配線基板及び配線基板の製造方法
【課題】配線基板内の断線、電子部品の電気特性の劣化を未然に回避することができる配線基板及び配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】表面電極を含む配線パターンを有するベース基板１０と、表面電極上に形成された導電性ポスト１４、１４、・・・を樹脂で封止した封止樹脂層２１とを備えている。導電性ポスト１４、１４、・・・をインクジェット法にて蛇腹形状に形成し、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍では、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅は導電性ポスト１４、１４、・・・の長手方向に連続的に変動する。
【解決手段】表面電極を含む配線パターンを有するベース基板１０と、表面電極上に形成された導電性ポスト１４、１４、・・・を樹脂で封止した封止樹脂層２１とを備えている。導電性ポスト１４、１４、・・・をインクジェット法にて蛇腹形状に形成し、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍では、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅は導電性ポスト１４、１４、・・・の長手方向に連続的に変動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面又は両面に複数の電子部品を実装することが可能な配線基板及び配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、軽量化に伴い、電子機器に実装する配線基板も小型化、軽量化が求められている。そのため、リード端子、半田ボール、キャビティ構造等を用いて電子部品をベース基板の両面に実装することで配線基板の小型化、軽量化が行われている。なお、「配線基板」とは、少なくとも一層の封止樹脂層を有し、ベース基板の一方の面に表面電極を含む配線パターンが形成されている基板を意味している。
【０００３】
特許文献１には、樹脂層を貫通するビアホールが、レーザ光により形成された配線基板が開示されている。ビアホールの縦断面形状は、ベース基板から離れるほど大きくなる台形状となっており、リフロー時の熱、落下時の衝撃等によりベース基板（コア基板）に反りが生じた場合には、ビアホールに充填してあるビアホール導体が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」が発生しやすい。したがって、電極間の接続不良、マザー基板への固着強度不足等が生じるおそれがあるという問題点があった。
【０００４】
斯かる問題点を解決するべく、例えば特許文献２には、縦断面形状が略台形状であるビアホールを有する樹脂層を、複数層積み重ねた構造を有する配線基板が開示されている。縦断面形状が略台形状であるビアホール導体を複数、略台形状の上底側の面と上底側の面とが、下底側の面と下底側の面とが、それぞれ対向するように重ね合わせてある。
【０００５】
図１は、従来の配線基板のビアホール導体の要部を示す、ビアホール導体に直交する面での断面図である。図１（ａ）に示すように、従来の配線基板は、樹脂層（封止樹脂層）２１内に、縦断面形状が略台形状であるビアホール１５が形成されており、樹脂層２１を複数層積み重ねる場合に、略台形状の上底側の面と上底側の面とを、下底側の面と下底側の面とを、それぞれ対向させて重ね合わせてある。このようにすることで、ビアホール１５内のビアホール導体１６が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができ、電極間の接続不良、マザー基板への固着強度不足等を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８８１４５号公報
【特許文献２】特開２０００−３１２０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に開示してある配線基板では、樹脂層２１を複数積層していることから、積層時に位置ずれが生じるおそれがある。
【０００８】
図１（ｂ）に示すように、複数積層している樹脂層２１に位置ずれが生じていることにより、互いに対向するビアホール導体１６、１６の接触面積が小さい部分１９が発生し、電気抵抗の増加、ひいては電子部品の電気特性の劣化を招くおそれがあるという問題点があった。また、ビアホール導体１６は一体ではなく積層により形成されているので、積層時の真空引き、加熱、加圧等が十分でなかった場合には層間部分で層の剥離１８等が発生し、ビアホール導体１６が断線するおそれもあった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、配線基板内の断線、電子部品の電気特性の劣化を未然に回避することができる配線基板及び配線基板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】
【００１０】
上記目的を達成するために第１発明に係る配線基板は、表面に配線パターンを形成してある配線基板において、表面電極を含む配線パターンを有するベース基板と、前記表面電極上に形成された導電性ポストを樹脂で封止してある封止樹脂層とを備え、前記導電性ポストの形状が蛇腹形状であり、前記導電性ポストの幅の極大点近傍では、前記導電性ポストの幅は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする。
【００１１】
また、第２発明に係る配線基板は、第１発明において、一層の前記封止樹脂層内に、前記導電性ポストの幅の極大点を複数有することを特徴とする。
【００１２】
また、第３発明に係る配線基板は、第１又は第２発明において、前記封止樹脂層を複数積層してあることを特徴とする。
【００１３】
また、第４発明に係る配線基板は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記導電性ポストの断面形状は略円形状であり、前記導電性ポストの径の極大点近傍では、前記径は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする。
【００１４】
また、第５発明に係る配線基板は、第１乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装してあり、実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
次に、第６発明に係る配線基板の製造方法は、表面に配線パターンを形成してある配線基板の製造方法において、ベース基板に表面電極を含む配線パターンを形成するステップと、前記表面電極上に金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポストを形成するステップと、形成した導電性ポストを樹脂で封止するステップと、封止した樹脂を硬化させ封止樹脂層を形成するステップと、形成した封止樹脂層の天面を研削するステップとを含み、前記インクは、１回吐出された状態で略楕円球状となる粘度を有することを特徴とする。
【００１６】
また、第７発明に係る配線基板の製造方法は、第６発明において、前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装し、実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うことを特徴とする。
【００１７】
第１発明では、表面電極を含む配線パターンを有するベース基板と、表面電極上に形成された導電性ポストを樹脂で封止してある封止樹脂層とを備えている。導電性ポストの形状は蛇腹形状であり、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動している。これにより、封止樹脂層内に蛇腹形状の導電性ポストが形成されていることから、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅が導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層が積層された場合であっても層間部分で導電性ポストが断線するおそれがない。
【００１８】
第２発明では、一層の封止樹脂層内に、導電性ポストの幅の極大点を複数有することにより、積層による位置ずれが生じることがなく、位置ずれが生じることにより発生する導電性ポスト同士の接触面積の低下、それに伴う電気抵抗の増加、ひいては電子部品の電気特性の劣化を未然に回避することが可能となる。
