プリント配線板およびその製造方法
【課題】導電性ペーストをはんだの代わりに使用するものにおいて、接合強度、耐衝撃性に優れたプリント配線板を提供する。
【解決手段】導電層１０４と絶縁性基材１０５とを有するプリント配線板において、導電層に貫通孔１０４ａが形成され、貫通孔内に導電性ペースト１０３が充填されると共に、導電層１０４の一方の面と他方の面に、貫通孔１０４ａを内包し且つ貫通孔１０４ａより大きい領域で導電性ペースト１０３が設けられ、これら両面の導電性ペーストおよび貫通孔１０４ａ内の導電性ペーストが相互に混合された状態にある。貫通孔１０４ａに連なる導電性ペーストが、前記導電層と、絶縁性基材１０５を介して配された別の導電層とを層間接続しており、層間をつなぐ導電性ペーストがビアホールとなっている。
【解決手段】導電層１０４と絶縁性基材１０５とを有するプリント配線板において、導電層に貫通孔１０４ａが形成され、貫通孔内に導電性ペースト１０３が充填されると共に、導電層１０４の一方の面と他方の面に、貫通孔１０４ａを内包し且つ貫通孔１０４ａより大きい領域で導電性ペースト１０３が設けられ、これら両面の導電性ペーストおよび貫通孔１０４ａ内の導電性ペーストが相互に混合された状態にある。貫通孔１０４ａに連なる導電性ペーストが、前記導電層と、絶縁性基材１０５を介して配された別の導電層とを層間接続しており、層間をつなぐ導電性ペーストがビアホールとなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペーストを用いて接続を行ったプリント配線板、および、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のプリント配線板への要求として、環境に配慮されたプリント配線板であることが挙げられる。具体的には、鉛を使用しないプリント配線板であることが求められている。これまで、電子部品をプリント配線板上に実装する方法としては、鉛を含有する、いわゆる共晶はんだが使用されてきたが、はんだから鉛を排除する方法も盛んに提案され、現在では鉛を含まない、いわゆる鉛フリーはんだが適用されてきている。
【０００３】
ところで、共晶はんだの溶融温度が１８３℃程度であるのに対して、例えばＳｎ-Ａｇ-Ｃｕ系の鉛フリーはんだの溶融温度は２１７℃程度であり、鉛フリーはんだは共晶はんだに比べて溶融温度が高いのが一般的である。従って、鉛フリーはんだの適用に当たっては、はんだを溶融させて部品間を接合する際の加熱温度（接合加工温度）を高くする必要がある。
【０００４】
しかし、この高温加熱は、プリント配線板や搭載される電子部品に大きなダメージを与える。例えば、高温加熱により、プリント配線板内の熱硬化性材料が硬化収縮することで、反りが発生してしまったり、プリント配線板内部に含有されている水の突沸によって異種接合界面に剥離が発生したりすること等が挙げられる。
【０００５】
そこで、鉛フリーであり、且つ、高温加熱を嫌う場合の接合方法として、導電性樹脂組成物によって電子部品とプリント配線板を接合する方法が挙げられる。導電性樹脂組成物は、エポキシ等の熱硬化性樹脂が含有されているものが一般的で、その硬化温度は２００℃以下と低い。
【０００６】
この種の導電性樹脂組成物を用いたプリント配線板の例として、特許文献１あるいは特許文献２に記載の技術が知られている。
【０００７】
特許文献１に記載の技術においては、絶縁性基材と導電層を貫通する連通孔に層間導通を得るための導電性樹脂組成物を充填するに当たり、連通通孔の導電層部分の孔径を絶縁性基材部分の孔径より小さく形成して、連通通孔の絶縁性基材部分と導電層部分の全てに導電性樹脂組成物を充填するようにしている。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術においては、導電層部分の孔径が絶縁性基材部分の孔径より小さくなるように絶縁性基材と導電層に両者を貫通する貫通孔を形成し、その貫通孔に層間導通を得るための導電性樹脂組成物を充填すると共に、貫通孔の導電層側の開口に露呈する導電性樹脂組成物を金属層で被覆するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−３１８５４６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５２７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記いずれの特許文献に記載の技術においても、貫通孔に充填した導電性樹脂組成物の絶縁性基材と反対側の端面（つまり、貫通孔の導電層側の開口に露呈する面）は、他の部材（隣接する金属層など）との接合界面として存在することになるので、その周辺部分の強度が低くなりやすく、耐衝撃性の向上を図る上で限界があった。特に、導電層の絶縁性基材側と反対側の面に電子部品を接合するような場合、導電層と導電性樹脂組成物の接着強度が低いと、電子部品の接合強度が高くならないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮し、導電性ペーストをはんだの代わりに使用するものにおいて、接合強度、耐衝撃性に優れたプリント配線板、および、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、導電層と絶縁層とが積層されたプリント配線板であって、前記導電層に貫通孔が形成され、当該貫通孔内に導電性組成物が充填されると共に、前記導電層の露呈面における前記貫通孔を含む領域に電子部品を接合させる導電性ペーストが配され、前記導電層の前記絶縁層側の面における前記貫通孔を含む領域に導電性ペーストが配され、これら両面の導電性ペーストおよび前記貫通孔内の導電性ペーストが相互に混じり合った状態にあることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプリント配線板であって、前記導電性ペーストが、前記導電層と、前記絶縁層を介して配された別の導電層とを層間接続しており、層間をつなぐ導電性ペーストが層間接続配線を形成していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のプリント配線板であって、前記導電性ペーストが樹脂を含有しており、前記貫通孔内の導電性ペーストに含有された樹脂と前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された樹脂とが界面なく硬化することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された金属が相互拡散することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストが同じ材料であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、プリント配線板の製造方法であって、絶縁性基材と導電層が積層されてなる配線板用基材に、絶縁性基材部分の孔径よりも導電層部分の孔径が小さくなるよう連通孔を形成する工程と、その後、当該連通孔に導電性ペーストを充填する工程と、前記導電層の前記導電性ペーストの接触面とは反対側の面に、導電性ペーストを介して電子部品を搭載する工程と、加熱によって前記導電性ペーストを一括で硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、導電層の貫通孔内に充填された導電性ペーストと導電層の両面に形成された導電性ペーストとが相互に混じり合った状態にあるので、これら導電性ペーストには接合界面が存在しないことになり、導電層を介して両面の導電性ペーストが加締め状態で接合されている。従って、導電層に対する導電性ペーストの接合強度が高まり、衝撃に対して強くなる。従って、例えば導電層の一方の面に設けた導電性ペーストに電子部品を接合した場合、電子部品の接合強度を高めることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、導電性ペーストをビアホールとして機能させることで、高い配線の自由度を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、導電性ペーストに含有された樹脂が混合状態で硬化することにより界面なく接合しているため、高い接合強度を発揮できる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、導電性ペーストに含有された金属が相互拡散していることにより、導電性ペーストの破断強度が高くなる。また、加熱により導電性ペーストと導電層金属とを金属結合している場合、導電層金属と導電性ペースト金属間の破断強度が高くなるので、前述の加締め構造による強度アップとの相乗作用により、耐衝撃性の向上が図れる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、貫通孔内の導電性ペーストと導電層の両面の導電性ペーストとを同じ材料にすることにより、加熱硬化条件を等しくすることができ、工程の簡素化を図ることができる。また、導電性ペーストの混合状態を、導電性ペースト同士が互いに接触しているだけで得られるようにすることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、加熱によって導電性ペーストを一括で硬化させるので、加熱硬化回数を１回とすることができ、工程の合理化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の各実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各実施の形態において同一部材には同一の符号を付して説明する。
