JP2005191113A - 配線基板及び電気装置並びにその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に、２０μｍ以下の微細配線が可能で、高周波特性に優れた配線基板及び電気装置並びにその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくとも有機樹脂を含む絶縁層１と、該絶縁層１の少なくとも一方の主面に形成された配線回路層３と、前記絶縁層３を貫通して形成された貫通導体５ａとを具備する配線基板Ａにおいて、配線回路層３の横断面形状が略円形、略楕円形、もしくは略半円形であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、メインフレームと呼ばれる大型コンピューターのマザーボードや電気素子搭載用基板、または電気素子収納用パッケージなどに用いられ、有機樹脂を含有する絶縁基板と金属層からなる配線回路層を具備した配線基板及び電気装置並びにその製造方法に関するものである。

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、薄型且つ高精細の配線基板が求められる。また通信機器用途では、高速動作が可能な電子機器が広く使用され、そのために高周波の信号に対して、高速なスイッチング機能や、伝送損失の少ない配線構造を有した配線基板が求められている。

そのような高密度配線の要求に対応するため、従来より、配線基板の製造方法としてはビルドアップ法が用いられている。

ビルドアップ法について以下に説明する。

まず、ガラスエポキシ複合材料からなる絶縁基板の表面に配線回路層を形成し、ドリルによって穴開け加工し、絶縁基板を貫通するスルーホールを形成し、前記スルーホールに導体を埋設するか、メッキによりスルーホール内壁に金属膜を作製してコア基板を作製する。

このコア基板の表面に感光性樹脂を塗布して絶縁層を形成する。そして、感光性樹脂からなる絶縁層に対して露光現像して貫通孔を形成する。次に、貫通孔の内壁を含む絶縁層の全表面に銅などのめっき層を形成する。そして、めっき層表面に感光性レジストを塗布／露光／現像／エッチング／レジスト除去を経て配線回路層を形成する。その後、必要に応じ上記の工程を繰り返すことにより、絶縁層および配線回路層を繰り返して形成して表面多層配線回路層を形成することが行われている。

また最近では、次のようなセミアディティブ工法も採られている。前述のコア基板の表面に未硬化の熱硬化性樹脂を貼り付けた後、加熱して熱硬化性樹脂を硬化させ、ついで炭酸ガスレーザ等により、熱硬化性樹脂からなる絶縁層に貫通孔を形成する。貫通孔の形成後、基板全面に２〜３μｍの厚みの無電解めっきを施し、さらにレジスト塗布／露光／現像する。その後、無電解めっき層をシード層として電解めっきをし、レジスト除去／エッチングを行うことにより、配線回路層を形成する。次いで、必要により上記の工程を繰り返すことによって、コア基板上に複数の回路基板が積層された多層構造の配線基板を得る方法である（特許文献１参照）。
特開２０００−１０１２４７号公報

しかしながら、従来技術で作製した配線基板では、配線回路層の横断面形状が矩形状や台形状で形成され、また配線表面は、絶縁層との密着力を向上し、耐環境試験において信頼性を高めるために表面を粗化処理することから、いくつかの不具合が生じていた。まず、例えばセミアディティブ法では、製造工程において、無電解めっきやスパッタ法などで絶縁樹脂上にシード層を形成する。その後にレジスト塗布、露光・現像、電解めっき、レジスト剥離、エッチングによって配線を形成する。このとき、現像後のレジストに沿って垂直方向に電解めっき膜が成長するため、配線の横断面形状は、矩形もしくはエッチング後では台形状になる。配線の横断面形状が矩形もしくは台形状になると、高周波の電気信号は配線回路層の表面の浅い部分を流れやすくなる表皮効果によって、特に角の部分に集中して流れるようになるため、伝送損失が大きくなる。

