(57)【要約】【課題】接続信頼性及び機械的強度を確保しつつスルーホールと導電性ペーストビアとを積層方向に重ねて配置可能にし、配線のレイアウト効率を高める。【解決手段】多層プリント配線基板１は、樹脂基材１１，２１，３１に配線１２，２２，３２及びこの配線１２，２２，３２と接続される導電性ペーストビア１４，３４を形成したプリント配線板１０，２０，３０が複数積層され、プリント配線板２０に形成された積層方向に貫通するスルーホール２９を介して配線１２，２２，３２が相互に接続されるものである。スルーホール２９には、導電性ペーストビア１４，３４の流動を規制する流動規制部４０が形成され、導電性ペーストビア１４，３４は、流動規制部４０と接するようにスルーホール２９の内部に充填されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材に配線パターン及びこの配線パターンと接続される導電性ペーストビアを形成したプリント配線板が複数積層され、積層方向に貫通するスルーホールを介して前記配線パターンが相互に接続される多層プリント配線基板であって、
前記スルーホールに前記導電性ペーストビアの積層方向の流動を規制する流動規制部を形成し、
前記導電性ペーストビアは、前記流動規制部と接するように前記スルーホールの内部に充填されている
ことを特徴とする多層プリント配線基板。
【請求項２】
前記流動規制部は、前記スルーホールの内面を覆うと共に、前記スルーホールの内部で繋がって前記スルーホールを塞ぐペースト材からなることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プリント配線板が複数積層された構造の多層プリント配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多層プリント配線基板においては、スルーホールと導電性ペーストビアとを有するものが知られている。このような多層プリント配線基板では、スルーホールと導電性ペーストビアとを同じ位置に重ねて積層構造体を形成すると、導電性ペーストビアがスルーホールの内部に入り込んで、導電性ペーストビアに十分な圧力が加わらず、十分な接続信頼性を確保することができないという問題があった。そこで、従来は、スルーホールと導電性ペーストビアとを、平面方向にずらして配置し、積層時に導電性ペーストビアに必要な圧力が加えられるような構造が採用されている。しかし、このような構造では、配線のレイアウト効率が悪いので、基板の微細化を図り難いという問題があった。
【０００３】
一方、例えば下記特許文献１に開示されたプリント配線板のように、配線と共にスルーホールが形成された基板に、スルーホールの内部にも充填されるように樹脂の印刷を行ってから表面を研磨して配線を露出させた基板構造が知られている。このように形成されたプリント配線板においては、スルーホールと導電性ペーストビアとが積層方向に重なる状態で多層に積層しても、スルーホール内の樹脂により積層時に導電性ペーストビアに必要な圧力を加えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２１４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されたプリント配線板では、スルーホールの内部にまで樹脂を充填してから表面を研磨して配線を露出させるので、工数が増えると共にその構造上スルーホール内で導電性ペーストビアとスルーホールの導電層との接続を図ることができない。従って、スルーホールの導電層と導電性ペーストビアとを直接接続可能に構成して、接続信頼性を高い状態に維持したまま配線のレイアウト効率を更に良好にするためには、必ずしも十分なものとは言い難かった。
【０００６】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、接続信頼性を確保しつつスルーホールと導電性ペーストビアとを積層方向に重ねて配置可能にし、配線のレイアウト効率を高めることができる多層プリント配線基板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】
【０００７】
