(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層の表裏両面のうち一面側に導体層を形成するとともに他面側に低融点材料からなる導電性バンプを突設させたプリント基板の複数枚を熱硬化性接着剤層を介して積層し、加熱加圧プレスすることによって、前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通して対向するプリント基板の導体層と金属結合する多層回路基板の製造方法であって、
前記加熱加圧プレスの工程が、
前記導電性バンプが貫通可能な程度に前記接着剤層が軟化する第１のプレス温度まで昇温する第１昇温工程と、
前記第１昇温工程の後、前記第１のプレス温度で１分以上保持する第１保持工程と、
前記第１保持工程の後、前記接着剤層が硬化可能な温度であってかつ前記導電性バンプが溶融するバンプ溶融温度より低い第２のプレス温度まで昇温する第２昇温工程と、
前記第２昇温工程の後、前記第２のプレス温度で所定時間保持する第２保持工程と、
前記第２保持工程の後、前記導電性バンプが溶融する溶融温度まで昇温する第３昇温工程と、
前記第３昇温工程の後、前記溶融温度で所定時間保持する第３保持工程と、
を含み、
前記第１保持工程において前記第１のプレス温度で１分以上保持した後に、前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通可能な圧力により加圧を開始するものである、多層回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記加圧加熱プレスの工程において、前記第１のプレス温度に到達するまでの昇温中に前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通可能な圧力よりも低い圧力で加圧することを特徴とする請求項１に記載の多層回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多層回路基板の製造方法として、所定の導体回路を形成させたプリント基板の複数枚を積層し、一括プレスにより多層化する方法がある。このような多層回路基板の製造において、プリント基板の一面側に導電性バンプを突設させておき、この導電性バンプを対向するプリント基板の導体回路に押圧することによって、上下の導体回路を電気的に接続する技術が知られている。図５には、導電性バンプ１０２を形成させたプリント基板１０１を示した。
【０００３】
ところで、プリント基板１０１を多層化する際には、各プリント基板１０１間に接着剤層１０３を設ける必要がある。この接着剤層１０３は例えば熱硬化性の樹脂により形成されて、プリント基板１０１上に塗布した状態で乾燥、固化されている。そして、温度を上昇させるにつれて軟化し、さらに温度を上昇させると硬化するという性質を備えている。このプリント基板１０１を積層して加圧加熱プレスを行うと、昇温につれて一旦軟化した接着剤層１０３を導電性バンプ１０２が貫通して、対向するプリント基板１０１のランド１０４に接続される。その後、接着剤層１０３が硬化して各プリント基板１０１が接着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、通常の加圧加熱プレスにおいては、加熱開始と同時に加圧を開始させている。このとき、加熱開始時から所定の温度に達して接着剤層１０３が軟化するまでには、一定の時間を要する。また、多数のプリント基板を積層してプレスを行う場合においては、プレス板に接している最外層のプリント基板に形成された接着剤層に比較して、内層に位置する接着剤層への熱の伝達に時間がかかり、接着剤層の加熱にむらが生じる場合がある。従って、接着剤層１０３が充分に軟化しない状態で加圧が開始されると、導電性バンプ１０２が接着剤層１０３を貫通することができず、ランド１０４との接触が阻害されるおそれがあった（図４Ｂ）。
