JP4795711B2 - 回路形成用材料と、この回路形成用材料を用いた回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回路基板や回路部品等を電気的に相互接続するために用いる回路形成用材料と、この回路形成用材料を用いた回路基板及びその製造方法とに関するものである。

近年、電子手帳、携帯端末等に代表される小型電子機器を製造するために、使用する電子基板を高密度、小面積化するために、基板の多層化がなされており、種々の製造方法が提案されている。たとえば、ＡＬＩＶＥ基板、ビルドアップ基板、Ｂ2ｉｔ基板に代表されるものである。多層化する際に当たり、メッキスルーホールの形成、ビアに対してアディテイブメッキ、導電性ペ−ストを使用する方法等があるが、特にメッキによる多層接続は、メッキ時間、設備の面で、コストを押し上げる要因になっている。

上記のような電子機器で用いられる回路基板や回路部品等を電気的に相互接続するために、従来から、下記特許文献１に開示される半導体装置や下記特許文献２に開示される配線基板が用いられている。特許文献１の半導体装置は、フレキシブル・プリント基板の複数の電極部が異方導電性接着材料を介して別の被接続基体の対応する電極部と電気的に接続される領域を具備し、前記異方導電性接着材料と共に前記領域内における複数の電気的接続部相互間を埋める絶縁部材を設けたことを特徴とすることをその主旨としている。特許文献２の配線基板は、２層以上の配線基板において、層間の電気的接続が異方性導電材料とランド部に形成された突起状導電体からなることを特徴とすることをその主旨としている。
特開２０００−１９５８９９号公報 特開２００３−１３３６７４号公報

特許文献１の半導体装置は、最初に配線基板や回路基板等を形成してから、異方導電性接着材料によって電極同士を電気的に接続して形成するものであるが、その製造工程の簡素化がさらに望まれている。特許文献２の配線基板は、配線パターン上に突起状導電体を形成し、その上にさらに異方導電性フィルムを加圧、加熱して、配線パターンと銅箔とを導電させるものであるが、これについても製造工程の簡素化が望まれている。

そこで、本発明の目的は、製造工程を簡素化するために用いられる回路形成用材料と、この回路形成用材料を用いた回路基板及びその製造方法とを提供することである。

本発明の回路形成用材料は、所定の配線パターンを形成するための電極層と、前記電極層の表面に形成され、導電性粒子を含む熱接着性ポリマーからなると共に、加熱・加圧によって溶解して、金属層の配線パターンに電気的に接続される電極部分と、合金を形成する低融点金属を含む異方導電性接着剤層と、前記金属層に対して、前記異方導電性接着剤層と反対側の面に形成された補強フィルムと、を備えたものである。
上記構成により、導電性に優れ、配線基板等の回路の製造工程を簡素化できる回路形成
用材料を提供できる。また、補強フィルムを有するので、加工のハンドリング性や、加圧
加工の際のクッション材としての効果も奏する。

また、本発明の回路基板は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層の表面に形成された配線パターン層と、前記配線パターン層の表面に形成され、所定位置に孔を複数有する第２絶縁層と、前記孔を介して、前記配線パターン層と前記異方導電性接着剤層とが接するように、前記第２絶縁層の表面に圧着された上述の回路形成用材料とを備えたものである。
上記構成により、異方導電性接着剤層のみを介して、回路形成用材料の金属層と配線パターン層とが電気的に接続されているので、簡素な構成で導電性に優れた回路基板を提供できる。

