JP2009158707A - 両面配線基板、両面配線基板の製造方法、該両面配線基板を備えた多層プリント基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実装の自由度が高く、かつ、薄型化した両面配線板を提供すること。
【解決手段】基材２の一面に第一絶縁部１が配され、その厚さ方向に延びる微細孔５を備えた基体３、少なくとも微細孔５を塞ぐように第一絶縁部１に配された第一導体４、少なくとも微細孔５を塞ぐように基材２の他面に配された第二導体７、及び、微細孔５内を満たすように配され、第一導体４と第二導体７とを電気的に接続する導電性ペースト６、から少なくともなる両面配線基板であって、第二導体７は基材２の内部に配され、かつ、第二導体７と基体３の他面３ｂとは略一面をなしていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、両面配線基板およびその製造方法、並びに、該両面配線基板を備えた多層配線基板及びその製造方法に係り、より詳しくは、薄型化が可能な両面配線基板及び多層配線基板とこれらの製造方法に関する。

近年、電子機器の軽薄短小化・半導体チップや部品の小型化及び端子の狭ピッチ化に伴ってプリント配線基板の配線の精細化や高密度化、高多層化が進んでいる。多層プリント配線基板に要求される特徴としては、薄いこと、及び層間の電気的接続信頼性が高いことである。

層間の導通をとる手段の一つとして、めっきを用いた層間導通が知られている。このめっきを用いた方法では、ドリルなどで基板に微細孔を開けて当該箇所にめっきするＴＨめっきや、レーザーで表面層に穴を開け当該箇所にめっきするＬＶＨが知られているが、工程が複雑であり、工数も多いためコスト面で不利である。また、めっきにより導体厚が厚くなるため、基板の総厚が厚くなったり、回路に段差を生じたりしてしまう。さらに、原理的にＴＨ周辺部やＬＶＨ周辺部に配線回路を設置することが不可能であるため、配線の高密度化に不利である。

近年、めっきに代わる層間接続方法として、導電性ペーストを用いた多層基板が提案されている。例えば特許文献１には、配線基板用基材および多層配線基板用基材の製造方法が開示されている。この特許文献１に記載の配線基板用基材の製造方法は、片面ＣＣＬに対し、フォトレジストを用いて露光・現像により所定のパターンとなるように該フォトレジストを形成した後、エッチング液を用いて回路をパターン形成する。その後、レーザー加工によりブラインドビアを形成し、導電性ペーストを該ブラインドビアに充填する。次に、同様に導電性ペーストがブラインドビアに充填された基板を用意し、それぞれ回路側が外側を向くように位置合わせをした後、加熱加圧して導電性ペースト同士を電気的に接続することで、導電性ペースト充填両面基板が得られる。

しかしながら、上記の方法では、両面基板を得るにあたり、２度のレーザー加工工程が必要であり、コスト面で不利であった。また、両面の回路の間に絶縁層が２層入ることになるため、基板の薄型化が困難であった。
特開２００４−１５２７８２号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、薄型化するとともに高密度実装が可能な両面配線板を提供することを第一の目的とする。