また配線回路層表面を粗化処理し凹凸を形成する際に、過度に凹凸を大きく形成すると同じく表皮効果によって伝送損失は大きくなり、高周波用の配線基板として不適である。

また、セミアディティブ法に代表されるビルドアップ基板の製造方法では、配線加工をするためのレジストと下地の絶縁樹脂との密着性が悪いと、特に配線幅が２０μｍ以下になった場合に、レジストが浮きやすくなる。そのためショート不良が多発する問題があり、２０μｍ以下のライン幅の微細加工ができなかった。またレジストの浮きを抑えるために、レジストの基板との密着性を上げると、現像、電解めっき後にレジストを剥離する際に、レジストの一部が部分的に基板に残ることによって、その後の工程でショート不良など不具合の原因となる。

さらにレジストを用いた配線加工では、ライン幅やラインとスペースの間隔が２０μｍ以下になると、レジストの解像度の問題によってライン形状が波打ってしまい、ショート不良、オープン不良が多発する問題があった。またレジストの下地に凹凸があると、露光の際に光線が乱反射して、シャープな形状にレジストを加工できないといった問題があった。

また、ビルドアップ法では、パターン形成にドライフィルムレジストやレジストの現像液などを用いるため、工程中での消耗品やエネルギー消費が多く、コスト高になったり、環境に与える負荷も大きくなるという問題がある。

本発明は、微細なパターンを有し、かつ、高周波の電気特性を向上させた配線基板とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の配線基板は、少なくとも有機樹脂を含む絶縁層と、該絶縁層の少なくとも一方の主面に形成された配線回路層と、前記絶縁層を貫通して形成された貫通導体とを具備する配線基板において、配線回路層の横断面形状が略円形、略楕円形、もしくは略半円形であることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、絶縁層の主面に、導電部材よりなるシード層を介して、配線回路層が形成されてなることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、シード層の幅を２０μｍ以下とすることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、配線回路層の最大幅を２０μｍ以下とすることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、配線回路層の横断面の長軸と短軸との比を０．２〜１．０とすることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、配線回路層の表面粗さを、Ｒａ＝０．５μｍ以下、Ｒｚ＝５μｍ以下とすることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、絶縁層が、熱硬化性樹脂、または液晶ポリマー、または熱硬化樹脂中に無機フィラーを分散させた複合材料、またはこれらの組み合わせからなることが望ましい。

また、本発明の電気装置は、以上説明した配線基板に電気素子を搭載してなるものである。

また、本発明の配線基板の製造方法は、（ａ）絶縁層を構成するシートに貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導体を形成して、貫通導体を形成する工程と、
（ｂ）絶縁層主面に５μｍ以下の厚みを有する配線回路層のシード層を形成する工程と
（ｃ）シード層にめっき法によって、横断面形状が略円形、略半円形もしくは略楕円形の配線回路層を形成する工程と
（ｄ）（ｃ）で形成した配線回路層の表面を、化学的粗化処理する工程を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。

また、本発明の配線基板の製造方法は、以上説明した（ａ）〜（ｄ）の工程で形成したシートを、所定の層数分位置合わせして積層圧着する工程を具備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、以上説明した（ａ）〜（ｄ）で作製した配線回路層を形成した絶縁層上に、逐次絶縁層を積層し硬化して、さらに配線回路層を形成する工程を具備することが望ましい。

電気信号は高周波になるほど、表皮効果と呼ばれる現象によって、配線表面に近いところを流れる。高周波の伝送特性を示す指標として算出される導体損（Ｓ_２１ｃ）は、角周波数と比誘電率、導体形状定数の積を、導電率を２倍した値で割ったものの平行根で示される。ここで、導体形状定数は横断面形状が円形になるほど大きくなり、配線回路層の横断面形状が従来、有機基板に用いられるような矩形状、もしくは台形であると、角の部分に集中して電気信号が流れるようになり、導体形状係数が小さくなって、損失が大きくなる。

そこで、配線回路層の配線回路層の横断面形状を従来の矩形に換えて略円形、略楕円形、もしくは略半円形にすると、高周波の電気信号の伝送特性において、損失の少ない配線回路層を形成することができるのである。

絶縁層の主面に、導電部材よりなるシード層を介して、配線回路層を形成することで、配線回路層幅を狭くできるとともに、シード層をあらかじめパターン化した場合にはレジストを用いる必要がないので、容易に配線回路層の横断面形状を略円形、略楕円形、もしくは略半円形とすることができる。

