JP2015159205A - 多層基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多層基板に層間接続導体を容易に形成することが可能な多層基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の多層基板の製造方法では、まず、絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂにビアホールを形成し、ビアホールに導電ペーストを充填する。次に、絶縁層１１Ａと絶縁層１１Ｂを積層する。次に、加熱プレスにより、絶縁層１１Ａと絶縁層１１Ｂを一体化するとともに、導電ペーストを硬化させてビア導体１３を形成する。次に、ビア導体１３を積層方向に貫通する貫通孔１５を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、層間接続導体が形成された多層基板の製造方法に関する。

従来の多層基板では、スルーホールの内壁を形成する金属膜により層間が接続されることがある。基板の上面と下面とを接続するスルーホールの製造方法として、例えば、特許文献１に記載の半導体装置の製造方法がある。この製造方法では、半導体基板の貫通孔の内壁に無機絶縁層を形成し、無機絶縁層の上に密着促進層を介して有機絶縁層を形成する。そして、有機絶縁層の上に、無電解メッキにより、半導体基板の上面側と下面側とを接続する導電層を形成する。

特開２００６−０１２８９５号公報

特許文献１に記載の製造方法では、導電層を形成するための前処理として、無機絶縁層、密着促進層および有機絶縁層を形成することで、貫通孔に表面処理を行う必要がある。また、貫通孔に導電層を形成するために、メッキ層の成長が遅い無電解メッキを用いている。このため、特許文献１に記載の製造方法では、貫通孔に導電層を形成する際に手間と時間がかかる。

本発明の目的は、多層基板に層間接続導体を容易に形成することが可能な多層基板の製造方法を提供することにある。

（１）本発明の多層基板の製造方法は、基材にビアホールを形成する工程と、ビアホールに層間接続導体を形成する工程と、層間接続導体が形成された基材を積層して一体化する工程と、層間接続導体が形成された領域の一部を積層方向に貫通させる工程と、を備える。

この構成では、積層方向に層間接続導体を貫通する貫通孔を形成することによって、内壁に層間接続導体が露出するように貫通孔（スルーホール）を形成することができる。これにより、内壁に層間接続導体が設けられたスルーホールが形成される。このため、内壁に層間接続導体が設けられたスルーホールを形成するために、無電解メッキおよびその前処理を行う必要がないので、内壁に層間接続導体が設けられたスルーホールを容易に形成することができる。

（２）本発明の多層基板の製造方法は、貫通させた領域の内面に露出された層間接続導体上に金属膜を成長させる工程を備えてもよい。

この構成では、層間接続導体に比べて導体抵抗が小さい金属膜で多層基板の層間が接続されるので、層間接続部分での電力損失を低減することができる。

（３）本発明の多層基板の製造方法では、基材は一方の主面のみに導体箔が形成され、基材を積層して一体化する工程では、基材の主面のうち導体箔が形成されていない主面同士を向かい合わせて、平面視で層間接続導体が重なるように基材を積層してもよい。

この構成では、積層方向に２層離れた導体箔間を接続することができる。

本発明によれば、多層基板に層間接続導体を容易に形成することができる。

図１（Ａ）は、本実施形態に係るフレキシブルケーブルの端部付近を示す外観斜視図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係るフレキシブルケーブルの端部付近を示す分解斜視図である。 本実施形態に係るフレキシブルケーブルの端部付近を示す分解平面図である。 本実施形態に係るフレキシブルケーブルの模式的Ａ−Ａ断面図である。 本実施形態に係るフレキシブルケーブルの製造方法を示す模式的断面図である。 本実施形態に係るフレキシブルケーブルの製造方法を示す模式的断面図である。 本実施形態に係るフレキシブルケーブルと回路基板との接合方法を示す模式的断面図である。 第１変形例に係るフレキシブルケーブルの製造方法を示す模式的断面図である。 図８（Ａ）は、第２変形例に係るフレキシブルケーブルの模式的断面図である。図８（Ｂ）は、第３変形例に係るフレキシブルケーブルの端部付近を示す平面図である。図８（Ｃ）は、第３変形例に係るフレキシブルケーブルの模式的Ｂ−Ｂ断面図である。図８（Ｄ）は、第４変形例に係るフレキシブルケーブルの端部付近を示す分解平面図である。

