JP2002176260A

JP2002176260A - 低熱膨張性両面回路基板およびそれを用いた多層配線基板

Info

Publication number: JP2002176260A
Application number: JP2000370590A
Authority: JP
Inventors: Shinya Ota; 真也大田; Masayuki Kaneto; 正行金戸; Kei Nakamura; 圭中村; Takuji Okeyui; 卓司桶結
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】吸湿リフロー試験を満足することができ、信頼
性が高く、熱膨張率が低い低熱膨張性両面回路基板を提
供する。【解決手段】金属箔からなる芯材層１の両面に、ガラス
転移点：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１０⁹Ｐａ
（２５０℃において）以上である熱硬化性樹脂が絶縁層
２として積層されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等を搭
載するのに適した低熱膨張性両面回路基板およびそれを
用いた多層配線基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化，高性能化に伴
い、電子機器を構成する半導体装置およびこれを実装す
る多層配線基板は、小型薄型化，高性能化，高信頼性が
要求されている。これらの要求を受けて、ピン挿入型パ
ッケージから表面実装型パッケージへと移行してきてお
り、最近では半導体素子を直接プリント基板に実装する
ベアチップ実装と呼ばれる実装方法が研究されている。

【０００３】一方、ベアチップ実装では、熱膨張係数：
３〜４ｐｐｍ／℃のシリコンチップを熱膨張係数：１０
〜２０ｐｐｍ／℃のプリント基板上に直接接着剤を介し
て実装するため、両者の熱膨張の差による応力がかか
り、接続信頼性が低下するという問題が生じている。こ
れら熱膨張の差により発生する応力は、接着剤にクラッ
クを生じさせて耐湿性を低下させる等の問題をも引き起
こしている。

【０００４】このような応力を緩和するために、接着剤
の弾性率を下げて応力の拡散効果を図る方法等も実施さ
れている。また、プリント基板自体にも応力を緩和させ
るために、層間にせん断ひずみを吸収する吸収層を設
け、厚み方向に段階的に熱膨張係数の勾配を持たせた多
層プリント配線基板等も提案されている（特開平７−２
９７５６０号公報）。ところが、上記の方法によって
も、接続信頼性は充分ではなく、さらに高い接続信頼性
を充分に確保するには、基板自体の熱膨張係数を下げる
ことが必要不可欠となっている。

【０００５】そこで、これを解決するためのものとし
て、絶縁層の両面に配線導体を有する両面回路基板にお
いて、絶縁層中に芯材としてＮｉ−Ｆｅ系合金箔からな
るメタルコアを配設することにより、熱膨張率をきわめ
て小さくした両面回路基板を提案している（特開平１１
−１６３５２２号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、多層配
線基板は、様々な用途に用いられるため、吸湿リフロー
試験，温度サイクル試験，絶縁特性試験，高温放置試験
等の信頼性が求められている。特に、吸湿リフロー試験
においては、用いる絶縁層樹脂の吸水率が高く、高温で
の凝集力が乏しい場合には、デラミネーション，発泡等
の不良を引き起こすという問題がある。また、メタルコ
ア基板は、絶縁層中にメタルコアを配設しており、その
メタルコアに予め開口された孔を樹脂で完全に埋めたの
ちに、この樹脂に上記孔と同心状に小さな孔を形成し、
この穴の内周面あるいは内部を導電化して電気導通路を
形成している。このことから、絶縁層樹脂には高温での
フロー性も加味されなくてはならない。したがって、絶
縁層樹脂として、高温フロー性を持ち、高信頼性を確保
できる樹脂が必要とされる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、吸湿リフロー試験を満足することができ、信頼
性が高く、熱膨張率が低い低熱膨張性両面回路基板およ
びそれを用いた多層配線基板の提供をその目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、金属箔からなる芯材層の両面に、ガラス
転移点：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１０⁹Ｐａ
（２５０℃において）以上である熱硬化性樹脂が絶縁層
として積層されている低熱膨張性両面回路基板を第１の
要旨とし、上記の複数の低熱膨張性両面回路基板がそれ
ぞれ接着剤層を介して積層一体化され、上記接着剤層に
は、これを挟む２つの低熱膨張性両面回路基板の配線導
体に当接する部分の所定位置に孔が穿設され、上記穿孔
部に半田製導電体が設けられ、上記半田製導電体により
上記２つの低熱膨張性両面回路基板の配線導体が電気的
に接続されている多層配線基板を第２の要旨とする。

