JP2001308535A

JP2001308535A - 多層配線基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001308535A
Application number: JP2000127834A
Authority: JP
Inventors: Akiya Fujisaki; 昭哉藤崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁シートにビアホール加工をすると、樹脂の
変質や変形が大きく、、また、配線回路層と貫通導体と
の位置合わせによる位置ずれなどの不具合が発生した。【解決手段】転写シート１の表面に、所定の高さの導電
性突起３が形成された配線回路層２を形成し、少なくと
も熱硬化性樹脂を含み、導電性粒子１を全量中５〜３０
体積％の割合で含有する絶縁シート６の表面に、転写シ
ート１を積層圧着した後、転写シート１を剥離して、導
電性突起３が形成された配線回路層３を絶縁シート６に
転写形成するとともに、導電性突起３を絶縁シート６内
に埋没させることによって導電性粒子５を凝縮させて、
絶縁層の両側に形成された配線回路層２同士を一方の配
線回路層２に設けられた導電性突起３と、導電性粒子５
による凝縮部８を通じて互いに電気的に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子収納
用パッケージなどに適した多層配線基板とその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、電子機器は小型化が進んでいるが、
近年携帯情報端末の発達や、コンピューターを持ち運ん
で操作するいわゆるモバイルコンピューティングの普及
によってさらに小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が
求められる傾向にある。

【０００３】また、通信機器に代表されるように、高速
動作が求められる電子機器が広く使用されるようになっ
てきた。高速動作が求められるということは、高い周波
数の信号に対し、正確なスイッチングが可能であるなど
多種な要求を含んでいる。そのような電子機器に対応す
るため、高速な動作に適した多層プリント配線板が求め
られている。

【０００４】高速な動作を行うためには、配線の長さを
短くし、電気信号の伝播に要する時間を短縮することが
必要である。配線の長さを短縮するために、配線の幅を
細くし、配線の間隙を小さくするという、小型、薄型且
つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。

【０００５】そのような高密度配線の要求に対応するた
め、セラミック多層配線基板の製造工程と同様な工程、
即ちビアホール導体及び配線回路層が形成された複数の
絶縁シートを積層する多層プリント配線板が特開平１０
−２７９５９号などによって提案されている。

【０００６】この方法では、具体的には、絶縁シートに
ビアホールを加工し金属粉末を充填してビアホール導体
を形成した後、予め表面に金属箔からなる配線回路層が
形成された転写シートから、前記配線回路層を転写して
配線回路層を形成して１層の配線シートを作製し、同様
にして作製した複数の配線シートを積層して一体化して
多層化するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開平１０−２
７９５９号によって提案されている転写法では、絶縁シ
ートがエッチング液やメッキ液などの薬品に浸漬しない
ドライプロセスで作製することができるため絶縁シート
の劣化が無く、また熱と圧力により配線回路層を絶縁シ
ート表面に埋設させるため平坦性に優れるなどの長所を
有する。

【０００８】しかしながら、ビアホールをレーザやパン
チングにより加工する際に絶縁シートに局部的に加工熱
が発生して絶縁層が変質しないように、その加工条件を
制御する、ビアホール中への導体ペーストの充填性を考
慮して導体ペーストの粘度などを管理することが必要で
ある、ビアホール導体が形成された絶縁シートへの配線
回路層の転写時にビアホール導体との位置ずれが発生し
ないように、厳密な位置合わせと積層処理が必要であ
る、などの工程管理が必要であり、それによって製品の
歩留りが低下しやすいという問題があった。

【０００９】さらに、高密度配線化に伴い、ビアホール
の数が増大することに伴い、加工時のタクトタイムが増
大し、またビアホール加工時に発生する加工屑の除去に
タクトタイムの増加及び工程の増加を伴い、結果として
コスト高になるなどの問題もあった。

