JP2007027504A - 多層配線基板の製造方法及び製造装置並びに多層配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 工数が少なく効率よく短時間で製造することができると共に、生産コストを安価に抑えることができる多層配線基板の製造方法等を提供すること。
【解決手段】スルーホールが設けられた複数の配線基板を用いる多層配線基板の製造方法であって、前記配線基板ごとに、球状導電体を前記スルーホール上にマウントする第１のステップと、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入する第２のステップと、前記球状導電体を圧入した配線基板上に、前記球状導電体をマウント又は圧入した前記配線基板を絶縁部材を介して重ね合わせることにより前記球状導電体同士を対向させる第３のステップと、前記重ね合わせた配線基板をプレス処理することにより前記球状導電体同士を接合する第４のステップとを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、多層配線基板の製造方法及び製造装置並びに多層配線基板に関し、例えば２層配線基板を用いて構成される多層配線基板の製造方法及び製造装置並びに多層配線基板に関する。

近年、電子機器の軽薄短小化、高機能化が急速に進んできており、それに伴い、電子部品の高密度実装化が要求されている。

そして、この電子部品の高密度実装化のために、４層配線基板や８層配線基板などの各種の多層配線基板が広く用いられるようになってきている。

このような多層配線基板における層間を電気的に接続する方法として、スルーホールめっき法、ビアめっき法、バンプ法、インプラント法などが知られている。

スルーホールめっき法は、導体層及び絶縁層を積層した積層板にドリルによって貫通孔を形成し、この貫通孔の内周面に導電部材によるめっき処理を施すことによって、導体層間を電気的に接続する方法である。

また、ビアめっき法は、導体層及び絶縁層を積層した積層板の絶縁層側を導体面が露出するところまで孔を開け、この孔を含めた絶縁層全体に導電部材によるめっき処理を施し、これによって導体層間を電気的に接続する方法である。

また、バンプ法は、導体層に対してエッチング処理、めっき処理、印刷処理等を施すことによりバンプを形成し、このバンプ上に導体層をプレス処理等により積層して導体層間を電気的に接続する方法である。

また、インプラント法は、両面基板に金型で貫通孔を開け、この貫通孔に金型にて導体部材を埋め込んで導体層間を電気的に接続する方法である。

さらに、ベース基材に形成した貫通孔に金属粒子及びその凝集体からなる導電性樹脂を充填して導体層間を電気的に接続する方法も提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−１４４３９８号公報

しかし、上述した従来技術による方法では、工程数が多いことから、リードタイムが長くなるのみならず、歩留まりも悪くなってしまう。

しかも、製造設備が大がかりとなってしまうことから設備費用も高額となり、また、めっき液などの材料が必要となるために材料費も高額である。したがって、従来技術による方法では製造コストが高くなってしまう。

本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、工数が少なく効率よく短時間で製造することができると共に、生産コストを安価に抑えることができる多層配線基板の製造方法及び製造装置並びに多層配線基板を提供することを目的とする。

そこで、請求項１に記載の発明は、スルーホールが設けられた複数の配線基板を用いる多層配線基板の製造方法であって、前記配線基板ごとに、球状導電体を前記スルーホール上にマウントする第１のステップと、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入する第２のステップと、前記球状導電体を圧入した配線基板上に、前記球状導電体をマウント又は圧入した前記配線基板を絶縁部材を介して重ね合わせることにより前記球状導電体同士を対向させる第３のステップと、前記重ね合わせた配線基板をプレス処理することにより前記球状導電体同士を接合する第４のステップと、を有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記第２のステップは、前記スルーホールから突出する突出部を前記球状導電体に形成するように、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明であって、前記球状導電体の大きさが、前記スルーホールの孔径の１０５〜２００％であることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、スルーホールが設けられた複数の配線基板を用いる多層配線基板の製造装置であって、前記配線基板を水平状態に載置する載置手段と、前記スルーホールの孔径よりも大きい球状導電体を前記スルーホール上にマウントするマウント手段と、マウントした前記球状導電体を前記スルーホールに圧入するプレス手段と、前記配線基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段と、前記配線基板上に形成した絶縁膜上に配線基板を重ねることにより前記球状導電体同士を対向させて熱プレスを行う熱プレス手段と、を備えることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、前記プレス手段は、前記スルーホールから突出する突出部を前記球状導電体に形成するように、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入することを特徴とする。

また、請求項６に記載の発明は、スルーホールが設けられた複数の配線基板のスルーホールにそれぞれ所定の導電体が狭持されると共に、前記配線基板が絶縁部材を介して積層されることにより対向配置されるスルーホール間で、前記導電体同士が接続されて前記スルーホールが電気的に接続されることを特徴とする。

