JP2004311720A - 多層配線基板、多層配線基板用基材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性ペーストを用いた多層配線基板において、多層接続電気回路の電気抵抗が低く、電気的特性に優れた多層配線基板を得ること。
【解決手段】ビアホール２５を絶縁性基材２１の表面に対して傾斜させて穿孔し、傾斜したビアホール２５に導電性ペースト２７を充填する。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多層配線基板（多層プリント配線板）、多層配線基板用基材およびその製造方法に関し、特に、絶縁性基材の表裏導通を導電性樹脂組成物（導電性ペースト）によって行う多層配線基板、多層配線基板用基材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多層配線基板には、多層積層後、絶縁層にスルーホールを開口し、スルーホールの内周面をめっきし、めっき層によって層間導通を取るスルーホールめっき法によるものがある（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
スルーホールめっき法による多層配線基板は、各層の回路を低く安定した接続抵抗で接続できる利点をもつが、工程が複雑で、工数も多いため、コストが高くなり、多層配線基板の用途を制限する要因となっている。また、スルーホールめっき法による多層配線基板では、スルーホールの直上には部品を実装できず、配線の自由度が低いと云う欠点もある。
【０００４】
この欠点を解消するために、スルーホールめっき法による多層配線基板において、実装部品の配置位置を避けるように、スルーホールを基板表面に対して傾斜させて形成したものもある（特許文献１）。
【０００５】
近年、めっきに代わる層間接続法として、スルーホールに導電性ペーストを充填したＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）による多層配線基板が実用化されている（例えば、非特許文献１）。導電性ペーストを用いた多層配線基板は、スルーホールめっき法によるものに比して製造工程が簡素化され、低コストを図ることができる。
【０００６】
例えば、松下グループのＡＬＩＶＨ（Ａｎｙ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）基板では、図５（ａ）〜（ｆ）に示されているように、絶縁樹脂板（プリプレグ）１０１を出発材として、これにレーザを用いてビアホール（バイアホール）１０２をあけ、印刷法によってビアホール１０２にペースト状の導電性樹脂１０３を充填し、この導電性樹脂１０３の充填によって所望の箇所に表裏導通接続部、すなわち、導電ペースト充填のＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）を有する絶縁層１０４を作成する。
【０００７】
そして、絶縁層１０４の表裏に銅箔１０５を貼り付け、銅箔１０５をエッチングして配線パターン（銅回路部）１０６を形成したものを、複数枚、貼り合わせて多層配線基板１００を得る。
【０００８】
導電性ペーストを用いたその他の多層配線基板としては、絶縁性基材の一方の面に銅箔を有する片面銅張り積層板（片面ＣＣＬ）を出発材として、絶縁性基材にビアホールを穿孔し、銅箔をエッチングして回路形成を行い、ビアホールに導電性ペーストを充填したもの（多層配線基板用基材）を複数枚、一括積層するものがある（特許文献２）。
【０００９】
【非特許文献１】
高木 清著 「ビルドアップ多層プリント基板配線板技術」日刊工業新聞社出版、２００１年６月１５日、初版２刷、１８頁〜１９頁
【非特許文献２】
高木 清著 「ビルドアップ多層プリント基板配線板技術」日刊工業新聞社出版、２００１年６月１５日、初版２刷、７７頁〜７８頁
【特許文献１】
特開平５−２５９５９９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３５３６２１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
導電ペースト充填のＩＶＨによる多層配線基板は、安価である反面、導電ペーストと銅回路との電気的な接続において次のような欠点がある。導電ペーストは、導電フィラとして樹脂バインダ中に分散している銀や銅などの導電性粒子同士の接触によって電気的な導通を取るため、めっきによる場合に比して回路抵抗が増大する傾向がある。
