JP4270900B2

JP4270900B2 - Paste filling method and multilayer circuit board manufacturing method

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Publication number: JP4270900B2
Application number: JP2003034437A
Authority: JP
Inventors: 進松岡; 洋二上田; 力也沖本; 雅義小山; 安広仲谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP2004247437A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性ペーストを微小ビアホールに充填する方法および導電性ペーストで層間接続された多層回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、回路基板は特に小型化、高密度化が進展し、それに伴い層間接続のためのビアホールは微小化している。導電性のペーストを用いてビアホールにペースト充填する場合、特に微小ビアホールになると基材全面にわたり均一にペースト充填を行うことが困難となる。また、ペーストが基板表面まで十分充填されている場合は、層間の接続は得られるが、ペーストが基板表面より凹んだ状態の充填では層間の接続抵抗は高くなる。ビアホールが微小化すればするほど、充填率の抵抗値への影響度はさらに大きくなる。
【０００３】
旧来の多層回路基板の層間接続の主流になっていたスルーホール内蔵の金属めっき導体に代えて、多層回路基板の任意の電極を任意の配線パターン位置において層間接続できるインナービアホール（ＩＶＨ）接続法を採用した多層回路基板、すなわち全層ＩＶＨ構造樹脂多層回路基板と呼ばれている特許文献１が知られている。
【０００４】
この全層ＩＶＨ構造樹脂多層回路基板は、多層回路基板のビアホール内に導電ペーストを充填することにより、必要な層間のみを接続することが可能であり、部品ランド直下にインナービアホールを設けることができるために、基板サイズの小型化や高密度実装を実現することができる。
【０００５】
従来の導電ペースト充填方法について以下に説明する。
まず多層回路基板の作製方法について、図５を参照して説明する。
図５（ａ）に示す基材１１０は、回路パターン１０１ａが形成された支持基材１０２上に、両面に接着剤層（図示せず）が形成された絶縁性基材１０３と、離型フイルム１０４が貼り合わされている。そして回路パターン１０１ａに合致する直径が数１０μｍの微小ビアホール１０５がレーザにより形成されている。ここで、微小ビアホール１０５はレーザにより形成されていることから、レーザの熱による溶融収縮作用により数μｍ程度盛り上がったリング状突起部１０５ａが離型フイルム１０４に生成される。その後、導電性ペーストＰをスキージ１０７を移動させて微小ビアホール１０５内に充填する。
【０００６】
図５（ｂ）は、基材１１０に導電性ペーストＰを充填した後に、離型フイルム１０４を剥離した状態を示し、微小ビアホール１０５内の導電性ペーストＰは、離型フイルム１０４の厚み分盛り上がる。
【０００７】
図５（ｃ）は、基材１１０に金属箔１０８を積層して熱プレスした状態を示す。この時、金属箔１０８は、下層に回路パターン１０１ａがある部分は凸に、下層に回路パターン１０１ａがない部分は凹になり、僅かにうねりを生じている。
【０００８】
図５（ｄ）は、表層の金属箔１０８をパターニングして回路パターン１０１ｂを形成した状態を示す。
図５（ｅ）は、回路パターン１０１ｂ上に、両面に接着剤層（図示せず）が形成された絶縁性基材１０３’と離型フイルム１０４が積層されて貼り合わされた積層回路基板２１０を示し、この積層回路基板２１０には、回路パターン１０１ｂに合致する微小ビアホール１０５がレーザにより形成されている。この時、離型フイルム１０４の表面は、下層に回路パターン１０１ｂがある部分は凸に、下層に回路パターン１０１ｂがない部分は凹になり、さらに複雑なうねりを生じている。
【０００９】
基板をさらに多層化する場合には、これらの工程を繰り返し行うことで形成される。
次にペーストの充填方法について、ゴム製の平スキージを傾斜させてペースト充填を行う第１の従来例を図６を用いて説明する。
【００１０】
図６は図５（ｅ）に示す積層回路基板２１０を示している。スキージ２０１の材質はゴム硬度７０°〜９０°の硬質ウレタンゴムから成り、スキージ進行方向前部上方から後部下方に傾斜している。この傾斜により、導電性ペーストＰはローリング運動し易くなって微小ビアホール１０５へのペースト充填が容易になる。また、離型フイルム１０４と接するスキージ２０１の角部の稜線がスキージ２０１の底部２０１ａを研磨することで、真直精度を高めている。さらに、スキージ２０１はホルダー（図示せず）に挟み込まれ適度な弾力が得られるように突き出して保持されている。これにより離型フイルム１０４の表面にうねりを生じても、追従しながら移動して導電性ペーストＰを均一に充填することができる。
【００１１】
第２の従来例として、弾力性を有する厚みの薄い金属板からなるスキージを用いてのペースト充填を図７を用いて説明する。
図７は図５（ｅ）に示す積層回路基板２１０を示している。金属スキージ３０１はスキージ進行方向前部上方から後部下方に傾斜している。この傾斜により導電性ペーストＰは、ローリング運動し易くなり微小ビアホール１０５への充填が容易になる。さらに、金属スキージ３０１はホルダー（図示せず）に挟み込まれ適度な弾力が得られるように突き出して保持されており、これにより離型フイルム１０４の表面がうねりを生じていても追従しながら移動してペーストＰを微小ビアホール１０５に良好に充填することができる。
【００１２】
第３の従来例として、ペーストＰを充填する容器の底面部にペーストＰを通過させることのできる微細孔膜を用いてのペーストＰの充填を行う特許文献２を図８に示す。特許文献２において、吐出部に多孔質膜を有するペースト充填ノズル４０１と、容器内の圧力を制御できる加圧エアー装置４０２とを備えた密閉型ペースト充填容器４０３を設け、充填容器４０３の内圧力と、真空吸着ステージ４０４の減圧力とを調整して、真空吸着ステージ４０４上に置いた微小ビアホール（図示せず）を有する積層回路基板２１０の上面にペースト充填ノズル４０１を密着させつつ移動することにより、導電性ペーストＰを積層回路基板２１０の微小ビアホールに充填するものである。
【００１３】
【特許文献１】
特許第２６０１１２８号公報
【００１４】
【特許文献２】
特開平１０−２３０５８５号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１では、スキージ２０１の離型フイルム１０４に接触する角部はシャープなエッジを有しており、先端に近い側ほど剛性が低くなっている。このため、ペースト充填中のスキージ２０１の先端部がその押しつけ力により微小ビアホール１０５内に入り込んでしまう。これにより、微小ビアホール１０５に充填された導電性ペーストＰの表面が凹形状にえぐられて、導電性ペーストの充填量が不足する。
【００１６】
このような現象は、スキージ２０１の押付力により異なり、押付力を強くするとスキージ２０１の先端部がビアホール内に入り込む面積が多くなり、導電性ペーストＰの表面が大きく凹形状にえぐられる。逆に、スキージ２０１の押付力を弱めると、スキージ２０１の先端部の入り込み量は減少するが、導電性ペーストＰが離型フイルム１０４表面に残存してしまうおそれがある。導電性ペーストＰが離型フイルム１０４上に残存すると、離型フイルム１０４を剥離する工程で、離型フイルム１０４に付着された導電性ペーストＰに、既に充填した導電性ペーストＰがくっついたまま同伴されて微小ビアホール１０５から引き剥がされる。さらに、導電性ペーストＰのバインダ（樹脂成分）が離型フイルム１０４に付着してしまうことで、導電性ペーストＰの溶剤成分が抜けて粘度が急激に上昇し導電性ペーストＰの充填量不足を招き、これによる接続不良及び導電性ペーストの寿命が短くなることによる導電性ペーストＰの使用量増大の要因となる。
【００１７】
また、微小ビアホール１０５へのペースト充填においては、導電性ペーストＰ中に混入している気泡やペースト充填時のローリング運動による空気の巻き込みによる気泡が微小ビアホール１０５内に留まってしまうことがあり、ビアホール径が大きい場合は問題がないが、微小になればなる程、気泡の影響による接続抵抗不良が発生し、歩留まり低下の要因となる。
【００１８】
また、導電性ペーストＰは高価であり、上記のようなスキージ２０１を用いるスクリーン印刷法では、スキージ２０１周辺に導電性ペーストＰが漏れて導電性ペーストＰの利用率が低くコストアップの要因となる。
【００１９】