【０００９】すなわち、本発明者らは、吸湿リフロー試
験を満足することができ、信頼性が高く、熱膨張率が低
い多層配線基板を得るため、一連の研究を行った結果、
金属箔からなる芯材層の両面に、ガラス転移点（以下、
「Ｔｇ」という）：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×
１０⁹Ｐａ（＝１Ｅ９Ｐａ）（２５０℃において）以上
である熱硬化性樹脂を絶縁層として積層すると、吸湿リ
フロー試験を満足することができ、信頼性が高く、熱膨
張率が低い多層配線基板を得ることができることを見出
し、本発明に到達した。このような熱硬化性樹脂とし
て、耐熱性を有するポリカルボジイミド構造を有する樹
脂が好ましい。

【００１０】ポリカルボジイミドは、吸湿性が極めて低
く信頼性が高い。また、誘電率は３．０以下と低く、高
周波用途にも適している。さらに、脱溶媒後は室温保存
が可能であるため、保存性にも優れ、回路基板に接着剤
層として設けたあとに低温で輸送，保存する必要がな
く、扱いが容易である。また、初期は非常にフロー性が
高く、熱をかけることで、二量体，三量体を形成して架
橋構造をとる熱硬化性樹脂であるため、Ｔｇを自由に制
御することができる。

【００１１】つぎに、本発明を詳しく説明する。

【００１２】本発明の低熱膨張性両面回路基板は、金属
箔からなる芯材層と、絶縁層とを備えている。

【００１３】本発明の低熱膨張性両面回路基板（図１参
照）の製造方法は、例えば、まず、層内スルーホール用
の孔１ａを開けた芯材層１の両面に導体層３を接着剤２
（のちに絶縁層２となる）を用いて貼り合わせる（図２
および図３参照）。ここで、接着剤２を構成する樹脂は
Ｔｇ：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１０⁹Ｐａ
（２５０℃において）以上を有する熱硬化性樹脂でなけ
ればならない。ついで、芯材層１の孔１ａに対応する上
記接着剤２の部分に、芯材層１の孔１ａより小さい貫通
孔４を開け（図４参照）、この貫通孔４の内周面に金属
めっきを行えば、両面の導体層３をスルーホールめっき
部（電気導通路）５でつなぐことができる（図５参
照）。もしくは、上記貫通孔４内部に半田粉末を充填す
れば、両面の導体層３を半田製導電体（電気導通路）６
でつなぐことができる（図６参照）。

【００１４】上記接着剤２は、積層一体化後に絶縁層２
となるため、これを構成する接着剤２としては、基板作
製後、Ｔｇ：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１０⁹
Ｐａ（２５０℃において）以上を有する熱硬化性樹脂を
用い、耐熱性，電気的特性等から、ポリイミド系接着剤
もしくはその混合系接着剤，液晶ポリマー，ポリカルボ
ジイミド等を好適に用いることができる。なかでも、低
吸湿性，高フロー性，熱をかけることで架橋反応が進行
する熱硬化性樹脂であるポリカルボジイミドを用いるこ
とが好ましい。完全に硬化させる前に、芯材層１に開口
している孔１ａに充填し、充填後硬化させることができ
るため、メタルコア基板のプロセス上非常に適してい
る。

【００１５】上記ポリカルボジイミドとしては、特に限
定するものではなく、例えば、上記の化学式（１）で表
わされる骨格を備えたものを用いることができる。上記
の化学式（１）における、ｎは２〜１００の正数である
が、好ましくは、５〜５０の正数である。

【００１６】上記ポリカルボジイミドは、上記の化学式
（１）で表わされる骨格を有する低吸湿性の接着性樹脂
であり、従来公知の方法で合成することができる。例え
ば、Ｌ．Ｍ．Ａｌｂｅｒｉｎｏら〔Ｊ．ａｐｐｌ．Ｐｏ
ｌｙｍ．Ｓｃｉ．，２１，ＰＰ１９９９（１９７
７）〕，特開平２−２９２３１６号公報，特開平４−２
７５３５９号公報に開示されているように、有機ジイソ
シアネートをカルボジイミド化触媒の存在下に有機溶媒
中で反応させることにより得ることができる。

【００１７】上記ポリカルボジイミドの合成に用いる有
機ジイソシアネートとしては、具体的には、２，４−ト
リレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシア
ネート、１−メトキシフェニル−２，４−ジイソシアネ
ート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート、
３，３′−ジメトキシ−４，４′−ジフェニルメタンジ
イソシアネート、３，３′−ジメチル−４，４′−ジフ
ェニルメタンジイソシアネート、４，４′−ジフェニル
エーテルジイソシアネート、３，３′−ジメチル−４，
４′−ジフェニルエーテルジイソシアネート、ｏ−トリ
レンジイソシアネート等を用いることができ、これらは
１種もしくは２種以上を併用（共重合体が得られる）す
ることができる。

