JP5066226B2 - 多層プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の部品として用いられる多層プリント配線板およびその製造方法に関する。

近年、電子機器分野においては、電子機器の高密度化に伴い、電子機器の部品として用いられるプリント配線板の多層化が進んでおり、このような多層プリント配線板として、多層構造を有するフレキシブルプリント配線板や、フレキシブルプリント配線板とリジッドプリント配線板との複合基板であるリジッドフレックスプリント配線板等が使用されている。

ここで、従来、これらの多層プリント配線板の製造方法に関して、種々の方法が提案されている。例えば、基材上に所定の導体パターンによる導体回路と接続用パッドが形成された回路基板の表面に、樹脂層を介して銅箔を加圧、加熱して積層する工程と、接続用パッドに相当する位置の銅箔を選択的に除去して、接続用ランドを形成する工程と、レーザを用いて、接続用パッドに相当する位置の樹脂層にビアホールをあけ、接続用パッドを露出する工程と、当該ビアホールに金属めっき（電解銅めっき）を施すことにより、金属めっき層を被着させて、接続用ランドと接続用パッドを導通する工程からなり、これらの工程を繰り返すことにより、回路層を積み上げて形成するビルドアップ型多層プリント配線板の製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、第１の銅箔にエッチングを施し、所定の導体パターンを形成する工程と、第１、第２の銅層の中間に設けられた複合金属箔の、当該導体パターンの面に、充填剤を配合した熱硬化性絶縁樹脂層を形成する工程と、熱硬化性絶縁樹脂層の表面に、引き剥がし可能な有機フィルムを設ける工程と、熱硬化性絶縁樹脂と有機フィルムに、レーザを照射して、導体パターンの表面に到達するビアホールを形成し、当該ビアホールに、導電性ペーストを充填し、多層配線板用材料を作成する工程と、有機フィルムを引き剥がす工程と、スルーホールが形成された内層回路基板の表面に、多層配線板用材料の熱硬化性絶縁樹脂層が接するように重ね、導電性ペーストと内層回路基板との接続位置を合わせて、加圧・加熱して積層一体化する工程からなり、これらの工程を繰り返すことにより、回路層を積み上げて形成するビルドアップ型多層プリント配線板の製造方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平８−２７９６７８号公報 特開平１１−２６１２１９号公報

しかし、上記特許文献１に記載の製造方法においては、回路層を積み上げて形成する際に、各回路層を電気的に接続するための金属めっき層と接続用ランドを形成する必要があるため、多層プリント配線板の構造が複雑になるという問題があった。また、加圧、加熱による回路層の積層工程と、金属めっき層と接続用ランドを形成する工程を何度も繰り返さなければならないため、製造工程が複雑になるとともに、コストアップになるという問題があった。

また、上記特許文献２に記載の製造方法においては、導電性ペーストを充填するためのビアホールを形成する必要があり、回路層を積み上げて形成する際に、ビアホールを形成し、導電性ペーストを充填する工程を何度も繰り返さなければならないため、製造工程が複雑になるとともに、コストアップになるという問題があった。

さらに、上記従来の製造方法においては、いずれかの製造工程において、パターンニング不良が発生すると、パターンニング不良部分が積層された多層プリント配線板全体が不良品となってしまい、結果として、積層工程における歩留まりが低下してしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、安価かつ簡単な方法で製造できるとともに、高い歩留まりにて製造できる多層プリント配線板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の導体回路が、導電性微粒子を含有する異方導電性接着剤を介して積層された多層プリント配線板の製造方法において、導体回路層が設けられる基材に、貫通孔を形成する第１の工程と、前記貫通孔の内面から前記貫通孔の周囲における前記導体回路層の表面にわたるめっき部を、めっき法により形成すると同時に、前記基材に設けられた前記導体回路層の表面に、前記めっき部と連続せず、かつ、前記導体回路層から突出して形成される導体部材を、めっき法により形成する第２の工程と、前記第２の工程において形成された前記めっき部と、このめっき部の周囲に設けられている前記導体回路層の一部とに、エッチング用のレジストを設け、かつ、前記第２の工程において形成された前記導体部材と、この導体部材の周囲に設けられている前記導体回路層の一部とに、エッチング用のレジストを設ける第３の工程と、前記レジストが設けられていない部分における前記導体回路層をエッチングして除去することにより、前記導体回路を形成する第４の工程と、前記導体部材が表面の一部に設けられている前記導体回路と他の前記導体回路と、この導体回路に積層される他の導体回路とを、前記異方導電性接着剤を介して、加熱、加圧を行うことにより積層する第５の工程とを含むことを特徴とする。