従来例２では、金属スキージ３０１の離型フイルム１０４への接触部は、剛体であることから、微小ビアホール１０５を通過中にスキージ３０１の先端がビアホール１０５内に入り込んでしまう現象はない。しかし、微小ビアホール１０５はレーザにより形成されていることから、レーザの熱により離型フイルム１０４の表面に微小ビアホール１０５周囲で数μｍ程度飛び出たリング状の突起部１０５ａが生成されている。したがって、押付力を加えた状態でスキージ３０１を移動させると、突起部１０５ａがスキージ３０１の先端で削り取られ、その屑が微小ビアホール１０５の内部に入り込んだり、導電性ペーストＰ中に混入することがある。これにより、導電性ペーストＰの充填量不足が生じたり、削り屑混入による接続不良が生じる要因となる。また、従来例１と同様に、スクリーン印刷法による気泡による不具合やペースト利用率の課題が同様に発生する。
【００２０】
従来例３では、微小ビアホール１０５内の導電性ペーストＰ表面のえぐれ現象や気泡の巻き込み、導電性ペーストＰの低利用率などの不具合は改善されるが、先端の接触面に多孔質膜を有するペースト充填ノズル４０１が離型フイルム１０４と接触しながらペースト充填するため、微小ビアホール１０５周囲の突起部１０５ａの凹凸や複雑なうねりにペースト充填ノズル４０１が追従しきれずに、離型フイルム１０４の表面に導電性ペーストＰが残存するおそれがある。また、押付力を強くすると、微小ビアホール１０５の突起部１０５ａを強く擦るため、突起部１０５ａが微小ビアホール１０５内側まで押し曲げられたり、削り取られた屑が微小ビアホール１０５内に入り込み、接続不良の要因となる。
【００２１】
本発明は上記従来の課題を解決するためのもので、基材に設けられた微小ビアホールに導電性ペーストを確実に充填でき、高信頼性で接続不良も無く生産性に優れたペースト充填方法および多層回路基板の製造方法を提供するものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために請求項１記載の本発明は、回路パターンが形成された支持基材と、その支持基材上に配置された、両面に接着剤層が形成された絶縁性基材と、その絶縁性基材上に配置された離型フィルムとからなる基材に形成された、離型フィルム側が開口するビアホールに、ペーストを充填するペースト充填方法であって、ノズルから前記ペーストを吐出してビアホールに充填する充填工程と、通気性とバインダー吸収性を有する吸着材からなる多孔質材を前記基材の離型フィルム側に接触させて、前記多孔質材を介して前記基材を厚み方向に加圧しつつ、前記基材を支持基材側から吸引し、かつ前記基材を離型フィルム側から前記多孔質材を介して吸引して、前記基材のビアホール内のペースト中のバインダー成分を吸収する吸収工程と、前記吸収工程における加圧力よりも小さな加圧力で、前記多孔質材を介して前記基材を厚み方向に加圧しつつ、前記多孔質材を前記基材との接触面に沿って移動させた後、加圧を解除してから前記多孔質材を前記基材から分離する移動工程とからなるものである。
【００２３】
上記方法によれば、ノズルを介してビアホールにペーストを充填することにより、従来のスクリーン印刷法のようにスキージの影響による導電性ペースト表面の不具合の発生や気泡、異物等の混入もなく、全てのビアホールに確実に導電性ペーストを充填でき、高歩留まりが可能となる。また、スクリーン印刷法と比較してペーストの粘度変化影響が少なく、ペーストの使用量が削減できて、コスト削減も実現できる。また吸収工程により、ビアホール内のペースト中のバインダ（油脂分）を多孔質材に吸収させてペースト中のフィラーを高密度とし、接続抵抗を安定させて高信頼性のビアホール接続が可能となる。
【００２５】
また上記方法によれば、基材および多孔質材の少なくとも一方を接触面に沿って移動させることで、多孔質材に付着したペーストがビアホールの開口縁部で掻き取られて分離され、基材から多孔質材を剥離する時に、多孔質材側にペーストが付着してビアホールから引き剥がされることがなくなり、ペーストの表面に凹みが発生して導電性ペーストが不足するようなことがない。
【００２７】
また上記方法によれば、基材を圧縮して微細ビアホールの容積を収縮させ導電性ペーストを加圧することにより、ペースト中のバインダ（油脂分）を多孔質材に効果的に吸収させることができる。また移動工程での加圧力を小さくすることで、多孔質材および／または基材の移動をスムーズに行えて、ビアホールの開口縁部によるペーストの掻き取りが効果的に行える。
【００２８】
請求項２記載の発明は、充填工程において、ペーストを前記基材の離型フィルムから凸状に膨出させるものである。
上記方法によれば、ペーストを基材の表面から凸状に膨出させ、多孔質材によりペーストのバインダを効果的に吸収できるとともに、またバインダの吸引によりペーストの充填量が減少しても、適量を微小ビアホールに残存させることができ、接続抵抗の不良具合やペースト充填量のバラツキに対処することができる。
【００２９】
請求項３記載の発明は、充填工程において、遠心脱泡されたペーストを使用するものである。
上記方法によれば、遠心脱泡法により脱泡することにより、導電性ペーストから確実に気泡を除去することができ、微細ビアホール内への気泡の混入を防止できて導電不良を防止することができる。
【００３０】
請求項４記載の発明は、ペーストにより層間接続を行う多層回路基板の製造方法であって、ａ．回路パターン上に、両面に接着剤層が形成された絶縁性基材を配置し、その絶縁性基材上に離型フィルムを配置し、その離型フィルム側からビアホールを形成する穴加工工程と、ｂ．請求項１乃至３のいずれかに記載のペースト充填方法によるペースト充填工程と、ｃ．離型フィルムを剥離した後、金属膜を積層する積層工程と、ｄ．金属膜をパターン化して回路パターンを形成するパターニング工程と、上記ａ乃至ｄの工程を複数回繰り返すものである。
【００３１】
上記方法によれば、請求項１に記載のペースト充填方法を採用して、導電性ペーストで層間接続を行う多層回路基板を製造することにより、微細ビアホール内の導電性ペースト中の導電性フィラーを高密度として、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が各層の回路パターン間で可能となり、電気的に安定した多層回路基板を製造することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るペースト充填方法の実施の形態を図１および図２を参照して説明する。
【００３３】
このペースト充填方法は、被圧縮性の発泡性基材の所定位置に形成された微小ビアホールに導電性ペーストを充填するに際し、ノズルから導電性ペーストを吐出するインクジェット式充填ヘッドにより、導電性ペーストを微小ビアホールに充填し、前記基材のペースト膨出側に導電性ペーストのバインダを吸着可能な多孔質材を密接配置し、前記基材および多孔質材を厚み方向に圧縮するとともに、少なくとも多孔質材側から吸引し、前記基材および多孔質材の少なくとも一方を微小ビアホール直径以上に水平移動させた後、基材と多孔質材とを分離するものである。
【００３４】
また上記方法において、微小ビアホールに充填された前記導電性ペーストを、基材の表面から凸状に膨出させ、前記導電性ペーストは、遠心脱泡法により脱泡されたものを使用し、前記多孔質材は、通気性とバインダーの吸収性を備えた吸着材からなるものである。
【００３５】
さらに上記方法において、基材を加圧吸引後、基材および多孔質材の少なくとも一方をビアホール径以上に水平移動させる時の加圧力を、前記基材の加圧吸引時の圧力よりも小さくしたものである。
【００３６】
以下詳細を説明する。
図１（ａ）に示すように、所定の回路パターン２上に微小ビアホール（ビアホール）３を加工した基材１を準備する。この基材１は、たとえばフッ素系多孔質材により形成されて回路パターン２が形成された支持基材４上に、両面に接着剤層（図示せず）が形成された多孔質で被圧縮性の絶縁性基材５と、離型フイルム６が貼り合わされている。そして回路パターン２上に形成された微小ビアホール３は、レーザ加工により直径が５０μｍに穿設されている。
【００３７】
次にインクジェット式の充填ヘッド８からノズル８ａを介して微小ビアホール３に導電性ペースト（ペースト）Ｐを充填する［充填工程］。インクジェト式としては、各種方式を使用できるが、例えばピエゾ素子に電圧信号をかけることにより、導電性ペーストＰの吐出を制御して印字等を行うものがある。すなわち、図２に示すように、この充填ヘッド８は、ペースト室８ｂとノズル８ａに対応してピエゾ素子８ｃが設けられている。電圧を印加してピエゾ素子８ｃを矢印Ａ方向に進展させることで導電性ペーストＰが吸入バルブ８ｄからペースト室８ｂに供給され、ピエゾ素子８ｃを矢印Ｂ方向に収縮させることでペースト室８ｂの導電性ペーストＰが排出バルブ８ｅを通してノズル８ａから所定量吐出されるようになっている。この充填ヘッド８は、図示しないが、複数個配列され、入力データに基づいて移動されてノズル８ａを順次微小ビアホール３の直上位置に停止させ導電性ペーストＰを充填するように構成されている。
【００３８】
導電性ペーストＰは、導電物質がＣｕ、Ａｇ、Ａｕおよびこれらの合金からなる群から選択された少なくともひとつの金属粉末を含むもので、たとえば平均粒子直径２μｍの銅の粉末を導電性フィラー（導電性物質）として用い、熱硬化型エポキシ樹脂（無溶剤型）をバインダーとして用い、酸無水系の硬化剤を硬化剤として用いた。その配合割合は、銅の粉末８５重量％、エポキシ樹脂１２．５重量％、硬化剤２．５重量％としており、十分混練した後、気泡混入を防止するために、遠心脱泡装置（図示せず）を使用して遠心脱泡法により脱泡して使用した。
【００３９】
