(57)【要約】【課題】本発明は、導電体と銅配線間の接続信頼性を向上させた配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】絶縁層１と、前記絶縁層１の両面に積層された銅配線２と、前記絶縁層１と前記銅配線２とを貫通する貫通孔４と、前記貫通孔４に充填され且つ前記銅配線２よりも突出した両端が前記貫通孔４近傍の前記銅配線２表面の一部と被覆接合した半田導電体１１とを備え、前記銅配線２と前記半田導電体１１との両界面に前記銅配線２と前記半田導電体１１のそれぞれと金属接合された接合中間層２７よりなる。【選択図】図１
2011049266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、前記絶縁層の表面に形成された銅配線と、前記絶縁層と前記銅配線とを貫通する貫通孔と、前記貫通孔に充填され且つ前記銅配線よりも突出した端部が前記貫通孔近傍の前記銅配線表面の一部と被覆接合した半田導電体とを備え、前記銅配線と前記半田導電体との界面に前記銅配線と前記半田導電体のそれぞれと金属接合された接合中間層を設けたことを特徴とする配線板。
【請求項２】
前記接合中間層を、金属ナノ粒子からなる金属膜で構成したことを特徴とする請求項１記載の配線板。
【請求項３】
前記接合中間層の硬度が、前記半田導電体の硬度を基準として、前記銅配線と前記半田導電体との硬度差より小さい範囲にある、若しくは、前記銅配線の硬度を基準として、前記銅配線と前記半田導電体との硬度差より小さい範囲にあることを特徴とする請求項１記載の配線板。
【請求項４】
絶縁層の表面に銅配線が積層された配線板の所定の層間接続位置に前記銅配線と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔側面および前記銅配線最外表面に形成された前記貫通孔の周辺に金属ナノ粒子と、前記金属ナノ粒子表面をコーティングしている有機系保護膜と有機酸を含む有機溶媒からなる導電性ナノインク６を塗布する工程と、前記貫通孔内に略球状の１個の半田ボールを圧入充填することで半田導電体を形成する工程と、前記半田導電体を形成後に乾燥・加熱をする工程を有し、前記導電性ナノインク６を加熱することで溶媒中に含まれる有機酸を高温ガス化させ、前記半田導電体の最外表面の半田および金属ナノ粒子表面の酸化膜を除去すると同時に前記金属ナノ粒子が焼結一体化して前記半田導電体と前記金属配線表面の接する界面に金属ナノ粒子からなる金属膜を形成して、前記配線間の導通をとることを特徴とする配線板の製造方法。
【請求項５】
絶縁層の片面に銅配線層が形成された片面配線板の少なくとも一方の面に絶縁性シートを貼り付ける工程と、所定の層間接続部に前記銅配線層と前記絶縁層と前記絶縁性シートを貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔側面および前記銅配線最外表面に形成された前記貫通孔の周辺に金属ナノ粒子と前記金属ナノ粒子表面をコーティングしている有機系保護膜と有機酸を含む有機溶媒からなる導電性ナノインクを塗布する工程と、前記貫通孔内に略球状の１個の半田ボールを圧入して絶縁層の厚み方向に変形させて、前記絶縁性シートの厚さ分だけ片面配線板より突出した層間接続バンプを形成する工程と、前記層間接続バンプを有する片面配線板を少なくとも一つ以上含んで複数個一括して積層して貼り合わせたときに前記層間接続バンプが接触する部分に前記導電性ナノインクを塗布する工程と、前記層間接続バンプを有する片面配線板を真空雰囲気において少なくとも一つ以上を含んで複数個を接着層を介して加熱加圧により一括積層して貼り合わせる工程を有し、
複数個の片面配線板を真空雰囲気にて加熱加圧して一括積層するときに前記導電性ナノインクを加熱することで溶媒中に含まれる有機酸が高温ガス化することで前記半田導電体と金属ナノ粒子表面の酸化膜を除去すると同時に前記金属ナノ粒子が焼結一体化し、前記半田導電体の一部と前記銅配線層表面の接する界面および前記層間接続バンプと他の片面配線板の接する界面に金属ナノ粒子からなる金属膜が形成することで前記銅配線層間を電気的に接続することを特徴とする配線板の製造方法。
【請求項６】
絶縁層の表面に銅配線を形成する銅配線形成工程と、前記銅配線の表面に、硬度が半田導電体の硬度を基準として前記銅配線と前記半田導電体との硬度差より小さい範囲にある接合中間層を形成する接合中間層形成工程と、前記接合中間層、前記銅配線、及び前記絶縁層を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に半田導電体を圧入してその両端を前記貫通孔より外方に突出させた後、前記半田導電体を両端側から圧潰して前記貫通孔内に前記半田導電体を充填させると共に、前記半田導電体の両端部を前記貫通孔近傍の前記接合中間層上に圧接させる半田導電体圧入工程と、前記半田導電体と前記銅配線表面の前記接合中間層とを金属接合する金属接合工程とを備えることを特徴とする配線板の製造方法。
【請求項７】
絶縁層の表面に銅配線を形成する銅配線形成工程と、前記銅配線と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、予め前記貫通孔の最外表面に硬度が前記銅配線の硬度を基準として前記銅配線との硬度差より小さい範囲である接合中間層を形成した半田導電体を圧入してその両端を前記貫通孔より外方に突出させた後、前記半田導電体を両端側から圧潰して前記貫通孔内に前記半田導電体を充填させると共に、前記半田導電体の両端部を前記貫通孔近傍の前記銅配線上に圧接させる半田導電体圧入工程と、前記半田導電体の最外表面の前記接合中間層と前記銅配線とを金属接合する金属接合工程とを備えることを特徴とする配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の表面実装型電子部品を搭載する配線板であり、特に高い接続信頼性をもつ配線板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型軽量化及び高機能化に伴い、使用される配線板の配線密度もさらに増加する傾向に有る。この配線板の配線密度を増加させる手段としては、配線の微細化だけでは限界がある。そこで、配線を積層し、配線間にある絶縁層に層間接続部を設け、銅配線を立体的に接続させ、配線密度をさらに増加させた両面配線板が注目されている。
【０００３】
面配線板の層間接続方法は、ポリイミドフィルムからなる絶縁層の両面に銅箔を積層した銅張両面基板に貫通孔であるスルーホールを設け、このスルーホール壁面に銅めっき膜を形成し、絶縁層の両面にある銅箔を立体的に層間接続している（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
この層間接続方法は、めっきスルーホール法と呼ばれ、最も一般的な層間接続方法である。この製造方法は、絶縁性であるスルーホール壁面を無電解めっきで導体化処理する工程と、電解めっきにより銅の厚付けめっきを行う工程との二つの大きな工程からなる。特徴としては、スルーホール内の銅めっき膜とポリイミドフィルムからなる絶縁層との熱膨張率が略同一であるが故に、熱に対する接続信頼性に優れている。
