JP4277723B2 - Multilayer circuit board and method for manufacturing multilayer circuit board - Google Patents
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
本発明は、電子機器の部品として用いられる多層回路基板および多層回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer circuit board used as a component of an electronic device and a method for manufacturing the multilayer circuit board.
近年の電子機器の高密度化に伴い、これに用いられる回路基板の多層化が進んでおり、フレキシブル回路基板も多層構造のものが多用されている。この回路基板はフレキシブル回路基板とリジッド回路基板との複合基板であるリジッドフレックス回路基板であり、用途が拡大している。 With the recent increase in the density of electronic devices, the circuit board used for this has become multi-layered, and a flexible circuit board having a multi-layer structure is often used. This circuit board is a rigid flex circuit board that is a composite board of a flexible circuit board and a rigid circuit board, and its application is expanding.
従来の多層フレキシブル回路基板、リジッドフレックス回路基板の層間の接続方法は、多層リジット回路基板の層間接続方法と類似している。すなわち、パターニングされた銅箔と絶縁層とを交互に複数積み重ねた積層板を形成し、該積層板に層間接続用の貫通孔をあけ、該貫通孔に層間接続用めっきを施し層間接続する方法が主流であった。しかし、更なる搭載部品の小型化・高密度化が進み、全層を通して同一の個所に各層の接続ランドおよび貫通孔を明ける従来の技術では、配線密度が不足し、部品の搭載にも問題を生じるようになっている。 A conventional method for connecting layers between a multilayer flexible circuit board and a rigid flex circuit board is similar to an interlayer connection method for multilayer rigid circuit boards. That is, a method of forming a laminated board in which a plurality of patterned copper foils and insulating layers are alternately stacked, forming a through hole for interlayer connection in the laminated board, and performing interlayer connection plating on the through hole to connect the interlayer Was the mainstream. However, further downsizing and higher density of mounted components has progressed, and the conventional technology that opens connection lands and through holes in each layer in the same place through all layers has insufficient wiring density, and there is a problem in mounting components. It has come to occur.
このような背景により、近年多層リジット回路基板では、新しい積層技術としてビルドアップ法が採用されている。ビルドアップ法とは、樹脂のみで構成される絶縁層と導体とを積み重ねながら、単層間で層間接続をする方法である。層間接続方法としては、従来のドリル加工に代わって、レーザー法、プラズマ法やフォト法など、多岐にわたり、小径のビアホールを自由に配置することで高密度化を達成するものである。 Against this background, in recent years, a multilayer rigid circuit board has adopted a build-up method as a new lamination technique. The build-up method is a method in which interlayer connection is made between single layers while stacking an insulating layer and a conductor composed only of a resin. Interlayer connection methods include a wide variety of methods such as laser method, plasma method, photo method, etc., instead of conventional drilling, and high density is achieved by freely arranging small diameter via holes.
ビルドアップ法は、絶縁層にビアを形成してから層間接続する方法と、層間接続部を形成してから絶縁層を積層する方法とに大別される。また、層間接続部は、ビアホールをメッキで形成する場合と、導電性ペーストなどで形成する方法場合とに分けられ、使用される絶縁材料やビア形成方法により、更に細分化される。 The build-up method is broadly classified into a method of connecting an interlayer after forming a via in an insulating layer and a method of stacking an insulating layer after forming an interlayer connection. The interlayer connection portion is divided into a case where the via hole is formed by plating and a case where the via hole is formed using a conductive paste or the like, and is further subdivided depending on the insulating material and via forming method used.
その中でも、絶縁層に層間接続用の微細ビアをレーザーで形成し、ビアホールを銅ペースト等の導電性接着剤で穴埋めし、この導電性接着剤のより電気的に接続を得る方法(例えば特許文献1)ではビアの上にビアを形成するスタックドビアが可能なため、高密度化はもちろんのこと、配線設計も簡易化することができる。しかし、この方法では、層間の電気的接続を導電性接着剤で行っているため、信頼性が十分でない。また、微細なビアに導電性接着剤を埋め込む高度な技術も必要となり、更なる微細化に対応することが困難である。 Among them, a method of forming a fine via for interlayer connection in an insulating layer with a laser, filling a via hole with a conductive adhesive such as copper paste, and obtaining a more electrical connection of this conductive adhesive (for example, Patent Documents) In 1), since a stacked via that forms a via on the via is possible, not only high density but also wiring design can be simplified. However, in this method, since the electrical connection between the layers is performed with a conductive adhesive, the reliability is not sufficient. In addition, advanced technology for embedding a conductive adhesive in a fine via is also required, and it is difficult to cope with further miniaturization.
