JP3431259B2

JP3431259B2 - 印刷配線板の製造方法

Info

Publication number: JP3431259B2
Application number: JP3564794A
Authority: JP
Inventors: 文敏池ケ谷; 英治今村; 真由美樺嶋
Original assignee: Toshiba Corp; Kyocera Chemical Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Kyocera Chemical Corp
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 2003-07-28
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JPH07245479A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は印刷配線板の製造方法に
係り、特に配線層間を貫通型の導体配線部で接続する構
成を備え、かつ高密度な配線および実装が可能な信頼性
の高い印刷配線板を、工数の低減を図りながら、歩留ま
り良好に製造し得る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】両面型印刷配線板もしくは多層型印刷配
線板においては、両面配線（導電）パターンなどの配線
層間の電気的な接続を、次のような手段で行っている。
たとえば両面型印刷配線板の場合は、両面銅箔張り基板
の所定位置に穴明け加工（穿設加工）を施し、穿設した
穴の内壁面を含め、全面に化学メッキ処理を施してか
ら、電気メッキ処理で厚付けし、穴の内壁面の金属層を
厚くして信頼性を高め、配線層間の電気的な接続を行っ
ている。また、多層印刷配線板の場合は、基板両面に張
られた銅箔をそれぞれ配線パターニングした後、その配
線パターン面上に絶縁シート（たとえばプリプレグ）を
介して銅箔を積層，配置し、加熱加圧により一体化した
後、前述の両面型印刷配線板の場合と同様に、穴明け加
工およびメッキ処理によって配線層間の電気的な接続を
行った後、表面（外層）銅箔についてパターニングして
多層型印刷配線板を得ている。なお、より配線層の多い
多層型印刷配線板の場合は、中間に介挿させる両面型印
刷配線板数を増やす方式で製造できる。

【０００３】前記印刷配線板の製造方法において、次の
ような配線層間の電気的な接続方法も知られている。す
なわち、両面銅箔張り基板の所定位置に穴明けし、この
穴内に導電性ペーストを印刷法などによって流し込み、
穴内に流し込んだ導電性ペーストの樹脂分を硬化させ
て、配線層間を電気的に接続する方法も行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記で説明したよう
に、配線層間の電気的な接続にメッキ法を利用する印刷
配線板の製造方法においては、基板に配線層間の電気的
な接続用の穴明け（穿穴）加工、穿設した穴内壁面を含
めたメッキ処理工程などを要し、印刷配線板の製造工程
が冗長であるとともに、工程管理も繁雑であるという欠
点がある。一方、配線層間の電気的な接続用の穴に、導
電性ペーストを印刷などにより埋め込む方法の場合も、
前記メッキ法の場合と同様に穴明け工程を必要とする。
しかも、穿設した穴内に、均一（一様）に導体性ペース
トを流し込み埋め込むことが難しく、電気的な接続の信
頼性に問題があった。いずれにしても、前記穴明け工程
などを要することは、印刷配線板のコストや歩留まりな
どに反映し、低コスト化などへの要望に対応し得ないと
いう欠点がある。

【０００５】また、前記配線層間の電気的な接続構成の
場合は、印刷配線板の表裏面に、配線層間接続用の導電
体穴が設置されているため、その導電体穴の領域に配線
を形成，配置し得ないし、電子部品を搭載することもで
きない。つまり、配線密度の向上が制約されるととも
に、電子部品の実装密度の向上も阻害されるという問題
がある。このように、従来の製造方法によって得られる
印刷配線板は、高密度配線や高密度実装による回路装置
のコンパクト化、ひいては電子機器類の小形化などの要
望に、十分応え得るものといえず、前記コスト面を含
め、実用的により有効な印刷配線板の製造方法が望まれ
ている。

