JP3474897B2 - 印刷配線板及びその製造方法 - Google Patents
印刷配線板及びその製造方法Info
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Description
係り、特に配線層間を貫通型の導体配線部で接続する構
成を備えた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。
線板においては、両面導電パターンなどの配線層間の電
気的な接続を、次のようにして行っている。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
をそれぞれパターニングした後、そのパターニング面上
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
面型印刷配線板のときと同様に、穴明け加工およびメッ
キ処理による配線層間の電気的な接続、および表面銅箔
についてのパターニングによって、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。
層間の電気的な接続をメッキ方法によらず行う方法とし
て、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り流し込み、穴内に
流し込んだ導電性ペーストの樹脂分(バインダー成分)
を硬化させて、前記配線層間を電気的に接続する方法も
行われている。
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、工程管理も煩雑であるという欠
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。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、さらに電子部品を搭載す
ることもできないので、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向上も阻害されるという問
題がある。つまり、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はいえず、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。 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な
ども可能で、信頼性の高い層間導体配線部を備えた印刷
配線板の製造方法の提供を目的とする。
配線板の製造方法は、導電性金属箔主面の所定位置に照
射硬化型樹脂をバインダとした導体バンプ群を形成する
工程と、合成樹脂系シートの第1の主面に前記導体バン
プを形成した導電性金属箔の導体バンプ形成面を対接さ
せ、前記合成樹脂系シートの第2の主面に他の導電性金
属箔の主面を対接させて積層体を形成する工程と、前記
積層体を加圧して前記合成樹脂系シ−トの厚さ方向に、
前記導体バンプをそれぞれ貫挿させ、各導体バンプの先
端部を塑性変形により前記他の導電性金属箔に接続させ
て複数の導電性金属箔が合成樹脂系シートを介して導体
バンプによって接続された貫通型の導体配線部を形成す
る工程とを具備して成ることを特徴とする。また、本発
明に係る第2の印刷配線板の製造方法は、導電性金属箔
主面の所定位置に合成樹脂をバインダとした導体バンプ
群を形成する工程と、少なくとも他の導電性金属箔主面
の前記導電性金属箔の導体バンプと対応する位置に粗面
化領域を形成する工程と、合成樹脂系シートの第1の主
面に、前記導電性金属箔の導体バンプ形成面を対接さ
せ、前記合成樹脂系シートの第2の主面に、前記他の導
電性金属箔の粗面化領域を、前記導体バンプと対向する
よう対接させて積層体を形成する工程と、前記積層体を
加圧して前記合成樹脂系シ−トの厚さ方向に、前記導体
バンプをそれぞれ貫挿させ、各導体バンプの先端部を前
記粗面化領域に当接、塑性変形させて複数の導電性金属
箔が合成樹脂系シートを介して導体バンプによって接続
された貫通型の導体配線部を形成する工程とを具備して
成ることを特徴とする。
紫外線の照射により硬化する樹脂が、内部に較べて表面
部が硬くなり、合成樹脂系シ−トの貫挿が容易となる一
方、塑性変形の段階では内部の柔らかい部分が表面側に
露出し、対接する導電性金属箔面に、確実に接合一体化
することに着目したものであり、また、第2の発明はバ
インダー樹脂が、対接する粗面(たとえば微細な穴,微
細な溝,微細な凹凸)に対して、確実に接合一体化する
ことに着目したものである。
第1の導電性金属箔は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
されないし、さらに導体バンプ群は、一主面だけでな
く、両主面にそれぞれ形設した形のものを用いてもよ
