JP2006165296A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムを用いた全層ＩＶＨ構造高密度配線基板の生産性の良い製造方法を提供すると共に、配線層間の電気的接続を高い信頼性で実現する多層配線基板構造を提供すること。
【解決手段】電気絶縁性基材は、コア用の電気絶縁性基材における接着剤体積を小さくし、導電性ペーストの接着剤への広がりを抑制することにより、配線での圧縮を行なわないコア部分の電気絶縁性基材においても、他の電気絶縁性基材層と同等の電気的接続を確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナービアホール接続により複数層の配線が電気的に接続された高密度配線基板の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、産業用にとどまらず広く民生用機器の分野においてもＬＳＩ等の半導体チップを高密度に実装できる多層配線回路基板が安価に供給されることが強く要望されてきている。このような多層配線回路基板では微細な配線ピッチで形成された複数層の配線パターン間を高い接続信頼性で電気的に接続できることが重要である。

また、携帯電話に代表される携帯機器においては特に、機能の集積化の傾向に加えて、より持ち運び性を良くするべく、機器の薄型化の傾向が顕著であり、多層配線回路基板にもより高密度で薄いものが要求されている。

このような市場の要望に対して従来の多層配線基板の層間接続の主流となっていたスルーホール内壁の金属めっき導体に代えて、多層配線基板の任意の電極を任意の配線パターン位置において層間接続できるインナービアホール接続法すなわち全層ＩＶＨ構造樹脂多層配線基板と呼ばれるものがある（特許文献１）。

また、フィルムを電気絶縁性基材に用いた全層ＩＶＨ構造樹脂多層配線基板を形成する例としては、配線の転写を用いる製造方法が特許文献２、特許文献３で提案されており、同様のフィルムを用いた構成で多層化する製造方法については、特許文献４、特許文献５で提案されている。

これらの技術によれば、多層配線基板のビアホール内に導電性ペーストを充填して必要な各層間のみを接続することが可能であり、部品ランド直下にインナービアホールを設けることができるために、基板サイズの小型化や高密度実装を実現することができる。また、インナービアホールにおける電気的接続は導電性ペーストを用いているために、ビアホールにかかる応力を緩和することができ、熱衝撃等による寸法変化に対して安定な電気的接続を実現することができる。

ここで、このフィルムを電気絶縁性基材に用いた全層ＩＶＨ構造樹脂多層配線基板として代表的な従来の製造方法を説明する。図５（ａ）〜（ｇ）には両面配線基板の例を、図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）〜（ｉ）には多層配線基板の例を示した。

図５（ａ）〜（ｇ）はフィルムを電気絶縁性基材に用いた従来の両面配線基板の製造方法を示す工程断面図である。

まず図５（ａ）に示すように支持基材１に配線２を形成する。つぎに、図５（ｂ）に示すフィルム３の両側に接着剤４を形成し電気絶縁性基材６が構成される。その表面には保護フィルム５が形成される。引き続き、図５（ｃ）に示すように、電気絶縁性基材６に対し貫通孔７を形成する。貫通孔７の形成にはドリル加工、パンチ加工、レーザー加工などが用いられるが、貫通孔７が微細になり、生産性が要求される場合はレーザー加工が用いられる。

次に、図５（ｄ）に示すようにこの貫通孔７に導電性ペースト８を充填する。導電性ペーストは圧縮された際、導電性ペースト内の樹脂が排出され、実質的に導電性ペースト内の導電性粒子成分密度を向上させ、緻密化させることができる。この緻密な導電性ペーストは安定した電気的接続を実現するものであり、導電性ペーストは印刷による充填が可能なため、生産性が非常に優れている。保護フィルム５は導電性ペースト印刷工程でのマスクとしての機能と、保護フィルム５の剥離後、貫通孔７内により多くの導電性ペーストを充填させる機能を持っている。

次に、図５（ｅ）〜（ｆ）に示すように、電気絶縁性基材６の両側から配線２を備えた支持基材１を加熱加圧することによって接着する。この工程で、配線２が接着剤４に埋設されることになり、前述のように導電性ペースト８を圧縮し、導電性ペーストが緻密化される。これによって導電性ペースト内部の電気的接続をより安定化させると共に、配線２と導電性ペースト８も高密度に接触し、電気的接続が安定化するのである。引き続き、表裏面の支持基材１を除去すると図５（ｇ）に示した両面配線基板９が形成される。

また、図６（ａ）〜（ｃ）は図５（ｇ）の両面配線基板９を多層化する、従来の製造方法を示す工程断面図である。

まず、両面配線基板９は既に説明した図５（ｇ）に示されたものであり、配線２が接着剤４に埋設され、基板表面が平坦になった構造である。電気絶縁性基材１２はフィルム３と接着剤４から構成されており、両面配線基板と接する側の接着剤４を他方に比べて薄く形成したものである。さらに、この電気絶縁性基材１２には既に説明した図５の例と同様の製造方法で貫通孔７、導電性ペースト８が形成されており、表面の保護フィルム５を除去した状態である。この接着剤４を備えた電気絶縁性基材１２を挟んで、さらに配線２が形成された支持基材１が両面配線基板９に積層されると図６（ａ）に示す状態となる。