【０００６】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、簡易なプロセスで、より高密度の配線および実装が
可能で、かつ配線層間の接続が低抵抗に成された信頼性
の高い印刷配線板を歩留まりよく製造し得る方法の提供
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の印刷
配線板の製造方法は、所定位置に略円錐型もしくは角錐
型の導体バンプを形設した支持基体の主面に合成樹脂系
シート主面を対接させて積層体化する工程と、前記積層
体を加圧し、前記合成樹脂系シートの厚さ方向に、前記
導体バンプを貫挿させて貫通型の導体配線部を形成する
工程と、前記貫通型導体配線部の露出した先端部を拡大
化した平坦面に加工する工程と、前記貫通型導体配線部
の平坦化面側に導電性金属箔を配置した後、加圧して貫
通型導体配線部の露出面を導電性金属箔に電気的に接続
する工程と、前記導電性金属箔に選択的なエッチング処
理を行い配線パターン化する工程とを具備して成ること
を特徴とする。

【０００８】本発明に係る第２の印刷配線板の製造方法
は、所定位置に略円錐型もしくは角錐型の導体バンプを
形設した導電性金属箔の主面に合成樹脂系シート主面を
対接させて積層体化する工程と、前記積層体を加圧し、
前記合成樹脂系シートの厚さ方向に、前記導体バンプを
貫挿させて貫通型の導体配線部を形成する工程と、前記
貫通型導体配線部の露出した先端部を拡大化した平坦面
に加工する工程と、前記貫通型導体配線部の平坦化面側
に導電性金属箔を配置した後、加圧して貫通型導体配線
部の露出面を導電性金属箔に電気的に接続する工程と、
前記導電性金属箔に選択的なエッチング処理を行い配線
パターン化する工程とを具備して成ることを特徴とす
る。

【０００９】本発明において、略円錐状の導体バンプを
形設した支持基体としては、たとえば剥離性の良好な合
成樹脂シート類，もしくは導電性シート（箔）などが挙
げられる。そして、この支持基体は１枚のシートであっ
てもよいし、パターン化されたものでもよく、その形状
はとくに限定されない。また、導体バンプは、所定の位
置に精度よく貫通型の導体配線部を形成するため、合成
樹脂系シートを容易に貫挿し得るように、略円錐型もし
くは角錐型に選択，設定される。ここで、略円錐型もし
くは角錐型は、厳密なものでなく、たとえばガラスクロ
ス入り合成樹脂系シートなどでも、ガラスクロスを掻き
分けて貫挿し得る程度に先端が尖っていればよい。そし
て、前記略円錐型もしくは角錐型の導体バンプは、一方
の主面だけでなく、両主面にそれぞれ形設した形のもの
を用いてもよい。

【００１０】なお、前記導体バンプは、たとえば銀，
金，銅，半田粉などの導電性粉末、これらの合金粉末も
しくは複合（混合）金属粉末と、たとえばポリカーボネ
ート樹脂，ポリスルホン樹脂，ポリエステル樹脂，フェ
ノキシ樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂などのバ
インダー成分とを混合して調製された導電性組成物、あ
るいは導電性金属などで構成される。そして、前記導体
バンプの形設は、導電性組成物で形成する場合、たとえ
ば比較的厚いメタルマスクを用いた印刷法により、アス
ペクト比の高い導体バンプを形成できる。そして、導体
バンプの高さは一般的に、 100〜 400μm 程度が望まし
く、さらに、導体バンプの高さは一層の合成樹脂系シー
トを貫通し得る高さおよび複数層の合成樹脂系シートを
貫通し得る高さとが適宜混在していてもよい。

【００１１】一方、導電性金属で導体バンプを形成する
手段としては、銅箔などを支持基体とし、メッキレジス
トを印刷，パターニングした後、銅，錫，金，銀，半田
などメッキして選択的に微小な金属柱（バンプ）の形
成、あるいは支持基体面に半田レジストを塗布，パター
ニングした後、半田浴に浸漬して選択的に微小な金属柱
（バンプ）の形成などが挙げられる。ここで、導体バン
プは、異種金属を組合わせて成る多層構造、多層シェル
構造でもよい。たとえば銅を芯にし表面を金や銀の層で
被覆して耐酸化性を付与したり、銅を芯にし表面を半田
層被覆して半田接合性をもたせたりしてもよい。

