JP5581828B2

JP5581828B2 - 積層回路基板および基板製造方法

Info

Publication number: JP5581828B2
Application number: JP2010132395A
Authority: JP
Inventors: 英明吉村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-06-09
Filing date: 2010-06-09
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-06-09
Also published as: JP2011258779A; US8586876B2; CN102281703A; US20110303454A1; CN102281703B

Description

本発明は、積層回路基板および基板製造方法に関する。

従来から、多層構造のプリント配線基板であるビルドアップ基板を製造する方法として、絶縁板上に導体パターンを形成していくアディティブ法やセミアディティブ法などの基板製造方法が知られている。このような基板製造方法では、層数の増加に伴い、製造手番を短縮しつつ、歩留まりが著しく低下することを防止するために、別々に製造された基板の層を導電性材料などで一括接続して積層する手法が実施されている。

具体的には、接着層に形成された貫通孔に溶融金属である導電性材料を供給し、積層される複数の基板を加圧しながら加熱することで積層する。ここで、積層の温度上昇により接着シートが軟化し低粘度化するため、積層圧力で接着シートの材料が流動し、導電性材料を押し流してしまう場合がある。

このため、基板表面における配線パターンやランドなどの残銅率に応じて、接着樹脂量を調整することで、接着樹脂量の体積を必要最小限にして積層圧力で接着シートの材料が流動する量を抑えて、導電性材料が押し流されないようにする手法が知られている。具体的には、残銅率が異なる基板ごとに厚さの異なる接着シートを用意し、接着樹脂の厚さを調整する。

特開２００２−２９００３２号公報

しかしながら、上述した基板表面における配線パターンやランドなどの残銅率に応じて、接着樹脂量を調整する手法では、残銅率が異なる基板ごとに異なる接着シートを用意するので、基板の製造工程が複雑化するという課題があった。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、積層圧力で接着シートの材料が流動して導電性材料を押し流すことを防止しつつ、基板の製造を容易にすることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、積層回路基板は、第一配線基板と第二配線基板との間に配置される接着樹脂の層であって、ランド同士を導電性材料にて電気的に接合する接着層と、導電性材料を供給するための貫通孔が形成されたプレートとを有する。そして、プレートは、積層時に生じる過剰な接着樹脂を溜める樹脂溜りが設けられたことを特徴とする。

本願の開示する積層回路基板の一つの態様によれば、積層圧力で接着シートの材料が流動して導電性材料を押し流すことを防止しつつ、基板の製造を容易にするという効果を奏する。

図１は、実施例１に係る積層回路基板の構成を示すブロック図である。図２は、実施例１に係る積層回路基板の積層方法を説明する図である。図３は、積層材料の詳細を説明する図である。図４は、導電材料が供給された積層材料の詳細を説明する図である。図５は、実施例２に係る積層回路基板の製造方法を説明する図である。図６は、積層材料の詳細を説明する図である。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る積層回路基板および基板製造方法の実施例を詳細に説明する。なお、開示の技術は、目的を達成するため、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、インターポーザ、マザーボード、半導体素子一般、パッケージ基板一般、中継基板一般、回路基板一般に広く適用可能である。

以下の実施例では、実施例１に係る積層回路基板の構成、積層回路基板の積層方法を順に説明し、最後に実施例１による効果を説明する。

［積層回路基板の構成］
まず、図１を用いて、積層回路基板１の構成を説明する。図１は、実施例１に係る積層回路基板１の構成を示すブロック図である。図１に示すように、積層回路基板１は、基板１０Ａ、基板１０Ｂ、配線パターン１１、接合ランド１２、導電材料１３、接着層２０、プレート３０および調整用貫通孔３１を有する。

積層回路基板１は、基板１０Ａおよび基板１０Ｂの接合ランド１２同士が導電材料１３により接合され、複数の配線パターン１１が電気的に結合された多層構造のプリント配線基板である。また、積層回路基板１は、基板１０Ａと基板１０Ｂとの間に、基板１０Ａと基板１０Ｂとの間に、接着樹脂を溜め込むための調整用貫通孔３１と導電材料１３を供給するための貫通孔３２とが形成されたプレート３０を有する。

基板１０Ａは、印刷技術によって配線パターン１１が印刷されるとともに、表面に接合ランド１２が形成されている。また、基板１０Ａの接合ランド１２は、基板１０Ｂの接合ランド１２と導電材料１３により接合されており、配線パターン１１が相互に電気的に結合されている。配線パターン１１は、銅配線であり、接合ランド１２は、必要に応じて、金めっきなどの貴金属めっきや、バリアメタルとして有効なニッケルめっき、または、これらの複合めっきが施されていてもよい。

