JP2002198629A

JP2002198629A - 配線基板およびその製法

Info

Publication number: JP2002198629A
Application number: JP2000396002A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nishimoto; 昭彦西本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、コア基板に対して微細配線層の密着
性を高め、それらを接続するビアホール導体の接続信頼
性を改善できる配線基板およびその製法を提供する。【解決手段】コア基板１の表面に、少なくとも熱硬化性
樹脂を含む絶縁層１１と、配線回路層７と、異なる前記
配線回路層７間を接続するビアホール導体１３とを有す
る微細配線層３を形成してなる配線基板において、前記
ビアホール導体１３が、該ビアホール導体１３によって
接続される前記配線回路層７のうち少なくとも一方の前
記配線回路層７と前記絶縁層１１とを貫通して設けられ
ており、前記配線回路層７を貫通して設けられた前記ビ
アホール導体１３の最大径が前記コア基板１側に拡径さ
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、配線基板およびそ
の製法に関し、特に、ビルドアップ法による配線基板に
おける配線回路層とビアホール導体との接合構造の改良
に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、パソコンや携帯情報端末、およびネ
ットワークの発達により、モバイルコンピューティング
が急速に普及してきており、それらの電子機器に用いる
ことのできる高密度実装可能な配線基板が要求されてき
ている。

【０００３】また、これらの中枢を担う半導体素子の高
周波化、高速化に伴い、高速伝送に適した配線基板が求
められており、配線基板は電気信号の伝播時間をより短
くするために、電源回路層を強化するとともに、配線回
路層の長さを短くすることが必要であり、さらに、半導
体素子のゲート数の増加とともに、配線回路層を微細
化、狭ピッチ化した配線基板が求められている。

【０００４】そのような高密度配線を有する配線基板の
要求に対応するために、コア基板の表層に微細配線層を
設けたビルドアップ基板が提案されている。このビルド
アップ基板のような配線基板としては、例えば、特開平
２０００−１５１１１８号公報に開示されているような
ものが知られている。

【０００５】この公報に開示された配線基板では、配線
回路層が形成されたコア基板に、一方の表面に金属箔が
設けられたポリオレフィン系樹脂フィルム樹脂層を加熱
圧着した後、この金属箔をエッチングするか、もしくは
金属箔に直接レーザー光を照射して、その一部に開口を
形成し、その開口を介してレーザー光を照射し、ポリオ
レフィン系樹脂フィルム樹脂層にビアホール用の孔を形
成する。

【０００６】その後、ポリオレフィン系樹脂フィルム樹
脂層の上層に設けられた金属箔をエッチングやメッキに
より配線回路層を形成し、このポリオレフィン系樹脂フ
ィルム上の配線回路層とともに、ビアホールに薄い無電
解の銅めっき膜と、その表面に厚付けの電解銅メッキを
行い、コア基板の配線回路層と微細配線層の配線回路層
とを接続するビアホール導体を形成することにより、微
細配線を有する配線基板を作製する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平２０００−１５１１１８号公報では、配線基板中の
コア基板の配線回路層と微細配線層の配線回路層とを接
続するビアホール導体が銅メッキで形成され、また、微
細配線層の絶縁層がポリオレフィン系樹脂フィルムで形
成されており、ビアホール導体が銅１００％の金属、そ
して、絶縁層が１００％有機樹脂であることから、配線
基板の厚み方向に形成されたビアホール導体と絶縁層と
の間に大きな熱膨張係数の違いがあり、温度サイクル試
験等の環境変化の繰り返しによって微細配線層に形成さ
れている配線回路層とビアホール導体との接合が低下
し、最終的に断線するという問題があった。

【０００８】また、ビアホール導体や、配線回路層の一
部を無電解や電解メッキで形成するために、メッキ処理
中にメッキ液が微細配線層の絶縁層に浸透したり、開口
して形成されたビアホールから流入し、絶縁層の空隙に
入り込み、配線基板を作製する際に積層不良を起こした
り、イオンマイグレーションによる絶縁不良が発生する
という問題があった。

【０００９】また、従来の配線基板では、コア基板を予
め硬化した後、その表面に微細配線層となる絶縁層を形
成しており、化学的な結合が弱く、密着強度が不足して
いるため、温度サイクル試験や高温高湿試験において、
コア基板と微細配線層の絶縁層との界面で剥離が生じる
という問題があった。

【００１０】従って、本発明は、上記のような従来のビ
ルドアップ法における課題を解決するものであり、具体
的には、コア基板に対して微細配線層の密着性を高め、
配線回路層とビアホール導体との接続信頼性を改善でき
る配線基板およびその製法を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の配線基板では、
少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁基板の表面および／
または内部に形成された配線回路層を形成してなるコア
基板の表面に、少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁層
と、配線回路層と、異なる前記配線回路層間を接続する
ビアホール導体とを有する微細配線層を形成してなる配
線基板において、前記ビアホール導体が、該ビアホール
導体によって接続される前記配線回路層のうち少なくと
も一方の前記配線回路層と前記絶縁層とを貫通して設け
られており前記配線回路層を貫通して設けられた前記ビ
アホール導体の最大径が前記コア基板側に拡径されてい
ることが重要である。

【００１２】このような構成によれば、ビアホール導体
自体が配線回路層となる金属箔に形成された貫通孔内に
入り込むことによってアンカーとなり、ビアホール導体
と配線回路層との接合性を高めることができる。

【００１３】また、ビアホール導体の最大径が、配線回
路層に形成された貫通孔の形状に則して、コア基板側に
向かって拡大するように形成されているために、ビアホ
ール導体が貫通孔に入り込みやすくなり、アンカー効果
を高め、ビアホール導体と配線回路層との接合をさらに
強化することができる。

【００１４】本発明の配線基板では、配線回路層に形成
されたビアホール導体のうち、コア基板側の最大径をＤ
１、前記コア基板側と反対側の最大径をＤ２としたとき
に径比が、Ｄ２／Ｄ１≦０．９８の関係を満足すること
が望ましい。

