JPWO2007058005A1 - 配線板の製造方法および配線板 - Google Patents
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Abstract
複雑な製造工程を用いることなく抵抗体を簡単に形成することができるとともに、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすこと。この配線板の製造方法では、まず、導電性の第一の金属１１と第二の金属１２とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が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１１および第二の金属１２からなる板状部上に柱状部１６を形成する。次に、柱状部１６により貫通される絶縁樹脂層１７を、第二の金属１２が第一の金属１１とそれ１７との間に挟まれるように形成する。次に、絶縁樹脂層１７の形成後に、第一の金属１１をエッチングして第二の金属１２からなり、柱状部１６に直接つながる抵抗体５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、抵抗内蔵配線板を開示する。この抵抗内蔵配線板では、ベース基板と分離して設けた絶縁層とで構成される間隙部に、絶縁材を用いるアンダーコートと、金属めっきによる導体と、金属ペーストを用いる抵抗用電極とを形成し、さらにそれらの上に、抵抗体を配設している。
特許文献１にあるように、配線板に抵抗体を内蔵しようとする場合、その抵抗体を設けるがために一般的な配線板を形成する場合と異なる複雑な製造方法によらなければならない。また、実装密度が高まるにつれて、発熱対策がより重要となってきている。
本発明は、複雑な製造工程を用いることなく抵抗体を簡単に形成することができるとともに、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすことができる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と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が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、第一の金属および第二の金属からなる板状部上に柱状部を形成する工程と、柱状部により貫通される絶縁樹脂層を、第二の金属が第一の金属とそれとの間に挟まれるように形成する工程と、絶縁樹脂層の形成後に、第一の金属をエッチングして第二の金属からなり、上記柱状部に直接つながる抵抗体を形成する工程と、を有するものである。
この方法を採用すれば、絶縁樹脂層の表面に形成される第二の金属および第一の金属からなる板状部の第一の金属をエッチングすることで、配線板に抵抗体を形成することができる。このため、複雑な製造工程を用いることなく配線板に抵抗体を簡単に形成することができる。また、柱状部が、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすことを可能としている。しかも、柱状部と抵抗体とは、直接につながっているので、柱状部を伝わってきた熱は抵抗体に確実に伝わり、広い面積を有する抵抗体へ拡散していく。また、逆に、抵抗体からの熱は、確実に柱状部に伝わることになる。
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と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が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、第一の金属および第二の金属からなる板状部上に柱状部を形成する工程と、柱状部により貫通される絶縁樹脂層を、第二の金属が第一の金属とそれとの間に挟まれるように形成する工程と、絶縁樹脂層の形成後に、第一の金属および第二の金属を、配線パターンおよび抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターンが残るようにエッチングする工程と、そのエッチングの後にさらに、第一の金属を抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターン部分をエッチングする工程と、を有するものである。
この方法を採用すれば、絶縁樹脂層の表面に形成される第二の金属および第一の金属からなる配線層の第一の金属をエッチングすることで、配線板に抵抗体を形成することができる。このため、複雑な製造工程を用いることなく配線板に抵抗体を簡単に形成することができる。また、柱状部が、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすことを可能としている。また、配線板の形成工程中に、第一の金属を抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターン部分をエッチングするという単純な工程を入れるだけで、抵抗体を有する配線板を簡単に形成することができる。
本発明に係る第三の配線板の製造方法は、導電性の第一の金属と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が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、第一の金属および第二の金属からなる板状部上に柱状部を形成する工程と、柱状部により貫通される絶縁樹脂層を、第二の金属が第一の金属とそれとの間に挟まれるように形成する工程と、絶縁樹脂層の板状部とは反対側の面に、柱状部と接続される導電性の金属層を形成する工程と、第一の金属、第二の金属および金属層を、配線パターンおよび抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターンが残るようにエッチングする工程と、そのエッチングの後にさらに、第一の金属を抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターン部分をエッチングする工程と、を有するものである。
