JP4936352B2 - 多層回路基板又はウエハーに設けられた貫通孔又は非貫通孔に充填材を充填する方法 - Google Patents

多層回路基板又はウエハーに設けられた貫通孔又は非貫通孔に充填材を充填する方法 Download PDF

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本発明は、多層回路基板又はウエハーに設けられた貫通孔又は非貫通孔に充填材を充填する方法に関するものである。充填材としては、液状粘性材料、低融点合金粉末又は低融点合金溶融物などが挙げられる。
多層回路基板又はウエハーに設けられた貫通孔又は非貫通孔に導電性ペーストや絶縁性樹脂ペースト等の液状粘性材料を充填させることは公知である。例えば特開平１１−２９８１３８号公報には 多層回路基板の貫通孔又は非貫通孔に液状粘性材料を充填せしめる方法において、前記液状粘性材料を真空雰囲気下で前記回路基板上に孔版印刷した後、前記真空雰囲気の真空度を低下せしめるか若しくは前記真空雰囲気を通常の大気圧雰囲気にせしめて差圧充填を行うことを特徴とする液状粘性材料の充填方法（請求項１）が開示されている。
特許第３１９８２７３号公報
孔径が小さくアスペクト比が大きい貫通孔又は非貫通孔の底部まで液状粘性材料又は低融点合金の溶融物が充填された多層回路基板又はウエハーが得られる。
特開平１１−２９８１３８号公報記載の発明が行われた時点（１９９８年）においては、多層回路基板の貫通孔又は非貫通孔の孔径は５０μｍ程度、孔の深さ／孔の直径比（Ｌ／Ｄ比：アスペクト比）は２〜３程度であった。しかし最近では孔径２５ミクロン以下、アスペクト比５以上を要求されるようになり、公知の方法では未充填部分、特に非貫通孔の底部での未充填部分が残り易く問題になっている。本発明はかかる問題を解決することを目的とする。
本発明は、多層回路基板又はウエハーに設けられた貫通孔又は非貫通孔に充填材を充填する方法であって、前記充填材を真空雰囲気下で前記多層回路基板又はウエハー上に孔版印刷した後、雰囲気を大気圧又は大気圧を超える圧力にして差圧充填すると共に、孔版印刷過程及び差圧充填過程を通じて前記多層回路基板又はウエハーに超音波振動を与えることを特徴とする。
充填材としては、液状粘性材料、低融点合金粉末、又は低融点合金溶融物などが挙げられる。
真空雰囲気の圧力は１０パスカル（Ｐａ）以下、なるべくは１パスカルであることが望ましい。また多層回路基板又はウエハーに設けられた貫通孔又は非貫通孔に充填材を孔版印刷する厚さは前記貫通孔又は非貫通孔の深さに相当する厚さであることが望ましい。孔径が非常に小さい場合、或いはアスペクト比が非常に大きい場合など、１回の操作で孔が液状粘性材料又は低融点合金の溶融物で完全に満たされない場合は、多層回路基板又はウエハーに超音波振動を与えつつ、真空雰囲気下での孔版印刷と大気圧又は大気圧を超える圧力下での差圧充填を繰り返しても良い。
孔径約２３μｍ、孔の深さ約１６７μｍ、アスペクト比約７の非貫通孔を設けた基板に超音波振動（５５〜６６ＫＨｚ）を与えつつ０．２Ｐａの真空雰囲気下で導電性ペーストを孔版印刷した。次いでこれを大気圧の雰囲気下に置き、引き続き５分間超音波振動（５５〜６６ＫＨｚ）を与えて導電性ペーストを差圧充填し、最終的に加熱して導電性ペーストを固定した（実施例１）。切断面の顕微鏡写真を図１に示す。非貫通孔の底部まで完全に充填されている。実施例１と同じ操作を基板に超音波振動を与えずに行った結果（比較例１）の切断面の顕微鏡写真を図２に示す。非貫通孔の底部まで完全に充填されず、約１７μｍの空隙（全深さ１６７μｍの約９分の１）が残った。なお添付図面の右下に記載されたスケールは５０ミクロンである。
実施例１に記載した基板に超音波振動を与えながら真空雰囲気下での孔版印刷と大気圧雰囲気下での差圧充填と言う操作を２回繰り返してから、基板を加熱して導電性ペーストを固定した（実施例２）。切断面の拡大写真を図３に示す。非貫通孔の底部まで完全に充填されている。実施例２と同じ操作を基板に超音波振動を与えずに行った結果（比較例２）の切断面の拡大写真を図４に示す。非貫通孔の底部まで完全に充填されず、約５μｍの空隙（全深さ約１６７μｍの約３３分の１）が残った。
錫金属主体の低融点ハンダ合金粉末（融点２３０℃、平均粒径５μｍ）を充填材として用いた以外は実施例１と同様な方法で基板の非貫通孔に粉末を充填し、充填後２５０℃に加熱してハンダ合金を溶融し最後に冷却して固定した。切断面を顕微鏡観察したところ非貫通孔の底部まで完全に充填されていた。実施例２と同じ操作を基板に超音波振動を与えずに行った場合は非貫通孔の底部まで完全に充填されてはいなかった。
本発明の実施例１により得られた充填物の断面の顕微鏡写真 本発明の比較例１により得られた充填物の断面の顕微鏡写真 本発明の実施例１により得られた充填物の断面の顕微鏡写真 本発明の比較例２により得られた充填物の断面の顕微鏡写真

Claims (4)

  1. 多層回路基板又はウエハーに設けられた孔径２５ミクロン以下、アスペクト比５以上の貫通孔又は非貫通孔に充填材を充填する方法であって、
    前記充填材を真空雰囲気下で前記多層回路基板又はウエハー上に孔版印刷した後、雰囲気を大気圧又は大気圧を超える圧力にして差圧充填すると共に、孔版印刷過程及び差圧充填過程を通じて前記多層回路基板又はウエハーに超音波振動を与える工程を含み、
    前記充填材は、低融点合金粉末であり、充填後に加熱して溶融し、その後に冷却して固定される、
    充填材の充填方法。
  2. 真空雰囲気の圧力が１０パスカル（Ｐａ）以下である請求項１に記載の充填方法。
  3. 孔版印刷する厚さが前記貫通孔又は非貫通孔の深さに相当する厚さである請求項１に記載の充填方法。
  4. 真空雰囲気下での孔版印刷と大気圧又は大気圧を超える圧力下での差圧充填及び超音波振動付与を繰り返すことよりなる請求項１に記載の充填方法。
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