レーザー加工工程が削減され、かつ薄型化を図った両面配線基板の製造方法を提供することを第二の目的とする。

本発明の請求項１に記載の両面配線基板は、基材の一面に第一絶縁部が配され、その厚さ方向に延びる微細孔を備えた基体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記第一絶縁部に配された第一導体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記基材の他面側に配された第二導体、及び、前記微細孔内を満たすように配され、前記第一導体と前記第二導体とを電気的に接続する導電性ペースト、から少なくともなる両面配線基板であって、前記第二導体は前記基材の内部に配され、かつ、前記第二導体と前記基体の他面とは略一面をなしていることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の両面配線基板の製造方法は、基材の一面に第一絶縁部が配され、その厚さ方向に延びる微細孔を備えた基体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記第一絶縁部に配された第一導体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記基材の他面側に配された第二導体、及び、前記微細孔内を満たすように配され、前記第一導体と前記第二導体とを電気的に接続する導電性ペースト、から少なくともなり、前記第二導体は前記基材の内部に配され、かつ、前記第二導体と前記基体の他面とは略一面をなしている両面配線基板の製造方法であって、部材の一面に配された第二導体を、所望のパターンとなるように形成する工程、前記部材の一面に配され、所望のパターンとなった第二導体を、前記部材と共に前記基材の他面にラミネートする工程、及び、前記部材のみを前記基材から剥離する工程、を少なくとも有することを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の両面配線基板の製造方法は、請求項２において、前記第二部材として、微粘着シートを用いることを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の両面配線基板の製造方法は、請求項２において、前記第二部材として、ＵＶ硬化型粘着フィルムを用いることを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の両面配線基板の製造方法は、請求項２において、前記第二部材として、再剥離性熱発泡性シートを用いることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の両面配線基板の製造方法は、請求項２において、前記第二部材として、冷却剥離型粘着フィルムを用いることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の両面配線基板の製造方法は、請求項３乃至６のいずれか１項において、前記第二部材と前記部材とのピール強度は、前記第二部材と前記第二導体とのピール強度よりも弱いことを特徴とする。
本発明の請求項８に記載の多層配線基板は、請求項１に記載の両面配線基板を備えたことを特徴とする。
本発明の請求項９に記載の多層配線基板の製造方法は、請求項１に記載の両面配線基板を備えた多層配線基板の製造方法であって、複数の配線基板を一括積層する工程を有することを特徴とする。

本発明の両面配線基板は、基材の一面に第一絶縁部が配され、その厚さ方向に延びる微細孔を備えた基体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記第一絶縁部に配された第一導体、少なくとも前記微細孔を覆うように前記基体の他面側に配された第二導体、及び、前記微細孔内を満たすように配され、前記第一導体と前記第二導体とを電気的に接続する導電性ペースト、から少なくともなり、前記第二導体は前記基材の内部に配され、かつ、前記第二導体と前記基体の他面とは略一面をなしている。
かかる構成によれば、絶縁層（第一絶縁部）が１層のみ配されていること、及び第二導体が基材の内部に配され、かつ基体の他面と略一面をなしていることにより、両面配線基板の厚さを薄くすることが可能である。また、導電性ペーストが第一導体と第二導体とで覆われているため、他の基板等を実装する際に導電性ペーストの露呈している部位を考慮する必要がない。そのため、両面に自由度高く他の基板等を実装することが可能である。以上より、高密度実装に適した両面配線基板として用いることが可能である。また、導電性ペーストが導体で覆われているため、導電性ペーストの突起や導電性ペーストへのダメージを考慮することなく両面配線基板の表面にソルダレジストを形成することも可能である。

本発明の両面配線基板の製造方法は、基材の一面に第一絶縁部が配され、その厚さ方向に延びる微細孔を備えた基体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記第一絶縁部に配された第一導体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記基材の他面側に配された第二導体、及び、前記微細孔内を満たすように配され、前記第一導体と前記第二導体とを電気的に接続する導電性ペースト、から少なくともなり、前記第二導体は前記基材の内部に配され、かつ、前記第二導体と前記基体の他面とは略一面をなしている両面配線基板の製造方法であって、部材の一面に配された第二導体を、所望のパターンとなるように形成する工程、前記部材の一面に配され、所望のパターンとなった第二導体を、前記部材と共に前記基材の他面にラミネートする工程、及び、前記部材のみを前記基材から剥離する工程、を少なくとも有している。

かかる構成によれば、部材の一面に形成された第二導体を前記部材と共に基材の他面にラミネートして平坦とするので、簡便に第二導体と基材の他面とを略一面に形成することができる。したがって、第二導体が突出することなく、両面配線基板の薄型化を図ることができる。また、レーザー加工工程が一度で済むので、その分コストを抑えることが可能である。