また充填ヘッド８から微小ビアホール３へのペースト充填量は、接続抵抗の不良具合やペースト充填バラツキを考慮して、導電性ペーストＰを基材１の表面から凸形状に膨出した状態になるよう設定される。
【００４０】
次に図１（ｂ）に示すように、真空吸着機構１６を具備した吸着装置１０のテーブル１１に、ペースト充填された基材１を取り付けた後、基材１のペースト膨出側（表面）に、多孔質材として通気性とバインダー吸収性を有する多孔質紙（吸着材）１２を当接させる。なお、多孔質紙１２に代わる吸着材として、不織布や、通気性とバインダー吸収性を有する多孔質樹脂フイルムを用いてもよい。
【００４１】
この多孔質紙１２の供給装置としては、多孔質紙１２が連続して使用可能でかつ取り外しの時に移動可能なように、多孔質紙１２を供給リール１３ａからガイドロール１３ｂを介して繰出し、使用後はガイドロール１３ｃを介して巻取りリール１３ｄに巻き取るように構成されているロール式多孔質紙供給装置１３が採用される。この多孔質紙供給装置１３は、昇降加圧機構（図示せず）を介して昇降されて、多孔質紙１２を基材１のペースト膨出側に接近当接離間自在に構成されている。
【００４２】
また吸着装置１０には、テーブル１１上に設置された受け台１４と、この受け台１４の上方に多孔質紙１２を介して昇降加圧自在な加圧台１５が配置されており、受け台１４と加圧台１５を介して真空吸引する真空吸着機構１６が付設されている。すなわち真空吸着機構１６は、受け台１４と加圧台１５を所定の強度を有する多孔質材により形成され、基材１を受け台１４または加圧台１５を介して吸引する吸引ヘッダ１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられ、吸引ヘッダ１６ａ，１６ｂが吸引ホースを介して真空ポンプ（図示せず）に接続されて構成されている。また加圧台１５を昇降駆動して所定の設定圧に加圧する加圧駆動装置（図示せず）が設けられている。
【００４３】
したがって、受け台１４上に配置された、ペースト充填された基材１に対して、加圧台１５により多孔質紙１２を介して所定圧力で加圧すると同時に、真空吸引機構１６で吸引することにより、基材１を厚さ方向に加圧し微小ビアホール３を高さ方向に圧縮して導電性ペーストＰを加圧し、さらに導電性ペーストＰを多孔質紙１２を介して加圧台１５側に吸引するとともに、多孔質の基材１を介して受け台１４側に吸引することで、導電性ペーストＰ中のバインダ（油脂分）を多孔質紙１２と基材１の多孔質部分にそれぞれ効果的に吸収する［吸収工程］ことができる。これにより微細ビアホール３内に充填された導電性ペーストＰ中の導電性フィラーが高密度にされて、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が可能となる。
【００４４】
また吸引加圧後に、真空吸着機構１６による加圧台１５及び受け台１４からの吸引を解除し、加圧時より小さい圧力で加圧しつつ、多孔質紙１２を固定した状態で、基材ずらし機構（図示せず）により基材１のみを水平方向（前方、後方、左方、右方など）に少なくとも微細ビアホール３の直径以上移動させた後、加圧台１５による加圧を解除して、加圧台１５および多孔質紙１２を上昇させ基材１から多孔質紙１２を剥離して分離する［水平移動工程（移動工程）］。
【００４５】
なお、真空吸着機構１６による吸引を解除し、加圧時より小さい圧力で加圧しつつ、基材１を固定手段（図示せず）により固定した状態で、多孔質紙供給装置１３により多孔質紙１２のみを水平方向に少なくとも微細ビアホール３の直径以上移動させてから加圧台１５による加圧を解除し、加圧台１５および多孔質紙１２を上昇させて基材１から剥離し分離してもよい。また基材１と多孔質紙１２とを相対方向に水平移動させることもできる。
【００４６】
このように、基材２および多孔質紙１２の少なくとも一方を水平方向に微細ビアホール３の直径以上移動させることで、多孔質紙１２の表面に付着した導電性ペーストＰが微細ビアホール３の開口縁部で掻き取られて分離されることで、基材１と多孔質紙１２とを剥離する時に、多孔質紙３側に導電性ペーストＰが付着して微細ビアホール３内から引き剥がされることがなく、導電性ペーストＰの表面に凹みが発生して導電性ペーストＰが不足することがない。
【００４７】
また、微細ビアホール３内には予め導電性ペーストＰが基材１の表面から凸形状に膨出するように供給されていることから、バインダの吸収により導電性ペーストＰが減少しても、微細ビアホール３内での導電性ペーストＰが不足することがなく、接続抵抗の不良具合が生じることがない。また導電性ペーストＰを基材１の表面から凸形状に膨出させることで、充填ヘッド８から微細ビアホール３へのペースト充填量のバラツキを吸収することができる。
【００４８】
なお、基材２および多孔質紙１２の少なくとも一方を微小ビアホール３の直径以上移動させる時の加圧台１５の加圧力は、離脱しない程度に小さくしてもよい。
【００４９】
次に本発明に係る４層基板の製造方法の実施の形態について図３および図４を参照して説明する。
この４層基板の製造方法は、導電性ペーストで層間接続を行う多層回路基板の製造方法であって、ａ．支持基材の表面に導電体からなる回路パターンと認識マークを所定の位置に形成する工程、ｂ．両面に接着剤層が形成されるとともに、表面に前記接着剤層を介して離型フイルムがラミネートされた絶縁性基材の裏面を、前記接着剤層を介して支持基材の回路パターンに当接するように重ね、前記接着剤層の硬化温度より低温で加圧加熱して仮止めし積層固定する工程、ｃ．電気的接続を行う箇所にレーザを照射して離型フイルムを介して絶縁性基材に前記回路パターン表面に到達する非貫通の微小ビアホールを形成する工程（穴加工工程）、ｄ．前記ペースト充填方法により前記微小ビアホールに導電性ペーストを充填する工程（ペースト充填工程）、ｅ．前記離型フイルムを剥離後、金属箔を支持基材上に位置決めして積層し、前記接着剤層の硬化温度以上で加熱加圧して積層固定する工程（積層工程）、ｆ．前記金属箔面に、露光用マスクと支持基材の認識マークの位置及び形状を有するフォトレジスト層を形成する工程、ｇ．認識装置により、前記露光用マスクと支持基材の認識マークの位置及び形状を認識して位置決めし、フォトエッチング法により前記金属箔を所定の回路パターンを形成する工程（パターニング工程）、ｈ．工程ｂ〜工程ｇを繰り返し、必要積層数の回路パターンを形成する工程、ｉ．前記支持基材の回路パターンを残して、支持基材を除去する工程を含むものである。
【００５０】
また上記方法において、前記絶縁性基材がポリイミドフイルム、液晶ポリマーフイルム、アラミドフイルムから選択された少なくともひとつの材料とし、かつ該絶縁性基材の接着剤層が半硬化状態の有機樹脂であるものである。さらに上記方法において、前記絶縁性基材に回路パターンと接続する所定位置に、非貫通の微小ビアホールを形成して導電性ペーストを充填したものである。さらにまた上記方法において、前記導電性ペーストの導電物質がＣｕ、Ａｇ、Ａｕおよびこれらの合金からなる群から選択された少なくともひとつの金属粉末を含むものである。また加圧する前の絶縁性基材に形成された接着剤層の厚さが、前記接着剤層に埋設される回路パターンの厚さとほぼ等しいか薄くしたものである。
【００５１】
以下詳細を説明する。
図３（ａ）に示すように片面に回路パターン３１ａ、アライメントマーク（認識マーク）３１ｂが形成された支持基材３１を用意する。このような材料としては例えば古川サーキットフォイル（株）製のアルミキャリア付き銅箔（商品名はＵＴＣ銅箔）がある。これは厚さ４０μｍ程度のアルミニウム箔の片面にジンケート処理を行いその後、電解めっきにて厚さ５〜２０μｍ程度の銅を析出させ、表面に粗化処理したものである。この実施の形態では、支持基材３１として厚さ４０μｍのアルミニウム箔に厚さ９μｍの銅めっきしたＵＴＣ銅箔を用いて、感光性レジスト塗布、レジストベーク、マスク露光、現像等を行い、硫酸−過酸化水素水系溶液により銅の部分を選択エッチングして回路パターン３１ａ及びアライメントマーク３１ｂを形成したものを使用した。
【００５２】
図３（ｂ）に示すように、絶縁性基材３２の両面に接着剤層３３が形成され、さらに接着剤層３３に離型フイルム３４がラミネートされた構成からなる絶縁基材合成体３５において、絶縁基材合成体３５の片面の離型フイルム３４が剥離されたものを準備し、離型フイルム３４が剥離された側の接着剤層３３と支持基材３１の回路パターン３１ａ及びアライメントマーク３１ｂとが当接するように重ね、ラミネート、真空熱プレス、オートクレーブ等により接着剤層３３の硬化温度より低温で加圧加熱することにより仮止め積層固定する。
【００５３】
前記絶縁性基材３２は特に限定されることなく、例えば、ポリイミドフイルム、アラミドフイルム、液晶ポリマーフイルムから選択された一つの材料を用いることができる。この実施の形態では絶縁性基材３２として多孔質で被圧縮性の１２μｍ厚のポリイミドフイルムを用いた。離型フイルム３４として９μｍ厚のＰＥＮフイルムを用いた。
【００５４】
前記接着剤層３３としては半硬化状態の有機樹脂が使用される。例えば熱硬化型のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用い、回路パターン３１ａ及アライメントマークの埋め込み性を確保するために半硬化状態にしておく。また加圧する前の絶縁性基材３２に形成される接着剤層３３の厚さは、接着剤層３３に埋設される回路パターン３１ａの厚さとほぼ等しいかまたは薄く形成される。この実施の形態では、接着剤層３３として塗布後乾燥した半硬化状態の５μｍ厚のエポキシ樹脂を用いた。
