(57)【要約】【課題】  回路基板構造体とその製造方法を提供することである。回路基板構造体は個別に回路化された基板を接合させている。それら基板はそれぞれ少なくとも１つの開口部を含んでおり、その１つのみが接合工程に先立って導電ペーストで実質的完全に充填される。接合されたら導電ペーストは他方の開口部に部分的に移動され、効果的な電気接続を提供する。【解決手段】  開口部２１を含んだ第１回路基板１１と、これに接合され、その開口部２１と整合状態の開口部２１を含んだ第２回路基板１３と、その開口部２１を完全に充填し、第１回路基板１１の開口部２１の一部のみを充填する導電ペースト２５とを含んで成ること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板構造体であって、
開口部を含んだ第１回路基板と、
該第１回路基板に接合され、該第１回路基板の開口部と整合状態の開口部を含んだ第２回路基板と、
該第２回路基板の開口部を完全に充填し、前記第１回路基板の開口部の一部のみを充填する導電ペーストと、
を含んで成ることを特徴とする回路基板構造体。
【請求項２】
第１回路基板と第２回路基板はそれぞれ少なくとも１層の導電層と少なくとも１層の誘電層とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
第１回路基板と第２回路基板の開口部は導電物質層を含んでおり、導電ペーストは該両導電物質層と電気接触状態であることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項４】
導電物質層は金属メッキ層であることを特徴とする請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
第１回路基板と第２回路基板との間に中間誘電層をさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項６】
第１回路基板の外面上に提供され、該第１回路基板の開口部内に延び入る誘電物質層をさらに含んでいることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項７】
開口部を含み、第２回路基板に接合された第３回路基板をさらに含んでおり、該第３回路基板の開口部は該第２回路基板の開口部と整合されており、導電ペーストは該第３回路基板の開口部の一部も充填していることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
【請求項８】
回路基板構造体であって、
開口部を含んだ第１回路基板と、
該第１回路基板に接合され、該第１回路基板の開口部と整合状態の開口部を含んだ第２回路基板と、
該第２回路基板の開口部を前記第１回路基板に面した表面でカバーする導電カバー部材と、
該導電カバー部材上に提供され、前記第１回路基板の開口部の一部のみを充填する導電ペーストと、
を含んで成ることを特徴とする回路基板構造体。
【請求項９】
第１回路基板と第２回路基板はそれぞれ少なくとも１層の導電層と少なくとも１層の誘電層とを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
【請求項１０】
第１回路基板と第２回路基板の開口部は導電物質層を含んでおり、導電ペーストは前記第１回路基板の導電物質層と電気接触状態であることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
【請求項１１】
導電物質層は金属メッキ層であることを特徴とする請求項１０に記載の構造体。
【請求項１２】
第１回路基板と第２回路基板との間に中間誘電層をさらに含んでいることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
【請求項１３】
第１回路基板の外面上に提供され、該第１回路基板の開口部内に延び入る誘電物質層をさらに含んでいることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
【請求項１４】
導電カバー部材は金属層を含んでいることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
【請求項１５】
金属層は銅であることを特徴とする請求項１４に記載の構造体。
【請求項１６】
第２回路基板の開口部は誘電物質で充填されており、カバー部材は該誘電物質上に提供されていることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
【請求項１７】
開口部を含み、第２回路基板に接合された第３回路基板をさらに含んでおり、該第３回路基板の開口部は該第２回路基板の開口部と整合されており、本構造体は前記第２回路基板の開口部をカバーする第２カバー部材をさらに含んでおり、第２塊の導電ペーストは該第２カバー部材上に提供され、前記第３回路基板の開口部の一部のみを充填していることを特徴とする請求項８に記載の構造体。
【請求項１８】
回路基板構造体の製造方法であって、
開口部を含んだ第１回路基板を提供するステップと、
開口部を含んだ第２回路基板を提供するステップと、
該第２回路基板の開口部を導電ペーストで充填するステップと、
