JPH1079579A - 印刷配線板、および印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 信頼性の高い層間接続を備えた高密度の配線
および実装が可能な印刷配線板および製造方法の提供。 【解決手段】 金属酸化物層を有しない銅箔１面の所定
位置に層間接続部を形成する突起状の導電性バンプ２を
形設する工程と、前記導電性バンプ２形設面側に絶縁性
の合成樹脂系シート３および少なくとも導電性バンプ２
に対応する領域に酸化物層を有しない銅箔１′を順次重
ね合わせ積層体化する工程と、前記積層体を加圧し、前
記突起状の導電性バンプ２先端側を対向する銅箔１′面
に合成樹脂系シート３を貫挿・対接させた銅箔張り積層
板化する工程と、前記銅箔張り積層板の銅箔１，１′を
選択エッチング処理して所要のパターンをつくる工程を
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は印刷配線板および印
刷配線板の製造方法に係り、さらに詳しくは、層間接続
部を備え、かつ高密度の配線や実装が可能な印刷配線板
および印刷配線板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多層型印刷配線板においては、配線パタ
ーン層間の電気的な接続を、次のような手段で行ってい
る。すなわち、絶縁性基板の両面に張られた銅箔を、そ
れぞれ配線パターニングした後、その配線パターニング
面上に絶縁シート（たとえばプリプレグ層）を介して銅
箔を積層，配置し、加熱加圧により一体化する。なお、
印刷配線板の製造に当たっては、絶縁性素材、たとえば
樹脂系プリプレグ層に対する接着性を考慮して、一般的
に、少なくとも一方の主面に粗化処理（黒化処理など）
ないし酸化層形成処理を施した銅箔が使用されている。

【０００３】次いで、前記加熱加圧して得た成型体に、
たとえばドリルなどで孔明け加工を施した後、孔の内壁
面を化学メッキ法，電気メッキ法で金属層化して、内層
配線パターンと外層配線パターンとの配線層間の電気的
接続を行う一方、表面銅箔についての配線パターニング
を行い多層型印刷配線板を得ている。なお、より配線層
の多い多層型印刷配線板の場合は、中間に介挿させる両
面型印刷配線板数を増加する方式で製造できる。

【０００４】また、印刷配線板の配線密度を上げるた
め、いわゆるスルホール接続を省略して、電子部品実装
パッドの下で層間接続を行う方式も開発されている。た
とえば、両面銅箔張り基板に、ドリルなどで孔明け加工
を施し、孔内壁面を化学メッキ法，電気メッキ法で金属
層化して両面銅箔間の電気的接続を行う。その後、前記
孔に絶縁性樹脂を充填し、硬化後、研磨により食み出し
た樹脂を取り除き・平坦面化してから、再度全面に化学
メッキ処理，電気メッキ処理を施す。次いで、両面の導
体層を配線パターニングすることにより、部品実装パッ
ドの下に層間接続を形成した構成の印刷配線板も知られ
ている。

【０００５】さらに、前記層間接続の形成において、メ
ッキ法で導体層を形成する代りに、銅箔面に設けた突起
状の導電性バンプ先端側を絶縁性の合成樹脂シートを介
して対向配置した他の銅箔面側に、加圧によって介挿さ
せた絶縁性の合成樹脂シートを貫挿，対接させて銅箔層
間の電気的な接続を行う方式が開発されている。この方
式の場合は、たとえばドリルなどによる孔明け加工を省
略でき、また、孔内壁面の化学メッキ法，電気メッキ法
による金属層化の処理も不要となるので、製造プロセス
が大幅に簡略化されるとともに、高密度配線も可能とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したような、突起
状の導電性バンプ先端側を、層間絶縁体層としての合成
樹脂シートを加圧・貫挿させて、配線パターン層間の電
気的な接続を行う方式を採った印刷配線板およびその製
造方法は、従来の方式に比べて工程管理もしくは製造操
作が簡略化し、コスト的に有利であるばかりでなく、フ
ァインパターン化も容易に行うことができるなど、実用
上多くの利点がある。