また、基板１０Ｂも同様に、印刷技術によって配線パターン１１が印刷されるとともに、表面に接合ランド１２が形成されており、自接合ランド１２と基板１０Ａの接合ランド１２とが導電材料１３により接合されて配線パターン１１が電気的に結合されている。

接着層２０は、基板１０Ａと基板１０Ｂとの間に配置され、基板１０Ａの接合ランド１２と基板１０Ｂの接合ランド１２を導電材料１３にて電気的に接合する。具体的には、接着層２０は、複数の基板１０Ａ、１０Ｂの接着樹脂で積層される被着面へ接合ランド１２と配線パターン１１を覆うように配置される。接着層２０となる樹脂は、一般的なエポキシ材料などの熱硬化性樹脂や、ポリエーテル・エーテル・ケトン系などの熱可塑性樹脂を用いることができる。

プレート３０は、積層時に生じた過剰樹脂の溜り場となる調整用貫通孔３１と、導電材料１３を形成する位置に対応する貫通孔３２とを有する。また、プレート３０の材料は、一般のプリント基板の基材を用いることができる。例えば、銅張り板の銅箔をエッチングして基材を得ることができる。この基材に、積層される配線パターン１１および接合ランド１２の体積から過分となる接着樹脂の体積に等しい量に合わせて、ドリル加工やルーター加工により調整貫通孔３１が加工され、プレート３０が完成される。

調整用貫通孔３１は、接続される基板の配線面の残銅率から求められた体積分に等しい総体積をもつ樹脂溜まり用の孔である。具体的には、調整用貫通孔３１は、複数の基板１０Ａ、１０Ｂが加圧および過熱を行って積層される際に、積層圧力で流動する接着シートの接着樹脂を溜める孔である。なお、樹脂を溜める孔を貫通孔とすることで、積層する双方の基板１０Ａ、１０Ｂの積層面の配線に合わせて、一括して加工できるため、両面双方をそれぞれ加工するよりも工程が簡素化できる。

積層回路基板１は、接合ランド１２と接合ランド１２との間を電気的に接続する層において、導電材料１３を充填のするための貫通孔３２と接続される基板の配線面の残銅率から求められた体積分に等しい総体積をもつ複数の調整用貫通孔３１を設けたプレート３０が挟み込まれている。

このため、積層回路基板１は、調整用貫通孔３１に過剰な接着樹脂が溜まる結果、接着樹脂が流動することを防止し、基板１０Ａ、１０Ｂの接合ランド１２間を接合するための導電材料１３が接着樹脂の流れにより押し流されることを防ぐことができる。

また、積層する基板１０Ａ、１０Ｂの表面の残銅率に合わせて、接着樹脂の過剰分を溜める調整用貫通孔３１をエリアごとに調整することで、接着材料の流れ速度が大きくなる現象を防止することができ、エリアごとの接着樹脂の流れ量、樹脂流れ速度を最小限にすることができる。

［積層回路基板の製造方法］
次に、図２を用いて、実施例１に係る積層回路基板１の製造方法について説明する。図２は、実施例１に係る積層回路基板１の積層方法を説明する図である。積層回路基板の製造方法として、まず、接着シートである接着層２０を積層する基板１０Ａ、１０Ｂにラミネートする。このとき、基板１０Ａ、１０Ｂとラミネート側の反対面にはマイラーフィルム２１が配置されている。

そして、基板１０Ａ、１０Ｂの接合ランド１２と配線パターン１１を覆うように、接着樹脂を例えば熱を加えながらラミネートした後、基板１０Ａ、１０Ｂにラミネートされた接着層へ、マイラーフィルム２１の上から、接合ランド１２上に貫通穴３２を形成する。なお、一般的なエポキシ材料を用いた場合には、ラミネート温度は５０〜１００℃程度である。

また、貫通孔３２の形成には、例えば炭酸ガスレーザなどが用いられ、絶縁樹脂を熱昇華して孔空けを行う。加工後、導電ランドの界面には加工で融けた樹脂（スミア）が残っているため、必要に応じてプラズマ処理などにより除去する。次に、加工した貫通孔３２へ、導電材料１３が充填される。なお、導電材料１３の充填する方法として、ステンシル法により印刷で供給する方法や、デンペンス方法などを用いて充填を行う。

具体的には、図２に示すように、スキージ４０の移動により基板１０Ａ上に導電性材料を塗布（印刷）することにより、貫通孔３２に接合ランド１２間を接続するための導電材料１３を充填する（図２の（１））。

