JPWO2007037075A1 - 配線板の製造方法および配線板 - Google Patents

Abstract

効率良く熱を放熱したりすることを可能にすること。この配線板の製造方法では、まず、導電性の第一の金属および第二の金属を含む２種類あるいは３種類以上の金属が２層あるいは３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングして、第一の金属の板状部１１上に第二の金属１２を有する柱状部１６を形成する。次に、絶縁樹脂材を、柱状部１６を覆い尽くすように板状部１１の上に積層して絶縁樹脂層１７を形成する。次に、柱状部１６の先端が絶縁樹脂層１７から露出するように絶縁樹脂層１７の表面を研磨した後に、板状部１１とは反対側において柱状部１６と接続する導電性の金属からなる配線層用の金属層１８を形成する。

Description

本発明は、配線板の製造方法および配線板に関する。

特許文献１は、放熱機構を開示する。この放熱機構では、冷却ファンとマザーボードに設けられた貫通孔によって放熱機構を構成する。

特開２００４−４０１２５号公報（要約など）

配線板には、絶縁樹脂板に孔をあけ、この孔内を銅でメッキすることで、絶縁樹脂板の両面に形成される配線パターンを接続するものが使用される。このようにスルーホールメッキをした場合、スルーホールを介してフラックス成分等が配線板の裏面側より表面側へ吹き上がり、部品の間や、部品と配線板との間に付着することがある。特に、最近は、表面実装タイプの電子部品素子が使用されるようになってきており、部品と配線板との間が狭くなっている。

このように電子部品素子と配線板との間が狭くなったり、部品と配線板との間に異物が付着したりすると、電子部品素子の放熱が悪くなる。このため、電子部品素子には、放熱のためにヒートシンクや冷却ファンを設ける必要が生じる。ヒートシンクや冷却ファンを設けると、電子部品素子を低背の表面実装タイプにしても、実装のために必要とするトータルの高さは、高くなってしまう。

本発明は、効率良く熱を放熱したりすることが可能な配線板の製造方法および配線板を得ることを目的とする。

本発明に係る配線板の製造方法は、導電性の第一の金属および第二の金属を含む２種類あるいは３種類以上の金属が２層あるいは３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングして、第一の金属の板状部上に第二の金属を有する柱状部を形成する工程と、絶縁樹脂材を、柱状部を覆い尽くすように板状部の上に積層して絶縁樹脂層を形成する工程と、柱状部の先端が絶縁樹脂層から露出するように絶縁樹脂層の表面を研磨した後に、板状部とは反対側において柱状部と接続する導電性の金属からなる配線層用の金属層を形成する工程と、を有するものである。

この方法を採用すれば、導電性の第一の金属および第二の金属を含む２種類あるいは３種類以上の金属が２層あるいは３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングして、絶縁樹脂層を貫通する柱状部を形成することができる。しかも、その柱状部は、絶縁樹脂層の両面において、板状部および配線層と電気的に接続される。柱状部は、配線板の層間配線として機能する。

また、クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線は、高さおよび幅がある柱状構造とすることができる。高さおよび幅がある柱状構造の層間配線は、効率良く熱を拡散し、ヒートシンクとして機能する。また、大電流を流すことができる。また、クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線には、バンプ形成に用いる金属ペーストのように不純物が混じっているものではない、金属を使用することができる。

したがって、この方法で製造した配線板には、大電流を流すことができ、熱を効率良く放熱するヒートシンク機能を持たせることができる。

本発明に係る他の配線板の製造方法は、導電性の第一の金属および第二の金属を含む２種類あるいは３種類以上の金属が２層あるいは３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングして、第一の金属の板状部上に第二の金属からなる柱状部を形成する工程と、絶縁樹脂材を挟んで導電性の金属箔を、柱状部の上側から柱状部と当接するまで押圧し、金属箔で表面が覆われた絶縁樹脂層を形成する工程と、金属箔の表面を研磨した後に、柱状部と接続する導電性の金属からなる配線層用の金属層を形成する工程と、を有するものである。

この方法を採用すれば、導電性の第一の金属および第二の金属を含む２種類あるいは３種類以上の金属が２層あるいは３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングして形成した柱状部により、板状部と配線層とが電気的に接続される。絶縁樹脂層を貫通する柱状部を層間配線とする配線板を形成することができる。クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線は、高さおよび幅がある柱状構造とすることができ、効率良く熱を拡散するヒートシンクとして機能したり、大電流を流したりすることができる。大電流を流し、ヒートシンク機能を有する配線板を形成することができる。また、クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線には、バンプ形成に用いる金属ペーストのように不純物が混じっているものではない、金属を使用することができる。

