JP2005072328A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】配線密度の高密度化に伴うビア径の微細化に対してもビア導体を介した高い接続信頼性を有する多層配線基板を提供する。
【解決手段】複数の絶縁層１１を積層してなる絶縁基板と、絶縁基板の表面および内部に形成された配線回路層１２と、絶縁層を挟んで上下に位置する配線回路層間を貫通して形成されたビア導体１３とを具備するとともに、表面に電気素子接続用パッド１５および裏面に外部回路に接続するための端子パッド１７がそれぞれ設けられた多層配線基板において、電気素子接続用パッドに接続するビア導体の径を端子パッドに接続するビア導体の径よりも小さくする。特に電気素子接続用パッドと接続するビア導体の径が１００μｍ以下、端子パッドと接続するビア導体の径が８０μｍ以上、複数のビア導体の径が、端子パッド側から電気素子接続用パッド側にかけて徐々に小さく、配線回路層の少なくとも一部が、絶縁層に埋設されていることが望ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種ＡＶ機器や家電機器・通信機器・コンピュータやその周辺機器等の電気機器に使用される多層配線基板に関するものである。

従来、半導体素子等の能動部品や容量素子・抵抗素子等の受動部品を多数搭載して所定の電子回路を構成した混成集積回路を形成するための配線基板は、通常、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて成る絶縁層にドリルによって上下に貫通孔を形成し、この貫通孔内部および絶縁層表面に複数の配線回路層を形成した配線基板を、多数層積層することによって形成されている。

一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型・薄型・軽量・高性能・高機能・高品質・高信頼性が要求されており、このような電子機器に搭載される混成集積回路等の電子部品も小型・高密度化が要求されるようになってきており、このような高密度化の要求に応えるために、電子部品を構成する多層配線基板も、配線回路層の微細化や絶縁層の薄層化・貫通孔の微細化が必要となってきている。

このような問題点を解決するために、下記の特許文献１では任意の配線層の、任意の位置にレーザ加工によって１００μｍ以下の貫通孔を形成し、導電ペーストを充填したインナービアを形成する方法が提案されている。

例えば、図４に従来の配線基板４０の構造を示す。この配線基板４０によれば、複数の絶縁層４１が積層され、その絶縁層４０には、それぞれ配線回路層４２やビア導体４３が形成されている。配線回路層４２のうち、表面には、ＬＳＩなどの電気素子と接続するための接続用パッド４４が、また裏面にはマザーボードなどの外部回路と接続するための端子パッド４５が設けられている。なお、ここで形成されるビア導体４３は実質的にすべて同じ大きさからなる。

また、従来の他の配線基板として、図５に示すように、コア基板５０の両面に、絶縁層５１と、配線回路層５２およびビア導体５３を具備する多層配線層５４を積層した多層配線基板も知られている。また、多層配線基板における表面側には電気素子と接続するための接続用パッド５５が、また裏面には外部回路と接続するための端子パッド５６が形成されている。なお、多層配線層５４中のビア導体５３も実質的にすべて同じ大きさからなる。
特開２０００−７７８００号公報

しかしながら、図４、５のように、ビア導体４３、５３の径が同一である場合、配線密度の高密度化によってビア導体４３、５３のビア径が微細化した場合、熱プレス等による積層位置あわせ時にビア導体４３の位置ずれが起きると、ビア導体４３、５３に十分な圧力が加わりにくくなり、ビア導体間やビア導体と配線導体層との接続が不十分となったり、位置ずれによって十分な導通路が確保されない場合がある。

その結果、電気素子の接続用パッド４５と端子パッド４７間、あるいはコア基板５０を介した接続用パッド５５と端子パッド５６間において、初期接続抵抗値が高くなるとともに、高温放置試験や温度サイクル試験等の信頼性試験により接続抵抗値が変動するという問題点を有していた。

しかも、多層配線基板に搭載する電気素子が入出力電極数が２０００ピンを越えるような半導体素子では、多ピン化によりシグナル数も増加しており、これを信号配線で展開するため、電気素子が搭載される多層配線層５１側では、積層数が増加するとともに多層接続用パッド５５の微小化が必要となる。しかしながら、コア基板下側に形成した多層配線層のビア導体の大きさも電気素子側と同じにすると、ビア導体間の接続信頼性が下がる可能性があった。

従って、本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、配線密度の高密度化に伴うビア径の微細化に対しても、ビア導体の低抵抗化を図り、高い接続信頼性を有する多層配線基板を提供することを目的とするものである。

本発明の多層配線基板は、複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、該絶縁基板の表面および内部に形成された配線回路層と、前記絶縁層を挟んで上下に位置する前記配線回路層間を貫通して形成されたビア導体とを具備するとともに、表面に電気素子接続用パッドおよび裏面に外部回路に接続するための端子パッドがそれぞれ設けられた多層配線基板において、前記電気素子接続用パッドに接続するビア導体の径が、前記端子パッドに接続するビア導体の径よりも小さいことを特徴とするものである。