また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明であって、前記配線基板は、その両面に配線パターンが形成されると共に、スルーホールの内周面の導電性被膜はめっき処理により形成されることを特徴とする。

また、請求項８に記載の発明は、請求項５又は請求項６に記載の発明であって、前記配線基板間の距離は、５〜５００μｍであることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、スルーホールが設けられた複数の配線基板を用いる多層配線基板の製造方法であって、前記配線基板ごとに、球状導電体を前記スルーホール上にマウントする第１のステップと、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入する第２のステップと、前記球状導電体を圧入した配線基板上に、前記球状導電体をマウント又は圧入した前記配線基板を絶縁部材を介して重ね合わせることにより前記球状導電体同士を対向させる第３のステップと、前記重ね合わせた配線基板をプレス処理することにより前記球状導電体同士を接合する第４のステップと、を有するので、複数の配線基板を用いてそれらの配線基板間の層間接続を球状導電体によって行なうことができ、工数が少なく効率よく短時間で製造することができると共に、生産コストを安価に抑えることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記第２のステップは、前記スルーホールから突出する突出部を前記球状導電体に形成するように、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入するので、球状導電体同士の接合を確実なものとすることが容易となる。

また、請求項３に記載の発明によれば、前記球状導電体の大きさが、前記スルーホールの孔径の１０５〜２００％であるので、層間接続の信頼性を維持することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、スルーホールが設けられた複数の配線基板を用いる多層配線基板の製造装置であって、前記配線基板を水平状態に載置する載置手段と、前記スルーホールの孔径よりも大きい球状導電体を前記スルーホール上にマウントするマウント手段と、マウントした前記球状導電体を前記スルーホールに圧入するプレス手段と、前記配線基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段と、前記配線基板上に形成した絶縁膜上に配線基板を重ねることにより前記球状導電体同士を対向させて熱プレスを行う熱プレス手段と、を備えるので、多層配線基板の製造工程をより少なく効率よく短時間で製造することができると共に、生産コストを安価に抑えることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、前記プレス手段は、前記スルーホールから突出する突出部を前記球状導電体に形成するように、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入するので、球状導電体同士の接合を確実なものとすることが容易となる。

また、請求項６に記載の発明によれば、スルーホールが設けられた複数の配線基板のスルーホールにそれぞれ所定の導電体が狭持されると共に、前記配線基板が絶縁部材を介して積層されることにより対向配置されるスルーホール間で、前記導電体同士が接続されて前記スルーホールが電気的に接続されるので、複数の配線基板間の層間接続を導電体同士の接合により行うことにより、工数が少なく効率よく短時間で製造することができると共に、生産コストを安価に抑えた多層配線基板を提供することができる。

また、請求項７に記載の発明によれば、前記配線基板は、その両面に配線パターンが形成されるので、両面基配線板を用いた４層以上の配線基板を提供することができる。

また、請求項８に記載の発明によれば、前記配線基板間の距離は、５〜５００μｍであるので、配線パターンの短絡の発生を抑えることができ、或いは高密度多層化を実現することができる。

本実施形態における多層配線基板の製造方法及び製造装置は、複数の配線基板のスルーホールに導電体を圧入し、これらの配線基板を、絶縁部材を介して導電体が対向するように積み重ね、その後プレス処理することにより、多層配線基板を製造である。すなわち、スルーホールが設けられた複数の配線基板ごとに、球状導電体を前記スルーホール上にマウントし、この球状導電体をスルーホールに圧入した後、球状導電体を圧入した配線基板上に、球状導電体をマウント又は圧入した配線基板を絶縁部材を介して重ね合わせることにより球状導電体同士を対向させ、その後プレス処理することにより球状導電体同士を接合するものである。

そして、このような多層配線基板の製造を実現するための製造装置においては、前記配線基板を水平状態に載置する載置手段と、前記スルーホールの孔径よりも大きい球状導電体を前記スルーホール上にマウントするマウント手段と、マウントした前記球状導電体を前記スルーホールに圧入するプレス手段と、前記配線基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段と、前記配線基板上に形成した絶縁膜上に配線基板を重ねることにより前記球状導電体同士を対向させて熱プレスを行う熱プレス手段と、を備えている。

このように多層配線基板を製造するにあたり、複数の配線基板を用い、しかもそれらの配線基板間の層間接続を球状導電体で行なうことにより、工数が少なく効率よく短時間で製造することができるため、生産コストを安価に抑えることができる。

