| 【発明の名称】 |
多層配線板およびその製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】小島 富次
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| 【要約】 |
【課題】高密度配線や高密度実装が可能で、かつ電気的な接続の信頼性も高い多層配線板とその製造方法の提供。
【解決手段】多層配線板の発明は、層間絶縁体7aを厚さ方向に貫挿する導電性バンプ６、および層間絶縁体を厚さ方向に貫通する孔の内壁面に設けたメッキ導電体層８により、配線パターン9a，9b，9c，9d層間が電気的に接続された構成を有する多層配線板であって、前記メッキ導体層８を設けた貫通孔内が絶縁体10で充填され、かつこのメッキ導体層８に対する導電性バンプ６による電気的な接合は絶縁体10の充填面に配置した導電体層11を介して行われていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 層間絶縁体を厚さ方向に貫挿する導電性バンプ、および層間絶縁体を厚さ方向に貫通する孔の内壁面に設けたメッキ導電体層により、配線パターン層間が電気的に接続された構成を有する多層配線板であって、前記メッキ導電体層を設けた貫通孔内が絶縁体で充填され、かつこのメッキ導電体層に対する導電性バンプによる電気的な接合は絶縁体の充填面に配置した導電体層を介して行われていることを特徴とする多層配線板。
【請求項２】 コア基板の所定位置に厚さ方向に貫通する孔を設け、その内壁面をメッキ導電体層化してスルホール接続部を形成する工程と、前記スルホール接続部を設けた貫通孔内を絶縁体で充填する工程と、前記充填した少なくとも一方の絶縁体面に、前記スルホール接続部に導通する導電体層を配置してコア配線板を形成する工程と、前記コア配線板面に絶縁性シートを介して層間接続用の導電性バンプを一主面に設けた導電体箔を位置決め配置して積層体化する工程と、前記積層体を加圧一体化して絶縁性シートを貫挿する導電性バンプ先端部を、前記スルホール接続部に導通する導電体層に対接・電気的に接続した導電体箔張り積層板を形成する工程と、前記導電体箔を配線パターニングする工程とを有することを特徴とする多層配線板の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】回路装置のコンパクト化などを図る手段として、絶縁体層と配線パターン層とを交互に積層した構成の多層印刷配線板が広く実用に供されている。そして、この種の多層配線板においては、回路の高密度化や高機能化の要求に対応して、配線パターン層の多層化、配線パターン層間の接続が行われている。
【０００３】図３は、配線パターン層間を接続する接続部を有する多層配線板の要部構成例を示す断面図である。図３において、1a，1bは外層配線パターン、1c，1dは内層配線パターン、２は前記配線パターン1a，1c，1d，1b間を絶縁する層間絶縁体層、3a，3bは前記配線パターン1a，1c，1d，1b間を電気的に接続する接続部である。ここで、層間絶縁体層２は、たとえば樹脂単独、フィラーを含有する樹脂組成物、もしくはクロス類などの基材に樹脂を付着含有したものなどの絶縁性樹脂層である。
【０００４】そして、このような多層配線板は、一般的に、次のような工程によって製造されている。
【０００５】図４ (a)〜 (c)は、工程の実施態様を模式的に示すもので、先ず、図４ (a)に断面的に示すごとく、たとえば両面銅箔張り積層板（コア基板）４に孔明けを行った後、形成した孔3a′内壁面を含め全面に化学メッキを施し、さらに電気メッキ処理で厚付けし、孔3a′内壁面の金属層（導電体層）3aを厚くして信頼性を高める。
【０００６】次いで、前記両面のメッキ層および銅箔を、たとえばフォトエッチング処理し、所要のパターニング1c，1dを行ってから、図４ (b)に断面的に示すごとく、前記パターニング1c，1d面に絶縁性樹脂シート（たとえばプリプレグ樹脂シート）５を介して銅箔6a，6bを積層・配置し、加圧一体化する。
【０００７】その後、図４ (c)に断面的に示すごとく、銅箔6a，6bを一体化した状態で、孔明けを行った後、形成した孔3b′内壁面を含め全面に化学メッキを施し、さらに電気メッキ処理で厚付けし、孔3b′内壁面の金属層（導電体層）3bを厚くして信頼性を高める。
【０００８】次いで、前記形成したメッキ層および銅箔6a，6bを、たとえばフォトエッチング処理し、所要のパターニング1a，1bする。こうして、配線パターン1a，1b，1c，1d間の電気的な接続および銅箔6a，6bのパターニングを行って、前記図３に図示したような、配線パターン1a，1b，1c，1d間を接続する接続部3a，3bを備えた多層配線板を製造している。