以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明の両面配線板は、基材２の一面２ａに第一絶縁部１が配され、その厚さ方向に延びる微細孔５を備えた基体３、少なくとも微細孔５を塞ぐように第一絶縁部１に配された第一導体４、少なくとも微細孔５を塞ぐように基材２の他面２ｂ側に配された第二導体７、及び、微細孔５内を満たすように配され、第一導体４と第二導体７とを電気的に接続する導電性ペースト６、から概略構成されている。また、第二導体７は基材２の内部に配され、かつ、第二導体７は、基体３の他面３ｂと略一面をなしている。
以下、それぞれについて詳細に説明する。

第一絶縁部１は、プリント配線基板で使用される樹脂であれば、特に限定されるものではなく、例えば、ポリイミド、ＬＣＰ、プリプレグ、ポリフェニレンエーテル等である。また、その厚さは例えば１０μｍ以上である。

基材２は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が好適に用いられ、例えばエポキシ系熱硬化性樹脂やアクリル系の樹脂フィルムが挙げられる。基材２の厚さは、第二導体７の厚さより大きいことが好ましい。

第一導体４は、柔軟で加工しやすく、導電性のあるものであれば特に制限されるものではないが、経済性、加工性、導電性のいずれにも優れていることから銅からなることが好ましい。第一導体４の厚さとしては、例えば、５μｍ〜３５μｍである。ライン幅と間隔は、所望のパターンとなるように適宜調節できるが、例えば、ライン幅は１０μｍ以上、ライン間隙としては、１０μｍ以上である。

微細孔５は、第一導体４を貫通することなく部材３に設けられた有底ビアであり、その径の大きさは、例えば、１５０μｍ以下が好ましい。微細孔５には、微細孔５を満たすように導電性ペースト６が配されている。

導電性ペースト６は、第一導体４と第二導体７とを電気的に接続するもので、例えば、銀、銅、ビスマス、あるいはスズの合金等を含有するものが挙げられる。第一導体４や第二導体７との相性を考慮し適宜選択して用いることができる。

第二導体７は、柔軟で加工しやすく、導電性のあるものであれば特に制限されるものではないが、経済性、加工性、導電性のいずれにも優れていることから銅からなることが好ましい。第二導体７の厚さとしては、例えば、５μｍ〜３５μｍである。ライン幅と間隔は、所望のパターンとなるように適宜調節できるが、例えば、ライン幅は１０μｍ以上、ライン間隙としては、１０μｍ以上である。
第二導体７は基材２の内部に配されており、かつ第二導体７の一面７ａは、基体３の他面３ｂと略一面をなしている。ここで、略一面とは、第二導体７と基体３との間で生じる段差が、第二導体７の厚さよりも小さくなることを指す。

本発明の両面配線基板において、第二導体７は、基材２の内部に配され、かつ基体３の他面３ｂと略一面をなしている。従って、第二導体７が基体３の他面３ｂ上で突出することがないので、両面配線基板の薄型化を図ることができる。また、導電性ペースト６が露呈していないため、自由度高く、部品を実装することが可能である。更に、導電性ペースト６が第一導体４と第二導体７とで覆われているため、導電性ペースト６の突起や導電性ペースト６へのダメージを考慮することなく両面配線基板１０の表面にソルダレジスト等を形成することも可能である。

次に、本実施形態における両面配線基板１０の製造方法の一例を、図面を参照して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、第一絶縁部１の一面１ａに第一導体４を張り合わせた第一積層板（片面ＣＣＬ）を用意する。
従来の導電性ペーストを充填した両面プリント配線板において、両面ＣＣＬを出発材料とする工法もあるが、この場合、導電性ペーストが銅箔などの導体に覆われていない欠点がある。そのため、多層プリント配線板の内層基板としては十分であっても、両面基板としては表層のランド上に導電性ペーストが存在するため、この部位に部品実装することができない。ゆえに、近年の高密度実装の傾向から不向きである。また表面にソルダレジストを形成する際に、ソルダレジスト形成工程による導電性ペーストへのダメージや、導電性ペーストの突起によるソルダレジスト形成工程への影響を考慮しなくてはならない。

