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JP3989974B2 - 多層印刷配線板及びその製造方法 - Google Patents

多層印刷配線板及びその製造方法 Download PDF

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JP3989974B2
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、多層印刷配線板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知の通り、電子機器には多くの半導体装置や電子部品等が印刷配線板に搭載・固定されて組み込まれている。こうした印刷配線板は、電子機器の小形化や高機能化などの点から高集積・高機能化した半導体装置を高密度で実装するために多層化した構成のものが用いられている。
【0003】
以下、多層化した構成の印刷配線板、すなわち多層印刷配線板の従来の技術を図11乃至図15を参照して説明する。図11乃至図15は各製造工程における断面図であり、製造工程に従って順に説明する。
【0004】
先ず、図11に示す第1の工程において、第1の銅箔1上に合成樹脂と銀粉とからなる導電ペーストによって略円錐形の導電性バンプ2を所定位置に形成する。そして導電性バンプ2上に配線板の基体となるガラス織布等で強化した第1の合成樹脂シート3と第2の銅箔4を重ね合わせる。
【0005】
次に図12に示す第2の工程において、前工程で重ね合わせたものを加熱加圧して一体化し、第1の銅箔1と第1の合成樹脂シート3、第2の銅箔4とを積層し三層構造の基板5を形成する。この時の加熱加圧によって導電性バンプ2が第1の合成樹脂シート3を貫通して第2の銅箔4に固着し、第1の銅箔1と第2の銅箔4とを接続する。
【0006】
続いて図13に示す第3の工程において、三層構造の基板5の第1の銅箔1と第2の銅箔4とを所定のパターン形状となるようにエッチングする。
【0007】
次に図14に示す第4の工程において、第3の銅箔6及び第4の銅箔7のそれぞれの所定位置に合成樹脂と銀粉とからなる導電ペーストによって略円錐形の導電性バンプ8,9を形成する。そして各導電性バンプ8,9が、基板5のエッチングされた第1の銅箔1及び第2の銅箔4の所定の部位と、同じく配線板の基体となるガラス織布等で強化した第2の合成樹脂シート10及び第3の合成樹脂シート11を間に介在させながら対向するように配置し、第3の銅箔6と基板5及び第4の銅箔7を重ね合わせる。
【0008】
次に図15に示す第5の工程において、前工程で重ね合わせたものを加熱加圧して第3の銅箔6と第2の合成樹脂シート10及び三層構造の基板5、さらに第3の合成樹脂シート11、第4の銅箔7とを一体化する。この時の加熱加圧によって導電性バンプ8,9が第2の合成樹脂シート10及び第3の合成樹脂シート11をそれぞれ貫通して第1の銅箔1と第2の銅箔4に固着し、第1の銅箔1と第3の銅箔6、また第2の銅箔4と第4の銅箔7とを接続する。
【0009】
続いて表裏両面の第3の銅箔6と第4の銅箔7とを所定のパターン形状となるようにエッチングし、両外表面にそれぞれパッド12,13を備えるようにする。これにより第1の銅箔1と第2の銅箔4を内層導体とし、これらと表層のパッド12,13とを導電性バンプ2,8,9で固着し接続した多層印刷配線板14が形成される。
【0010】
しかしながら、上記の各工程を経て製造された多層印刷配線板14に、そのパッド12,13に電子部品等を半田付けによって実装した場合、パッド12,13の固着強度が弱く、パッド12,13が剥がれて電子部品等が脱落してしまう虞があった。このため、パッド12,13の固着強度を強くし電子部品等の脱落を防止するようパッド12,13の寸法を大きくする必要があった。また逆にパッド12,13の寸法を大きくすることでパッド12,13間の距離や配線間の距離も広がってしまい、実装密度を上げることが困難な状況にあった。