【００５５】
前記離型フイルム３４としては、たとえばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フイルムやＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フイルムを用いることができる。但し、波長３５１ｎｍのＹＡＧレーザで微小ビアホール３６を加工する場合は、ＰＥＴフイルムは波長３５１ｎｍのレーザ光を吸収しないので、波長３５１ｎｍのレーザ光を吸収する紫外線吸収剤をＰＥＴフイルムに混ぜたり、ＰＥＴフイルムの表面にコーティングすればよい。この実施の形態では、仮止め積層固定として真空ラミネートにより圧力４９×１０^４Ｐａ（５ｋｇ／ｃｍ^２）、温度７０〜８０℃、５分間加圧加熱した。
【００５６】
図３（ｃ）に示すように、支持基材３１の回路パターン３１ａの位置および形状を認識しながら電気的接続を行う所定位置に、離型フイルム３４上からレーザを照射して回路パターン３１ａの表面に到達する非貫通の直径約５０μｍの微細ビアホール３６を形成した［穴加工工程］。レーザとしては波長３５１ｎｍの３倍高調波ＹＡＧ固体レーザを用いた。
【００５７】
図３（ｄ）に示すように、先の実施の形態に示した方法および装置により、非貫通孔の微小ビアホール３６に導電性ペーストＰを充填した［ペースト充填工程（充填工程）（吸収工程）（水平移動工程）］。ここで、導電性ペーストＰは、導電物質がＣｕ、Ａｇ、Ａｕおよびこれらの合金からなる群から選択された少なくともひとつの金属粉末を含むものである。ここで、離型フイルム３４は接着剤層３３の表面汚染防止の役割を果たしている。
【００５８】
図４（ｅ）に示すように、離型フイルム３４を剥離した接着剤層３３上に、アライメントマーク３１ｂの位置に対応する開口部３８を有する金属箔３７を重ね合わせ、真空熱プレスで圧力１４７０〜１９６０×１０^４Ｐａ（１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２）、接着材層３３の硬化温度以上の温度７０〜８０℃で１０分間加圧加熱して仮止め積層固定した［積層工程］。金属箔３７として厚みが９μｍで両面を１〜１．５μｍ程度、粗化処理したＣｕ箔を用いた。
【００５９】
図４（ｆ）に示すように、仮止め積層固定した金属箔３７の開口部３８に対応した認識マーク３１ｂと露光マスク（図示せず）の認識マークを画像認識して位置決めを行い、所望の回路パターン３７ａおよび次層の認識マーク３７ｂを形成した［パターニング工程］。
【００６０】
図４（ｇ）に示すように、図３（ｂ）〜図４（ｆ）を繰り返してたとえば４層積層基材３９を形成した後、最表層の回路パターン３７ａ形成する際、金属箔３７を積層後、接着剤層３３の硬化温度以上で真空熱プレスしてから回路パターン３７ａを形成する。この真空熱プレスの加圧力は１４７０〜１９６０×１０^４Ｐａ（１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２）、温度は２００℃で１時間（Ｈｒ）加圧加熱した。
【００６１】
この加圧加熱により接着剤層３３は流動し、回路パターン３１ａ、３７ａが接着剤層３３に埋め込まれることにより絶縁性基材３２は変形し、非貫通の微小ビアホール３６内の導電性ペーストＰが加圧されて、導電性ペーストＰ内のバインダ（樹脂成分）が接着剤層３３に流れ出し、導電性ペーストＰ内の導体フィラーが高密度化されることにより、各層の回路パターン３１ａ、３７ｂとの良好で安定した電気的接続が得られる。
【００６２】
次に図３（ｈ）に示すように支持基材３１の銅材料からなる回路パターン３１ａを残して支持基材３１を選択除去して４層基板が得られる。このとき支持基材３１のアルミニウム箔の選択除去としては塩酸：純水＝１：１の割合のエッチング液を用いることで容易に除去が可能である。
【００６３】
上記実施の形態によれば、先の実施の形態で示したペースト充填方法により、導電性ペーストＰで層間接続を行う多層回路基板を製造することにより、微細ビアホールであっても、導電性ペーストＰを確実に充填し、さらに微細ビアホール内に充填された導電性ペーストＰ中の導電性フィラーを高密度化して、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が各層の回路パターン間で可能となり、電気的に安定した多層回路基板を製造することができる。
【００６４】
なお、上記実施の形態では、４層基板までの製造方法を説明したが、上記工程を繰り返すことで所望層数の多層回路基板を得ることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上に述べたように請求項１記載の発明は、ノズルを介してビアホールにペーストを充填することにより、従来のスクリーン印刷法のようにスキージの影響による導電性ペースト表面の不具合の発生や気泡、異物等の混入もなく、全てのビアホールに確実に導電性ペーストを充填でき、高歩留まりが可能となる。また、スクリーン印刷法と比較してペーストの粘度変化影響が少なく、ペーストの使用量が削減できて、コスト削減も実現できる。また吸収工程により、ビアホール内のペースト中のバインダ（油脂分）を多孔質材に吸収させてペースト中のフィラーを高密度とし、接続抵抗を安定させて高信頼性のビアホール接続が可能となる。
【００６６】
また請求項１記載の発明によれば、基材および多孔質材の少なくとも一方を接触面に沿って移動させることで、多孔質材に付着したペーストがビアホールの開口縁部で掻き取られて分離され、基材から多孔質材を剥離する時に、多孔質材側にペーストが付着してビアホールから引き剥がされることがなくなり、ペーストの表面に凹みが発生して導電性ペーストが不足するようなことがない。
【００６７】
また請求項１記載の発明によれば、基材を圧縮して微細ビアホールの容積を収縮させ導電性ペーストを加圧することにより、ペースト中のバインダ（油脂分）を多孔質材に効果的に吸収させることができる。また移動工程での加圧力を小さくすることで、多孔質材および／または基材の移動をスムーズに行えて、ビアホールの開口縁部によるペーストの掻き取りが効果的に行える。
【００６８】
請求項２記載の発明によれば、ペーストを基材の表面から凸状に膨出させ、多孔質材によりペーストのバインダを効果的に吸収できるとともに、またバインダの吸引によりペーストの充填量が減少しても、適量を微小ビアホールに残存させることができ、接続抵抗の不良具合やペースト充填量のバラツキに対処することができる。
【００６９】
請求項３記載の発明によれば、遠心脱泡法により脱泡することにより、導電性ペーストから確実に気泡を除去することができ、微細ビアホール内への気泡の混入を防止できて導電不良を防止することができる。
【００７０】
請求項４記載の発明によれば、請求項１に記載のペースト充填方法を採用して、導電性ペーストで層間接続を行う多層回路基板を製造することにより、微細ビアホール内の導電性ペースト中の導電性フィラーを高密度として、接続抵抗が安定した高信頼性のインナービアホール接続が各層の回路パターン間で可能となり、電気的に安定した多層回路基板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るペースト充填方法の実施の形態を示し、（ａ）は充填状態を示す回路基板の部分断面図、（ｂ）は加圧吸引状態を示す構成図である。
【図２】同ペーストの充填に使用する充填ヘッドを示す縦断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る多層回路基板の製造方法の実施の形態を示し、製造工程を説明する回路基板の断面図である。
【図４】（ｅ）〜（ｈ）は、同多層回路基板の次の製造工程を説明する回路基板の断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ基材の作成方法を模式的に示す図である。
【図６】第１の従来例でゴム製のスキージによるペースト充填を示す説明図である。
【図７】第２の従来例で金属製のスキージによるペースト充填を示す説明図である。
【図８】第３の従来例で、特許文献２の代表図である。
【符号の説明】
Ｐ導電性ペースト
１基材
２回路パターン
３微小ビアホール
４支持基材
５絶縁性基材
６離型フイルム
８充填ヘッド
１０吸着装置
１１テーブル
１２多孔質紙
１３多孔質紙供給装置
１４受け台
１５加圧台
１６真空吸着機構
３１支持基材
３１ａ回路パターン
３１ｂアライメントマーク
３２絶縁性基材
３３接着材層
３４離型フイルム
３５絶縁基材合成体
３６微小ビアホール
３７金属箔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of filling a conductive via into a micro via hole and a method of manufacturing a multilayer circuit board having an interlayer connection with the conductive paste.