【００１０】したがって、本発明は、上記従来の課題を
解決するもので、ビアホールの加工が不要であり、絶縁
シートの変質、配線回路層と貫通導体との位置ずれを防
止した多層配線基板とその製造方法を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する複数の絶縁層
と、複数の配線回路層とを具備し、前記複数の絶縁層の
内、少なくとも１層の絶縁層が導電性粒子を全量中５〜
３０体積％の割合で含有しており、該絶縁層の両側に形
成された配線回路層が、一方の配線回路層に設けられた
導電性突起と、前記導電性粒子による凝縮部を通じて互
いに電気的に接続されてなることを特徴とするものであ
る。なお、前記導電性突起の高さが前記絶縁層の厚みの
５０〜９５％であることが導電性突起と導電性粒子によ
る凝縮部を介した電気抵抗を低減する上で望ましい。

【００１２】また、かかる多層配線基板の製造方法とし
ては、（ａ）転写シートの表面に、所定の高さの導電性
突起が形成された配線回路層を形成する工程と、（ｂ）
少なくとも熱硬化性樹脂を含み、導電性粒子を全量中５
〜３０体積％の割合で含有する絶縁シートの表面に、前
記転写シートを積層圧着した後、転写シートを剥離し
て、前記導電性突起が形成された配線回路層を前記絶縁
シートに転写形成するとともに、前記導電性突起を前記
絶縁シート内に埋没させることによって導電性粒子を凝
縮させる工程と、（ｃ）前記（ｂ）によって得られた絶
縁シートを配線回路層が形成された他の絶縁シートと積
層し、加熱硬化させる工程と、を具備することを特徴と
するものであり、前記導電性突起の高さが、前記絶縁シ
ートの厚みの５０〜９５％であることが望ましい。

【００１３】本発明の配線基板用絶縁シートによれば、
絶縁シートに所定量の導電性粒子を含有することによ
り、所定の導電性突起を強制的に押し込むことによって
絶縁シート間を垂直に通過する導電路を容易に形成する
ことができるために、従来のビアホールに導電性ペース
トを充填するなどのように、絶縁層にレーザやパンチン
グ等のビアホール加工をすることなく、即ち加工時に発
生する熱や応力による樹脂変性や寸法変動を防止するこ
とができる。

【００１４】また、本発明の多層配線基板によれば、上
記の絶縁シートを用いて転写法によって配線回路層を形
成するにあたり、転写シート表面において配線回路層と
ともに貫通導体を形成する箇所に予め導電性突起を形成
しておくことによって、転写シートの配線回路層を前記
絶縁シートに圧着した際に、導電性突起が絶縁シート中
の導電性粒子を凝縮化させることによって容易に貫通導
体を形成することができる。

【００１５】しかも、転写フィルムを剥離する際に、前
記導電性突起がアンカーとして作用しているために配線
回路層の剥がれ、即ち、転写不良の発生を防止すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明においては、少なくとも
熱硬化性樹脂と導電性粒子を含有する絶縁シートを用い
る。熱硬化性樹脂としては、例えば、ＰＰＥ（ポリフェ
ニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリア
ジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、
フェノール樹脂などが挙げられ、さらにそれらの樹脂の
硬化剤を含有する。

【００１７】また、絶縁シート中には、熱硬化性樹脂と
ともに絶縁成分として、無機質フィラーを含有すること
が絶縁シートの強度を高めるとともに熱的安定性を高め
る上で望ましい。用いられる無機質フィラーとしては、
ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮおよびＳｉＣの群から選ば
れる少なくとも１種が使用できる。この無機質フィラー
は、有機樹脂：無機質フィラーの体積比率で５０：５０
〜９５：５の比率で複合化されるのが適当である。ま
た、無機質フィラーの表面は有機樹脂との塗れを良くす
るために、カップリング処理されていても良い。

【００１８】また、絶縁シート中の導電性粒子、全量中
に対して５〜３０体積％、特に１０〜２５体積％である
ことが重要である。この導電性粒子の割合を上記の範囲
に限定したのは、導電性粒子の含有率が５体積％よりも
低いと、絶縁性シートの両面に配置された配線回路層間
の導電性粒子が十分に凝縮されず、導通するための導電
路が確保できなくなるためである。一方、導電性粒子の
含有率が３０体積％を超えると、貫通導体以外の配線回
路間で導電性粒子による導電路が形成されやすい、もし
くは信頼性に耐えうる絶縁性が確保できずに配線回路間
または貫通導体間で短絡してしまうからである。

