JP2004335921A - 多層配線板、多層基板用基材およびそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】銅ランド部の固着強度の向上と接続抵抗の低減とを両立し、電子部品等の実装密度を高くすること。
【解決手段】ビアホール１４の絶縁性基材部分１４Ａの口径Ｄａと接着層部分１４Ｂの口径Ｄｂとが二段階に異なり、絶縁性基材部分１４Ａの口径Ｄａを接着層部分１４Ｂの口径Ｄｂより小さくする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多層配線板（多層プリント配線板）、多層基板用基材およびそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多層配線板には、多層積層後、絶縁層にスルーホールを開口した後に、スルーホール内をめっきし、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。
【０００３】
スルーホールめっき法による多層配線板は、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】
近年、めっきに代わる層間接続方法として、スルーホールに導電性ペーストを充填したＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）による多層配線板が実用化されている（たとえば、特許文献１、２）。
【０００５】
例えば、松下グループのＡＬＩＶＨ（Ａｎｙ Ｌａｙｅｒ Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｖｉａ Ｈｏｌｅ）基板では、図４（ａ）〜（ｆ）に示されているように、絶縁樹脂板／フィルム（未硬化樹脂基板）１０１を出発材として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）を有する絶縁層材１０４を作成する。
【０００６】
そして、絶縁層材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板１００を得る。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１４７４６４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００２−３５３６２１号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
導電ペースト充填のＩＶＨによる多層配線板は、安価である反面、次のような欠点がある。導電性ペーストは、導電フィラーとして銀や銅などの導電性粒子を樹脂バインダ中に混入分散させたポリマ型のものであり、パターンニングされた銅ランド部（銅回路部）との固着強度が、層間絶縁層に用いられている樹脂に比べて弱い。
【００１０】
このため、図５に示されているように、多層配線板の最表層に設けられた銅ランド部２０２において、ランド径Ｄ１に対してビア径Ｄ２が大きく、銅ランド部２０２の内層側の面とビア（ビアホール２０４に充填された導電性ペースト２０５）との接触面積が大きいと、Ｄ１−Ｄ２が小さく、銅ランド部２０２と絶縁性基材（層間絶縁層）２０１との接合面積が少なくなり、後工程で半田付けによって実装される電子部品等とともに、銅ランド部２０２が剥離してしまう虞れがある。
【００１１】
なお、図５において、符合２０３は接着層を、符合２０６は多層化の絶縁性基材を、符合２０７は導通相手の導電ランド部を示している。
【００１２】
このため、銅ランド部２０２の固着強度を強くし、剥離を防止するよう、銅ランド部２０２の寸法（ランド径Ｄ１）を大きくする必要があった。しかし、銅ランド部２０２の寸法を大きくすると、銅ランド部００２や配線パターン間の距離が広がってしまい、実装密度を上げることが困難になる。
【００１３】
これとは逆に、図６に示されているように、銅ランド部２０２の寸法を変えず、ビア径を小さくしてＤ３とすることで、銅ランド部２０２と絶縁性基材２０１との接触面積を大きくし、固着強度を上げることも考えられる。しかし、この場合には、ビア径が小さくなりＤ３となることで、ビア全体の電気抵抗が大きくなってしまうという問題がある。特に、ビアの導電性ペースト２０５が多層化によって押し付け接触する導通相手の導電ランド部２０７との接続抵抗が大きくなる問題を生じる。
