JP2005119264A

JP2005119264A - 樹脂フィルム付き金属箔及び配線基板並びにその製造方法

Info

Publication number: JP2005119264A
Application number: JP2004092776A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Neura; 孝之禰占
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP4409325B2

Abstract

【課題】スズ又はインジウムを含まないビアとの良好な接続信頼性を有する樹脂フィルム付き金属箔を提供する。
【解決手段】液晶ポリマー層１の主面に熱硬化性樹脂からなる被覆層３を形成した絶縁フィルム５と、金属箔７からなる配線導体７と、前記絶縁フィルム５に形成された貫通孔８に導電材を充填して形成され、スズ及びインジウムを含有していないビア９とを具備し、前記ビア９と前記配線導体７とが接続されてなる配線基板であって、前記配線導体７が金属層７ａの少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層７ｂが形成された金属箔７からなり、前記配線導体７の前記被覆金属層７ｂが前記ビア９と接続されたことを特徴とする。
【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樹脂フィルム付き金属箔及び配線基板並びにその製造方法に関するものである。

従来より、配線基板は、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させてなるプリプレグと呼ばれる有機樹脂を含む絶縁層の表面に金属箔を接着した後、これをエッチングして微細な配線導体を形成し、この配線導体が形成された絶縁層を複数積層した後、所望位置にマイクロドリルにより貫通孔を形成し、貫通孔の内壁にめっき法により金属を付着させてビアを形成して各層間の配線導体の電気的な接続を行なうことにより製作される。

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配線基板も、配線導体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。

ところが、従来の貫通孔の内壁にめっき法によりビアを形成する方法では、貫通孔が配線基板の上面から下面にかけて貫通したものであることから、積層数の増加に伴って貫通孔の数が増加すると配線に必要なスペースが確保できなくなってしまい、その結果、電子機器の軽薄短小化による配線基板へのより多層化への要求に対して対応できないという問題点を有していた。

このような問題点を解決するために、絶縁層毎に上下の配線導体を電気的に接続するビアを形成した後に、絶縁層を積層して配線基板を製作する技術が開発されている。

このような配線基板は、絶縁層として一般の配線基板と同様にエポキシ樹脂系プリプレグが用いられ、またビアは、貫通孔の内壁にめっき法により金属膜を被着させることによって形成される。しかしながらめっき法によりビアを形成する場合、化学的なめっき処理を施すのに用いられる薬品が高価であること、工程が複雑で処理時間が長いこと、あるいは有害な薬品を使用することによって環境への問題も発生する恐れがあること等から、貫通孔内に銅などの低抵抗金属粉末を含む導電性ペーストを充填することによってビアを形成し、しかる後、絶縁層を積層して配線基板を製作する方法が提案されている（特許文献１〜３参照）。

しかしながらエポキシ樹脂系プリプレグからなる絶縁層は、その樹脂自体の吸湿性が高いことから、耐マイグレーション性が低く、配線密度が高くなるとＨＡＳＴや高温高湿バイアス試験といった絶縁信頼性試験において、配線導体間でショートする等の問題点を有していた。また、エポキシ系樹脂は誘電率・誘電正接が高いことから高周波領域における電気特性にも問題点を有していた。

このような問題点を解決するために、配線基板の絶縁層の材料として液晶ポリマーを用いることが検討されている。液晶ポリマーからなる絶縁層は、剛直な分子で構成されているとともに分子同士がある程度規則的に並んだ構成をしており分子間力が強いことから、高耐熱性・高弾性率・高寸法安定性・低吸湿性を示し、ガラスクロスのような強化材を用いる必要がなく、また、微細加工性にも優れるという特徴を有している。さらに、高周波領域においても、低誘電率・低誘電正接であり高周波特性に優れるという特徴を有している。

このような液晶ポリマーの特徴を活かし、液晶ポリマー層の上下面に熱硬化性樹脂からなる被覆層を形成してなる絶縁フィルムの少なくとも一方の面に金属箔からなる配線導体を配設し、これらを複数積層するとともに、絶縁フィルムを挟んで上下に位置する配線導体間を、絶縁フィルムに形成した貫通孔に導電材を充填してなるビアを介して電気的に接続してなる配線基板も提案されている（特許文献４参照）。

