JP2005072454A

JP2005072454A - 配線基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005072454A
Application number: JP2003302926A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nishimoto; 昭彦西本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】スルーホールの配線密度を高めることができ、チップの実装信頼性も高く、高周波での伝送特性も優れた配線基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】主絶縁層１ａと、配線層と、メッキを施した複数のスルーホールとを具備するコア基板１の少なくとも一方の主面に前記主絶縁層１ａよりも薄い、表層絶縁層５と高密度配線層７とビア６とを具備する配線基板において、前記コア基板１が一層以上の液晶ポリマー絶縁層１ａを具備し、前記スルーホールのピッチが２００μｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した配線基板とその製造方法に関するものである。

近年、電子機器は小型化が進んでいるが、近年携帯情報端末の発達や、コンピューターを持ち運んで操作するいわゆるモバイルコンピューティングの普及によってさらに小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。

また、通信機器に代表されるように、高速動作が求められる電子機器が広く使用されるようになってきた。高速動作が求められるということは、高い周波数の信号に対し、正確なスイッチングが可能であるなど多種な要求を含んでいる。そのような電子機器に対応するため、高速な動作に適した多層プリント配線板が求められている。

高速な動作を行うためには、配線の長さを短くし、電気信号の伝播に要する時間を短縮することが必要である。配線の長さを短縮するために、配線の幅を細くし、配線の間隙を小さくするという、小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。

そのような高密度配線の要求に対応するため、ビルドアツプ基板と呼ばれる多層配線基板が用いられている。ビルドアップ基板の基本構造としては、ＪＰＣＡ規格では（１）ベース＋ビルドアップ、（２）全層ビルドアップの２種類に分類されている。

（１）のベース＋ビルドアップの製造方法としてはフルアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法とがある。一例としてフルアディティブ法による多層配線基板の製造方法について説明する。ａ）まず、両面銅張ガラスエポキシ基板などの絶縁基板の表面に導体配線層やスルーホール導体などが形成されたコア基板を用意する。ｂ）このコア基板の表面に樹脂を塗布して絶縁層を形成する。ｃ）絶縁層に貫通孔パターンを露光現象することにより貫通孔を形成するあるいはレーザ加工により貫通孔を形成する。ｄ）貫通孔が形成された絶縁層の表面全面に銅などのメッキ層を施す。ｅ）メッキ層に感光性レジストを塗布し、回路パターンを露光、現像した後、非レジスト形成部をエッチングして回路を形成した後、レジストを除去して導体配線層を作製する。その後、必要に応じて、上記のｂ）〜ｅ）の工程を繰り返して多層化するものである（特許文献１参照）。

上記のようにして作製したビルドアップ基板は、ベースと呼ばれる部分がコア基板に相当する。コア基板としてはガラス布やガラス不織布にエポキシやＢＴレジン等の樹脂を含浸させてプリプレグを作製し、その両面に銅箔を積層した銅張り積層板が用いられている。コア基板の厚みとしては０．８ｍｍ、また、コア基板のスルーホールピッチは３５０〜５００μｍが一般的である。また、製造方法としては、コア基板のスルーホールはドリルにより加工している。
特許２７７３７１０号公報

しかしながら、前記のようなビルドアップ基板は、コア基板に強度や剛性向上、また熱膨張係数を小さくするために、ガラス布やガラス不織布を含有させているため、高温多湿な環境下で電位差が発生した場合に、スルーホールメッキの金属がイオン化し、ガラス繊維と樹脂の界面に入り、配線間を短絡させるという問題が発生していた。そのため、スルーホールピッチを狭めることができず、配線基板の高密度化という課題に対して大きな障害となっていた。また、コア基板はエポキシ樹脂やＢＴレジンあるいはポリイミドフィルム等の吸水率の高い樹脂を使用していたためスルーホールの狭ピッチ化の障害となっていた。また、スルーホールピッチが大きい場合には、隣の同士のスルーホール間に発生するループインダクタンスが大きくなるため、信号ノイズが発生し、問題となっていた。