同構成によれば、導電性微粒子を含有する異方導電性接着剤により、多数の導体部材間（または、導体回路−導体部材間）を導電接続することが可能になる。従って、上記従来技術のごとく、各導体回路を電気的に接続するための金属めっき層と接続用ランドや、導電性ペーストを充填するためのビアホールを形成する必要がなくなる。その結果、多層プリント配線板の構造が簡単になるため、安価かつ簡単な工程で多層プリント配線板を製造できることになる。また、導体回路の電気的接続と接着が同一の部材でできるため、製造コストの更なる低減を図ることが可能になる。また、簡単な方法で、導体部材が形成できるため、多層プリント配線板の製造工程をより一層簡素化することができる。

また、異方導電性接着剤を介して各導体回路を積層する前に、不良箇所の有無を検査することができるため、良品のみを一括で積層することが可能になる。従って、高い歩留まりにて多層プリント配線板を製造することができる。さらに、加熱、加圧により、異方導電性接着剤を介して、各導体回路を積層する際に、導体部材の高さのバラツキを是正して、各導体回路を電気的に接続することが可能になる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法であって、前記第１の工程の後に、前記導体回路層の表面において、前記貫通孔の周囲を除く位置、かつ、前記導体部材が設けられる箇所を除く位置に、めっき用のレジストを設けるめっき用レジスト配設工程をさらに含み、前記めっき用レジスト配設工程の後に、前記第２の工程において、前記めっき部と前記導体部材とを形成することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の多層プリント配線板の製造方法であって、前記異方導電性接着剤を形成する時点で、前記導電性微粒子を前記異方導電性接着剤の厚み方向に配向させていることを特徴とする。同構成によれば、異方導電性接着剤の面方向における高い導電抵抗によって隣り合う導体部材間の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、異方導電性接着剤の厚み方向における低い導電抵抗によって多数の導体部材間（または、導体回路−導体部材間）を、小さい加圧力にて、一度に、かつ各々を独立して導電接続することが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の多層プリント配線板の製造方法であって、導電性微粒子が、磁性を有する金属単体、磁性を有する２種類以上の合金、磁性を有する金属と他の金属との合金および磁性を有する金属を含む複合体のいずれかであることを特徴とする。

同構成によれば、磁性を有する金属が、互いに引き合うことにより、溶融流動時に導電性物質が導体部材間に挟まれた導電性物質に集合しやすくなり、結果として、導電性が向上することになる。

なお、本発明の導電性微粒子は、請求項５に記載の発明のように、導電性の向上と入手容易性の観点から、ニッケル、鉄、コバルトおよびこれらのうち２種類以上の合金のいずれかであることが好ましい。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の多層プリント配線板の製造方法であって、前記第１乃至第４の工程を経て形成された２つのプリント回路基板の間に、前記異方導電性接着剤を挟む工程を含み、前記第５の工程において、前記２つのプリント回路基板に挟まれる前記異方導電性接着剤により、互いに対向して設けられる２つの前記導体部材が導電接続されることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の多層プリント配線板の製造方法であって、前記異方導電性接着剤により、前記導体部材が表面の一部に設けられている前記導体回路と、前記導体部材が設けられていない他の前記導体回路とを導電接続する工程を含むことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする。

本発明によれば、多層プリント配線板を、安価かつ簡単な方法で製造できるとともに、高い歩留まりにて製造できる。また、簡単な方法で、導体部材が形成できるため、多層プリント配線板の製造工程をより一層簡素化することができる。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の実施形態における多層プリント配線板の製造方法を説明するための断面図であり、特に、本発明の多層プリント配線板の内層用の両面回路基板とその製造方法を説明するための図である。 図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態における多層プリント配線板の製造方法を説明するための断面図であり、特に、本発明の多層プリント配線板とその製造方法を説明するための図である。 本発明の実施形態における多層プリント配線板の異方導電性接着剤に使用される導電性微粒子を説明するための概略図である。