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように多層印刷配線板の表面に設けられたパッドの固着強度が弱く、実装した電子部品等がパッドと共に脱落してしまう虞があり、またこれを防止しようとパッド寸法を大きくすると配線間の距離等が小さくならず、実装密度を高くすることができない。このような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは実装した電子部品等の脱落を防止することができると共に実装密度を高くすることができるようにした多層印刷配線板及びその製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層印刷配線板及びその製造方法は、合成樹脂製の錐台状の導電性バンプを貫通するように備えた複数の基体を積層し、内設した内層金属箔間及び内層金属箔と表層に設けたパッドとを前記導電性バンプでそれぞれ接続してなる多層印刷配線板において、前記内層金属箔と表層のパッドを接続する導電性バンプが、小面積側の底面を前記パッドに固着し、大面積側の底面を前記内層金属箔に固着しており、かつ積層した前記基体の最上部及び最下部の基体が、それぞれ該基体の上下面上に前記内層金属箔と表層のパッドとを設けていることを特徴とするものであり、
さらに、基体の主部がエポキシ樹脂等の合成樹脂でなると共に、導電性バンプが銀粉末とエポキシ樹脂等の合成樹脂とからなるものであることを特徴とするものであり、
さらに、導電性バンプが円錐台状に形成されていることを特徴とするものであり、
また、第1の銅箔面の片方面に導電性ペーストによる印刷によって略円錐形の第1の導電性バンプを形成する第1の工程と、前記第1の銅箔の前記第1の導電性バンプ側に第1の合成樹脂シートと第2の銅箔を重ね合わせた後に加熱加圧して一体化し、前記第1の導電性バンプを前記第1の合成樹脂シートを貫通させ、該第1の導電性バンプの先端部を前記第2の銅箔面に固着する第2の工程と、前記第1及び第2の銅箔の少なくとも内設される前記第1の銅箔を所定パターンとなるようエッチングして第1の基板を形成する第3の工程と、前記第1の基板の所定パターンとした前記第1の銅箔の他方面に導電性ペーストによる印刷によって略円錐形の第2の導電性バンプを形成する第4の工程と、第3の銅箔面の片方面に導電性ペーストによる印刷によって略円錐形の第3の導電性バンプを形成する第5の工程と、前記第3の銅箔の前記第3の導電性バンプ側に第2の合成樹脂シートと第4の銅箔を重ね合わせた後に加熱加圧して一体化し、前記第3の導電性バンプを前記第2の合成樹脂シートを貫通させ該第3の導電性バンプの先端部を前記第4の銅箔面に固着する第6の工程と、前記第3及び第4の銅箔の少なくとも内設される前記第3の銅箔を所定パターンとなるようエッチングして第2の基板を形成する第7の工程と、前記第1の基板の第2の導電性バンプ側に第3の合成樹脂シートと前記第2の基板を重ね合わせた後に加熱加圧して一体化し、前記第2の導電性バンプを前記第3の合成樹脂シートを貫通させ該第2の導電性バンプの先端部を前記第2の基板の第3の銅箔面に固着する第8の工程とを備えて多層化することを特徴とする製造方法であり、
また、第1表面に部分的に第1の金属箔が配置され、第2表面に第2の金属箔が配置された第1の基体と、前記第1の基体を貫通して前記第1の金属箔と前記第2の金属箔とを小面積面を該第2の金属箔側として接続する錐台状の第1の導電性バンプと、第1表面に部分的に第3の金属箔が配置され、第2表面に第4の金属箔が配置された第2の基体と、前記第2の基体を貫通して前記第3の金属箔と前記第4の金属箔とを小面積面を該第4の金属箔側として接続する錐台状の第2の導電性バンプと、前記第1の基体と前記第2の基体の間に、前記第1の金属箔と前記第3の金属箔とを第1、第2表面にそれぞれ埋め込むようにして密着して設けられた第3の基体と、前記第3の基体を貫通して前記第1の金属箔と前記第3の金属箔とを接続する第3の導電性バンプとを備えていることを特徴とするものである。
【0013】
【作用】