い。一方、第2の導電性金属箔も同様に、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、また
第2の発明の場合は、いわゆる層間接続部を成す領域、
つまり前記導体バンプの先端面側が対接する各領域面
に、予め微細な穴明け加工,微細な溝形成加工,微細な
凹凸面化加工などを施して、粗面化しておく必要があ
る。
場合は、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、紫外線硬化型樹脂、あるいは電子線照射で硬化する
樹脂とをバインダー成分との混合で調製された導電性組
成物で形成される。そして、紫外線硬化型樹脂、あるい
は電子線照射で硬化する樹脂としては、メチルメタアク
リレ−ト、ジエチルメチルアクリレ−ト、トリメチロ−
ルプロパントリアクリレ−ト、ジエチレングリコ−ルジ
エチルアクリレ−ト、アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、アクリル酸ジエチレングリコ−ルエトキシレ−
ト、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリト−ルの
アクリレ−トなどのアクリル酸エステル、メタアクリス
酸エステルなどが挙げられる。また、第2の発明の場合
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
導電性組成物で形成される。なお、いずれの場合も、前
記バンプ群の形設は、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バンプを形
成でき、そのバンプ群の高さは一般的に、 100〜 400μ
m 程度が望ましく、さらにバンプ群の高さは、一層の合
成樹脂系シートを貫通し得る高さ、もしくは複数層の合
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。
させ、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、硬化前の状態に保持さ
れる熱硬化性樹脂シートも使用でき、このような熱硬化
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,メラミン樹脂名度が挙げられ、さら
に、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も使用
し得る。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。 本発明においては、バンプ群を形設した導電性金
属箔主面に、合成樹脂系シート主面などを積層配置して
成る積層体をそのまま、もしくは加熱して加圧すると
き、プレスなどの加圧体との間に、寸法や変形の少ない
金属フイルム、もしくは耐熱性樹脂板シートなどを介挿
させてもよく、また、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、より容易にバンプ群の貫
挿を達成し得る。
配線層間を電気的に接続する層間の導体配線部は、いわ
ゆる積層一体化する工程での加圧(要すれば加熱併用)
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、支持基体面の導体バンプ群の圧入とによって、配
線層間の電気的な接続が達成される。そして、この配線
層間の接続過程においては、前記各導体バンプ先端部そ
れ自体のより塑性変形のし易さ、もしくは対接する導電
性金属箔面の粗面化で密着・接合性が向上されているこ
となどに伴って、緻密な接合状態および強固な一体性を
形成し、信頼性の高い接続配線部が構成される。つま
り、プロセスの簡易化を図りながら、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り、また
前記配線パターン層間の電気的な接続に当たり、接続穴
の形設も不要となるので、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。
例を記載する。
ものであり、先ず、平均粒径10μm の銀粉末90wt%、お
よびトリメチロ−ルプロパントリアクリレ−ト樹脂10wt
%から成る紫外線硬化型導電性樹脂ペーストを用意し、
3本ロール型混練機で混練して導電性樹脂ペーストを調
製した。
れている厚さ35μm の電解銅箔(導電性金属箔)を用意
し、前記銅箔面の所定領域(位置)に、直径 0.4mmの穴
が明けられたマスクを介して、図1 (a)に断面的に示す
ごとく、前記紫外線硬化型導電性樹脂ペーストをスクリ
ーン印刷し、前記銅箔面1の所定箇所に針状の導体バン
プ2を形成した。その後、この導体バンプ2を形成した
銅箔1を、紫外線照射炉に収容し、紫外線を照射して、
前記各導体バンプ2の表面部2aに一定の硬さを付与し