また、金属箔による配線層は、絶縁樹脂層を形成する際に柱状部と当接するまで押圧され且つその表面に金属が形成される。金属箔による配線層と柱状部との電気的な接続の信頼性は、クラッド材として一体化されていた板状部と柱状部との電気的な接続の信頼性と同等に高いものとなる。

本発明に係る配線板の製造方法は、さらに、クラッド材の第一の金属が、銅、銀、アルミニウムおよびそれらを含む合金の中から選択された１つ以上の金属とされ、第二の金属が、ニッケル、アルミニウム、すずおよびそれらを含む合金の中から選択され、且つ、第一の金属との間で選択的なエッチングが可能な１つ以上の金属とされているものである。

この方法を採用すれば、エッチングの際、第一の金属を板状としたまま、第二の金属を柱状に形成することができる。

本発明に係る配線板の製造方法は、さらに、クラッド材が、第二の金属を第一の金属で挟んだ３層構造のものであり、柱状部が、２回のエッチング処理により、第一の金属の板状部上に形成されるものである。

この構成を採用すれば、柱状部に、板状部と同じ第一の金属を使用することができる。

本発明に係る配線板の製造方法は、さらに、金属層を形成した後に、エッチング処理によって金属層および板状部の一部を取り去り配線パターンを形成する工程を有するものである。

この方法を採用すれば、絶縁樹脂層の両面の配線層および板状部に、配線パターンを同時に形成することができる。しかも、予めクラッド材として柱状部と一体化されている板状部を配線層として使用するので、この配線層と柱状部との接合強度は高い。

本発明に係る第三の配線板の製造方法は、導電性の第二の金属を導電性の第一の金属で挟んだ３層構造のクラッド材をエッチングして、第一の金属の板状部上に第二の金属および第一の金属からなる柱状部を形成する工程と、絶縁樹脂材を、柱状部のまわりを埋めるように板状部の上に絶縁樹脂層を形成する工程と、絶縁樹脂層上に形成され、板状部とは反対側において柱状部と接続する導電性の金属からなる配線層用の金属層を形成する工程と、エッチング処理によって金属層および板状部の一部を取り去り、配線パターンとしての配線層を形成する工程と、を有するものである。

この方法を採用すれば、クラッド材をエッチングして形成した柱状部により、板状部と配線層とが電気的に接続される。絶縁樹脂層を貫通する柱状部を層間配線とする配線板を形成することができる。クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線は、高さおよび幅がある柱状構造とすることができ、効率良く熱を拡散するヒートシンクとして機能したり、大電流を流したりすることができる。大電流を流し、ヒートシンク機能を有する配線板を形成することができる。クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線には、バンプ形成に用いる金属ペーストのように不純物が混じっているものではない、金属を使用することができる。また、絶縁樹脂層の両面の配線層および板状部に、配線パターンを同時に形成することができる。

本発明に係る配線板の製造方法は、さらに、金属層の金属が、第一の金属であるものである。

この方法を採用すれば、絶縁樹脂層の両面の配線層と板状部の金属を、第一の金属に揃えることができる。しかも、クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線には、バンプ形成に用いる金属ペーストのように不純物が混じっているものではない、金属を使用することができる。したがって、この第一の金属をたとえば銅などの一般的な配線板に使用される金属とすることで、一般的な配線板と同じ電気的特性を有する配線板に、ヒートシンク機能を持たせることができる。

本発明に係る配線板は、上述した発明の各製造方法により製造され、柱状部が絶縁樹脂層を貫通する層間配線であるものである。

この構成を採用すれば、クラッド材をエッチングすることで、絶縁樹脂層の両面の配線層と板状部とを接続する層間配線を形成することができる。クラッド材をエッチングすることで形成する層間配線は、高さおよび幅がある柱状構造とすることができ、効率良く熱を拡散するヒートシンクとして機能したり、大電流を流したりすることができる。大電流を流し、ヒートシンク機能を有する配線板を形成することができる。

本発明に係る他の配線板は、平板形状に形成される絶縁樹脂層と、エッチング処理により侵食された金属層から形成され、絶縁樹脂層を貫通する層間配線と、絶縁樹脂層の表面に配設され、層間配線に接続される導電性の金属からなる配線層と、を有するものである。

この構成を採用すれば、層間配線は、エッチングにより形成される。エッチングにより形成される層間配線は、高さおよび幅がある柱状構造とすることができ、効率良く熱を拡散するヒートシンクとして機能したり、大電流を流したりすることができる。大電流を流し、ヒートシンク機能を有する配線板を形成することができる。

本発明に係る他の配線板は、上述した発明の構成に加えて、絶縁樹脂層を貫通する層間配線が、絶縁樹脂層から露出する一方の面の幅と他方の面の幅との差が、層間配線の高さの１．５〜２．５倍であるものである。