次に、図２（ｂ）に示すように、第一導体４をフォトリソグラフィーによって所望のパターンとなるように形成する。
図２（ｂ）に示す構造体に関しては、凡用の片面ＣＣＬを使用することが可能で、第一導体４の厚さ・第一絶縁部１の厚さ共に自由度が高く用いることができる。
両面ＣＣＬに、ドリル等で基板に微細孔を開けて当該箇所にめっきするＴＨめっきや、レーザーで表面層に穴を開けて当該箇所にめっきするＬＶＨが知られているが、この場合、めっきにより第一導体厚が厚くなり、微細な配線を形成することが困難であるため、近年進む配線の狭ピッチ化には不向きである。

次に、図２（ｃ）に示すように、第一絶縁部１の他面１ｂに基材２をラミネートする。

次に、図２（ｄ）に示すように、基材２の他面２ｂにマスキングフィルム２１をラミネートする。

次に、図２（ｅ）に示すように、炭酸ガスレーザー、ＵＶ−ＹＡＧレーザー、あるいはエキシマレーザー等のレーザーによって所定の位置にマスキングフィルム２３側から第一導体４までの微細孔５を形成する。
微細孔５と同時にマスキングフィルム２１をレーザーによって開口する方式を採用することで、一般的なスクリーンマスクで問題となっていた、基板の寸法変化によるマスク孔と微細孔との位置ずれがなくなり、印刷時の位置精度が低下することを避けることができる。
次に、第一導体４と導電性ペースト６の接続信頼性を向上させるために、必要に応じて微細孔５に残存したスミアを除去するため、デスミア処理を行う。また、塩酸、硫酸等の酸を用いて洗浄する。

次に、図２（ｆ）に示すように、例えばスクリーン印刷法によって微細孔５に導電性ペースト６を均一に充填する。

次に、図２（ｇ）に示すように、マスキングフィルム２１を剥離し、導電性ペースト６の先端６ａが突出した基板を作製する。
一般的なスクリーンマスクを用いた場合では、導電性ペーストの突起が厚くなってしまい、多層基板の薄板化や表面平滑性を阻害してしまう虞があるが、本発明のおいては、薄いマスキングフィルムを使用することで改善している。

一方で、図３（ａ）に示すように、剥離可能な部材３１、例えばポリイミド、ＬＣＰ等の一面３１ａに銅箔等の第二導体７を張り合わせた第二積層板を用意する。
剥離可能な部材３１に求められる特性として、以下の３点が要求される。
１：フォトリソグラフィーによって、第二導体７を必要な部分のみの配線となるように回路を形成する際に、部材３１から第二導体７が剥離しないこと。
２：真空ラミネーター等で仮ラミネートした際、基材２と第二導体７との接着力が、部材３１と第二導体７との接着力より強いこと。
３：第二導体７に折れしわを加えることなく部材３１を剥離でき、樹脂残渣等が生じない、もしくは生じたとしても除去することが可能であること。
このような部材３１としては、微粘着シート、ＵＶ硬化型粘着フィルム、再剥離熱発泡シート、冷却剥離型粘着フィルムが好ましい。
微粘着シートは、ピール強度が０．１Ｎ／２５ｍｍ〜２．０Ｎ／２５ｍｍのものが好ましい。このような微粘着シートとしては、例えばソマタックＷＡ（商品名、ソマール社製）を用いることが出来る。
ＵＶ硬化型粘着フィルムは、ＵＶを照射することにより粘着力が失効し、容易にＵＶ硬化型フィルムを剥がせるものがよい。このようなＵＶ硬化型粘着フィルムとしては、例えばソマタックＵＶ（商品名、ソマール社製）を用いることができる。
再剥離性熱発泡シートは、熱を加えると発泡して第二導体７から剥離するものがよい。このような再剥離性熱発泡シートとしては、例えばソマタックＴＥ（商品名、ソマール社製）を用いることが出来る。
冷却剥離型粘着フィルムは、加熱している状態でピール強度が一番強く、常温であるとピール強度が低下して剥離できるものであり、上記３点を充たしていれば、特に限定されるものではない。