上記のように構成された多層印刷配線板及びその製造方法は、合成樹脂製の錐台状の導電性バンプの小面積側の底面を表層のパッドに固着し、大面積側の底面を複数の基体を積層し内設した内層導体に固着するようしたので、表層のパッドは固着力の弱い導電性バンプとの固着面積を少なくし、固着力の強い基体との固着面積を多くすることができ、これによってパッド全体の固着強度が増加する。その結果、パッドに半田付けによって実装した電子部品等の脱落が防止でき、さらにパッド間あるいは配線間距離を小さくできて電子部品等の実装密度を高くすることができる。
【0014】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図1乃至図10を参照して説明する。図1乃至図8は第1の実施例の各製造工程における断面図であり、図9及び図10は第2の実施例の製造工程における断面図である。
【0015】
先ず、第1の実施例を製造工程に従って順に説明する。
図1に示す第1の工程において、厚さ35μmの表裏両面を粗化した第1の銅箔21の片方面に、エポキシ樹脂と銀粉末とからなる導電ペーストを用いて所定の第1のパターンのスクリーン印刷を行い、これを乾燥させた後、再び導電ペーストを用い同一のパターンのスクリーン印刷・乾燥を5回繰り返す。その後、180℃のオーブンで導電ペーストを加熱硬化させ、第1の銅箔21の片方面の所定位置に高さ0.3mm、底面径0.35mmの略円錐形の導電性バンプ22を形成する。
【0016】
そして導電性バンプ22に、未硬化のエポキシ樹脂と強化用のガラス織布あるいはガラス不織布等でなり配線板の基体となる第1の合成樹脂シート23と厚さ35μmの第2の銅箔24を重ね合わせる。
【0017】
次に図2に示す第2の工程において、前工程で重ね合わせたものを100℃に加熱し、合成樹脂シート23が軟化した状態でプレスを用いて2MPaで重ね合わせ方向に加圧する。さらに、この圧力を保持したままの状態で170℃まで昇温し、1時間保持した後に冷却し、第1の銅箔21と第1の合成樹脂シート23、第2の銅箔24とを積層し三層構造の第1の基板25を形成する。この時の加熱加圧によって導電性バンプ22が第1の合成樹脂シート23を貫通し、さらに導電性バンプ22の先端部が変形して第2の銅箔24の粗化した片方面に固着し、第1の銅箔21と第2の銅箔24とを接続する。
【0018】
続いて図3に示す第3の工程において、三層構造の第1の基板25の第1の銅箔21と第2の銅箔24の表面にそれぞれエッチングレジスト膜を形成し、さらにこれを所定のパターンとなるようにする。その後、塩化第二鉄溶液を用いて第1の銅箔21と第2の銅箔24を所定のパターン形状となるようにエッチングする。
【0019】
また同様に、図4に示す第4の工程において、厚さ35μmの表裏両面を粗化した第3の銅箔26の片方面に、エポキシ樹脂と銀粉末とからなる導電ペーストを用いて例えば第1の工程における第1のパターンと裏返しの関係となる所定の第2のパターンのスクリーン印刷を行い、これを乾燥させた後、再び導電ペーストを用い同一のパターンのスクリーン印刷・乾燥を5回繰り返す。その後、180℃のオーブンで導電ペーストを加熱硬化させ、第3の銅箔26の片方面の所定位置に高さ0.3mm、底面径0.35mmの略円錐形の導電性バンプ27を形成する。
【0020】
そして導電性バンプ27の先端側に未硬化のエポキシ樹脂と強化用のガラス織布あるいはガラス不織布等でなり同じく配線板の基体となる第2の合成樹脂シート28と厚さ35μmの第4の銅箔29を重ね合わせる。
【0021】
次に図5に示す第5の工程において、前工程で重ね合わせたものを100℃に加熱し、第2の合成樹脂シート28が軟化した状態でプレスを用いて2MPaで重ね合わせ方向に加圧する。さらに、この圧力を保持したままの状態で170℃まで昇温し、1時間保持した後に冷却し、第3の銅箔26と第2の合成樹脂シート28、第4の銅箔29とを積層し三層構造の第2の基板30を形成する。この時の加熱加圧によって導電性バンプ27が第2の合成樹脂シート28を貫通し、さらに導電性バンプ27の先端部が変形して第4の銅箔29の粗化した片方面に固着し、第3の銅箔26と第4の銅箔29とを接続する。
【0022】
続いて図6に示す第6の工程において、三層構造の第2の基板30の第3の銅箔26と第4の銅箔29の表面にそれぞれエッチングレジスト膜を形成し、さらにこれを所定のパターンとなるようにする。その後、塩化第二鉄溶液を用いて第3の銅箔26と第4の銅箔29を所定のパターン形状となるようにエッチングする。