また、ガラス布やガラス不織布は繊維を束にしているために厚みが厚くなり、さらに両面に樹脂層を形成するために、配線基板の薄層化に対しても大きな障害となっていた。また、コア基板が厚くなることにより、基板強度や剛性は向上するもののスルーホール長が長くなるため、配線基板全体の配線長が長くなり、高周波領域において伝送損失が大きくなるという問題もあった。

また、ＩＣチップの実装方法も高密度化、高周波化に伴い、ワイヤーボンディングからフリップチップ実装へと変化しているためにチップと基板の熱膨張係数差によりチップに応力がかかり、チップが割れるという問題も発生していた。

さらに、製造方法においては、ガラス布またはガラス不織布を含むために加工性が悪く、スルーホールの狭ピッチ化を困難としていた。また、スルーホールをドリルにより加工をするため、スルーホールの小径化ができないという問題もあった。

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ことを目的とするものであり、具体的には、スルーホールの配線密度を高めることができ、チップの実装信頼性も高く、高周波での伝送特性も優れた配線基板及びその製造方法を提供するものである。

本発明の配線基板は、主絶縁層と、配線層と、メッキを施した複数のスルーホールとを具備するコア基板の少なくとも一方の主面に前記主絶縁層よりも薄い、表層絶縁層と高密度配線層とビアとを具備する配線基板において、前記コア基板が一層以上の液晶ポリマー絶縁層を具備し、前記スルーホールのピッチが２００μｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、液晶ポリマー絶縁層を、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する被覆層を介して、他の液晶ポリマー絶縁層と接着することが望ましい。

また、本発明の配線基板は、前記コア基板の液晶ポリマー絶縁層を接着する被覆層が１０〜７０体積％の無機フィラーを含有することが望ましい。

また、本発明の配線基板は、前記コア基板の吸水率が１％以下であることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、前記コア基板の熱膨張係数が１２×１０^−６／℃以下であることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、前記コア基板の液晶ポリマー絶縁層の総厚みが、被覆層の総厚みより厚いことが望ましい。

また、本発明の配線基板は、前記コア基板の液晶ポリマー絶縁層の表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜５μｍであることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法は、（ａ）１層以上の液晶ポリマー絶縁層を具備する銅貼り積層板に、レーザー光を用いて、スルーホールピッチが２００μｍ以下のスルーホールを形成する工程と、（ｂ）前記スルーホールに無電解めっき、電解めっきでスルーホールめっきを行う工程と、（ｃ）銅貼り基板に配線を形成してコア基板とする工程と、（ｄ）前記コア基板の少なくとも一方の主面に、前記コア基板の主絶縁層よりも薄い表層絶縁層を貼付する工程と、（ｅ）前記表層絶縁層に貫通孔を形成する工程と、（ｆ）前記貫通孔に無電解めっき、電解めっきしてビア及び高密度配線層を形成する工程とを具備することを特徴とする。

スルーホール加工をレーザ加工で行うことにより、小径のスルーホールを加工することができ、また、加工速度を著しく高めることができるため生産の高い製造方法を提供できる。

このように、コア基板に液晶ポリマー絶縁層を用いることにより従来のようにガラス布やガラス不織布を用いることなく、配線基板の強度や剛性が維持できるものである。また、ガラス布やガラス不織布を用いないためにガラス繊維と樹脂界面に金属イオンが成長するマイグレーションもなくスルーホールピッチを２００μｍ以下と狭ピッチにすることができる。また、スルーホールピッチを２００μｍ以下とすることによって、ループインダクタンスの発生を小さくすることができ、ノイズを少なくできる。これにより、例えば、ノイズ除去のためのコンデンサー搭載数を減らすことができ、配線基板の小型化が可能となる。

