JP5533596B2 - プリント配線板の製造方法、プリント配線板及び電子機器 - Google Patents
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Description
本発明は、プリント配線板の製造方法、プリント配線板及び電子機器に関する。
近年、半導体テスタ用のプリント配線板では、例えば、メモリ集積数の増加に伴い、プリント配線板内で収容できる配線層の数を大幅に増やすことが求められている。従って、６０層を超える配線層を収容したプリント配線板も珍しくない。また、ビルドアップ工法によって製造されるパッケージ用のプリント配線板においても、高密度化の要求に伴って、配線幅を狭くした場合、導体抵抗が大幅に増加して周波数特性が劣化してしまうこともある。そこで、このような事態に対処しながら、半導体素子の多端子化による配線ネット数の増加分を配線層の多層化でカバーしている。
従って、配線層の多層化に伴って、複数の基板を厚み方向に積層し、基板のランドと、対向する他の基板のランドとを導電材料で電気的に接合する方法が知られている。ランド間を接合するビアとなる導電材料としては、銀や銅等の非溶融金属の導電性ペーストを使用している。この場合、ランド間で導電性ペーストを圧接し、この圧接した導電性ペーストでランド間を接合する多層のプリント配線板が知られている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、非溶融金属を使用した圧接によるランド間の接合は、例えば、高多層の大型のプリント配線板の場合、熱歪み等で生じる応力に対しての信頼性が低い。そこで、例えば、半田付けのような金属化合物の低融点金属でランド間を接合する方法が好ましい。しかも、低融点金属が完全に融解し、融解した金属が凝集して一つの塊のビアが得られた場合には、エレクトロマイグレーションの耐性も高まって、ビアに流せる電流も大きくなる。従って、配線層の多層化に伴って、低融点金属を使用してランド間を接合する方法の需要が高まっている。
そこで、低融点金属を使用してランド間を接合する場合には、低融点金属を充填するのに印刷法を使用することが多い。尚、印刷法では、低融点金属の粉末をペースト化した導電材料を使用している。低融点金属ペーストの導電材料は、未硬化物が残留しないように、接着剤と金属粉末とを活性化させる有機酸を用いている。
しかしながら、低融点金属ペーストの導電材料は、印刷性と、充填性を考慮した粘性、例えば、１００〜３５０Ｐａ・Ｓ（パスカル秒）とを確保する必要があるため、少なくとも全体体積の約半分の樹脂成分の接着剤成分等を添加している。その結果、低融点金属ペーストの導電材料でランド間を接合する方法を採用した場合には、ランド間の電気抵抗が安定化し、ランド間の接合の信頼性が高くなる。
また、多層のプリント配線板としては、第１の基板のビア部と第２の基板のビア部とを接合材で接合するプリント配線板が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４及び特許文献５参照）。第１の基板の表面上には、第１の基板側のビア部と接続する突部が形成してある。第１の基板と第２の基板との間に接着層を介在させながら、第１の基板と第２の基板と相対する方向に加圧して積層する。その結果、第１の基板側の突部が第２の基板側のビア部と電気的に接続できる。
図１２及び図１３は、導電材料によるランド間の接合部分の状態を示す説明図である。図１２において基板１００Ａ及び１００Ｂ同士がプリプレグ１０１の接着層を介在して積層する際に、一方の基板１００Ａ側のランド１０２と他方の基板１００Ｂ側のランド１０２との間に低融点金属ペーストの導電材料１０３を充填する。そして、ランド１０２間で融解中の導電材料１０３が凝集することで、導電材料１０３の凝集でランド１０２間を接合する。しかしながら、導電材料１０３では、その全体体積の内、その約半分を樹脂成分が占める。その結果、導電材料１０３中で接触している金属粉末の金属粒子同士が融解して凝集が始まると、図１２に示すように、凝集過程で凝集した金属塊同士の距離が離れてランド１０２間の接合部分で電気的な接続不良が生じる。また、図１３に示すように、融解中の金属粒子の凝集が不十分となると、金属粒子が相互に接触しない状態で凝集せずに粒の状態で硬化物中に残留が生じ、ランド１０２間の接合部分で電気的な接続不良が生じる。
