(57)【要約】【課題】金属球の位置決め精度が高く、ドリリングやレーザ加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もない多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法を提供する。【解決手段】複数層の回路パターンや電極２８，３８を備えた多層プリント配線板３０の層間接続部材１０である。熱硬化性樹脂の絶縁性の樹脂シート１２と、樹脂シート１２の所定位置に形成された穴部２４と、穴部２４に収容され樹脂シート１２の厚みよりも直径が大きい同ボール１４を備える。穴部２４は、樹脂シート１２を半硬化状態で加熱して所定位置に凸状部材２２を刺すことにより形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層の導体パターン層を備えた多層プリント配線板の前記各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材において、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層と、この絶縁接着層の所定位置に形成された穴部と、この穴部に収容され前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を備えたことを特徴とする層間接続部材。
【請求項２】
複数層の導体パターン層を備えた多層プリント配線板の各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材の製造方法において、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を配置し、前記導体パターンとともに固定する工程とから成ることを特徴とする層間接続部材の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁接着層は熱硬化性樹脂であり、前記穴部は、前記絶縁接着層を半硬化状態で加熱して前記絶縁接着層の所定位置に凸状部材を刺すことにより形成することを特徴とする請求項２記載の層間接続部材の製造方法。
【請求項４】
前記加熱時の前記絶縁接着層の温度及び前記凸状部材の温度は、前記熱硬化性樹脂の硬化開始温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項３記載の層間接続部材の製造方法。
【請求項５】
前記凸状部材を前記絶縁接着層に刺した状態で、前記絶縁接着層の下層の部材との間に僅かに間隔が空けられ、前記穴部底面に前記絶縁接着層の樹脂が残るように前記穴部を形成することを特徴とする請求項３記載の層間接続部材の製造方法。
【請求項６】
複数層の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層の電極に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層が積層され、前記絶縁接着層の所定位置に形成された穴部には金属球が配置され、前記金属球が当接した電極は環状に形成されているとともに、前記環の一部が切れてスリットが形成されていることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項７】
複数層の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層を積層する工程と、前記絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に金属球を配置する工程と、前記金属球に当接する電極を備えた他方の配線基板の前記電極を前記金属球に対面させて、前記他方の配線基板を前記絶縁接着層に積層し固定する工程とから成ることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の導体パターン層を備えたプリント配線板の各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材として、金属球を各層間に介在させて導通を図った多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば特許文献１，２に開示されているように、両面配線基板を含む多層プリント配線板の複数層の各導体パターン層間の導通を図る接続構造として、金属球を各層間に介在させて導通を図るプリント配線板がある。
【０００３】
特許文献１に開示された多層プリント配線板の層間接続部材は、樹脂シートへの金属球の埋設方法として、所定の位置に貫通孔を有する平板状のマスクを樹脂シートの上に配置し、貫通孔に金属球を振り込んで位置決めし、この後、樹脂シート内に金属球を押し込むことによって行うものである。
【０００４】
特許文献２に開示された層間接続構造は、絶縁接着層の厚み以上の大きさを有する金属球からなる導電体を、ビアホールの内部に挿入したものである。ビアホール内への金属球の配置は、ドリリングやレーザ加工によりビアホールが形成された絶縁接着層を、多孔質セラミック材を介して吸引し、さらに絶縁接着層を介して金属球を吸引して、ビアホール内へ金属球を吸い込むものである。
【特許文献１】特開２００６−３３２３２４号公報
【特許文献２】特開２００１−７７４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献1に開示された導体パターン層間の接続構造の場合、マスクの貫通孔は金属球を通過するための若干のゆとりを必要とし、さらに、金属球の押し込み時にも基板面方向の位置ずれが発生し、金属球の位置決め精度に限界があり、高密度に配線パターンが形成された多層プリント配線板には適用できないものであった。