このように液晶ポリマー絶縁層同士を熱硬化性樹脂で接着することにより、液晶ポリマー絶縁層間の密着強度を高めることができ、コア基板の積層不良を防止することができる。

このように、被覆層に１０〜７０体積％の樹脂よりも低熱膨張の無機フィラーを含有させることにより、被覆層及びコア基板並びに配線基板の熱膨張係数を小さくすることができるとともに、強度や剛性を高めることができる。

また、本発明の配線基板は、前記コア基板の吸水率が１％以下であることが望ましい。コア基板の吸水率を１％以下とすることによりスルーホールピッチを２００μｍ以下としたときにもマイグレーションの発生を防止することができる。

コア基板の熱膨張係数を１２×１０^−６／℃以下とすることにより、配線基板に搭載される電子部品との熱膨張係数差が小さくなるため過酷な環境下においても実装信頼性を維持することができる。

コア基板の液晶ポリマー絶縁層の総厚みを被覆層の総厚みより厚くすることにより、コア基板の耐熱性や低熱膨張性あるいは剛性等の特性を向上させることができる。

コア基板の液晶ポリマー絶縁層の表面粗さ（Ｒａ）を０．０５〜５μｍとすることにより、液晶ポリマー絶縁層と被覆層との密着強度を高めることができ、積層不良のない信頼性の高い配線基板を得ることができる。

次に、本発明の配線基板を図面をもとに詳細に説明する。

図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す図である。この図において１はコア基板、２はスルーホールメッキ、３はスルーホール充填物、４はスルーホールふたメッキ、５はコア基板の主絶縁層よりも薄い表層絶縁層、６は表層絶縁層５に形成したビア、７は表層絶縁層５に形成した高密度配線層を示している。また、Ｘはコア基板１のスルーホールピッチを示している。

本発明の配線基板においては、図２に示すように、コア基板１の主絶縁層の少なくとも１層が液晶ポリマー絶縁層１ａから構成されることが重要である。

なお、ここで液晶ポリマー絶縁層１ａとは、溶融時に液晶状態あるいは光学的に複屈折する性質を有するポリマーから成るフィルムを指し、一般に溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーフィルムや溶融時に液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマーから成るフィルム、あるいは、熱変形温度で分類される１型・２型・３型すべての液晶ポリマーから成るフィルムを含むものである。

また、液晶ポリマー絶縁層１ａは、温度サイクル信頼性・半田耐熱性・加工性の観点からは２００〜４００℃の温度、特に２５０〜３５０℃の温度に融点を有するものが好ましく、さらに、フィルムとしての物性を損なわない範囲内で、熱安定性を改善するための酸化防止剤や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・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、熱膨張係数を調整するため、または機械的強度を向上するための酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化チタン・酸化バリウム・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を含有してもよい。

なお、このような液晶ポリマー絶縁層１ａは、他の液晶ポリマー絶縁層１ａと、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する被覆層１ｂを介して、積層されることが望ましい。なお、図２では、スルーホール等は省略した。

本発明の配線基板においては、例えば、上述したコア基板１においてスルーホールピッチＸが２００μｍ以下であることが重要である。例えば、スルーホールピッチＸが２００μｍより大きくなると、スルーホールピッチＸが、一般的に、２００μｍ以下に形成されている表層絶縁層５のビアピッチよりも大きくなるために、ビア６とスルーホールメッキ２とを直線的に配置できずに配線密度を高めることができない。従って、本発明の配線基板のように、スルーホールピッチＸを２００μｍ以下とすることで、ビアピッチとスルーホールピッチＸとの差を小さくすることができ、例えば、ビア６とスルーホールメッキ２とを直線的に配置することによって１００ＭＨｚ以上の高周波信号の高速伝送が達成できる。

また、本発明のコア基板１はガラス布やガラス不織布を使用していないため、従来のコア基板１のようにスルーホール間にガラス繊維と樹脂の界面が存在しない。そのため、高温恒湿環境下で電位がかかった場合にも金属イオンのマイグレーション等が発生しにくい。また、スルーホールピッチＸを２００μｍ以下とすることより、ループインダクタンスを２００ｐＨ以下にすることができ、ノイズの小さい配線基板を得ることができる。