又、導体回路上に金属からなる突起物を形成し、積層により絶縁層をこの突起物が貫通し、厚み方向に隣り合った層の導体回路と接触させ、層間接続する方法もある(例えば特許文献2)。しかし、この方法では、層間接続が物理的接触のみであり、その接触を維持する手段がなく、熱による材料の膨張等に対する信頼性が低い。 In addition, there is a method in which a protrusion made of metal is formed on a conductor circuit, the protrusion penetrates through an insulating layer by lamination, and contacts with a conductor circuit of a layer adjacent in the thickness direction to make an interlayer connection (for example, a patent) Reference 2). However, in this method, the interlayer connection is only a physical contact, there is no means for maintaining the contact, and the reliability against expansion of the material due to heat is low.
また、多層フレキシブル回路基板は層間接着するために熱硬化型接着剤を使用しているが、これまでの技術では単純にポスト部分が接着剤を物理的に排除し接続パッド上まで達し接続する等の方法もある(例えば特許文献3)が、これでも完全に接続ポストとパッド間の接着剤を除去することは難しく、信頼性が低い。 In addition, multilayer flexible circuit boards use thermosetting adhesives for interlaminar bonding, but with conventional technology, the post part simply removes the adhesive and reaches the connection pads for connection, etc. However, it is difficult to completely remove the adhesive between the connection post and the pad, and the reliability is low.
そこで、信頼性の改善策として、金属突起物上に絶縁樹脂の硬化温度より高い熔融温度を有する、はんだ層を形成し、積層によりはんだ熔融温度より低い温度で未硬化の絶縁層を金属突起物が貫通し金属突起物を圧接し接着剤を硬化させ、更にはんだ層を熔融・冷却することではんだ接合を形成する方法もある(例えば特許文献4)。 Therefore, as a measure for improving reliability, a solder layer having a melting temperature higher than the curing temperature of the insulating resin is formed on the metal protrusion, and the uncured insulating layer is formed at a temperature lower than the solder melting temperature by lamination. There is also a method in which a solder joint is formed by penetrating through the metal, pressing the metal protrusions to cure the adhesive, and further melting and cooling the solder layer (for example, Patent Document 4).
しかし、既にはんだを熔融させる前に接着剤を硬化させているため突起先端のはんだ層と導電体回路層の間にある接着剤が硬化により排除できずはんだ接合を阻害すること、プレス等の機械的な加圧機構では面内圧力分布が不均一になり確実な層間接続を行うことが難しいこと、接合時の高温下で圧力をかけることにより層間接着剤の染み出しが発生し外観が悪化することが問題となる。
本発明は、上記の問題を解決させるため、確実な層間接続ができ、また低温、低圧で積層し、大気圧という極低圧下で層間接続することにより接着剤などの染み出しも抑制でき良好な外観が得られる回路基板の製造方法を提供するものである。 In order to solve the above problems, the present invention can provide reliable interlayer connection, and can be laminated at a low temperature and low pressure, and can be prevented from seeping out adhesive and the like by interlayer connection under an extremely low pressure of atmospheric pressure. The present invention provides a method for manufacturing a circuit board that provides an appearance.
このような目的は、下記(1)〜(7)に記載の本発明により達成される。
(1)少なくとも1つの導体パッドを有する第1の回路基板と、少なくとも1つの金属被覆層で覆われた導体ポストを有する第2の回路基板とを、層間接着剤を介して真空中で積層し、温度が40℃以上前記金属被覆層の融点以下であり、また前記層間接着剤の粘度が20Pa・s以上500Pa・s以下とし、さらには前記第1の工程の圧力は0.01MPa以上1.0MPa以下である第1の工程と、前記金属被覆層が溶融する温度で加熱、積層し、温度が前記金属被覆層の融点以上300℃以下であり、また前記層間接着剤の粘度が10Pa・s以上400Pa・s以下とし、さらには、工程の圧力が実質無加圧である第2の工程と、前記第2の工程後に、前記層間接着剤が硬化する温度で積層する第3の工程とを含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
(2)前記導体ポストは、銅で構成されているものである上記(1)に記載の多層回路基板の製造方法。
(3)前記導体ポストは、前記第2の回路基板を構成する絶縁基材の面より2μm以上50μm以下突出しているものである上記(1)または(2)に記載の多層回路基板の製造方法。
(4)前記金属被覆層は、はんだまたは低融点金属からなり、厚さが3μm以上30μm以下である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
(5)前記第1の回路基板の銅残率が30%以上70%以下である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
(6)前記層間接着剤がフラックス機能を有し、また接着剤厚みは、前記第1の回路基板の回路間隙部の体積を、積層部面積で除した値と前記導体ポストの高さを足し合わせた値を基準とし、基準値±15μmの範囲であることを特徴とする上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の多層回路基板の製造方法。
(7)上記(1)ないし(6)のいずれかの製法によって得られた多層回路基板。
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to ( 7 ).