また、本発明の回路基板の製造方法は、所定の配線パターンを形成できる金属層の表面に、導電性粒子を含む熱接着性ポリマーからなると共に、加熱・加圧によって溶解して、金属層の所定の配線パターンに電気的に接続される電極部分と、合金を形成する低融点金属を含む異方導電性接着剤層を形成し、回路形成用材料を作製する工程と、第１絶縁層の表面に配線パターン層を形成する工程と、前記配線パターン層の表面に第２絶縁層を形成する工程と、前記第２絶縁層に、その表面から配線パターン表面まで連通する孔を形成する工程と、前記孔を介して、前記配線パターン層と前記異方導電性接着剤層とが接するように、前記第２絶縁層の表面に前記回路形成用材料を加熱・加圧によって圧着すると共に、当該加熱・加圧によって前記低融点金属を溶解して前記異方導電性接着剤層中に前記電極部分と前記合金を形成する工程と、前記金属層に所定の配線パターンを形成する工程と、を備えているものである。
本発明の回路基板の製造方法は、配線パタ−ンと回路形成用材料との接続を乾式で行う
ものなので、スクリーン印刷やメッキ等の湿式の製造方法に比べ、製造工程を簡素化でき
、容易かつ迅速に回路基板を形成できる。また、スクリーン印刷やメッキ等の湿式の製造
方法のように、高価な装置が必要ではないので、コスト低減もできる。

次に、図を参照しながら、本発明の実施形態に係る回路形成用材料と、この回路形成用材料を用いた回路基板及びその製造方法について説明する。

まず、本発明の第１実施形態に係る回路形成用材料について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る回路形成用材料１の断面図である。２は金属層、３は異方導電性接着剤、４は補強フィルムである。

金属層２は、５〜１５μｍの厚みの銅箔であることが好ましいが、これに限られない。この金属層２は、配線パターンを形成できるものである。

異方導電性接着剤層３は、導電性粒子を含む熱接着性ポリマーからなり、１００〜２００℃で加熱圧着可能な接着剤である。

熱接着性ポリマーとしては、熱可塑性ポリマー、熱硬化性ポリマーを使用することができる。
熱可塑性ポリマーとしては、ポリウレタン、飽和ポリエステル（非晶性）、ＳＢＳ（スチレン−ブタジエン−スチレン）、ＳＩＳ（スチレン−イソプレン−スチレン）、ＳＥＢＳ（スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン）、ＳＥＰＳ（スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン）、ＥＶＡ、共重合ナイロン、ダイマー酸ベースポリアミド、クロロプレンゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等があり、少なくとも１種類、または、２種類以上をブレンドして使用できる。
熱硬化性ポリマーとしては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フェノ−ル樹脂、メラミン樹脂、アクリル−メラミン樹脂、アルキッド−メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が使用できる。

導電性粒子としては、ニッケル、銀、銅、タングステン、若しくは、ニッケル又は銅に対して金メッキ又は銀メッキしたもので、平均粒子径が、１０〜５０μのものである。

なお、導電性粒子がニッケルである場合、ニッケルの導電性をさらに良くするために施す金メッキは、１〜１０ｗｔ％であることが好ましい。１ｗｔ％未満だとニッケル粉表面全体を均一にメッキできず、導電性が不安定になり、１０ｗｔ％を超える場合は、粉体のコストが著しく高くなるので、経済的でないからである。また、導電性粒子がニッケルである場合、本実施形態の異方導電性接着剤に０．５〜２０ｗｔ％配合されるものであることが好ましい。０．５ｗｔ％未満だと異方導電性接着剤の電気抵抗が高くなりすぎ、２０ｗｔ％を超えると異方導電性接着剤の電気的異方性を保持できなくなるためである。

また、導電性粒子が、銅粉である場合、銅粉の導電性を良くするために施す銀メッキは、５〜２０ｗｔ％であることが好ましい。５ｗｔ％未満だと、導電性が不安定になり、２０ｗｔ％を超えると粉体コストが著しく高くなるので、経済的でないからである。