次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーによって第二導体７が所望な配線パターンとなるように回路を形成する。

次に、図４（ａ）に示すように、図２（ｇ）で得られた構造体の基体３の他面３ｂと、図３（ｂ）で得られた構造体の部材３１の一面３１ａとを対向させ、基体３とそれぞれに設けた穴、あるいは第一導体４と第二導体７とのパターンを画像認識するか、もしくは、それぞれに設けた穴にピン等を用いて位置合わせを行う。

次に、図４（ｂ）に示すように真空ラミネーター等で、基体３に、図３（ｂ）で得られた、第二導体７が所望の配線回路に形成された第二積層板を仮ラミネートする。

次に、図４（ｃ）に示すように、剥離可能な部材３１を第二導体７及び基材２から剥離し、プレス機で熱圧着する。その際、導電性ペースト６の突起６ａが第二導体７につぶされ微細孔５に高密度に充填されると共に、導電性ペースト６を介して第一導体４と第二導体７とが電気的に接続され、第二導体７と基体３の他面３ａとが略一面となる。以上で、導電性ペースト６を充填した両面プリント基板１０が得られる。
なお、必要に応じてソルダレジストを形成することも可能である。また、カバーレイをラミネートする場合、プレス機による熱圧着時に一括で行うこともできる。

本発明の両面配線基板の製造方法によれば、従来の製造方法と比較しレーザー加工工数の増加を最小限に抑えながら両面配線基板の製造が可能である。また、従来の製造方法と比較すると、ポリイミド層等の絶縁層を１層分薄く製造することが可能であるので、薄型化した両面配線基板を得ることが可能である。更に、第二導体７をラミネートにより基材２に形成することで、第二導体２が基材２の内部に配されると共に、第二導体２と基体３の他面３ｂとが略一面となるように形成できるので、より両面配線板１０の薄型化を図ることができる。

次に、本発明の両面配線基板を用いた多層プリント基板について説明する。
図５は、本発明の両面配線基板を用いた多層プリント基板９０を模式的に示した断面図である。両面配線基板１０の第一導体４が配された側に第一基板６０、第二基板５０が順に積層されている。また、両面配線基板１０の第二導体７が配された側には、第三基板７０、第四基板８０が順に積層されている。各々の基板は、導電性ペースト（６,５６,６６,７６,８６）、導体（４，７，５４，６４，７４，８４）を介して電気的に接続されている。
本発明の両面配線基板を用いれば、第二導体７が基体３の他面３ｂと略一面をなしていると共に、従来の製造方法で作製された両面配線板と比較し、ポリイミド層等の絶縁層が１層少ないものとなっている。したがって、多層プリント基板の薄型化が可能である。また、従来の両面配線板は、導電性ペーストが露呈している部位があったが、本発明においては、導電性ペースト６は第一導体４及び第二導体７で覆われており、露呈した部位が存在しない。ゆえに、導電性ペースト６の配された部位を考慮することなく、自由度高く基板が積層された多層プリント基板を得ることができる。

次に、本発明の両面配線基板を用いた多層プリント基板の作製方法について説明する。

図６（ａ）に示すように、まず、必要な層数分、導電性ペースト（６，５６，６６，７６，８６）の突起を形成したプリント基板（５０，６０，７０，８０）を用意し、基板とそれぞれに開けた穴、あるいは導体パターンを画像認識するか、もしくは、それぞれに設けた穴にピンを用いて位置合わせを行う。