なお、貫通孔に充填されてビアとなる導電材は、貫通孔への充填性を高めるとともに金属粒子間の結合するための有機樹脂を必須の成分として含有する必要がある。また、有機樹脂としては、金属粉末との結合性の高い熱硬化性エポキシ系樹脂が一般的に用いられてきた。
特開昭５６−１０１７３９号公報特開昭５８−４９９６６号公報特開平８−１３８４３７号公報特開２００２−２６１４５３号公報

しかしながら、このようなビアと配線導体との導通は、金属粉末と配線導体との単なる接触によって行なわれており、金属粉末と配線導体との接合強度が十分でなく、温度サイクル試験等においてその接触が離れてしまい、導通抵抗が増加したり断線してしまうという問題点を有していた。

また、絶縁層が有機樹脂を含有しているため、ビアを形成後、加熱して銅や銀等の低抵抗金属を焼結し、金属粉末と配線導体とを結合させて両者の結合強度を増加させるということも困難であった。

このような問題点を解決するために、ビアの導電材中の導電成分として一般的に用いられる金属である銅・銀といった金属の一部をインジウムあるいはスズといった低融点金属に置き換えて、銅・銀の金属粉末を低融点金属で結合することによって、金属粒子同士およびビアと配線導体との接合部分の接続信頼性を向上させる手法が提案されている。

しかしながら、ビアにインジウムあるいはスズといった低融点金属を配合した場合、貫通孔の内壁面に露出している液晶ポリマーとビアとが接する部分において、導電材が硬化してビアとなる際に、インジウムあるいはスズなどの低融点金属の溶融に伴う急激な吸熱反応によって液晶ポリマー層が収縮し、その結果、ビアが貫通孔の内壁から剥離してしまうという問題点を有していた。

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、接続信頼性に優れた配線基板を提供することを目的とする。

本発明の樹脂フィルム付き金属箔は、金属層の少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層が形成された金属箔が、樹脂フィルムの主面に形成されてなることを特徴とする。

また、本発明の樹脂フィルム付き金属箔は、金属層が金、銀、銅のうちいずれかを主成分としてなることが望ましい。

また、本発明の樹脂フィルム付き金属箔は、金属層の厚みが１μｍ以上、被覆金属層の厚みが５〜１００ｎｍ、被覆金属層の表面粗さがＲａ：０．５〜２μｍであることが望ましい。

本発明の配線基板は、液晶ポリマー層の主面に熱硬化性樹脂からなる被覆層を形成した絶縁フィルムと、金属箔からなる配線導体と、前記絶縁フィルムに形成された貫通孔に導電材を充填して形成され、スズ及びインジウムを含有していないビアとを具備し、前記ビアと前記配線導体とが接続されてなる配線基板であって、前記配線導体が金属層の少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層が形成された金属箔からなり、前記配線導体の前記被覆金属層が前記ビアと接続されたことを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、金属層が金、銀、銅のうちいずれかを主成分としてなることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、ビアが６〜１５質量％の熱硬化性樹脂、２．５〜１０質量％の銀および７５〜９１．５質量％の銅を含有してなる導電材で形成されていることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、金属層の厚みが１μｍ以上、被覆金属層の厚みが５〜１００ｎｍ、被覆金属層の表面粗さがＲａ：０．５〜２μｍであることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、被覆金属層が電解めっきにより形成されたことを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、被覆層の厚みをｈ１、配線導体の厚みをｈ２としたときに、１μｍ＜ｈ１−ｈ２＜１０μｍとすることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法は、（ａ）液晶ポリマー層の上下面に熱硬化性樹脂からなる被覆層を形成した絶縁フィルムを形成する工程と、（ｂ）前記絶縁フィルムの所定箇所にレーザ光を照射して貫通孔を形成する工程と、（ｃ）（ｂ）で形成した貫通孔に導電材を充填してビアを形成する工程と、（ｄ）金属層の少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層が形成された金属箔をパターン加工し、配線導体を形成する工程と、（ｅ）該ビアが形成された前記絶縁フィルム上に、（ｄ）で形成した配線導体を転写して、絶縁フィルム上に導体配線層を形成する工程と、（ｆ）（ａ）〜（ｅ）工程を繰り返して形成した複数の絶縁フィルムを積層、硬化して多層化する工程とを具備することを特徴とする。

