JP4463406B2

JP4463406B2 - 層間接続構造を有する積層配線板の製造方法

Info

Publication number: JP4463406B2
Application number: JP2000293766A
Authority: JP
Inventors: 克雄川口
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-09-27
Filing date: 2000-09-27
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: JP2002111202A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，導体層と層間絶縁層とを積層してなる積層配線板の製造方法に関する。さらに詳細には，積層配線板において導体層同士の電気的接続をとる層間接続構造を有する積層配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，積層配線板においては，層間絶縁層に穴を開けて上下の導体層間の導通箇所とする層間接続構造を随所に設けている。ビアホールあるいはスルーホール等と称されるものがこれである。このような層間接続構造では通常，層間絶縁層に開けた穴にめっきを施してそのめっき層により上下の導通をとったり，あるいは，穴に導電性の充填剤を充填してその充填剤により上下の導通をとったりしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の積層配線板には，上下間の導電性が不十分であるという問題点があった。めっき層により上下の導通をとった場合には，めっき層の膜厚により導電箇所の断面積が規制されるためである。また，導電性の充填剤により上下の導通をとった場合には，充填剤の導電率がさほど高くないためである。導電性の充填剤とはいっても樹脂に金属等の粉末を分散したものだからである。このように導電性が低いため，信号系はともかくパワー系のような大電流が流れる箇所には使いにくかった。穴の中全部をめっきで埋め尽くして導電性を確保することも考えられるが，それでは生産性が悪い。
【０００４】
本発明は，前記した従来の層間接続構造が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造を有する積層配線板の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題の解決を目的としてなされた本発明の製造方法により製造される層間接続構造を有する積層配線板は，絶縁層と，絶縁層の両面にそれぞれ設けられた導体パターンと，絶縁層に厚さ方向に嵌入された導電性のピンとを有し，ピンにより絶縁層の両面の導体パターン間の導通がとられているものである。このため，めっき層や充填剤による導通と異なり，導電箇所の断面積および導電率がともに十分に確保できる。また，あらかじめ作成しておいた部材片を絶縁層に嵌入しすることにより，高い生産性で製造できる。
【０００６】
また，本発明の層間接続構造を有する積層配線板の製造方法では，絶縁層に，導電性であり，かつ，両端部が尖った形状であるピンを厚さ方向に嵌入させ，ピンの端部が絶縁層の表面から出ている状態とし，その絶縁層を他の配線板と重ね合わせて圧着し，ピンにより絶縁層の両面間の導通をとる。これにより，絶縁基材の両面の導体パターンが，絶縁層に嵌入されたピンを介して接続された層間接続構造を有する積層配線板が製造される。
【０００７】
ここにおいて，絶縁層にピンを嵌入させるためには例えば，凹部を有する金型の凹部にピンを立て，その上に絶縁層を配置して加圧すればよい。これにより，ピンが絶縁層に嵌入させられる。
【０００８】
さらに，ピンとして，対向面に半円錐形の凹みを形成した金型によって，銅線を切断することにより形成されたものを用いるとよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
（実施の形態）
本実施の形態として，導電性の部材片として金属製のピンを用いる形態を説明する。本形態では概略，図１に示す手順により配線板を製造する。本形態で使用する主なものとしては，金属製のピン１，ピン１を立てるための金型３，コア絶縁層となるべきプリプレグ７，一般的な製法により別に作製した両面配線板１０，が挙げられる。