該導電ペーストが充填された該第２回路基板の開口部を前記第１回路基板の開口部と整合させるように該第１回路基板と該第２回路基板とを整合させるステップと、
該第１回路基板と該第２回路基板とを接合させて、前記導電ペーストで該第１回路基板の開口部の一部も充填させるステップと、
を含んで成ることを特徴とする回路基板構造体の製造方法。
【請求項１９】
第１回路基板と第２回路基板の接合ステップは積層法により提供されることを特徴とする請求項１８に記載の製造方法。
【請求項２０】
回路基板構造体の製造方法であって、
開口部を含んだ第１回路基板を提供するステップと、
開口部を含んだ第２回路基板を提供するステップと、
前記第１回路基板に面した該第２回路基板の表面に導電カバー部材を提供し、該第２回路基板の開口部をカバーするステップと、
該カバー部材上に導電ペーストを提供するステップと、
前記第１回路基板の開口部と前記第２回路基板の開口部とが整合するように該第１回路基板と該第２回路基板とを整合させるステップと、
該第１回路基板と該第２回路基板とを接合させて、前記導電ペーストで該第１回路基板の開口部の一部のみを充填させるステップと、
を含んで成ることを特徴とする回路基板構造体の製造方法。
【請求項２１】
第１回路基板と第２回路基板との接合ステップは積層法により提供されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の回路基板を含んだ回路基板構造体に関し、さらに特定すればプリント回路ボード（ＰＣＢ）のごとき複合回路基板構造体に関する。本発明はさらにそのような回路基板構造体の製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
積層回路ボード構造物の１製法は回路層と電圧層との複合層を提供するための誘電物質および導電物質の複合層の形成を含む。回路は信号層として知られるディスクリート形態すなわち離散形態の配線パターンでよい。電圧層はグラウンド層またはパワー層であり、時には集合的にパワー層と呼称される。そのような構造物の１製法においては、誘電物質層と導電物質層は連続的に提供される。すなわち、誘電物質が適用されてから回路または電圧層が重ねられ、必要であればドリル加工またはエッチング加工でスルーホール（貫通孔）が設けられる。この方法は追加構造物を追加する連続的ステップを利用するものであり、回路層は、例えば、回路トレースまたは形成パワー層を有した層の形成の各ステップで個別に提供される。これにはメッキされたスルーホール（ＰＴＨ）を形成する正確なドリル加工が必要であるが、その作業には長時間を要する。特に、ＰＴＨの形成に多数のドリル穴が必要とされる場合には作業に時間を要する。
【０００３】
近年において、個別のディスクリート積層構造物（基板）から複合積層構造物（基板構造体）を形成するための比較的に安価なフォト（光）リトグラフ技術が紹介されている。例えば、２００１年３月１９日に米国で出願された特許文献１が存在する。また、特許文献２および特許文献３も存在する。それら発明による構造物と方法は現行のＰＣＢ製造法と比して大きな進歩と利点とを提供するが、さらなる改良の余地がある。よって、さらなる改良を求めて継続的な研究が進められている。本発明はその努力の成果である。
【０００４】
本発明は当該技術分野において大きな進歩をもたらすものと信じる。
【特許文献１】米国特許願０９/８１２２６１「Ｚ軸相互連結プリント配線板構造物」
【特許文献２】米国特許第６３８８２０４（ローファ他）
【特許文献３】米国特許第６４７９０９３（ローファ他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主たる目的は回路基板構造体技術の向上である。また、本発明の別目的は高密度配線パターンを提供し、効率的で単純に製造できる回路基板構造体の提供である。さらに、本発明の別目的はそのような回路基板構造体の製造方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の特徴によれば、開口部を含んだ第１回路基板と、第１回路基板に接合され、第１回路基板の開口部と実質的に整合する開口部を含んだ第２回路基板と、その第２回路基板の開口部を実質的完全に充填し、第１回路基板の開口部を部分的にのみ充填する導電ペーストとを含んで成る回路基板構造体が提供される。
【０００７】
本発明の別特徴によれば、開口部を含んだ第１回路基板と、第１回路基板に接合され、第１回路基板の開口部と実質的に整合する開口部を含んだ第２回路基板と、その第２回路基板の開口部を第１回路基板に面した表面で実質的にカバーする導電カバー部材と、その導電カバー部材上に提供され、第１回路基板の開口部を部分的にのみ充填する導電ペーストとを含んで成る回路基板構造体が提供される。
【０００８】