【００１８】また、つぎに示すように、従来公知の方法
で製造された有機ジイソシアネートを用いることもでき
る。従来公知のジイソシアネートの合成方法としては、
対応するジアミンにホスゲン，ジフェニルカーボネー
ト，カルボニルジイミダゾールを作用させる方法，ジカ
ルボン酸からクルチウス転位により合成する方法等があ
げられる。また、対応するウレタンの熱分解によりイソ
シアネート化する方法等〔Ｇ．Ｇｒｅｂｅｒ，ｅｔ．ａ
ｌ．，Ａｎｇｅｗ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．，Ｖｏｌ．７．Ｎ
ｏ．１２．９４１（１９６８）やＶ．Ｌ．Ｋ．Ｖａｌｌ
ｉ，ｅｔ．ａｌ．，Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，Ｖｏｌ．
６０．２５７（１９９５）〕でイソシアネートを合成す
ることができる。

【００１９】これらのジイソシアネートの原料として用
いることのできるジアミンは、芳香族ジアミンであれば
何でもよい。例えば、２，２−ビス（４−アミノフェノ
キシフェニル）プロパン、２，２−ビス（４−アミノフ
ェノキシフェニル）ヘキサフルオロプロパン、１，３−
または１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼ
ン、２，４−または２，６−ジアミノトルエン，ジアミ
ノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノ−２，２′−
ジメチルまたはビス（トリフルオロメチル）ビフェニル
等が挙げられるが、この限りではないことは言うまでも
ない。

【００２０】これらのイソシアネートは単独でもよい
し、混合して共重合体として使用してもよい。また、さ
らに、これらに限定されるものではない。

【００２１】上記イソシアネートを反応させる溶媒とし
ては、公知のものを使用することができる。具体的に
は、テトラクロロエチレン、１，２−ジクロロエタン、
クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒、アセト
ン，メチルエチルケトン，メチルイソブチルケトン，シ
クロヘキサノン等のケトン系溶媒、テトラヒドロフラ
ン，ジオキサン等の環状エーテル系溶媒、トルエン，キ
シレン等の芳香族炭化水素系溶媒もしくはそれらの混合
物を使用することができる。

【００２２】カルボジイミド化触媒としては、１−フェ
ニル−２−ホスホレン−１−オキシド、３−メチル−２
−ホスホレン−１−オキシド、１−エチル−２−ホスホ
レン−１−オキシド、１−エチル−２−ホスホレン−１
−オキシドもしくはこれらの３−ホスホレン異性体等の
ホスホレンオキシドを使用することができる。

【００２３】上記のごとく合成されたポリカルボジイミ
ドは、吸湿性が極めて低く信頼性が高い。また、誘電率
は３．０以下と低く、高周波用途にも適している。さら
に、脱溶媒後は室温保存が可能であるため、保存性にも
優れ、回路基板に接着剤層として設けたあとに低温で輸
送，保存する必要がなく、扱いが容易である。また、ポ
リカルボジイミドは熱をかけることで、二量体，三量体
を形成し、Ｔｇを自由に制御することができる。

【００２４】ポリカルボジイミドフィルム（もしくはポ
リカルボジイミドシート）は、ポリカルボジイミド共重
合体ワニスを公知の方法（キャスティング，スピンコー
ティング，ロールコーティング等）を用いて適当な厚み
に製膜することにより得られる。このフィルム（もしく
はシート）は、通常、溶媒の除去に必要な温度で乾燥す
ればよく、硬化反応をあまり進行させずに乾燥させるよ
う、塗工温度は、例えば、２０〜３５０℃、好ましくは
５０〜２５０℃、最も好ましくは７０〜２００℃であ
る。乾燥温度が２０℃より低いと、フィルム（もしくは
シート）中に溶剤が残存し、フィルム（もしくはシー
ト）の信頼性が乏しくなり好ましくない。また、乾燥温
度が３５０℃より高いと、フィルム（もしくはシート）
の熱硬化が進みやすい。フィルム（もしくはシート）の
厚みとしては、一般に、１〜２００μｍであるが、これ
に限定されるものではなく、目的に応じて適宜選択する
ことができる。

【００２５】このポリカルボジイミドを絶縁層２の樹脂
材料として用いる場合には、最終的にＴｇ：２５０℃以
上で、かつ弾性率：１×１０⁹Ｐａ（２５０℃におい
て）以上にしなくてはならないため、両面回路基板作製
後に熱処理して所定のＴｇ，弾性率にする方法、芯材層
１の両面に積層したのち導体層３を積層する前に熱処理
して所定のＴｇ，弾性率にする方法、および予め熱をか
け所定のＴｇ，弾性率にしておいてから芯材層１の両面
に積層する方法の３つの方法があるが、いずれの方法を
用いてもよい。熱処理の温度としては、２００〜２３０
℃が望ましい。２００℃より低いと、Ｔｇが２５０℃ま
で上がらず、２３０℃より高いと、表裏両面の配線導体
３ａ間の厚み方向の電気導通路（スルーホールめっき部
５もしくは半田製導電体６）に用いている金属の溶融温
度を上回り、信頼性に問題が生じる。