【０００５】
しかしながら、銅の厚付けめっきを施すと、スルーホール内の銅めっき膜の厚みだけでなく、絶縁層の両面に形成された銅箔の厚みも増加させてしまい、その後のエッチング処理による銅配線の微細化が難しくなる。また、プロセスが長大となり、生産性にも問題が残る方法であった。
【０００６】
これらの問題を解決する層間接続方法として、スルーホール内に導電体を圧入する方法が提案されている。この層間接続方法は、めっきを使用せずに導電体をスルーホール内に圧入するだけで層間接続されるため、両面配線板を簡単なプロセスで作製でき、生産性が高く、また、銅配線形成後に層間接続を施すのでプロセス上銅箔の厚みに関し何ら影響を与えず、銅配線の微細化に最適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１７５６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような層間接続方法の場合、両面配線板を何度も繰り返し曲げること等によって導電体と銅配線の接続が弱くなることがあり、接続信頼性に課題があった。
【０００９】
上記の問題に鑑み、本発明は導電体と銅配線との間に接続中間層を設けることで導電体と銅配線とを金属接合させ、導電体と銅配線間の接続信頼性を向上させた配線板及び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】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明の配線板は、絶縁層と、前記絶縁層の表面に形成された銅配線と、前記絶縁層と前記銅配線とを貫通する貫通孔と、前記貫通孔に充填され且つ前記銅配線よりも突出した端部が前記貫通孔近傍の前記銅配線表面の一部と被覆接合した半田導電体とを備え、前記銅配線と前記半田導電体との界面に前記銅配線と前記半田導電体のそれぞれと金属接合された接合中間層を設けたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上の構成により本発明の配線板は、接続中間層を介して銅配線と導電体とを金属接合させることができるので、導電体と銅配線間の接続信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１における両面配線板の要部断面図
【図２】（ａ）本発明の実施例１における銅配線が形成された両面配線板の要部断面図、（ｂ）本発明の実施例１における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、（ｃ）本発明の実施例１における銅ナノ粒子からなる導電性ナノインクをコーティング中の両面配線板の要部断面図、（ｄ）本発明の実施例１における半田導電体が圧入前の両面配線板の要部断面図、（ｅ）本発明の実施例１における半田導電体が圧入変形後の両面配線板の要部断面図、（ｆ）本発明の実施例１における層間接続された銅配線が形成された両面配線板の要部断面図
【図３】（ａ）本発明の実施例１における絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、（ｂ）本発明の実施例１における貫通孔が形成された絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、（ｃ）本発明の実施例１における銅ナノ粒子からなる導電性ナノインクをコーティング中の片面配線板の要部断面図、（ｄ）本発明の実施例１における半田導電体が圧入前の絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、（ｅ）本発明の実施例１における半田導電体が圧入変形後の絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、（ｆ）本発明の実施例１における接着層を介して他の片面配線板に積層される途中の層間接続バンプが形成された片面配線板の要部断面図、（ｇ）本発明の実施例１における加熱加圧中の片面配線板の要部断面図、（ｈ）本発明の実施例１における層間接続された銅配線が形成された多層配線板の要部断面図
【図４】（ａ）本発明の実施例１における加熱処理前の半田導電体と銅配線の界面の要部断面図、（ｂ）本発明の実施例１における加熱処理後の半田導電体と銅配線の界面の要部断面図
【図５】本発明の実施例２における両面配線板の要部断面図
【図６】（ａ）本発明の実施例２における原材料である両面銅張積層板の要部断面図、（ｂ）本発明の実施例２における配線が形成された両面配線板の要部断面図、（ｃ）本発明の実施例２における接合中間層が形成された両面配線板の要部断面図、（ｄ）本発明の実施例２における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、（ｅ）本発明の実施例２における半田導電体が配置された両面配線板の要部断面図、（ｆ）本発明の実施例２における半田導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、（ｇ）本発明の実施例２における半田導電体を貫通孔裏より圧入した両面配線板の要部断面図、（ｈ）本発明の実施例２における層間接続後の両面配線板の要部断面図
【図７】（ａ）本発明の実施例２における半田ボール圧入後の半田ボールと接合中間層との界面の要部断面図、（ｂ）本発明の実施例２における金属接合を行っている途中の半田ボールと接合中間層との界面の要部断面図、（ｃ）本発明の実施例２における金属接合後の半田ボールと接合中間層との界面の要部断面図
【図８】本発明の実施例３における両面配線板の要部側面断面図
【図９】（ａ）本発明の実施例３における原材料である両面銅張積層板の要部断面図、（ｂ）本発明の実施例３における配線が形成された両面配線板の要部断面図、（ｃ）本発明の実施例３における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、（ｄ）本発明の実施例３における半田導電体が配置された両面配線板の要部断面図、（ｅ）本発明の実施例３における半田導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、（ｆ）本発明の実施例３における半田導電体を貫通孔裏より圧入した両面配線板の要部断面図、（ｇ）本発明の実施例３における層間接続後の両面配線板の要部断面図