本発明の別特徴によれば、開口部を含んだ第１回路基板を提供するステップと、開口部を含んだ第２回路基板を提供するステップと、その第２回路基板の開口部を導電ペーストで実質的完全に充填するステップと、第１回路基板の開口部と第２回路基板の開口部とが実質的に整合するように第１回路基板と第２回路基板とを整合させるステップと、第１回路基板の開口部が第２回路基板の開口部を充填する導電ペーストで部分的にのみ充填されるように第１回路基板と第２回路基板とを接合させるステップとを含んで成る回路基板構造体の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の別特徴によれば、開口部を含んだ第１回路基板を提供するステップと、開口部を含んだ第２回路基板を提供するステップと、その第２回路基板の開口部を導電カバー部材によって第１回路基板に面した表面で実質的にカバーするステップと、導電カバー部材上に導電ペーストを提供するステップと、第１回路基板の開口部と第２回路基板の開口部とが実質的に整合するように第１回路基板と第２回路基板とを整合させるステップと、第１回路基板の開口部が導電ペーストで部分的にのみ充填されるように第１回路基板と第２回路基板とを接合させるステップとを含んで成る回路基板構造体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上の通り、本発明によれば、開口部を含んだ第１回路基板と、第１回路基板に接合され、第１回路基板の開口部と実質的に整合する開口部を含んだ第２回路基板と、その第２回路基板の開口部を実質的完全に充填し、第１回路基板の開口部を部分的にのみ充填する導電ペーストとを含んで成ることを主たる特徴とするものであり、これにより、技術の向上ができて、高密度配線パターンを提供することができ、効率的で単純に製造できてしかも効果的な電気接続を可能にする回路基板構造体を提供することができる。
【００１１】
また、本発明に係る回路基板構造体の製造方法によれば、開口部を含んだ第１回路基板を提供するステップと、開口部を含んだ第２回路基板を提供するステップと、その第２回路基板の開口部を導電ペーストで実質的完全に充填するステップと、第１回路基板の開口部と第２回路基板の開口部とが実質的に整合するように第１回路基板と第２回路基板とを整合させるステップと、第１回路基板の開口部が第２回路基板の開口部を充填する導電ペーストで部分的にのみ充填されるように第１回路基板と第２回路基板とを接合させるステップとを含んで成ることに主たる特徴があり、これにより、高密度配線パターンを提供することができ、効率的で単純に製造できてしかも効果的な電気接続を可能にする回路基板構造体の製造方法を提供することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の目的、利点および性能をさらに詳細に説明するため、以下において実施例を利用して本発明を解説する。
【００１３】
本明細書での使用用語の説明をする。“回路基板”とは少なくとも１層の誘電層と１層の導電層とを含んだ基板である。その例にはグラスファイバー補強エポキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリアミド、シアン酸塩樹脂、感光作画性物質、セラミック物質等の誘電物質と、典型的には銅であり、追加金属（例えば、ニッケル、アルミニウム等）またはそれらの合金を含むこともできる金属層（例えば、粉末層または信号層）の導電層とで提供されるプリント回路ボード等の構造物が含まれる。もし誘電層が感光作画性物質であれば感光作画化すなわち感光パターン処理されて現像され、必要であれば望む開口部を有した望む回路パターンが提供される。誘電物質はカーテンコート処理またはスクリーン処理されても、ドライフィルムとして提供されても構わない。
【００１４】
感光作画性物質の最終硬化処理で頑丈な誘電基板が提供され、望む電気回路が形成できる。感光作画性誘電組成物の一例は約８６.５％から約８９％の固形物を含んでおり、その固形物の一例は約２７.４４％のフェノキシ樹脂（商品名；ＰＫＨＣ）、４１.１６％のテトラブロモビスフェノールＡ（商品名；エピレス５１８３）、２２.８８％の８官能性エポキシビスフェノールＡホルムアルデヒドノボラク樹脂（商品名；エピレスＳＵ-８）、４.８５％の光起活性剤（商品名；ＵＶＥ１０１４）、０.０７％のエチルバイオレット染料、０.０３％のフッ化ポリエーテル非イオン性界面活性剤（３Ｍ社の商品名；ＦＣ４３０）、３.８５％のデグッサの非結晶二酸化ケイ素（商品名；アエロシル３８０）を含んだものである。溶媒は全感光作画性誘電組成物の約１１％から約１３.５％で存在する。
【００１５】
ここで教示される誘電層は典型的には約２×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）から約４×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）厚でよい。用語“回路基板構造体”とは少なくとも２体のそのような回路基板を接合させた状態で含んだものであり、その接合手段の一例は従来方式の積層法である。
【００１６】
用語“導電ペースト”とは、本明細書が教示する開口部に充填できる接着性（例えば積層可能な）導電物質である。接着性導電物質の例には、銀充填エポキシペースト（Ｅ.Ｉ.デュポン・ドネモアズ社の商品名；ＣＢ-１００）、あるいは、ポリマー系の熱硬化性または熱可塑性樹脂（エーブルスティック社の商品名；エーブルボンド８１７５）中に、変性液導電粒子または金、錫、パラジウム、銅、合金、またはそれらの混成物等である他の金属粒子を含有したものがある。後述する実施例で使用しているものは、コーティングされた銅ペーストであるが、ポリマーマトリックスに導入された金属コート処理ポリマー粒子も利用できる。
【００１７】