【００２６】上記絶縁層２に芯材層１として配設される
Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔は、基板を低熱膨張化するために用
いられるものであり、絶縁層２および配線導体３ａの熱
膨張率を抑制する働きを与えるため、それ自体の熱膨張
係数が充分に小さい必要がある。

【００２７】上記Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔は、その材料であ
るＮｉ−Ｆｅ系合金のＮｉ／Ｆｅの比率により熱膨張率
が変化するため、本発明においては、Ｎｉ含有率（重量
％）は３１〜５０重量％、好ましくは３１〜４５重量％
の範囲が設定する。上記Ｎｉ含有率が３１〜５０重量％
の範囲から外れると、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔の熱膨張係数
が大きくなり、上記低熱膨張性両面回路基板の熱膨張率
を抑制することが難しくなるからである。

【００２８】また、上記Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔の厚みは、
１０〜３００μｍであることが好ましい。上記厚みが１
０μｍを下回ると、基板全体の熱膨張を抑制することが
難しく、一方、３００μｍを超えると、加工性が低下す
るとともに、多層配線基板とする際のスルーホールめっ
き部５の信頼性が低下するからである。このように低熱
膨張性両面回路基板の熱膨張率は、芯材層１の材料であ
るＮｉ−Ｆｅ系合金により支配されているため、Ｎｉ／
Ｆｅの比率やＮｉ−Ｆｅ系合金箔の厚みを変えること
で、基板の熱膨張率を低く調節することができる。

【００２９】上記導体層３を構成する金属材料として
は、銅が好適に用いられるが、これに限定するものでは
なく、例えば、金，銀等を用いることができる。

【００３０】上記貫通孔４（図４参照）を開ける手段と
しては、貫通孔４の大きさにより適切な手段を選択すれ
ばよいが、例えば、ドリル，パンチ，レーザー等が挙げ
られる。レーザーとしては、炭酸ガス，エキシマ，ＹＡ
Ｇ等が好適に用いられる。

【００３１】貫通孔４を充填する半田粉末（のちに半田
製導電体６となる）としては、Ｓｎ−Ｐｂ系，Ｓｎ−Ａ
ｇ系，Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系，Ｓｎ−Ｚｎ系，Ｓｎ−Ｃｕ
系，Ｓｎ−Ｓｂ系等の半田組成に限定されず、基板に求
められる耐熱性に応じて最適であるものを選択すればよ
い。また、半田粉末の大きさは５０μｍ以下、好ましく
は１０μｍ以下の大きさのものを用いればよい。一方、
金属粉末としては、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｃ，Ｐｄ
等が好適に用いられ、大きさは５０μｍ以下、好ましく
は１０μｍ以下の大きさのものが好適に用いられる。

【００３２】金属粉末が分散された半田製導電体６から
なるビア（電気導通路）を形成するにあたり、上記ビア
への充填法としては、例えば、金属粉末，半田粉末，有
機溶剤を所定量で混合したペースト状材料８（図８参
照）を上記貫通孔４上部に過度量印刷し、乾燥により有
機溶剤を除去したのち、上面から貫通孔４内部にプレス
により圧入する。そののち、過剰粉末を除去し、絶縁層
２全体を加圧下で融点以上に加熱加圧して半田粉末を溶
融させることにより、金属粉末が分散された半田製導電
体６からなるビアを形成する。

【００３３】半田粉末に対する金属粉末の混合比は、
０．１〜６０重量％が好ましい。この範囲より小さい
と、温度サイクル試験時、ビア形状を抑制する効果が得
られない。一方、この範囲以上であると、半田製導電体
６により金属粉末を結合させることができないために、
脆性材料となり、ビア自身にクラックが生じる。

【００３４】金属粉末，半田粉末に対する有機溶剤の混
合比は、粉末の分散状態に応じて決定すればよいが、１
０〜７０重量％が好ましく、アルコール系溶剤等が好適
に用いられる。また、予め金属粉末に半田めっきを行っ
たのち、有機溶剤と混合し、ペースト状材料８として使
用することも可能である。

【００３５】上記低熱膨張性両面回路基板における回路
形成を行うにあたり、上記絶縁層２の表裏両面に導体層
３を貼り合わせたのち、加圧下で半田製導電体６の融点
以上に加温し溶融させることにより、導体層３との電気
的接続を確実なものにする。そののち、通常のエッチン
グ法により回路（配線導体）３ａを形成する。

