(57)【要約】【課題】  導電性バンプと配線パターンとの接続信頼性が十分な多層回路基板およびその製造方法を提供すること。【解決手段】  一方の面に導電性バンプ５１を有する第1の導電性金属板５２に、前記導電性バンプが貫通するように絶縁樹脂層５３を形成し、この絶縁樹脂層上に導電性バンプを有しない第２の導電性金属板５５を重ね合せることにより、前記導電性バンプにより前記第１および第２の導電性金属板が相互接続されてなる多層回路基板において、前記絶縁樹脂層２は、加熱により軟化し、さらに加熱することにより結晶化して硬化する熱可塑性樹脂層であることを特徴とする多層回路基板、およびその製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に導電性バンプを有する第1の導電性金属板に、前記導電性バンプが貫通するように絶縁樹脂層を形成し、この絶縁樹脂層上に導電性バンプを有しない第２の導電性金属板を重ね合せることにより、前記導電性バンプにより前記第１および第２の導電性金属板が相互接続されてなる多層回路基板において、
前記絶縁樹脂層は、加熱により軟化し、さらに加熱することにより結晶化して硬化する熱可塑性樹脂層であることを特徴とする多層回路基板。
【請求項２】
結晶化により硬化開始する温度以上に達すると弾性率を増す熱可塑性絶縁樹脂が、一方の面に導電性バンプを有する導電性金属板の前記一方の面に積層されて、前記熱可塑性絶縁樹脂の層から前記導電性バンプの先端が露出したバンプ面を有する回路基板素板を用意する第１の工程、
前記回路基板素板の前記バンプ面に、平板状の導電性金属板を積層して前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化した上で、前記平板状の導電性金属板にエッチング処理により配線パターンを形成する第２の工程、
前記配線パターンに位置合せして他の回路基板素板を積層し、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化する第３の工程、
をそなえ、２層以上の導電層を有する回路基板を形成する多層回路基板の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の多層回路基板の製造方法において、
前記第１ないし第３の工程を繰り返すことにより、さらに層数の多い回路基板を製造する多層回路基板の製造方法。
【請求項４】
多層回路基板の基礎となるコア基板を用意する第1の工程、
結晶化により硬化開始する温度以上に達すると弾性率を増す熱可塑性絶縁樹脂が、一方の面に導電性バンプを有する導電性金属板の前記一方の面に積層されて、前記熱可塑性絶縁樹脂の層から前記導電性バンプの先端が露出したバンプ面を有する回路基板素板を用意する第２の工程、
前記コア基板の一方の面に、前記回路基板素板を積層し、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化する第３の工程、
前記コア基板の他方の面に、他の前記回路基板素板を積層し、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化する第４の工程、
をそなえ、４層以上の導電層を有する多層回路基板の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の多層回路基板の製造方法において、
前記第１ないし第４の工程を繰り返すことによりさらに層数の多い回路基板を製造する多層回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２以上の導電層を有する多層回路基板およびその製造方法に係り、とくに導電性バンプを利用して層間接続を行う多層回路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
導電性バンプを用いて層間接続を行う多層回路基板として、下記特許文献１および同２に示されたものがある。
【特許文献１】特開平11-298143号公報
【特許文献２】特公平7-36350号公報  このうち特許文献１に示されたものに近い技術を、図６(a)−(e)ないし図７(a)，(b)により説明する。この例では、４層の導電層間が全て導電性バンプにより接続された多層回路基板を示している。
【０００３】
まず、一方の面に導電性バンプ５１を有する導電性金属板５２を用意する。そして、図６(a)に示すように、導電性金属板５２の導電性バンプ５１が貫通するように、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド等の絶縁樹脂層５３を積層して第１の回路基板素板５４を形成する。
【０００４】