また、シード層の幅を２０μｍ以下とすることで、微細な配線回路層となり、高密度な配線基板となる。

また、配線回路層の最大幅を２０μｍ以下とすることで、さらに微細な配線回路層となり、高密度な配線基板となる。

また、配線回路層の横断面の長軸と短軸との比を０．２〜１．０とすることで、配線回路層の横断面形状をより、円形に近づけることができ、信号のロスを抑制できる。

また、本発明では、配線回路層の表面粗さを、Ｒａ＝０．５μｍ以下、Ｒｚ＝５μｍ以下とすることで、表皮効果によって、高周波の電気信号が配線表面近くを流れたとしても、信号の流通経路を短くすることができ、伝送損失を低減することができ、配線の横断面形状を円形に類した形状にする効果とあわせて、高周波特性を格段に向上させることができる。

また、エポキシなどの熱硬化性樹脂を用いることで、安価で電気特性、機械特性に優れた基板を作製することができる。また、半導体チップや電子部品は、配線基板との熱膨張係数がマッチングしていないと、その実装後の動作に伴う発熱によって、チップや部品の熱膨張と配線基板の熱膨張とに不整合が生じて、実装接合部のクラックの発生や部品自体の破断が生じるが、液晶ポリマーを絶縁層として用いると、熱膨張係数を低くコントロールでき、実装後のクラックの発生や部品自体の破断を防ぐことができる。また、熱硬化樹脂中に無機フィラーを分散させた複合材料を絶縁層に用いた場合には、樹脂の熱膨張係数に対して、無機フィラーの熱膨張係数が一般的に低いため、無機フィラー添加量を変化させることで、複合材料全体の熱膨張係数を変化させることができ、配線基板と搭載部品との熱膨張係数差に起因する接合部分に発生するクラックを防止できる。また、これらの組み合わせからなる材料を用いることで、配線基板の剛性や熱膨張係数、絶縁層の誘電率や誘電正接などの電気特性を任意に設定できるため、配線基板設計の自由度が向上する。

また、以上説明した配線基板に半導体素子などの電気素子を搭載することで、高周波特性に格段に優れ、配線密度の高い電気装置となる。

また、本発明の配線基板に関する製造方法は、
（ａ）絶縁層を構成するシートに貫通孔を形成する工程と、
（ｂ）絶縁層主面に５μｍ以下の厚みを有する配線回路層のシード層を形成する工程と
（ｃ）シード層にめっきによって、横断面形状が略円形、略半円形もしくは略楕円形の配線回路層を形成する工程と
（ｄ）（ｃ）で形成した配線回路層の表面を、化学的粗化処理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、絶縁層表面に形成するシード層を、無電解めっき法などによって、５μｍ以下に薄く形成できる。このシード層の形成には、配線回路層を形成する金属との接着性を向上することを目的に、シード層形成前に絶縁層の樹脂表面を化学的に処理しておくことも効果的である。また、シード層の形成には、次工程において配線回路層を基板に対して垂直方向に、横断面形状を円形に類して成長させるため、シード層はパターン加工されていることが必要である。これには、絶縁層表面を、あらかじめカップリング剤などで全面に吸着させることで化学的に処理し、その後に所望のパターンが形成されたフォトマスクを通して紫外光などを照射して、カップリング剤を分解させ、残ったカップリング剤上にパターン形状に選択的に金属を析出させるなどの方法が可能である。この方法、つまりシード層を配線回路層状に加工した後に、基板と垂直方向に配線回路層を増膜させるプロセスにおいて、レジストを用いたパターン形成を行っていないため、本方法では、レジストに起因する微細配線加工の阻害要因を排除でき、２０μｍ以下の配線幅を有する配線回路層を形成できる。

また、本発明の製造方法では、シード層上に形成した配線回路層は、横断面形状を円形に類した形状にするため、めっき法で増膜させる。めっき法で増膜させるため、粗化処理された銅箔をエッチングした場合に比べて、配線回路層表面の表面粗さを低くすることができる。この表面粗さは、必要に応じて粗化処理をすることも可能であるが、高周波伝送特性の向上のためには、粗化処理をしないで、化学的な処理によって絶縁層樹脂との接着強度を確保することが望ましい。また、配線回路層の横断面形状のコントロールは、めっきの条件によって、つまり電解めっきであるならば、電流密度や処理時間を操作することでコントロールでき、無電解めっきであるならば濃度や温度、浸漬時間を操作して、横断面形状をコントロールできる。

