JP2006186098A - 多層配線板、多層配線板用基板材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板材の多層化時に接着層が流動性をもつことにより、基板材の積層体に波打ち状の歪みが生じることを回避し、電子部品の実装性能の向上を図る。
【解決手段】バイアホールに充填された導電性ペーストによる層間導通部１７とは別に、接着層１３に形成されたブラインドホールに充填されて導体層１２とは非接触の導電性ペーストによる歪抑制柱状部２１を形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、多層配線板、多層配線板用基板材およびその製造方法に関し、特に、電子部品を実装する配線板やパッケージ基板の表面実装密度を向上せしめる多層配線板（ＰＷＢ）、多層配線板用基板材およびその製造方法に関するものである。

電子機器の軽薄短小化、半導体チップや部品の小型化および端子の狭ピッチ化に伴いプリント配線板（配線基板）にも実装面積の縮小や配線の精細化が進んでいる。同時に、情報関連機器では、信号周波数の広帯域化に対応して部品間を連結する配線の短距離化が求められており、高密度、高性能を達成するためのプリント配線板の多層化は必要不可欠となっている。

多層プリント配線板（多層配線板）には、絶縁性基材にバイヤホールを形成し、そのバイヤーホールに導電性樹脂組成物（導電性ペースト）を充填することによって基板表裏の導通（層間導通）を得るもの（例えば、特許文献１、２）、絶縁性基材をポリイミド等の可撓性樹脂フィルムで構成したものがある（例えば、特許文献３）。また、多層プリント配線板の高密度化に伴い、配線板に形成される配線パターン（導体パターン）の微細化が進み、積層数が多くなる傾向がある。

プリント配線板の多層積層の層間接続技術としては、上記の導電性樹脂組成物を用いた多層プリント配線板が実用化され、多層プリント配線板の用途が急速に拡大し始めている。導電性ペーストを用いた多層プリント配線板では、スクリーン印刷法によって導電性ペーストをプリント配線板の絶縁性基材に形成されたバイヤホールに作業性よく高速度で充填でき、めっきによるものに比べて生産性が著しく高い。

また、絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導体層を有する銅箔付きフィルムを出発材として、絶縁性基材の表面（導体層とは反対側の表面）にＰＥＴ等によるカバー層（マスクフィルム）を形成してバイヤホールを設け、カバー層側からスクリーン印刷法等によって導電ペーストの充填を行ない、導電性ペーストを仮硬化させた後に、カバー層を除去することにより、カバー層の厚さに相当する高さの導電性ペーストによる突起部を形成した多層プリント配線板が提案されている（例えば、特許文献４、５、６）。

この多層プリント配線板では、多層化工程時のプレス圧によって導電性ペースト突起部を導通相手の配線パターン表面に押し付けたり、突き刺したりすることにより、バイアホールの導電性ペーストと配線パターンとの導通接触をよくし、導電性ペーストと配線パターンとの接触抵抗を下げることが行なわれている。

しかし、この手法を用いると、多層化工程のプレス時に、導電性ペーストによる突起と層間接着を行う接着剤の硬さとが異なるために、厚さ方向に歪みを生じると云う問題点がある。導電性ペーストによる突起部を有する多層プリント配線板用基板材による多層プリント配線板の問題点を図５（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

この多層プリント配線板は、２枚の基板材１００と１１０とを積層接着したものである。

上層の基板材１００は、ポリイミド樹脂フィルム等による絶縁性基材１０１の一方の面（上面）に導体パターン１０２を形成され、絶縁性基材１０１の他方の面（下面）にフィルム状接着層１０３を貼り合わされ、絶縁性基材１０１とフィルム状接着層１０３にあけられたバイヤホール１０４に導電性ペースト１０５が充填され、フィルム状接着層１０３の側に導電性ペースト１０５による突起部１０６を有する。

最下層の基板材１１０は、ポリイミド樹脂フィルム等による絶縁性基材１１１の一方の面（上面）に導体パターン１１２を形成されている。

基板材１００と１１０は、加熱プレスによってフィルム状接着層１０３によって互いに接着される。突起部１０６は図５（ｂ）に示されているように、積層時に、下層の基板材１１０の導体パターン１１２に強く密着し、電気的接続を強化する役割をはたす。