そして、各接合ランド１２に対応する位置にプレート３０を準備した後、接着層２０のマイラーフィルム２１を剥離し、プレート３０と各基板１０Ａ、１０Ｂの張り合わせ面との位置決めを行う（図２の（２）参照）。そして、積層される基板１０Ａ、１０Ｂ間にプレートを挟み込み、基板１０Ａおよび１０Ｂに直交する方向に加圧しながら真空中で加熱して積層を行って、積層回路基板１を製造する。真空中で積層することにより、接着層２０にボイドを発生することなく基板１０Ａ、１０Ｂ同士が接合されるととともに、接合ランド１２間の接続が得られる。

このように積層を行うことで、図２に示すように、積層回路基板１では、積層圧力で流動する接着層２０の接着樹脂が調整用貫通孔３１に溜まっている。このため、積層圧力で接着層２０の接着樹脂が流動する速度を抑え、導電材料１３を押し流してしまうことを防止することができる。

[実施例１の効果]
上述してきたように、積層回路基板１は、表面に接合ランド１２が形成されている基板１０Ａと、表面に接合ランド１２が形成されている基板１０Ｂと、基板１０Ａと基板１０Ｂとの間に配置される接着樹脂の層であって、接合ランド１２同士を導電性材料にて電気的に接合する接着層と、導電材料１３を供給するための貫通孔３２が形成されたプレート３０とを有する。そして、プレート３０は、積層時に生じる過剰な接着樹脂を溜める樹脂溜りである調整用貫通孔３１が設けられているので、積層圧力で接着シートの材料が流動して導電性材料を押し流すことを防止することが可能である。また、残銅率が異なる基板ごとに異なる接着シートを用意する必要がないので、基板の製造を容易にすることが可能である。

また、実施例１によれば、樹脂溜まりが貫通孔であるので、積層する双方の基板１０Ａ、１０Ｂの積層面の配線に合わせて、一括して加工できるため、両面双方をそれぞれ加工するよりも工程を簡素化することが可能である。

ところで、上記の実施例１では、基板に接着層をラミネートした後に、プレートを積層する場合を説明したが、実施例はこれに限定されるものではなく、プレートに接着層を設けた積層材料を基板にラミネートするようにしてもよい。

そこで、以下の実施例２では、プレートに接着層を設けた積層材料を基板にラミネートする場合として、図３〜５を用いて、実施例２に係る積層回路基板の積層材料および製造方法について説明する。図３は、積層材料の詳細を説明する図である。図４は、導電材料が供給された積層材料の詳細を説明する図である。図５は、実施例２に係る積層回路基板の製造方法を説明する図である。

図３に示すように、積層材料は、マイラーフィルム２１、接着層２０、プレート３０、接着層２０、マイラーフィルム２１の順に積層されている。また、図３の例では、積層材料は、マイラーフィルム２１をステンシル版として印刷供給するため、一方の接着層２０（図３の例では、プレート上部の接着層）には、プレート３０の調整用貫通孔３１に対応する位置に孔を設けていない。なお、一方の接着層２０に調整用貫通孔３１に対応する位置に孔を設けた理由としては、本貫通孔の空気を積層時に抜けやすくするためである。また、図４に示すように、積層材料は、貫通孔３２に導電材料１３が充填される。

次に、図５を用いて、実施例２に係る積層回路基板の製造方法を説明する。まず、積層する基板１０Ａ、１０Ｂを準備するとともに、プレート３０に接着層２０を設けた積層材料を用意する。そして、積層材料を積層される一方の基板１０Ａにラミネートする（図５の（１）参照）。

そして、スキージ４０の移動により基板１０Ａ上に導電性材料を塗布（印刷）することにより、貫通孔３２に接合ランド１２間を接続するための導電材料１３を充填する（図５の（２）参照）。なお、図５の例では、積層する片方の基板１０Ａに導電材料１３を供給し、基板１０Ｂには、導電材料を供給しない。片方の基板１０Ａで十分な導電材料の体積を得ることができれば、両方の基板に導電材料を供給する必要はないからである。

そして、各接合ランド１２に対応する位置に貫通孔３２が形成された複数のプレート３０を準備した後、接着層２０のマイラーフィルム２１を剥離し、各基板１０Ａ、１０Ｂの張り合わせ面との位置決めを行う（図５の（３）参照）。そして、複数のプレート３０と位置決めされた複数の基板１０Ａおよび１０Ｂに直交する方向に加圧しながら真空中で加熱して積層を行う（図５の（４）参照）。

