JP5299206B2 - Circuit board manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数の回路配線が絶縁層を挟んで積層され、各層の回路配線がビアホールの層間接続部を介して接続される回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a circuit board in which a plurality of circuit wirings are stacked with an insulating layer interposed therebetween, and the circuit wirings of each layer are connected via interlayer connection portions of via holes.
従来、両面回路基板やその他の多層回路基板において、絶縁基板で絶縁された各回路配線を電気的に接続するため、内部に導電材が設けられたビアホールが絶縁基板を貫通して形成されている。この層間接続には、絶縁基板に形成されたビアホール内に、銅メッキや導電性ペーストを充填する方法が用いられている。特に、導電性ペーストを用いた層間接続構造は、製造時の環境負荷が小さく製造方法も簡易である点で優れている。 Conventionally, in a double-sided circuit board and other multilayer circuit boards, a via hole having a conductive material provided therein is formed through the insulating substrate to electrically connect each circuit wiring insulated by the insulating substrate. . For this interlayer connection, a method of filling a via hole formed in an insulating substrate with copper plating or conductive paste is used. In particular, the interlayer connection structure using the conductive paste is excellent in that the environmental load during manufacturing is small and the manufacturing method is simple.
導電性ペーストを用いた層間接続方法は、例えば図4に示すように、ポリイミド等のフレキシブルな基板1の両面に銅箔2,3が貼付された両面銅張り板4の表面側の銅箔2に、PET等のマスキングテープ5を貼り付け(図4(a))、銅箔2の所定位置にレーザ光等を用いて、基板1を貫通したビアホール6を形成する(図4(b))。この後、ビアホール6内をデスミア処理する。そして、マスキングテープ5の表面に導電性ペースト8を載せ、マスキングテープ5上の導電性ペースト8をスキージ7により摺動させ、ビアホール6内に導電性ペースト8を充填する(図4(c))。そして、マスキングテープ5を剥がして(図4(d))、ビアホール6内に導電性ペースト8が充填された基板1を所定温度で熱プレスし、導電性ペースト8による層間接続構造を形成する(図4(e))。さらに、銅箔2及び導電性ペースト8が表面に露出した部分を覆ってレジストフィルム9が貼付され、所定の回路配線パターンを形成するように露光されて、所定回路配線パターン形状にエッチングレジスト9a,9bが残される(図4(f))。この後、余分な銅箔2,3がエッチングされ(図4(g))、所定の回路配線パターンや、ビアホール6の周囲の銅箔2,3によるランド部2a,3aが形成される。
For example, as shown in FIG. 4, the interlayer connection method using the conductive paste is a
この層間接続構造の場合、導電性ペースト8はそのマスキングテープ5の厚さ分だけビアホール6の体積よりも多く充填される。そして、この後、マスキングテープ5を剥離して、熱プレスにより導電性ペースト8を押しつぶして硬化させると、導電性ペースト8の基板1のビアホール6から突出した部分は、円形につぶれリベット形状に広がって広がり部8aとなり、銅箔2と接続する(図4(e))。さらに、この広がり部8aの直径は、所定のランド部2aを形成するためにランド部2aと同形状に形成されたエッチングレジスト9aの直径よりも大きくなるものである(図4(f)(g))。
In the case of this interlayer connection structure, the
その他、導電性ペーストを用いた層間接続方法としては、特許文献1、2に開示されているように、先ず両面銅張り板の表裏面の銅箔をエッチングして、絶縁基板両面に配線パターンを形成した導体層を設け、一方の面の導体層と絶縁基板に所定ビアホール径によるビアホールを形成し、他方の面の導体層にはビアホールに開口した小孔を開け、そのビアホールに導電性ペーストを充填するものもある。このビアホールに充填される導電性ペーストも、ビアホール開口側の銅箔のランド部に合わせて、ビアホール開口よりも大きく形成されフランジ状に拡張された拡張部が形成される。
In addition, as an interlayer connection method using a conductive paste, as disclosed in
上記従来の図4に示す回路基板の製造方法では、広がり部8aの大きさは、エッチングにより形成されるランド部2aの大きさとは関係なく、導電性ペースト8の熱プレスにより、余分な量の導電性ペースト8が周囲に押し広げられたものである。さらに、場合によっては、均等な円形のリベット形状にはならず、一部の過剰な導電性ペースト8が、ビアホール6の周囲に大きく広がり、過剰広がり部8bを形成する場合がある(図4(e))。また、エッチング時にエッチングレジスト9aのランド形状からはみ出して広がった部分の導電性ペースト8は、その樹脂バインダにより、銅箔2に対してエッチングレジストの働きをする。これにより、銅箔2のエッチング効率を低下させ、さらには広がり部8aや過剰広がり部8bにより、銅箔2がランド部2aの所定形状より大きな形状のランドとして残る場合もあった(図4(g))。なお、背面側の銅箔3は、エッチングレジスト9bが直接貼り付けられているので、銅箔3によるランド部3aは、エッチングレジスト9bの形状通りに形成される。
In the conventional method of manufacturing the circuit board shown in FIG. 4, the size of the widened