【００１５】ビアホール導体の最大径をこのような関係
にすることによって、ビアホール導体と配線回路層との
接合性をさらに向上でき、機械的接合性ならびに電気的
接合性の安定化を図ることができる。

【００１６】本発明の配線基板では、微細配線層におけ
る配線回路層のビアホール導体の内壁の表面粗さ（Ｒ
ａ）が０．２μｍ以上であることが望ましい。貫通孔の
内壁の表面粗さを大きくすることによって、配線回路層
に対するビアホール導体の接合性をさらに高めることが
できる。

【００１７】本発明の配線基板では、微細配線層におけ
る配線回路層が絶縁層の主面に埋設されてなることが望
ましい。このように、配線回路層を絶縁層の表面と同一
平面となるように埋設することで、配線基板の表面を平
滑にでき、従来の配線基板のように、コア基板表面の配
線回路層の凹凸が微細配線層に反映されることなく微細
配線層を平滑に形成できる。そして、その上面に対して
平坦性が要求される半導体素子のフリップチップ実装を
確実にし、実装信頼性を高めることができる。

【００１８】また、コア基板においても、微細配線層と
同様に配線回路層が絶縁基板の表面に埋設されることに
よって、コア基板表面を平坦化することができる。

【００１９】本発明の配線基板では、ビアホール導体が
低融点金属を含む金属粉末と熱硬化性樹脂により構成さ
れていることが望ましい。ビアホール導体に低融点金属
を含有させることにより、ビアホール導体の焼結性を高
めることができるとともに、低融点金属によって、金属
粉末間あるいは金属粉末間と配線回路層との間を接続す
ることができる。また、金属粉末の粒界に熱硬化性樹脂
が充填されているために、絶縁層とビアホール導体との
接着性を高めるとともに、それらの間の熱膨張係数のミ
スマッチを低減できる。

【００２０】さらに、ビアホール導体に含まれる金属粉
末が互いに溶着されていれば、ビアホール導体の金属粉
末同士、あるいは配線回路層との接合性をさらに高める
ことができる。

【００２１】本発明の配線基板の製法は、（ａ）フィル
ム上に配線回路層を形成する工程と、（ｂ）前記フィル
ム表面に形成された前記配線回路層を、少なくとも熱硬
化性樹脂を含有する未硬化のコア用絶縁シートの主面に
転写してコア素体を形成する工程と、（ｃ）フィルムに
接着剤を介して金属箔を接着させ、前記金属箔をエッチ
ング処理して配線回路層を形成するとともに、該配線回
路層の所定個所に外径が表面側に拡径したビアホール導
体を形成するための貫通孔を形成する工程と、（ｄ）
（ｂ）工程によって得られたコア素体の表面に表層用絶
縁シートを積層して表層積層体を形成する工程と、
（ｅ）（ｃ）工程によって得られた前記フィルム表面に
形成された貫通孔を有する前記配線回路層を、（ｄ）で
得られた表層積層体の表層用絶縁シートの表面に転写す
る工程と、（ｆ）前記表層用絶縁シート上に転写された
配線回路層の所定個所に形成された貫通孔にレーザー光
を照射し、該貫通孔を通過したレーザー光によって前記
表層用絶縁シートに貫通孔を形成する工程と、（ｇ）
（ｆ）で得られた前記配線回路層の貫通孔および前記表
層用絶縁シートの貫通孔に導体ペーストを充填して配線
シートを形成して積層体を形成する工程と、（ｈ）必要
に応じ、（ｇ）で得られた積層体の表面に（ｃ）〜
（ｇ）工程を繰り返し施す工程と、（ｉ）（ｇ）または
（ｈ）で得られた積層体に加圧加熱を行って一括硬化す
る工程、とを含む製法である。

【００２２】この製法によれば、予め形成した配線回路
層を未硬化のコア用絶縁シートに転写することにより、
配線回路層をその表面に容易に埋設して形成することが
でき、コア基板の平坦性を高めることができる。

【００２３】また、コア基板上に形成される微細配線層
にもコア基板の表面状態を反映した凹凸が形成されない
ために、半導体素子等の実装を確実に行うことができ、
配線基板の実装信頼性を高めることができる。

【００２４】そして、フィルム上で配線回路層の一部に
貫通孔を形成し、これを表層用絶縁シートに転写した
後、その貫通孔にレーザー照射を行い、この貫通孔を通
過したレーザー光によって表層用絶縁シートの外径が表
面側に拡径した貫通孔を形成するため、配線回路層がレ
ーザー光を遮蔽し、微小且つばらつきの少ないビアホー
ル導体を形成することができる。

【００２５】さらに、本発明の配線基板の製法では、ビ
アホール導体がメッキではなく導体ペーストで形成され
るため、微細配線層とコア基板との界面、あるいはそれ
らの内部にメッキ液の浸入がなく、配線基板内の剥離や
マイグレーションを抑制することができる。

【００２６】また、コア基板と微細配線層とを未硬化状
態で一括硬化して作製するために、絶縁層間に強固な化
学結合が得られ、コア基板と微細配線層との間で層間剥
離を見ないほどの高い密着性を得ることができる。

【００２７】本発明の配線基板の製法では、（ｃ）工程
において、前記配線回路層に形成されたビアホール導体
のうち、コア基板側の最大径をＤ１、前記コア基板側と
反対側の最大径をＤ２としたときの径比が、Ｄ２／Ｄ１
≦０．９８の関係を満足するような工程を含むことを特
徴とする。

【００２８】この工程では、金属箔に予め貫通孔を加工
して配線回路層を形成した後、ビアホール導体を形成す
るために、径比の異なるビアホール導体を容易に形成で
きる。

【００２９】本発明の配線基板の製法では、（ｃ）工程
において、微細配線層における配線回路層の貫通孔内壁
の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上とするような工程
を含むことを特徴とする。

【００３０】この工程では、金属箔を予め粗化した配線
回路層を用いて微細配線層を形成するために、配線回路
層とビアホール導体をとの接合性や、配線回路層と絶縁
層との密着性を、容易に高めることができる。