【００１９】
第３発明では、封止樹脂層を複数積層した場合であっても、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくい。また、それぞれの封止樹脂層内に形成された導電性ポストが蛇腹形状であるため、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。
【００２０】
第４発明では、導電性ポストの断面形状は略円形状であり、導電性ポストの径の極大点近傍では、導電性ポストの径は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくい。
【００２１】
第５発明では、ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装してあり、実装した電子部品を封止樹脂層にて覆うことにより、電気的な接続信頼性の高い配線基板を提供することが可能となる。
【００２２】
第６発明では、ベース基板に表面電極を含む配線パターンを形成し、表面電極上に金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポストを形成する。形成した導電性ポストを樹脂で封止する封止樹脂層を形成し、封止樹脂層を硬化させ、硬化した封止樹脂層の天面を研削する。吐出されるインクは、１回吐出された状態で略楕円球状となる粘度を有しており、インクジェット法により少なくとも２回インクを吐出して、熱硬化して柱状体として導電性ポストを形成することにより、封止樹脂層内の導電性ポストは蛇腹形状となる。したがって、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層が積層された場合であっても層間部分で導電性ポストが断線するおそれがない。
【００２３】
第７発明では、ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装し、実装した電子部品を封止樹脂層にて覆うことにより、電気的な接続信頼性の高い配線基板を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
上記構成によれば、封止樹脂層内に蛇腹形状の導電性ポストが形成されていることから、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層が積層された場合であっても層間部分で導電性ポストが断線するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の配線基板のビアホール導体の要部を示す、ビアホール導体に直交する面での断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る配線基板の導電性ポストの形状を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る配線基板の製造工程を示す、導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る配線基板の製造工程を示す、導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図６】導電性ポストをベース基板の両面に形成した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図７】封止樹脂層を複数積層した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。図２に示すように、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装し、ベース基板１０の一方の面に印刷してある配線パターンの表面電極上に、導電性ポスト１４、１４、・・・を形成してある。
【００２８】
ベース基板１０としては、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板、有機基板等、特に限定されるものではない。
【００２９】
ＬＴＣＣ基板を用いてベース基板１０を作製する場合、まずＰＥＴフィルム上にセラミックスラリーをコーティングした後、乾燥させ、厚み１０〜２００μｍのセラミックグリーンシートを作製する。作製したセラミックグリーンシートに金型、レーザ等により直径略０．１ｍｍのビアホールをＰＥＴフィルム側から形成する。
【００３０】
次に、銀又は銅を主成分とする金属粉、樹脂、有機溶剤を混練した電極ペーストをビアホール内に充填して乾燥させる。そして、セラミックグリーンシート上に同等の電極ペーストを所望のパターンにスクリーン印刷等し、乾燥させる。
【００３１】
この状態で複数のセラミックグリーンシートを積み重ね、圧力１００〜１５００ｋｇ／ｃｍ2 、温度４０〜１００℃にて圧着する。その後、電極ペーストが銀を主成分とする場合には空気中で略８５０℃、銅を主成分とする場合には窒素雰囲気中で略９５０℃にて焼成し、電極にＮｉ／Ｓｎ又はＮｉ／Ａｕ等を湿式メッキ等で成膜することで、ベース基板１０を作製する。
【００３２】
導電性ポスト１４は、蛇腹形状をなしている。図３は、本発明の実施の形態１に係る配線基板１の導電性ポスト１４の形状を示す縦断面図である。本実施の形態１に係る配線基板の導電性ポスト１４は、封止樹脂層２１内にて幅が広い部分と狭い部分とを交互に有する蛇腹形状をなしており、導電性ポスト１４の最大幅Ｄ（極大点から極大点までの距離）を５０μｍ、導電性ポスト１４の高さＨを７５０μｍとし、アスペクト比を１５としている。
【００３３】
最大幅Ｄと最小幅Ｄ’との差は２〜１５μｍが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。両者の差が２μｍより小さい場合、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果を期待することができず、１５μｍより大きい場合、導電性ポスト１４の長手方向（高さ方向）に直交する面での断面積が一端側で過小になり、電気抵抗の増加、ひいては電子部品の電気特性に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
【００３４】
また、導電性ポスト１４の幅の変動の周期、例えば最大幅を有する部分から最大幅を有する部分までの距離Ｈ’は２〜１５μｍが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。２μｍより小さい場合、高周波特性が劣化するおそれがあるからである。すなわち、高周波の場合、表皮効果により電界は表面電極近傍に集中し、表面電極を流れる信号の伝搬長が長くなるため高周波特性への悪影響が顕在化する。また、１５μｍより大きい場合、封止している樹脂とかみ合う部分の数が減少するため、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果が低減する。
【００３５】
図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る配線基板１の製造工程を示す、導電性ポスト１４、１４、・・・に直交する面での断面図である。まず、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に半田を印刷しておき、図４（ａ）に示すように、半田が印刷されている表面電極上に電子部品１２、１２、・・・を実装する。図４の例では、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装しているが、いずれか一方の面だけに実装しても良いことは言うまでもない。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に、金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポスト１４、１４、・・・を柱状に形成する。用いるインクには１〜１５０ｎｍの金属ナノ粒子を含む。なお、金属ナノ粒子の粒子径は、５００ｎｍより小さいことが望ましい。５００ｎｍより大きい場合、焼成温度が高くなり、実装している電子部品１２、１２、・・・の信頼性が低下するからである。
【００３７】
金属ナノ粒子の金属材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の遷移金属群の中から選択した少なくとも１種類の金属とすることが望ましい。また、選択した金属を単体で用いても良いし、合金として用いても、金属の酸化物として用いても良い。