さらに、本発明の配線基板の製造方法では、（ａ）〜（ｄ）で形成したシートを、所定の層数分位置合わせして、積層圧着する工程を具備することを特徴とする。

配線回路層が形成された絶縁層からなるシートを所定層数分位置合わせして積層圧着することで、シート毎の不良品の選別できるため、最終製品の歩留りを上げることができる。

また、本発明の配線基板の製造方法では、配線回路層を形成した絶縁層上に、逐次絶縁層を積層し、該積層体を硬化する工程を具備することを特徴とする。

この方法では、硬化した積層体に逐次絶縁層を積層して作製するため、絶縁層樹脂の硬化収縮に伴う位置ズレを小さくでき、配線回路層の層間の位置精度を向上できるメリットがある。

本発明の配線基板は、例えば、図１に示すように、少なくとも有機樹脂を含む絶縁層１と、絶縁層１の少なくとも一方の表面に形成された配線回路層３と、前記絶縁層１を貫通して形成された貫通孔５と、貫通孔５内に形成された貫通導体５ａとを具備する配線基板Ａにおいて、絶縁層１表面に形成した配線回路層３の横断面形状が略円形、略半円形、もしくは略楕円形となる形態をとる。

なお、配線回路層３の横断面とは配線回路層３の断面のうち、配線回路層３に流れる電流と直交する断面のことである。

ここで略円形とは、図２（ａ）に示すように、配線回路層３において信号が流れる方向と垂直方向の断面が、シード層との接着部以外では角部のない、円形に近い形状のことを示し、略半円形、略楕円形も同様にシード層との接着部以外で、角部がなく、それぞれ、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、半円形、楕円形に近い形状をしていることを示す。

言い換えれば、例えば、一部が欠けた円筒のような形状である。

そして、配線回路層３は、導電材料からなるシード層３ａを介して、絶縁層１の主面に形成されている。

また、配線回路層３の横断面形状は、略円形、略半円形もしくは略楕円形であることが重要である。ここで、望ましくは略円形であることが断面積を大きくでき、電気抵抗を低抵抗化できる点で好ましい。また、横断面形状に角部が少ないことにより、つまり矩形であると横断面形状では四隅に４つの角ができるが、略円形であるとシード層接触部に２つの角があることによって、配線回路層３を構成する金属と絶縁層１を構成する絶縁樹脂１の熱膨張差に起因する応力集中を緩和でき、長期使用時の熱サイクルにおいて、クラックの発生を防止できるため、信頼性の高い配線基板を提供できる。

配線回路層３を構成する低抵抗金属の幅は、２０μｍ以下が良く、さらに望ましくは、１０μｍ以下が良い。この低抵抗金属の幅を２０μｍより小さくすることで、配線間隔を狭めることができるとともに、高密度配線化が可能となる。

また、配線回路層３の配線回路層の表面粗さはＲａ＝０．５μｍ以下、Ｒｚ＝５μｍ以下であることが好適で、望ましくはＲａ＝０．３μｍ以下、Ｒｚ＝３μｍ以下であることが望ましい。Ｒａが０．５μｍ以下、Ｒｚが５μｍ以下であることで、高周波信号が表皮効果により表面付近を伝播したとしても、高周波信号の伝播経路の長さを伝送損失に影響を及ぼさない程度にできるため、伝送損失の小さい配線基板を提供できる。

図１に示したシード層３ａは、薄膜を形成するプロセスによって作製される配線回路状に加工された、薄い金属膜の層である。この金属膜の層は、後の工程でめっき法によって配線を鉛直方向に増膜するためのシード層３ａとなるもので、均一な膜である必要がある。

