JP3386940B2 - 多層配線板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、多層配線板の製造
法に関する。

【０００２】近年、多層配線板の高密度化、薄型化が進
展し、ガラスクロスを使用しない多層配線板製造法が検
討されており、隣接する配線層のみ接続を行う、いわゆ
るＩＶＨ（インタースティシャルバイアホール）を形成
する方法が検討されている。このような例として、絶縁
接着層と銅箔からなる基材に予め層間接続用穴を明けた
ものを、回路基板に積層し、回路基板上の回路と基材の
銅箔を電気的に接続する方法が知られている。この電気
的な接続には、内層回路と外層回路をめっきにより接続
する方法、または導電ペーストを印刷する方法が提案さ
れている。電気的な接続が、内層回路と外層回路をめっ
きにより接続する方法によれば、図１に示す多層配線板
が得られ、電気的な接続が、内層回路と外層回路を導電
ペーストの印刷により得る方法では、図２に示す多層配
線板が得られる。図１において、回路基板１上に回路２
が形成されており、この回路２の上に適宜ＩＶＨ部６が
形成されている銅箔３付き絶縁接着層４が形成されてい
る。銅箔３は回路形成されている。回路形成されている
銅箔３には当然にＩＶＨが形成されていない部分もあ
る。そして回路形成されている銅箔３の上にはメッキ層
５が、ＩＶＨ部６が存在する部分についてはそれを覆う
ように形成されている。図２において、回路基板１上に
回路２が形成されており、この回路２の上に適宜ＩＶＨ
部６が形成されている銅箔３付き絶縁接着層４が形成さ
れている。銅箔３は回路形成されている。回路形成され
ている銅箔３には当然にＩＶＨが形成されていない部分
もある。ＩＶＨ部６が存在する部分についてはそれを覆
うように導電ペースト７が被覆されている。

【０００３】しかし、ＩＶＨ部で内層回路と外層回路を
めっきにより接続する方法では、ＩＶＨ層間接続部で段
差が発生するため、ＩＶＨを有する層を多層にわたって
形成する場合、表面の凹凸やボイドの残存が起こり易
く、また表面の凹凸が大きいと外層回路の加工時にエッ
チングレジストフィルムをラミネートするとき、もしく
は、エッチングレジストインクをスクリーン印刷する時
に、レジストが凹部に密着せず、回路切れ等の不良が多
数発生するという問題点があった。

【０００４】これを解決するために、特開昭６１−２２
６３９号公報においては、無電解めっきによりＩＶＨ部
をめっき金属で充填し、表面の段差を低減することが開
示されている。

【０００５】一方、導電性ペーストまたは導電ペイント
類を用いてＩＶＨ部で内層回路と外層回路をめっきによ
り接続する方法に関しては、特開昭５７−９２８９６号
公報、特開昭６１−１０８１９９号公報、特開平１−２
４１１９４号公報、特開昭６０−１７１７９１号公報等
に開示されているが、層間接続部に凹凸を有するものが
あり、前記のめっきによる接続と同様に、外層回路の加
工時にエッチングレジストフィルムをラミネートすると
き、もしくは、エッチングレジストインクをスクリーン
印刷する時に、レジストが凹部に密着せず、回路切れ等
の不良が多数発生するという問題点があり、また、ラン
ド部の面積が大きいため、配線または部品実装面積が少
なくなる等の問題点があった。

【０００６】特開昭６０−１６７４９７号公報において
は、導電ペイントを印刷することにより、ＩＶＨ部を充
填し、さらにめっきにより層間接続を行う方法が開示さ
れている。この方法では、ＩＶＨ部の平滑性は良好であ
るが、ＩＶＨの径が小さい場合、印刷時に位置ズレが発
生し易いこと、気泡等が残り易く、層間接続不良の原因
に成り易い、導電ペイントの塗布量の制御が難しい等の
問題点があった。