【００３６】上記低熱膨張性両面回路基板を多層化する
には、上記低熱膨張性両面回路基板１１（図７参照）の
所定位置に対応する部分に開孔した接着シート７（のち
に絶縁層９となる）を、上記低熱膨張性両面回路基板１
１の両面もしくは片面に位置合わせして仮接着し（図７
参照）、この接着シート７の開孔部７ａに印刷で半田ペ
ースト（ペースト状材料）８（図８参照）を入れ、加熱
溶融させて半田バンプ８ａ（のちに半田製導電体１０と
なる）を形成した半田バンプ８ａ付き低熱膨張性両面回
路基板１１を位置合わせして複数枚重ね、加熱加圧し一
体化させることにより実現することができる（図９参
照）。ここで、上記開孔部７ａは、低熱膨張性両面回路
基板１１の表裏両面の配線導体３ａを電気的に接続して
いるビア上の配線導体３ａにおいても適用できる。

【００３７】上記接着シート７を仮固定する工程におい
ては、上記低熱膨張性両面回路基板の両面もしくは片面
の任意の位置に、開口した接着シート７を熱プレスを用
いて仮接着すればよい。

【００３８】半田バンプ８ａを形成するにあたり、半田
ペースト８は一般に市販されているものが用いられる
が、半田粒子の大きさは１００μｍ以下、好ましくは５
０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下である。ま
た、半田組成は、特に限定されず、基板に求められる耐
熱性に応じて選択すればよい。積層後の半田バンプ８ａ
は対局電極に接触して導通されるが、必要であれば半田
の融点以上に基板を加熱して金属接合させてもよい。こ
の金属接合させる方法は、加熱加圧による基板の一体化
と同時に行うか、もしくは一体化したのちに再度加熱し
てもよい。

【００３９】本発明により作製された基板は、従来のプ
リント基板に比べて熱膨張係数が極めて小さく、半導体
チップと基板の熱膨張差により発生する応力が少なく、
接続信頼性の高い実装が行える。また、絶縁層２のＴ
ｇ：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１０⁹Ｐａ（２
５０℃において）以上であることから、高信頼性（吸湿
リフロー特性向上）の基板である。

【００４０】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて説明する。

【００４１】図９は本発明の多層配線基板の一実施の形
態を示している。図において、１１はＮｉ−Ｆｅ系合金
箔（芯材層）１を基体としたポリカルボジイミドからな
る絶縁層２の表裏両面に、銅箔からなる回路（配線導
体）３ａが形成された両面回路基板である。この実施の
形態では、２枚の両面回路基板１１が用いられており、
これにより、多層配線基板として４層配線基板が作製さ
れている。また、この実施の形態では、上記絶縁層２
は、そのＴｇが２５０℃以上で、かつ弾性率が１×１０
⁹Ｐａ（２５０℃において）以上である。６は上記各両
面回路基板１１の孔４（後述する貫通孔４）に充填され
た半田製導電体（電気導通路）であり、金属粉末が分散
されている。この半田製導電体６は、上記各両面回路基
板１１の表裏両面の回路３ａを電気的に接続している。
９は絶縁層であり、上記各両面回路基板１１同士を接着
するポリイミド系接着剤からなる。１０は上下に隣り合
う２つの両面回路基板１１の回路３ａを電気的に接続す
る半田製導電体である。

【００４２】上記の多層配線基板を、つぎのようにして
製造することができる。すなわち、まず、Ｎｉ−Ｆｅ系
合金箔１を基体としたポリカルボジイミド樹脂からなる
絶縁層２の表裏両面に、銅箔からなる回路３ａが形成さ
れた２枚の両面回路基板１１と、ポリイミド系接着剤か
らなる１枚の接着シート７とを準備する（図７参照）。
つぎに、上記接着シート７を１枚の両面回路基板１１の
上面に、上記接着シート７の開孔部７ａを上記１枚の両
面回路基板１１の回路３ａの所定位置（図９の半田製導
電体１０を設ける位置）に位置合わせして仮接着する
（図７参照）。つぎに、上記接着シート７の開孔部７ａ
にスクリーン印刷により半田ペースト８を入れ、加熱溶
融させて各両面回路基板１１の回路３ａ上に半田バンプ
８ａを形成する（図８参照）。つぎに、半田バンプ８ａ
を設けた両面回路基板１１と、回路３ａを形成しただけ
の１枚の両面回路基板１１をそれぞれ位置合わせして複
数枚重ねたのち、加熱加圧し一体化させる。この状態で
は、上記接着シート７は絶縁層９となり、各半田バンプ
８ａは半田製導電体１０となる。これにより、２枚の両
面回路基板１１が積層一体化された４層配線基板を得る
ことができる。

【００４３】このように、上記実施の形態では、絶縁層
２のＴｇが２５０℃以上で、かつ弾性率が１×１０⁹Ｐ
ａ（２５０℃において）以上であるため、吸湿リフロー
試験を満足する多層配線基板を得ることができる。しか
も、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔１を基体としているため、低熱
膨張率を低くすることができる。さらに、一回の加熱加
圧により２枚の両面回路基板１１の一体化が行えると同
時に、４層間の電気的接続が行える。