【００３１】本発明の配線基板の製法では、（ｅ）にお
いて、微細配線層における配線回路層を表層用絶縁シー
トの主面に埋設するような工程を含むことを特徴とす
る。

【００３２】この工程は、金属箔を予めパターン加工し
て配線回路層を形成し、これを未硬化の表層用絶縁シー
トに転写する工程であるため、配線回路層を容易に絶縁
層に埋設することができ、配線基板の平滑性を高めるこ
とができる。

【００３３】本発明の配線基板の製法では、（ｂ）にお
いて、コア積層体における配線回路層をコア用絶縁シー
トの主面に埋設するような工程を含むことを特徴とす
る。

【００３４】この工程も、微細配線層に対する配線回路
層の場合と同様、金属箔を予めパターン加工して配線層
を形成し、これを未硬化のコア用絶縁シートあるいは多
層絶縁シートに転写する工程であるため、配線層を容易
にコア基板に埋設することができる。

【００３５】本発明の配線基板の製法では、（ｇ）にお
いて、導体ペーストが低融点金属を含む金属粉末と熱硬
化性樹脂とを含有させるような工程を含むことを特徴と
する。

【００３６】この工程では、例えば、融点（ｍｐ）３０
０℃以下の低融点金属を混合して調製した導体ペースト
を貫通孔の充填する工程であるため、配線基板を硬化す
る際に、容易に金属粉末同士を接合できる。

【００３７】本発明の配線基板の製法では、導体ペース
トを電気的に溶着することによりビアホール導体を形成
するような工程を含むことを特徴とする。金属粉末を電
気的に溶融して接合する方法であるために、金属粉末の
充填性を容易に高めることができるとともに、配線回路
層との接合をさらに強くできる。

【００３８】

【発明の実施の形態】（構造）本発明の配線基板の一形
態について、図１の概略断面図および図２（ａ）、
（ｂ）の要部拡大断面図をもとに詳細に説明する。

【００３９】本発明の配線基板は、コア基板１の表面に
微細配線層３が形成され構成されている。コア基板１
は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁基板５の表面お
よび／または内部に配線回路層７が形成され、必要に応
じて、これらの異なる配線回路層７間を接続するために
絶縁基板５の厚み方向にコア用ビアホール導体１３が形
成されている。

【００４０】また、コア基板１の表面に形成された微細
配線層３は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む絶縁層１１
と、その主面に埋設された配線回路層７とが交互に積層
され、この微細配線層３内部において、上下に形成され
た形成された配線回路層７同士、およびこの配線回路層
７とコア基板１の表面に形成された配線回路層７とは、
微細配線層３内に形成されたビアホール導体１３によっ
て電気的に接続されている。

【００４１】本発明によれば、微細配線層３の内部に形
成されたビアホール導体１３は、絶縁層１１を貫通する
とともに、このビアホール導体１３によって接続されて
いる２つの配線回路層７のうち少なくとも一方の配線回
路層７をも貫通して設けられており、この配線回路層７
に設けられたビアホール導体１３は最大径がコア基板１
側に拡径されていることも重要である。

【００４２】即ち、配線回路層７に形成されたビアホー
ル導体１３の形状は、図２に示すように略台形型に形成
されている。

【００４３】即ち、配線回路層７に形成されたビアホー
ル導体１３は配線回路層７に形成された貫通孔１５に金
属粉末を充填して形成されたものであり、図２（ａ）に
示すように、この貫通孔１５の内径がコア基板１側に拡
径されて形成されている。また、図２（ｂ）に拡大して
示しているように、貫通孔１５の内壁は粗化され、ビア
ホール導体１３が密接に接合されている。

【００４４】つまり、配線回路層７に形成された貫通孔
１５のコア基板１側の最大径Ｄ１は、コア基板１側と反
対側の貫通孔１５の最大径Ｄ２よりも大きく、且つビア
ホール導体１３の最大径Ｄ３よりも、Ｄ１が小さくなる
ように形成されている。

【００４５】より詳細には、貫通孔１５の最大径を上記
のように規定した時、径比はＤ２／Ｄ１≦０．９８を満
足するように形成され、特に、その径比は０．９７以下
が望ましい。

【００４６】即ち、貫通孔の最大径Ｄ２が１０〜５０μ
ｍ、Ｄ１が２０〜６０μｍ、また、ビアホール導体の最
大径Ｄ３が１００μｍ以下、特に、３０〜９０μｍとす
ることが、ビアホール導体１３の寸法とその抵抗ばらつ
きを安定化させ、接続信頼性を高める上で望ましい。

【００４７】これによって、配線回路層７の最大径Ｄ２
側の主面と内壁とのなす角度θは９０°よりも小さく、
特に、８０°以下であることが好ましい。

【００４８】また、配線回路層７の貫通孔１５の最大径
Ｄ２が最大径Ｄ１の０．８〜０．９８である場合に、貫
通孔１５に対してビアホール導体１３の充填性が高ま
り、配線回路層７に対するビアホール導体１３のアンカ
ー効果をさらに高めることができる。

【００４９】また、このような貫通孔１５を形成する配
線回路層７の厚みは、配線回路層７の絶縁層１１への埋
設のしやすさの考慮から、３〜３５μｍが好ましく、特
に、配線回路層７の微細加工性、インピーダンスマッチ
ングを安定化させるために、特に、９〜１８μｍが望ま
しい。

【００５０】また、ビアホール導体１３が形成される配
線回路層７には、ビアホール導体１３との接続部が円形
のパッドによって形成されていてもよく、そのパッド径
はビアホール導体１３との接合性を安定化するためにビ
アホール導体１３の最大径Ｄ３よりも大きく、８０〜２
００μｍが望ましい。

【００５１】さらに、微細配線層３に形成されている配
線回路層７の配線幅は、この表面に実装される半導体素
子のパッド径やパッドピッチに対応するために、５〜５
０μｍが好ましく、特に、配線回路層７のインピーダン
スマッチングを安定させる点において、１０〜４０μｍ
が望ましい。また、コア基板１に形成されている配線回
路層７の配線幅は、コア基板１の配線密度を高めるため
に、３０〜２００μｍが好ましい。

