JP3173480B2 - プリント配線基板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の両面または
内層に複数の高密度配線を有し、その配線を高い信頼性
において電気的に接続することにより電子回路を形成す
ることができるプリント配線基板およびその製造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高性能化に伴
い、産業用にとどまらず広く民生用機器の分野において
もＬＳＩ等の半導体チップを高密度に実装できる多層配
線回路基板が安価に供給されることが強く要望されてき
ている。このような多層配線回路基板では微細な配線ピ
ッチで形成された複数層の配線パターン間を高い接続信
頼性で電気的に接続できることが重要である。

【０００３】このような市場の要望に対して従来の多層
配線基板の層間接続の主流となっていたスルーホール内
壁の金属めっき導体に代えて、多層プリント配線基板の
任意の電極を任意の配線パターン位置において層間接属
できるインナービアホール接続法すなわち全層ＩＶＨ構
造樹脂多層基板と呼ばれるものがある（特開平０６−２
６８３４５号公報）。これは多層プリント配線基板のビ
アホール内に導電体を充填して必要な各層間のみを接続
することが可能であり、部品ランド直下にインナービア
ホールを設けることができるために、基板サイズの小型
化や高密度実装を実現することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら一般的な
インナービアホール接続方式では、導電性ペーストをス
キージ印刷してビアホール内へ充填することによって行
われているが、とくに微小径のビアホールに対する導電
性ペーストの充填には導電性ペーストの粘度特性が重要
な役割を占めることとなる。ビアホール充填用導電性ペ
ーストにおいて印刷特性と層間接続における導電性とは
その構成材料面から見て相反するものであり、すなわち
導電性を向上させるために微粒子の導体フィラーの構成
比を上げると樹脂成分が導体フィラーの表面に吸着され
てペーストの粘度が上昇し、印刷しにくくなる。またペ
ーストの粘度を下げて印刷特性を向上させるために表面
積の小さい、すなわち粒径の大きい導体フィラーを用い
たり、導体フィラーの構成比を減少したりすると導体フ
ィラー同士の接触面積が小さくなり、接続信頼性に問題
が生じる。またスキージ印刷による導電ペーストの充填
法では貫通孔内への充填が不十分となる。図９は従来の
印刷法により導電性ペーストを基板に設けられた貫通孔
内に充填した場合の基板の一部を拡大して示すものであ
り、その表面に有機フィルム８１が貼着された基板８２
に形成された貫通孔８３に導電性ペースト８４が充填さ
れている。しかしながら一般的にレーザによって開けら
れた貫通孔８３の内壁は図に示すように粗面状となって
おり、導電性フィラーを高い構成比で含有し、高い粘度
を有している導電性ペースト８４はスキージによる弱い
印刷圧力では十分に貫通孔８３の粗面状の内壁に密着せ
ず、間隙８５を生じることとなり基板８２に対する接着
力を低下させ、また有機フィルム８１を剥離するとき、
充填した導電性ペースト８４の一部が貫通孔８３から抜
けてしまうという課題がある。

【０００５】本発明は上記課題を解決するものであり、
プリント配線基板の限られた面積内に高密度配線を形成
する場合、極めて高い接続信頼性を得ることができるプ
リント配線基板とその製造方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基板に複数個の貫通孔を設けたのち、その
基板を弾力性と通気性とを有するシート上に配置してシ
ートの下面より吸引することにより基板の上面と下面に
圧力差を発生させ、導電性ペーストを基板に設けられて
いる貫通孔内に加圧状態で充填することを特徴とする製
造方法であり、厳しい使用環境下における電子機器に使
用して高い接続信頼性を得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、基板に複数個の貫通孔を設ける工程と、その基板を
弾力性と通気性とを有するシート上に配置する工程と、
シートの下面より吸引することにより基板の上面と下面
に圧力差を発生させる工程と、導電性ペーストを基板に
設けられている貫通孔内に加圧状態で充填する工程とを
有し、前記導電性ペーストの充填工程は、前記導電性ペ
ーストの充填面側である基板表面に大気圧よりも大なる
圧力を加え、前記大気圧よりも大なる圧力を加えた状態
で導電性ペーストを充填する工程とを有することを特徴
とするものでり、極めて接続信頼性に優れたプリント配
線基板を得ることができる。