【００１２】なお、前記導体バンプを導電性組成物で形
成する場合は、メッキ法などの手段で行う場合に較べ
て、さらに工程など簡略化し得るので、低コスト化の点
で有効である。

【００１３】本発明において、前記導体バンプが貫挿さ
れ、貫通型の導体配線部を形成する合成樹脂系シートと
しては、たとえば熱可塑性樹脂フイルム（シート）が挙
げられ、またその厚さは50〜 800μm 程度が好ましい。
ここで、熱可塑性樹脂シートとしては、たとえばポリカ
ーボネート樹脂，ポリスルホン樹脂，熱可塑性ポリイミ
ド樹脂，４フッ化ポリエチレン樹脂，６フッ化ポリプロ
ピレン樹脂，ポリエーテルエーテルケトン樹脂などのシ
ート類が挙げられる。また、硬化前状態に保持される熱
硬化性樹脂シートとしては、エポキシ樹脂，ビスマレイ
ミドトリアジン樹脂，ポリイミド樹脂，フェノール樹
脂，ポリエステル樹脂，メラミン樹脂，あるいはブタジ
ェンゴム，ブチルゴム，天然ゴム，ネオプレンゴム，シ
リコーンゴムなどの生ゴムのシート類が挙げられる。こ
れら合成樹脂は、単独でもよいが絶縁性無機物や有機物
系の充填物を含有してもよく、さらにガラスクロスやマ
ット、有機合成繊維布やマット、あるいは紙などの補強
材と組み合わせて成るシートであってもよい。

【００１４】本発明においては、前記合成樹脂系シート
を貫挿し、層間接続部（導体配線部）を形成する略円錐
型もしくは略角錐型の導体バンプの突出した先端部を平
坦面化して、導電性金属箔との対接を拡大化する加工が
行われる。すなわち、前記合成樹脂系シート面に突出し
た導体バンプ先端部を、たとえば機械的な研削加工、も
しくは回転ローラやプレスによる押圧加工など行って、
前記導体バンプ先端部を平坦面化することにより、結果
的に、清浄な接続面を露出するとともに、導電性金属箔
との対接，接続面を拡大化して、より容易かつ確実に電
気的な層間接続の信頼性が確保されることになる。ここ
で、押圧加工の場合、回転ローラによる動圧が好まし
く、プレスのときは急激な加圧が望ましい。

【００１５】本発明において、導体バンプを形設した支
持基体などの主面に、合成樹脂系シート主面を対接させ
て積層，配置して成る積層体をそのまま、もしくは加熱
して加圧するとき、合成樹脂系シートを載置する基台
（当て板）として、寸法や変形の少ない金属板もしくは
耐熱性樹脂板、たとえばステンレス板，真鍮板、ポリイ
ミド樹脂板（シート），ポリテトラフロロエチレン樹脂
板（シート）などを使用することが好ましい。この積層
体の加圧に当たり、加熱して合成樹脂系シートの樹脂分
が柔らかくなった状態で加圧し、バンプ群を貫挿させる
と、より良好なバンプ群の貫挿を達成し得るからであ
る。

【００１６】

【作用】本発明に係る印刷配線板の製造方法によれば、
配線層間を電気的に接続は、積層一体化する工程での加
圧により、層間絶縁層を成す合成樹脂系シートの可塑状
態化と、支持基体面の円錐型もしくは角錐型導体バンプ
の圧入とによって、確実にかつ高信頼性の下に達成され
る。しかも、前記導体バンプは、電気的な接続に先立っ
て、合成樹脂系シート面に突出した先端部を加工し、接
続面を拡大化する一方、清浄な接続面を露出させるの
で、接続界面の低抵抗化も図られた形での電気的な接続
を行い得る。つまり、プロセスの簡易化を図りながら
（配線層間の接続用穴明けなど不要化）、微細な配線パ
ターン層間を任意な位置（箇所）で、高精度にかつ信頼
性の高い電気的な接続を形成し得るので、配線密度の高
い印刷配線板を低コストで製造することが可能となる。
また、前記配線層間の接続穴の形設が不要となることに
伴い、その分高密度配線および高密度実装の可能な印刷
配線板が得られることになる。

