JP5560779B2 - 貫通ビアへ導電材料を充填した多層回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数層の樹脂フィルムを重ね合わせて形成され、各層間の配線パターン同士の電気的な接続が貫通ビアに充填した導電材料によって行なわれている多層回路基板の製造方法に関するものである。

従来より、例えば、配線パターンが形成された複数層の樹脂フィルムを重ね合わせたのち、加熱・圧縮することにより多層回路基板を形成している。この多層回路基板では、各層間の配線パターン同士の電気的な接続を行うために、レーザ加工機等によって多層回路基板にビアホールを開けたのち、金属を溶剤で錬ってペースト状にした導電材料（以下、導電ペーストという）をビアホール内に充填し、導電ペースト内の金属を焼結するという手法が採られている（例えば、特許文献１、２参照）。

ビアホールには、多層回路基板を貫通する貫通ビアと導線回路にて構成された底面（以下、ビア底という）が存在する有底ビアがある。有底ビアでは、導電ペーストをビアホール内に充填したときに、ビア底によって導電ペーストが堰き止められるため、導電ペーストがビアホールの充填入口と反対側から抜け落ちることはない。しかしながら、貫通ビアでは、導電ペーストがビアホールの充填入口と反対側から抜け落ちてしまうことがある。

例えば、導電ペーストとしては、銀や錫の金属粉末とテレピネなどの高粘度溶剤から構成されの擬粘性流体が用いられている。また、微細な貫通ビア（開口径Φ１５０〜３００μｍ、深さ１００〜２５０μｍ）への導電ペーストの充填方法としては、スキージ印刷が採用されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、多層回路基板の被充填面の反対側の面を吸着プレート上に設置すると共に、吸着プレートによる吸気によって貫通ビア内の空気を排気し、被充填面から導電ペーストをスキージで押し込むことで、内部空気の存在による充填不良を抑制しつつ、導電ペーストの貫通ビアへの充填が行えるようにしている。

特開２００３−１８２０２３号公報 特開２００５−３２９５７０号公報

しかしながら、貫通ビアの開口径に対して多層回路基板の厚みが薄く（貫通ビアの深さが浅く）なると、スキージ印刷がマスク印刷のような状態となって、吸着プレート等に導電ペーストが付着してしまい、多層回路基板を吸着プレートから剥がすときに貫通ビアから抜けてしまうという問題がある。特に、多層回路基板の厚みｄが５０μｍ以下で、開口径がΦ１５０μｍ、つまり厚みｄの１／３倍以下になると全く導電ペーストを貫通ビアに充填することができないことが確認されている。このため、多層回路基板の厚みｄを開口径に合せて厚くするなどが必要となって、高集積化の阻害要因になったり、多層回路基板のコストアップを招くという問題が生じている。

また、導電ペーストを貫通ビアに充填したあと、貫通ビアからはみ出した余剰部分は、スキージによって擦り取られる。この余剰の導電ペースト（以下、無効ペーストという）内にも銀や錫の金属粉末が含まれているため、その分の金属粉末が使用されることなく廃棄されることになる。このため、無効ペースト内に含まれる金属材料の量を低減できるようにすることが望まれる。

本発明は上記点に鑑みて、多層回路基板に形成された貫通ビアに対して充填される導電材料が抜け落ちることを防止できると共に、無効となる導電材料内に含まれる金属粉末を低減できる多層回路基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、多層回路基板（１０）を溶剤吸着シート（２１ｂ）上に設置する設置工程と、多層回路基板（１０）を加熱する加熱工程と、導電材料（１）を加熱された多層回路基板（１０）に接触させることで溶融させる溶融工程と、導電材料（１）が充填された充填スキージホルダ（３１）と該充填スキージホルダ（３１）を収容するケース（３２）とを有する充填ヘッド（３０）を用いて、ケース（３２）内において充填スキージホルダ（３１）を揺動させて溶融させられた前記導電材料（１）を刷り込む揺動攪拌動作を行うことで貫通ビア（１１）内に充填しつつ、導電材料（１）に含まれる溶剤を溶剤吸着シート（２１ｂ）に吸着させる充填工程と、貫通ビア（１１）への導電材料（１）の充填が完了したのち、貫通ビア（１１）内に充填された導電材料（１）を固化させる固化工程と、導電材料（１）が固化してから、多層回路基板（１０）から溶剤吸着シート（２１ｂ）を剥離させる剥離工程と、を含むことを特徴としている。

このように、溶剤吸着シート（２１ｂ）上に多層回路基板（１０）を設置し、貫通ビア（１１）に対して導電材料（１）の充填を行えるようにしている。このため、導電材料（１）の溶剤が溶剤吸着シート（２１ｂ）内に吸着され、貫通ビア（１１）内において導電材料（１）に含まれる金属粉末が濃縮されて必要量残るようにできる。これにより、溶剤の比率に対して金属粉末の比率を低減することが可能となり、無効となる導電材料（１）内に含まれる金属材料の量を低減することが可能となる。

また、導電材料（１）を室温で固化する材料で構成しているため、貫通ビア（１１）に導電材料（１）を充填したのち、多層回路基板（１０）を冷却することで導電材料（１）を固化できる。したがって、導電材料（１）を固化してから多層回路基板（１０）を溶剤吸着シート（２１ｂ）から剥離させることで、貫通ビア（１１）から導電材料（１）が抜け落ちることを防止することができる。