次に、図６（ｂ）に示す加熱加圧工程で両面配線基板９と電気絶縁性基材１２を接着させる。このとき、配線２は接着剤４に埋め込まれ、導電性ペースト８を圧縮することで電気的な接続を確保するのである。

次に、図６（ｃ）に示すように配線２を残して支持基材１を除去すれば、４層配線基板が完成する。

さらに、図７（ａ）〜（ｉ）はフィルムを電気絶縁性基材に用いた従来の多層配線基板の他の製造方法を示す工程断面図である。

まず、図７（ａ）に示すようにフィルム３の両側に接着剤４が形成されており、片側の接着剤表面には保護フィルム５が形成されている。この電気絶縁性基材の保護フィルムが形成されていない側に、支持基材１上に所望の配線２が形成されている転写基材を配置する。この状態で、ラミネートによって温度と圧力を加え接着を行うと図７（ｂ）に示す状態が得られる。この接着工程では温度は接着剤のタック性が発生するに必要な程度にとどめ、圧力もできるだけ小さく設定し、配線２が完全に接着剤４に埋まり込まない条件設定で行うのが望ましい。このような条件設定にすることで、後のプレス工程での圧縮が確保されるのである。

次に、図７（ｃ）に示すように電気絶縁性基材６と保護フィルム５を貫通するように貫通孔７を形成する。貫通孔７の底には配線２が部分的に露出した状態になっている。この配線２側が閉塞した貫通孔７は加工エネルギーを調整することによりレーザー加工で容易に実現することができる。

次に、図７（ｄ）に示すように貫通孔７に対して導電性ペースト８を充填する。貫通孔７への安定した導電性ペーストの充填を実現するために、印刷は繰り返し行われるのが望ましい。この状態では導電性ペーストの表面と保護フィルム５の表面がほぼ同じ高さになっている。

次に図７（ｅ）に示すように表面の保護フィルム５を剥離し、保護フィルムを剥離した側に配線材料１０を積層配置する。この時、導電性ペースト８の表面は接着剤４の表面からほぼ保護フィルム５の厚み分突出することになる。

この状態でプレスによって加熱加圧し接着することで、図７（ｆ）の状態を得る。このとき、配線層２が十分に接着剤４に埋まりこむこととなり、さらに導電性ペースト８を圧縮する。この圧縮によって導電性ペースト内の導電性粒子が強固に結合することとなり、また配線２、配線材料１０と導電性ペースト８との界面での結合も強固となる。この強固な結合により、配線と導電性ペーストとの接続の信頼性が確保される。

引き続き、配線材料１０をエッチングによってパターニングし図７（ｇ）に示すような両面配線基板が完成する。

さらに図７（ａ）〜（ｇ）の工程を繰り返し行うことで、図７（ｈ）に示すように多層化を行い、最後に支持基材１を除去することで、図７（ｉ）に示すような多層配線基板が形成できる。

この製造方法によれば、支持基材１上に１層ずつ多層化していくため、配線収容に必要な最適な層数で配線基板を形成できるため、材料、プロセスを必要最小限に設定でき、コスト的に有利である。また、多層化する際に、下層の配線上に電気絶縁性基材を貼り付けた後に貫通孔を形成するので、配線パターンを位置認識した後に所望の位置を狙って貫通孔加工が可能なため、配線と貫通孔の位置あわせ精度に優れる点で有利である。
特開平０６−２６８３４５号公報 特開２０００−７７８００号公報 特開２０００−３４０９５４号公報 特開２００２−１５１８５３号公報 特開２００１−３４５５３９号公報

上記した配線基板の製造方法においては、いずれも支持基材に形成された配線を転写によって電気絶縁性基材に埋設させ、導電性ペーストを圧縮し電気的な接続を確保している。つまり、従来の多層配線基板の製造方法においては、貫通孔でのビア接続を実現するのが困難な電気絶縁性基材であったために、配線を埋設させて強制的に導電性ペーストを圧縮することで電気的接続を実現していた。すなわち、従来の電気絶縁性基材には材料単体としては、導電性ペーストによる電気的接続を確保しにくいという課題があった。

また、図５、図６に示した従来の配線基板の製造方法によれば、支持基材に形成された配線の転写によってすべての配線を形成しており、フィルムを用いた剛性の低い電気絶縁性基材に対して単独でエッチング等のウエットプロセスを行なうことがないため、搬送性に優れる一方、１層の配線層を形成するために１回のパターン形成工程を行なう必要がある。つまり、一般的な配線基板の製造工程では、電気絶縁性基材の表裏面の配線を１回のパターン形成工程で同時に形成するが、上記例においては、パターン工程の生産性に劣るという課題があった。

