JP3830911B2 - 多層配線板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信頼性の高い高密度配線型の多層配線板が低コストで得られる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば携帯型電話機、パーソナルコンピューター等の電子機器類の短小軽薄化などに伴って、電気回路を形成する配線板についても、高密度配線化や短小軽薄化だけでなく、回路の信頼性向上及び低コスト化などが要求されている。このような要求に対応して、配線パターンが絶縁体層を介して多層的に配置され、かつ配線パターンが層間絶縁体層を貫挿する突起状の導電体バンプで接続されたビア接続構造の多層配線板が知られている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
そして、この種の多層配線板は、図３に製造実施態様を模式的に示す。すなわち、先ず、図３（ａ）に示すように、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔１ａを用意し、この銅箔１ａの一主面に導電性組成物（たとえば銀ペースト）をスクリーン印刷して、底面径１００〜３００μｍ程度、高さ２０〜５０μｍ程度の略円錐状（突起状）の導電性バンプ２を形成する。次いで、前記バンプ２を乾燥状態化した時点で、このバンプ２に位置合わせし、再び銀ペーストをスクリーン印刷して、所要の高さに肉盛りする。ここで、導電性バンプ２の印刷形成は、導電性組成物の組成、突起状バンプ２の径及び高さ等の寸法・形状にもよるが、通常、複数回繰り返して行われる。
【０００４】
上記突起状の導電性バンプ２形成後、図３（ｂ）に示すように、バンプ２形成面に、熱可塑性絶縁体層（たとえば液晶ポリマーシート）３、厚さ１８μｍ程度の銅箔１ｂ及び加圧用の成形板（たとえばステンレス板）４を順次配置積層し、その積層方向に加熱加圧する。この加熱加圧によって、前記バンプ２の先端部は、液晶ポリマーシート３を貫挿して、図３（ｃ）に示すように、銅箔１ｂに当接・変形して電気的な接続がなされた両面銅箔貼り板乃至シートが得られる。
【０００５】
次ぎに、両面銅箔貼り板の銅箔１ａ，１ｂ面に、エッチング用のドライフィルムを張りあわせ、このドライフィルムに附いて露光・現像処理を施し、マスキングを行ってエッチング処理し、図３（ｄ）に示すように、配線パターン（１ａ），（１ｂ）化する。その後、前記配線パターン（１ａ），（１ｂ）化した面に、ソルダーレジスト５をスクリーン印刷法等で設ける一方、少なくとも一方の配線パターン（１ａ），（１ｂ）の所要面に、図３（ｅ）に示すように、たとえばＩＣソケットなど実装部品の接続端子バンプ６を設ける。
【０００６】
ここで、接続端子バンプ６の形設は、次のような手順で行われる。すなわち、先ず、前記ソルダーレジスト５面に、エッチング用のドライフィルムを張りあわせ、このドライフィルムについて露光、現像処理を施してマスキングを行う。次いで、ソルダーレジスト５をエッチング処理によって選択的に除去して配線パターン（１ａ），（１ｂ）面を露出、開口させ、この露出、開口面に接続端子バンプ６をメッキ法によって形成する。その後、ドライフィルムを剥離除去してから、要すれば接続端子バンプ６面に、安定化、保護等のために金メッキなどを施し、外形加工を施して製品化している。または図３（ｆ）のように（ｄ）と（ｅ）の基板を絶縁層３ａを介して一括積層した図３（ｇ）の多層基板を形成する。
【０００７】
なお、この種の多層配線板の製造方法において、接続端子バンプ６の形成に当たり、対応する位置に貫通孔を予め穿設しておいた絶縁体層を積層一体化し、絶縁体層面から突出するように貫通孔内をメッキなどによって充填する手段も知られている（特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−７９５７９号公報（第４頁、図１）
【０００９】
【特許文献２】
特開平１１−１１２１４９号公報（第２頁、図１）
【００１０】
【特許文献３】
特開平２００１−２３７５１１号公報（第４頁、図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記ビア接続型の多層配線板は、配線パターン１ａ，１ｂ間等の層間接続が導電性バンプ２の加圧、貫挿で行われるため、高密度配線化や製造工程の簡略化など図れると言う利点がある。すなわち、配線パターン層間の接続に当たり、各層間絶縁体層ごとのドリル加工などによる穿孔を省略できるし、また、穿孔内メッキ処理や導電性組成物の充填操作など不要となるばかりでなく、微細で信頼性の高いビア接続などを達成できる。特に、高密度配線化で望まれる微細径のビア接続においては、微小径の穿孔内に緻密で一様なメッキ層を確実に形成するが困難なこと、あるいは微小径の穿孔内に緻密に導電性組成物を充填することが困難である等の問題を容易に改善できる。
