(57)【要約】【課題】層間接続の信頼を確保しつつ、高密度な両面銅張り積層板を提供すること。【解決手段】両面に銅箔を有した中間層に絶縁層として樹脂層がある両面板であって、銅箔層間が銅と半田との２層メッキ構造のバンプにより、電気的に半田接続された構造を有するバンプ内蔵型両面銅張り板であり、好ましくは、半田が錫のみまたは、錫と鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅の少なくとも１種類以上からなる合金であるバンプ内蔵型両面銅張り板。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面に銅箔を有した中間層に絶縁層として樹脂層がある両面板であって、銅箔層間が銅と半田との２層メッキ構造のバンプにより、電気的に半田接続された構造を有するバンプ内蔵型両面銅張り板。
【請求項２】
半田が錫のみまたは、錫と鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅の少なくとも１種類以上からなる合金である請求項１記載のバンプ内蔵型両面銅張り板。
【請求項３】
銅箔を片面に有する片面板の基材である絶縁材側からブラインドホールを形成する工程、銅と半田との２種メッキを組み合わせたバンプを形成する工程、絶縁材側又は、張り合わせる銅箔層側にフラックス機能付き接着剤をラミネート又は塗布する工程、及び基材両側に銅箔を半田の融点以上の温度で熱圧着する工程、を有するバンプ内蔵型両面銅張り板の製造方法。
【請求項４】
半田が錫のみまたは、錫と鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅の少なくとも１種類以上からなる合金である請求項３記載のバンプ内蔵型両面銅張り板の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４記載のバンプ内蔵型両面銅張り板の製造方法を使用して得られたバンプ内蔵型両面銅張り板。
【請求項６】
請求項１、２又は５記載いずれか記載のバンプ内蔵型両面銅張り板を使用して得られたプリント配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、電子機器の部品として用いられるプリント配線板素材としての銅張り積層板の構造及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高密度化に伴い、プリント配線板もファイン化が進んでおり、その素材も高密度なのものが必要とされ用途も拡大されると考えられる。
従来のプリント配線板の素材である銅張り積層板は、両面板の場合、上下間の銅箔とそれらの間は絶縁層から構成されている。
【０００３】
一般に層間の接続は両面銅張り積層板にドリル、レーザでスルーホールまたはビアホールを形成したあと、めっきを施して導通を取るが、このめっき分だけ銅箔層が厚くなりファインな回路パターンが作製できなくなるという問題がある。またスルーホールにより空けた孔上には回路を設けることができず、回路の設計上制約が多くなる。またスルーホール部が多くなればなるほどスルーホール周囲に必要なランドの面積も増えるため、部品の実装、配線パターンへは致命的となり、回路密度を上げることができない。
【０００４】
この問題を解決すべく新しい層間接続技術として、たとえば特許文献１が提案されている。
工法は、銅箔層を有した片面板に、エッチングでφ１００μｍ程度のバンプを形成した後、貼り合せる銅箔層を有する片面板の絶縁材側から熱圧接する。バンプがそのまま絶縁層を突き破る形で貫通するとともに、接合境界面の銅活性面を露出させ、銅と銅の金属接合を形成して両面板を作ることにある。
これは、特別な工程がなくシンプルなプロセスではあるが、バンプと銅箔との間に絶縁層の噛み込みがあり接合としては信頼性が低く、突き当てのみでは酸化皮膜の影響より、銅と銅との安定した金属接合、接続信頼性が得られるとは言い難い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１３−３２６４５９号公報
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、プリント配線板の素材である両面銅張り積層板において、高密度化対応への問題を解決するためのもので、その目的とするところは、層間接続の信頼を確保しつつ、バンプ内蔵型両面銅張り板を製作することで、高密度な両面銅張り積層板を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］両面に銅箔を有した中間層に絶縁層として樹脂層がある両面板であって、銅箔層間が銅と半田との２層メッキ構造のバンプにより、電気的に半田接続された構造を有するバンプ内蔵型両面銅張り板、
［２］半田が錫のみまたは、錫と鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅の少なくとも１種類以上からなる合金である第１項記載のバンプ内蔵型両面銅張り板、
［３］銅箔を片面に有する片面板の基材である絶縁材側からブラインドホールを形成する工程、銅と半田との２種メッキを組み合わせたバンプを形成する工程、絶縁材側又は、張り合わせる銅箔層側にフラックス機能付き接着剤をラミネート又は塗布する工程、及び基材両側に銅箔を半田の融点以上の温度で熱圧着する工程、を有するバンプ内蔵型両面銅張り板の製造方法、
