(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定位置に導体バンプ群を形設した支持基体の主面に、合成樹脂系シート主面を対接させて積層配置する工程と、この積層物における前記合成樹脂系シートの上に前記導体バンプ群と対応する位置に前記導体バンプの径以上の大きさの穴を穿設したバンプ貫通補助材を積層配置して加圧し合成樹脂系シートの厚さ方向に前記導体バンプ群をそれぞれ貫挿させて貫通型の導体配線部を形成する工程と、導体配線部を形成後に前記バンプ貫通補助材を除去する工程と、バンプ貫通補助材を除去後に前記合成樹脂系シートの上面に金属箔を配置して一体成形する工程とを具備してなることを特徴とする印刷配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、配線層間を貫通型の導体配線部で接続して、高密度な配線および実装を可能にした高信頼性の印刷配線板を、歩留り良好に製造する印刷配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、両面印刷配線板もしくは多層印刷配線板において、導電パターン等の配線層の間の電気的接続は、次のように行っていた。例えば、両面印刷配線板の場合は、両面銅張基板の所定位置に穴明け加工を施し、穴の内壁面を含めて全面に化学メッキ処理を施しさらに電気メッキ処理で穴の内壁面の金属層を厚くし信頼性を高めて、配線層間の電気的な接続を行っている。また、多層印刷配線板の場合は、内層銅張基板両面に貼られた銅箔をパターニングした後、そのパターニング面上に絶縁シート（例えばプリプレグ）を介して銅箔を積層配置し、加熱加圧により一体化した後、両面印刷配線板のときと同様に、穴明け加工および化学・電気メッキ処理による配線層間の電気的接続を行った後、表面銅箔をパターニングすることにより4 層の多層印刷配線板を得ている。なお、4 層より配線層の多い多層印刷配線板の場合は、中間に介挿させる内層銅張基板の枚数を増やす方式で製造できる。
【０００３】
前記印刷配線板の製造方法において、配線層間の電気的接続をメッキ処理によらず行う方法として、両面銅張基板の所定位置に穴明けし、この穴内に導電性ペーストを印刷法などにより流し込み、穴内に流し込んだ導電性ペーストの樹脂分を硬化させて、配線層間を電気的に接続する方法も行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、配線層間の電気的接続にメッキ法を利用する印刷配線板の製造方法においては、配線層間の電気的接続用の基板穴明け加工、穴内壁面を含めたメッキ処理工程などを要し、製造工程が冗長であるとともに工程管理も繁雑であるという欠点がある。
【０００５】
一方、配線層間の電気的接続用の穴に、導電性ペーストを印刷などにより流し込む方法の場合も、前記メッキ法の場合と同様に基板穴明け工程を必要とする。しかも、穿設した穴内に、導電性ペーストを均一に流し込むことが難しく、電気的接続の信頼性に問題があった。いずれにしても、前記基板穴明け工程などを要することは、印刷配線板のコストや歩留りなどに反映し、低コスト化などの要望に対応し得ないという欠点がある。
【０００６】
また、前記メッキ処理あるいは導電性ペースト流込みによる電気的接続ではいずれの場合にも、印刷配線板の表裏面に、配線層間の電気的接続用の穴が設置されているため、その穴の領域には配線を形成・配置し得ないし、さらに電子部品を搭載することもできないので、配線密度の向上が制約されるとともに、部品実装密度の向上も阻害されるという問題がある。つまり従来の製造方法によって得られる印刷配線板は、高密度配線や高密度実装による回路装置のコンパクト化、ひいては電子機器類の小型化などの要望に、十分応え得るものとはいえず、前記コスト面を含め、実用的な印刷配線板の製造方法が望まれていた。
【０００７】
それに応えるため、発明者らは、支持基体上に設けたバンプ群を合成樹脂系シートに対して加圧し、バンプ群を合成樹脂系シートの厚さ方向にそれぞれ貫挿させて貫通型の導体配線部を形成し、合成樹脂系シートの上面に配置した金属箔に接続する方法を提案したが、加圧の際に合成樹脂系シートがバンプ上部に持ち上げられ、それにより貫通型の導体配線部が形成できなかったり、バンプ上部で接続する金属箔との接続面積が減少したりして、配線層間の電気的接続の信頼性に問題があった。
【０００８】
本発明は、合成樹脂系シートに貫通型の導体配線部を形成する場合における上記の欠点を解消するためになされたもので、バンプの貫挿性を向上させ、かつ貫通型の導体配線部と金属箔との接続信頼性を向上させ、歩留り良好な印刷配線板の製造方法を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、導体バンプ群を加圧・貫挿させる際にバンプ貫通補助材を積層して加圧することによってバンプの貫挿性を向上させ、上記の目的を達成できることを見いだし、本発明を完成したものである。
【００１０】