【００１２】
しかしながら、量産性や信頼性の上では、なお、次のような問題が懸念される。すなわち、外表面側配線パターンに対する接続端子バンプ６をメッキ形成する場合は、上記のように緻密なメッキ肉盛りが困難であるだけでなく、一様に制御された高さの接続端子バンプ６の形成が極めて困難であるという問題がある。
【００１３】
さらに、接続端子バンプ６間隔が小さく設定される場合は、隣接する接続端子バンプ６同士の電気的絶縁性を充分に確保することが難しいという問題もある。
【００１４】
ここで、常時、緻密で一様な接続用バンプの形成が困難なことは、形成する回路の信頼性を損なう恐れがあるし、また、接続端子バンプ６の高さのバラツキや隣接する同士の短絡発生の恐れは、たとえばＩＣ装置などを実装する場合、不完全な実装接続部を形成することが懸念される。そして、これら不都合な問題や懸念は、配線板自体あるいは回路部品の信頼性に係るものであるため、適用する電子機器類の高品質化の上で無視できない。
【００１５】
また、配線パターン面にエッチングレジストを形成し、このエッチングレジストをマスクとして外部接続用バンプをメッキ処理で肉盛り形成することは、製造工程の複雑化、換言すると加工工程が増大して、コストアップを招来する。加えて、製造工程の複雑化や加工工程の追加は、製造歩留まりの低下を起こす恐れもあって、結果的に、量産性が損なわれることになる。
【００１６】
本発明は、上記事情に対処してなされたもので、信頼性が高くて、コンパクト化等図られる信頼性の高い多層配線板を低コストで、歩留まりよく得ることができる製造方法の提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電性金属箔の一主面にビア接続用の突起状導電性バンプを配設する工程、前記導電性金属箔の導電性バンプに対応する位置へ貫通孔をレーザー加工で穿設した導電性金属箔及び絶縁樹脂層の複層体を形成する工程、前記導電性バンプを配設した導電性金属箔のバンプ配設面に、前記複層体の金属箔側を対向させ熱可塑性絶縁体層を介して位置決め積層する工程、前記積層体を積層方向に加熱加圧してバンプ先端部を、前記熱可塑性絶縁体層及び複層体を貫挿一体化する工程、前記一体化させた複層体の絶縁樹脂層を除去し、導電性バンプの先端側を突出させた導電性金属箔を露出する積層板化する工程と、前記積層板の露出させた導電性金属箔をフォトエッチングして外部接続用バンプ付の多層配線板化する工程とを有することを特徴とする多層配線板の製造方法である。
【００１８】
すなわち、ビア接続部を形成する導電性バンプを長め（高め）に設けておき、予めビア接続用孔を穿設しておいた配線パターン用導電性金属箔及び絶縁樹脂層の複層体とを熱可塑性絶縁体を介して積層一体化し、前記導電性バンプの先端部を配線パターン用導電性金属箔面よりも突設させて、この突出部を接続端子バンプに利用することを骨子とする多層配線板の製造方法である。
【００１９】
そして、このような製造手段の採用に伴って、たとえば底面径１００μｍ以下、高さ１０μｍ以上の突起状バンプによって信頼性の高いビア接続が形成される。すなわち、信頼性の高い搭載接続が可能で、整形された接続端子バンプを有する多層配線板を低コストで得ることができる。さらに言及すると、ビア接続を形成する導電性バンプの径に拘わりなく、バンプの高さを任意に設定・選択して、配線パターンの高密度化、及び信頼性の高い回路化が図られる上、煩雑な工程を要せずに、高機能化及び高信頼性の実装回路装置の構成に適する形状・平坦性を呈した接続端子バンプ付きの多層配線板を歩留まりよく提供できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１（ａ）〜（ｅ）及び図２を参照して発明の実施形態を説明する。
【００２１】
この発明に係る多層配線板は、図１（ｅ）に拡大して断面的に示すように、熱可塑性絶縁体（たとえば液晶ポリマー）を層間絶縁体１３とし、配線パターン１０ａ，１１ａを備える一方、層間絶縁体１３を貫挿する導電性バンプ１２によって、配線パターン１０ａ，１１ａ層間がビア接続された構成を採っている。さらに、前記ビア接続を形成する導電性バンプ１２の先端部は、配線パターン１１ａを貫挿して突出して接続端子バンプとして機能する構成と成っている。 この構成においては、前記ビア接続を形成する導電性バンプ１２の先端部が、層間絶縁体１３を貫挿して配線パターン１１ａとの間の電気的な接続に関与するだけでなく、さらに、配線パターン１１ａを貫挿突出して、ＩＣソケットなどの接続端子として利用する点で特徴付けられる。
【００２２】