【００５２】また、配線回路層７に形成された貫通孔１
５の内壁の表面粗さ（Ｒａ）は、ビアホール導体１３中
に含まれる金属粉末と有機樹脂とを貫通孔１５の内壁に
接着させるために、０．２μｍ以上であることが望まし
い。さらに望ましくは配線回路層７のアンカー効果を高
めるために０．４μｍ以上が好ましい。一方、表面粗さ
が０．２μｍより小さいと、ビアホール導体１３と配線
回路層７との接合が弱くなり信頼性試験においての電気
的断線が発生する場合がある。

【００５３】また、絶縁層１１の主面に埋設された配線
回路層７は、絶縁層１１に対して、配線回路層７が同一
平面になるように平滑化されていることが望ましいが、
特に、配線回路層７の厚みの６０％以上が埋設されてい
ることが望ましい。

【００５４】また、絶縁基板５の主面に埋設された配線
回路層７もまた微細配線層３における配線回路層７と同
様、平坦化されていることが望ましく、配線回路層７の
厚みの５０％以上埋設されていることが好ましい。

【００５５】また、ビアホール導体１３に含有される導
体材料として、金、銀、銅、アルミニウム等から選択さ
れる少なくとも１種以上を含む金属粉末とともに低融点
金属としては、より低融点化を行うために、Ｐｂ、Ｓ
ｎ、Ｂｉなどを含むことが望ましい。

【００５６】また、ビアホール導体１３に含まれる金属
粉末の粒子径は粒度分布を有し、配線回路層７に形成さ
れた貫通孔１５の内壁への濡れをよくするために、貫通
孔１５の内壁の粗度と同程度の粒子径を有することが望
ましく、その粒子径の範囲は０．１〜５μｍが好まし
い。

【００５７】そして、本発明によれば、ビアホール導体
１３は、相対密度８０％以上、望ましくは９０％以上と
することが望ましい。ビアホール導体１３の相対密度を
８０％以上にするには、ビアホール導体１３と接続して
いる配線回路層７を絶縁層１１に埋設するとともに、少
なくともハンダ、ビスマス等の融点が３００℃以下の低
融点金属ペースト中に含有させ、この後圧力をかけなが
ら熱硬化性樹脂を硬化させる時に溶融させて緻密化させ
ると良い。

【００５８】また、導体ペーストを充填後パルス電流を
通電させることによって金属粉末を焼結させ、相対密度
８０％以上とすることもできる。相対密度が８０％未満
では高温放置等の信頼性試験において、ビアホール導体
１３が酸化して電気抵抗が上昇する恐れがある。

【００５９】尚、コア基板１を積層体によって形成する
場合、このコア基板１構成している各絶縁基板５の厚み
は、５０〜２００μｍが好ましい。特に、コア用ビアホ
ール導体９の直径や配線回路層７の配線幅との間での電
気抵抗の調和やインピーダンスマッチング、さらには、
絶縁層１１を構成している絶縁材料の比誘電率等を考慮
して、８０〜１５０μｍが望ましい。また、絶縁材料の
比誘電率は、高速、高周波信号の伝送に適するように、
ε＜５が好ましい。そして、コア基板１の全体厚みは、
基板強度や撓み強さ、実装時の割れなどを抑えるため
に、特に１００μｍ〜３０００μｍが望ましい。

【００６０】また、コア基板１を構成しているコア用ビ
アホール導体９の直径は、５０〜３００μｍが好まし
い。特に、微細配線層３に形成された配線回路層７やビ
アホール導体１３との電気抵抗の調和やインピーダンス
マッチング、さらには、絶縁基板５を構成している絶縁
材料の比誘電率等を考慮して、８０〜２００μｍが望ま
しい。

【００６１】（材料）本発明の配線基板を構成する絶縁
材料としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹
脂、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、ポリアミドビスマレイミド等のいずれかの熱硬化性
樹脂が用いられる。特に、高周波特性や耐熱性の点で優
れたＰＰＥ樹脂が好適に用いられる。

【００６２】特に、コア基板１には、そのコア基板１の
強度を高めるために、ガラスからなる繊維体や無機質フ
ィラーを含有することが望ましい。

【００６３】また、微細配線層３における絶縁層１１中
には無機質フィラーを配合することによって、コア基板
１と微細配線層３との熱膨張特性を近似させるととも
に、この配線基板の表面に実装される半導体素子や電子
部品の実装信頼性を高めることができる。

【００６４】用いられる無機質フィラーの成分として
は、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ等が好適であり、そし
て、無機質フィラーの平均粒径は２０μｍ以下、特に１
０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末が用
いられる。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１５：８５〜９５：５の比率範囲で
混合されることが望ましい。

【００６５】また、コア基板１や微細配線層３の配線回
路層７を形成する金属箔として、高い導電率を有し、且
つ微細加工が容易でしかも比較的安価な銅が好適に用い
られる。

【００６６】（製法）次に、本発明の配線基板の製法に
ついて図３、４をもとに具体例を説明する。

【００６７】この製法に用いられる絶縁シートは、未硬
化状態の熱硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂と無機質フ
ィラーなどの組成物を混練機や３本ロールなどの手段に
よって十分に混合し、これを圧延法、押出法、射出法、
ドクターブレード法などによってシート状に成形するこ
とにより作製される。なお、本製法において、未硬化と
は、成形したのみで一切の熱処理がされていない絶縁シ
ートのことをいい、また、半硬化状態とは、熱硬化性樹
脂が完全硬化するに十分な温度よりもやや低い温度に加
熱して調製された状態のことである。

【００６８】図３は、本発明における配線基板の積層体
からなるコア基板１の製造方法の一例を説明するための
工程図である。まず、コア用絶縁シート３１にレーザー
でコア用ビアホール３３を形成する（ａ）。次に、コア
用ビアホール３３内に導体ペーストを充填し、コア用ビ
アホール導体３５を形成する（ｂ）。その後、以下のよ
うにして、フィルム３７上に作製した鏡像の配線回路層
３９を熱圧着により転写する。