そして、その幅は、２０μｍ以下であることが重要であり、特に、１０μｍ以下、さらに、５μｍ以下とすることで高密度な配線基板が得られる。また、その厚みは５μｍとすることが望ましく、さらに、１μｍ以下、０．５μｍ以下とすることが平坦で、積層不良のない配線基板を作製する上で重要である。また、この範囲とすることで、製造時間の短縮もできる。

図１に示したシード層３ａに用いられる金属には、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケルの少なくとも１種を含む低抵抗金属が好適に使用される。このうち、特に銅を主体にすることがコストという点からはもっとも望ましい。

図１に示される配線基板Ａでは、絶縁層１を構成する材料として、エポキシ樹脂、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＢＴレジン（ビスマレイドトリアジン）、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、または液晶ポリマー、熱硬化性樹脂と無機物フィラーの複合材料などが好適に用いられる。

また、貫通孔導体５ａは貫通孔５内に金属粉末を充填してなるものか、もしくはめっきにより電気的な導通をとるものである。

本発明で使用する絶縁層１に示す有機樹脂としては、高周波信号を高速かつ損失なく伝播させるために、例えば熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、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）、ポリイミド樹脂等の群から選ばれる樹脂が積層性、信頼性の観点で望ましい。また、絶縁層１に熱可塑性樹脂を用いる場合、液晶ポリマーが電気的特性、耐熱性、信頼性の観点で望ましい。さらに、絶縁層１に無機フィラーを分散させた複合材料を用いる場合、電気的特性からＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＡｌＮ等が好適であり、コストや扱いやすさの点からはＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３が望ましい。フィラーの形状は、繊維、球形、針状、板状などを用いることができるが、望ましくは平均粒径で１０μｍ以下の球状粒子の粉末が用いられる。繊維質のフィラーを用いると、ビアピッチを小さくしたとき、繊維に沿って水分が移行し、エレクトロマイグレーションの原因となるため、球状粒子のフィラーがより望ましい。一方、基板に強度を持たせるためには、繊維質の織布や不織布を含む層を１層以上含ませてもよい。

また絶縁層１の電気的性質として、比誘電率が６以下、望ましくは４．５以下にすることが望ましく、誘電正接（ｔａｎδ）は３５０×１０^−４以下、望ましくは３００×１０^−４以下とすることが望ましい。比誘電率を６以下とすることで、信号の伝送速度を実用上問題のない範囲にでき、誘電正接（ｔａｎδ）を３５０×１０^−４以下にすることで、信号の伝送損失を小さくできる。

以上説明した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、絶縁層１となる樹脂シート１ａに、レーザ法などの穴開け加工を施し、絶縁層１間を電気的に接続するための貫通孔５を形成する。穴開け加工はレーザ法以外に、金型やフォト法で加工してもよい。レーザ法で加工することは、小径の穴加工が可能である点で好適である。一方で、金型やフォト法は量産性がよい。

次に、図３（ｂ）に示すように貫通孔５には、めっき法によって、金属膜を貫通孔５内部の壁面に形成するか、または導電性ペーストを埋め込むことによって、絶縁層１間層間に貫通導体５ａを形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁層１表面に、望ましくは、５μｍ以下の厚みを有するメタライズパターン（シード層３ａ）を形成する。このシード層３ａのパターニングは、例えば、絶縁層１全面にカップリング剤を処理し、次にパターン形状が印刷されたフォトマスクを通して、紫外線などの光線をカップリング剤に照射することで、パターン形成箇所以外のカップリング剤を分解除去し、その後にパターン状に絶縁層１表面に残存するカップリング剤上にＴｉＯ_２コロイドを吸着させ、金属イオンを含む溶液を作用させる。次に、紫外線を照射し、ＴｉＯ_２コロイドの還元作用によって還元された金属イオン溶液中の金属が所望のパターン形状で、厚さ５μｍ以下に形成される。このようにして形成されたシード層３ａは、厚さが５μｍ以上であると金属膜の生成に時間がかかるため不適である。

本発明の配線基板Ａを作製する方法は、配線回路層３を形成する際に、レジストを用いない点で、従来の製造方法と大きく異なる。即ち、従来は、配線回路層の形成に際してレジストを用いることで、矩形の配線回路層を形成していたのである。

