JP2002261444A - 積層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板の一括積層が容易で、その際の樹脂
流動によるパターン・ビアの崩れを防止することが可能
な積層配線基板の実現を課題とする。 【解決手段】 配線パターンとスルーホールが形成され
た単一配線基板を２種類の熱可塑性樹脂の多層構造で構
成し、少なくとも一方の表面を構成する層２（熱可塑性
樹脂）の溶融温度を、他の層１（熱可塑性樹脂）の溶融
温度よりも低くし、この層２を熱により溶融して他の単
一配線基板に接合することで積層を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層配線基板とそ
の製造方法に関し、特に積層作業が容易な積層配線基板
とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多層基板の積層方法としては、エポキシ
系のプリプレグを用いた積層方法と感光性樹脂とフォト
リソグラフィ技術を利用したフォトビアによるビルドア
ップ、樹脂付き銅箔としてレーザビア技術を利用したレ
ーザビルドアップなどのいわゆるビルドアップ工法が一
般に行われている。これらの積層方法は、積層（または
層数追加作業）とビア／パターン形成とを繰り返して多
層化を実現して行く順次積層方法である。このため、リ
ードタイムが長く、また途中工程での検査が十分できな
いので最終完成品での歩留まりが品質コストに大きなウ
エイトを占めるなどの問題がある。

【０００３】一方で、誘電率などの高周波対応特性や低
吸水率などのメリットを狙って熱可塑性樹脂をプリント
配線基板に応用することが検討されている。しかしなが
ら、熱可塑性樹脂を用いた多層基板を実現しようとした
場合、熱可塑性樹脂同士の積層を如何にして実現するか
が大きな課題となる。熱可塑性樹脂の特性から、その融
点まで温度を上げることによって溶着することは容易に
推察できるが、その際、すでに形成されたパターンやビ
アが樹脂の流動によって崩れてしまうことが懸念され
る。実験では、温度と圧力を微妙にコントロールして、
なおかつ、積層の位置を制御することによって、パター
ンやビアを崩すことなく、２枚の熱可塑性樹脂配線基板
を溶着することができる。しかし、大きなワークサイズ
で、なおかつ３枚以上の多層基板を一括で積層しようと
すると、そのための積層前配線板の形状的な要求仕様や
温度・圧力・位置制御を実現するための要求仕様が非常
に複雑になり、前処理コストや装置コストが膨大なもの
になってしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
多層基板の製造方法は順次積層方法を用いていたため、
リードタイムや歩留まりの面で問題が多かった。とく
に、熱可塑性樹脂からなる基板の溶着による積層は、す
でに樹脂上に形成されたパターンやビアの崩れをなくす
ことが実験的には可能であるものの、大きなワークサイ
ズの３枚以上の多層基板を一括積層する場合、前処理コ
ストや装置コストが膨大なものになるという難点があっ
た。本発明はこのような間題を比較的簡単な方法で解決
して、熱可塑性樹脂を用いた配線基板の一括積層を容易
に可能ならしめ、その際の樹脂流動によるパターン・ビ
アの崩れを防止する積層配線基板の製造方法およびその
製造方法によって実現される積層配線基板の提供を課題
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、あらかじめ配線パターンとスルーホール
が形成された複数枚の単一配線基板を積層して形成され
る積層配線基板において、前記単一配線基板は２種類以
上の樹脂の多層構造で構成され、その少なくとも一方の
表面を構成する第１の層は熱可塑性樹脂よりなる層で、
この第１の層が熱により他の単一配線基板に接合されて
積層されていることを特徴とする。これにより、複数の
単一配線基板を任意の枚数積層した積層配線基板を容易
に実現することができる。

【０００６】また、あらかじめ配線パターンとスルーホ
ールが形成された複数枚の単一配線基板を積層して形成
する積層配線基板の製造方法において、前記単一配線基
板を少なくとも一方の表面を構成する第１の層が熱可塑
性樹脂よりなる層である２種類以上の樹脂の多層構造で
形成する単一配線基板形成工程と、この単一配線基板形
成工程で形成された前記複数枚の単一配線基板を位置合
わせして積層する積層工程と、この積層工程で位置合わ
せして積層した前記複数枚の単一配線基板を熱プレスに
よって接合する熱プレス工程とを具備することを特徴と
する。これにより、複数の単一配線基板を任意の枚数積
層した積層配線基板を容易に実現することが可能な製造
方法を実現することができ、リードタイムを削減し、歩
留まりを向上させることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる積層配線基
板の製造方法を添付図面を参照にして詳細に説明する。