一方、近年の高密度配線においては、より効率的な配線が求められ、配線間やビアホール間の間隔も狭くなってきている。ところが、上述のように所望のランド部2aの大きさよりも大きく導電性ペースト8や銅箔2が残ると、この導体部による回路配線パターンの短絡が生じる恐れがあり、微細な回路配線パターンの形成の妨げとなるものであった。
On the other hand, in recent high-density wiring, more efficient wiring is required, and intervals between wirings and via holes are becoming narrower. However, if the
また、特許文献1、2に開示された回路基板の製造方法においては、回路配線パターンのエッチングが導電性ペースト充填よりも先に行われるので、メタルマスクやラミネートフィルム、印刷用スクリーン等のマスク設置時にボイドを巻き込みやすく、導電性ペースト充填時にペースト溜まりができやすいものであった。しかも、エッチングによる回路のパターンニング後に、回路のビアホール及びランド部にマスクの開口部を正確に一致させて導電性ペーストの塗布を行わなくてはならず、マスクの位置決めが難しいものである。さらに、マスクを除去した後に導電性ペーストを加熱して硬化させる際にも、加圧により導電性ペーストの拡張部が広がって、隣接するパターンと短絡したりする恐れもあった。
In addition, in the circuit board manufacturing methods disclosed in
この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、高密度な配線パターンを形成し、確実に導電性ペーストによる層間接続を行うことができる回路基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described background art, and an object thereof is to provide a circuit board manufacturing method capable of forming a high-density wiring pattern and reliably performing interlayer connection with a conductive paste. To do.
この発明は、絶縁性の基板表面に金属箔による回路配線を形成し、前記基板に形成されたビアホールに導電性ペーストを充填して、前記基板を挟んで形成された前記回路配線を電気的に接続する回路基板の製造方法であって、前記基板の一方の側の金属箔表面にマスキングテープ等のマスクを貼り付け、前記マスク及び金属箔に開口部を形成するとともに、前記開口部に連通して前記基板に前記ビアホールを形成し、前記ビアホール内に導電性ペーストを充填し、前記マスクを剥離して、前記導電性ペーストを熱プレスし、前記導電性ペーストの前記ビアホールから突出した部分を押圧してリベット状に形成し、前記絶縁基板の表面にエッチングレジストを設け、前記金属箔を所定の回路配線パターンにエッチングする際に、前記ビアホール上のエッチングレジストの大きさを、前記金属箔による所望のランド部の大きさよりも小さく形成し、前記金属箔のエッチング時に、前記ビアホール周辺の前記導電性ペーストのリベット状の広がり部について、前記リベット部周縁部の前記導電性ペーストをエッチングにより除去するとともに、一部を残してエッチングを終了し、前記エッチングレジストを剥離して、前記エッチングレジストよりも大きい前記ランド部を形成する回路基板の製造方法である。 According to the present invention, a circuit wiring made of a metal foil is formed on an insulating substrate surface, a conductive paste is filled in a via hole formed in the substrate, and the circuit wiring formed across the substrate is electrically connected. A method of manufacturing a circuit board to be connected, wherein a mask such as a masking tape is pasted on a surface of a metal foil on one side of the substrate, and an opening is formed in the mask and the metal foil, and communicated with the opening Forming the via hole in the substrate, filling the via hole with a conductive paste, peeling the mask, hot-pressing the conductive paste, and pressing the portion of the conductive paste protruding from the via hole When the metal foil is etched into a predetermined circuit wiring pattern, the via hole is formed in a rivet shape and provided with an etching resist on the surface of the insulating substrate. The size of the etching resist of the metal foil is smaller than the desired land size of the metal foil, and the rivet portion of the conductive paste around the via hole is etched when the metal foil is etched. In the method of manufacturing a circuit board, the conductive paste at the periphery is removed by etching, the etching is finished leaving a part, the etching resist is stripped, and the land portion larger than the etching resist is formed. is there.