また、図７に示した従来の配線基板の製造方法も同様に、フィルムを用いた剛性の低い電気絶縁性基材に対して単独でエッチング等のウエットプロセスを行なうことがないため、搬送性に優れる一方、多層配線基板の配線層を１層ずつ形成するため生産性に劣る課題がある。

本発明は上記課題を解決するものであり、フィルムを用いた全層ＩＶＨ構造高密度配線基板の生産性の良い製造方法を提供すると共に、配線層間を高い信頼性で電気的に接続した多層配線基板構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、フィルムの両面に接着剤を備えた電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材に設けられた貫通孔と、該貫通孔に充填された導電性ペーストと、前記導電性ペーストと電気的に接続する配線を備えた多層配線基板であって、該多層配線基板は奇数の電気絶縁性基材からなり、コア用の電気絶縁性基材の接着剤体積が、他の電気絶縁性基材における接着剤体積より小さい多層配線基板であって、コア用の電気絶縁性基材における接着剤体積が小さいため、導電性ペーストの接着剤への広がりを抑制できるため、配線での圧縮を行なわないコア部分の電気絶縁性基材においても、他の電気絶縁性基材層と同等の電気的接続を確保することができる。

なお、ここで言うコア用の電気絶縁性基材とは、電気絶縁性基材の両面に配線と、この配線を電気的に接続する貫通孔を備えた所謂両面配線基板を示すものとし、多層配線基板の製造工程において該両面配線基板上に電気絶縁性基材が順次積層されることで、配線層が多層化できるものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、コア用の前記電気絶縁性基材のフィルム厚みは、他の電気絶縁性基材におけるフィルム厚みより大きい請求項１に記載の多層配線基板であって、コア部分の電気絶縁性基材においてフィルムを厚くすることで、剛性を高めることができ、他の電気絶縁性基材と同じ材料で、搬送性良くコア部分の配線形成を行なうことができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、コア用の前記電気絶縁性基材のフィルムの弾性率は、他の電気絶縁性基材におけるフィルムの弾性率より大きい請求項１に記載の多層配線基板であって、コア部分の電気絶縁性基材において、より剛性の高いフィルムを用いることで、搬送性をより向上させることが可能となる。

本発明の請求項４に記載の発明は、前記電気絶縁性基材のフィルムの弾性率が２．５ＧＰａ以上である請求項１に記載の多層配線基板であって、フィルムの弾性率を２．５ＧＰａ以上とすることで、貫通孔壁面が導電性ペーストの広がりを効果的に抑制することができ、導電性ペーストの圧縮を高め、結果として信頼性の高い電気的接続を実現できる。

本発明の請求項５に記載の発明は、コア用の前記電気絶縁性基材の接着剤の最低溶融粘度が、他の電気絶縁性基材における接着剤の最低溶融粘度よりも大きい請求項１に記載の多層配線基板であって、コア部分の電気絶縁性基材に形成された接着剤の最低溶融粘度を、他の電気絶縁性基材層に比べて大きくすることで、コア部分の導電性ペーストの接着剤への広がりを抑制し、配線での圧縮を行なわないコア部分の電気絶縁性基材においても、他の電気絶縁性基材層と同等の電気的接続を確保することができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、前記多層配線基板の少なくとも一層の電気絶縁性基材は、フィルム表裏面で接着剤の最低溶融粘度が異なる請求項１に記載の多層配線基板であって、フィルム表裏面の接着剤において、配線埋め込みが必要な側の接着剤の最低溶融粘度を他方に比べて低くすることで、一方側の接着剤における配線埋め込みと、他方側の接着剤における導電性ペーストの広がり抑制を両立することができ、その結果、成形性と電気的接続性に優れた配線基板を提供することができる。

本発明の請求項７に記載の発明は、前記多層配線基板の少なくとも一層の電気絶縁性基材は、フィルム表裏面で異なる材料の接着剤を形成した請求項１に記載の多層配線基板であって、成形性と電気的接続性を両立する電気絶縁性基材の材料設計の余裕度が広がると共に、局所的に電気絶縁性基材の物性を変えることができ、多層配線基板への電子部品の実装性等の機能を高めることができる。

本発明の請求項８に記載の発明は、前記多層配線基板の電気絶縁性基材は、最低溶融粘度が１００〜５０００Ｐａ・ｓの接着剤を含む請求項１に記載の多層配線基板であって、接着剤の最低溶融粘度を１００〜５０００Ｐａ・ｓとすることで、導電性ペーストの広がりを抑制することによる電気的接続の確保と、配線の埋め込みを両立することができる。