次いで、図６(b)に示すように、第１の回路基板素板５４の導電性バンプ５１が露出している面に他の導電金属板５５を積層して加熱加圧し、導電性バンプ５１と導電性金属板５５とを接続する。そして、図６(c)に示すように、導電性金属板５２をエッチング処理して配線パターン５６を形成する。
【０００５】
続いて、図６(d)に示すように、図６(a)に示したものと同一構造の第２の回路基板素板５７を、配線パターン５６の上に位置合せして積層し、加熱加圧することにより、導電性バンプ５１と配線パターン５６とを接続する。
【０００６】
次に、図６(e)に示すように、導電性金属板５５をエッチング処理して配線パターン５８を形成する。これにより、最下層は配線パターンが未加工であるが、３層回路基板が形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７(f)，(g)は、図６(e)の工程に続く多層化工程を施したときに生じる不具合を示したものである。図６(e)の工程を経た３層回路基板の図示上部に回路基板素板６０を積層して加熱加圧すると、図７(f)に示すような事態が生じる。
【０００８】
すなわち、配線パターン５８におけるバンプ５１の当接部を見ると、図示下方に向かって押し込まれた状態に変形しており、これに伴い絶縁樹脂層５３も同様に変形し、この変形は回路基板素板５７の絶縁樹脂層にまで及んでいる。そして、最後に、最外層をなす上下の導電金属層をエッチングして配線パターン６１，６２を形成すると、図７(g)に示すように内部に変形歪みを含んだ４層の断面構造を持つ回路基板が形成される。
【０００９】
このような断面構造が形成される原因は、加熱による絶縁樹脂層の軟化により加圧に耐えられなくなるためであり、多層化のために積層、加熱加圧すると、絶縁樹脂層５３等が軟化し、バンプ５１が押し付けられたことに応じて変形を生じる。
【００１０】
図８(a)ないし(d)は、コア基板を用いて多層回路基板を形成する場合における同様な問題を示したものである。すなわち、図８(a)に示す２層構造のコア基板７１に、図８(b)に示すように、回路基板素板７２を積層して３層回路基板を形成した後、図８(c)に示すように回路基板素板７４を積層して４層化する。
【００１１】
これにより、図７(f)に示したと同様に、コア基板７１の配線パターン、絶縁樹脂層、回路基板素板７２の絶縁樹脂層７６が図８(c)に示すように変形し、図７(g)に示したような断面構造の４層回路基板が形成される。そして、最外層をなす２つの導電金属層にそれぞれ配線パターン７７を形成すると、図８(d)に示すように、内部に変形歪みを含んだ４層構造の多層回路基板が形成される。
【００１２】
このような多層回路基板は、周囲環境の変化などに応じて変形歪み部分への局部的な応力を生じ易く、導電性バンプと配線パターンとの電気的接続の信頼性に欠けたものとなり易い。
【００１３】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、導電性バンプと配線パターンとの接続信頼性が十分な多層回路基板およ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】
【００１４】
上記目的達成のため、本発明では、
一方の面に導電性バンプを有する第1の導電性金属板に、前記導電性バンプが貫通するように絶縁樹脂層を形成し、この絶縁樹脂層上に導電性バンプを有しない第２の導電性金属板を重ね合せることにより、前記導電性バンプにより前記第１および第２の導電性金属板が相互接続されてなる多層回路基板において、前記絶縁樹脂層は、加熱により軟化し、さらに加熱することにより結晶化して硬化する熱可塑性樹脂層であることを特徴とする多層回路基板、
結晶化により硬化開始する温度以上に達すると弾性率を増す熱可塑性絶縁樹脂が、一方の面に導電性バンプを有する導電性金属板の前記一方の面に積層されて、前記熱可塑性絶縁樹脂の層から前記導電性バンプの先端が露出したバンプ面を有する回路基板素板を用意する第１の工程、前記回路基板素板の前記バンプ面に、平板状の導電性金属板を積層して前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化した上で、前記平板状の導電性金属板にエッチング処理により配線パターンを形成する第２の工程、前記配線パターンに位置合せして他の回路基板素板を積層し、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化する第３の工程、をそなえ、２層以上の導電層を有する回路基板を形成する多層回路基板の製造方法、および