【００６９】転写法による配線回路層３９の形成は、後
に図５で詳述するように、まず、予め適当なフィルム３
７の表面に金属箔４１を接着した後、これを周知のフォ
トレジスト法などによって配線回路層３９の鏡像パター
ンを形成する。

【００７０】そして、この配線回路層３９の鏡像パター
ンを有するフィルム３７を未硬化のコア層用絶縁シート
３１の表面に積層し（ｃ）、３ｋｇ／ｃｍ²以上の圧力
を印加した後、フィルム３７を剥離する（ｄ）ことによ
り、コア用絶縁シート３１の表面に配線回路層３９を転
写するとともに、配線回路層３９をコア用絶縁シート３
１の表面に埋設し、コア配線シート４３を得ることがで
きる（ｅ）。

【００７１】次に、上記と同様にして、得られた配線シ
ート４３を複数枚位置合わせし（ｆ）、仮積層してコア
積層体４５を作製することができる（ｇ）。ここで用い
られるコア積層体４５中には特に、繊維体を含有する絶
縁シートを含有することが望ましい。

【００７２】尚、コア用絶縁シート３１が単層の場合は
コア素体として形成される。

【００７３】次に、上記のコア積層体４５の表面に、以
下のようにして微細配線層３を形成する。この工程を図
４に基づき説明する。

【００７４】この微細配線層３を形成するための表層用
絶縁シート５１はコア積層体４５に用いられたコア用絶
縁シート３１と同様の製法で作製された絶縁シートが用
いられる。

【００７５】先ず、図４（ａ）に示すようなコア積層体
４５の両表面に対して、図４（ｂ）に示すように、微細
配線層３の絶縁層１１となる表層用絶縁シート５１を積
層圧着する。この表層用絶縁シート５１は繊維体を含ま
ない熱硬化性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂と無機質フィ
ラーとからなる絶縁性複合材料によって構成することが
望ましい。特に、コア基板１の表層に形成される絶縁層
１１の熱膨張係数を制御するために熱硬化性樹脂ととも
に無機フィラーを混合することがより好ましい。

【００７６】また、この表層用絶縁シート５１中に繊維
体が含まれると、ガラス織布自体の不均一性によって、
後述するビアホール５３を形成した時にビアホール５３
径にばらつきが生じやすく、特に、ガラス織布等の繊維
体を含む場合には、多湿中で長期保存するとガラス繊維
と有機樹脂との界面を水分が拡散してマイグレーション
をもたらす等の弊害が生じるためである。

【００７７】そして、この表層用絶縁シート５１の厚み
は、上記作用を十分に発揮させる上で、１０μｍ以上、
特に２０μｍ以上であることが望ましく、その厚みが１
０μｍよりも薄いと、硬化後にこの表層用絶縁シート５
１が最表面層の絶縁層１１となる場合には、絶縁層１１
による外気中の水分の内部への拡散を十分に抑制するこ
とが難しく、絶縁層１１間においてマイグレーションが
生じやすくなる。

【００７８】次に、図４（ｃ）に示すように、未硬化状
態の表層用絶縁シート５１の表面に配線回路層３９を圧
着形成することにより、表層用絶縁シート５１の表面に
配線回路層３９が埋設して形成された微細配線シート５
５が形成される。

【００７９】この微細配線シート５５の形成は、例え
ば、表層用絶縁シート５１の表面全面に金属箔を接着
し、周知のフォトレジスト法を経て、鏡像の配線回路層
３９を形成した後、圧力を印加して配線回路層３９を表
層用絶縁シート５１の表面に埋設することによっても形
成できるが、本発明によれば、フィルム３７表面で金属
箔にパターン加工して作製した配線回路層３９を表層用
絶縁シート５１表面に転写させることによって形成す
る。

【００８０】このように、予めパターン加工して作製し
た配線回路層３９を表層用絶縁シート５１表面に転写す
る条件は、温度１２０〜１５０℃、圧力１０〜１００ｋ
ｇ／ｃｍ²、時間１〜６０ｍｉｎ．とすることにより、
配線回路層３９を容易に絶縁層４７に埋設するととも
に、表層用絶縁シート５１の変形を抑制することができ
る。

【００８１】この方法によれば、表層用絶縁シート５１
の表面への配線回路層３９の形成と配線回路層３９の埋
設処理とを同時に行うことができるとともに、この後の
ビアホール導体５７の形成においても、エッチングやメ
ッキを行うことなく配線回路層３９を形成できるために
工程を簡略化できる点で有利である。

【００８２】また、本発明によれば、この表層用絶縁シ
ート５１の表面に配線回路層３９を転写する前に、配線
回路層３９に対して、後に表層用絶縁シート５１に形成
されるビアホール導体５７の位置に相当する所定の個所
に貫通孔５９を形成することが重要である。

【００８３】そこで、配線回路層３９の形成方法につい
て、図５の工程に基づき具体的に説明する。

【００８４】先ず、ＰＥＴフィルム３７上に厚み８〜２
０μｍの銅箔を貼り合わせて転写用の金属箔４１付きフ
ィルム３７を準備する（ａ）。次に、この金属箔表面に
ドライフィルムレジスト６０を貼付し（ｂ）、露光し
て、炭酸ナトリウムによる現像、および塩化第二鉄によ
るエッチング、水酸化ナトリウムによる剥離を行い、Ｐ
ＥＴフィルム３７上に配線回路層３９を形成する
（ｃ）。その後、配線回路層３９のビアホール導体５７
形成箇所にレーザー光によって貫通孔５９を形成する
（ｄ）。

【００８５】この配線回路層３９に形成された貫通孔５
９は、図６に拡大して示しているように、貫通孔５９の
上面側の最大径Ｄ１はフィルム３７側の最大径Ｄ２に対
して、Ｄ１＞Ｄ２であることが重要であり、特に、Ｄ２
／Ｄ１≦０．９８であることが望ましい。

