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発明の名称 層間接続構造およびその製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−203430(P2001−203430A)
公開日 平成13年7月27日(2001.7.27)
出願番号 特願2000−9026(P2000−9026)
出願日 平成12年1月18日(2000.1.18)
代理人 【識別番号】100105751
【弁理士】
【氏名又は名称】岡戸 昭佳 (外2名)
【テーマコード(参考)】
5E317
【Fターム(参考)】
5E317 AA24 BB01 BB11 CC08 CC09 CD32 
発明者 渡辺 裕之 / 安達 真治
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 絶縁層と,前記絶縁層の両面にそれぞれ設けられた導体パターンと,前記絶縁層を貫通するとともに,その両面の導体パターンに接触する導電性のスタッドとを有することを特徴とする層間接続構造。
【請求項2】 請求項1に記載する層間接続構造において,前記スタッドの両端に,径が広げられた鍔状部分を有することを特徴とする層間接続構造。
【請求項3】 径が広げられた鍔状部分を一端に有する導電性のスタッドと,絶縁基材とを用意し,前記スタッドを,その他端を先頭にして前記絶縁基材に挿入して貫通させ,前記絶縁基材から突出した前記スタッドの他端に径を広げた鍔状部分を形成して前記スタッドを前記絶縁基材に固定し,前記絶縁基材の両面に,前記スタッドと接触する導体パターンを形成することを特徴とする層間接続構造の製造方法。
【請求項4】 導電性のワイヤと,絶縁基材とを用意し,前記ワイヤを前記絶縁基材に挿入して貫通させ,前記ワイヤのうち前記絶縁基材の両面のすぐ外側に径を広げた鍔状部分を形成して前記ワイヤを前記絶縁基材に固定するとともにそれらのさらに外側の部分を除去し(1),前記絶縁基材の両面に,前記ワイヤと接触する導体パターンを形成することを特徴とする層間接続構造の製造方法。
【請求項5】 請求項4に記載する層間接続構造の製造方法において,前記(1)の工程を,前記絶縁基材を通過して露出した前記ワイヤの先端に径を広げた鍔状部分を形成し,その反対面側にて前記ワイヤを切断するとともにその切断端に径を広げた鍔状部分を形成して行うことを特徴とする層間接続構造の製造方法。
【請求項6】 導電性のストレート形状のスタッドと,両面に導体層が積層された絶縁基材とを用意し,前記スタッドを前記絶縁基材に挿入して貫通させ,前記スタッドの両端と前記絶縁基材の導体層とを電気的に接続させることを特徴とする層間接続構造の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,導体層と層間絶縁層とを積層してなる積層配線板に関する。さらに詳細には,積層配線板において導体層同士の電気的接続をとる層間接続構造およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から,積層配線板においては,層間絶縁層に穴を開けて上下の導体層間の導通箇所とする層間接続構造を随所に設けている。ビアホールあるいはスルーホール等と称されるものがこれである。このような層間接続構造では通常,層間絶縁層に開けた穴にめっきを施してそのめっき層により上下の導通をとったり,あるいは,穴に導電性の充填剤を充填してその充填剤により上下の導通をとったりしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,前記した従来の積層配線板には,上下間の導電性が不十分であるという問題点があった。めっき層により上下の導通をとった場合には,めっき層の膜厚により導電箇所の断面積が規制されるためである。また,導電性の充填剤により上下の導通をとった場合には,充填剤の導電率がさほど高くないためである。導電性の充填剤とはいっても樹脂に金属等の粉末を分散したものだからである。このように導電性が低いため,信号系はともかくパワー系のような大電流が流れる箇所には使いにくかった。穴の中全部をめっきで埋め尽くして導電性を確保することも考えられるが,それでは生産性が悪い。
【0004】本発明は,前記した従来の層間接続構造が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは,十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造を,その製造方法とともに提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的としてなされた本発明の層間接続構造は,絶縁層と,絶縁層の両面にそれぞれ設けられた導体パターンと,絶縁層を貫通するとともに,その両面の導体パターンに接触する導電性のスタッドとを有している。このため,めっき層や充填剤による導通と異なり,導電箇所の断面積および導電率がともに十分に確保できる。また,スタッドをあらかじめ作成しておいてこれを絶縁層に挿入して貫通させることにより,高い生産性で製造できる。