ここで、配線基板としては、基板両面にそれぞれ配線パターンが形成され、これらの配線パターンがスルーホールで接続される両面配線基板を用いることができる。

また、球状導電体としては、銅（Ｃｕ）ボールなどのほか、ビジニルベンゼン系樹脂からなる球状樹脂の表面に例えばＳｎ／Ａｇ系ハンダめっきを施した球状導電体を用いるようにしてもよい。

また、スルーホールから突出する突出部を球状導電体に形成するように、球状導電体をスルーホールに圧入するように配線基板のプレス処理をすれば、球状導電体の突出部同士がプレス処理により接合する面が大きくなり、球状導電体同士の接合を確実なものとすることが容易となる。

さらに、球状導電体の大きさをスルーホールの孔径の１０５〜２００％とするのが好適であり、これにより層間接続の信頼性を維持することができる。すなわち、球状導電体の直径がスルーホールの孔径に対して１０５％より小さい場合には、この球状導電体をスルーホールにプレス等で圧入したとき、球状導電体とスルーホールの内壁との摩擦が減少し、スルーホール内周面の銅被膜との接合状態が不安定になる可能性があり、一方で、球状導電体の直径がスルーホールの孔径に対して２００％より大きい場合には、球状導電体が大きすぎて、スルーホール内に入る部分が少なくなり、スルーホール内に隙間を発生させてしまうことになる。しかも、球状導電体とスルーホールの内壁との摩擦が大きくなり、プレス等の押圧力によりスルーホールが変形してしまう。

また、本実施形態における多層配線基板は、スルーホールが設けられた複数の配線基板のスルーホールにそれぞれ所定の導電体が狭持されると共に、前記配線基板が絶縁部材を介して積層されることにより対向配置されるスルーホール間で、前記導電体同士が接続されて前記スルーホールが電気的に接続される。

このように複数の配線基板間の層間接続を導電体同士の接合により行うことにより、工数が少なく効率よく短時間で製造することができると共に、生産コストを安価に抑えた多層配線基板を提供することができる。

また、配線基板間の距離は、５〜５００μｍとすることが好適である。このようにすることにより、配線パターンの短絡の発生を抑えることができ、或いは高密度多層化を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明の実施形態における両面配線基板の製造工程を示す説明図、図２は本発明の実施形態における４層配線基板の製造工程を示す説明図、図３は図２における多層配線基板の製造工程に用いる製造装置の説明図、図４は図３におけるプレス装置の概略構成図、図５は図３における熱プレス装置の概略説明図である。

本実施形態に係る多層配線基板は、複数の配線基板（本実施形態においては両面配線基板とする）に形成されたスルーホールに球状導電体を圧入後、その基板間に絶縁部材を介在させて熱プレス等の処理を行うことによって製造されるものであり、まず最初に、このように多層配線基板の製造に用いられる両面配線基板について説明する。

（両面配線基板の説明）
両面配線基板１０は、図１（ｄ）に示すように、ガラスエポキシ樹脂からなる板状基材２の所定位置に、複数のスルーホール４が形成され、各スルーホール４は、その内周面から両面基板の表裏面にかけて導電性被膜として銅被膜５，５が形成されており、両面配線基板１０の表側面と裏側面とに形成された配線パターン６，７とが、スルーホール４を介して導通されて接続されている。

ここで、両面配線基板１０の製造工程を図１（ａ）〜（ｄ）を用いて具体的に説明する。

まず、図１（ａ）に示すように、厚さ１００μｍのガラスエポキシ樹脂からなる板状基材２の両面に厚さ１２μｍの銅箔３，３を設けた両面配線基板用基材１を用意する。なお、ガラスエポキシ樹脂からなる板状基材に代えて、ガラスフッ素樹脂、ポリイミド、セムスリー、アルミナなどから構成される板状基材を用いるようにしてもよい。また、銅箔に代えてその他の金属箔、たとえば銀箔などを用いるようにしてもよい。

次に、図１（ｂ）に示すように、ＮＣドリルなどを用いて、板状基材２の所定位置に１５０μｍ径の複数の開口部４´を形成する。

その後、図１（ｃ）に示すように、その開口部４´の内周面全体に無電解銅めっき処理を施し、これにより内周面に厚さ１０μｍの銅被膜５を有する孔径１３０μｍのスルーホール４を形成する。

そして、図１（ｄ）に示すように、パターンニングレジストを塗布して露光、現像、エッチングという周知の工程を経て基板両面に配線パターン６，７を形成し、両面配線基板１０を得る。