以下に、本発明の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態における多層プリント配線板の製造方法を説明するための断面図であり、特に、本発明の多層プリント配線板の内層用の両面回路基板とその製造方法を説明するための図である。また、図２は、本発明の実施形態における多層プリント配線板の製造方法を説明するための断面図であり、特に、本発明の多層プリント配線板とその製造方法を説明するための図である。

本発明の多層フレキシブルプリント配線板の製造方法としては、図１に示すように、まず、内層用の両面フレキシブルプリント回路基板１を製造する。より具体的には、図１（ａ）に示すように、例えば、柔軟な樹脂フィルム２の両面上に、導体回路層３を設けた基材４を用意する。なお、接着剤層（不図示）を介して、導体回路層３を設ける構成としても良いが、フレキシブルプリント回路基板１の屈曲性・柔軟性を考慮して、接着剤層を使用しないで、樹脂フィルム２の両面上に、導体回路層３を設ける構成とすることが好ましい。

基材４を構成する樹脂フィルム２としては、柔軟性にすぐれた樹脂材料からなるものが使用される。かかる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエステルフィルムなどの、フレキシブルプリント配線板用として汎用性のある樹脂フィルムがいずれも使用可能である。また、特に、後述の加圧、加熱工程などを考慮して、柔軟性に加えて高い耐熱性をも有していることが好ましく、かかる樹脂フィルムとしては、例えば、ポリアミド系の樹脂フィルムや、ポリイミド、ポリアミドイミドなどのポリイミド系の樹脂フィルムが好適に使用される。また、導体回路層３を構成する金属箔としては、銅箔が好適に使用される。

次いで、図１（ｂ）に示すように、この基材４にドリルやＣＯ_２レーザ（ＹＡＧレーザ）等を用いて、貫通孔（以下、「スルーホール」という。）５を形成する。次いで、図１（ｃ）に示すように、導体回路層３の表面に、めっき用のレジスト６を設けるとともに、めっき処理を施すことにより、図１（ｄ）に示すように、スルーホール５の内面、および導体回路層３の表面の一部にめっき部７を形成して、樹脂フィルム２の両面に設けられた導体回路層３の電気的接続を行うとともに、導体回路層３の表面に、導体部材であるバンプ８を形成する。即ち、本実施形態においては、めっき部７を形成するためのめっき処理により、バンプ８を、めっき部７と同時に形成する構成としている。

なお、めっき部７およびバンプ８の形成方法としては、例えば、電解銅めっき法、または無電解銅めっき法が使用できる。また、この際、当該バンプ８は、導体回路層３の表面に突出して形成される。より具体的には、図１（ｄ）に示すように、樹脂フィルム２の両面上に設けられた導体回路層３から外側に向けて突出して形成される。

また、導体部材としては、例えば、銅、ニッケル、金、錫と鉛の合金（例えば、錫を９５ｗｔ％以上含むはんだ）等を使用することができる。これらの金属を使用することにより、汎用性が高く、入手が容易な材料により電気的接続用のバンプ８を形成することが可能になる。

次いで、図１（ｅ）に示すように、エッチング用のレジスト９を設けるとともに、常法によりエッチングして、導体回路層３の不要部分を除去して、図１（ｆ）に示す、複数の導体回路１０を形成する。この際、本実施形態においては、図１（ｆ）に示すように、上述の導体部材であるバンプ８が、導体回路１０上に電気的に接続される構成となっている。

以上の工程により、内層用の両面フレキシブルプリント回路基板１が製造される。次いで、内層用の両面フレキシブルプリント回路基板１を用いて、多層プリント配線板を製造する。