【００１９】また、導電性粒子は、その平均粒径が１〜
１０μｍであることが望ましく、この平均粒径が１μｍ
よりも小さいとこの導電性粒子の凝縮部において粒子間
の接触が低下し貫通導体の抵抗が大きくなるおそれがあ
り、１０μｍよりも大きいと、均一な分散が難しくなる
ためである。

【００２０】この絶縁シートは、熱硬化性樹脂、または
熱硬化性樹脂と無機質フィラーとの混合物及び導電性粒
子を、溶媒としてトルエン等を用いてスラリー化した
後、このスラリーを用いてドクターブレード法、カレン
ダーロール法などによってシート状に形成することによ
り作製することができる。

【００２１】次に、上記の絶縁シートを用いた多層配線
基板の製造方法について図１ををもとに説明する。ま
ず、転写シート１表面に金属箔を接着した後、エッチン
グ等の処理により配線回路層２を形成したものを作製す
る（ａ）。その後、再びレジスト法等により、配線回路
層２の異なる配線回路層と電気的な接続を必要とする部
分、言い換えれば、貫通導体を形成する部分メッキ法に
より銅メッキからなる所定の高さの導電性突起３を形成
する（ｂ）。

【００２２】ここで、転写シート１は、配線回路層２形
成時のエッチングなどの工程に耐える機械的特性や寸法
安定性を有するものが用いられ、ポリエチレン系のもの
が好適に使用される。また、金属箔を接着する為の接着
剤としては、酸、アルカリに強いアクリル酸エステル等
が好適に用いられる。

【００２３】また、上記導電性突起３を形成する方法と
しては、配線回路層の厚みよりも厚い金属箔を形成し、
これを通常の方法で所定のパターンに形成した後、導電
性突起を形成する部分にドライフィルムレジストなどで
再度マスキングした後、その他の領域をエッチング処理
して所定の配線回路層の厚みに調整することも可能であ
る。

【００２４】その後、前述したように、少なくとも熱硬
化性樹脂４中に導電性粒子５を分散含有する絶縁シート
６を作製、準備する（ｃ）。

【００２５】そして、絶縁シート６に導電性突起３を有
する配線回路層２が形成された転写シート１を位置合わ
せして積層し、Ｂステージ状態の絶縁シート６を７０〜
２００℃に加熱しながら導電性突起３および配線回路層
２が絶縁シート１表面に埋設できる程度の圧力を印加し
（ｄ）、その後、転写シート１を引き剥がすことによ
り、導電性突起３とともに配線回路層２を絶縁シート６
の表面に転写して１層の配線シートａを作製する
（ｅ）。

【００２６】導電性突起３および配線回路層２を埋設す
るための圧力としては、１０ｋｇ／ｃｍ²以上、特に２
０〜７０ｋｇ／ｃｍ²の範囲が望ましい。かかる圧力を
印加しつつ、導電性突起３を絶縁シート６中に押し込む
と、導電性突起３の先端部に絶縁シート６中の導電性粒
子５が緻密に凝縮した凝縮部８が形成される。

【００２７】その後、図２に示すように、上記と同様な
工程によって、片面のみ、あるいは両面に配線回路層２
を形成し、また導電性突起３をに転写した絶縁シート
ｂ，ｃを作製し（ｆ）、これらを位置合わせして積層し
た後、絶縁シート１中の熱硬化性樹脂が完全硬化する温
度に加熱することにより、図３の多層配線基板Ａを作製
することができる。

【００２８】また、本発明によれば、多層配線基板の全
ての配線層を上記のような導電性粒子を含有する絶縁シ
ートによって形成する必要はなく、例えば、多層配線基
板のうちの１層の絶縁層を前記導電性粒子を分散含有す
る絶縁シートを用いて形成してもよい。

【００２９】その他、一般に、プリプレグと呼ばれるガ
ラスなどの繊維体と熱硬化性樹脂との複合材料からなる
絶縁板の表面および裏面に、上記の導電性粒子を含有す
る絶縁シートを用いて配線層を形成することも可能であ
る。

【００３０】このようにして作製される多層配線基板に
よれば、図３に示される通り、絶縁層１１の両側に形成
された配線回路層１２が、一方の配線回路層に設けられ
た導電性突起１３と、前記導電性粒子１４による凝縮部
１５を通じて互いに電気的に接続された構造からなる。