【０００９】一方、前記メッキ処理などを伴う配線パターン1a，1b，1c，1d間の電気的な接続工程を簡略化するため、たとえば導電性ペースト製の突起状導体（導電性バンブ）の先端部を、層間絶縁体５として介在させた絶縁性樹脂層を厚さ方向に貫通させ、かつ対向する配線パターン面へ対接もしくは圧接させて電気的な接続を行う方式も提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構成の多層配線板の場合は、接続部3a，3bを形成する穿設孔領域に配線パターンニングできないし、また、電子部品の面実装を行うことができない。すなわち、ビア接続部3aおよびスルホール接続部3bにおいては、配線パターニングできないため、配線の設計・仕様や配線密度が制約されるという問題がある。加えて、スルホール接続部3bにおいては、電子部品の搭載・実装が制約されるので、実装密度の向上を図ることができない。
【００１１】上記ビア接続部3aおよびスルホール接続部3bに起因する問題は、多層配線板の高密度配線化ないしコンパクト化、あるいは高密度実装回路化ないし軽薄・短小化などの支障となる。つまり、近時、要求の高い回路装置のコンパクト化などに対応する上で、この問題の解決ないし解消・改善が望まれているのが現状である。
【００１２】一方、突起状導体（導電性バンブ）の先端部を、介在させた絶縁性樹脂層を貫通させ、対向する配線パターン面に対接もしくは圧接することによって、配線パターン1a，1b，1c，1d間の電気的な接続などを行う構成は、工程も簡略で、配線密度および実装密度の向上など図ることができる。しかしながら、さらに高い信頼性を要求される場合は、内層配線パターン同士の接続構成において、信頼性が懸念されることもある。
【００１３】本発明は、上記事情に対処してなされたもので、高密度配線や高密度実装が可能で、かつ電気的な接続の信頼性も高い多層配線板とその製造方法の提供を目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、層間絶縁体を厚さ方向に貫挿する導電性バンプ、および層間絶縁体を厚さ方向に貫通する孔の内壁面に設けたメッキ導電体層により、配線パターン層間が電気的に接続された構成を有する多層配線板であって、前記メッキ導電体層を設けた貫通孔内が絶縁体で充填され、かつこのメッキ導電体層に対する導電性バンプによる電気的な接合は絶縁体の充填面に配置した導電体層を介して行われていることを特徴とする多層配線板である。
【００１５】請求項２の発明は、コア配線板の所定位置に厚さ方向に貫通する孔を設け、その内壁面をメッキ導電体層化してスルホール接続部を形成する工程と、前記スルホール接続部を設けた貫通孔内を絶縁体で充填する工程と、前記充填した少なくとも一方の絶縁体面に、前記スルホール接続部に導通する導電体層を配置してコア配線板を形成する工程と、前記コア配線板面に絶縁性シートを介して層間接続用の導電性バンプを一主面に設けた導電体箔を位置決め配置して積層体化する工程と、前記積層体を加圧一体化して絶縁性シートを貫挿する導電性バンプ先端部を、前記スルホール接続部に導通する導電体層に対接・電気的に接続した導電体箔張り積層板を形成する工程と、前記導電体箔を配線パターニングする工程とを有することを特徴とする多層配線板の製造方法である。
【００１６】本発明において、コア配線板は、対象と成る多層配線板によって、たとえば片面配線板、両面型配線板、これらの組み合わせで形成される３層以上の多層型が挙げられ、また、層間接続部の一部を形成する貫通孔の穿設は、たとえばドリル加工などによって行われる。そして、この貫通孔内壁面の導電体層化は、一般的な無電解メッキおよび電気メッキの併用で行ない、さらに、内壁面を導電体層化した貫通孔内を充填する絶縁体としては、たとえばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、あるいはこれらの樹脂に無機充填剤を配合した組成物などが挙げられる。なお、一般的に、貫通孔内の充填は、コア配線板を構成する絶縁体と同じ材質の絶縁体で行うことが望ましい。
【００１７】また、導電体層（箔など）としては、たとえば厚さ18〜35μm 程度の電解銅箔やアルミ箔などが挙げられ、その材質および厚さは、製造する多層配線板の用途や厚さなどによって適宜選択する。そして、この導電体箔の一主面に対する導電性バンプ（導電性突起）の形成は、たとえばメタルマスクを用い、導電性樹脂ペーストをスクリーン印刷、印刷後の乾燥を適宜繰り返すことによって、所定寸法（底面径，高さ）の円錐状もしくは角錐状に形成できる。