なお、導体回路が形成された複数の導体回路層を、接着剤層を介して積層する多層プリント配線板として、ここでは、２つの内層用の両面フレキシブルプリント回路基板１と、この両面フレキシブルプリント回路基板１の表面に導体回路層が積層された多層フレキシブルプリント配線板を例に挙げて説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、２つの内層用の両面フレキシブルプリント回路基板１の間、および当該両面フレキシブルプリント回路基板１と他の導体回路層２２の間に、接着剤層２３を挟む。次いで、図２（ｂ）に示すように、加熱、加圧を行うことにより、当該接着剤層２３を介して、両面フレキシブルプリント回路基板１と他の導体回路層２２を積層する。そして、図２（ｃ）に示すように、両面フレキシブルプリント回路基板１に積層された他の導体回路層２２にエッチングして、他の導体回路２４を形成することにより、本発明の多層フレキシブルプリント配線板２０が製造される。

ここで、本実施形態においては、図３に示すように、接着剤層２３として、導電性微粒子２５を含む異方導電性の接着剤を使用する構成としている。異方導電性接着剤に使用される導電性微粒子２５としては、例えば、球状の金属微粒子や、金属でめっきされた球状の樹脂粒子を使用することができるが、微細な金属微粒子が多数、直鎖状に繋がった形状、または針形状である、所謂アスペクト比が大きい形状を有する金属微粒子を使用することもできる。

接着剤層２３として、導電性微粒子２５を含有する異方導電性の接着剤を使用し、また、上述のごとく、導体回路層３の表面に、導体回路１０上に電気的に接続される導体部材であるバンプ８を突出させて（導体回路層３から外側に向けて突出させて）形成することにより、導電性微粒子２５を含有する異方導電性接着剤により、多数のバンプ８間（または、導体回路２４−バンプ８間）を導電接続することが可能になる。

従って、上記従来技術のごとく、各導体回路層を電気的に接続するための金属めっき層と接続用ランドや、導電性ペーストを充填するためのビアホールを形成する必要がなくなる。その結果、多層フレキシブルプリント配線板２０の構造が簡単になるため、安価かつ簡単な工程で多層フレキシブルプリント配線板２０を製造できることになる。

また、各導体回路１０、２４の接続と、各導体回路層３、２２の接着が同一の部材（即ち、接着剤層２３）でできるため、製造コストの低減を図ることが可能になる。
また、接着剤層２３を介して各導体回路層３、２２を積層する前に、不良箇所の有無を検査することができるため、良品のみを一括で積層することが可能になる。従って、高い歩留まりにて多層フレキシブルプリント配線板２０を製造することができる。

さらに、加熱、加圧により、接着剤層２３を介して、各導体回路層３、２２を積層する際に、バンプ８の高さのバラツキを是正して、各導体回路１０、２４を電気的に接続することが可能になる。

また、図３に示すように、導電性微粒子２５を、異方導電性接着剤を形成する時点で異方導電性接着剤の厚み方向にかけた磁場の中を通過させることにより、当該厚み方向（磁場方向であって、図３の矢印Ｘで示す方向）に配向させて用いることもできる。

導電性微粒子２５をこのような配向にすることにより、異方導電性接着剤の面方向における高い導電抵抗によって隣り合うバンプ８の絶縁を維持して短絡を防止しつつ、異方導電性接着剤の厚み方向における低い導電抵抗によって多数のバンプ８間（または、導体回路２４−バンプ８間）を、小さい加圧力にて、一度に、かつ各々を独立して導電接続することが可能になる。

また、使用する導電性微粒子２５としては、金属微粒子が使用でき、当該金属微粒子は、その一部に磁性体が含まれるものが良く、磁性を有する金属単体、磁性を有する２種類以上の合金、磁性を有する金属と他の金属との合金および磁性を有する金属を含む複合体のいずれかであることが好ましい。これは、磁性を有する金属が、互いに引き合うことにより、溶融流動時に導電性物質が電極間に挟まれた導電性物質に集合しやすくなり、結果として、導電性が向上することになるからである。例えば、導電性の向上と入手容易性の観点から、直鎖状に繋がった形状を有するニッケル、鉄、コバルトおよびこれらのうち２種類以上の合金等を挙げることができる。