なお、前述したように、本発明の配線基板においては、コア基板１の液晶ポリマー絶縁層１ａ同士を樹脂を含む被覆層１ｂにより接着することが望ましい。液晶ポリマー絶縁層１ａは、接着力が小さいために樹脂を含む被覆層１ｂにより接着することによりはんだ耐熱等の熱衝撃が加わった場合でも積層不良などが発生しない。また、液晶ポリマー絶縁層１ａは耐熱性という点から融点が２００℃以上、特に２５０℃以上のものが用いられている。しかしながら、このような融点の高い液晶ポリマー絶縁層１ａを用いる場合には、液晶ポリマー絶縁層１ａ同士を直接接着するためには、積層温度を高くしなければならず、液晶ポリマー絶縁層１ａあるいは他の絶縁層に悪影響を与えるおそれがある。従って、液晶ポリマー絶縁層１ａを被覆層１ｂにより、液晶ポリマー絶縁層１ａの融点よりも低い温度で積層することが望ましい。被覆層１ｂに使用する樹脂としては公知のものが使用できる。例えば、Ａ−ＰＰＥ（アリル化ポリフェニレンエーテル）、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樹脂が好適に使用できる。

また、液晶ポリマー絶縁層１ａ同士を接着する被覆層１ｂは１０〜７０体積％の無機フィラーを含有することが望ましく、特に、２０〜６０体積％含有することが望ましい。無機フィラーの含有量が１０体積％より少ない場合は、被覆層１ｂの剛性が低くなるためコア基板１の反りが発生しやすくなる。一方、無機フィラーの含有量が７０体積％以上となると被覆層１ｂ自体が脆くなりクラック等が入りやすくなる。また、被覆層１ｂの接着能力が低下するためにコア基板１の積層不良等が発生しやすくなる。なお、被覆層１ｂに用いられる無機質フィラーとしては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等が好適であり、フィラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末が用いられる。

また、本発明の配線基板においては、液晶ポリマー絶縁層１ａと被覆層１ｂなどからなるコア基板１の吸水率が１％以下であることが重要である。

コア基板１の吸水率を１％以下にすることでスルーホールピッチＸを２００μｍ以下とした場合でもマイグレーションによるのショート等の不具合を抑制できる。

また、本発明の配線基板は、コア基板１の熱膨張係数が１２×１０^−６／℃以下であることが望ましい、特に、１０×１０^−６／℃以下であるのことが望ましい。コア基板１の熱意膨張係数が１２×１０^−６／℃以上になるとＩＣチップであるシリコンとの熱膨張差が大きくなるために、フリップチップ実装などの表面実装になると接合部分に応力が発生し、実装信頼性が低下する。

また、本発明の配線基板は、コア基板１における液晶ポリマー絶縁層１ａの総厚みが、被覆層１ｂの総厚みより厚いことが重要である。液晶ポリマー絶縁層１ａの総厚みを被覆層１ｂの総厚みより厚くすることで、コア基板１の耐熱性を維持し、低熱膨張係数や高剛性のコア基板１を得ることができる。

また、本発明の配線基板は、コア基板１の液晶ポリマー絶縁層１ａの表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜５μｍであることが重要である。液晶ポリマー絶縁層１ａは、被覆層１ｂとの密着性を高めるために、その表面をバフ研磨・ブラスト研磨・ブラシ研磨・プラズマ処理・コロナ処理・紫外線処理・薬品処理等の方法を用いて表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜５μｍの値となるように粗化しておくことが好ましい。表面粗さ（Ｒａ）は、半田リフローの際に液晶ポリマー絶縁層１ａと被覆層１ｂとの剥離を防止するという観点からは０．０５μｍ以上であることが好ましく、表面に被覆層１ｂを形成する際に空気のかみ込みを防止するという観点からは５μｍ以下であることが好ましい。