【００３８】
インクの粘度を高くしておくことにより吐出されたインクが濡れ広がりにくくなり、インクが吐出される都度、液玉の形状が略楕円球状となって残留するため、柱状の導電性ポスト１４は蛇腹形状となる。本実施の形態１では、インクの粘度を８ｍＰａ・ｓ以上としており、蛇腹形状の導電性ポスト１４を確実に形成することができる。
【００３９】
また、インクを吐出することにより積み重ねているので、導電性ポスト１４は、幅が広い部分と狭い部分とを交互に有する蛇腹形状である。そして、最大幅を有する部分の近傍では、液玉の表面張力により、高さ方向に連続的に幅が変動する形状となる。なお、吐出されたインクが均等に濡れ広がると仮定した場合、導電性ポスト１４の横断面形状は略円形状となり、導電性ポスト１４の径は５００μｍ以下であることが望ましい。５００μｍ以上である場合、導電性ポスト１４の形成自体に相当の時間を要し、製造コストの低減が困難になるからである。
【００４０】
導電性ポスト１４の高さは、封止樹脂層２１に覆われる電子部品１２、１２、・・・の高さ、導電性ポスト１４の径に依存する。導電性ポスト１４の最大幅（最大径）Ｄに対する導電性ポスト１４の高さＨの比、すなわちアスペクト比は２０以下であることが望ましい。アスペクト比が２０以上である場合、焼成時、樹脂封止時等に導電性ポスト１４の変形、折れ等が発生しやすくなる。
【００４１】
レーザを用いてビアホールを形成し、導電性ペーストを充填する従来の方法では、デスミア処理が必要であるが、アスペクト比が大きい場合にはスミアを完全に除去することが困難になるため、アスペクト比の大きさには限界がある。それに対してインクを複数回吐出することにより導電性ポスト１４を形成するインクジェット法では、採用することが可能なアスペクト比の上限が高くなるので、同じ高さを有する配線基板１であれば導電性ポスト１４の径を小さくすることができ、全体として配線基板１の小型化を図ることが可能となる。
【００４２】
次に、図４（ｃ）に示すように、焼成により導電性ポスト１４を形成する金属ナノ粒子を焼結させ、蛇腹形状の導電性ポスト１４として硬化させる。なお、焼成時は、インクに含まれている金属ナノ粒子及び分散剤の種類により、酸化雰囲気中又は還元雰囲気中で焼成する。例えば分散剤を早期に消失させるためには酸化雰囲気中で焼成することが望ましく、金属ナノ粒子に酸化物が含まれる場合には還元雰囲気中で焼成とすることが望ましい。
【００４３】
酸化雰囲気中で焼成するか、還元雰囲気中で焼成するかは、流入させるガスの種類により制御することができる。例えば、酸化雰囲気中で焼成する場合には、空気、酸素ガス等を流入させれば良く、還元雰囲気中で焼成する場合には、水素ガス等を流入させれば良い。
【００４４】
そして、図４（ｄ）に示すように導電性ポスト１４、１４、・・・を形成したベース基板１０の表面の周囲に樹脂によるダム（図示せず）を形成し、ダム内に液状の複合樹脂を塗布することにより、導電性ポスト１４、１４、・・・、及び電子部品１２、１２、・・・を複合樹脂で覆う。複合樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ、フェノール、シアネート等と無機フィラーであるＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等とを混合した複合材料を用いる。
【００４５】
この状態でベース基板１０をオーブンに入れ、一次硬化（半硬化）を行い、封止樹脂層２１を形成する。図５（ａ）に示すように、硬化した封止樹脂層２１の天面をローラ型ブレード等で研削する。これにより、導電性ポスト１４、１４、・・・の頭部が外部へ露出する。図５（ｂ）に示すように、ベース基板１０の裏面にも同様の処理を施す。
【００４６】
次に、図５（ｃ）に示すように、導電性ポスト１４、１４、・・・の頭部が露出している封止樹脂層２１の天面に、接着面を粗化処理した銅箔３１を張り付ける。封止樹脂層２１は半硬化であることから、加熱して銅箔３１を圧接することにより、銅箔３１の粗化面が封止樹脂層２１に食い込んでアンカーを形成して接合される。銅箔３１を接合したベース基板１０をオーブンに入れ二次硬化（本硬化）を行う。
【００４７】
その後、エッチング処理を施して余分な銅箔３１を除去し、銅箔３１上のエッチングレジストを除去することにより外部電極を形成する。必要であれば、図５（ｄ）に示すように、外部電極上にＮｉ／Ｓｎ膜又はＮｉ／Ａｕ膜等のメッキ膜３２を湿式メッキ等により成膜する。
【００４８】
以上のように本実施の形態１によれば、封止樹脂層２１内にて導電性ポスト１４、１４、・・・が蛇腹形状として形成されていることから、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポスト１４、１４、・・・が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍では、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅は導電性ポスト１４、１４、・・・の長手方向に連続的に変動する。テーパーの付いたビアを直列に積層したときのような非連続的なビア径（導電性ポスト１４の幅）の変動はない。非連続的で急激なビア径の変化部は封止樹脂層２１に鋭角なくさびを打ったような形状になり、急激なビア径の変化部を起点に封止樹脂層２１内に層ハガレが発生しやすい。例えばヒートサイクル時のビアと樹脂との膨張率又は収縮率の差に起因して発生する応力により層ハガレが発生する。本発明においては、ビア径（導電性ポスト１４の幅）は連続的であり、しかもゆるやかに変化するため、従来技術のような問題は発生しない。
【００４９】
また本発明は、ビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所と小さい箇所とが繰り返し存在する構造である。近年、部品の低背化の要請が強く、封止樹脂層２１を研削する必要が生じる場合もある。ビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所が一箇所のみである場合、研削によりビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所が消失するときには、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果が消失する。しかし、本発明ではビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所が複数あることから、封止樹脂層２１の表面近くを研削した場合であっても、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果を維持することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る配線基板１の構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本発明の実施の形態２に係る配線基板１は、ベース基板１０をプリント基板を用いて作製し、樹脂シートを用いて封止樹脂層２１を形成している点で実施の形態１と相違する。
【００５１】
プリント基板を用いてベース基板１０を作製する場合、まず銅張積層板に感光レジストを塗布し、配線パターンにしたがって露光する。露光した銅張積層板を現像した後、エッチング処理を施すことにより配線パターンを形成して、内層用基板を作製する。
【００５２】
斯かる内層用基板を必要な枚数作製して積層し、ドリル等により貫通穴を形成する。そして、貫通穴の壁面にメッキ処理を施し、スルーホールを作製する。
【００５３】
この状態でパネルメッキを施し、感光レジストを塗布し、露光して現像し、エッチング処理を施すことにより外層パターンを作製する。作製した外層パターンの表面電極上にＮｉ／Ｓｎ又はＮｉ／Ａｕ等を湿式メッキ等で成膜することで、ベース基板１０を作製する。
【００５４】
導電性ポスト１４は、実施の形態１と同様蛇腹形状をなしており、製造方法も同様である。ただし、本実施の形態２では、導電性ポスト１４の最大幅Ｄを５０μｍ、導電性ポスト１４の高さＨを５００μｍとし、アスペクト比を１０としている。
【００５５】
実施の形態２に係る配線基板１の製造工程は、実施の形態１の図４及び図５と同様である。すなわち、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に半田を印刷しておき、図４（ａ）に示すように、半田が印刷されている表面電極上に電子部品１２、１２、・・・を実装する。