【０００８】本発明は、熱可塑性樹脂を用いた配線基板
の一括積層方法である。積層する前の配線基板を単一配
線基板と称する。図１に、本発明の積層配線基板を構成
する単一配線基板の例の断面図を示す。単一配線基板と
しては、いくつかの形態が考えられるが、もっとも単純
なものは図１（ａ）に示すような片面パターンのスルー
ホール付きのものである。これ以外の形態としては、図
１（ｂ）のような両面パターンのスルーホール付きのも
のや、図１（ｃ）のようなスルーホールのみのものなど
が考えられる。もちろん、これらを組合せた図１（ｄ）
のような構成の配線基板を単一配線基板として扱うこと
もできる。

【０００９】これらの単一配線基板の特徴としては、ス
ルーホールに導電性ペーストを充填して用いていること
である。導電性ペーストとしてはＡｇペーストやＣｕペ
ーストなどがあり、何を選択するかは最終的な基板に要
求される特性や信頼性・コストを勘案して決めるべきも
ので本発明において制約されるものではない。導電性ペ
ーストには、熱硬化型の導電性ペーストと熱可塑型の導
電性ペーストがあり、どちらも用いることが可能である
が、好ましくは熱可塑型の導電性ペーストが適している
と考えられる。これは、後で述べるように導電性ペース
ト同志が圧着によって融合し合い、接合状態の向上が望
めるためである。

【００１０】またパターンについては、銅箔をエッチン
グしたもの、スルーホールと同じく導電性ペーストで形
成したものどちらも可能であるが、ここではスルーホー
ルと同じく導電性ペーストでパターン形成した単一配線
基板について以下の説明を行うことにする。導電性ペー
ストでパターンを形成する方法としては、所謂スクリー
ン印刷法によるものや、あらかじめパターンに相当する
溝を転写成形し、その中に導電性ペーストを印刷充填し
てパターンを形成したものが考えられるが、どちらも利
用可能である。ここでの図による説明では、溝に導電性
ペーストを印刷充填した形態のもので説明する。

【００１１】図１（ａ）の単一配線基板２枚（図２の符
号５、６）と、図１（ｂ）の単一配線基板１枚（図２の
符号７）を図２のように積層して４層パターンの配線基
板を実現する実施例について説明する。図２の単一配線
基板５、６は、熱可塑性樹脂をベース材料としており、
その構造は図３のようになっている。

【００１２】ここでは、ベース材料である熱可塑性樹脂
はパターン側の熱可塑性樹脂１とその反対面側の熱可塑
性樹脂２の２層からなっている。熱可塑性樹脂１はベー
ス材料の主要部分を占めている。また、熱可塑性樹脂２
はおおよそ１０μｍ程度の薄い皮膜になっている。熱可
塑性樹脂１の溶融温度は実装時の半田付け温度に耐えら
れるように概略３００℃以上の溶融温度の高い材料が選
ばれる。一方、熱可塑性樹脂２の方はその熱可塑性樹脂
１の溶融温度より若干低い、例えば２７０〜２８０℃程
度の溶融温度を持った材料を選ぶ。ここでは、このよう
に２種類の熱可塑性樹脂からなるベース材料を用いてい
るが、これに限定されるものではない。必要に応じて３
層、４層のベース材料を用いることも出来る。ここで符
号３は導電性ぺーストで形成された配線パターン、符号
４は導電性ぺーストが充填されたスルーホールを示して
いる。

【００１３】図２の単一配線基板７は、前記ベース材料
（符号５、６）とは異なって、１種類の熱可塑性樹脂か
ら構成されている。ここに用いられる熱可塑性樹脂は、
図３の熱可塑性樹脂１と同じ材料であることが好ましい
が、それに限られるものではない。

【００１４】次に、図４のように図２の単一配線基板
５、６と図２の単一配線基板７を位置合わせしながら積
み重ねる。この時の位置合わせ方法としては、Ｘ線画像
認識による方法や、穴を使って合わせるピンラミ方式が
考えられる。積み上げられた状態でベース材料の全体構
成を見てみると、上から熱可塑性樹脂１、熱可塑性樹脂
２、熱可塑性樹脂１、熱可塑性樹脂２、熱可塑性樹脂１
の順番になっており、３枚構成のちょうど中間に熱可塑
性樹脂２が来るようになっている。この状態で次の熱プ
レス工程へ進む。

【００１５】図５は、積み上げられた単一配線基板を熱
プレスして貼り合わせ１枚の多層配線基板を構成する製
造装置を示す断面図で、この場合は４層パターンの基板
が出来上がったところを示した図である。図中、符号８
は加熱するための熱板であり、符号９は加圧するための
圧力発生機構である。また、符号１０は、真空に引きな
がら加熱加圧を行うための真空容器である。加熱する温
度は、熱可塑性樹脂１の溶融温度より少し低く、熱可塑
性樹脂２の溶融温度よりも少し高い温度を設定する。こ
のようにすることによって、パターンやスルーホールが
形成された熱可塑性樹脂１の部分は溶融することがな
く、パターンやスルーホールの形状が崩れることはな
い。一方、各単一配線基板の間に配置された熱可塑性樹
脂２は溶融して、夫々の単一配線基板を接合する働きを
することになる。

