JP2005285802A

JP2005285802A - 配線基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005285802A
Application number: JP2004092775A
Authority: JP
Inventors: Akiya Fujisaki; 昭哉藤崎; Tetsuaki Ozaki; 哲明尾崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】接続信頼性の高い貫通導体を有する配線基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】
少なくとも樹脂を含有するコア基板Ａと、該コア基板Ａの少なくとも一方の主面に形成された絶縁層１と、該絶縁層１を貫通して形成された貫通導体１３と、前記コア基板Ａ又は前記絶縁層１の主面に形成された配線層１１とを具備してなる配線基板において、前記貫通導体１３が太鼓状であることを特徴とする
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板及びその製造方法に関するもので、特に、貫通導体と配線層との接続信頼性を向上できる配線基板及び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配線基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を有する配線基板の要求に対応するために、コア基板の表層に微細配線層を設けたビルドアップ基板が提案されている。

このビルドアップ基板は、まず、配線回路層が形成されたコア基板に、一方の表面に金属箔が設けられたポリオレフィン系樹脂フィルム樹脂層を加熱圧着した後、この金属箔をエッチングするか、もしくは金属箔に直接レーザ光を照射して、その一部に開口を形成し、その開口を介してレーザ光を照射し、ポリオレフィン系樹脂フィルム樹脂層に貫通孔用の孔を形成し、その後、ポリオレフィン系樹脂フィルム樹脂層の上層に設けられた金属箔をエッチングやメッキにより配線回路層を形成し、このポリオレフィン系樹脂フィルム上の配線回路層とともに、貫通孔に薄い無電解の銅めっき膜と、その表面に厚付けの電解銅メッキを行い、コア基板の配線回路層と微細配線層の配線回路層とを接続する貫通導体を形成することにより作製される（特許文献１参照）。
特開平２０００−１５１１１８号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、コア基板の配線回路層と微細配線層の配線回路層とを接続する貫通導体が銅メッキで形成され、また、微細配線層の絶縁層がポリオレフィン系樹脂フィルムで形成されており、貫通導体が銅１００％の金属、そして、絶縁層が１００％樹脂であることから、配線基板の厚み方向に形成された貫通導体と絶縁層との間に大きな熱膨張係数差があり、温度サイクル試験等の環境変化の繰り返しによって微細配線層に形成されている配線回路層と貫通導体との接合強度が低下し、最終的に断線するという問題があった。

従って、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ものであり、具体的には、配線層と貫通導体との接続信頼性を改善できる配線基板および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、少なくとも樹脂を含有するコア基板と、該コア基板の少なくとも一方の主面に形成された絶縁層と、該絶縁層を貫通して形成された貫通導体と、前記コア基板又は前記絶縁層の主面に形成された配線層とを具備してなる配線基板において、前記貫通導体が太鼓状であることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、貫通導体の最大径が、貫通導体の最小径の１．２倍以上であることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、貫通導体と接するコア基板側の配線層の表面粗さＲｚ１が、前記貫通導体が形成された絶縁層と接する前記配線層の表面粗さＲｚ２よりも小さく、その差が０．５μｍ以上であることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、貫通導体が、少なくとも導体粉末と、樹脂とを含有してなることが望ましい。

また、本発明の配線基板は、貫通導体が、銅、アルミニウム、金、銀などから選ばれる少なくとも１種以上を含有する高融点金属と、錫、ビスマス、インジウム、鉛の少なくとも１種の金属、あるいはそれらの合金からなる低融点金属とを含有することが望ましい。

また、本発明の配線基板は、絶縁層が、有機繊維又は無機フィラー−のうち少なくとも１種を含有することが望ましい。

本発明の配線基板の製造方法は、（ａ）少なくともスルーホールと配線層とを具備してなるコア基板の主面に、絶縁層を積層形成する工程と、（ｂ）該絶縁層の所定の箇所にレーザ光を照射して貫通孔を形成する工程と、（ｃ）該貫通孔内に導電性ペーストを充填して貫通導体を形成する工程と、（ｄ）該貫通導体を形成した前記絶縁層の表面に、配線層が形成された転写フィルムを、減圧雰囲気で加熱、加圧して積層し、前記絶縁層の主面に前記配線層を転写形成するとともに、前記貫通導体を太鼓状に形成する工程と、（ｅ）必要に応じ再度、絶縁層を積層形成した後、（ｂ）（ｃ）（ｄ）工程を施す工程と、（ｅ）（ａ）乃至（ｄ）を経て作製された積層体を一括して硬化する工程と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の配線基板の製造方法は、前記（ａ）の工程で用いる絶縁層が、主絶縁層と、該主絶縁層の両主面に形成された被覆層とから形成されていることが望ましい。

また、本発明の配線基板の製造方法は、前記（ａ）の工程で用いる絶縁層において、主絶縁層の硬度よりも、被覆層の硬度の方が高いことが望ましい。

本発明の配線基板では、貫通導体を太鼓状にすることで、絶縁層と貫通導体の熱膨張差から発生する絶縁層と貫通導体との界面での剪断応力に対し、貫通導体中央部の膨らみが応力発生方向を分散させることができるため、貫通導体の断線を防止できる。