【図１０】本発明の実施例４における層間接続後の多層配線板の要部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の請求項１記載の発明は、絶縁層と、前記絶縁層の表面に形成された銅配線と、前記絶縁層と前記銅配線とを貫通する貫通孔と、前記貫通孔に充填され且つ前記銅配線よりも突出した端部が前記貫通孔近傍の前記銅配線表面の一部と被覆接合した半田導電体とを備え、前記銅配線と前記半田導電体との界面に前記銅配線と前記半田導電体のそれぞれと金属接合された接合中間層を設けた配線板である。この構成により、半田導電体と銅配線は硬度が異なるため、接合材料の融点以下の温度で接合を行う圧接による金属接合が困難であったが、金属接合対象物と硬度の近い接合中間層を形成するため、接合中間層と金属接合対象物とを圧接によって金属接合させることができる。この接合中間層を介して金属接合することによって、両面配線板への加熱を必要とせずに銅配線と導電体とを圧接によって金属接合することができる。したがって、絶縁層に使用する材料を制限することなく、更に後洗浄を必要としないことから工数を削減でき、生産性の向上を可能とする。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、前記接合中間層を、金属ナノ粒子からなる金属膜で構成したことを特徴とする請求項１記載の配線板である。この構成により、金属ナノ粒子からなる金属皮膜を介して半田と銅配線表面を金属接合にて接続でき、熱膨張した半田導電体の応力を抑制できるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３記載の発明は、前記接合中間層の硬度が、前記半田導電体の硬度を基準として、前記銅配線と前記半田導電体との硬度差より小さい範囲にある、若しくは、前記銅配線の硬度を基準として、前記銅配線と前記半田導電体との硬度差より小さい範囲にあることを特徴とする請求項１記載の配線板である。この構成により、前記半田導電体と前期接合中間層との硬度を同程度にすることが出来るため、前期半田導電体と前期接合中間層とが金属接合しやすくなるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、絶縁層の表面に銅配線が積層された配線板の所定の層間接続位置に前記銅配線と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔側面および前記銅配線最外表面に形成された前記貫通孔の周辺に金属ナノ粒子と、前記金属ナノ粒子表面をコーティングしている有機系保護膜と有機酸を含む有機溶媒からなる導電性ナノインク６を塗布する工程と、前記貫通孔内に略球状の１個の半田ボールを圧入充填することで半田導電体を形成する工程と、前記半田導電体を形成後に乾燥・加熱をする工程を有し、前記導電性ナノインク６を加熱することで溶媒中に含まれる有機酸を高温ガス化させ、前記半田導電体の最外表面の半田および金属ナノ粒子表面の酸化膜を除去すると同時に前記金属ナノ粒子が焼結一体化して前記半田導電体と前記金属配線表面の接する界面に金属ナノ粒子からなる金属膜を形成して、前記配線間の導通をとることを特徴とする配線板の製造方法である。この構成により、半田及び銅配線表面の酸化膜を除去し、且つ卑金属ナノ粒子の酸化膜生成を抑えて、半田と銅配線表面を金属接合にて接続可能な金属皮膜の形成を極めてシンプルなプロセスで実現できるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明は、絶縁層の片面に銅配線層が形成された片面配線板の少なくとも一方の面に絶縁性シートを貼り付ける工程と、所定の層間接続部に前記銅配線層と前記絶縁層と前記絶縁性シートを貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔側面および前記銅配線最外表面に形成された前記貫通孔の周辺に金属ナノ粒子と前記金属ナノ粒子表面をコーティングしている有機系保護膜と有機酸を含む有機溶媒からなる導電性ナノインクを塗布する工程と、前記貫通孔内に略球状の１個の半田ボールを圧入して絶縁層の厚み方向に変形させて、前記絶縁性シートの厚さ分だけ片面配線板より突出した層間接続バンプを形成する工程と、前記層間接続バンプを有する片面配線板を少なくとも一つ以上含んで複数個一括して積層して貼り合わせたときに前記層間接続バンプが接触する部分に前記導電性ナノインクを塗布する工程と、前記層間接続バンプを有する片面配線板を真空雰囲気において少なくとも一つ以上を含んで複数個を接着層を介して加熱加圧により一括積層して貼り合わせる工程を有し、複数個の片面配線板を真空雰囲気にて加熱加圧して一括積層するときに前記導電性ナノインクを加熱することで溶媒中に含まれる有機酸が高温ガス化することで前記半田導電体と金属ナノ粒子表面の酸化膜を除去すると同時に前記金属ナノ粒子が焼結一体化し、前記半田導電体の一部と前記銅配線層表面の接する界面および前記層間接続バンプと他の片面配線板の接する界面に金属ナノ粒子からなる金属膜が形成することで前記銅配線層間を電気的に接続することを特徴とする配線板の製造方法である。この構成により、半田及び銅配線表面の酸化膜を除去し、且つ卑金属ナノ粒子の酸化膜生成を抑えて、半田と銅配線表面および半田と半田を金属接合にて接続可能な金属皮膜の形成を極めてシンプルなプロセスで実現できるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項６記載の発明は、絶縁層の表面に銅配線を形成する銅配線形成工程と、前記銅配線の表面に、硬度が半田導電体の硬度を基準として前記銅配線と前記半田導電体との硬度差より小さい範囲にある接合中間層を形成する接合中間層形成工程と、前記接合中間層、前記銅配線、及び前記絶縁層を貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に半田導電体を圧入してその両端を前記貫通孔より外方に突出させた後、前記半田導電体を両端側から圧潰して前記貫通孔内に前記半田導電体を充填させると共に、前記半田導電体の両端部を前記貫通孔近傍の前記接合中間層上に圧接させる半田導電体圧入工程と、前記半田導電体と前記銅配線表面の前記接合中間層とを金属接合する金属接合工程とを備えることを特徴とする配線板の製造方法である。この構成により、半田導電体と銅配線が接合中間層に金属接合された一体構造を実現でき、高い接続信頼性を有する配線板が得られる。また、半田導電体を圧入すると同時に圧接によって金属接合を行うため、両面配線板に使用する材料に耐熱性を必要とせず、生産性の高い両面配線板を製造できるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項７記載の発明は、絶縁層の表面に銅配線を形成する銅配線形成工程と、前記銅配線と前記絶縁層とを貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、予め前記貫通孔の最外表面に硬度が前記銅配線の硬度を基準として前記銅配線との硬度差より小さい範囲である接合中間層を形成した半田導電体を圧入してその両端を前記貫通孔より外方に突出させた後、前記半田導電体を両端側から圧潰して前記貫通孔内に前記半田導電体を充填させると共に、前記半田導電体の両端部を前記貫通孔近傍の前記銅配線上に圧接させる半田導電体圧入工程と、前記半田導電体の最外表面の前記接合中間層と前記銅配線とを金属接合する金属接合工程とを備えることを特徴とする配線板の製造方法である。この構成により、半田導電体と銅配線が接合中間層に金属接合された一体構造を実現でき、高い接続信頼性を有する配線板が得られる。また、予め接合中間層が最外表面に形成された半田導電体を圧入し金属接合を行うことにより、接合中間層を形成する工程を必要とせず層間接続部を形成でき、また、接合中間層が被覆された半田導電体を圧入すると同時に圧接による金属接合を行うため、配線板に使用する材料に耐熱性を必要とせず、生産性の高い配線板を製造できるという作用を有する。