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明のプリント配線板を適用した第１の実施の形態に係る多層構造のプリント配線板の断面構造を示している。
【００２５】
図において、１０１はＩＣチップ（電子部品）、１０２はＩＣチップの電極、１０３は導電性ペースト、１０４は銅箔よりなる導電層、１０５はポリイミドよりなる絶縁性基材（絶縁層）、１０６はエポキシ樹脂を主成分とする層間接着層である。
【００２６】
ＩＣチップ１０１は、３層の導電層１０４付きの絶縁性基材１０５を有する多層プリント配線板の最上層の上に配されており、最上層の導電層１０４上に導電性ペースト１０３を介してＩＣチップ１０１の電極１０２が接合されている。この場合、左右の電極１０２に対応して、左右の最上層の導電層１０４には貫通孔１０４ａが形成されており、貫通孔１０４ａ内に導電性ペースト１０３が充填されている。また、導電層１０４の絶縁性基材１０５側の面とＩＣチップ１０１を実装する側の面とに、貫通孔１０４ａを内包し且つ貫通孔１０４ａより大きい領域に導電性ペースト１０３が配設されている。そして、これら導電層１０４の両面の導電性ペースト１０４および貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３が、相互に混じり合った状態になっている。
【００２７】
図において、左右の貫通孔１０４ａのうち、左側の貫通孔１０４ａ内に連なる導線性ペースト１０３は、最上層の導電層１０４と、絶縁性基材１０５および層間接着層１０６を介して、中間層の絶縁性基材１０５上に配された導電層１０４を層間接続しており（図中のＡ部）、層間をつなぐ導電性ペースト１０３が層間接続配線としてのビアホールとなっている。また、その直下における中間層の導電層１０４と最下層の導電層１０４も、ビアホールとして機能する導電性ペースト１０３により層間接続されている（図中のＢ部）。
【００２８】
また、図１において、右側の貫通孔１０４ａ内に連なる導電性ペースト１０３は、絶縁性基材１０５および層間接着層１０６を介して、中間層の絶縁性基材１０５の上面に接している（図中のＣ部）。
【００２９】
ここで、導電性ペースト１０３は樹脂を含有しており、貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３に含有された樹脂と導電層１０４の両面の導電性ペースト１０３に含有された樹脂とが界面なく硬化している。また、貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３と導電層１０４の両面の導電性ペースト１０３に含有された金属は相互拡散している。この場合、貫通孔１０３内や導電層１０４の両面に配された導電性ペーストは全て同じ材料のものである。
【００３０】
＜第２の実施の形態＞
図２は第２の実施の形態に係る多層構造のプリント配線板の断面構造を示している。
【００３１】
この実施の形態の多層プリント配線板では、図２において、右側の貫通孔１０４ａ内に連なる導線性ペースト１０３が、最上層の絶縁性基材１０３の厚み内に止まっており（図中のＤ部）、その直下における中間層の導電層１０４と最下層の導電層１０４が、ビアホールの機能を持つ導電性ペースト１０３により層間接続されている（図中のＥ部）。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００３２】
この実施の形態の場合、右側の貫通孔１０４ａ内に連なる導線性ペースト１０３が、層間接着層１０６を貫通していないため（図中のＤ部）、導電性ペースト１０３が中間層の導電層１０４の配線パターンの邪魔をすることがなく、導電性ペースト１０３の直下への配線も可能となっている（図中のＦ部）。
【００３３】
＜第３の実施の形態＞
図３は第３の実施の形態のプリント配線板の断面構造を示している。
【００３４】
この実施の形態では、絶縁性基材１０５の両面（ＩＣチップ搭載側の面とその裏面）に導電層１０４が形成されており、図中左側の貫通孔１０４ａに連なる絶縁性基材１０５側の導電性ペースト１０３が、その直下の絶縁性基材１０５の裏面の導電層１０４に形成した、絶縁性基材１０５のものと同じ径の貫通孔１０４ｂを通して、裏面の導電層１０４の下面にまで達している。そして、導電性ペースト１０３が、両面の導電層１０４を接続する層間接続配線としてのスルーホールの機能を果たしている。この導電層１０４の下面側の導電性ペースト１０３は、貫通孔１０４ｂを内包し、且つ貫通孔１０４ｂより広い領域に配設されている。また、図３中右側の貫通孔１０４ａに連なる導電性ペースト１０３は、絶縁性基材１０５の下面に露出した上で、絶縁性基材１０５の貫通孔を内包する領域にまで広がっている。
【００３５】
＜第４の実施の形態＞
次に、図４、図５を用いて、図１に示した第１の実施の形態で示した多層構想のプリント配線板と構造の近似するものを製造する方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、図４（Ａ）に示す片面銅箔（導電層）１０４が設けられたポリイミドでなる絶縁性基材１０５を用意する。ベース材料としては、ポリイミド以外にも、繊維含浸エポキシ、エポキシ、液晶ポリマー等を採用することができ、材料に制約はない。
【００３７】
次に、図４（Ａ）の基材の導電層１０４部分をエッチングして回路パターンを形成し、図４（Ｂ）の基材を得た。
【００３８】
次に、図４（Ｂ）の基材の導電層１０４とは反対側の面にエポキシを主成分とする層間接着材１０６を設けることで基材（Ｃ）を得た。層間接着材１０６には、エポキシ系以外にも、ポリイミド系、アクリル系、ウレタン系等を採用することができ、採用できる材料に制約はない。
【００３９】
次に、基材図４（Ｃ）の基材の層間接着材１０６側にＰＥＴマスキングフィルム１１０を貼り合せすることで、図４（Ｄ）に示す基材を得た。
【００４０】
次に、図４（Ｄ）に示す基材にＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に連通孔１１２を明けることで、図４（Ｅ）に示す基材を得た。このとき、ビアランド３００μｍに対し、前記絶縁層側１０５部分の孔径はｌ００μｍ、銅箔１０４部分の孔径は２０〜３０μｍとなるよう連通孔１１２を穿設することで、銅箔１０４の連通孔１０４ａの径は絶縁性基材１０５の孔径よりも小さくしている。なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図４（Ａ）から図４（Ｂ）に示す状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００４１】
ついで、図４（Ｅ）に示す基材のマスキングフィルム１１０側から印刷法により導電性ペースト１０３を連通孔１１２に充填することで、図４（Ｆ）に示す基材を得た。導電性ペースト１０３は樹脂バインダーを含み、かつ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒が加熱で金属接合せず、樹脂パインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００４２】
ついで、図４（Ｆ）に示す基材からマスキングフィルム１１０を剥離することで、図４（Ｇ）に示す基材を得た。