た。
前記銅箔1の導体バンプ2形成面上に、厚さ 100μm の
エポキシプリプレグ層3、および厚さ35μm の電解銅箔
4を順次積層・配置し、前記エポキシプリプレグ層3が
軟化する温度( 120℃)にて加熱加圧(圧着)して、エ
ポキシプリプレグ層3を突き抜けた導体バンプ2によっ
て、図1 (c)に断面的に示すような、上面側に配設した
銅箔層1と導体バンプ2を形成・支持した電解銅箔1の
とが電気的に接続された両面銅箔張り積層板を得た。
体バンブ2はその表面部2aが非常に固い硬度を有し、エ
ポキシプリプレグ層3をスム−スに貫通するとともに、
貫通後、導体バンプ表面部2aが開裂し、内部より移出し
た半硬化状態の樹脂によって、上面導体層(銅箔)4に
対する良好な密着・接合性を飛躍的に高める。なお、こ
の半硬化状態の内部側樹脂による密着・接合性をより確
実にするため、両面銅箔張り積層板化後、導体バンプ2
のバインダ樹脂が熱により硬化する温度、たとえば約 1
50℃で30分加熱硬化する。
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、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。
て、通常実施されている電気チェックを行ったところ、
全ての接続に不良がなく、信頼性などに問題が認められ
なかった。また、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)パターン層間の接続信頼性が格段にすぐれて
いた。
ロラクトン変性ジペンタエリスリトールアクリレート樹
脂20wt%から成る紫外線硬化型導電性樹脂ペーストを用
意し、3本ロール型混練機で混練して導電性樹脂ペース
トを調製した。一方、一主面に配線パターン化された銅
箔(導電性金属箔)を貼着・支持した剥離性樹脂フィル
ムを用意し、前記銅箔パターン面の所定領域(位置)
に、直径0.5mmの穴が明けられたマスクを介して、前記
紫外線硬化型導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷し、
前記所定箇所に針状の導体バンプを形成した。その後、
この導体バンプを形成した配線パターン化銅箔貼り剥離
性樹脂フィルムを、紫外線照射炉に収容し、紫外線を照
射して、前記各導体バンプの表面部に一定の硬さを付与
した。
のエポキシプリプレグ層、および厚さ35μm の電解銅箔
を順次積層・配置し、前記エポキシプリプレグ層が軟化
する温度( 120℃)にて加熱加圧(圧着)して、エポキ
シプリプレグ層を突き抜けた導体バンプによって、銅箔
層と導体バンプを形成・支持した配線パターン面ととが
電気的に接続された片面配線パターン化・片面銅箔張り
積層板を得た後、前記剥離性樹脂フィルムを剥離した。
実施例1の場合と同様に、導体バンブはその表面が非常
に固い硬度を有し、エポキシプリプレグ層をスム−スに
貫通するとともに、貫通後、導体バンプ表面が開裂し、
内部より移出した半硬化状態の樹脂によって、上面導体
層(銅箔)に対する良好な密着・接合性を飛躍的に高め
る。なお、この半硬化状態の内部側樹脂による密着・接
合性をより確実にするため、積層板化後、導体バンプの
バインダ樹脂が熱により硬化する温度、たとえば約 150
℃で30分加熱硬化する。
箔張り積層板の銅箔面に、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、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。
ついて、実施例1の場合と同様な電気的な特性試験を行
ったところ、同様の結果が認められた。
ついて例示したが、前記形成した両面印刷配線板に対し
て、片面配線パターン化・片面銅箔張り積層板の製造工
程を組み合わせることによって、さらに多層型の印刷配
線板を製造することも可能である。
テル樹脂20wt%から成る導電性樹脂ペーストと、厚さ35
μm の電解銅箔とを用意した。そして、前記電解銅箔面
の所定領域(位置)に、直径 0.3mmの穴が明けられたマ
スクを介して、前記導電性樹脂ペーストをスクリーン印
刷し、前記所定箇所に針状の導体バンプを形成した。な
お、この導電性バンプは、同一箇所に対するスクリーン
印刷および乾燥処理の繰り返しによって所望の高さに形
成される。
100μm のエポキシプリプレグ層、および配線パターン
化銅箔貼り剥離性樹脂フィルムを順次積層・配置し、前
記エポキシプリプレグ層が軟化する温度( 120℃)にて
加熱加圧(圧着)して、エポキシプリプレグ層を突き抜
けた導体バンプによって、剥離性樹脂フィルムに支持さ
れている配線パターン層面と、導体バンプを形成・支持
した電解銅箔ととが電気的に接続された片面配線パター
ン化・片面銅箔張り積層板を得た後、前記剥離性樹脂フ
ィルムを剥離した。なお、前記剥離性樹脂フィルムに支