【０００７】しかしながら、前記突起状の導電性バンプ
による接続方式を採った場合にも、なお次のような不都
合な問題がある。すなわち、本発明者らは、この新しい
層間接続部を備えた印刷配線板について、さらに詳細に
検討を進めた結果、高密度配線化などに伴って、突起状
の導電性バンプが微細化して、対向する銅箔（もしくは
配線パターン）との接続部面が微小化すると、被接続面
における界面抵抗が比較的大きくなり、これが信頼性に
大きく影響することを確認した。また、この導電性バン
プによる接続方式を採った印刷配線板は、各種の加速試
験を行ったとき、前記層間接続部の界面抵抗が増大し、
その結果、配線導体の抵抗が大幅に増えて、配線パター
ンの信頼性などが損なわれという問題がある。

【０００８】通常、印刷配線板の製造に用いる銅箔は、
銅箔の密着強度の向上もしくは耐酸化性の向上を目的と
して、いろいろの工夫がなされている。たとえば、密着
強度を向上させるため、銅箔の樹脂に接触する面を凹凸
状に粗化し、また、耐酸化性向上のために亜鉛層／クロ
メート処理による酸化層形成を行っている。そして、従
来のスルホールメッキで層間接続部を形成する場合は、
前記銅箔の表面処理が問題にならなかったが、導電性バ
ンプによる接続方式においては、様相が異なっており、
銅箔の表面状態が電気的な接続の信頼性を左右してい
る。

【０００９】本発明者らは、上記界面抵抗の問題につい
て、鋭意検討を重ねた結果、層間接続部を構成する突起
状の導電性バンプが対接・接続する銅箔（もしくは配線
パターン）の被接続面における金属酸化物の有無に起因
し、金属酸化物が存在しないときは、前記界面抵抗の増
大化なども起こらず、電気的に安定した機能を保持・発
揮することを見出した。

【００１０】本発明は、上記試験・評価に基づいてなさ
れたもので、信頼性の高い層間接続を備えた高密度の配
線および実装が可能な印刷配線板および製造方法の提供
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の印刷
配線板は、絶縁体層の両面側にそれぞれ配置，一体化さ
れた銅箔配線パターン層と、前記絶縁体層を貫通して対
向する銅箔配線パターン層間を電気的に接続する導電性
バンプ群とを備えた印刷配線板であって、前記導電性バ
ンプ端面の接続する銅箔配線パターンの被接続面に酸化
物層が介在しない構成としたことを特徴とする。

【００１２】本発明に係る第２の印刷配線板は、絶縁体
層の両面側にそれぞれ配置，一体化された銅箔配線パタ
ーン層と、前記絶縁体層を貫通して対向する銅箔配線パ
ターン層間を電気的に接続する導電性バンプ群とを備え
た印刷配線板であって、前記導電性バンプ端面の接続す
る銅箔配線パターンの被接続面に耐酸化性金属層を介在
させたことを特徴とする。

【００１３】本発明に係る印刷配線板の製造方法は、金
属酸化物層を有しない銅箔面の所定位置に層間接続部を
形成する突起状の導電性バンプを形設する工程と、前記
導電性バンプ形設面側に絶縁性の合成樹脂系シートおよ
び少なくとも導電性バンプに対応する領域に酸化物層を
有しない銅箔を順次重ね合わせ積層体化する工程と、前
記積層体を加圧し、前記突起状の導電性バンプ先端側を
対向する銅箔面に合成樹脂系シートを貫挿・対接させた
銅箔張り積層板化する工程と、前記銅箔張り積層板の銅
箔を選択エッチング処理して所要のパターニングするを
行う工程を備えたことを特徴とする。

【００１４】本発明に係る刷配線板およびその製造方法
で配線パターンを形成する銅箔は、少なくとも層間接続
部の被接続面を形成する面が、たとえば表面研磨など各
種の機械的な手段、エッチング処理など化学的な手段に
よって、表面に生成している金属酸化物（層・膜）を除
去することで得られる。ここで、金属酸化物の除去は、
必ずしも銅箔面全体でなくともよく、導電性バンプの被
接続面となる導電性バンプ形設面や、導電性バンプ先端
側の対接面を選択的に行った形でもよい。

