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技術 多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法

出願人 ソニー株式会社
発明者 渡辺正直小川誉夫
出願日 2008年7月7日 (12年5ヶ月経過) 出願番号 2008-177050
公開日 2010年1月21日 (10年11ヶ月経過) 公開番号 2010-016301
状態 拒絶査定
技術分野 プリント配線間の電気接続のための印刷要素 多層プリント配線板の製造
主要キーワード 穴部底面 凸状部材 多孔質セラミック材 両面プリント配線基板 導体パターン層間 穴部内 層間接続部材 絶縁接着層
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この項目の情報は公開日時点(2010年1月21日)のものです。
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図面 (4)

課題

金属球位置決め精度が高く、ドリリングレーザ加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もない多層プリント配線板層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法を提供する。

解決手段

複数層回路パターン電極28,38を備えた多層プリント配線板30の層間接続部材10である。熱硬化性樹脂絶縁性樹脂シート12と、樹脂シート12の所定位置に形成された穴部24と、穴部24に収容され樹脂シート12の厚みよりも直径が大きい同ボール14を備える。穴部24は、樹脂シート12を半硬化状態で加熱して所定位置に凸状部材22を刺すことにより形成する。

概要

背景

近年、例えば特許文献1,2に開示されているように、両面配線基板を含む多層プリント配線板複数層各導体パターン層間導通を図る接続構造として、金属球を各層間に介在させて導通を図るプリント配線板がある。

特許文献1に開示された多層プリント配線板の層間接続部材は、樹脂シートへの金属球の埋設方法として、所定の位置に貫通孔を有する平板状のマスクを樹脂シートの上に配置し、貫通孔に金属球を振り込んで位置決めし、この後、樹脂シート内に金属球を押し込むことによって行うものである。

特許文献2に開示された層間接続構造は、絶縁接着層の厚み以上の大きさを有する金属球からなる導電体を、ビアホールの内部に挿入したものである。ビアホール内への金属球の配置は、ドリリングレーザ加工によりビアホールが形成された絶縁接着層を、多孔質セラミック材を介して吸引し、さらに絶縁接着層を介して金属球を吸引して、ビアホール内へ金属球を吸い込むものである。
特開2006−332324号公報
特開2001−77497号公報

概要

金属球の位置決め精度が高く、ドリリングやレーザ加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もない多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法を提供する。複数層の回路パターン電極28,38を備えた多層プリント配線板30の層間接続部材10である。熱硬化性樹脂絶縁性の樹脂シート12と、樹脂シート12の所定位置に形成された穴部24と、穴部24に収容され樹脂シート12の厚みよりも直径が大きい同ボール14を備える。穴部24は、樹脂シート12を半硬化状態で加熱して所定位置に凸状部材22を刺すことにより形成する。

目的

本発明は、上記な背景技術に鑑みて成されたもので、金属球の位置決め精度が高く、ドリリングやレーザ加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もない多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

複数層導体パターン層を備えた多層プリント配線板の前記各導体パターン層間導通を図る層間接続部材において、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層と、この絶縁接着層の所定位置に形成された穴部と、この穴部に収容され前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を備えたことを特徴とする層間接続部材。

請求項2

複数層の導体パターン層を備えた多層プリント配線板の各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材の製造方法において、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を配置し、前記導体パターンとともに固定する工程とから成ることを特徴とする層間接続部材の製造方法。

請求項3

前記絶縁接着層は熱硬化性樹脂であり、前記穴部は、前記絶縁接着層を半硬化状態で加熱して前記絶縁接着層の所定位置に凸状部材刺すことにより形成することを特徴とする請求項2記載の層間接続部材の製造方法。

請求項4

前記加熱時の前記絶縁接着層の温度及び前記凸状部材の温度は、前記熱硬化性樹脂の硬化開始温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項3記載の層間接続部材の製造方法。

請求項5

前記凸状部材を前記絶縁接着層に刺した状態で、前記絶縁接着層の下層の部材との間に僅かに間隔が空けられ、前記穴部底面に前記絶縁接着層の樹脂が残るように前記穴部を形成することを特徴とする請求項3記載の層間接続部材の製造方法。