また、積層方向における貫通導体の略中央部の最大径を、貫通導体上部あるいは下部の貫通導体の最小径に対して１．２倍以上にすることにより、貫通導体に積層方向に発生する引っ張り力に対して、貫通導体が抜けにくくなるため配線基板の信頼性を向上させることができる。

また、貫通導体と接するコア基板側の配線層の表面粗さＲｚ１を、前記貫通導体が形成された絶縁層と接する前記配線層の表面粗さＲｚ２よりも小さくし、その差を０．５μｍ以上にすることにより、絶縁層と配線層との接合強度を維持することができ、配線層が貫通導体と接する部分の配線導体表面を平滑にすることができ、貫通導体を構成する金属成分と導体配線層とのぬれ性が高まるため、貫通導体と配線層との接続強度を向上できるため、信頼性の高い配線基板を提供することができる。

また、貫通導体として、少なくとも導体粉末と、樹脂とを含有することにより、空隙のない緻密な貫通導体を実現でき、信頼性の高い配線基板を提供することができる。

また、貫通導体に、銅、アルミニウム、金、銀などから選ばれる少なくとも１種以上を含有する高融点金属と、錫、ビスマス、インジウム、鉛の少なくとも１種の金属、あるいはそれらの合金からなる低融点金属とを含有させることにより、貫通導体の硬化時に導電粒子間または配線層と導電粒子間に合金層による強い導電接続を形成でき、優れた接続信頼性を実現できる。

また、絶縁層として熱硬化性樹脂に加え、有機繊維や無機フィラーを混合することにより絶縁層の強度や剛性を向上させることできる。更に、低熱膨張の有機繊維や熱熱膨張の無機フィラーを添加することにより絶縁層の低熱膨張化が可能となり、配線基板に搭載されるデバイスとの熱膨張差を低減させることにより実装信頼性を向上させることができる。

このような配線基板の製造方法において、まず、絶縁シートをレーザ光で加工することにより、微小径で形状精度が高い貫通孔を容易に形成でき、同時に貫通導体底面の導体配線上面を平滑化できる。

さらに、貫通導体を形成した絶縁層の表面に、配線層が形成された転写フィルムを減圧雰囲気下で加熱加圧することにより容易に微細な配線層を形成でき、同時に貫通導体形状を太鼓上に形成することができる。

このように本発明の製造方法によれば、導体配線層間を接続するための貫通孔をレーザ光の照射によって形成しているため、感光性樹脂を使用する必要がなく、材料としてガラス転移点が高く、吸水率が小さいなど材料特性に優れた任意の絶縁材料を選定できる。しかも、絶縁層の形成と、導体配線層との形成を同時に並行して行うことができ、全ての絶縁層を一括で硬化することができるために製造工程の簡略化と短縮化を図ることができる。

また、前記（ａ）の工程で用いる絶縁層において、主絶縁層と、該主絶縁層の両主面に形成された被覆層とから形成することにより、主絶縁層と被覆層のレーザに対する吸収率を調整することやレーザに対する易加工性を調整することができ、主絶縁層と被覆層の穴形状を容易に調整することができる。

また、前記（ａ）の工程で用いる絶縁層において、主絶縁層の硬度よりも、被覆層の硬度の方を高くすることにより、主絶縁層を被覆層よりも変形しやすくすることができるため、例えば、絶縁層に貫通孔を設けた後に、貫通孔に貫通導体を充填し、さらに加圧することで容易に主絶縁層の穴径を被覆層の穴径よりも大きくすることができ、太鼓状の貫通導体を形成することができる。

本発明の配線基板は、例えば、図１（ａ）に示すように、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する複数の絶縁基板３ａ〜３ｃを複数積層して形成された絶縁板５と、その絶縁板５の表面および内部に形成された主配線層７と、絶縁基板３に隔てられた主配線層７同士を接続するスルーホール導体９により構成されたコア基板Ａの表面に絶縁層１が積層されて構成されている。

また、コア基板Ａの表面に積層された絶縁層１ａ、１ｂの表面および内部には微細配線層１１が形成され、さらに、絶縁層１により隔てられた主配線層７と微細配線層１１、あるいは微細配線層１１同士を接続するための貫通導体１３が形成されている。

そして、本発明の配線基板においては、例えば、図１（ｂ）の要部拡大図に示すように、絶縁層１の積層方向における中央部の貫通導体１３の径Ｒ２が、その両端の貫通導体１３の径Ｒ１、Ｒ３よりも大きい太鼓状の貫通導体１３となっている。

このように、貫通導体１３は、微細配線層１１あるいは主配線層７と接する貫通導体１３の両端の径Ｒ１、Ｒ３に対し、中央部の貫通導体径Ｒ２が大きく、この貫通導体１３において、Ｒ２／Ｒ１≧１．２もしくはＲ２／Ｒ３≧１．２とすることが、貫通導体１３における局部的な応力の発生を抑制するという理由から望ましい。また、この比率を１．４以上とすることがさらに望ましい。

また、この貫通導体１３の最大径は高密度な配線基板を形成できるという理由から、７５μｍ以下とすることが望ましく、特に、貫通導体１３の最大径は６０μｍ以下、さらに４０μｍ以下とすることが望ましい。