(1) A first circuit board having at least one conductor pad and a second circuit board having a conductor post covered with at least one metal coating layer are laminated in a vacuum via an interlayer adhesive. The temperature is 40 ° C. or more and the melting point of the metal coating layer, the viscosity of the interlayer adhesive is 20 Pa · s or more and 500 Pa · s or less, and the pressure in the first step is 0.01 MPa or more and 1. a first step is 0MPa less, the heating temperature of the metal coating layer is melted and laminated, the temperature is less 300 ° C. above the melting point of the metal coating layer, the viscosity is 10 Pa · s of the interlayer adhesive More than 400 Pa · s, further, a second step in which the pressure of the process is substantially no pressure, and a third step of laminating at a temperature at which the interlayer adhesive is cured after the second step. It is characterized by including Method of manufacturing a multilayer circuit board.
( 2 ) The method for manufacturing a multilayer circuit board according to (1), wherein the conductor post is made of copper.
( 3 ) The method for producing a multilayer circuit board according to (1) or ( 2 ), wherein the conductor post protrudes from 2 μm to 50 μm from the surface of the insulating base material constituting the second circuit board. .
( 4 ) The method for producing a multilayer circuit board according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the metal coating layer is made of solder or a low melting point metal and has a thickness of 3 μm or more and 30 μm or less.
( 5 ) The method for producing a multilayer circuit board according to any one of (1) to ( 4 ), wherein a copper residual ratio of the first circuit board is not less than 30% and not more than 70%.
( 6 ) The interlayer adhesive has a flux function, and the thickness of the adhesive is obtained by adding the value obtained by dividing the volume of the circuit gap portion of the first circuit board by the area of the laminated portion and the height of the conductor post. The method for producing a multilayer circuit board according to any one of the above (1) to ( 5 ), wherein the combined value is in a range of a standard value ± 15 μm.
( 7 ) A multilayer circuit board obtained by the method according to any one of (1) to ( 6 ) above.
本発明に従うと、導体ポストと導体パッドとがフラックス機能付接着剤を介することにより、層間接続の時に導体ポストのはんだ又は低融点金属の融点より高い温度で加熱することではんだ接合、又は金属接合によるはんだフィレット、又は金属フィレットを形成し、信頼性の高い層間接続ができ、かつ層間接続時の圧力が大気圧のみの実質的に無加圧であり圧力分布が均一なため接続不良が発生せず、染み出し抑制でき、この技術を使うことにより、外観異常が無く高信頼性の多層の回路基板を得ることができる。 According to the present invention, the solder post or the metal pad is heated by heating at a temperature higher than the melting point of the solder of the conductor post or the low melting point metal at the time of interlayer connection through the adhesive with the flux function between the conductor post and the conductor pad. A solder fillet or metal fillet is formed, and a highly reliable interlayer connection can be made, and the pressure at the time of interlayer connection is substantially no pressure only at atmospheric pressure, and the pressure distribution is uniform, resulting in poor connection Therefore, it is possible to suppress bleeding and to use this technique to obtain a highly reliable multilayer circuit board having no appearance abnormality.
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。 Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described based on a drawing, the present invention is not limited to this at all.
本発明の多層回路基板の製造方法として、4層フレキシブル回路基板の一例を説明する。図1〜図3は、本発明の実施形態である多層フレキシブル回路基板の接続方法の例を説明する図であり、図3(c)は、多層部320とフレキシブル部330を併せ持つ、本発明で得られる4層フレキシブル回路基板340の接続構造を示す断面図である。
An example of a four-layer flexible circuit board will be described as a method for producing a multilayer circuit board of the present invention. 1-3 is a figure explaining the example of the connection method of the multilayer flexible circuit board which is embodiment of this invention, FIG.3 (c) is the present invention which has the
ステップA(図1)として、第2の回路基板となる、導体ポスト106を有する片面外層回路基板130を形成する。続いて、ステップB(図2)として、第1の回路基板となる、導体パッド204を有する内層回路基板220を形成する。最後に、ステップC(図3)として、第1から第3の工程となる、内層回路基板220の導体パッド204と片面外層回路基板130の導体ポスト106をフラックス機能付き接着剤層110の機能により金属結合を形成し、電気的接続を形成する。以上、3ステップに分けることができる。6層または8層以上のフレキシブル回路基板の場合には、層数に応じてステップAと同様の工程により片面外層回路基板を適宜作成し、ステップCを繰り返すことにより作成することが可能である。ステップA、Bの順序は、特に限定されないが、例えば、ステップA、Bの順序で行い、その後、ステップCを行うことができる。以下、各ステップについて説明する。
(1)ステップA
ステップAでは、第2の回路基板となる、外層回路基板130を製造する(図1参照)。まず、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂を硬化させた絶縁材からなる支持基材102の片面に銅箔101が付いた片面積層板120を準備する (図1(a))。この際、支持基材と銅箔との間には、導体接続の妨げとなるスミアの発生を防ぐため、銅箔と支持基材を貼り合わせるための接着剤層は存在しない方が好ましいが、接着剤を使い貼りあわせたものでもよい。
As Step A (FIG. 1), a single-sided outer
(1) Step A
In Step A, an outer
支持基材102の図中下面から、銅箔101が露出するまで、支持基材開口部103を形成する (図1(b))。
The support
この際、レーザー法を用いると開口部を容易に形成することができ、かつ小径もあけることができる。更に、過マンガン酸カリウム水溶液によるウェットデスミア又はプラズマによるドライデスミアなどの方法により、支持基材開口部103内に残存している樹脂及びスミアを除去すると層間接続の信頼性が向上し好ましい。 At this time, if a laser method is used, the opening can be easily formed and a small diameter can be opened. Further, it is preferable to remove the resin and smear remaining in the supporting substrate opening 103 by a method such as wet desmearing with an aqueous potassium permanganate solution or dry desmearing with plasma, because the reliability of interlayer connection is improved.