さらに、前記所望のランド部の大きさは、前記広がり部の前記導電性ペーストが、前記エッチング中に剥離しないで前記エッチングレジストの周囲に残留した部分の外形と等しいものである。特に、前記所望のランド部は円形に形成され、その径は、前記エッチング中に剥離せずに前記エッチングレジストの周囲に残留した前記広がり部の径と等しいものである。 Further, the size of the desired land portion is equal to the outer shape of the portion where the conductive paste in the widened portion does not peel off during the etching and remains around the etching resist. In particular, the desired land portion is formed in a circular shape, and the diameter thereof is equal to the diameter of the spread portion remaining around the etching resist without being peeled off during the etching.
また、前記導電性ペーストの広がり部は、前記熱プレスによりその周縁部に向かうに従い薄くなるように形成され、前記エッチングにより、所定の厚み以下の部分を除去するものである。前記基板は、例えばポリイミドであり、両面に銅箔が貼られた両面銅貼り板から成るものである。 Moreover, the spreading part of the conductive paste is formed so as to become thinner toward the peripheral edge by the hot pressing, and a part having a predetermined thickness or less is removed by the etching. The said board | substrate is a polyimide, for example, and consists of a double-sided copper-clad board by which copper foil was affixed on both surfaces.
前記金属箔のエッチング時に、前記ビアホール周辺の前記導電性ペーストをエッチングにより除去するとともに、前記金属箔により所望のランド部及び所定の回路配線パターンを形成するものである。 When the metal foil is etched, the conductive paste around the via hole is removed by etching, and a desired land portion and a predetermined circuit wiring pattern are formed by the metal foil.
この発明の回路基板の製造方法によれば、導電性ペーストを用いた層間接続部を形成して、より高密度の配線パターンを設けた回路基板を容易に形成することができる。そして、高密度な回路の層間接続構造の信頼性も高いものにすることができる。そして、回路基板の小型薄型化に貢献するとともに、電子機器の小型化や品質の向上にも寄与するものである。 According to the circuit board manufacturing method of the present invention, it is possible to easily form a circuit board provided with a higher-density wiring pattern by forming an interlayer connection portion using a conductive paste. And the reliability of the interlayer connection structure of a high-density circuit can be made high. This contributes to the miniaturization and thinning of the circuit board, and also contributes to the miniaturization and quality improvement of the electronic equipment.