よって、多層回路基板（１０）に形成された貫通ビア（１１）に対して充填される導電材料（１）が抜け落ちることを防止できると共に、無効となる導電材料（１）内に含まれる金属粉末を低減することが可能となる。

請求項２に記載の発明では、溶剤吸着シート（２１）から剥離した多層回路基板（１０）の表裏面の両面に、配線パターン形成用の金属層（１２ａ、１２ｂ）を形成する工程と、金属層（１２ａ、（１２ｂ）の表面に、貫通ビア（１１）内に配置された導電材料（１）を覆うパターンを有するエッチングマスク（１３ａ、１３ｂ）を形成するマスク形成工程と、マスク形成工程にて形成したエッチングマスク（１３ａ、１３ｂ）を利用したエッチングを行い、多層回路基板（１０）の表裏面の両面において金属層（１２ａ、１２ｂ）を同時にエッチングすることで配線パターンを形成する工程と、配線パターンを形成した後、エッチングマスク（１３ａ、１３ｂ）を除去する工程と、を含むことを特徴としている。

このように、溶剤吸着シート（２１）から剥離した多層回路基板（１０）の表裏面に対して配線パターンを形成することで、最終的に多層回路基板（１０）を完成することができる。このとき、配線パターンを形成するためのエッチングを表裏面の両面に形成された金属層（１２ａ、１２ｂ）に対して一度に行うようにしているため、表裏面で別々にエッチングを行う場合と比較してエッチング工程の簡略化を図ることができ、製造工程の削減を図ることが可能となる。

例えば、請求項３に記載したように、設置工程では、搭載面（２１ａ）を有する充填ベース（２１）の搭載面（２１ａ）に溶剤吸着シート（２１ｂ）を介して多層回路基板（１０）を設置し、加熱工程では、充填ベース（２１）を加熱することにより、多層回路基板（１０）の加熱を行い、溶融工程では、充填ベース（２１）の加熱によって加熱された多層回路基板（１０）によって導電材料（１）を溶融させ、充填工程では、多層配線基板（１０）および溶剤吸着シート（２１ｂ）を充填ベース（２１）の搭載面（２１ａ）上に載せた状態で貫通ビア（１１）への導電材料（１）の充填を行うことができる。

請求項４に記載の発明では、固化工程は、充填ベース（２１）の搭載面（２１ａ）に溶剤吸着シート（２１ｂ）と共に多層回路基板（１０）を配置したままの状態で、貫通ビア（１１）内に充填された導電材料（１）の放熱によって行うことを特徴としている。このようにすれば、充填後に導電材料（１）を容易に固化できる。

また、請求項５に記載したように、設置工程では、搭載面（２１ａ）から該搭載面（２１ａ）に搭載された溶剤吸着シート（２１ｂ）および多層回路基板（１０）を吸着することにより、溶剤吸着シート（２１ｂ）および多層回路基板（１０）を充填ベース（２１）にて保持することができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる貫通ビアへの導電材料充填装置１００の部分断面側面図である。 図１中Ａ−Ａ線上における矢視部分断面図である。 図２中Ｂ−Ｂ線上における矢視部分断面図である。 充填ベース２１および待機ベース２６の上面模式図である。 図４のＣ−Ｃ断面図である。 図５のＤ−Ｄ矢視断面図である。 充填待機時および充填時それぞれのペースト充填ヘッド３０等の様子を示した断面模式図である。 充填完了後にスキージ３５ａによって余剰の導電ペースト１を擦り取る時のペースト充填ヘッド３０等の様子を示した断面模式図である。 貫通ビア１１への導電ペースト１の充填工程を含む多層回路基板１０の製造工程を示した模式的断面図である。 図９に続く多層回路基板１０の製造工程を示した模式的断面図である。 充填スキージ３１ｃやスキージ３５ａが吸着溝２１ｄの上を通過する際の様子を示した模式図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる貫通ビアへの導電材料充填装置１００の部分断面側面図である。図２は、図１中Ａ−Ａ線上における矢視部分断面図である。図３は、図２中Ｂ−Ｂ線上における矢視部分断面図である。

図１に示す導電材料充填装置１００は、導電材料としての導電ペースト１をワークに相当する多層回路基板１０に形成された貫通ビア１１内に充填する装置である。本実施形態の導電材料充填装置１００は、ワーク保持機構部２０と、ペースト充填ヘッド３０と、充填ヘッド送り機構４０およびこれらを制御する図示しないコントローラ等によって構成されている。

導電ペースト１は、本実施形態では、スティック状（棒状）とされたスティックペーストとされており、ペースト充填ヘッド３０内に内蔵されている。導電ペースト１は、室温で固体状態となり、かつ、加熱によって溶融する高融点ペーストで構成され、例えば、従来より使用されている銀や錫の粉末に融点が４３℃のパラフィンを３〜１０ｗｔ％（例えば８ｗｔ％）加えて練り固め、スティック状にすることにより形成される。この導電ペースト１が、後述するように、ペースト充填ヘッド３０内において多層回路基板１０の一面側に供給できる形態でセットされている。