そこで、導電材料として使用する低融点金属ペーストの全体体積中の約半分、すなわち樹脂成分の体積分まで基板同士をランド間の接合部分の厚さが薄くなるように押圧したとする。この場合、低融点金属ペースト内の金属粒子同士が面接触してランド間の接合部分を電気的に接合できる。しかしながら、基板同士を積層する際、基板同士を接着する接着剤成分のプリプレグは、低融点金属ペースト中の金属粉末が流動して飛散するのを防止するために、ある程度、溶融粘度を高く設定することが必要となる。従って、基板同士を積層する圧力では、プリプレグの接着層を過度に押圧したとしても、その接着層の厚さを薄くできない。
図１４は、７０μｍ厚のプリプレグを用いて基板同士を積層した場合の基板の残銅率と、基板積層後のランド間の距離、すなわち接合部分の厚さとを実験的に表した説明図である。ランド間の距離、すなわち接合部分の厚さをＨ、基板表面の表面積に対する基板表面上のランド等の配線パターンの銅部分の表面積の割合を示す残銅率をＲとする。更に、プリプレグの厚さをｔ１及び配線パターンの厚さをｔ２とする。尚、積層する各基板の残銅率Ｒは同一値とする。ランド間の距離、すなわち接合部分の厚さＨは、Ｈ＝ｔ１−２・（１−Ｒ）×ｔ２で算出できる。その結果、接合部分の厚さＨは、積層方向の圧力に依存せず、残銅率Ｒが６０％以下となると、約４０μｍ程度と一定となる。つまり、接合部分の厚さＨが一定となるのは、接着層のプリプレグで使用するガラス繊維の織布の厚さが約４０μｍで、そのガラス繊維を過度に押圧しても薄くならないことになる。従って、基板同士を積層する圧力を過度にしたとしても、残銅率Ｒが低下して、ランド間の接合部分の厚さを薄くできなくなることが解る。
そこで、ここまでの話を総合すると、低融点金属ペーストの導電材料では、印刷性と粘性とを確保するために、その全体体積の約半分を樹脂成分が占める。その結果、低融点金属ペーストの導電材料でランド間を接合する接合部分では、融解後の凝集過程で溶け分かれや、相互に接触しない状態で凝集せずに金属粒子の状態で硬化物中に残留等が生じ、ランド間の接合部分で電気的な接続不良が発生する。
また、低融点金属ペーストに完全に溶解しない材料（表面に、例えば、半田メッキした金属材料）として、同じ粒径の材料を用いると、 (２ｒ)３ :４・π・ｒ３／３ ≒１．９：１のように粒子の隙間に０．９倍の樹脂を吸収する隙間ができる。従って、粒子間の隙間で樹脂体積が吸収できるものの、金属粒子同士が点接触となるため、この導電材料で接合した接合部分に流せる許容電流量が低下してしまう。更に、銀や銅等の非溶融金属を使用した圧接法では、点接触のため、歪みに弱く、信頼性が低い。
１つの側面では、基板同士を積層する際の導電材料によるランド間の電気的な接続を確保するプリント配線板の製造方法、プリント配線板及び電子機器を提供することにある。
本願の開示するプリント配線板の製造方法は、一つの態様において、基材に形成されたスルーホール内に穴埋め材を充填する工程を有する。更に、製造方法は、前記スルーホール内に充填された穴埋め材を用いて、当該スルーホールの基材表面にあるランドから突出する突起部を形成する工程と、導電材料を前記ランド上に充填する工程とを有する。更に、製造方法は、前記基板のランド上に他方の基板のランドが相対向するように基板同士を積層する際に、前記ランド間に充填した融解中の導電材料を前記突起部で前記基板の積層方向に押圧する。そして、製造方法は、融解中の導電材料を前記突起部で積層方向に押圧することで、前記基板のランドと前記他方の基板のランドとを前記導電材料の凝集で電気的に接続する工程を有する。
基板同士を積層する際の導電材料によるランド間の電気的な接続を確保する。
以下、図面に基づいて、本願の開示するプリント配線板の製造方法、プリント配線板及び電子機器の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。
図１は、本実施例のプリント配線板の一部を省略した断面図である。図１に示すプリント配線板１は、第１の基板１０Ａと第２の基板１０Ｂとを接着層５０を介在して積層し、第１の基板１０Ａと第２の基板１０Ｂとを導電材料１６で電気的に接続した。第１の基板１０Ａは、基材２０と、基材２０の厚み方向に貫通するスルーホール１１と、スルーホール１１内に充填された穴埋め材１２と、基材表面に形成された配線パターン１３とを有する。尚、配線パターン１３は、導体回路やランド１４等を含む。また、ランド１４は、スルーホール１１と同心円上に配置し、スルーホール１１と電気的に接続する。更に、ランド１４上には、後述する基材２０の表面に突出する穴埋め材１２の端部１２Ａを用いて形成した突起部１５（１５Ａ）が形成してある。
突起部１５は、基材２０の表面の銅箔層３１と、スルーホール１１の内壁面を銅メッキする際に銅箔層３１上に形成した銅メッキ層３２と、穴埋め材１２の端部１２Ａを蓋メッキする際に形成した蓋メッキ層３３との三層構造である。