【００２０】
以下本発明の一実施の形態について図１から図１０を用いて説明する。なお、これらの図面において同一の部材には同一の符号を付しており、重複した説明は省略させている。また、実施の形態において示されている数値は種々選択し得る中の一例であり、これに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２１】
図１は本実施例１における両面配線板の要部断面図である。なお、本実施例１においては、電気絶縁性フィルムを用いた両面および多層配線板について主に説明を行っているが、ガラエポ基材の両面および多層配線板についても基本的に同一であるためここでは詳しい説明を省略する。また、両面および多層配線板に限るものではなく、片面配線板であっても良い。
【００２２】
図１において、２１はポリイミドフィルムからなる絶縁層１の両面に銅配線２を形成した両面配線板であり、貫通孔４内部に充填された半田導電体１１にて各銅配線２の層間接続を行っている。ここで半田導電体１１は、略球状の１個の半田ボール２５を貫通孔４に圧入変形させて隙間なく充填させたものである。さらに、充填させた半田導電体１１の一部が各銅配線２表面に接する界面および貫通孔４の壁面に接合中間層となる銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２が形成されており、この金属皮膜１２を介して半田導電体１１と銅配線２が金属接合されている。また、形成された金属皮膜１２中において、有機化合物は蒸散・除去され残存していないものとする。ここでは接合中間層となる銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２が各銅配線２表面に接する界面および貫通孔４の壁面に形成されているが、各銅配線２表面に接する界面のみに形成され、半田導電体１１と銅配線２が金属接合されてもよい。
【００２３】
図１に示すように、両面配線板２１の層間接続を行う半田導電体１１は、半田ボール２５を圧入変形させることによって、半田ボール２５が貫通孔４内に隙間なく密着した状態で形成でき、銅配線２と接合される。さらに、半田導電体１１と各銅配線２表面が接する界面は銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２が形成されており、この金属皮膜１２を介して半田導電体１１と銅配線２が一体化され、この銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２が加熱時に膨張する半田導電体１１を規制し、熱応力が抑制できる構造となっている。
【００２４】
通常、金属ナノ粒子からなる金属皮膜１２は、有機系保護膜にて表面をコーティングした金属ナノ粒子を有機溶媒にて分散処理された導電性ナノインクを加熱処理することで、金属ナノ粒子同士が焼結一体化することで形成されている。金属ナノ粒子が卑金属である場合は、焼結のための加熱処理により粒子表面が酸化され焼結を阻害し金属皮膜１２の形成が困難であった。また、半田や銅などの卑金属への接合においても、同様に酸化膜が金属接合の妨げとなり金属接合が得られなかった。
【００２５】
しかし、本発明では導電ナノインク６の有機溶媒中に、加熱処理によって酸化膜除去性を発現する有機酸を含ませることで、金属ナノ粒子同士の焼結一体化のための加熱処理により酸化膜の除去が同時にできるため、卑金属ナノ粒子が焼結一体化した金属皮膜の形成と、この金属皮膜１２を介して半田及び銅表面とが金属接合にて強固に接合が可能となっている。
【００２６】
これにより、層間接続に半田を用いる最大の課題であった、半田だけで構成されている導電体を加熱すると貫通孔４内の半田が絶縁層以上に膨張し、絶縁層表面の銅配線２と半田との接合界面が剥離し、熱による接続信頼性が確保できないという課題が解決できる。したがって本構造により、高い接続信頼性が得られる。
【００２７】
なお、半田導電体１１としては、貫通孔４より小さな銅片をコア部に有し、表面を半田金属層で被覆された半田導電体１１を充填しても良い。これは、絶縁層１との熱膨張率の整合性ができる銅を半田導電体１１のコア部に含むため、半田導電体１１全体の熱膨張率の最適化が図れ、熱膨張差にて生じる熱応力を緩和することができ、さらに高い接続信頼性が得られる。適宜好適に応じどちらを使用しても良い。また、半田導電体１１の半田組成は、融点が２２０℃以上の共晶はんだ、高温半田、鉛フリー半田等、適宜好適に応じどれを使用しても良い。
【００２８】
また、絶縁層１としては、２２０℃以上の耐熱性を有する電気絶縁性フィルムであるＰＩ（ポリイミドフィルム）、ポリアミドイミドフィルム、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）フィルム、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）フィルム、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）フィルム、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）フィルム、アラミドフィルム、ＬＣＰフィルム、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルム等が使用でき、適宜好適に応じどれを使用しても良い。なかでも耐熱性、寸法安定性、機械特性に優れるポリイミドフィルムを用いることが最も好ましい。さらに、絶縁層１としてガラエポ基材を用いる場合は、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂およびこれらの変性樹脂を含む樹脂材料が使用でき、また、この熱硬化樹脂内に紙、布、ガラス布、不織布（合成、天然、無機、有機のどの材質の繊維を用いても良い）を用いることができ、適宜好適に応じどれを使用しても良い。
【００２９】
また、導電性ナノインク６に含有されている金属ナノ粒子としては、銅、銀、金、ニッケル、白金、パラジウム、アルミニウムからなる金属元素の群から選択されるから単体金属種または、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、アルミニウムからなる金属元素の群から選択される二種以上の金属種からなる合金である。実例としては、金−銀合金、金−銅合金、金−白金合金、金−パラジウム合金、銀−パラジウム合金、銀−ニッケル合金、銅−パラジウム合金、銅−ニッケル合金、白金−パラジウム合金が挙げられる。
【００３０】
また、導電性ナノインク６に含有する有機溶媒としては室温付近では容易に揮発することのない、比較的に高沸点（１１０〜２１８℃）の非極性溶剤あるいは低極性溶剤、例えば、テルピネオール、ミネラルスピリット、キシレン、トルエン、ドデカンなどが好適に用いられる。
【００３１】
