JP2011082240A

JP2011082240A - 回路基板の製造方法

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Publication number: JP2011082240A
Application number: JP2009231252A
Authority: JP
Inventors: Shuichiro Yasuda; 周一郎安田; Yoshina Miyazaki; 芳奈宮崎; Toshisuke Maeda; 俊輔前多; Norio Umezu; 典雄梅津; Yoshio Omori; 良男大森
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-05
Also published as: JP5299206B2

Abstract

【課題】高密度な配線パターンを形成して、確実に導電性ペーストによる層間接続を行うことができる回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１１の一方の側の銅箔１２の表面にマスキングテープ１５を貼り付ける。マスキングテープ１５及び銅箔１２に開口部１５ａ，１２ａを形成し、開口部１２ａに連通して、基板１１にビアホール１６を形成する。ビアホール１６内に導電性ペースト１８を充填し、マスキングテープ１５を剥離して、導電性ペースト１８を熱プレスする。ビアホール１６の導電性ペースト１８を押圧してリベット状に形成し、表面にエッチングレジスト１９ａを設ける。ビアホール１６上のエッチングレジスト１９ａの大きさを、銅箔１２による所望のランド部２０の大きさよりも小さく形成する。エッチング時に、ビアホール１６周辺の広がり部１８ａについて、その周縁部をエッチングにより除去するとともに、一部を残してエッチングを終了する。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数の回路配線が絶縁層を挟んで積層され、各層の回路配線がビアホールの層間接続部を介して接続される回路基板の製造方法に関する。

従来、両面回路基板やその他の多層回路基板において、絶縁基板で絶縁された各回路配線を電気的に接続するため、内部に導電材が設けられたビアホールが絶縁基板を貫通して形成されている。この層間接続には、絶縁基板に形成されたビアホール内に、銅メッキや導電性ペーストを充填する方法が用いられている。特に、導電性ペーストを用いた層間接続構造は、製造時の環境負荷が小さく製造方法も簡易である点で優れている。

導電性ペーストを用いた層間接続方法は、例えば図４に示すように、ポリイミド等のフレキシブルな基板１の両面に銅箔２，３が貼付された両面銅張り板４の表面側の銅箔２に、ＰＥＴ等のマスキングテープ５を貼り付け（図４（ａ））、銅箔２の所定位置にレーザ光等を用いて、基板１を貫通したビアホール６を形成する（図４（ｂ））。この後、ビアホール６内をデスミア処理する。そして、マスキングテープ５の表面に導電性ペースト８を載せ、マスキングテープ５上の導電性ペースト８をスキージ７により摺動させ、ビアホール６内に導電性ペースト８を充填する（図４（ｃ））。そして、マスキングテープ５を剥がして（図４（ｄ））、ビアホール６内に導電性ペースト８が充填された基板１を所定温度で熱プレスし、導電性ペースト８による層間接続構造を形成する（図４（ｅ））。さらに、銅箔２及び導電性ペースト８が表面に露出した部分を覆ってレジストフィルム９が貼付され、所定の回路配線パターンを形成するように露光されて、所定回路配線パターン形状にエッチングレジスト９ａ，９ｂが残される（図４（ｆ））。この後、余分な銅箔２，３がエッチングされ（図４（ｇ））、所定の回路配線パターンや、ビアホール６の周囲の銅箔２，３によるランド部２ａ，３ａが形成される。

この層間接続構造の場合、導電性ペースト８はそのマスキングテープ５の厚さ分だけビアホール６の体積よりも多く充填される。そして、この後、マスキングテープ５を剥離して、熱プレスにより導電性ペースト８を押しつぶして硬化させると、導電性ペースト８の基板１のビアホール６から突出した部分は、円形につぶれリベット形状に広がって広がり部８ａとなり、銅箔２と接続する（図４（ｅ））。さらに、この広がり部８ａの直径は、所定のランド部２ａを形成するためにランド部２ａと同形状に形成されたエッチングレジスト９ａの直径よりも大きくなるものである（図４（ｆ）（ｇ））。

その他、導電性ペーストを用いた層間接続方法としては、特許文献１、２に開示されているように、先ず両面銅張り板の表裏面の銅箔をエッチングして、絶縁基板両面に配線パターンを形成した導体層を設け、一方の面の導体層と絶縁基板に所定ビアホール径によるビアホールを形成し、他方の面の導体層にはビアホールに開口した小孔を開け、そのビアホールに導電性ペーストを充填するものもある。このビアホールに充填される導電性ペーストも、ビアホール開口側の銅箔のランド部に合わせて、ビアホール開口よりも大きく形成されフランジ状に拡張された拡張部が形成される。