【０００５】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、導電性バンプの接続信頼性を確保できる多層回路基板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１の発明に係る多層回路基板の製造方法は、絶縁層の表裏両面のうち一面側に導体層を形成するとともに他面側に低融点材料からなる導電性バンプを突設させたプリント基板の複数枚を熱硬化性接着剤層を介して積層し、加熱加圧プレスすることによって、前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通して対向するプリント基板の導体層と金属結合する多層回路基板の製造方法であって、前記加熱加圧プレスの工程が、前記導電性バンプが貫通可能な程度に前記接着剤層が軟化する第１のプレス温度まで昇温する第１昇温工程と、前記第１昇温工程の後、前記第１のプレス温度で１分以上保持する第１保持工程と、前記第１保持工程の後、前記接着剤層が硬化可能な温度であってかつ前記導電性バンプが溶融するバンプ溶融温度より低い第２のプレス温度まで昇温する第２昇温工程と、前記第２昇温工程の後、前記第２のプレス温度で所定時間保持する第２保持工程と、前記第２保持工程の後、前記導電性バンプが溶融する溶融温度まで昇温する第３昇温工程と、前記第３昇温工程の後、前記溶融温度で所定時間保持する第３保持工程と、を含み、前記第１保持工程において前記第１のプレス温度で１分以上保持した後に、前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通可能な圧力により加圧を開始するものである。
【０００７】
ここで、本発明の接着剤層に用いられる接着剤としては、プリント基板の接着用として通常用いられる熱硬化性の接着剤であれば特に制限はなく、例えばエポキシ系接着剤、フェノール系接着剤、ポリイミド系接着剤等が使用できる。また、接着剤には必要に応じて架橋剤、粘着性付与剤、可塑剤、充填剤、老化防止剤等の適宜な添加剤が配合されていてもよい。
【０００８】
また、「１分以上」とは、外層に位置する接着剤層の硬化が、導電性バンプが貫通不可能となるまでには進行せず、かつ、内層に位置する接着剤層に充分に熱を伝達して軟化させることが可能な時間であって、より好ましくは５分以上である。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の多層回路基板の製造方法であって、前記加圧加熱プレスの工程において、前記第１のプレス温度に到達するまでの昇温中に前記導電性バンプが前記接着層を貫通可能な圧力よりも低い圧力で加圧することを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用、および発明の効果】
請求項１の発明によれば、加熱加圧プレスの工程において、導電性バンプが貫通可能な程度に接着剤層が軟化するプレス温度で所定時間保持した後に、導電性バンプが接着剤層を貫通可能な圧力による加圧を開始する。このようにすれば、加圧を行う時点では接着剤層が軟化を開始しているため、導電性バンプは接着剤層を容易に貫通して、対向するプリント基板のランドに接触することができる。これにより、導電性バンプとランドとの接続信頼性を確保することができる。
【００１２】
また、第１のプレス温度は、前記導電性バンプが貫挿可能な程度に前記接着剤層が軟化している状態を１分以上保持可能な温度とする。このようにすれば、多数のプリント基板を積層する場合においても、外層に位置する接着剤層が軟化している状態を保ちつつ一定時間保持することができるから、内層に位置する接着剤層まで充分に熱を伝達することができる。従って、すべての接着層を充分に軟化させることができ、導電性バンプをランドに確実に接触させることができる。
【００１３】
請求項２の発明によれば、前記加圧加熱プレスの工程において、前記第１のプレス温度に到達するまでの昇温中に前記導電性バンプが前記接着剤層を貫通可能な圧力よりも低い圧力で加圧する。これにより、多数のプリント基板を積層する場合においても、熱源であるプレス板からプリント基板への伝熱が容易となり、短時間で内層に位置する接着剤層まで充分に軟化することができる。また、導電性バンプが接着剤層を貫通可能な圧力よりも低い圧力で加圧するので、導電性バンプが押し広げられ、その高さが減少することを回避できる。従って、すべての接着層を充分に軟化させることができ、導電性バンプをランドに確実に接触させることができる。
【００１４】
また、加圧加熱プレスの工程において、第２のプレス温度で所定時間保持する。ここで、第２のプレス温度においては、接着剤層の硬化は進行するが、導電性バンプは溶融しない。従って、接着剤層が硬化する前に導電性バンプが溶融、変形してランドへの接続信頼性が低下することを防止できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図４を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】
多層回路基板１を形成するプリント基板２の出発材料は、片面銅張積層板３である。片面銅張積層板３は、例えば板状のガラス布エポキシ樹脂により形成される絶縁性基板４の一方の面（図１において下面側）に、全面に銅箔５が貼り付けられた周知の構造である（図１Ａ）。