【００４３】
ついで、回路形成済み片面銅箔１０４付きポリイミド基材１０５に、図４（Ｇ）に示す基材と同様の方法で作製された基材２枚を位置合わせを施したのち、図５（Ｈ）に示すように重ね合わせ、導電性ペースト１０３を完全硬化させないよう仮留めを施すことで、基材（Ｉ）を得た。仮留めの方法は、基材の製品となるパターン以外の部分の接着材を加熱硬化させることで位置固定をしても構わないし、導電性ペースト１０３の樹脂バインダーが半硬化状態となるよう全体を加熱加圧しても構わない。
【００４４】
ついで、図５（Ｉ）に示す基材のビアランド上にビアホールと同様の導電性ペースト１０３Ａを塗布することで、図５（Ｊ）に示す基材を得た。この導電性ペースト１０３Ａは、ビアホール内の導電性ペースト１０３と同じものが好ましいが、異なる導電性ペーストを使用する場合には、それぞれの成分の一部が混合状態となり得るものを選択しなくてはならない。また、本実施の形態ではビアホール上でないチップ接続部分（図中の右側）でも同様の導電性ペースト１０３Ａを使用しているが、ビアホール上でない部分の接続方法は、はんだ接続や他の導電性ペーストを使用して接続する方法など、いずれの方法を用いても構わない。
【００４５】
ついで、図５（Ｊ）に示す基材にＩＣチップ１０１を載せた後、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａの硬化と層間接着材１０６の硬化を同時に実施することで、図５（Ｋ）に示すようなＩＣチップ１０１の電極１０２が導電層（パターン）１０４に接続されたプリント配線板（Ｋ）を得た。このとき、ビアホール（図中左側の層間接続部分）内の導電性ペースト１０３とチップ接続用の導電性ペースト１０３Ａは同時に硬化がなされるため、それぞれの金属粒同士は金属結合し、且つ、それぞれの樹脂バインダーは界面なく硬化する。
【００４６】
因みに、ＩＣチップ１０１が単純に導電性ペースト１０３によって接続されているだけの場合と、当該実施の形態で得られた基板の場合とで繰り返し落下試験を実施（各場合でＩＣチップ１０個について実施）したところ、ＩＣチップが導電性ペーストによって接続されているだけの場合では平均１０７回で断線したが、当該実施の形態に係るプリント配線板では、平均１５５回で断線と、機械的衝撃に対する耐性が向上したことが確認された。
【００４７】
＜第５実施の形態＞
次に、図６、図７を用いて、図２に示した第２の実施の形態で示した多層構造のプリント配線板と近似する構造のものを製造する方法の一例について説明する。
【００４８】
まず、図６（Ａ）に示す片面銅箔（導電層）１０４付き絶縁性基材（絶縁層）１０５を用意する。ベース材料としては、ポリイミド以外にも、繊維含浸エポキシ、エポキシ、液晶ポリマー等を採用することができ、材料に制約はない。
【００４９】
次に、図６（Ａ）に示す基材の導電層１０４部分をパターニングして回路パターンを形成し、図６（Ｂ）に示す基材を得た。
【００５０】
次いで、図６（Ｂ）に示す基材にＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に孔１２０を明けることで、図６（Ｃ）に示す基材を得た。このとき、ビアランド３００μｍに対し、ポリイミド部分の孔径は１００μｍ、銅箔部分の孔径は２０〜３０μｍとなるように連通孔１２０を穿設することで、導電層１０４の貫通孔１０４ａの径は絶縁性基材１０５の孔径よりも小さくしている。
【００５１】
なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図６（Ａ）から図６（Ｂ）に示す状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００５２】
次いで、図６（Ｃ）に示す基材のポリイミド側からスクリーン印刷法により導電性ペースト１０３を連通孔１２０に充填することで、図６（Ｄ）に示す基材を得た。導電性ペーストは樹脂バインダーを含み、かつ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒は加熱で金属接合せず、樹脂パインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００５３】
次いで、図６（Ｄ）に示す基材の導電層１０４とは反対側の面に、エポキシを主成分とする層問接着材１０６を設けることで、図６（Ｅ）に示す基材を得た。層間接着材１０６には、エポキシ系以外にも、ポリイミド系、アクリル系、ウレタン系等を採用することができ、採用できる材料に制約はない。
【００５４】
次いで、図６（Ｅ）に示す基材の層間接着材１０６側にＰＥＴマスキングフィルム１１０を貼り合せすることで、図６（Ｆ）に示す基材を得た。
【００５５】
次いで、図６（Ｆ）に示す基材にＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に連通孔１２２を明けることで、図６（Ｇ）を得た。このとき、ビアランド３００μｍに対し、ポリイミド基材１０５部分の孔径は１００μｍ、導電層１０４部分の連通孔径は２０〜３０μｍとなるよう連通孔１２２を穿設することで、導電層１０４の貫通孔１０４ａの径はポリイミド基材１０５の孔径よりも小さくしている。
【００５６】
なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図６（Ａ）から図６（Ｂ）の状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００５７】
次いで、図６（Ｇ）に示す基材のマスキングフイルム１１０側から印刷法により導電性ペースト１０３を孔１２２に充填することで、図６（Ｈ）に示す基材を得た。導電性ペーストは樹脂バインダーを含み、かつ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒は加熱で金属接合せず、樹脂バインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００５８】
次いで、図６（Ｈ）に示す基材からマスキングフイルムを剥離することで、図６（Ｉ）に示す基材を得た。
【００５９】
次いで、回路形成済み片面銅箔（導電層）１０４付き絶縁性基材１０５に、図６（Ｉ）に示す基材と同様の方法で作製された基材と、図４（Ｇ）に示す基材と同様の方法で作製された基材を位置合わせした後、図７（Ｊ）に示すように重ね合わせ、導電性ペーストを完全硬化させないよう仮留めを施すことで、図７（Ｋ）に示す基材を得た。仮留めの方法は、基材の製品となるパターン以外の部分の接着材を加熱硬化させることで位置固定をしても構わないし、導電性ペースト１０３の樹脂バインダーが半硬化状態となるよう全体を加熱加圧しても構わない。
【００６０】
次いで、図７（Ｋ）に示す基材のビアランド上にビアホールと同様の導電性ペースト１０３Ａを塗布することで、図７（Ｌ）に示す基材を得た。この導電性ペースト１０３Ａは、ビアホール内の導電性ペースト１０３と同じものが好ましいが、異なる導電性ペーストを使用する場合には、それぞれの成分の一部が混合状態となり得るものを選択しなくてはならない。また、本実施の形態ではビアホール上でないチップ接続部分（図中の右側）でも同様の導電性ペースト１０３Ａを使用しているが、ビアホール上でない部分の接続方法は、はんだ接続や他の導電性ペーストを使用して接続する方法など、いずれの方法を用いても構わない。
【００６１】
次いで、図７（Ｌ）に示す基材にＩＣチップ１０１を載せた後、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａの硬化と層間接着材１０６の硬化を同時に実施することで、図７（Ｍ）に示すようなＩＣチップ１０１の電極１０２が導電層１０４に接続されたプリント配線板（Ｍ）を得た。このとき、ビアホール（図中左側の層間接続部分）内の導電性ペースト１０３とチップ接続用の導電性ペースト１０３Ａは同時に硬化がなされるため、それぞれの金属粒同士は金属結合し、且つ、それぞれの樹脂バインダーは界面なく硬化する。
【００６２】
ＩＣチップ１０１の剛性が加熱加圧時の加圧力に耐えられず、加圧によって割れてしまうような場合には、図７（Ｋ）に示す状態において層間接着材１０６と導電性ペースト１０３は半硬化状態となるよう全体を加熱加圧し、それぞれの層間に隙間がない状態とした後に、図７（Ｌ）に示すように、ビアランド上に導電性ペースト１０３Ａを塗布し、これにＩＣチップ１０１を載せた後に、加圧せずに加熱することでも同様の効果は得られる。
【００６３】