この支持基材開口部103内に、突起状端子として、銅ポスト104を形成する(図1(c))。銅ポスト104は、その一端が銅箔101と電気的に接続され、他端部は、支持基材103の図中下面から所定長さ突出するように形成される。さらにこの銅ポスト104の突出部分には、該突出部分を覆う金属被覆層105が形成される(図1(e))。これら銅ポスト104と金属被覆層105とで、導体ポスト106が形成される。
A
導体ポスト106の形成方法としては、特に限定されないが、例えばペーストまたはメッキ法などで銅ポストを形成した後(図1(c))、金属を被覆する。金属被覆層106を形成する金属としては、例えば、錫、鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅等の少なくとも1種類以上を含む合金が挙げられる。この場合、合金としては、前記金属のうち2種以上の金属を主とするろう材が好ましく、例えば錫−鉛系、錫−銀系、錫−亜鉛系、錫−ビスマス系、錫−アンチモン系、錫−銀−ビスマス系、錫−銅系等がある。はんだの金属組合せや組成に限定されず、最適なものを選択すればよい。
The method for forming the
銅ポスト104の高さは支持基材102の導体回路107のない側表面からの高さが、好ましくは、2μm以上50μm以下であり、より好ましくは5μm以上25μm以下である。また、金属被覆層105の厚みとしては、好ましくは、3μm以上30μm以下、より好ましくは5μm以上25μm以下である。
The height of the
次いで、支持基材102の片面に接合された銅箔101をエッチングにより、所望の導体回路107を形成する(図1(e))。
Next, a desired
次に、支持基材102の導体ポスト106が突出した面にフラックス機能付き接着剤層110を形成する(図1(f))。このフラックス機能付き接着剤層は、印刷法により支持基材102に塗布する方法などがあるが、シート状になった接着剤を支持基材102にラミネートする方法が簡便である。フラックス機能付き層間接着剤の厚みは、導体パッドを有する回路基板の回路スペース部207の体積を積層部の面積で除した値と前記導体ポストの高さを足し合わせた値を基準とし、好ましくは、基準値±15μm以内、より好ましくは基準値±10μm以内が良い。最後に、多層部のサイズに応じて切断し、外層片面回路基板130が数個面付けされたシート又は個片の外層片面回路基板130を得る(図1(g))。
Next, an
本発明に用いるフラックス機能付き接着剤は、金属表面の清浄化機能、例えば、金属表面に存在する酸化膜の除去機能や、酸化膜の還元機能を有した接着剤であり、特に限定されないが、第1の好ましい接着剤の構成としては、フェノール性水酸基を有するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂などの樹脂(A)と、前記樹脂の硬化剤(B)を含むものである。硬化剤としては、特に限定されないが、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂やイソシアネート化合物が挙げられる。 The adhesive with a flux function used in the present invention is an adhesive having a metal surface cleaning function, for example, an oxide film removal function existing on the metal surface, or an oxide film reduction function, and is not particularly limited. As a configuration of the first preferable adhesive, a phenol novolak resin having a phenolic hydroxyl group, a cresol novolak resin, an alkylphenol novolak resin, a resole resin, a polyvinylphenol resin and the like (A), and a curing agent (B) of the resin Is included. The curing agent is not particularly limited, but includes phenol bases such as bisphenol, phenol novolac, alkylphenol novolac, biphenol, naphthol, and resorcinol, and skeletons such as aliphatic, cycloaliphatic and unsaturated aliphatic. Examples of the base include epoxidized epoxy resins and isocyanate compounds.