本発明の配線基板の製造方法としては、少なくとも、液晶ポリマー絶縁層１ａを具備するコア基板１において、２００μｍ以下のスルーホールピッチＸを達成するためにレーザ加工を用いるのが望ましい。レーザ加工としては、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ、フェムト秒レーザ等のレーザを用いることができる。２００μｍ以下のスルーホールピッチＸを達成するためにはスルーホール径は少なくとも７５μｍ以下でなければならず、さらに望ましくは６０μｍ以下とするのがよい。スルーホール径を小さくすることによって、スルーホール壁間の距離を長くできるため、スルーホール間の絶縁信頼性を保つためには、スルーホール径を小さくすることが重要である。より小径のスルーホールを加工するためのレーザ加工としては、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ、フェムト秒レーザ等が好適に用いられる。

この後、スルーホールに無電解メッキ、電解メッキを施してスルーホールメッキ２を作製する。次に、このスルーホールに充填物３を充填する。充填物３としては、絶縁樹脂、導電性樹脂あるいは両方の混合物、また、無機フィラーや金属フィラー等を含有するものが良好に使用できる。特に、導電性の充填物の方がスルーホールの抵抗を低くするという点で望ましい。次に、スルーホール上にさらにビア６が形成できるようにふたメッキ４を行うのが望ましい。

本発明の配線基板は、上記で説明したコア基板１の少なくとも一方の主面にコア基板１の主絶縁層１ａよりも薄い表層絶縁層５と高密度配線層７とビア６とを具備するビルドアップ配線層を形成したものである。ビルドアップ配線層を形成する方法としては、アディティブ法、セミアディティブ法、サブトラクティブ法の３つの方法があるが、本発明の配線基板はいずれの方法を用いても電気的特性、熱的特性、機械的特性、信頼性ともに良好なものが得られる。ここではセミアディティブ法によるビルドアップ配線層の形成について詳細に説明する。

まず、上記のようにして得られたコア基板１に対して粗化処理を行い、薄い表層絶縁層５を貼る。粗化処理としては、バフ研磨等の物理的粗化、薬品処理等の化学的粗化を行うのが望ましい。このようにコア基板１の表面を粗化することによって、コア基板１上に形成する表層絶縁層５の密着力を高めることができる。次に、表層絶縁層５に有底貫通孔の加工を行うが、レーザ加工としては、ＣＯ_２レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ、フェムト秒レーザ等のレーザを用いることができる。この後、表層絶縁層５と貫通孔内に無電解メッキを施こす。この後、全面に感光性のレジストを貼付あるいは塗布をし、露光、現像をして非配線部分にレジストを残す。その後、電解メッキにより高密度配線層７を形成し、レジスト剥離を行い、全面をソフトエッチングして高密度配線層７およびビア６を形成する。この時、ビア６は金属により充填するのがよい。貫通孔を充填することにより、ビア６の抵抗を低くするとともに、ビア６上に、さらに他のビア６を形成できることから配線長を短くすることができる。次に、高密度配線層７と表層絶縁層５を粗化して他の表層絶縁層５を貼り、他の表層絶縁層５に貫通孔を形成する。以降上記と同じ工程を繰り返すことにより、所望の層数の配線基板を得ることができる。

（配線基板の作製）
コア基板１の主絶縁層１ａである、融点３１０℃、厚み５０μｍの全芳香族型ポリエステルの液晶ポリマー絶縁層１ａの表面に、酸素プラズマ処理を施し、処理時間を変えることにより、表面粗さ（Ｒａ）を０．０４〜６μｍの範囲で変化させた。

次に、プラズマ処理した液晶ポリマー絶縁層１ａの両面に被覆層１ｂを重ねて、このセットを６枚重ねて、その表裏面に厚み１８μｍの電解銅箔をさらに重ねて、１８０℃、４９０ＭＰａで積層し、コア基板１となる銅張り積層板を作製した。

なお、被覆層１ｂとしては、平均粒径１μｍの球状溶融シリカフィラーとエポキシ樹脂とを体積比で０：１００〜８０：２０の比率で混合し、ドクターブレード法で厚み１５〜３０μｍとして形成したものを使用した。