多層回路基板１０は、配線パターンが形成された複数層の樹脂フィルムを重ね合わせたのち、加熱・圧縮することにより形成されている。多層回路基板１０には、各層の配線パターン同士を電気的に接続するための貫通ビア１１が形成されている。本実施形態にかかる導電材料充填装置１００は、この貫通ビア１１内に導電ペースト１の充填を行う。本実施形態では、多層回路基板１０として、例えば厚みが５０μｍ、４５０ｍｍ□の対象エリア内において多数個取りが可能で、その対象エリア内に開口径Φ１５０で深さ５０μｍの貫通ビアが約４万個設けられているものが用いられている。

ワーク保持機構部２０は、導電ペースト１を貫通ビア１１内に充填する際に多層回路基板１０を保持するために用いられる。このワーク保持機構部２０は、充填ベース２１、ワーク加熱ヒータ２２、ベースプレート２３、ベース支柱２４、ワークチャック真空ポンプ２５、待機ベース２６および冷却機構２７を有した構成とされている。

充填ベース２１は、多層回路基板１０が設置される搭載面２１ａを有し、搭載面２１ａ上に設置された多層回路基板１０を後述する吸着機構を用いて吸着することによって保持する。本実施形態では、充填ベース２１の搭載面２１ａには、多層回路基板１０との間に溶剤吸着シートとして機能する吸着紙２１ｂが配置されている。充填ベース２１では、吸着紙２１ｂを吸着しつつ、吸着紙２１ｂ中の隙間を通じて多層回路基板１０も吸着することで、吸着紙２１ｂ上において多層回路基板１０を保持する。吸着紙２１ｂは、導電ペースト１に用いられている溶剤を吸収できる材質のものであれば良く、一般的な上質紙などが用いられる。なお、吸着紙２１ｂは、充填ベース２１の一部を構成するものであるが、貫通ビア１１内への導電ペースト１の充填に伴って溶剤が吸着紙２１ｂ内に吸収されるため、溶剤の吸収度合いに応じて適宜新しいものと交換される。

充填ベース２１の吸着機構は、以下のように構成されている。図４に、充填ベース２１および待機ベース２６の上面模式図を示すと共に、図５に、図４のＣ−Ｃ断面図、図６に、図５のＤ−Ｄ矢視断面図を示し、充填ベース２１の吸着機構について説明する。

図４に示されるように、充填ベース２１の搭載面２１ａには、吸着溝２１ｃ、２１ｄが形成されており、この吸着溝２１ｃ、２１ｄを通じて吸着がなされる。吸着溝２１ｃは、搭載面２１ａの外縁を囲むように形成され、吸着紙２１ｂや多層回路基板１０を外縁部において吸着可能としている。吸着溝２１ｄは、環状溝で構成され、溝幅は例えば０．３ｍｍとされている。これら吸着溝２１ｃおよび吸着溝２１ｄは、図５に示されるように充填ベース２１の内側の連結空間２１ｅに接続されている。吸着溝２１ｄは、搭載面２１ａに形成された複数の円形孔内に、円形孔よりも溝幅分だけ半径が小さくされた円柱状部材２１ｆを嵌め込むことにより構成されている。また、図５および図６に示されるように、連通空間２１ｅのうち搭載面２１ａの裏面に相当する面には支持棒２１ｇがネジ２１ｈを介して締結され、この支持棒２１ｇに各円柱状部材２１ｆがビス２１ｉを介して固定されている。そして、連通空間２１ｅがワークチャック真空ポンプ２５に接続されることで、連通空間２１ｅを通じて吸着溝２１ｃ、２１ｄからの吸着がなされる。このような構造により、充填ベース２１の吸着機構が構成されている。

ワーク加熱ヒータ２２は、図示しない電力供給源からの通電等に基づいて駆動され、充填ベース２１の搭載面２１ａ上に吸着紙２１ｂを介して設置された多層回路基板１０を加熱し、貫通ビア１１内への充填時に多層回路基板１０に接触させられた導電ペースト１を溶融させる。そして、ワーク加熱ヒータ２２によって溶融させられた導電ペースト１を貫通ビア１１内に充填する。本実施形態では、ワーク加熱ヒータ２２は、設置面２１ａのうち多層回路基板１０が配置される部分と対向する部分を加熱できるように、充填ベース２１の下面の広範囲にわたって加熱できる構成とされている。

ベースプレート２３は、充填ベース２１や待機ベース２６を水平状態に保持したり、ペースト充填ヘッド３０を後述するように充填ベース２１の搭載面２１ａに沿って移動可能にするための支持台である。ベース支柱２４は、ベースプレート２３上に充填ベース２１および待機ベース２６を支持するものである。このベース支柱２４により、充填ベース２１および待機ベース２６が上面を揃えてベースプレート２３に対して固定されている。

ワークチャック真空ポンプ２５は、上述したように充填ベース２１に設けられた吸着機構に接続され、真空吸引することにより、吸着溝２１ｃ、２１ｄを通じて吸引紙２１ｂおよび多層回路基板１０の吸着を行う。

待機ベース２６は、多層回路基板１０の貫通ビア１１への導電ペースト１の充填前もしくは充填後の充填待機時に、ペースト充填ヘッド３０を待機させておくためのものである。冷却機構２７は、待機ベース２６の内部に備えられ、待機ベース２６の冷却を行う。冷却機構２７は、例えば冷却水が循環できる構造とされる。この冷却機構２７によって待機ベース２６が冷却されるため、待機時に待機ベース２６上にペースト充填ヘッド３０を待機させると、待機ベース２６によって導電ペースト１が冷却され、溶融されていた部分を再び固化させることができる。このような構造により、ワーク保持機構部２０が構成されている。