また、金属ナノ粒子表面をコーティングしている有機系保護膜としては、金属ナノ粒子と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、イオウ原子のいずれかを含む基を有する化合物を一種類以上でコーティングさせている。このコーティング用有機化合物としては、アルキルアミン等のアミノ基を有する化合物、アルカンチオール等のスルファニル基を有する化合物、アルカンジオール等のヒドロキシ基を有する化合物である。さらに、これらの有機化合物は最終的に、加熱工程において、金属ナノ粒子表面から容易に離脱し、蒸散・除去可能な沸点範囲のものが好ましい。
【００３２】
また、導電性ナノインク６の有機溶媒中に含まれる有機酸としては、アビエチン酸単体、あるいは、乳酸、クエン酸、ステアリン酸、酢酸、蟻酸などの有機酸、およびそれらの塩基性有機化合物、塩酸アニリン、塩酸ヒドラジンなどの塩基性有機化合物などが用いられ、金属ナノ粒子を焼結一体化し金属皮膜を形成するための加熱処理にて、有機酸が高温ガス化し酸化膜の除去性を発現可能となっている。
【００３３】
この有機酸の酸化膜除去性により、銅ナノ粒子のように卑金属ナノ粒子であっても加熱処理によって生じる酸化膜を除去できるため、強固な金属皮膜の形成が可能となる。また、同様に半田及び銅配線表面の酸化膜についても除去できるため、半田と銅配線間を金属ナノ粒子からなる金属皮膜１２を介して金属接合により被覆一体化され高い信頼性で接合が可能となっている。
【００３４】
また、加熱温度に関しては、用いる半田や絶縁層や導電性ナノインク６の種類、材質、構成成分により１２０〜２２０℃の間で適宜好適に応じて決められる。
【００３５】
次に、この様な高い接続信頼性をもつ両面および多層配線板の製造方法について半田導電体の場合について、図２から図５でさらに詳しく説明する。なお、図１と同じ符号のものは図２から図５においても基本的に同一であるため、ここでは説明を省略する。
【００３６】
最初に、本発明の一実施の形態における両面配線板の製造方法について図２を用いて説明する。図２（ａ）は本発明の実施例１における銅配線が形成された両面配線板の要部断面図、図２（ｂ）は本発明の実施例１における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、図２（ｃ）は本発明の実施例１における銅ナノ粒子からなる導電性ナノインクをコーティング中の両面配線板の要部断面図、図２（ｄ）は本発明の実施例１における半田導電体が圧入前の両面配線板の要部断面図、図２（ｅ）は本発明の実施例１における半田導電体が圧入変形後の両面配線板の要部断面図、図２（ｆ）は本発明の実施例１における層間接続された銅配線が形成された両面配線板の要部断面図である。
【００３７】
図２において、３は貫通孔加工用のパンチング金型である。２５は略球状の１個の半田ボールである。７および８は半田ボール２５を圧入変形させるためのプレス用上板とプレス用底板である。５は銅ナノ粒子からなる導電性ナノインク６を形成するためのインクジェットヘッドである。
【００３８】
まず、図２（ａ）に示すように、銅張積層板の両面にマスク材を銅箔表面に形成し、塩化鉄、塩化銅等の銅のエッチング液を用いてエッチング処理を行って形成された両面配線板を準備する。なお、本発明の一実施の形態においては、絶縁層１と銅配線２の間に接着層が無い二層タイプを挙げているが、接着層の有る三層タイプを用いることも可能であり、適宜好適に応じどちらを使用しても良く、これに限定されるものではない。
【００３９】
次に図２（ｂ）に示すように、パンチング金型３を用いたパンチング加工により、貫通孔４を形成する。なお、本発明の一実施の形態においては、パンチング加工を挙げているが、絶縁層１の種類および貫通孔のサイズや精度に応じてドリル加工、レーザー加工、エッチング加工を用いることも可能であり、適宜好適に応じどれを使用しても良く、これに限定されるものではない。
【００４０】
さらに、図２（ｃ）に示すように、半田導電体の一部が銅配線２の最外表面と接する部分および貫通孔４の壁面にインクジェットヘッド５を用いて、銅ナノ粒子からなる導電性ナノインク６を数百ナノ〜数ミクロンの均一な厚さでコーティングする。なお、ここで用いる導電性ナノインク６の印刷方法としては、インクジェット方式やスクリーン印刷方式を用いることができる。適宜好適に応じどちらを使用しても良く、これに限定されるものではない。
【００４１】
加熱方法としては、電気炉、ガス炉、ハロゲンランプヒーター、レーザー加熱等を用いることができる。適宜好適に応じどちらを使用しても良く、これに限定されるものではない。
【００４２】
さらに、図２（ｄ）に示すように、貫通孔４の位置に略球状の１個の半田ボール２５を配置した後、半田ボール２５はプレス用上板７とプレス用底板８にて、貫通孔４への圧入変形が開始される。半田ボール２５の配置方法としては、ＢＧＡと呼ばれる半導体パッケージに半田ボール２５を搭載する従来から知られている方法を転用することもできる。具体的には、貫通孔４と対応する位置に半田導電体１１より小径の吸引孔を設けた吸着プレートを準備し、吸引孔内の圧力調整用に真空ポンプと接続しておく。この吸着プレートを用い半田導電体１１を吸引孔に吸着し、貫通孔４上部に位置合せし、半田導電体１１を落下させ、半田導電体１１を貫通孔４位置に配置する。以上の様な操作を行うボールマウンターと呼ばれる設備を使用することも可能である。ここでは真空吸着による半田導電体１１の搭載例を示したが、他に静電吸着などの方法を用いてもよい。
【００４３】
さらに、図２（ｅ）に示すように、プレス用上板７とプレス用底板８によって貫通孔４内に半田ボール２５が圧入変形され、貫通孔４内に充填された半田導電体１１が形成される。ここで、半田ボール２５の表層は、半田合金からなる軟質金属にて構成されているため、圧入と伴に順次変形し貫通孔４内壁に沿って変形し、貫通孔４内が隙間ない状態で半田導電体１１によって完全に充填できる。この充填された半田導電体１１によって銅配線２間の導通が確保される。なお、ここでは半田導電体１１を貫通孔４へ充填し半田導電体１１を形成する製法を挙げているが銅コア材を含まない。
【００４４】
最後に、図２（ｆ）に示すように、導電性ナノインク６を加熱処理することで、銅ナノ粒子が焼結一体化した金属皮膜１２が得られる。銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２を介して半田導電体１１の一部と各銅配線表面とを金属接合にて一体化した、両面配線板２１が得られる。この銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２により層間接続部において熱膨張した半田導電体１１を確実に抑制可能となるため、高い接続信頼性が可能となっている。
【００４５】
なお、本製法の生産形態は、フープ状もしくはシート状の原材料へ製品を複数個配置し、各工程の処理を行い、最終工程にて製品外形を切り出すことができる。なかでもフープ処理は生産性良好な生産形態であり最も望ましい。
【００４６】
以上の様にして得られた本発明の一実施の形態における両面配線板２１の製造方法は、以下の特徴を持つ。まず、層間接続の半田導電体１１と銅配線２表面が銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２にて金属接合され、一体構造を有しているため、熱膨張差にて生じる応力を抑制でき高い接続信頼性が得られる。さらに、半田導電体１１と接触する銅配線２表面のみに層間接続用として薄く銅ナノ粒子からなる金属皮膜１２を形成することから、他の銅配線２へ影響を与えることがないため、銅配線２の微細化に適している。最後に、半田導電体１１の充填と導電性ナノインク６塗布と加熱処理という非常にシンプルなプロセスで層間接続が行えることから、他の層間接続方法と比較し工程数が少なく、生産性は格段に向上する。したがって、本発明により、接続信頼性の高い、銅配線２の微細化に最適な、生産性に優れる層間接続を有する多層配線板が得られる。