【０００７】また、第９回回路実装学術講演大会講演論
文集のうち５５頁から５８頁に記載された「新製法（Ｂ
²ｉｔ）によるプリント配線板の提案」（論文番号１５
Ａ−１０）及び「全層ＩＶＨ構造を有する樹脂多層基
板”ＡＬＩＶＨ”の開発」（論文番号１５Ａ−１１）に
は、導電ペーストを予め印刷したのち、穴明けした接着
シートを積層することにより、しみだしを低減する方法
が開示されている。しかしながらこの方法では、ＩＶＨ
穴径が小さい場合に、位置ズレなくスクリーン印刷を行
うことが難しく、構造上の不良率が増大する欠点があっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、特開昭６１
−２２６３９号公報に開示された方法では、無電解めっ
きによりＩＶＨ部をめっき金属で充填し、表面の段差を
低減することができるが、めっき工程に長時間を要する
ためにコスト上昇の原因となっていた。特開昭６０−１
６７４９７号公報に開示された方法では、ＩＶＨ部の平
滑性は良好であるが、ＩＶＨの径が小さい場合、印刷時
に位置ズレが発生し易いこと、気泡等が残り易く、層間
接続不良の原因に成り易い、導電ペイントの塗布量の制
御が難しい等の課題があった。

【０００９】特公平５−４３３１１号公報に開示され
た、プレス前に一旦ＩＶＨ部に充填物をつめ、プレス後
充填物を除去し、その後導電ペーストを印刷する方法
は、工程数が増え、コスト増大の原因になるほか、充填
物の除去が不十分なため層間接続信頼性の低下が起こっ
ていた。

【００１０】第９回回路実装学術講演大会講演論文集の
うち５５頁から５８頁に記載された「新製法（Ｂ²ｉ
ｔ）によるプリント配線板の提案」（論文番号１５Ａ−
１０） 及び「全層ＩＶＨ構造を有する樹脂多層基板”ＡＬＩＶ
Ｈ”の開発」（論文番号１５Ａ−１１）に開示された、
導電ペーストを予め印刷したのち、穴明けした接着シー
トを積層することにより、しみだしを低減する方法は、
ＩＶＨ穴径が小さい場合に、位置ズレなくスクリーン印
刷を行うことが難しく、構造上の不良率が増大するとい
う課題があった。

【００１１】本発明は、配線密度と表面平滑性に優れ、
製造上の位置ズレ、層間接続不良等が殆ど発生しない多
層配線板の製造法を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線板の製
造法は、 ａ．銅箔３の一方に絶縁接着層４を形成し、他の一方に
剥離により除去可能な金属もしくは有機材料からなるシ
ート１０を形成したフィルム状材料の所定位置に穴明け
を行う工程（図示せず。） ｂ．前記穴明けをしたフィルム状材料を、予め準備した
回路基板１上に、回路２と絶縁接着層４が接するように
重ね、位置合わせした後、仮止めを行う工程（図４
（ａ）に示す。） ｃ．導電性ペースト７を、前記除去可能なシート１０に
設けた穴の箇所に、印刷し、さらに溶剤を乾燥除去する
工程（図４（ｂ）にしめす。） ｄ．前記除去可能なシート１０の上に、クッション材９
を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程（図４（ｃ）
に示す。） ｅ．シート１０を除去し、銅箔３を露出させる工程（図
４（ｄ）に示す。） ｆ．露出した銅箔３の表面を研磨する工程（図示せ
ず。） ｇ．研磨した表面にめっきを行い、メッキ層８を形成す
る工程（図４（ｅ）に示す。） ｈ．不要な銅箔３をエッチング除去し、回路形成を行う
工程（図４(ｆ)に示す。）を有することを特徴とする。