また、第２の基板１０Ｂも、同様に、スルーホール１１と、穴埋め材１２と、配線パターン１３とを有する。尚、配線パターン１３のランド１４上には、突起部１５（１５Ｂ）が形成してある。
また、プリント配線板１は、第１の基板１０Ａと第２の基板１０Ｂとを接着層５０を介在して積層する。更に、第１の基板１０Ａと第２の基板１０Ｂとを積層する際、ランド１４間に充填した融解中の導電材料１６を、第１の基板１０Ａの突起部１５Ａと、第２の基板１０Ｂの突起部１５Ｂとで積層方向Ｘに押圧する。そして、各突起部１５（１５Ａ，１５Ｂ）が導電材料１６を積層方向Ｘに押圧することで、導電材料１６内の金属粒子同士が面接触して凝集する。その結果、凝集した導電材料１６の硬化物がランド１４間を電気的に接続することになる。
次に、本実施例のプリント配線板１の製造工程について説明する。図２及び図３は、基板１０の製造工程を示す説明図、図４及び図５は、基板１０の製造工程の内、突起部１５の製造に着目した説明図である。尚、基板１０は、例えば、前述した第１の基板１０Ａや第２の基板１０Ｂ等に相当する。図２に示す基材形成工程（ステップＳ１１）では、ＣＣＬ(Copper Clad Laminate)の銅箔上に回路を形成するためのレジストを塗布し、回路パターンを露光及び現像した後、銅箔をエッチングして両面に配線パターン２１Ａを形成した中間層２１を形成する。尚、ＣＣＬは、絶縁樹脂を含浸したガラス繊維の織布等のプリプレグと、銅箔とを加熱プレスで積層したものである。
更に、基材形成工程は、所定枚数の中間層２１を積層するように配置し、これら中間層２１を挟むようにプリプレグ２２を配置すると共に、表裏に銅箔２３を配置する。尚、銅箔２３は、１８μｍ又は３５μｍ箔を使用するものとする。そして、基材形成工程は、これら中間層２１、プリプレグ２２及び銅箔２３を、真空プレスで加熱及び加圧して積層することで基材２０を形成する。尚、基材２０には、ドリル加工で、図示せぬ積層用のツーリングホールを形成する。
スルーホール形成工程（ステップＳ１２）では、中間層２１の回路パターン２１Ａと表裏の銅箔２３とを接続するスルーホール１１を基材２０に形成した。尚、スルーホール１１の内径は、例えば、φ０．２ｍｍとした。更に、スルーホールメッキ形成工程（ステップＳ１３）では、スルーホール１１の内壁面に銅メッキを施した。尚、スルーホール１１の内壁面の銅メッキ層３２の厚さは、例えば、２５μｍとした。この際、基材２０のスルーホール１１部位では、図４のスルーホールメッキ工程に示すように、銅箔２３の銅箔層３１上に銅メッキ層３２を形成したことになる。
次に、図３に示す穴埋め工程（ステップＳ１４）では、基材２０のスルーホール１１内に穴埋め材１２を充填する。尚、穴埋め材１２は、基材２０の厚み方向の熱膨張率、例えば、約３０ｐｐｍ／℃に整合すべく、シリカフィラーが添加されたエポキシ系樹脂、例えば、約３３ｐｐｍ／℃の樹脂を使用する。尚、基材２０及び穴埋め材１２は、これらの熱膨張率を近付けるに連れて、基材２０と穴埋め材１２との接合部分にかかる応力を小さくできる。
また、穴埋め工程では、スルーホール１１内に穴埋め材１２を充填する前に、スルーホール１１の内壁面及び基材２０の表面に対して粗化処理を実行する。尚、粗化処理は、スルーホール１１の内壁面の銅メッキ層３２、基材２０の表面の銅箔層３１及び銅メッキ層３２をギ酸及び塩酸の混合液に浸漬した後、水洗いで混合液を洗い流し、その表面を粗化する処理である。その結果、スルーホール１１の内壁面及び基材２０の表面を粗化した場合、次の工程である表面エッチング工程で穴埋め材１２の外周面の界面を深くエッチングできる。スルーホール１１の内壁面及び基材２０の表面に染み込んで残留したメッキ液が積層後に気化してボイドを発生するような事態を未然に防止できる。つまり、穴埋め工程では、スルーホール１１の内壁面及び基材２０の表面に粗化処理を施した後、粗化処理が施された面を研削して削り落とした後、スルーホール１１内に穴埋め材１２を充填する。
表面エッチング工程（ステップＳ１５）では、穴埋め工程で穴埋め材１２を充填した後、基材２０上の銅メッキ層３２の表面上の凹凸を減らして、その高さバラツキを数μｍ程度にすべく、銅メッキ層３２の表面をセラミックロールで研削する。更に、表面エッチング工程では、表面研削後、スルーホールメッキ形成工程で形成した銅メッキ層３２を約１５〜２０μｍ程度に残すべく、銅メッキ層３２に対して所定量エッチングを実行する。その結果、基材２０の表面には、図４の表面エッチング工程に示すように、銅メッキ層３２に対する所定量エッチングで穴埋め材１２の端部１２Ａが突出するように残る。尚、エッチング液は、過酸化水素／硫酸系のエッチング液を使用したが、例えば、塩化第２銅溶液、塩化第２鉄溶液、アルカリエッチング液や過硫酸系溶液等の銅を溶解し得る化学薬品を使用しても良い。