【００８６】配線回路層３９の所定個所に形成されたこ
の貫通孔５９を上記の関係にするためには、エッチング
速度を２〜５０μｍ／ｍｉｎ．とすることによりでき
る。

【００８７】また、配線回路層３９の貫通孔５９は、エ
ッチングによりその径のばらつきを±５μｍの精度で形
成できるため、ビアホール５３の径も±５μｍの制度で
形成できる。

【００８８】次に、図４（ｄ）に示すように、配線回路
層３９の所定個所に形成された貫通孔５９にレーザー光
を照射して、表層用絶縁シート５１にビアホール５３を
形成する。このビアホール５３の加工には、ＣＯ₂、Ｙ
ＡＧ、エキシマレーザー等が使用できる。このようにし
て配線回路層３９ならびに表層用絶縁シート５１に同時
に、配線基板の主面に対して垂直方向に貫通孔５９を形
成することができる。

【００８９】次に、図４（ｅ）に示すように、このビア
ホール５３および貫通孔５９に導体ペーストを充填して
ビアホール導体５７を形成し、コア積層体４５の表面に
微細配線層３となる微細配線シート５５を形成した積層
体６１を形成する。

【００９０】また、ビアホール導体５７用の導体材料と
しては、金、銀、銅、アルミニウム等から選ばれる少な
くとも１種以上を含む金属粉末と有機樹脂等を混合した
導体ペーストが用いられる。

【００９１】さらに、この有機樹脂は不揮発性で絶縁層
４７を構成する有機樹脂と反応するものを用いるのが望
ましい。また、導体ペーストの充填方法として常圧の印
刷機等も使用できるが、真空印刷機を用いる方がより充
填率を上げることができる。

【００９２】次に、図４（ｂ）〜（ｅ）の工程を繰り返
すことによって、図４（ｆ）に示すような微細配線シー
ト５５を多層化した積層体６１を作製する。

【００９３】最後に、この積層体６１を、ホットプレス
機を用いて、１８０〜２４０℃、１０〜１００ｋｇ／ｃ
ｍ²、１〜５時間の加圧加熱処理を行うことにより配線
基板を得ることができる。

【００９４】また、この配線回路層３９は図５（ｄ）の
工程後に粗化処理して貫通孔５９の内壁を粗化すること
が望ましい。この粗化処理は金属箔４１の種類によって
も異なるが、蟻酸、ＮａＣｌＯ₂ _、ＮａＯＨ、Ｎａ₂ＰＯ₄
あるいはこれらの混合液等の酸性溶液等を吹き付けた
り、ディッピングして行うのが良く、特に蟻酸で行うの
が表面粗さを細かく制御できる点で望ましい。

【００９５】また、本発明の配線基板の製法では、図４
（ｄ）工程に示すように、表層用絶縁シート５１上に転
写された配線回路層３９の所定個所に形成された貫通孔
５９にレーザー光を照射し、この貫通孔５９を通過する
レーザー光によって表層用絶縁シート５１に貫通孔５９
を形成し、この貫通孔５９に導体ペーストを充填して微
細配線シート５５を形成する工程を含むものであるが、
この製法におけるレーザー出力は、０．０３〜０．３ｍ
Ｊが望ましく、場合によっては、配線回路層３９の上面
にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリイミド
製の保護層を用いることが配線回路層３９や絶縁層４７
の表面を保護するために効果的である。

【００９６】また、絶縁層４７の貫通孔５９はデスミア
処理をすればさらに清浄なビアホール５３を形成でき
る。

【００９７】また、最表面の配線回路層３９の貫通孔５
９から露出したビアホール導体５７上にメッキを行い、
配線回路層３９を金属面とすることにより、さらにビア
ホール導体５７の信頼性を高め、また、配線回路層３９
に実装される半導体素子や電子部品等との接続信頼性を
さらに高めることができる。

【００９８】また、本発明によれば、コア基板１とその
表裏面に形成した微細配線層３を一括で硬化するため、
コア基板１を形成する絶縁基板５とその表裏に形成する
微細配線層３おいて、硬化の際に化学反応により結合を
形成することが望ましい。特に望ましくは絶縁基板５と
微細配線層３の樹脂が同一のものがよい。化学反応によ
り結合をしない樹脂を用いた場合には、コア基板１と表
裏の微細配線層３との界面で層間剥離が発生し電気断線
が発生しやすくなる。また、この製法によれば、上記の
ようにして得られた微細配線シート５５を複数枚重ね一
括硬化することにより配線基板を作製することもでき
る。

【００９９】さらに、本発明によれば、各層において配
線回路層３９の加工、絶縁層４７の加工を並列に行うこ
とができるため、また、コア基板１とその表裏の微細配
線層３を一括で硬化できるため、短いサイクルタイムで
配線基板を作製することができる。

【０１００】尚、半導体素子を接合するバンプを高密度
に狭ピッチで形成しやすくするために、必要に応じて、
配線基板の表面にソルダーレジストが形成される。ま
た、ソルダーレジストは微細配線加工が容易な感光性エ
ポキシ樹脂が好適に用いられる。そして、この配線基板
の表面に形成されるソルダーレジスト層の厚みは１０〜
５０μｍであることが望ましい。

【０１０１】（作用）本発明の配線基板では、コア基板
１の表面に形成されている微細配線層３の配線回路層１
１の所定個所にコア基板１側に拡径された貫通孔１５を
設けることにより、この貫通孔１５内にビアホール導体
１３が入り込むことによって、アンカー効果が高まり、
このビアホール導体１３と配線回路層１１との接合性を
高めることができる。

【０１０２】また、配線回路層７に形成された貫通孔１
５が、配線回路層７の厚み方向にコア基板１側に向かっ
て、その最大径が拡大するようにテーパが形成されてい
るために、ビアホール導体１３が貫通孔１５の側面にも
接着され、さらにビアホール導体１３と配線回路層７と
の接合を強化することができる。

【０１０３】

【実施例】（配線基板の作製）コア基板１のコア用絶縁
シート３１としてアリル化ポリフェニレンエーテル樹脂
（Ａ−ＰＰＥ樹脂）系のプリプレグを用意した。このプ
リプレグにＣＯ₂レーザーでコア用ビアホール３３加工
を行い、次いで銅の表面を銀でコーティングした粉末の
導電性ペーストをコア用ビアホール３３に充填した。