また、本発明の他の多層配線基板は、コア絶縁基材の両面にコア配線層が被着形成されてなるとともに前記コア絶縁基材内にビア導体が形成されたコア基板と、該コア基板の両面に、複数の絶縁層を積層してなる多層絶縁層の内部および表面に配線回路層が形成され、且つ前記配線回路層とを接続すべく前記絶縁層を貫通して形成されたビア導体とを具備する多層配線層を形成してなり、表面側に電気素子接続用パッドが形成され、裏面側に外部回路に接続するための端子パッドが設けられた多層配線基板において、前記電気素子の接続用パッドに接続するビア導体の径が、前記端子パッドに接続するビア導体の径よりも小さいことを特徴とするものである。

さらに、本発明の他の多層配線基板は、コア絶縁基材の両面にコア配線層が被着形成されてなるとともに前記コア絶縁基材内にビア導体が形成されたコア基板と、該コア基板の少なくとも一方の表面に、複数の絶縁層を積層してなる多層絶縁層の内部および表面に配線回路層が形成され、且つ前記配線回路層とを接続すべく前記絶縁層を貫通して形成されたビア導体とを具備する多層配線層を形成してなり、前記多層配線層の表面に電気素子接続用パッドを形成してなる多層配線基板において、前記多層配線層における前記コア基板表面のコア配線層と接続するビア導体の径が、前記電気素子接続用パッドに接続するビア導体の径よりも大きいことを特徴とする。

上記の本発明の多層配線基板によれば、前記電気素子接続用パッドと接続するビア導体の径が１００μｍ以下であること、前記端子パッドと接続するビア導体の径が８０μｍ以上であること、前記端子パッドと前記電気素子接続用パッドとが、複数のビア導体を経由して電気的に接続されていること、前記複数のビア導体の径が、端子パッド側から電気素子接続用パッド側にかけて徐々に小さいこと、前記配線回路層の少なくとも一部が、前記絶縁層に埋設されていること、または前記電気素子接続用パッドの径が、前記端子パッドの径よりも小さいことが望ましい。

上記の本発明の構成によれば、絶縁層間の積層位置あわせ時に上下のビア導体の配置位置が多少ずれたとしても、熱プレス工程においてビア径の大きいビア導体によってビア径の小さいビア導体が圧縮される。その結果、接続用パッドと端子パッド間の接続抵抗を低くすることが可能となる。また、ビア径の大きいビア導体は断面積が大きいため、圧縮が十分でなくてもビア径の小さいビア導体よりも低抵抗である。このことにより、接続抵抗値の低い、高信頼性な多層配線基板とすることができる。

また、一般的にビア導体上に形成されるランドの径は、ビア径の２〜３倍あり、このランドをよけて配線する必要があるが、ビア導体の径を１００μｍ以下にしたことにより、配線密度も上がり高密度実装に対応することができるとともに、ビア間で短絡してしまうことも防止できる。さらに、端子パッドと接続するビア導体の径を８０μｍ以上とし、さらには電気素子接続用パッドの径が、前記端子パッドの径よりも小さいことを特徴とすることによって、ビア導体電気素子接続用パッドから端子パッドまでのビア導体の接続信頼性を高めることができる。特に、前記複数のビア導体の径を端子パッド側から電気素子接続用パッド側にかけて徐々に小さくすることで、上下のビア導体の配置位置が多少ずれた場合においても、熱プレス時に隣接するビア導体同士の圧力を均一に加えることができるために、ビア導体間の接続抵抗を低下させることができる。

本発明の多層配線基板は、前記絶縁層の組成がすべて同一であることが望ましい。絶縁層の組成を同一にすることで、基板の物理的特性が上下対称の構成になるため、多層配線基板の反りを防止することが可能となる。

また、配線回路層の少なくとも一部が、前記絶縁層に埋設されていることによってビア導体に十分な圧力をかけることができるために、ビア導体の低抵抗化と配線回路層との接続信頼性を高めることができる。

また、コア基板および多層配線層を具備する多層配線基板においても、多層配線層の絶縁層をコア基板表面上に積層する際に、前記絶縁層に形成したビア導体は、コア基板に押しつけられる。その結果、前記ビア導体に十分な圧力を加える事が可能となり、初期接続抵抗値を低くすることができる。