【００１８】ここで、導電性樹脂ペーストとしては、たとえば銀，金，銅，半田粉などの導電性粉末、これらの合金粉末もしくは複合（混合）金属粉末と、樹脂バインダー成分とを混合して調製されたペースト類が挙げられる。また、樹脂バインダー成分としては、たとえばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂などの熱可過塑性樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などが一般的に挙げられる。その他、メチルメタアクリレート、ジエチルメチルメタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジエチレングリコールジエチルアクリレート、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ジエチレングリコールエトキシレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールのアクリレートなどのアクリル酸エステル、メタアクリル酸エステルなどの紫外線硬化型樹脂もしくは電子線照射硬化型樹脂などが挙げられる。
【００１９】さらに、コア配線板面に配置する絶縁性シートとしては、熱可塑性樹脂フイルム（シート）や熱硬化性樹脂シートが挙げられ、その厚さは、一般的に、50〜 100μm 程度が好ましい。ここで、熱可塑性樹脂シートとしては、たとえばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、４フッ化ポリエチレン樹脂、６フッ化ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などのシート類が挙げられる。また、硬化前の状態に保持される熱硬化性樹脂（プリプレグ）シートとしては、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、あるいはブタジェンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどの生ゴムのシート類が挙げられる。これら合成樹脂は、単独でもよいが絶縁性無機物や有機物系の充填物を含有してもよく、さらにガラスクロスやマット、有機合成繊維布やマット、あるいは紙などの補強材と組み合わせて成るシートであってもよい。
【００２０】請求項１の発明では、配線パターン間の電気的な接続が、導電性バンプおよび貫通孔内壁面に設けたメッキ導電体層の併用で行われ、かつ貫通孔内が絶縁体で充填されるとともに、メッキ導電体層に対する導電性バンプの電気的な接合が充填絶縁体面に配置した導電体層を介して行われている。つまり、貫通孔型の層間接続部は絶縁体で充填されているため、多層配線パターンの設計自由度を確保し易くなるとともに、有効な実装領域の増大を図ることが可能となる。
【００２１】請求項２の発明では、設計自由度の高い多層配線パターンを有し、また、実装領域として有効な面が実質的に拡大化された高密度配線の多層配線板、もしくは軽薄短小な多層配線板を歩留まりよく提供できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図１および図２を参照して実施例を説明する。
【００２３】図１は、この発明の第１の実施例に係る多層配線板の要部構成を示す断面図である。図１において、６は層間絶縁体7aを厚さ方向に貫挿する導電性バンプ、８は層間絶縁体7bを厚さ方向に貫通する孔の内壁面に設けたメッキ導電体層である。つまり、この多層配線板は、外層配線パターン9a，9bと内層配線パターン9c，9dとが導電性バンプ６によって電気的に接続する一方、一部の内層配線パターン9c，9d同士が貫通孔の内壁面に設けたメッキ導電体層８で電気的に接続する構成を採ったものである。
【００２４】上記多層配線板の構成について、さらに詳述すると、両面の配線パターン9c，9d間を、厚さ方向に貫通させた孔の内壁面にメッキ導電体層８でスルホール接続部を設け、その後、前記貫通孔内を絶縁体10で充填する一方、配線パターン9c，9dに電気的に接合する導電体層（たとえばメッキ層）11を設けた両面型配線板をコア配線板12とした構成を採っている。そして、前記両面型配線板（コア基板）12の両面側に、導電性バンプ６を層間接続部とした外層配線パターン9a，9bが配置された構造と成っている。
【００２５】この構成例では、配線パターン9a，9b，9c，9d間の接続は、配線パターン9a，9c間、配線パターン9b，9d間、配線パターン9a，9b，9c，9d間の３か所で行われているが、多層配線板に空間部もないので、配線パターン形成領域および実装面領域として、全体的に有効に利用される形態を採っている。
【００２６】次に、上記構成の多層配線板の製造方法例について説明する。
【００２７】先ず、厚さ約 0.6mmのガラスエボキシ樹脂系のコア配線板12、厚さ18μm の電解銅箔、直径 0.3mmの孔を所定の位置に穿設して成る厚さ 0.3mmのメタルスクリーン版、銀粉末−フェノール樹脂系の導電性ペースト、および厚さ約60μm のガラスエボキシ樹脂系プリプレグ（未硬化）をそれぞれ用意する。