【０１０４】一方では、３８μｍのＰＥＴフィルム３７
に１２μｍの厚さの銅箔を貼り合わせて転写用の銅箔付
きフィルムを準備した。銅箔表面にドライフィルムレジ
ストを貼付し、露光、炭酸ナトリウムによる現像、塩化
第二鉄によるエッチング、水酸化ナトリウムによる剥離
を行い、ＰＥＴフィルム３７上に配線回路層３９を形成
した。

【０１０５】次に、ＰＥＴフィルム３７上に形成した配
線回路層３９を１３０℃、２０ｋｇ／ｃｍ²でプリプレ
グに転写し、コア配線シート４３を作製した。そして、
このコア配線シート４３を４層重ね合わせてコア積層体
４５を作製した。

【０１０６】一方、熱硬化性樹脂としてＡ−ＰＰＥ樹脂
を用い、さらに無機フィラーとして球状シリカを用い、
これらをＡ−ＰＰＥ樹脂：無機フィラーが体積比で５
０：５０となる組成物を用い、これをドクターブレード
法によって厚さ４０μｍの未硬化状態の表層用絶縁シー
ト５１を作製し、これをコア積層体４５の両面に仮積層
した。

【０１０７】また、コア積層体４５の時と同様にＰＥＴ
フィルム３７上に配線回路層３９を形成した。この場
合、配線パターンとともに、ビアホール５３の形成箇所
に貫通孔５９が形成された配線回路層３９とした。この
配線回路層３９パターンに１０％の蟻酸を用いて貫通孔
５９の内壁を粗化処理した。その後、表層用絶縁シート
５１の上面に１３０℃、５０ｋｇ／ｃｍ²で転写して、
微細配線シート５５を形成した。

【０１０８】そして、配線回路層３９に形成された上面
の直径が４５μｍの貫通孔１５にＣＯ₂レーザーを用い
て表層用絶縁シート５１の所定位置に直径５０μｍのビ
アホール５３を形成した。

【０１０９】このようにして配線回路層３９ならびに表
層用絶縁シート５１に同時に、配線基板の主面に対して
垂直方向に貫通孔５９を形成した。

【０１１０】次に、銀をコーティングした銅粉末とハン
ダ粉末とバインダーに加えてＰｂフリーハンダ粉末を０
〜４０重量％添加して作製した導体ペーストをこのビア
ホール５３に埋め込んだ。この導体ペーストを真空印刷
機によりビアホール５３に埋め込み、一部のサンプルは
パルス電源により通電処理を行った。

【０１１１】次に、再度上記と同じ条件で微細配線シー
ト５５を形成し、レーザー加工した後、導体ペーストを
埋め込むことによって積層体６１を作製し、一部のサン
プルは再びパルス電源による通電処理を行った。その
後、２００℃、２０ｋｇ／ｃｍ ²ですべての積層体６１
の硬化とビアホール導体の緻密化を行い配線基板を得
た。

【０１１２】一方、配線回路層３９に形成した貫通孔５
９の最大径Ｄ１とＤ２を同じ寸法とした、図７に示すよ
うな従来の配線基板を作製して比較試料とした。

【０１１３】（評価）作製した配線基板において、配線
回路層７の貫通孔１５の断面をＳＥＭ観察することによ
って、貫通孔１５の最大径Ｄ１、Ｄ２を測定した。ま
た、配線回路層７の内壁の表面粗さ（Ｒａ）は粗化処理
後にＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により測定した。また、
ビアホール導体１３の相対密度は、表層およびコアのビ
アホールの体積とこれらのビアホール導体の重量を測定
し、嵩密度を算出し、それを理論密度で割ることにより
求めた。

【０１１４】次に、作製した配線基板について、−５５
℃〜１２５℃の温度条件で１０００サイクルの温度サイ
クル試験と、１５０℃において、１０００時間の高温放
置試験を行った。

【０１１５】上記試験の前後で８００個のビアホール導
体１３を配線回路層７で接続した直列抵抗回路の抵抗変
化が１０％以内のものを良品、１０％を越えるものを不
良品としてＮ数２０個の配線基板について試験した。そ
の結果を表１に示した。

【０１１６】

【表１】

【０１１７】表１に示すように配線回路層７の貫通孔１
５の一方側を拡径した試料Ｎｏ．２〜２２では、いずれ
の試料においてもビアホール導体１３の相対密度が８２
％以上となり、温度サイクル試験および高温放置試験に
おいて、貫通孔のテーパを形成しなかった試料Ｎｏ．１
に比較して不良数を低減できた。また、貫通孔１５の一
方側の拡径に加えて、配線回路層７の内壁の表面粗さ
（Ｒａ）を０．２μｍ以上とした試料Ｎｏ．３〜６、８
〜１９では、温度サイクル試験および高温放置試験にお
いて不良数をさらに低減でき、高信頼性の配線基板を得
ることができた。

【０１１８】特に、貫通孔１５の上部と下部の径比を
０．８４〜０．９６とし、貫通孔１５の表面粗さを０．
２μｍ以上とした試料Ｎｏ．３〜６、８〜１２、１５〜
１８では、ビアホール導体１３の相対密度が８６％以上
となり、温度サイクル試験および高温放置試験において
不良が一切なかった。

【０１１９】さらに、通電処理を行った試料Ｎｏ．１９
では、ビアホール導体にハンダ含んでいないにもかかわ
らず、不良が無かった。

【０１２０】また、本発明の配線基板は絶縁層１１の加
工と配線回路層７の加工を並列して行え、絶縁層１１の
樹脂を一括で硬化できるためサイクルタイムを大幅に短
縮することができた。

【０１２１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
コア基板の表面に形成されている微細配線層の配線回路
層の所定個所にコア基板側に拡径された貫通孔を設け、
この貫通孔内にビアホール導体が入り込むことによりア
ンカー効果が増し、ビアホール導体と配線回路層との接
合性を高めることができる。また、半導体素子のフリッ
プチップ実装に適した多層配線基板を得ることができ
る。