特開２００４−２２１１９２号公報特開２００５−３３２９０８号公報

上記従来の図４に示す回路基板の製造方法では、広がり部８ａの大きさは、エッチングにより形成されるランド部２ａの大きさとは関係なく、導電性ペースト８の熱プレスにより、余分な量の導電性ペースト８が周囲に押し広げられたものである。さらに、場合によっては、均等な円形のリベット形状にはならず、一部の過剰な導電性ペースト８が、ビアホール６の周囲に大きく広がり、過剰広がり部８ｂを形成する場合がある（図４（ｅ））。また、エッチング時にエッチングレジスト９ａのランド形状からはみ出して広がった部分の導電性ペースト８は、その樹脂バインダにより、銅箔２に対してエッチングレジストの働きをする。これにより、銅箔２のエッチング効率を低下させ、さらには広がり部８ａや過剰広がり部８ｂにより、銅箔２がランド部２ａの所定形状より大きな形状のランドとして残る場合もあった（図４（ｇ））。なお、背面側の銅箔３は、エッチングレジスト９ｂが直接貼り付けられているので、銅箔３によるランド部３ａは、エッチングレジスト９ｂの形状通りに形成される。

一方、近年の高密度配線においては、より効率的な配線が求められ、配線間やビアホール間の間隔も狭くなってきている。ところが、上述のように所望のランド部２ａの大きさよりも大きく導電性ペースト８や銅箔２が残ると、この導体部による回路配線パターンの短絡が生じる恐れがあり、微細な回路配線パターンの形成の妨げとなるものであった。

また、特許文献１、２に開示された回路基板の製造方法においては、回路配線パターンのエッチングが導電性ペースト充填よりも先に行われるので、メタルマスクやラミネートフィルム、印刷用スクリーン等のマスク設置時にボイドを巻き込みやすく、導電性ペースト充填時にペースト溜まりができやすいものであった。しかも、エッチングによる回路のパターンニング後に、回路のビアホール及びランド部にマスクの開口部を正確に一致させて導電性ペーストの塗布を行わなくてはならず、マスクの位置決めが難しいものである。さらに、マスクを除去した後に導電性ペーストを加熱して硬化させる際にも、加圧により導電性ペーストの拡張部が広がって、隣接するパターンと短絡したりする恐れもあった。

この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、高密度な配線パターンを形成し、確実に導電性ペーストによる層間接続を行うことができる回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

この発明は、絶縁性の基板表面に金属箔による回路配線を形成し、前記基板に形成されたビアホールに導電性ペーストを充填して、前記基板を挟んで形成された前記回路配線を電気的に接続する回路基板の製造方法であって、前記基板の一方の側の金属箔表面にマスキングテープ等のマスクを貼り付け、前記マスク及び金属箔に開口部を形成するとともに、前記開口部に連通して前記基板に前記ビアホールを形成し、前記ビアホール内に導電性ペーストを充填し、前記マスクを剥離して、前記導電性ペーストを熱プレスし、前記導電性ペーストの前記ビアホールから突出した部分を押圧してリベット状に形成し、前記絶縁基板の表面にエッチングレジストを設け、前記金属箔を所定の回路配線パターンにエッチングする際に、前記ビアホール上のエッチングレジストの大きさを、前記金属箔による所望のランド部の大きさよりも小さく形成し、前記金属箔のエッチング時に、前記ビアホール周辺の前記導電性ペーストのリベット状の広がり部について、前記リベット部周縁部の前記導電性ペーストをエッチングにより除去するとともに、一部を残してエッチングを終了し、前記エッチングレジストを剥離して、前記エッチングレジストよりも大きい前記ランド部を形成する回路基板の製造方法である。

さらに、前記所望のランド部の大きさは、前記広がり部の前記導電性ペーストが、前記エッチング中に剥離しないで前記エッチングレジストの周囲に残留した部分の外形と等しいものである。特に、前記所望のランド部は円形に形成され、その径は、前記エッチング中に剥離せずに前記エッチングレジストの周囲に残留した前記広がり部の径と等しいものである。

また、前記導電性ペーストの広がり部は、前記熱プレスによりその周縁部に向かうに従い薄くなるように形成され、前記エッチングにより、所定の厚み以下の部分を除去するものである。前記基板は、例えばポリイミドであり、両面に銅箔が貼られた両面銅貼り板から成るものである。

前記金属箔のエッチング時に、前記ビアホール周辺の前記導電性ペーストをエッチングにより除去するとともに、前記金属箔により所望のランド部及び所定の回路配線パターンを形成するものである。

