JPH06104545A - 両面プリント基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
極層間のインナ・ヴァイア・ホール接続を行うことが可
能な両面プリント基板とその形成方法およびそれを用い
た多層基板を得ることを目的とする。 【構成】 積層基材と、導電粒子、および銅箔とからな
り、加熱加圧後の積層基材の厚みより直径の大きな導電
粒子が積層基材に開けた貫通孔に充填され、加熱加圧さ
れて、インナ・ヴァイア・ホール接続がなされている両
面プリント基板。
Description
の両面プリント基板とその製造方法およびそれを用いた
多層基板に関するものである。
い、回路基板には高多層、高密度化が求められている。
回路基板において、従来は、層間の電気的接続はスルー
ホールメッキが一般的である。セラミック多層基板にお
いてはインナ・ヴァイア・ホール接続が可能であり、I
C間や部品間を最短距離で結合でき、高密度化が図れる
ことは知られていた。しかし、セラミックは価格が高
く、また、大きなサイズは製造が難しく樹脂基板(例え
ば、ガラスエポキシ基板)のように広く使用されるには
至っていない。スルーホールメッキによる接続は積層基
材に開けた貫通孔にメッキを施し、積層基材の両面の導
体(銅箔をパターン状に形成したもの)を電気的に接合
するものである。この方法では多層にした場合に、メッ
キ接続するために任意の層間でのブラインドビア接続は
出来ず、上から下まで貫通孔を開けなければならなかっ
た。
(ネット数の多いあるいは規模の大きい回路)を小型化
しようとする場合には、スルーホールが非常に多くな
り、小型化が出来なかった。
来ていたが、前述したように製造コストが高くつく問題
があった。
であり、その目的とするところは、インナ・ヴァイア・
ホールによる電極層間の電気的接続を容易に行うなうこ
とができる樹脂のプリント基板を得ることにあり、両面
プリント基板から多層プリント基板までを得ることにあ
る。
決するため、積層基材の孔部に導電性粒子が埋設され、
上下の導体と電気的接続されたインナ・ヴァイア・ホー
ル接続を実現しようとするものである。
メッキを用いることなく銅箔間の電気的接続を行うこと
が可能であり、容易にインナ・ヴァイア・ホールを備え
た両面プリント基板及び多層プリント基板を形成するこ
とが可能である。なお、インナ・ヴァイア・ホールと
は、多層プリント基板の各層間を任意の位置で接続を得
る方法である。
およびその形成方法ならびにそれを用いた多層プリント
基板について図面に基づき詳細に説明する。
例の構造断面図である。両面プリント基板104は積層
基材101、銅箔102(図の場合は加工後の銅箔)、
導電粒子103とからなっている。本発明のポイントは
導電粒子の大きさ(直径)が加熱加圧された後の積層基
材の厚さより大きいことである。従って、導電粒子は加
熱加圧された後には、図1のように潰れている。積層基
材101としては、現在知られている積層基材が使え
る。例えば、ガラスエポキシ基材、アラミドエポキシ基
材、紙フェノール基材等が使える。加熱加圧する前はプ
リプレグといわれ、心材のガラスクロスあるいは不織布
に未硬化の樹脂を含浸してある。加熱加圧後は圧縮さ
れ、元の厚さより薄くなる。すなわち、導電粒子の直径
はこの最終の厚みより大きくなるように選ぶ。
その他ほとんどのものが使用可能である。また、純粋な
金属だけでなく合金やあるいは、図5に示すような金属
あるいは絶縁性の核に導電性の材料で覆ったものも使用
可能である。図5において501は球形の核であり、5
02は導電性材料であり核の表面を覆い導電性粒子とし
ての役割を果たす。
図である。図2において積層基材201はプリプレグで
ある。このプリプレグに貫通孔を明ける。一般にはドリ
ルがよく使われるが、材料によってはレーザで加工する
ことも可能である。
に加熱加圧後の積層基材の厚さ(図2(c)の積層基材
101の厚さ)より直径の大きな導電粒子を充填した状
態を示している。図2(b)は、図2(a)を銅箔20
2ではさんだ状態を示している。図2(c)は、図2
(b)に加熱加圧を加えた後の状態を示している。
且、樹脂が硬化している。導電粒子203は押し潰され
た状態になっている。この状態の導電粒子103が上下
両面の電気的接続の役割を果たす。図2(d)は表面の