【０１２２】さらに、転写法を用いて配線回路層を形成
するために、基板表面の平坦性に優れた配線基板を作製
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板の概略断面図である。

【図２】（ａ）は本発明の配線基板のビアホール導体と
配線回路層の接続部分を説明するための概略断面図、
（ｂ）はビアホール導体と配線回路層の接合部分の要部
拡大断面図である。

【図３】本発明の配線基板のコア基板の製法の一例を説
明するための工程図である。

【図４】本発明の配線基板のコア基板の表面に微細配線
層の形成する製法の一例を説明するための工程図であ
る。

【図５】本発明の貫通孔を備えた配線回路層を形成する
ための製法の一例を説明するための工程図である。

【図６】本発明の配線回路層に形成した貫通孔の要部拡
大断面図である。

【図７】従来の配線基板のビアホール導体と配線回路層
の接続部分を説明するための概略拡大断面図である。

【符号の説明】

１コア基板３微細配線層５絶縁基板７、３９配線回路層９、３５コア用ビアホール導体１１、４７絶縁層１３、５７ビアホール導体１５、５９貫通孔３１コア用絶縁シート３３コア用ビアホール３７フィルム４１金属箔４３コア配線シート４５コア積層体３３５１表層用絶縁シート５３ビアホール５５微細配線シート６１積層体

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む絶縁基板の
表面および／または内部に形成された配線回路層を形成
してなるコア基板の表面に、少なくとも熱硬化性樹脂を
含む絶縁層と、配線回路層と、異なる前記配線回路層間
を接続するビアホール導体とを有する微細配線層を形成
してなる配線基板において、前記ビアホール導体が、該
ビアホール導体によって接続される前記配線回路層のう
ち少なくとも一方の前記配線回路層と前記絶縁層とを貫
通して設けられており前記配線回路層を貫通して設けら
れた前記ビアホール導体の最大径が前記コア基板側に拡
径されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】配線回路層に形成されたビアホール導体の
うち、コア基板側の最大径をＤ１、前記コア基板側と反
対側の最大径をＤ２としたときに径比が、Ｄ２／Ｄ１≦
０．９８の関係を満足することを特徴とする請求項１記
載の配線基板。
【請求項３】微細配線層における配線回路層のビアホー
ル導体の内壁の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上であ
ることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
【請求項４】微細配線層における配線回路層が絶縁層の
主面に埋設されてなることを特徴とする請求項１乃至３
のうちいずれか記載の配線基板。
【請求項５】コア基板における配線回路層が絶縁基板の
主面に埋設されてなることを特徴とする請求項１乃至４
のうちいずれか記載の配線基板。
【請求項６】ビアホール導体が低融点金属を含む金属粉
末と熱硬化性樹脂により構成されていることを特徴とす
る請求項１乃至５のうちいずれか記載の配線基板。
【請求項７】ビアホール導体に含まれる金属粉末が互い
に溶着されてなることを特徴とする請求項１乃至６のう
ちいずれか記載の配線基板。
【請求項８】（ａ）フィルム上に配線回路層を形成する
工程と、（ｂ）前記フィルム表面に形成された前記配線
回路層を、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する未硬化の
コア用絶縁シートの主面に転写してコア素体を形成する
工程と、（ｃ）フィルムに接着剤を介して金属箔を接着
させ、前記金属箔をエッチング処理して配線回路層を形
成するとともに、該配線回路層の所定個所に外径が表面
側に拡径したビアホール導体を形成するための貫通孔を
形成する工程と、（ｄ）（ｂ）工程によって得られたコ
ア素体の表面に表層用絶縁シートを積層して表層積層体
を形成する工程と、（ｅ）（ｃ）工程によって得られた
前記フィルム表面に形成された貫通孔を有する前記配線
回路層を、（ｄ）で得られた表層積層体の表層用絶縁シ
ートの表面に転写する工程と、（ｆ）前記表層用絶縁シ
ート上に転写された配線回路層の所定個所に形成された
貫通孔にレーザー光を照射し、該貫通孔を通過したレー
ザー光によって前記表層用絶縁シートに貫通孔を形成す
る工程と、（ｇ）（ｆ）で得られた前記配線回路層の貫
通孔および前記表層用絶縁シートの貫通孔に導体ペース
トを充填して配線シートを形成して積層体を形成する工
程と、（ｈ）必要に応じ、（ｇ）で得られた積層体の表
面に（ｃ）〜（ｇ）工程を繰り返し施す工程と、（ｉ）
（ｇ）または（ｈ）で得られた積層体に加圧加熱を行っ
て一括硬化する工程、とを含むことを特徴とする配線基
板の製法。
【請求項９】（ｃ）工程において、前記配線回路層に形
成されたビアホール導体のうち、コア基板側の最大径を
Ｄ１、前記コア基板側と反対側の最大径をＤ２としたと
きの径比が、Ｄ２／Ｄ１≦０．９８の関係を満足するこ
とを特徴とする請求項８記載の配線基板の製法。
【請求項１０】（ｃ）工程において、微細配線層におけ
る配線回路層の貫通孔内壁の表面粗さ（Ｒａ）が０．２
μｍ以上であることを特徴とする請求項８または９に記
載の配線基板の製法。
【請求項１１】（ｅ）において、微細配線層における配
線回路層を表層用絶縁シートの主面に埋設してなること
を特徴とする請求項８乃至１０のうちいずれか記載の配
線基板の製法。
【請求項１２】（ｂ）において、コア素体における配線
回路層をコア用絶縁シートの主面に埋設してなることを
特徴とする請求項８乃至１１のうちいずれか記載の配線
基板の製法。
【請求項１３】（ｇ）において、導体ペーストが低融点
金属を含む金属粉末と熱硬化性樹脂とを含むことを特徴
とする請求項８乃至１２のうちいずれか記載の配線基板
の製法。
【請求項１４】導体ペーストを電気的に溶着することに
よりビアホール導体を形成することを特徴とする請求項
８乃至１３のうちいずれか記載の配線基板の製法。