【0023】
次に図7に示す第7の工程において、第2の基板30に形成されている第3の銅箔26の他方面に、エポキシ樹脂と銀粉末とからなる導電ペーストを用いて例えば第1の工程におけるのと同様の第1のパターンのスクリーン印刷を行い、これを乾燥させた後、再び導電ペーストを用い同一のパターンのスクリーン印刷・乾燥を5回繰り返す。その後、180℃のオーブンで導電ペーストを加熱硬化させ、第3の銅箔26の他方面の所定位置に高さ0.3mm、底面径0.35mmの略円錐形の導電性バンプ31を形成する。
【0024】
そして導電性バンプ31の先端側に、未硬化のエポキシ樹脂と強化用のガラス織布あるいはガラス不織布等でなり同じく配線板の基体となる第3の合成樹脂シート32を間に介在させ、第1の銅箔21の他方面が対向するように第1の基板25を配置して重ね合わせる。
【0025】
次に図8に示す第8の工程において、前工程で重ね合わせたものを100℃に加熱し、第3の合成樹脂シート32が軟化した状態でプレスを用いて2MPaで重ね合わせ方向に加圧する。さらに、この圧力を保持したままの状態で170℃まで昇温し、1時間保持した後に冷却し、第1の基板25と第3の合成樹脂シート32、第2の基板30とを積層して多層印刷配線板33とする。この時の加熱加圧によって導電性バンプ31が第3の合成樹脂シート32を貫通し、さらに導電性バンプ31の先端部が変形して第1の銅箔21の粗化した他方面に固着し、第1の銅箔21と第3の銅箔26とを接続する。
【0026】
こうして形成された多層印刷配線板33では、外表面に露出した第2の銅箔24と第4の銅箔29がそれぞれ半導体装置や電子部品を実装するためのパッドPを構成する。そして表層のパッドPと内層導体となっている第1の銅箔21及び第3の銅箔26とは、それぞれに固着した導電性バンプ22,27,31を介して接続される。
【0027】
また、第2の銅箔24と第4の銅箔29の構成するパッドPは、円錐台状となった導電性バンプ22,27の小面積側の底面に固着していると共に、パッドPの残りの面は第1の合成樹脂シート23及び第2の合成樹脂シート28に固着した状態になっている。
【0028】
次に、上記のように構成された多層印刷配線板33のパッドPの固着強度を測定し、従来のものと比較した。比較は、表層のパッドを1mm角に形成し、これに直径0.8mmの錫めっき銅線を半田付けし、この銅線をパッドPに対し垂直方向に引き剥がすように引っ張りパッドが剥がれる力を測定した。
【0029】
この結果、本実施例の多層印刷配線板33のパッドPは、1kg/mm2 までの力では剥がれず、1kg/mm2 以上の固着強度を示した。これに対し、従来技術による多層印刷配線板のパッドでは固着強度が、0.5kg/mm2 であった。
【0030】
これは、本実施例の多層印刷配線板33ではパッドPとの固着力の弱い導電性バンプ22,27に対しては固着面積が小さい小面積側の底面での固着とし、パッドPとの固着力の強い第1の合成樹脂シート23及び第2の合成樹脂シート28に対しては固着面積が大きくなるようにし、パッドP全体での固着力が増すように構成したことに基づいているからである。なお、従来技術による多層印刷配線板では導電性バンプのパッドに対する関係が逆となっている。
【0031】
さらに、多層印刷配線板33に対して熱サイクル試験や吸水試験等を行ったがそれぞれ十分な耐性を示し、実用的に何等問題ないことが確認された。
【0032】
そして、多層印刷配線板33にそのパッドPに電子部品等を半田付けし実装しても、パッドPの固着強度が強いためにパッドPが剥がれ電子部品等が脱落してしまう虞も少なくなり、パッドPを大きくする必要もない。また、パッドPの固着強度が同じであればその大きさを小さくすることができ、パッドP間の距離や配線間の距離も狭くすることができて実装密度を高くすることが可能となる。
【0033】
尚、上記の第1の実施例では2層の内層導体が内設されているが、1層もしくは3層以上内設されていてもよい。
【0034】