【０００６】
また、特許文献２に開示された接続構造の場合、ドリリングやレーザ加工によりビアホールに残渣やバリが発生しやすく、絶縁接着層が熱硬化性樹脂の場合、加工時の熱によりその周辺の絶縁接着層が部分的に硬化し、接着力を低下させたり、表裏の導体にひずみを生じさせるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上記な背景技術に鑑みて成されたもので、金属球の位置決め精度が高く、ドリリングやレーザ加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もない多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、複数層の回路パターンや電極等の導体パターン層を備えた多層プリント配線板の前記各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材であって、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層と、この絶縁接着層の所定位置に形成された穴部と、この穴部に収容され前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を備えた層間接続部材である。
【０００９】
またこの発明は、複数層の回路パターンや電極等の導体パターン層を備えた多層プリント配線板の各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材の製造方法であって、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を配置し、前記導体パターンとともに固定する工程とから成る層間接続部材の製造方法である。
【００１０】
前記絶縁接着層はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であり、前記穴部は、前記絶縁接着層を半硬化状態で加熱して前記絶縁接着層の所定位置に凸状部材を刺すことにより形成する。また、前記加熱時の前記絶縁接着層の温度及び前記凸状部材の温度は、前記熱硬化性樹脂の硬化開始温度よりも低い温度である。さらに、前記凸状部材を前記絶縁接着層に刺した状態で、前記絶縁接着層の下層の部材との間に僅かに間隔が空けられ、前記穴部底面に前記絶縁接着層の樹脂が残るように前記穴部を形成する。
【００１１】
またこの発明は、複数層の回路パターンや電極等の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層の電極に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層が積層さ、前記絶縁接着層の所定位置に形成された穴部には金属球が配置され、前記金属球が当接した電極は環状に形成されているとともに、前記環の一部が切れてスリットが形成されている多層プリント配線板である。
【００１２】
またこの発明は、複数層の回路パターンや電極等の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層を積層する工程と、前記絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に金属球を配置する工程と、前記金属球に当接する電極を備えた他方の配線基板の前記電極を前記金属球に対面させて、前記他方の配線基板を前記絶縁接着層に積層し固定する工程とから成る多層プリント配線板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法によれば、導体パターン層間の接続を行う金属球の位置決め精度が高く、絶縁接着層においても、加工による残渣等が生ぜず加工時の熱による影響もないものである。
【００１４】
また、導体パターン層の電極と金属球との接合が確実であり、信頼性の高い多層プリント配線板を提供することが出来る。さらに、電極形状も小型化することが出来、接続ピッチを狭くして、ファインパターン化することが容易であり、高密度配線を容易に可能にし、電子機器の小型化にも寄与する。
【００１５】
特に、電極にスリットを形成した多層プリント配線板の場合は、電極中に残る樹脂を確実に外へ押しやることが出来、金属球と電極との接続がより確実なものとなり、電気的信頼性の高い多層プリント配線板を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の多層プリント配線板の層間接続部材の一実施形態について、図１を基にして説明する。この実施形態の多層プリント配線板の層間接続部材１０は、図１（ｆ）に示すように、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂により形成され、厚さが例えば１００μｍ程度の絶縁接着層である樹脂シート１２に、金属球である銅ボール１４が埋め込まれている。銅ボール１４は、直径が樹脂シート１２の厚さよりも大きい例えば１２０μmに設定され、樹脂シート１２の両面に一部が露出している。銅ボール１４の表面には、Ｓｎ−Ａｇ等のハンダメッキ１６が施されている。銅ボール１４の位置は、積層される多層プリント配線板の電極位置に対応している。
【００１７】
樹脂シート１２は、両面に剥離性の良好な剥離フィルム１８，１９が貼り付けられ、埃等が付着しないように設けられている。