エッチング処理により侵食される金属層から層間配線を形成するとき、その金属層を、層間配線の高さ方向および幅方向において略均等に侵食される。その結果、層間配線の、絶縁樹脂層から露出する一方の面の幅と他方の面の幅との差は、層間配線の高さの１．５〜２．５倍となる。

本発明に係る他の配線板は、上述した発明の各構成に加えて、層間配線の中の少なくとも一部を、熱の拡散路として利用するヒートシンクとし、電流路として機能させないものである。

この構成を採用すれば、配線板に実装される部品の熱を、配線板により拡散することができる。

本発明では、効率良く熱を放熱したりすることができる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る両面配線板の部分断面図である。 図２は、図１の両面配線板の製造工程の流れの前半（配線板の基材作成まで）を示す図である。 図３は、図１の両面配線板の製造工程の流れの後半を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係る両面配線板の部分断面図である。 図５は、図４の両面配線板の製造工程の流れの前半（配線板の基材作成まで）を示す図である。

符号の説明

１ 絶縁樹脂層
２ 表面配線層（配線層）
３ 層間配線
４ 裏面配線層（配線層）
１１ 下側銅層（第一の金属、板状部）
１２ ニッケル層（エッチングにより侵食される金属層、第二の金属）
１３ 上側銅層（エッチングにより侵食される金属層）
１６ 柱状部
１７ ビルドアップ用絶縁樹脂材（絶縁樹脂材）
１８ 銅層（金属メッキ）
３３ 絶縁樹脂材

以下、本発明に係る配線板の製造方法および配線板を、図面に基づいて説明する。配線板は、両面に配線パターンが施される両面配線板を例とし、また、配線板の製造方法は、その両面配線板の製造方法を例として説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る両面配線板の部分断面図である。両面配線板は、絶縁樹脂層１と、配線層としての表面配線層２と、層間配線３と、配線層としての裏面配線層４と、を有する。また、表面配線層２、層間配線３および裏面配線層４により、ヒートシンク５が形成される。

絶縁樹脂層１は、絶縁樹脂材を平板形状に形成したものである。絶縁樹脂材としては、たとえば紙フェノール樹脂材、紙エポキシ樹脂材、ガラスエポキシ樹脂材、テフロン（登録商標）樹脂材などがある。

表面配線層２は、絶縁樹脂層１の表面に形成される配線層である。表面配線層２は、導電性の金属からなり、たとえば銅、銀、アルミニウムあるいはそれらを含む合金などの同一金属の２層構造を有する。なお、この表面配線層２を異種金属からなる層としてもよい。３層以上の層としてもよい。

裏面配線層４は、絶縁樹脂層１の表面に形成される配線層である。裏面配線層４は、導電性の金属からなり、たとえば銅、銀、アルミニウムあるいはそれらを含む合金などの同一金属の２層構造を有する。なお、この表面配線層２を異種金属からなる層としてもよい。３層以上の層としてもよい。

層間配線３は、絶縁樹脂層１を貫通させて配設される。層間配線３は、たとえば銅およびニッケルなどの異金属の２層構造を有する。このように、層間配線３の一部にのみニッケルを用いて、その他の導電体を銅で構成することで、この配線板の電気的特性は、一般的な配線板と略同じ電気的特性となる。

図２は、図１の両面配線板の製造工程の流れの前半（配線板の基材作成まで）を示す図である。図３は、図１の両面配線板の製造工程の流れの後半を示す図である。

図２（Ａ）は、図１の両面配線板の製造に使用するクラッド材（複合材料）の部分断面を示す図である。クラッド材は、平板形状のニッケル層１２の両面に、銅層１１，１３が積層された３層構造を有する。ニッケル層１２は、２マイクロメートルの厚さを有する。図２（Ａ）において中間層であるニッケル層１２の上側の銅層（以下、単に上側銅層と記載する。）１３は、４００マイクロメートルの厚さを有する。図２（Ａ）においてニッケル層１２の下側の銅層（以下、単に下側銅層と記載する。）１１は、１８マイクロメートルの厚さを有する。なお、上側銅層１３は、５００マイクロメートルの厚さ程度であってもよい。

なお、クラッド材は、異種金属を積層したものである。異種金属を積層する場合、まず、真空中でスパッタリングにより各金属の表面を鏡面加工する。次に、それら異種金属をロールに挟み、ロールの圧力で圧着することで、クラッド材を形成することができる。この他にもたとえば、プラズマクリーニングにより各金属の鏡面表面を活性化し、活性済みの異種金属をロールで圧着することで、クラッド材を形成してもよい。