【００３１】ここで、上記の導電性突起８，１３の高さ
は、導電性粒子１４による凝縮部の密度を決定する要因
であって、この導電性突起８，１３の高さは、貫通導体
が形成される絶縁層１１の厚み、あるいは前記製造工程
において、絶縁シート６の厚みに対して５０〜９５％、
特に５０〜８０％であることが望ましい。これは突起高
さが５０％よりも低いと、導電性粒子による凝縮が不十
分となり、配線回路層間を接続するための導電路が形成
されにくくなり、９５％を超えると絶縁層の変形が大き
く、絶縁層にクラックなどの空隙が発生したり、絶縁層
の平坦性が失われるか、または、絶縁層の熱硬化時の加
圧力がその他の領域に付加されずに、熱硬化性樹脂の十
分な硬化特性が得られないなどの不具合が発生するおそ
れがある。

【００３２】このように、本発明によれば、異なる層間
を接続する貫通導体の形成にあたり、導電性粒子を分散
含有する絶縁シートを用いて、導電性突起と導電性粒子
による凝縮部を介して２つの配線回路層間を接続するこ
とによって、レーザーやドリルなどによるビアホールの
加工が不要となり、また、配線回路層と貫通導体との位
置決めを転写シート上の配線回路層に形成する導電性突
起によって任意に設けることができるために、配線回路
層と貫通導体との位置ずれの発生を防止することができ
る。また、配線回路層を転写法によって形成する際に、
導電性突起がアンカーとして機能することによって配線
回路層の転写不良などの発生を抑制することができる。

【００３３】

【実施例】絶縁シートとして、有機樹脂としてポリイミ
ド樹脂を用い、さらに無機フィラーとして種々の平均粒
径の球状シリカを用い、これらを有機樹脂：無機フィラ
ーが体積比で８０：２０となる組成物を用い、これに種
々の平均粒径の銅粉を全量中、表１に示す比率で添加し
て混練機にて混練した後、ドクターブレード法により厚
さ５０μｍの半硬化状態の絶縁シートを作製した。

【００３４】その後、厚さ１２μｍの銅箔を接着した２
枚の転写シートの銅箔に対してフォトレジスト法によっ
て表面用配線回路層および裏面用配線回路層のパターン
を形成した。そして、表面用配線回路層に対してのみ所
望の貫通導体を形成する箇所以外の領域をレジストにて
被覆した後、メッキ法にて２５〜４５μｍの高さで、直
径が５０μｍの導電性突起を形成した。なお、この導電
性突起は、直径が７５μｍの導体パッドの中心部に形成
した。

【００３５】その後、上記絶縁シートに上記表面用およ
び裏面用の配線回路層を両側から重ね合わせ、少なくと
も導電性突起形成箇所に３０ｋｇ／ｃｍ²の圧力を印加
して、両面に配線回路層が形成されたコア用配線シート
を形成した。なお、かかるコア用配線層においては、配
線回路層間の貫通導体は、導電性突起と、その先端に導
電性粒子による凝縮部によって形成されたものであっ
た。この時の貫通導体の端部に設けられる配線回路層の
最小径は０．１ｍｍとした。

【００３６】同様にして、導電性突起を形成した配線回
路層を絶縁シートの片面のみに転写、形成した配線シー
トを４枚作製し、前記コア用配線シートの上下面にそれ
ぞれ２枚の配線シートを位置合わせして積層した後、温
度２００℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ²で硬化して、配線回
路層６層の多層配線基板を作製した。

【００３７】得られた配線基板に対して、貫通導体４０
０個の導通抵抗（６層間）を測定し、その平均を算出し
た。

【００３８】また、作製した多層配線基板を−４５℃〜
１２５℃の間の温度サイクルテスト（ＴＣＴ）を行い、
試験後の配線回路層のふくれや回路の抵抗変化率を測定
し、その測定結果を表１に示した。

【００３９】

【表１】

【００４０】表１の結果から明らかなように、絶縁シー
ト中の導電性粒子の割合が５体積％よりも少ない試料Ｎ
ｏ．１では、貫通導体の抵抗が１００Ω以上となり、十
分な導通が得られなかった。また、ＴＣＴ試験後の抵抗
変化率が１００％以上と大きく、信頼性の低いものであ
った。