本発明の請求項９に記載の発明は、フィルムの両面に接着剤を備えた第一の電気絶縁性基材に貫通孔を形成する工程と、前記第一の電気絶縁性基材の貫通孔に導電性ペーストを充填する工程と、前記第一の電気絶縁性基材の両側に配線材料を積層し、加熱加圧によって接着するプレス工程と、前記第一の電気絶縁性基材の表裏面の配線材料をパターニングする工程と、フィルムの両面に接着剤を備えた第二の電気絶縁性基材に貫通孔を形成する工程と、前記第二の電気絶縁性基材の貫通孔に導電性ペーストを充填する工程と、パターニングされた前記第一の電気絶縁性基材と、導電性ペーストが充填された第二の電気絶縁性基材と、配線材料を積層し加熱加圧によって接着するプレス工程と、前記配線材料をパターニングする工程を備えた多層配線基板の製造方法において、前記第一の電気絶縁性基材における接着剤体積が、第二の電気絶縁性基材における接着剤体積より小さい多層配線基板の製造方法であって、第一の電気絶縁性基材における接着剤体積が小さいため、導電性ペーストの接着剤への広がりを抑制できるため、配線での圧縮を行なわない第一の電気絶縁性基材においても、他の電気絶縁性基材層と同等の電気的接続を確保することができる。

本発明の請求項１０に記載の発明は、前記第二の電気絶縁性基材のプレス工程では、前記第二の電気絶縁性基材に形成された接着剤の軟化温度と最低溶融粘度を示す温度の中点温度において、前記第一の電気絶縁性基材に形成された配線パターンが、第二の電気絶縁性基材に対して厚み方向に５０％以上埋設される請求項９に記載の多層配線基板の製造方法であって、接着剤が最低溶融粘度となった際の導電性ペーストの広がりを抑制することができ、結果として配線の埋め込みと電気的接続を両立することができる。

本発明の請求項１１に記載の発明は、前記第一の電気絶縁性基材に形成された配線の製品領域外のパターン比率が５０％以上である請求項９に記載の多層配線基板の製造方法であって、製品領域以外に金属よりなる配線材料を広い面積で残存させることで、電気絶縁性基材の剛性を高め、第一の電気絶縁性基材の配線形成工程における搬送性を向上させることができる。

本発明の請求項１２に記載の発明は、前記第一の電気絶縁性基材は略四角形のシート状であり、少なくとも２つの角が切り落とされている請求項９に記載の多層配線基板の製造方法であって、エッチングや洗浄等のウエット処理の製造工程において、搬送用のローラーでの基板の折れ曲がりや破損を抑制することができ生産性を高めることができる。

本発明によれば、コア部分の電気絶縁性基材における接着剤体積が小さく、導電性ペーストの接着剤への広がりを抑制できるため、配線での圧縮を行なわないコア部分の電気絶縁性基材においても、他の電気絶縁性基材層と同等の接続性を備えた多層配線基板を提供できると共に、コア部分の電気絶縁性基材の剛性を高めることで、搬送性良くコア部分の配線形成を行なうことができ、生産性に優れた製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｊ）に示したのは、本発明にかかる多層配線基板の主要製造工程の断面図である。まず、図１（ａ）に示した電気絶縁性基材６はフィルム３の両面に接着剤４が形成されたものであり、さらにその表裏面には保護フィルム５が形成されている。

フィルム３としては屈曲性のあるフレキシブル配線基板用の材料を用いることができ、材質としては高耐熱の材料がより好ましい。具体的にはポリイミドフィルム、アラミドフィルム、ＬＣＰフィルムが耐熱性の点で好ましく、ポリイミドフィルムとしては、“カプトン”（東レ・デュポン（株）の商標）、“ユーピレックス”（宇部興産（株）の商標）、“アピカル”（鐘淵化学（株）の商標）、アラミドフィルムとしては“アラミカ”（旭化成（株）の商標）、“ミクトロン”（東レ（株）の商標）が好適である。厚みとしては、ポリイミドフィルムであれば９ミクロン程度、アラミドフィルムであれば４ミクロン程度の極薄の材料を用いることが可能であり、これらを用いれば、極薄の多層配線基板を形成することができる。一例としてユーピレックスの２５ミクロンのフィルムを用いれば、弾性率が９．１ＧＰａであり搬送性を確保するのに充分な剛性が得られる。

接着剤としては、熱硬化性の樹脂が用いられ、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂を主成分とする材料を用いることができる。材料としては、配線材料との密着性や耐熱性を付与するために、可塑成分やフィラを添加しても構わない。フィラについては、シリカやアルミナ等の無機フィラを用いることで、接着剤の硬度を高める、吸湿率を下げるといった物性の調整が可能となる。接着剤４の形成方法としては、フィルム３上に接着剤ワニスを直接塗布しても良いし、保護フィルム５上に接着剤ワニスを塗布し、それをフィルムに貼り付けて転写しても良い。なお、フィルム表面は接着剤との密着性を向上させるために、コロナ処理やプラズマ処理が施されるのが一般的である。ここでは、一例としてエポキシ系の接着剤を２５ミクロン厚みのポリイミドフィルムの両側に３ミクロン厚みで、直接塗布して形成した。

