(57)【要約】      （修正有）【課題】高い接続信頼性で導電接続し得るプリント基板の製造方法を提供する。【解決手段】導電性微粒子３を用いて、スルーホールを介して導電接続するプリント基板の製造方法であって、樹脂製基材微粒子の表面に金属層が形成されてなる粒径０．０１μｍ〜３００μｍの導電性微粒子３を、プリント基板のスルーホール２内に多数充填し、１５０℃±１０℃にて３０〜９０秒の予備加熱後、２００℃以上３５０℃以下にて５〜１０秒の本加熱により、前記金属層を溶融させて導電性微粒子同士を結合することによりスルーホール部の熱伝導性及び導電性を改善するプリント基板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性微粒子を用いて、スルーホールを介して導電接続するプリント基板の製造方法であって、樹脂製基材微粒子の表面に金属層が形成されてなる粒径０．０１μｍ〜３００μｍの導電性微粒子を、プリント基板のスルーホール内に多数充填し、１５０℃±１０℃にて３０〜９０秒の予備加熱後、２００℃以上３５０℃以下にて５〜１０秒の本加熱により、前記金属層を溶融させて導電性微粒子同士を結合することによりスルーホール部の熱伝導性及び導電性を改善することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スルーホールを介して、プリント基板を容易にかつ高い接続信頼性をもって導電接続することができる、プリント基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣやＬＳＩ等の電気回路を製造する際、プリント基板や回路素子等の電極同士の電気的接続には、微細な電極同士を対向させて金属バンプ等を用いハンダや導電ペーストで接合したり、金属バンプ等を直接圧着する方法が採られていた。しかし、ハンダ付けや金属バンプ等による方法では生産効率が低く、また導電接続の安定性の面でも更に改善が求められるものであった。
そこで、対向する電極間に、プラスチック微粒子の表面に金属メッキ層が形成された電性微粒子を配設することが報告されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、電極面と導電性微粒子との接触面積が不充分となり、やはり導電接続が不安定であるという問題点があった。
【０００３】
一方、近年、電気回路は一層高密度化や多層化等によって高性能化の一途をたどり、これに対応して、電気回路のプリント基板にスルーホールと呼ばれる貫通孔を設け、このスルーホールを介して導電接続を行う方法が提案され実用化されつつある。
【０００４】
しかし、スルーホール部の内部は空気の存在により当然熱伝導性が低く、また、スルーホール部でインピーダンスが大幅に変化し反射が発生して電気信号に変動が生じるという問題点があった。
また、フォトレジスト等が上下からスルーホール部を覆って空気を密閉した状態となり、昇温時にこの部分が破裂したり、その結果スルーホール部周辺に亀裂が発生したり、更には、高温・冷却等の外環境変化に伴うスルーホール部の伸縮により応力が発生しスルーホール部の接続安定性が維持されないという問題点があった。
【特許文献１】
特開平１−２２５７７６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来のプリント基板の製造方法等の問題点に鑑み、高い接続信頼性で導電接続し得る導電接続構造のプリント基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、導電性微粒子を用いて、スルーホールを介して導電接続するプリント基板の製造方法であって、樹脂製基材微粒子の表面に金属層が形成されてなる粒径０．０１μｍ〜３００μｍの導電性微粒子を、プリント基板のスルーホール内に多数充填し、１５０℃±１０℃にて３０〜９０秒の予備加熱後、２００℃以上３５０℃以下にて５〜１０秒の本加熱により、前記金属層を溶融させて導電性微粒子同士を結合することによりスルーホール部の熱伝導性及び導電性を改善する導電接続構造のプリント基板の製造方法を提供する。
【０００７】
本発明において用いられる導電性微粒子は、樹脂製基材微粒子の表面に金属層が形成されてなるものである。
樹脂製基材微粒子は樹脂の有する応力緩和効果により、接続部、即ちスルーホール部に或る程度の応力がかかっても断線するのを防ぐことができる。
【０００８】