請求項6

複数層の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層の電極に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層が積層され、前記絶縁接着層の所定位置に形成された穴部には金属球が配置され、前記金属球が当接した電極は環状に形成されているとともに、前記環の一部が切れスリットが形成されていることを特徴とする多層プリント配線板。

請求項7

複数層の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層を積層する工程と、前記絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に金属球を配置する工程と、前記金属球に当接する電極を備えた他方の配線基板の前記電極を前記金属球に対面させて、前記他方の配線基板を前記絶縁接着層に積層し固定する工程とから成ることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、複数の導体パターン層を備えたプリント配線板各導体パターン層間導通を図る層間接続部材として、金属球を各層間に介在させて導通を図った多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法に関する。

背景技術

0002

近年、例えば特許文献1,2に開示されているように、両面配線基板を含む多層プリント配線板の複数層の各導体パターン層間の導通を図る接続構造として、金属球を各層間に介在させて導通を図るプリント配線板がある。

0003

特許文献1に開示された多層プリント配線板の層間接続部材は、樹脂シートへの金属球の埋設方法として、所定の位置に貫通孔を有する平板状のマスクを樹脂シートの上に配置し、貫通孔に金属球を振り込んで位置決めし、この後、樹脂シート内に金属球を押し込むことによって行うものである。

0004

特許文献2に開示された層間接続構造は、絶縁接着層の厚み以上の大きさを有する金属球からなる導電体を、ビアホールの内部に挿入したものである。ビアホール内への金属球の配置は、ドリリングレーザ加工によりビアホールが形成された絶縁接着層を、多孔質セラミック材を介して吸引し、さらに絶縁接着層を介して金属球を吸引して、ビアホール内へ金属球を吸い込むものである。
特開2006−332324号公報
特開2001−77497号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1に開示された導体パターン層間の接続構造の場合、マスクの貫通孔は金属球を通過するための若干のゆとりを必要とし、さらに、金属球の押し込み時にも基板面方向位置ずれが発生し、金属球の位置決め精度限界があり、高密度配線パターンが形成された多層プリント配線板には適用できないものであった。

0006

また、特許文献2に開示された接続構造の場合、ドリリングやレーザ加工によりビアホールに残渣やバリが発生しやすく、絶縁接着層が熱硬化性樹脂の場合、加工時の熱によりその周辺の絶縁接着層が部分的に硬化し、接着力を低下させたり、表裏導体にひずみを生じさせるおそれがあった。

0007

本発明は、上記な背景技術に鑑みて成されたもので、金属球の位置決め精度が高く、ドリリングやレーザ加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もない多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板と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

0008

この発明は、複数層の回路パターン電極等の導体パターン層を備えた多層プリント配線板の前記各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材であって、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層と、この絶縁接着層の所定位置に形成された穴部と、この穴部に収容され前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を備えた層間接続部材である。

0009

またこの発明は、複数層の回路パターンや電極等の導体パターン層を備えた多層プリント配線板の各導体パターン層間の導通を図る層間接続部材の製造方法であって、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に前記絶縁接着層の厚みよりも直径が大きい金属球を配置し、前記導体パターンとともに固定する工程とから成る層間接続部材の製造方法である。

0010

前記絶縁接着層はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂であり、前記穴部は、前記絶縁接着層を半硬化状態で加熱して前記絶縁接着層の所定位置に凸状部材刺すことにより形成する。また、前記加熱時の前記絶縁接着層の温度及び前記凸状部材の温度は、前記熱硬化性樹脂の硬化開始温度よりも低い温度である。さらに、前記凸状部材を前記絶縁接着層に刺した状態で、前記絶縁接着層の下層の部材との間に僅かに間隔が空けられ、前記穴部底面に前記絶縁接着層の樹脂が残るように前記穴部を形成する。

0011

またこの発明は、複数層の回路パターンや電極等の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層の電極に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層が積層さ、前記絶縁接着層の所定位置に形成された穴部には金属球が配置され、前記金属球が当接した電極は環状に形成されているとともに、前記環の一部が切れスリットが形成されている多層プリント配線板である。