ペースト充填ヘッド３０は、導電ペースト１の保持と、多層回路基板１０の貫通ビア１１内への導電ペースト１の充填を行う。このペースト充填ヘッド３０は、充填スキージホルダ３１、ケース３２、ケースプレート３３、スキージホルダ駆動機構３４およびスキージ機構３５を有した構成とされている。

充填スキージホルダ３１は、図３に示すように長円筒形状で構成され、内部にスティック状とされた導電ペースト１を保持するケースとして機能すると共に、導電ペースト１を貫通ビア１１内に充填するときのスキージとして機能する。図１および図２に示すように、充填スキージホルダ３１内には、プッシャ３１ａが備えられており、プッシャ３１ａにより導電ペースト１を充填ベース１の搭載面２１ａに対する垂直方向の移動させられるように構成されている。具体的には、充填スキージホルダ３１におけるプッシャ３１ａよりも上部は、エア供給室３１ｂが形成されている。このエア供給室３１ｂ内のエアの供給および引き抜きが図示しないエアポンプ等によって行え、プッシャ３１ａを多層回路基板１０側に押圧したり、逆にプッシャ３１ａを多層回路基板１０から離れる方向に移動させられるようになっている。また、充填スキージホルダ３１のうち充填ベース２１側の先端部によって充填スキージ３１ｃが構成されている。この充填スキージ３１ｃが、充填時に多層回路基板１０の表面と接することで、導電ペースト１の刷り込みおよび余剰分の擦り取りを行う。

ケース３２は、充填スキージホルダ３１を収容すると共に、充填スキージホルダ３１が移動できる空間Ｒを構成する。ケース３２のうち多層回路基板１０側の先端にはＯリング３２ａが備えられ、ケース３２内の空間Ｒが密閉空間とされている。ケースプレート３３は、ケース３２のうち多層回路基板１０と反対側の先端に接続されている。ケース３２のうちケースプレート３３側の先端面にもＯリング３２ｂが備えられ、ケース３２内の空間の密閉状態が保持されている。

スキージホルダ駆動機構３４は、ケースプレート３２に配置されており、揺動モータ３４ａや回転ガイド３４ｂ等を備えている。揺動モータ３４ａは、図示しない電源からの電力供給に基づいて駆動され、ケースプレート３２に対して支柱３４ｃを介して固定されたモータプレート３４ｄに保持されている。この揺動モータ３４ａの回転軸には図示しない継ぎ手を介して偏揺動芯シャフト３４ｅが接続され、偏揺動芯シャフト３４ｅの先端の偏心部が充填スキージホルダ３１の上端面の一端側（図２の紙面左側）に回転自在に嵌合されている。回転ガイド３４ｂは、支柱３４ｆを介して固定されたモータプレート３４ｇに保持されている。この回転ガイド３４ｂには回転自在な偏芯シャフト３４ｈが取り付けられ、偏芯シャフト３４ｈの先端の偏心部が充填スキージホルダ３１の上端面の他端側（図２の紙面右側）に回転自在に嵌合されている。回転ガイド３４ｂは、揺動モータ３４ａの回転に伴って従動回転させられる。

具体的には、偏揺動芯シャフト３４ｅのうち偏心部よりも揺動モータ３４ａ側に揺動タイミングプーリ３４ｉが備えられていると共に、偏芯シャフト３４ｈのうち偏心部よりも回転ガイド３４ｂ側にタイミングプーリ３４ｊが備えられ、これらがタイミングベルト３４ｋを通じて連結されている。このため、揺動モータ３４ａが回転させられて、偏揺動芯シャフト３４ｅが回転させられると、それに伴って揺動タイミングプーリ３４ｉやタイミングベルト３４ｋおよびタイミングプーリ３４ｊを介して偏芯シャフト３４ｈも回転させられる。これにより、偏揺動芯シャフト３４ｅおよび偏芯シャフト３４ｈが連動して回転させられ、これらの偏心部に固定された充填スキージホルダ３１がケース３２の空間Ｒ内において偏心回転、すなわち図３中の紙面上下左右に揺動させられる。

スキージ機構３５は、充填スキージホルダ３１の外部に設けられ、スキージ３５ａ、スキージホルダ３５ｂおよびスキージ昇降シリンダ３５ｃを備えている。このスキージ機構３５は、充填スキージ３１ｃとは別部材で構成されたスキージ３５ａをスキージホルダ３５ｂによって保持し、スキージ昇降シリンダ３５ｃによってスキージホルダ３５ｂと共にスキージ３５ａを昇降させるものである。このスキージ機構３５により、貫通ビア１１に対して導電ペースト１を充填した後、余剰の導電ペースト１を多層回路基板１０から擦り取ることが可能となっている。このような構造により、ペースト充填ヘッド３０が構成されている。