本発明に係る多層プリント配線基板は、絶縁基材に配線パターン及びこの配線パターンと接続される導電性ペーストビアを形成したプリント配線板が複数積層され、積層方向に貫通するスルーホールを介して前記配線パターンが相互に接続される多層プリント配線基板であって、前記スルーホールに前記導電性ペーストビアの積層方向の流動を規制する流動規制部を形成し、前記導電性ペーストビアは、前記流動規制部と接するように前記スルーホールの内部に充填されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る多層プリント配線基板によれば、導電性ペーストビアが、スルーホールに形成された流動規制部と接するようにスルーホールの内部に充填されているので、複数のプリント配線板の積層時に、スルーホール内部の導電性ペーストビアに十分な接圧をかけながら接続することができ、接続信頼性を高めることができる。また、十分な接圧で導電性ペーストビアが流動規制部と接するので、スルーホールと導電性ペーストビアとを積層方向に重ねて配置することができ、配線のレイアウト効率を高めることができる。
【０００９】
本発明の一実施形態においては、前記流動規制部は、前記スルーホールの内面を覆うと共に、前記スルーホールの内部で繋がって前記スルーホールを塞ぐペースト材からなる。
【００１０】
本発明の他の実施形態においては、前記流動規制部は、前記スルーホールの内面を覆うと共に、前記スルーホールの内部で穴径を狭める形状のペースト材からなる。
【００１１】
本発明の更に他の実施形態においては、前記流動規制部は、前記スルーホールの内部で前記スルーホールを塞ぐように配設された球状部材からなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、接続信頼性を確保しつつスルーホールと導電性ペーストビアとを積層方向に重ねて配置可能にし、配線のレイアウト効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板の構造を示す断面図である。
【図２】同多層プリント配線基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図３】同多層プリント配線基板を製造工程順に示す断面図である。
【図４】同多層プリント配線基板の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】同多層プリント配線基板を製造工程順に示す断面図である。
【図６】同多層プリント配線基板の構造の変形例を示す一部断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る多層プリント配線基板の構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る多層プリント配線基板を詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板の構造を示す断面図である。図２及び図４は、多層プリント配線基板の製造工程を示すフローチャートである。図３及び図５は、多層プリント配線基板を製造工程順に示す断面図である。第１の実施形態に係る多層プリント配線基板１は、第１プリント配線板１０と、第２プリント配線板２０と、第３プリント配線板３０とを、例えば熱圧着により一括積層した構造を備えている。なお、多層プリント配線基板１は、図示は省略するが、表面や内部に電子部品が実装されたものであっても良い。
【００１６】
第１、第２及び第３プリント配線板１０，２０，３０は、それぞれ第１、第２及び第３樹脂基材１１，２１，３１と、これら第１〜第３樹脂基材１１〜３１の少なくとも片面に形成された配線１２，２２，３２と、例えば第１及び第３樹脂基材１１，３１に形成されたビアホール１３，３３内に充填形成された導電性ペーストビア１４，３４とを備える。これら第１〜第３プリント配線板１０〜３０は、片面ＣＣＬや両面ＣＣＬで構成することができる。
【００１７】
また、第２プリント配線板２０は、第２樹脂基材２１に貫通形成されたスルーホール２９と、このスルーホール２９に形成された流動規制部４０とを備える。流動規制部４０は、例えばスルーホール２９の内部で穴を塞ぐ形状からなる。この流動規制部４０は、例えば導電性のペースト材からなる。
【００１８】
流動規制部４０は、導電性ペーストビア１４，３４のスルーホール２９内での流動を規制するもので、スルーホール２９の開口周縁部から内壁に沿って延び、更にスルーホール２９の貫通方向中間部辺りで穴の径方向に連続するＨ字状の断面形状を備えている。従って、流動規制部４０は、スルーホール２９内に充填された導電性ペーストビア１４，３４とスルーホール２９内でそれぞれ接することとなる。
【００１９】
第１〜第３樹脂基材１１〜３１は、それぞれ例えば厚さ２５μｍ程度の樹脂フィルムにより形成されている。樹脂フィルムとしては、例えばポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを用いることができる。配線１２，２２，３２は、例えばパターン形成された銅箔からなる。