また、蓋メッキ工程（ステップＳ１６）の図４に示す無電解銅メッキ工程(ステップＳ１６Ａ)では、表面エッチング工程で基材２０の表面に穴埋め材１２の端部１２Ａを突出させた後、その表面に対して無電解銅メッキ処理を実行する。その結果、穴埋め材１２の露出面にシードメッキを施す。更に、蓋メッキ工程の図５に示す電解銅メッキ工程(ステップＳ１６Ｂ)では、穴埋め材１２の露出面にシードメッキを施した後、基材２０の表面に対して電解銅メッキ処理を実行する。そして、基材２０の表面には、穴埋め材１２の端部１２Ａを蓋メッキして突起部１５を形成する。
突起部１５は、その断面形状を、基材２０の表面側を下底とする略台形形状とした。更に、突起部１５の外周縁部は、基材形成工程で形成した基材２０の銅箔層３１と、スルーホールメッキ形成工程及び表面エッチング工程で形成した銅メッキ層３２と、無電解銅メッキ工程及び電解銅メッキ工程で形成した蓋メッキ層３３との三層構造となる。
更に、パターニング工程（ステップＳ１７）の図５に示すレジスト形成工程(ステップＳ１７Ａ)では、基材２０の表面上に回路形成用のレジスト４１を塗布する。パターニング工程の図５に示すパターン露光・現像工程(ステップＳ１７Ｂ)では、表面上にレジスト４１を塗布後、所定の回路パターンで露光及び現像して表面上にエッチングレジスト４２を形成する。パターニング工程の図５に示すエッチング工程(ステップＳ１７Ｃ)では、エッチングレジスト４２の非形成部分の銅箔層３１及び銅メッキ層３２をエッチングすることで、ランド１４や導体回路１３Ａ等の配線パターン１３を表面上に形成する。
更に、パターニング工程の図５に示すレジスト剥離工程(ステップＳ１７Ｄ)では、表面上のエッチングレジスト４２を剥離することで、基材２０の表面に配線パターン１３、例えば、突起部１５を備えたランド１４を形成する。その結果、基板１０が完成したことになる。尚、ランド１４上には、例えば、直径φ０．２５ｍｍ及び、高さ１５μｍ程度の突起部１５を形成した。更に、ランド１４には、金メッキ等の貴金属メッキ、バリアメタルとして有効なニッケルメッキや、貴金属メッキやニッケルメッキを複合した複合メッキ等を施しても良い。
従って、図４に示す表面エッチング工程を追加した簡単な工程を経て基板１０のランド１４上に突起部１５を形成できる。
尚、突起部１５の高さは、基材形成工程で基材２０の表裏に積層した銅箔２３（銅箔層３１）の厚さで調整するようにしたが、スルーホールメッキ形成工程でスルーホール１１の内壁面に施した銅メッキ層３２の厚さで調整しても良い。また、突起部１５の高さは、表面エッチング工程のエッチング量で調整しても良い。
次に、図４及び図５に示す製造工程とは異なる工程で突起部を形成する製造工程につき、比較例として説明する。図６及び図７は、比較例の突起部の製造工程を示す説明図である。尚、比較例では、フォトリソグラフィ工程でランド１４上に突起部１５０を形成するものとする。図６に示す製造工程では、基材２０のスルーホール１１内に穴埋め材１２を充填して表面を研削する穴埋め工程（ステップＳ２１）までは図４に示す製造工程と同じである。この際、基材２０のスルーホール１１部位では、銅箔２３の銅箔層３１上に銅メッキ層３２を形成する。
無電解銅メッキ工程（ステップＳ２２）は、穴埋め工程で基材２０の表面を研削した後、その表面に対して無電解銅メッキ処理を実行する。その結果、穴埋め材１２の露出面にシードメッキを施す。更に、電解銅メッキ工程（ステップＳ２３）は、基材２０の表面に対してシードメッキを施した後、基材２０の表面に対して電解銅メッキ処理を実行することで、穴埋め部材１２の露出面に蓋メッキを施す。この際、基材２０のスルーホール１１部位では、銅箔層３１と、銅メッキ層３２と、無電解銅メッキ処理及び電解銅メッキ処理で形成した蓋メッキ層６１との三層構造となる。
更に、レジスト形成工程（ステップＳ２４）は、電解銅メッキ処理を実行した後、基材２０の表面（蓋メッキ層６１）上にレジスト４１を塗布する。更に、パターン露光・現像工程（ステップＳ２５）は、表面上にレジスト４１を塗布した後、突起部１５０を形成する回路パターンで露光及び現像する。そして、パターン露光・現像工程は、突起部１５０を形成する位置のレジスト４１を剥離する。この際、パターン露光・現像工程では、基材２０に形成したツーリングホールに基づきスルーホール１１の同心円上に配置する突起部１５０を形成する位置を認識する。