電気絶縁性基材６の表裏面に形成する保護フィルム５は、ＰＥＴ（poly ethylene terephthalate）やＰＥＮ（poly ethylene naphthalate）を主成分とするフィルムを用い、ラミネートによって電気絶縁性基材６の両面に貼り付けるのが簡便で生産性のよい製造方法である。ラミネート条件は接着剤４が軟化する温度で行なわれ、熱硬化性樹脂の硬化を進めないようにラミネートのような短時間で貼り付ける工法が好適なのである。また、前述のように、保護フィルム５上に接着剤４を塗布した後に、フィルム３にラミネートで貼り付けることもできる。ここで、保護フィルムとしてＰＥＮやＰＥＴフィルムを用いれば、引っ張り強度に優れるため９ミクロンの厚みでも、電気絶縁性基材６上にラミネートによってしわなく貼り付けることができた。また、ＰＥＮフィルムは３５１ｎｍの波長を吸収できるため、３倍高調波のＹＡＧレーザー加工性に優れるという利点がある。

次に図１（ｂ）に示すように保護フィルム５、電気絶縁性基材６を貫通する貫通孔７を形成する。貫通孔７はパンチ加工、ドリル加工、レーザー加工によって形成することができるが、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーを用いれば小径の貫通孔を短時間で形成することができ生産性に優れた加工を実現できる。一例として炭酸ガスレーザーを用いた場合には２５ミクロン厚みのポリイミドフィルムの両面に３ミクロンずつ接着剤を形成し、さらに９ミクロンのＰＥＴフィルムを貼り付けた合計約５０ミクロンの電気絶縁性基材６に対して１００ミクロン径の貫通孔を加工することができた。また、ＹＡＧレーザーの３倍高調波を用いた場合には、総厚み４０ミクロン程度の電気絶縁性基材に３０μｍ径の貫通孔を加工することができた。

続いて図１（ｃ）に示すように貫通孔７に導電性ペースト８を充填する。導電性ペースト８は銅、銀、等の金属導電性粒子と樹脂成分から構成される。導電性粒子として略球形のものを用いると、導電性ペースト内の導電性粒子比率が高くなった場合でもペースト粘度を低く抑えることができるためより好ましい。

このとき、保護フィルム５は導電性ペースト８が電気絶縁性基材表面に付着するのを防ぐ保護の役割と導電性ペーストの充填量を確保する役割を果たす。導電性ペーストは印刷による充填が可能なため、生産性に優れているという利点も有する。

次に、前記保護フィルム５を剥離することで、図１（ｄ）に示す状態を得る。導電性ペースト８は保護フィルム５によって充填量を確保している。つまり、導電性ペースト８は保護フィルム５の厚み程度の高さ分だけ電気絶縁性基材６の表面より突出した状態となっている。ここで、この保護フィルム５の厚みをビア径の５〜２５％程度に設定すると、保護フィルム５の剥離の際に導電性ペーストが保護フィルム側に取られる量を抑制できるためより好ましい。一例として、前述の２５ミクロンポリイミドフィルムを用い、９ミクロンの保護フィルムを用いた総厚み約５０ミクロンの電気絶縁性基材については、５０ミクロンの貫通孔径においても、突出量を確保することができた。

この保護フィルム５を剥離した後、図１（ｅ）に示すように電気絶縁性基材６の両面に配線材料１０を積層し、熱プレスによる加熱加圧で配線材料１０を電気絶縁性基材６に貼り付けると共に、導電性ペースト８を圧縮すると図１（ｆ）の状態となる。ここで、配線材料１０としては９ミクロンの電解銅箔を用いたが、さらに、多層配線基板を薄くする場合には５ミクロン厚みのキャリア付きの電解銅箔や５ミクロンの圧延銅箔を用いることもできる。

また、この導電性ペースト８については、充填後は導電性ペースト内の導電性粒子９の間に樹脂１０が多く存在し、充分な電気的接続が確保されていない。これに対して加熱加圧工程で、導電性ペースト４に圧縮が加わり導電性ペースト内の導電性粒子が密に接触することとなり導電性ペースト内の電気的接続を確保することができる。この導電性ペースト内の樹脂成分は、充填工程の際に導電性ペーストの粘度を下げ、微細な貫通孔へ安定して充填を行なう点で不可欠のものであり、加熱加圧工程の圧縮でこの樹脂成分を効果的に排出させることが、電気的接続を確保する上で重要である。

ここで、導電性ペーストの樹脂として熱硬化性樹脂を用いることがより好ましく、熱プレスの際にその粘度が低下し、導電性ペーストの圧縮により貫通孔外に熱硬化性樹脂が排出され、結果として導電性ペースト内の導電性粒子の接触をより高密度なものにすることができる。