【００２０】
導電性ペーストビア１４，３４は、ビアホール１３，３３内にそれぞれ充填された導電性ペーストからなる。導電性ペーストは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄等から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛等から選択される少なくとも１種類の低融点の金属粒子とを含む。そして、導電性ペーストは、これらの金属粒子に、エポキシ、アクリル、ウレタン等を主成分とするバインダ成分を混合したペーストからなる。
【００２１】
このように構成された導電性ペーストは、含有された低融点の金属が２００℃以下で溶融し合金を形成することができ、特に銅や銀などとは金属間化合物を形成することができる特性を備える。流動規制部４０に用いられる導電性のペースト材も、上記導電性ペーストと同じ特性を備えていても良い。この場合、各導電性ペーストビア１４，３４と配線１２，３２との接続部、各導電性ペーストビア１４，３４と流動規制部４０との接続部は、それぞれ一括積層の熱圧着時に金属間化合物により合金化される。
【００２２】
なお、導電性ペーストは、例えば粒子径がナノレベルの金、銀、銅、ニッケル等のフィラーが、上記のようなバインダ成分に混合されたナノペーストで構成することもできる。その他、導電性ペーストは、上記ニッケル等の金属粒子が、上記のようなバインダ成分に混合されたペーストで構成することもできる。
【００２３】
この場合、導電性ペーストは、金属粒子同士が接触することで電気的接続が行われる特性となる。導電性ペーストのビアホール１３，３３への充填方法としては、例えば印刷工法、スピン塗布工法、スプレー塗布工法、ディスペンス工法、ラミネート工法、及びこれらを併用した工法などを用いることができる。なお、第１〜第３プリント配線板１０〜３０は、接着層９を介して積層されている。接着層９は、例えば熱硬化性樹脂からなる。
【００２４】
次に、本実施形態に係る多層プリント配線基板１の製造方法について説明する。
なお、第３プリント配線板３０については、第１プリント配線板１０の製造工程と同様の工程で製造することができるので、特に明記しない限りここでは説明を省略する。まず、図２及び図３を参照しながら、第１プリント配線板１０の製造工程について説明する。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、第１樹脂基材１１の一方の面にベタ状態の銅箔等からなる導体層１２ａが形成された片面ＣＣＬを準備する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００にて使用する片面ＣＣＬとしては、例えば厚さ１２μｍ程度の銅箔からなる導体層１２ａに、厚さ２５μｍ程度の第１樹脂基材１１を貼り合わせた構造のものなどを用いることができる。この片面ＣＣＬとしては、例えば公知のキャスティング法により、銅箔にポリイミドのワニスを塗布してそのワニスを硬化させて作製されたものを使用することができる。
【００２６】
その他、片面ＣＣＬとしては、ポリイミドフィルム上にシード層をスパッタリングにより形成し、めっきにより銅を成長させて導体層１２ａを形成したものや、圧延或いは電解銅箔とポリイミドフィルムとを接着材により貼り合わせて作製されたものなどを用いることもできる。
【００２７】
なお、第１樹脂基材１１は必ずしもポリイミドからなるものである必要はなく、上記のように液晶ポリマー等のプラスチックフィルムからなるものであってもよい。また、ステップＳ１０２でのエッチングには塩化第二鉄や塩化第二銅などを主成分とするエッチャントを用いることができる。
【００２８】
片面ＣＣＬを準備したら、次に、導体層１２ａ上にフォトリソグラフィによりエッチングレジストを形成した後にエッチングを行って、図３（ｂ）に示すように、配線１２の配線パターンを形成する（ステップＳ１０２）。
【００２９】
配線パターンを形成したら、第１樹脂基材１１の配線１２形成面側と反対側の面に、接着材９ａを加熱圧着により貼り付ける（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４にて貼り付けられる接着材９ａとしては、例えば厚さ２５μｍ程度のエポキシ系熱硬化性フィルムを用いることができる。加熱圧着には真空ラミネータを用い、減圧下の雰囲気中にて接着材９ａが硬化しない温度で０．３ＭＰａの圧力によりプレスしてこれらを貼り合わせることが挙げられる。