【００１５】さらに、前記銅箔は、金属酸化物を除去し
た面の酸化を防止するため、たとえば金，銀，白金，ニ
ッケル，タングステン，モリブデン，パラジウム，ロジ
ウムなどの単独薄膜もしくは複合薄膜など、銅−亜鉛，
銅−錫，ニッケル−亜鉛，亜鉛−錫などの合金薄膜で被
覆した構成のものが用いられる。

【００１６】本発明に係る刷配線板およびその製造方法
にでは、突起状の導電性バンプが合成樹脂系シートを厚
さ方向に貫挿して、層間接続部を形成する構成を採って
いる。ここで、導電性バンプは、選択的な金属メッキな
どによって形成し得るが、たとえば導電性組成物（たと
えば導電性ペースト）による形成が簡便である。そし
て、このような導電性組成物としては、たとえば銀，
金，銅，白金，ニッケル，タングステン，モリブデン，
パラジウム，ロジウム，半田粉などから選ばれた少なく
とも１種の導電性粉末と、たとえばポリカーボネート樹
脂，ポリスルホン樹脂，ポリエステル樹脂，フェノキシ
樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂などの樹脂系も
しくはガラスフリット系とバインダー成分とを混合して
調製されたものが挙げられる。

【００１７】また、本発明において、前記導電性組成物
による突起状（たとえば円錐状もしくは柱状体など）の
導電性バンプの形設は、たとえば比較的厚いメタルマス
クを用いた印刷法により、アスペクト比の高い突起を形
成でき、その突起の高さ，径，および分布は、形成する
貫通型の導体配線部の構成に応じて適宜設定される。具
体的には最終的に構成する、貫通型の導体配線部の配置
構造などを考慮して決められ、たとえば合成樹脂系シー
トが、ガラスクロス入りのＢステージエポキシ樹脂層の
場合、両面側から圧入する形態のときはＢステージエポ
キシ樹脂層厚の80〜 120％程度、片面側から圧入する形
態のときはＢステージエポキシ樹脂層厚の 180〜 220％
程度の高さが好ましい。なお、前記突起状の導電性バン
プの形成・配置は、たとえば厚さ 5mm程度のステンレス
板の所定位置に、 0.3mmの孔を明けて成るマスクを筐体
の全面に配置し、この筐体内に収容した導電性ペースト
を加圧して、前記マスクの孔から導電性ペーストを押し
出す構成の、いわゆるスタンプ方式で行うことも可能で
ある。

【００１８】さらに、本発明において、前記突起状の導
電性バンプが貫挿され、貫通型配線部（層間接続部）を
形成する合成樹脂系シートとしては、たとえば熱可塑性
樹脂フイルム（シート）が挙げられ、その厚さは25〜 3
00μm 程度が好ましい。ここで、熱可塑性樹脂シートと
しては、たとえばポリカーボネート樹脂，ポリスルホン
樹脂，熱可塑性ポリイミド樹脂，４フッ化ポリエチレン
樹脂，６フッ化ポリプロピレン樹脂，ポリエーテルエー
テルケトン樹脂などのシート類が挙げられる。また、硬
化前状態に保持される熱硬化性樹脂シートとしては、エ
ポキシ樹脂，ビスマレイミドトリアジン樹脂，ポリイミ
ド樹脂，フェノール樹脂，ポリエステル樹脂，メラミン
樹脂，あるいはブタジェンゴム，ブチルゴム，天然ゴ
ム，ネオプレンゴム，シリコーンゴムなどの生ゴムのシ
ート類が挙げられる。これら合成樹脂は、単独でもよい
が絶縁性無機物や有機物系の充填物を含有してもよく、
さらにガラスクロスやマット、有機合成繊維布やマッ
ト、あるいは紙などの補強材と組み合わせて成るシート
であってもよい。