（両面配線基板を用いた多層配線基板の製造装置の説明）
次に、上述の両面配線基板１０を用いて多層配線基板を製造するための本実施形態における多層配線基板製造装置（以下、「製造装置３０」とする。）について説明する。

製造装置３０は、図３に示すように、両面配線基板１０のスルーホール４上に、このスルーホール４の孔径よりも大きい球状導電体９をマウントするマウント手段としてのボールマウンタ４０と、前述のボールマウンタ４０によってマウントした球状導電体９をスルーホール４に圧入し、球状導電体９をスルーホール４に狭持させるプレス手段としてのプレス装置５０と、球状導電体９をスルーホール４に狭持させた両面配線基板１０上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段としてのラミネータ７０と、ラミネータ７０によって絶縁膜を形成された両面配線基板１０上にさらに球状導電体９をマウント又は圧入した両面配線基板１０をそれぞれのスルーホール４の位置合わせをして積み重ねることにより球状導電体９を対向させた後、ホットプレスで熱圧着して多層配線基板を完成させる熱プレス手段としての熱プレス装置８０とから構成される。

ボールマウンタ４０は、例えば球状導電体９を吸引可能なノズル（図示せず）を具備し、個別に又は多数の球状導電体９を略同時にマウント可能としたものであり、周知の半田ボールマウンタと同様の構成のものを用いることができる。

プレス装置５０は、図４に示すように、両面配線基板１０を水平状態に載置する載置手段としてのプレス台５１と、前述のボールマウンタ４０によってマウントした球状導電体９を、弾性部材を用いてスルーホール４に圧入し、球状導電体９をスルーホール４に狭持させるプレス部５２とを有している。

プレス台５１は、ベース５４上にＳＵＳ製の水平載置板５３を設けて両面配線基板１０を水平に載置可能としている。

また、プレス部５２は、ＳＵＳ製の水平押圧板５６を介して弾性部材５７を下面に設けたプレス体５５を、連結杆５８を介して上下昇降自在に配設したものであり、プレス台５１に載置された両面配線基板１０を所定の荷重で押圧することができる。なお、５９は動力伝達ケース、６０は操作盤である。

ラミネータ７０は、絶縁膜として用いる厚さ７０μｍのフィルム状熱硬化性エポキシ樹脂の絶縁シートを両面配線基板１０に載置可能としている。なお、絶縁シートとして、フィルム状熱可塑性ポリイミド樹脂の絶縁シートを使用してもよく、耐熱性及び加工性の面で１５０〜３００℃のガラス転移点のものを使用することが望ましい。また、フィルム状の絶縁シートに代えて、熱硬化性エポキシ樹脂や熱可塑性ポリイミド樹脂を主成分とした液状の絶縁性接着剤を絶縁膜として使用することも好適である。

熱プレス装置８０は、図５に示すように、両面配線基板１０を水平状態に載置する載置手段としての熱プレス台７１と、球状導電体９をスルーホール４に狭持させた両面配線基板１０をラミネータ７０によって絶縁膜を形成した両面配線基板１０上にさらに球状導電体９をマウント又は圧入した両面配線基板１０をそれぞれのスルーホール４の位置合わせをして球状導電体９を対向させ、積み重ねる積重ね手段（図示せず）と、積み重ね後の両面配線基板１０を熱プレス台７１とによりホットプレス（熱プレスともいう）する熱プレス部７５とを有している。

熱プレス台７１は、ベース７４上にヒータ（図示せず）によって加熱されるＳＵＳ製の水平載置板７３を設けて絶縁膜が形成された両面配線基板１０を水平に載置可能としており、このように両面配線基板１０を載置した状態で積重ね手段によってさらに両面配線基板１０が積み重ねることができるようになっている。

また、熱プレス部７５は、ＳＵＳ製の水平押圧板７６を介して下面に設けられ、ヒータ（図示せず）によって加熱される熱プレス体７７を、連結杆７８を介して上下昇降自在に配設したものであり、熱プレス台７１に載置された両面配線基板１０を所定の荷重で押圧すると共に加熱することができる。なお、７９は動力伝達ケース、７２は操作盤である。

（４層配線基板についての説明）
上記製造装置３０を用いた本実施形態に係る多層配線基板である４層配線基板２０について、図２（ａ）〜（ｇ）を参照しながら説明する。

まず、上述したスルーホール４が形成された２枚の両面配線基板１０を用意する。ここで、説明の便宜上、２枚の両面配線基板をそれぞれ第１の両面配線基板１０ａ及び第２の両面配線基板１０ｂとし、これらを構成する要素の符号に続いてそれぞれａ，ｂの符号を付することにする（例えば、スルーホール４ａ，４ｂ、球状導電体９ａ，９ｂの如く）。なお、以下これらのアルファベットを省略することもあるものとする。