比較例として、ガラス布にエポキシ樹脂を含浸させた厚み１００μｍのプリプレグと、ガラス布にＢＴレジンを含浸させたプリプレグを作製し、各プリプレグ３層と表裏面に厚み１８μｍの電解銅箔を１８０℃、４９０ＭＰａで積層し、比較例のコア基板となる銅張り積層板を作製した。また、厚み５０μｍのポリイミドフィルムを接着剤を介して６層重ね合わせて、その表裏面に厚み１８μｍの電解銅箔を１８０℃、４９０ＭＰａで同じく積層し、他の比較例のコア基板となる銅張り積層板を作製した。

これらの４種類の銅張り積層板に対して、ＵＶ―ＹＡＧレーザによりφ５０μｍのスルーホールを形成した。なお、スルーホールのピッチは表１、２に示すように５００μｍから１２５μｍの範囲で変化させた。

その後、積層した銅箔上とスルーホール内に無電解銅メッキ、電解銅メッキを施し、スルーホールめっき２を形成した。次に、ネガ型の感光性ドライフィルムレジストを貼付して配線層として残す部分にガラスマスクを通して感光させた。

その後、炭酸ナトリウム水溶液により非感光部分を現像して、銅面を露出させ、塩化第二鉄より銅のエッチングを行い、配線を形成した。次に、スルーホールに導電性の樹脂をスクリーン印刷により充填し、スルーホール充填物３とし、さらにスルーホール上に銅メッキにより蓋をして、スルーホールふたメッキ７を形成した。

その後、コア基板１の樹脂部分はバフ研磨により、また、スルーホールふたメッキ７は蟻酸により粗化処理をして、エポキシ樹脂からなる３０μｍの表層絶縁層５を熱圧着により貼り付けた。

次に、表層絶縁層５のエポキシ樹脂を１８０℃で熱硬化させて、ＵＶ−ＹＡＧレーザによりφ４０μｍの貫通孔を形成した。次に、樹脂面と貫通孔内を過マンガン酸カリウムにより粗化し、無電解銅メッキを全面にほどこした。無電解銅メッキ面にネガ型感光性ドライフィルムレジストを貼付し、非配線部を感光させて炭酸ナトリウム水溶液により非感光部を現像して取り除いた。次に取り除いた部分に電解銅メッキにより配線を形成し、非配線部分のドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液により膨潤させて除去した。次に、硫酸−過酸化水素水により全面をエッチングして、下面の無電解銅メッキ層を溶解して配線を形成した。さらに、樹脂面と銅面を上記と同様の方法で粗化して、同じ工程を繰り返してコア基板の表裏に各３層分の高密度配線層７を形成して配線基板を得た。

（評価）
得られた配線基板から、４ｍｍ幅×０．４８ｍｍ厚×５０ｍｍ長のテストピースを切り出して３点曲げ試験法により、配線基板の曲げ強度を測定した。また、コア基板１の吸水率は１０ｍｍ□のサンプルを１０５℃で２４ｈｒ乾燥後、重量を測定し、２３℃の蒸留水に２４ｈｒ浸漬した後、重量を測定することにより算出した。液晶ポリマー絶縁層１ａの表面粗さ（Ｒａ）は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定し、コア基板１の熱膨張係数は熱機械分析（ＴＭＡ）法により測定した。また、１２５μｍから５００μｍのスルーホールピッチに対して、バイアスルーホールチェーンのループインダクタンスをインピーダンスアナライザーにより測定した。また、１２５μｍから５００μｍのスルーホール間に、１３０℃、８５％Ｒｈの環境下で、５．５Ｖの電圧を１６８Ｈｒかけて高温高湿バイアス試験（ＨＡＳＴ試験）を行い、絶縁抵抗が１０^７Ω以下となったものを不良とした。不良率の表示は、不良数／試験数で行った。また、１次実装信頼性を確認するため配線基板にダミーチップを実装後、−５５〜１２５℃で１０００サイクルの温度サイクルをかけて、スルーホール−ビア間のチェーンの抵抗増加率が１０％以上となった場合には不良と判定した。不良率の表示は、不良数／試験数で行った。

