JP3851513B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する利用分野】
本発明は、配線基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、両面配線基板や多層配線基板においては、電源/グランド層や信号層間の層間接続を確保するために、配線基板を貫通して形成されたスルーホールにスルーホールめっきを行ったり、スルーホールへ導電ペーストを埋め込むことにより層間の電気的接続を確保していた。
【0003】
また、スルーホールめっき等を行う場合、基板面にレジスト膜を形成したり、めっき工程の繰り返しなど製造工程が多工程にわたるため製造コストが嵩む。また、例えば0.1mm以下の厚さが薄いフレキシブルプリント配線基板の場合には、スルーホールめっきや導電ペーストの埋め込みによっては層間の接続信頼性が確保できない。
【0004】
一方、上記めっき方法やペースト埋め込み方法にかわって、パンチングによりスルーホールへ金属材料を埋め込む方法がある。これは、絶縁樹脂層に導体層が積層されて、配線パターンが形成されたプリント配線基板に、予め貫通孔(スルーホール)をあけておく。このプリント配線基板に金属シート(銅箔など)を重ねてポンチを加工させると金属シートより打ち抜かれた柱状の金属柱材がスルーホールに埋め込まれて層間の電気的接続を確保するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一旦パンチングにより金属シートが打ち抜かれると、スルーホールに対応する部分以外の金属シートは無駄になるため、歩留まりが低下する。また、パンチングの加工精度のばらつきにより、打ち抜かれた金属柱材が基板面と面一になる場合もあるが、基板面より突出する場合もあり、高さのばらつきが生じ易い。この金属柱材の高さのばらつきにより、配線基板どうしを多層形成する場合に基板間の電気的接続信頼性が不安定になり易いという課題もあった。
【0006】
また、近年、半導体パッケージの小型化が進み、半導体素子を封止する封止部から電極端子(インナーリードの一部)が露出するタイプの半導体パッケージが用いられるようになっている。この場合、半導体パッケージを基板実装する場合、接続信頼性を確保するため、実装面側のランド部に端子接続部分を盛り上げて形成したいという要請もある。また、RAMなどのメモリ素子の場合、バスラインを共有可能であるため、半導体パッケージを多段に積み重ねて配置することも可能であるが、この場合の基板間相互の機械的接続及び電気的接続を精度良く行いしかも接続信頼性を確保したいという要請もあった。
この場合、パンチングによる金属柱材の埋め込みでは、金属柱材の高さ精度が出し難く、他のパッケージとの接続信頼性が確保できないという課題もあった。また、金属柱材の高さを稼ぐ場合には比較的厚い金属シートを打ち抜く必要があるが、パンチによる打ち抜きが困難になる上に、基板側の貫通孔径が小さくなればなるほどパンチがおれて打ち抜き加工できなくなるという課題もあった。実際には、金属柱材の直径の1.2倍程度の長さに打ち抜くのが限度であった。
【0007】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、汎用性が高い配線基板の層間接続信頼性を向上させ、生産工程が簡略で生産効率の良い配線基板の製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
即ち、連続した金属線材を定寸送りしてスライドダイのダイ孔に送り込む工程と、前記スライドダイをスライドさせて前記金属線材を保持したまま先端側を所定長さの金属柱材に切断する工程と、前記切断された金属柱材を保持したまま更にスライドダイをスライドさせて、ダイに支持された配線基板の直上へ移動させ、該配線基板の貫通孔とスライドダイのダイ孔を位置合わせして該ダイ孔に保持された金属柱材をポンチにより配線基板の貫通孔に打ち込んで層間接続する工程を含むことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
図1(a)(b)(c)は配線基板の製造工程を示す説明図、図2は配線基板を例示する説明図、図3(a)(b)(c)は配線基板に打ち込まれた金属柱材を例示する説明図である。
【0011】
先ず、配線基板の概略構成について図2を参照して説明する。
1は配線基板であり、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などの絶縁材料層2に電源/グランド層及び信号層を含む導体層3が積層形成されている。この配線基板1は両面銅張基板を用いて配線パターンが形成されたものであっても良く、或いは両面銅張基板が多層に積層された多層配線基板であっても良い。