この発明の回路基板の製造方法によれば、導電性ペーストを用いた層間接続部を形成して、より高密度の配線パターンを設けた回路基板を容易に形成することができる。そして、高密度な回路の層間接続構造の信頼性も高いものにすることができる。そして、回路基板の小型薄型化に貢献するとともに、電子機器の小型化や品質の向上にも寄与するものである。

この発明の一実施形態の回路基板の製造工程の一部を示した概略断面図である。この発明の一実施形態の回路基板の次の製造工程を示した概略断面図である。この発明の一実施形態の回路基板のビアホール部分の部分拡大断面図である。従来の回路基板の製造工程を示した概略断面図である。

以下、この発明の回路基板の一実施形態について、図１〜図３を基にして説明する。この実施形態の回路基板１０は、図１、図２に示すように、基板１１の両面に、金属箔である銅箔１２，１３から成る回路配線１２ａ，１３ａが形成されている。基板１２は、ポリイミド等の絶縁性のフレキシブル基板から成り、その両面に銅箔１２，１３が貼り付けたものである。基板１１の表裏面の銅箔１２，１３は、後述する工程を経て、所定の回路配線パターンを形成する。

基板１１には、図２（ｈ）に示すように、表裏の回路配線１２ａ，１３ａ間を電気的に接続するためのビアホール１６が形成されている。ビアホール１６に充填された導電性ペースト１８による層間接続部材により、表裏の回路配線１２ａ，１３ａのランド部２０，２１が電気的に接続されている。

充填する導電性ペースト１８は、熱可塑性樹脂中に高融点金属と低融点金属等の金属粒子が混合され、後の加熱処理で合金化するとともに金属粒子が互いに接続するものである。例えば、高融点金属は、少なくとも銅を含み、銅単体の粒子、又は銅と金、銀、亜鉛、及びニッケルのうち１つ以上の金属を含む合金の粒子である。また、これら金属粒子の表面は、金、銀、亜鉛、又はニッケル、又はそれらの合金がメッキ等により被覆されていてもよい。これらの金属粒子の平均粒径は、約１〜１０μｍ例えば６μｍである。また、低融点金属は、Ｓｎ、又はＳｎを含む合金（例えば、ハンダ）の粒子である。ハンダとしては、Ｓｎ−Ｃｕ系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ系ハンダ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系ハンダ、これらにＩｎ、Ｚｎ、Ｂｉのいずれか一つ以上を添加し、さらに適宜混合して用いても良い。導電性ペースト１８のバインダ樹脂は、熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルブチラールなどの樹脂、その他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を好適に用いることが出来る。

次に、この実施形態の回路基板１０製造方法について、図１、図２を基にして説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、ポリイミド等の絶縁性樹脂のフィルムを基板とした両面銅張り板１４の、銅箔１２が形成された一側面側に印刷用のマスクを形成するマスキングテープ１５を貼り付ける。マスキングテープ１５は、ＰＥＴフィルムに粘着剤が塗布されたものである。マスクキングテープ１５のラミネート方法としては、例えば真空ラミネート法がある。この実施形態の製造方法では、マスキングテープ１５を回路が未形成の銅箔１２に直接貼り付けるので、両面銅張り板１４の表面が均一で凹凸や段差がなく、容易に良好にマスキングテープ１５を貼り付けることができる。

次に、両面銅張り板１４に、マスキングテープ１５側からレーザ光を照射し、マスキングテープ１５に開口部１５ａを形成するとともに、同時に銅箔１２にも開口部１２ａを形成する。さらに、レーザ光により基板１１に、銅箔１３に届く貫通孔であるビアホール１６を形成する（図１（ｂ））。このレーザ加工は、カッパーダイレクト法と言われる公知の方法であり、エキシマレーザ等のＵＶレーザや、ＣＯ_２レーザやＹＡＧレーザ等も用いることができる。なお、レーザ光による開口部の形成は、銅箔１２と基板１１に別々にレーザ光を照射して開口部を形成しても良い。

この後、ビアホール１６内をデスミア処理する。この後、図１（ｃ）に示すように、導電性ペースト１８をビアホール１６内に充填する。充填方法は、マスキングテープ１５の表面に導電性ペースト１８を載せ、スキージ１７により導電性ペースト１８を摺動させ、ビアホール１６内に導電性ペースト１８を直接に充填する。その他、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷方法により導電性ペースト１８をビアホール１６内に充填する方法を用いても良い。