銅箔202を加工(エッチング等)して配線パターンを
形成した後の状態を示している。加工後の銅箔102は
回路導体となる。実用に供せられるプリント基板はこの
後、半田レジストを塗布したり、文字や記号を印刷した
り、挿入部品要の穴を開けるなどの工程があるが、ここ
では本質ではないので省略する。
プレグ201の厚さよりも小さく描いたが、必ずしもそ
のようである必要もない。図2(a)の段階で導電粒子
の頭がプリプレグの表面から出ていてもかまわない。
成方法を繰り返し用いて多層プリント基板を作る工程を
示している。図3(a)は芯になる両面プリント基板1
04の両側(上下面)に図2(a)の貫通孔に導電粒子
を充填したものを配置し、更に銅箔202をおいた状態
を示している。この状態で、上下面から加熱加圧すれば
図3(b)の多層プリント基板の仕掛り品が出来上が
る。すでにインナ・ヴァイア・ホール接続が出来上がっ
ている。上下面の銅箔をパターン状に加工すれば4層の
多層プリント基板が出来上がる。以後、この工程を繰り
返し、より多い多層プリント基板を作ることが出来る。
て、芯の両面プリント基板は本発明の両面プリント基板
を用いたが、必ずしもその必要はなく、従来あるスルー
ホール両面プリント基板が使えることは容易にわかる。
この場合、スルーホールの貫通孔は前もって埋めておい
たほうがよい。スルーホール基板ばかり出なくセラミッ
クの基板等が使えることは言うまでもない。
示している。図4(a)においては、貫通孔に加熱加圧
後の積層基材の厚みより直径の大きな導電粒子203を
充填した加熱加圧前のプリプレグ201を2枚の両面プ
リント基板104ではさんでいる。この状態で加熱加圧
し、図4(b)の4層の多層プリント基板を得ることが
出来る。4層ばかりでなく、複数枚の両面プリント基板
を用意し、前記の導電粒子を充填した加熱加圧前の積層
基材を各両面プリント基板の間に挟んで加熱加圧すれば
より多層の多層プリント基板を得ることが出来る。
て、両面プリント基板は本発明の両面プリント基板を用
いたが、必ずしもその必要はなく、従来あるスルーホー
ル両面プリント基板が使えることは容易にわかる。この
場合、スルーホールの貫通孔は前もって埋めておいたほ
うがよい。スルーホール基板ばかり出なくセラミックの
基板等が使えることは言うまでもない。
1に示すようにプリプレグとしては200μmの厚みの
アラミド・エポキシシート(帝人(株)製TA−01)
を使用し、ドリルを用いてこの基材に直径0.2mmの
貫通孔を形成した。
5、0.20mmの金の粒子を充填した後、銅箔102
をプリプレグの上下面に張り合わせ、これを熱プレスを
用いてプレス温度170℃、積層基材の圧縮量を変える
ために圧力10〜100Kg/cm2で60分間加熱加
圧して両面銅張板を形成した。
張板を公知のエッチング技術を用いて電極パターンを形
成した。
粒子を用いたときの、インナ・ヴァイア・ホールの接続
抵抗値と、積層基材の圧縮率の関係を示す。
の直径以下になると上下の銅箔と導体粒子が接触し電気
的接続がなされる。加熱加圧して圧縮された積層基材の
厚みが導体粒子の直径以上では、電気的接続は得られな
かった。
子の圧縮率に再プロットしたときの関係を示す。導電粒
子が圧縮されるに従って接続抵抗が低下し、特に導電粒
子の圧縮率が30%以上でほぼ一定の低いインナ・ヴァ
イア・ホール接続となる。
子の横への拡がりが大きくなり実用上問題となる。
両面プリント基板のヒートサイクル試験(−55℃〜1
25℃)による接続抵抗値の変化について示す。ヒート
サイクル試験で1000サイクル試験後においても抵抗
値の増大が少なく安定したインナ・ヴァイア・ホール接
続が実現している。特に導体の圧縮率が30%以上で
は、ヒートサイクル試験後においても接続抵抗値の増加
は見られない。
の実施例では、直径0.2mmの貫通孔を形成したプリ
プレグに、導電粒子として直径0.15、0.2mmの
半田の粒子を充填した後、銅箔を積層基材の上下面に張
り合わせ、これを熱プレスを用いてプレス温度170
℃、圧力10〜100Kg/cm2で60分間加熱加圧
して両面銅張板を形成した。
張板は公知のエッチング技術を用いて電極パターンを形
成した。
の粒子を用いたときの、インナ・ヴァイア・ホールの接
続抵抗値と、積層基材の圧縮率の関係を示す。半田の粒
子を用いたときも、実施例1の金の粒子を用いた時と同