【００５６】
次に、図４（ｂ）に示すように、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に、金属ナノ粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して導電性ポスト１４、１４、・・・を柱状に形成する。用いるインクには１〜１５０ｎｍの金属ナノ粒子を含む。なお、金属ナノ粒子の粒子径は、５００ｎｍより小さいことが望ましい。５００ｎｍより大きい場合、焼成温度が高くなり、実装している電子部品１２、１２、・・・の信頼性が低下するからである。
【００５７】
次に、図４（ｃ）に示すように、焼成により導電性ポスト１４を形成する金属ナノ粒子を焼結させ、蛇腹形状の導電性ポスト１４として硬化させる。なお、焼成時の雰囲気は、インクに含まれている金属ナノ粒子及び分散剤の種類により、酸化雰囲気中又は還元雰囲気中で焼成する。例えば分散剤を早期に消失させるためには酸化雰囲気中で焼成することが望ましく、金属ナノ粒子に酸化物が含まれる場合には還元雰囲気中で焼成することが望ましい。
【００５８】
そして、実施の形態１の図４（ｄ）とは異なり、樹脂シートを用いて導電性ポスト１４、１４、・・・及び電子部品１２、１２、・・・を覆うことにより封止樹脂層２１を形成する。すなわち、導電性ポスト１４、１４、・・・を形成したベース基板１０の表面に樹脂シートをラミネートして、導電性ポスト１４、１４、・・・及び電子部品１２、１２、・・・を覆う。樹脂シートは、ＰＥＴフィルム上に複合樹脂を成形し、半硬化させたものである。導電性ポスト１４は硬化後であるため、樹脂シートのラミネート時に潰れることなく樹脂シート内に突き刺さる。複合樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ、フェノール、シアネート等と無機フィラーであるＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等を混合した複合材料を用いる。すなわち、燃焼した場合に消失する樹脂、又は高温になった場合にモノマーに分解される樹脂等から少なくとも１種の樹脂材料を選択すれば良い。なお、複合材料ではなく単体の材料を用いても良い。
【００５９】
次に、樹脂シートをラミネートしたベース基板１０をオーブンに入れ、一次硬化を行い、図５（ａ）に示すように、硬化した封止樹脂層２１の天面をローラ型ブレード等で研削する。これにより、導電性ポスト１４、１４の頭部が外部へ露出する。図５（ｂ）に示すように、ベース基板１０の裏面にも同様の処理を施す。
【００６０】
次に、図５（ｃ）に示すように、導電性ポスト１４、１４、・・・の頭部が露出している封止樹脂層２１の天面に、接着面を粗化処理した銅箔３１を張り付ける。封止樹脂層２１は半硬化状態であることから、加熱して銅箔３１を圧接することにより、銅箔３１の粗化面が封止樹脂層２１に食い込んでアンカーを形成して接合される。銅箔３１を接合したベース基板１０をオーブンに入れ、二次硬化（本硬化）を行う。
【００６１】
その後、エッチング処理を施して余分な銅箔３１を除去し、銅箔３１上のエッチングレジストを除去することにより外部電極を形成する。必要であれば、図５（ｄ）に示すように、外部電極上にＮｉ／Ｓｎ膜又はＮｉ／Ａｕ膜等のメッキ膜３２を湿式メッキ等により成膜する。
【００６２】
以上のように本実施の形態２によれば、封止樹脂層２１内にて導電性ポスト１４、１４、・・・が蛇腹形状として形成されていることから、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポスト１４、１４、・・・が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポスト１４、１４、・・・の最大幅近傍では、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅が導電性ポスト１４、１４、・・・の長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポスト１４、１４、・・・の封止樹脂層２１からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層２１、２１、・・・が積層された場合であっても層間部分で導電性ポスト１４、１４、・・・が断線するおそれがない。
【００６３】
なお、上述した実施の形態１及び２では、導電性ポスト１４、１４、・・・をベース基板１０の一方の面にのみ形成しているが、両面に形成しても良い。図６は、導電性ポスト１４、１４、・・・をベース基板１０の両面に形成した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板１の構成を示す導電性ポスト１４、１４、・・・に直交する面での断面図である。図６に示すように、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装し、ベース基板１０の両面に印刷してある配線パターンの表面電極上に、導電性ポスト１４、１４、・・・を両面に形成してある。斯かる構成においても、上述した効果と同様の効果を奏することが可能である。
【００６４】
また、上述した実施の形態１及び２では、封止樹脂層２１を一層のみ積層しているが、複数積層しても良い。図７は、封止樹脂層２１を複数積層した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板１の構成を示す導電性ポスト１４、１４、・・・に直交する面での断面図である。図７に示すように、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装し、ベース基板１０の一方の面に印刷してある配線パターンの表面電極上に、導電性ポスト１４、１４、・・・を形成してある。一層目の封止樹脂層２１と二層目の封止樹脂層２１との間にも表面電極を配置することにより、導電性ポスト１４、１４間の電気的接続を維持するとともに、上述した効果と同様の効果を奏することが可能である。
【００６５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば、樹脂シートをラミネートして封止樹脂層２１を片面ずつ形成することに限定されるものではなく、両面にて同時に形成しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１ 配線基板
１０ ベース基板
１２ 電子部品
１４ 導電性ポスト
２１ 封止樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、片面又は両面に複数の電子部品を実装することが可能な配線基板及び配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、軽量化に伴い、電子機器に実装する配線基板も小型化、軽量化が求められている。そのため、リード端子、半田ボール、キャビティ構造等を用いて電子部品をベース基板の両面に実装することで配線基板の小型化、軽量化が行われている。なお、「配線基板」とは、少なくとも一層の封止樹脂層を有し、ベース基板の一方の面に表面電極を含む配線パターンが形成されている基板を意味している。
【０００３】
特許文献１には、樹脂層を貫通するビアホールが、レーザ光により形成された配線基板が開示されている。ビアホールの縦断面形状は、ベース基板から離れるほど大きくなる台形状となっており、リフロー時の熱、落下時の衝撃等によりベース基板（コア基板）に反りが生じた場合には、ビアホールに充填してあるビアホール導体が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」が発生しやすい。したがって、電極間の接続不良、マザー基板への固着強度不足等が生じるおそれがあるという問題点があった。
【０００４】
斯かる問題点を解決するべく、例えば特許文献２には、縦断面形状が略台形状であるビアホールを有する樹脂層を、複数層積み重ねた構造を有する配線基板が開示されている。縦断面形状が略台形状であるビアホール導体を複数、略台形状の上底側の面と上底側の面とが、下底側の面と下底側の面とが、それぞれ対向するように重ね合わせてある。
【０００５】