【０００８】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載のプリント配線基板の製造方法に関し、導電性
ペーストの充填工程が、加圧板上に載置された導電性ペ
ーストを加圧板を基板方向に加圧することにより貫通孔
内に充填する工程であることを特徴とするものであり、
導電性ペーストを高い密度で貫通孔内に充填することが
できる。

【０００９】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２に記載のプリント配線基板の製造方法において、導電
性ペーストを充填する工程の後にその導電性ペーストと
加圧板との間にガスを導入することにより加圧板と貫通
孔内に充填された導電性ペーストとを剥離する工程を備
えることを特徴とするものであり、加圧されて導電ペー
ストに密着した加圧板を容易に剥離することができ、製
造タクトの短縮化に役立つものである。

【００１０】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
２に記載のプリント配線基板の製造方法において、導電
性ペーストを充填する工程の後にスキージを基板に密着
させて基板の面方向に移動させることにより基板面上に
残る導電性ペーストを除去する工程を備えることを特徴
とするものである。

【００１１】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１に記載のプリント配線基板の製造方法に関し、導電性
ペーストの充填工程を、加圧板上に載置された導電性ペ
ーストを加圧板を基板方向に加圧しながら、かつ基板の
面方向に移動させることにより導電性ペーストを貫通孔
内に充填する工程とするものであり、加圧板の構成を小
さくすることができる。

【００１２】本発明の請求項６に記載の発明は、請求項
５に記載のプリント配線基板の製造方法に関し、導電性
ペーストの充填工程後に基板表面に残存する導電性ペー
ストを加圧板に設けられているスキージによって除去す
ることを特徴とするものである。

【００１３】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
１に記載のプリント配線基板の製造方法に関し、圧力保
持気密室を用いることで、導電性ペーストの充填面側で
ある基板表面に大気圧よりも大なる圧力を加えることを
特徴とするものである。

【００１４】本発明の請求項８に記載の発明は、基板を
載置するための弾力性および通気性を有するシートと、
そのシート上に載置した基板をシートの下面より減圧吸
引して固定するための吸引手段と、加圧板上の導電性ペ
ーストを基板に設けられた貫通孔内に充填するための加
圧印刷手段とを備え、前記加圧印刷手段は、導電性ペー
ストの充填面側に大気圧よりも大なる圧力を加えること
ができる圧力保持機密室を有するプリント配線基板の製
造装置であり、導電性ペーストを効率よく、かつ確実に
貫通孔内に充填することができる。

【００１５】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
８に記載のプリント配線基板の製造装置に関し、加圧印
刷手段が導電性ペーストの基板面方向への移動を抑制す
る圧力保持手段を有することを特徴とするものである。

【００１６】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求
項９に記載のプリント配線基板の製造装置に関し、圧力
保持手段を加圧板上に設けられた弾力性を有する壁体と
するものである。

【００１７】本発明の請求項１１に記載の発明は、請求
項９に記載のプリント配線基板の製造装置に関し、圧力
保持手段が加圧板の内部に設けられ、かつ加圧板の厚み
方向に摺動可能な壁体とするものである。

【００１８】

【００１９】つぎに本発明の実施の形態について図面を
参照しながらさらに詳しく説明する。図１（ａ）〜
（ｆ）および図２（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施
の形態におけるプリント配線基板の製造方法を示す工程
断面図である。本実施の形態では全層ＩＶＨ構造樹脂多
層基板を形成する過程における両面プリント配線基板を
例として説明する。