図１の両面配線板を製造するにあたって、まず、両面配線板のスルーホールパターンに対応するパターンにて、図２（Ｂ）に示すように、上側銅層１３の表面にレジスト層１４を形成する。図２（Ｂ）では、２つのレジスト層１４が形成されている。また、両面配線板の裏面には、その一面全体を被覆するようにレジスト層１５を形成する。なお、レジスト層１４，１５は、後述するアルカリエッチング処理により溶融しない金属、たとえばすずなどを使用すればよい。この他にもたとえば、感光性樹脂などのドライフィルムを使用してもよい。また、レジスト層１５は、エッチング処理の方法によっては設けないようにすることができる。

上側銅層１３および下側銅層１１の表面にレジスト層１４，１５を形成した後、アルカリエッチングを実行する。アルカリエッチングでは、アンモニアアルカリ液を使用する。アンモニアアルカリ液は、銅を溶融するが、ニッケルやすずを溶融しない。アンモニアアルカリ液による選択エッチング処理後に、レジスト層１４，１５を剥離する。これにより、図２（Ｃ）に示すように、上側銅層１３の中の、レジスト層１４で被覆されていない部位が侵食によりエッチングされる。図２（Ｃ）では、上側銅層１３は、レジスト層１４で被覆されていた部位が、２つの台形柱形状に形成されている。

アルカリエッチング処理およびレジスト層の剥離処理をした後、ニッケル剥離剤を使用し、図２（Ｄ）に示すように、ニッケル層１２をエッチング処理する。これにより、ニッケル層１２の中の、上側銅層１３で被覆されていない部位がエッチングされる。図２（Ｄ）では、ニッケル層１２は、上側銅層１３の２つの柱形状部の下側の部位が、上側銅層１３の土台として残る。なお、図２（Ｂ）で形成するレジスト層１４，１５としてニッケルを使用した場合、このエッチング処理によりそのレジスト層１４，１５を同時に剥離するようにしてもよい。これにより、工程数を１つ減らすことができる。

以上の処理により、平板形状の下側銅層１１の上に、ニッケルおよび銅からなる断面台形の柱状部１６が形成される。ニッケルは、アルカリエッチングにより銅との間で選択的なエッチングが可能である。柱状部１６は、円錐状の柱状部としたり、角錐状の柱状部としてり、図２の紙面に垂直な方向に伸びる柱状部などの種々の柱状部とすることができる。なお、エッチング液による侵食は、図２（Ｄ）の上から下側へ進むとともに、横方向にも同様に進む。そのため、エッチングにより形成した柱状部１６は、その底部（図２（Ｄ）で下側の面）よりその頭部（図２（Ｄ）で上側の面）が小さくなる。エッチングにより形成した柱状部１６の頭部の幅は、その底部の幅よりも、柱状部の高さの約２倍に相当する分だけ狭くなる。

クラッド材を、平板形状の下側銅層１１とニッケルおよび銅からなる柱状部１６とに形成した後、図２（Ｅ）に示すように、絶縁樹脂材としてのビルドアップ用絶縁樹脂材１７を積層する。ビルドアップ用絶縁樹脂材１７は、柱状部１６の高さ以上の厚さに積層する。ビルドアップ用絶縁樹脂材１７には、たとえばエポキシ樹脂がある。液状あるいはシート状のエポキシ樹脂を用いて、ビルドアップ用絶縁樹脂材１７を積層する。

ビルドアップ用絶縁樹脂材１７を積層し、硬化させた後、樹脂表面を研磨する。ビルドアップ用絶縁樹脂材１７は、図２（Ｆ）に示すように、柱状部１６の先端が露出するまで研磨される。これにより、絶縁樹脂層１が形成される。

柱状部１６の先端が露出するまでビルドアップ用絶縁樹脂材１７を研磨した後、その研磨により平らになった面を表面粗化した上で、銅メッキを実行する。表面粗化は、少なくともビルドアップ用絶縁樹脂材１７について行うか、柱状部１６の先端を合わせて行うようにしてもよい。銅メッキは、たとえば電解メッキ法で実施すればよい。

これにより、ビルドアップ用絶縁樹脂材１７の表面および柱状部１６の先端表面には、図２（Ｇ）に示すように、金属メッキとしての銅層１８が積層される。このメッキにより形成される銅層１８は、柱状部１６と接続される。また、平らな絶縁樹脂層１は、その両面が板状となる下側銅層１１および銅メッキによって形成される銅層１８により被覆された状態となる。絶縁樹脂層１の両面の銅層１１，１８は、柱状部１６により電気的に接続される。これにより、両面プリント基板を形成するための基材が形成される。この基材も一種の配線板である。

このように、絶縁樹脂層１の両面の銅層１１，１８が、両面配線板のスルーホールパターンに対応する柱状部１６により接続された基材を形成した後、両面配線板の配線パターンの形成処理に入る。