図１は、従来の配線基板のビアホール導体の要部を示す、ビアホール導体に直交する面での断面図である。図１（ａ）に示すように、従来の配線基板は、樹脂層（封止樹脂層）２１内に、縦断面形状が略台形状であるビアホール１５が形成されており、樹脂層２１を複数層積み重ねる場合に、略台形状の上底側の面と上底側の面とを、下底側の面と下底側の面とを、それぞれ対向させて重ね合わせてある。このようにすることで、ビアホール１５内のビアホール導体１６が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができ、電極間の接続不良、マザー基板への固着強度不足等を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１８８１４５号公報
【特許文献２】特開２０００−３１２０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２に開示してある配線基板では、樹脂層２１を複数積層していることから、積層時に位置ずれが生じるおそれがある。
【０００８】
図１（ｂ）に示すように、複数積層している樹脂層２１に位置ずれが生じていることにより、互いに対向するビアホール導体１６、１６の接触面積が小さい部分１９が発生し、電気抵抗の増加、ひいては電子部品の電気特性の劣化を招くおそれがあるという問題点があった。また、ビアホール導体１６は一体ではなく積層により形成されているので、積層時の真空引き、加熱、加圧等が十分でなかった場合には層間部分で層の剥離１８等が発生し、ビアホール導体１６が断線するおそれもあった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、配線基板内の断線、電子部品の電気特性の劣化を未然に回避することができる配線基板及び配線基板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】
【００１０】
上記目的を達成するために第１発明に係る配線基板は、表面に配線パターンを形成してある配線基板において、表面電極を含む配線パターンを有するベース基板と、前記表面電極上に形成された導電性ポストを樹脂で封止してある封止樹脂層とを備え、前記導電性ポストの形状が蛇腹形状であり、前記導電性ポストの幅の極大点近傍では、前記導電性ポストの幅は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする。
【００１１】
また、第２発明に係る配線基板は、第１発明において、一層の前記封止樹脂層内に、前記導電性ポストの幅の極大点を複数有することを特徴とする。
【００１２】
また、第３発明に係る配線基板は、第１又は第２発明において、前記封止樹脂層を複数積層してあることを特徴とする。
【００１３】
また、第４発明に係る配線基板は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記導電性ポストの断面形状は略円形状であり、前記導電性ポストの径の極大点近傍では、前記径は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする。
【００１４】
また、第５発明に係る配線基板は、第１乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装してあり、実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
次に、第６発明に係る配線基板の製造方法は、表面に配線パターンを形成してある配線基板の製造方法において、ベース基板に表面電極を含む配線パターンを形成するステップと、前記表面電極上に金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポストを形成するステップと、形成した導電性ポストを樹脂で封止するステップと、封止した樹脂を硬化させ封止樹脂層を形成するステップと、形成した封止樹脂層の天面を研削するステップとを含み、前記インクは、１回吐出された状態で略楕円球状となる粘度を有することを特徴とする。
【００１６】
また、第７発明に係る配線基板の製造方法は、第６発明において、前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装し、実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うことを特徴とする。
【００１７】
第１発明では、表面電極を含む配線パターンを有するベース基板と、表面電極上に形成された導電性ポストを樹脂で封止してある封止樹脂層とを備えている。導電性ポストの形状は蛇腹形状であり、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動している。これにより、封止樹脂層内に蛇腹形状の導電性ポストが形成されていることから、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅が導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層が積層された場合であっても層間部分で導電性ポストが断線するおそれがない。
【００１８】
第２発明では、一層の封止樹脂層内に、導電性ポストの幅の極大点を複数有することにより、積層による位置ずれが生じることがなく、位置ずれが生じることにより発生する導電性ポスト同士の接触面積の低下、それに伴う電気抵抗の増加、ひいては電子部品の電気特性の劣化を未然に回避することが可能となる。
【００１９】
第３発明では、封止樹脂層を複数積層した場合であっても、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくい。また、それぞれの封止樹脂層内に形成された導電性ポストが蛇腹形状であるため、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。
【００２０】
第４発明では、導電性ポストの断面形状は略円形状であり、導電性ポストの径の極大点近傍では、導電性ポストの径は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくい。
【００２１】
第５発明では、ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装してあり、実装した電子部品を封止樹脂層にて覆うことにより、電気的な接続信頼性の高い配線基板を提供することが可能となる。
【００２２】
第６発明では、ベース基板に表面電極を含む配線パターンを形成し、表面電極上に金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポストを形成する。形成した導電性ポストを樹脂で封止する封止樹脂層を形成し、封止樹脂層を硬化させ、硬化した封止樹脂層の天面を研削する。吐出されるインクは、１回吐出された状態で略楕円球状となる粘度を有しており、インクジェット法により少なくとも２回インクを吐出して、熱硬化して柱状体として導電性ポストを形成することにより、封止樹脂層内の導電性ポストは蛇腹形状となる。したがって、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層が積層された場合であっても層間部分で導電性ポストが断線するおそれがない。
【００２３】
第７発明では、ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装し、実装した電子部品を封止樹脂層にて覆うことにより、電気的な接続信頼性の高い配線基板を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
上記構成によれば、封止樹脂層内に蛇腹形状の導電性ポストが形成されていることから、導電性ポストの幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポストが抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポストの幅の極大点近傍では、導電性ポストの幅は導電性ポストの長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポストの封止樹脂層からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層が積層された場合であっても層間部分で導電性ポストが断線するおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の配線基板のビアホール導体の要部を示す、ビアホール導体に直交する面での断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る配線基板の導電性ポストの形状を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る配線基板の製造工程を示す、導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る配線基板の製造工程を示す、導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図６】導電性ポストをベース基板の両面に形成した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。