このような方法でシード層３ａを形成することで、格段に細いシード層３ａを形成することができ、従来のレジストを用いた手法では形成困難な２０μｍ以下の幅のシード層３ａを容易に形成することができる。

また、シード層３ａの幅が２０μｍを越えるような範囲であれば、絶縁層１表面の全面に無電解めっきを施し、その後にレジストを塗布、露光、現像、エッチングする方法で作製してもよい。

このようにして作製したシード層３ａ上に配線回路層３を形成するために、図３（ｄ）に示すように、電解めっきまたは無電解めっきを施し、増膜をする。このときシード層３ａ上に形成する配線回路層３の横断面形状を、略円形、略半円形もしくは略楕円形にするために、電解めっきまたは無電解めっきの操作条件を設定する。この際、成膜スピードを早くするため、電解めっきで成膜することが、量産性の点では望ましい。

次に、形成した配線回路層３の表面を、積層する他の絶縁層１との密着性をよくするために、配線回路層３の表面を化学的に処理、または粗化する。配線回路層３の表面と積層する他の絶縁層１との接着強度があがるように化学的に処理するためには、カップリング剤による表面処理やその他の薬品による表面処理が可能で、また配線回路層３の金属表面を、蟻酸などを用いて粗化し、物理的なアンカー効果によって接着強度を確保してもよい。ただし、表面粗化によって接着強度を確保する場合には、表面粗さがＲａ＝０．５μｍ以下、特に、Ｒａ＝０．３μｍ以下、Ｒｚ＝５μｍ以下、特に、Ｒｚ＝３μｍ以下とすることが、高周波信号が伝播する際に、表皮効果による伝送損失を低減する上で望ましい。

以上のように作製した貫通導体５ａと配線回路層３を有する絶縁層１となる樹脂シート１ａを、所定の層数分位置合わせして積層圧着して積層体を構成する。この際、配線回路層３の横断面形状において、シード層３ａ幅よりも配線回路層３が広い場合は、配線回路層３上部に位置する絶縁層１の絶縁樹脂が、積層時に充分に配線回路層３の周囲に回りこんで隙間ができないように圧着するように積層することが重要である。また、配線回路層３を形成した絶縁層１上に、逐次他の絶縁層１となる樹脂シート１ａを積層して積層体を作製し、この積層体を硬化させる方法も可能である。この場合も同様に、配線回路層３周囲に樹脂が充分に回りこんで、隙間ができないように積層圧着することが重要である。配線回路層３周囲に十分に樹脂が回り込まずに隙間ができると、長期の経時変化において、この隙間に水分がたまり、配線回路層３の酸化や絶縁劣化を招くおそれがある。

また本発明の配線基板Ａは、プリント配線基板、ビルドアップ配線基板、一括硬化配線基板などに適用できる。また、本発明の配線基板Ａは、逐次積層法、ビルドアップ積層法、一括積層法等の公知の作製方法において、問題なく作製できる。

また、以上説明した配線基板Ａに半導体素子などの電気素子を搭載することで、高周波特性に格段に優れ、配線密度の高い電気装置となる。

尚、本発明は上記形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。

まず、基板全体の強度を確保するために、コア基板としてガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸した基材を準備した。このコア基板はすでに加熱処理し、樹脂を硬化したものである。

次に、このコア基板表面にエポキシ樹脂、液晶ポリマー、およびＡ―ＰＰＥ樹脂中にＳｉＯ_２粉体を含浸させた複合材料の３種類の絶縁材料を熱圧着して積層した。なお、この３種の絶縁層はいずれも１００μｍの厚みを有するものである。このうち液晶ポリマーはコア基板のエポキシ樹脂との接着力が劣るため、エポキシの接着層を間に挟んで積層した。その後、それぞれの絶縁樹脂の硬化温度で２時間保持して、平板のプレスによって加熱圧着しながら、硬化した。