持されている配線パターン化層については、導電バンプ
に対接する領域・箇所、つまり被接続部面が選択的に、
図2 (a)および (b)に互いに異なる例を平面的に示すご
とく、微細な凹凸を形設して成る粗面、もしくは微細な
溝を形設して成る粗面に予め加工処理してある。
導電バンプがエポキシプリプレグ層を貫通して、上面の
配線パターン層の所定領域面に対し、より良好な密着・
接合性を呈し、信頼性の高い層間接続部が形成される。
前記導電バンプによる層間接続をより確実にするため、
積層板化後、導体バンプのバインダ樹脂が熱により硬化
する温度、たとえば約 170℃で30分程度加熱硬化させ
る。
箔張り積層板の銅箔面に、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、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。
ついて、実施例1の場合と同様な電気的な特性試験を行
ったところ、同様の結果が認められた。
例について例示したが、前記形成した両面印刷配線板に
対して、片面配線パターン化・片面銅箔張り積層板の製
造工程を組み合わせることによって、さらに多層型の印
刷配線板を製造することも可能である。
る導電性のバンプを形設する工程、合成樹脂系シートを
積層的に配置してプレスする工程、外層パターニングす
る工程などプロセスが簡略化され、従来の製造方法に比
べ格段に少ない工程に低減しながら、両面型印刷配線板
ないし多層型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、信頼性の高い層
間接続の形成・具備が可能で、かつ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。したがって、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。
で、 (a)は導体金属箔面に導電バンプを形設した状態を
示す断面図、 (b)は導体バンプを形設した導体金属箔,
絶縁樹脂シート層および導体金属箔の積層・配置した状
態を示す断面図、 (c)は積層体をプレスして両面銅張り
積層板化した状態を示す断面図。
パターンを成す導体金属箔面の導体バンに対接する領域
面のそれぞれ異なる状態を模式的に示す平面図。
導電バンプの表面(硬化部) 3…絶縁樹脂シート層
Claims (3)
- 【請求項1】 導電性金属箔主面の所定位置に照射硬化
型樹脂をバインダとした導体バンプ群を形成する工程
と、合成樹脂系シートの第1の主面に前記導体バンプを形成
した導電性金属箔の導体バンプ形成面を対接させ、前記
合成樹脂系シートの第2の主面に他の導電性金属箔の主
面を対接させて積層体を形成する工程と、 前記積層体を加圧して前記合成樹脂系シ−トの厚さ方向
に、前記導体バンプをそれぞれ貫挿させ、各導体バンプ
の先端部を塑性変形により前記他の導電性金属箔に接続
させて複数の導電性金属箔が合成樹脂系シートを介して
導体バンプによって接続された貫通型の導体配線部を形
成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】 導電性金属箔主面の所定位置に合成樹脂
をバインダとした導体バンプ群を形成する工程と、少なくとも他の導電性金属箔主面の前記導電性金属箔の
導体バンプと対応する位置に粗面化領域を形成する工程
と、 合成樹脂系シートの第1の主面に、前記導電性金属箔の
導体バンプ形成面を対接させ、前記合成樹脂系シートの
第2の主面に、前記他の導電性金属箔の粗面化領域を、
前記導体バンプと対向するよう対接させて積層体を形成
する工程と、 前記積層体を加圧して前記合成樹脂系シ−トの厚さ方向
に、前記導体バンプをそれぞれ貫挿させ、各導体バンプ
の先端部を前記粗面化領域に当接、塑性変形させて 複数
の導電性金属箔が合成樹脂系シートを介して導体バンプ
によって接続された貫通型の導体配線部を形成する工程
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3】 合成樹脂系シートを介して配置された2
層以上の導電性金属箔と、前記合成樹脂系シートを貫通
し前記導電性金属箔の前記合成樹脂系シートと接する面
と同一の面で該導電性金属箔面と接続する層間接続部と
を備えた印刷配線板において、 前記層間接続部によって接続された一方の前記導電性金
属箔の内面に粗面化領域を有し、かつ前記層間接続部
は、該層間接続部によって接続された他方の前記導電性
金属箔の内面に形設された導体バンプが穴明け加工のさ
れていない前記合成樹脂系シートに圧入され前記一方の
導電性金属箔の粗面化領域に押圧されて塑性変形により
該粗面化領域に接続されていることを特徴とする印刷配
線板。
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