［４］半田が錫のみまたは、錫と鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅の少なくとも１種類以上からなる合金である第３項記載のバンプ内蔵型両面銅張り板の製造方法、
［５］第３又は４項記載のバンプ内蔵型両面銅張り板の製造方法を使用して得られたバンプ内蔵型両面銅張り板、
［６］第１、２又は５項いずれか記載のバンプ内蔵型両面銅張り板を使用して得られたプリント配線板、
である。
【０００８】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について説明するが、これらは何ら限定されるものではない。
図１に本発明のバンプ内蔵型両面銅張り板を説明するための断面図を示す。
バンプ内蔵型両面銅張り板を加工する方法として、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂を硬化させた絶縁材からなる片面板を準備する（図１−（ａ））。絶縁材側からブラインドホールを形成する際にレーザ法を用いると開口部を容易に形成することができ、かつ小径もあけることができる。更に、過マンガン酸カリウム水溶液などによるウェットデスミア又はプラズマなどによるドライデスミアなどの方法により、ブラインドホールに残存している樹脂を除去すると層間接続の信頼性が向上し好ましい（図１−（ｂ））。
【０００９】
ブラインドホール内にはバンプが絶縁材側からの面から突出するまでメッキ法で形成する（図１−（ｃ））。銅と半田の２種メッキを組み合わせたバンプは、半田が錫のみまたは、錫と鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅の少なくとも１種類以上からなる合金を選択する（図１−（ｄ））。
【００１０】
次に、この片面板のバンプが露出している樹脂面にフラックス機能付き接着剤層を形成する（図１−（ｅ））。このフラックス機能付き接着剤層は貼り合せる銅箔層の面に形成しても差し支えはない。このフラックス機能付き接着剤層は印刷法により片面板のバンプにフラックス機能付き接着剤を塗布する方法などがあるが、シート状になった接着剤を片面板のバンプにラミネートする方法が簡便である。又、積層前に片面板を枚葉に裁断しても問題はない。
【００１１】
本発明に用いるフラックス機能付き接着剤は、金属表面の清浄化機能、例えば、金属表面に存在する酸化膜の除去機能や、酸化膜の還元機能を有した接着剤であり、第１の好ましい接着剤の構成としては、フェノール性水酸基を有するフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、ポリビニルフェノール樹脂などの樹脂（Ａ）と、前記樹脂の硬化剤（Ｂ）を含むものである。硬化剤としては、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂やイソシアネート化合物が挙げられる。
【００１２】
フェノール性水酸基を有する樹脂の配合量は、全接着剤中２０重量％以上〜８０重量％以下が好ましく、２０重量％未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、８０重量％を越えると十分な硬化物を得られず、その結果として接合強度と信頼性が低下するおそれがあり好ましくない。一方、硬化剤として作用する樹脂或いは化合物は、全接着剤中２０重量％以上〜８０重量％以下が好ましい。接着剤には、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。
【００１３】
第２の好ましい接着剤の構成としては、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系、レゾルシノール系などのフェノールベースや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族などの骨格をベースとしてエポキシ化されたエポキシ樹脂（Ｃ）と、イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤（Ｄ）を含むものである。イミダゾール環を有する硬化剤としては、イミダゾール、２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、ビス（２−エチル−４−メチル−イミダゾール）などが挙げられる。
エポキシ樹脂の配合量は、全接着剤中３０重量％以上〜９９重量％以下が好ましく、３０重量未満だと十分な硬化物が得られないおそれがあり好ましくない。
【００１４】
上記２成分以外に、シアネート樹脂、アクリル酸樹脂、メタクリル酸樹脂、マレイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を配合してもよい。又、必要に応じて着色剤、無機充填材、各種のカップリング剤、溶媒などを添加してもよい。
【００１５】
イミダゾール環を有し、かつ前記エポキシ樹脂の硬化剤となるものの配合量としては、全接着剤中１重量％以上〜１０重量％以下が好ましく、１重量％未満だと金属表面を清浄化する作用が低下し、エポキシ樹脂を十分に硬化させないおそれがあり好ましくない。１０重量％を越えると硬化反応が急激に進行し、接着剤層の流動性が劣るおそれがあり好ましくない。