更に、電解銅メッキ工程（ステップＳ２６）では、突起部１５０を形成する回路パターンに基づき、電解銅メッキ処理を実行することで、突起部１５０を形成する位置に銅メッキを施す。その結果、突起部１５０を形成する位置の蓋メッキ層６１上に突起メッキ層６２を形成する。更に、図７に示すレジスト剥離工程（ステップＳ２７）では、蓋メッキ層６１上に突起メッキ層６２を形成した後、基材２０の表面のレジスト４１を剥離することで、スルーホール１１上に突出する突起部１５０を形成する。この際、突起部１５０は、銅箔層３１と、銅メッキ層３２と、蓋メッキ層６１と、突起メッキ層６２との四層構造となる。
更に、レジスト形成工程（ステップＳ２８）は、基材２０の表面上に突起部１５０を形成した後、基材２０の表面上に回路形成用のレジスト４１を塗布する。更に、パターン露光・現像工程（ステップＳ２９）では、基材２０の表面上にレジスト４１を塗布した後、突起部１５０以外の他の回路、例えば、ランド１４を形成する回路パターンで露光及び現像する。その結果、基材２０の表面上にエッチングレジスト４２を形成する。
更に、エッチング工程（ステップＳ３０）では、エッチングレジスト４２の非形成部分の銅箔層３１、銅メッキ層３２及び蓋メッキ層６１をエッチングすることで、ランド１４や導体回路１３Ａ等の配線パターン１３を基材２０の表面上に形成する。そして、レジスト剥離工程（ステップＳ３１）では、表面上のエッチングレジスト４２を剥離することで、例えば、突起部１５０を形成したランド１４を基材２０の表面上に形成することになる。
比較例の製造工程でランド１４上に形成した突起部１５０は、ステップＳ２６の電解銅メッキ工程で突起メッキ層６２を蓋メッキ層６１上に形成する。そして、突起部１５０の断面形状は、基材表面側を上底とする逆台形形状となる。更に、突起部１５０の外周縁部は、銅箔層３１と、銅メッキ層３２と、ステップＳ２２の無電解銅メッキ工程及びステップＳ２３の電解銅メッキ工程で形成した蓋メッキ層６１と、ステップＳ２６の電解銅メッキ工程で形成した突起メッキ層６２との四層構造となる。
比較例の製造工程では、回路を形成するためのステップＳ２８乃至ステップＳ３１のレジスト形成工程、パターン露光・現像工程及びレジスト剥離工程等が必要である。更に、比較例の製造工程では、突起部１５０を形成するためにステップＳ２２乃至ステップＳ２７のレジスト形成工程、パターン露光・現像工程及びレジスト剥離工程等を追加する必要がある。これに対して、本実施例の製造工程では、表面エッチング工程を追加するだけで、突起部１５を形成できる。
また、比較例の製造工程では、基材２０の表面上の突起部１５０を形成する位置に密度差がある場合、ステップＳ２６の電解銅メッキ工程で銅メッキの析出に差分が発生して突起部１５０の高さにバラツキが生じる。しかも、突起部１５０を形成する部分の面積が小さいため、突起メッキ層６２となる銅メッキを施すことは難しい。これに対して、本実施例の製造工程では、突起部１５を形成する位置を意識することなく、基材２０の表面上にステップＳ１６Ｂの電解銅メッキ工程で蓋メッキ層３３となる銅メッキを施す。従って、突起部１５の高さにバラツキが生じることもなく、銅メッキを施す処理も簡単となる。
また、比較例の製造工程では、ツーリングホールに基づきスルーホール１１上の突起部１５０を形成する位置を認識して、その位置でパターン露光・現像工程及び電解銅メッキ工程を実行する。しかしながら、突起部１５０の形成位置の誤差、基材２０の吸湿等による基材２０の収縮、感光用フォトマスクの精度誤差や伸縮等で突起部１５０の形成位置にズレが生じる。これに対して、本実施例の製造工程では、突起部１５を形成するのにパターン露光・現像工程を要せず、ツーリングホールで位置決めしたスルーホール位置に突起部１５を形成できる。しかも、ツーリングホールに基づき、基板１０同士の積層の位置決めも行うため、積層する基板１０の突起部１５同士が対向して融解中の導電材料１６を押圧する。その結果、ランド１４間の導電材料１６の金属粒子１６１同士を面接触して凝集することで、ランド１４間を電気的に接続できる。
比較例の製造工程では、突起部１５０の断面が逆台形形状になるため、ランド１４間の導電材料１６を押圧する際の突起部１５０の強度に難がある。これに対して、本実施例の製造工程では、突起部１５の断面が略台形形状となるため、ランド１４間の導電材料１６を突起部１５で押圧する際の突起部１５の強度を確保できる。
次に、複数の基板１０を積層して、これら積層した基板１０同士のランド１４間を導電材料１６で電気的に接続するプリント配線板１の製造工程について説明する。図８は、プリント配線板１の製造工程を示す説明図、図９は、プリント配線板１の製造工程の内、ランド１４間の導電材料１６の状態を示す説明図である。