例えば、1層の内層導体を備えた多層印刷配線板については第2の実施例として図9及び図10に示すように、先ず図9に示す第1の工程で、上記第1の実施例の第4の工程乃至第6の工程を経て得た第2の基板28の第3の銅箔26の表面に、エポキシ樹脂と銀粉末とからなる導電ペーストを用いて所定パターンのスクリーン印刷を行い、これを乾燥させた後、再び導電ペーストを用い同一のパターンのスクリーン印刷・乾燥を5回繰り返す。その後、180℃のオーブンで導電ペーストを加熱硬化させ、第3の銅箔26の面に高さ0.3mm、底面径0.35mmの略円錐形の導電性バンプ41を形成する。
【0035】
そして導電性バンプ41の先端側に、未硬化のエポキシ樹脂と強化用のガラス織布あるいはガラス不織布等でなり配線板の基体となる合成樹脂シート42と厚さ35μmの銅箔43を重ね合わせる。
【0036】
次に図10に示す第2の工程において、前工程で重ね合わせたものを100℃に加熱し、合成樹脂シート42が軟化した状態でプレスを用いて2MPaで重ね合わせ方向に加圧する。さらに、この圧力を保持したままの状態で170℃まで昇温し、1時間保持した後に冷却し、第2の基板28と合成樹脂シート42、銅箔43とを積層して一体化する。この時の加熱加圧によって導電性バンプ41が合成樹脂シート42を貫通し、さらに導電性バンプ41の先端部が変形して銅箔43の面に固着し、第3の銅箔26と銅箔43とを接続する。
【0037】
そして銅箔43を所定のパターン形状となるようにエッチングすることで多層印刷配線板44を得る。なお、外表面に露出した第4の銅箔29と銅箔43がそれぞれ半導体装置や電子部品を実装するためのパッドPを構成し、表層のパッドPと内層導体となっている第3の銅箔26とは、それぞれに固着した導電性バンプ27,41を介して接続される。
【0038】
また、第4の銅箔29と銅箔43の構成するパッドPは、円錐台状となった導電性バンプ27,41の小面積側の底面に固着していると共に、パッドPの残りの面は第2の合成樹脂シート28及び合成樹脂シート42に固着した状態になっている。
【0039】
このため、上記のように構成した本実施例の多層印刷配線板44においても第1の実施例と同様の効果が得られる。
【0040】
さらに、3層以上の内層導体を備えた多層印刷配線板については、上記第1及び第2の実施例の各工程を適宜組み合わせ実施することによって得ることができる。
【0041】
また、上記の各実施例の多層印刷配線板33,44は両面実装の配線板であるが片面実装の配線板であってもよく、また配線板の基体としての合成樹脂シートについてもガラス織布あるいはガラス不織布等で強化したエポキシ樹脂に限るものではなく、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂であってもよい。
【0042】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明は、錐台状の導電性バンプの小面積側の底面を表層のパッドに固着し、大面積側の底面を複数の基体を積層し内設した内層導体に固着するよう構成したことにより、パッドの固着強度が増加し実装した電子部品等の脱落を防止することができ、さらに電子部品等の実装密度を高くすることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における第1の工程の断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例における第2の工程の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例における第3の工程の断面図である。
【図4】本発明の第1の実施例における第4の工程の断面図である。
【図5】本発明の第1の実施例における第5の工程の断面図である。
【図6】本発明の第1の実施例における第6の工程の断面図である。
【図7】本発明の第1の実施例における第7の工程の断面図である。
【図8】本発明の第1の実施例における第8の工程の断面図である。
【図9】本発明の第2の実施例における第1の工程の断面図である。
【図10】本発明の第2の実施例における第2の工程の断面図である。