【００１１】
回路抵抗を低減する方策として、ビアホールの口径を大きくしてビアホールに充填された導電ペーストと銅回路との接触面積を増大することが考えられる。しかし、ビアホールの口径を大きくすると、これに伴い回路ピッチが大きくなり、高密度実装が阻害される。
【００１２】
この発明は、上述の如き課題を解決するためになされたもので、導電性ペーストを用いた多層配線基板において、ビアホールの口径を大きくすることなく導電ペースト（導電性樹脂組成物）と銅回路（導電層）との接触面積を増大し、回路抵抗を低減した多層配線基板用基材およびその多層配線基板用基材を用いた多層配線基板、および多層配線基板用基材の製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による多層配線基板用基材は、絶縁性基材に貫通形成されたビアホールに導電性樹脂組成物が充填され、前記導電性樹脂組成物によって表裏の導通を得る多層配線基板用基材において、前記ビアホールが前記絶縁性基材の表面に対して傾斜しており、傾斜したビアホールに導電性樹脂組成物が充填されている。
【００１４】
また、この発明による多層配線基板用基材は、絶縁性基材の表裏両面に配線パターンをなす導電層を有し、前記ビアホールに充填された前記導電性樹脂組成物が両端面部にて前記絶縁性基材の表裏両面の導電層の各々に導通接触している。
【００１５】
また、この発明による多層配線基板用基材は、絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を有し、前記ビアホールに充填された前記導電性樹脂組成物が一方の端面部にて前記絶縁性基材の一方の面の導電層に導通接触している。
【００１６】
これらの発明による多層配線基板用基材によれば、ビアホールが絶縁性基材の表面に対して傾斜してあれられ、傾斜したビアホールに導電性樹脂組成物が充填されているから、ビアホールに充填された導電性樹脂組成物が導電層と接触する端面部は楕円形になる。ビアホールが基材表面に対して直角にあけられていることにより、ビアホールに充填された導電性樹脂組成物の端面形状が真円であるもの（従来技術）に比して、ビアホールの傾斜角に応じて導電層との接触面積が大きくなる。この接触面積の増大により、多層配線基板における回路抵抗が低減する。また、傾斜したビアホールに導電性樹脂組成物が充填されていることにより、製造過程での導電性樹脂組成物の抜け落ちが防止される。
【００１７】
また、この発明による多層配線基板用基材は、前記導電層に前記ビアホールより小径で前記ビアホールに連通した小孔があけられている。小孔は、ビアホールに導電性樹脂組成物を充填する際に、ビアホール内の空気抜き孔として作用する。また、小孔にも導電性樹脂組成物を充填して、導電性樹脂組成物と導電層と接触面積の拡大、導電性樹脂組成物の抜け落ち防止を図ることもできる。
【００１８】
この発明による多層配線基板用基材で使用する導電性樹脂組成物としは、熱硬化性樹脂等の合成樹脂に、銀、銅等の導電性フィラが混入されたものである。
【００１９】
また、この発明による多層配線基板は、上述の発明による多層配線基板用基材を含むものである。
【００２０】
また、上述の目的を達成するために、多層配線基板用基材の製造方法は、絶縁性基材に当該絶縁性基材の表面に対して傾斜したビアホールを貫通形成する穴あけ工程と、前記ビアホールにペースト状の導電性樹脂組成物を充填するペースト充填工程と、導電性樹脂組成物充填後の絶縁性基材の表裏両面に導電性層を設ける導電性層形成工程と、前記導電性層をエッチングして回路形成を行う回路形成工程とを有する。
【００２１】
また、上述の目的を達成するために、多層配線基板用基材の製造方法は、絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を有する片面導電箔張り積層板を出発材として、前記絶縁性基材に当該絶縁性基材の表面に対して傾斜したビアホールを穿孔する穿孔工程と、前記導電性層をエッチングして回路形成を行う回路形成工程と、前記ビアホールにペースト状の導電性樹脂組成物を充填するペースト充填工程とを有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