[0002]
[Prior art]
In recent years, circuit boards have been particularly reduced in size and increased in density, and accordingly, via holes for interlayer connection have been miniaturized. When filling a via hole with a conductive paste, it is difficult to uniformly fill the paste over the entire surface of the substrate, particularly when the via hole is a minute via hole. Further, when the paste is sufficiently filled up to the substrate surface, the connection between the layers can be obtained, but when the paste is recessed from the substrate surface, the connection resistance between the layers becomes high. The smaller the via hole is, the greater the influence of the filling rate on the resistance value.
[0003]
Instead of metal plating conductors with built-in through-holes, which have been the mainstream for interlayer connection of conventional multilayer circuit boards, an inner via hole (IVH) connection method that can connect any electrode of the multilayer circuit board at any wiring pattern position Patent Document 1 called the multilayer circuit board adopted, that is, the all-layer IVH structure resin multilayer circuit board is known.
[0004]
In this all-layer IVH structure resin multilayer circuit board, it is possible to connect only necessary layers by filling the via holes of the multilayer circuit board with a conductive paste, and it is possible to provide an inner via hole directly under the component land. For this reason, it is possible to reduce the substrate size and achieve high-density mounting.
[0005]
A conventional conductive paste filling method will be described below.
First, a method for manufacturing a multilayer circuit board will be described with reference to FIGS.
The substrate 110 shown in FIG. 5A includes an insulating substrate 103 in which an adhesive layer (not shown) is formed on both sides on a support substrate 102 on which a circuit pattern 101a is formed, and a release film. 104 is bonded. A minute via hole 105 having a diameter of several tens of μm that matches the circuit pattern 101a is formed by a laser. Here, since the minute via hole 105 is formed by a laser, a ring-shaped protrusion 105 a that rises by several μm is generated in the release film 104 by the melt shrinkage action due to the heat of the laser. Thereafter, the conductive paste P is filled in the micro via hole 105 by moving the squeegee 107.
[0006]
FIG. 5B shows a state in which the release film 104 is peeled off after the substrate 110 is filled with the conductive paste P, and the conductive paste P in the minute via hole 105 rises by the thickness of the release film 104. .
[0007]
FIG. 5C shows a state in which the metal foil 108 is laminated on the base 110 and hot-pressed. At this time, in the metal foil 108, the portion where the circuit pattern 101a is in the lower layer is convex, and the portion where the circuit pattern 101a is not in the lower layer is concave, resulting in slight waviness.
[0008]
FIG. 5D shows a state in which the circuit pattern 101b is formed by patterning the metal foil 108 on the surface layer.
FIG. 5 (e) shows a laminated circuit board 210 in which an insulating base material 103 ′ having an adhesive layer (not shown) formed on both sides and a release film 104 are laminated and bonded onto a circuit pattern 101b. In the multilayer circuit board 210, a minute via hole 105 matching the circuit pattern 101b is formed by a laser. At this time, on the surface of the release film 104, the portion having the circuit pattern 101b in the lower layer is convex, and the portion having no circuit pattern 101b in the lower layer is concave, resulting in a more complicated undulation.
[0009]
When the substrate is further multilayered, it is formed by repeating these steps.
Next, a paste filling method will be described with reference to FIG. 6 as a first conventional example in which paste filling is performed by inclining a rubber flat squeegee.
[0010]
FIG. 6 shows the laminated circuit board 210 shown in FIG. The material of the squeegee 201 is made of hard urethane rubber having a rubber hardness of 70 ° to 90 °, and is inclined from the upper front part to the lower rear part in the squeegee traveling direction. Due to this inclination, the conductive paste P is easy to roll, and the paste filling into the micro via hole 105 is facilitated. In addition, the ridgeline at the corner of the squeegee 201 in contact with the release film 104 polishes the bottom 201a of the squeegee 201, thereby improving the straightness accuracy. Further, the squeegee 201 is sandwiched between holders (not shown) and protruded and held so as to obtain an appropriate elasticity. As a result, even if the surface of the release film 104 is wavy, the conductive paste P can be uniformly filled by moving while following the surface.
[0011]
As a second conventional example, paste filling is performed using a squeegee made of a thin metal plate having elasticity. 7 Will be described.
FIG. 7 shows the laminated circuit board 210 shown in FIG. The metal squeegee 301 is inclined from the upper front part to the lower rear part in the squeegee traveling direction. Due to this inclination, the conductive paste P is easy to roll, and the filling into the micro via hole 105 is facilitated. Further, the metal squeegee 301 is sandwiched between holders (not shown) and is protruded and held so as to obtain an appropriate elasticity, so that even if the surface of the release film 104 is wavy, it moves while following. Thus, the fine via hole 105 can be satisfactorily filled with the paste P.
[0012]
As a third conventional example, FIG. 8 shows Patent Document 2 in which a paste P is filled using a microporous film that allows the paste P to pass through the bottom surface of a container filled with the paste P. In Patent Document 2, a sealed paste filling container 403 including a paste filling nozzle 401 having a porous film in a discharge portion and a pressurized air device 402 capable of controlling the pressure in the container is provided, and the internal pressure of the filling container 403 is And a vacuum via of the vacuum suction stage 404 is adjusted to have a micro via hole (not shown) placed on the vacuum suction stage 404 Multilayer circuit board 210 The conductive paste P is laminated by moving the paste filling nozzle 401 in close contact with the upper surface of the substrate. circuit The minute via hole of the substrate 210 is filled.
[0013]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2601128
[0014]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-230585
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
In Conventional Example 1, the corner portion of the squeegee 201 that contacts the release film 104 has a sharp edge, and the rigidity is lower toward the side closer to the tip. For this reason, the tip of the squeegee 201 during filling of the paste enters the minute via hole 105 by the pressing force. As a result, the surface of the conductive paste P filled in the micro via hole 105 is swept into a concave shape, and the filling amount of the conductive paste is insufficient.
[0016]
Such a phenomenon varies depending on the pressing force of the squeegee 201. When the pressing force is increased, the area where the tip of the squeegee 201 enters the via hole increases, and the surface of the conductive paste P is greatly recessed. On the contrary, when the pressing force of the squeegee 201 is weakened, the squeegee 201 However, there is a possibility that the conductive paste P may remain on the surface of the release film 104. When the conductive paste P remains on the release film 104, the conductive paste P already attached to the conductive paste P attached to the release film 104 is accompanied by the process of peeling the release film 104 in the step of peeling the release film 104. Then, the fine via hole 105 is peeled off. Furthermore, the binder (resin component) of the conductive paste P is a release film. 104 As a result, the solvent component of the conductive paste P is lost and the viscosity rapidly increases, resulting in insufficient filling amount of the conductive paste P, resulting in poor connection and shortened life of the conductive paste. This causes an increase in the amount of the conductive paste P used.
[0017]
In addition, in filling the fine via hole 105 with paste, bubbles mixed in the conductive paste P or bubbles due to air entrainment due to the rolling motion at the time of paste filling may remain in the minute via hole 105, If the diameter is large, there is no problem. However, the smaller the diameter, the more poor the connection resistance due to the influence of bubbles, which causes a decrease in yield.
[0018]
In addition, the conductive paste P is expensive, and in the screen printing method using the squeegee 201 as described above, the conductive paste P leaks around the squeegee 201 and the utilization rate of the conductive paste P is low, which causes a cost increase. .
[0019]
In Conventional Example 2, gold Genus Since the contact portion of the squeegee 301 to the release film 104 is a rigid body, there is no phenomenon that the tip of the squeegee 301 enters the via hole 105 while passing through the minute via hole 105. However, since the minute via hole 105 is formed by a laser, a ring-shaped protrusion 105 a that protrudes about several μm around the minute via hole 105 is generated on the surface of the release film 104 by the heat of the laser. Therefore, when the squeegee 301 is moved in a state where a pressing force is applied, the protrusion 105 a is scraped off at the tip of the squeegee 301, and the debris may enter the minute via hole 105 or be mixed into the conductive paste P. is there. As a result, the filling amount of the conductive paste P is insufficient, or a connection failure occurs due to mixing of shavings. Further, similarly to the conventional example 1, problems due to air bubbles due to the screen printing method and problems of the paste utilization rate occur similarly.