【００１７】

【実施例】以下図１〜図７を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１８】実施例１図１〜図７は本実施例の実施態様を模式的に示したもの
である。先ず、通常、印刷配線板の製造に使用されてい
る厚さ35μm の電解銅箔を支持基体シート１と、ポリエ
ーテルサルホンをバインダーとする銀系の導電性ペース
ト（商品名，ユニメック H9141，北陸塗料KK）と、板厚
の 200μm のステンレス板の所定箇所に0.3mm径の穴を
明けたメタルマスクとを用意した。そして、前記電解銅
箔１面に、前記メタルマスクを位置決め配置して導電性
ペーストを印刷し、この印刷された導電性ペーストが乾
燥後、同一マスクを用い同一位置に再度印刷する方法で
３回印刷を繰り返し、高さ 200μm 弱の円錐型（山形）
の導体パンブ２を形成（形設）した。図１は、こうして
形設された導体バンプ２の形状を断面的に示したもので
ある。

【００１９】一方、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸
被着して成る厚さ 100μm のプリプレグを合成樹脂系シ
ート３として用意し、図２に断面的に示すごとく、前記
合成樹脂シート３を、前記形設した導電性のバンプ２に
対向させて電解銅箔（支持基体シート）１を位置決め配
置して積層体化した。その後、前記合成樹脂シート３裏
面に、厚さ15μm 程度のアルミ箔４および厚さ 3mm程度
のシリコーンゴム板５を被押圧体として配置し、さらに
当て板６を配置する一方、前記電解銅箔（支持基体シー
ト）１の裏面に厚さ 3mm程度のシリコーンゴム板５を配
置した。この状態で加熱，加圧，冷却機構付きのプレス
装置にセットし、加圧しないで加熱して、 120℃に達し
た時点で、樹脂圧として 2 MPaで加圧（１次加圧）した
まま冷却した後取りだし、図３に断面的に示すごとく、
前記導体バンプ２がそのまま形で、合成樹脂シート３中
にに圧入し、かつ先端部がアルミ箔４を貫挿，突出した
導体配線部２′を備えた銅箔張り板を得た。

【００２０】次に、前記銅箔張り板（アルミ箔４付き）
を、回転型の研磨装置にセットし、フラップバフ＃ 60
0， 800 rpm，負荷 0.5 A，送り速度1m／min の条件
で、導体バンプ２突出面側を研磨処理した。この研磨処
理によって、前記導体配線部２′（導体バンプ２）の突
出部を研削除去して平坦面化した後、アルミ箔４を剥離
したところ、図４に断面的に示すような、突出露出面が
清浄で平坦面化した導体配線部２′を備えた銅箔張り板
が得られた。

【００２１】次いで、銅箔張り板を図５に断面的に示す
ごとく、厚さ35μm の電解銅箔７およびポリイミド樹脂
フィルム８を保護膜として積層，配置して、前記加熱，
加圧，冷却機構付きのプレス装置にセットした。そし
て、この積層体につき、加熱しながら樹脂圧として 2 M
Paを作用させ、さらに 170℃に 1時間保持してから、そ
のままの加圧状態で冷却した後、取り出し、保護膜とし
てのポリイミド樹脂フィルム８をはくりして、図６に断
面的示すような、両面銅箔１，７間が貫通型に接続され
た導体配線部（層間接続部）２′を有する両面銅張板を
作成した。この両面銅張板について観察したところ、導
体配線部２′先端は塑性変形して（先端面が潰れた形
で）、対向する電解銅箔７面に、電気的に低抵抗（7mΩ
以下）な状態で接合していた。