次に、この絶縁樹脂基板を洗浄後、表面にカップリング剤を吸着させた。カップリング剤はシランカップリング剤を用いた。シランカップリング処理した基板は、９０℃で、乾燥した後に、メタノールで洗浄し、次にテストパターンを印刷したフォトマスクを介して１４０Ｗ低圧水銀ランプ電源により、１時間の紫外線照射を行い、紫外光照射部分のシランカップリング剤を選択的に除去した。テストパターンはこの絶縁樹脂基板をＴｉＯ_２コロイド水溶液に１分間浸漬して、ＴｉＯ_２コロイド粒子を吸着させて形成した。さらに、この基板に硫酸銅とメタノールの混合溶液を塗布し、石英ガラスを介して２５０Ｗ低圧水銀ランプ電源を１時間照射することで、ＴｉＯ_２コロイド粒子の還元作用によって、パターン上に銅粒子を析出させた。以上の操作によって、０．３μｍの厚さ、表１に示す幅のシード層を形成した。

さらに、このシード層上に電解めっきによって、電流密度、めっき液濃度、処理時間、添加剤（増進剤、抑制剤）の条件を操作して、横断面形状の異なる配線回路層を形成した。

こうして、配線回路層の横断面形状として略円形、略半円形（かまぼこ型）、略楕円形の三種類に加えて、比較例として別途、絶縁基板上に引用文献１に記載のセミアディティブ工法によって、配線の横断面形状が矩形であるテストサンプルを、配線幅を３０μｍとして作製した。

また、主に析出時間を操作することによって、配線幅が０．１μｍ〜３０μｍの範囲のサンプルを準備した。

さらに、蟻酸を用いた粗化処理液に浸漬し、配線回路層の表面粗さがＲｚが０．２μｍ〜０．５μｍの範囲のサンプルを作製した。

次に、以上に記述した方法で作製した絶縁層と、配線回路層を用いて表裏面にグランドプレーン、内層に配線を形成するストリップライン構造の試験用サンプル基板を作製した。

なお、以上の方法で作製した試験用サンプル基板には、貫通導体が存在しないため、貫通導体の形成方法については記載しないが、貫通導体を形成する場合には、レーザ法やフォト法、もしくは金型法などの方法で穴あけ加工後、適宜、導電ペーストやめっき法によって電気的な導通をとることにより、貫通導体を形成すればよい。

評価方法
試験用サンプル基板の配線回路層の幅は、画像寸法測定機を用いて測定した。配線回路層の表面粗さ（Ｒａ）は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定した。

絶縁層の誘電率（εｒ）、誘電正接（ｔａｎδ）は、空洞共振器法にて３ＧＨｚで測定した。また、伝送損失（Ｓ_２１）は、１ＧＨｚ、５ＧＨｚ、１０ＧＨｚの周波数において、ネットワークアナライザーにより測定した。

なお、高周波における伝送損失（Ｓ_２１）は、誘電体層の誘電損失（Ｓ_ｄ２１）と配線回路層の導体損失（Ｓ_ｃ２１）を足した数値である。したがって、伝送損失（Ｓ_２１）には絶縁層の誘電率（εｒ）と誘電正接（ｔａｎδ）の影響が充分に加味されていることから、伝送損失（Ｓ_２１）を測定することで、試験用サンプル基板を構成する各部材の優劣を判定する基準とした。

表１に絶縁層の材料、配線回路層の横断面形状、配線幅、表面粗さ（Ｒａ）を変化させたときの伝送損失（Ｓ_２１）の結果を示す。

本発明の範囲外である従来技術のセミアディティブ法で作製した配線回路層の横断面形状が矩形である試料Ｎｏ．１５では、１０ＧＨｚの伝送損失が−０．６０ｄＢ／ｃｍとなり、配線幅が同等で、横断面形状が略円形の試料Ｎｏ．４、略半円形の試料Ｎｏ．１０、略楕円形の試料Ｎｏ．１４と比較すると伝送損失が高くなり、特に、横断面形状が略円形の試料Ｎｏ．２の約２倍の値となった。