多層回路基板の基礎となるコア基板を用意する第1の工程、結晶化により硬化開始する温度以上に達すると弾性率を増す熱可塑性絶縁樹脂が、一方の面に導電性バンプを有する導電性金属板の前記一方の面に積層されて、前記熱可塑性絶縁樹脂の層から前記導電性バンプの先端が露出したバンプ面を有する回路基板素板を用意する第２の工程、前記コア基板の一方の面に、前記回路基板素板を積層し、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化する第３の工程、前記コア基板の他方の面に、他の前記回路基板素板を積層し、前記熱可塑性樹脂のガラス転移点以上の軟化領域温度で加熱加圧することにより接着し、次いで前記熱可塑性絶縁樹脂を結晶化して硬化する温度に昇温して該絶縁樹脂を硬化する第４の工程、をそなえ、４層以上の導電層を有する多層回路基板の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上述のように、層間接続用のバンプを持った導電性金属板と絶縁樹脂層とを積層した多層回路基板において、昇温により軟化し更に昇温すると結晶化して硬化する熱可塑性絶縁樹脂を用いることにより、積層接着後に絶縁樹脂層を硬化して多層化積層処理に伴う加熱時に変形を起こさない多層回路基板、およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図1ないし図５により本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例の断面構造を示す説明図である。この図１に示す回路基板は、４つの導電性金属層１相互間に絶縁樹脂層２ａ，２ｂ，２ｃが配され、導電性金属層１同士を３つの導電性金属層に設けられたバンプ３により接続したものである。ここで、絶縁樹脂層２ａ，２ｂ，２ｃは、昇温により軟化し、さらに昇温すると結晶化して硬化する非晶質可塑性絶縁樹脂を用いて構成する。
【００１８】
図２(a)ないし(d)および図３(ｅ)ないし(ｇ)は、図1に示した回路基板の製造工程を示した工程図である。これら両図に示すように、図１の回路基板は積層により構成する。
【００１９】
まず図２(a)に示すように、一方の面に導電性バンプ３を有する導電性金属板４と絶縁樹脂層２ａとを積層して、回路基板素板５を形成する。絶縁樹脂層２ａは、昇温により軟化して導電性金属層１と接着し、その後さらに昇温すると結晶化して硬化する。この硬化状態を利用して積層を行うと、変形歪みを生じない。
【００２０】
このように構成した回路基板素板５は、１つのバンプ付き導電性金属層４と１つの絶縁樹脂層２ａとにより構成されるものであり、後述する工程で層を増す処理を行う工程を繰り返す度に使用して積層する。
【００２１】
図２(b)は、図２(a)に示された回路基板素板５に導電性金属層６を積層して２層化する工程を示したものである。この際、絶縁樹脂層２ａを軟化温度に保って加圧することにより、積層された２つの導電性金属層４，６および１つの絶縁樹脂層２ａを相互に接着する。
【００２２】
次いで、なるべく加圧状態を保ちながら、絶縁樹脂層２ａが結晶化する温度まで昇温して硬化させる。この結果、２つの導電性金属層４，６および１つの絶縁樹脂層２ａが強固に接着し、かつ絶縁樹脂層２ａは結晶化により硬化した状態となる。そして、絶縁樹脂層２ａをさらに融点に向けて昇温しない限り硬化状態を維持する。
【００２３】
図２(c)は、図２(b)により形成された２層回路基板における一方の導電性金属層にエッチング処理を施して、配線パターンを形成した状態を示している。このとき、他方の導電性金属板６には、エッチング処理を施さない。
【００２４】
図２(d)は、図２(c)の工程を経た回路基板に、もう一つの回路基板素板７を積層して３層化した状態を示している。積層工程は、上述の通り、絶縁樹脂層２ａ，２ｂの軟化温度に昇温して、２つの絶縁樹脂層２ａ，２ｂの接着力により接着した回路基板を形成する。これにより、導電性金属層１により構成される配線パターンは、２つの絶縁樹脂層２ａ，２ｂの間に埋め込まれて内層を構成する。
【００２５】
図３(e)は、図２(d)に示した回路基板の外層の一つである導電性金属層１にエッチングを施して、配線パターンを形成した状態を示している。
【００２６】
図３(f)は、図３(e)に示した回路基板に、さらにもう一つの回路基板素板８を積層して４層化した状態を示している。積層工程は、図２(b)および図２(d)により説明した工程と同様である。これにより、２つの内層と２つの外層とを有する４層構造の回路基板が形成される。
【００２７】
図３(g)は、図３(f)に示した回路基板における２つの外層１に、ともにエッチング処理を施して配線パターンを形成した状態を示している。これにより、２つの外層および２つの内層により構成された導電層４層すべてに配線パターンが形成され、かつ外層および内層の各層がバンプ３により接続され、また絶縁樹脂層２ａ，２ｂ，２ｃにより絶縁されている。