【００３０】
なお、接着層９や接着材９ａに用いられる層間接着材は、エポキシ系の熱硬化性樹脂のみならず、アクリル系の接着材や、熱可塑性ポリイミドなどに代表される熱可塑性接着材などが挙げられる。また、層間接着材は必ずしもフィルム状である必要はなく、ワニス状の樹脂を塗布したものであってもよい。
【００３１】
そして、図３（ｃ）に示すように、貼り付けた接着材９ａ側から、配線１２に向かって、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザ装置を用いてレーザ光を照射して、接着材９ａ及び第１樹脂基材１１を貫通するビアホール１３を所定箇所に形成する（ステップＳ１０６）。なお、形成されたビアホール１３内には、形成後に例えばプラズマデスミア処理が施される。
【００３２】
ステップＳ１０６にて形成されるビアホール１３は、その他、炭酸ガスレーザ（ＣＯ２レーザ）やエキシマレーザなどで形成してもよいし、ドリル加工や化学的なエッチングなどにより形成してもよい。また、デスミア処理は、ＣＦ４及びＯ２（四フッ化メタン＋酸素）の混合ガスにより行うことができるが、Ａｒ（アルゴン）などのその他の不活性ガスを用いることもでき、いわゆるドライ処理ではなく、薬液を用いたウェットデスミア処理としてもよい。
【００３３】
ビアホール１３を形成したら、図３（ｄ）に示すように、形成したビアホール１３内に、例えばスクリーン印刷等により上述したような導電性ペーストを充填して導電性ペーストビア１４を形成し（ステップＳ１０８）、接着層９が備えられた第１樹脂基材１１を有する第１プリント配線板１０を製造する。なお、配線３２や導電性ペーストビア３４を有する第３プリント配線基板３０も上記と同様の工程により製造することができるので、その製造方法については割愛する。更に多層の場合はその他のプリント配線板を同様の工程にて製造して準備しておけばよい。
【００３４】
次に、図４及び図５を参照しながら第２プリント配線基板２０の製造工程について説明する。なお、既に説明した箇所には同一の符号を附して説明を割愛する場合があり、各ステップの具体的な処理内容については上述した内容を適用可能であるとする。まず、図５（ａ）に示すように、第２樹脂基材２１の両面に導体層２２ａが形成された両面ＣＣＬを準備し（ステップＳ２００）、図５（ｂ）に示すように、所定箇所にスルーホール２９を形成して（ステップＳ２０２）、例えばプラズマデスミア処理を行う。
【００３５】
次に、図５（ｃ）に示すように、第２樹脂基材２１の両面にエッチング等により配線２２の配線パターンを形成し（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０２にて形成したスルーホール２９内に、ペースト材４１をスクリーン印刷により充填する（ステップＳ２０６）。ペースト材４１は、例えば銅粉とフェノール樹脂を揮発性の溶剤で混合したものを用いる。
【００３６】
最後に、充填したペースト材４１を所定の温度で所定時間乾燥させた上で、エアオーブンにより加熱硬化させることで（ステップＳ２０８）、溶剤成分を飛ばし、図５（ｄ）に示すようなスルーホール２９内に流動規制部４０が形成された第２プリント配線板２０を製造する。こうして、第１〜第３プリント配線板１０〜３０を製造したら、図示は省略するが、導電性ペーストビア１４，３４と配線２２、及び導電性ペーストビア１４，３４とスルーホール２９をそれぞれ位置合わせする。その後、各接着層９及び導電性ペーストビア１４，３４の導電性ペーストが硬化していない状態で、各プリント配線板１０〜３０を位置決めして積層する。
【００３７】
そして、例えば真空キュアプレス機を用いて、１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中にて各プリント配線板１０〜３０を積層方向に加熱加圧することで、熱圧着により一括積層する。これにより、図１に示すような多層プリント配線基板１を製造する。一括積層の熱圧着時には、スルーホール２９内に充填された導電性ペーストビア１４，３４が流動規制部４０と接しているので、導電性ペーストビア１４，３４に十分な圧力が加えられる。なお、この例では、導電性ペーストビア１４，３４が積層方向の両側に配置されているが、導電性ペーストビア１４，３４が、いずれか一方しか配置されていない場合、上述の効果は更に顕著に表れる。この場合には、流動規制部４０が無いと、スルーホール２９に入り込んだ導電性ペーストビアに積層方向に圧力を加えるものが何も無いからである。