【００１９】本発明に係る印刷配線板では、層間接続を
成す導電性バンプが電気的に接続する配線パターン（銅
箔）の被接続部領域面が、金属酸化物層を有しない形態
に構成される。つまり、絶縁体層を厚さ方向に挿通して
配線パターン層間を電気的に接続する導電性バンプは、
金属酸化物層を介在することなく、直接銅箔面に対接す
るので、電気的に良好な接合を容易に形成する。換言す
ると、界面抵抗の問題が大幅に改善された信頼性の高い
層間接続の形成が可能となる。なお、金属酸化物層を選
択的に除去した構成の場合は、配線パターン（銅箔）面
に残存する酸化物層が、絶縁性の樹脂系シート層に対し
て良好な密着性を呈するので、たとえば熱・冷サイクル
などにおいても、剥離・破損など起こす恐れのない印刷
配線板として機能することになる。

【００２０】本発明に係る印刷配線板の製造方法では、
配線パターン層間を電気的に接続する層間接続部は、層
間絶縁層を成す合成樹脂系シートの可塑状態化などと、
導電性バンプの圧入とによって、確実に信頼性の高い配
線パターン層間の電気的な接続が達成される。つまり、
プロセスの簡易化を図りながら、導電性バンプが金属酸
化物層の存在しない銅箔面に対接するので、界面抵抗の
問題が改善された信頼性の高い電気的な接続を形成し得
る。さらに具体的には、微細な配線パターン層間の接続
が、高精度に、かつ高い信頼性で達成でき、また、前記
配線パターン層間の電気的な接続に当たり、接続孔の形
設も不要となるので、高密度配線および高密度実装の可
能な印刷配線板を低コストで製造することが可能とな
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る製造方法の実施
態様を模式的に示す図１ (a)〜 (d)および図２ (a)，
(b)を参照して実施例を説明する。

【００２２】実施形態例１ 先ず、折離銅箔の粗面側に通常の方法で、コブ付け処理
した厚さ35μm の銅箔面上に、直径 0.3mmの孔が形設さ
れたメタルスクリーンを位置合わせ・配置して、銀粉お
よびフェノール樹脂から成る導電ペーストを印刷し、そ
の後、仮乾燥してから、前記メタルスクリーンを同一位
置に位置合わせ・配置して、導電性ペーストの印刷，仮
乾燥を 3回繰り返し、底面の直径 0.3mm，高さ 0.3mmの
円錐状導電性バンプを形成した。

【００２３】次いで、前記銅箔１の導電性バンプ２形成
面に、図１ (a)に断面的に示すごとく、厚さ 0.1mmのガ
ラスエポキシ系プリプレグ３を位置合わせ・積層配置
し、加熱した状態で、シリコーンゴム層のような弾性体
を介して押圧（プレス）した。この押圧（プレス）加工
によって、図１ (b)に断面的に示すごとく、前記導電性
バンプ２先端部が、ガラスエポキシ系プリプレグ層３を
貫挿・突出した積層体を得た。その後、導電性バンプ２
先端部が貫挿・突出したガラスエポキシ系プリプレグ層
３面上に、前記と同様にコブ付け処理した厚さ35μm の
銅箔１′を位置合わせ・積層配置し、真空型加熱加圧プ
レスを用いて、 170℃，40kg／cm² （樹脂圧）でプレス
した。

【００２４】このプレス加工によって、図１ (c)に断面
的に示すような、両面銅箔１，１′張り積層板を得た。
つまり、ガラスエポキシ系プリプレグ層３で形成された
絶縁体層３′を貫通する層間接続部２′で電気的に接続
され、かつ前記層間接続部２′に対応する両面銅箔１，
１′面に酸化物層が存在しない構成の両面銅箔１，１′
張り積層板を作成した。その後、前記両面銅張り積層板
の両面銅箔１，１′に、いわゆるフォトエッチング処理
を施して、図１ (d)に断面的に示すような、JIS 6403に
規定されたホットオイルテスト用パターン4a，4bを有す
る試験用の両面配線板４を得た。