【００１４】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、銅ランド部の固着強度の向上と接続抵抗の低減とを両立し、電子部品等の実装密度を高くすることができる多層配線板、多層基板用基材およびそれらの製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【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、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられ、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するビアホールに層間導通を行う導電性ペーストが充填された多層基板用基材であって、前記ビアホールの前記絶縁性基材部分の口径と前記接着層部分の口径とが二段階に異なり、前記絶縁性基材部分の口径が前記接着層部分の口径より小さい。
【００１６】
このように、ビアホールの口径が絶縁性基材部分と接着層部分とで二段階に異なっていることにより、導電層側（銅ランド部側）のビア径を小さくして銅ランド部の固着強度の向上を図ることと、多層化による導通相手の導電ランド部側のビア径を大きくして多層化による導通相手の導電ランド部との接続抵抗を小さくすることとが顕著に両立する。
【００１７】
この発明による多層配線板は、上述の発明による多層基板用基材を含むものである。
【００１８】
また、この発明による多層配線板は、絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられ、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するビアホールに層間導通を行う導電性ペーストが充填された多層基板用基材を少なくとも一つ有し、前記導電性ペーストの前記絶縁性基材部分の横断面積と前記接着層部分の横断面積とが二段階に異なり、前記接着層部分の横断面積が前記絶縁性基材部分の横断面積より大きい。
【００１９】
この発明による多層配線板によれば、ビアホールに充填された導電性ペーストの絶縁性基材部分の横断面積（外径）と接着層部分の横断面積（外径）とが二段階に異なり、接着層部分の横断面積が絶縁性基材部分の横断面積より大きいことにより、銅ランド部の固着強度の向上を図ることと、多層化による導通相手の導電ランド部との接続抵抗を小さくすることとが顕著に両立する。
【００２０】
この発明による多層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、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられた積層材の、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するビアホールとして、前記絶縁性基材に小径ビアホールをあけ、前記接着層に大径ビアホールをあける工程と、前記ビアホールに導電性ペーストを穴埋め充填する工程とを有する。
【００２１】
また、この発明による多層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、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられた積層材の前記絶縁性基材と前記接着層と貫通するビアホールに導電性ペーストが充填され、前記接着層の表面より突出した前記導電性ペーストによる突出部を含む多層基板用基材の前記接着層側を多層化の多層基板用基材に押し付けるホットプレスを行い、前記導電性ペーストの前記突出部を導通相手の多層基板用基材の導電ランド部に押し付けることにより、前記突出部が前記接着層を押し除けて座屈変形的に拡径変形し、前記導電性ペーストが一端にて前記導電層に接触する面積より他端にて導通相手の多層基板用基材の導電ランド部に接触する面積を大きくする。
【００２２】
ホットプレスによって導電性ペーストの突出部が、良好に、接着層を押し除けて座屈変形的に拡径変形するよう、接着層を構成する材料のガラス転移温度が前記導電性ペーストを構成する材料のガラス転移温度より低いものを用いる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
図１はこの発明による一実施形態に係わる多層配線板を示されている。この多層配線板は、絶縁性基材１１の一方の面に配線パターン（銅ランド部）をなす導電層１２を、絶縁性基材１１の他方の面に層間接着のための接着層１３を設けられ、絶縁性基材１１と接着層１３を貫通するビアホール１４に層間導通を行う導電性ペースト１５を充填された多層基板用基材１０を含む。
【００２４】