【図７】封止樹脂層を複数積層した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る配線基板の構成を示す導電性ポストに直交する面での断面図である。図２に示すように、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装し、ベース基板１０の一方の面に印刷してある配線パターンの表面電極上に、導電性ポスト１４、１４、・・・を形成してある。
【００２８】
ベース基板１０としては、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板、有機基板等、特に限定されるものではない。
【００２９】
ＬＴＣＣ基板を用いてベース基板１０を作製する場合、まずＰＥＴフィルム上にセラミックスラリーをコーティングした後、乾燥させ、厚み１０〜２００μｍのセラミックグリーンシートを作製する。作製したセラミックグリーンシートに金型、レーザ等により直径略０．１ｍｍのビアホールをＰＥＴフィルム側から形成する。
【００３０】
次に、銀又は銅を主成分とする金属粉、樹脂、有機溶剤を混練した電極ペーストをビアホール内に充填して乾燥させる。そして、セラミックグリーンシート上に同等の電極ペーストを所望のパターンにスクリーン印刷等し、乾燥させる。
【００３１】
この状態で複数のセラミックグリーンシートを積み重ね、圧力１００〜１５００ｋｇ／ｃｍ2 、温度４０〜１００℃にて圧着する。その後、電極ペーストが銀を主成分とする場合には空気中で略８５０℃、銅を主成分とする場合には窒素雰囲気中で略９５０℃にて焼成し、電極にＮｉ／Ｓｎ又はＮｉ／Ａｕ等を湿式メッキ等で成膜することで、ベース基板１０を作製する。
【００３２】
導電性ポスト１４は、蛇腹形状をなしている。図３は、本発明の実施の形態１に係る配線基板１の導電性ポスト１４の形状を示す縦断面図である。本実施の形態１に係る配線基板の導電性ポスト１４は、封止樹脂層２１内にて幅が広い部分と狭い部分とを交互に有する蛇腹形状をなしており、導電性ポスト１４の最大幅Ｄ（極大点から極大点までの距離）を５０μｍ、導電性ポスト１４の高さＨを７５０μｍとし、アスペクト比を１５としている。
【００３３】
最大幅Ｄと最小幅Ｄ’との差は２〜１５μｍが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。両者の差が２μｍより小さい場合、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果を期待することができず、１５μｍより大きい場合、導電性ポスト１４の長手方向（高さ方向）に直交する面での断面積が一端側で過小になり、電気抵抗の増加、ひいては電子部品の電気特性に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
【００３４】
また、導電性ポスト１４の幅の変動の周期、例えば最大幅を有する部分から最大幅を有する部分までの距離Ｈ’は２〜１５μｍが望ましく、３〜１０μｍであることがより望ましい。２μｍより小さい場合、高周波特性が劣化するおそれがあるからである。すなわち、高周波の場合、表皮効果により電界は表面電極近傍に集中し、表面電極を流れる信号の伝搬長が長くなるため高周波特性への悪影響が顕在化する。また、１５μｍより大きい場合、封止している樹脂とかみ合う部分の数が減少するため、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果が低減する。
【００３５】
図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る配線基板１の製造工程を示す、導電性ポスト１４、１４、・・・に直交する面での断面図である。まず、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に半田を印刷しておき、図４（ａ）に示すように、半田が印刷されている表面電極上に電子部品１２、１２、・・・を実装する。図４の例では、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装しているが、いずれか一方の面だけに実装しても良いことは言うまでもない。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に、金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポスト１４、１４、・・・を柱状に形成する。用いるインクには１〜１５０ｎｍの金属ナノ粒子を含む。なお、金属ナノ粒子の粒子径は、５００ｎｍより小さいことが望ましい。５００ｎｍより大きい場合、焼成温度が高くなり、実装している電子部品１２、１２、・・・の信頼性が低下するからである。
【００３７】
金属ナノ粒子の金属材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｉｒ等の遷移金属群の中から選択した少なくとも１種類の金属とすることが望ましい。また、選択した金属を単体で用いても良いし、合金として用いても、金属の酸化物として用いても良い。
【００３８】
インクの粘度を高くしておくことにより吐出されたインクが濡れ広がりにくくなり、インクが吐出される都度、液玉の形状が略楕円球状となって残留するため、柱状の導電性ポスト１４は蛇腹形状となる。本実施の形態１では、インクの粘度を８ｍＰａ・ｓ以上としており、蛇腹形状の導電性ポスト１４を確実に形成することができる。
【００３９】
また、インクを吐出することにより積み重ねているので、導電性ポスト１４は、幅が広い部分と狭い部分とを交互に有する蛇腹形状である。そして、最大幅を有する部分の近傍では、液玉の表面張力により、高さ方向に連続的に幅が変動する形状となる。なお、吐出されたインクが均等に濡れ広がると仮定した場合、導電性ポスト１４の横断面形状は略円形状となり、導電性ポスト１４の径は５００μｍ以下であることが望ましい。５００μｍ以上である場合、導電性ポスト１４の形成自体に相当の時間を要し、製造コストの低減が困難になるからである。
【００４０】
導電性ポスト１４の高さは、封止樹脂層２１に覆われる電子部品１２、１２、・・・の高さ、導電性ポスト１４の径に依存する。導電性ポスト１４の最大幅（最大径）Ｄに対する導電性ポスト１４の高さＨの比、すなわちアスペクト比は２０以下であることが望ましい。アスペクト比が２０以上である場合、焼成時、樹脂封止時等に導電性ポスト１４の変形、折れ等が発生しやすくなる。
【００４１】
レーザを用いてビアホールを形成し、導電性ペーストを充填する従来の方法では、デスミア処理が必要であるが、アスペクト比が大きい場合にはスミアを完全に除去することが困難になるため、アスペクト比の大きさには限界がある。それに対してインクを複数回吐出することにより導電性ポスト１４を形成するインクジェット法では、採用することが可能なアスペクト比の上限が高くなるので、同じ高さを有する配線基板１であれば導電性ポスト１４の径を小さくすることができ、全体として配線基板１の小型化を図ることが可能となる。
【００４２】
次に、図４（ｃ）に示すように、焼成により導電性ポスト１４を形成する金属ナノ粒子を焼結させ、蛇腹形状の導電性ポスト１４として硬化させる。なお、焼成時は、インクに含まれている金属ナノ粒子及び分散剤の種類により、酸化雰囲気中又は還元雰囲気中で焼成する。例えば分散剤を早期に消失させるためには酸化雰囲気中で焼成することが望ましく、金属ナノ粒子に酸化物が含まれる場合には還元雰囲気中で焼成とすることが望ましい。
【００４３】
酸化雰囲気中で焼成するか、還元雰囲気中で焼成するかは、流入させるガスの種類により制御することができる。例えば、酸化雰囲気中で焼成する場合には、空気、酸素ガス等を流入させれば良く、還元雰囲気中で焼成する場合には、水素ガス等を流入させれば良い。