図８に示す接着工程（ステップＳ４１）では、エポキシ材料等の熱硬化性樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン系等の熱可塑性樹脂等を含む接着シート５１を使用する。尚、接着シート５１の両面には、ＰＥＴ樹脂（ポリエチレンテレフタレート樹脂）のマイラーフィルム５２が貼付してある。接着工程では、接着シート５１の片面側のマイラーフィルム５２を剥離し、剥離した側の接着シート５２を、ランド１４や導体回路１３Ａ等を含む配線パターン１３を形成した第１の基板１０Ａ上に配置する。この際、接着シート５１は、第１の基板１０Ａ上の配線パターン１３を覆うように加熱しながら、第１の基板１０Ａ上に積層する。例えば、ＦＲ４（Flame Retardant：プリント配線板の部材である銅張積層板の耐燃性の等級を示す記号）のプリプレグを接着シート５１として使用した場合、その加熱温度は約９０℃である。
更に、開口穴形成工程（ステップＳ４２）では、第１の基板１０Ａのランド１４上に位置する接着シート５１の部位に、導電材料１６を充填するための開口穴５１Ａを形成する。尚、開口穴形成工程では、第１の基板１０Ａのランド１４上に位置する接着シート５１の部位に炭酸ガスレーザを照射し、その接着シート５１の部位を熱昇華して開口穴５１Ａを形成する。ランド１４上に位置する接着シート５１の部位は、前述したツーリングホールに基づき認識する。また、開口穴形成工程では、ランド１４の界面に熱昇華で樹脂（スミア）が残るため、ランド１４の界面上の樹脂をプラズマ処理で除去する。
更に、充填工程（ステップＳ４３）では、第１の基板１０Ａのランド１４上に形成した開口穴５１Ａに導電材料１６を充填する。尚、基板表面上に積層した接着シート５１のマイラーフィルム５２をステンシル版として使用し、ステンシル印刷法で開口穴５１Ａに導電材料１６を充填する。また、導電材料１６は、溶融金属及び非溶融金属を混合した粉末の金属粒子１６１と、接着剤及び硬化剤を混合した接着樹脂とを混合した材料である。溶融金属は、例えば、錫ビスマスｉ系材料等を使用し、非溶融金属は、例えば、銅に酸化防止用銀のメッキした材料を使用する。接着剤には、例えば、エポキシ系接着剤を使用する。硬化剤には、例えば、酸無水物系の硬化剤を使用する。また、導電材料１６は、接合時の金属粉末同士の濡れ性（結合性）を高める目的で、活性剤としてコハク酸を添加している。尚、充填工程では、ステンシル印刷法で開口穴５１Ａに導電材料１６を充填するため、その工程が簡単になる。フィルム剥離工程（ステップＳ４４）では、ランド１４上の開口穴５１Ａに導電材料１６を充填した後、基板表面に積層した接着シート５１の片面側からマイラーフィルム５２を剥離する。
基板積層工程（ステップＳ４５）では、マイラーフィルム５２を剥離した後、ランド１４上の開口穴５１Ａに導電材料１６を充填した第１の基板１０Ａ上に、積層する対向側の第２の基板１０Ｂを配置する。尚、第１の基板１０Ａ上に第２の基板１０Ｂを配置する場合には、第１の基板１０Ａ及び第２の基板１０Ｂの位置決めピンを使用して位置決めする。そして、第１の基板１０Ａ及び第２の基板１０Ｂは、位置決めピンを使用して位置決めし、加熱しながら真空状態で積層方向に加圧するため、接着シート５１となる接着層にボイドが発生するような事態を回避できる。
第１の基板１０Ａ及び第２の基板１０Ｂは、積層する基板のランド１４上の突起部１５Ａ及び１５Ｂ同士で開口穴５１Ａに充填した融解中の導電材料１６を積層方向に押圧する。その結果、図９に示すように、突起部１５Ａ及び１５Ｂ同士が融解中の導電材料１６を積層方向に押圧することで、突起部１５Ａ及び１５Ｂの容積が導電材料１６の樹脂成分の体積を吸収する。そして、導電材料１６の金属粒子１６１同士が面接触して凝集して導電材料１６の硬化物となる。そして、この導電材料１６の硬化物でランド１４間を電気的に接続することで、第１の基板１０Ａと第２の基板１０Ｂとを積層したプリント配線板１が完成する。尚、説明の便宜上、第１の基板１０Ａ及び第２の基板１０Ｂの２枚の基板１０を積層したプリント配線板１の例で説明したが、基板１０の積層枚数に応じて多層のプリント配線板を製造できる。
本実施例では、基材２０の表面上のスルーホール１１に充填した穴埋め材１２を使用して銅メッキ層３２を所定量エッチングして表面から穴埋め材１２の端部１２Ａを突出させ、この端部１２Ａを蓋メッキしてランド１４上に突起部１５を形成する。
更に、本実施例では、基板１０上に積層した接着シート５１の開口穴５１Ａに導電材料１６を充填した後、積層する基板１０の突起部１５同士で融解中の導電材料１６を積層方向に押圧した。その結果、第１の基板１０Ａ及び第２の基板１０Ｂは、突起部１５同士で融解中の導電材料１６を押圧して、導電材料１６の金属粒子１６１が面接触した状態で凝集して硬化物になり、この硬化物でランド１４間を電気的に接続できる。