次に、プレス機で熱圧着する。その際、導電性ペースト（６，５６，６６，７６，８６）の突起（６ａ，５６ａ，６６ａ，７６ａ，８６ａ）が各導体（４，７，５４，６４，７４，８４）につぶされ高密度に充填されると共に、それぞれの導電性ペースト（６，５６，６６，７６，８６）と導体（４，７，５４，６４，７４，８４）とが電気的に接続される。以上で、図６（ｂ）に示すような、多層プリント配線基板が完成する。

本発明の多層プリント配線基板の作製方法によれば、全ての層をなすプリント基板を一括で積層することができるので、少ない工程数で簡便に形成することが可能である。

本発明は、両面配線基板に適用することができ、該両面配線基板を用いることで、高密度実装が可能な多層プリント基板を得ることができる。

本発明の両面配線基板を模式的に示した断面図である。 本発明の両面配線基板の製造方法を模式的に示した第一断面工程図である。 本発明の両面配線基板の製造方法を模式的に示した第二断面工程図である。 本発明の両面配線基板の製造方法を模式的に示した第三断面工程図である。 本発明の両面配線基板を用いた多層配線基板を模式的に示した断面図である。 本発明の両面配線基板を用いた多層配線基板の製造方法を模式的に示した断面工程図である。

符号の説明

１ 第一絶縁部、２ 基材、３ 基体、４ 第一導体、５ 微細孔、６ 導電性ペースト、７ 第二導体、１０ 両面配線基板、２１ マスキングフィルム、３１ 部材、５０ 第一基板、６０ 第二基板、７０ 第三基板、８０ 第四基板、９０ 多層プリント配線基板。

Claims (9)

1. 基材の一面に第一絶縁部が配され、その厚さ方向に延びる微細孔を備えた基体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記第一絶縁部に配された第一導体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記基材の他面側に配された第二導体、及び、前記微細孔内を満たすように配され、前記第一導体と前記第二導体とを電気的に接続する導電性ペースト、から少なくともなる両面配線基板であって、
   前記第二導体は前記基材の内部に配され、かつ、前記第二導体と前記基体の他面とは略一面をなしていることを特徴とする両面配線基板。
2. 基材の一面に第一絶縁部が配され、その厚さ方向に延びる微細孔を備えた基体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記第一絶縁部に配された第一導体、少なくとも前記微細孔を塞ぐように前記基材の他面側に配された第二導体、及び、前記微細孔内を満たすように配され、前記第一導体と前記第二導体とを電気的に接続する導電性ペースト、から少なくともなり、前記第二導体は前記基材の内部に配され、かつ、前記第二導体と前記基体の他面とは略一面をなしている両面配線基板の製造方法であって、
   部材の一面に配された第二導体を、所望のパターンとなるように形成する工程、
   前記部材の一面に配され、所望のパターンとなった前記第二導体を、前記部材と共に前記基材の他面にラミネートする工程、
   前記部材のみを前記基材から剥離する工程、
   及び、前記第二導体を熱圧着して基体と接着させる工程、を少なくとも有することを特徴とする両面配線基板の製造方法。
3. 前記部材として、微粘着シートを用いることを特徴とする請求項２に記載の両面配線基板の製造方法。
4. 前記部材として、ＵＶ硬化型粘着フィルムを用いることを特徴とする請求項２に記載の両面配線基板の製造方法。
5. 前記部材として、再剥離性熱発泡性シートを用いることを特徴とする請求項２に記載の両面配線基板の製造方法。
6. 前記部材として、冷却剥離型粘着フィルムを用いることを特徴とする請求項２に記載の両面配線基板の製造方法。
7. 前記部材と前記基材とのピール強度は、前記部材と前記第二導体とのピール強度よりも弱いことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の両面配線基板の製造方法。
8. 請求項１に記載の両面配線基板を備えたことを特徴とする多層プリント基板。
9. 請求項１に記載の両面配線基板を備えた多層配線基板の製造方法であって、
   複数の配線基板と前記両面配線基板とを一括積層する工程を有することを特徴とする多層プリント基板の製造方法。

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