多層基板用基材１０のビアホール１４は、絶縁性基材部分１４Ａと接着層部分１４Ｂとで口径が二段階に異なり、絶縁性基材部分１４の口径Ｄａが接着層部分１４Ｂの口径Ｄｂより小さい。このビアホール形状に応じて、ビアホール１４に充填された導電性ペースト１５の絶縁性基材１１部分の横断面積と接着層１３部分の横断面積とが二段階に異なり、接着層１３部分の横断面積が絶縁性基材１１部分の横断面積より大きくなる。
【００２５】
これにより、ビア（導電性ペースト１５）の自層の導電層（銅ランド部）１２との接触面１５Ａは小さい口径Ｄａで決まり、口径Ｄａとランド径Ｄ１との差Ｄ１−Ｄａを大きく取ることができ、導電層（銅ランド部）１２の固着強度が向上する。また、多層化による導通相手の絶縁性基材２１上の導電ランド部２２との接触面１５Ｂは大きい口径Ｄｂで決まり、多層化による導通相手の導電ランド部２２との接続抵抗が小さくなる。
【００２６】
絶縁性基材１１はポリイミド樹脂等の合成樹脂で構成し、接着層１３を熱可塑性ポリイミド、熱硬化性ポリイミド、あるいは熱硬化磯能を付与した熱可塑性ポリイミド等により構成することができる。導電性ペースト１５は、導電フィラーとして銀や銅などの導電性粒子を樹脂バインダ中に混入分散させたポリマ型のものである。
【００２７】
つぎに、この発明による多層基板用基材と多層配線板の製造方法の一つの実施形態を図２（ａ）〜（ｆ）を参照して説明する。
【００２８】
図２（ａ）に示されているように、絶縁樹脂層をなすポリイミドフィルム３１の片面に導電層をなす銅箔３２を設けられた片面銅張基板（ＣＣＬ：Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ）を出発材とし、これのポリイミドフィルム表面側（銅箔３２とは反対側の表面）に、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フィルムによる接着層３３を貼り合わせ、３層の積層材３０を作成する。
【００２９】
つぎに、図２（ｂ）に示されているように、塩化第二鉄を主成分とするエッチング液を用いて銅箔３２のケミカルエッチングを行い、銅回路部や銅ランド部３４を形成する。
【００３０】
つぎに、図２（ｃ）に示されているように、レーザ加工によってポリイミドフィルム３１と接着層３３を貫通するビアホール３５を形成する。
【００３１】
このとき、接着層３３について、ポリイミドフィルム３１よりも融点の低い材料を用い、ポリイミドフィルム３１が溶融せず、接着層３３のみが溶融するレーザ出力を設定し、まず、接着層３３に大径のビアホール３５Ｂを形成する。その後に、ポリイミドフィルム３１が溶融するレーザ出力を設定し、ポリイミドフィルム３１に接着層３３よりも小径のビアホール３５Ａを形成する。以上の手順により、ポリイミドフィルム３１と接着層３３とで口径が２段階に異なるビアホール３５を形成することができる。
【００３２】
つぎに、図２（ｄ）に示されているように、印刷法等によりビアホール３５に、ポリマ型の導電性ペースト３６を穴埋め充填する。この導電性ペースト３６の穴埋め充填は、図示されているように、小径のビアホール３５Ａと大径のビアホール３５Ｂの全体に満杯に行う。これにより、１枚の多層基板用基材４０が完成する。
【００３３】
つぎに、多層化積層工程として、図２（ｅ）に示されているように、複数枚（３枚）の多層基板用基材４０と１枚の最下層基材（多層基板用基材）５０とを重ね合わせて多層化接合を行う。なお、最下層基材５０は、絶縁樹脂層をなすポリイミドフィルム５１の片面に導電層をなす銅箔を設けられた片面銅張基板（ＣＣＬ：Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ）を出発材として銅箔にエッチングを行い、銅回路部や銅ランド部５２を形成したものである。
【００３４】
多層化接合工程は、各基材４０、５０の表面、内部に設けられた図示されていないアライメントマーク、基準穴、回路パターン等を用いて位置決めした後に、これら基材を積層し、真空キュアプレス機あるいはキュアプレス機を用い、加熱圧着する。これにより、図２（ｆ）に示されているような多層配線板６０が完成する。
【００３５】
上述の製造方法によって製造された多層配線板６０では、導電性ペースト３６）の自層の銅ランド部３４との接触面積（横断面積）は小径のビアホール３５Ａの口径で決まり、銅ランド部３４のポリイミドフィルム３１に対する固着強度を向上でき、多層化による導通相手の銅ランド部３２あるいは５２との接触面積（横断面積）は大径のビアホール３５Ｂの口径で決まり、多層化による導通相手の銅ランド部３４あるいは５２との接続抵抗を小さくできる。
【００３６】
これにより、銅ランド部３４の固着強度の向上と接続抵抗の低減とが両立し、電子部品等の実装密度を高くすることができる。
【００３７】