この方法を採用すれば、絶縁樹脂層の表面に形成される第二の金属および第一の金属からなる配線層の第一の金属をエッチングすることで、配線板に抵抗体を形成することができる。このため、複雑な製造工程を用いることなく配線板に抵抗体を簡単に形成することができる。また、柱状部が、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすことを可能としている。また、配線板の形成工程中に、第一の金属を抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターン部分をエッチングするという単純な工程を入れるだけで、抵抗体を有する配線板を簡単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、上述した発明に係る各特定事項に加えて、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の内の少なくとも１つ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、すずおよびそれらの内の少なくとも１つ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。
この構成によれば、配線としての性能、抵抗体としての性能が良いものを製造できるとともに、目的、用途に応じた最適なものを製造することができる。
本発明に係る配線板は、上述した発明に係る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、複雑な製造工程を用いることなく、抵抗体を有する配線板として簡単に形成することができるとともに、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすことができる。
本発明に係る他の配線板は、導電性の第一の金属と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングすることにより第一の金属および第二の金属からなる板状部上に形成される柱状部と、板状部上において柱状部により貫通される絶縁樹脂層と、板状部をエッチングすることで形成される第一の金属および第二の金属からなる配線層と、板状部をエッチングすることで形成される第二の金属からなり、上記柱状部に直接つながる抵抗体と、を有するものである。
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第一の金属および第二の金属からなる板状部上に柱状部を形成し、絶縁樹脂層を積層し、板状部をエッチングすることで配線層を形成することができる。また、これに加えて、板状部をエッチングすることで抵抗体を形成することができる。したがって、複雑な製造工程を用いることなく、抵抗体を有する配線板として簡単に形成することができるとともに、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすことができる。しかも、柱状部と抵抗体とは、直接につながっているので、柱状部を伝わってきた熱は抵抗体に確実に伝わり、広い面積を有する抵抗体へ拡散していく。また、逆に、抵抗体からの熱は、確実に柱状部に伝わることになる。
本発明に係る配線板は、上述した発明の各構成に加えて、柱状部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、１つの配線板に、熱を逃がす柱状部と、配線と、抵抗体と、ヒートシンクとを形成することができる。
本発明は、複雑な製造工程を用いることなく、配線板に簡単に抵抗体を内蔵することができるとともに、一方側の面の熱を効率良く他方面側に逃がすことができる。
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（第一の金属および第二の金属からなる配線層）
５ 抵抗体
８ ヒートシンクポスト（ヒートシンク）
１１ 下側銅層（第一の金属の層）
１２ 中間ニッケル層（第二の金属の層）
１６ 柱状部
１８，２４ 銅メッキ層（金属層）
２ 表面配線層（配線層）
３ 層間配線
４ 裏面配線層（第一の金属および第二の金属からなる配線層）
５ 抵抗体
８ ヒートシンクポスト（ヒートシンク）
１１ 下側銅層（第一の金属の層）
１２ 中間ニッケル層（第二の金属の層）
１６ 柱状部
１８，２４ 銅メッキ層（金属層）
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、第一の金属および第二の金属からなる配線層としての裏面配線層４と、を有する。また、絶縁樹脂層１の裏面には、抵抗体５が形成される。なお、この実施の形態１では、抵抗体５は、裏面配線層４を構成する複数層の中の１層から形成されている。
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。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、第一の金属および第二の金属からなる配線層としての裏面配線層４と、を有する。また、絶縁樹脂層１の裏面には、抵抗体５が形成される。なお、この実施の形態１では、抵抗体５は、裏面配線層４を構成する複数層の中の１層から形成されている。
また、両面配線板の上には、発光ダイオード６が実装されている。発光ダイオード６は、表面実装タイプのものであり、その端子７が、表面配線層２に接続されている。表面配線層２の端子７が接続される部位には、パッドが形成される。
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の一方の表面に形成される配線層である。表面配線層２は、導電性の金属が積層された構造を有する。図１では、表面配線層２は、銅の２層構造を有する。なお、この表面配線層２は、異種金属を積層した構造であっても、３層以上の構造であってもよい。表面配線層２に使用可能な金属としては、たとえば銅、銀、すず、アルミニウム、あるいはそれらの内の少なくとも１つを含む合金などがある。