【００２５】上記両面配線板４について、常套的な各種
の試験・評価を行ったところ、ビア当たりの抵抗値が 3
mΩ、シリコーンオイルにて調温したバスで、 260℃，
5sec．20℃， 10sec．でのホットオイルテストでは 100
サイクル後の抵抗値変化が 1％以内で極めて安定してい
た。また、 260℃にした共晶半田浴に 30sec浸漬した後
においても、導体抵抗の変化は認められなかった。

【００２６】比較のため、前記両面銅箔１，１′張り積
層板の作成に当たり、通常のクロメート処理した銅箔を
用いて、上記に準じた手段で試験用の両面配線板を製造
した。この両面配線板（比較例１）は、ビア当たりの抵
抗値が35 mΩ、ホットオイルテストでは10サイクル後の
抵抗値変化が50％に上昇していた。また、それ以降のサ
イクルテストでも、抵抗値変化率の増大傾向が認めら
れ、 260℃にした共晶半田浴に 30sec浸漬した後におい
ては、導体抵抗の変化が約50％であった。

【００２７】実施形態例２ 先ず、折離銅箔の粗面側に通常の方法でコブ付け処理
し、さらに両面に亜鉛−錫合金層を電気メッキ法で形成
した厚さ35μm の銅箔を用意した。次いで、前記銅箔面
上に、直径 0.3mmの孔が形設されたメタルスクリーンを
位置合わせ・配置して、銀粉およびフェノール樹脂から
成る導電ペーストを印刷し、その後、仮乾燥してから、
前記メタルスクリーンを同一位置に位置合わせ・配置し
て、導電性ペーストの印刷，仮乾燥を 3回繰り返し、底
面の直径 0.3mm，高さ 0.3mmの円錐状導電性バンプを形
成した。

【００２８】次いで、前記銅箔１の導電性バンプ２形成
面に、図１ (a)に断面的に示すごとく、厚さ 0.1mmのガ
ラスエポキシ系プリプレグ３を位置合わせ・積層配置
し、加熱した状態で、シリコーンゴム層のような弾性体
を介して押圧（プレス）した。この押圧（プレス）加工
によって、図１ (b)に断面的に示すごとく、前記導電性
バンプ２先端部が、ガラスエポキシ系プリプレグ層３を
貫挿・突出した積層体を得た。その後、導電性バンプ２
先端部が貫挿・突出したガラスエポキシ系プリプレグ層
３面上に、前記と同様にコブ付け処理した厚さ35μm の
銅箔１′を位置合わせ・積層配置し、真空型加熱加圧プ
レスを用いて、 170℃，40kg／cm² （樹脂圧）でプレス
した。このプレス加工によって、図１ (c)に断面的に示
すような、両面銅箔１，１′張り積層板を得た。つま
り、ガラスエポキシ系プリプレグ層３で形成された絶縁
体層３′を貫通する層間接続部２′で電気的に接続さ
れ、かつ前記層間接続部２′に対応する両面銅箔１，
１′面に酸化物層が存在しない構成の両面銅箔１，１′
張り積層板を作成した。その後、前記両面銅張り積層板
の両面銅箔１，１′に、いわゆるフォトエッチング処理
を施して、図１ (d)に断面的に示すような、JIS 6403に
規定されたホットオイルテスト用パターンを有する試験
用の両面配線板を得た。

【００２９】上記両面配線板について、常套的な各種の
試験・評価を行ったところ、ビア当たりの抵抗値が 3 m
Ω、シリコーンオイルにて調温したバスで、 260℃，5s
ec．20℃， 10sec．でのホットオイルテストでは 100サ
イクル後の抵抗値変化が 1％以内で極めて安定してい
た。また、 260℃にした共晶半田浴に 30sec浸漬した後
においても、導体抵抗の変化は認められなかった。