つぎに、この発明による多層基板用基材と多層配線板の製造方法の他の実施形態を図３（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
【００３８】
図３（ａ）に示されているように、絶縁樹脂層をなすポリイミドフィルム７１の片面に導電層をなす銅箔７２を設けられた片面銅張基板（ＣＣＬ：Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ）を出発材とし、これのポリイミドフィルム表面側（銅箔７２とは反対側の表面）に、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フィルムによる接着層７３を貼り合わせ、３層の積層材７０を作成する。
【００３９】
つぎに、図３（ｂ）に示されているように、塩化第二鉄を主成分とするエッチング液を用いて銅箔７２のケミカルエッチングを行い、銅回路部や銅ランド部７４を形成する。
【００４０】
つぎに、図３（ｃ）に示されているように、接着層１３側の表面にＰＥＴフィルム等によるマスクフィルム（カバーフィルム）７５をラミネートする。
【００４１】
つぎに、図３（ｄ）に示されているように、レーザ加工等によってポリイミドフィルム７１、接着層７３、マスクフィルム７５を貫通するストレート孔（同径孔）によるビアホール７６を形成する。
【００４２】
つぎに、図３（ｅ）に示されているように、印刷法等によりビアホール７６に、ポリマ型の導電性ペースト７７を穴埋め充填する。導電性ペースト７７は、接着層７３を構成する材料のガラス転移温度より高いガラス転移温度を有するものを選択する。
【００４３】
つぎに、マスクフィルム７５を基材より剥離する。これにより、図３（ｆ）に示されているように、マスクフィルム７５の厚さ分、接着層７３の接着表面より外側に突出した導電性ペースト７７による突出部７８が形成される。この突出部７８の体積は、マスクフィルム７５の厚さとビアホール７６の内径により決まる。
【００４４】
上述した工程で作成された導電性ペースト突出部付きの基材と、接着層のないＣＣＬをエッチングによりパターンニングした多層基板用基材５０とを、基材表面または内部に設けた図示しないアライメントマーク、基準穴、回路パターン等を用いて位置決めした後に、積層し、真空キュアプレス機あるいはキュアプレス機を用いて高温高圧で、加熱圧着することにより多層化する。これにより、導電性ペースト７７による突出部７８は、導通相手の多層基板用基材５０の銅ランド部５２に押し付けられる。
【００４５】
接着層７３を構成する材料のガラス転移温度が導電性ペースト７７のガラス転移温度より低いため、多層化の加熱圧着工程で、接着層７３だけが粘弾性を下げて流動性を持ち、導電性ペースト７７の突出部７８によってビアホール周りの接着層７３が押し除けられ、突出部７８が座屈変形的に潰れて拡径変形する。これにより、図３（ｇ）に示されているように、接着層７３の部分に導電性ペースト拡径部７８’が形成された多層配線板８０が完成する。
【００４６】
これにより、導電性ペースト７７が一端にて自層の銅ランド部７４に接触する面積より他端にて導通相手の多層基板用基材５０の銅ランド部５２に接触する面積が大きくなり、銅ランド部７４の固着強度の向上と接続抵抗の低減とが両立し、電子部品等の実装密度を高くすることができる。
【００４７】
ここで、ポリイミドフィルム（絶縁層）７１の厚さが３０μｍ、接着層７３の厚さが３３μｍ、突出部７８の突出量を３０μｍ程度とし、導体箔（銅ランド部）の厚さが８μｍ程度と云う状態を想定すると、突出部７８の体積比率は、絶縁層＋接着層の６３μｍに対して３０μｍであるので、印刷時の導電性ペースト７７の全体積の約１／３になる。
【００４８】
基材積層後では、拡径した下側の部分はその面積がおよそ２．５倍になる。導電性ペーストのビア径を１００μｍと仮定すると、１００μｍの円柱形のビアに対して、接着層７３の部分２５μｍ（接着層３３μｍ−導体箔８μｍ）が２．５倍の面積になった場合には、ビアとしての抵抗値が約７３％になる。
【００４９】
これと同じ抵抗値をストレートな円柱形のビアで再現する場合には、ビア径をおよそ１２０μｍにしなければならない、また、導体箔のランド部の径は、ビア径１００μｍに対しておよそ３倍程度で設計されているので、実際には、ランド径は３６０μｍ程度になる。
【００５０】