本実施形態に係るフレキシブルケーブル１０について説明する。フレキシブルケーブル１０は本発明の多層基板の一例である。図１（Ａ）は、フレキシブルケーブル１０の端部付近を示す外観斜視図である。図１（Ｂ）は、フレキシブルケーブル１０の端部付近を示す分解斜視図である。図２は、フレキシブルケーブル１０の端部付近を示す分解平面図である。

フレキシブルケーブル１０は、矩形平板状であり、長手方向に長く延伸している。フレキシブルケーブル１０は、絶縁層（基材）１１Ａおよび絶縁層１１Ｂを積層してなる。フレキシブルケーブル１０では、絶縁層１１Ｂの上面に絶縁層１１Ａが積層されている。フレキシブルケーブル１０の端部の上面には、外部電極２１Ａおよび外部電極２１Ｂが形成されている。フレキシブルケーブル１０には、平面視で外部電極２１Ａに重なる位置に積層方向に向けて、スルーホール２２Ａが形成され、平面視で外部電極２１Ｂに重なる位置に積層方向に向けて、スルーホール２２Ｂが形成されている。

絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂは、矩形平板状であり、長手方向に長く延伸している。絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂは液晶（ＬＣＰ）やポリイミド（ＰＩ）のような熱可塑性樹脂等を材料とする。外部電極２１Ａおよび外部電極２１Ｂは、矩形平板状であり、その長辺が絶縁層１１Ａの長辺に沿うように、絶縁層１１Ａの長手方向に並んで配置されている。

絶縁層１１Ｂの下面には、線状導体２３Ａおよび線状導体２３Ｂが形成されている。線状導体２３Ａは、絶縁層１１Ｂの長手方向に延伸するように形成されている。線状導体２３Ａの端部は平面視でスルーホール２２Ａに重なっている。線状導体２３Ｂは、線状導体２３Ａに対して平行に延伸するように形成されている。線状導体２３Ｂの一部は、絶縁層１１Ｂの端部で絶縁層１１Ｂの短手方向に延伸している。線状導体２３Ｂの端部は平面視でスルーホール２２Ｂに重なっている。絶縁層１１Ｂの下面には、線状導体２３Ａおよび線状導体２３Ｂを保護するためのレジスト（図示せず）が形成されている。

図３は、フレキシブルケーブル１０の模式的Ａ−Ａ断面図である。外部電極２１Ａと線状導体２３Ａとはスルーホール２２Ａの内壁部分により接続されている。外部電極２１Ａは、メッキ膜（金属膜）１４で被覆された導体箔１２Ａからなる。線状導体２３Ａは、メッキ膜１４で被覆された導体箔１２Ｂからなる。線状導体２３Ｂは、メッキ膜１４で被覆された導体箔１２Ｃからなる。スルーホール２２Ａの内壁は、メッキ膜１４で被覆されている。導体箔１２Ａ、導体箔１２Ｂおよび導体箔１２Ｃは銅箔等からなる。メッキ膜１４は、電解メッキ（電析）された金属膜等からなる。

導体箔１２Ａは絶縁層１１Ａの上面に形成されている。導体箔１２Ｂは、平面視で導体箔１２Ａと重なるように絶縁層１１Ｂの下面に形成されている。導体箔１２Ａと導体箔１２Ｂとはビア導体（層間接続導体）１３により接続されている。ビア導体１３は、ビアホールに充填された導電ペーストが硬化することで形成される。ビア導体１３は、絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂを貫通するように形成され、平面視で導体箔１２Ａおよび導体箔１２Ｂと重なっている。ビア導体１３は、絶縁層１１Ａの下面から上面に向けて先細になっており、絶縁層１１Ｂの上面から下面に向けて先細になっている。