本発明の樹脂フィルム付き金属箔は、例えば、配線基板に用いる場合には、金属箔に低融点金属の被覆金属層が形成されているので、ビアと被覆金属層との接触面において容易に合金を形成し、ビアと配線導体の接続信頼性を向上することができる。

また、本発明の樹脂フィルム付き金属箔は、金属層が金、銀、銅のうちいずれかを主成分としてなることから、金属箔の抵抗値が低く、例えば、配線基板に用いる場合には、高速信号における信号伝達ロスを小さくすることができる。

また、金属層の厚みを１μｍ以上、被覆金属層の厚みを５〜１００ｎｍ、被覆金属層の表面粗さをＲａ：０．５〜２μｍとすることで、例えば、この金属層を配線基板に用いられるビアなどが形成された絶縁層に転写する場合などは、ビアと被覆金属層とが確実に合金を形成して、強固に接続されるとともに、被覆金属層と絶縁フィルムもアンカー効果で強固に接着することができる。また、抵抗値が高い被覆金属層の厚みを５〜１００ｎｍとすることで、被覆金属層の厚みを金属層に比べて極めて薄くできるため、被覆金属層自体の抵抗値がビア抵抗に与える影響が少なく、低抵抗で回路を形成することができ、高速信号の伝送特性を向上することできる。

本発明の配線基板は、ビアがスズ及びインジウムを含有していないため、液晶ポリマー層とスズ及びインジウムとの接触に伴う不具合が発生しない。また、液晶ポリマー層と接触せず、ビアと接続される被覆金属層がスズ及びインジウムを含有するため、ビアと被覆金属層が容易に合金を形成して強固に接合し、接続信頼性が向上する。

また、本発明の配線基板は、金属層が抵抗が低い金、銀、銅のうちいずれかを主成分としてなることから、高速信号における信号伝達ロスを小さくすることができる。

また、本発明の配線基板は、ビアを６〜１５質量％の熱硬化性樹脂、２．５〜１０質量％の銀および７５〜９１．５質量％の銅を含有してなる導電材で形成して、導電材に抵抗値の低い銅、銀を用い、樹脂の添加量を少なくしているため、ビアの抵抗値が低く、高速伝送において信号ロスが少ない。また、比較的低融点の銀を含むことで粒子間の接合がよくなり、銅の酸化も抑制されるので高温信頼性が向上する。

また、本発明の配線基板は、金属層の厚みを１μｍ以上、被覆金属層の厚みを５〜１００ｎｍ、被覆金属層の表面粗さをＲａ：０．５〜２μｍとすることで、ビアと被覆金属層とが確実に合金を形成して、強固に接続されるとともに、被覆金属層と絶縁フィルムもアンカー効果で強固に接着することができる。また、抵抗値が高い被覆金属層の厚みを５〜１００ｎｍとすることで、被覆金属層の厚みを金属層に比べて極めて薄くできるため、被覆金属層自体の抵抗値がビア抵抗に与える影響が少なく、低抵抗で回路を形成することができ、高速信号の伝送特性を向上することできる。

また、本発明の配線基板は、被覆金属層を電解めっきにより形成することで、既存の設備を用いて安価に被覆金属層を形成することが可能であり、また、抵抗値が高い被覆金属層の抵抗を純金属の抵抗値まで小さくすることができるので、配線導体の抵抗値を低くすることができ、高速信号の伝送特性を向上することできる。