本発明の多層配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の多層配線基板の一実施例を示す断面図である。図１の多層配線基板Ｘは、複数の絶縁層１１を積層してなる絶縁基板１１と、絶縁基板１１の表面および内部に形成された配線回路層１２と、絶縁層１１ａ〜１１ｄを挟んで上下に位置する配線回路層１２間を接続すべく絶縁層を貫通して形成されたビア導体１３と、を具備する。また、前記絶縁基板１１の上面には電気素子接続用パッド１５および下面には外部回路に接続するための端子パッド１７がそれぞれ設けられている。そして、この電気素子接続用パッド１５および端子パッド１７には、半田などからなる電極ｄが設けられており、必要に応じ、その基板表面にソルダーレジストｓが設けられている。

本発明によれば、電気素子接続用パッド１５に接続するビア導体１３ａの径Ａが、端子パッド１７に接続するビア導体１３ｄの径Ｂよりも小さい（Ｂ＞Ａ）ことが重要である。電気素子接続用パッド１５に接続するビア導体１３ａの径Ａと、端子パッド１７に接続するビア導体１３ｄの径Ｂとの関係は、特にビア導体１３ａ〜１３ｄの間での位置ずれがあっても熱プレス工程によりビア導体を十分圧縮させるという観点から、Ｂ／Ａ＞２の関係にあることが望ましい。

Ｂ≦Ａでは、配線基板の高密度化が進み電気素子接続用パッド１５の高密度化とともにこれに接続するビア導体１３ａのビア径が小さくなったとき、積層位置あわせ工程で上下に位置するビア導体のわずかなずれによって、ビアが圧縮されないだけでなく、断線する可能性があるため接続信頼性を低下させる恐れがある。

また、すべてのビア導体の接続抵抗を安定化させるという観点からは、絶縁層１１ａ〜１１ｄに形成されたビア導体１３ａ〜１３ｄは、断面がいずれも台形形状であって、その最大径が、電気素子用接続用パッド１５から端子パッド１７に近づくにつれ漸次大きくなることが好ましい。また、例えば、電気素子接続用パッド側から端子パッド側に２つのビア導体順次接続されたビア導体１３ａと１３ｂにおいて、ビア導体１３ｂの電気素子接続用パッド側端部の径が、ビア導体１３ａの端子パッド側端部の径よりも大きいことが望ましい。これによってビア導体１３ａ，１３ｂ間の圧力を十分に付与できるとともに、隣接するビア導体間の接続信頼性を高めることができる。

さらに、多層配線基板１９において、電気素子用接続用パッド１５と接続されるビア導体１３ａの径Ａを１００μｍ以下、特に８０μｍ以下にすることにより、基板表面側の配線密度を上げ高密度実装に対応することができる。

一方、端子パッド１７と接続されるビア導体１３ｄの最大径Ｂは、その上のビア導体１３ｃの最大径よりも大きく、特に８０μｍ以上であることが望ましい。

本発明におけるビア導体１３は、金属粉末を含有する導体ペーストを絶縁層１１に形成した貫通孔内に充填して形成されたものである。こ導体ペーストは、平均粒径が３〜５μｍの金属粉末に、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、イミド樹脂の群から選ばれる少なくとも1種の樹脂などの結合材を添加混合したものが好適に用いられる。金属粉末としては、銅、銀の他に、半田などを適量添加することもできる。

また、ビア導体１３は、図１に示すように、いずれもビア中心を通る断面の形状が台形形状であることが望ましい。これによって、スクリーン印刷時のビアペーストの充填密度を高めることができる。このような形状のビアは、例えば、絶縁層１１に対してレーザー光の照射によって貫通孔を形成する場合に、レーザ光の入射側の孔径が出射側の穴径より大きくなる。

なお、前記絶縁層１１を積層する際は、ビア導体１３の孔径の小さい側を向き合わせた配置でも、孔径の小さい側と大きい側を向き合わせた積層配置でも良いが、熱膨張差によるストレスが発生しやすい箇所では、ビア導体１３と配線回路層１２の剥がれによる断線が発生する可能性がある。特に断線を防止するという観点からは、前記電気素子接続用パッド１５に接続するビア導体１３ａと前記端子パッド１７に接続するビア導体１３ｄは、図１に示すように、各パッドに接続する側にビア径の大きい側を設けることが望ましい。

本発明の多層配線基板において、絶縁層１１ａ〜１１ｄは、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテルに種々の官能基が結合した樹脂の群から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂や、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトンの群から選ばれる少なくとも１種の熱可塑性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混合した複合組成物などが用いられ、さらにはこの樹脂に繊維やガラスクロス等を加えた複合物などを用いることができる。

さらに、絶縁層１１は、弾性率を調整するためのゴム成分や熱安定性を改善するための酸化防止剤、耐光性を改善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難燃性を改善するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難燃性剤、アンチモン系化合物やホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改善するための高級脂肪酸や高級脂肪酸エステルや高級脂肪酸金属塩、フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤などを含んでいても良い。