裏面配線層４は、絶縁樹脂層１の他方の表面に形成される配線層である。裏面配線層４は、導電性の複数の金属が積層された構造を有する。図１では、裏面配線層４は、ニッケル層の上に、銅が２層に積層された３層構造を有する。ニッケルと銅とは、互いに異なるエッチング溶液により別々にエッチングすることが可能である。なお、この裏面配線層４は、３層以上の構造であってもよい。裏面配線層４に使用可能な金属としては、たとえばニッケル、銅、銀、すず、アルミニウム、あるいはそれらの内の少なくとも１つを含む合金などがある。
層間配線３は、絶縁樹脂層１を貫通するように形成される導電層である。図１では、層間配線３は、銅のみからなる。なお、層間配線３は、たとえば銅およびニッケルなどの異種金属を２層あるいは３層以上に積層した構造であってもよい。
抵抗体５は、裏面配線層４の表面側部分より抵抗値が高い金属からなる。図１では、抵抗体５は、裏面配線層４の一部を利用して形成されており、ニッケルのみで構成されている。なお、抵抗体５は、２層以上の構造であっても、異種金属を２層以上に積層した構造であってもよい。
そして、以上のように、図１の両面配線板は、表面配線層２を銅の２層構造とし、裏面配線層４をニッケル層および銅からなる３層構造とし、且つ、層間配線３を銅のみで構成することで、その殆どの通電部分を銅で構成することができる。その結果、この両面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（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（配線板の基材に配線パターンを形成するまで）を示す図である。図４は、図１の両面配線板の製造工程（配線パターン形成後の配線板の基材に抵抗体５を形成するまで）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（以下、中間ニッケル層１２とよぶ）の両面に、銅層１１，１３が積層された３層構造を有する。中間ニッケル層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）において中間ニッケル層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。ニッケル層１２は、第二の金属の層であり、下側銅層１１は、第一の金属の層である。
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。
以上の処理により、平板形状の中間ニッケル層１２の上に、銅からなる断面台形の柱状部１６が形成される。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（Ｂ）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（Ｃ）で下側の面）よりその頭部（図２（Ｃ）で上側の面）が小さくなる。一般的に、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および中間ニッケル層１２と、銅からなる柱状部１６とに形成した後、図２（Ｄ）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としては、たとえばエポキシ樹脂が採用される。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。これにより、中間ニッケル層１２は、絶縁樹脂材１７と下側銅層１１との間に挟まれる。
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（Ｅ）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（Ｆ）に示すように、金属層の一部としての銅メッキ層１８が積層される。このメッキにより形成される銅メッキ層１８は、柱状部１６と接続される。また、平らな絶縁樹脂層１は、その表面が銅メッキ層１８により被覆され、且つ、その裏面が銅およびニッケルからなる導電層（中間ニッケル層１２，下側銅層１１）により被覆された状態となる。この両面の金属層（銅メッキ層１８）と金属層（中間ニッケル層１２，下側銅層１１）とは、柱状部１６により電気的に接続される。これにより、両面配線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（下側銅層１１，銅メッキ層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、図３（Ａ）に示すように、両面配線板の配線パターンおよび抵抗体５の形成パターンにしたがって、そのパターン形状の空き部分であって基材の表面および裏面にレジスト層２１，２２を形成する。レジスト層２１，２２は、表面配線層２および裏面配線層４を形成する部位と、抵抗体５を形成する部位とを空けて、基材の両面に形成される。
基材の表面および裏面に、配線パターンおよび抵抗体形成パターンに対応するレジスト層２１，２２を形成した後、メッキ処理を行う。このメッキ処理では、まず、銅メッキを実施し、次に、ニッケルメッキを実施する。これにより、図３（Ｂ）に示すように、レジスト層２１，２２により被覆されていない部位には、銅メッキ層２３，２４と、ニッケルメッキ層２５，２６とが積層される。銅メッキ層２４は、金属層の一部となる。
メッキ処理により銅メッキ層２３，２４およびニッケルメッキ層２５，２６とを積層した後、レジスト層２１，２２を剥離する。これにより、図３（Ｃ）に示すように、表面側の銅メッキ層１８の表面には、配線および抵抗体（この実施の形態１では裏面側には抵抗体は存在しないが）の配設パターンにて、銅メッキ層２４およびニッケルメッキ層２６が積層される。裏側の下側銅層１１の表面には、配線および抵抗体の配設パターンにて、銅メッキ層２３およびニッケルメッキ層２５が積層される。
レジスト層２１，２２を剥離した後、アルカリエッチングを実行する。これにより、露出した銅は、エッチングにより除去される。図３（Ｄ）では、下側銅層１１の中の、露出する部位が除去されている。下側銅層１１が除去された部位には、中間ニッケル層１２が露出する。