＜第６の実施の形態＞
次に、図８を用いて、図３に示した第３実施の形態で示したプリント配線板と同様のものを製造する方法の一例について説明する。
【００６４】
まず、図８（Ａ）に示すように、両面銅箔（導電層）１０４付き絶縁性基材１０５を用意する。ポリイミド以外にも、繊維含浸エポキシ、エポキシ、液晶ポリマー等を採用することができ、材料に制約はない。
【００６５】
次に、図８（Ａ）に示す基材の導電層１０４部分をエッチングして回路パターンを形成し、図８（Ｂ）に示す基材を得た。
【００６６】
この回路形成時に、片面の導電層１０４のビアホールに位置する部分には孔１２３を設けておく。実施にあたっては、１００μｍの孔１２３を開ロした。
【００６７】
次いで、図８（Ｂ）に示す基材の導電層１０４上の貫通孔１０４ａをコンフォーマルマスクとして、ＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に連通孔１２４を明けることで、図８（Ｃ）に示す基材を得た。
【００６８】
このとき、ポリイミド部分の孔径は１００μｍ、銅箔部分の孔径は２０〜３０μｍとなるよう孔を穿設することで、銅箔の孔径はポリイミドの孔径よりも小さくしている。
【００６９】
なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図８（Ａ）から図８（Ｂ）に示す状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００７０】
次に、図８（Ｃ）に示す大孔が開ロされた銅箔１０４側からマスクを介した印刷法により、導電性ペースト１０３を連通孔１２４に充填することで、図８（Ｄ）に示す基材を得た。
【００７１】
導電性ペースト１０３は樹脂バインダーを含み、且つ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒は加熱で金属接合せず、樹脂バインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００７２】
次いで、図８（Ｄ）に示すビアランド上の貫通孔１０４ａ側にビアホールと同様の導電性ペースト１０３Ａを塗布することで、図８（Ｅ）に示す基材を得た。この導電性ペーストは、ビアホール内の導電性ペーストと同じものが好ましいが、異なる導電性ペーストを使用する場合には、それぞれの樹脂バインダーが分離して界面を作ることのない樹脂同士を選択しなくてはならない。また、本実施の形態では、ビアホール上でないチップ接続部分でも同様の導電性ペースト１０３Ａを使用しているが、ビアホール上でない部分の接続方法は、はんだ接続や他の導電性ペーストを使用して接続する方法など、いずれの方法を用いても構わない。
【００７３】
次いで、図８（Ｅ）に示す基材にＩＣチップ１０１を載せた後、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａを硬化させることで、図８（Ｆ）に示すようなＩＣチップ１０１の電極１０２が銅箔１０４に接続されたプリント配線板（Ｆ）を得た。このとき、ビアホール（図中左側の層間接続部分）内の導電性ペースト１０３とチップ接続用の導電性ペースト１０３Ａは同時に硬化がなされるため、それぞれの金属粒同士は金属結合し、且つ、それぞれの樹脂バインダーは界面なく硬化する。
【００７４】
以上のように作製したプリント配線板では、導電層１０４の貫通孔１０４ａ内に充填された導電性ペースト１０３と導電層１０４の両面に形成された導電性ペースト１０３とが相互に混合された状態にあるので、これら導電性ペースト１０３には接合界面が存在しないことになり、導電層１０４を介して両面の導電性ペースト１０３が加締め状態で接合される。従って、導電層１０４に対する導電性ペースト１０３の接合強度が高まり、衝撃に対して強くなる。従って、例えば導電層１０４の一方の面に設けた導電性ペースト１０３にＩＣチップ等の電子部品を接合した場合、電子部品の接合強度を高めることができる。
【００７５】
特に、導電性ペースト１０３に含有された樹脂が混合状態で硬化することにより界面なく接合しているので、高い接合強度を発揮できる。また、導電性ペースト１０３に含有された金属が相互拡散していることにより、導電性ペースト１０３の破断強度が高くなる。また、加熱により導電性ペースト１０３と導電層１０４の金属とを金属結合している場合、導電層金属と導電性ペースト金属間の破断強度が高くなるので、前述の加締め構造による強度アップとの相乗作用により、一層の耐衝撃性の向上が図れることになる。
【００７６】
また、貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３と導電層１０４の両面の導電性ペースト１０３とを同じ材料にすることにより、加熱硬化条件を等しくすることができるので、工程の簡素化を図ることができる。
【００７７】
また、上記の各実施の形態の図中左側の構造のように、導電性ペースト１０３を例えばビアホールなどのような層間接続配線として用いることで、高い配線の自由度を得ることが可能となる。
【００７８】
また、上記の各実施の形態の製造方法は、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａを一括で硬化させるので、加熱硬化回数を１回とすることができ、工程の合理化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態のプリント配線板の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のプリント配線板の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のプリント配線板の断面図である。
【図４】前記第１の実施の形態のプリント配線板の製造工程の前半部分を示す図である。
【図５】前記第１の実施の形態のプリント配線板の製造工程の後半部分を示す図である。
【図６】前記第２の実施の形態のプリント配線板の製造工程の前半部分を示す図である。
【図７】前記第２の実施の形態のプリント配線板の製造工程の後半部分を示す図である。
【図８】前記第３の実施の形態のプリント配線板の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１ ＩＣチップ（電子部品）
１０３，１０３Ａ 導電性ペースト
１０４ 導電層（銅箔）
１０４ａ 貫通孔
１０５ 絶縁性基材
１０６ 層間接着材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性ペーストを用いて接続を行ったプリント配線板、および、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のプリント配線板への要求として、環境に配慮されたプリント配線板であることが挙げられる。具体的には、鉛を使用しないプリント配線板であることが求められている。これまで、電子部品をプリント配線板上に実装する方法としては、鉛を含有する、いわゆる共晶はんだが使用されてきたが、はんだから鉛を排除する方法も盛んに提案され、現在では鉛を含まない、いわゆる鉛フリーはんだが適用されてきている。
【０００３】
ところで、共晶はんだの溶融温度が１８３℃程度であるのに対して、例えばＳｎ-Ａｇ-Ｃｕ系の鉛フリーはんだの溶融温度は２１７℃程度であり、鉛フリーはんだは共晶はんだに比べて溶融温度が高いのが一般的である。従って、鉛フリーはんだの適用に当たっては、はんだを溶融させて部品間を接合する際の加熱温度（接合加工温度）を高くする必要がある。
【０００４】
しかし、この高温加熱は、プリント配線板や搭載される電子部品に大きなダメージを与える。例えば、高温加熱により、プリント配線板内の熱硬化性材料が硬化収縮することで、反りが発生してしまったり、プリント配線板内部に含有されている水の突沸によって異種接合界面に剥離が発生したりすること等が挙げられる。
【０００５】
そこで、鉛フリーであり、且つ、高温加熱を嫌う場合の接合方法として、導電性樹脂組成物によって電子部品とプリント配線板を接合する方法が挙げられる。導電性樹脂組成物は、エポキシ等の熱硬化性樹脂が含有されているものが一般的で、その硬化温度は２００℃以下と低い。
【０００６】
この種の導電性樹脂組成物を用いたプリント配線板の例として、特許文献１あるいは特許文献２に記載の技術が知られている。
【０００７】