【００１８】
次に、この実施形態の多層プリント配線板の層間接続部材１０の製造方法について、図１を基にして説明する。この層間接続部材１０の製造方法は、まず、図１（ａ）に示すように、例えば１００℃に加熱された金属板等の熱板２０上に、剥離フィルム１８を介して半硬化状態であるＢステージ状態の熱硬化性樹脂の樹脂シート１２を載せる。次に、図１（ｂ）に示すように、絶縁接着層である樹脂シート１２の所定位置に凸状部材２２を配置して差し込み、図１（ｃ）に示すように、軟化した樹脂シート１２の所定位置に凸状部材２２による穴部２４を形成する。凸状部材２２の位置は、後に形成する多層プリント配線板の電極位置に対応している。また、凸状部材２２を樹脂シート１２に刺した状態で、樹脂シート１２の下層の剥離フィルム１８との間に僅かに間隔が空けられ、穴部２４の底面に樹脂シート１２の樹脂が僅かに残るように穴部２４を形成する。これにより、樹脂シート１２の下層の部材に凸状部材２２の打痕等が残らない。
【００１９】
この後、図１（ｄ）に示すように、穴部２４内に銅ボール１４を配置する。これにより、穴部２４に銅ボール１４が容易に入り込み、確実に位置決めされる。銅ボール１４の配置は、予め穴部２４の配置と同様の配置の吸引口を有する金属板等に銅ボール１４を吸引して、吸引状態で穴部２４の上方に銅ボール２４を位置させて、吸引を解除すると銅ボール１４が穴部２４に落ちて位置決めされるようにすると良い。また、穴部２４の配置と同じ配置の穴を有するマスクから、銅ボール１４を穴２４へ落下させるようにしても良い。
【００２０】
次に、図１（ｅ）に示すように、樹脂シート１２の表面の銅ボール１４上に剥離フィルム１９を載せて、剥離フィルム１９上から熱板２１により、例えば圧力１ｋｇ／ｃｍ２、温度１００℃で３０秒間ホットプレスを行う。これにより、樹脂シート１２の樹脂中に銅ボール１４が押し込まれて埋設され、図１（ｆ）に示すように、層間接続部材１０が形成される。
【００２１】
次に、この実施形態の層間接続部材１０の使用例について、図２を基にして説明する。先ず、一方の剥離フィルム１８を剥がして、図２（ａ）に示すように、銅ボール１４により回路パターンの導体パターン層間の導通を図る両面プリント配線板の一方の片面配線基板２６上に位置させる。片面配線基板２６には、絶縁基板２５の表面の所定位置に銅ボール１４と接続する電極２８が形成されている。
【００２２】
片面配線基板２６は、図２（ｂ）に示すように、例えば１００℃に加熱した熱板３２上に載置され、樹脂シート１２を加熱する。この後、図２（ｃ）に示すように、剥離シート１９を剥離し、図２（ｄ）に示すように、他方の片面積層基板３６を重ねる。このとき、片面積層基板３６の電極３８は、銅ボール１４に当接する。この後、図２（ｅ）に示すように、例えば１７０℃、圧力１５ｋｇ／ｃｍ２、５分間真空プレスを行う。この状態で、銅ボール１４は片面積層基板２６，３６を構成する絶縁基板２５，３５間の所定位置で電極２８，３８に接続して位置する。これにより、図２（ｆ）に示すような、両面配線構成の基板を造る。そして、プレス機から両面プリント配線板３０を取り出し、さらに１７０℃で６０分間アフターキュアを行ない、樹脂を確実に硬化させる。
【００２３】
このとき、図２（ｅ）に示すように、銅ボール１４は、断面が楕円状に潰れる。潰れる割合は、銅ボール１４の直径の５％〜７０％程度が好ましい。圧縮率が５％以下であると、上下配線の接触面積が小さく、接続が不十分となり、圧縮率が７０％以上になると潰れた銅ボール１４が、導体がパターンの両サイドに広がる為、隣接する配管と短絡する恐れがあるからである。以上のようにして、図２（ｆ）に示すような両面プリント配線板３０が出来上がる。
【００２４】
この実施形態の多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板の製造方法によれば、金属球である銅ボール１４の位置決め精度が穴部２４により正確に行われる。また、穴部２４の加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もないものである。
【００２５】
また、各層の電極面積を小さくすることが出来、電子機器内で省スペースが可能となり、携帯電話機等の電子機器の小型化に寄与する。特に、接続ピッチを０．４ｍｍ以下にすることが可能なため、高密度配線材の接続も可能となる。また、電極との接続は、銅ボール１４による金属の塑性流動による接続となる為、導通抵抗を低くすることができ、大電流を流すことが可能となる。さらに、各導体パターン層との接続は、回路パターンの電極間に銅ボール１４一個の導電体で確実に接続することができ、異方性導電体接着剤を用いた場合と比較して、イオンマイグレーション発生のリスクが小さく高密度配線基板に対応することが出来る。
【００２６】
次に、この発明の多層プリント配線板の他の実施形態について、図３を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の多層プリント配線板４０は、図３（ｈ）に示すように、一対の片面配線基板４２，４４の間に樹脂シート１２が積層され、片面配線基板４２，４４に回路パターンや電極等が形成された導体パターン層４３，４５が設けられ、導体パターン層４３，４５の電極４６，４８が銅ボール１４により電気的に接続されている。
【００２７】
ここで、片面配線基板４２に形成された電極４６は、図３（ｂ）右図に示すように、Ｃ字状に形成されて、側方にスリット４６ａが形成されている。これは、後述するように、樹脂シート１２の積層時にＣ字状の内側の樹脂が銅ボール１４により容易に側方に押し出され、銅ボール１４と電極４６との接続が確実に行われるようにするものである。