配線パターンの形成処理では、まず、銅メッキを実行する。これにより、図３（Ａ）に示すように、両面の銅層１１，１８の表面には、銅メッキ１９，２０がなされ、銅部分が厚くなる。絶縁樹脂層１の両面には、銅が二層化された銅層がそれぞれ形成される。絶縁樹脂層１の上側の配線層は、表面配線層２用の金属層となり、下側の配線層は、裏面配線層４用の金属層となる。なお、基材においてこの両面の銅層１１，１８の厚さが十分である場合には、この銅メッキ工程は不要である。

基材の両面に銅メッキ１９，２０をした後、図３（Ｂ）に示すように、両面配線板の配線パターンに対応するパターンにて、基材の表面および裏面にレジスト層２１，２２を形成する。

基材の表面および裏面に配線パターンに対応するレジスト層２１，２２を形成した後、エッチング処理を実行する。これにより、図３（Ｃ）に示すように、両面の銅層１１，１９および銅層１８，２０の中の、レジスト層２１，２２により被覆されている部位のみが、基材表面に残る。

また、エッチング処理をした後、レジスト層２１，２２を剥離する。これにより、図３（Ｄ）に示すように、絶縁樹脂層１の両面の銅層１１，１９および銅層１８，２０が、配線パターンとして形成される。図３（Ｄ）では、絶縁樹脂層１の表面（上側）の銅層１８，２０に、２つの配線パターンが形成され、裏面の銅層１１，１９に、配線パターンが形成される。また、絶縁樹脂層１の表面の銅層１８，２０からなる配線パターンと、裏面の銅層１１，１９の配線パターンとは、２つの柱状部１６により、電気的に接続されている。図１に示す両面配線板が形成される。

以上のように、この実施の形態１によれば、絶縁樹脂層１の両面の銅層１１，１９および銅層１８，２０の配線パターンが、柱状部１６により電気的に接続された両面プリント基板を製造することができる。柱状部１６は、両面の配線パターンを接続する層間配線３として機能する。

なお、図２（Ｇ）に示す両面プリント基板の基材状態から、メッキ用のレジストを配線パターン部分以外に形成し、配線パターンに合わせて銅メッキを施すようにしてもよい。この場合、次に、銅メッキされた配線パターン部分にエッチング用のレジストを形成し、エッチング処理することで、配線パターンを残す。そして、最後に、エッチング用のレジストを除去する。この方法で両面プリント基板を形成するようにしてもよい。

また、この実施の形態１の製造方法およびそれにより製造される両面配線板には、以下のような各種の特徴を有する。

第一に、ニッケルを銅で挟んだ３層構造のクラッド材をエッチングして、銅製の板状部上に柱状部１６を形成し、この柱状部１６を、絶縁樹脂層１の両側の配線層２，３を電気的に接続する層間配線３として利用している。エッチングの場合、そのエッチング時間などを調整することで、数百マイクロメートルの高さの柱状部１６を形成することができる。しかも、エッチングの際のレジスト層１４の幅を調整することで、一般的な配線板で使用されるスルーホールより幅がある形状に形成することができる。柱状部１６の高さは、略均一になる。また、柱状部１６には、バンプ形成に用いる金属ペーストのように不純物が混じっているものではない、金属を使用することができる。このような不純物が混じっていない金属を使用することで、信頼性も高くなる。

これに対して、たとえば層間配線をバンプなどで形成する場合には、層間配線の最終的な高さを得るためにバンプを繰り返し積層する必要があったり、そのパンプを形成するための材料として不純物が混じった金属ペーストを使用したりしなければならない。このため、層間配線は、金属のみからなるものとすることはできない。本実施の形態の製造方法およびそれで形成した両面配線板には、それらの制限がない。

また、ニッケル層１２と上側銅層１３とからなる柱状部１６は、クラッド材として一体化されている部材の一部であり、板状の銅層１１の上に形成される。したがって、この三者、すなわち銅、ニッケル、銅の三層の一体性はきわめて強い。よって、板状の下側銅層１１からなる裏面配線層４と、柱状部１６としての層間配線３との接合強度は高い。

また、層間配線３としての柱状部１６は、その一部のみにニッケルが使用され、大部分が銅で形成される。また、配線層２，４は、銅製である。その結果、一般的な配線板と同様の電気的特性となる。配線層２，４および層間配線３は、低抵抗となる。

また、柱状部１６を高さおよび幅のある柱状構造とすることができる。そして、柱状部１６を高さおよび幅のある柱状構造とすることで、層間配線３に大電流を流したり、層間配線３により熱を拡散したりすることができる。熱を拡散することができる層間配線３は、ヒートシンクとして機能する。表面配線層２に実装される電子部品の熱は、この層間配線３により効率良く実装面の裏側へ拡散し、実装面の裏側（の裏面配線層４）から効率良く放熱される。なお、裏面配線層４を実装面としてもよい。