【００１３】また、 ａ．銅箔３の一方に絶縁接着層４を形成し、他の一方に
剥離等により除去可能な金属もしくは有機材料からなる
シート１０を形成したフィルム状材料の所定位置に穴明
けを行う工程(図示せず。) ｂ．導電性ペースト７をシート１０面上より印刷し、さ
らに溶剤を乾燥除去する工程(図５（ａ）に示す。） ｃ．回路基板１（図５（ｂ）に示す。）上に、上記穴明
けをしたフィルム状材料を、回路２と絶縁接着層４が接
するように重ね、位置合わせする工程（図示せず。） ｄ．シート１０の上にクッション材９を重ねて加熱加圧
して積層一体化する工程（図５（ｃ）に示す。） ｅ．シート１０を除去し、銅箔３を露出させる工程（図
５（ｄ）に示す。） ｆ．露出した銅箔３の表面を研磨する工程（図示せ
ず。） ｇ．研磨した表面にめっきを行い、メッキ層８を形成す
る工程（図５（ｅ）に示す。） ｈ．不要な銅箔をエッチング除去し、回路形成を行う工
程（図５（ｆ）に示す。） を有することもできる。これらの方法により得られる多
層配線板は、例えば、図３に示す層構造を有する。すな
わち、回路基板１上に回路２が形成されており、この回
路２の上に適宜ＩＶＨが形成されている銅箔３付き絶縁
接着層４が形成されており、ＩＶＨには導電ペースト７
が充填されている。銅箔３は回路形成されている。回路
形成されている銅箔３には当然にＩＶＨが形成されてい
ない部分もある。そして回路形成されている銅箔３の上
にはメッキ層８が、導電ペースト７が存在する部分につ
いてはそれを覆うように形成されている。

【００１４】

【発明の実施形態】本発明に用いることのできる絶縁接
着層の組成は、エポキシ樹脂系接着剤、アクリル変性樹
脂系、あるいはポリイミド樹脂系接着剤等が使用でき
る。また、発熱量の大きい電子部品を搭載する場合に
は、この絶縁接着層に、アルミラナ、シリカ、窒化アル
ミ等の無機フィラーを加えることができ、添加量は、５
０体積％以下の範囲が好ましい。この添加量は、多くな
るに従い放熱性が向上するが、その反面接着シートの流
動性が低下し、銅箔と接着シートとの接着性は低下する
ため、添加量が５０体積％を越えると十分なはんだ耐熱
信頼性を得ることができない。また、この絶縁接着層
は、回路充填性と接着剤のしみだし量のバランスを取る
ために、硬化状態の異なる２層以上の構成にすることが
できる。このような２層以上の構成とするためには、銅
箔上に塗膜第１層としてワニスを塗布し、これをＢまた
はＣステージ状態にまで加熱硬化し、この上に塗膜第２
層を塗工し、これを前記加熱硬化よりゆるやかな条件
で、ＡまたはＢステージ状態にまで加熱硬化することに
よって実現できる。あるいは塗膜第１層として、フレキ
シブル基板等あるいは高分子量のゴム、フェノキシ樹
脂、高分子量エポキシ樹脂、高分子量エポキシ樹脂等を
主成分とした流動性の少ない層を用い、この上に塗膜第
２層を塗布し、これをＡまたはＢステージ状態に加熱硬
化することによっても実現できる。

【００１５】本発明でいう、Ａステージ、Ｂステージ、
Ｃステージとは、絶縁接着材料の硬化の程度を示すもの
で、Ａステージとは、ほぼ未硬化でゲル化していない状
態であり、全硬化発熱量の０〜２０％の発熱を終えた状
態とし、Ｂステージとは、若干硬化しゲル化が進んだ状
態であり、全硬化発熱量の２０〜６０％の発熱を終えた
状態とし、Ｃステージとは、かなり硬化が進みゲル化し
た状態であり、全硬化発熱量の６０〜１００％の発熱を
終えた状態とする。なお、この絶縁接着層を形成するに
あたって、ワニスを銅箔やフィルムに塗布する方法とし
ては、バーコータ、リップコータ、ロールコータ等があ
るがクレータ、ボイド等の欠陥が少なく、塗膜厚をほぼ
均一に塗布できる方法ならば、どのような方法でも良
い。