また、図２に示すように、この貫通導体１３と接するコア基板Ａ側の主配線層７における貫通導体１３との当接部７ａの表面粗さ（Ｒｚ１−７）を、当接部７ａを除く主配線層７ｂの表面、すなわち、主配線層７と絶縁層１との接着部７ｂの表面粗さ（Ｒｚ２−７）よりも小さくすることが重要である。また、貫通導体１３と接するコア基板Ａ側の微細配線層１１においてもコア基板Ａ側の微細配線層１１における微細配線層１１と貫通導体１３との接触部１１ａの表面粗さ（Ｒｚ１−１１）を微細配線層１３と絶縁層１との接着部（Ｒｚ２−１１）の表面粗さよりも小さくすることが重要である。

一方、絶縁層１と接着する主配線層７の表面７ｂおよび絶縁層１と接着する微細配線層１１の表面１１ａの表面粗さ（Ｒｚ２）は大きくなるように加工されており、このことから絶縁層１に含まれている樹脂が主配線層７の表面７ｂ、微細配線層１１の表面１１ａの凹部に入り込むことにより絶縁層１と主配線層７、微細配線層１１とを強固に接着できるのである。

また、当接部７ａ、１１ａの表面粗さ（Ｒｚ１）は０．５〜１．５μｍが望ましく、特に、主配線層７、微細配線層１１の高周波領域における伝送特性を損なわず、かつ貫通導体１３との濡れ性を高めるという理由から０．７〜１．３μｍであることが望ましい。一方、絶縁層１と接着する主配線層７の表面７ｂ、微細配線層１１の表面１１ｂの表面粗さ（Ｒｚ２）は密着強度の観点から２μｍ以上が望ましく、特に、２．４〜３．５μｍの範囲であることが望ましい。

また、当接部７ａ、１１ａの表面粗さ（Ｒｚ１）と、絶縁層１と接着する主配線層７の表面７ｂ、微細配線層１１の表面１１ｂの表面粗さ（Ｒｚ２）との差は０．５μｍ以上であることが望ましく、特に高周波領域における伝送特性を安定化させるという理由から、その差は１．０〜２．８μｍであることが望ましい。

これにより主配線層７、微細配線層１１と貫通導体１３との接続、および主配線層７、微細配線層１１と絶縁層１との接続をさらに強固にできる。

また、この当接部７ａ、１１ａでは貫通導体１３と主配線層７、微細配線層１１とが強固に接合されており、さらに、この界面には貫通導体１３と主配線層７、微細配線層１１の金属成分との合金相あるいは金属間化合物が形成されている。

また、コア基板Ａに設けられたスルーホール導体９の最大径は３００μｍ以下、２５０μｍ以下、さらに１００μｍ以下であることが、高密度な回路を形成できるという理由から望ましく、特に、スルーホール導体９の最大径が小さくなってもコア基板Ａの層間接続を確実にできるという理由から、スルーホール導体９の最大径は７０μｍ以上であることが望ましい。

また、コア基板Ａに形成されている主配線層７もまた、微細配線層１１と同様に、スルーホール導体９に当接される面の表面粗さ（Ｒｚ）が、絶縁層１との接着部の表面粗さ（Ｒｚ）よりも小さいことがスルーホール導体９と主配線層７との接続を強固にするという理由から望ましい。

また、絶縁層１は、少なくとも樹脂を含有するもので、エポキシ系樹脂、トリアジン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂など一般に回路基板に使用される樹脂が用いられるが、特にＰＰＥ（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樹脂、液晶ポリマーが望ましい。

また、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁層１は、複数の絶縁シート１５を積層して形成されていてもよく、例えば、硬度の異なる絶縁シート１５を用いることで、容易に貫通導体１３を太鼓状に形成することができる。すなわち、貫通導体１３の最大径Ｒ２の部分にあたる絶縁シート１５ａの硬度を貫通導体１３の端部の径Ｒ１、Ｒ３の部分にあたる絶縁シート１５ｂよりも低くすることで容易に貫通導体１３を太鼓状に形成することができる。

例えば、絶縁シート１５ａの硬度を絶縁シート１５ｂの硬度より小さくするには、絶縁シート１５ａの樹脂として、絶縁シート１５ｂよりもガラス転移温度の低い樹脂を用いたり、樹脂の含有量を多くしたり、あるいは硬化度を低くするなど方法がある。なお、絶縁シート１５の積層数は図１に示すように３層であっても、２層であってもよいが、３層とした場合には確実に太鼓状の貫通導体を形成することができる。一方、２層とした場合には、層構成に工夫が必要となる場合があるが、３層構造の場合よりもより簡単な工程となる。

この絶縁シート１５ａは、強度向上の観点から熱可塑性で高耐熱のフィルムや上記樹脂にアラミド繊維、セルロース繊維などの有機繊維を補強材として含浸させたものが好適に用いられる。このとき、有機繊維は強度向上の観点から織布または不織布として含有させることが望ましい。また、絶縁層１に有機繊維が３０〜７０体積％の割合で含まれることが望ましい。また、レーザ光による加工を行う場合にはレーザ吸収光の調整を行う為、Ｔｉなどの紫外線吸収剤を入れることも好適に用いられる。