また、図１（ｆ）では、配線材料１０が平坦な箔であるため、接着剤４としては配線を埋め込む必要がなく、配線材料との密着性が確保できればよいので、前述の一例では接着材厚みを３ミクロンと設定している。このように接着剤厚みを、密着性を損ねない最低の厚みにすることが好ましく、導電性ペースト８を圧縮した際の接着剤への広がりを抑制している。すなわち、保護フィルム５を剥離することで形成した導電性ペースト８の突出部が、積層接着の際に周辺に広がりにくいため、効果的に貫通孔内の導電性ペーストが圧縮されるのである。なお、この接着剤厚みは３ミクロンに限定されるものではなく、接着剤の材料や貫通孔の径に応じて調整できるものである。

また、この電気絶縁性基材６の接着剤の最低溶融粘度は、後に述べる積層用の電気絶縁性基材１２の接着剤の最低溶融粘度よりも高いことがより好ましい。前述のように電気絶縁性基材６は多層配線基板のコア部分となり、配線材料１０の積層工程において配線を埋め込む必要がない。そこで、最低溶融粘度を高く設定することで、配線材料が電気絶縁性基材に貼り付けられる際の、接着剤部での導電性ペーストの広がりをさらに抑制し、良好な電気的接続を得ることができる。具体的には、フィルム３上に接着剤４を塗布した後に、加熱を行い接着剤の硬化を進めることができる。これによって接着剤の溶融粘度を容易に高くすることができる。また、接着剤の材料としてゴム成分や熱可塑成分を低減させ、溶融粘度を高く設定しても勿論構わない。

また、フィルム３としては、弾性率が２．５ＧＰａ以上であることがより好ましく、貫通孔壁面のフィルム部分が、前述の導電性ペーストの圧縮によって広がることを抑制できる。すなわち、貫通孔内の導電性ペーストにかかる圧縮応力の緩和を低減でき、結果として導電性ペースト内の導電性粒子の接触密度を高め、信頼性の高い電気的接続を実現できる。

次に、配線材料１０をエッチングによってパターニングし配線２を形成すると図１（ｇ）に示す状態となり、配線２が電気絶縁性基材６から突出した両面配線基板１１が形成できる。

ここで、エッチングによってパターニングする際に、電気絶縁性基材に形成された配線の製品領域外のパターン比率が０．５以上であることが好ましい。ここでパターン比率とは特定領域内の配線層面積比率を示すものであり、特定領域の表裏面の配線層面積を、特定領域面積の２倍で除算して算出する。

また、製品領域とは、電子機器等に固定され、最終的に電子回路を機能させる該配線基板の領域を示すものとする。一般的に配線基板の製造方法としては、図３（ａ）に示すように大判の両面配線基板１１に複数の製品領域１３を形成した後に、切り出して個片化することが多い。

上記したように、製品領域以外に金属よりなる配線材料をパターン比率０．５以上の広い面積で残存させることで、電気絶縁性基材の剛性を高め、配線形成工程における搬送性を向上させることができる。

一例として図３（ｂ）に示すように、製品領域外をパターン比率０．７５のメッシュ状の配線パターンとすることで、シャワーエッチングの搬送ローラーへの巻きつきを抑制し、ポリイミドの２５ミクロン厚みのフィルムを５００ｍｍ×３００ｍｍのカットシートでシャワーエッチングすることができた。

なお、図３（ｂ）では配線基板の乾燥を想定し、水分の抜け易いメッシュパターンを用いた例を示しているが、パターンとしてはベタパターンでも差し支えなく、同様の効果を得ることができる。

また、カットシート状の両面配線基板１１として図４に示すように、エッチングの搬送方向に対して先行する２つの角が少なくとも切り落とされた形状にすることがより好ましい。これによって、エッチングや洗浄等のウエット処理の製造工程において、配線基板の端部の反りによる、基板端部の搬送用のローラーでの折れ曲がり、搬送中の基板詰まり、基板の破損が低減され、配線基板の生産性を高めることができる。

なお、図４では製品領域外におけるパターン率を１．０とした例で説明したが、製品領域外におけるパターンはこれに限定されるものではなく、別のパターンにおいても同様の効果を得ることができる。

引き続き図１（ｈ）に示すように、両面配線基板１１の両側に電気絶縁性基材１２と配線材料１０を位置決め積層した後に、熱プレス工程による加熱加圧で材料間を接着させ、成形を行なうと図１（ｉ）に示す状態となる。なお、熱プレスの際に配線埋め込みを補うＰＥ等の樹脂プレスシートを用いても構わない。

ここで、電気絶縁性基材１２はフィルム３の両面に接着剤４が形成されており、貫通孔７、導電性ペースト８が設けられ、表面の保護フィルム５が除去されたものである。この電気絶縁性基材１２として前述の電気絶縁性基材６と基本的には同種の材料を用いることができるが、電気絶縁性基材に必要な機能が異なるため、材料や構成を異なるものに設定するのである。つまり、この電気絶縁性基材１２については、配線２を埋め込む必要があるため表裏面の接着剤量の総和である接着剤体積を、電気絶縁性基材６の接着剤体積に比べて大きく設定している。接着剤体積としては、配線２のパターンによって調整できるものである。