【００４４】以下、実施例により、本発明の効果を示
す。

【００４５】

【実施例１】攪拌装置，滴下漏斗，還流冷却器，温度計
を取り付けた１Ｌの四ツ口丸底フラスコにトリレンジイ
ソシアネート（８０．６５ｇ、３７３２ｍｍｏｌ）（武
田薬品工業社製タケネート８０）、キシレン２６２．５
ｇ、シクロヘキサノン８７．５ｇを仕込んだ。

【００４６】カルボジイミド化触媒（３−メチル−１−
フェニル−２−ホスホレン−１−オキシド）（２．１５
２ｇ、１１．２ｍｍｏｌ）、ｐ−イソプロピルフェニル
イソシアネート（４２．１２ｇ、２６１．３ｍｍｏｌ）
を仕込み、１００℃で１時間攪拌して重合を行った。

【００４７】ＩＲスペクトルによりカルボジイミド化を
確認した。このカルボジイミドの数平均分子量（Ｍｎ）
は５３００（ｎ＝３０）であった。このポリカルボジイ
ミド溶液の粘度は、Ｅ型粘度計により２５℃で回転数２
０ｒｐｍで測定した結果、０．１０ｄＰａ・ｓであっ
た。溶液は室温で３週間以上、５℃で３ヶ月以上流動性
を有していた。

【００４８】得られたポリカルボジイミド溶液をシリコ
ーン変性の離型材を塗布したポリイミドシート（厚み２
５μｍ）に、アプリケーターによりフィルム化し、９０
℃，３０分、１５０℃，３０分乾燥させ、ポリカルボジ
イミドフィルム（厚み５０μｍ）を得た。

【００４９】厚み１００μｍの３６アロイ箔１（Ｎｉ含
有率：３６重量％，Ｆｅ含有率：６４重量％）の所定の
位置に、直径０．３ｍｍφのパンチで孔１ａを開けた。
つぎに、３６アロイ箔１の表裏両面に厚み５０μｍのポ
リカルボジイミドフィルム２を加圧加熱接着（３．９２
×１０⁶Ｐａ、２３０℃、３０分）により積層した（図
１０参照）。つぎに、３６アロイ箔１の孔１ａと同じ位
置に直径０．２ｍｍφのパンチを用いて貫通孔４を開け
た。つぎに、Ｎｉ粉末（平均粒径１０μｍ）、Ｓｎ／Ｓ
ｂ系半田粉末（平均粒径１０μｍ）を３０重量％，７０
重量％の割合で混合したのち、アルコール系溶剤に体積
比５０％となるように分散させたペーストを上記貫通孔
４上部にメタルマスク（直径０．２ｍｍφ，厚み１００
μｍ）を用いてスクリーン印刷した。つぎに、乾燥によ
り溶剤を除去したのち、プレス（９．８×１０⁶Ｐａ、
３０℃、５分）により圧入し、過度量の粉末をバフ研磨
により取り除いた。

【００５０】加圧下で２５０℃まで加温し、上記半田粉
末を溶融させることにより、Ｎｉ粉末が分散された半田
製導電体６からなるビアを設けた。つぎに、ポリカルボ
ジイミドシート２の表裏両面に厚み１８μｍの銅箔３を
加圧加熱接着（３．９２×１０⁶Ｐａ、２３０℃、６０
分）したのち、３．９２×１０⁶Ｐａ、２５０℃、５分
加圧加熱した（図６参照）。つぎに、乾燥機で２３０
℃，２４時間アニール処理を行った。そののち、従来の
エッチング法により表裏両面の銅箔３に回路３ａを形成
して、低熱膨張性両面回路基板１１を得た（図７参
照）。この低熱膨張性両面回路基板１１において、ポリ
カルボジイミドのＴｇ：２５０℃で、弾性率：１×１０
⁹Ｐａ（２５０℃において）である。

【００５１】

【実施例２】厚み１００μｍの３６アロイ箔１の所定の
位置に、直径０．３ｍｍφのパンチで孔１ａを開けた。
ついで、３６アロイ箔１の表裏両面に厚み５０μｍのポ
リカルボジイミドフィルム２を加圧加熱接着（３．９２
×１０⁶Ｐａ、２３０℃、３０分）により積層した（図
１０参照）。３６アロイ箔１の孔１ａと同じ位置に直径
０．２ｍｍφのパンチを用いて貫通孔４を開けた。つぎ
に、Ｎｉ粉末（平均粒径１０μｍ）、Ｓｎ／Ｓｂ系半田
粉末（平均粒径１０μｍ）を３０重量％，７０重量％の
割合で混合したのち、アルコール系溶剤に体積比５０％
となるように分散させたペーストを上記貫通孔４上部に
メタルマスク（直径０．２ｍｍφ，厚み１００μｍ）を
用いてスクリーン印刷した。つぎに、乾燥により溶剤を
除去したのち、プレス（９．８×１０⁶Ｐａ、２３０
℃、５分）により圧入し、過度量の粉末をバフ研磨によ
り取り除いた。