ここで、配線パターン１０ａ，１１ａは、対応する絶縁体層１３裏面の配線パターン１０ａ面に配設した突起状の導電性バンプ１２が層間絶縁体１３を貫挿して配線パターン１１と所要の電気的な接続が行われている。すなわち、要すれば同軸的に重ね印刷して突起状に形成された略円錐状もしくは角錐状の導電性バンプ１２の先端部が、層間絶縁体３を貫挿して対向する配線パターン１１ａと電気的に接続した構成と成っている。また、前記配線パターン１１ａのうち、電子部品を搭載実装するための接続端子となる領域では、前記導電性バンプ１２の先端部が配線パターン１１ａ面から突出されている。つまり、多層配線板の加圧積層一体化の過程で、接続端子バンプを同時に形成することにより、製造工程の簡略化、低コスト化を図る一方、隣接する接続端子バンプ同士を互いに絶縁隔絶して配置し、高密度実装・配線型の回路構成を可能にしている。
【００２３】
なお、導電性バンプ１２は、導電性ペーストのスクリーン印刷、あるいはメッキレジストを印刷、パターニングしての選択的なメッキなどの手段で形成することも可能である。また、層間絶縁体３を形成する熱可塑性絶縁体は、たとえば厚さ２５〜１００μｍ程度の液晶ポリマー（たとえば融点３３５℃のＢＩＡＣフィルム）、ポリエーテル系樹脂フィルム等の熱可塑性樹脂類である。より具体的には、たとえばキシダール（商品名．Ｄａｒｔｃｏ社製）、ベクトラ（商品名．Ｃｌａｎｅｓｅ社製）で代表される多軸配向の液晶ポリマー、ポリエーテル系ポリマーなどである。なお、液晶ポリマーとしては、ベクトランＡタイプ（融点２８５℃）、ベクトランＣタイプ（融点３２５℃）、ＢＩＡＣフィルム（融点３２５℃）などが市販されている。ここで、液晶ポリマーは、一般的に、吸湿性がほとんどなく、誘電率が約３．０（１ＭＨｚ）で高周波特性が優れているため、高速信号伝送安定性を奏する。
【００２４】
さらに、ビア接続等を構成する導電性バンプ１２は、たとえば金、銀、銅、ニッケル、半田などの導電性金属粉とバインダー樹脂との混合系で構成されている。ここで、バインダー樹脂としては、たとえばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、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が挙げられる。
【００２５】
また、導電性バンプを形成した導電性金属箔は、たとえば銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔などであり、この導電性金属箔に対して後述する製造方法で組み合わせる孔あき複層体、すなわち導電性金属箔と絶縁性樹脂層との積層体は、たとえば厚さ１８μｍ程度の銅箔などと、厚さ１０μｍ程度の熱硬化性の樹脂層とで形成されている。ここで、複層化する熱硬化性樹脂は、貫挿突出する導電性バンプ１２の先端部を機械的に保護し、変形し損傷するなど防止する役割を果たすための機械的な強度が高いこと、また、最終的に剥離もしくは溶解除去など容易に行えることが望まれる。このような熱硬化性樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、有機系布織布などを支持体としたフィルム類などが挙げられる。そして、この複層体に対する穿設加工は、貫挿させる導電性バンプの径もしくは接続端子バンプの大きさなどによって孔径が選択され、ドリル加工などでも行えるが、一般的には、レーザービーム加工が好ましい。
【００２６】
次に、実施態様を模式的に示す図１（ａ）〜（ｅ）及び図に示すフローチャートを参照して、実施例に係る多層配線板の製造方法を説明する。
【００２７】
先ず、図１（ａ）に示すように、厚さ１８μｍ程度の銅箔１０を用意し、その一主面側に、たとえばステンレス薄鋼板の所定箇所に１５０μｍ径の孔を明けたメタルマスクを位置決め配置して導電性ペーストをスクリーン印刷し、断面略円錐状の導電性バンプ１２を形成する。この導電性バンプ１２が乾燥後、要すればその導電性バンプ１２形成面に、繰り返し導電性ペーストをスクリーン印刷して導電性バンプ１２の肉盛りを行う。ここで、導電性バンプ１２の高さは、一般的に、ビア接続の形成に要する高さの１．５倍〜２倍程度でよい。
【００２８】
一方、厚さ１８μｍ程度の銅箔１１を用意し、その一主面側に、厚さ２５μｍ程度のポリイミド樹脂フィルム１７を張り合わせた複層体１８を用意し、この複層体１８の所要の位置、つまり、ビア接続１２及び接続端子１６形設位置にレーザー加工によって、図１（ｂ）に示すように、厚さ方向に貫通する所要径の貫通孔を穿設する。
【００２９】
次ぎに、図１（ｃ）に示すように、前記導電性バンプ２を形設した銅箔１０ａに対し、たとえば厚さ５０μｍ程度の液晶ポリマーシート１３を介して、前記複層体１８の銅箔１１面を対向させて積層配置し、さらに、加圧用の成形板（たとえばステンレス板）１４を順次積層配置し、要すれば銅箔位置１０側にも加圧用の成形板２０を配置して加熱しながら積層方向に加圧する。この加熱加圧によって、導電性バンプ１２の先端部は、液晶ポリマーシート１３を貫挿し、さらに、複層体１８の穿設孔を貫挿して、成形板１４面に当接して平坦面に変形する。つまり、図１（ｄ）に示すように、液晶ポリマーシート１３及び複層体１８の厚さに較べて高い導電性バンプ１２の先端部が、成形板１６面に加圧当接して圧潰的に平坦面し、ポリイミド樹脂フィルム１７と同一面化した銅張り積層板が得られる。