この発明による多層配線基板用基材は、基本構成として、図１（ｂ）に示されているように、プリプレグ等による絶縁性基材１１にビアホール（貫通孔）１２が基材表面に対して傾斜して貫通形成されており、傾斜したビアホール１２に導電性樹脂組成物である導電性ペースト１３が充填されている。
【００２３】
ビアホール１２が基材表面に対して傾斜して貫通形成されていることにより、ビアホール１２に充填されている導電性ペースト１３の端面、すなわち、導電層との接触面が、図２に示されているように、楕円になり、同一径Ｒのビアホールとの比較において、ビアホールが基材表面に対して直角に貫通形成されていることにより、そこに充填された導電性ペーストの端面形状が真円である場合に比して、斜線領域分、大きくなる。これにより、導電性ペースト１３とこれに接触する導電層との電気抵抗が低減する。
【００２４】
ビアホールの傾斜角は、回路ピッチと必要とされる接触面積等に応じて任意の値に設定することが可能であり、実際には１０度〜７０度程度に設定される。
【００２５】
つぎに、この発明の一つの実施形態による多層配線基板用基材およびその製造方法を、図１（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。この実施形態はＡＬＩＶＨに対する適用例である。
【００２６】
まず、穴あけ工程として、図１（ａ）に示されているように、プリプレグ等による絶縁性基材１１にビアホール（貫通孔）１２を、基材表面に対して傾斜させて貫通形成する。
【００２７】
この穴あけは、図３に示されているように、絶縁性基材１１を、傾斜保持治具（図示省略）等を用いて水平面より所定の傾斜角Ｘだけ傾斜配置し、これに真上よりのレーザビームＬを位置決め照射する。このレーザビームＬの照射により絶縁性基材１１に傾斜角Ｘだけ傾斜したビアホール１２が穿孔される。
【００２８】
なお、この傾斜した穴あけは、絶縁性基材１１の傾斜配置以外に、傾斜可能なレーザ加工ノズルの使用によって絶縁性基材１１に対するレーザビームＬの照射角度を変更することによって行うことも可能である。
【００２９】
つぎに、導電性ペースト充填工程として、図１（ｂ）に示されているように、ビアホール１２に導電性ペースト１３を満杯に充填する。このペースト充填は、スキージング等によって導電性ペースト１３をビアホール１２に穴埋め充填することにより行うことができる。より確実には、負圧による吸引充填を併用することができる。
【００３０】
導電性ペースト１３としては、銀、銅等の導電機能を有する平均粒子径が３μｍ〜１０μｍ程度の金属粉末、すなわち導電性フィラをエポキシ樹脂等による熱硬化型の樹脂バインダで固着したポリマ型導電性樹脂がある。
【００３１】
つぎに、導電性層形成工程として、図１（ｃ）に示されているように、導電性ペースト充填後の絶縁性基材１１の表裏両面に導電性層をなす銅箔１４、１５を貼り合わせる。そして、つぎに、回路形成工程として、図１（ｄ）に示されているように、銅箔１４、１５をエッチングして回路形成を行う。これにより、絶縁性基材１１の表裏両面に回路部１６、１７が形成される。
【００３２】
ビアホール１２に満杯充填された導電性ペースト１３は、両端面にて回路部１６、１７に導通接触している。ビアホール１２に充填された導電性ペースト１３が回路部１６、１７と接触する端面部１３Ａ、１３Ｂの形状は、図２に示されているように、ビアホール１２の傾斜角Ｘに応じて楕円形になっているから、これが真円であるものに比して、導電性ペースト１３と回路部１６あるいは１７との接触面積が大きくなる。
【００３３】
この接触面積の増大により、多層配線基板における回路抵抗の低減が図られる。また、傾斜したビアホール１３に導電性ペースト１３が充填されていることにより、製造過程での導電性ペースト１３の抜け落ちが防止される。
【００３４】
多層配線基板における内層材は、上述したように、ビアホール１２の導電性ペースト１３によって表裏導通をとられた絶縁性基材１１の表裏両面に銅箔１４、１５が貼り合わせられて絶縁性基材１１の表裏両面に回路部１６、１７が形成されるのに対し、最上層、或いは最下層のものには、図１（ｅ）に示されているように、ビアホール１２の導電性ペースト１３によって表裏導通をとられた絶縁性基材１１の片面にのみ銅箔１４或いは１５が貼り合わせられ、図１（ｄ）に示されているように、一括積層後に、銅箔１４或いは１５をエッチングして回路形成を行う。これにより、一つの多層配線基板が完成する。
【００３５】
つぎに、この発明の他の実施形態による多層配線基板用基材およびその製造方法を、図４（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