その結果、一般的な配線板と同等の電気的特性などを有する両面配線板に、一般的なプリント基板以上の大電流を流したり、ヒートシンク機能を持たせたりすることができる。

なお、両面配線板に、ヒートシンクを形成する場合、図１の中央部の配線構造として例示するように、層間配線３の中の少なくとも一部を熱の拡散路として利用すればよい。また、両面配線板自体にヒートシンクを内蔵しているので、両面配線板に実装される電子回路素子に、別体の大きなヒートシンクを取り付けないで済ますことが可能となる。表面実装タイプの電子回路素子の低背の特徴を生かして、薄い回路基板を形成することができる。また、その表面実装タイプの電子回路素子と両面配線板との間には熱が滞留しやすいが、その熱が滞留する部分にこの両面配線板を利用することにより熱を効率良く放熱することができるので、そのような熱の滞留を効果的に抑制することができる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る両面配線板の部分断面図である。図５は、図４の両面配線板の製造工程の流れの前半（配線板の基材作成まで）を示す図である。なお、基材に配線パターンを形成する後半の製造工程は、実施の形態１の図３と同様であり、図示を省略する。また、実施の形態１と同様に、後半の製造工程では、メッキ用レジストを形成した後、配線パターン状にメッキする方法も採用することができる。

図４に示すように、実施の形態２に係る両面配線板は、図１に示す両面配線板と同様に、絶縁樹脂層１と、表面配線層２と、層間配線３と、裏面配線層４と、を有する。絶縁樹脂層１、表面配線層２、層間配線３および裏面配線層４は、実施の形態１と同様であり同一の符号を付して説明を省略する。但し、表面配線層２は、銅の３層構造であり、その中の、層間配線３と当接する部位が圧縮により窪んだ外形形状になっている。

次に、図４の両面配線板の製造工程を、図５に基づいて説明する。図５において、（Ａ）から（Ｄ）の工程は、図２（Ａ）から（Ｄ）に示す工程と同一であり、説明を省略する。図５（Ｄ）のニッケル層１２のエッチング処理により、平板形状の下側銅層１１の上に、ニッケル層１２および上側銅層１３からなる柱状部１６が形成される。

平板形状の下側銅層１１とニッケル層１２および上側銅層１３からなる柱状部１６とを形成した後、図５（Ｅ）に示すように、プリプレグシート３１と、銅箔３２とを積層する。プリプレグシート３１は、ガラス繊維からなるシートに絶縁樹脂材を染み込ませ、乾燥したものである。いわゆるＢステージのシートである。そして、銅箔３２の上に、たとえばクラフト紙やテフロン（登録商標）板などのクッション材を載せ、空気を吸引しながら、そのクッション材の上から油圧プレスなどで押圧する。これにより、プリプレグシート３１は液状化する。

銅箔３２が柱状部１６の先端と当接し、さらに図５（Ｆ）に示すように、銅箔３２のこの柱状部１６の先端と当接する部位が変形するまで、押圧する。銅箔３２の中、柱状部１６と当接する部位は、盛り上がる。

このようにクッション材を用いて空気を吸引しながら押圧することで、銅箔３２と平板形状の下側銅層１１との間に、絶縁樹脂材３３が隙間無く充填される。また、銅箔３２は、柱状部１６と電気的に接続される。絶縁樹脂材３３の両面の下側銅層１１と銅箔３２は、柱状部１６により電気的に接続される。

なお、図５（Ｆ）において、柱状部１６の先端は、銅箔３２を突き破っていてもよい。また、本実施の形態１での柱状部１６は、その先端がテーブル状に平らである。そのため、柱状部１６は、プリプレグシート３１を突き破ることができない可能性もある。そのような場合には、事前に、プリプレグシート３１の柱状部１６に対応する部位に貫通孔を形成し、その上で銅箔３２とともに積層するようにしてもよい。このときに形成する貫通孔の大きさは、たとえば柱状部１６の先端以上の大きさとすればよい。これにより、柱状部１６の先端がテーブル状であったとしても、柱状部１６によりプリプレグシート３１を貫通させることができる。

柱状部１６の先端が銅箔３２に当接した状態のままで、液化した絶縁樹脂材３３を硬化させる。これにより、絶縁樹脂層１が形成される。

絶縁樹脂層１を形成した後、銅箔３２の表面を研磨する。これにより、図５（Ｇ）に示すように、銅箔３２の表面は、平らになる。銅箔３２の表面を平らにした後、その研磨により平らになった面を表面粗化した上で、銅メッキを実行する。銅メッキは、たとえば電解メッキ法で実施すればよい。