一例として５０％の領域にパターンが形成された９ミクロンの配線２に対しては、片側に１０ミクロンずつ合計２０ミクロン厚みで接着剤を形成した電気絶縁性基材１２を用いた。ここで、接着剤体積が電気絶縁性基材６で示した例に比べて大きくても、配線２が接着剤４に埋設され、導電性ペースト８を圧縮するため、電気的接続は確保できるのである。つまり、接着剤４に多少の導電性ペーストが広がったとしても、配線２が電気絶縁性基材１２に配線２の厚み分埋設されるので、実質的に導電性ペーストは大きく圧縮され電気的接続がなされるのである。

なお、接着剤４の最低溶融粘度については、上記配線の埋め込みと導電性ペーストの広がり抑制を両立させるため、最低溶融粘度が１００〜５０００Ｐａ・Ｓであることが好ましい。この範囲の溶融粘度であれば、後の加熱加圧による熱プレス成形の際に、最低溶融粘度の温度において、接着剤が導電性ペーストの広がりを抑制しつつ、充分にフローし、電気絶縁性基材１２と両面配線基板１１の隙間を埋めることができる。

また、電気絶縁性基材１２のフィルム３としては、配線埋め込みを行なうために剛性を低く設定することがより好ましく、電気絶縁性基材６のフィルム３に比べて薄い材料を用いることができる。つまり、配線２を電気絶縁性基材１２に埋設する際に、フィルム３が配線２による凹凸に追従し易くし、それによって、電気絶縁性基材１２の表裏面の接着剤の移動を促進する。

一例として、電気絶縁性基材１２の接着剤４を、配線２を埋め込む側に７ミクロン、他方に７ミクロン形成した場合には、配線を埋め込む側の接着剤で９ミクロン厚みの配線２を埋め込むためには接着剤のフローを極端に低くする必要がある。

しかしながら、他方の接着剤が配線２による圧力によって移動し、あわせてフィルム３が変形することで、配線を埋め込む側の接着剤のフローを抑制しつつ、電気絶縁性基材１２全体で配線２を埋め込むのである。

一例として両側に７ミクロンの接着剤が形成されたユーピレックス（宇部興産（株）の商標）の１２．５ミクロン厚みのフィルムを用いた場合に、前述の９ミクロン厚みの配線２に合わせて追従することができた。また、両側に７ミクロンの接着剤が形成された、さらに薄いアラミカ（旭化成（株）の商標）の４．５ミクロン厚みのフィルムを用いても同様に追従によって配線埋め込みを実現でき、結果として２０ミクロン厚み以下の極薄の電気絶縁性基材１２を形成することができた。

また、電気絶縁性基材１２のフィルム３として、電気絶縁性基材６のフィルムに比べて弾性率の低い材料を用いることがさらに好ましい。一例として、電気絶縁性基材１２のフィルムとしてカプトンフィルム（東レ・デュポン（株）の商標）を用いた場合は弾性率が５．７ＧＰａであり、前述のユーピレックス（宇部興産（株）の商標）の弾性率９．１ＧＰａに比べて、配線への追従性が良好であった。

このように電気絶縁性基材１２のフィルム３の剛性を低くすることで、配線２への追従性を良好にし、その結果、多層配線基板を形成する際の、配線埋め込み不良の発生を抑制するのである。

また、電気絶縁性基材１２のフィルム３に形成された接着剤４として、配線２を埋め込む側に充分な接着剤体積がある場合には、接着剤は表裏面で最低溶融粘度が異なることがより好ましい。つまり、電気絶縁性基材１２のフィルム３表裏面の接着剤４において、配線埋め込みが必要な側の接着剤の最低溶融粘度を他方に比べて低くすることで、一方側の接着剤における配線埋め込みと、他方側の接着剤における導電性ペーストの広がり抑制を両立することができ、電気絶縁性基材の成形性と電気的接続性に優れた配線基板を提供することができる。つまり、主として配線の埋め込みに寄与する配線２と接する側の接着剤は溶融粘度を下げてフロー性を良くし、充分な配線の埋め込み性を確保する。

このように接着剤がフローしても配線２が接着剤４に埋め込まれるため、高い圧縮が得られ、電気的接続は確保できる。一方、他方側では配線を埋め込まないため、接着剤の溶融粘度を高く設定し、接着剤４での導電性ペーストの広がりを抑制するのである。

このような電気絶縁性基材の形成方法について以下に示す。

電気絶縁性基材１２の形成工程において、フィルム３の片面に接着剤を塗布乾燥し、さらに他面に接着剤を塗布乾燥する際に、１回目に塗布した接着剤は２回の乾燥による熱にさらされる。そこで、１回目に塗布した接着剤にかかる熱量と２回目にかかる熱量差を制御することにより、１回目に塗布した側の最低溶融粘度を高く設定することができ、簡便な方法で、表裏面で溶融粘度の異なる電気絶縁性基材を提供することができる。