【００１６】この時、スルーホールの接続部１１は、熱
可塑性樹脂２が溶融した際、対向するスルーホールまた
はパターンの導電性ペーストに圧着されて機械的に接合
されると共に、電気的な接続も実現される。さらに、導
電性ペーストのバインダが熱可塑性樹脂であれば、導電
性ペースト同士が圧着された際に溶融し合い、一層密接
な機械的・電気的接合を実現することができる。

【００１７】積層条件についてさらに説明する。温度は
単一配線基板を構成する熱可塑性樹脂１の融点よりは低
く、同じく単一配線基板の表層を構成する熱可塑性樹脂
２の融点より若干高い温度に設定する。例えば、単一配
線基板の熱可塑性樹脂１の融点が３００℃で、単一配線
基板の表層を構成する熱可塑性樹脂２の融点が２７５℃
であれば、２７５〜２８０℃に設定をする。圧力は樹脂
の流れ性を考慮して設定する。真空に引くことによって
積層時に気泡を抱き込むことを防止することができる。

【００１８】図６は、図４、図５と同じく４層パターン
の配線基板であるが、図４、図５とは単一配線基板の構
成と各単一配線基板のスルーホールの形状が異なってい
る。この例ではスルーホール部分に所謂スルーホールラ
ンドがなく、その分スルーホール径が大きくなってい
る。単一配線基板はまったく同じ構造のものを４枚積層
している。スルーホール径が大きくなることによって、
ピンラミのような単純な積み重ねによっても充分な合わ
せ精度が実現できる。

【００１９】以上に述べた本発明の積層方法によれば、
単一配線基板を並行して生産し、夫々を検査した後、一
括積層成形して多層基板を完成させることができる。こ
れによって、多層基板作成のリードタイムを極端に短く
することができるとともに、最終検査工程での歩留まり
を上げることができるようになる。

【００２０】以上、本発明にかかる積層配線基板の製造
方法について説明したが、このような製造方法によって
形成された積層配線基板も、本発明の対象とするもので
ある。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、配線パターンとスルーホールが形成された単一
配線基板の少なくとも一方の表面を構成する層を熱可塑
性樹脂層とし、この層を熱により溶融して他の単一配線
基板に接合することで積層して積層配線基板を実現して
いる。したがって、熱プレスによって任意の枚数を一度
に積層することが可能になり、多層化を容易に実現する
ことができ、さらに基板作成のリードタイムを短くする
ことができる。また、積層前の状態の基板（単一配線基
板）で電気的特性のチェックが可能であり、最終工程で
の歩留まりを向上させることができる。

【００２２】本発明の請求項２の発明は、単一配線基板
を２種類以上の熱可塑性樹脂の多層構造で構成し、表面
の層を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度を他の層の熱可
塑性樹脂の溶融温度よりも低くする。これにより、高周
波特性に優れ、かつ低吸水率の熱可塑性樹脂を使った多
層基板を実現することができる。

【００２３】本発明の請求項３の発明は、単一配線基板
のスルーホールに金属粒子とバインダからなる導電性ペ
ーストを充填しておく。これにより、単一配線基板同士
のスルーホールを通じて導電性が保たれ、電気的特性に
優れた積層配線基板を実現することができる。

【００２４】本発明の請求項４の発明は、導電性ペース
トのバインダに熱可塑性樹脂を用いている。これによ
り、熱プレス時に導電性ペーストの一部が溶融し流動す
るので、スルーホールを通じて導電性が保たれ、電気的
特性に優れた積層配線基板を実現することができる。

【００２５】本発明の請求項５の発明は、配線パターン
とスルーホールが形成された単一配線基板の少なくとも
一方の表面を構成する層を熱可塑性樹脂の層とし、複数
の単一配線基板を位置合わせして、この層を熱により溶
融して他の単一配線基板に圧接する積層配線基板の製造
方法である。これにより、熱プレスによって任意の枚数
を一度に積層圧接する製造方法が可能になり、多層化を
容易に実現することができ、さらに基板作成のリードタ
イムを短くすることが可能な積層配線基板の製造方法を
実現することができる。また、積層前の状態の基板（単
一配線基板）で電気的特性のチェックが可能であり、最
終工程での歩留まりを向上させることが可能な積層配線
基板の製造方法が得られる。