以下、この発明の回路基板の一実施形態について、図1〜図3を基にして説明する。この実施形態の回路基板10は、図1、図2に示すように、基板11の両面に、金属箔である銅箔12,13から成る回路配線12a,13aが形成されている。基板12は、ポリイミド等の絶縁性のフレキシブル基板から成り、その両面に銅箔12,13が貼り付けたものである。基板11の表裏面の銅箔12,13は、後述する工程を経て、所定の回路配線パターンを形成する。
Hereinafter, an embodiment of a circuit board of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 and 2, the circuit board 10 of this embodiment has
基板11には、図2(h)に示すように、表裏の回路配線12a,13a間を電気的に接続するためのビアホール16が形成されている。ビアホール16に充填された導電性ペースト18による層間接続部材により、表裏の回路配線12a,13aのランド部20,21が電気的に接続されている。
As shown in FIG. 2 (h), via
充填する導電性ペースト18は、熱可塑性樹脂中に高融点金属と低融点金属等の金属粒子が混合され、後の加熱処理で合金化するとともに金属粒子が互いに接続するものである。例えば、高融点金属は、少なくとも銅を含み、銅単体の粒子、又は銅と金、銀、亜鉛、及びニッケルのうち1つ以上の金属を含む合金の粒子である。また、これら金属粒子の表面は、金、銀、亜鉛、又はニッケル、又はそれらの合金がメッキ等により被覆されていてもよい。これらの金属粒子の平均粒径は、約1〜10μm例えば6μmである。また、低融点金属は、Sn、又はSnを含む合金(例えば、ハンダ)の粒子である。ハンダとしては、Sn−Cu系ハンダ、Sn−Ag系ハンダ、Sn−Ag−Cu系ハンダ、これらにIn、Zn、Biのいずれか一つ以上を添加し、さらに適宜混合して用いても良い。導電性ペースト18のバインダ樹脂は、熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニルブチラールなどの樹脂、その他、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等を好適に用いることが出来る。
In the
次に、この実施形態の回路基板10製造方法について、図1、図2を基にして説明する。先ず、図1(a)に示すように、ポリイミド等の絶縁性樹脂のフィルムを基板とした両面銅張り板14の、銅箔12が形成された一側面側に印刷用のマスクを形成するマスキングテープ15を貼り付ける。マスキングテープ15は、PETフィルムに粘着剤が塗布されたものである。マスクキングテープ15のラミネート方法としては、例えば真空ラミネート法がある。この実施形態の製造方法では、マスキングテープ15を回路が未形成の銅箔12に直接貼り付けるので、両面銅張り板14の表面が均一で凹凸や段差がなく、容易に良好にマスキングテープ15を貼り付けることができる。
Next, a method for manufacturing the circuit board 10 of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 1 (a), masking for forming a printing mask on one side surface of a double-sided copper-clad
次に、両面銅張り板14に、マスキングテープ15側からレーザ光を照射し、マスキングテープ15に開口部15aを形成するとともに、同時に銅箔12にも開口部12aを形成する。さらに、レーザ光により基板11に、銅箔13に届く貫通孔であるビアホール16を形成する(図1(b))。このレーザ加工は、カッパーダイレクト法と言われる公知の方法であり、エキシマレーザ等のUVレーザや、CO2レーザやYAGレーザ等も用いることができる。なお、レーザ光による開口部の形成は、銅箔12と基板11に別々にレーザ光を照射して開口部を形成しても良い。
Next, the double-sided copper-clad
この後、ビアホール16内をデスミア処理する。この後、図1(c)に示すように、導電性ペースト18をビアホール16内に充填する。充填方法は、マスキングテープ15の表面に導電性ペースト18を載せ、スキージ17により導電性ペースト18を摺動させ、ビアホール16内に導電性ペースト18を直接に充填する。その他、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷方法により導電性ペースト18をビアホール16内に充填する方法を用いても良い。
Thereafter, desmear processing is performed in the via
次に、図1(d)に示すように、マスキングテープ15を剥離する。すると、マスキングテープ15内の開口部15aに位置していた導電性ペースト18が、その量だけ基板11から突出して設けられる。この状態で、両面銅張り板14を熱プレスして、導電性ペースト18の金属粒子を溶融し、導電性ペースト18による層間接続構造を形成する。熱プレスは、図示しない加熱プレス装置等を用いて、例えば160〜200℃で200〜600N/cm2の条件下で、30〜180分間加熱加圧して、銅箔12と導電性ペースト18中の金属との電気的接続を図る(図1(e))。
Next, as shown in FIG. 1D, the masking