[0020]
In Conventional Example 3, defects such as a squeezing phenomenon on the surface of the conductive paste P in the minute via hole 105, entrainment of bubbles, and a low utilization rate of the conductive paste P are improved. film Since the paste filling nozzle 401 having paste fills in contact with the release film 104, the paste filling nozzle 401 cannot follow the unevenness and complex undulations of the protrusions 105a around the micro via hole 105, and the release film 104 of There is a possibility that the conductive paste P remains on the surface. Further, when the pressing force is increased, the protrusion 105a of the micro via hole 105 is strongly rubbed, so that the protrusion 105a is pushed and bent to the inside of the micro via hole 105, or scraped scrapes enter the micro via hole 105, causing a connection failure. It becomes.
[0021]
The present invention is for solving the above-mentioned conventional problems, and can reliably fill a conductive paste into a micro via hole provided in a substrate, and has a high reliability and poor connection. Nothing The present invention also provides a paste filling method and a multilayer circuit board manufacturing method that are excellent in productivity.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according to claim 1 A support substrate on which a circuit pattern is formed, an insulating substrate disposed on the supporting substrate and having an adhesive layer formed on both sides, and a release film disposed on the insulating substrate. Consist of Formed on substrate The release film side opens In the beer hall , A paste filling method for filling a paste, a filling step of filling the via hole by discharging the paste from a nozzle, Made of an adsorbent with breathability and binder absorption Porous material Release film side In contact with The substrate is sucked from the supporting substrate side while the substrate is pressurized in the thickness direction through the porous material, and the substrate is sucked from the release film side through the porous material. Of the base material Paste in via hole Binder component in Absorption process to absorb And moving the porous material along the contact surface with the substrate while pressing the substrate in the thickness direction via the porous material with a pressure smaller than the pressure in the absorption step. And after the pressure is released, the moving step of separating the porous material from the substrate; It consists of
[0023]
According to the above method, by filling the via hole with the paste through the nozzle, there is no occurrence of defects on the surface of the conductive paste due to the influence of the squeegee as in the conventional screen printing method and mixing of bubbles, foreign matters, etc. The via hole can be reliably filled with the conductive paste, and a high yield can be achieved. In addition, the effect of changing the viscosity of the paste is small as compared with the screen printing method, the amount of paste used can be reduced, and the cost can be reduced. Further, the absorption step allows the binder (oil / fat) in the paste in the via hole to be absorbed by the porous material so that the filler in the paste has a high density, stabilizes the connection resistance, and enables highly reliable via hole connection.
[0025]
Also According to the above method, by moving at least one of the base material and the porous material along the contact surface, the paste attached to the porous material is scraped and separated at the opening edge of the via hole, and is separated from the base material. When the porous material is peeled off, the paste does not adhere to the porous material side and is not peeled off from the via hole. But It does not occur and there is no shortage of conductive paste.
[0027]
Also the above Method According to the above, the porous material can effectively absorb the binder (oil and fat content) in the paste by compressing the base material to shrink the volume of the fine via hole and pressurizing the conductive paste. Further, by reducing the applied pressure in the moving step, the porous material and / or the substrate can be moved smoothly, and the paste can be effectively scraped off by the opening edge of the via hole.
[0028]
Claim 2 In the filling process, the described invention The paste is bulged from the release film of the base material in a convex shape Is.
According to the above method, the paste is bulged from the surface of the base material, and the paste binder can be effectively absorbed by the porous material, and even if the paste filling amount decreases due to the suction of the binder, An appropriate amount can be left in the minute via hole, and it is possible to cope with a defective connection resistance and a variation in paste filling amount.
[0029]
Claim 3 The described invention uses a centrifugally defoamed paste in the filling step.
According to the above method, by defoaming by the centrifugal defoaming method, it is possible to reliably remove bubbles from the conductive paste, to prevent bubbles from being mixed into the fine via holes, and to prevent poor conductivity. it can.
[0030]
Contract Claim 4 The invention described is a method of manufacturing a multilayer circuit board in which interlayer connection is performed by a paste, comprising: a. An insulating base material with an adhesive layer formed on both sides is placed on the circuit pattern, a release film is placed on the insulating base material, and the release film side A drilling process for forming via holes; b. Claims 1 to 3 A paste filling step by the paste filling method according to any one of the above, c. After peeling the release film, A laminating step of laminating a metal film; d. Pattern metal film To form a circuit pattern The patterning process to be performed and the processes a to d are repeated a plurality of times.
[0031]
According to the above method, the conductive filler in the conductive paste in the fine via hole is obtained by using the paste filling method according to claim 1 and manufacturing a multilayer circuit board that performs interlayer connection with the conductive paste. With high density, highly reliable inner via-hole connection with stable connection resistance is possible between circuit patterns in each layer, and an electrically stable multilayer circuit board can be manufactured.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a paste filling method according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
[0033]
In this paste filling method, when a conductive paste is filled into a micro via hole formed at a predetermined position of a compressible foamable substrate, the conductive paste is discharged by an ink jet filling head that discharges the conductive paste from a nozzle. A fine via hole is filled, a porous material capable of adsorbing the binder of the conductive paste is closely arranged on the paste bulging side of the base material, the base material and the porous material are compressed in the thickness direction, and at least porous After sucking from the material side and moving at least one of the base material and the porous material horizontally beyond the diameter of the minute via hole, the base material and the porous material are separated.
[0034]
In the above method, the conductive paste filled in the micro via hole is bulged from the surface of the base material in a convex shape, and the conductive paste is defoamed by a centrifugal defoaming method, The porous material is made of an adsorbent having air permeability and binder absorbability.
[0035]
Further, in the above method, after pressurizing and sucking the base material, the applied pressure when horizontally moving at least one of the base material and the porous material beyond the via hole diameter is Base material It is made smaller than the pressure at the time of pressure suction.
[0036]
Details will be described below.
As shown in FIG. 1A, a predetermined circuit pattern 2 Up A substrate 1 is prepared by processing a minute via hole 3. This base material 1 is a porous and compressible material in which an adhesive layer (not shown) is formed on both surfaces on a support base material 4 formed of, for example, a fluorine-based porous material and formed with a circuit pattern 2. The insulating base material 5 and the release film 6 are bonded together. And circuit pattern 2 Up The micro via hole 3 formed in is drilled to a diameter of 50 μm by laser processing.
[0037]
Next, the conductive paste (paste) P is filled into the minute via hole 3 from the ink jet type filling head 8 through the nozzle 8a [filling step]. As the ink jet method, various methods can be used. For example, there is a method that performs printing or the like by controlling discharge of the conductive paste P by applying a voltage signal to a piezo element. That is, as shown in FIG. 2, the filling head 8 is provided with a piezo element 8c corresponding to the paste chamber 8b and the nozzle 8a. The conductive paste P is supplied from the suction valve 8d to the paste chamber 8b by applying a voltage to cause the piezoelectric element 8c to advance in the direction of arrow A, and the piezo element 8c is contracted in the direction of arrow B by contracting the piezoelectric element 8c. Paste P is discharged from the nozzle 8a through the discharge valve 8e by a predetermined amount. This It has become so. Although not shown, a plurality of the filling heads 8 are arranged and moved based on input data so that the nozzles 8a are sequentially stopped at positions immediately above the minute via holes 3 to fill the conductive paste P.
[0038]
The conductive paste P contains at least one metal powder selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, and alloys thereof as a conductive material. For example, copper powder having an average particle diameter of 2 μm is used as a conductive filler (conductive A thermosetting epoxy resin (solvent-free type) as a binder and an acid anhydride curing agent as a curing agent. The mixing ratio is 85% by weight of copper powder, 12.5% by weight of epoxy resin, and 2.5% by weight of curing agent. After kneading sufficiently, a centrifugal defoaming device (not shown) is used to prevent air bubbles from mixing. No.) was used for defoaming by the centrifugal defoaming method.
[0039]
In addition, the paste filling amount from the filling head 8 to the minute via hole 3 is such that the conductive paste P bulges from the surface of the base material 1 into a convex shape in consideration of the poor connection resistance and the paste filling variation. Is set.
[0040]
Next, as shown in FIG. 16 After attaching the paste-filled base material 1 to the table 11 of the adsorbing device 10 having the above, the porous material having air permeability and binder absorbability as a porous material on the paste bulging side (surface) of the base material 1 Paper (adsorbent) 12 is brought into contact. In addition, as an adsorbent replacing the porous paper 12, a non-woven fabric or , Porous resin film with air permeability and binder absorption Using Also good.
[0041]
This porous paper 12 As a feeding device Is Porous paper 12 Can be used continuously and can be moved when removed So that the porous paper 12 Feeding from the supply reel 13a through the guide roll 13b Shi After use, it is configured to be wound around a take-up reel 13d via a guide roll 13c. A roll type porous paper supply device 13 is employed. . The porous paper supply device 13 is configured to be lifted and lowered via a lifting and pressing mechanism (not shown) so that the porous paper 12 can be brought into close contact with and separated from the paste bulging side of the substrate 1.