【００１６】シート状補強材としては、高温での弾性率
が高く、収縮等の少ない材料が好ましい。このような材
料をしては、銅、アルミニウム等の金属箔、ポリイミ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニリデン、ポリふっ化ビニリデン、ポリ４ふっ
化エチレン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリ
アクリロニトリル、ポリアミド、セロファン等の有機材
料シート及びこれらに粘接着剤を塗布したものを用いる
ことができる。シート状補強材のラミネートは、絶縁接
着材料を塗工またはラミネートした後行っても、または
予めラミネートした後行っても良い。シート状材料の厚
さについては、１０〜３００μｍ程度が好ましく、１０
μｍ未満であると、導電ペーストが外層銅箔より露出し
た状態で硬化させることが困難であり、３００μｍを越
えると、導電ペースト及びクッション材の流動を妨げ、
その結果、層間接続が不十分になり、かつ樹脂のしみだ
しが大きくなる。

【００１７】また、積層時に用いるクッション材として
は、紙、ゴムシート、シリコンゴムシート、各種フィル
ム材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリふっ化ビニリデン、ポリ４ふっ化エチレ
ン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアクリロ
ニトリル、ポリアミドセロファン、等を用いることがで
きる。また、紙、ゴム、各種熱可塑性フィルム等を複数
組み合わせて用いることができる。クッション材の必要
な厚さ、絶縁接着材料の膜厚、積層温度、圧力等により
適切に設定する必要がある。

【００１８】導電性ペイントとしては、樹脂、溶剤、金
属粉末からなるものであり、樹脂としては、エポキシ、
フェノール、ポリイミド、ポリアミドイミド等が挙げら
れ、溶剤は、メチルエチルケトン等、金属粉末として
は、金、銀、銅、ニッケル、錫カーボン、カーボン粉に
金属をめっきしたものが挙げられる。

【００１９】絶縁接着材料シートの穴明けは、基材を１
枚から２０枚程度積み重ね、一括して穴明けを行うこと
ができる。この積み重ね枚数は、多いほど作業能率が向
上する点で好ましいが、２０枚以上積み重ねると、穴径
のばらつき、ばりの発生等のり問題が生じるため好まし
くない。導電性ペーストの印刷は、シルクスクリーン印
刷や、スキージによる塗布等が挙げられる。積層接着方
法は、特に制限するものではないが、プレス、真空プレ
ス等によることができ、このうち真空プレスを使用する
ことは、導電ペースト中の気泡の残存が少なくなるため
好ましい。

【００２０】本発明の製造法は、上記方法をくり返すこ
とにより、図４（ｇ）や図５（ｇ）に示すように、さら
に多層化することができる。

【００２１】

【作用】剥離性シートをラミネートした絶縁接着材料付
き銅箔の上から導電ペーストを印刷することにより、以
下の作用がある。 ・余分な導電ペーストが外層回路上に付着し、外層回路
形成性を低下させることがない。 ・剥離性シートが存在するため外層回路より導電ペース
トが露出した状態で硬化させることがたやすい。 ・導電ペースト印刷時にＩＶＨ穴径より大きな径で印刷
することにより、導電ペースト印刷時に多少位置ズレが
発生した場合でも、ＩＶＨ部に位置ズレなく導電ペース
トを印刷することが可能である。さらには以下の作用が
ある。 ・クッション材には流動性の大きい材料を使用すること
により、シート状補強材材料が穴明けされた接続部か
ら、クッション材が流動し、ＩＶＨ内に導電ペーストを
詰め込み、その際導電ペースト内のボイドを少なくす
る。 ・導電ペーストが、ＩＶＨ穴部を塞ぐため、絶縁接着材
料のしみだし量を低減することができ、層間接続のため
の穴径を小さくすることが可能である。