上記樹脂製基材微粒子を構成する樹脂としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−クロロスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン誘導体；塩化ビニル；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類；アクリロニトリル等の不飽和ニトリル類；（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステアリル、エチレングリコール（メタ）アクリレート、トリフルオロエチル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸エステル誘導体等を重合した物等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用しても良い。
【０００９】
また、上記樹脂製基材微粒子を構成する樹脂を合成する際には、例えばジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジビニルナフタレン、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジアリルフタレート及びその異性体、トリアリルイソシアヌレート及びその誘導体等の架橋性単量体を加えても良い。これら架橋性単量体は単独で用いてもよく、２種以上を併用しても良い。
【００１０】
上記樹脂製基材微粒子の形状は特に限定されず、通常、球形、楕円形のもの等が用いられ、導電性微粒子の形状も、一般に、球形、楕円形のもの等が用いられる。
【００１１】
上記金属層は、導電性の高い金属もしくは合金から構成されることが好ましい。その例としては、例えば、金、銀、銅、白金、亜鉛、鉄、錫、鉛、アルミニウム、コバルト、インジウム、ニッケル、クロム、チタン、アンチモン、ビスマス、ゲルマニウム、カドミウム、珪素等、及び、ハンダ等のこれらの合金等が挙げられる。
【００１２】
上記金属層は、２層以上の多層構造からなるものであってもよい。各層を構成する金属は、同じ金属であってもよいし、層ごとに異なる金属であってもよいが、最外層は低融点の金属から構成されているのが好ましい。上記低融点金属としては、例えば、鉛、スズ、ビスマス等の低融点金属、ハンダ、スズ−銀合金、スズ−ビスマス合金等の低融点合金が挙げられ、金属層の最外層は、通常、主に鉛と錫との合金からなるハンダ層であるのが好ましい。
上記金属層の厚さは特に限定されないが、好ましくは樹脂製基材微粒子の粒径の２〜３％程度とされる。
【００１３】
上記金属層を形成する方法としては特に限定されず、例えば、上記樹脂製基材微粒子表面に無電解メッキ等により形成する方法等が挙げられる。
【００１４】
本発明におけるスルーホールとは、プリント基板を貫通して設けられた孔であって、プリント基板の両面に形成された回路を接続したり、プリント基板の両面に取り付けた他の電子部品との接続を行ったりするものであり、一般に、スルーホール部分には適宜の材質のメッキが施されており、スルーホールメッキと称される。
本発明における導電性微粒子は、特に高密度実装を実現するために、微細なスルーホールに好適に用いられる。
【００１５】
本発明においては、粒径が０．０１μｍ〜３００μｍの導電性微粒子を用いるが、実際の使用に際し、この範囲内でスルーホールの径によって適宜の径のものを選択する。粒径は好ましくは、０．０１μｍ〜１００μｍであり、より好ましくは、０．０５μｍ〜５０μｍであり、更に好ましくは、０．１μｍ〜１０μｍである。
【００１６】
また、導電性微粒子に形成された金属層を溶融させて導電性微粒子同士を結合する際は、１５０℃±１０℃にて３０〜９０秒の予備加熱、及びその後、２００℃以上３５０℃以下にて５〜１０秒の本加熱を必要とする。
これらの予備加熱条件及び本加熱条件を満たさなければ、溶融不良が発生するおそれがあるからである。即ち、予備加熱の場合に、３０秒未満では金属によっては溶融不良が起こり、逆に９０秒を越えるとプリント基板が変形する可能性がある。本加熱の場合に、５秒未満では溶融不良が起こる可能性があり、逆に１０秒を越えるとプリント基板が変色する可能性がある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の導電接続構造のプリント基板の製造方法を説明するための、スルーホールを明示した模式的断面図であり、図２は、本発明に用いられる導電性微粒子の模式的断面図である。
本発明においては、まずプリント基板（１）に形成されたスルーホール（２）（図１ａ参照）に、導電性微粒子（３）を多数充填する。尚、（２１）はスルーホールに形成されているメッキ層である。また、図２における（３１）は樹脂製基材微粒子であり、（３２）はその表面に形成されている金属層である。