0012

またこの発明は、複数層の回路パターンや電極等の導体パターン層が形成された一方の配線基板の前記導体パターン層に、絶縁性樹脂から成る絶縁接着層を積層する工程と、前記絶縁接着層の所定位置に穴部を形成する工程と、この穴部内に金属球を配置する工程と、前記金属球に当接する電極を備えた他方の配線基板の前記電極を前記金属球に対面させて、前記他方の配線基板を前記絶縁接着層に積層し固定する工程とから成る多層プリント配線板の製造方法である。

発明の効果

0013

この発明の多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法によれば、導体パターン層間の接続を行う金属球の位置決め精度が高く、絶縁接着層においても、加工による残渣等が生ぜず加工時の熱による影響もないものである。

0014

また、導体パターン層の電極と金属球との接合が確実であり、信頼性の高い多層プリント配線板を提供することが出来る。さらに、電極形状も小型化することが出来、接続ピッチを狭くして、ファインパターン化することが容易であり、高密度配線を容易に可能にし、電子機器の小型化にも寄与する。

0015

特に、電極にスリットを形成した多層プリント配線板の場合は、電極中に残る樹脂を確実に外へ押しやることが出来、金属球と電極との接続がより確実なものとなり、電気的信頼性の高い多層プリント配線板を形成することができる。

発明を実施するための最良の形態

0016

以下、この発明の多層プリント配線板の層間接続部材の一実施形態について、図1を基にして説明する。この実施形態の多層プリント配線板の層間接続部材10は、図1(f)に示すように、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂により形成され、厚さが例えば100μm程度の絶縁接着層である樹脂シート12に、金属球である銅ボール14が埋め込まれている。銅ボール14は、直径が樹脂シート12の厚さよりも大きい例えば120μmに設定され、樹脂シート12の両面に一部が露出している。銅ボール14の表面には、Sn−Ag等のハンダメッキ16が施されている。銅ボール14の位置は、積層される多層プリント配線板の電極位置に対応している。

0017

樹脂シート12は、両面に剥離性の良好な剥離フィルム18,19が貼り付けられ、埃等が付着しないように設けられている。

0018

次に、この実施形態の多層プリント配線板の層間接続部材10の製造方法について、図1を基にして説明する。この層間接続部材10の製造方法は、まず、図1(a)に示すように、例えば100℃に加熱された金属板等の熱板20上に、剥離フィルム18を介して半硬化状態であるBステージ状態の熱硬化性樹脂の樹脂シート12を載せる。次に、図1(b)に示すように、絶縁接着層である樹脂シート12の所定位置に凸状部材22を配置して差し込み、図1(c)に示すように、軟化した樹脂シート12の所定位置に凸状部材22による穴部24を形成する。凸状部材22の位置は、後に形成する多層プリント配線板の電極位置に対応している。また、凸状部材22を樹脂シート12に刺した状態で、樹脂シート12の下層の剥離フィルム18との間に僅かに間隔が空けられ、穴部24の底面に樹脂シート12の樹脂が僅かに残るように穴部24を形成する。これにより、樹脂シート12の下層の部材に凸状部材22の打痕等が残らない。

0019

この後、図1(d)に示すように、穴部24内に銅ボール14を配置する。これにより、穴部24に銅ボール14が容易に入り込み、確実に位置決めされる。銅ボール14の配置は、予め穴部24の配置と同様の配置の吸引口を有する金属板等に銅ボール14を吸引して、吸引状態で穴部24の上方に銅ボール24を位置させて、吸引を解除すると銅ボール14が穴部24に落ちて位置決めされるようにすると良い。また、穴部24の配置と同じ配置の穴を有するマスクから、銅ボール14を穴24へ落下させるようにしても良い。

0020

次に、図1(e)に示すように、樹脂シート12の表面の銅ボール14上に剥離フィルム19を載せて、剥離フィルム19上から熱板21により、例えば圧力1kg/cm2、温度100℃で30秒間ホットプレスを行う。これにより、樹脂シート12の樹脂中に銅ボール14が押し込まれて埋設され、図1(f)に示すように、層間接続部材10が形成される。