平面視でスルーホール２２Ａの中心部には、貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５は、導体箔１２Ａ、導体箔１２Ｂおよびビア導体１３を積層方向に貫通することにより形成されている。すなわち、貫通孔１５は、ビア導体１３が形成された領域の一部を積層方向に貫通することにより形成されている。メッキ膜１４は、導体箔１２Ａ、導体箔１２Ｂおよび貫通孔１５の内壁を連続的に被覆している。導体箔１２Ａと導体箔１２Ｂとはメッキ膜１４により接続されている。メッキ膜１４の導体抵抗はビア導体１３の導体抵抗に比べて小さい。なお、スルーホール２２Ｂはスルーホール２２Ａと同様に形成されている。外部電極２１Ｂは外部電極２１Ａと同様に形成されている。

図４および図５は、フレキシブルケーブル１０の製造方法を示す模式的断面図である。まず、図４（Ａ）に示すように、片面銅張り基材１６１を用意する。片面銅張り基材１６１は、片面に（一方の主面のみに）、導体箔１２Ａと、外部電極２１Ｂ（図１参照）のための導体箔とが形成された絶縁層１１Ａからなる。なお、ここでは、導体箔１２Ａを銅箔としているが、銅箔に限らない。以下では、片面銅張り基材の主面のうち導体箔が形成された主面を第１主面と称し、導体箔が形成されていない主面を第２主面と称する。

次に、図４（Ｂ）に示すように、絶縁層１１Ａにビアホール１７を形成する。具体的には、片面銅張り基材１６１の第２主面側から第１主面側に向けて、スルーホールを形成したい位置にレーザを照射する。この際、レーザが絶縁層１１Ａを貫通するが、導体箔１２Ａを貫通しないように、レーザの出力を調整する。これにより、片面銅張り基材１６１には、第２主面側から第１主面側に向けて絶縁層１１Ａを貫通し、底面が導体箔１２Ａからなるビアホール１７が形成される。なお、ビアホール１７を形成するために、レーザ加工に代えてエッチング技術等を用いてもよい。

次に、図４（Ｃ）に示すように、ビアホール１７に導電ペースト１３１Ａを充填する（形成する）。導電ペースト１３１Ａは、例えば、スズや銅を主成分とした導電性材料からなる。これにより、ビアホール１７に導電ペースト１３１Ａが充填された片面銅張り基材１６Ａが形成される。

次に、図４（Ｄ）に示すように、片面銅張り基材１６Ａを形成する工程と同様の工程により、片面銅張り基材１６Ｂを用意する。片面銅張り基材１６Ｂは、片面に導体箔１２Ｂおよび導体箔１２Ｃが形成された絶縁層１１Ｂからなる。片面銅張り基材１６Ｂでは、平面視で導体箔１２Ｂに重なるようにビアホールが形成され、そのビアホールに導電ペースト１３１Ｂが充填されている。そして、片面銅張り基材１６Ａおよび片面銅張り基材１６Ｂの第２主面同士を向かい合わせて、片面銅張り基材１６Ａおよび片面銅張り基材１６Ｂを積層する。この際、平面視で、ビアホールに充填された導電ペースト１３１Ａと導電ペースト１３１Ｂとが重なるようにする。

次に、図５（Ｅ）に示すように、絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂを構成する熱可塑性樹脂が十分に軟化する温度で、積層された片面銅張り基材１６Ａおよび片面銅張り基材１６Ｂを加熱プレスする。これにより、絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂが一体化する。また、この工程では、導電ペースト１３１Ａおよび導電ペースト１３１Ｂが硬化し、一体化することで、ビア導体１３が形成される。

このように、導電ペースト１３１Ａが形成された絶縁層１１Ａと、導電ペースト１３１Ｂが形成された絶縁層１１Ｂとを積層して一体化する。絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂを積層して一体化する工程では、絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂの主面のうち導体箔が形成されていない主面同士を向かい合わせて、平面視で導電ペースト１３１Ａと導電ペースト１３１Ｂとが重なるように絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂを積層する。

次に、図５（Ｆ）に示すように、レーザ加工により、平面視でビア導体１３の中心部に位置し、導体箔１２Ａ、導体箔１２Ｂおよびビア導体１３を積層方向に貫通する貫通孔１５を形成する。すなわち、貫通孔１５は、ビア導体１３が形成された領域の一部を積層方向に貫通するように形成される。なお、レーザ加工に代えて押出加工等を用いてもよい。但し、レーザ加工であれば、ビア導体１３に機械的な力が加わることに起因して、ビア導体１３が破壊されることがない。