さらには、熱膨張係数を調整したり、機械的強度を向上するための酸化アルミニウムや酸化珪素、酸化チタン、化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化ジルコニウム、酸化カルシウム、ゼオライト、窒化珪素、窒化アルミニウム、炭化珪素、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、ホウ酸アルミニウム、スズ酸バリウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸ストロンチウム等の充填材、あるいは、充填材との親和性を高めこれらの接合性向上と機械的強度を高めるためのシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤を含有してもよい。

絶縁層１１ａ〜１１ｄの厚みは、１００μｍ以下であることが好ましい。１００μｍ以下の厚みにすることで、熱プレス時のビア導体の十分な圧縮効果が望めるばかりでなく、ビア孔に導電性ペーストをスクリーン印刷法により埋め込む際の、充填不良の発生も防止できる。

また、各絶縁層１１表面に形成された配線回路層１２は、銅、金等の良導電性の金属箔から成ることが好ましく、配線基板１７に搭載される電気素子を外部電気回路（図示せず）に電気的に接続する機能を有する。この配線回路層１２の厚みは２〜３０μｍが適当である。

本発明の多層配線基板は、前記配線回路層の少なくとも一部が、前記多層絶縁層に埋設されていることが好ましく、これによりビア導体１３と配線回路層との接続性を高めるとともに、ビア導体への圧縮によってビア導体の低抵抗化を図ることができる。

絶縁層１１表面に配設された配線回路層１２は、その断面が絶縁層１１側の底辺の長さが対向する底辺の長さよりも短い台形状とするとともに、絶縁層１１側の底辺と側辺との成す角度を９５〜１５０°とすることが好ましい。このような形状とすることにより、配線回路層１２の一部を絶縁層１１に容易に埋設することができる。

上記の多層配線基板１９は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、絶縁層１１の前駆体シートを作製する。例えばガラス繊維含浸プリプレグを形成する場合、前述した樹脂に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン等の溶媒を添加して粘度調整を行った有機樹脂スラリーを作製する。作製した有機樹脂スラリーに、例えばＥガラスやＳガラスの織布または不織布を浸し、ガラスに有機樹脂を含浸させる。その後４０〜１００℃で０．５〜５時間加熱乾燥して前駆体シートを作製する。

また、無機フィラーを含む有機樹脂シートでプリプレグを作製する場合、有機樹脂または有機樹脂と無機フィラーからなる組成物を混錬機や３本ロールなどの手段によって充分に混合し、これを圧延法、押し出し法、射出法、ドクターブレード法などによってシート状に成型した後、樹脂を半硬化して前駆体シートを作製する。半硬化には有機樹脂が熱可塑性の場合には、加熱下で混合したものを冷却し、熱硬化性樹脂の場合には、完全硬化するに充分な温度よりも低い温度にすればよい。

次に、上述したような方法で製作した絶縁層１１と成る前駆体シートの所望の位置に前述したような関係となるように、所定の大きさのビア導体１３を形成する。ビア導体１３は、レーザにより前駆体シートに対して穿設加工を施し貫通孔を形成した後、この貫通孔に銅、銀、金、半田の群から選ばれる少なくとも1種の金属粉末に結合材を添加混合した導体ペーストをスクリーン印刷法により埋め込むことにより形成される。

このようなビア導体１３となる貫通孔を形成するレーザー光としては、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、あるいはエキシマレーザなどの公知のレーザが使用できる。レーザ光を照射して孔を形成する場合、レーザ光の光径を制御することにより、その径を任意に調整できる点で、微細なビア導体の形成には有利である。

次に、ビア導体を形成した前駆体シート表面に配線回路層１２を形成する。この配線回路層は、公知のフォトレジストを用いたサブトラクティブ法によりパターン形成した例えば銅から成る金属箔を被着形成して配線回路層１２を形成する。具体的には、支持体と成るフィルム上に銅などの金属箔を接着剤を介して接着した金属箔転写用フィルムを用意し、次に、フィルム上の金属箔を公知のフォトレジストを用いたサブトラクティブ法を使用してパターン状にエッチングする。そして、配線回路層１２が形成されたフィルムを前駆体シートに積層し、温度が１００〜２００℃で圧力が０．５〜１０ＭＰａの条件で１０分〜１時間ホットプレスした後、支持体と成るフィルムを剥離除去して配線回路層１２を転写、形成することができる。このとき、配線回路層１２は前駆体シートとの密着性を高めるために、配線回路層１２はバフ研磨、ブラスト研磨、ブラシ研磨、薬品処理等の処理で表面を粗化しておくことが好ましい。