【００２６】本発明の請求項６の発明は、単一配線基板
を２種類以上の熱可塑性樹脂の多層構造で構成し、表面
の層を構成する熱可塑性樹脂の溶融温度を他の層の熱可
塑性樹脂の溶融温度よりも低くした積層配線基板の製造
方法を示している。これにより、高周波特性に優れ、か
つ低吸水率の熱可塑性樹脂を使った多層基板を容易に実
現することができる積層配線基板の製造方法が得られ
る。

【００２７】本発明の請求項７の発明は、積層工程に先
立って前記スルーホールに金属粒子とバインダからなる
導電性ペーストを充填する積層配線基板の製造方法を示
している。これにより、単一配線基板同士のスルーホー
ルを通じて導電性が保たれ、電気的特性に優れた積層配
線基板を実現することが可能な積層配線基板の製造方法
が得られる。

【００２８】本発明の請求項８の発明は、導電性ペース
トのバインダに熱可塑性樹脂を含ませ、その溶融温度を
熱プレス温度よりも低くする積層配線基板の製造方法を
示している。これにより、熱プレス時に導電性ペースト
の一部が溶融し流動するので、スルーホールを通じて導
電性が保たれ、電気的特性に優れた積層配線基板を実現
することが可能な積層配線基板の製造方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の積層配線基板を構成する単一配線基板
の例の断面図。

【図２】本発明による４層パターンの積層配線基板の積
層構成を示す断面図。

【図３】熱可塑性樹脂を用いた本発明の単一配線基板の
層構成を示す断面図。

【図４】図２に示す単一配線基板を位置合わせして積み
重ねた状態を示す断面図。

【図５】図に示す単一配線基板を熱プレスして貼り合わ
せ、１枚の多層配線基板とする製造装置の構成を示す断
面図。

【図６】本発明による４層パターンの積層配線基板の他
の積層構成を示す断面図。

【符号の説明】

１…熱可塑性樹脂、２…熱可塑性樹脂、３…配線パター
ン、４…スルーホール、５、６…単一配線基板、７…単
一配線基板、８…熱板、９…圧力発生機構、１０…真空
容器、１１…スルーホールの接続部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 あらかじめ配線パターンとスルーホール
   が形成された複数枚の単一配線基板を積層して形成され
   る積層配線基板において、 前記単一配線基板は２種類以上の樹脂の多層構造で構成
   され、その少なくとも一方の表面を構成する第１の層は
   熱可塑性樹脂よりなる層で、この第１の層が熱により他
   の単一配線基板に接合されて積層されていることを特徴
   とする積層配線基板。
2. 【請求項２】 前記単一配線基板は２種類以上の熱可塑
   性樹脂の多層構造で構成されており、前記第１の層を構
   成する熱可塑性樹脂の溶融温度は、他の熱可塑性樹脂の
   層の溶融温度よりも低いことを特徴とする請求項１に記
   載の積層配線基板。
3. 【請求項３】 前記単一配線基板の前記スルーホールは
   金属粒子とバインダからなる導電性ペーストで充填され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の積層配線基
   板。
4. 【請求項４】 前記バインダが熱可塑性樹脂を含むこと
   を特徴とする請求項３に記載の積層配線基板。
5. 【請求項５】 あらかじめ配線パターンとスルーホール
   が形成された複数枚の単一配線基板を積層して形成する
   積層配線基板の製造方法において、 前記単一配線基板を少なくとも一方の表面を構成する第
   １の層が熱可塑性樹脂よりなる層である２種類以上の樹
   脂の多層構造で形成する単一配線基板形成工程と、 この単一配線基板形成工程で形成された前記複数枚の単
   一配線基板を位置合わせして積層する積層工程と、 この積層工程で位置合わせして積層した前記複数枚の単
   一配線基板を熱プレスによって接合する熱プレス工程と
   を具備することを特徴とする積層配線基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記単一配線基板は２種類以上の熱可塑
   性樹脂の多層構造で構成され、前記第１の層を構成する
   熱可塑性樹脂の第１の溶融温度は、他の中心を構成する
   熱可塑性樹脂の層の第２の溶融温度よりも低く、前記熱
   プレス工程での熱プレスは前記第１の溶融温度と前記第
   ２の溶融温度との中間の熱プレス温度で行われることを
   特徴とする請求項５に記載の積層配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記積層工程に先立って前記スルーホー
   ルに金属粒子とバインダからなる導電性ペーストを充填
   する導電性ペースト充填工程を有することを特徴とする
   請求項５に記載の積層配線基板の製造方法。
8. 【請求項８】 前記バインダが熱可塑性樹脂を含み、そ
   の溶融温度が前記熱プレス温度よりも低いことを特徴と
   する請求項７に記載の積層配線基板の製造方法。