これにより、銅箔３２の表面には、図５（Ｈ）に示すように、銅層３４が積層される。表面が銅の２層構造（すなわち銅箔３２と銅層３４）で、裏面が下側銅層１１からなる銅の一層構造である基材が形成される。基材に対する両面配線パターンの形成方法は、実施の形態１の図３に示す工程または上述した他の方法と同一であり、その説明を省略する。なお、表面の銅層３２，３４が、表面配線層２となり、裏面の下側銅層１１が、裏面配線層４となる。これにより、図４に示す両面配線板が形成される。

なお、各実施の形態と同様に、数百マイクロメートルの高さのある層間配線を形成する製造技術として、いわゆるビルドアップ法がある。このビルドアップ法では、まず、各配線板の銅箔面に、導電性ペーストを印刷して円錐状のバンプを形成し、次に、円錐状のバンプ同士で絶縁樹脂板を挟み込むことで、配線板を形成する。各配線板に形成されたバンプは、絶縁樹脂板に突き立てられ、絶縁樹脂板内で互いに接触する。これにより、配線板同士は電気的に接続される。なお、円錐状のバンプは、メッキとエッチングとを繰り返すことで形成することもできる。ただし、メッキとエッチングとを繰り返す場合、非常に時間とコストがかかり、導電性ペーストを印刷する場合に比べて製造上不利である。

しかしながら、このビルドアップ法では、バンプは、絶縁樹脂板に突き立てるために円錐状に形成する必要がある。そのため、バンプをその高さ方向全体において幅広とすることは、技術的に困難である。したがって、このビルドアップ法では、高さのある層間配線は形成できるが、上述した各実施の形態のように、幅広で効率良く熱を拡散する層間配線を形成することは極めて困難である。

以上のように、この実施の形態２では、実施の形態１と同様に、絶縁樹脂層１の両面の配線層２，４が、層間配線３としての柱状部１６により電気的に接続された両面プリント板を製造することができる。

また、この実施の形態２の両面配線板では、柱状部１６が形成された平板状の下側銅層１１の上に、プリプレグシート３１および銅箔３２を押圧し、さらに銅メッキ３４をすることで、配線層２，４と層間配線３とを電気的に接続している。このような配線層２，４と層間配線３との接続方法は、それらの接合強度が高く、高い信頼性がある。したがって、両面配線板として、一般的な配線板と同様の高い信頼性を確保することができる。その結果、一般的な配線板と同等の信頼性および電気的特性を有する両面配線板に、一般的なプリント基板以上の大電流を流したり、ヒートシンク機能を持たせたりすることができる。

また、この実施の形態２では、銅箔３２を用いて表面配線層２を形成している。銅箔３２は、均一な厚みを有する。また、柱状部１６は、エッチングにより形成されているので均一な高さに揃う。その結果、両面配線板の厚さは、略均一な厚さとなる。そして、均一な表面厚みである事から、座繰り面と別体のヒートシンクで複雑な高さ調整が必要であった放熱基板の用途で効率的に熱を逃がす構造が作成できると共に、別体のヒートシンク及び高価な座繰りの工程を必要としなくなり、低価格にて高放熱配線板を提供できる。

以上の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。

たとえば、上記各実施の形態では、ニッケルの両面を銅で被覆したクラッド材（複合材料）を、両面配線板を形成するための出発材料として利用している。この他にもたとえば、ニッケルの替わりに、アルミニウム、すず、ステンレス、真鍮あるいはそれらを含む合金などを使用しても良い。また、ニッケルの一方の面を銅で被覆し、他方の面を銀あるいはアルミニウムあるいはそれらを含む合金で被覆したクラッド材や、アルミニウムの両面を銅で被覆したクラッド材などを使用してもよい。さらに他にもたとえば、ニッケルやアルミニウムの一方の面を銅、銀、アルミニウムあるいはそれらを含む合金で被覆した二層構造のクラッド材を出発材料として使用してもよい。この二層構造のクラッド材の場合、たとえば柱状部１６は、銅のみあるいは銀のみで形成すればよい。

上記各実施の形態では、絶縁樹脂層１の両面に配線層２，４を形成した両面配線板を例示している。この他にもたとえば、絶縁樹脂層１の片面に配線層（たとえば配線層４）を形成する片面配線板や、３つ以上の配線層を有する多層基板であっても、本発明の製造方法を利用して形成することができる。３つ以上の配線層を有する多層基板において、３層目の配線層およびその３層目の配線層が積層される絶縁樹脂層は、たとえば従前の多層配線板における金属膜および絶縁樹脂材を積層する各種の製造技術で形成すればよい。