次に、ボールマウンタ４０によって、図２（ａ）に示すように、各両面配線基板１０ａのスルーホール４ａにそれぞれ球状導電体９をマウントする。なお、このマウントは、球状導電体９ａがスルーホール４ａの端面開口縁部に仮固定される程度の圧力で行われる。

ここで、球状導電体９ａの直径は１５０μｍであり、一方で各スルーホール４ａの孔径は１３０μｍであるため、球状導電体９ａはスルーホール４ｂを通過することはない。

また、球状導電体９の種類は特に限定されることはないが、長期間の導通性に対する信頼性を確保する観点から、たとえば、銅（Ｃｕ）等の金属からなる球状体を用いることが好適である。また、ビジニルベンゼン系樹脂からなる球状樹脂の表面に例えばＳｎ／Ａｇ系ハンダめっきを施した球状導電体９を用いるようにしてもよい。なお、球状とは、完全な球体をいうのではなく、本実施形態における多層配線基板を製造することができるような形状であれば、円錐形や三角錐に近い導電体も球状導電体に含まれる。

次に、球状導電体９ａがマウントされた第１の両面配線基板１０ａをプレス装置５０のプレス台５１に載置し、図２（ｂ）に示すように、弾性部材５７を下面に設けたプレス体５５を降下させて第１の両面配線基板１０ａを所定の荷重で押圧する。これにより、第１の両面配線基板１０ａにマウントされた球状導電体９ａは、図２（ｃ）に示すように、スルーホール４ａに圧入され、球状導電体９ａはスルーホール４ａに狭持される。

ここで、球状導電体９ａは弾性部材５７を介してプレスされるため、その上部は完全に平らに変形されることはなく、ある程度の球形を保つとともに第１の両面配線基板１０ａ上面から所定量上方に突出する突出部としての球状凸部９１ａが形成される。一方、球状導電体９ａの下部は、水平なプレス台に押圧されるために、略平らに変形された変形部９２ａが形成され、スルーホール４ａの下部の隙間を埋める状態となる。なお、この弾性部材５７はプレス体５５ではなく、プレス台５１に設けるようにしても良い。また、弾性部材５７ではなく、プレス体５５を凹状にすることによって球状凸部９１ａを形成するようにしてもよい。

次に、上記の如くプレスされた第１の両面配線基板１０ａをラミネータ７０の所定位置に取り付け、ラミネータ７０によって、図２（ｄ）に示すように、この第１の両面配線基板１０ａ上に絶縁部材１１である７０μｍのフィルム状硬化性エポキシ樹脂を載置して第１の両面配線基板１０ａで被い、８０〜１００℃で加熱してロールラミネートする（図２（ｅ）参照）。

また、第１の両面配線基板１０ａに積層させる第２の両面配線基板１０ｂも、この第１の両面配線基板１０ａと同様に、ボールマウンタ４０によって球状導電体９ｂをスルーホール４ｂにマウント後、プレス装置５０によって、球状導電体９ｂをスルーホール４ｂに狭持させる。

続いて、熱プレス装置８０の熱プレス台７１に、上記の如くロールラミネートした第１の両面配線基板１０ａを載置し、この第１の両面配線基板１０ａ上に、積層用の第２の両面配線基板１０ｂを球状導電体９ｂ上部の球状凸部９１ｂが下方になるように積み重ね手段によって積重ねる。すなわち、図２（ｆ）に示すように、第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂにマウントされた球状導電体９ａ，９ｂの上部球状凸部９１ａ，９１ｂがそれぞれ対向するように積層用の第２の両面配線基板１０ｂを積み重ねる。この積重ねの際には、第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂにそれぞれ設けられたアライメントマーク（図示せず）を用いて位置合せを行い、これにより接続すべきスルーホール４ａ，４ｂ間の位置合わせが可能となる。

そして、熱プレスによって、重ね合わせられた第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂを１７０℃で加熱しながら１０ｋｇ／ｃｍで５分間押圧し、図２（ｇ）に示すように、球状導電体９ａ，９ｂを接合することにより、第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂにおける層間接続を行う。このようにして、２つの第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂによって４層配線基板２０を製造することができる。なお、絶縁部材１１は１３０℃で軟化して第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂ間を接合し、１６０℃で硬化する。