【００３６】
この実施形態では、図４（ａ）に示されているように、絶縁性基材をなすポリイミドフィルム２１の片面に導電層をなす銅箔２２を設けられた片面銅張基板（ＣＣＬ：Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ）２０を出発材料とする。
【００３７】
ここで使用するＣＣＬには、ポリイミド等の絶縁樹脂と導体箔とを接着剤を用いて接着したタイプ、銅箔上にポリイミドの前駆体を塗布して加熱焼成したタイプやポリイミドフィルム上に金属膜を蒸着したタイプ、蒸着した金属膜をシード層としてめっきにより銅を成長させたタイプがある。
【００３８】
まず、ロールラミネータを用いて銅箔２２の表面にレジストフィルム（図示省略）を熱圧着し、パターンを露光・現像してレジストマスクパターン（図示省略）を形成した後、塩化第二鉄を主成分とするエッチング液を用いて銅のケミカルエッチングを行い、図４（ｂ）に示されているように、銅回路部２３を形成する。
【００３９】
つぎに、図４（ｃ）に示されているように、ポリイミドフィルム２１の表面（銅回路部２３とは反対側）にＰＥＴフィルム等によるカバーフィルム２４をラミネートとする。この後に、ビアホール穿孔工程として、上述の実施形態と同様に、ポリイミドフィルム２１を水平面に対して傾斜角Ｘだけ傾斜させて配置し、真上からカバーフィルム２４側にＹＡＧレーザ等を照射し、カバーフィルム２４、ポリイミドフィルム２１に、ビアホール２５を形成する。穴あけ用のレーザとしては、ＹＡＧレーザ以外にも、ＣＯ２レーザやエキシマレーザを用いることもできる。
【００４０】
続いて、銅回路部２３にＹＡＧレーザによって小孔２６を穿設する。小孔２６の直径は、ビアホール２５の孔径半分以下、たとえば、ビアホール２５の孔径が１００μｍ程度であると、３０〜５０μｍ程度とする。小孔２６は、ビアホール２５と連通していることは必須であるが、必ずしもビアホール２５と同様に傾斜していなくてもよく、基板表面に対して直角にあけらていてもよい。この場合、小孔２６は、ビアホール２５を形成する前に、レジストマスクを利用して銅のケミカルエッチングによって形成することもできる。
【００４１】
つぎに、図４（ｄ）に示されているように、樹脂ペースト充填工程として、カバーフィルム２４の側からスキージを用いたスクリーン印刷法等によって導電性樹脂ペースト２７を、ビアホール２５と小孔２６の全てに穴埋め充填する。小孔２６は、この樹脂ペースト充填時に、ビアホール２５の空気抜き孔として作用する。
【００４２】
導電性ペースト２７は、前述した実施形態のものと同様に、銀、銅等の導電機能を有する平均粒子径が３μｍ〜１０μｍ程度の導電性フィラをエポキシ樹脂等による熱硬化型の樹脂バインダで固着したポリマ型導電性樹脂である。
【００４３】
つぎに、導電性ペースト２７の硬化後に、図４（ｅ）に示されているように、カバーフィルム２４を剥離除去する。これにより、ポリイミドフィルム２１の表面（多層化接合面）に、カバーフィルム２４の厚さ相当の導電性ペースト２７による突起部２７Ｃが突出形成される。以上で、１枚の多層配線基板用基材４０が完成する。
【００４４】
この実施形態でも、ビアホール２５に充填された導電性ペースト２７が銅回路部２６や多層の銅回路部２６と接触する端面部２７Ａ、２７Ｂの形状は、ビアホール２５の傾斜角Ｘに応じた楕円形になっているから、これが真円であるものに比して、導電性ペースト２７と銅回路部２６との接触面積が大きくなる。
【００４５】
この接触面積の増大により、多層配線基板における回路抵抗の低減が図られる。また、傾斜したビアホール２５に導電性ペースト２７が充填されていることにより、製造過程での導電性ペースト２７の抜け落ちが防止される。
【００４６】
多層配線基板の製作は、図４（ｆ）、（ｇ）に示されているように、複数枚の多層配線基板用基材４０を重ね合わせて多層化接合を行う。なお、最下層のものには、回路形成だけで、ビアホール等を形成しない。導電性ペースト２７の突起部２７Ｃは、多層化接合によって接合相手の銅回路部２６に突き刺さるように圧着する。このことによっても、導電性ペースト２７と接合相手の銅回路部２６との接触抵抗が低減する。
【００４７】