[0042]
Further, the adsorption device 10 is provided with a cradle 14 installed on the table 11 and a pressurization pedestal 15 that can be raised and lowered via the porous paper 12 above the cradle 14. 14 and a vacuum suction mechanism 16 for vacuum suction through a pressurization table 15 are attached. In other words, the vacuum suction mechanism 16 is formed of a porous material having a predetermined strength for the receiving base 14 and the pressurizing base 15, and suction headers 16 a and 16 b for sucking the base material 1 through the receiving base 14 or the pressurizing base 15. Are provided, and suction headers 16a and 16b are connected to a vacuum pump (not shown) via suction hoses. The pressurization table 15 is driven up and down to set a predetermined set pressure. In A pressurizing drive device (not shown) for pressurizing is provided.
[0043]
Therefore, it is placed on the cradle 14 The The paste-filled substrate 1 is pressurized at a predetermined pressure via the porous paper 12 by the pressure table 15 and simultaneously sucked by the vacuum suction mechanism 16 to add the substrate 1 in the thickness direction. The fine via hole 3 is pressed and compressed in the height direction to pressurize the conductive paste P. Further, the conductive paste P is sucked through the porous paper 12 to the pressurizing table 15 side, and the porous substrate 1 is The binder (oil and fat content) in the conductive paste P can be effectively absorbed by the porous paper 12 and the porous portion of the substrate 1 respectively [absorption process] . As a result, the conductive filler in the conductive paste P filled in the fine via hole 3 is made high in density, and a highly reliable inner via hole connection with stable connection resistance becomes possible.
[0044]
In addition, after the suction and pressurization, the suction from the pressurization table 15 and the receiving table 14 by the vacuum suction mechanism 16 is released, and the substrate is shifted in a state where the porous paper 12 is fixed while the pressurization is performed at a pressure smaller than the pressurization. After moving only the base material 1 in the horizontal direction (front, back, left, right, etc.) by a mechanism (not shown) at least the diameter of the fine via hole 3, the pressure applied by the pressure table 15 is released. Then, the pressurization table 15 and the porous paper 12 are raised to separate and separate the porous paper 12 from the substrate 1 [horizontal moving step (moving step)].
[0045]
It should be noted that the suction by the vacuum suction mechanism 16 is released and the porous paper is supplied by the porous paper supply device 13 in a state where the base material 1 is fixed by a fixing means (not shown) while being pressurized at a pressure smaller than that at the time of pressurization. Only 12 in the horizontal direction at least fine via hole 3 of After moving beyond the diameter, the pressurization by the pressurization table 15 may be released, and the pressurization table 15 and the porous paper 12 may be lifted and separated from the substrate 1 and separated. Moreover, the base material 1 and the porous paper 12 can also be moved horizontally in the relative direction.
[0046]
As described above, by moving at least one of the base material 2 and the porous paper 12 in the horizontal direction by the diameter of the fine via hole 3 or more, the conductive paste P adhering to the surface of the porous paper 12 becomes the opening edge of the fine via hole 3. When the base material 1 and the porous paper 12 are peeled off, the conductive paste P adheres to the porous paper 3 side and is peeled off from the fine via hole 3 by being scraped and separated at the portion. There is no dent on the surface of the conductive paste P But It does not occur and the conductive paste P is not insufficient.
[0047]
In addition, since the conductive paste P is supplied in advance into the fine via hole 3 so as to bulge out from the surface of the substrate 1, even if the conductive paste P decreases due to the absorption of the binder, the fine paste is fine. There is no shortage of the conductive paste P in the via hole 3, and the connection resistance is not defective. Conductive paste P The Bulges from the surface of the substrate 1 into a convex shape Set In this way, it is possible to absorb variations in the paste filling amount from the filling head 8 to the fine via hole 3.
[0048]
It should be noted that the pressing force of the pressurization table 15 when moving at least one of the base material 2 and the porous paper 12 by more than the diameter of the micro via hole 3 may be made small enough not to leave.
[0049]
Next, an embodiment of a method for manufacturing a four-layer substrate according to the present invention will be described with reference to FIGS.
This method for manufacturing a four-layer board is a method for manufacturing a multilayer circuit board in which interlayer connection is made with a conductive paste, comprising: a. Forming a circuit pattern made of a conductor and a recognition mark at a predetermined position on the surface of the support substrate; b. Adhesive layers are formed on both sides, and the back surface of the insulating base material on which the release film is laminated via the adhesive layer is applied to the circuit pattern of the supporting base material via the adhesive layer. A step of stacking the layers in contact with each other, pressurizing and heating at a temperature lower than the curing temperature of the adhesive layer, and temporarily fixing and laminating; c. A step of forming a non-penetrating minute via hole that reaches the surface of the circuit pattern on the insulating substrate through a release film by irradiating a laser to a portion to be electrically connected (drilling step); d. Filling the fine via hole with a conductive paste by the paste filling method (paste filling step), e. A step of laminating the release film, positioning and laminating a metal foil on a support substrate, and laminating and fixing by heating and pressing at a temperature equal to or higher than the curing temperature of the adhesive layer (lamination step); f. Forming a photoresist layer having the position and shape of an exposure mask and a recognition mark on a supporting substrate on the metal foil surface, g. A step of recognizing and positioning the position of the exposure mask and the recognition mark on the supporting substrate by a recognition device and forming a predetermined circuit pattern by a photoetching method (patterning step); h. Steps b to g are repeated to form a required number of circuit patterns, i. The method includes a step of removing the support base material while leaving the circuit pattern of the support base material.
[0050]
In the above method, the insulating substrate is at least one material selected from polyimide film, liquid crystal polymer film, and aramid film, and the adhesive layer of the insulating substrate is a semi-cured organic resin. It is. Furthermore, in the above method, a non-penetrating minute via hole is formed in a predetermined position where the circuit pattern is connected to the insulating base material. sex The paste is filled. Furthermore, in the above method, the conductive material of the conductive paste contains at least one metal powder selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, and alloys thereof. Further, the thickness of the adhesive layer formed on the insulating base material before pressing is approximately equal to or thinner than the thickness of the circuit pattern embedded in the adhesive layer.
[0051]
Details will be described below.
As shown in FIG. 3A, the circuit pattern 31a and the alignment mark are provided on one side. (Recognition mark) A support base material 31 on which 31b is formed is prepared. An example of such a material is a copper foil with an aluminum carrier (trade name: UTC copper foil) manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd. this Is thick A zincate treatment is performed on one side of an aluminum foil having a thickness of about 40 μm, and then copper having a thickness of about 5 to 20 μm is deposited by electrolytic plating, and the surface is roughened. In this embodiment, using a copper copper UTC copper foil having a thickness of 9 μm on a 40 μm thick aluminum foil as the support substrate 31, photosensitive resist coating, resist baking, mask exposure, development, etc. are carried out. The copper pattern is selectively etched with a hydrogen peroxide solution to form a circuit pattern 31a and alignment What formed the mark 31b was used.
[0052]
As shown in FIG. 3B, in an insulating base material composite 35 having a configuration in which an adhesive layer 33 is formed on both surfaces of an insulating base material 32 and a release film 34 is laminated on the adhesive layer 33. The insulating substrate composite 35 having a release film 34 on one side peeled off is prepared, and the adhesive layer 33 on the side from which the release film 34 has been peeled off, the circuit pattern 31a of the support substrate 31, and alignment Mark 31b Toga The layers are stacked so as to come into contact with each other, and are temporarily fixed and fixed by pressing and heating at a temperature lower than the curing temperature of the adhesive layer 33 by laminating, vacuum heat pressing, autoclave, or the like.
[0053]
The insulating substrate 32 is not particularly limited, and for example, one material selected from a polyimide film, an aramid film, and a liquid crystal polymer film can be used. In this embodiment, a porous and compressible polyimide film having a thickness of 12 μm is used as the insulating substrate 32. A PEN film having a thickness of 9 μm was used as the release film 34.
[0054]
As the adhesive layer 33 Is Semi-cured organic resin is used The For example, using thermosetting epoxy resin or polyimide resin , Times Road pattern 31a and A It is in a semi-cured state to ensure the embedding of the mark. In addition, the thickness of the adhesive layer 33 formed on the insulating base material 32 before pressurization is substantially equal to or thinner than the thickness of the circuit pattern 31 a embedded in the adhesive layer 33. In this embodiment, the adhesive layer 33 is used. Paint A semi-cured epoxy resin having a thickness of 5 μm which was dried after the cloth was used.
[0055]
As the release film 34, for example, a PET (polyethylene terephthalate) film or a PEN (polyethylene naphthalate) film can be used. However, when the micro via hole 36 is processed with a YAG laser having a wavelength of 351 nm, the PET film does not absorb laser light having a wavelength of 351 nm. Therefore, an ultraviolet absorber that absorbs laser light having a wavelength of 351 nm may be mixed with the PET film, or the PET film. What is necessary is just to coat on the surface. In this embodiment, the pressure is 49 × 10 10 by vacuum laminating as temporary fixing lamination fixing. ⁴ Pa (5 kg / cm ² ), Heated at a temperature of 70 to 80 ° C. for 5 minutes.