表１に示すように試料Ｎｏ．１〜７のコア基板１に液晶ポリマー絶縁層１ａを用いた配線基板は、配線基板の曲げ強度が４３０ＭＰａ以上となり、従来からのコア基板のガラスクロス＋エポキシあるいはガラスクロス＋ＢＴレジンよりは若干低下するが、強度については実用上問題ないレベルであった。

それらのうち、本発明のスルーホールピッチＸが２００μｍ以下の試料Ｎｏ．４〜７では、ループインダクタンスが１７０ｐＨ以下となりノイズの非常に少ない配線基板を作製することができた。

また、ＨＡＳＴ試験においても不良は０であった。

一方、本発明の範囲外のスルーホールピッチＸが２００μｍを超える試料Ｎｏ．１〜３の配線基板では、ＨＡＳＴ試験において不良は０であったものの、ループインダクタンスが２３０ｐＨ以上となり、ノイズが多くなった。

また、本発明の範囲外である従来からのコア基板１にガラスクロス＋エポキシあるいはガラスクロス＋ＢＴレジンを用いた試料Ｎｏ．８〜１５では、いずれも十分な強度を有するものの、１７０ｐＨ以下のループインダクタンスと、ＨＡＳＴ試験における良好な結果とを同時に満足することができなかった。

特に、スルーホールピッチＸが２００μｍの試料Ｎｏ．１１、１５ではＨＡＳＴ試験において、絶縁抵抗が１０^７Ω以下となり、絶縁破壊が起こっており、これらの試料の絶縁破壊箇所を特定し、ＥＰＭＡ分析を行った結果、スルーホール間のガラス布と樹脂の界面から銅元素が検出され、銅イオンのマイグレーションが確認された。

また、本発明の範囲外のポリイミドフィルムを用いた試料Ｎｏ．１６〜１９は曲げ強度が２００ＭＰａと低く、実用に適さない。

以上詳述したように、液晶ポリマー絶縁層１ａをコア基板として用いた配線基板では、配線基板の曲げ強度も高く、スルーホールピッチを２００μｍ以下とすることによりスルーホール間のループインダクタンスを低減することができ、また、スルーホールを２００μｍ以下と小さくした時においても、高温高湿バイアス（ＨＡＳＴ）試験後に絶縁抵抗の劣化のない配線基板を得ることができた。

また、さらに、表２に示すように、被覆層１ｂのフィラー量を０〜８０体積％の範囲で変化させた試料Ｎｏ．２０〜２７では、被覆層１ｂのフィラー量を１０〜７０体積％とした試料Ｎｏ．２２〜２６において吸水率を１％以下にすることができ、高温高湿バイアス（ＨＡＳＴ）試験のおいても絶縁劣化がほとんどない配線基板が得られた。

また、同様に被覆層１ｂのフィラー量を１０〜７０体積％とすることにより熱膨張係数を１２×１０^−６／℃以下とすることができ、ＩＣチップを実装した後の温度サイクル試験においてもスルーホール−ビア間の抵抗変化が１０％以内の信頼性の高い配線基板を得ることができた。

また、被覆層１ｂのフィラー量が、１０体積％未満で、５体積％の試料Ｎｏ．２１のサンプルは、コア基板の吸水率が高く、熱膨張係数も高くなるため、ＨＡＳＴ試験やチップ実装後の温度サイクル試験において若干の不良が発生した。また、フィラー量が８０体積％の試料Ｎ０．２７は、被覆層１ｂと液晶ポリマー絶縁層１ａとの接着力が弱く、エア等を巻き込みやすくなるため、ＨＡＳＴ試験において、一部の試料でスルーホール間に絶縁破壊が発生した。