即ち、本発明は、所定位置に導体バンプ群を形設した支持基体の主面に、合成樹脂系シート主面を対接させて積層配置する工程と、この積層物における前記合成樹脂系シートの上に前記導体バンプ群と対応する位置に前記導体バンプの径以上の大きさの穴を穿設したバンプ貫通補助材を積層配置して加圧し合成樹脂系シートの厚さ方向に前記導体バンプ群をそれぞれ貫挿させて貫通型の導体配線部を形成する工程と、導体配線部を形成後に前記バンプ貫通補助材を除去する工程と、バンプ貫通補助材を除去後に前記合成樹脂系シートの上面に金属箔を配置して一体成形する工程とを具備してなることを特徴とする印刷配線板の製造方法である。
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１２】
本発明に用いる支持基体、つまり導体バンプ群が形設される支持基体としては、例えば導電性シートもしくは箔又は剥離性良好な合成樹脂シートなどが挙げられ、この支持基体は 1枚のシートであってもよいし、パターン化されたものでもよく、その形状は特に限定されない。さらに導体バンプ群は、支持基体の一方の主面だけでなく、両主面にそれぞれ形設したものを用いてもよい。
【００１３】
本発明において支持基体上の導体バンプ群としては、導電性組成物又は導電性金属を用いて形設する。この導電性組成物は、バインダーとなる合成樹脂に導電性粉末を配合したものである。バインダーとなる合成樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂あるいはこれらの混合樹脂が使用できる。例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、ビニルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、α−オレフィン無水マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。また、ここで用いる導電性粉末としては、金粉末、銀粉末、銅粉末、半田粉末、ニッケル粉末、カーボン粉末、表面に導電物層を有する粉末等が挙げられ、これらは単独または 2種以上混合して使用することができる。
【００１４】
上述したように導電性組成物は、合成樹脂と導電性粉末を主成分とするものであるが、本発明の目的に反しない程度において、また必要に応じて、粘度調整用の溶剤、カップリング剤、その他の添加物を配合することができる。ここで用いる溶剤としては、ジオキサン、ベンゼン、ヘキサン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられ、これらは単独または 2種以上混合して使用することができる。こうして得られる導電性組成物を用いてバンプ群を形設する。
【００１５】
導電性組成物を用いたバンプ群の形設方法としては、メタルマスクを用いた印刷法等が挙げられるが、特に制限されるものではない。そのバンプ群の高さは一般的に 100〜400 μm 程度が望ましく、比較的厚いメタルマスクを用いればアスペクト比の高いバンプが形成でき、2 回以上繰り返し印刷すれば、所望のバンプ高さとすることができる。さらにバンプ群の高さは 1層の合成樹脂系シートを貫通し得る高さ及び複数層の合成樹脂系シートを貫通し得る高さが適宜混在していてもよい。
【００１６】
一方、導電性金属でバンプ群を形成する方法としては、（ａ）ある程度形状又は寸法が一定な微小金属塊を、接着剤層を予め設けた支持基体面に散布し、選択的に固着させる（このときマスクを配置しておこなってもよい）、（ｂ）銅箔等を支持基体とした場合は、メッキレジストを印刷・パターンニングして、銅、錫、金、銀、半田などをメッキして選択的に微小な金属柱群を形成する、（c ）支持基体に半田レジストの塗布・パターンニングをして、半田浴に浸漬して選択的に微小な金属柱群を形成する、などが挙げられる。ここで、バンプとして形成した微小な金属塊あるいは微小な金属柱は、異種金属を組み合わせてなる多層構造、多層シェル構造でもよい。例えば銅を芯にした表面を金や銀で被覆して耐酸化性を付与したり、銅を芯にした表面を半田で被覆して半田接合性をもたせたりしてもよい。なお、バンプ群を導電性組成物で形成する場合は、メッキ法等の手段で行う場合に比べて、工程等一段と簡略化し得るので低コスト化の点で有利である。
【００１７】
本発明に用いる合成樹脂系シートとしては、前記導体バンプ群が貫挿され、貫通型の導体配線部を形成するもので、その厚さは50〜800 μm 程度が好ましい。具体的な合成樹脂系シートとして、まず熱可塑性樹脂フィルム、例えば、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等のシート類が挙げられる。次に、硬化前状態に保持される熱硬化性樹脂シート、例えば、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、メラミン樹脂等のプリプレグ類が挙げられ、或いは生ゴムシート類、例えば、ブタジエンゴム、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シートが挙げられる。これらの合成樹脂系シートは、合成樹脂単独でもよいが無機物や有機物系の絶縁性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、或いは紙等の補強材と組み合わせてなるシートであってもよい。