なお、上記配線回路層１２の形成と、ビア導体１３の形成は順序を逆にしてもよい。

このようにしてビア導体１３および配線回路層１２が形成された前駆体シートを積層した後、最終的に前駆体シート中の熱硬化性樹脂の熱硬化温度、たとえば１９０〜３００℃、圧力０．５〜１０ＭＰａの条件で３０分〜２４時間ホットプレスすることによって多層配線基板１９を作製することができる。

図２は、本発明の多層配線基板の第２の実施例を示す断面図である。本発明の多層配線基板Ｙは、コア絶縁基材２０の両面にコア配線層２１が被着形成されてなるとともに、コア配線層２１を接続すべくコア絶縁基材２０内にビア導体２２が形成されたコア基板２３を具備する。また、このコア基板２３の両面には、複数の絶縁層２４を積層してなる多層絶縁層の内部および表面に配線回路層２５が形成され、且つ上下の配線回路層２５間を接続すべく絶縁層２４を貫通して形成されたビア導体２６とを具備する多層配線層２７を形成してなり、表面側に電気素子接続用パッド２８が形成され、裏面側に外部回路に接続するための端子パッド２９が設けられている。

かかる多層配線基板Ｙによれば、電気素子の接続用パッド２８に接続するビア導体２６ａの径Ｃが、前記端子パッド２９に接続するビア導体２６ｂの径Ｄよりも小さいことが重要である。特に、コア基板２３の一方の表面側に形成した多層配線層２７ａにおけるビア導体２６の径よりも、多層配線層２７ｂに形成されるビア導体２６の径を大きくすることが望ましい。

かかる構成によって、多層配線層２７ａ，２７ｂのすべてのビア導体２６の径がすべて同じである場合に比較して、電気素子用接続用パッド２８から多層配線層２７ａ、コア基板２３および多層配線層２７ｂを経由して端子パッド２９にいたるまでの電気抵抗を低減することができるとともに、接続信頼性を高めることができる。

かかる多層配線基板Ｙにおいても、電気素子接続用パッド２８に接続するビア導体２６の径Ｃは１００μｍ以下、特に７０μｍ以下であることが高密度化を図る上で望ましい。

この多層配線基板Ｙにおける多層配線層２７ａ、２７ｂは前述した第１の多層配線基板Ｘと実質的には、同じ構造からなることが望ましい。

前記コア基板２３におけるコア絶縁基材２０は、セラミック材料、有機樹脂材料のいずれでもよいが、多層配線層２７ａ，２７ｂに形成したビア導体２６を、コア基板２３に押しつけて圧縮させる上で、コア基板の剛性を、多層配線層２７ａ，２７ｂよりも高くすることが好ましい。

例えば、コア絶縁基材２０をセラミック材料などで構成することにより、剛性を高めることができるが、多層配線層２７ａ，２７ｂとの熱膨張率差に起因する熱ストレスにより、界面で剥離が起きる可能性があることから、コア絶縁基材２０に樹脂を含有する絶縁材料を使用して、コア基板２１と、多層配線層２７との熱膨張差を少なくし、絶縁層２８にかかるストレスを小さくすることで、部材間の密着信頼性を向上させることが好ましい。望ましくは、ガラス繊維やアラミド繊維とエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂との複合体からなることが望ましい。

なお、コア基板２３の両面に形成された多層配線層２７ａ、２７ｂの絶縁層２４はいずれも同じ材質からなることがコア基板２３との密着性を高めるとともに、反りを防止する上で望ましい。

さらに、この多層配線基板Ｙにおいても、多層配線層２７ａ、２７ｂの配線回路層２６の少なくとも一部が、絶縁層２４に埋設されていることが好ましい。絶縁層２４に配設された配線回路層２５の幅方向の断面形状を、絶縁層２４側の底辺の長さが対向する底辺の長さよりも短い台形状とするとともに、絶縁層２４側の底辺と側辺との成す角度を９５〜１５０°とすることが好ましい。

このような多層配線基板Ｙは次のように作製される。まず、所定層の絶縁層と配線層を有するコア基板として、例えば、ガラスエポキシ基材２０を準備する。この基材２０にドリルなどによって貫通穴を形成し、貫通穴内壁に金属メッキ膜を形成してビア導体２２を形成するとともに、表面に形成された金属箔をエッチング処理してコア配線層２１を形成してコア基板２３を作製する。

一方、前述した多層配線基板Ｘと同様な作製方法に従って、例えば無機フィラーを含有するエポキシ樹脂フィルムからなる複数の絶縁層２４を積層してなる多層絶縁層と、該多層絶縁層内および表面に形成された配線回路層２５と、前記絶縁層２４を挟んで上下に位置する配線回路層２５間を貫通して形成されたビア導体２６とからなる多層配線層２７ａ，２７ｂを作製する。そしてこの多層配線層２７ａ，２７ｂを未硬化の状態で前記コア基板２３の両面に積層し、２００〜２４０℃で、２〜４ＭＰａの圧力を印加しながら完全に熱硬化させる。このとき、コア基板２３の表面は、多層配線層２７ａ、２７ｂとの密着性を高めるために、バフ研磨、ブラスト研磨、ブラシ研磨、薬品処理等の処理で表面を粗化しておくことが好ましい。