【００４７】
次に、さらに接続信頼性及び銅配線の微細化に優れる本発明の一実施の形態における多層配線板の製造方法について図３を用いて説明する。図３（ａ）は本発明の実施例１における絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、図３（ｂ）は本発明の実施例１における貫通孔が形成された絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、図３（ｃ）は本発明の実施例１における銅ナノ粒子からなる導電性ナノインクをコーティング中の片面配線板の要部断面図、図３（ｄ）は本発明の実施例１における半田導電体が圧入前の絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、図３（ｅ）は本発明の実施例１における半田導電体が圧入変形後の絶縁性シート付き片面配線板の要部断面図、図３（ｆ）は本発明の実施例１における接着層を介して他の片面配線板に積層される途中の層間接続バンプが形成された片面配線板の要部断面図、図３（ｇ）は本発明の実施例１における加熱加圧中の片面配線板の要部断面図、図３（ｈ）は本発明の実施例１における層間接続された銅配線が形成された多層配線板の要部断面図である。
【００４８】
図３において、１９は絶縁層１の片面に銅配線２、他方の面に絶縁性シート１３が貼り付けられた片面配線板１９である。１５および１６は接着シート２０と片面配線板１９および他の片面配線板２２を真空雰囲気にて加熱加圧する加熱加圧プレスである。片面配線板１９には絶縁層１を貫通する貫通孔４に１個の半田ボール２５を圧入充填することで片面配線板１９より突出した半田接続バンプ１４が形成されている。さらに、片面配線板１９の半田接続バンプ１４が他の片面配線板１９と接触する部分には導電性ナノインク６が塗布されており、半田接続バンプ１４の突出部が加熱加圧変形され、金属皮膜１２と金属接合した半田導電体１１が形成される。１７は接着シート２０と片面配線板１９および他の片面配線板２２を加熱加圧する時に配線の変形を防止するための保護シートである。１８は接着シート２０と片面配線板１９および他の片面配線板２２を積層後、加熱加圧して形成した多層配線板である。
【００４９】
まず、図３（ａ）に示すように、絶縁層１の片面に銅配線２が形成され、他方の面に絶縁性シート１３が貼り付けられた絶縁性シート１３付き片面配線板１９を準備する。ここで得られた絶縁性シート１３付き片面配線板１９の銅配線２は、上記両面配線板２１の銅配線２と比較し、微細化に適した片面エッチングが可能であることから更なる微細化が可能となっている。
【００５０】
その理由を以下に述べる。通常、両面配線板２１の銅配線２形成においては、両面銅張積層板２８の両面にある銅箔を同時にエッチング処理するため、エッチング液を両面銅張積層板２８の上下方向からムラなく均一にあてる必要がある。しかしながら、両面銅張積層板２８の上下方向からエッチング液を加圧噴霧した場合、上面に噴霧された後のエッチング液が上面に液だまりつくりエッチング均一性が保てないという問題がある。したがって、両面配線板２１においてはエッチング条件が不安定となり、非常に微細な銅配線２を形成することが難しい。一方、片面配線板１９の銅配線２形成においては、下側からの噴霧で良いため、エッチング液の液だまりができないため、エッチング条件の最適範囲が広くとれ、銅配線２の微細化に適している。
【００５１】
次に、図３（ｂ）に示すように、パンチング金型３を用いたパンチング加工を絶縁性シート付き片面配線板１９に施し、貫通孔４を形成し、図３（ｃ）に示すように、半田導電体１１が銅配線２最外表面に接触する部分および貫通孔４の壁面にインクジェットヘッド５を用いて、銅ナノ粒子からなる導電性ナノインク６を数百ナノ〜数ミクロンの均一な厚さで塗布、乾燥する。なお、ここで用いる導電性ナノインク６の印刷方法としては、インクジェット方式やスクリーン印刷方式を用いることができる。適宜好適に応じどちらを使用しても良く、これに限定されるものではない。次に、図３（ｄ）に示すように、貫通孔４に略球状の１個の半田ボール２５を配置した後、半田ボール２５はプレス用上板７とプレス用底板８にて、貫通孔４への圧入変形が開始され、図３（ｅ）に示すように、プレス用上板７とプレス用底板８によって貫通孔４内に半田ボール２５が圧入変形され、貫通孔４内に充填された半田導電体１１が形成される。次に図３（ｆ）に示すように、積層時に半田接続バンプ１４が接触する部分に導電性ナノインク６を配線に塗布乾燥後、配線が形成された他の片面配線板１８と半田接続バンプ１４を有する片面配線板１９とを接着シート２０を介して積層する。これにより配線および半田接続バンプ１４表面の酸化膜が導電性ナノインク６中の有機酸により容易に除去可能となる。最後に図３（ｇ）に示すように、真空雰囲気にて加熱加圧上プレス１５と加熱加圧下プレス１６により加熱加圧することによって半田接続バンプ１４が配線に接合して電気的に接続された半田導電体１１が形成され、図３（ｈ）に示すように、層間接続された多層配線板１８が非常にシンプルなプロセスで得られる。
【００５２】
次に金属接合のメカニズムを図４を用いて説明する。図４（ａ）は本発明の実施例１における加熱処理前の半田導電体と銅配線の界面の要部断面図である。図４（ｂ）は実施例１における加熱処理後の半田導電体と銅配線の界面の要部断面図である。
【００５３】
まず、図４（ａ）に示すように、銅配線２最外表面の半田導電体１１が接する部分に導電性ナノインク６を塗布乾燥後、半田導電体１１を形成させる。次に図４（ｂ）に示すように、導電性ナノインク６を加熱することで溶媒中に含まれる有機酸が高温ガス化し、半田導電体１１の最外表面の半田および金属ナノ粒子表面の酸化膜を除去すると同時に金属ナノ粒子が焼結一体化して半田導電体１１と前記金属配線２の界面に金属接合が形成され、強固な接合が得られる。
【実施例２】
【００５４】
図５は本実施例２における両面配線板の要部断面図である。
【００５５】
図５において、本実施例２の両面配線板２１は、ポリイミドフィルムからなる絶縁層１の両面に銅配線２を形成し、その表面に接合中間層２７を形成した構成であり、貫通孔４内部に充填された半田導電体１１により各銅配線２の層間接続を行っている。
【００５６】
ここで、銅配線２と接合中間層２７はめっきまたは蒸着によって形成されているため銅配線２と接合中間層２７は金属接合されており、更に、接合中間層２７と半田導電体１１間は超音波圧接、摩擦圧接、若しくは常温圧接の少なくとも一つの接合方法によって金属接合されるため、銅配線２と半田導電体１１とが接合中間層２７を介して金属接合されている。
【００５７】