【００２２】この後、前記両面銅張板の両面に、通常の
エッチングレジストインク（商品名，PSR-4000 H，製造
元：太陽インキＫＫ）をスクリーン印刷し、配線（導
体）パターン部をマスクしてから、塩化第２銅をエッチ
ング液としてエッチング処理後、レジストマスク剥離し
て、両面印刷配線板を得た。

【００２３】上記の条件設定で製造した導体配線部（層
間接続部）２′数が、4600個の両面型印刷配線板（20
枚）について、通常実施されている電気チェックを行っ
たところ、全ての接続に不良ないし信頼性などの問題が
認められなかった。上記したように、この両面印刷配線
板における層間接続部の配線パターンとの接続界面の抵
抗は7mΩ以下と低かったのに対して、参考例として、前
記導体配線部２′の先端部に研削加工を施さなかった場
合は、前記接続界面の抵抗は 10mΩ程度であった。さ
らに、前記両面導電パターン間の接続の信頼性を評価す
るため、ホットオイルテストで（ 260℃のオイル中に10
秒浸漬，20℃のオイル中に20秒浸漬のサイクルを 1サイ
クルとして）、 500回行っても不良発生は認められず、
従来の銅メッキ法による場合に比較して、導電（配線）
パターン間の接続信頼性が格段にすぐれていた。

【００２４】実施例２本実施例では、上記実施例１の場合において、銅箔張り
板（アルミ箔４付き）を、回転型の研磨装置にセット
し、導体バンプ２突出面側を研磨処理（もしくは研削処
理）するしたのに代えて、要すればアルミ箔４を剥離し
てから、金属製ローラで押圧して、導体バンプ２の突出
した先端部を潰し、露出面を平坦化してなる導体配線部
２′を有する銅箔張り板を用いた外は、同様の条件で両
面印刷配線板を製造した。つまり、図７に断面的に示す
ように、金属製ローラで押圧して、導体バンプ２の突出
した先端部をを強制的に潰して、突出露出面が清浄で、
かつ合成樹脂シート３と同一平面をなす平坦面を露出す
る導体配線部２′を備えた銅箔張り板を用いた以外は、
同様にして両面印刷配線板を得た。

【００２５】上記の条件設定で製造した導体配線部（層
間接続部）２′数が、4600個の両面型印刷配線板（20
枚）について、通常実施されている電気チェックを行っ
たところ、全ての接続に不良ないし信頼性などの問題が
認められなかった。また、この両面印刷配線板における
層間接続部の配線パターンとの接続界面の抵抗は7mΩ以
下と低かった。さらに、前記両面導電パターン間の接続
の信頼性を評価するため、ホットオイルテストで（ 260
℃のオイル中に10秒浸漬，20℃のオイル中に20秒浸漬の
サイクルを 1サイクルとして）、 500回行っても不良発
生は認められず、従来の銅メッキ法による場合に比較し
て、導電（配線）パターン間の接続信頼性が格段にすぐ
れていた。

【００２６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろ
の変形を採り得る。たとえば、上記では両面型印刷配線
板の製造方法を例示したが、裏面に接続用パッドを備え
た片面型印刷配線板、あるいは多層型印刷配線板の製造
も可能である。