なお、多層配線層２７ａ，２７ｂに形成されたビア導体２６の直径は、炭酸ガスレーザの光径を制御することにより、その径を容易に調整することができる。

また、多層配線層２７ａ，２７ｂは、上記の方法以外に周知のビルドアップ法によって、コア基板上に絶縁層を逐次積層して作製することも可能である。具体的には、コア基板２３の表面に一方の表面に金属箔が接着された前駆体シートを貼り付けた後、エッチング加工して配線回路層を形成するとともに、レーザー光によって貫通穴を形成し導体ペーストを充填する。そして再度、前駆体シートを積層し、上記と同様な工程を繰り返す。なお、完全熱硬化処理は、各層を形成する毎、または最後に一括して熱硬化することもできる。

図３は、本発明の多層配線基板の第３の実施例を示す断面図である。この多層配線基板Ｚは、コア絶縁基材３０の両面にコア配線層３１が被着形成されてなるとともに、コア配線層３１を接続すべくコア絶縁基材３０内にビア導体３２が形成されたコア基板３３を具備する。また、このコア基板３３の片面には、複数の絶縁層３４を積層してなる多層絶縁層の内部および表面に配線回路層３５が形成され、且つ上下の配線回路層３５間を接続すべく絶縁層３４を貫通して形成されたビア導体３６とを具備する多層配線層３７を形成してなり、多層配線層３７表面側に電気素子接続用パッド３８が形成され、コア基板３３の裏面側に外部回路に接続するための端子パッド３９が設けられている。

本発明の多層配線基板Ｚは、多層配線層３７におけるコア基板３３表面のコア配線層３１と接続するビア導体３２ｄの径Ｆが、電気素子接続用パッド３８に接続するビア導体３２ａの径Ｅよりも大きく設定されている。

かかる多層配線基板Ｚにおいては、かかる多層配線層３７内のビア導体３２を上記のように設定することによって多層配線層３７内におけるビア導体３２による接続抵抗を低減するとともに、接続信頼性を高めることができる。

なお、この多層配線層３７は、前記多層配線基板Ｘと実質的に同一の構造からなることが望ましく、Ｆ／Ｅ≧２の関係にあること、絶縁層３４に形成されたビア導体３６は、断面がいずれも台形形状であって、また、その最大径が、電気素子用接続用パッド３８からコア配線層３１に近づくにつれ漸次大きくなることが好ましい。また、例えば、電気素子接続用パッド３８側からコア配線層３１側に２つのビア導体順次接続されたビア導体３６ａと３６ｂにおいて、ビア導体３６ｂの電気素子接続用パッド側端部の径が、ビア導体３６ａの端子パッド側端部の径よりも大きいことが望ましい。これによってビア導体３６ａ，３６ｂ間の圧力を十分に付与できるとともに、隣接するビア導体間の接続信頼性を高めることができる。

さらに、多層配線基板Ｚにおいて、電気素子用接続用パッド３８と接続されるビア導体３６ａの径Ｅを１００μｍ以下、特に８０μｍ以下にすることにより、基板表面側の配線密度を上げ高密度実装に対応することができる。

なお、前記絶縁層３４を積層する際は、ビア導体３６の孔径の小さい側を向き合わせた配置でも、孔径の小さい側と大きい側を向き合わせた積層配置でも良いが、熱膨張差によるストレスが発生しやすい箇所では、ビア導体３６と配線回路層３５の剥がれによる断線が発生する可能性がある。特に断線を防止するという観点からは、ビア導体３６ａ、ビア導体３６ｄのそれぞれ前記電気素子接続用パッド３８に接続する側、前記コア配線層３１に接続する側の方に、ビア径の大きい側を設けることが望ましい。

一方、コア配線層３１と接続されるビア導体３６ｄの最大径Ｆは、その上のビア導体３６ｃの最大径よりも大きく、特に８０μｍ以上、特に１００μｍ以上、さらには１５０μｍ以上であることが望ましい。