接着剤の調整方法は、例えば固形のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ａ）と、固形の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）を溶媒に溶解して調整する方法、固形のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ａ）を液状の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）に溶解して調整する方法、固形の硬化剤として作用する樹脂（Ｂ）を液状のフェノール性水酸基を有する樹脂（Ｂ）に溶解して調整する方法、又固形のエポキシ樹脂（Ｃ）を溶媒に溶解した溶液に、イミダゾール環を有し、かつエポキシ樹脂の硬化剤として作用する化合物（Ｄ）を分散もしくは溶解する方法などが挙げられる。使用する溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサン、トルエン、ブチルセルソブル、エチルセロソブル、Ｎ−メチルピロリドン、γ−ブチルラクトンなどが挙げられる。好ましくは沸点が２００℃以下の溶媒である。
【００１６】
次に片面板に貼り合せる銅箔層をレイアップし、半田接合が可能な温度に加熱する。バンプが、フラックス機能付き接着剤層を介して、バンプと貼り合せる銅箔層とバンプの半田が熔融接合するまで熱圧着を行う（図１−（ｆ））。半田の熔融しない温度で再加熱してフラックス機能付き接着剤層を硬化させて層間を接着させることで、片面板及び貼り合せる銅箔層を積層する（図１−（ｇ））。各層を積層する方法として、真空プレス又は熱ラミネートとベーキングを併用する方法等を用いることができる。
このバンプ内蔵型両面銅張り板を使用することで、回路作成（エッチング）工程のみで層間接続されたプリント配線板の製作が可能である（図１−（ｈ））。
以上がバンプ内蔵型両面銅張り板の作成についてであるが下記に実施例を挙げる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
実施例としてバンプ内蔵型両面銅張り板の作成について述べる。
銅箔を有する絶縁材からなる片面版：ＬαＺ［住友ベークライト（株）製］銅箔層厚み１２μｍ、樹脂層厚み５５μｍに、樹脂材側からＵＶレーザより径φ１００μｍ、φ７５μｍ、φ５０μｍのブラインドホールを明け、メッキにより銅バンプの高さを基材表面から１８μｍまで突出形成して、銅バンプ上に半田メッキを厚み６μｍまで施した。形成したバンプ面にフラックス機能付き接着剤：ＲＣＦ［住友ベークライト（株）製］厚み１８μｍをラミネートし、貼り合せる銅箔層にレイアップした。その後、真空式加圧ラミネーターで１３０℃、０．６Ｍｐａ、３０秒で仮接着した後、油圧式プレスで２５０℃、１．０Ｍｐａで３分間プレスし、フラックス機能付き接着剤層を介して、バンプが、銅箔層と熔融接合し金属接合を形成し、次いで温度を１７０〜１８０℃、２Ｍｐａ、６０分間硬化加熱してバンプ内蔵型両面銅張り板を得た。
【００１８】
実施例２
銅箔を有する絶縁材からなる片面版：ネオフレックス：ＮＥＸ［三井化学（株）製］銅箔層厚み１２μｍ、ポリイミド層厚み１３μｍに、ポリイミド材側からＵＶレーザより径φ１００μｍ、φ７５μｍ、φ５０μｍのブラインドホールを明けた。メッキにより銅バンプの高さを基材表面から１８μｍまで突出形成して、銅バンプ上に半田メッキを厚み６μｍまで施した。形成したバンプ面にフラックス機能付き接着剤：ＲＣＦ［住友ベークライト（株）製］厚み１８μｍをラミネートし、貼り合せる銅箔層にレイアップした。その後、実施例１と同等の工法でバンプ内蔵型両面銅張り板を得た。
【００１９】
比較例１
図１−（ｄ）に表記したフラックス機能付き接着剤シートをフラックス機能のない一般的な接着シートパイララックスＬＦ１００［デュポン（株）製］に変更した以外、実施例１と同等の工法で得られたバンプ内蔵型両面銅張り板。
【００２０】
実施例１及び実施例２のバンプ内蔵型両面銅張り板は、金属同士で層間接続部が確実に接合されており、温度サイクル試験では、断線不良の発生がなく、金属接合部の接合状態も良好で、温度サイクル試験後の導通抵抗も変化しなかった。また、熱衝撃試験：２６０℃オイル⇔常温オイルのサイクル１００回以上断線なく、抵抗変化率１０％未満であるため、接続部分の不良がなく接続信頼性を十分に有することが出来た。しかし比較例１の場合、バンプと銅箔層のレイアップ時に樹脂噛みしているものが見られることから、熱衝撃試験後、断線や導通抵抗値の上昇が見られ信頼性が不十分であった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に従うと、層間接続の信頼を確保しつつ、バンプ内蔵型両面銅張り板を基材に提供することができ、回路と部品実装の高密度化への対応、更には、プロセス工程の削減により、コストの削減ができるためプリント配線板用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバンプ内蔵型両面銅張り板の製造工程の一実施例を説明するための断面図。
（ａ）：片面板
（ｂ）：ブラインドホール
（ｃ）、（ｄ）：バンプ形成
（ｅ）：接着剤層形成
（ｆ）、（ｇ）：積層（真空プレスまたは、熱ラミネート・ベーキング）
（ｈ）：回路形成（エッチング）
【符号の説明】
１：銅箔層
２：樹脂層
３：ブラインドホール
４：金属または合金その１
５：金属または合金その２
６：フラックス機能付き接着剤
７：バンプ充填型両面板
【図１】
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