また、本発明の配線基板は、被覆層の厚みをｈ１、配線導体の厚みをｈ２としたときに、１μｍ＜ｈ１−ｈ２＜１０μｍとすることで、配線導体よりも被覆層の厚みを厚くでき、被覆金属層と液晶ポリマーが直接接触することがなく、被覆金属層と液晶ポリマーとの相互作用による不具合が発生することがないため、接続信頼性を向上することができる。また、配線導体形成に最低限必要な被覆層厚みを確保することで、被覆層の変形による配線導体並びに配線基板の寸法変化を小さくすることができる。

また、本発明の配線基板の製造方法は、（ａ）液晶ポリマー層の上下面に熱硬化性樹脂からなる被覆層を形成した絶縁フィルムを形成する工程と、（ｂ）前記絶縁フィルムの所定箇所にレーザ光を照射して貫通孔を形成する工程と、（ｃ）（ｂ）で形成した貫通孔にスズ及びインジウムを含有していない導電材を充填してビアを形成する工程と、（ｄ）金属層の少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層が形成された金属箔をパターン加工し、配線導体を形成する工程と、（ｅ）該ビアが形成された前記絶縁フィルム上に、（ｄ）で形成した配線導体を転写して、絶縁フィルム上に導体配線層を形成する工程と、（ｆ）（ａ）〜（ｅ）工程を繰り返して形成した複数の絶縁フィルムを積層、硬化して多層化する工程とを具備することを特徴とする。

このような配線基板の製造方法では、ビアと配線導体を確実に接続することができ、また、低融点金属の溶融に伴う急激な吸熱反応によって液晶ポリマー層が収縮し、その結果、ビアが貫通孔の内壁から剥離してしまうという問題点が発生する事が無いので接続信頼性が向上する。また、一括積層硬化することができ、ドライプロセスによる納期短縮、低コスト化を実現できる。

本発明の配線基板は、例えば、図１に示すように、液晶ポリマー層１の主面に熱硬化性樹脂からなる被覆層３を形成した絶縁フィルム５と、被覆層３に埋設された配線導体７と、絶縁フィルム５に形成された貫通孔８に導電材を充填して形成されたビア９とを具備し、ビア９と配線導体７とが接続されてなる配線基板であり、配線導体７は、金属層７ａの主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層７ｂが形成されてなるものである。

絶縁フィルム５は、絶縁フィルム５を挟んで配置された配線導体７を絶縁する機能を有し、これによって多層配線を可能としている。この絶縁フィルム５は、その厚みが１０〜２００μｍであり、また、液晶ポリマー層１は、その厚みが絶縁フィルム５の厚みの４０〜９０％となるように液晶ポリマー層１とその両主面に形成された熱硬化性樹脂からなる被覆層３とから形成されている。液晶ポリマーは剛性に優れるためガラスクロス等の補強材を含有しなくとも良く、また、レーザ加工性に優れ、微細配線を形成することが可能であるとともに、極性基を有しないために誘電率および誘電正接が低く、配線基板を高密度配線を有するとともに高周波伝送特性に優れたものとすることができる。

また、絶縁フィルム５には、熱膨張係数の調整や、機械的強度の向上のために、有機樹脂材料中に酸化アルミニウム・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、あるいは繊維状ガラスを布状に織り込んだガラスクロスや耐熱性有機樹脂繊維の不織布等の補強材を含有してもよい。

なお、上記の充填材の粒子形状は、略球状・針状・フレーク状等があり、充填性の観点からは略球状が好ましい。また、粒子径は、通常０．１〜１５μｍ程度であり、絶縁フィルム５の厚みよりも小さい。また、絶縁フィルム５の上下面の少なくとも一方の面には、金属箔からなる配線導体７が配設されている。

また、絶縁フィルム５には、直径が２０〜１５０μｍ程度のビア９が形成されている。ビア９は、絶縁フィルム５を挟んで上下に位置する配線導体７を電気的に接続する機能を有し、例えば、絶縁フィルム５にレーザにより穿孔加工を施すことにより貫通孔８を形成した後、この貫通孔８に導電材を埋め込むことにより形成される。