また、本実施形態においては、上述のごとく、めっき部７を形成するためのめっき処理により、バンプ８を、めっき部７と同時に形成する構成としている。このような方法を使用することにより、簡単な方法で、導体部材が形成できるため、多層プリント配線板の製造工程をより一層簡素化することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の設計変更をすることが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。

例えば、上述の実施形態においては、内層用の回路基板として、基材４の両面上に、導体回路層３を設けた両面フレキシブルプリント回路基板１を使用したが、基材４の少なくとも一方の面に導体回路層が形成された片面回路基板を使用する構成としても良い。

また、上述の実施形態においては、多層プリント配線板の例として、多層構造を有するフレキシブルプリント配線板を挙げて説明したが、本発明は、他の積層構造を有する多層プリント配線板に適用できることは言うまでもない。例えば、フレキシブルプリント配線板とリジッドプリント配線板との複合基板であるリジッドフレックスプリント配線板等に適用することができる。

本発明の活用例としては、電子機器の部品として用いられる多層プリント配線板およびその製造方法が挙げられる。

１…両面フレキシブルプリント回路基板、２…樹脂フィルム、３…導体回路層、４…基材、５…貫通孔（スルーホール）、６…レジスト、７…めっき部、８…バンプ、９…レジスト、１０…導体回路、２０…多層フレキシブルプリント配線板、２２…導体回路層、２３…接着剤層、２４…導体回路、２５…導電性微粒子。

Claims (8)

1. 複数の導体回路が、導電性微粒子を含有する異方導電性接着剤を介して積層された多層プリント配線板の製造方法において、
   導体回路層が設けられる基材に、貫通孔を形成する第１の工程と、
   前記貫通孔の内面から前記貫通孔の周囲における前記導体回路層の表面にわたるめっき部を、めっき法により形成すると同時に、前記基材に設けられた前記導体回路層の表面に、めっき部と連続せず、かつ、前記導体回路層から突出して形成される導体部材を、めっき法により形成する第２の工程と、
   前記第２の工程において形成された前記めっき部と、このめっき部の周囲に設けられている前記導体回路層の一部とに、エッチング用のレジストを設け、かつ、前記第２の工程において形成された前記導体部材と、この導体部材の周囲に設けられている前記導体回路層の一部とに、エッチング用のレジストを設ける第３の工程と、
   前記レジストが設けられていない部分における前記導体回路層をエッチングして除去することにより、前記導体回路を形成する第４の工程と、
   前記導体部材が表面の一部に設けられている前記導体回路と、この導体回路に積層される他の導体回路とを、前記異方導電性接着剤を介して、加熱、加圧を行うことにより積層する第５の工程とを含む
   ことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 前記第１の工程の後に、前記導体回路層の表面において、前記貫通孔の周囲を除く位置、かつ、前記導体部材が設けられる箇所を除く位置に、めっき用のレジストを設けるめっき用レジスト配設工程をさらに含み、
   前記めっき用レジスト配設工程の後に、前記第２の工程において、前記めっき部と前記導体部材とを形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板の製造方法。
3. 前記異方導電性接着剤を形成する時点で、前記導電性微粒子を前記異方導電性接着剤の厚み方向に配向させていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層プリント配線板の製造方法。
4. 前記導電性微粒子が、磁性を有する金属単体、磁性を有する２種類以上の合金、磁性を有する金属と他の金属との合金および磁性を有する金属を含む複合体のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の多層プリント配線板の製造方法。
5. 前記導電性微粒子が、ニッケル、鉄、コバルトおよびこれらのうち２種類以上の合金のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の多層プリント配線板の製造方法。
6. 前記第１乃至第４の工程を経て形成された２つのプリント回路基板の間に、前記異方導電性接着剤を挟む工程を含み、
   前記第５の工程において、前記２つのプリント回路基板に挟まれる前記異方導電性接着剤により、互いに対向して設けられる２つの前記導体部材が導電接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の多層プリント配線板の製造方法。
7. 前記異方導電性接着剤により、前記導体部材が表面の一部に設けられている前記導体回路と、前記導体部材が設けられていない他の前記導体回路とを導電接続する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の多層プリント配線板の製造方法。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とする多層プリント配線板。

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