【００１２】
ピン１は，０.３ｍｍ程度の径の銅線を０.５ｍｍ程度（プリプレグ７の厚さより少し長くする）に切断したものである。ピン１は，図２に示すような金型対１３により銅線を切断して得られる。金型対１３はそれぞれ，対向面に半円錐形の凹みを表裏から対向させて形成したものである。ピン１は，この切断により両端が尖った形状をしている。なおピン１は，金などでめっきしたものであってもよいし，銅の代わりに亜鉛等を用いてもよい。金型３は，平板状の金属板の一方の面に，ピン１を立てるための円錐形の凹み５を多数形成したものである。凹み５の数および配置は，製造しようとする配線板のコア層における層間接続構造の配置による。凹み５は，ドリル等による切削加工で形成される。
【００１３】
まず，図１中の「振動」に示すように，金型３上に多数のピン１をばらまく。そして適宜振動を加えると，金型３の各凹み５にピン１が１本ずつ入って，各ピン１が立った状態となる。そこで余分なピン１を除去すると，図１中の「整列」に示すように，金型３上の所定の位置に所定の数のピン１が立った状態で整列した状態が得られる。余分なピン１を除去するには，凹み５に立っているピン１が倒れない程度に軽く金型３を傾斜させてやればよい。
【００１４】
そして，図１中の「組合」に示すようにそれらの上にプリプレグ７を配置し，これらをホットプレスする。一般的には，このホットプレスの際，プリプレグ７の上に耐熱紙などの離型用シートを敷いておく。プリプレグ７とプレス板との接着を防ぐためである。すると，図１中の「加熱貫通」に示すように，プリプレグ７に各ピン１が刺さった状態が得られる。そして，プリプレグ７が十分冷めて硬化してから金型３から外す。離型用シートも取り除く。この状態では図１中の「外す」に示すように，各ピン１がプリプレグ７をその厚さ方向に貫通しており，各ピン１の両端がプリプレグ７の表裏面から顔を出している。この状態のものを以下，コア板８という。
【００１５】
そして，図１中の「多層化」に示すように，別に作製した２枚の両面配線板１０，１０をコア板８の表裏に位置合わせして配置し，プレスする。これにより，図１中の「できあがり」に示すように，４層配線板１１ができあがる。４層配線板１１では，各ピン１により，内層同士の導通がとられている。すなわち，各ピン１が内層同士の層間接続構造をなしている。
【００１６】
このようにして製造された４層配線板１１では，内層同士の層間接続がピン１により取られている。そしてピン１は前述のように，銅線から形成されたものである。このため，穴の壁面のめっき層のみによる層間接続と比較して，表裏間の導通部分の断面積が著しく広い。また，穴に導電性充填剤を充填した層間接続と比較して，導通部分の導電率が著しく高い。また，穴を全部めっきで埋め尽くすことによる層間接続と比較して，生産性がはるかに高い。穴の壁面のめっき層による層間接続と比較しても，穴開けやめっきなどといった複雑なプロセスを要しない分生産性が高い。このように本形態により，十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造およびその製造方法が実現されている。
【００１７】
むろん，４層配線板１１の表裏にさらに絶縁層や導体層をビルドアップして多層化してもよい。あるいは，４層配線板１１を複数枚製造し，絶縁フィルムを介してこれらを積層して多層化してもよい。
【００１８】
本形態においては，図１中の「組合」の時点で，図３に示すようにプリプレグ７の代わりに樹脂付き銅箔１４を用いてもよい。むろん，樹脂１６を金型３およびピン１に向け，銅箔１５を外向きにする。この場合，図４に示すように，片面に銅箔１５のあるコア板１８が得られる。
【００１９】
（第１の参考形態）
次に第１の参考形態として，導電性の部材片として金属製のボールを用いる形態を説明する。本参考形態では概略，図５に示す手順により配線板を製造する。本参考形態で使用する主なものとしては，金属製のボール２，ボール２を並べるための金型４，コア絶縁層となるべきプリプレグ７，一般的な製法により別に作製した両面配線板１０，が挙げられる。このうちプリプレグ７と両面配線板１０とは前述の実施の形態のものと特に差異はない。