図５に示すように、両面配線板２１の銅配線２の表面に接合中間層２７を形成し、この接合中間層２７を介して銅配線２と半田導電体１１とが金属接合している。すなわち、後に詳しく説明するが、半田導電体１１と銅配線２の界面に金属接合された接合中間層２７が形成され、接合中間層２７を介して半田導電体１１と銅配線２が金属接合された一体構造を実現できる。したがって本構造により、高い接続信頼性をもつ両面配線板２１が得られる。
【００５８】
次に、このような高い接続信頼性をもつ両面配線板の製造方法について図６（ａ）〜図６（ｈ）、図７（ａ）〜図７（ｃ）、図４、図８（ａ）〜図８（ｇ）を用いて更に詳しく説明する。
【００５９】
最初に、本発明の実施例２における両面配線板の製造方法について図６（ａ）〜図６（ｈ）を用いて説明する。
【００６０】
図６（ａ）は本発明の実施例２における原材料である両面銅張積層板の要部断面図、図６（ｂ）は本発明の実施例２における配線が形成された両面配線板の要部断面図、図６（ｃ）は本発明の実施例２における接合中間層が形成された両面配線板の要部断面図、図６（ｄ）は本発明の実施例２における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、図６（ｅ）は本発明の実施例２における半田導電体が配置された両面配線板の要部断面図、図６（ｆ）は本発明の実施例２における半田導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、図６（ｇ）は本発明の実施例２における半田導電体を貫通孔裏より圧入した両面配線板の要部断面図、図６（ｈ）は本発明の実施例２における層間接続後の両面配線板の要部断面図である。
【００６１】
まず、図６（ａ）に示すように、絶縁層１の両面に銅箔３１が直接形成された両面銅張積層板２８を準備する。なお、本発明の実施例２においては、絶縁層１と銅箔３１の間に接着層が無い二層タイプを挙げているが、接着層の有る三層タイプを用いることも可能であり、適宜好適に応じどちらを使用してもよく、これに限定されるものではない。
【００６２】
次に、図６（ｂ）に示すように、マスク材を銅箔３１の表面に形成し（図示せず）、塩化鉄、塩化銅等のエッチング液を用いてエッチング処理を行い、銅配線２が形成された両面配線板２１を得る。これにより形成された銅配線は、この後の工程において、何ら影響を受けることがない。したがって、本発明の実施の形態における両面配線板２１の製造方法においては、銅配線の形成工程までで配線の最終形状が規定されるので、配線の微細化が可能となる。
【００６３】
更に、図６（ｃ）に示すように、マスク材を銅配線２の表面に形成し（図示せず）、めっきまたは蒸着によって銅配線２と金属接合された数百ナノから数ミクロンの均一な厚さの接合中間層２７が形成された両面配線板２１を得る。このとき、接合中間層２７は銅配線２表面にめっきまたは蒸着によって形成されているため、接合中間層２７は銅配線２と金属接合される。
【００６４】
更に、図６（ｄ）に示すように、パンチング金型３を用いた貫通孔加工により、層間接続部に貫通孔４を形成し、図６（ｅ）に示すように吸着ボード３２を用いて貫通孔４側から真空吸着を行い、貫通孔４の一方の開口部上に半田ボール２５を配置する。ここではパンチング金型３を使用した貫通孔形成法を示したが、他にＮＣドリルマシン、レーザー加工機等を用いて貫通孔４を形成することも可能であり、適宜好適に応じどちらを使用してもよく、これに限定されるものではない。
【００６５】
更に、図６（ｆ）に示すように、貫通孔４を形成した両面配線板２１を吸着ボード３２に載せたままプレス用上板７を下方向に移動加圧させ、半田ボール２５を貫通孔４内に圧入し、貫通孔４の他方の開口部より半田ボール２５を突出させる。このとき、同時に半田ボール２５に超音波金属接合機によって加圧加振させながら接合中間層２７と半田ボール２５とを金属接合する。
【００６６】
次に、図６（ｇ）に示すように、両面配線板２１を裏返しプレス用底板８に配置し、プレス用上板７を下方向に移動加圧させ、半田ボール２５と接合中間層２７とを被覆接合させると共に、突出させた半田ボール２５に超音波金属接合機によって加圧加振させながら接合中間層２７と半田ボール２５とを金属接合させる。これにより得られた両面配線板２１は、接合中間層２７を介して、半田ボール２５と銅配線２とが強固に接合されるため、半田ボール２５と銅配線２が金属接合された一体構造を実現でき、高い接続信頼性を確保することができる。
【００６７】
ここで、接合中間層２７の硬度の範囲は、半田導電体１１の硬度を基準として、銅配線２と半田導電体１１との硬度の差より小さい範囲の硬度となる。これは、超音波金属接合機によって金属接合する際に、接合中間層２７と半田導電体１１との硬度が同等である方がより強固な接合を得られるためである。本実施例では、半田ボール２５と接合中間層２７とを金属接合させるため、接合中間層２７の硬度は半田ボール２５に近い方が良い。具体的に接合中間層２７に使用する材料としては、錫、錫合金、アルミニウム、アルミニウム合金、金または金合金があげられる。例えば、半田導電体１１のビッカース硬度が１６ＨＶの時には、接合中間層２７の硬度が１６ＨＶである錫若しくは錫合金が良い。しかし、接合中間層２７は、これに限定されるものではなく、半田導電体１１の硬度は半田の組成比によって変わるため、適宜好適に応じて接合中間層の材料は選択される。
【００６８】
なお、接合中間層２７と半田ボール２５とを金属接合させる方法としては、超音波金属接合機によって超音波振動を与えながら圧力を加えることによって金属接合するものだけでなく、融点以下の温度で加圧密着させ、接合面における原子の相互拡散を利用して接合する摩擦圧接や、温度変化を与えることなく常温の状態で塑性変形させて圧接する常温圧接でもよい。
【００６９】
以上のプロセスにより、図６（ｈ）に示すように、半田ボール２５と銅配線２の界面に金属接合された接合中間層２７が形成され、接合中間層２７を介して半田ボール２５と銅配線２が金属接合された一体構造を実現できるため、高い接続信頼性を持つ両面配線板２１が得られる。
【００７０】
次に、銅配線２と半田導電体１１が超音波金属接合機によって金属接合される様子について詳しく説明する。
【００７１】
図７（ａ）は本発明の実施例２における半田ボール圧入後の半田ボールと接合中間層との界面の要部断面図、図７（ｂ）は本発明の実施例２における金属接合を行っている途中の半田ボールと接合中間層との界面の要部断面図、図７（ｃ）は本発明の実施例２における金属接合後の半田ボールと接合中間層との界面の要部断面図である。
【００７２】
図７（ａ）に示すように圧入を行った直後の銅配線２と半田ボール２５との界面は表面の凹凸などによって空隙３３が存在し、また、それぞれの表面には酸化膜が存在し、これらが金属同士の接合を阻害している。次に、図７（ｂ）に示すように、加圧しながら超音波を加えることにより、金属接合されていない非金属接合面３４と空隙３３が次第に消滅し、お互いの金属が密着されて、金属接合面３５のようになる。最後に、図７（ｃ）に示すように、結晶粒どうしが原子間距離になるまで接近すると強力な引力が働き、接合する材料同士が密着され、金属接合を行うことができる。
【００７３】