しかし図５（ｂ）や図６に示されているように、加熱プレスによる基板材１００、１１０の積層では、接着層１０３が流動性をもち、しかも、導電性ペースト１０５の突起部１０７が接着層１０３に比べ硬いことから、積層体に波打ち状の歪みを生じる。この波打ち状の歪みは、絶縁性基材１０１がポリイミド等の可撓性フィルムで構成されているフレキシブルプリント配線板において顕著になる。そして、このような波打ち状の歪みは、電子部品の実装性能を阻害する原因になる。また、図６に示されているように、ビア・オン・ビアでない層間導通部では、その接続信頼性に支障をきたす。
特開平６−３０２９５７号公報 特開平９−８２８３５号公報 特開２００１−２３７５１２号公報 特開平７−１４７４６４号公報 特開２００２−２６５２２号公報 特開２００２−３５３６１９号公報

この発明が解決しようとする課題は、基板材の多層化時に接着層が流動性をもつことにより、基板材の積層体、つまり多層プリント配線板に波打ち状の歪みが生じることを回避し、電子部品の実装性能の向上を図ることである。

この発明による多層配線板用基板材は、絶縁性基材の一方の面に導体層を有し、前記絶縁性基材の他方の面に接着層を有する多層配線板用基板材において、前記絶縁性基材と前記接着層とを貫通するバイアホールが形成され、当該バイアホールに充填されて前記導体層に接触する導電性ペーストによる層間導通部と、前記接着層に形成されたブラインドホールに充填されて前記導体層とは非接触の導電性ペーストによる歪抑制柱状部とを有する。

この発明による多層配線板用基板材は、絶縁性基材の一方の面に導体層を有し、前記絶縁性基材の他方の面に接着層を有する多層配線板用基板材において、前記絶縁性基材と前記接着層とを貫通するバイアホールが形成され、当該バイアホールに充填されて前記導体層に接触し、前記接着層の表面より外方に突出した突出部を含む導電性ペーストによる層間導通部と、前記接着層に形成されたブラインドホールに充填されて前記導体層とは非接触で、前記接着層の表面より外方に突出した突出部を含む導電性ペーストによる歪抑制柱状部とを有する。

この発明による多層配線板用基板材は、前記絶縁性基材が可撓性材料により構成され、フレキシブル多層配線板用の基板材である。

この発明による多層配線板用基板材は、好ましくは、前記層間導通部の導電性ペーストと前記歪抑制柱状部の導電性ペーストとが同一材質の導電性ペーストである。

この発明による多層配線板は、上述の発明による多層配線板用基板材を含み、前記歪抑制柱状部が前記接着層中に存在する。

この発明による多層配線板用基板材の製造方法は、一方の面に導体層を有する絶縁性基材の他方の面に接着層を形成する工程と、前記接着層の表面にカバー層を形成する工程と、前記カバー層と前記接着層と前記絶縁性基材を貫通して前記導体層に達するバイアホールと、前記カバー層と前記接着層を貫通し前記導体層に未到のブラインドホールとを形成する工程と、前記カバー層の側から前記バイアホールと前記ブラインドホールとに導電性ペーストを前記カバー層の表面に到達するまで充填する工程と、前記カバー層を除去する工程とを有する。

この発明による多層配線板用基板材の製造方法は、好ましくは、前記層間導通部に充填する導電性ペーストと前記歪抑制柱状部に充填する導電性ペーストとして同一材質の導電性ペーストを用い、前記バイアホールに導電性ペーストを充填する工程と前記ブラインドホールに導電性ペーストを充填する工程とを同一工程で行う。

この発明による多層配線板用基板材の製造方法は、前記絶縁性基材を可撓性材料により構成し、フレキシブル多層配線板用の基板材を製造する。

この発明による多層配線板用基板材では、歪抑制柱状部が接着層中の支柱となって歪み抑制に作用し、層間の歪みが抑えられる。これにより、基板材の多層化時に接着層が流動性をもつことにより、基板材の積層体である多層プリント配線板に波打ち状の歪みが生じることが回避しされ、電子部品の実装性能が向上する。