【００２０】
ボール２は，０．３ｍｍ程度の径の銅球である。ボール２は，金などでめっきしたものであってもよいし，銅の代わりに亜鉛等を用いてもよい。金型４は，平板状の金属板の一方の面に，ボール２を並べるための半球型の凹み６を多数形成したものである。凹み６の数および配置は，製造しようとする配線板のコア層における層間接続構造の配置による。なお，凹み６の形状は，半球型に限らず，単純な円柱状であってもよい。
【００２１】
まず，図５中の「振動」に示すように，金型４上に多数のボール２をばらまく。そして適宜振動を加えると，金型４の各凹み６にボール２が１つずつ入る。そこで余分なボール２を除去すると，図５中の「整列」に示すように，金型４上の所定の位置に所定の数のボール２が整列した状態が得られる。余分なボール２を除去するには，凹み６に入っているボール２が出てこない程度に軽く金型４を傾斜させてやればよい。
【００２２】
そして，図５中の「組合」に示すようにそれらの上にプリプレグ７を配置し，これらをホットプレスする。すると，図５中の「加熱嵌入」に示すように，プリプレグ７に各ボール２が嵌入された状態が得られる。そして，プリプレグ７が十分冷めて硬化してから金型４から外す。この状態では図５中の「外す」に示すように，各ボール２がプリプレグ７に対しその厚みの半分程度嵌入している。この状態のものを以下，コア板９という。
【００２３】
以下は実施の形態の場合と同様である。すなわち，図１中の「多層化」においてコア板８の替わりに図５のコア板９を用いて，上下２枚の両面配線板１０，１０とともにプレスする。これにより各ボール２がプリプレグ７を完全に貫通し，４層配線板ができあがる。そのできあがりの４層配線板の構造は，図１中の「できあがり」に示すものとほぼ同様である。
【００２４】
このようにして製造された４層配線板では，内層同士の層間接続が銅製のボール２により取られている。このため，実施の形態のものと同様に，穴の壁面のめっき層のみによる層間接続と比較して，表裏間の導通部分の断面積が著しく広い。また，穴に導電性充填剤を充填した層間接続と比較して，導通部分の導電率が著しく高い。また，穴を全部めっきで埋め尽くすことによる層間接続と比較して，生産性がはるかに高い。穴の壁面のめっき層による層間接続と比較しても，穴開けやめっきなどといった複雑なプロセスを要しない分生産性が高い。このように本参考形態により，十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造およびその製造方法が実現されている。
【００２５】
むろん本参考形態においても，その後さらに絶縁層や導体層をビルドアップして多層化してもよいし，４層配線板同士を絶縁フィルムを介して積層して多層化してもよい。また，図５中の「組合」の時点で，プリプレグ７の代わりに樹脂付き銅箔１４を用いてもよい。
【００２６】
（第２の参考形態）
続いて第２の参考形態として，前述の第１の参考形態における金型４を変形したものを説明する。本参考形態では，金型４に替えて，図６中の「治具」に示す治具４０および遮蔽板５０を用いる。
【００２７】
治具４０は，金型４の凹み６をもっと多数設けるとともに，各凹み６の底に厚さ方向に通気孔４１を設け，さらに板面と平行に差し込み穴４２を設けたものである。通気孔４１は細い円形断面の孔であるのに対し，差し込み穴４２は板状の部材を収容できる形状のスペースである。治具４０において凹み６および通気孔４１は，碁盤目状に多数形成されている。そして，通気孔４１の裏面側からエアポンプ等適宜の空気吸引装置により空気を吸引できるようになっている。遮蔽板５０は，治具４０の差し込み穴４２に差し込まれることにより，通気孔４１を選択的に塞ぐものである。よって遮蔽板５０には，穴パターン５１が形成されている。なお，図６中の「治具」に示す治具４０は，図５中に示す金型４とは上下が逆になっている。
【００２８】