【００２２】

【実施例】

実施例１ （１）厚さ３５μｍの銅箔に、乾燥後の膜厚さが７０μ
ｍになるようにエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、１１０
℃１０分乾燥し、絶縁接着材料付き銅箔を作製する。 （２）上記の絶縁接着材料付き銅箔に、さらにポリエチ
レンテレフタレート粘着シート（膜厚７０μｍ）をラミ
ネートする。 （３）上記の絶縁接着材料付き銅箔の、層間接続を行う
部所に、ドリルで直径が０．１ｍｍの穴明けを行う。 （４）穴明けした絶縁接着材料付き銅箔と、予め回路加
工を施した配線板とを位置合わせたのち仮止めする。 （５）穴明け部に銅ペーストを印刷する。 （６）クッション材として、絶縁接着材料付き銅箔側
に、膜厚１５０μｍのポリエチレンフィルムを用い、穴
明けした絶縁接着材料付き銅箔と、銅箔回路厚が３５μ
ｍの回路基板とをプレスにて加圧・加熱（積層温度１７
０℃、圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ、１時間）し、積層一体化
する。 （７）ポリエチレンテレフタレート粘着シート（膜厚７
０μｍ）を剥離する。 （８）外層銅箔表面を研磨し平滑化をはかる。 （９）銅電気めっきを行い１５μｍ厚に銅をめっきす
る。

【００２３】実施例２ 厚さ３５μｍの銅箔に、塗膜第１層として、乾燥後の膜
厚さが７０μｍになるようにエポキシ樹脂系接着剤を塗
布し、１１０℃１０分、１５０℃１０分乾燥し、塗膜第
２層として、乾燥後の膜厚が第１層、第２層合わせて１
４０μｍになるようにエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、
８０℃１０分、１１０℃１０分乾燥し、絶縁接着材料付
き銅箔を作製する他は実施例１と同様にして配線板を形
成した。

【００２４】実施例３ （１）厚さ３５μｍの銅箔に、乾燥後の膜厚さが７０μ
ｍになるようにエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、１１０
℃１０分、乾燥し、絶縁接着材料付き銅箔を作製する。 （２）上記の絶縁接着材料付き銅箔にさらにポリエチレ
ンテレフタレート粘着シート（膜厚７０μｍ）をラミネ
ートする。 （３）上記の絶縁接着材料付き銅箔の、層間接続を行う
部所に、ドリルで直径が０．１ｍｍの穴明けを行う。 （４）穴明け部に銅ペーストをスクリーン印刷する。 （５）穴明けした絶縁接着材料付き銅箔と、予め回路加
工を施した配線板とを位置合わせし仮接着する。 （６）クッション材として、絶縁接着材料付き銅箔側
に、膜厚１５０μｍのポリエチレンフィルムを用い、穴
明けした絶縁接着材料銅箔と、銅箔回路厚が３５μｍの
回路基板とを真空プレスにて加圧・加熱（積層温度１７
０℃、圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ、１時間）し、積層一体化
する。 （７）ポリエチレンテレフタレート粘着シート（膜厚７
０μｍ）を剥離する。 （８）外層銅箔表面を研磨し平滑化をはかる。 （９）銅電気めっきを行い１５μｍ厚に銅をめっきす
る。 （10）表面の銅箔の不要な箇所をエッチング除去し、回
路を形成する。

【００２５】比較例１ （１）厚さ３５μｍの銅箔に、乾燥後の膜厚さが７０μ
ｍになるようにエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、１１０
℃１０分、乾燥し、絶縁接着材料付き銅箔を作製する。 （２）上記の絶縁接着材料付き銅箔の、層間接続を行う
部所に、ドリルで直径が０．１ｍｍの穴明けを行う。 （３）穴明けした絶縁接着材料付き銅箔と、予め回路加
工を施した配線板とを位置合わせし仮接着する。 （４）クッション材として、絶縁接着材料付き銅箔側
に、膜厚１５０μｍのポリエチレンフィルムを用い、穴
明けした絶縁接着材料銅箔と、銅箔回路厚が３５μｍの
回路基板とをプレスにて加圧・加熱（積層温度１７０
℃、圧力３０ｋｇｆ／ｃｍ、１時間）し、積層一体化す
る。 （５）ＩＶＨ樹脂しみだし部にシーディングを行う。 （６）銅無電解めっきを行い１５μｍ厚に銅をめっきす
る。 （７）表面の銅箔の不要な箇所をエッチング除去し、回
路を形成する。