この発明による多層配線板用基板材の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。

この実施形態による多層配線板用は、ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマ等による可撓性の絶縁性基材１１の一方の面１１Ａに導体パターン形成のための銅箔等による導体層１２を有し、絶縁性基材１１の他方の面１１Ｂにエポキシ系接着剤やポリイミド接着剤等による層間接着用の接着層１３を有する。

導体層１２は、エッチングにより、ランド部１２Ａや導体線部１２Ｂを含む所定の導体パターンを形成する。

多層配線板用基板材１０には、絶縁性基材１１と接着層１３とを貫通するバイアホール１４が形成されている。バイアホール１４には導電性ペースト１５が充填されている。導電性ペースト１５は、バイアホール１４内一杯に充填され、バイアホール１４の底部に露呈している導体層１２の裏面と導通接触し、接着層１３の表面１３Ａより外方に突出した突出部１６を含む層間導通部１７をなしている。

多層配線板用基板材１０には、接着層１３のみを貫通するブラインドホール１８が形成されている。ブラインドホール１８には導電性ペースト１９が充填されている。導電性ペースト１９は、ブラインドホール１８内一杯に充填され、導体層１２とは非接触で、接着層１３の表面１３Ａより外方に突出した突出部２０を含む歪抑制柱状部２１をなしている。

層間導通部１７の導電性ペースト１５と、歪抑制柱状部２１の導電性ペースト１９は、銀、銅、カーボン混合物等、導電機能を有する金属粉末を樹脂バインダに混入したものを、溶剤を含む粘性媒体に混ぜてペースト状にしたであり、未硬化のものを、スクリーン印刷法、ディスベンス法、インクジェット法等によってバイアホール１４、ブラインドホール１８に充填される。

歪抑制柱状部２１の導電性ペースト１９は、硬化状態で所要の耐圧縮性を示す導電性ペーストで構成される。このため、導電性ペースト１９は、硬化後の硬度が、鉛筆硬度で、１Ｈ〜６Ｈ程度の硬度を示すのものを使用することが好ましい。

層間導通部１７の導電性ペースト１５と、歪抑制柱状部２１の導電性ペースト１９は、同程度の硬化硬度を持つと云うことと、充填を同一工程で行えるようにする点で、同一材質の導電性ペーストであることが好ましい。同一の硬度にすることにより、均等にプレス圧をかけることができる。また、同一の工程にすることにより工程の簡易化が図れる。

図２（ａ）は、上述の実施形態による多層配線板用基板材１０を含む多層プリント配線板の積層前を、図２（ｂ）は、同じくそれの積層後を示している。

多層配線板用基板材１０は、多層プリント配線板の上層側の基板材をなす。

最下層の多層配線板用基板材３０は、ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマー等による可撓性の絶縁性基材３１の一方の面３１Ａに、銅箔等による導体層３２を有する。導体層３２も、エッチングにより、ランド部や導体線部を含む所定の導体パターンを形成する。

基板材１０と３０は、所定加熱温度、所定加圧力による加熱プレスにより、接着層１３によって互いに接着される。また、加熱により、層間導通部１７の導電性ペースト１５と、歪抑制柱状部２１の導電性ペースト１９の各々が、本硬化（完全硬化）する。

この接着積層により、図２（ｂ）に示されているように、層間導通部１７は、上層側の導体層（導体パターン）１２と下層側の導体層（導体パターン）３２とを導通接続する。層間導通部１７の導電性ペースト１５による突出部１６は、加圧積層時に、下層側の導体層３２に強く押し付けられ、導体層１２と３２との電気的接続を強化する役割をはたす。

このような積層接着工程において、歪抑制柱状部２１は、積層後には、対向する絶縁性基材３１の一方の面３１Ａに押し付けられ、接着層１３の層中で、上下の絶縁性基材１１、３１間に挟まった耐圧縮の支柱として作用する。

この歪抑制柱状部２１による耐圧縮の支柱効果（スペーサ効果）により、加圧キュア後の積層状態での接着層１３の波打ち歪みが抑制される。これにより、図２（ｂ）に示されているように、平滑性に優れた多層プリント配線板が得られ、多層プリント配線板における電子部品の実装性能が向上する。