次に、図１（ｄ）に示すように、マスキングテープ１５を剥離する。すると、マスキングテープ１５内の開口部１５ａに位置していた導電性ペースト１８が、その量だけ基板１１から突出して設けられる。この状態で、両面銅張り板１４を熱プレスして、導電性ペースト１８の金属粒子を溶融し、導電性ペースト１８による層間接続構造を形成する。熱プレスは、図示しない加熱プレス装置等を用いて、例えば１６０〜２００℃で２００〜６００Ｎ／ｃｍ²の条件下で、３０〜１８０分間加熱加圧して、銅箔１２と導電性ペースト１８中の金属との電気的接続を図る（図１（ｅ））。

ここで、熱プレスした導電性ペースト１８は、マスキングテープ１５の厚さ分の量だけ銅箔１２の開口部１２ａから周囲に広がり、広がり部１８ａを形成してリベット状に押しつぶされている（図１（ｅ））。また、場合によっては、周囲に均等な円形のリベット形状にはならず、一部の過剰な導電性ペースト１８が、ビアホール１６の周囲の一部に大きく広がり、過剰広がり部１８ｂを形成する場合がある（図１（ｅ））。マスキングテープは、粘着剤を有するテープ類であれば足り、形状／種類等は限定されるものではない。また、必ずしもマスキングテープを使用した導電性ペーストの充填方法に限定されるものではなく最終的に導電性ペーストによるリベット形状が形成できればよい。

次に、図２（ｆ）に示すように、回路配線１２ａ，１３ａを形成する表裏面の銅箔１２，１３に、エッチング用のレジストフィルム１９を貼り付ける。レジストフィルム１９はドライフィルムであり、例えばアクリル樹脂からなる。そして、所定の回路配線パターンに露光して、回路配線１２ａ、１３ａ及びランド部２０，２１を形成するエッチングレジスト１９ａ，１９ｂとなる部分以外のレジストを除去する（図２（ｇ））。この後、例えば塩化第二鉄溶液等を主成分とするエッチング液に両面銅張り板１４を浸漬して、回路配線１２ａ，１３ａを形成する。そして、ビアホール１６の周囲に位置した回路配線１２ａ，１３ａのランド部２０，２１が、導電性ペースト１８により層間接続される（図２（ｈ））。以上の工程を経て、両面銅張り板１４の両面の回路配線１２ａ，１３ａがビアホール１６の導電性ペースト１８により層間接続された回路基板１０が形成される。

ここで、ランド部２０を形成するエッチングレジスト１９ａの大きさ（円形の場合は直径Ｄ_１）は、回路配線１２ａの所望のランド部２０の大きさ（円形の場合は直径Ｄ_０＞Ｄ_１）よりも小さく形成する。小さくする程度は、導電性ペースト１８の広がり部１８ａの厚さとエッチング時間により、エッチング時に残る広がり部１８ａの大きさにより設定する。ここで、ランド部２０を形成する導電性ペースト１８の広がり部１８ａの大きさ（円形の場合は直径Ｄ_０）は、接続信頼性を良好に取ることができる程度であることが好ましく、例えば１００〜１２０μｍ程度が好ましい。また、ビアホール１６の開口部の直径Ｄ_２は、７０〜９０μｍ程度が好ましい。そして、エッチングレジスト１９ａの大きさ（円形の場合は直径Ｄ_１）は、ビアホール１６の開口部の直径Ｄ_２よりも大きいことが好ましく、広がり部１８ａとランド部２０の銅箔との接触面積は広い方が好ましいが、配線の高密度化に鑑みて、接続信頼性に不具合が生じない範囲で小さい方が好ましい。従って、エッチングレジスト１９ａの大きさ（円形の場合は直径Ｄ_１）は、導電性ペースト１８の広がり部１８ａの大きさ（円形の場合は直径Ｄ_０）の８０〜９０％程度が好ましい。また、広がり部１８ａの厚さは、３〜５ｍμが好ましい。

これにより、エッチング後の導電性ペースト１８の広がり部１８ａは、図２（ｈ）に示すように、エッチングレジスト１９ａよりも一回り大きく残る（円形の場合は直径Ｄ_０＞Ｄ_１）。また、広がり部１８ａの周縁部であるランド部２０となる領域からはみ出し過剰広がり部１８ｂやその他のはみ出した広がり部１８ａの部分は、エッチング時にエッチング液により金属成分が溶解し、剥離される（図２（ｈ））。なお、導電性ペースト１８を介して銅箔をエッチングする箇所以外では、例えば背面側のエッチングレジスト１９ｂのように、エッチングレジストが直接貼り付けられているので、銅箔による回路配線パターン１３ａやランド部２１は、エッチングレジスト１９ｂ等の形状通りに形成される。