【００１８】
上記した導体バンプ群を形設した支持基体の主面には、合成樹脂系シート一主面を対接させて積層配置して加圧するのであるが、本発明においては、特に合成樹脂系シート他面の上にバンプ貫通補助材を積層配置して加圧することにより、貫通型の導体配線部を形成する。バンプ貫通補助材は、導体バンプ群を貫挿させて導体配線部を形成したのちは除去されて、印刷配線板の構造要素として残らず、導体バンプ群を貫通させるときにのみ使用するものである。
【００１９】
本発明において、合成樹脂系シート主面上に配置されるバンプ貫通補助材の内容としては、（Ａ）バンプ群の位置に穴を開けた金属板、（Ｂ）弾性体と、バンプ群の位置に穴を開けた金属板との積層体、（Ｃ）金属箔と、紙パルプシートと、バンプ群の位置に穴を開けた金属板との積層体等が挙げられる。
【００２０】
具体的なバンプ貫通補助材としての、弾性体は硬度75〜110 、厚さ0.03〜5.0mmの合成ゴムシートなど、紙パルプシートは、厚さ0.05〜1.00mmのクッション紙など、穴を開けた金属板は厚さ0.02〜2.0 mm程度のステンレス板などに導体バンプ径以上の穴を明けたものが適当である。弾性体、紙パルプシートは弾性、クッション性を利用し、穴明け金属板は選択的な加圧をするものであるから、そのような作用を利用するものであれば、上記（Ａ）ないし（Ｃ）以外の積層組合せに制限されるものでなく、これらは単独又は 2種以上の組合せ積層体で使用することができる。
【００２１】
上述の導体バンプ群を形設した支持基体の主面に、合成樹脂系シート（プリプレグ）主面を対接させて積層配置し、その積層物を加熱せずにそのままもしくは加熱して加圧するのであるが、そのとき合成樹脂系シートを載置する基台（当て板）としては、寸法や変形の少ない金属板もしくは耐熱性樹脂板、例えばステンレス板、真鍮板、ポリイミド樹脂板（シート）、ポリテトラフロロエチレン樹脂板（シート）等が使用される。この積層物の加圧に際し、加熱して合成樹脂系シートの樹脂分が柔らかくなった状態で加圧すれば、良好なバンプ群の貫挿をさせることができる。
【００２２】
バンプ群を貫挿して貫通型の導体配線部を形成し、バンプ貫通補助材を除去した合成樹脂系シートは、金属箔と積層して一体に成形すれば印刷配線板を製造することができる。その際の成形条件は、導体バンプの導電性組成物と合成樹脂系シートの合成樹脂の種類、組成により適宜選択することができる。
【００２３】
【作用】
本発明の印刷配線板の製造方法によれば、バンプ貫通補助材を用いたことによって、合成樹脂系シートの厚さ方向に、バンプ群をそれぞれ貫挿させる際に、前記合成樹脂系シートがバンプ上部に持ち上げられ、それにより貫通型の導体配線部が形成できなかったり、一体成形した金属箔とバンプ上部との接続面積が減少することなく、信頼性の高い配線層間の電気的接続が得られる。即ち、バンプの貫挿性を向上させ、かつ貫通型の導体配線部と金属箔との接続信頼性を向上させるものである。
【００２４】
【実施例】
本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例よって限定されるものではない。
【００２５】
実施例１
図１に示したように支持基体として厚さ35μm の電解銅箔１に、熱硬化性エポキシ樹脂系銀ペーストをメタルマスク（ステンレス製、板厚 0.2mm、穴径 0.4mm）を用いて印刷、乾燥後、同一マスクを用い、同一位置に印刷することを 4回繰り返し、高さ約200 μm の導体バンプ５を形成した。合成樹脂系シートとして、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸してなる厚さ 100μm のプリプレグ３を用い、このプリプレグの上面には、前記導体バンプ群を形成した位置にバンプ径以上の穴を明けた厚さ2 mmの金属板２e をバンプ貫通補助材として配置して加圧し、前記プリプレグの厚さ方向に、前記バンプ群をそれぞれ貫挿させて貫通型の導体配線部を形成した。
【００２６】
次いで、バンプ貫通補助材の金属板２e を取り除き、裏面金属箔として厚さ35μm の電解銅箔を、前記プリプレグの上に積層配置して、170 ℃，50kg／cm2 で90分間加熱加圧一体に成形して両面印刷配線板を製造した。
【００２７】
実施例２