充填ヘッド送り機構４０は、ペースト保持ヘッド３０を両側で支持すると共に、ペースト保持ヘッド３０を上下方向に移動させたり、ペースト保持ヘッド３０を充填ベース２１と待機ベース２６の配列方向に移動、つまり図１の左右垂直方向に移動させるものである。この充填ヘッド送り機構４０は、スライドガイド４１、スライドブロック４２、送りねじ４３、送りモータ４４、ガイドシャフト４５、エンドプレート４６、昇降シリンダ４７、昇降ブロック４８および昇降プレート４９を有した構成とされ、各部がペースト保持ヘッド３０の両側に１つずつ対をなして備えられている。

スライドガイド４１は、充填ベース２１を挟んだ両側それぞれに配置され、ベースプレート２３の上面において充填ベース２１と待機ベース２６の配列方向に沿って延設されている。スライドブロック４２は、このスライドガイド４１のスライド部に係合され、スライドガイド４１の長手方向に沿って移動可能となっている。このスライドブロック４２には、送りねじ４３と螺合するねじナット４２ａが備えられている。

送りねじ４３および送りモータ４４は、それぞれガイド４３ａとモータプレート４４ａを介してベースプレート２３に保持されている。送りネジ４３は、ガイド４３ａに対して回転可能に保持されており、図示しない継ぎ手を介して送りモータ４４に固定されている。そして、図示しない電源からの電力供給に基づいて送りモータ４４を駆動すると、送りねじ４３を回転させることができる。送りモータ４４は、例えば供給される電流の方向を変えることによって正逆回転させられ、それに伴って送りねじ４３も正逆回転させられる。これにより、送りねじ４３に螺合させられたねじナット４２ａが備えられたスライドブロック４２を送りねじ４３の長手方向両方向に移動させることができる。

ガイドシャフト４５は、その下端がスライドブロック４２に対して固定されていると共に、上端がエンドプレート４６に固定されており、昇降ブロック４７が移動する際のガイドとなる。昇降シリンダ４７もスライドブロック４２に固定されている。この昇降シリンダ４７の軸端に対して昇降ブロック４８が固定され、昇降シリンダ４７の操作によって昇降ブロック４８が上下方向に移動させられる。また、昇降ブロック４８の上端には、昇降プレート４９が固定され、この昇降プレート４９に対してケースプレート３３が固定されることで、ペースト充填ヘッド３０が充填ヘッド送り機構４０に固定されている。

このような構成により、送りモータ４４の駆動によってスライドブロック４２を送りねじ４３の長手方向に移動させると、それに伴ってペースト充填ヘッド３０も同方向に移動させられ、昇降シリンダ４７の操作によって昇降ブロック４８を上下方向に移動させると、それに伴ってペースト充填ヘッド３０も同方向に移動させられるようになっている。このような構造により、充填ヘッド送り機構４０が構成されている。

以上のようにして、本実施形態にかかる導電材料充填装置１００が構成されている。次に、この導電材料充填装置１００を使用した貫通ビア１１への導電ペースト１を充填した多層回路基板１０の製造方法について説明する。図７は、充填待機時および充填時それぞれのペースト充填ヘッド３０等の様子を示した断面模式図である。また、図８は、充填完了後にスキージ３５ａによって余剰の導電ペースト１を擦り取る時のペースト充填ヘッド３０等の様子を示した断面模式図である。また、図９および図１０は、貫通ビア１１への導電ペースト１の充填工程を含む多層回路基板１０の製造工程を示した模式的断面図である。以下、これらの図を参照して、貫通ビア１１へ導電ペースト１を充填した多層回路基板１０の製造方法を説明する。

まず、前準備として、従来の製法によって多層配線基板１０を製造しておき（図９（ａ）参照）、レーザ加工機等によって多層回路基板１０にビアホール１１を形成する（図９（ｂ）参照）。また、ペースト充填ヘッド３０における充填スキージホルダ３１にスティック状にした導電ペースト１をセットしておく。続いて、導電ペースト１の充填対象となるワーク、つまり貫通ビア１１を形成した多層回路基板１０を充填ベース２１の搭載面２１ａ上に吸着紙２１ｂを介して設置する。そして、（１）多層回路基板１０の平面保持および加熱、（２）ペースト充填ヘッド３０の充填開始位置への移動、（３）ペースト充填ヘッド３０内の導電ペースト１の加圧および刷込み開始、（４）ペースト充填ヘッド３０の充填終了位置までの移動、（５）ペースト充填ヘッド３０内の導電ペースト１の加圧および刷込み停止、（６）ペースト充填ヘッド３０の待機ベース２６への移動および導電ペースト１の冷却、（７）多層回路基板１０の取り外しの７工程を順番に行う。

具体的には、（１）の工程では、ワーク加熱ヒータ２２に対して電力供給を行うことにより、スティック状とされた導電ペースト１の融点近傍まで加熱する。例えば、導電ペースト１を銀や錫の粉末に対して融点が４３℃のパラフィンを練り固めたものとした場合、多層回路基板１０の表面が４３℃±３℃程度に保持されるようにワーク加熱ヒータ２２による加熱を行う。また、同時にワークチャック真空プンプ２５による真空吸引を行い、連通空間２１ｅを通じて吸着溝２１ｃ、２１ｄからの吸着を行う。これにより、吸引紙２１ｂおよび多層回路基板１０が吸着される。これらによって、多層回路基板１０の平面保持および加熱が行われる。