特許文献１に記載の技術においては、絶縁性基材と導電層を貫通する連通孔に層間導通を得るための導電性樹脂組成物を充填するに当たり、連通通孔の導電層部分の孔径を絶縁性基材部分の孔径より小さく形成して、連通通孔の絶縁性基材部分と導電層部分の全てに導電性樹脂組成物を充填するようにしている。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術においては、導電層部分の孔径が絶縁性基材部分の孔径より小さくなるように絶縁性基材と導電層に両者を貫通する貫通孔を形成し、その貫通孔に層間導通を得るための導電性樹脂組成物を充填すると共に、貫通孔の導電層側の開口に露呈する導電性樹脂組成物を金属層で被覆するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−３１８５４６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５２７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記いずれの特許文献に記載の技術においても、貫通孔に充填した導電性樹脂組成物の絶縁性基材と反対側の端面（つまり、貫通孔の導電層側の開口に露呈する面）は、他の部材（隣接する金属層など）との接合界面として存在することになるので、その周辺部分の強度が低くなりやすく、耐衝撃性の向上を図る上で限界があった。特に、導電層の絶縁性基材側と反対側の面に電子部品を接合するような場合、導電層と導電性樹脂組成物の接着強度が低いと、電子部品の接合強度が高くならないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情を考慮し、導電性ペーストをはんだの代わりに使用するものにおいて、接合強度、耐衝撃性に優れたプリント配線板、および、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１記載の発明は、導電層と絶縁層とが積層されたプリント配線板であって、前記導電層に貫通孔が形成され、当該貫通孔内に導電性組成物が充填されると共に、前記導電層の露呈面における前記貫通孔を含む領域に電子部品を接合させる導電性ペーストが配され、前記導電層の前記絶縁層側の面における前記貫通孔を含む領域に導電性ペーストが配され、これら両面の導電性ペーストおよび前記貫通孔内の導電性ペーストが相互に混じり合った状態にあることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のプリント配線板であって、前記導電性ペーストが、前記導電層と、前記絶縁層を介して配された別の導電層とを層間接続しており、層間をつなぐ導電性ペーストが層間接続配線を形成していることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のプリント配線板であって、前記導電性ペーストが樹脂を含有しており、前記貫通孔内の導電性ペーストに含有された樹脂と前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された樹脂とが界面なく硬化することを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された金属が相互拡散することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストが同じ材料であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、プリント配線板の製造方法であって、絶縁性基材と導電層が積層されてなる配線板用基材に、絶縁性基材部分の孔径よりも導電層部分の孔径が小さくなるよう連通孔を形成する工程と、その後、当該連通孔に導電性ペーストを充填する工程と、前記導電層の前記導電性ペーストの接触面とは反対側の面に、導電性ペーストを介して電子部品を搭載する工程と、加熱によって前記導電性ペーストを一括で硬化させる工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、導電層の貫通孔内に充填された導電性ペーストと導電層の両面に形成された導電性ペーストとが相互に混じり合った状態にあるので、これら導電性ペーストには接合界面が存在しないことになり、導電層を介して両面の導電性ペーストが加締め状態で接合されている。従って、導電層に対する導電性ペーストの接合強度が高まり、衝撃に対して強くなる。従って、例えば導電層の一方の面に設けた導電性ペーストに電子部品を接合した場合、電子部品の接合強度を高めることができる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、導電性ペーストをビアホールとして機能させることで、高い配線の自由度を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、導電性ペーストに含有された樹脂が混合状態で硬化することにより界面なく接合しているため、高い接合強度を発揮できる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、導電性ペーストに含有された金属が相互拡散していることにより、導電性ペーストの破断強度が高くなる。また、加熱により導電性ペーストと導電層金属とを金属結合している場合、導電層金属と導電性ペースト金属間の破断強度が高くなるので、前述の加締め構造による強度アップとの相乗作用により、耐衝撃性の向上が図れる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、貫通孔内の導電性ペーストと導電層の両面の導電性ペーストとを同じ材料にすることにより、加熱硬化条件を等しくすることができ、工程の簡素化を図ることができる。また、導電性ペーストの混合状態を、導電性ペースト同士が互いに接触しているだけで得られるようにすることができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、加熱によって導電性ペーストを一括で硬化させるので、加熱硬化回数を１回とすることができ、工程の合理化が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の各実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各実施の形態において同一部材には同一の符号を付して説明する。
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明のプリント配線板を適用した第１の実施の形態に係る多層構造のプリント配線板の断面構造を示している。
【００２５】
図において、１０１はＩＣチップ（電子部品）、１０２はＩＣチップの電極、１０３は導電性ペースト、１０４は銅箔よりなる導電層、１０５はポリイミドよりなる絶縁性基材（絶縁層）、１０６はエポキシ樹脂を主成分とする層間接着層である。
【００２６】
ＩＣチップ１０１は、３層の導電層１０４付きの絶縁性基材１０５を有する多層プリント配線板の最上層の上に配されており、最上層の導電層１０４上に導電性ペースト１０３を介してＩＣチップ１０１の電極１０２が接合されている。この場合、左右の電極１０２に対応して、左右の最上層の導電層１０４には貫通孔１０４ａが形成されており、貫通孔１０４ａ内に導電性ペースト１０３が充填されている。また、導電層１０４の絶縁性基材１０５側の面とＩＣチップ１０１を実装する側の面とに、貫通孔１０４ａを内包し且つ貫通孔１０４ａより大きい領域に導電性ペースト１０３が配設されている。そして、これら導電層１０４の両面の導電性ペースト１０４および貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３が、相互に混じり合った状態になっている。
【００２７】
図において、左右の貫通孔１０４ａのうち、左側の貫通孔１０４ａ内に連なる導線性ペースト１０３は、最上層の導電層１０４と、絶縁性基材１０５および層間接着層１０６を介して、中間層の絶縁性基材１０５上に配された導電層１０４を層間接続しており（図中のＡ部）、層間をつなぐ導電性ペースト１０３が層間接続配線としてのビアホールとなっている。また、その直下における中間層の導電層１０４と最下層の導電層１０４も、ビアホールとして機能する導電性ペースト１０３により層間接続されている（図中のＢ部）。
【００２８】
また、図１において、右側の貫通孔１０４ａ内に連なる導電性ペースト１０３は、絶縁性基材１０５および層間接着層１０６を介して、中間層の絶縁性基材１０５の上面に接している（図中のＣ部）。
【００２９】