0021

次に、この実施形態の層間接続部材10の使用例について、図2を基にして説明する。先ず、一方の剥離フィルム18を剥がして、図2(a)に示すように、銅ボール14により回路パターンの導体パターン層間の導通を図る両面プリント配線板の一方の片面配線基板26上に位置させる。片面配線基板26には、絶縁基板25の表面の所定位置に銅ボール14と接続する電極28が形成されている。

0022

片面配線基板26は、図2(b)に示すように、例えば100℃に加熱した熱板32上に載置され、樹脂シート12を加熱する。この後、図2(c)に示すように、剥離シート19を剥離し、図2(d)に示すように、他方の片面積層基板36を重ねる。このとき、片面積層基板36の電極38は、銅ボール14に当接する。この後、図2(e)に示すように、例えば170℃、圧力15kg/cm2、5分間真空プレスを行う。この状態で、銅ボール14は片面積層基板26,36を構成する絶縁基板25,35間の所定位置で電極28,38に接続して位置する。これにより、図2(f)に示すような、両面配線構成の基板を造る。そして、プレス機から両面プリント配線板30を取り出し、さらに170℃で60分間アフターキュアを行ない、樹脂を確実に硬化させる。

0023

このとき、図2(e)に示すように、銅ボール14は、断面が楕円状に潰れる。潰れる割合は、銅ボール14の直径の5%〜70%程度が好ましい。圧縮率が5%以下であると、上下配線接触面積が小さく、接続が不十分となり、圧縮率が70%以上になると潰れた銅ボール14が、導体がパターン両サイドに広がる為、隣接する配管短絡する恐れがあるからである。以上のようにして、図2(f)に示すような両面プリント配線板30が出来上がる。

0024

この実施形態の多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板の製造方法によれば、金属球である銅ボール14の位置決め精度が穴部24により正確に行われる。また、穴部24の加工による残渣等が生ぜず、加工時の熱による影響もないものである。

0025

また、各層の電極面積を小さくすることが出来、電子機器内で省スペースが可能となり、携帯電話機等の電子機器の小型化に寄与する。特に、接続ピッチを0.4mm以下にすることが可能なため、高密度配線材の接続も可能となる。また、電極との接続は、銅ボール14による金属の塑性流動による接続となる為、導通抵抗を低くすることができ、大電流を流すことが可能となる。さらに、各導体パターン層との接続は、回路パターンの電極間に銅ボール14一個の導電体で確実に接続することができ、異方性導電体接着剤を用いた場合と比較して、イオンマイグレーション発生のリスクが小さく高密度配線基板に対応することが出来る。

0026

次に、この発明の多層プリント配線板の他の実施形態について、図3を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の多層プリント配線板40は、図3(h)に示すように、一対の片面配線基板42,44の間に樹脂シート12が積層され、片面配線基板42,44に回路パターンや電極等が形成された導体パターン層43,45が設けられ、導体パターン層43,45の電極46,48が銅ボール14により電気的に接続されている。

0027

ここで、片面配線基板42に形成された電極46は、図3(b)右図に示すように、C字状に形成されて、側方にスリット46aが形成されている。これは、後述するように、樹脂シート12の積層時にC字状の内側の樹脂が銅ボール14により容易に側方に押し出され、銅ボール14と電極46との接続が確実に行われるようにするものである。

0028

次に、この実施形態の多層プリント配線板40の製造方法について説明する。先ず、図3(a)に示す片面配線基板42の銅箔41をエッチングして、図3(b)に示すように、所定の回路パターンや電極46の導体パターン層43を形成する。このとき導体パターン層43の電極46は、図3(b)右図のようにC字状に形成し、環の一部を除去してスリット46aを形成する。