歪抑制柱状部２１は、層間導通部１７と異なり、自層の上側の導体層１２とは非接触で、非導通だから、図３に示されているように、他層の下側の導体層１２あるいは３２上に配置することもできる。また、ビア・オン・ビアでない層間導通部１７に対応する部位に歪抑制柱状部２１を配置することにより、この部分の接着層１３の波打ち歪みも抑制することができ、層間接続の信頼性を向上できる。

このように、歪み抑制を行う歪抑制柱状部２１は、導電性ペースト１９によるものでも、自層の上側の導体層１２とは非接触で、非導通だから、導通目的のバイヤホール以外の部分に自由に配置することができ、そのサイズも自由に選択できる。

つぎに、この発明による多層配線板用基板材の製造方法の一つの実施形態を、図４（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。

図４（ａ）に示されているように、ポリイミドフィルム５１を絶縁性基材とし、その片面に銅箔５２を貼り合わせられた片面銅張積層板５０を出発材とし、図４（ｂ）に示されているように、銅箔５２をエッチングにして導体パターン５３を形成する。

つぎに、図４（ｃ）に示されているように、ポリイミドフィルム５１の導体パターン５３とは反対の面に、ポリイミド等によるフィルム状接着剤をラミネートして接着層５４を形成する。そして、接着層５４の表面にカバー層５５を形成する。カバー層５５は、ＰＥＴフィルム等、所定の厚さを有する樹脂フィルムを接着層５４の表面に剥離可能にラミネートすることにより形成することができる。

つぎに、図４（ｄ）に示されているように、レーザー加工等によって、カバー層５５と接着層５４とポリイミドフィルム５１を貫通して導体パターン５３の裏面に達するバイアホール５６と、カバー層５５と接着層５４とを貫通し導体パターン５３に未到のブラインドホール５７とを形成する。

ここで重要なことは、バイアホール５６は、カバー層５５、接着層５４に加えてポリイミドフィルム５１を貫通して導体パターン５３の裏面に到達するが、ブラインドホール５７は、カバー層５５、接着層５４だけを貫通し、ポリイミドフィルム５１に到達したとしても、ポリイミドフィルム５１を貫通せず、導体パターン５３の裏面に到達しないことである。ブラインドホール５７の孔径は、バイアホール５６の孔径と同じであっても、バイアホール５６の孔径とは異なる孔径でもよい。

なお、導体パターン５３がバイアホール５６の底部に露呈する部分には、その後に行われる導電性ペースト充填工程でのバイアホール５６の空気抜き孔として小孔５８があけられてもよい。

つぎに、図４（ｅ）に示されているように、カバー層５５の側から導電性ペーストである銀ペースト５９をスキージ１００によるスクリーン印刷法によってバイアホール５６とブラインドホール５７のすべてに充填する。この銀ペースト５９の充填は、図４（ｆ）に示されているように、カバー層５５の表面に到達するまで、すり切り一杯に行う。

充填完了後、加熱によって銀ペースト５９の半硬化処理を行い、半硬化処理後に、図４（ｇ）に示されているように、カバー層５５を剥離等によって除去する。

これにより、バイアホール５６に充填されて導体パターン５３の裏面に導通接触し、剥離されたカバー層５５の厚さ相当分、接着層５４の表面より外方に突出した突出部６０を含む銀ペースト５９による層間導通部６１と、ブラインドホール５７に充填されて導体パターン５３とは非接触で、剥離されたカバー層５５の厚さ相当分、接着層５４の表面より外方に突出した突出部６２を含む銀ペースト５９による歪抑制柱状部６３とが形成され、一枚の多層配線板用基板材７０が完成する。

このように、この実施形態による製造方法では、バイアホール５６に対する銀ペースト５９の充填と、ブラインドホール５７に対する銀ペースト５９の充填を、同時に同じ工程で行うことができ、歪抑制柱状部６３を形成するために、工程が増えることかなく、歪抑制柱状部６３を設けることによってコスト高になることがない。

ビア・オン・ビアでない層間導通部の波打ち歪みを抑制して層間接続の信頼性を向上できる多層配線板用基板材として、各種の電子機器に組み込むプリント配線板として適用できる。