【００２０】まず図１（ａ）に示すようにアラミド不織
布等の繊維基材にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸
させて半硬化状態とした基板１の両面に例えばポリエチ
レンテレフタレート等の有機フィルム２を貼着した後、
レーザ等により基板１の所定の位置に複数個の貫通孔３
を形成する。つぎに、この基板１を図１（ｂ）に示すよ
うに弾力性と通気性を有するシート４の上に載置し、基
板１の下面側からシート４を介して吸引ステージ５によ
り吸引減圧することにより基板１の上面側が下面側より
高圧となるように圧力差を生じさせる。

【００２１】つぎに図１（ｃ）に示すように、加圧板６
の表面に塗布された導電性ペースト７を基板１の上面に
配置して加圧板６の上部より加圧する。なお図において
８は弾力性または伸縮性を有する外壁であり、導電性ペ
ースト７が基板１の面方向において外部への流出を防止
することができる。図１（ｄ）は加圧板６の上部から加
圧した状態を示すもであり、外壁６がその弾力性または
伸縮性により加圧された圧力によってその高さを小さく
することにより、導電性ペースト７が貫通孔３の内部に
充填される。図１（ｅ）は導電性ペースト７が貫通孔３
内に加圧充填されたのち、加圧板６とシート４を取り除
いたものであり、つぎに図１（ｆ）に示すように有機フ
ィルム２を剥離することにより、基板１よりわずか上部
に突き出た状態で未硬化状態のビアホール導体９が形成
される。

【００２２】つぎに図２（ａ）に示すように基板１の両
面に銅箔等の金属箔１０を圧着して加熱硬化したのち、
配線パターンを通常のフォトリソ法により形成すること
により、基板１の両面にビアホール導体９によって層間
接続された配線１１,１２を備えたプリント配線基板を
得ることができる。このように形成された両面プリント
配線基板を複数枚積層することによって多層プリント配
線基板を形成することもできる。

【００２３】図３は図２（ｂ）に示す両面プリント配線
基板の一部を拡大したものであり、高圧によって充填さ
れた導電ペースト７が貫通孔３の粗面状の内壁に密着し
てビアホール導体９を形成している状態を示している。
すなわちビアホール導体９は基板１に対して強固に密着
して接続信頼性を向上させている。図２（ｂ）は完成し
たプリント配線基板のビアホールの部分を示している
が、本発明に関わる製造方法で充填した導電ペーストは
加熱硬化以前の状態でも図２（ｂ）に示す状態で基板の
貫通孔内壁に密着しているために導電ペーストの充填
後、基板から有機フィルムを剥離する際にも導電性ペー
ストが有機フィルムに引っ張られて貫通孔から抜けるよ
うなことがなく、したがって充填密度の高いビアホール
導体を形成することができるのである。

【００２４】つぎに本発明の第２の実施の形態について
説明する。図４は図１（ｄ）に示す第１の実施の形態に
おける導電性ペーストの加圧後の状態における加圧板１
３の構造を示すものであり、外壁１４で囲まれた領域に
塗布されている導電性ペースト１５を保持する加圧板１
３にはガスを導入するための細孔１６が設けられてい
る。図面上では省略するが、基板の貫通孔に導電性ペー
スト１５を加圧充填した後、この細孔１６よりガスを導
入することにより加圧板１３と基板との分離を容易とす
ることができる。

【００２５】つぎに本発明の第３の実施の形態について
説明する。図５は同じく図１（ｄ）に示す第１の実施の
形態における導電性ペーストの加圧充填工程を示すもの
であり、加圧板１７は第１の実施の形態における加圧板
６とは異なり基板１の大きさよりかなり小さく構成され
ている。本実施の形態における加圧板１７はシート４上
に載置されている基板１のシート４側より吸引、減圧し
ながら基板１の上面を加圧状態で基板１の表面上を矢印
Ａ方向に移動しながら貫通孔３内に導電ペースト１８を
充填する。本実施の形態における加圧板１７は基板より
も小さな形状を有しているために貫通孔内への導電ペー
ストの充填圧力を均一に調整することが可能であり、ま
た製造コストの低減にも有効である。