ここで、導電性ペースト１０３は樹脂を含有しており、貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３に含有された樹脂と導電層１０４の両面の導電性ペースト１０３に含有された樹脂とが界面なく硬化している。また、貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３と導電層１０４の両面の導電性ペースト１０３に含有された金属は相互拡散している。この場合、貫通孔１０３内や導電層１０４の両面に配された導電性ペーストは全て同じ材料のものである。
【００３０】
＜第２の実施の形態＞
図２は第２の実施の形態に係る多層構造のプリント配線板の断面構造を示している。
【００３１】
この実施の形態の多層プリント配線板では、図２において、右側の貫通孔１０４ａ内に連なる導線性ペースト１０３が、最上層の絶縁性基材１０３の厚み内に止まっており（図中のＤ部）、その直下における中間層の導電層１０４と最下層の導電層１０４が、ビアホールの機能を持つ導電性ペースト１０３により層間接続されている（図中のＥ部）。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００３２】
この実施の形態の場合、右側の貫通孔１０４ａ内に連なる導線性ペースト１０３が、層間接着層１０６を貫通していないため（図中のＤ部）、導電性ペースト１０３が中間層の導電層１０４の配線パターンの邪魔をすることがなく、導電性ペースト１０３の直下への配線も可能となっている（図中のＦ部）。
【００３３】
＜第３の実施の形態＞
図３は第３の実施の形態のプリント配線板の断面構造を示している。
【００３４】
この実施の形態では、絶縁性基材１０５の両面（ＩＣチップ搭載側の面とその裏面）に導電層１０４が形成されており、図中左側の貫通孔１０４ａに連なる絶縁性基材１０５側の導電性ペースト１０３が、その直下の絶縁性基材１０５の裏面の導電層１０４に形成した、絶縁性基材１０５のものと同じ径の貫通孔１０４ｂを通して、裏面の導電層１０４の下面にまで達している。そして、導電性ペースト１０３が、両面の導電層１０４を接続する層間接続配線としてのスルーホールの機能を果たしている。この導電層１０４の下面側の導電性ペースト１０３は、貫通孔１０４ｂを内包し、且つ貫通孔１０４ｂより広い領域に配設されている。また、図３中右側の貫通孔１０４ａに連なる導電性ペースト１０３は、絶縁性基材１０５の下面に露出した上で、絶縁性基材１０５の貫通孔を内包する領域にまで広がっている。
【００３５】
＜第４の実施の形態＞
次に、図４、図５を用いて、図１に示した第１の実施の形態で示した多層構想のプリント配線板と構造の近似するものを製造する方法の一例について説明する。
【００３６】
まず、図４（Ａ）に示す片面銅箔（導電層）１０４が設けられたポリイミドでなる絶縁性基材１０５を用意する。ベース材料としては、ポリイミド以外にも、繊維含浸エポキシ、エポキシ、液晶ポリマー等を採用することができ、材料に制約はない。
【００３７】
次に、図４（Ａ）の基材の導電層１０４部分をエッチングして回路パターンを形成し、図４（Ｂ）の基材を得た。
【００３８】
次に、図４（Ｂ）の基材の導電層１０４とは反対側の面にエポキシを主成分とする層間接着材１０６を設けることで基材（Ｃ）を得た。層間接着材１０６には、エポキシ系以外にも、ポリイミド系、アクリル系、ウレタン系等を採用することができ、採用できる材料に制約はない。
【００３９】
次に、基材図４（Ｃ）の基材の層間接着材１０６側にＰＥＴマスキングフィルム１１０を貼り合せすることで、図４（Ｄ）に示す基材を得た。
【００４０】
次に、図４（Ｄ）に示す基材にＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に連通孔１１２を明けることで、図４（Ｅ）に示す基材を得た。このとき、ビアランド３００μｍに対し、前記絶縁層側１０５部分の孔径はｌ００μｍ、銅箔１０４部分の孔径は２０〜３０μｍとなるよう連通孔１１２を穿設することで、銅箔１０４の連通孔１０４ａの径は絶縁性基材１０５の孔径よりも小さくしている。なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図４（Ａ）から図４（Ｂ）に示す状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００４１】
ついで、図４（Ｅ）に示す基材のマスキングフィルム１１０側から印刷法により導電性ペースト１０３を連通孔１１２に充填することで、図４（Ｆ）に示す基材を得た。導電性ペースト１０３は樹脂バインダーを含み、かつ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒が加熱で金属接合せず、樹脂パインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００４２】
ついで、図４（Ｆ）に示す基材からマスキングフィルム１１０を剥離することで、図４（Ｇ）に示す基材を得た。
【００４３】
ついで、回路形成済み片面銅箔１０４付きポリイミド基材１０５に、図４（Ｇ）に示す基材と同様の方法で作製された基材２枚を位置合わせを施したのち、図５（Ｈ）に示すように重ね合わせ、導電性ペースト１０３を完全硬化させないよう仮留めを施すことで、基材（Ｉ）を得た。仮留めの方法は、基材の製品となるパターン以外の部分の接着材を加熱硬化させることで位置固定をしても構わないし、導電性ペースト１０３の樹脂バインダーが半硬化状態となるよう全体を加熱加圧しても構わない。
【００４４】
ついで、図５（Ｉ）に示す基材のビアランド上にビアホールと同様の導電性ペースト１０３Ａを塗布することで、図５（Ｊ）に示す基材を得た。この導電性ペースト１０３Ａは、ビアホール内の導電性ペースト１０３と同じものが好ましいが、異なる導電性ペーストを使用する場合には、それぞれの成分の一部が混合状態となり得るものを選択しなくてはならない。また、本実施の形態ではビアホール上でないチップ接続部分（図中の右側）でも同様の導電性ペースト１０３Ａを使用しているが、ビアホール上でない部分の接続方法は、はんだ接続や他の導電性ペーストを使用して接続する方法など、いずれの方法を用いても構わない。
【００４５】
ついで、図５（Ｊ）に示す基材にＩＣチップ１０１を載せた後、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａの硬化と層間接着材１０６の硬化を同時に実施することで、図５（Ｋ）に示すようなＩＣチップ１０１の電極１０２が導電層（パターン）１０４に接続されたプリント配線板（Ｋ）を得た。このとき、ビアホール（図中左側の層間接続部分）内の導電性ペースト１０３とチップ接続用の導電性ペースト１０３Ａは同時に硬化がなされるため、それぞれの金属粒同士は金属結合し、且つ、それぞれの樹脂バインダーは界面なく硬化する。
【００４６】
因みに、ＩＣチップ１０１が単純に導電性ペースト１０３によって接続されているだけの場合と、当該実施の形態で得られた基板の場合とで繰り返し落下試験を実施（各場合でＩＣチップ１０個について実施）したところ、ＩＣチップが導電性ペーストによって接続されているだけの場合では平均１０７回で断線したが、当該実施の形態に係るプリント配線板では、平均１５５回で断線と、機械的衝撃に対する耐性が向上したことが確認された。
【００４７】
＜第５実施の形態＞
次に、図６、図７を用いて、図２に示した第２の実施の形態で示した多層構造のプリント配線板と近似する構造のものを製造する方法の一例について説明する。
【００４８】
まず、図６（Ａ）に示す片面銅箔（導電層）１０４付き絶縁性基材（絶縁層）１０５を用意する。ベース材料としては、ポリイミド以外にも、繊維含浸エポキシ、エポキシ、液晶ポリマー等を採用することができ、材料に制約はない。
【００４９】
次に、図６（Ａ）に示す基材の導電層１０４部分をパターニングして回路パターンを形成し、図６（Ｂ）に示す基材を得た。
【００５０】
次いで、図６（Ｂ）に示す基材にＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に孔１２０を明けることで、図６（Ｃ）に示す基材を得た。このとき、ビアランド３００μｍに対し、ポリイミド部分の孔径は１００μｍ、銅箔部分の孔径は２０〜３０μｍとなるように連通孔１２０を穿設することで、導電層１０４の貫通孔１０４ａの径は絶縁性基材１０５の孔径よりも小さくしている。
【００５１】
なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図６（Ａ）から図６（Ｂ）に示す状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００５２】
次いで、図６（Ｃ）に示す基材のポリイミド側からスクリーン印刷法により導電性ペースト１０３を連通孔１２０に充填することで、図６（Ｄ）に示す基材を得た。導電性ペーストは樹脂バインダーを含み、かつ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒は加熱で金属接合せず、樹脂パインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００５３】
次いで、図６（Ｄ）に示す基材の導電層１０４とは反対側の面に、エポキシを主成分とする層問接着材１０６を設けることで、図６（Ｅ）に示す基材を得た。層間接着材１０６には、エポキシ系以外にも、ポリイミド系、アクリル系、ウレタン系等を採用することができ、採用できる材料に制約はない。
【００５４】
次いで、図６（Ｅ）に示す基材の層間接着材１０６側にＰＥＴマスキングフィルム１１０を貼り合せすることで、図６（Ｆ）に示す基材を得た。
【００５５】
次いで、図６（Ｆ）に示す基材にＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に連通孔１２２を明けることで、図６（Ｇ）を得た。このとき、ビアランド３００μｍに対し、ポリイミド基材１０５部分の孔径は１００μｍ、導電層１０４部分の連通孔径は２０〜３０μｍとなるよう連通孔１２２を穿設することで、導電層１０４の貫通孔１０４ａの径はポリイミド基材１０５の孔径よりも小さくしている。
【００５６】
なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図６（Ａ）から図６（Ｂ）の状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００５７】
次いで、図６（Ｇ）に示す基材のマスキングフイルム１１０側から印刷法により導電性ペースト１０３を孔１２２に充填することで、図６（Ｈ）に示す基材を得た。導電性ペーストは樹脂バインダーを含み、かつ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒は加熱で金属接合せず、樹脂バインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００５８】
次いで、図６（Ｈ）に示す基材からマスキングフイルムを剥離することで、図６（Ｉ）に示す基材を得た。
【００５９】
次いで、回路形成済み片面銅箔（導電層）１０４付き絶縁性基材１０５に、図６（Ｉ）に示す基材と同様の方法で作製された基材と、図４（Ｇ）に示す基材と同様の方法で作製された基材を位置合わせした後、図７（Ｊ）に示すように重ね合わせ、導電性ペーストを完全硬化させないよう仮留めを施すことで、図７（Ｋ）に示す基材を得た。仮留めの方法は、基材の製品となるパターン以外の部分の接着材を加熱硬化させることで位置固定をしても構わないし、導電性ペースト１０３の樹脂バインダーが半硬化状態となるよう全体を加熱加圧しても構わない。
【００６０】
次いで、図７（Ｋ）に示す基材のビアランド上にビアホールと同様の導電性ペースト１０３Ａを塗布することで、図７（Ｌ）に示す基材を得た。この導電性ペースト１０３Ａは、ビアホール内の導電性ペースト１０３と同じものが好ましいが、異なる導電性ペーストを使用する場合には、それぞれの成分の一部が混合状態となり得るものを選択しなくてはならない。また、本実施の形態ではビアホール上でないチップ接続部分（図中の右側）でも同様の導電性ペースト１０３Ａを使用しているが、ビアホール上でない部分の接続方法は、はんだ接続や他の導電性ペーストを使用して接続する方法など、いずれの方法を用いても構わない。
【００６１】
次いで、図７（Ｌ）に示す基材にＩＣチップ１０１を載せた後、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａの硬化と層間接着材１０６の硬化を同時に実施することで、図７（Ｍ）に示すようなＩＣチップ１０１の電極１０２が導電層１０４に接続されたプリント配線板（Ｍ）を得た。このとき、ビアホール（図中左側の層間接続部分）内の導電性ペースト１０３とチップ接続用の導電性ペースト１０３Ａは同時に硬化がなされるため、それぞれの金属粒同士は金属結合し、且つ、それぞれの樹脂バインダーは界面なく硬化する。
【００６２】
ＩＣチップ１０１の剛性が加熱加圧時の加圧力に耐えられず、加圧によって割れてしまうような場合には、図７（Ｋ）に示す状態において層間接着材１０６と導電性ペースト１０３は半硬化状態となるよう全体を加熱加圧し、それぞれの層間に隙間がない状態とした後に、図７（Ｌ）に示すように、ビアランド上に導電性ペースト１０３Ａを塗布し、これにＩＣチップ１０１を載せた後に、加圧せずに加熱することでも同様の効果は得られる。
【００６３】
＜第６の実施の形態＞
次に、図８を用いて、図３に示した第３実施の形態で示したプリント配線板と同様のものを製造する方法の一例について説明する。
【００６４】
まず、図８（Ａ）に示すように、両面銅箔（導電層）１０４付き絶縁性基材１０５を用意する。ポリイミド以外にも、繊維含浸エポキシ、エポキシ、液晶ポリマー等を採用することができ、材料に制約はない。
【００６５】
次に、図８（Ａ）に示す基材の導電層１０４部分をエッチングして回路パターンを形成し、図８（Ｂ）に示す基材を得た。
【００６６】
この回路形成時に、片面の導電層１０４のビアホールに位置する部分には孔１２３を設けておく。実施にあたっては、１００μｍの孔１２３を開ロした。
【００６７】
次いで、図８（Ｂ）に示す基材の導電層１０４上の貫通孔１０４ａをコンフォーマルマスクとして、ＹＡＧレーザの第三高調波である波長３５５ｎｍのレーザ光照射によって所定の位置に連通孔１２４を明けることで、図８（Ｃ）に示す基材を得た。
【００６８】
このとき、ポリイミド部分の孔径は１００μｍ、銅箔部分の孔径は２０〜３０μｍとなるよう孔を穿設することで、銅箔の孔径はポリイミドの孔径よりも小さくしている。
【００６９】
なお、レーザ光としては、ＹＡＧレーザ以外にも、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなど、あらゆるレーザ光が適用可能であるが、導電層１０４に孔を穿設できる程度の高出力であることが必要となる。また、導電層１０４部分の孔明けは、本実施の形態のようにレーザ光で穿設する方法のほかにも、図８（Ａ）から図８（Ｂ）に示す状態に移行する際のエッチング工程で、同時に穿設することができる。
【００７０】
次に、図８（Ｃ）に示す大孔が開ロされた銅箔１０４側からマスクを介した印刷法により、導電性ペースト１０３を連通孔１２４に充填することで、図８（Ｄ）に示す基材を得た。
【００７１】
導電性ペースト１０３は樹脂バインダーを含み、且つ、加熱により金属粒同士、および、金属粒と銅箔が金属結合するものを使用した。ほかにも、導電性ペーストは、金属粒は加熱で金属接合せず、樹脂バインダーによって金属粒同士の接触を保持するものや、樹脂バインダーを含まず、金属粒の金属結合によって導通を得るものも使用可能である。
【００７２】
次いで、図８（Ｄ）に示すビアランド上の貫通孔１０４ａ側にビアホールと同様の導電性ペースト１０３Ａを塗布することで、図８（Ｅ）に示す基材を得た。この導電性ペーストは、ビアホール内の導電性ペーストと同じものが好ましいが、異なる導電性ペーストを使用する場合には、それぞれの樹脂バインダーが分離して界面を作ることのない樹脂同士を選択しなくてはならない。また、本実施の形態では、ビアホール上でないチップ接続部分でも同様の導電性ペースト１０３Ａを使用しているが、ビアホール上でない部分の接続方法は、はんだ接続や他の導電性ペーストを使用して接続する方法など、いずれの方法を用いても構わない。
【００７３】
次いで、図８（Ｅ）に示す基材にＩＣチップ１０１を載せた後、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａを硬化させることで、図８（Ｆ）に示すようなＩＣチップ１０１の電極１０２が銅箔１０４に接続されたプリント配線板（Ｆ）を得た。このとき、ビアホール（図中左側の層間接続部分）内の導電性ペースト１０３とチップ接続用の導電性ペースト１０３Ａは同時に硬化がなされるため、それぞれの金属粒同士は金属結合し、且つ、それぞれの樹脂バインダーは界面なく硬化する。