この発明による多層配線板用基板材の一つの実施形態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、一つの実施形態による多層配線板用基板材を含む多層プリント配線板の積層前、積層後の状態を示す断面図である。 一つの実施形態による多層配線板用基板材を含む多層プリント配線板の例を示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）はこの発明による多層配線板用基板の製造方法の一つの実施の形態を示す工程図である。

の形態を示す工程図である。
（ａ）、（ｂ）は、従来の多層配線板用基板材による多層プリント配線板の積層前、積層後の状態を示す断面図である。 従来の多層配線板用基板材による多層プリント配線板を示す断面図である。

符号の説明

１０ 多層配線板用基板材
１１ 絶縁性基材
１２ 導体層
１３ 接着層
１４ バイアホール
１５ 導電性ペースト
１６ 突出部
１７ 層間導通部
１８ ブラインドホール
１９ 導電性ペースト
２０ 突起部
２１ 歪抑制柱状部
３０ 多層配線板用基板材
３１ 絶縁性基材
３２ 導体層
５０ 片面銅張積層板
５１ ポリイミドフィルム
５２ 銅箔
５３ 導体パターン
５４ 接着層
５５ カバー層
５６ バイアホール
５７ ブラインドホール
５８ 小孔
５９ 銀ペースト
６０ 突出部
６１ 層間導通部
６２ 突出部
６３ 歪抑制柱状部
７０ 多層配線板用基板材

Claims (8)

1. 絶縁性基材の一方の面に導体層を有し、前記絶縁性基材の他方の面に接着層を有する多層配線板用基板材において、
   前記絶縁性基材と前記接着層とを貫通するバイアホールが形成され、当該バイアホールに充填されて前記導体層に接触する導電性ペーストによる層間導通部と、
   前記接着層に形成されたブラインドホールに充填されて前記導体層とは非接触の導電性ペーストによる歪抑制柱状部と、
   を有する多層配線板用基板材。
2. 絶縁性基材の一方の面に導体層を有し、前記絶縁性基材の他方の面に接着層を有する多層配線板用基板材において、
   前記絶縁性基材と前記接着層とを貫通するバイアホールが形成され、当該バイアホールに充填されて前記導体層に接触し、前記接着層の表面より外方に突出した突出部を含む導電性ペーストによる層間導通部と、
   前記接着層に形成されたブラインドホールに充填されて前記導体層とは非接触で、前記接着層の表面より外方に突出した突出部を含む導電性ペーストによる歪抑制柱状部と、
   を有する多層配線板用基板材。
3. 前記絶縁性基材が可撓性材料により構成され、フレキシブル多層配線板用の基板材である請求項１または２記載の多層配線板用基板材。
4. 前記層間導通部の導電性ペーストと前記歪抑制柱状部の導電性ペーストとが同一材質の導電性ペーストである請求項１〜３の何れか１項記載の多層配線板用基板材。
5. 請求項１〜４の何れか１項記載の多層配線板用基板材を含み、前記歪抑制柱状部が前記接着層中に存在する多層配線板。
6. 一方の面に導体層を絶縁性基材を有する他方の面に接着層を形成する工程と、
   前記接着層の表面にカバー層を形成する工程と、
   前記カバー層と前記接着層と前記絶縁性基材を貫通して前記導体層に達するバイアホールと、前記カバー層と前記接着層を貫通し前記導体層に未到のブラインドホールとを形成する工程と、
   前記カバー層の側から前記バイアホールと前記ブラインドホールとに導電性ペーストを前記カバー層の表面に到達するまで充填する工程と、
   前記カバー層を除去する工程と、
   を有する多層配線板用基板材の製造方法。
7. 前記層間導通部に充填する導電性ペーストと前記歪抑制柱状部に充填する導電性ペーストとして同一材質の導電性ペーストを用い、前記バイアホールに導電性ペーストを充填する工程と前記ブラインドホールに導電性ペーストを充填する工程とを同一工程で行う請求項６記載の多層配線板用基板材の製造方法。
8. 前記絶縁性基材を可撓性材料により構成し、フレキシブル多層配線板用の基板材を製造する請求項６または７記載の多層配線板用基板材の製造方法。
   

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