また、絶縁シート１５ｂは、原料として室温でワニス状になるため熱硬化性樹脂であることが望ましい。さらに、絶縁層１のレーザ吸収光や加工性の調整、あるいは基材強度を高めるために、上記樹脂に無機質フィラーを添加することもできる。無機質フィラーとしては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ_３、ＳｒＴｉＯ_３の少なくとも１種以上の材料が使用できる。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以下の略球状の粉末が用いられる。また、高誘電率のフィラーを用いることによって、絶縁層１の誘電率を高めることも可能である。さらに、樹脂と無機質フィラーの体積比率を８５：１５〜１５：８５の比率で適宜配合することにより、絶縁層１の熱膨張係数を調整することができる。

一方、コア基板Ａを構成する絶縁基板３もまた、絶縁層１と同様のＡ−ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）等の熱硬化性樹脂が好適に用いられる。また、絶縁基板３に混合される充填材としては無機フィラーや繊維体があり、織布、不織布など任意の性状のものを用いればよい。また、アラミド繊維、セルロース繊維などの有機繊維体を用いることもできる。特に、絶縁基板３に用いる繊維体として、ガラス繊維に前記熱硬化性樹脂を含浸したものが強度を高める点で最も望ましい。

また、主配線層７、微細配線層１１は、配線を形成するに好適な金属より形成され、例えば、金、銀、銅、アルミニウムの少なくとも１種を含む低抵抗金属の電解金属箔が好適に使用される。この電解金属箔の厚みは１〜３５μｍが良く、望ましくは、導電性が低く配線の微細化に適しているという観点から５〜１８μｍが良い。この電解金属箔の厚み、言い換えれば主配線層７、微細配線層１１の厚みが１μｍより小さいと配線の抵抗率が高くなり、また３５μｍより大きいと、積層時にコア基板Ａや絶縁層１の変形が大きくなったり、主絶縁層１や絶縁層１への金属の埋め込み量が多くなるなどして、樹脂硬化後に配線基板が変形を起こしやすいなどの問題がある。

また、主配線層７、微細配線層１１はいずれも絶縁基板３、絶縁層１に埋設されていることが望ましい。このように主配線層７、微細配線層１１をそれぞれ絶縁基板３、絶縁層１に埋設することで、主配線層７、微細配線層１１自体の厚みに起因する積層不良が発生することがなく、絶縁基板３間、絶縁層１間、並びに絶縁基板３と絶縁層１との優れた密着性と、配線基板全体としての非常に優れた平滑性を実現できる。

また、スルーホール導体９、貫通導体１３となる貫通孔に充填される導体ペーストとしては、例えば主配線層７、微細配線層１１を形成する金属の粉末にエポキシ、セルロース等の樹脂成分を添加し、酢酸ブチルなどの溶媒によって混練したものが好適に使用される。この導体ペーストは貫通孔への充填後溶剤を乾燥させるが、はじめから溶剤の量を０とすることで乾燥時間を短縮することができる。

また、スルーホール導体９、貫通導体１３の低抵抗化とスルーホール導体９、貫通導体１３上部、底部の主配線層７、微細配線層１１を形成する金属箔との接続性向上のために、少なくとも銅、アルミニウム、金、銀などから選ばれる少なくとも１種以上からなる高融点金属と錫、鉛、ビスマス、インジウムの少なくとも１種の金属、あるいはそれらの合金からなる低融点金属から形成されることが望ましい。高融点金属としては、低抵抗の観点から特に銅または銀が望ましい。低融点金属の融点は硬化時に金属導体のネックを形成させる観点から２５０℃以下であることが望ましい。

また、スルーホール導体９、貫通導体１３に用いられる金属粉末の平均粒子径は１〜１５μｍの範囲とすることが望ましく、導電性ペーストの分散性と主配線層７、微細配線層１１との濡れ性および充填性を高めるために３〜６μｍとすることが望ましい。

そして、貫通導体１３では、その端部側から０．１μｍ以上の厚みで主配線層７、微細配線層１１を構成する金属成分が含まれていることがより好ましく、このように主配線層７、微細配線層１１を構成する金属成分が拡散することにより、貫通導体１３と主配線層７、微細配線層１１との接合を強固にできる。尚、多層配線基板を一括硬化で作製する点からスルーホール導体９、貫通導体１３を構成する金属成分は同じ成分を含有することが望ましい。

以下に、本発明の配線基板の製造方法について説明する。

まず、コア基板Ａを作製するにあたって、図４（ａ）に示すように、半硬化状態の絶縁基板２１に対して、レーザ加工により所望のスルーホール２３を形成する。そして図４（ｂ）に示すように、そのスルーホール２３内に金属粉末を含有する導体ペーストを充填してスルーホール導体２５を形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、スルーホール導体２５を形成した半硬化状態の絶縁基板２１の主面に樹脂フィルム２９の主面に形成された電解金属箔からなる主配線層２７を当接させ、加熱加圧による転写により絶縁基板２１の主面に主配線層２７を埋設、形成する。