【００３０】
次いで、前記銅張り積層板のポリイミド樹脂フィルム１７を剥離もしくは溶解除去し、露出した銅箔１０ａ，１１ａ面に、所謂ドライフィルムをそれぞれラミネートする。そして、このドライフィルムに対して、露光、現像処理を施してエッチングマスクを形成し、銅箔１０，１１を選択的にエッチング除去することによって、図１（ｅ）に示すように、銅箔１０，１１は、配線パターン１０ａ，１１ａ化する一方、配線パターン１１ａ面に導電性バンプ１２の先端部が貫挿突出した構造の配線板が得られる。
【００３１】
その後、前記配線パターン１０ａ，１１ａ化面、換言すると複層体１７を除去した領域全体を、前記突出した導電性バンプ先端部を露出させてソルダーレジスト層を印刷形成してから、前記露出する導電性バンプ先端面に、接続端子バンプにおける常套的なメッキ処理、たとえば金メッキなど行う。こうして、配線板面の絶縁保護及び接続端子バンプの安定性付与などを行った後、常套的な手段である外形加工を施して製品化する。
【００３２】
本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の主旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。たとえば配線パターン数は、３層形や４層以上の多層形でもよく、また、層間絶縁体としては、液晶ポリマー及び熱可塑性樹脂の組み合わせ、複層体の各層の厚さや材質なども用途などに応じて適宜選択できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、突起状バンプによって信頼性の高いビア接続が形成され、かつ信頼性の高い搭載接続が可能な接続端子バンプを有する多層配線板を低コストで得ることができる。つまり、ビア接続を形成する導電性バンプの径に拘わりなく、バンプの高さを任意に設定・選択して、配線パターンの高密度化、及び信頼性の高い回路化を図れる。しかも、煩雑な工程を要せずに（工程の簡略化を図りながら）、微細で相互の絶縁離隔が容易に確保できる接続端子バンプ付けによって、高機能化及び高信頼性の実装回路装置の構成に適する多層配線板を歩留まりよく提供できる。換言すると、短小軽薄化を達成しながら、高密度配線ないし高機能化及び高信頼性の実装用多層配線板を量産的に歩留まりよく提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は実施例に係る多層配線板の製造方法の実施態様を模式的に示す断面図。
【図２】実施例に係る多層配線板の製造手順の概略を示すフローチャート図。
【図３】（ａ）〜（ｇ）は従来の多層配線板の製造方法の実施態様を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
１０，１１：導電性金属箔（銅箔）
１０ａ，１１ａ：配線パターン
１２：導電性バンプ
１３：熱可塑性絶縁体
１４：加圧用の成形板
１５：ソルダーレジスト層
１６： 加圧用の成形板
１７： 絶縁性樹脂層
１８：複層体
１９：貫通孔

Claims (3)

1. 導電性金属箔の一主面にビア接続用の突起状導電性バンプを配設する工程と、
   前記導電性金属箔の導電性バンプに対応する位置へ貫通孔をレーザー加工で穿設した導電性金属箔及び絶縁樹脂層の複層体を形成する工程と、
   前記導電性バンプを配設した導電性金属箔のバンプ配設面に、前記複層体の金属箔側を対向させ熱可塑性絶縁体層を介して位置決め積層する工程と、
   前記積層体を積層方向に加熱加圧してバンプ先端部を、前記熱可塑性絶縁体層及び複層体を貫挿一体化する工程と、
   前記一体化させた複層体の絶縁樹脂層を除去し、導電性バンプの先端側を突出させた導電性金属箔が露出する積層板化する工程と、
   前記露出させた積層板の導電性金属箔をフォトエッチングして外部接続用バンプ付き配線板化する工程と、
   を有することを特徴とする多層配線板の製造方法。
2. ビア接続用の突起状導電性バンプの配設が導電性組成物をスクリーン印刷することによって行われることを特徴とする請求項１記載の多層配線板の製造方法。
3. 熱可塑性絶縁体が液晶ポリマー系フィルムであることを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の多層配線板の製造方法。

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