ここで、熱プレス装置８０の熱プレス部７５の押圧力によって、第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂにそれぞれ狭持された球状導電体９ａ，９ｂの上部球状凸部９１ａ，９１ｂ同士がその突出形状により絶縁部材１１を突き抜けて接合（接続）され、これにより第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂのスルーホール４ａ，４ｂ同士が電気的に接続される。しかも、スルーホール４ａ，４ｂの間隙を球状導電体９ａ，９ｂによってほぼ埋め込むことができる。

以上のように、本実施形態によれば、第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂのスルーホール４ａ，４ｂ上にそれぞれ球状導電体９ａ，９ｂをマウントすると共に圧入してスルーホール４ａ，４ｂに球状導電体９ａ，９ｂを狭持し、第１の両面配線基板１０ａ上を絶縁部材１１で被った後、第２の両面配線基板１０ｂを位置合わせして重ね合わせ、熱プレスで加熱圧接するという簡易かつ少ない工程で配線基板の４層化が可能となるため、短時間かつ安価な４層配線基板を製造することが可能となる。しかも、このように工程が少ないために、工程内で発生する材料の寸法変化を最小限に抑えることができ、歩留まりを向上させることができる。

また、リジット基板（硬質素材に配線パターンを形成した基板）のように基板厚が厚いために、スルーホールの孔径が両面配線基板の厚みと略同等以下にならざるを得ないような場合であっても、球状導電体を２つ用いることにより、層間の電気的接続を行うことができる。

さらに、スルーホール４ａ，４ｂの間隙を球状導電体９ａ，９ｂによってほぼ埋め込むことができるため、信頼性を向上させることができる。すなわち、スルーホール４ａ，４ｂに間隙が発生すると、その後の加工工程で水分や薬品等が残留し易く、それにより部品等に影響を与える可能性があるが、本実施形態の多層配線基板はその間隙が球状導電体９によってほぼ埋め込むことができるため、そのような影響を抑制することができる。

なお、図２（ｄ）〜（ｇ）の工程に代えて、図６（ａ）（ｂ）の工程を用いて４層配線基板２０を製造するようにすることもできる。

すなわち、ボールマウンタ４０によって、第２の両面配線基板１０ｂのスルーホール４ｂ上に球状導電体９ｂをマウントした後、熱プレス装置８０に載置する。そして、図６（ａ）に示すように、第２の両面配線基板１０ｂ上に絶縁部材１１及び第１の両面配線基板１０ａを重ね合わせ、図６（ｂ）に示すように熱プレス（１７０℃，１０ｋｇ／ｃｍ，５分間）することにより、４層配線基板２０を製造するのである。なお、図６（ｂ）に示すように、第１の両面配線基板１０ａは、球状凸部９１ａが下方となり、かつ絶縁部材１１を介して球状導電体９ａ，９ｂがそれぞれ対向するように第２の両面配線基板１０ｂに積重ねられる。また、この積み重ねの際には、第１及び第２の両面配線基板１０ａ，１０ｂにそれぞれ設けられたアライメントマーク（図示せず）を用いて位置合せを行い、これにより接続すべきスルーホール４ａ，４ｂ間の位置合わせを行う。

（６層配線基板についての説明）
次に、６層配線基板について図７を参照して説明する。図７は、６層配線基板２１を製造する工程を示す説明図である。

まず、上述のように製造した４層配線基板２０（図２（ａ）〜（ｇ）参照。）と、球状導電体９ｃをマウント及び圧入した第３の両面配線基板１０ｃとを用意する。

そして、この第３の両面配線基板１０ｃをラミネータ７０の所定位置に取り付け、ラミネータ７０によって、図７（ａ）に示すように、絶縁部材１１である７０μｍのフィルム状硬化性エポキシ樹脂をこの第３の両面配線基板１０ｃ上に載置して被い、８０〜１００℃で加熱してロールラミネートする（図７（ｂ）参照）。

続いて、図７（ｃ）に示すように、熱プレス装置８０の熱プレス台７１に、上記の如くロールラミネートした第３の両面配線基板１０ｃを球状凸部９１ｃが上方になるように載置し、この第３の両面配線基板１０ｃ上に、４層配線基板２０を積み重ね手段によって積重ねる。すなわち、４層配線基板２０に圧入された球状導電体９ａの下部変形部９２ａと第３の両面配線基板１０ｃの球状導電体９ｃの球状凸部９１ｂとがそれぞれ対向するように積層用の４層配線基板２０を積み重ねる。この積み重ねの際には、第３の両面配線基板１０ｃ及び４層配線基板２０にそれぞれ設けられたアライメントマーク（図示せず）を用いて位置合せを行い、これにより接続すべきスルーホール４ａ，４ｃ間の位置合わせが可能となる。