次に、（２）の工程では、昇降シリンダ４７の操作によって昇降ブロック４８を上方に移動させることで、ペースト充填ヘッド３０を上方に移動させる。続いて、送りモータ４４を駆動することによって送りねじ４３を回転させ、スライドブロック４２を送りねじ４３の長手方向に沿って図１の紙面右側に移動させることで、ペースト充填ヘッド３０を充填待機位置から図１の紙面右側に移動させる。そして、ペースト充填ヘッド３０が例えば多層回路基板１０における図１の紙面左側の端部に達すると、昇降シリンダ４７の操作によって昇降ブロック４８を下方に移動させ、ペースト充填ヘッド３０を多層回路基板１０側に加工させる。このようにして、ペースト充填ヘッド３０の充填開始位置への移動が行われる。

続く、（３）の工程では、図示しないエアポンプ等によってエア供給室３１ｂ内にエアを供給し、プッシャ３１ａを加圧することで多層回路基板１０側に導電ペースト１を押圧する。また、揺動モータ３４ａを駆動することにより、偏揺動芯シャフト３４ｅを駆動すると共に、揺動タイミングプーリ３４ｉやタイミングベルト３４ｋおよびタイミングプーリ３４ｊを介して偏芯シャフト３４ｈを回転させる。そして、偏揺動芯シャフト３４ｅおよび偏芯シャフト３４ｈが連動して回転させられ、これらの偏心部に固定された充填スキージホルダ３１がケース３２の空間Ｒ内において揺動させられる。これにより、ペースト充填ヘッド３０にセットされた導電ペースト１が加熱された多層回路基板１０によって溶融し、充填スキージホルダ３１の揺動によって溶融した導電ペースト１が貫通ビア１１内に刷り込まれるという揺動攪拌動作が行われる。このようにして、ペースト充填ヘッド３０内の導電ペースト１の加圧および刷込みが開始される（図９（ｃ）参照）。

また、（４）の工程では、導電ペースト１の加圧および刷込みを続けながらペースト充填ヘッド３０を充填終了位置まで移動させる。すなわち、送りモータ４４を駆動することによって送りネジ４３を回転させ、ペースト充填ヘッド３０を図１の紙面右側に移動させて、多層回路基板１０における右側の端部まで到達させる。このときの充填速度を２０ｍｍ／ｓｅｃとし、充填後の見切り速度（貫通ビア１１から充填スキージ３１ｃをスライドして離す速度）を６０ｍｍ／ｓｅｃと高速度で仕上げ、貫通ビア１１内での導電ペースト１の凹みが５μｍ以下となるようにしている。これにより、図７（ｂ）に示すように、その経路中に存在していたすべての貫通ビア１１内に導電ペースト１が充填される。このとき、貫通ビア１１内に充填された導電ペースト１のうち余剰な溶剤（例えばパラフィン）が吸着紙２１ｂに染み込むように吸着され、導電ペースト１内の銀や錫などの金属粉末が貫通ビア１１内に残るようにできる。このため、導電ペースト１の組成比、つまり銀や錫などの金属粉末と溶剤の比率に関わらず、貫通ビア１１内に金属粉末が濃縮されて必要量残るようにできる。

そして、（５）の工程では、図示しないエアポンプ等によるエア供給室３１ｂ内へのエアの供給を停止し、プッシャ３１ａの加圧を止めるすることで多層回路基板１０側への導電ペースト１の押圧を終了する。また、揺動モータ３４ａの駆動も停止することにより、充填スキージホルダ３１の偏心回転も停止させ、導電ペースト１の貫通ビア１１内への刷り込みも終了させる。このようにして、ペースト充填ヘッド３０内の導電ペースト１の加圧および刷込みが停止させられる。

この後、（６）の工程では、昇降シリンダ４７の操作によって昇降ブロック４８を上方に移動させることで、ペースト充填ヘッド３０を上方に移動させる。続いて、送りモータ４４を（３）の工程と逆回転させて送りねじ４３を逆回転させ、スライドブロック４２を送りねじ４３の長手方向に沿って移動させることで、ペースト充填ヘッド３０を充填待機位置から図１の紙面左側に移動させる。このとき、同時に、昇降シリンダ３５ｃを駆動してスキージホルダ３５ｂおよびスキージ３５ａを下降させ、スキージ３５ａの先端を多層回路基板１０の表面に接触させ、紙面左側への移動速度を例えば６０ｍｍ／ｓｅｃとする。このようにすれば、ペースト充填ヘッド３０を紙面左側に移動させる際に、スキージ３５ａによって余剰の導電ペースト１を擦り取ることも可能となる。そして、ペースト充填ヘッド３０が多層回路基板１０の図１の紙面左側の端部まで到達したら昇降シリンダ３５ｃを駆動してスキージホルダ３５ｂおよびスキージ３５ａを上昇させる。その後、そのままペースト充填ヘッド３０を図１の紙面左側に移動させたのち、昇降シリンダ４７の操作によって昇降ブロック４８を下降させ、図７（ｂ）に示すようにペースト充填ヘッド３０を待機ベース２６上に載せる。これにより、冷却機構２７によって冷却された待機ベース２６によって導電ペースト１の冷却が行われる。このようにして、ペースト充填ヘッド３０の待機ベース２６への移動および導電ペースト１の冷却が行われる（図９（ｄ）参照）。