フェノール性水酸基を有する樹脂の配合量は、特に限定されないが、全接着剤中20重量%以上〜80重量%以下が好ましく、20重量%未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、80重量%を越えると十分な硬化物を得られず、その結果として接合強度と信頼性が低下するおそれがあり好ましくない。一方、硬化剤として作用する樹脂或いは化合物は、特に限定されないが、全接着剤中20重量%以上〜80重量%以下が好ましい。接着剤には、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。 The blending amount of the resin having a phenolic hydroxyl group is not particularly limited, but it is preferably 20% by weight to 80% by weight in the total adhesive, and if it is less than 20% by weight, the effect of cleaning the metal surface is lowered. If it exceeds wt%, a sufficient cured product cannot be obtained, and as a result, the bonding strength and reliability may be lowered. On the other hand, the resin or compound that acts as a curing agent is not particularly limited, but is preferably 20% by weight to 80% by weight in the total adhesive. You may add a coloring agent, an inorganic filler, various coupling agents, a solvent, etc. to an adhesive agent as needed.
第2の好ましい接着剤の構成としては、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂(C)と、イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤(D)と、硬化性酸化防止剤(E)を含むものである。イミダゾール環を有する硬化剤としては、特に限定されないが、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、1−ベンジル−2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、ビス(2−エチル−4−メチル−イミダゾール)などが挙げられる。硬化性酸化防止剤は、酸化防止剤として作用し、かつ硬化剤と反応して硬化できる化合物であり、特に限定されないが、ベンジリデン構造を有する化合物や3−ヒドロキシ−2−ナフトイック酸、パモイック酸、2,4−ジヒドロキシ安息香酸、2,5−ジヒドロキシ安息香酸などが挙げられる。 The second preferred adhesive composition includes bisphenol-based, phenol novolak-based, alkylphenol novolak-based, biphenol-based, naphthol-based, resorcinol-based phenol bases, and skeletons such as aliphatic, cycloaliphatic and unsaturated aliphatic. An epoxy resin (C) epoxidized based on the above, an imidazole ring, and a curing agent (D) of the epoxy resin and a curable antioxidant (E). The curing agent having an imidazole ring is not particularly limited, but imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole, 2-undecylimidazole, Examples include 2-phenyl-4-methylimidazole and bis (2-ethyl-4-methyl-imidazole). The curable antioxidant is a compound that acts as an antioxidant and can be cured by reacting with the curing agent, and is not particularly limited, but includes a compound having a benzylidene structure, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, pamoic acid, Examples include 2,4-dihydroxybenzoic acid and 2,5-dihydroxybenzoic acid.
エポキシ樹脂の配合量は、特に限定されないが、全接着剤中30重量%以上〜99重量%以下が好ましく、30重量未満だと十分な硬化物が得られないおそれがあり好ましくない。 Although the compounding quantity of an epoxy resin is not specifically limited, 30 weight% or more and 99 weight% or less are preferable in all the adhesive agents, and there exists a possibility that sufficient hardened | cured material may not be obtained if it is less than 30 weight%, and is unpreferable.
上記2成分以外に、特に限定されないが、シアネート樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、マレイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を配合してもよい。又、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。 Other than the two components, although not particularly limited, a thermosetting resin such as cyanate resin, acrylic acid resin, methacrylic acid resin, or maleimide resin, or a thermoplastic resin may be blended. Moreover, you may add a coloring agent, an inorganic filler, various coupling agents, a solvent, etc. as needed.
イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤と前記硬化性酸化防止剤となるものの配合量としては、全接着剤中両者を併せ、特に限定されないが、1重量%以上〜20重量%以下が好ましく、1重量%未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、エポキシ樹脂を十分に硬化させないおそれがあり好ましくない。10重量%を越えると硬化反応が急激に進行し、接着剤層の流動性が劣るおそれがあり好ましくない。また、前記エポキシの硬化剤と前記硬化性酸化防止剤は両方を併用するまたは、片側の成分のみを単独で配合し使用することもできる。 The blending amount of the epoxy resin curing agent and the curable antioxidant having an imidazole ring is not particularly limited, and is not particularly limited, but is 1% by weight to 20% by weight. If less than 1% by weight, the effect of cleaning the metal surface is lowered, and the epoxy resin may not be sufficiently cured, which is not preferable. If it exceeds 10% by weight, the curing reaction proceeds rapidly and the fluidity of the adhesive layer may be inferior. The epoxy curing agent and the curable antioxidant may be used in combination, or only one component may be used alone.