等の小さい接続抵抗値であり、また、ヒートサイクル試
験に関しても、1000サイクル後においても接続抵抗
値の変化は少なかった。特に、半田粒子の圧縮率が30
%以上では、実施例1と同様に、接続抵抗値の変化は認
められなかった。
第3の実施例では、直径0.20mmの貫通孔を形成し
たプリプレグに、導電粒子として、核となる直径0.2
0mmの銅粒子およびポリプロピレン製の球状粒子の表
面に、5μmの貴金属(銀)メッキを施した粒子を充填
した後、銅箔を積層基材の上下面に張り合わせ、これを
熱プレスを用いてプレス温度170℃、圧力10〜10
0Kg/cm2で60分間加熱加圧して両面銅張板を形
成した。
張板は公知のエッチング技術を用いて電極パターンを形
成した。
表面に銀メッキを施した導電粒子を用いたときの、イン
ナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗値と、積層基材の圧縮
率の関係を示す。メッキした粒子を用いたときも、接続
抵抗値は、核に銅粒子を用いたものは、実施例1と同様
に小さい値を示した。核にポリプロピレンを用いたもの
は、粒子の固有抵抗値が大きいことから、接続抵抗値は
実施例1に比べて大きいが、その値は0.1Ω以下であ
り実用的には問題がない。
1000サイクル後においても接続抵抗値の変化は少な
かった。特に、粒子の圧縮率が30%以上では、接続抵
抗値の変化は認められなかった。
ターンが形成されている実施例1のアラミド・エポキシ
両面基板2枚の間に、電極の位置に直径0.2mmの金
の粒子を充填したアラミド−エポキシプレプレグをはさ
み、これを熱プレスを用いてプレス温度170℃、圧力
60Kg/cm2で60分間加熱加圧して4層プリント
基板を形成した。
・ヴァイア・ホールの接続抵抗は、実施例1と同様に、
積層基材が圧縮されて導体粒子の直径以下になると、上
下の銅箔と導体粒子が接触し電気的接続がなされた。実
施例1と同様に導体粒子が圧縮されるに従いインナ・ヴ
ァイア・ホールの接続抵抗低下し、特に導体粒子の圧縮
率が30%以上でほぼ一定の低い接続抵抗となった。ま
た、信頼性に関してヒートサイクル試験で1000サイ
クル後においても、抵抗値変化はなく安定した接続が得
られた。特に導体の圧縮率が30%以上の接続では、接
続抵抗値の増加は見られなかった。
ミド・エポキシ両面基板3枚の間に、電極の位置に直径
0.2mmの金の粒子を充填したアラミド−エポキシプ
レプレグ2枚をはさみ、これを熱プレスにて上記条件で
加熱加圧して6層プリント基板を形成した。6層プリン
ト基板においても、4層と同じ接続抵抗値で、同様の信
頼性が得られた。
ターンが形成されている実施例1のアラミド・エポキシ
両面基板の両側に、電極の位置に直径0.2mmの金の
粒子を充填したアラミド−エポキシプレプレグをはさ
み、さらに銅箔はさんだものを熱プレスを用いてプレス
温度170℃、圧力60Kg/cm2で60分間加熱加
圧して銅張4層プリント基板を形成した。銅張4層プリ
ント基板の両側の銅箔を公知のエッチング技術を用いて
電極パターンを形成した。
されたインナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗は、実施例
1と同様に、積層基材が圧縮されて導体粒子の直径以下
になると、上下の銅箔と導体粒子が接触し電気的接続が
なされた。実施例1と同様に導体粒子が圧縮されるに従
いインナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗が低下し、特に
導体粒子の圧縮率が30%以上でほぼ一定の低い接続抵
抗となった。また、信頼性に関してヒートサイクル試験
で1000サイクル後においても、抵抗値変化はなく安
定した接続が得られた。特に導体の圧縮率が30%以上
の接続では、接続抵抗値の増加は見られなかった。
ターンが形成されているガラスエポキシ製スルーホール
両面プリント基板2枚の間に、電極の位置に直径0.2
mmの金の粒子を充填したアラミド−エポキシ積層基材
をはさみ、これを熱プレスを用いてプレス温度170
℃、圧力60Kg/cm2で60分間加熱加圧して4層
プリント基板を形成した。
・ヴァイア・ホールの接続抵抗は、実施例1と同様の理
由により、積層基材が圧縮されて導体粒子の直径以下に
なると、上下の銅箔と導体粒子が接触し電気的接続がな