このような配線基板では、液晶ポリマー層１の優れた特性を利用することができるものの、一方で、スズまたはインジウムを含有するビア９を用いた場合には、ビア９と液晶ポリマー層１との間に膨れが発生するといった問題を抱えている。

そこで、本発明の配線基板では、ビア９から、スズまたはインジウムを除き、ビア９と液晶ポリマー層１との間に膨れが発生するといった問題を解消した。

また、ビア９から、スズまたはインジウムを除くことにより低下するビア９と配線導体７との接続信頼性を回復させるため、金属層７ａと、スズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層７ｂとからなる配線導体７の被覆金属層７ｂとビア９とを接続させ、液晶ポリマー層１とスズまたはインジウムとの接触を回避するとともに、ビア９と配線導体７との優れた接続信頼性を実現した。即ち、被覆金属層７ｂにスズまたはインジウムなど低融点金属を含有させることで、ビア９に用いられる導電材にスズまたはインジウムなどの低融点金属がなくても、加熱により被覆金属層７ｂとビア９との間に、両者が相互拡散するなどして合金を形成する接続部（図示せず）が形成され、ビア９と配線導体７との間に合金を形成して、強固に接続することができるのである。

次に、本発明の配線基板を実現するために用いられる配線導体７の形成方法について、図２に示す樹脂フィルム付き金属箔１１を用いて説明する。

本発明の樹脂フィルム付き金属箔１１は、例えば、図２（ａ）に示すように、樹脂フィルム１３の一方の面に、接着層１５、被覆金属層７ｂ、金属層７ａ、被覆金属層７ｂを順次積層して構成され、被覆金属層７ｂはスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含むものである。

また、あるいは、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように金属層７ａのいずれか一方の面に被覆金属層７ｂが形成されたものでもよい。

この金属層７ａは、金、銀、銅のうちいずれかを主成分とすることが望ましく、特に、銅、または銅を含む合金が最も望ましい。

また、樹脂フィルム１３は、ＰＥＴフィルムが好適に用いられる。そして、１００℃、１時間加熱後の収縮が０．０５％以下の低収縮のフィルムであることが望ましい。このような低収縮のフィルムは、７０〜１７０℃、特に１００〜１７０℃の範囲で１０分〜１０時間程度の加熱処理を行うことにより作製することができる。

そして、上記樹脂フィルム１３に、順次、接着層１３と、被覆金属層７ｂ、金属層７ａ、被覆金属層７ｂを形成し、配線導体７となる金属箔７を作製する。この金属箔７の接着層１３への粘着力は、５０〜７００ｇ／２０ｍｍであることが望ましい。

このような樹脂フィルム付き金属箔１１上にフォトレジスト、スクリーン印刷等の方法で導体パターン状にレジストを形成した後、不要な部分をエッチング除去することで所望の配線導体７を形成できる。

そして、例えば、このような樹脂フィルム付き金属箔１１と、ビア９を形成した絶縁フィルム５とを積層することで図１に示す本発明の配線基板を作製することができるのである。

次に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、液晶ポリマー層１の両面に接着層３が形成された絶縁層５に、図３（ｂ）に示すように、レーザー照射器を用いるなどして、貫通孔８を形成する。

そして、図３（ｃ）に示すように、スズまたはインジウムを実質的に含有しない導電性ペーストを貫通孔８に充填し、絶縁フィルム５に、ビア９を形成する。

なお、スズまたはインジウムを実質的に含有しないとは、例えば、不純物として混入するものまでも排除するものではなく、好ましくは０．３質量％、特に０．１質量％、さらに０．０１質量％以下とすることが望ましい。

そして、図４（ｄ）に示すように、ビア９を形成した絶縁フィルム５と、所望の配線導体７を形成した樹脂フィルム付き金属箔１１とを位置合わせして、積層し、図４（ｅ）に示すように、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、図４（ｆ）に示すように、支持体となる樹脂フィルム１３と接着層３とを剥離除去して金属箔７を絶縁フィルム５の表面に転写することにより、絶縁フィルム５に埋設された配線導体７を形成することができる。