このことから、配線回路層の横断面形状を略円形、略楕円形、略半円とすることで、配線幅が同じ場合には電送特性を格段に改善することができることがわかる。

以下に本発明の試料について、詳細に説明する。

横断面形状が略円形である試料Ｎｏ．１〜６では、１０ＧＨｚの伝送損失（Ｓ_２１）が−０．２２〜−１．７４ｄＢ／ｃｍとなり、特に、試料Ｎｏ．４では、配線幅が３０μｍであるために、若干、配線密度は低下するものの、−０．２２ｄＢ／ｃｍと非常に優れた特性を示した。また、配線幅が２０μｍの試料Ｎｏ．３でも、−０．４２ｄＢ／ｃｍとなった。

このように、配線幅が狭くなると電送特性は悪くなるが、その傾向は矩形の場合も同様であることから、仮に、同じ幅の矩形の配線回路層を形成できたとしても、本発明の配線基板の方が優れた電送特性を示すのは明白である。

また、配線回路層の横断面形状が略半円形である試料Ｎｏ．７〜１０では、略円形の場合に比べ、若干特性は劣化するものの、従来の矩形の試料Ｎｏ．１５と比較すると、伝送損失は約２／３程度にまで低減することができた。

また、配線回路層の横断面形状が略楕円形である試料Ｎｏ．１１〜１４では、配線回路層の横断面形状が略円形の試料に次いで電送特性が優れており、わずかではあるが、略半円形の場合よりも良好な結果となった。

また、絶縁層として、液晶ポリマーを用いた試料Ｎｏ．１６、並びにＡ−ＰＰＥ樹脂とＳｉＯ_２の複合材を用いた試料Ｎｏ．１７では、絶縁層の非誘電率が低いため、電送特性を向上させることができた。

本発明の配線基板の一例を説明するための概略断面図である。 （ａ）は、配線回路層が略円形の横断面を有する形態の本発明の配線基板の横断面図、（ｂ）は、配線回路層が略楕円形の横断面を有する形態の本発明の配線基板の横断面図、（ｃ）は、配線回路層が略半円形の横断面を有する形態の本発明の配線基板の横断面図である。 本発明の配線基板の製造方法を示す断面図である。

符号の説明

Ａ・・・配線基板
１・・・絶縁層
３・・・配線回路層
３ａ・・・シード層
５・・・貫通孔
５ａ・・・貫通導体

Claims (11)

1. 少なくとも有機樹脂を含む絶縁層と、該絶縁層の少なくとも一方の主面に形成された配線回路層と、前記絶縁層を貫通して形成された貫通導体とを具備する配線基板において、配線回路層の横断面形状が略円形、略楕円形、もしくは略半円形であることを特徴とする配線基板。
2. 絶縁層の主面に、導電部材よりなるシード層を介して、配線回路層が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. シード層の幅が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
4. 配線回路層の最大幅が２０μｍ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。
5. 配線回路層の横断面の長軸と短軸との比が０．２〜１．０であることを特徴とする請求項請求項１乃至４のうちいずれかに記載の配線基板。
6. 配線回路層の表面粗さが、Ｒａ＝０．５μｍ以下、Ｒｚ＝５μｍ以下である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。
7. 絶縁層が、熱硬化性樹脂、または液晶ポリマー、または熱硬化樹脂中に無機フィラーを分散させた複合材料、またはこれらの組み合わせからな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。
8. 請求項１乃至６のうちいずれかに記載の配線基板に電気素子を搭載したことを特徴とする電気装置。
9. （ａ）絶縁層を構成するシートに貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導体を形成して、貫通導体を形成する工程と、
   （ｂ）絶縁層主面に５μｍ以下の厚みを有する配線回路層のシード層を形成する工程と
   （ｃ）シード層にめっき法によって、横断面形状が略円形、略半円形もしくは略楕円形の配線回路層を形成する工程と
   （ｄ）（ｃ）で形成した配線回路層の表面を、化学的粗化処理する工程を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
10. 請求項９に記載の（ａ）〜（ｄ）の工程で形成したシートを、所定の層数分位置合わせして積層圧着する工程を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
11. 請求項９に記載の（ａ）〜（ｄ）の工程で（ａ）〜（ｄ）で作製した配線回路層を形成した絶縁層上に、逐次絶縁層を積層し硬化して、さらに配線回路層を形成する工程を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。

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