本発明では、この主配線層２７の形成をあらかじめ樹脂フィルム２９上にラミネートした金属箔をエッチングして作製したパターンの転写によって行う。転写条件は主配線層２７が絶縁基板２１上に埋設されて転写されるとともに、加圧加熱した際に絶縁基板２１が変形せず、さらに、この後の積層が可能なように未硬化状態を保持する温度、圧力、時間が望ましく、その温度は６０〜１５０℃、圧力は１０〜５０ＭＰａ、時間１〜１０分が適当である。

例えば、主配線層２７の形成には、まず、適当な樹脂フィルム２９の表面にメッキ法などによって作製された銅、金、銀、アルミニウム等から選ばれる１種または２種以上の合金からなる厚さ１〜３５μｍの電解金属箔を接着し、その電解金属箔の表面に所望の配線パターンの鏡像パターンとなるようにレジスト層を付設した後、エッチング、レジスト除去によって所定の配線パターンの鏡像の主配線層２７を形成する。この主配線層２７の厚みは微細化が可能で導体抵抗を低くするという理由から５〜１８μｍが望ましい。また、通常、主配線層２７の表面粗さは絶縁樹脂との密着強度確保の観点から粗化処理により調整される。

樹脂フィルム２９としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、塩化ビニル、ポリプロピレン等公知のものが使用できる。樹脂フィルム２９の厚みは１０〜１００μｍが適当であり、望ましくは２５〜５０μｍが良い。これは、樹脂フィルム２９の厚みが１０μｍより小さいと樹脂フィルム２９の変形や折れ曲がりにより形成した導体配線が断線を引き起こし易くなり、厚みが１００μｍより大きいと樹脂フィルム２９の柔軟性がなくなるため樹脂フィルム２９の剥離が難しくなるためである。また、樹脂フィルム２９表面に電解金属箔を接着するための接着剤としては、アクリル系、ゴム系、シリコン系、エポキシ系等公知の接着剤が使用できる。

また、内部の主配線層２７を形成するためには、あらかじめ表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上の電解金属箔を樹脂フィルム２９に貼り合わせた方が絶縁基板２１を形成する熱硬化性樹脂をエッチング処理において水分に曝すことがないので含有水分量を低くできる。この時、電解金属箔のカップリング処理を施さない方が、主配線層２７を転写後のフィルムから剥離しやすい。

次に、図４（ｄ）に示すように、その積層物を温度６０〜１５０℃、圧力１０〜５０ＭＰａ、１〜１０分の条件で加圧加熱した後、樹脂フィルム２９を剥がすことにより、図４（ｅ）に示すような、絶縁基板２１を貫通してスルーホール導体２５が形成された絶縁基板２１の片面に、主配線層２７が埋設された配線ユニットＣを作製することができる。

また、例えば、配線ユニットＣの形成にあたって、スルーホール導体２５を形成した絶縁基板２１の両面に主配線層２７が形成された樹脂フィルム２９を積層し、圧着することにより、絶縁基板２１の両面への主配線層２７の転写を同時に行うことができる。

また、上記のようにして作製した配線ユニットＣの表面に埋設された主配線層２７のうち、コア基板Ａの表面側に位置する主配線層２７に対して粗化処理を行い、主配線層２７の表面粗さ（Ｒｚ）が０．５μｍ以上、特に１．６μｍ以上となるようにすることが望ましい。

この粗化処理は、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸などの酸処理による化学的なエッチング処理によって施すことができ、例えば、酸溶液を主配線層２７の表面に噴霧することが望ましい。また、粗面化処理面（エッチング面）には、尖頭状の突起を多数形成することが望ましく、このような尖頭状の突起は、例えば、１０質量％蟻酸溶液によって１μｍ／分以上の粗化速度で良好に形成できる。

そして、図５（ｆ）に示すように、上記図４（ａ）〜（ｅ）と同様にして作製された配線ユニットＤ、Ｅを配線ユニットＣとともに積層し、加熱加圧することにより、例えば、図５（ｇ）に示すようなコア基板Ａを作製することができる。

次に、コア基板Ａの表面に絶縁層４１を積層する。例えば、図６（ｈ）に示す３層構造の絶縁層４１を用いる場合には、以下の方法が用いられる。

まず、液晶ポリマー層４２ａの表面を、熱硬化性樹脂からなる被覆層４２ｂ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・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中心線表面粗さＲａが０．０５〜５μｍの値となるように粗化する。中心線表面粗さＲａは、半田リフローの際に液晶ポリマー層４２ａと被覆層４２ｂ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４２ｂ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。

次に、熱硬化性樹脂の絶縁性スラリーを液晶ポリマー４２ａの両面に塗布する。この絶縁性スラリーは、好適には、前述したような樹脂と無機フィラーの複合材料に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メタノール、メチルセロソルブアセテート、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミド等の溶媒を添加して所定の粘度を有する流動体からなる。この絶縁性スラリーの粘度は、シート成形法にもよるが、例えば、ドクターブレード法で成形する場合、ハーケ社製レオメータＲＳ１００を使用し、直径２０ｍｍφ、角度１°のコーンを用いたときの、せん断速度１００ｓ−１の条件で１〜３０Ｐａ・ｓとすることが望ましい。