【００２６】つぎに本発明の第４の実施の形態について
説明する。図６は本実施の形態における加圧板の構造を
示すものであり、外壁２０で囲まれた領域に塗布されて
いる導電性ペースト２１を保持する加圧板１９には外壁
２０の外側にスキージ２２ａ、２２ｂが設置されてい
る。このスキージ２２ａ、２２ｂは加圧板１９を基板
（図示せず）に圧着して導電性ペースト２１を貫通孔内
に充填した後、加圧板１９を基板面方向に移動させて基
板面上に残存する導電性ペースト２１を効率よく除去す
るものである。したがってスキージ２２ａ、２２ｂはい
ずれもそれぞれ加圧板１９側へ収納可能となっており、
加圧板１９を図面に対して右方向に移動する場合、スキ
ージ２２ｂはその先端部を加圧板１９側に倒すことによ
り基板面上に接触しないようにすることができる。同じ
く加圧板１９が左方向に移動する場合、スキージ２２ａ
が加圧板１９側に倒れ、スキージ２２ｂによって基板上
の残存ペーストを除去する。本実施の形態では外壁２０
の外側にスキージを設置した例について説明したが、外
壁２０自身に残存ペーストを除去できるスキージ機能を
付与しても同様の効果を得ることができる。

【００２７】つぎに本発明の第５の実施の形態について
説明する。図７は本実施の形態における加圧板の一部を
拡大して示すものであり、図において２３は加圧板であ
り、２４はその加圧板２３に設けられている溝部であ
る。図に示すようにこの溝部２４には上下に伸縮可能な
コイル状または変形可能な弾性体よりなる押圧部２５が
設けられていて外壁２６を溝部２４の内壁に沿って摺動
可能としている。すなわち加圧板２３を基板（図示せ
ず）に圧接したとき外壁２６は押圧部２５を変形させな
がら加圧板２３の溝部２４内に移動することにより、導
電性ペースト２７を加圧して貫通孔内に充填することが
できる。

【００２８】つぎに本発明の第６の実施の形態について
説明する。図８は本実施の形態における圧力保持気密室
を備えた製造装置を用いてプリント配線基板を形成する
製造工程の一部を示すものであり、基板１、有機フィル
ム２、貫通孔３、シート４および吸引ステージ５までの
構成は本発明の第１の実施の形態の場合と同様である。
図において２８は本実施の形態の特徴である圧力保持気
密室であり、圧力導入弁２９を介して導電性ペースト充
填側に大気圧を超える圧力を加えることができる。した
がって導電性ペースト７をスキージ３０によって貫通孔
３の内部に印刷充填するとき、高い充填密度でビアホー
ル導体９を形成することが可能となる。

【００２９】なお、上記本発明の各実施の形態では全層
ＩＶＨ構造樹脂多層基板を形成する過程における両面プ
リント配線基板を例として説明したが、基板として一般
的なガラスエポキシ樹脂基板や有機質フィルム基板等に
本発明にかかわる技術を応用することも可能であり、同
様の効果を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】上記実施の形態より明らかなように本発
明は、基板に複数個の貫通孔を設けたのち、その基板を
弾力性と通気性とを有するシート上に配置してシートの
下面より吸引することにより基板の上面と下面に圧力差
を発生させ、導電性ペーストの充填面側である基板表面
に大気圧よりも大なる圧力を加え、前記大気圧よりも大
なる圧力を加えた状態で導電性ペーストを基板に設けら
れている貫通孔内に加圧状態で充填することにより貫通
孔内に導電性ペーストを高密度に充填するものであり、
基板に対して強固に接着したビアホール導体を形成する
ことができる。さらに本発明は導電性ペーストの加圧充
填に加圧板を使用するものであり、基板に設けられてい
る多数の貫通孔に均質なビアホール導体を形成すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１の実施の形態に
おけるプリント配線基板およびその製造装置を説明する
工程断面図