【００３０】また、前記試験用の両面配線板と同様構成
を採った両面配線板を用意し、図２(a)， (b)にそれぞ
れ示すごとく、この両面配線板４の配線パターン4a，4b
面に、上記と同様にして導電性バンプ２を形成した。そ
の後、前記導電性バンプ２形成面に、ガラスエポキシ系
プリプレグ層３を位置合わせ・配置し、押圧（プレス）
加工によって、導電性バンプ２先端部をガラスエポキシ
系プリプレグ層３を貫挿・突出させ、さらに、導電性バ
ンプ２先端部が貫挿・突出した面上に、前記と同様にコ
ブ付け処理した厚さ35μm の銅箔１′を位置合わせ・積
層配置して加圧成型するなど、前記工程を繰り返して多
層の印刷配線板を製造した。このようにして製造した多
層印刷配線板について、同様の条件でホットオイルテス
トを行ったところ、上記両面印刷配線板の場合と同様の
結果が得られた。

【００３１】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろ
変形して実施することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明に係る印刷配線板によれば、配線
パターン層間の安定した電気的な接続が容易、かつ確実
に確保されている。すなわち、配線パターン層間は界面
抵抗が無視されるような、良好な電気的接続が確保され
ており、各種の加速劣化試験においても、道程の抵抗変
化が少なく、信頼性の高い電気的な接続が保持される。
また、本発明に係る印刷配線板の製造方法によれば、繁
雑な工程，操作などを簡略化しながら、前記のような特
長を有する印刷配線板を歩留まりよく、かつ低コストで
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る印刷配線板の製造方法例を模式的
に示すもので、 (a)は銅箔面に導電性バンプを配置した
状態を示す断面図、 (b)は導電性バンプ先端部が絶縁体
層を貫挿・突出した状態を示す断面図、 (c)は両面銅箔
張り積層板化した状態を示す断面図、 (d)は両面銅箔を
パターニングした状態を示す断面図。

【図２】本発明に係る印刷配線の製造方法の他の実施態
様例を模式的に示すもので、 (a)は両面配線板の片面に
突起状の導電性バンプを設けた状態を示す断面図、 (b)
は両面に突起状の導電性バンプを設けた状態を示す断面
図。

【符号の説明】

１，１′……銅箔 ２……導電性バンプ ２′……層間接続部 ３……合成樹脂シート ３′……層間絶縁体層 ４……両面配線板 4a，4b……配線パターン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎田 宗男 東京都中央区日本橋室町２丁目１番１号 三井金属鉱業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁体層の両面側にそれぞれ配置，一体
   化された銅箔配線パターン層と、前記絶縁体層を貫通し
   て対向する銅箔配線パターン層間を電気的に接続する導
   電性バンプ群とを備えた印刷配線板であって、 前記導電性バンプ端面の接続する銅箔配線パターンの被
   接続面に酸化物層が介在しない構成としたことを特徴と
   する印刷配線板。
2. 【請求項２】 絶縁体層の両面側にそれぞれ配置，一体
   化された銅箔配線パターン層と、前記絶縁体層を貫通し
   て対向する銅箔配線パターン層間を電気的に接続する導
   電性バンプ群とを備えた印刷配線板であって、 前記導電性バンプ端面の接続する銅箔配線パターンの被
   接続面に耐酸化性金属層を介在させたことを特徴とする
   印刷配線板。
3. 【請求項３】 金属酸化物層を有しない銅箔面の所定位
   置に層間接続部を形成する突起状の導電性バンプを形設
   する工程と、 前記導電性バンプ形設面側に絶縁性の合成樹脂系シート
   および少なくとも導電性バンプに対応する領域に酸化物
   層を有しない銅箔を順次重ね合わせ積層体化する工程
   と、 前記積層体を加圧し、前記突起状の導電性バンプ先端側
   を対向する銅箔面に合成樹脂系シートを貫挿・対接させ
   た銅箔張り積層板化する工程と、 前記銅箔張り積層板の銅箔を選択エッチング処理して所
   要のパターニングするを行う工程を備えたことを特徴と
   する印刷配線板の製造方法。