そして、熱プレスによって、重ね合わせられた第３の両面配線基板１０ｃと４層配線基板２０とを１７０℃で加熱しながら１０ｋｇ／ｃｍで５分間押圧し、図７（ｄ）に示すように、第３の両面配線基板１０ｃと４層配線基板２０における層間接続を行う。このようにして、３つの第１〜第３の両面配線基板１０ａ，１０ｂ，１０ｃによって６層配線基板２１を製造することができる。なお、絶縁部材１１は上述したように１３０℃で軟化して第３の両面配線基板１０ｃと４層配線基板２０とを接合し、１６０℃で硬化する。

以上のように、本実施形態によれば、第１〜第３の両面配線基板１０ａ〜ｃのスルーホール４ａ〜ｃ上に狭持された球状導電体９ａ〜ｃにより層間接続することができ、これにより６層配線基板２１を製造することが可能となる。したがって、従来に比べ少ない工程で基板の６層化が可能となるため、短時間かつ安価な６層配線基板を製造することが可能となる。その他の作用及び効果については上述の実施形態と同様である。

なお、図７（ａ）〜（ｄ）の工程に代えて、図８（ａ）（ｂ）の工程を用いて４層配線基板を製造するようにすることもできる。

すなわち、ボールマウンタ４０によって、第３の両面配線基板１０ｃのスルーホール４ｃ上に球状導電体９ｃをマウントした後、熱プレス装置８０の熱プレス台７１に載置する。そして、図８（ａ）に示すように、第３の両面配線基板１０ｃ上に絶縁部材１１及び４層配線基板２０を重ね合わせ、図８（ｂ）に示すように熱プレス（１７０℃，１０ｋｇ／ｃｍ，５分間）することにより、６層配線基板２１を製造する。なお、図８（ｂ）に示すように、第３の両面配線基板１０ｃにマウントされた球状導電体９ｃと４層配線基板２０の球状導電体９ａとが絶縁部材１１を介して対向するように重ね合わせ手段により積み重ねられる。また、この積み重ねの際には、第３の両面配線基板１０ｃ及び４層配線基板２０にそれぞれ設けられたアライメントマーク（図示せず）を用いて位置合せを行い、これにより接続すべきスルーホール４ａ，４ｃ間の位置合わせを行う。

ここで、本実施形態におけるスルーホール４の大きさと球状導電体９との大きさの関係について説明する。

球状導電体９の直径は、層間接続の信頼性を維持するために、スルーホール４の孔径に対して１０５％〜２００％の範囲内であることが望ましい。

その理由として、球状導電体９の直径がスルーホール４の孔径に対して１０５％より小さい場合には、球状導電体９がスルーホール４内に入りやすくなり、この球状導電体９をスルーホール４にプレス等で押圧入したとき、球状導電体９とスルーホール４の内壁との摩擦が減少し、スルーホール４内周面の銅被膜との接合状態が不安定になる可能性があるからである。一方で、球状導電体９の直径がスルーホール４の孔径に対して２００％より大きい場合には、球状導電体９が大きすぎ、スルーホール４内に入る部分が少なくなり、スルーホール内に隙間を発生させてしまうことになる。しかも、球状導電体９とスルーホール４の内壁との摩擦が大きくなり、プレス等の押圧力によりスルーホール４が変形してしまうからである。

次に、両面配線基板１０間の距離について説明する。両面配線基板１０間の距離は、５μｍより短いと両面配線基板１０の対向する配線パターンの短絡が発生しやすくなり、一方で、この距離を５００μｍより大きくすると高密度多層化に沿わなくなる。

したがって、両面配線基板１０間の距離は、５〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。

（オットオイル試験）
上述のように製造された４層配線基板２０及び６層配線基板２１を用いて、３０孔のディージーチェーンのパターンにてホットオイル試験（２５℃，３０秒→２６０℃，１０秒）を５０，１００，１５０サイクル行い、その後、層間接合部分の抵抗値を測定した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、層間接合部分の抵抗値の変化は、１５０サイクル後においても±２％の変動範囲内にあり、信頼性は極めて高いものであることを裏付ける結果が得られた。