また、コア基板３３におけるコア配線層３１を接続するビア導体３２は、ビア導体３６ｄの径Ｆと同一かまたはそれ以上であることが望ましい。

このような多層配線基板Ｚは、図２の多層配線基板Ｙで説明した方法において、コア基板の片面に多層配線層を形成することを除いては、全く同じ方法で作製することができる。

次に本発明の多層配線基板を、以下のサンプルを製作して評価した。

まず図１の多層配線基板Ｘを作製した。絶縁層としてエポキシ樹脂を含むスラリーをガラス織布に含浸させた後、乾燥させて、ガラスエポキシ複合材料からなる前駆体シートを用意した。なお、含有比率はエポキシ樹脂５０体積％、ガラスの織布５０体積％とした。

さらに、この前駆体シートに、ＵＶ−ＹＡＧレーザによりその光径を制御することで表１の大きさの貫通孔を形成し、この貫通孔に銅粉末と有機バインダを含有する導体ペーストをスクリーン印刷により埋め込むことによりビア導体を形成した。

次に、回路状に形成した厚さ１２μｍの銅箔が付いた転写用支持フィルムと、貫通導体が形成された絶縁層となる前駆体シートとを位置合わせして真空積層機により３ＭＰａの圧力で３０秒加圧した後、転写用支持フィルムを剥離して配線導体を前駆体シート上に埋設、転写した。

最後に、この電気素子用接続用パッドを含む配線回路層体が形成された前駆体シートを４枚重ね合わせ、３ＭＰａの圧力下で２００℃の温度で５時間加熱処理して完全硬化させて多層配線基板を得た。なお、電気素子接続用パッドの径は、０．３ｍｍ、端子パッドの径は１ｍｍとした。

初期抵抗の評価は、それぞれの基板において端子パッドと電気素子接続用パッド間の抵抗値を測定し、基板１００個における初期抵抗値のバラつきを評価した。

表１からは、絶縁層に形成したビア導体の径が実質的に全て同一である場合、初期抵抗値のバラつきは１０％以上であったのに対し、端子パッドに接続するビア導体の径Ｂが、電気素子接続用パッドに接続するビア導体の径Ａよりも大きくＡ＜Ｂの関係で構成された本発明の多層配線基板は、初期抵抗値のばらつきが１０％以下であった。特に、ビア径を電気素子接続用パッド側から端子パッド側にかけて徐々に大きくすることによってさらにばらつきが低減できた。

次に、図２の多層配線基板を作製した。コア基板として、貫通穴に銅メッキが施された直径が３００μｍのビア導体を具備するエポキシ多層配線板を準備した。一方、絶縁層として、ＳｉＯ_２を５０体積％、エポキシ樹脂を５０体積％からなる複合材料を用いる以外は、実施例１と全く同様にして、複数の絶縁層を積層してなる多層絶縁層と、該多層絶縁層内および表面に形成された銅箔からなる配線回路層と、前記絶縁層を挟んで上下に位置する前記配線回路層間を貫通して形成された貫通穴内に銅ペーストを充填してビア導体が形成された前駆体シートを３枚重ねて、多層配線層を作製した。

そして、前記コア基板の上面側の多層配線層に形成した電気素子接続用パッドと接続するビア導体の直径Ｃと、前記コア基板の下面側の多層配線層に形成した端子パッドに接続するビア導体の径Ｄが、表２に示すような関係となるようにレーザー光の光径を調整して大きさを調整した。なお、各コア基板に対して一方側の多層配線層における 上記多層配線層とコア基板は、３ＭＰａの圧力で２００℃で３時間加熱処理して完全硬化して多層配線基板を作製した。なお、電気素子接続用パッドの径は、０．２ｍｍ、端子パッドの径は１ｍｍとした。

このようにして作製した多層配線基板に対して、実施例１と同様な方法で評価をおこなった。

表２からは、絶縁層に形成したビア導体の径が実質的に全て同一である場合、初期抵抗値のバラつきは１０％以上であったのに対し、端子パッドに接続するビア導体の径Ｄが、電気素子接続用パッドに接続するビア導体の径Ｃよりも大きい本発明の多層配線基板は、初期抵抗値のばらつきが１０％以下であり、接続信頼性に優れていることがわかった。

次に、図３の多層配線基板を作製した。コア基板および多層配線層としていずれも実施例２と全く同じものを使用して、コア基板の一方の面に多層配線層を形成した。なおコア基板におけるビア導体の直径は０．２ｍｍとし、電気素子接続用パッドの径は、０．１ｍｍ、端子パッドの径は１ｍｍとした。この際、前記コア基板のコア配線層に接続するビア導体の径Ｆと、電気素子接続用パッドに接続するビア導体３５の径Ｅの関係が表３に示すような関係になるように形成した。作製した多層配線基板に対して、実施例１と同様にして評価を行なった。