このようにして得られた本発明の実施例２における両面配線板２１の製造方法は、半田ボール２５と銅配線２が接合中間層２７に金属接合された一体構造を実現でき、高い接続信頼性を有する両面配線板２１が得られる。また、半田ボール２５を圧入すると同時に圧接によって金属接合を行うため加熱を必要としないので、両面配線板２１に使用する材料に耐熱性を必要とせず、生産性の高い両面配線板２１を製造できる。
【実施例３】
【００７４】
図８は実施例３における両面配線板の要部側面断面図である。
【００７５】
図８において、実施例３における両面配線板２１ａが実施例２における両面配線板２１と異なる点は、接合中間層２７が予め半田導電体の最外表面に形成されており、接合中間層２７が半田ボール２５全体を被覆しているという点である。
【００７６】
次に、本発明の実施例３における両面配線板の製造方法について図９（ａ）〜図９（ｇ）を用いて説明する。
【００７７】
図９（ａ）は本発明の実施例３における原材料である両面銅張積層板の要部断面図、図９（ｂ）は本発明の実施例３における配線が形成された両面配線板の要部断面図、図９（ｃ）は本発明の実施例３における貫通孔が形成された両面配線板の要部断面図、図９（ｄ）は本発明の実施例３における半田導電体が配置された両面配線板の要部断面図、図９（ｅ）は本発明の実施例３における半田導電体を圧入した両面配線板の要部断面図、図９（ｆ）は本発明の実施例３における半田導電体を貫通孔裏より圧入した両面配線板の要部断面図、図９（ｇ）は本発明の実施例３における層間接続後の両面配線板の要部断面図である。
【００７８】
まず、図９（ａ）に示すように、絶縁層１の両面に銅箔３１が直接形成された両面銅張積層板２８を準備し、図９（ｂ）に示すように、エッチング処理により銅配線２が形成された両面配線板２１を得る。
【００７９】
更に、図９（ｃ）に示すように、パンチング金型３を用いた貫通孔加工により、層間接続部に貫通孔４を形成し、図９（ｄ）に示すように吸着ボード３２を用いて貫通孔４側から真空吸着を行い、貫通孔４の一方の開口部上に、無電解めっきによって最外表面に数百ナノから数ミクロンの均一な厚さの接合中間層２７を形成した半田ボール２５を配置する。
【００８０】
更に、図９（ｅ）に示すように、両面配線板２１を吸着ボード３２に載せたままプレス用上板７を下方向に移動加圧させ、半田ボール２５を貫通孔４内に圧入し、貫通孔４の他方の開口部より半田ボール２５を突出させると共に、半田ボール２５に超音波金属接合機によって加圧加振させながら銅配線２と接合中間層２７とを金属接合する。
【００８１】
次に、図９（ｆ）に示すように、両面配線板２１を裏返しプレス用底板８に配置し、プレス用天板７を下方向に移動加圧させ、銅配線２と接合中間層２７とを被覆接合させた後、突出させた半田ボール２５に超音波金属接合機によって加圧加振させながら反対の銅配線２と接合中間層２７とを金属接合させる。これにより得られた両面配線板２１ａは、接合中間層２７を介して、半田ボール２５と銅配線２とが強固に接合されるため、半田ボール２５と銅配線２が金属接合された一体構造を実現でき、高い接続信頼性を確保することができる。本実施例では、銅配線２と接合中間層２７とを金属接合させるため、接合中間層２７の硬度は銅配線２に近い方が良い。具体的に接合中間層２７に使用する材料としては、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、金、若しくは金合金があげられる。例えば、銅配線２のビッカース硬度が１００〜１３０ＨＶの時には、接合中間層２７の硬度が１００ＨＶである銅若しくは銅合金が良い。しかし、接合中間層２７の硬度、これに限定されるものではなく、銅配線２の硬度は銅の作製条件によって変わるため、適宜好適に応じて接合中間層２７の材料は選択される。
【００８２】
以上のプロセスにより、図９（ｇ）に示すように、半田ボール２５と銅配線２の界面に金属接合された接合中間層２７が形成され、銅配線２と半田ボール２５と接合中間層２７とが金属接合された一体構造を実現できるため、高い接続信頼性を持つ両面配線板２１ａが得られる。
【００８３】
このようにして得られた本発明の実施例３における両面配線板２１の製造方法は、半田ボール２５と銅配線２が接合中間層２７に金属接合された一体構造を実現でき、高い接続信頼性を有する両面配線板２１ａが得られる。また、予め接合中間層２７が最外表面に形成された半田ボール２５を圧入し金属接合を行うことにより、接合中間層２７を形成する工程を必要とせず層間接続部を形成できる。また、接合中間層が被覆された半田ボール２５を圧入すると同時に圧接による金属接合を行うため、両面配線板２１に使用する材料に耐熱性を必要とせず、生産性の高い両面配線板２１を製造できる。
【実施例４】
【００８４】
最後に、前述した両面配線板２１を更に積層化する本発明の実施の形態における両面配線板について図１０を用いて説明する。図１０は本発明の実施例１における積層後の多層配線板の要部断面図である。
【００８５】
図１０において、２３は片面配線板１９と両面配線板２１を接着シート２０を介して積層した多層配線板である。図１０に示すように、前述した本発明の一実施の形態によって製造された両面配線板２１を接着シート２０を介してさらに積層し、銅配線数を増加させた多層配線板２３が得られる。ここで得られた多層配線板２３は、構成材料である両面配線板２１が高接続信頼性で、微細な銅配線２をもつため、接続信頼性が高く、銅配線２の微細化に優れたものとなる。
【００８６】
以上の様にして得られた本発明の一実施の形態における多層配線板１８は、高接続信頼性で、微細な銅配線２をもつ多層配線板１８同士をさらに積層し形成を行うため、接続信頼性が高く、銅配線２の微細化に優れる。したがって、本発明によっても、接続信頼性の高い、銅配線２の微細化に最適な、生産性に優れる層間接続を有する多層配線板１８が得られる。
【００８７】
ここでは、実施例１についてのみ示したが、実施例２、実施例３においても同様にして多層配線板１８を得ることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上の構成により本発明の配線板は、銅配線と接続中間層を金属接合させることができるので、導電体と銅配線間の接続信頼性を向上させた配線板及びその製造方法が提供できる。
【符号の説明】
【００８９】
１    絶縁層
２    銅配線
３    パンチング金型
４    貫通孔
５    インクジェットヘッド
６    導電性ナノインク
７    プレス用上板
８    プレス用底板
１１    半田導電体
１２    金属皮膜
１３    絶縁性シート
１４    半田接続バンプ
１５    加熱加圧上プレス
１６    加熱加圧下プレス
１７    保護シート
１８    多層配線板
１９    片面配線板
２０    接着シート
２１    両面配線板
２３    多層配線板
２５    半田ボール
２７    接合中間層
２８    両面銅張積層板
３１    銅箔
３２    吸着ボード
３３    空隙
３４    非金属接合面
３５    金属接合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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