このとき、図１に示すように、被覆層３の厚みをｈ１、配線導体７の厚みをｈ２としたとき、被覆層３が配線導体７よりも厚く、その差が１μｍ以上であることが望ましい。

このような形態とすることで、配線導体７の被覆金属層７ｂが液層ポリマー層１と直接接触することがなく、被覆金属層７ｂからスズ、あるいはインジウムがビア９に拡散しても、液晶ポリマー層１と接触する部分のビア９への拡散量をふくれが生じない程度に抑制できる。

なお、このとき必要に応じて絶縁フィルム５の両面に同時に配線導体７を形成してもよく、絶縁フィルム５の両面に順次、配線導体７を形成しても良い。

さらに、このようにして作製したビア９と、配線導体７とを具備する絶縁フィルム５を図５に示すように複数積層することで、図１に示すような本発明の配線基板を作製することができる。

なお、配線導体７は、絶縁フィルム５を複数積層する際、配線導体７の周囲にボイドが発生するのを防止するという観点から、絶縁フィルム５に少なくとも配線導体７の表面と絶縁フィルム５の表面とが平坦になるように埋設されていることが好ましい。

また、被覆金属層７ｂの厚みは５〜１００ｎｍが良い。被覆金属層７ｂの厚みを５μｍ以上にすることでビアと被覆金属層との間に確実に合金を形成し、強固に接続することができる。また、１００μｍ以下にすることで、不要に抵抗を増加することを防ぐことができる。

また、被覆金属層７ｂの表面粗さはＲａ：０．５〜２μｍが良い。被覆金属層７ｂの表面粗さを０．５μｍ以上にすることで、確実に絶縁フィルム５に配線導体７を転写することができる。また、表面粗さを２μｍ以下にすることで微細配線とした場合でも、断線することなくエッチングにより配線導体７を形成することができる。

本発明の配線基板によれば、配線基板を熱処理する工程で被覆金属層７ｂに含まれる低融点金属であるスズもしくはインジウムが溶融し、その結果、ビア９に含まれる導電材の金属と被覆金属層７ｂの低融点金属が合金を形成し、３次元的な面接触によって接続し、ビア９と配線導体７との接続が強固なものとなり、接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。また、ビア９の液晶ポリマー層１中に位置する部分が６〜１５質量％の熱硬化性樹脂、２．５〜１０質量％の銀および７５〜９１．５質量％の銅からなる導電材で形成されていることから、配線基板を熱処理する工程で金属粉末が溶融することはなく急激な吸熱反応も発生せず、その結果、貫通孔８の内壁面に露出している液晶ポリマー層１が収縮することがなく、ビア９が貫通孔８の内壁から剥がれてしまうこともない。

このようなビア９は、例えば、導電性ペーストを用いて従来周知のスクリーン印刷法により形成される。

次に、導電材に含有される金属粉末の形状は、充填性の観点からは略球状であることが好ましく、また、その平均粒径は、２μｍ未満であると、金属粉末の比表面積が大きくなり、ペースト化が困難となる傾向があり、１０μｍを超えると、導電材の埋め込み性・充填性が悪くなる傾向がある。従って、金属粉末の平均粒径は、２〜１０μｍ、特に３〜７μｍ、最適には３〜５μｍであることが好ましい。

また、導電材に含有される熱硬化性樹脂は、金属粉末の結合用有機樹脂としての作用を成し、金属粉末との結合性の高いエポキシ樹脂や熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂・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・イミド樹脂等の熱硬化性樹脂やこれらの混合体が用いられる。

なお、導電材に含まれる熱硬化性樹脂の含有量が６質量％未満であると、導電材の粘度が高くなって埋め込み性が悪くなる傾向があり、１５質量％を超えると、ビア９の抵抗が高くなる傾向がある。したがって、導電材に含まれる熱硬化性樹脂の含有量が６〜１５質量％であることが重要である。