この際、金属層（３２）の最外層がハンダ層であれば、多数の導電性微粒子（３）をそのまま充填するが、ハンダ層でない場合は金属層の溶融による導電性微粒子同士の結合を容易確実にするためにハンダペーストと共に充填するのが好ましい。ハンダペーストは、一般に、ハンダ粉を活性ペーストや溶剤と混練して得られるペースト状を呈したものである。
【００１８】
また導電性微粒子（３）は、スルーホール（２）の両出口から盛り上がる程度にまで充填することが好ましい（図１ｂ）。これにより、接続信頼性を向上させることができる。また、充填する際には、できる限り導電性微粒子間に隙間ができないようにすることが好ましい。
その後、金属層が溶融するまで加熱して、導電性微粒子同士を融着させ、充填した導電性微粒子全体を、図１ｃに結合した導電性微粒子（４）として示すようにあたかも一つの焼結金属の如くなし、これにより、スルーホール（２）部の熱伝導性及び導電性を改善するのである。尚、（５）は電子部品である。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
平均粒径が０．０８８μｍのジビニルベンゼンからなる樹脂製基材微粒子に、金属層としてハンダめっき層を形成して、平均直径０．１μｍの導電性微粒子を得た。
【００２０】
一方、両面に形成された回路間を接続できるようにした直径５０μｍ、深さ２００μｍのスルーホールを有するプリント基板を用意し、約３億個の前記導電性微粒子をソルダーペーストと混合したものを、このスルーホールに充填した。
【００２１】
その後、１５０℃±１０℃にて６０秒の予備加熱後、２３０℃にて８秒の本加熱を行って、導電性微粒子の金属層を溶融（リフロー）させて、導電性微粒子同士を融着させるとともにスルーホール内部にハンダ付けして、目的とする導電接続構造のプリント基板を得た。
得られたプリント基板のスルーホール部の熱伝導性及び導電性を以下の方法で評価したところ、導電性微粒子の充填前の熱伝導率が１０Ｗ／ｍｋであったのに対し、充填接続後は６０Ｗ／ｍｋであり、また導電性微粒子の充填前のインピーダンスが８１．２Ωであったのに対し、充填接続後は６１Ωであり、明らかに改善されていた。
【００２２】
また、スルーホール部の温度サイクルテストによる耐久性を確認したところ、導電性微粒子の充填前が６０００時間であったのに対し、充填接続後は１００００時間であり、明らかに向上していた。
【００２３】
（評価方法）
〔熱伝導率〕
スルーホールの一方に熱源を当て、ある熱流束ｑを与える。熱伝対にてスルーホール両端の温度差ΔＴを測定し、フーリエの法則に従って熱伝導率λを算出した。
〔インピーダンス〕
スルーホールに１０ｍＡの電流を流し、スルーホール両端の電圧を測定し、オームの法則に従って抵抗値を算出した。
〔耐久性〕
低温：−４５℃×３０分、高温：１２５℃×３０分を１サイクルとして、スルーホール部の両端の電流、電圧を測定してインピーダンスを算出し、インピーダンスの変化を観察した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の導電接続構造のプリント基板の製造方法は、バインダーを用いずに樹脂製基材微粒子の表面に金属層が形成されてなる導電性微粒子をプリント基板両面の電子部品等を接続するものであるので、バインダーによる導通不良やバインダー成分による導電部の酸化等の問題もなく、温度変化等により接続部に応力がかかっても、樹脂製基材微粒子により応力が緩和されるので断線が起こることもない。
また、スルーホールに充填させた粒径０．０１μｍ〜３００μｍの導電性微粒子を、特定の温度・時間条件の予備加熱及び本加熱によって金属層を溶融させることにより結合した導電性微粒子は、あたかも一つの焼結された金属のようになって、スルーホール部の熱伝導性及び導電性を改善するとともに、スルーホール部は耐久性が向上するので、本発明によれば、スルーホールを介してプリント基板の両面等における電子部品を容易にかつ高い接続信頼性をもって導電接続することができる。
即ち、耐久性が高く接続信頼性の高いプリント基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント基板の製造方法を説明するための、スルーホールを明示した模式的断面図である。
【図２】本発明に用いられる導電性微粒子の模式的断面図である。
【符号の説明】
（１）      プリント基板
（２）      スルーホール
（２１）  メッキ層（スルーホールメッキ）
（３）      導電性微粒子
（３１）  樹脂製基材微粒子
（３２）  金属層
（４）    結合した導電性微粒子
（５）    電子部品
【図１】
2004303956.tif 000003
【図２】
2004303956.tif 000004