0029

この後、図3(c)に示すように、片面配線基板42の導体パターン層43上に、半硬化したBステージ状態のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の樹脂シート12を配置し、剥離シート49とともに積層する。このときの樹脂シート12の温度は、例えばロールの温度が100℃で積層する。この後、図3(d)に示すように、剥離シート49を剥離し、絶縁接着層である樹脂シート12の所定位置に凸状部材22を配置し、図3(e)に示すように、軟化した樹脂シート12の所定位置に凸状部材22を刺して、図3(f)に示すような穴部24を形成する。このとき、凸状部材22を樹脂シート12に刺した状態で、樹脂シート12の下層の片面配線基板42との間に僅かに間隔が空けられ、穴部24の底面に樹脂シート12の樹脂が僅かに残るように穴部24を形成する。

0030

次に、図3(g)に示すように、穴部24内に銅ボール14を配置する。これにより、穴部24に銅ボール14が容易に入り込み、確実に位置決めされる。銅ボール14の配置は、上述のように、予め穴部24の配置と同様の配置の吸引口を有する金属板等に銅ボール24を吸引して、吸引状態で穴部24の上方に銅ボール24を位置させて、吸引を解除すると銅ボール14が穴部24に落ちて位置決めされるようにすると良い。また、穴部24の配置と同じ配置の穴を有するマスクから、銅ボール14を穴24へ落下させるようにしても良い。

0031

次に、他方の片面積層基板44を樹脂シート12の銅ボール14上に重ねる。このときも、銅ボール14は片面積層基板44の所定位置の電極48に接する。この状態で、片面積層基板44の上方から、上下基板を位置合わせした後、熱プレス機にて、例えば170℃、圧力15kg/cm2、5分間真空プレスを行う。この状態で、銅ボール14は片面積層基板42,44間の所定位置で電極46,48に接する。これにより、図3(h)に示すような、両面配線構成の基板が形成される。そして、プレス機から多層プリント配線板である両面プリント配線基板40を取り出し、例えば170℃で60分間アフターキュアを行ない、樹脂を確実に硬化させた。

0032

このとき、電極46では、樹脂シート12の積層時にC字状の内側の樹脂が、銅ボール14により、スリット46aから容易に側方に押し出され、銅ボール14と電極46との接続が確実に行われる。また、銅ボール14は、断面が楕円状に潰れるもので、潰れる割合は、銅ボール14の直径の5%〜70%程度が好ましい。

0033

この実施形態の多層プリント配線板とその製造方法によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることが出来、さらに、銅ボール14と電極46との接続において、樹脂シート12の樹脂が電極46の内側に残って銅ボール14と電極46との金属結合の妨げになることがなく、電気的接続が確実に成されるものである。さらに、凸状部材22を樹脂シート12に刺した状態で、樹脂シート12の下層の片面配線基板42との間に僅かに間隔が空けられ、穴部24の底面に樹脂シート12の樹脂が僅かに残るので、下層の片面配線基板42に傷や歪みを生じさせることがない。そして、電極46では、穴部24の形成時にC字状の内側に残った樹脂が、銅ボール14により、スリット46aから容易に側方に押し出され、電気的接続が確実に図られる。

0034

なお、この発明の多層プリント配線板の層間接続部材とその製造方法並びに多層プリント配線板とその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、両面プリント配線板以外の多層基板でも良く、3層以上の導体パターン層を備えた多層プリント配線板でも良い。金属球も、銅ボール以外の金属粒ハンダボールでも良く、適宜材質を選択することが出来、表面もSn−Ag以外のハンダメッキが施されていても良い。

0035

また、絶縁接着層の厚みは、金属球の直径よりもよりも薄く、金属球の50%以上であれば良く、適宜設定可能である。電極の形状も、C字状以外に、2箇所以上のスリットが形成されていても良い。

図面の簡単な説明

0036

この発明の一実施形態の多層プリント配線板の相関接続部材の製造工程を示す概略縦断面図である。
この発明の一実施形態の多層プリント配線板の製造工程を示す概略縦断面図である。
この発明の他の実施形態の多層プリント配線板の製造工程を示す概略縦断面図である。

符号の説明

0037

10層間接続部材
12樹脂シート
14銅ボール
16ハンダメッキ
18,19,49剥離フィルム
22凸状部材
24穴部24
26,36,42,44片面配線基板
30,40両面プリント配線板
43,45 導体パターン層

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