【００２８】次いで、前記コア基板12の所定位置（箇所）に、ドリル加工によって径 0.3mm程度の貫通孔を穿設し、穿設した貫通孔の内壁面に無電解メッキおよび電気メッキによって、層間接続部を成す導電体層８を形成する。その後、前記貫通孔内にエポキシ樹脂系の組成物10を充填して乾燥・硬化させてから、前記樹脂10充填面および内層配線パターン9c，9dの被層間接続面に、たとえば電気メッキによって、選択的に導電体層11を形成・配置する（コア配線板の形成）。
【００２９】一方、前記電解銅箔の一主面に、メタルスクリーン版をそれぞれ位置決め配置し、前記コア基板12の被層間接続面と対向する位置に、たとえば銀粉末−フェノール樹脂系の導電性ペーストを印刷する。印刷した導電性ペーストを 165℃，15分間，乾燥処理した後、同一メタルスクリーン版をそれぞれ用い同一位置に印刷，乾燥処理を３回繰り返してから加熱効果処理を施して円錐状（底面径 0.3mm，高さ0.25mm）の導電性バンプ６をそれぞれ設ける。
【００３０】次に、前記コア配線板面に層間絶縁シートを成す絶縁性シート（たとえばガラスエポキシ樹脂系のプリプレグ）7aを介し、前記層間接続用の導電性バンプ６を一主面に設けた導電体層（電解銅箔）を位置決め配置して積層体化する。すなわち、前記積層体を加熱型プレスに当て板を介してセットし、 175℃の加熱、 40kg/cm2 程度の圧力で 1時間加圧プレスを行って、ガラス・エボキシ樹脂系プリプレグの硬化を行うとともに、ガラス・エボキシ樹脂系プリプレグを貫通させた各導電性バンプ６先端部を、互いに対向するコア配線板12の被接続部（導電体層）11に対接・接続させて、両面の電解銅箔と内層配線パターン9c，9dとが電気的に接続する銅箔張り積層板を作製する。
【００３１】その後、前記銅箔張り積層板外層の銅箔面にスクリーン印刷法で、所要のエッチングレジストパターンを印刷し、塩化二鉄の水溶液をエッチング液として不要部分銅箔をエッチング除去してから、エッチンクレジストを除去することにより、図１に図示する構成の多層配線板が得られる。
【００３２】上記によって製造した多層配線板は、その配線パターン層の接続抵抗は、たとえば 2.1Ωで、この値は、銅箔のパターン抵抗（バンプ 1個当たりの銅箔パターン抵抗分1mΩ）を考慮すると、スルホール接続抵抗の平均が1mΩとなって、ビア接続抵抗および銅箔パターン抵抗ともバラツキが少ないものであった。
【００３３】図２は、第２の実施例に係る多層配線板の要部構成を示す断面図である。この構成例の場合、基本的な構成においては、前記図１に図示した構成と同様で、配線パターン9a，9b，9c，9d間の接続は、配線パターン9a，9c間、配線パターン9b，9d間、配線パターン9c，9d間の３か所で行われているが、配線パターン9c，9d間はメッキ導体層８による接続部（ビア接続）を形成しているに過ぎない。なお、この構成例では、配線パターン9a，9b，9c，9dの４層に亘る接続部がないので、導電体層11の配置が省略されている。しかし、配線板に空間部もないので、配線パターン形成領域および実装面領域として、全体的に有効に利用される形態を採っている。
【００３４】なお、本発明は、上記実施例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろの変形を採ることができる。たとえば層間絶縁体層は、ガラス・エポキシ樹脂プリプレグの代りに、熱可塑性樹脂であってもよいし、また、導電性突起は銀粉末−フェノール樹脂以外の他の導電性組成物で形成することができる。さらに、コア基板は、両面型に限られるものでなく、たとえば導電性バンプなどにより層間接続した多層型であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、導電性バンプおよび貫通孔内壁面に設けたメッキ導体層の併用で配線パターン間の電気的な接続が行われる一方、貫通孔内が絶縁体で充填されているため、高密度配線あるいは高密度実装が可能な多層配線板が提供される。
【００３６】請求項２の発明によれば、配線パターンの設計自由度が高く、かつ実装領域面が実質的に拡大化さ、信頼性の高い高密度実装回路の構成などに適する軽薄短小な多層配線板が歩留まりよく提供される。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）７月１０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】須山 佐一
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３１８８２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）２月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１８５０８７ |
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