【００７４】
以上のように作製したプリント配線板では、導電層１０４の貫通孔１０４ａ内に充填された導電性ペースト１０３と導電層１０４の両面に形成された導電性ペースト１０３とが相互に混合された状態にあるので、これら導電性ペースト１０３には接合界面が存在しないことになり、導電層１０４を介して両面の導電性ペースト１０３が加締め状態で接合される。従って、導電層１０４に対する導電性ペースト１０３の接合強度が高まり、衝撃に対して強くなる。従って、例えば導電層１０４の一方の面に設けた導電性ペースト１０３にＩＣチップ等の電子部品を接合した場合、電子部品の接合強度を高めることができる。
【００７５】
特に、導電性ペースト１０３に含有された樹脂が混合状態で硬化することにより界面なく接合しているので、高い接合強度を発揮できる。また、導電性ペースト１０３に含有された金属が相互拡散していることにより、導電性ペースト１０３の破断強度が高くなる。また、加熱により導電性ペースト１０３と導電層１０４の金属とを金属結合している場合、導電層金属と導電性ペースト金属間の破断強度が高くなるので、前述の加締め構造による強度アップとの相乗作用により、一層の耐衝撃性の向上が図れることになる。
【００７６】
また、貫通孔１０４ａ内の導電性ペースト１０３と導電層１０４の両面の導電性ペースト１０３とを同じ材料にすることにより、加熱硬化条件を等しくすることができるので、工程の簡素化を図ることができる。
【００７７】
また、上記の各実施の形態の図中左側の構造のように、導電性ペースト１０３を例えばビアホールなどのような層間接続配線として用いることで、高い配線の自由度を得ることが可能となる。
【００７８】
また、上記の各実施の形態の製造方法は、加熱によって導電性ペースト１０３、１０３Ａを一括で硬化させるので、加熱硬化回数を１回とすることができ、工程の合理化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１の実施の形態のプリント配線板の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態のプリント配線板の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態のプリント配線板の断面図である。
【図４】前記第１の実施の形態のプリント配線板の製造工程の前半部分を示す図である。
【図５】前記第１の実施の形態のプリント配線板の製造工程の後半部分を示す図である。
【図６】前記第２の実施の形態のプリント配線板の製造工程の前半部分を示す図である。
【図７】前記第２の実施の形態のプリント配線板の製造工程の後半部分を示す図である。
【図８】前記第３の実施の形態のプリント配線板の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１ ＩＣチップ（電子部品）
１０３，１０３Ａ 導電性ペースト
１０４ 導電層（銅箔）
１０４ａ 貫通孔
１０５ 絶縁性基材
１０６ 層間接着材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電層と絶縁層とが積層されたプリント配線板であって、
前記導電層に貫通孔が形成され、当該貫通孔内に導電性組成物が充填されると共に、前記導電層の露呈面における前記貫通孔を含む領域に電子部品を接合させる導電性ペーストが配され、前記導電層の前記絶縁層側の面における前記貫通孔を含む領域に導電性ペーストが配され、これら両面の導電性ペーストおよび前記貫通孔内の導電性ペーストが相互に混じり合った状態にあることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント配線板であって、
前記導電性ペーストが、前記導電層と、前記絶縁層を介して配された別の導電層とを層間接続しており、層間をつなぐ導電性ペーストが層間接続配線を形成していることを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプリント配線板であって、
前記導電性ペーストが樹脂を含有しており、前記貫通孔内の導電性ペーストに含有された樹脂と前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された樹脂とが界面なく硬化することを特徴とするプリント配線板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、
前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された金属が相互拡散することを特徴とするプリント配線板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、
前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストが同じ材料であることを特徴とするプリント配線板。
【請求項６】
絶縁性基材と導電層が積層されてなる配線板用基材に、絶縁性基材部分の孔径よりも導電層部分の孔径が小さくなるよう連通孔を形成する工程と、
その後、当該連通孔に導電性ペーストを充填する工程と、
前記導電層の前記導電性ペーストの接触面とは反対側の面に、導電性ペーストを介して電子部品を搭載する工程と、
加熱によって前記導電性ペーストを一括で硬化させる工程と、
を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項１】
導電層と絶縁層とが積層されたプリント配線板であって、
前記導電層に貫通孔が形成され、当該貫通孔内に導電性組成物が充填されると共に、前記導電層の露呈面における前記貫通孔を含む領域に電子部品を接合させる導電性ペーストが配され、前記導電層の前記絶縁層側の面における前記貫通孔を含む領域に導電性ペーストが配され、これら両面の導電性ペーストおよび前記貫通孔内の導電性ペーストが相互に混じり合った状態にあることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント配線板であって、
前記導電性ペーストが、前記導電層と、前記絶縁層を介して配された別の導電層とを層間接続しており、層間をつなぐ導電性ペーストが層間接続配線を形成していることを特徴とするプリント配線板。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプリント配線板であって、
前記導電性ペーストが樹脂を含有しており、前記貫通孔内の導電性ペーストに含有された樹脂と前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された樹脂とが界面なく硬化することを特徴とするプリント配線板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、
前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストに含有された金属が相互拡散することを特徴とするプリント配線板。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載されたプリント配線板であって、
前記貫通孔内の導電性ペーストと前記導電層の両面の導電性ペーストが同じ材料であることを特徴とするプリント配線板。
【請求項６】
絶縁性基材と導電層が積層されてなる配線板用基材に、絶縁性基材部分の孔径よりも導電層部分の孔径が小さくなるよう連通孔を形成する工程と、
その後、当該連通孔に導電性ペーストを充填する工程と、
前記導電層の前記導電性ペーストの接触面とは反対側の面に、導電性ペーストを介して電子部品を搭載する工程と、
加熱によって前記導電性ペーストを一括で硬化させる工程と、
を有することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−１９８７３４（Ｐ２００８−１９８７３４Ａ）
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１０４６（Ｐ２００７−３１０４６）
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月９日（２００７．２．９）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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