【００４４】
そして、図４（ｄ）に示すように導電性ポスト１４、１４、・・・を形成したベース基板１０の表面の周囲に樹脂によるダム（図示せず）を形成し、ダム内に液状の複合樹脂を塗布することにより、導電性ポスト１４、１４、・・・、及び電子部品１２、１２、・・・を複合樹脂で覆う。複合樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ、フェノール、シアネート等と無機フィラーであるＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等とを混合した複合材料を用いる。
【００４５】
この状態でベース基板１０をオーブンに入れ、一次硬化（半硬化）を行い、封止樹脂層２１を形成する。図５（ａ）に示すように、硬化した封止樹脂層２１の天面をローラ型ブレード等で研削する。これにより、導電性ポスト１４、１４、・・・の頭部が外部へ露出する。図５（ｂ）に示すように、ベース基板１０の裏面にも同様の処理を施す。
【００４６】
次に、図５（ｃ）に示すように、導電性ポスト１４、１４、・・・の頭部が露出している封止樹脂層２１の天面に、接着面を粗化処理した銅箔３１を張り付ける。封止樹脂層２１は半硬化であることから、加熱して銅箔３１を圧接することにより、銅箔３１の粗化面が封止樹脂層２１に食い込んでアンカーを形成して接合される。銅箔３１を接合したベース基板１０をオーブンに入れ二次硬化（本硬化）を行う。
【００４７】
その後、エッチング処理を施して余分な銅箔３１を除去し、銅箔３１上のエッチングレジストを除去することにより外部電極を形成する。必要であれば、図５（ｄ）に示すように、外部電極上にＮｉ／Ｓｎ膜又はＮｉ／Ａｕ膜等のメッキ膜３２を湿式メッキ等により成膜する。
【００４８】
以上のように本実施の形態１によれば、封止樹脂層２１内にて導電性ポスト１４、１４、・・・が蛇腹形状として形成されていることから、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポスト１４、１４、・・・が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍では、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅は導電性ポスト１４、１４、・・・の長手方向に連続的に変動する。テーパーの付いたビアを直列に積層したときのような非連続的なビア径（導電性ポスト１４の幅）の変動はない。非連続的で急激なビア径の変化部は封止樹脂層２１に鋭角なくさびを打ったような形状になり、急激なビア径の変化部を起点に封止樹脂層２１内に層ハガレが発生しやすい。例えばヒートサイクル時のビアと樹脂との膨張率又は収縮率の差に起因して発生する応力により層ハガレが発生する。本発明においては、ビア径（導電性ポスト１４の幅）は連続的であり、しかもゆるやかに変化するため、従来技術のような問題は発生しない。
【００４９】
また本発明は、ビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所と小さい箇所とが繰り返し存在する構造である。近年、部品の低背化の要請が強く、封止樹脂層２１を研削する必要が生じる場合もある。ビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所が一箇所のみである場合、研削によりビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所が消失するときには、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果が消失する。しかし、本発明ではビア径（導電性ポスト１４の幅）の大きい箇所が複数あることから、封止樹脂層２１の表面近くを研削した場合であっても、いわゆる「ビア抜け」に対する抑制効果を維持することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る配線基板１の構成は実施の形態１と同様であることから、同一の符号を付することにより詳細な説明は省略する。本発明の実施の形態２に係る配線基板１は、ベース基板１０をプリント基板を用いて作製し、樹脂シートを用いて封止樹脂層２１を形成している点で実施の形態１と相違する。
【００５１】
プリント基板を用いてベース基板１０を作製する場合、まず銅張積層板に感光レジストを塗布し、配線パターンにしたがって露光する。露光した銅張積層板を現像した後、エッチング処理を施すことにより配線パターンを形成して、内層用基板を作製する。
【００５２】
斯かる内層用基板を必要な枚数作製して積層し、ドリル等により貫通穴を形成する。そして、貫通穴の壁面にメッキ処理を施し、スルーホールを作製する。
【００５３】
この状態でパネルメッキを施し、感光レジストを塗布し、露光して現像し、エッチング処理を施すことにより外層パターンを作製する。作製した外層パターンの表面電極上にＮｉ／Ｓｎ又はＮｉ／Ａｕ等を湿式メッキ等で成膜することで、ベース基板１０を作製する。
【００５４】
導電性ポスト１４は、実施の形態１と同様蛇腹形状をなしており、製造方法も同様である。ただし、本実施の形態２では、導電性ポスト１４の最大幅Ｄを５０μｍ、導電性ポスト１４の高さＨを５００μｍとし、アスペクト比を１０としている。
【００５５】
実施の形態２に係る配線基板１の製造工程は、実施の形態１の図４及び図５と同様である。すなわち、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に半田を印刷しておき、図４（ａ）に示すように、半田が印刷されている表面電極上に電子部品１２、１２、・・・を実装する。
【００５６】
次に、図４（ｂ）に示すように、ベース基板１０の表面電極のうち、所望の表面電極上に、金属ナノ粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して導電性ポスト１４、１４、・・・を柱状に形成する。用いるインクには１〜１５０ｎｍの金属ナノ粒子を含む。なお、金属ナノ粒子の粒子径は、５００ｎｍより小さいことが望ましい。５００ｎｍより大きい場合、焼成温度が高くなり、実装している電子部品１２、１２、・・・の信頼性が低下するからである。
【００５７】
次に、図４（ｃ）に示すように、焼成により導電性ポスト１４を形成する金属ナノ粒子を焼結させ、蛇腹形状の導電性ポスト１４として硬化させる。なお、焼成時の雰囲気は、インクに含まれている金属ナノ粒子及び分散剤の種類により、酸化雰囲気中又は還元雰囲気中で焼成する。例えば分散剤を早期に消失させるためには酸化雰囲気中で焼成することが望ましく、金属ナノ粒子に酸化物が含まれる場合には還元雰囲気中で焼成することが望ましい。
【００５８】
そして、実施の形態１の図４（ｄ）とは異なり、樹脂シートを用いて導電性ポスト１４、１４、・・・及び電子部品１２、１２、・・・を覆うことにより封止樹脂層２１を形成する。すなわち、導電性ポスト１４、１４、・・・を形成したベース基板１０の表面に樹脂シートをラミネートして、導電性ポスト１４、１４、・・・及び電子部品１２、１２、・・・を覆う。樹脂シートは、ＰＥＴフィルム上に複合樹脂を成形し、半硬化させたものである。導電性ポスト１４は硬化後であるため、樹脂シートのラミネート時に潰れることなく樹脂シート内に突き刺さる。複合樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ、フェノール、シアネート等と無機フィラーであるＡｌ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 等を混合した複合材料を用いる。すなわち、燃焼した場合に消失する樹脂、又は高温になった場合にモノマーに分解される樹脂等から少なくとも１種の樹脂材料を選択すれば良い。なお、複合材料ではなく単体の材料を用いても良い。
【００５９】
次に、樹脂シートをラミネートしたベース基板１０をオーブンに入れ、一次硬化を行い、図５（ａ）に示すように、硬化した封止樹脂層２１の天面をローラ型ブレード等で研削する。これにより、導電性ポスト１４、１４の頭部が外部へ露出する。図５（ｂ）に示すように、ベース基板１０の裏面にも同様の処理を施す。
【００６０】
次に、図５（ｃ）に示すように、導電性ポスト１４、１４、・・・の頭部が露出している封止樹脂層２１の天面に、接着面を粗化処理した銅箔３１を張り付ける。封止樹脂層２１は半硬化状態であることから、加熱して銅箔３１を圧接することにより、銅箔３１の粗化面が封止樹脂層２１に食い込んでアンカーを形成して接合される。銅箔３１を接合したベース基板１０をオーブンに入れ、二次硬化（本硬化）を行う。