【図２】（ａ），（ｂ）は同実施の形態における後半工
程を示すプリント基板の断面図

【図３】同実施の形態における両面プリント配線基板の
一部拡大断面図

【図４】本発明の第２の実施の形態における加圧板の構
造を示す断面図

【図５】本発明の第３の実施の形態における導電ペース
トの加圧充填工程を示す断面図

【図６】本発明の第４の実施の形態における加圧板の構
造を示す断面図

【図７】本発明の第５の実施の形態における加圧板の一
部を拡大して示す断面図

【図８】本発明の第６の実施の形態における導電ペース
トの加圧充填工程を示す断面図

【図９】従来のスキージ印刷法によって充填されたビア
ホール導体の状態を示すプリント配線基板の一部拡大断
面図

【符号の説明】

１ 基板 ３ 貫通孔 ４ シート ６ 加圧板 ７ 導電性ペースト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−83135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−81092（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−337425（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/40

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に複数個の貫通孔を設ける工程と、
   前記基板を弾力性と通気性とを有するシート上に配置す
   る工程と、前記シートの下面より吸引することにより前
   記基板の上面と下面に圧力差を発生させる工程と、導電
   性ペーストを前記基板に設けられている前記貫通孔内に
   加圧状態で充填する工程とを有し、前記導電性ペースト
   の充填工程は、前記導電性ペーストの充填面側である基
   板表面に大気圧よりも大なる圧力を加え、前記大気圧よ
   りも大なる圧力を加えた状態で導電性ペーストを充填す
   る工程とを有することを特徴とするプリント配線基板の
   製造方法。
2. 【請求項２】 導電性ペーストの充填工程が、加圧板上
   に載置された前記導電性ペーストを前記加圧板を基板方
   向に加圧することにより貫通孔内に充填する工程である
   ことを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板の製
   造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のプリント配線基板の製造
   方法において、導電性ペーストを充填する工程の後に前
   記導電性ペーストと加圧板との間にガスを導入すること
   により加圧板と貫通孔内に充填された前記導電性ペース
   トとを剥離する工程を備えることを特徴とするプリント
   配線基板の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載のプリント配線基板の製造
   方法において、導電性ペーストを充填する工程の後にス
   キージを基板に密着させて前記基板の面方向に移動させ
   ることにより前記基板面上に残る前記導電性ペーストを
   除去する工程を備えることを特徴とするプリント配線基
   板の製造方法。
5. 【請求項５】 導電性ペーストの充填工程が、加圧板上
   に載置された前記導電性ペーストを前記加圧板を基板方
   向に加圧しながら、かつ前記基板の面方向に移動させる
   ことにより前記導電性ペーストを貫通孔内に充填する工
   程であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線
   基板の製造方法。
6. 【請求項６】 導電性ペーストの充填工程後に基板表面
   に残存する導電性ペーストを加圧板に設けられているス
   キージによって除去することを特徴とする請求項５記載
   のプリント配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】 圧力保持気密室を用いることで、導電性
   ペーストの充填面側である基板表面に大気圧よりも大な
   る圧力を加えることを特徴とする請求項１記載のプリン
   ト配線基板の製造方法。
8. 【請求項８】 基板を載置するための弾力性および通気
   性を有するシートと、前記シート上に載置した前記基板
   を前記シートの下面より減圧吸引して固定するための吸
   引手段と、加圧板上の導電性ペーストを前記基板に設け
   られた貫通孔内に充填するための加圧印刷手段とを備
   え、前記加圧印刷手段は、導電性ペーストの充填面側に
   大気圧よりも大なる圧力を加えることができる圧力保持
   機密室を有することを特徴とするプリント配線基板の製
   造装置。
9. 【請求項９】 加圧印刷手段が、導電性ペーストの基板
   面方向への移動を抑制する圧力保持手段を有することを
   特徴とする請求項８記載のプリント配線基板の製造装
   置。
10. 【請求項１０】 圧力保持手段が、加圧板上に設けられ
    た弾力性を有する壁体であることを特徴とする請求項９
    記載のプリント配線基板の製造装置。
11. 【請求項１１】 圧力保持手段が、加圧板の内部に設け
    られ、かつ前記加圧板の厚み方向に摺動可能な壁体であ
    ることを特徴とする請求項９記載のプリント配線基板の
    製造装置。