本実施例では、フォトプロセス、バンピングプロセス、転写プロセスや印刷プロセス等の特殊工程を追加しなくても、表面エッチング工程で基板のランド１４上に突起部１５を形成できるので、複雑な工程を要することなく、製造コストを抑えることができる。
しかも、本実施例では、ランド１４上に形成した突起部１５の断面構造が略台形形状であるため、比較例の突起部１５０の断面構造が逆台形形状に比較して、導電材料１６を押圧する際の突起部１５０の強度を確保できる。
本実施例では、ランド１４上に形成した突起部１５の断面構造が略台形形状であるため、例えば、突起部の断面構造が略三角形状に比較して突起部１５で導電材料１６を押圧する際の接触面積が広くなる。突起部の強度を確保しながら、導電材料１６を面接触で押圧できる。
尚、上記実施例では、基板１０同士を積載してランド１４間の導電材料１６を突起部１５同士で押圧することで、導電材料１６の金属粒子１６１同士を面接触した状態で凝集し、ランド１４間を導電材料１６で安定的に電気接続した。図１０は、他の実施例のプリント配線板１の製造工程の内、ランド１４間の導電材料１６の状態を示す説明図である。図１０に示す第３の基板１０Ｃの表面上には、突起部１５のないランド１４Ａが形成してある。第３の基板１０Ｃ上に接着シート５１を積層する。充填工程では、第３の基板１０Ｃのランド１４Ａ上の接着シート５１で形成した開口穴５１Ａに導電材料１６を充填する。基板積層工程では、第３の基板１０Ｃ上に第２の基板１０Ｂを積層する際、第２の基板１０Ｂのランド１４上に形成した突起部１５で第３の基板１０Ｃのランド１４Ａ上に充填した融解中の導電材料１６を積層方向に押圧しても良い。この場合、導電材料１６の充填量を増やす。その結果、第３の基板１０Ｃ及び第２の基板１０Ｂは、突起部１５で融解中の導電材料１６を積層方向に押圧して導電材料１６の金属粒子１６１が面接触した状態で凝集して硬化物になる。そして、導電材料１６の硬化物でランド１４及びランド１４Ａ間を電気的に接続できる。
また、積層する基板１０の内、何れか一方の基板１０のランド１４上に突起部１５を形成すると共に、他方の基板１０のランド１４の突起部１５を小さくし、導電材料１６の量を増やして、突起部１５同士でランド１４間の導電材料１６を押圧しても良い。
また、上記実施例では、第１の基板１０Ａのランド１４と第２の基板１０Ｂのランド１４との間を、第１の基板１０Ａの突起部１５Ａと、第２の基板１０Ｂの突起部１５Ｂとで導電材料１６を押圧した。そして、第１の基板１０Ａ及び第２の基板１０Ｂのスルーホール１１の同心円上に導電材料１６を配置した。しかしながら、図１１に示すようにしても良い。図１１は、他の実施例のプリント配線板の一部を省略した断面図である。図１１に示すように、第２の基板１０Ｂのスルーホール１１と対向側の第４の基板１０Ｄのスルーホール１１とが同心円上になくても良い。尚、第４の基板１０Ｄのランド１４Ｃは、スルーホール１１と同心円上にないが、当該スルーホール１１と電気的に接続する。
第２の基板１０Ｂ及び第４の基板１０Ｄは、第２の基板１０Ｂのランド１４上に形成した突起部１５で導電材料１６を積層方向に押圧することで、第２の基板１０Ｂのランド１４と第４の基板１０Ｄのランド１４Ｃとが導電材料１６で電気的に接続しても良い。
上記実施例では、突起部１５の断面構造を略台形形状としたが、この形状に限定されるものではなく、前述した表面エッチング工程を追加するだけで、導電材料１６を積層方向に押圧して導電材料１６の金属粒子１６１が面接触して凝集できる構造であれば良い。
また、上記実施例では、プリント配線板１を製造する材料の寸法等の数値を具体的に明記したが、これら明記した数値は本願発明の一例に過ぎず、これら数値によって本願発明の技術的思想が限定されてしまうようなことはない。
１ プリント配線板
１０ 基板
１０Ａ 第１の基板
１０Ｂ 第２の基板
１１ スルーホール
１２ 穴埋め材
１２Ａ 端部
１４ ランド
１５ 突起部
１５Ａ 突起部
１５Ｂ 突起部
１６ 導電材料
２０ 基材
３１ 銅箔層
３２ 銅メッキ層
３３ 蓋メッキ層
１６１ 金属粒子
１０ 基板
１０Ａ 第１の基板
１０Ｂ 第２の基板
１１ スルーホール
１２ 穴埋め材
１２Ａ 端部
１４ ランド
１５ 突起部
１５Ａ 突起部
１５Ｂ 突起部
１６ 導電材料
２０ 基材
３１ 銅箔層
３２ 銅メッキ層
３３ 蓋メッキ層
１６１ 金属粒子
Claims (10)
- 基板の基材に形成されたスルーホール内に穴埋め材を充填する工程と、