【００１７】
この絶縁性基板４の所定の位置に、絶縁性基板４の銅箔５とは反対側の面（図１において上面側）からレーザ照射を行い、絶縁性基板４の厚さ方向に貫通して銅箔５に到達するビアホール６を形成する（図１Ｂ）。レーザ加工は、例えばパルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行うことが可能であり、その場合には、パルスエネルギーが２．０ｍＪ〜１０．０ｍＪ、パルス幅が１μｓ〜１００μｓ、パルス間隔が０．５ｍｓ以上、ショット数が３〜５０という条件で形成することが望ましい。
【００１８】
この後、生成されたビアホール６の内部に残留する樹脂を取り除くためのデスミア処理を行う。デスミア処理は、例えば過マンガン酸カリウム処理、酸素プラズマ放電、コロナ放電処理等により行うことができる。
【００１９】
次に、銅箔５を例えばポリエチレンテレフタレート製の保護フィルムで覆った状態で（図示せず）、ビアホール６内に、銅箔５を一方の電極とした電気めっき法により、めっき導体７を形成させる（図１Ｃ）。めっき導体７の充填量は、その上面が絶縁性基板４の表面から僅かに低くなる程度とするのが好ましい。めっき金属としては、銅がもっとも好ましいが、スズ、銀、はんだ、銅／スズ、銅／銀等、めっき可能な金属であればよい。
【００２０】
ビアホール６内のめっき導体７に重ねるようにして、バンプめっきにより例えばはんだ等の低融点材料からなる導電性バンプ８を形成させる。導電性バンプ８は、絶縁性基板４の上面から僅かに突出されるように充填される（図１Ｄ）。この後、前記の保護フィルムを銅箔５から剥ぎ取った後、銅箔５を周知のエッチング手法によりエッチングすることにより、導体回路９が形成される（図１Ｅ）。
【００２１】
次いで、導電性バンプ８を形成させた面上に、接着剤層１０が形成される（図１Ｆ）。接着剤層１０としては、例えばエポキシ樹脂に液状硬化剤としてジシアンシアミドを配合した熱硬化性接着剤を使用し、これをロールコート法により塗布して乾燥、固化させる。
【００２２】
このようにして形成された２枚のプリント基板２を位置合わせして重ね合わせる（図２Ａ）。ここで、下側のプリント基板２は、導体回路９が下側を向き、導電性バンプ８が上側を向くようにして配置されており、その上方に位置するプリント基板２は、下側に導体回路９が位置するようにして積層される。こうして、下側に位置するプリント基板２の導電性バンプ８が、上側に位置するプリント基板２の導体回路９の一部に形成されたランド９Ａに接続可能な方向に積層される。このとき、導電性バンプ８とランド９Ａとの間には、接着剤層１０が存在する状態となっている。また、上側のプリント基板２の表面には、銅箔５が積層される。
【００２３】
このようにして積層したプリント基板２を、プレスにより接着する。図３には、プレス操作中の温度と圧力の変化を示した。まず、積層したプリント基板２をプレス装置にセットし、プレス板を４℃／ｍｉｎで第１のプレス温度に達するまで昇温する。第１のプレス温度は接着剤層１０を導電性バンプ８が貫通可能な程度に軟化させた状態、すなわち、例えば接着剤層１０の貯蔵弾性率を１．００×１０３Ｐａ以下、より好ましくは１．００×１０２Ｐａ以下の状態を、１分間以上（より好ましくは５分間以上）保持することが可能な温度であって、９０℃〜１２０℃が好ましく、１１０℃がより好ましい。
【００２４】
第１のプレス温度に達したところで昇温を停止し、一定温度で１５分間保持する。これにより、接着剤層１０に充分に熱を伝達して軟化させることができる。次いで、２０ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧を開始し、さらに１５分間保持する。これにより、導電性バンプ８は軟化した接着剤層１０を容易に突きぬけて、上側に位置するランド９Ａに接触する（図２Ｂ）。
【００２５】
次に、再びプレス板を４℃／ｍｉｎで第２のプレス温度に達するまで昇温する。第２のプレス温度は１１０℃〜１５０℃が好ましく、１３０℃がより好ましい。そして、第２のプレス温度に達したところで昇温を停止し、一定温度で３０分間保持する。これにより、接着剤層１０を硬化させる。このように、後述のバンプ溶融温度に昇温する前に、硬化温度で接着剤層１０を硬化させておくことにより、導電性パンプ８の溶融による変形を抑制することができる。
【００２６】