なお、この多層配線基板用基材４０の多層化接合は、実際には、ポリイミドフィルム２１の表面に予め貼り合わせられている熱可塑性ポリイミド等による接着層により行う。ポリイミドフィルム２１自身が熱可塑性ポリイミドあるいは熱可塑性ポリイミドに熱硬化機能を付与したものなど、層間接着のための接着性を有するもので構成されている場合には、別途、接着層を設ける必要がない。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による多層配線基板、多層配線基板用基材およびその製造方法によれば、ビアホールが絶縁性基材の表面に対して傾斜してあらわれ、傾斜したビアホールに導電性樹脂組成物が充填されているから、ビアホールに充填された導電性樹脂組成物が導電層と接触する端面部は楕円形になり、ビアホールが基材表面に対して直角にあけられていることにより、ビアホールに充填された導電性樹脂組成物の端面形状が真円であるものに比して、ビアホールの傾斜角に応じて導電層との接触面積が大きくなり、この接触面積の増大により、多層配線基板における回路抵抗が低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、この発明の一つの実施形態による多層配線基板用基材およびその製造方法を示す断面図である。
【図２】この発明の一つの実施形態による多層配線基板用基材の導電性ペーストの端面形状を示す酢である。
【図３】この発明の一つの実施形態による多層配線基板用基材の製造方法における穴あけ工程の実例を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は、この発明の他の実施形態による多層配線基板用基材およびその製造方法を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は従来の多層配線基板の製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
１１ 絶縁性基材
１２ ビアホール
１３ 導電性ペースト
１４、１５ 銅箔
１６、１７ 回路部
２０ 片面銅張基板
２１ 絶縁性基材
２２ 銅箔
２３ 銅回路部
２４ カバーフィルム
２５ ビアホール
２６ 小孔
２７ 導電性ペースト
４０ 多層配線基板用基材

Claims (8)

1. 絶縁性基材に貫通形成されたビアホールに導電性樹脂組成物が充填され、前記導電性樹脂組成物によって表裏の導通を得る多層配線基板用基材において、
   前記ビアホールが前記絶縁性基材の表面に対して傾斜しており、傾斜したビアホールに導電性樹脂組成物が充填されている多層配線基板用基材。
2. 絶縁性基材の表裏両面に配線パターンをなす導電層を有し、前記ビアホールに充填された前記導電性樹脂組成物が両端面部にて前記絶縁性基材の表裏両面の導電層の各々に導通接触している請求項１記載の多層配線基板用基材。
3. 絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を有し、前記ビアホールに充填された前記導電性樹脂組成物が一方の端面部にて前記絶縁性基材の一方の面の導電層に導通接触している請求項１記載の多層配線基板用基材。
4. 前記導電層に前記ビアホールより小径で前記ビアホールに連通した小孔があけられている請求項３記載の多層配線基板用基材。
5. 前記導電性樹脂組成物は、合成樹脂に導電性フィラが混入されたものである請求項１〜３の何れか１記載の多層配線基板用基材。
6. 請求項１〜５の何れか１項記載の多層配線基板用基材を含む多層配線基板。
7. 絶縁性基材に当該絶縁性基材の表面に対して傾斜したビアホールを貫通形成する穴あけ工程と、
   前記ビアホールにペースト状の導電性樹脂組成物を充填するペースト充填工程と、
   導電性樹脂組成物充填後の絶縁性基材の表裏両面に導電性層を設ける導電性層形成工程と、
   前記導電性層をエッチングして回路形成を行う回路形成工程と、
   を有する多層配線基板用基材の製造方法。
8. 絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を有する片面導電箔張り積層板を出発材として、前記絶縁性基材に当該絶縁性基材の表面に対して傾斜したビアホールを穿孔する穿孔工程と、
   前記導電性層をエッチングして回路形成を行う回路形成工程と、
   前記ビアホールにペースト状の導電性樹脂組成物を充填するペースト充填工程と、
   を有する多層配線基板用基材の製造方法。

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