次に、図５（Ｇ）に示すように、電解メッキにより、導体箔１２Ａ、導体箔１２Ｂ、導体箔１２Ｃおよび貫通孔１５の内壁にメッキ膜１４を形成する。すなわち、貫通孔１５に貫通させた領域の内面に露出されたビア導体１３上にメッキ膜１４を成長させる。これにより、メッキ膜１４で内壁が被覆されたスルーホール２２Ａが形成される。なお、導体であるビア導体１３で貫通孔１５の内壁が形成されているので、電解メッキを行う前に無電解メッキを行う必要がない。

スルーホール２２Ｂ（図１参照）は、スルーホール２２Ａを形成する工程と並行して、スルーホール２２Ａを形成する工程と同様の工程により形成される。以上の工程により、フレキシブルケーブル１０が完成する。

図６は、フレキシブルケーブル１０と回路基板２６との接合方法を示す模式的断面図である。まず、図６（Ａ）に示すように、回路基板２６の上面に形成された電極に半田２７を印刷する。そして、平面視でフレキシブルケーブル１０のスルーホール２２Ａと半田２７とが重なるように、回路基板２６の上面にフレキシブルケーブル１０を配置する。次に、図６（Ｂ）に示すように、リフロー加熱により半田２７を溶かす。スルーホール２２Ａの内壁面にメッキ膜１４が形成されているので、半田２７はスルーホール２２Ａ内に濡れ性良く濡れ広がる。半田２７は、スルーホール２２Ａに充填されるとともに、フレキシブルケーブル１０の上面まで到達する。このようにして、フレキシブルケーブル１０と回路基板２６とが接合される。

本実施形態では、図５とともに述べたように、積層方向にビア導体１３を貫通する貫通孔１５を形成することによって、内壁にビア導体１３が露出するように貫通孔１５（スルーホール２２Ａ）を形成することができる。これにより、内壁にビア導体１３が設けられたスルーホール２２Ａが形成される。このため、内壁にビア導体１３が設けられたスルーホール２２Ａを形成するために、無電解メッキおよびその前処理を行う必要がないので、内壁にビア導体１３が設けられたスルーホール２２Ａを容易に形成することができる。なお、多層基板が厚いほど無電解メッキが困難となるので、本発明は厚い多層基板に対して特に有用である。

また、図３とともに述べたように、導体箔１２Ａと導体箔１２Ｂとは、ビア導体１３により接続されるとともに、ビア導体１３に比べて導体抵抗が小さいメッキ膜１４でも接続されている。このため、本実施形態では、メッキ膜１４が形成されない場合に比べて、スルーホール２２Ａでの電力損失を低減できる。

また、図６とともに述べたように、スルーホール２２Ａの内壁面にメッキ膜１４が形成されているので、半田２７はスルーホール２２Ａ内に濡れ広がりやすい。このため、メッキ膜１４で被覆されたスルーホール２２Ａの内壁と半田２７とが確実に接合されるので、スルーホール２２Ａを介した強固な接合を行うことができる。また、スルーホール２２Ａ内で半田２７が濡れているかを、上から見て確認することができる。

なお、本実施形態では、メッキ膜１４が形成されているが、ビア導体１３により層間が接続されているので、メッキ膜１４は必ずしも形成されなくてもよい。この場合、電解メッキが不要となるので、工数を少なくすることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。以下では、本実施形態の変形例においてフレキシブルケーブル１０と異なる点について説明する。なお、本実施形態の変形例では、メッキ膜の形成を省略している。また、本実施形態の変形例では、フレキシブルケーブルの要部のみを図示している。

第１変形例に係るフレキシブルケーブルには、積層方向に１層離れた導体箔間を接続するスルーホールが形成されている。図７は、第１変形例に係るフレキシブルケーブル３０の製造方法を示す模式的断面図である。図７（Ａ）に示すように、片面銅張り基材１６Ａの第２主面と片面銅張り基材３６Ｂの第１主面とが向かい合うように、片面銅張り基材１６Ａおよび片面銅張り基材３６Ｂを積層する。絶縁層１１Ｂでは、平面視で導電ペースト１３１Ａの位置する部分に、ビアホールおよび導電ペーストが形成されていない。