アルカリエッチング後、露出するニッケルをエッチングより除去する。これにより、図３（Ｅ）に示すように、絶縁樹脂材１７の表面には、銅メッキ層１８および銅メッキ層２４が表面配線層２のパターンに形成される。絶縁樹脂材１７の裏面には、中間ニッケル層１２、下側銅層１１および銅メッキ層２３が裏面配線層４および抵抗体５のパターンに形成される。この結果、配線板の基材には、配線パターンおよび抵抗体パターンが形成される。
配線板の基材の両面に配線および抵抗体のパターンからなる配線層を形成した後、抵抗体５の形成工程に入る。抵抗体５の形成工程では、まず、図４（Ａ）に示すように、抵抗体５の形成パターンにしたがって、そのパターン形状の空き部分であって基材の表面および裏面にレジスト層３１，３２を形成する。レジスト層３１，３２は、抵抗体５を形成する部位を空けて、基材の両面に形成される。図４（Ａ）では、基材の表面には抵抗体が設けられないため、表面側のレジスト層３１は、その全面に形成されている。
基材の表面および裏面に抵抗体形成パターンに対応するレジスト層３１，３２を形成した後、アルカリエッチングを実行する。これにより、露出した銅は、エッチングにより除去される。図４（Ｂ）では、下側銅層１１および銅メッキ層２３の中の、露出する部位が除去されている。下側銅層１１が除去された部位には、中間ニッケル層１２が露出する。
アルカリエッチング後、レジスト層３１，３２を剥離する。これにより、図４（Ｃ）に示すように、基材の裏面の一部には、中間ニッケル層１２のみからなる抵抗体５が形成される。
以上のように、この実施の形態１によれば、クラッド材をエッチングすることで中間ニッケル層１２および裏側銅層１１からなる板状部上に柱状部１６を形成し、絶縁樹脂材１７を積層し、板状部をエッチングすることで配線層４を形成することができる。またさらに、板状部をエッチングすることで抵抗体５を形成することができる。したがって、一般的な配線板と同等の製造工程により、抵抗体５を有する配線板を簡単に形成することができる。
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、絶縁樹脂層１の両側の配線層２，４を電気的に接続する層間配線３としての柱状部１６を形成している。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、１回のエッチング処理により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の幅などを調整することで、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。幅がある形状とすることで、層間配線３の抵抗値を低くすることができる。また、柱状部１６の高さは、略均一になる。さらに、クラッド材をエッチングすることで柱状部１６を形成しているので、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。このように不純物が混じっていない金属を使用することで層間配線３としての信頼性が高くなる。
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。一般的に、金属ペーストの抵抗値は、不純物が混ざった分だけ高い。本実施の形態の製造方法およびその方法で形成した両面配線板には、それらの不利益が生じない。
また、抵抗体５として形成される中間ニッケル層１２は、配線板を形成する前に、クラッド材として、裏面配線層４の銅層１１および層間配線３としての柱状部１６と一体化されている。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、抵抗体５と、層間配線３および裏面配線層４との接合強度は高い。
また、柱状部１６は、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を部品の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、抵抗体５を内蔵することができる。また、抵抗体５が内蔵される両面配線板に、一般的な配線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。ヒートシンク機能とは、たとえば発光ダイオード６で発熱した熱を端子７、柱状部１６を介して裏面側へ逃がす機能のことをいう。
なお、両面配線板には、ヒートシンクそのものを形成してもよい。図５は、図１の変形例としての両面配線板の部分断面図である。図５の両面配線板では、発光ダイオード６が実装される部位に、ヒートシンクポスト８が形成される。図５のヒートシンクポスト８は、銅メッキ層２４，１８、柱状部１６、中間ニッケル層１２、下側銅層１１および銅メッキ層２３により形成される。ヒートシンクポスト８は、発光ダイオード６の端子７が接続される表面配線層２のパッドの間において、発光ダイオード６が実装される表面に露出するように形成されている。
ヒートシンクポスト８と、発光ダイオード６との間には、たとえば銀ペースト９などが塗布される。これにより、たとえば発光ダイオード６が発生する熱量が大きくても、その熱を銀ペースト９およびヒートシンクポスト８を介して基板の裏側へ拡散することができる。発光ダイオード６が発生する熱は、効率良く拡散される。なお、このヒートシンクポスト８は、発光ダイオード６の端子７などに接続されていないので、電流が流れない。
このようにヒートシンクポスト８を形成することで、両面配線板に、抵抗体５およびヒートシンクを設けることができる。この結果、両面配線板に実装される発光ダイオード６などの電子回路素子に、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、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ヒートシンクポスト８を形成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。
このヒートシンクポスト８または発光ダイオード６から離れた位置に設置されるヒートシンクポストに、発光ダイオード６が実装された面に配設される抵抗体（図示省略）を接続すると、発光ダイオード６側の面で発生した熱、たとえば抵抗体の熱、発光ダイオード６の熱などを反対側の面へ効率良くにがすことができる。