前記スルーホール内に充填された穴埋め材を用いて、当該スルーホールの基材表面にあるランドから突出する突起部を形成する工程と、
導電材料を前記ランド上に充填する工程と、
前記基板のランド上に他方の基板のランドが相対向するように基板同士を積層する際に、前記ランド間に充填した融解中の前記導電材料を前記突起部で前記基板の積層方向に押圧することで、前記基板のランドと前記他方の基板のランドとを前記導電材料の凝集で電気的に接続する工程と
を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 前記突起部を形成する工程は、
前記穴埋め材の端部が前記基材表面から突出するように、当該基材表面の金属層を所定量残すエッチングをする工程と、
前記基材表面から突出する前記穴埋め材の端部を蓋メッキすることで、前記突起部を形成する工程と
を有することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板の製造方法。 - 前記突起部は、
その断面形状を、前記基材表面側を下底とする略台形形状としたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板の製造方法。 - 前記穴埋め材は、
樹脂材であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載のプリント配線板の製造方法。 - 前記導電材料は、
低融点金属の金属粒子及び樹脂成分を含有し、
前記導電材料で電気的に接続する工程は、
融解中の前記導電材料を前記突起部で前記基板の積層方向に押圧することで、前記導電材料の金属粒子同士が面接触して凝集し、前記基板のランドと前記他方の基板のランドとを前記導電材料の凝集で電気的に接続することを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載のプリント配線板の製造方法。 - 前記導電材料で電気的に接続する工程は、
融解中の前記導電材料を前記基板のランド上の前記突起部と前記他方の基板のランド上の前記突起部とで前記積層方向に押圧することで、前記基板のランドと前記他方の基板のランドとを前記導電材料の凝集で電気的に接続することを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のプリント配線板の製造方法。 - 基材と、基材の厚み方向に形成されたスルーホールと、当該スルーホール内に充填された穴埋め材と、前記スルーホールと接続して前記基材表面に形成したランドと、前記穴埋め材を用いて、前記ランド上に形成した突起部とを有する第１の基板と、
前記基材、前記スルーホール及び前記ランドを有する第２の基板と
を有し、
前記第１の基板の前記ランドと前記第２の基板の前記ランドとの間に配置した融解中の導電材料を前記突起部で前記第１の基板と前記第２の基板との積層方向に押圧することで、前記第１の基板の前記ランドと前記第２の基板の前記ランドとを前記導電材料の凝集で電気的に接続したことを特徴とするプリント配線板。 - 前記第２の基板は、
当該基板のランド上に形成した前記突起部を有し、
前記第１の基板の前記ランドと前記第２の基板の前記ランドとの間に配置した融解中の前記導電材料を、前記第１の基板の前記突起部と前記第２の基板の前記突起部とで前記積層方向に押圧することで、前記第１の基板の前記ランドと前記第２の基板の前記ランドとを前記導電材料の凝集で電気的に接続したことを特徴とする請求項７に記載のプリント配線板。 - 前記突起部が形成された前記ランドは、
前記基材表面の金属箔層と、
前記スルーホールの内壁面を金属メッキする際に形成した金属メッキ層と、
前記穴埋め部材の端部を蓋メッキする際に形成した蓋メッキ層との三層構造であることを特徴とする請求項７又は８に記載のプリント配線板。 - 基材と、基材の厚み方向に形成されたスルーホールと、当該スルーホール内に充填された穴埋め材と、前記スルーホールと接続して前記基材表面に形成したランドと、前記穴埋め材を用いて、前記ランド上に形成した突起部とを有する第１の基板と、
前記基材、前記スルーホール及び前記ランドを有する第２の基板とを有し、
前記第１の基板の前記ランドと前記第２の基板の前記ランドとの間に配置した融解中の導電材料を前記突起部で前記第１の基板と前記第２の基板との積層方向に押圧することで、前記第１の基板の前記ランドと前記第２の基板の前記ランドとを前記導電材料の凝集で電気的に接続したプリント配線板を搭載したことを特徴とする電子機器。
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