液晶ポリマー絶縁層１ａ間に被覆層１ｂを用いなかった試料Ｎｏ．１では、特性は、いずれも良好であったが、液晶ポリマー絶縁層１ａ同士の積層性が悪く、他の試料よりも高い温度で積層する必要があり、若干生産性に難があった。

また、被覆層１ｂと液晶ポリマー絶縁層１ａの厚みの比率を変化させた試料Ｎｏ．２８〜３０のうち、液晶ポリマー絶縁層１ａの厚みが被覆層１ｂの厚みより厚い試料Ｎｏ．２８、３０のサンプルは、コア基板の吸水率が１％以下で、熱膨張係数も１２×１０^−６／℃以下となり、ＨＡＳＴ試験、温度サイクル試験においても不良のない配線基板が得られた。液晶ポリマー絶縁層１ａの厚みが被覆層１ｂの厚みより薄い試料Ｎｏ．２９では、吸水率が１．２％、熱膨張係数も１３×１０^−６／℃となりＨＡＳＴ試験、温度サイクル試験において若干の不良が発生した。

また、液晶ポリマー絶縁層１ａの表面粗さ（Ｒａ）を変化させた試料Ｎｏ．３１〜３６のうち、表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜５μｍの範囲である試料Ｎｏ．３２〜３６は、液晶ポリマー絶縁層１ａと被覆層１ｂとが良好に接着されており、信頼性試験においても不良の発生はなかった。表面粗さ（Ｒａ）が０．０４μｍの試料Ｎｏ．３１は、接着不良によりＨＡＳＴ試験、温度サイクルにおいて若干の不良が発生した。また、表面粗さ（Ｒａ）が６μｍの試料Ｎｏ．３７は、被覆層１ｂと液晶ポリマー絶縁層１ａの界面において、エア巻き込みが発生してＨＡＳＴ試験、温度サイクルの若干の不良が発生した。

本発明の配線基板の一例を説明するための図である。本発明のコア基板の一例を説明するための図である。

符号の説明

１・・・コア基板
１ａ・・・主絶縁層
１ｂ・・・被覆層
２・・・スルーホールメッキ
３・・・スルーホール充填物
４・・・スルーホールふたメッキ
５・・・表層絶縁層
６・・・表層絶縁層のビア
７・・・表層絶縁層の高密度配線層
Ｘ・・・スルーホールピッチ

Claims

主絶縁層と、配線層と、メッキを施した複数のスルーホールとを具備するコア基板の少なくとも一方の主面に前記主絶縁層よりも薄い、表層絶縁層と高密度配線層とビアとを具備する配線基板において、前記コア基板が一層以上の液晶ポリマー絶縁層を具備し、前記スルーホールのピッチが２００μｍ以下であることを特徴とする配線基板。
液晶ポリマー絶縁層を、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する被覆層を介して、他の液晶ポリマー絶縁層と接着したことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
前記被覆層が１０〜７０体積％の無機フィラーを含有することを特徴とする請求項２記載の配線基板。
前記コア基板の吸水率が１％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の配線基板。
前記コア基板の熱膨張係数が１２×１０^−６／℃以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の配線基板。
液晶ポリマー絶縁層の総厚みが、被覆層の総厚みより厚いことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の配線基板。
液晶ポリマー絶縁層の表面粗さ（Ｒａ）が０．０５〜５μｍであることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれかに記載の配線基板。
（ａ）１層以上の液晶ポリマー絶縁層を具備する銅貼り積層板に、レーザー光を用いて、スルーホールピッチが２００μｍ以下のスルーホールを形成する工程と、（ｂ）前記スルーホールに無電解めっき、電解めっきでスルーホールめっきを行う工程と、（ｃ）銅貼り基板に配線を形成してコア基板とする工程と、（ｄ）前記コア基板の少なくとも一方の主面に、前記コア基板の主絶縁層よりも薄い表層絶縁層を貼付する工程と、（ｅ）前記表層絶縁層に貫通孔を形成する工程と、（ｆ）前記貫通孔に無電解めっき、電解めっきしてビア及び高密度配線層を形成する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。