なお、この実施の形態１では、図２（Ｆ）の状態からさらに、銅メッキを実行してもよい。これにより、銅メッキ層１８および下側銅層１１の上には、銅メッキ層が積層される。
実施の形態２．
図６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７は、図６の両面配線板の製造工程（配線板の基材作成まで）を示す図である。なお、配線板の基材に配線パターンを形成する工程と、配線パターン形成後の配線板の基材に抵抗体５を形成する工程とは、実施の形態１の図３および図４と同様であり、図示を省略する。
図６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７は、図６の両面配線板の製造工程（配線板の基材作成まで）を示す図である。なお、配線板の基材に配線パターンを形成する工程と、配線パターン形成後の配線板の基材に抵抗体５を形成する工程とは、実施の形態１の図３および図４と同様であり、図示を省略する。
図６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、抵抗体５と、を有する。絶縁樹脂層１、表面配線層２、層間配線３、裏面配線層４および抵抗体５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凹んだ外形形状になっている。また、裏面配線層４は、中間ニッケル層１２の上に銅が３層に積層された構造を有する。
次に、図６の両面配線板の製造工程を、図７に基づいて説明する。図７において、（Ａ）から（Ｃ）の工程は、図２（Ａ）から（Ｃ）に示す工程と同一であり、説明を省略する。アルカリエッチング処理により、図５（Ｃ）に示すように、中間ニッケル層１２の上に、銅からなる柱状部１６が台形柱形状に形成される。
柱状部１６を形成した後、図７（Ｄ）に示すように、プリプレグシート４１と、銅箔４２とを積層する。プリプレグシート４１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４２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４１は液状化し、絶縁樹脂材部４３となる。
銅箔４２が柱状部１６の先端と当接し、さらに図７（Ｅ）に示すように、銅箔４２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４２のうち、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４２と平板形状の中間ニッケル層１２との間に、絶縁樹脂材からなる絶縁樹脂材部４３が隙間無く充填される。また、銅箔４２は、柱状部１６と電気的に接続される。絶縁樹脂材部４３の両面の中間ニッケル層１２と銅箔４２は、柱状部１６により電気的に接続される。柱状部１６の先端が銅箔４２に当接した状態のままで、液化した絶縁樹脂材部４３を硬化させる。これにより、絶縁樹脂層１が形成される。
なお、図７（Ｅ）において、柱状部１６の先端は、銅箔４２を突き破っていてもよい。本実施の形態２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、逆に、柱状部１６は、プリプレグシート４１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４１の柱状部１６に対応する部位に貫通孔を形成し、その後に銅箔４２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の先端の面積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４１を確実に貫通させることができる。
絶縁樹脂層１を形成した後、銅箔４２の表面を研磨する。これにより、図７（Ｆ）に示すように、銅箔４２の表面は、平らになる。銅箔４２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４２の表面には、図７（Ｇ）に示すように、銅メッキ層４４が積層される。また、裏面にも、銅メッキ層４５が形成される。表面が銅の２層構造（すなわち銅箔４２と銅メッキ層４４）で、裏面がニッケルおよび銅の３層構造（すなわち中間ニッケル層１２、下側銅層１１および銅メッキ層４５）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と、抵抗体５の形成方法とは、実施の形態１の図３および図４に示す工程と同一であり、その説明を省略する。これにより、図６に示す両面配線板が形成される。実施の形態２に係る両面配線板の表側配線層２は、銅箔４２、銅メッキ層４４および銅メッキ層２４からなる。裏側配線層４は、中間ニッケル層１２、下側銅層１１、銅メッキ層４５および銅メッキ層２３からなる。
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。
また、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、クラッド材をエッチングすることで中間ニッケル層１２および裏側銅層１１からなる板状部上に柱状部１６を形成し、プリプレグシート４１からなる絶縁樹脂材部４３を形成し、板状部をエッチングすることで裏面配線層４を形成することができる。またさらに、板状部をエッチングすることで抵抗体５を形成することができる。したがって、一般的な配線板と同等の製造工程により、抵抗体５を有する配線板を簡単に形成することができる。
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中間ニッケル層１２の上に、プリプレグシート４１および銅箔４２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、抵抗体５を設けたり、一般的な配線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４２を用いて表面配線層２の一部を形成している。銅箔４２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、各実施の形態では、抵抗体５が裏面側にのみ形成された配線板を示したが、抵抗体が表面側にもまたは表面側のみに設けられるものとしてもよい。抵抗体を表面側に設ける場合、中間ニッケル層１２や下側銅層１１と同じものを上側（表面側）に設けるようにしたり、図４（Ｃ）の状態後、メッキにより抵抗体を形成したりする方法が採用され得る。また、発光ダイオード６のような電子部品を表面配線層２が形成された側に配置するのではなく、裏側配線層４側に配置するようにしてもよい。