【００４１】また、導電性粒子の割合が３０体積％を超
える試料Ｎｏ．８では、抵抗値が２ｍΩ以下と極端に小
さくなり、ビア部以外で導通パスが生じており、短絡し
ていることがわかった。

【００４２】また、貫通導体の抵抗値およびＴＣＴ試験
の結果から、導電性粒子の含有量が５〜３０体積％のも
のは、いずれも貫通導体の初期抵抗が２５ｍΩ以下、Ｔ
ＣＴ試験後の抵抗変化率が１０％以下と十分な接続信頼
性が得られた。また、何れのサンプルの表面は平坦で、
膨れやクラックなどの以上は確認できなかった。

【００４３】また、貫通導体とパッドとの接続状態を観
察した結果、本発明の配線基板においては、パッドと貫
通導体との位置ずれ（パッドから貫通導体の一部はみ出
しの数）は全く観察されなかった。

【００４４】比較例従来法によって、導電性粒子を含有しない絶縁シートに
対してレーザーによって直径が５０μｍのビアホールを
形成し、そのホール内に銅粉を含有する導電性ペースト
をスクリーン印刷法によって充填してビアホール導体を
形成した。

【００４５】転写シートの表面に直径が７５μｍのパッ
ドを含む配線回路層を形成し、これをビアホール導体が
形成された絶縁シートに位置合わせして積層して転写形
成した。同様に、複数の配線回路層を形成した絶縁シー
トを作製し、それらを積層後、温度２００℃、圧力２０
ｋｇ／ｃｍ²で硬化して、配線回路層６層の多層配線基
板を作製した。そして、配線回路層と貫通導体との位置
ずれを調査した結果、５０／２００についてパッドから
貫通導体の一部はみ出しが認められた。

【００４６】また、初期抵抗は、５５ｍΩ、ＴＣＴ試験
後の変化率が２０％であった。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、異
なる層間を接続する貫通導体の形成にあたり、レーザー
やドリルなどによるビアホールの加工が不要であり、ま
た、配線回路層と貫通導体との位置決めを転写シート上
の配線回路層に形成する導電性突起によって形成し、し
かも配線回路層上で任意の部分に設けることができるた
めに、配線回路層と貫通導体との位置ずれの発生を防止
することができ、さらには配線回路層の転写不良などを
も防止することができ、歩留りの高い多層配線基板を作
製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の製造方法を説明するた
めの工程図である。

【図２】本発明の多層配線基板の製造方法を説明するた
めの図１に続く工程図である。

【図３】図１〜図２の工程を経て作製される多層配線基
板を説明するための概略断面図である。

【符号の説明】

１転写シート２配線回路層３導電性突起４熱硬化性樹脂５導電性粒子６絶縁シート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも熱硬化性樹脂を含有する複数の
絶縁層と、複数の配線回路層とを具備する多層配線基板
であって、前記複数の絶縁層の内、少なくとも１層の絶
縁層が導電性粒子を全量中５〜３０体積％の割合で含有
しており、該絶縁層の両側に形成された配線回路層が、
一方の配線回路層に設けられた導電性突起と、前記導電
性粒子による凝縮部を通じて互いに電気的に接続されて
なることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】前記導電性突起の高さが前記絶縁層の厚み
の５０〜９５％である請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】（ａ）転写シートの表面に、所定の高さの
導電性突起が形成された配線回路層を形成する工程と、
（ｂ）少なくとも熱硬化性樹脂を含み、導電性粒子を全
量中５〜３０体積％の割合で含有する絶縁シートの表面
に、前記転写シートを積層圧着した後、転写シートを剥
離して、前記導電性突起が形成された配線回路層を前記
絶縁シートに転写形成するとともに、前記導電性突起を
前記絶縁シート内に埋没させることによって導電性粒子
を凝縮させる工程と、（ｃ）前記（ｂ）によって得られ
た絶縁シートを配線回路層が形成された他の絶縁シート
と積層し、加熱硬化させる工程と、を具備することを特
徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項４】前記導電性突起の高さが、前記絶縁シート
の厚みの５０〜９５％である請求項３記載の多層配線基
板の製造方法。