【００３８】
また、このとき、層間の各接着層９や各樹脂基材１１〜３１等の硬化と同時に、ビアホール１３，３３及びスルーホール２９に充填された導電性ペーストビア１４，３４の硬化及び合金化が行われる。従って、導電性ペーストビア１４，３４と接する配線１２，２２，３２や流動規制部４０との間には、上述したように金属間化合物の合金層が形成される。
【００３９】
このように構成された多層プリント配線基板１は、一括積層時に、導電性ペーストビア１４，３４が、スルーホール２９に形成された流動規制部４０と接するので、導電性ペーストビア１４，３４に十分な圧力をかけながら接続可能であり、接続信頼性及び基板全体の機械的強度を高めることが可能となる。また、スルーホール２９と導電性ペーストビア１４，３４とを積層方向に重ねて配置可能で、配線１２，２２，３２のレイアウト効率を高めることができる。
【００４０】
図６は、第１の実施形態に係る多層プリント配線基板１の構造の変形例を示す一部断面図である。上述した流動規制部４０は、スルーホール２９の内部で穴を塞ぐＨ字状の断面形状を備えていたが、導電性ペースト１４，３４の流動を規制可能な形状であれば、例えば図６に示すように完全に穴を塞がないものでも良い。
【００４１】
すなわち、図６に示すように、流動規制部４０Ａは、スルーホール２９の内部で穴径を狭める、例えば径方向に対向する凸形状のペースト材からなるものでも良い。このようにスルーホール２９の穴を塞がない形状であっても、その穴径が、導電性ペーストビア１４，３４に含まれる金属粒子の粒径と同等程度の小さいものであれば、スルーホール２９内に充填される導電性ペーストビア１４，３４と接して、十分な圧力をかけることができるので、上記のような作用効果を奏することができる。
【００４２】
なお、上述した流動規制部４０，４０Ａは、導電性のペースト材４１を乾燥し硬化させたものであるため、各導電性ペーストビア１４，３４と配線２２との電気的接続の中間媒体となり得るものである。
【００４３】
［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る多層プリント配線基板の構造を示す断面図である。第２の実施形態に係る多層プリント配線基板２は、第１の実施形態に係る多層プリント配線基板１と同様の構成となっているが、第２プリント配線板２０の構造と、流動規制部４０Ｂが、スルーホール２９の内部で穴を塞ぐように配設された球状部材からなる点とが相違している。
【００４４】
すなわち、第２プリント配線板２０Ａは、配線２２上とスルーホール２９内の穴の壁面とに、例えばめっき処理により形成された導電層２２ｂを備えている。また、流動規制部４０Ｂは、スルーホール２９内において導電層２２ｂと密着する状態で、スルーホール２９内の貫通方向中間部辺りに配置されている。なお、流動規制部４０Ｂは、例えば球状の樹脂ボール４０ａの表面に、金属層４０ｂをめっき又はコーティングした球状部材からなる。
【００４５】
このように構成された多層プリント配線基板２においても、流動規制部４０Ｂがスルーホール２９内に充填される導電性ペーストビア１４，３４と接して、一括積層時にこれらに対して十分な圧力をかけることができる構造を備えるので、第１の実施形態に係る多層プリント配線基板１と同様の作用効果を奏することが可能である。なお、流動規制部４０Ｂは、上述したように樹脂ボール４０ａのみで構成されていても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１，２            多層プリント配線基板
９                接着層
１０              第１プリント配線板
１１              第１樹脂基材
１２，２２，３２  配線
１３，３３        ビアホール
１４，３４        導電性ペーストビア
２０              第２プリント配線板
２１              第２樹脂基材
２９              スルーホール
３０              第３プリント配線板
３１              第３樹脂基材
４０              流動規制部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014027083.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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