ここで、熱プレスした導電性ペースト18は、マスキングテープ15の厚さ分の量だけ銅箔12の開口部12aから周囲に広がり、広がり部18aを形成してリベット状に押しつぶされている(図1(e))。また、場合によっては、周囲に均等な円形のリベット形状にはならず、一部の過剰な導電性ペースト18が、ビアホール16の周囲の一部に大きく広がり、過剰広がり部18bを形成する場合がある(図1(e))。マスキングテープは、粘着剤を有するテープ類であれば足り、形状/種類等は限定されるものではない。また、必ずしもマスキングテープを使用した導電性ペーストの充填方法に限定されるものではなく最終的に導電性ペーストによるリベット形状が形成できればよい。
Here, the hot-pressed
次に、図2(f)に示すように、回路配線12a,13aを形成する表裏面の銅箔12,13に、エッチング用のレジストフィルム19を貼り付ける。レジストフィルム19はドライフィルムであり、例えばアクリル樹脂からなる。そして、所定の回路配線パターンに露光して、回路配線12a、13a及びランド部20,21を形成するエッチングレジスト19a,19bとなる部分以外のレジストを除去する(図2(g))。この後、例えば塩化第二鉄溶液等を主成分とするエッチング液に両面銅張り板14を浸漬して、回路配線12a,13aを形成する。そして、ビアホール16の周囲に位置した回路配線12a,13aのランド部20,21が、導電性ペースト18により層間接続される(図2(h))。以上の工程を経て、両面銅張り板14の両面の回路配線12a,13aがビアホール16の導電性ペースト18により層間接続された回路基板10が形成される。
Next, as shown in FIG. 2F, a resist
ここで、ランド部20を形成するエッチングレジスト19aの大きさ(円形の場合は直径D1)は、回路配線12aの所望のランド部20の大きさ(円形の場合は直径D0>D1)よりも小さく形成する。小さくする程度は、導電性ペースト18の広がり部18aの厚さとエッチング時間により、エッチング時に残る広がり部18aの大きさにより設定する。ここで、ランド部20を形成する導電性ペースト18の広がり部18aの大きさ(円形の場合は直径D0)は、接続信頼性を良好に取ることができる程度であることが好ましく、例えば100〜120μm程度が好ましい。また、ビアホール16の開口部の直径D2は、70〜90μm程度が好ましい。そして、エッチングレジスト19aの大きさ(円形の場合は直径D1)は、ビアホール16の開口部の直径D2よりも大きいことが好ましく、広がり部18aとランド部20の銅箔との接触面積は広い方が好ましいが、配線の高密度化に鑑みて、接続信頼性に不具合が生じない範囲で小さい方が好ましい。従って、エッチングレジスト19aの大きさ(円形の場合は直径D1)は、導電性ペースト18の広がり部18aの大きさ(円形の場合は直径D0)の80〜90%程度が好ましい。また、広がり部18aの厚さは、3〜5mμが好ましい。
Here, the size of the etching resist 19a that forms the land portion 20 (diameter D 1 in the case of a circle) is the size of the desired
これにより、エッチング後の導電性ペースト18の広がり部18aは、図2(h)に示すように、エッチングレジスト19aよりも一回り大きく残る(円形の場合は直径D0>D1)。また、広がり部18aの周縁部であるランド部20となる領域からはみ出し過剰広がり部18bやその他のはみ出した広がり部18aの部分は、エッチング時にエッチング液により金属成分が溶解し、剥離される(図2(h))。なお、導電性ペースト18を介して銅箔をエッチングする箇所以外では、例えば背面側のエッチングレジスト19bのように、エッチングレジストが直接貼り付けられているので、銅箔による回路配線パターン13aやランド部21は、エッチングレジスト19b等の形状通りに形成される。
As a result, the expanded
エッチングにより導電性ペースト18の広がり部18aの周縁部が剥離除去され、ランド部20に重なる所定部分を残す方法は、銅箔12のエッチング速度が、導電性ペースト18の約2倍以上であるので、上述のように広がり部18aの厚さとエッチング時間により、所望のランド部20の大きさに調整することができる。ここで、導電性ペースト18がエッチング液により除去されるのは、導電性ペースト18中の金属成分がエッチング液に溶解し、樹脂バインダがエッチング液の流れにより剥離されるものと考えられる。また、ある程度導電性ペースト18の広がり部18aの厚さが厚くなると、樹脂バインダによりエッチングが阻害され、エッチング時間中にはその金属成分が溶解せず、銅箔12に付着した状態で残り、結果として、その裏側の銅箔12も残り、ランド部20がエッチングレジスト19aよりも大きく形成される。また、エッチングにより銅箔12の端面は図3に示すように、凹面状に形成される。そして、過剰な導電性ペースト18の過剰広がり部18bの下部に位置するランド部20の銅箔12が、エッチングにより除去されると図2(h)、ランド部20からはみ出した導電性ペースト18の過剰広がり部18bが、エッチング液により容易に剥離される。これにより、残った導電性ペースト18の広がり部18aと同形状で、裏面側のランド部20が所定の形状に形成される。
The method of removing the peripheral portion of the
この実施形態の回路基板10によれば、導電性ペースト18による層間接続部材の、ビアホール16の周縁での導電性ペースト18による広がり部18aを最小限に抑えることができ、結果としてビアホール16のランド部20を小さくして、回路配線の高密度化を図ることができる。また、銅箔12と導電性ペースト18との接続も確実なものとすることができる。また、熱プレス後の銅箔上に残存する過剰な導電性ペースト18bもエッチング時に確実に除去され、正確なランド部20を形成することができる。