表３からは、電気素子に接続するビア導体３５の径Ｅとコア基板のコア配線層に接続するビア導体の径Ｆが実質的に全て同一である場合、初期抵抗値のバラつきは１０％以上であり、ビア径が小さい程そのばらつきが大きくなったのに対し、前記コア基板のコア配線層に接続するビア導体の径Ｆが、電気素子に接続するビア導体３５の径Ｅよりも大きい本発明の多層配線基板は、初期抵抗値のばらつきが１０％以下であり、接続信頼性に優れており、特に、多層配線層のビア導体径を徐々に大きくした場合、そのばらつきは５％以下になった。

本発明の第１の実施の形態における多層配線基板の概略断面図である。 本発明の第２の実施の形態における多層配線基板の概略断面図である。 本発明の第３の実施の形態における多層配線基板の概略断面図である。 従来の多層配線基板の概略断面図である。 従来の他の多層配線基板の概略断面図である。

符号の説明

１１ 絶縁層
１２ 配線回路層
１３ ビア導体
１５ 電気素子接続用パッド
１７ 端子パッド
１９ 配線基板

Claims (19)

1. 複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板と、該絶縁基板の表面および内部に形成された配線回路層と、前記絶縁層を挟んで上下に位置する前記配線回路層間を貫通して形成されたビア導体とを具備するとともに、表面に電気素子接続用パッドおよび裏面に外部回路に接続するための端子パッドがそれぞれ設けられた多層配線基板において、前記電気素子接続用パッドに接続するビア導体の径が、前記端子パッドに接続するビア導体の径よりも小さいことを特徴とする多層配線基板。
2. 前記電気素子接続用パッドと接続するビア導体の径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
3. 前記端子パッドと接続するビア導体の径が８０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多層配線基板。
4. 前記端子パッドと前記電気素子接続用パッドとが、複数のビア導体を経由して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の多層配線基板。
5. 前記複数のビア導体の径が、端子パッド側から電気素子接続用パッド側にかけて徐々に小さいことを特徴とする請求項４記―載の多層配線基板。
6. 前記配線回路層の少なくとも一部が、前記絶縁層に埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか記載の多層配線基板。
7. 前記端子パッドの径が、前記電気素子接続用パッドの径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか記載の多層配線基板。
8. コア絶縁基材の両面にコア配線層が被着形成されてなるとともに前記コア絶縁基材内にビア導体が形成されたコア基板と、該コア基板の両面に、複数の絶縁層を積層してなる多層絶縁層の内部および表面に配線回路層が形成され、且つ前記配線回路層とを接続すべく前記絶縁層を貫通して形成されたビア導体とを具備する多層配線層を形成してなり、表面側に電気素子接続用パッドが形成され、裏面側に外部回路に接続するための端子パッドが設けられた多層配線基板において、前記電気素子の接続用パッドに接続するビア導体の径が、前記端子パッドに接続するビア導体の径よりも小さいことを特徴とする多層配線基板。
9. 前記電気素子接続用パッドと接続するビア導体の径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
10. 前記端子パッドと接続するビア導体の径が８０μｍ以上であることを特徴とする請求項８または請求項９記載の多層配線基板。
11. 前記端子パッドと前記電気素子接続用パッドとが、複数のビア導体を経由して電気的に接続されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか記載の多層配線基板。
12. 前記配線回路層の少なくとも一部が、前記絶縁層に埋設されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか記載の多層配線基板。
13. 前記端子パッドの径が、前記電気素子接続用パッドの径よりも大きいことを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか記載の多層配線基板。
14. コア絶縁基材の両面にコア配線層が被着形成されてなるとともに前記コア絶縁基材内にビア導体が形成されたコア基板と、該コア基板の少なくとも一方の表面に、複数の絶縁層を積層してなる多層絶縁層の内部および表面に配線回路層が形成され、且つ前記配線回路層とを接続すべく前記絶縁層を貫通して形成されたビア導体とを具備する多層配線層を形成してなり、前記多層配線層の表面に電気素子接続用パッドを形成してなる多層配線基板において、前記多層配線層における前記コア基板表面のコア配線層と接続するビア導体の径が、前記電気素子接続用パッドに接続するビア導体の径よりも大きいことを特徴とする多層配線基板。
15. 前記電気素子接続用パッドと接続するビア導体の径が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１４記載の多層配線基板。
16. 前記コア基板表面の前記コア配線層と接続するビア導体の径が８０μｍ以上であることを特徴とする請求項１または請求高２記載の多層配線基板。
17. 前記コア配線層と前記電気素子接続用パッドとが、複数のビア導体を経由して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１４乃至請求項１６のいずれか記載の多層配線基板。
18. 前記端子パッドの径が、前記電気素子接続用パッドの径よりも大きいことを特徴とする請求項１７記載の多層配線基板。
19. 前記配線回路層の少なくとも一部が、前記絶縁層に埋設されていることを特徴とする請求項１４乃至請求項１８のいずれか記載の多層配線基板。

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