【００５２】加圧下で２５０℃まで加温し、上記半田粉
末を溶融させることにより、Ｎｉ粉末が分散された半田
製導電体６からなるビアを設けた。この状態で、乾燥機
にて２３０℃，１５分アニール処理を行った。つぎに、
ポリカルボジイミドシート２の表裏両面に厚み１８μｍ
の銅箔３ａを加圧加熱接着（３．９２×１０⁶Ｐａ、２
３０℃、６０分）で貼り合わせた（図６参照）のち、
３．９２×１０⁶Ｐａ、２５０℃、５分加圧加熱した。
そののち、従来のエッチング法により表裏両面の銅箔３
に回路３ａを形成して、低熱膨張性両面回路基板１１を
得た（図７参照）。この低熱膨張性両面回路基板１１に
おいて、ポリカルボジイミドのＴｇ：２５０℃で、弾性
率：１×１０⁹Ｐａ（２５０℃において）である。

【００５３】

【実施例３】厚み１００μｍの３６アロイ箔１の所定の
位置に、直径０．３ｍｍφのパンチで孔１ａを開けた。
ついで、３６アロイ箔１の表裏両面に予め２３０℃、３
０分で熱処理した厚み５０μｍのポリカルボジイミドフ
ィルム２を加圧加熱接着（３．９２×１０⁶Ｐａ、２３
０℃、３０分）により積層した（図１０参照）。そのあ
とは、実施例１と同様の操作で低熱膨張性両面回路基板
１１を作製した。この低熱膨張性両面回路基板１１にお
いて、ポリカルボジイミドのＴｇ：２５０℃で、弾性
率：１×１０⁹Ｐａ（２５０℃において）である。

【００５４】

【比較例１】厚み１００μｍの３６アロイ箔の所定の位
置に、直径０．３ｍｍφのパンチで孔を開けた。つい
で、３６アロイ箔の表裏両面に、下記の化学式（２）で
表わされるＴｇ：２１０℃，弾性率：１×１０⁷Ｐａ
（＝１Ｅ７Ｐａ）（２５０℃において）のシリコーン変
性ポリイミド接着剤（厚み５０μｍ）を加圧加熱接着
（３．９２×１０⁶Ｐａ、２５０℃、３０分）により積
層した。そのあとは、実施例１と同様の操作で両面回路
基板を作製した。

【００５５】

【化２】

【００５６】

【比較例２】厚み１００μｍの３６アロイ箔の所定の位
置に、直径０．３ｍｍφのパンチで孔を開けた。つい
で、３６アロイ箔の表裏両面に厚み５０μｍのポリカル
ボジイミドフィルム（ポリカルボジイミドのＴｇ：２０
０℃，弾性率：１×１０⁶Ｐａ（＝１Ｅ６Ｐａ）（２５
０℃において）を加圧加熱接着（３．９２×１０⁶Ｐ
ａ、２３０℃、３０分）により積層した。そのあとは、
実施例１と同様の操作で両面回路基板を作製した。

【００５７】上記のように作製した実施例１〜３品の低
熱膨張性両面回路基板および比較例１，２品の両面回路
基板（３ｃｍ□、デイジーチェーン、１００穴）を下記
の吸湿条件で吸湿させ、５分リフロー（ｍａｘ．２５０
℃）した。初期および吸湿リフロー試験後の電気抵抗を
測定した。その結果を下記の表１に示す。

【００５８】

【表１】

【００５９】上記の表１より、絶縁層２の樹脂としてポ
リカルボジイミドを用いた実施例１〜３品は、吸湿リフ
ロー試験後の電気抵抗も初期の電気抵抗と変わらなかっ
たのに対し、絶縁層２の樹脂としてシリコーン変性ポリ
イミド接着剤を用いた比較例１品、および熱処理してい
ないポリカルボジイミドを用いた比較例２品は、吸湿リ
フロー試験後に電気抵抗が上がり、吸湿リフロー試験を
パスすることができなかった。これは、Ｔｇ：２５０℃
以上で、かつ弾性率：１×１０⁹Ｐａ（２５０℃におい
て）以上でないため、樹脂の凝集力が不足しているため
に起こった。これらから、熱処理を施したポリカルボジ
イミドを用いることで、吸湿リフロー特性が向上したこ
とがわかる。