された。実施例1と同様に導体粒子が圧縮されるに従い
インナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗が低下し、特に導
体粒子の圧縮率が30%以上でほぼ一定の低い接続抵抗
となった。また、信頼性に関してヒートサイクル試験
(−55℃〜125℃)による接続抵抗値の変化につい
ても、200サイクル後の抵抗値変化があまりなく安定
した接続が実現している。特に導体の圧縮率が30%以
上の接続では、接続抵抗値の増加は見られなかった。
リント基板とその形成方法およびそれを用いた多層基板
によればスルーホールメッキ技術を用いることなく簡便
にインナ・ヴァイア・ホールを備えた両面プリント基板
を実現することができ、その多層化も容易に実現するこ
とができる。
す構造断面図
の工程図
の工程図
方法の工程図
粒子の構造図
いたときの、インナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗値
と、積層基材の圧縮率の関係を示す図
いたときの、インナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗値
と、導電粒子の圧縮率の関係を示す図
いたときの、インナ・ヴァイア・ホールのヒートサイク
ル試験結果を示す図
用いたときの、インナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗値
と、積層基材の圧縮率の関係を示す図
リプロピレンの核の表面に銀のメッキを施した粒子を用
いたときの、インナ・ヴァイア・ホールの接続抵抗値
と、積層基材の圧縮率の関係を示す図
導電粒子 501 核 502 導電性材料
Claims (41)
- 【請求項1】積層基材の一つの孔部に一つの導電性粒子
が埋設され、上下の導体と電気的接続されたことを特徴
とする両面プリント基板。 - 【請求項2】積層基材が芳香族ポリアミド繊維と熱硬化
性樹脂の複合材であることを特徴とする請求項1記載の
両面プリント基板。 - 【請求項3】積層基材がアラミド・エポキシシートであ
ることを特徴とする請求項1記載の両面プリント基板。 - 【請求項4】導電性粒子が粒状の金属であることを特徴
とする請求項1記載の両面プリント基板。 - 【請求項5】導電性粒子が粒状の金属でその材質が金、
銀、銅、ニッケル、パラジウム、鉛、錫を含むことを特
徴とする請求項1記載の両面プリント基板。 - 【請求項6】導電性粒子が核とその外側の導電性材料で
構成させていることを特徴とする請求項1記載の両面プ
リント基板。 - 【請求項7】核が粒状の金属で、その外側を導電性材料
を金属の被着により形成したことを特徴とする請求項6
記載の両面プリント基板。 - 【請求項8】核が樹脂で、その外側を導電性材料を金属
の被着により形成したことを特徴とする請求項6記載の
両面プリント基板。 - 【請求項9】複数の両面プリント基板に対抗して配置さ
れた積層基材の一つの孔部に一つ導電性粒子が埋設さ
れ、導電性粒子を通して各層の導体間が電気的接続され
ていることを特徴とする多層プリント基板。 - 【請求項10】積層基材が芳香族ポリアミド繊維と熱硬
化性樹脂の複合材であることを特徴とする請求項9記載
の多層プリント基板。 - 【請求項11】積層基材がアラミド・エポキシシートで
あることを特徴とする請求項9記載の多層プリント基
板。 - 【請求項12】導電性粒子が粒状の金属であることを特
徴とする請求項9記載の多層プリント基板。 - 【請求項13】導電性粒子が粒状の金属でその材質が
金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、鉛、錫を含むこと
を特徴とする請求項9記載の多層プリント基板。 - 【請求項14】導電性粒子が核とその外側の導電性材料
で構成させていることを特徴とする請求項9記載の多層
プリント基板。 - 【請求項15】核が粒状の金属で、その外側を導電性材
料を金属の被着により形成したことを特徴とする請求項
14記載の多層プリント基板。 - 【請求項16】核が樹脂で、その外側を導電性材料を金
属の被着により形成したことを特徴とする請求項14記
載の多層プリント基板。 - 【請求項17】積層基材の一つの孔部に一つ導電性粒子
が埋設され、これを加熱加圧し圧縮して上下の導体間を