図２に示したように支持基体として厚さ35μm の電解銅箔１に、熱硬化性エポキシ樹脂系銀ペーストをメタルマスク（ステンレス製、板厚 0.2mm、穴径 0.4mm）を用いて印刷、乾燥後、同一マスクを用い、同一位置に印刷することを 4回繰り返し、高さ約200 μm の導体バンプ５を形成した。合成樹脂系シートとして、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸してなる厚さ100 μm のプリプレグ３を用い、このプリプレグの上面には金属箔２f 、硬度75〜110 の弾性体２g および前記導体バンプ群を形成した位置にバンプ径以上の穴を明けた厚さ2 mmの金属板２hの積層体をバンプ貫通補助材として配置して加圧し、前記プリプレグの厚さ方向に、前記導体バンプ群をそれぞれ貫挿させて貫通型の導体配線部を形成した。
【００２８】
次いで、金属箔２f 、硬度75〜110 の弾性体２g および前記導体バンプ群を形成した位置にバンプ径以上の穴を明けた厚さ2 mmの金属板２h の積層体のバンプ貫通補助材を取り除き、裏面金属箔として厚さ35μm の電解銅箔を、前記プリプレグの上に積層配置して、170 ℃，50kg／cm2 で90分間加熱加圧一体に成形して両面印刷配線板を製造した。
【００２９】
実施例３
図３に示したように支持基体として厚さ35μm の電解銅箔１に、熱硬化性エポキシ樹脂系銀ペーストをメタルマスク（ステンレス製、板厚 0.2mm、穴径 0.4mm）を用いて印刷、乾燥後、同一マスクを用い、同一位置に印刷することを 4回繰り返し、高さ約 200μm の導体バンプ５を形成した。合成樹脂系シートとして、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸してなる厚さ100 μm のプリプレグ３を用い、このプリプレグの上面には金属箔２i 、紙パルプシート２j および前記バンプ群を形成した位置にバンプ径以上の穴を明けた厚さ2 mmの金属板２k の積層体をバンプ貫通補助材として配置して加圧し、前記プリプレグの厚さ方向に、前記導体バンプ群をそれぞれ貫挿させて貫通型の導体配線部を形成した。
【００３０】
次いで、金属箔２i 、紙パルプシート２j および前記バンプ群を形成した位置にバンプ径以上の穴を明けた厚さ2 mmの金属板２k の積層体のバンプ貫通補助材を取り除き、裏面金属箔として厚さ35μm の電解銅箔を、前記プリプレグの上に積層配置して、170 ℃，50kg／cm2 で90分間加熱加圧一体に成形して両面印刷配線板を製造した。
【００３１】
比較例
図４に示したように支持基体として厚さ35μm の電解銅箔１に、熱硬化性エポキシ樹脂系銀ペーストをメタルマスク（ステンレス製、板厚 0.2mm、穴径 0.4mm）を用いて印刷、乾燥後、同一マスクを用い、同一位置に印刷することを 4回繰り返し、高さ約 200μm の導体バンプ５を形成した。合成樹脂系シートとして、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸してなる厚さ100 μm のプリプレグ３を積層配置して加圧し、前記プリプレグの厚さ方向に、前記導体バンプ群をそれぞれ貫挿させて貫通型の導体配線部を形成した。
【００３２】
次いで、裏面金属箔として厚さ35μm の電解銅箔を、前記プリプレグの上に積層配置して、170 ℃，50kg／cm2 で90分間加熱加圧一体に成形して両面印刷配線板を製造した。
【００３３】
実施例１〜３および比較例で製造した印刷配線板について、バンプ貫通率、スルーホール信頼性を試験したのでその結果を表１に示した。本発明は優れた特性を示し、本発明の効果を確認することができた。
【００３４】
【表１】
0003600294.tif 000002
＊1 ：貫通型の導体配線部について、テスターで各導体配線部を表裏面から導通テストを行った。
＊2 ：1872穴の導通したスルーホール基板をつくり、260 ℃のオイルに12秒間浸漬した後、20℃のオイルに25秒間浸漬することを 1サイクルとし、各サイクル毎に導通抵抗を測定し、スルーホールが断裂するまでのサイクル数を試験した。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明および表１から明らかなように、本発明の印刷配線板の製造方法によればバンプの貫挿性を向上させ、かつ貫通型の導体配線部と配線層の導電性金属箔との接続信頼性を向上させ、歩留り良好でコスト低減に寄与する印刷配線板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の印刷配線板における層構成を分離して説明する概略断面図である。
【図２】実施例２の印刷配線板における層構成を分離して説明する概略断面図である。
【図３】実施例３の印刷配線板における層構成を分離して説明する概略断面図である。
【図４】従来の印刷配線板の層構成を分離して説明する概略断面図である。
【符号の説明】
１ 電解銅箔
２ バンプ貫通補助材
３ プリプレグ
４ 電解銅箔（当て板）
５ 導体バンプ
【図１】
0003600294.tif 000003
【図２】
0003600294.tif 000004
【図３】
0003600294.tif 000005
【図４】
0003600294.tif 000006