接着剤の調整方法は、特に限定されないが、例えば固形のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)と、固形の硬化剤として作用する樹脂(B)を溶媒に溶解して調整する方法、固形のフェノール性水酸基を有する樹脂(A)を液状の硬化剤として作用する樹脂(B)に溶解して調整する方法、固形の硬化剤として作用する樹脂(B)を液状のフェノール性水酸基を有する樹脂(B)に溶解して調整する方法、又固形のエポキシ樹脂(C)を溶媒に溶解した溶液に、イミダゾール環を有し、かつエポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物(D)と硬化性酸化防止剤(E)を分散もしくは溶解する方法などが挙げられる。使用する溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、ブチルセルソブル、エチルセロソブル、N−メチルピロリドン、γ−ブチルラクトンなどが挙げられる。好ましくは沸点が200℃以下の溶媒である。
(2)ステップB
ステップBでは、第1の回路基板となる、内層のフレキシブル回路基板220を製造する。(図2参照)
まず、例えば、ポリイミドなどの、通常フレキシブル回路基板に用いられる耐熱性樹脂202と銅箔201からなる両面板210を準備する(図2(a))。両面板210は、フレキシブル部の素材となり、銅箔201と耐熱性樹脂202の間には、屈曲性・折り曲げ性を高めるために接着剤層は存在しない方が好ましいが存在しても構わない。この両面板210にスルーホール203にて表裏の電気的導通を形成した(図2(b))後、エッチングにより、導体回路及び導体ポスト106を受けることができる導体パッド204を形成する(図2(c))。銅残率は30%以上70%以下が好ましい。これ以上の割合とした場合、積層工程において真空空間301を形成することが困難となり、これ以下の割合とした場合、層間接続工程において成形と同時に層間接続を行うことが困難となる。
The method for adjusting the adhesive is not particularly limited. For example, a method for adjusting a resin by dissolving a resin (A) having a solid phenolic hydroxyl group and a resin (B) acting as a solid curing agent in a solvent, solid phenol The resin (A) having a functional hydroxyl group is dissolved in a resin (B) that acts as a liquid curing agent, and the resin (B) that acts as a solid curing agent is a resin having a liquid phenolic hydroxyl group (B Or a curable antioxidant having a imidazole ring and acting as a curing agent for the epoxy resin in a solution obtained by dissolving the solid epoxy resin (C) in a solvent. Examples thereof include a method of dispersing or dissolving (E). Examples of the solvent to be used include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexane, toluene, butyl cersable, ethyl cello soluble, N-methylpyrrolidone, and γ-butyl lactone. A solvent having a boiling point of 200 ° C. or lower is preferable.
(2) Step B
In Step B, an inner-layer
First, for example, a double-
その後、フレキシブル部330に相当する部分の導体回路205にポリイミドなどからなる表面被覆206(図2(d))を施し、内層フレキシブル回路基板を形成する。
Thereafter, a surface coating 206 (FIG. 2D) made of polyimide or the like is applied to a portion of the
この内層フレキシブル回路基板は、積層前に所望する数個の内層フレキシブル回路基板が面付けされたシート又は個片に裁断しても問題はない。
(3)ステップC
ステップCでは、第1から第3の工程をもちいて、多層フレキシブル回路基板340を製造する。(図3(d))
まず、個片の片面外層回路基板130を内層フレキシブル回路基板220にレイアップする(図3(a))。その際の位置合わせは、各層の導体回路に予め形成されている位置決めマークを画像認識装置により読み取り位置合わせする方法、位置合わせ用のピンで位置合わせする方法を用いて、各層を仮接着する。第1の工程となる、仮接着の方法は、次の積層工程で層間の空気を排気するため密着させず、通気部を設ける必要がある。
Even if this inner layer flexible circuit board is cut into a sheet or a piece on which several desired inner layer flexible circuit boards are imprinted before lamination, there is no problem.