【0012】
配線基板1には30μmから300μm程度の貫通孔(スルーホール)4が形成されており、該貫通孔4には後述する方法で金属柱材5が打ち込まれて層間が電気的に接続されている。金属柱材5は、図3(a)に示すように銅線、はんだ線等の比較的低融点の単一金属柱材5が用いられるが、図3(b)(c)に示すように、同軸タイプの金属複合柱材6を用いても良い。
【0013】
図3(b)は金属芯線6aの周囲に金属層6bが同芯状に形成された金属複合柱材6である。この場合、金属芯線6aと金属層6bとで融点の異なる金属材料を用いた金属複合柱材6を用いることができる。例えば金属芯線6aに高融点はんだ又は高融点はんだ合金を用い、金属層6bに低融点はんだ又は低融点はんだ合金を用いた金属複合柱材6であっても良い。この場合、外側の金属層6bにより層間接続を確保すると共に、はんだボールを使用することなく金属芯線6aにより接続端子部を形成できる。
【0014】
図3(c)は、金属芯線6aの周囲に絶縁材料層6bを介して金属層6cが同芯状に形成された金属複合柱材6である。この場合、外層側の金属層6cにより層間接続を行い、金属芯線6aにより基板間の電気的接続を取ることができる。この金属複合柱材6を用いた場合、外層側の金属層6cにより層間接続を確保できるうえに、金属芯線6aに対するシールド効果を高めてインピーダンス特性を向上させることもできる。また、金属芯線6aや金属層6cには銅、銅合金或いははんだ、はんだ合金など単一の金属材料を用いても良いが、例えば金属芯線6aに高融点はんだ又は高融点はんだ合金、金属層6cに低融点はんだ又は低融点はんだ合金が用いられた金属複合柱材6であっても良い。また、例えば金属芯線6aに銅或いは銅合金、金属層6cにはんだ或いははんだ合金がそれぞれ用いられた異種金属材料の組合わせによる金属複合柱材6でも良い。
【0015】
金属柱材5は、図2に示すように、配線基板1に基板面1a、1bに略面一にとなるように打ち込まれていても良く、一方側(1a、1bが基板面(1a又は1b)より突出するように打ち込まれていても良く、更には基板面1a及び1bの両側に突出するように打ち込まれていても良い。金属柱材5の断面形状は円形に限らず楕円状、角形状など様々な形状のものが採用できる。
【0016】
次に、配線基板1の製造方法について図1(a)(b)(c)を参照して説明する。7は送り機構であり、鉛直方向に往復移動する際に金属線材(金属複合線材を含む)8の先端近傍を把持しては定量的に送り出す。送り機構7の下方には水平方向に移動可能なスライドダイ9が待機している。スライドダイ9にはダイ孔10が形成されており、送り機構7が上位置で金属線材8を把持して下動した際に、金属線材8の先端部がスライドダイ9のダイ孔10に送り込まれる(図1(a)参照)。送り機構7は、金属線材8を送り込んだ下位置で切断動作後に、該金属線材8の把持状態を開放されて再度上動して、次の送り動作に備える。
【0017】
次に、スライドダイ9をダイ孔10に金属線材8が送り込まれたまま水平方向にスライドさせることにより金属線材8が所定長さ分(スライドダイ9の厚みに相当する分)だけ定量的に切断される。スライドダイ9は切断された金属柱材5をダイ孔9に保持したまま配線基板1上に移送する。配線基板1は両面に配線パターンが形成され、貫通孔4が穿孔されている。この配線基板1はダイ11に支持されており、該配線基板1の貫通孔4とスライドダイ9のダイ孔10とを位置合わせして支持されている(図1(b)参照)。
【0018】
スライドダイ9は配線基板1上に移動すると、ダイ孔10と配線基板1の貫通孔4とを位置合わせした状態で、ダイ孔10上に待機したポンチ12を下動させて、該ダイ孔10に保持された金属柱材5を配線基板1の貫通孔4に打ち込む。これによって、図2に示すように、配線基板1の層間接続をすることができ、更には金属柱材5の一端5a若しくは5bを基板面1a若しくは1bより突出するよう形成しチップ接続端子(バンプ)とすることもできる。また、金属柱材5の両端5a及び5bを基板面1a及び1bの両側に突出させて、配線基板1どうしを多層に積み上げると共に、該金属柱材5により、基板間の電気的接続を確保することもできる。
【0019】