次いで、再度プレス板を４℃／ｍｉｎでバンプ溶融温度に達するまで昇温する。バンプ溶融温度は、導電性バンプ８がはんだの場合においては、１８０℃が好ましい。そして、バンプ溶融温度に達したところで昇温を停止し、一定温度で７０分間保持する。これにより、導電性バンプ８は溶融して、上側に位置するランド９Ａとの金属接続が形成されるとともに、接着剤層１０が完全に硬化する（図２Ｃ）。
【００２７】
この後、プレス板を水冷し、６０℃まで温度が低下したところでプレス圧を解除する。最後に、最上層に積層された銅箔５をエッチングして所定の導体回路（図示せず）を形成させることにより、多層回路基板１が完成する。
【００２８】
以上のように本実施形態によれば、加熱加圧プレスの工程において、導電性バンプ８が貫通可能な程度に接着剤層１０が軟化する第１のプレス温度で所定時間保持した後に、導電性バンプ８が接着剤層１０を貫通可能な圧力による加圧を開始する。このようにすれば、加圧を行う時点では接着剤層１０が軟化を開始しているため、導電性バンプ８は接着剤層１０を容易に貫通して、ランド９Ａに接触することができる。これにより、導電性バンプ８とランド９Ａとの接続信頼性を確保することができる。また、第１のプレス温度で所定時間保持することにより、接着剤層１０の加熱にむらが生じる場合においても、すべての接着剤層１０を充分に軟化させることができ、導電性バンプ８をランド９Ａに確実に接触させることができる。
【００２９】
また、プレスの工程において、バンプ溶融温度まで昇温する前に第２のプレス温度で所定時間保持して、接着剤層１０の硬化を進行させておく。これにより、導電性バンプ８の溶融による変形を抑制でき、ランド９Ａへの接続信頼性の低下を防止できる。
【００３０】
さらに、プレスの工程において、バンプ溶融温度で所定時間保持することにより、導電性バンプ８を溶融させてランド９Ａに完全に接続させることができ、接続信頼性を確保することができる。
【００３１】
なお、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
（１）本実施形態では、導電性バンプ８としてはんだを用いているが、本発明によれば、導電性バンプの材質は本実施形態の限りではなく、例えばスズであってもよい。なお、導電性バンプとしてスズを用いた場合には、バンプ溶融温度は２００℃〜２３０℃とすることが好ましい。
【００３２】
（２）本実施形態では、接着剤層１０の硬化剤として液状硬化剤を用いているが、本発明によれば硬化剤の形態は本実施形態の限りではなく、例えば粉末硬化剤であってもよい。なお、粉末硬化剤を用いた場合、硬化開始温度に達するまでは粉末硬化剤が溶融せず、接着剤層の硬化が進行するおそれがない。従って、プレスの工程において軟化温度に達した後すぐに加圧を開始する必要はなく、所定時間が経過して接着剤層が充分に軟化した後に加圧を開始することによって、導電性バンプが接着剤層を貫通することがさらに容易となる。
【００３３】
（３）本実施形態では、第１のプレス温度で所定時間保持した後に加圧を開始しているが、本発明によれば、例えば図４に示すように、第１のプレス温度に到達するまでの昇温中に、導電性バンプが接着剤層を貫通可能な圧力よりも低い圧力で加圧してもよい。このようにすれば、熱源であるプレス板からプリント基板への伝熱が容易となり、短時間で内層に位置する接着剤層まで充分に軟化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるプリント基板の製造工程を示す断面図
（Ａ）銅張積層板の断面図
（Ｂ）銅張積層板にビアホールを形成したときの断面図
（Ｃ）ビアホールにめっき導体を充填したときの断面図
（Ｄ）ビアホールに導電性バンプを形成させたときの断面図
（Ｅ）銅箔をエッチングして導体回路を形成させたときの断面図
（Ｆ）プリント基板に接着剤層が塗布されたときの断面図
【図２】本実施形態における多層回路基板の製造工程を示す断面図
（Ａ）プリント基板を積層した断面図
（Ｂ）導電性バンプが接着剤層を貫通した断面図
（Ｃ）導電性バンプとランド間で金属接合が形成された断面図
【図３】プレス操作中の温度と圧力の変化を示すグラフ−１
【図４】プレス操作中の温度と圧力の変化を示すグラフ−２
【図５】従来の多層回路基板の製造工程を示す断面図
（Ａ）プリント基板を積層した断面図
（Ｂ）プリント基板を接着した断面図
【符号の説明】
１…多層回路基板
２…プリント基板
４…絶縁性基板（絶縁層）
８…導電性バンプ
９…導体回路（導体層）
１０…接着剤層
【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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