また、導電材に含まれる銀の含有量が２．５質量％未満であると、粒子間の接合が不十分となりビア９の抵抗が高くなる傾向があり、また、１０質量％を超えると、信頼性試験において銀のイオンマイグレーションが発生して絶縁信頼性が劣化する傾向があるとともに導電材のコストアップの要因ともなる。したがって、導電材に含まれる銀の含有量が２．５〜１０質量％であることが重要である。

さらに、導電材に含まれる銅の含有量が７５質量％未満であると、導電材中の金属成分充填量が不十分となり導電性が低下する、もしくは抵抗が高くなる傾向があり、また、９１．５質量％を超えると、導電材の粘度が高くなって埋め込み性が悪くなる傾向がある。したがって、導電材に含まれる銅の含有量が７５〜９１．５質量％であることが重要である。

次に本発明の配線基板を、以下の試料を製作して評価した。

まず、貫通孔８に充填する導電材として、表１に示す配合比で金属粉末と、熱硬化性樹脂としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ製、エピコート８２８）と、硬化剤としてアミンアダクト硬化剤（味の素製、ＭＹ−２４）を３本ロールにて混練し、導電ペーストを作製した。

次に、エポキシ樹脂に平均粒径が０．６μｍの球状溶融シリカをその含有量が３０体積％となるようにして加え、これに溶剤としてＭＥＫ、さらに有機樹脂の硬化を促進させるための触媒を添加し、１時間混合してワニスを調整した。次に、融点が３２０℃で厚みが５０μｍの液晶ポリマー層１の一方の主面に上記ワニスをドクターブレード法により塗布し、乾燥状態の表１に示す厚みの被覆層３を成形した。そして、この液晶ポリマー層１の他方の主面にも同様にして、被覆層３を成形し、絶縁フィルム５を作製した。

さらに、この絶縁フィルム５に、ＵＶ−ＹＡＧレーザにより直径４０μｍの貫通孔８を形成し、上述した導電ペーストを従来周知のスクリーン印刷法により埋め込んで、ビア９を作製した。

次に、回路状に形成した厚さ１２μｍの樹脂フィルム付き金属箔１１と、ビア９が形成された絶縁フィルム５とを位置合わせして、真空積層機により、１３０℃、３ＭＰａの圧力で３０秒加圧した後、樹脂フィルム１３を剥離して配線導体７を絶縁フィルム５に埋設した。最後に、この配線導体７とビア９が形成された絶縁フィルム５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配線基板を得た。

なお、導通信頼性の評価を行なうためのテスト基板は、その内部に配線基板の絶縁層を介して位置する上下の２層の配線導体７と、両者を電気的に接続する複数のビア９とでビアチェーンを形成したものとした。また、導通信頼性の評価は、試料を温度が−５５℃の条件で３０分、１２５℃の条件で３０分を１サイクルとする温度サイクル試験（ＴＣＴ）を行ない、１０００サイクル後のビアチェーンの導通抵抗を測定し、試験前後の導通抵抗の変化率を比較することにより評価した。表１に導通信頼性の評価結果を示す。

本発明の範囲外である導電材にスズまたはインジウムが入ったＮｏ．１、２では、液晶ポリマー層１とビア９の界面にフクレが発生し、接続信頼性が劣ることがわかった。

一方、本発明のビア９にスズ及びインジウムを含まない試料Ｎｏ．３〜１０は、液晶ポリマー層１とビア９の界面にふくれがほとんど発生せず、優れた接続信頼性が得られた。

以下に本発明の試料について詳細に説明する。

被覆金属層７ｂの金属をスズ、インジウムと変化させた試料Ｎｏ．３、４のいずれも初期抵抗は１５μΩ・ｃｍおよび１６μΩ・ｃｍと低く、また、温度サイクル後の抵抗変化率も８％および９％と低く、ふくれも全くなく、優れた配線基板が得られた。

また、被覆金属層７ｂの表面粗さを変化させた試料Ｎｏ．５〜７においては、被覆金属層７ｂの表面粗さが０．５μｍ未満で０．３μｍの試料Ｎｏ．５では、実用上問題のない範囲ではあるが、若干抵抗変化率が大きくなった。そして、被覆金属層７ｂの表面粗さが０．５μｍ以上の試料Ｎｏ．６、７ではいずれの項目においても全く問題がなく、優れた配線基板が得られた。