[0056]
As shown in FIG. Support base material 31 Circuit pattern 31 a A fine via hole 36 with a diameter of about 50 μm that reaches the surface of the circuit pattern 31a is formed by irradiating a laser from above the release film 34 at a predetermined position where electrical connection is made while recognizing the position and shape of Drilling process]. As the laser, a third harmonic YAG solid-state laser having a wavelength of 351 nm was used.
[0057]
As shown in FIG. 3 (d), the conductive paste P was filled in the non-through hole micro via hole 36 by the method and apparatus shown in the previous embodiment [paste filling step (filling step) (absorption step). (Horizontal movement process)]. Here, the conductive paste P contains at least one metal powder whose conductive material is selected from the group consisting of Cu, Ag, Au, and alloys thereof. Here, the release film 34 plays a role of preventing surface contamination of the adhesive layer 33.
[0058]
As shown in FIG. 4E, on the adhesive layer 33 from which the release film 34 has been peeled off, alignment A metal foil 37 having an opening 38 corresponding to the position of the mark 31b is overlaid, and a pressure of 1470 to 1960 × 10 in a vacuum hot press. ⁴ Pa (150-200 kg / cm ² ), 10 at a temperature of 70-80 ° C. above the curing temperature of the adhesive layer 33 Minute Pressing and heating to temporarily fix and fix [Lamination process]. Thickness as metal foil 37 But 9 μm so A Cu foil roughened on both sides by about 1 to 1.5 μm was used.
[0059]
As shown in FIG. 4 (f), the recognition mark 31 corresponding to the opening 38 of the metal foil 37 that is temporarily fixed and fixed. b The recognition marks on the exposure mask (not shown) are image-recognized and positioned to form the desired circuit pattern 37a and the next layer recognition mark 37b [patterning step].
[0060]
As shown in FIG. 4G, after forming the four-layer laminated substrate 39 by repeating FIGS. 3B to 4F, for example, when forming the outermost circuit pattern 37a, the metal foil 37 is formed. After lamination, the circuit pattern 37a is formed after vacuum hot pressing at a temperature equal to or higher than the curing temperature of the adhesive layer 33. The pressurizing force of this vacuum hot press is 1470-1960 × 10 ⁴ Pa (150-200 kg / cm ² ), And heated at 200 ° C. for 1 hour (Hr) under pressure.
[0061]
By this pressure heating, the adhesive layer 33 flows, and the circuit pattern 31a, 37a is embedded in the adhesive layer 33, whereby the insulating substrate 32 is deformed, and the conductive paste P in the non-penetrating minute via hole 36 is formed. By being pressurized, the binder (resin component) in the conductive paste P flows out to the adhesive layer 33, and the conductor filler in the conductive paste P is densified, so that the circuit patterns 31a and 37b of the respective layers Good and stable electrical connection is obtained.
[0062]
Next, as shown in FIG. 3 (h), the support base material 31 is selectively removed while leaving the circuit pattern 31a made of the copper material of the support base material 31 to obtain a four-layer substrate. At this time, the selective removal of the aluminum foil of the support base 31 can be easily removed by using an etching solution of hydrochloric acid: pure water = 1: 1.
[0063]
According to the above embodiment, a fine via hole is produced by manufacturing a multilayer circuit board that performs interlayer connection with the conductive paste P by the paste filling method shown in the previous embodiment. Le Even if it exists, it is filled with the conductive paste P, and further, the fine via hole Inside By increasing the density of the conductive filler in the conductive paste P filled in, a highly reliable inner via hole connection with stable connection resistance is possible between circuit patterns of each layer, and an electrically stable multilayer circuit board can be formed. Can be manufactured.
[0064]
In the above embodiment, the manufacturing method up to a four-layer substrate has been described. However, a multilayer circuit substrate having a desired number of layers can be obtained by repeating the above steps.
[0065]
【The invention's effect】
As described above, the invention according to claim 1, by filling the via hole with the paste through the nozzle, the occurrence of defects on the surface of the conductive paste due to the influence of the squeegee as in the conventional screen printing method, bubbles, All the via holes can be reliably filled with the conductive paste without any foreign matter mixed in, and a high yield can be achieved. In addition, the effect of changing the viscosity of the paste is small as compared with the screen printing method, the amount of paste used can be reduced, and the cost can be reduced. Further, the absorption step allows the binder (oil / fat) in the paste in the via hole to be absorbed by the porous material so that the filler in the paste has a high density, stabilizes the connection resistance, and enables highly reliable via hole connection.
[0066]
Also Claim 1 According to the described invention, by moving at least one of the base material and the porous material along the contact surface, the paste attached to the porous material is scraped and separated at the opening edge of the via hole, and the base material When the porous material is peeled from the paste, the paste will not adhere to the porous material side and will not be peeled off from the via hole. But It does not occur and there is no shortage of conductive paste.
[0067]
Also Claim 1 According to the described invention, the porous material can effectively absorb the binder (oil content) in the paste by compressing the base material to shrink the volume of the fine via hole and pressurizing the conductive paste. . Further, by reducing the applied pressure in the moving step, the porous material and / or the substrate can be moved smoothly, and the paste can be effectively scraped off by the opening edge of the via hole.
[0068]
Claim 2 According to the described invention, the paste bulges from the surface of the base material so that the binder of the paste can be effectively absorbed by the porous material, and even if the filling amount of the paste decreases due to the suction of the binder Therefore, an appropriate amount can be left in the minute via hole, and it is possible to cope with a defective connection resistance and a variation in paste filling amount.
[0069]
Claim 3 According to the described invention, bubbles can be reliably removed from the conductive paste by defoaming by the centrifugal defoaming method, and mixing of bubbles into the fine via hole can be prevented to prevent poor conductivity. Can do.
[0070]
Claim 4 According to the described invention, the conductive filler in the conductive paste in the fine via hole is manufactured by adopting the paste filling method according to claim 1 and manufacturing a multilayer circuit board that performs interlayer connection with the conductive paste. High-reliability, highly reliable inner via hole connection with stable connection resistance is possible between the circuit patterns of each layer, and an electrically stable multilayer circuit board can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an embodiment of a paste filling method according to the present invention, in which FIG. 1A is a partial sectional view of a circuit board showing a filling state, and FIG.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a filling head used for filling the paste.
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views of a circuit board illustrating a manufacturing process according to an embodiment of a method for manufacturing a multilayer circuit board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 4E to 4H are cross-sectional views of a circuit board for explaining a next manufacturing process of the multilayer circuit board. FIGS.
FIGS. 5A to 5E are diagrams schematically showing a method for producing a substrate.
FIG. 6 is an explanatory view showing paste filling by a rubber squeegee in the first conventional example.
FIG. 7 is an explanatory view showing paste filling by a metal squeegee in the second conventional example.
FIG. 8 is a representative diagram of Patent Document 2 in the third conventional example.
[Explanation of symbols]
P conductive paste
1 Base material
2 Circuit pattern
3 Small via holes
4 Supporting substrate
5 Insulating substrate
6 Release film
8 Filling head
10 Adsorption device
11 tables
12 Porous paper
13 Porous paper feeder
14 cradle
15 Pressure table
16 Vacuum adsorption mechanism
31 Support base material
31a Circuit pattern
31b Alignment mark
32 Insulating substrate
33 Adhesive layer
34 Release film
35 Insulating base material composite
36 Small via hole
37 Metal foil

Claims

A support substrate on which a circuit pattern is formed, an insulating substrate disposed on the supporting substrate and having an adhesive layer formed on both sides, and a release film disposed on the insulating substrate. It formed on a substrate made of, a via hole release film side is open, a paste filling method of filling the paste,
A filling step of discharging the paste from the nozzle and filling the via hole;
A base material made of an adsorbent having air permeability and binder absorbability is brought into contact with the release film side of the base material, and the base material is pressed in the thickness direction through the porous material, while the base material is pressed. Absorbing from the support substrate side, and absorbing the base material from the release film side through the porous material to absorb the binder component in the paste in the via hole of the substrate ;
After moving the porous material along the contact surface with the substrate while pressing the substrate in the thickness direction via the porous material with a pressure smaller than the pressure in the absorption step And a moving step of separating the porous material from the base material after releasing the pressure .

The paste filling method according to claim 1 , wherein, in the filling step, the paste is bulged from the release film of the base material in a convex shape .

In the filling step, the paste filling method according to claim 1 or 2, characterized by using a centrifugal defoaming pastes.

A method of manufacturing a multilayer circuit board that performs interlayer connection with paste,
a. A hole forming step of disposing an insulating base material having an adhesive layer formed on both sides on a circuit pattern, disposing a release film on the insulating base material, and forming a via hole from the release film side; ,
b. A paste filling step by the paste filling method according to any one of claims 1 to 3,
c. After peeling off the release film, a laminating step of laminating a metal film,
d. A patterning step of forming a circuit pattern by patterning a metal film;
Repeat steps a through d multiple times
A method for manufacturing a multilayer circuit board.