【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板、多層基板用基材によれば、ビアホールの口径が絶縁性基材部分と接着層部分とで二段階に異なっていることにより、導電層側（銅ランド部側）のビア径を小さくして銅ランド部の固着強度の向上を図ることと、多層化による導通相手の導電ランド部側のビア径を大きくして多層化による導通相手の導電ランド部との接続抵抗を小さくすることとが顕著に両立し、電子部品等の実装密度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による一実施形態に係わる多層配線板を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｆ）はこの発明による多層基板用基材と多層配線板の製造方法の一つの実施形態を工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）はこの発明による多層基板用基材と多層配線板の製造方法の他の実施形態を工程図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は従来の多層配線板の製造工程を示す工程図である。
【図５】従来の多層配線板を示す断面図である。
【図６】従来の多層配線板を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 多層基板用基材
１１ 絶縁性基材
１２ 導電層
１３ 接着層
１４ ビアホール
１５ 導電性ペースト
２１ 絶縁性基材
２２ 導電ランド部
３０ 片面銅張基板
３１ ポリイミドフィルム
３２ 銅箔
３３ 接着層
３４ 銅ランド部
３５ ビアホール
３６ 導電性ペースト
４０ 多層基板用基材
５０ 最下層基材
５１ ポリイミドフィルム
５２ 銅ランド部
６０ 多層配線板
７０ 片面銅張基板
７１ ポリイミドフィルム
７２ 銅箔
７３ 接着層
７４ 銅ランド部
７５ マスクフィルム
７６ ビアホール
７７ 導電性ペースト
７８ 突出部
７８’ 拡径部
８０ 多層配線板

Claims (6)

1. 絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられ、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するビアホールに層間導通を行う導電性ペーストが充填された多層基板用基材であって、
   前記ビアホールの前記絶縁性基材部分の口径と前記接着層部分の口径とが二段階に異なり、前記絶縁性基材部分の口径が前記接着層部分の口径より小さい多層基板用基材。
2. 請求項１項記載の多層基板用基材を含む多層配線板。
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、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられ、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するビアホールに層間導通を行う導電性ペーストが充填された多層基板用基材を少なくとも一つ有し、前記導電性ペーストの前記絶縁性基材部分の横断面積と前記接着層部分の横断面積とが二段階に異なり、前記接着層部分の横断面積が前記絶縁性基材部分の横断面積より大きい多層配線板。
4. 絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられた積層材の、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するビアホールとして、前記絶縁性基材に小径ビアホールをあけ、前記接着層に大径ビアホールをあける工程と、
   前記ビアホールに導電性ペーストを穴埋め充填する工程と、
   を有する多層基板用基材の製造方法。
5. 絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導電層を、前記絶縁性基材の他方の面に層間接着のための接着層を設けられた積層材の前記絶縁性基材と前記接着層と貫通するビアホールに導電性ペーストが充填され、前記接着層の表面より突出した前記導電性ペーストによる突出部を含む多層基板用基材の前記接着層側を多層化の多層基板用基材に押し付けるホットプレスを行い、前記導電性ペーストの前記突出部を導通相手の多層基板用基材の導電ランド部に押し付けることにより、前記突出部が前記接着層を押し除けて座屈変形的に拡径変形し、前記導電性ペーストが一端にて前記導電層に接触する面積より他端にて導通相手の多層基板用基材の導電ランド部に接触する面積を大きくする多層配線板の製造方法。
6. 前記接着層を構成する材料のガラス転移温度が前記導電性ペーストを構成する材料のガラス転移温度より低いものを用いる請求項５記載の多層配線板の製造方法。

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