そして、この絶縁性スラリーを、たとえば容器に溜めておき、その中に液晶ポリマー層４２ａを通過させることによりワニス状態の熱硬化性樹脂を液晶ポリマー層４２ａの両面に塗布した後、乾燥して、図６（ｈ）に示すような半硬化の液層ポリマー層４２ａの両主面に被覆層４２ｂが形成された絶縁層４１である積層体を作製することができる。

次に、図７（ｉ）に示すように、この絶縁層４１を温度１００〜１６０℃、圧力１〜１０ＭＰａ、時間１〜１０分の条件でコア基板Ａに接着する。なお、図７（ｉ）以降の図においては、絶縁層４１の積層構造は省略した。このとき、積層する温度及び圧力によって架橋度を調整し、三層構造の絶縁層において表面側の絶縁層が内部の絶縁層よりも高い硬度になるように設定する。その後、図７（ｊ）に示すように絶縁層４１にＵＶ−ＹＡＧレーザなどで貫通孔４３を形成する。この貫通孔４３は絶縁層４１の下層に埋設されている主配線層２７が露出するようにして形成する。

そのさい、主配線層２７のレーザ光にさらされた面はレーザ加工によって一部、溶融、または昇華させて平滑化することが望ましい。このとき、主配線層２７のレーザ光にさらされる面、言い換えると、後に貫通導体１３と接する主配線層２７のＲｚ１が０．５〜１．５μｍとなるようにレーザ照射して平滑化することが望ましい。ここでレーザ加工の条件は、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザ加工機を用いた場合、加工エネルギーを０．１〜２．０Ｗ、単位時間のパルス数（Ｒｅｐ−Ｒａｔｅ）を１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの範囲とすることが適当である。このＵＶ−ＹＡＧはＲｅｐ−Ｒａｔｅが小さいほど出力エネルギーが大きくなり、また、レーザ光を放つ繰り返し回数が多いほど主配線層２７を削っていくものである。そして、加工エネルギーが０．１Ｗより低い場合、もしくはパルス数が５０ｋＨｚより大きい場合、貫通孔４３の底部に樹脂残渣が残りやすく、また、加工エネルギーが２．０Ｗより高い場合、もしくはパルス数１ｋＨｚより小さい場合、貫通孔４３底部の主配線層２７に貫通する穴が開いたり、主配線層２７にダメージが残る。また、レーザ光を放つ繰り返し回数は多いほど主配線層２７を削るため、その出力により最適回数が決められる。

次に、図８（ｋ）に示すように、このようにして形成した貫通孔４３に、スルーホール導体２５を形成したときと同様に金属粉末を含有する導体ペーストを充填して、貫通導体４５を形成する。この導体ペーストは、銅、アルミニウム、金、銀などから選ばれる少なくとも１種以上を含有する高融点金属と、錫、ビスマス、インジウム、鉛の少なくとも１種の金属、あるいはそれらの合金からなる低融点金属とを含有する混合体であり、この低融点金属は硬化時の加圧、加熱によって貫通孔４３上部と底部の配線層に濡れるか、金属の種類によっては配線層に拡散するものである。

さらに、図８（ｌ）に示すように、主配線層２７を形成したときと同様に、エッチングによりあらかじめ作製した樹脂フィルム４６上の金属箔の配線パターンを粗面化した後、絶縁層４１に転写することにより絶縁層４１上に埋設された薄層配線層４７を形成する。転写の際の温度は６０〜１５０℃、圧力は１０〜５０ＭＰａ、時間１〜１０分の条件が適当で、圧力が１０ＭＰａより小さいと厚み方向への圧縮が十分でなく貫通導体４５を太鼓状に形成することができない。また、５０ＭＰａより大きいと転写時の樹脂の流動が大きくなり絶縁層４１の厚みが制御できない。更にひどいときには、貫通導体４３が流れ、隣接する貫通導体４３間の絶縁がたもてなくなる、もしくは電気的にショートする危険がある。薄層配線層４７の転写後、樹脂フィルム２９を剥がすことにより、図９（ｍ）に示すような配線基板を形成することができる。

その後、必要に応じて、絶縁層４１の積層工程以降の工程を繰り返すことにより、絶縁層４１および薄層配線層４７を多層化することができる。このようにして作製した多層積層体を硬化して一体化して、絶縁基板２１並びに絶縁層４１の熱硬化性樹脂が完全に硬化する温度に加熱することにより、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。この場合の硬化温度は、２００〜２５０℃であることが望ましい。

また、配線基板の表面にさらにソルダーレジスト層を形成する場合は、この配線基板の表面にエポキシ樹脂などのソルダーレジスト層を全面に塗布し、その後、露光／現像して所定の箇所にパターンを露出させても良い。

なお、以上説明した例では３層構造の絶縁層４１を用いたが、２層構造の場合でも本発明の配線基板を作製できるのは言うまでもない。また、単層の絶縁層４１を用いた場合でも、絶縁層４１の表面と内部とで硬化の程度を変化させることで、あたかも２層あるいは３層構造の絶縁層４１を用いた場合と同様に太鼓状の貫通導体４５を形成することができるのは勿論である。

コア基板Ａを形成する絶縁基板２１として、ガラスクロスにポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ−ＰＰＥ樹脂）を含浸したプリプレグを用意した。次に、このプリプレグからなる絶縁基板２１にＣＯ_２レーザを用いて１００μｍφの径を有するスルーホール２３を形成した。