エッチングにより導電性ペースト１８の広がり部１８ａの周縁部が剥離除去され、ランド部２０に重なる所定部分を残す方法は、銅箔１２のエッチング速度が、導電性ペースト１８の約２倍以上であるので、上述のように広がり部１８ａの厚さとエッチング時間により、所望のランド部２０の大きさに調整することができる。ここで、導電性ペースト１８がエッチング液により除去されるのは、導電性ペースト１８中の金属成分がエッチング液に溶解し、樹脂バインダがエッチング液の流れにより剥離されるものと考えられる。また、ある程度導電性ペースト１８の広がり部１８ａの厚さが厚くなると、樹脂バインダによりエッチングが阻害され、エッチング時間中にはその金属成分が溶解せず、銅箔１２に付着した状態で残り、結果として、その裏側の銅箔１２も残り、ランド部２０がエッチングレジスト１９ａよりも大きく形成される。また、エッチングにより銅箔１２の端面は図３に示すように、凹面状に形成される。そして、過剰な導電性ペースト１８の過剰広がり部１８ｂの下部に位置するランド部２０の銅箔１２が、エッチングにより除去されると図２（ｈ）、ランド部２０からはみ出した導電性ペースト１８の過剰広がり部１８ｂが、エッチング液により容易に剥離される。これにより、残った導電性ペースト１８の広がり部１８ａと同形状で、裏面側のランド部２０が所定の形状に形成される。

この実施形態の回路基板１０によれば、導電性ペースト１８による層間接続部材の、ビアホール１６の周縁での導電性ペースト１８による広がり部１８ａを最小限に抑えることができ、結果としてビアホール１６のランド部２０を小さくして、回路配線の高密度化を図ることができる。また、銅箔１２と導電性ペースト１８との接続も確実なものとすることができる。また、熱プレス後の銅箔上に残存する過剰な導電性ペースト１８ｂもエッチング時に確実に除去され、正確なランド部２０を形成することができる。

なお、この発明の回路基板の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、ランド部の大きさや形状は適宜設定可能なものであり、導電性ペーストやマスキングテープ、基板等の材料も適宜選択可能なものである。

１０回路基板
１１基板
１２，１３銅箔
１２ａ，１３ａ回路配線
１４両面銅張り板
１５マスキングテープ
１６ビアホール
１８導電性ペースト
１８ａ広がり部
１９レジストフィルム
１９ａエッチングレジスト
２０，２１ランド部

Claims

絶縁性の基板表面に金属箔による回路配線を形成し、前記基板に形成されたビアホールに導電性ペーストを充填して、前記基板を挟んで形成された前記回路配線を電気的に接続する回路基板の製造方法において、
前記金属箔に開口部を形成するとともに、前記開口部に連通して前記基板に前記ビアホールを形成し、
前記ビアホール内に導電性ペーストを充填し、
前記導電性ペーストを熱プレスし、前記導電性ペーストの前記ビアホールから突出した部分を押圧してリベット状に形成し、
前記絶縁基板の表面にエッチングレジストを設け、
前記金属箔を所定の回路配線パターンにエッチングする際に、前記ビアホール上のエッチングレジストの大きさを、前記金属箔による所望のランド部の大きさよりも小さく形成し、
前記金属箔のエッチング時に、前記ビアホール周辺の前記導電性ペーストのリベット状の広がり部について、前記リベット部周縁部の前記導電性ペーストをエッチングにより除去するとともに、一部を残してエッチングを終了し、
前記エッチングレジストを剥離して、前記エッチングレジストよりも大きい前記ランド部を形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
前記所望のランド部の大きさは、前記広がり部の前記導電性ペーストが、前記エッチング中に剥離しないで前記エッチングレジストの周囲に残留した部分の外形と等しいものである請求項１記載の回路基板の製造方法。
前記所望のランド部の径は、前記エッチング中に剥離せずに前記エッチングレジストの周囲に残留した前記広がり部の径と等しいものである請求項２記載の回路基板の製造方法。
前記導電性ペーストの広がり部は、前記熱プレスによりその周縁部に向かうに従い薄くなるように形成され、前記エッチングにより、所定の厚み以下の部分を除去する請求項１記載の回路基板の製造方法。
前記金属箔のエッチング時に、前記ビアホール周辺の前記導電性ペーストをエッチングにより除去するとともに、前記金属箔により所望のランド部及び所定の回路配線パターンを形成する請求項１記載の回路基板の製造方法。