電気的に接続した両面プリント基板の製造方法。 - 【請求項18】導電性粒子が、加熱加圧後の積層基材の
厚みより大きいことを特徴とする請求項17記載の両面
プリント基板の製造方法。 - 【請求項19】積層基材が芳香族ポリアミド繊維と熱硬
化性樹脂の複合材であることを特徴とする請求項17記
載の両面プリント基板の製造方法。 - 【請求項20】積層基材がアラミド・エポキシシートで
あることを特徴とする請求項17記載の両面プリント基
板の製造方法。 - 【請求項21】加熱加圧により積層基材を厚み方向に4
0〜70%に圧縮したことを特徴とする請求項17記載
の両面プリント基板の製造方法。 - 【請求項22】導電性粒子が粒状の金属であることを特
徴とする請求項17記載の両面プリント基板の製造方
法。 - 【請求項23】導電性粒子が粒状の金属でその材質が
金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、鉛、錫を含むこと
を特徴とする請求項17記載の両面プリント基板の製造
方法。 - 【請求項24】導電性粒子が核とその外側の導電性材料
で構成させている請求項17記載の両面プリント基板の
製造方法。 - 【請求項25】核が粒状の金属で、その外側を導電性材
料を金属の被着により形成した請求項24記載の両面プ
リント基板の製造方法。 - 【請求項26】核が樹脂で、その外側を導電性材料を金
属の被着により形成した請求項24記載の両面プリント
基板の製造方法。 - 【請求項27】加熱加圧により導電粒子を厚み方向に3
0〜70%に圧縮したことを特徴とする請求項17記載
の両面プリント基板の製造方法。 - 【請求項28】加熱加圧により積層基材を厚み方向に4
0〜70%に、かつ導電粒子を厚み方向に30〜70%
圧縮したことを特徴とする請求項17記載の両面プリン
ト基板の製造方法。 - 【請求項29】複数の両面プリント基板に対抗して配置
された積層基材の一つの孔部に一つ導電性粒子が埋設さ
れ、これを加熱加圧し圧縮して導電性粒子を通して各層
の導体間が電気的接続されていることを特徴とする多層
プリント基板の製造方法。 - 【請求項30】両面プリント基板の上下面に配置された
積層基材の一つの孔部に一つの導電性粒子が充填され、
さらにその最外面に配置された導体箔とともに加熱加圧
し圧縮して上下の導体間を電気的に接続した多層プリン
ト基板の製造方法。 - 【請求項31】導電性粒子が、加熱加圧後の積層基材の
厚みより大きいことを特徴とする請求項29または30
記載の多層プリント基板の製造方法。 - 【請求項32】積層基材が芳香族ポリアミド繊維と熱硬
化性樹脂の複合材であることを特徴とする請求項29ま
たは30記載の多層プリント基板の製造方法。 - 【請求項33】積層基材がアラミド・エポキシシートで
あることを特徴とする請求項29または30記載の多層
プリント基板の製造方法。 - 【請求項34】加熱加圧により積層基材を厚み方向に4
0〜70%に圧縮したことを特徴とする請求項29また
は30記載の多層プリント基板の製造方法。 - 【請求項35】導電性粒子が粒状の金属であることを特
徴とする請求項29または30記載の多層プリント基板
の製造方法。 - 【請求項36】導電性粒子が粒状の金属でその材質が
金、銀、銅、ニッケル、パラジウム、鉛、錫を含むこと
を特徴とする請求項29または30記載の両面プリント
基板の製造方法。 - 【請求項37】導電性粒子が核とその外側の導電性材料
で構成させている請求項29または30記載の多層プリ
ント基板の製造方法。 - 【請求項38】核が粒状の金属で、その外側を導電性材
料を金属の被着により形成した請求項37記載の多層プ
リント基板の製造方法。 - 【請求項39】核が樹脂で、その外側を導電性材料を金
属の被着により形成した請求項37記載の多層プリント
基板の製造方法。 - 【請求項40】加熱加圧により導電粒子を厚み方向に3
0〜70%に圧縮したことを特徴とする請求項29また
は30記載の多層プリント基板の製造方法。 - 【請求項41】加熱加圧により積層基材を厚み方向に4
0〜70%に、かつ導電粒子を厚み方向に30〜70%
圧縮したことを特徴とする請求項29または30記載の
多層プリント基板の製造方法。
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