次に、このスルーホール２３に導体ペーストを充填してスルーホール導体２５を形成した。導体ペーストは銅粉末の表面に３質量％銀コートした平均粒径５μｍの導電性粒子と低融点金属粉末として平均粒径が７μｍの錫粉末との混合粉末に対してトリアリルシアヌレート（ＴＡＩＣ）からなる有機成分を混合して調製し、この導体ペーストの粘度は３０〜５００Ｐａ・ｓ（ハーケ社製ＲＳ１００レオメータ、コーン１０ｍｍφ、コーン角度１°、せん断速度１００ｓ−１）とした。

次に、絶縁基板２１に転写する主配線層２７として、厚み３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム２９に、厚み１２μｍの電解銅箔２７を貼り合わせて転写用の電解銅箔付きフィルムを準備した。この電解銅箔２７の表面にドライフィルムレジストを貼付し、露光、炭酸ナトリウム溶液の噴霧による現像、塩化第二鉄によるエッチングを行い台形の形成角６０°の形成角をもつ主配線層２７を形成した。その後、水酸化ナトリウム溶液を用いてレジスト膜を剥離し、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に配線パターンを形成した。この後、蟻酸１０質量％の水溶液を噴霧して主配線層２７となる配線パターンを有する電解銅箔２７の表面を表面粗さ（Ｒｚ）が２．９〜３．１μｍとなるように粗化した。

なお、この電解銅箔２７の表面の表面粗さ（Ｒｚ）は原子間力顕微鏡を用いてＳｉプローブで、５０×５０μｍの領域を高さレンジ３μｍで測定した。測定箇所は１つの配線パターンあたり５箇所とした。また、配線パターンはランド径が９０μｍ、配線幅は７０μｍで作製した。

次に、導体ペーストを充填してスルーホール導体２５を形成した絶縁基板２１に対して、このポリエチレンテレフタレートフィルム２９上に形成した配線パターンを有する電解銅箔２７を位置あわせした後、１２０℃、２０ＭＰａ、３分間の熱圧着により転写した。

次に、主配線層２７を形成したプリプレグ２１を４層積み重ね、１２０℃、５ＭＰａ、３分間の条件で加圧加熱を行い積層して、半硬化状態のコア基板Ａを作製した。

次に、熱硬化性ＰＰＥ樹脂に平均粒径１．０μｍの球状シリカをその含有率を変更して加え、これに溶剤としてトルエン、硬化触媒を１体積％添加し、１時間混合してワニスを調整した。

また、融点が２９０℃で、上下面に平行な方向における熱膨張係数が−３×１０^−６／℃で、厚みが１００μｍの液晶ポリマー層４２ａを準備し、この表面を減圧プラズマ装置を用いて、電圧を２７ｋＶ、雰囲気をＣＦ_４およびＯ_２（ガス流量がそれぞれ８０ｃｍ^３／分）の条件で表面粗さが０．０５μｍとなるようにプラズマ処理した。

この後、ドクターブレード法によって、液晶ポリマー層４２ａの上下面に、厚さが３５μｍとなるように樹脂ワニスを塗布し、被覆層４２ｂを形成して絶縁層４１を作製した。

次に、上記方法で作製した絶縁層４１を、先に作製した半硬化状態のコア基板Ａの表面に１３０℃、５ＭＰａ、１分間の加圧加熱条件で積層した。

次に、コア基板Ａに積層した絶縁層４１の所定位置に、ＵＶ−ＹＡＧレーザ装置を用いて貫通孔４３を形成した。このとき加工エネルギーを０．５Ｗ、単位時間のパルス数（Ｒｅｐ−Ｒａｔｅ）を８〜１０ｋＨｚ、トレパニング加工とし、繰り返し回数３〜１０回で絶縁層との接着部の表面粗さＲｚ１を変化させて、最大径が約５０μｍの貫通孔４３を形成した。このとき、貫通孔４３底面に露出した主配線層２７の表面粗さ（Ｒｚ１）は加工時のエネルギー及びパルス数を変化させることにより調整した。

次に、コア基板Ａに用いた導体ペーストを、この貫通孔４３に埋め込み、貫通導体４５を形成した。

その後、コア基板Ａに主配線層２７を形成したときと同様に、電解銅箔付きフィルムを用いて、表面粗さ３μｍ、厚み１８μｍの薄層配線層４７となる電解銅箔が形成されたポリエチレンテレフタレートフィルム４６を絶縁層４１に位置合わせして、積層し、温度１３０℃、時間３分間で、圧力を５〜５０ＭＰａの範囲で変化させて、加熱加圧を行い、樹脂フィルム２９と接着層を剥離して絶縁層４１に微細配線層４７を転写した。

その後、上記の工程を再度繰り返し行い、コア基板Ａの表面および裏面に、それぞれ２層の貫通導体４５と薄層配線層４７とを有する絶縁層４１を形成した後、温度２４０℃、圧力２０ＭＰａ、１時間の条件で一括硬化し、配線基板を作製した。