用語“接着シート”とは、例えば通常は積層法による従来の多層ＰＣＢ製法に使用される従来のプリプレグ物質のごとき誘電物質等である。他の例にはピロラックス製品や液晶ポリマー（ＬＣＰ）あるいは他の自立性フィルム材がある。これら誘電接着シートは一方または両方の基板に接着でき、これらの基板部材の接合に利用される。この接着シートも、例えばレーザーや感光作画法によってパターン化処理できる。このような接着シートは導電層（信号層、グラウンド層及び/又は粉末層）を含んで接合製品の回路密度をさらに高めることもできる。そのような接着シートは典型的には５×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）から８×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）厚でよい。
【００１８】
図１には本発明による回路基板構造体１０が図示されている。構造体１０は第１回路基板１１と第２回路基板１３を含んでおり、基板１５等の追加回路基板を含むこともできる。本発明の教示に従った一例では２枚から２０枚の回路基板を含ませることができる。第１回路基板１１は複数の誘電物質層１７を導電物質層１９と交互に含むことができる。この導電物質層１９は、前述のごとく、多くのＰＣＢ製造に利用される信号層、グラウンド層またはパワー層を含むことができ、最終構造体の機能に合わせてパターン化処理される。よって、添付図面の断面図は本発明の例示であり、本発明を限定しない。本発明の一実施例においては全部で８枚の誘電層と７枚の導電層が利用されて基板１１が提供される。この例の７枚の導電層は４枚の信号層と３枚のパワー層を含むことができる。
【００１９】
第１回路基板１１は開口部２１を含んでいる。開口部２１は第１回路基板１１の全厚みを貫通している。図１に示す開口部２１は開口部２１の内壁に沿って基板１１の両表面に沿って外側に延びる導電（例えば銅）メッキ層２３を含む。これらメッキ層２３の外側部分は別な導電部材（第２回路基板１３の場合には他のランド）との電気接続のためのランドやパッド等である。好適には開口部２１は約１×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）から約１５×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）の直径を有する。好適には本文で紹介するその他の開口部も同様な直径を有する。
【００２０】
第２回路基板１３は第１回路基板１１と類似しており、誘電層１７と導電層１９とを含んでいる。第２回路基板１３も第１回路基板１１と同様に開口部２１を有している。さらに、第２回路基板１３は図１のメッキ層２３と類似した導電層２３を含んでいる。導電（メッキ）層２３は基板１１と同様な外部ランド（またはパッド）をも含むことができる。一例では導電層２３と外部ランドは約０.５×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）から３.０×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）の厚みを有することができる。
【００２１】
第２回路基板１３の開口部２１は導電ペースト２５を含んでいる。図１で示すように導電ペースト２５は第２回路基板の開口部２１を完全充填する。導電ペースト２５は図１にて図示するように導電層２３のランドの外側表面で外側に延びることができる。一例では全部で４００立方×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）の導電ペーストが基板の両面の外側ランドに提供される。導電ペーストの提供はステンシル印刷、スクリーン印刷または射出印刷等の従来技術で可能である。
【００２２】
本発明の最も広い実施例では２つの回路基板のみが最終の接合構造体１０の形成に利用される。図１で示すように第３回路基板１５の利用も説明されているが本発明を制限するものではない。基板１５は基板１１と第２回路基板１３とに実質的に類似している。図示の誘電層と導電層のパターンは類似しているが、本発明はそれらの形状に限定されない。異なるパターンの層も様々な基板に利用できる。
【００２３】
図１に示す形態で整合された基板に対する次のステップは基板同士を接合して構造体１０を形成することである。そのような接合構造体１０は図２に図示されている。好適な接合方法は従来方式の積層処理である。例えば、約７０℃から約２００℃で約３０分から約１８０分、約５０×０．０７パスカル（psi）から約５００×０．０７パスカル（psi）の圧力で処理する。
【００２４】
好適実施例では接着シート３１が基板間の接合を改良させるために基板積層処理に先立って基板間に挿入される。好適な接着シート材料は前述した。本発明の広い意味ではそのような接着シートの使用は回路基板の満足すべき接合の達成に必須な要素ではない。
【００２５】
図２に示す接合回路基板構造体１０は前述の積層工程で充分にプレス処理されている。重要なことは導電ペースト２５が上下方向に延展され、基板１１と基板１５の対面する開口部をそれぞれ部分的に充填していることである。導電ペースト２５はそれぞれの基板１１、１５の外部面に形成された導電層２３のそれぞれのランド上にも延展されていることである。よって、効果的な電気接続が全基板の導電層２３間で１塊の導電ペースト２５のみによって提供される。ランド間でのそのような導電ペースト２５の提供によってそれぞれの基板間の電気的接続が増強される。
【００２６】