また、被覆層３と配線導体７の厚みの差を変化させた試料Ｎｏ．８、９ではその差が１μｍ以下の試料Ｎｏ．８で、初期抵抗は優れた値を示したが、実用上問題のない範囲で被覆層７ｂと液晶ポリマー層１との間にふくれが認められ、また、若干抵抗変化率が大きくなった。

また、被覆金属層７ｂ厚みを変化させた試料Ｎｏ．１０〜１２では、被覆金属層７ｂの厚みが５〜１００ｎｍの範囲で良好な特性が得られた。

本発明の配線基板を示す概略図である。本発明の樹脂フィルム付き金属箔の概略図である。本発明の配線基板の製造方法を示す概略図である。本発明の配線基板の製造方法を示す概略図である。本発明の配線基板の製造方法を示す概略図である。

符号の説明

１・・・液晶ポリマー層
３・・・被覆層
５・・・絶縁フィルム
７・・・金属箔、配線導体
７ａ・・・金属層
７ｂ・・・被覆金属層
８・・・貫通孔
９・・・ビア
１１・・・樹脂フィルム付き金属箔
１３・・・樹脂フィルム
１５・・・接着層

Claims

金属層の少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層が形成された金属箔が、樹脂フィルムの主面に形成されてなることを特徴とする樹脂フィルム付き金属箔。
金属層が金、銀、銅のうちいずれかを主成分としてなることを特徴とする請求項１記載の樹脂フィルム付き金属箔。
金属層の厚みが１μｍ以上、被覆金属層の厚みが５〜１００ｎｍ、被覆金属層の表面粗さがＲａ：０．５〜２μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂フィルム付き金属箔。
液晶ポリマー層の主面に熱硬化性樹脂からなる被覆層を形成した絶縁フィルムと、金属箔からなる配線導体と、前記絶縁フィルムに形成された貫通孔に導電材を充填して形成され、スズ及びインジウムを含有していないビアとを具備し、前記ビアと前記配線導体とが接続されてなる配線基板であって、前記配線導体が金属層の少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層が形成された金属箔からなり、前記配線導体の前記被覆金属層が前記ビアと接続されたことを特徴とする配線基板。
金属層が金、銀、銅のうちいずれかを主成分としてなることを特徴とする請求項４記載の配線基板。
ビアが６〜１５質量％の熱硬化性樹脂、２．５〜１０質量％の銀および７５〜９１．５質量％の銅を含有してなる導電材で形成されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の配線基板。
金属層の厚みが１μｍ以上、被覆金属層の厚みが５〜１００ｎｍ、被覆金属層の表面粗さがＲａ：０．５〜２μｍであることを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれかに記載の配線基板。
被覆金属層が電解めっきにより形成されたことを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれかに記載の配線基板。
被覆層の厚みをｈ１、配線導体の厚みをｈ２としたときに、１μｍ＜ｈ１−ｈ２＜１０μｍであることを特徴とする請求項４乃至８のうちいずれかに記載の配線基板。
（ａ）液晶ポリマー層の上下面に熱硬化性樹脂からなる被覆層を形成した絶縁フィルムを形成する工程と、（ｂ）前記絶縁フィルムの所定箇所にレーザ光を照射して貫通孔を形成する工程と、（ｃ）（ｂ）で形成した貫通孔にスズ及びインジウムを含有していない導電材を充填してビアを形成する工程と、（ｄ）金属層の少なくとも一方の主面にスズまたはインジウムから選ばれる少なくとも１種の金属を含む被覆金属層が形成された金属箔をパターン加工し、配線導体を形成する工程と、（ｅ）該ビアが形成された前記絶縁フィルム上に、（ｄ）で形成した配線導体を転写して、絶縁フィルム上に導体配線層を形成する工程と、（ｆ）（ａ）〜（ｅ）工程を繰り返して形成した複数の絶縁フィルムを積層、硬化して多層化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。