【0006】この層間接続構造では,スタッドの両端に,径が広げられた鍔状部分を有するとよい。鍔状部分によりスタッドが絶縁層に固定され,構造的に安定するからである。なお,絶縁層は,全体が絶縁物で構成されているものに限らず,内部に内層導体パターンを含むものであってもよい。以下の絶縁基材も同様である。
【0007】また,本発明の層間接続構造の製造方法では,径が広げられた鍔状部分を一端に有する導電性のスタッドと,絶縁基材とを用意し,スタッドを,その他端を先頭にして絶縁基材に挿入して貫通させ,絶縁基材から突出したスタッドの他端に径を広げた鍔状部分を形成してスタッドを絶縁基材に固定し,絶縁基材の両面に,スタッドと接触する導体パターンを形成する。これにより,絶縁基材の両面の導体パターンがスタッドを介して接続された層間接続構造が製造される。
【0008】また,本発明の層間接続構造の製造方法では,導電性のワイヤと,絶縁基材とを用意し,ワイヤを絶縁基材に挿入して貫通させ,ワイヤのうち絶縁基材の両面のすぐ外側に径を広げた鍔状部分を形成してワイヤを絶縁基材に固定するとともにそれらのさらに外側の部分を除去し(1),絶縁基材の両面に,ワイヤと接触する導体パターンを形成してもよい。これにより,絶縁基材の両面の導体パターンがワイヤを介して接続された層間接続構造が製造される。この場合に(1)の工程を,絶縁基材を通過して露出したワイヤの先端に径を広げた鍔状部分を形成し,その反対面側にてワイヤを切断するとともにその切断端に径を広げた鍔状部分を形成して行うとよい。
【0009】あるいは本発明の層間接続構造の製造方法では,導電性のストレート形状のスタッドと,両面に導体層が積層された絶縁基材とを用意し,スタッドを絶縁基材に挿入して貫通させ,スタッドの両端と絶縁基材の導体層とを電気的に接続させてもよい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下,本発明を具体化した実施の形態について,図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0011】(第1の形態)まず,本形態に係る層間接続構造を有する積層配線板の構造を説明する。本形態に係る積層配線板1は,図1に示すように,絶縁性の基材11の表裏に配線パターン12,13を形成した構成を有している。そして,図中ほぼ中央には,配線パターン12と配線パターン13との導通をとる層間接続箇所10が設けられている。層間接続箇所10には,両端に鍔部21,22のあるスタッド20が打ち込まれている。スタッド20の材質は銅である。そして,配線パターン12の一部が鍔部21を,配線パターン13の一部が鍔部22を,それぞれ覆っている。これにより,層間接続箇所10において配線パターン12と配線パターン13とが電気的に接続されている。層間接続箇所10以外の箇所では,配線パターン12と配線パターン13とは互いに絶縁されている。
【0012】次に,図1の積層配線板1の製造方法を説明する。積層配線板1の製造にはまず,絶縁基板11を用意し,図2に示すように,層間接続箇所10を設けるべき位置に穴14を開ける。絶縁基板11は,ガラエポ基板やポリイミド基板等,特に制限はない。穴14の径は,スタッド20として用いる銅ワイヤの径に合わせる。穴開けの手段は問わないが,公知のレーザ加工やドリリング,パンチング等が使用可能である。
【0013】また,絶縁基板11とは別にスタッド20を用意する。図3に示すスタッド20は,柱部23と,その片端の鍔部21を有している。鍔部21は,柱部23よりも径が広げられている。絶縁基板11に挿す前の時点では,その反対側の鍔部22はまだ形成されていない。スタッド20の製造は,ピングリッドアレイのピンの製造のための技術を流用して行えばよい。すなわちスタッド20は,10〜20μm程度の径を有する銅ワイヤを素材として,金型加工により製造される。むろん,素材の銅ワイヤの径が柱部23の径となる。柱部23の長さは,絶縁基板11の厚さより少し長くしておく。
【0014】そして,図4に示すように,絶縁基板11の穴14にスタッド20を挿入する。このためには,電子部品搭載法のマウンタ法や,治具を使った振動ピン立て法が使用可能である。スタッド20が穴14に挿入されたら次に,スタッド20に上下から金型51,52を当ててかしめる(図5)。スタッド20の柱部23のうち絶縁基板11を通過して突出している部分24を塑性加工して径を広げ,鍔部22(図1参照)を形成するためである。これにより,スタッド20は絶縁基板11にしっかりと固定される。
【0015】そして絶縁基板11の両面にパターンめっきにより配線パターン12,13を形成すると,図1の状態ができあがる。パターンめっきは,絶縁基板11の表裏面にフォトレジストでネガパターンを形成してから,化学銅めっきを施せばよい。めっき厚は20μm程度あれば十分である。むろん,全面めっきを施してからパターンエッチングする方式でもかまわない。
【0016】かくして製造された図1の積層配線板1では,層間接続箇所10における配線パターン12,13間の導通が,スタッド20により取られている。そしてスタッド20は前述のように,銅ワイヤを加工してなるものである。このため,穴の壁面のめっき層のみによる層間接続と比較して,表裏間の導通部分の断面積が著しく広い。また,穴に導電性充填剤を充填した層間接続と比較して,導通部分の導電率が著しく高い。また,穴を全部めっきで埋め尽くすことによる層間接続と比較して,生産性がはるかに高い。このように本実施の形態により,十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造およびその製造方法が実現されている。