【図11】従来例における第1の工程の断面図である。
【図12】従来例における第2の工程の断面図である。
【図13】従来例における第3の工程の断面図である。
【図14】従来例における第4の工程の断面図である。
【図15】従来例における第5の工程の断面図である。
【符号の説明】
21,26…銅箔(内層導体)
22,27,31…導電性バンプ
23,28,32…合成樹脂シート(基体)
24,29…銅箔
33…多層印刷配線板
P…パッド

Claims (5)

  1. 合成樹脂製の錐台状の導電性バンプを貫通するように備えた複数の基体を積層し、内設した内層金属箔間及び内層金属箔と表層に設けたパッドとを前記導電性バンプでそれぞれ接続してなる多層印刷配線板において、前記内層金属箔と表層のパッドを接続する導電性バンプが、小面積側の底面を前記パッドに固着し、大面積側の底面を前記内層金属箔に固着しており、かつ積層した前記基体の最上部及び最下部の基体が、それぞれ該基体の上下面上に前記内層金属箔と表層のパッドとを設けていることを特徴とする多層印刷配線板。
  2. 基体の主部がエポキシ樹脂等の合成樹脂でなると共に、導電性バンプが銀粉末とエポキシ樹脂等の合成樹脂とからなるものであることを特徴とする請求項1記載の多層印刷配線板。
  3. 導電性バンプが円錐台状に形成されていることを特徴とする請求項1もしくは請求項2記載の多層印刷配線板。
  4. 第1の銅箔面の片方面に導電性ペーストによる印刷によって略円錐形の第1の導電性バンプを形成する第1の工程と、
    前記第1の銅箔の前記第1の導電性バンプ側に第1の合成樹脂シートと第2の銅箔を重ね合わせた後に加熱加圧して一体化し、前記第1の導電性バンプを前記第1の合成樹脂シートを貫通させ、該第1の導電性バンプの先端部を前記第2の銅箔面に固着する第2の工程と、
    前記第1及び第2の銅箔の少なくとも内設される前記第1の銅箔を所定パターンとなるようエッチングして第1の基板を形成する第3の工程と、
    前記第1の基板の所定パターンとした前記第1の銅箔の他方面に導電性ペーストによる印刷によって略円錐形の第2の導電性バンプを形成する第4の工程と、
    第3の銅箔面の片方面に導電性ペーストによる印刷によって略円錐形の第3の導電性バンプを形成する第5の工程と、
    前記第3の銅箔の前記第3の導電性バンプ側に第2の合成樹脂シートと第4の銅箔を重ね合わせた後に加熱加圧して一体化し、前記第3の導電性バンプを前記第2の合成樹脂シートを貫通させ該第3の導電性バンプの先端部を前記第4の銅箔面に固着する第6の工程と、
    前記第3及び第4の銅箔の少なくとも内設される前記第3の銅箔を所定パターンとなるようエッチングして第2の基板を形成する第7の工程と、
    前記第1の基板の第2の導電性バンプ側に第3の合成樹脂シートと前記第2の基板を重ね合わせた後に加熱加圧して一体化し、前記第2の導電性バンプを前記第3の合成樹脂シートを貫通させ該第2の導電性バンプの先端部を前記第2の基板の第3の銅箔面に固着する第8の工程と
    を備えて多層化することを特徴とする多層印刷配線板の製造方法。
  5. 第1表面に部分的に第1の金属箔が配置され、第2表面に第2の金属箔が配置された第1の基体と、
    前記第1の基体を貫通して前記第1の金属箔と前記第2の金属箔とを小面積面を該第2の金属箔側として接続する錐台状の第1の導電性バンプと、
    第1表面に部分的に第3の金属箔が配置され、第2表面に第4の金属箔が配置された第2の基体と、
    前記第2の基体を貫通して前記第3の金属箔と前記第4の金属箔とを小面積面を該第4の金属箔側として接続する錐台状の第2の導電性バンプと、
    前記第1の基体と前記第2の基体の間に、前記第1の金属箔と前記第3の金属箔とを第1、第2表面にそれぞれ埋め込むようにして密着して設けられた第3の基体と、
    前記第3の基体を貫通して前記第1の金属箔と前記第3の金属箔とを接続する第3の導電性バンプと
    を備えていることを特徴とする多層印刷配線板。
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