上記配線基板1及びその製造方法を用いれば、送り機構7により供給される金属線材8の先端側をスライドダイ9により定量的に切断された金属柱材5が、配線基板1の貫通孔4に打ち込まれているので、従来のようにパンチングにより金属シートを打ち抜く際のような材料の無駄は無くなり、歩留まりが向上する。また、金属柱材5はスライドダイ9のダイ孔10に保持されたままポンチ12により貫通孔4に打ち込まれるので、該貫通孔4に打ち込まれた金属柱材5の突出量を精度良く調整することができる。また、スライドダイ9の厚さを変えるだけで、貫通孔4に打ち込まれる金属柱材5の長さを適宜変えることができ、配線基板1の導体層3の層間接続を確保するのみならず、基板面1a、1bに突出させてチップ接続端子を形成したり、金属柱材5どうしをつなぎ合わせて配線基板1を積層して基板間の機械的、電気的接続を確保することもでき、汎用性が向上する。
【0020】
尚、配線基板1の貫通孔4に面一に埋め込まれた場合には、配線基板1をかしめて貫通孔4に打ち込まれた金属柱材5の端面5a及び5bを露出させるようにして基板面1a、1bにチップ接続部やランド部を形成するようにしても良い。
【0021】
以上、本発明の好適な実施例について述べてきたが、本発明は上述した各実施例に限定されるのものではなく、例えば、配線基板1は短冊状の基板に限らず、長尺状に連続する基板(テープ基板等)であっても良い。また、金属柱材5を提供する金属線材8の材質は、はんだやはんだ合金、銅や銅合金に限らず他の導電材料であっても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【0022】
【発明の効果】
本発明に係る配線基板の製造方法を用いれば、連続して供給される金属線材の先端側を定量的に切断されてなる金属柱材が配線基板の貫通孔に打ち込まれるので、従来のようにパンチングにより金属シートを打ち抜く際のような材料の無駄は無くなり、歩留まりが向上する。また、金属柱材はスライドダイのダイ孔に保持されたままポンチにより貫通孔に打ち込まれるので、該貫通孔に打ち込まれた金属柱材の突出量を精度良く調整することができる。また、スライドダイの厚さを変えるだけで、貫通孔に打ち込まれる金属柱材の長さを適宜変えることができ、配線基板の導体層の層間接続を確保するのみならず、基板面に突出させてチップ接続端子を形成したり金属柱材どうしをつなぎ合わせて配線基板を積層して基板間の機械的、電気的接続を確保することもでき、汎用性が向上する。また、配線基板への孔あけや金属柱材の打ち込み等を簡略化した機械的な生産工程により連続して行えるので生産効率を向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】配線基板の製造工程を示す説明図である。
【図2】配線基板を例示する説明図である。
【図3】配線基板に打ち込まれた金属柱材を例示する説明図である。
【符号の説明】
1 配線基板
1a、1b 基板面
2、6b 絶縁材料層
3 導体層
4 貫通孔
5 金属柱材
6 金属複合柱材
6a 金属芯線
6c 金属層
7 送り機構
8 金属線材
9 スライドダイ
10 ダイ孔
11 ダイ
12 ポンチ
Claims (8)
- 連続した金属線材を定寸送りしてスライドダイのダイ孔に送り込む工程と、
前記スライドダイをスライドさせて前記金属線材を保持したまま先端側を所定長さの金属柱材に切断する工程と、
前記切断された金属柱材を保持したまま更にスライドダイをスライドさせて、ダイに支持された配線基板の直上へ移動させ、該配線基板の貫通孔とスライドダイのダイ孔を位置合わせして該ダイ孔に保持された金属柱材をポンチにより配線基板の貫通孔に打ち込んで層間接続する工程を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。 - 配線基板をかしめて貫通孔に打ち込まれた金属柱材の端面を露出させる工程を含むことを特徴とする請求項1記載の配線基板の製造方法。
- 前記金属柱材は、基板面に略面一にとなるように打ち込まれることを特徴とする請求項1記載の配線基板の製造方法。
- 前記金属柱材は、一方側が基板面より突出するように打ち込まれることを特徴とする請求項1記載の配線基板の製造方法。
- 前記金属柱材は、基板面の両側に突出するように打ち込まれることを特徴とする請求項1記載の配線基板の製造方法。
- 前記金属柱材は、金属芯線の周囲に絶縁材料層を介して金属層が同芯状に形成された金属複合線材であることを請求項1記載の配線基板の製造方法。
- 前記金属複合線材は、金属芯線と金属層とで融点が異なる金属材料が用いられることを特徴とする請求項6記載の配線基板の製造方法。
- 前記金属複合線材は、金属芯線と金属層とで異種金属材料が用いられることを特徴とする請求項6記載の配線基板の製造方法。
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