最後に、（７）の工程では、ワークチャック真空ポンプ２５による真空吸引を停止し、多層回路基板１０を冷却することで、貫通ビア１１内に充填された導電ペースト１を固化する。このとき、充填ベース２１と多層回路基板１０との間に熱伝導率の低い吸着紙２１ｂが配置されていることから、大気圧によって多層回路基板１０が充填ベース２１側に押圧されていない状態であれば、多層回路基板１０を積極的に冷却させなくても、貫通ビア１１内の導電ペースト１は放熱によって固化する。このような手法によって導電ペースト１の固化を行えば、ペースト充填ヘッド３０を待機ベース２６に待機させているときに導電ペースト１を固化でき、充填ベース２１を冷却したり、多層回路基板１０を別の場所で冷却するなどしなくても容易に導電ペースト１を固化することが可能となる。

そして、導電ペースト１が固化したら、多層回路基板１０を吸着紙２１から剥離させる（図９（ｅ）参照）。このときには、既に導電ペースト１が固化しているため、従来のように銀や錫の金属粉末とテレピネなどの高粘度溶剤から構成されの擬粘性流体で構成される導電ペーストを用いる場合のように、吸着紙２１に導電ペースト１が付着してしまって貫通ビア１１から抜けることはない。

この後、吸着紙２１から剥離した多層回路基板１０に対して、図１０に示す各工程を行うことで、多層回路基板１０を完成させる。具体的には、貫通ビア１１に導電ペースト１が埋め込まれた多層回路基板１０の表裏面の両面に配線パターン形成用の金属層に相当する銅箔１２ａ、１２ｂを貼り付ける（図１０（ａ）参照）。続いて、銅箔１２ａ、１２ｂの表面にフォトレジストによるエッチングマスク１３ａ、１３ｂを形成する（図１０（ｂ）参照）。例えば、多層回路基板１０の表面側の銅箔１２ａ上にフォトレジストを形成したのち、露光して所定パターンのエッチングマスク１３ａを形成し、続けて、多層回路基板１０の裏面側の銅箔１２ｂ上にフォトレジストを形成したのち、露光して所定パターンのエッチングマスク１３ｂを形成する。このとき、最終的に表裏面の配線パターンの所望位置が導電ペースト１を介して電気的に接続されることになるため、エッチングマスク１３ａ、１３ｂは貫通ビア１１と対応する位置を覆うようなパターンとなる。そして、このエッチングマスク１３ａ、１３ｂを利用したエッチングを行い、銅箔１２ａ、１２ｂをパターニングすることで配線パターンとする（図１０（ｃ）参照）。このとき、表裏面のエッチングを一度に行えることから、表裏面で別々にエッチングを行う場合と比較してエッチング工程の簡略化を図ることができ、製造工程の削減を図ることが可能となる。その後、エッチングマスク１３ａ、１３ｂを除去する。このようにして、貫通ビア１１内が導電ペースト１で埋め込まれた多層回路基板１０を製造することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態では、導電ペースト１の溶剤として作業の安全と設備環境の両面から高温加熱が必要でない低融点溶剤であるパラフィンを用いたが、他の溶剤であっても良い。つまり、室温で固体状態となり、かつ、加熱によって溶融する高融点ペーストであれば良く、他のパラフィン系炭化水素（エイコサン）や、テレビン油（例えばαテレピネ）、脂肪酸（例えばカプリン酸、ウンデシル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、ペンタデシル酸、パルミチン酸、ヘプタデシル酸、ステアリン酸、ノデカン酸、アラキン酸）等に対して金属粉末を錬り込んだものを導電ペースト１として用いることができる。これらの溶剤はいずれも簡単な加熱で、かつ、金属粉末の焼結温度よりも低い温度で溶融する材料である。具体的には、これらすべての溶剤の融点が１００℃以下（例えばエイコサンは融点３７℃）となっている。

導電ペースト１に含まれる金属粉末の材質も、銀と錫に限るものではなく、他の金属材料が用いられていても良い。粉末形状についても球状のものや繊維状のフィラー等、どのようなものであっても良い。また、導電ペースト１をスティック状のものとしたが、粉末状や棒状の高融点ペーストであっても構わない。同様に、上記実施形態で例示した他の材料などに関しても、適宜変更可能である。例えば、配線パターン形成用の金属層として銅箔１２ａ、１２ｂを用いたが、他の金属層であっても構わない。

また、上記実施形態では、図１中の紙面左右方向にペースト充填ヘッド３０を一往復移動させるだけで、導電ペースト１の貫通ビア１１への充填と、スキージ３５ａによる余剰の導電ペースト１の擦り取りを行った。しかしながら、これも単なる一例であり、図１中の紙面左右方向にペースト充填ヘッド３０を複数回往復させる間に導電ペースト１の貫通ビア１１への充填を行ったのち、その後、スキージ３５ａによる余剰の導電ペースト１の擦り取りを行うようにしても良い。