また、上述の各実施の形態では、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。
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、表面配線層２や裏面配線層４の形成には、メッキ処理を使用しているが、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。
各実施の形態では、抵抗体５は、ニッケルのみにより形成されている。この他にもたとえば、抵抗体５は、ニッケルリン、ニッケルクロムなどのニッケル系合金のみにより形成されていてもよい。この他にもたとえば、抵抗体５は、ニッケルリン、ニッケルクロムなどのニッケル系合金およびニッケルの中の２つ以上のニッケル含有金属を含む合金により形成されていてもよい。これらの金属や合金は、銅との選択エッチングが可能であり、且つ、抵抗を構成する材料として利用されているものである。なお、ニッケルリンなどで形成する抵抗体５としての抵抗膜は、無電解メッキ、電解メッキ、蒸着などの各種の方法で形成することができる。また、抵抗体５の厚さは、エッチングの際のバリア膜として機能させる必要があるので、１００〜５０００オングストローム程度とするのが望ましい。
本発明では、発光ダイオードなどの電子部品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 (7)
- 導電性の第一の金属と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が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、第一の金属および第二の金属からなる板状部上に柱状部を形成する工程と、
上記板状部の上に上記柱状部により貫通される絶縁樹脂層を、上記第二の金属が上記第一の金属との間に挟まれるように形成する工程と、
上記絶縁樹脂層の形成後に、上記第一の金属をエッチングして上記第二の金属からなり、上記柱状部に直接つながる抵抗体を形成する工程と、
を有することを特徴とする配線板の製造方法。 - 導電性の第一の金属と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が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、第一の金属および第二の金属からなる板状部上に柱状部を形成する工程と、
上記板状部の上に上記柱状部により貫通される絶縁樹脂層を、上記第二の金属が上記第一の金属との間に挟まれるように形成する工程と、
上記絶縁樹脂層の形成後に、上記第一の金属および上記第二の金属を、配線パターンおよび抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターンが残るようにエッチングする工程と、
そのエッチングの後にさらに、上記第一の金属を上記抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターン部分をエッチングする工程と、
を有することを特徴とする配線板の製造方法。 - 導電性の第一の金属と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が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、第一の金属および第二の金属からなる板状部上に柱状部を形成する工程と、
上記板状部の上に上記柱状部により貫通される絶縁樹脂層を、上記第二の金属が上記第一の金属との間に挟まれるように形成する工程と、
上記絶縁樹脂層の上記板状部とは反対側の面に、上記柱状部と接続される導電性の金属層を形成する工程と、
上記第一の金属、上記第二の金属および上記金属層を、配線パターンおよび抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターンが残るようにエッチングする工程と、
そのエッチングの後にさらに、上記第一の金属を上記抵抗体の形成パターンにしたがってそのパターン部分をエッチングする工程と、
を有することを特徴とする配線板の製造方法。 - 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の内の少なくとも１つ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、すずおよびそれらの内の少なくとも１つ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から３の中のいずれか１項記載の配線板の製造方法。
- 請求項１から請求項４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。
- 導電性の第一の金属と第二の金属とを含む２種類あるいは３種類以上の金属が３層以上に積層されてなるクラッド材をエッチングすることにより上記第一の金属および上記第二の金属からなる板状部上に形成される柱状部と、
上記板状部上において上記柱状部により貫通される絶縁樹脂層と、
上記板状部をエッチングすることで形成される上記第一の金属および上記第二の金属からなる配線層と、
上記板状部をエッチングすることで形成される上記第二の金属からなり、上記柱状部に直接つながる抵抗体と、
を有することを特徴とする配線板。 - 前記柱状部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５または６記載の配線板。
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