【００６１】
その後、エッチング処理を施して余分な銅箔３１を除去し、銅箔３１上のエッチングレジストを除去することにより外部電極を形成する。必要であれば、図５（ｄ）に示すように、外部電極上にＮｉ／Ｓｎ膜又はＮｉ／Ａｕ膜等のメッキ膜３２を湿式メッキ等により成膜する。
【００６２】
以上のように本実施の形態２によれば、封止樹脂層２１内にて導電性ポスト１４、１４、・・・が蛇腹形状として形成されていることから、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅の極大点近傍がくさびの役割を果たすことで、導電性ポスト１４、１４、・・・が抜け落ちる、いわゆる「ビア抜け」を抑制することができる。また、導電性ポスト１４、１４、・・・の最大幅近傍では、導電性ポスト１４、１４、・・・の幅が導電性ポスト１４、１４、・・・の長手方向に連続的に変動しているので、非連続点、先鋭部の存在等に起因する導電性ポスト１４、１４、・・・の封止樹脂層２１からの剥離が生じにくく、複数の封止樹脂層２１、２１、・・・が積層された場合であっても層間部分で導電性ポスト１４、１４、・・・が断線するおそれがない。
【００６３】
なお、上述した実施の形態１及び２では、導電性ポスト１４、１４、・・・をベース基板１０の一方の面にのみ形成しているが、両面に形成しても良い。図６は、導電性ポスト１４、１４、・・・をベース基板１０の両面に形成した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板１の構成を示す導電性ポスト１４、１４、・・・に直交する面での断面図である。図６に示すように、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装し、ベース基板１０の両面に印刷してある配線パターンの表面電極上に、導電性ポスト１４、１４、・・・を両面に形成してある。斯かる構成においても、上述した効果と同様の効果を奏することが可能である。
【００６４】
また、上述した実施の形態１及び２では、封止樹脂層２１を一層のみ積層しているが、複数積層しても良い。図７は、封止樹脂層２１を複数積層した場合の、本発明の実施の形態に係る配線基板１の構成を示す導電性ポスト１４、１４、・・・に直交する面での断面図である。図７に示すように、ベース基板１０の両面に電子部品１２、１２、・・・を実装し、ベース基板１０の一方の面に印刷してある配線パターンの表面電極上に、導電性ポスト１４、１４、・・・を形成してある。一層目の封止樹脂層２１と二層目の封止樹脂層２１との間にも表面電極を配置することにより、導電性ポスト１４、１４間の電気的接続を維持するとともに、上述した効果と同様の効果を奏することが可能である。
【００６５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば、樹脂シートをラミネートして封止樹脂層２１を片面ずつ形成することに限定されるものではなく、両面にて同時に形成しても良い。
【符号の説明】
【００６６】
１ 配線基板
１０ ベース基板
１２ 電子部品
１４ 導電性ポスト
２１ 封止樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に配線パターンを形成してある配線基板において、
表面電極を含む配線パターンを有するベース基板と、
前記表面電極上に形成された導電性ポストを樹脂で封止してある封止樹脂層と
を備え、
前記導電性ポストの形状が蛇腹形状であり、
前記導電性ポストの幅の極大点近傍では、前記導電性ポストの幅は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
一層の前記封止樹脂層内に、前記導電性ポストの幅の極大点を複数有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記封止樹脂層を複数積層してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記導電性ポストの断面形状は略円形状であり、前記導電性ポストの径の極大点近傍では、前記径は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項５】
前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装してあり、
実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うようにしてあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項６】
表面に配線パターンを形成してある配線基板の製造方法において、
ベース基板に表面電極を含む配線パターンを形成するステップと、
前記表面電極上に金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポストを形成するステップと、
形成した導電性ポストを樹脂で封止するステップと、
封止した樹脂を硬化させ封止樹脂層を形成するステップと、
形成した封止樹脂層の天面を研削するステップと
を含み、
前記インクは、１回吐出された状態で略楕円球状となる粘度を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装し、
実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うことを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１】
表面に配線パターンを形成してある配線基板において、
表面電極を含む配線パターンを有するベース基板と、
前記表面電極上に形成された導電性ポストを樹脂で封止してある封止樹脂層と
を備え、
前記導電性ポストの形状が蛇腹形状であり、
前記導電性ポストの幅の極大点近傍では、前記導電性ポストの幅は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
一層の前記封止樹脂層内に、前記導電性ポストの幅の極大点を複数有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記封止樹脂層を複数積層してあることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記導電性ポストの断面形状は略円形状であり、前記導電性ポストの径の極大点近傍では、前記径は前記導電性ポストの長手方向に連続的に変動していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項５】
前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装してあり、
実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うようにしてあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板。
【請求項６】
表面に配線パターンを形成してある配線基板の製造方法において、
ベース基板に表面電極を含む配線パターンを形成するステップと、
前記表面電極上に金属粒子を含むインクを、インクジェット法により少なくとも２回吐出し、熱硬化して柱状の導電性ポストを形成するステップと、
形成した導電性ポストを樹脂で封止するステップと、
封止した樹脂を硬化させ封止樹脂層を形成するステップと、
形成した封止樹脂層の天面を研削するステップと
を含み、
前記インクは、１回吐出された状態で略楕円球状となる粘度を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項７】
前記ベース基板の少なくとも一方の面に電子部品を実装し、
実装した電子部品を前記封止樹脂層にて覆うことを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２４９４５２（Ｐ２０１１−２４９４５２Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１９３０２（Ｐ２０１０−１１９３０２）
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２５日（２０１０．５．２５）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]