【００２６】比較例２ ポリエチレンテレフタレート粘着シート（膜厚７０μ
ｍ）を使用しない他は、実施例１と同様にして配線板を
作製した。

【００２７】比較例３ クッション材として、膜厚１５０μｍのポリエチレンフ
ィルムを使用しない他は、実施例１と同様にして配線板
を作製した。

【００２８】以上に述べたようにして作製した多層配線
板を、以下のようにして評価した。評価した結果を表１
に示す。 （しみだし量）直径１．０ｍｍの孔を開けた接着シート
を、回路基板上に積層し、積層後に孔からしみだした絶
縁性接着剤の距離を測定した。 （ＩＶＨ部の凹凸量）ＩＶＨ部の凹凸を表面粗さ計を用
いて測定し、凸部と凹部の高さの差をＩＶＨ部凹凸量を
して測定した。 （層間接続不良率）実施例で作製したＩＶＨ付き配線板
について、導通検査を行い、導通抵抗が設計値の２倍以
上あるものを不良として、層間接続不良率を算出した。
また、ヒートサイクル試験（−６５℃、１２５℃、ＭＩ
Ｌ１０７）５００サイクル後の、層間接続不良率を算出
した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によっ
て、ＩＶＨの凹凸量が小さく平坦な回路を得やすく、絶
縁性接着剤のしみだし量が少ないので、ＩＶＨ径を小さ
くでき、層間接続の信頼性が高い多層配線板の製造法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の課題を説明するための従来例を示す断
面図である。

【図２】本発明の課題を説明するための他の従来例を示
す断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ本発明の一実施例
を説明するための各工程を示す断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ本発明の他の実施
例を説明するための各工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 回路基板 ２ 回路 ３ 銅箔 ４ 絶縁接着層 ７ 導電ペースト ８ メッキ層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 敦之 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館研究所内 (72)発明者 大塚 和久 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化 成工業株式会社 下館研究所内 (56)参考文献 特開 平５−335745（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−226582（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−262375（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 3/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ．銅箔の一方に絶縁接着層を形成し、他
   の一方に剥離により除去可能な金属もしくは有機材料か
   らなるシートを形成したフィルム状材料の所定位置に穴
   明けを行う工程 ｂ．前記穴明けをしたフィルム状材料を、予め準備した
   回路基板上に、回路基板と絶縁接着層が接するように重
   ね、位置合わせした後、仮止めを行う工程 ｃ．導電性ペーストを、前記除去可能なシートに設けた
   穴の箇所に、印刷し、さらに溶剤を乾燥除去する工程 ｄ．前記除去可能なシートの上に、クッション材を重
   ね、加熱加圧して積層一体化する工程 ｅ．シートを除去し、銅箔を露出させる工程 ｆ．露出した銅箔の表面を研磨する工程 ｇ．研磨した表面にめっきを行う工程 ｈ．不要な銅箔をエッチング除去し、回路形成を行う工
   程 を有することを特徴とする多層配線板の製造法。
2. 【請求項２】ａ．銅箔の一方に絶縁接着層を形成し、他
   の一方に剥離等により除去可能な金属もしくは有機材料
   からなるシートを形成したフィルム状材料の所定位置に
   穴明けを行う工程 ｂ．導電性ペーストをシート面上より印刷し、さらに溶
   剤を乾燥除去する工程 ｃ．回路基板上に、上記穴明けをしたフィルム状材料
   を、回路基板と絶縁接着層が接するように重ね、位置合
   わせする工程 ｄ．シートの上にクッション材を重ねて加熱加圧して積
   層一体化する工程 ｅ．シートを除去し、銅箔を露出させる工程 ｆ．露出した銅箔の表面を研磨する工程 ｇ．研磨した表面にめっきを行う工程 ｈ．不要な銅箔をエッチング除去し、回路形成を行う工
   程 を有することを特徴とする多層配線板の製造法。