なお、異方導電性接着剤層３は、導電性粒子として、錫‐銀‐銅、錫‐銀‐銅‐ビスマス、錫‐銀‐銅‐インジウム、錫‐銀‐銅‐ビスマス‐インジウム、錫‐銀‐ビスマス‐インジウム、錫‐ビスマス、錫‐銀‐ビスマス、錫‐亜鉛‐ビスマス、錫‐亜鉛、錫‐インジウムなどの金属組成よりなるものであってもよい。具体的には、千住金属工業（株）製 エコソルダー（品番：Ｍ２０、Ｍ３０、Ｍ３１、Ｍ３３、Ｍ３５、Ｍ３７、Ｍ４１、Ｍ４２、Ｍ５１、Ｍ７０４、Ｍ７０５、Ｍ７０６、Ｍ７０７、Ｍ７１５、Ｍ７１６、Ｌ１１、Ｌ２０、Ｌ２１、Ｌ２３）や、旭化成（株）製 合金粉（特開２０００−１４４２０３号公報、特開２００１−１７６３３１号公報に開示されている）などを使用することができる。なお、単独で低融点となるＩｎやＳｎなどの材料が含まれる又は用いられてもよい。なお、本発明においては、旭化成（株）製 合金粉を用いることが特に好ましい。例えば、後述する接着シートとして使用された後の工程で、熱プレス加工を施せば、この合金粉は変形するため、回路基板本体表面の絶縁層への突き刺さりがなく、かつ、上記プレス加工により導電性接着剤層３中において低融点合金が溶融して電極部分と合金を形成するため、電気接続信頼性に優れる。また、銅粉にＳｎメッキをしたものも導電性粒子として使用できる。また、異方導電性接着剤層３の材質は、上述したものに限られず、異方導電性を有する接着剤であればどのようなものでもよい。

補強フィルム４は、ＰＥＴフィルムに粘着剤層を有するものであり、金属層２を補強することができる上、剥離等の加工性にも優れたものである。

次に、回路形成用材料１の製造方法について説明する。図２は、回路形成用材料１の製造工程を示す図である。まず、金属層２の片面側に補強フィルム４を貼り付ける（図２（ａ））。次に、金属層２に対して補強フィルム４とは反対側の面に異方導電性接着剤層３を塗布することにより、回路形成用材料１は製造される（図２（ｂ））。なお、金属層２への補強フィルム４の貼り付けと異方導電性接着剤層３の塗布とは、工程順序が逆でもよい。

上記のように構成された本実施形態によれば、導電性に優れ、配線基板等の回路の製造工程を簡素化できる回路形成用材料１を提供できる。また、補強フィルム４を有するので、加工のハンドリング性や、加圧加工の際のクッション材としての効果も奏する。

次に、本発明の第２実施形態に係る回路基板について説明する。なお、上述した第１実施形態に係る回路形成用材料１と同様の部分については説明を省略することがある。図３は、本発明の第２実施形態に係る回路基板５の断面図である。６、８、９は絶縁層、７は配線パターン層である。回路基板５は、絶縁層６の表面上に、配線パターン層７、絶縁層８、異方導電性接着剤層３、金属層２、絶縁層９が、この順に形成されてなる。

絶縁層６、８、９は、ポリイミド、ガラスエポキシ、液晶ポリマー、エンジニアリングプラスチックス等の絶縁樹脂であることが好ましいが、これらに限られず、絶縁性材料であればよい。なお、絶縁層８は、一方の面から他方の面に連通する孔８ａを複数（図３では例として１つのみ図示）有している。

配線パターン層７は、所定の配線パターンが形成された銅からなる金属層である。この配線パターン層７の表面上の所定部分が、孔８ａに入り込んだ異方導電性接着剤層３と接触しており、配線パターン層７と金属層２とが電気的に接続され、回路を形成している。