【0017】むろん,図1の積層配線板1の表裏にさらに絶縁層や導体層をビルドアップして多層化してもよい。あるいは,図1の積層配線板1を複数枚製造し,絶縁フィルムを介してこれらを積層して多層化してもよい。
【0018】(第2の形態)次に第2の形態について説明する。本形態は,前述の第1の形態の製造方法を少し変更したものである。でき上がりの構造は図1に示したものと違いはない。そこで,共通部分については第1の形態の記載を引用しつつ,相違点について説明することとする。
【0019】本形態では,銅ワイヤからあらかじめ図3のようなスタッド20を作成しておくのではなく,銅ワイヤそのものを絶縁基板の穴に挿入し,銅ワイヤを切断してスタッドとする。すなわち図6に示すように,絶縁基板11の穴の位置に下金型52と切断用金型53とを当てる。切断用金型53は,固定部54,55と可動部56とを有している。固定部54,55には,銅ワイヤ25の径に合わせた穴が開けられている。固定部54,55と絶縁基板11とで穴の位置が合うようにする。下金型52は,図5中のものと同じものである。そして,可動部56を穴から退避させておいて銅ワイヤ25を固定部54,55および絶縁基板11の穴に通し,銅ワイヤ25の先端を下金型52で受け止めるのである。図6はこの状態を示している。
【0020】この状態で切断用金型53の可動部56を動かすと,銅ワイヤ25が切断される。このとき絶縁基板11に残った銅ワイヤ25は,絶縁基板11の表裏から上下に少しずつ突出している。そこで,下金型52はそのままにして,切断用金型53を図5中の上金型51と交換する。そして,絶縁基板11に残っている銅ワイヤ25を上下の金型51,52でかしめると,図1中のスタッド20と同じ状態となる。よってその後配線パターン12,13を形成すれば,図1の積層配線板1と同じ構造が得られる。
【0021】(第3の形態)次に第3の形態について説明する。本形態では図7に示すように,出発基板として,樹脂層31の両面に銅箔32を貼着した両面銅貼り板30を用いる。この場合には,鍔部のないストレート形状のスタッド26を,両面銅貼り板30の穴に打ち込む。スタッド26の長さは,両面銅貼り板30の全厚と同等とする。スタッド26は,銅ワイヤをその長さに裁断したものである。そして,上下から金型57,57を当ててかしめる。ここで用いる金型57は,当て面の中央に突起58を有するものである(図8)。突起58の径はスタッド26の径の3分の1以下であり,高さは銅箔32の厚さ以下である。金型57,57でかしめることにより,スタッド26の両端部分が半径方向に広げられる。これにより,スタッド26と両面の銅箔32との導通がとられる。なお,スタッド26と銅箔32との接触部分にレーザ光を照射して溶着すると,導通の信頼性がより向上する。その後,表裏の銅箔32を適宜パターニングすればよい。
【0022】以上詳細に説明したように前述の各形態では,表裏の配線パターンがスタッドにより接続された層間接続構造が実現されている。したがって,穴の壁面のめっき層のみによる層間接続構造や,穴に導電性充填剤を充填した層間接続と異なり,導通部分の導電率が著しく高い。また,穴を全部めっきで埋め尽くすことによる層間接続構造よりも生産性がはるかに高い。かくして,十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造が,その製造方法とともに実現されている。
【0023】なお,本実施の形態は単なる例示にすぎず,本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に,その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良,変形が可能である。例えば,第1および第2の形態において出発基板として使用する基材11は,内層導体パターンを含むものであってもよい。同様に,第3の形態における出発基板も,内層導体パターンを含むものであってもよい。また,第3の形態において銅箔32のパターニングを先にやっておいてもよい。
【0024】また,第1および第2の形態において,図9に示すように,スタッド20上には配線パターン12,13が残らないようにしてもよい。図9のようにすると,層間接続箇所における表裏の出っ張り量が少なく,その分平坦性に優れる。図9のようにするには,めっき前に形成するレジストパターンが,スタッド20上も覆うようにすればよい。また,第1および第2の形態において,基材11が熱可塑性樹脂で形成されている場合には,基材11にあらかじめ穴14を開けておかずに,基材11とスタッド20(もしくは銅ワイヤ25)とを余熱しておいて貫通させることも可能である。また,下金型52を外した状態で,スタッド20(もしくは銅ワイヤ25)を高速で基材に衝突させることにより,穴開けと同時にそれらを挿入することも可能である。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明によれば,十分な導電性と生産性とを両立した層間接続構造およびその製造方法が提供されている。




 

 


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