(3) Step C
In Step C, the multilayer
First, the single-sided outer
第1の工程の圧力は、真空度が0.01kPa以上20kPa以下が好ましく、さらに好ましくは0.01kPa以上10kPa以下である。フラックス機能つき層間接着剤110が軟化する第1の工程の温度においてプレスすることにより導体ポスト106を接合する導体パッドの近傍まで埋め込む。前記第1の工程の温度は、40℃以上前記金属被覆層の融点以下が好ましい。また、層間接着剤の粘度は、20Pa・s以上500Pa・s以下が好ましい。この時、内層導体回路スペース部207は接着剤で成形を行わず、導体パッドや導体回路とフラックス機能付き層間接着剤と回路基板絶縁層により密閉された真空空間301を形成する(図3(b))。
The pressure of the first step is preferably 0.01 kPa or more and 20 kPa or less, more preferably 0.01 kPa or more and 10 kPa or less. By pressing at the temperature of the first step where the interlayer adhesive 110 with a flux function is softened, the
第2の工程となる、はんだ又は低融点金属からなる金属被覆層の融点以上に加熱する第2の工程の温度にすることで、フラックス機能付き接着剤層110が軟化し、同時に活性化することにより導体ポスト106を覆う、前記金属被覆層溶融し、大気圧のみの実質的に無加圧で加圧することで、フラックス機能付き層間接着剤が真空空間301に流れ込むことにより成形される。層間接着剤の粘度は、10Pa・s以上400Pa・s以下が好ましい。また同時にフラックス機能付き層間接着剤の厚みが減少するため、溶融状態である、前記金属被覆層が導体パッド204と接触することにより、はんだ接合または金属接合し、同時にはんだフィレットまたは金属フィレットを形成する(図3(c))。
The
第3の工程として、フラックス機能付き接着剤を硬化させるため接着剤が硬化反応を開始する温度以上、かつはんだ又は、低融点金属が熔融しない温度においてオーブン又は、真空乾燥機にて加熱し、フラックス機能付接着剤を硬化する。その後、導体回路107に表面被覆302を施し(図3(d))、多層フレキシブル回路基板を得る。この表面被覆302は絶縁樹脂に接着剤を塗布したオーバーレイフィルムを貼付または、インクを直接支持基材に印刷する方法などがある。この表面被覆302にはメッキなどの表面処理用に表面被覆開口部303を設けてもよい。表面被覆開口部303の表面にも前記同様のはんだ又は金属や合金、金、銀、ニッケル等により表面処理をしてもよい。
As a third step, in order to cure the adhesive with a flux function, it is heated in an oven or a vacuum dryer at a temperature higher than the temperature at which the adhesive starts a curing reaction and at which the solder or low melting point metal does not melt, and the flux Cure functional adhesive. Thereafter, a
(実施例1)
(外層片面回路基板の作製)
厚み55μmのエポキシ樹脂を硬化させた絶縁材からなる支持基材102上に厚み12μmの銅箔101が付いた片面積層板120(住友ベークライト製 スミライト LαZ CLBu)を、支持基材102側の面から、UVレーザーにより100μm径の支持基材開口部103を形成し、過マンガン酸カリウム水溶液によるデスミアを施す。この支持基材開口部103内に電解銅メッキを施し銅箔のある反対面側の絶縁基材表面より高さ15μmとした後、はんだメッキ(錫−鉛共晶)厚み15μmを施し、導体ポスト106を形成する。次に、片面積層板120の銅箔101をエッチングし、導体回路107を形成する。次いで、厚み35μmの熱硬化性のフラックス機能付き接着剤シート(住友ベークライト製 層間接着シート RCF)をラミネートし、フラックス機能付き接着剤層110を真空ラミネーターにてラミネートすることにより形成した。最後に、積層部のサイズに外形加工し、外層片面回路基板130を得た。
(内層フレキシブル回路基板の作製)
銅箔201が12μm、支持基材202がポリイミドフィルム厚み25μmの2層両面板210(三井化学製 NEX23FE(25T))を、ドリルによる穴明け後、ダイレクトメッキし、電解銅メッキによりスルーホール203を形成し表裏の電気的導通を形成した後、エッチングにより、導体回路及び導体2層ポスト105を受けることができるパッド204を形成する。導体回路及び導体パッドのスペース部207に対する割合は50%とした。その後、フレキシブル部330に相当する部分の導体回路205に、厚み12.5μmのポリイミド(鐘淵化学工業製 アピカルNPI)に厚み25μmの熱硬化性接着剤(自社開発材料)により表面被覆206を形成した。最後に、外形サイズに裁断し、内層フレキシブル回路基板220を得た。
(多層フレキシブル回路基板の作製)
外層片面回路基板130を内層フレキシブル回路基板220に、位置合わせ用のピンガイド付き治具を用いてレイアップした。その後、スポットヒーター250℃にて部分的に位置決めのため仮接着した。次いで、第1の工程として、真空式プレスにて100℃、0.1MPa、60秒で積層し、導体ポストを導体パッド近傍まで成形すると同時に、真空空間301を形成した。次いで、第2の工程として、リフロー炉にて大気圧下で260℃に加熱し、フラックス機能付き接着剤層110により真空空間301の埋め込み成形が行われ、フラックス機能付き層間接着剤層110が薄くなることにより導体ポスト106表面の溶融はんだが、内層フレキシブル回路基板220のパッド204と接触することによりはんだ接合及びはんだフィレットを形成し、層間を接合した。その後、第3の工程として、接着剤を硬化させるため温度を180℃、60分間加熱した後、液状レジスト(日立化成製 SR9000W)を印刷し、次いで表面被膜を施し、多層フレキシブル回路基板340を得た。
(Example 1)
(Production of outer layer single-sided circuit board)
A single-area layer plate 120 (Sumilite LαZ CLBu manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) having a
(Production of inner layer flexible circuit board)
Two-layer double-sided board 210 (Mitsui Chemicals NEX23FE (25T)) having a
(Production of multilayer flexible circuit board)
The outer-layer single-sided
(実施例2)
外層片面板130を厚み25μmのポリイミドを基材とした12μの銅箔のついた片面銅張板(宇部興産製 ユピセルSE1310)に変更した以外は実施例1と同様の方法で得られた多層フレキシブル回路基板。
(Example 2)