（その他の多層配線基板について）
図９は、他の実施形態であり、以下、上記実施形態と対応する部分については同一の符号を付する。

図９に示す多層配線基板２２は、球状導電体９をマウント及び圧入した複数の両面配線基板１０をその間に絶縁部材を介して加熱及び圧着することによって、層間のスルーホール４間を接続し、第１の両面配線基板１０ａの一方側に一つの両面配線基板１０ｂを接合させ、他方に３つの両面配線基板１０ｃ〜ｅを接合させたものである。

このように、本実施形態における多層配線基板の製造方法によれば、一つの基板上に異なる数の基板を積層させることができる。したがって、従来であれできなかった部分多層化を容易に行うことができ、基板の軽量化、省スペース化、コストダウンなどを図ることができる。しかも、基板材料が少なくてすむため、よりコストダウンを図ることが可能となる。

以上、実施形態を通じて本発明を説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、種々の変更を行うことができることはいうまでもない。

例えば、球状導電体９やスルーホール４の導電性被膜の表面に半田めっき処理を施すようにすることもできる。このようにすれば、スルーホール４に球状導電体９を圧入した後にリフロー処理を行うことによって、球状導電体９をより両面配線基板１０に固定することができるので、その後の工程において基板の取り扱いが容易となる。

また、両面配線基板１０同士を熱プレスにより両面配線基板１０間の接着を行うようにしたが、これらの両面配線基板１０間に用いる絶縁部材１１を常温で接着可能な絶縁性接着剤を用いることにより、常温でのプレスを行うようにしてもよい。

また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明の効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

本発明の実施形態における両面配線基板の製造工程を示す説明図である。 本発明の実施形態における４層配線基板の製造工程を示す説明図である。 図２における多層配線基板の製造工程に用いる製造装置の説明図である。 図３におけるプレス装置の概略構成図である。 図３における熱プレス装置の概略説明図である。 本発明の実施形態における別の４層配線基板の製造工程を示す説明図である。 本発明の実施形態における６層配線基板の製造工程を示す説明図である。 本発明の実施形態における別の６層配線基板の製造工程を示す説明図である。 本発明の実施形態における別の多層層配線基板を示す説明図である。

符号の説明

４ スルーホール
９ 球状導電体
１０ 両面配線基板
２０ ４層配線基板
２１ ６層配線基板
３０ 製造装置
４０ ボールマウンタ
５０ プレス装置
７０ ラミネータ
８０ 熱プレス装置
９１ 球状凸部

Claims (8)

1. スルーホールが設けられた複数の配線基板を用いる多層配線基板の製造方法であって、
   前記配線基板ごとに、球状導電体を前記スルーホール上にマウントする第１のステップと、
   前記球状導電体を前記スルーホールに圧入する第２のステップと、
   前記球状導電体を圧入した配線基板上に、前記球状導電体をマウント又は圧入した前記配線基板を絶縁部材を介して重ね合わせることにより前記球状導電体同士を対向させる第３のステップと、
   前記重ね合わせた配線基板をプレス処理することにより前記球状導電体同士を接合する第４のステップと、
   を有する多層配線基板の製造方法。
2. 前記第２のステップは、前記スルーホールから突出する突出部を前記球状導電体に形成するように、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記球状導電体の大きさが、前記スルーホールの孔径の１０５〜２００％であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層配線基板の製造方法。
4. スルーホールが設けられた複数の配線基板を用いる多層配線基板の製造装置であって、
   前記配線基板を水平状態に載置する載置手段と、
   前記スルーホールの孔径よりも大きい球状導電体を前記スルーホール上にマウントするマウント手段と、
   マウントした前記球状導電体を前記スルーホールに圧入するプレス手段と、
   前記配線基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成手段と、
   前記配線基板上に形成した絶縁膜上に配線基板を重ねることにより前記球状導電体同士を対向させて熱プレスを行う熱プレス手段と、を備える多層配線基板の製造装置。
5. 前記プレス手段は、前記スルーホールから突出する突出部を前記球状導電体に形成するように、前記球状導電体を前記スルーホールに圧入することを特徴とする請求項４に記載の多層配線基板の製造装置。
6. スルーホールが設けられた複数の配線基板のスルーホールにそれぞれ所定の導電体が狭持されると共に、前記配線基板が絶縁部材を介して積層されることにより対向配置されるスルーホール間で、前記導電体同士が接続されて前記スルーホールが電気的に接続される多層配線基板。
7. 前記配線基板は、その両面に配線パターンが形成されると共に、スルーホールの内周面の導電性被膜はめっき処理により形成されることを特徴とする請求項６に記載の多層配線基板。
8. 前記配線基板間の距離は、５〜５００μｍであることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の多層配線基板。
   

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