追加的加工が接合構造体１０に対して実施できる。例えば、別の誘電層３３や外側に延びて導電層２３のそれぞれのランドの露出ランド部分と接触する導電ランド３５等が追加できる。誘電層３３は追加電気部品（図示せず）のための積載層として利用できる。
【００２７】
図３は本発明の別実施例による回路基板構造体１０’を示す。回路基板構造体１０’は図１の実施例と同じ部品を含んでいるが、導電ペーストは第２回路基板１３の開口部２１に充填されていない。その代りにカバー部材４１が第２回路基板１３の導電層２３の外側ランドに提供されている。好適なカバー部材は金属層であり、例えば、銅層である。カバー部材４１を配置する前に第２回路基板１３の開口部は好適には誘電物質または他の物質（導電物質等）４３で充填される。１好適実施例では物質４３は前述タイプの誘電物質である。そのような誘電物質を提供した後にカバー部材４１は誘電物質４３の外側露出面上に置かれる。一例ではカバー層４１は約０.１×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）から約２.０×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）の厚みである。
【００２８】
図３で示すように導電ペースト２５はカバー部材４１の上に塗布される。導電ペーストは図１の実施例１のものと類似したものである。一実施例では４００立方×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）の導電ペースト２５がカバー部材４１に塗布され、厚みは２×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）程度となる。図３では２つの導電ペースト塊が利用されているが本発明の最も広い概念では２枚の基板（１１と１３）のみでも最終製品構造体１０’が提供される。
【００２９】
図４において図示する構造体は好適には前述の積層工程で接合されている。重要なことは導電ペースト２５がカバー部材４１から外側に延びて対面する基板のそれぞれの開口部を部分的に充填していることである。導電ペーストの一部はそれぞれの導電層２３の外側に出ているランド部分の外部表面間に延展され、基板同士の電気的結合をさらに増強する。図１の実施例でのように誘電層３３’を外側導電体３５’と共に構造体１０’の両側面等に追加することができる。
【００３０】
よって少なくとも２枚の回路基板を含んで成る回路基板構造体が定義されている。それぞれの基板は開口部を含んでおり、それら開口部は整合され、引き続く接合処理で電気的に結合される。
【００３１】
本発明の構造体は従来のプリント回路ボード構造の配線密度を大きく改善する。なぜなら配線ＰＴＨを構造体全体に提供することは不要であり、どの層で停止させてもよいからである。従って、下層部の配線はメッキされた基板貫通孔（ＰＴＨ）により妨害されることはなくなる。本発明は従来の回路ボードには普通である高アスペクト比貫通孔のドリル処理とメッキ処理を不要とする。
【００３２】
本発明は優れた製造法と構造とを提供する。接合に先立って全ての開口部を導電ペーストで完全に充填する必要はない。そのような必要性は高接合効率と高信頼性を達成させるためにさらに高度な精密性を要求する。例えばそのような充填は接合される２枚の導電パッドの厚みと導電接着剤の厚みとの両方で接着シートとほぼ同一厚であることを必要とする。もし接着シートがもっと厚ければ、導電性結合部の接触部は接触不良化する。もしパッドと導電ペーストとの厚みが接着シートを上まれば、接着シートには空洞が形成され、あるいは導電ペーストは横方向に絞り出されて隣接パッド間の短絡化を招きかねない。そのための耐久限度は１×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）以下であり、耐久能力の合計は１×２．５４／１０００ｃｍ（ミル；ｍｉｌ）よりもずっと大きかった。本発明はこれら問題に対処できる。
【００３３】
以上、本発明をいくつかの実施例を使用して解説したが、本発明の精神とスコープ内でのそれらの変更と改良は本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施例による接合処理前の回路基板構造体の側断面図である。
【図２】接合処理後の図１の構造体の側断面図である。
【図３】本発明の別実施例による接合処理前の回路基板構造体の側断面図である。
【図４】接合処理後の図３の構造体の側断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    回路基板構造体
１０｀  （別の実施例による）回路基板構造体
１１    第１回路基板
１３    第２回路基板
１５    追加回路基板（第３回路基板）
１７    誘電物質層
１９    導電物質層
２１    開口部
２３    メッキ層
２５    導電ペースト
３１    接着シート
３３    別の誘電層
３３｀  誘電層
３５    導電ランド
３５｀  外側導電体
４１    カバー部材
４３    誘電物質
【図１】
2004200689.tif 000003
【図２】
2004200689.tif 000004
【図３】
2004200689.tif 000005
【図４】
2004200689.tif 000006