また、上記実施形態では、吸着溝２１ｄを環状溝とする場合の一例として円形状の環状溝とする場合について説明したが、楕円形状等であっても構わない。

また、上記実施形態では、貫通ビア１１への導電ペースト１の充填が完了した後、充填ベース２１上において多層回路基板１の冷却を行うようにしたが、吸着紙２１ｂごと多層回路基板１０を充填ベース２１から取り外し、室温もしくは冷却室内で多層回路基板１０を冷却しても良い。多層回路基板１０を冷却する際にワーク加熱ヒータ２２への電力供給を停止して行うことも考えられるが、多層回路基板１を吸着紙２１ｂごと充填ベース２１の上から取り外すのであれば、多層回路基板１０が完全に固化していなくても良い。このようにすれば、多層回路基板１０を冷却する際にワーク加熱ヒータ２２への電力供給を停止する必要も無くなる。

１００ 充填装置
１ 導電ペースト（導電材料）
１０ 多層回路基板
１１ 貫通ビア
２０ ワーク保持機構部
２１ 充填ベース
２１ａ 搭載面
２１ｂ 吸着紙（溶剤吸着シート）
２１ｄ 吸着溝
２２ ワーク加熱ヒータ（加熱ヒータ）
３０ ペースト充填ヘッド（充填ヘッド）
３１ 充填スキージホルダ
３１ａ プッシャ
３１ｃ 充填スキージ
４０ 充填ヘッド送り機構部

Claims (5)

1. 複数層の配線パターンが形成された樹脂フィルムが重ね合わせて構成され、前記複数層の樹脂フィルムを貫通させて形成したビアホールである貫通ビア（１１）が備えられた多層回路基板（１０）を用意し、該多層回路基板（１０）を溶剤吸着シート（２１ｂ）上に設置する設置工程と、
   前記溶剤吸着シート（２１ｂ）上に配置した前記多層回路基板（１０）を加熱する加熱工程と、
   金属粉末と溶剤とを有して構成され、室温で固化すると共に加熱によって溶融する導電材料（１）を用意し、該導電材料（１）を加熱された前記多層回路基板（１０）に接触させることで溶融させる溶融工程と、
   前記導電材料（１）が充填された充填スキージホルダ（３１）と該充填スキージホルダ（３１）を収容するケース（３２）とを有する充填ヘッド（３０）を用いて、前記ケース（３２）内において前記充填スキージホルダ（３１）を揺動させて溶融させられた前記導電材料（１）を刷り込む揺動攪拌動作を行うことで前記貫通ビア（１１）内に充填しつつ、前記導電材料（１）に含まれる前記溶剤を前記溶剤吸着シート（２１ｂ）に吸着させる充填工程と、
   前記貫通ビア（１１）への前記導電材料（１）の充填が完了したのち、前記貫通ビア（１１）内に充填された前記導電材料（１）を固化させる固化工程と、
   前記導電材料（１）が固化してから、前記多層回路基板（１０）から前記溶剤吸着シート（２１ｂ）を剥離させる剥離工程と、を含むことを特徴とする貫通ビアへ導電材料を充填した多層回路基板の製造方法。
2. 前記溶剤吸着シート（２１）から剥離した前記多層回路基板（１０）の表裏面の両面に、配線パターン形成用の金属層（１２ａ、１２ｂ）を形成する工程と、
   前記金属層（１２ａ、（１２ｂ）の表面に、前記貫通ビア（１１）内に配置された前記導電材料（１）を覆うパターンを有するエッチングマスク（１３ａ、１３ｂ）を形成するマスク形成工程と、
   前記マスク形成工程にて形成した前記エッチングマスク（１３ａ、１３ｂ）を利用したエッチングを行い、前記多層回路基板（１０）の表裏面の両面において前記金属層（１２ａ、１２ｂ）を同時にエッチングすることで配線パターンを形成する工程と、
   前記配線パターンを形成した後、前記エッチングマスク（１３ａ、１３ｂ）を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の貫通ビアへ導電材料を充填した多層回路基板の製造方法。
3. 前記設置工程では、搭載面（２１ａ）を有する充填ベース（２１）の前記搭載面（２１ａ）に前記溶剤吸着シート（２１ｂ）を介して前記多層回路基板（１０）を設置し、
   前記加熱工程では、前記充填ベース（２１）を加熱することにより、前記多層回路基板（１０）の加熱を行い、
   前記溶融工程では、前記充填ベース（２１）の加熱によって加熱された前記多層回路基板（１０）によって前記導電材料（１）を溶融させ、
   前記充填工程では、前記多層配線基板（１０）および前記溶剤吸着シート（２１ｂ）を前記充填ベース（２１）の前記搭載面（２１ａ）上に載せた状態で前記貫通ビア（１１）への前記導電材料（１）の充填を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の貫通ビアへ導電材料を充填した多層回路基板の製造方法。
4. 前記固化工程は、前記充填ベース（２１）の前記搭載面（２１ａ）に前記溶剤吸着シート（２１ｂ）と共に前記多層回路基板（１０）を配置したままの状態で、前記貫通ビア（１１）内に充填された前記導電材料（１）の放熱によって行うことを特徴とする請求項３に記載の貫通ビアへ導電材料を充填した多層回路基板の製造方法。
5. 前記設置工程では、前記搭載面（２１ａ）から該搭載面（２１ａ）に搭載された前記溶剤吸着シート（２１ｂ）および前記多層回路基板（１０）を吸着することにより、前記溶剤吸着シート（２１ｂ）および前記多層回路基板（１０）を前記充填ベース（２１）にて保持することを特徴とする請求項３または４に記載の貫通ビアへ導電材料を充填した多層回路基板の製造方法。

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