このようにして３６０個の貫通導体４５が微細配線層４７によって直列に連結された配線基板を作製した。この配線基板に対して、２４０℃、２分のはんだディップ試験を行い、その前後の３６０個の貫通導体４５と微細配線層４７とからなる配線回路の電気抵抗を測定し、貫通導体４５あたりの電気抵抗値の変化率を評価した。

また、配線基板を積層方向に切断して、走査型電子顕微鏡を用いて貫通孔４３の貫通導体４５の形状、並びに主配線層２７、薄層配線層１１の表面粗さを測定した。

なお、比較例として絶縁層４１に微細配線層を転写する際圧力を５ＭＰａで行なって作製した配線基板を作製した。この場合貫通孔４３の形成方法以外の条件は同じとした。

表１の結果から明らかなように、貫通導体の形状が太鼓状とならなかった試料Ｎｏ．１では、半田ディップ試験後の抵抗変化率が５４％と大きく、信頼性に劣ることがわかる。

一方、本発明の貫通導体の形状が太鼓状となった試料Ｎｏ．２〜１８ではいずれも抵抗変化率が９％以下となり、信頼性が格段に向上していることがわかる。

以下に本発明の試料について詳細に説明する。

絶縁層の加圧条件を変化させた試料Ｎｏ．２〜８では、加圧圧力が高くなるに従って、Ｒ１／Ｒ２、Ｒ３／Ｒ２が大きくなり、抵抗変化率が小さくなる傾向にあり、特に、加圧圧力が１０ＭＰａ以上となる試料Ｎｏ．３〜８では、抵抗変化率が４％以下となり優れた信頼性を示した。

また、貫通導体と微細配線層との接続部の表面粗さＲｚ１を変化させた試料Ｎｏ．９〜１２では、表面粗さＲｚ１が小さくなるにつれて、抵抗変化率が小さくなる傾向にある。

また、微細配線層の表面粗さＲｚ２を変化させた試料Ｎｏ．１３〜１６では、表面粗さＲｚ２が大きくなるにつれて抵抗変化率が小さくなる傾向にある。

（ａ）は、本発明のコア基板表面に表面多層配線層を形成した多層配線基板の一例を説明するための概略断面図であり、（ｂ）は、その要部拡大図である。貫通導体と主配線層、微細配線層との接合部の要部拡大図である。（ａ）は、３層構造の絶縁層、（ｂ）は、２層構造の絶縁層を説明する断面図である。本発明の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。本発明の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。

符号の説明

１・・・絶縁層
３・・・絶縁基板
５・・・絶縁板
７・・・主配線層
９・・・絶縁層
１１・・・微細配線層
１３・・・貫通導体
Ａ・・・コア基板
Ｒ１・・・貫通導体の最小径
Ｒ２・・・貫通導体の最大径
Ｒｚ１・・・貫通導体と接するコア基板側の配線層の表面粗さ
Ｒｚ２・・・絶縁層と接する配線層の表面粗さ

Claims

少なくとも樹脂を含有するコア基板と、該コア基板の少なくとも一方の主面に形成された絶縁層と、該絶縁層を貫通して形成された貫通導体と、前記コア基板又は前記絶縁層の主面に形成された配線層とを具備してなる配線基板において、前記貫通導体が太鼓状であることを特徴とする配線基板。
貫通導体の最大径が、貫通導体の最小径の１．２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
貫通導体と接するコア基板側の配線層の表面粗さＲｚ１が、前記貫通導体が形成された絶縁層と接する前記配線層の表面粗さＲｚ２よりも小さく、その差が０．５μｍ以上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。
貫通導体が、少なくとも導体粉末と、樹脂とを含有してな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。
貫通導体が、銅、アルミニウム、金、銀などから選ばれる少なくとも１種以上を含有する高融点金属と、錫、ビスマス、インジウム、鉛の少なくとも１種の金属、あるいはそれらの合金からなる低融点金属とを含有す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。
絶縁層が、有機繊維又は無機フィラーのうち少なくとも１種を含有す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。
（ａ）少なくともスルーホールと配線層とを具備してなるコア基板の主面に、絶縁層を積層形成する工程と、（ｂ）該絶縁層の所定の箇所にレーザ光を照射して貫通孔を形成する工程と、（ｃ）該貫通孔内に導電性ペーストを充填して貫通導体を形成する工程と、（ｄ）該貫通導体を形成した前記絶縁層の表面に、配線層が形成された転写フィルムを、減圧雰囲気で加熱、加圧して積層し、前記絶縁層の主面に前記配線層を転写形成するとともに、前記貫通導体を太鼓状に形成する工程と、（ｅ）必要に応じ再度、絶縁層を積層形成した後、（ｂ）（ｃ）（ｄ）工程を施す工程と、（ｅ）（ａ）乃至（ｄ）を経て作製された積層体を一括して硬化する工程と、を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
前記（ａ）の工程で用いる絶縁層が、主絶縁層と、該主絶縁層の両主面に形成された被覆層とから形成されていることを特徴とする請求項７に記載の配線基板の製造方法。
前記（ａ）の工程で用いる絶縁層において、主絶縁層の硬度よりも、被覆層の硬度の方が高いことを特徴とする請求項８に記載の配線基板の製造方法。