治具４０および遮蔽板５０を用いてボール２を整列させる際には，次のようにする。まず，治具４０の差し込み穴４２に遮蔽板５０を差し込む。これにより，治具４０の通気孔４１が選択的に塞がれた状態となる。この状態の治具４０を多数のボール２へ上方から接触させると，治具４０の各凹み６にボール２が１つずつ入る。図６中の「吸引」はこの状態を示している。そこで通気孔４１の裏面側から空気を吸引しつつ治具４０を引き上げると，図６中の「引上げ」に示すように，一部の凹み６にのみボール２が吸着した状態となる。この状態でボール２が吸着しているのは，当然，遮蔽板５０に塞がれていない通気孔４１につながっている凹み６である。一方，遮蔽板５０に塞がれている通気孔４１につながっている凹み６には，ボール２が吸着していない。
【００２９】
この状態の治具４０を上下ひっくり返すと，図６中の「上下反転」に示す状態となる。ここまで来れば空気の吸引を停止してもよい。また，遮蔽板５０を引き抜いてもよい。この状態は，図５中の「整列」に示す状態と同じように，治具４０上の所定の位置に所定の数のボール２が整列した状態である。よって，この状態に対し，図５中の「組合」以下の各工程を実施すれば，第１の参考形態の場合と同様にして４層配線板が製造される。
【００３０】
本参考形態では，治具４０に碁盤目状に多数設けられている凹み６を，遮蔽板５０により選択的に用い，ボール２を整列させるようにしている。したがって，製造しようとする配線板の仕様ごとに，その仕様に応じた穴パターン５１を有する遮蔽板５０を用意しておけば，治具４０は共通に使用することができる。このため，多品種生産への対応が容易にできる。
【００３１】
なお本参考形態においては，治具４０の差し込み穴４２は必ずしも不可欠のものではない。遮蔽板５０を治具４０の裏面（凹み６の反対側の面）に密着させて配置するだけでも可能である。ただし，位置合わせの確実性や，特に上下反転時の安定性などを考えると，本参考形態のように差し込み穴４２を有する方が有利である。また，差し込み穴４２を有する場合，差し込み穴４２と裏面との間で通気孔４１を全部集合させてしまうことができる。このようにすると吸引装置との結合がしやすく有利である。
【００３２】
以上詳細に説明したように本発明の実施の形態および各参考形態によれば，金型３，４，または治具４０上に整列させたピン１またはボール２をプリプレグ７などの絶縁層にプレスにより貫通または嵌入させ，これらが内層同士の層間接続構造をなすようにしている。これにより，導通部分の導電率が著しく高い層間接続構造を有する配線板を，生産性よく製造できるのである。また，第２の参考形態のように治具４０の各凹み６に通気孔４１をつなげるとともに遮蔽板５０でこれらを選択的に用いることにより，多品種生産にも容易に対応できるものである。
【００３３】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造を有する積層配線板の製造方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による配線板の製造手順を示す図である。
【図２】銅線を切断する金型の例を示す図である。
【図３】実施の形態において，プリプレグに替えて樹脂付き銅箔を用いる変形例（プレス前）を示す断面図である。
【図４】実施の形態において，プリプレグに替えて樹脂付き銅箔を用いる変形例（プレス後）を示す断面図である。
【図５】第１の参考形態による配線板の製造手順を示す図である。
【図６】第２の参考形態による配線板の製造手順を示す図である。
【符号の説明】
１ピン（部材片）
２ボール（部材片）
３，４金型
５，６凹み
７プリプレグ（コア絶縁層）
１０両面配線板
４０治具
４１通気孔
５０遮蔽板

Claims

絶縁層に，導電性であり，かつ，両端部が尖った形状であるピンを厚さ方向に嵌入させ，前記ピンの端部が前記絶縁層の表面から出ている状態とし，
その絶縁層を他の配線板と重ね合わせて圧着し，
前記ピンにより前記絶縁層の両面間の導通をとることを特徴とする層間接続構造を有する積層配線板の製造方法。
請求項１に記載する層間接続構造を有する積層配線板の製造方法において，
凹部を有する金型の凹部に前記ピンを立て，
その上に絶縁層を配置して加圧し，前記絶縁層に前記ピンを嵌入させることを特徴とする層間接続構造を有する積層配線板の製造方法。
請求項１または請求項２に記載する層間接続構造を有する積層配線板の製造方法において，
前記ピンとして，対向面に半円錐形の凹みを形成した金型によって，銅線を切断することにより形成されたものを用いることを特徴とする層間接続構造を有する積層配線板の製造方法。