【００６０】また、上記の実施例１〜３品の低熱膨張性
両面回路基板について、熱膨張係数の測定を以下のよう
にして行った。すなわち、熱板上に置いた両面基板に約
５ｃｍの間隔で２点マーキングし、２点間の距離をＣＣ
Ｄカメラで正確に測定した。つぎに、熱板を２００℃ま
で昇温したときの２点間の距離を再度正確に測定して伸
び量を求め、室温から２００℃までの平均熱膨張係数を
算出した。その結果を下記の表２に示す。

【００６１】

【表２】

【００６２】上記の表２に示すように、３６アロイ金属
箔１を有する実施例１〜３品の低熱膨張性両面回路基板
は、すべて極めて低い熱膨張率を示した。このことか
ら、実施例１〜３品の低熱膨張性両面回路基板は低熱膨
張率を有していながら、高信頼性の基板であることが判
る。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明の低熱膨張性両面
回路基板および多層配線基板は、金属箔からなる芯材層
の両面に、Ｔｇ：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１
０⁹Ｐａ（２５０℃において）以上である熱硬化性樹脂
を絶縁層として積層しているため、吸湿リフロー試験を
満足することができ、信頼性が高く、熱膨張率が低い多
層配線基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低熱膨張性両面回路基板の一実施の形
態を示す断面図である。

【図２】上記低熱膨張性両面回路基板の製造方法を示す
断面図である。

【図３】上記低熱膨張性両面回路基板の製造方法を示す
断面図である。

【図４】上記低熱膨張性両面回路基板の製造方法を示す
断面図である。

【図５】上記低熱膨張性両面回路基板の製造方法を示す
断面図である。

【図６】上記低熱膨張性両面回路基板の他の例の製造方
法を示す断面図である。

【図７】多層配線基板の製造方法を示す断面図である。

【図８】上記多層配線基板の製造方法を示す断面図であ
る。

【図９】本発明の多層配線基板の一実施の形態を示す断
面図である。

【図１０】実施例３の説明図である。

【符号の説明】

１芯材層２絶縁層

フロントページの続き (72)発明者中村圭大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者桶結卓司大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内Ｆターム(参考） 5E346 CC08 CC37 CC40 DD22 EE13 GG09 GG15 GG28 HH31 5F044 KK02 KK07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属箔からなる芯材層の両面に、ガラス
転移点：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１０⁹Ｐａ
（２５０℃において）以上である熱硬化性樹脂が絶縁層
として積層されていることを特徴とする低熱膨張性両面
回路基板。
【請求項２】上記絶縁層の両面に配線導体層が設けら
れている請求項１記載の低熱膨張性両面回路基板。
【請求項３】上記芯材層の所定の位置に貫通孔が穿設
され、この貫通孔の内周面が上記絶縁層で覆われて絶縁
され、上記貫通孔の内周面を覆う絶縁層の内周面に金属
層が形成され、この金属層が、低熱膨張性両面回路基板
の表裏両面の配線導体を厚み方向に電気的に接続する電
気導通路となっている請求項１または２記載の低熱膨張
性両面回路基板。
【請求項４】上記金属箔がＮｉ−Ｆｅ系合金箔である
請求項１〜３のいずれか一項に記載の低熱膨張性両面回
路基板。
【請求項５】上記Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔のＮｉ含有量が
３１〜５０重量％である請求項４記載の低熱膨張性両面
回路基板。
【請求項６】上記芯材層に穿設された貫通孔の内周面
を覆う絶縁層の内部全体に金属が充填されている請求項
１〜５のいずれか一項に記載の低熱膨張性両面回路基
板。
【請求項７】上記絶縁層が下記の化学式（１）で表わ
される骨格を備えたポリカルボジイミドを主成分とする
熱硬化性樹脂である請求項１〜６のいずれか一項に記載
の低熱膨張性両面回路基板。【化１】
【請求項８】上記の化学式（１）で表わされる骨格を
備えたポリカルボジイミドを主成分とする熱硬化性樹脂
をガラス転移点：２５０℃以上で、かつ弾性率：１×１
０⁹Ｐａ（２５０℃において）以上にするために、上記
芯材層との積層後に２００〜２３０℃で熱処理するよう
にした請求項７記載の低熱膨張性両面回路基板。
【請求項９】上記芯材層の厚みが１０〜３００μｍの
範囲に設定されている請求項１〜８のいずれか一項に記
載の低熱膨張性両面回路基板。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれか一項に記載の
複数の低熱膨張性両面回路基板がそれぞれ接着剤層を介
して積層一体化され、上記接着剤層には、これを挟む２
つの低熱膨張性両面回路基板の配線導体に当接する部分
の所定位置に孔が穿設され、上記穿孔部に半田製導電体
が設けられ、上記半田製導電体により上記２つの低熱膨
張性両面回路基板の配線導体が電気的に接続されている
ことを特徴とする多層配線基板。