このように、上記の実施例２では、積層回路基板１は、プレート３０の表裏に接着層が予め形成されているので、積層回路基板１の製造をより簡易にすることが可能である。

また、プレート３０の表裏に形成された接着層２０の接着表面がマイラーフィルム２１で覆われているので、接着層２０の接着表面をマイラーフィルム２１で保護することが可能である。

また、プレートの表裏に形成された接着層のうちのいずれか一方の接着層のみに、過剰な接着樹脂を溜める貫通孔が設けられているので、積層回路基板１の製造をより簡易にすることが可能である。

また、プレートの貫通孔には、接合ランド１２同士を接続するための導電材料１３が予め充填されているので、積層回路基板１の製造をより簡易にすることが可能である。

さて、これまで実施例１、２について説明したが、上述した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。そこで、以下では実施例３として他の実施例を説明する。

（１）積層材料
上記の実施例２では、積層材料における二層の接着層のうち、一方の接着層２０に調整用貫通孔３１に対応する位置に孔を設けた場合を説明したが、これに限定されるものではなく、両方の接着層に調整用貫通孔３１を設けるようにしてもよい。

具体的には、図６に示すように、積層材料は、実施例２と同様に、マイラーフィルム２１、接着層２０、プレート３０、接着層２０、マイラーフィルム２１の順に積層されている。そして、プレート３０の上部にある接着層２０と、プレートの下部にある接着層２０と両方に、プレート３０の調整用貫通孔３１に対応する位置に孔を設けている。

（２）貫通孔
また、調整用貫通孔３１および貫通孔３２を空ける手順は、特別限定するものではない。接着層とプレートを個別に加工して、張り合わせても良く、また、接着層とプレートの同一箇所について、張り合わせ後加工してもよい。また、加工方法についても、限定するものではなく、通常のドリルや、レーザーを用いて加工することができる。

（３）適用対象
また、開示の技術は、目的を達成するため、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、インターポーザ、マザーボード、半導体素子一般、パッケージ基板一般、中継基板一般、回路基板一般に広く適用可能である。

１積層回路基板
１０Ａ、１０Ｂ基板
１１配線パターン
１２接合ランド
１３導電材料
２０接着層
３０プレート
３１調整用貫通孔
３２貫通孔

Claims

表面に第一ランドと第一パターンとが形成されている第一配線基板と、
表面に第二ランドと第二パターンとが形成されている第二配線基板と、
前記第一配線基板と前記第二配線基板との間に配置される接着樹脂の層であって、前記第一ランドと前記第二ランドを導電性材料にて電気的に接合する接着層と、
前記導電性材料を供給するための貫通孔が形成されたプレートと、を備え、
前記プレートは、前記第一パターンと前記第二パターンとが対向する位置に、前記第一配線基板の前記表面の残銅率と前記第二配線基板の前記表面の残銅率とから算出された体積分に等しい総体積を有する、積層時に生じる過剰な接着樹脂を溜める樹脂溜りが設けられたことを特徴とする積層回路基板。
前記樹脂溜りが貫通孔であることを特徴とする請求項１に記載の積層回路基板。
前記プレートの表裏に前記接着層が予め形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層回路基板。
前記プレートの表裏に形成された接着層の接着表面がマイラーフィルムで覆われていることを特徴とする請求項３に記載の積層回路基板。
前記プレートの表裏に形成された接着層のうちのいずれか一方の接着層のみに、前記過剰な接着樹脂を溜める貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の積層回路基板。
前記プレートの貫通孔には、前記第一ランドと前記第二ランドとの間を接続するための導電性材料が予め充填されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の積層回路基板。
第一配線基板の表面に形成されている第一ランドと、第二配線基板の表面に形成されている第二ランドとを導電性材料にて電気的に接合する接着層を前記第一配線基板および前記第二配線基板の被着面に形成する接着層形成ステップと、
前記接着層に対して、導電性材料を充填するための貫通孔を形成する貫通孔形成ステップと、
前記貫通孔形成ステップによって形成された貫通孔に導電性材料を充填する導電性材料充填ステップと、
前記第一配線基板および前記第二配線基板の張り合わせ面に、積層時に生じる過剰な接着樹脂を溜める樹脂溜りが形成されたプレートを位置決めする位置決めステップと、
前記位置決めステップによって位置決めされたプレートと、前記第一配線基板および前記第二配線基板との積層面に直交する方向に加圧しながら過熱して積層する積層ステップと、
を含んだことを特徴とする基板製造方法。