次に、図７（Ｂ）に示すように、積層された片面銅張り基材１６Ａおよび片面銅張り基材３６Ｂを加熱プレスする。導電ペースト１３１Ａが硬化することで、ビア導体３３が形成される。次に、図７（Ｃ）に示すように、絶縁層１１Ｂ、導体箔１２Ａ、導体箔１２Ｂおよびビア導体３３を積層方向に貫通する貫通孔３５を形成する。以上の工程により、フレキシブルケーブル３０が形成される。

図８（Ａ）は、第２変形例に係るフレキシブルケーブル４０の模式的断面図である。フレキシブルケーブル４０では、導体箔１２Ａおよびビア導体３３のみを貫通し、絶縁層１１Ｂおよび導体箔１２Ｂを貫通しない貫通孔４５が形成されている。すなわち、フレキシブルケーブル４０には、側面がビア導体３３からなり、底面が導体箔１２Ｂからなるキャビティが形成されている。その他の構成は、第１変形例に係るフレキシブルケーブル３０の構成と同様である。貫通孔４５を形成するためには、レーザが導体箔１２Ｂおよび絶縁層１１Ｂを貫通しないようにレーザの出力を調整すれば良い。

図８（Ｂ）は、第３変形例に係るフレキシブルケーブルの端部付近を示す平面図である。図８（Ｃ）は、第３変形例に係るフレキシブルケーブル５０の模式的Ｂ−Ｂ断面図である。フレキシブルケーブル５０では、スルーホール５２Ａの内壁の一部分がビア導体１３からなり、スルーホール５２Ａの内壁の他の部分が絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂからなる。フレキシブルケーブル５０では、スルーホール５２Ａの内壁のうちビア導体１３からなる部分により層間が接続されている。スルーホール５２Ａを形成するためには、平面視で、レーザを照射する箇所をビア導体１３の中心部からずらせば良い。なお、フレキシブルケーブル５０には、スルーホール５２Ａと同様の構造がもう１つ形成されている。

図８（Ｄ）は、第４変形例に係るフレキシブルケーブル６０の模式的分解平面図である。フレキシブルケーブル６０の端部には、導体箔１２Ａ、導体箔１２Ｂの端部、およびビア導体１３が形成されている。フレキシブルケーブル６０では、ビア導体１３が形成された領域の一部を積層方向に貫通するように、絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂの端面に切欠部５５が形成されている。なお、絶縁層１１Ａおよび絶縁層１１Ｂの端面には、切欠部５５と同様の構造がもう１つ形成されている。

１０，２０，３０，４０，５０，６０…フレキシブルケーブル
１１Ａ，１１Ｂ…絶縁層（基材）
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ…導体箔
１３，３３…ビア導体（層間接続導体）
１４…メッキ膜（金属膜）
１５，３５，４５…貫通孔
１６Ａ，１６Ｂ，３６Ｂ，１６１…片面銅張り基材
１７…ビアホール
２１Ａ，２１Ｂ…外部電極
２２Ａ，２２Ｂ，５２Ａ…スルーホール
２３Ａ，２３Ｂ…線状導体
２６…回路基板
２７…半田
５５…切欠部
１３１Ａ…導電ペースト

Claims (3)

1. 基材にビアホールを形成する工程と、
   前記ビアホールに層間接続導体を形成する工程と、
   前記層間接続導体が形成された前記基材を積層して一体化する工程と、
   前記層間接続導体が形成された領域の一部を積層方向に貫通させる工程と、を備える、多層基板の製造方法。
2. 貫通させた領域の内面に露出された前記層間接続導体上に金属膜を成長させる工程を備える、請求項１に記載の多層基板の製造方法。
3. 前記基材は、一方の主面のみに導体箔が形成され、
   前記基材を積層して一体化する工程では、前記基材の主面のうち前記導体箔が形成されていない主面同士を向かい合わせて、平面視で前記層間接続導体が重なるように前記基材を積層する、請求項１または２に記載の多層基板の製造方法。

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