【００２８】
次に、この実施形態の多層プリント配線板４０の製造方法について説明する。先ず、図３（ａ）に示す片面配線基板４２の銅箔４１をエッチングして、図３（ｂ）に示すように、所定の回路パターンや電極４６の導体パターン層４３を形成する。このとき導体パターン層４３の電極４６は、図３（ｂ）右図のようにＣ字状に形成し、環の一部を除去してスリット４６ａを形成する。
【００２９】
この後、図３（ｃ）に示すように、片面配線基板４２の導体パターン層４３上に、半硬化したＢステージ状態のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の樹脂シート１２を配置し、剥離シート４９とともに積層する。このときの樹脂シート１２の温度は、例えばロールの温度が１００℃で積層する。この後、図３（ｄ）に示すように、剥離シート４９を剥離し、絶縁接着層である樹脂シート１２の所定位置に凸状部材２２を配置し、図３（ｅ）に示すように、軟化した樹脂シート１２の所定位置に凸状部材２２を刺して、図３（ｆ）に示すような穴部２４を形成する。このとき、凸状部材２２を樹脂シート１２に刺した状態で、樹脂シート１２の下層の片面配線基板４２との間に僅かに間隔が空けられ、穴部２４の底面に樹脂シート１２の樹脂が僅かに残るように穴部２４を形成する。
【００３０】
次に、図３（ｇ）に示すように、穴部２４内に銅ボール１４を配置する。これにより、穴部２４に銅ボール１４が容易に入り込み、確実に位置決めされる。銅ボール１４の配置は、上述のように、予め穴部２４の配置と同様の配置の吸引口を有する金属板等に銅ボール２４を吸引して、吸引状態で穴部２４の上方に銅ボール２４を位置させて、吸引を解除すると銅ボール１４が穴部２４に落ちて位置決めされるようにすると良い。また、穴部２４の配置と同じ配置の穴を有するマスクから、銅ボール１４を穴２４へ落下させるようにしても良い。
【００３１】
次に、他方の片面積層基板４４を樹脂シート１２の銅ボール１４上に重ねる。このときも、銅ボール１４は片面積層基板４４の所定位置の電極４８に接する。この状態で、片面積層基板４４の上方から、上下基板を位置合わせした後、熱プレス機にて、例えば１７０℃、圧力１５ｋｇ／ｃｍ２、５分間真空プレスを行う。この状態で、銅ボール１４は片面積層基板４２，４４間の所定位置で電極４６，４８に接する。これにより、図３（ｈ）に示すような、両面配線構成の基板が形成される。そして、プレス機から多層プリント配線板である両面プリント配線基板４０を取り出し、例えば１７０℃で６０分間アフターキュアを行ない、樹脂を確実に硬化させた。
【００３２】
このとき、電極４６では、樹脂シート１２の積層時にＣ字状の内側の樹脂が、銅ボール１４により、スリット４６ａから容易に側方に押し出され、銅ボール１４と電極４６との接続が確実に行われる。また、銅ボール１４は、断面が楕円状に潰れるもので、潰れる割合は、銅ボール１４の直径の５％〜７０％程度が好ましい。
【００３３】
この実施形態の多層プリント配線板とその製造方法によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることが出来、さらに、銅ボール１４と電極４６との接続において、樹脂シート１２の樹脂が電極４６の内側に残って銅ボール１４と電極４６との金属結合の妨げになることがなく、電気的接続が確実に成されるものである。さらに、凸状部材２２を樹脂シート１２に刺した状態で、樹脂シート１２の下層の片面配線基板４２との間に僅かに間隔が空けられ、穴部２４の底面に樹脂シート１２の樹脂が僅かに残るので、下層の片面配線基板４２に傷や歪みを生じさせることがない。そして、電極４６では、穴部２４の形成時にＣ字状の内側に残った樹脂が、銅ボール１４により、スリット４６ａから容易に側方に押し出され、電気的接続が確実に図られる。
【００３４】
なお、この発明の多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、両面プリント配線板以外の多層基板でも良く、３層以上の導体パターン層を備えた多層プリント配線板でも良い。金属球も、銅ボール以外の金属粒やハンダボールでも良く、適宜材質を選択することが出来、表面もＳｎ−Ａｇ以外のハンダメッキが施されていても良い。
【００３５】
また、絶縁接着層の厚みは、金属球の直径よりもよりも薄く、金属球の５０％以上であれば良く、適宜設定可能である。電極の形状も、Ｃ字状以外に、２箇所以上のスリットが形成されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施形態の多層プリント配線板の相関接続部材の製造工程を示す概略縦断面図である。
【図２】この発明の一実施形態の多層プリント配線板の製造工程を示す概略縦断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態の多層プリント配線板の製造工程を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  層間接続部材
１２  樹脂シート
１４  銅ボール
１６  ハンダメッキ
１８，１９，４９  剥離フィルム
２２  凸状部材
２４  穴部２４
２６，３６，４２，４４  片面配線基板
３０，４０  両面プリント配線板
４３，４５  導体パターン層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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