【００２８】
図２(d)ないし図3(e)−(g)に示す工程を繰り返すことにより、５層以上のより多層化された回路基板を構成することが容易に行える。
図４(a)，(b)は、図１ないし図３に示した回路基板における絶縁樹脂層２ａ，２ｂ，２ｃに用いる非晶質熱可塑性絶縁樹脂の温度―弾性率特性を示したもので、図４(a)は未結晶状態から昇温していったときの特性を示し、図４(b)は結晶硬化後に昇温したときの特性を示している。
【００２９】
すなわち、図４(a)に示すように、非晶質熱可塑性絶縁樹脂は、昇温前は非晶質であり、高い弾性率を有する。この状態を取る領域を、非晶質領域と呼ぶ。そして、昇温していきガラス転移点を過ぎると軟化を始め弾性率が低下していく。最も軟化する領域を、加熱圧着温度領域と呼ぶ。加熱圧着温度領域を過ぎると、結晶化して硬化する変化が始まり、結晶化により硬化領域に移行して弾性率が増し、その後昇温に伴い緩やかに弾性率が低下する。そして、融点を過ぎるまで昇温させたとすると、急速に弾性率が低下していき溶融状態となる。
【００３０】
本発明では、結晶化して硬化する領域で昇温を停止し、高い弾性率を保った状態にして以後の積層工程での処理を行う。
【００３１】
そして図４(b)は、一旦、結晶化して硬化した後に冷却された非晶質熱可塑性絶縁樹脂を昇温させたときは、ガラス転移点までの特性変化は図４(a)と同様であるが、ガラス転移点を過ぎた後、弾性率が低下することなく結晶化して硬化領域に移行する。つまり、一旦、結晶化により硬化する処理を施した絶縁樹脂層は、昇温しても弾性率が低下する加熱圧着領域を持たない特性を獲得する。
【００３２】
したがって、図２(d)ないし図３(e)−(g)に示したように、回路基板素板を順次積層していくとき、昇温を繰り返しても前に積層した回路基板素板が高い弾性率を保っており、内部で変形歪みを生じることはない。
【００３３】
図５(a)ないし(d)は、本発明のもう一つの実施例を製造するための工程を示している。この実施例では、出発段階でコア基板１０を利用し、このコア基板１０の表、裏に回路基板素板を積層していく。
【００３４】
図５(a)は、コア基板としての両面型可撓性回路基板１０を示している。このコア基板１０は、絶縁樹脂層の両面に配線パターン１１を有し、両配線パターン相互間をスルーホール１２によって接続している。
【００３５】
このコア基板１０の図示下面に、図５(b)に示すように、回路基板素板７を積層する。この積層に当っては、回路基板素板を昇温させることにより絶縁樹脂層２ｂが軟化してコア基板１０と確実に接着させた上で、さらに昇温して結晶化させ硬化させる。
【００３６】
続いて図５(c)に示すように、コア基板１０の図示上面にもう一つの回路基板素板８を積層する。このときも同様に、昇温により絶縁樹脂層２ｃを軟化させてコア基板１０に接着させた上で、さらに昇温して結晶化させ硬化させておく。
【００３７】
このようにして形成された４層の積層回路基板の最外層１１にエッチングを施して配線パターンを形成する。これにより、５(d)に示す４層回路基板が形成される。
【００３８】
本発明は、回路基板素板の形成およびその積層により多層化してもよいし、回路基板素板を出発素材としてその上に回路基板素板を積層し、多層化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例の構成を示す説明図。
【図２】本発明の一実施例の製造方法を示す工程図。
【図３】本発明の一実施例における図２に続く工程を示す工程図。
【図４】本発明に用いる非晶質熱可塑性絶縁樹脂の温度−弾性率特性を示す特性図。
【図５】本発明の他の実施例の製造方法を示す工程図。
【図６】従来の多層回路基板の製造方法を示す工程図。
【図７】図６の工程に続く工程を示す工程図。
【図８】従来のコア基板を用いた多層回路基板の製造方法を示す工程図。
【符号の説明】
【００４０】
１，４，６，５１，５５，５６，５８，７７  導電性金属層
２，５３  絶縁樹脂層
３，５１  バンプ、
５，７，８，５２，５４，５７，６０，７２，７４，７６  回路基板素板、
１０，７１  コア基板
１１，６１，６２  導電性金属層
１２  スルーホール
【図１】
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【図２】
2005175279.tif 000004
【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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