【００２７】

【発明の効果】上記説明したように、本発明に係る印刷
配線板の製造方法によれば、層間接続部が微細であって
も、信頼性の高い層間接続を形成した印刷配線板を容易
に製造することが可能となる。特に、工程の繰り返しが
多い多層型印刷配線板の製造においては、大幅な工程数
の低減となり、生産性ないし量産性の向上に効果があ
る。そして、従来の多層型印刷配線板などの製造工程
で、必要不可欠であった穴明け工程、メッキ工程が不要
になることに伴い、製造工程で発生する不良が大幅に抑
えられ、歩留まりが向上するばかりでなく、信頼性の高
い印刷配線板が得られることになる。また、製造される
印刷配線板は、層間接続用の穴が表面に存在しないの
で、配線密度の格段な向上を図り得るし、電子部品の実
装用エリアも、穴の位置に関係なく設定し得ることにな
り、実装密度も格段に向上し、ひいては実装電子部品間
の距離を短縮できるので、回路の性能向上をも図り得
る。つまり、本発明は、印刷配線板の低コス化に寄与す
るだけでなく、実装回路装置のコンパクト化や、高性能
化などにも大きく寄与するものといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施態様例を模式的に示すもので、支
持基体面に導体バンプを形設した状態を示す断面図。

【図２】本発明の実施態様例を模式的に示すもので、導
体バンプを形設した支持基体面に合成樹脂系シートを積
層，配置してプレス加工するときの状態を示す断面図。

【図３】本発明の実施態様例を模式的に示すもので、熱
プレス加工により合成樹脂系シートに圧入し、貫挿させ
たときの導体バンプの形状を示す断面図。

【図４】本発明の実施態様例を模式的に示すもので、熱
プレス加工により合成樹脂系シートの厚さ方向に貫通し
て形成された導体配線部の先端部を平坦化加工した状態
を示す断面図。

【図５】本発明の実施態様例を模式的に示すもので、導
体配線部を有する銅箔張り板，銅箔，保護膜を積層，配
置する状態を示す断面図。

【図６】本発明の実施態様例を模式的に示すもので、導
体配線部を有する銅箔張り板に銅箔を一体化して成る両
面銅張り板の状態を示す断面図。

【図７】本発明の他の実施態様例を模式的に示すもの
で、熱プレス加工により合成樹脂系シートの厚さ方向に
貫通して形成された導体配線部の先端部を平坦化加工し
た状態を示す断面図。

【符号の説明】

１，７…支持基体シート（電解銅箔…導電性金属箔）
２…導体バンプ２′…導体配線部（層間接続部）３…合成樹脂系シ
ート４…アルミ箔５…シリコーンゴム板（被押圧体）６…当て板
８…保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者樺嶋真由美東京都港区新橋３丁目３番９号東芝ケミカル株式会社内 (56)参考文献特開平５−131726（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 1/11 H05K 3/40 H05K 3/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定位置に略円錐型もしくは角錐型の導
体バンプを形設した支持基体の主面に合成樹脂系シート
主面を対接させて積層体化する工程と、前記積層体を加圧し、前記合成樹脂系シートの厚さ方向
に、前記導体バンプを貫挿させて貫通型の導体配線部を
形成する工程と、前記貫通型導体配線部の露出した先端部を拡大化した平
坦面に加工する工程と、前記貫通型導体配線部の平坦
化面側に導電性金属箔を配置した後、加圧して貫通型導
体配線部の露出面を導電性金属箔に電気的に接続する工
程と、前記導電性金属箔に選択的なエッチング処理を行い配線
パターン化する工程とを具備して成ることを特徴とする
印刷配線板の製造方法。
【請求項２】所定位置に略円錐型もしくは角錐型の導
体バンプを形設した導電性金属箔の主面に合成樹脂系シ
ート主面を対接させて積層体化する工程と、前記積層体を加圧し、前記合成樹脂系シートの厚さ方向
に、前記導体バンプを貫挿させて貫通型の導体配線部を
形成する工程と、前記貫通型導体配線部の露出した先端部を拡大化した平
坦面に加工する工程と、前記貫通型導体配線部の平坦
化面側に導電性金属箔を配置した後、加圧して貫通型導
体配線部の露出面を導電性金属箔に電気的に接続する工
程と、前記導電性金属箔に選択的なエッチング処理を行い配線
パターン化する工程とを具備して成ることを特徴とする
印刷配線板の製造方法。