また、すべての層間配線３を電流路としてではなく、ヒートシンクとしてのみ機能させてもよい。また、一部の層間配線３をヒートシンクおよび電流路として機能させ、他の層間配線３をヒートシンクとしてのみ機能させるようにしてもよい。ヒートシンクとしてのみ機能させる層間配線３には、電流が流れない。

また、表面配線層２の形成は、メッキ処理にて行っているが、メッキ処理ではなく、ＰＶＤなどの物理気相成長法を採用してもよい。さらに、出発材料としてクラッド材を使用しているが、クラッド材ではなく、たとえば板状の上側銅層１３の片面にニッケル、銅を物理気相成長法で積層した部材や、ニッケル層１２の両面にメッキや物理気相成長法で導電層を形成した部材を、出発材料としてもよい。

本発明では、電子部品素子を実装する配線板およびその製造に利用することができる。

Claims (11)

1. 導電性の第一の金属および第二の金属を含む２種類あるいは３種類以上の金属が２層あるいは３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングして、第一の金属の板状部上に第二の金属を有する柱状部を形成する工程と、
   絶縁樹脂材を、上記柱状部を覆い尽くすように上記板状部の上に積層して絶縁樹脂層を形成する工程と、
   上記柱状部の先端が上記絶縁樹脂層から露出するように上記絶縁樹脂層の表面を研磨した後に、上記板状部とは反対側において上記柱状部と接続する導電性の金属からなる配線層用の金属層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする配線板の製造方法。
2. 導電性の第一の金属および第二の金属を含む２種類あるいは３種類以上の金属が２層あるいは３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングして、第一の金属の板状部上に第二の金属からなる柱状部を形成する工程と、
   絶縁樹脂材を挟んで導電性の金属箔を、上記柱状部の上側から上記柱状部と当接するまで押圧し、上記金属箔で表面が覆われた絶縁樹脂層を形成する工程と、
   上記金属箔の表面を研磨した後に、上記柱状部と接続する導電性の金属からなる配線層用の金属層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする配線板の製造方法。
3. 前記クラッド材の前記第一の金属は、銅、銀、アルミニウムおよびそれらを含む合金の中から選択された１つ以上の金属とされ、前記第二の金属は、ニッケル、アルミニウム、すずおよびそれらを含む合金の中から選択され、且つ、前記第一の金属との間で選択的なエッチングが可能な１つ以上の金属とされていることを特徴とする請求項１または２記載の配線板の製造方法。
4. 前記クラッド材は、第二の金属を第一の金属で挟んだ３層構造のものであり、
   前記柱状部は、２回のエッチング処理により、第一の金属の板状部上に形成されることを特徴とする請求項１から３の中のいずれか１項記載の配線板の製造方法。
5. 前記金属層を形成した後に、エッチング処理によって前記金属層および前記板状部の一部を取り去り配線パターンを形成する工程を有することを特徴とする請求項１から４の中のいずれか１項記載の配線板の製造方法。
6. 導電性の第二の金属を導電性の第一の金属で挟んだ３層構造のクラッド材をエッチングして、第一の金属の板状部上に第二の金属および第一の金属からなる柱状部を形成する工程と、
   絶縁樹脂材を、上記柱状部のまわりを埋めるように上記板状部の上に絶縁樹脂層を形成する工程と、
   上記絶縁樹脂層上に形成され、上記板状部とは反対側において上記柱状部と接続する導電性の金属からなる配線層用の金属層を形成する工程と、
   エッチング処理によって上記金属層および上記板状部の一部を取り去り、配線パターンとしての配線層を形成する工程と、
   を有することを特徴とする配線板の製造方法。
7. 前記金属層の金属は、前記第一の金属であることを特徴とする請求項１から６の中のいずれか１項記載の配線板の製造方法。
8. 請求項１から請求項７の中のいずれか１項の製造方法により製造され、前記柱状部が絶縁樹脂層を貫通する層間配線であることを特徴とする配線板。
9. 平板形状に形成される絶縁樹脂層と、
   エッチング処理により侵食された金属層から形成され、上記絶縁樹脂層を貫通する層間配線と、
   上記絶縁樹脂層の表面に配設され、上記層間配線に接続される導電性の金属からなる配線層と、
   を有することを特徴とする配線板。
10. 前記絶縁樹脂層を貫通する層間配線は、前記絶縁樹脂層から露出する一方の面の幅と他方の面の幅との差が、層間配線の高さの１．５〜２．５倍であることを特徴とする請求項９記載の配線板。
11. 前記層間配線の中の少なくとも一部を熱の拡散路として利用するヒートシンクとし、電流路として機能させないことを特徴とする請求項９または１０記載の配線板。

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