According to the circuit board 10 of this embodiment, it is possible to minimize the
なお、この発明の回路基板の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、ランド部の大きさや形状は適宜設定可能なものであり、導電性ペーストやマスキングテープ、基板等の材料も適宜選択可能なものである。 The method for manufacturing a circuit board according to the present invention is not limited to the above embodiment, and the size and shape of the land portion can be set as appropriate, and materials such as conductive paste, masking tape, and substrate can also be used. It can be selected as appropriate.
10 回路基板
11 基板
12,13 銅箔
12a,13a 回路配線
14 両面銅張り板
15 マスキングテープ
16ビアホール
18 導電性ペースト
18a 広がり部
19 レジストフィルム
19a エッチングレジスト
20,21 ランド部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (5)
前記金属箔に開口部を形成するとともに、前記開口部に連通して前記基板に前記ビアホールを形成し、
前記ビアホール内に導電性ペーストを充填し、
前記導電性ペーストを熱プレスし、前記導電性ペーストの前記ビアホールから突出した部分を押圧してリベット状に形成し、
前記絶縁基板の表面にエッチングレジストを設け、
前記金属箔を所定の回路配線パターンにエッチングする際に、前記ビアホール上のエッチングレジストの大きさを、前記金属箔による所望のランド部の大きさよりも小さく形成し、
前記金属箔のエッチング時に、前記ビアホール周辺の前記導電性ペーストのリベット状の広がり部について、前記リベット部周縁部の前記導電性ペーストをエッチングにより除去するとともに、一部を残してエッチングを終了し、
前記エッチングレジストを剥離して、前記エッチングレジストよりも大きい前記ランド部を形成することを特徴とする回路基板の製造方法。 A circuit board for electrically connecting the circuit wiring formed by sandwiching the substrate by forming a circuit wiring by metal foil on the surface of the insulating substrate, filling a via hole formed in the substrate with a conductive paste In the manufacturing method of
Forming an opening in the metal foil, and forming the via hole in the substrate in communication with the opening;
Filling the via hole with a conductive paste,
The conductive paste is hot-pressed, and a portion protruding from the via hole of the conductive paste is pressed to form a rivet.
An etching resist is provided on the surface of the insulating substrate,
When etching the metal foil into a predetermined circuit wiring pattern, the size of the etching resist on the via hole is smaller than the size of a desired land portion by the metal foil,
At the time of etching the metal foil, the conductive paste around the rivet portion around the via hole is removed by etching, and the etching is finished leaving a part,
A method of manufacturing a circuit board, comprising: peeling off the etching resist to form the land portion larger than the etching resist.
2. The method of manufacturing a circuit board according to claim 1, wherein when the metal foil is etched, the conductive paste around the via hole is removed by etching, and a desired land portion and a predetermined circuit wiring pattern are formed by the metal foil.
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