次に、回路基板５の製造方法について説明する。図４は、回路基板５の製造工程を示す図である。

まず、絶縁層６の表面に配線パターン層７を形成する（図４（ａ））。次に、配線パターン層７の表面上に絶縁層８を形成する（図４（ｂ））。そして、レーザーを用いて絶縁層８に、その表面から配線パターン層７の表面まで連通する孔８ａを形成する（図４（ｃ））。その後、上記第１実施形態の回路形成用材料１を接触させる。このとき、異方導電性接着剤層３側を絶縁層８に接触させる（図４（ｄ））。次に、熱プレス装置で補強フィルム４側と絶縁層６側の両方から挟み込み、加熱・加圧を行って圧着し、異方導電性接着剤層３の一部が孔８ａに入り込むように処理を行う（図４（ｅ））。そして、補強フィルム４を剥がして、金属層２に所定の配線パターンを形成する（図４（ｆ））。その後、絶縁層９を形成して、金属層２を保護することにより、回路基板５が完成する（図４（ｇ））。

本実施形態によれば、異方導電性接着剤層３のみを介して、金属層２と配線パターン層７とが電気的に接続させることができるので、簡素な構成で導電性に優れた回路基板５を提供できる。また、回路基板５の製造方法は、乾式で行うことができるので、スクリーン印刷やメッキ等の湿式の製造方法に比べ、製造工程を簡素化でき、容易かつ迅速に回路基板５を形成できる。また、スクリーン印刷やメッキ等の湿式の製造方法のように、高価な装置が必要ではなく、例えば熱プレス装置を用いることができるので、コスト低減も可能である。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の回路基板５の絶縁層９に孔を開けて、さらに回路形成用材料を熱圧着することにより、導電性接着剤を介して配線パターン加工された金属層２とあらたな金属層とが電気的に導通した回路基板としてもよい。このように、さらに回路形成用材料を積層して回路基板を作成できるので、配線パターンを複数積層させた回路基板を容易に作製できる。

本発明の第１実施形態に係る回路形成用材料の断面図である。 図１に示す回路形成用材料の製造工程を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る回路基板の断面図である。 図３に示す回路基板の製造工程を示す図である。

符号の説明

１ 回路形成用材料
２ 金属層
３ 異方導電性接着剤
４ 補強フィルム
５ 回路基板
６、８、９ 絶縁層
７ 配線パターン層

Claims (3)

1. 所定の配線パターンを形成するための金属層と、
   前記金属層の表面に形成され、導電性粒子を含む熱接着性ポリマーからなると共に、加
   熱・加圧によって溶解して、前記金属層の所定の配線パターンに電気的に接続される電極部分と、合金を形成する低融点金属を含む異方導電性接着剤層と、
   前記金属層に対して、前記異方導電性接着剤層と反対側の面に形成された補強フィルム
   とを備えた回路形成用材料。
2. 第１絶縁層と、
   前記第１絶縁層の表面に形成された配線パターン層と、
   前記配線パターン層の表面に形成され、所定位置に孔を複数有する第２絶縁層と、
   前記孔を介して、前記配線パターン層と前記異方導電性接着剤層とが接するように、前
   記第２絶縁層の表面に圧着された請求項１に記載の回路形成用材料とを備えた回路基板。
3. 所定の配線パターンを形成できる金属層の表面に、導電性粒子を含む熱接着性ポリマーからなると共に、加熱・加圧によって溶解して、前記金属層の所定の配線パターンに電気的に接続される電極部分と、合金を形成する低融点金属を含む異方導電性接着剤層を形成し、回路形成用材料を作製する工程と、
   第１絶縁層の表面に配線パターン層を形成する工程と、
   前記配線パターン層の表面に第２絶縁層を形成する工程と、
   前記第２絶縁層に、その表面から配線パターン表面まで連通する孔を形成する工程と、
   前記孔を介して、前記配線パターン層と前記異方導電性接着剤層とが接するように、前記第２絶縁層の表面に前記回路形成用材料を加熱・加圧によって圧着すると共に、当該加熱・加圧によって前記低融点金属を溶解して前記異方導電性接着剤層中に前記電極部分と前記合金を形成する工程と、
   前記金属層に所定の配線パターンを形成する工程と、を備えている回路基板の製造方法。

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