A multilayer flexible board obtained in the same manner as in Example 1 except that the outer layer single-
(実施例3)
外層片面板130の導体ポスト106のはんだメッキを共晶はんだから錫−銀3.5に変更した以外は、実施例1と同様の方法で得られた多層フレキシブル回路基板。
(Example 3)
The multilayer flexible circuit board obtained by the same method as Example 1 except having changed the solder plating of the
(比較例1)
外層片面回路基板130および内層フレキシブル回路基板220は実施例1と同様の方法で作成した。次いで、外層片面回路基板130を内層フレキシブル回路基板220に、位置合わせ用のピンガイド付き治具を用いてレイアップした。その後、スポットヒーター250℃にて部分的に位置決めのため仮接着した。その後、積層工程として、真空プレスを使わず、油圧プレスを用いて260℃、0.1MPaでプレスを行った後、接着剤を硬化させるため温度を180℃、60分間加熱した後、液状レジスト(日立化成製 SR9000W)を印刷し、次いで表面被膜を施し、多層フレキシブル回路基板340を得た。
(Comparative Example 1)
The outer-layer single-sided
実施例1〜3の多層フレキシブル回路基板は、層間接続部が確実にはんだ接合されており、かつはんだフィレットが形成されており、成形不良も起こらなかった。更に、層間接続部である導体ポスト106と導体パッド204との間には、はんだが厚み3μmから10μmの厚みで存在していた。
In the multilayer flexible circuit boards of Examples 1 to 3, the interlayer connection portion was securely soldered, the solder fillet was formed, and no molding failure occurred. Further, the solder exists in a thickness of 3 μm to 10 μm between the
また、これらの実施例で得られたサンプルを温度サイクル試験(ホットオイル260℃5秒浸漬と常温オイル20秒浸漬の繰り返し100回)を行っても、断線不良の発生がなく、はんだ接合部の状態も良好であり、導通抵抗の上昇も5%以下、線間の絶縁抵抗の低下も5%以下であった。 In addition, even when the samples obtained in these examples were subjected to a temperature cycle test (100 times of hot oil 260 ° C. immersion for 5 seconds and normal temperature oil 20 seconds immersion), no disconnection failure occurred, The state was also good, the increase in conduction resistance was 5% or less, and the decrease in insulation resistance between lines was 5% or less.
しかし、比較例1においては、油圧プレスを用いたため圧力分布が不均一となり接続不良箇所が発生し、さらに圧力を高くしたため、層間接着剤のシミ出しが3mm以上と大きく、外観不良となった。さらに、成形と層間の接合を同時に行ったため、成形不良による空隙が多く、温度サイクル試験を行った結果、空隙の膨張による応力で層間接合部に亀裂が生じ、断線に至った。 However, in Comparative Example 1, since a hydraulic press was used, the pressure distribution was non-uniform, resulting in poor connection, and the pressure was further increased. As a result, the adhesion of the interlayer adhesive was as large as 3 mm or more, resulting in poor appearance. Furthermore, since molding and interlayer bonding were performed simultaneously, there were many voids due to molding defects, and as a result of performing a temperature cycle test, cracks were generated in the interlayer junction due to stress due to void expansion, leading to disconnection.
回路基板を重ね合わせる構造をとる多層回路基板の層間接続において、フラックス機能付接着剤を層間に配することにより、導体2層ポストと導体パッドがはんだ、または金属接合し、さらにフィレットを形成することで、より信頼性の高い接合を行うことができ、かつ大気圧による成形、層間接続工程とすることで確実な接合を可能とし、さらに染み出しの無い外観良好な多層回路基板を得ることができる。 In interlayer connection of multilayer circuit boards that have a structure in which circuit boards are stacked, by placing an adhesive with a flux function between the layers, the conductor two-layer post and the conductor pads are soldered or metal-bonded, and further a fillet is formed. In addition, it is possible to perform bonding with higher reliability, and it is possible to perform reliable bonding by forming by atmospheric pressure and an interlayer connection process, and further, it is possible to obtain a multilayer circuit board having a good appearance without bleeding. .
101、201:銅箔
102、202:支持基材
107、205:導体回路
103:支持基材開口部
104:導体ポスト第1層
105:導体ポスト金属被覆層
106:導体ポスト
120:片面積層板
110:フラックス機能付き接着剤層
130:外層片面回路基板
203:スルーホール
204:パッド
206、302:表面被覆
210:両面積層板
220:内層フレキシブル回路基板
301:真空空間
303:表面被覆開口部
310:積層工程後の断面図
320:多層部
330:フレキシブル部
340:多層フレキシブル回路基板(4層)
101, 201:
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