また、電気絶縁性基材１２のフィルム３に形成された接着剤は表裏面で材料を異なるものとしても良い。接着剤の材料配合が異なるものを表裏面に形成することで、より広い設計余裕度で前述の最低溶融粘度を制御することができることとなる。

一例として、配線基板の最表面においては、電子部品を高い信頼性で実装する必要があり、配線の密着強度は強いものが要求される。そこで、配線基板の最外層に相当する接着剤４として配線材料１０との密着性の良い材料と設定することができる。具体的には、フィルム３の外層側には低Ｔｇの成分を含むエポキシ樹脂を形成することで、配線材料とのピール強度を１．０ｋｇ／ｃｍ以上に保ちつつ、内層側に高Ｔｇのエポキシ樹脂を形成することで、配線基板全体の耐熱性を確保することができた。

他の例として、多層配線基板にＡＣＦ等のバンプを用いた加圧実装によって半導体のベアチップを実装する場合には、最外層に相当する接着剤４として高Ｔｇで高密度に無機フィラが分散されたエポキシ樹脂を用いた。これによって、ベアチップ実装時の配線基板側の接続パッドの沈みこみを抑制し、良好な実装性を確保することができた。

また、電気絶縁性基材１２の熱プレス工程では、電気絶縁性基材１２に形成された接着剤４の軟化温度と最低溶融粘度を示す温度の中点温度において、両面配線基板１１に形成された配線２が、電気絶縁性基材１２に対して厚み方向に５０％以上埋設されることがより好ましい。

ここで、図２（ａ）〜（ｄ）に図１（ｈ）、（ｉ）の工程における貫通孔７周辺の断面状態の時間変化を拡大して模式的に示し、プレス成形について詳しく説明する。

図２（ａ）に示したのは、図１（ｈ）におけるＡ部の拡大図である。両面配線基板１１上に配線２が形成されており、基板表面から突出した形状である。電気絶縁性基材１２には貫通孔７に導電性ペースト８が充填されている。この電気絶縁性基材１２はフィルム３とその両面に形成された接着剤４で構成されている。配線材料１０は電気絶縁性基材１２のさらに外側に配置され、引き続きプレス工程で加熱加圧を行ない両面配線基板１１と電気絶縁性基材１２、配線材料１０の接着と成形を行なうのである。

ここで、プレス工程の温度については毎分３℃〜７℃の昇温速度範囲内で昇温していく、この範囲であればプレス装置内で配線基板を多段に積層し、複数基板を一度に成形する際にも、制御性良く温度をコントロールすることができる。

プレス工程の初期段階では、図２（ｂ）に示すように配線基板１１上の配線２は接着剤４には、埋め込まれていない。引き続き昇温をつづけ、接着剤４の軟化温度に達すると配線２の接着剤４への埋め込みが顕著になる。さらに昇温を続けると、図２（ｃ）に示すように、接着剤４の軟化温度と接着剤４の最低溶融粘度を示す湿度の中点温度において、両面配線基板１１に形成された配線２が、電気絶縁性基材１２に対して厚み方向に５０％以上埋設される。この状態では、接着剤４は軟化し配線２が埋設されているものの、プレス圧力で接着剤４がフローする状態ではない。さらに昇温を続けると最低溶融粘度を示す温度において接着剤４がフローし、微細な隙間にも接着剤４が浸透し、それと同時に接着剤の硬化反応が顕著化し、成形が完了すると図２（ｄ）、図１（ｉ）Ｂ部の状態となる。

ここで、成形の温度プロファイル、圧力プロファイルについては、接着剤４の軟化温度と接着剤４の最低溶融粘度を示す温度の中点温度において、両面配線基板１１に形成された配線２が、電気絶縁性基材１２に対して厚み方向に５０％以上埋設されるように設定されるものであり、一例として、接着剤厚みを１０ミクロンとし、最低溶融粘度が１２０℃で６００ｐ、軟化温度が６０℃であるエポキシ樹脂を用いた場合に、プレス圧力５０ｋｇ／ｃｍ^２、毎分３℃昇温で加熱したとき、９０℃において９ミクロン厚の配線２が深さ方向に９０％まで接着剤４に埋設されていた。

このように、最低溶融粘度を示す温度での配線２の埋め込み量を少なくすることによって、貫通孔付近の樹脂の流れを少なくすることができ、結果として、接着剤４が最低溶融粘度を示す状態でも、樹脂のフローによる導電性ペーストの広がりを抑制し、導電性ペーストの効果的な圧縮が実現できるのである。

なお、成形条件については、上記例に限定されるものではなく、電気絶縁性基材の材料構成に併せて、前述の埋め込み量が確保できるように多段の温度、圧力プロファイルを設定してもよい。

引き続き、最表面の配線材料１０をエッチング等によってパターニングすると図１（ｊ）に示した多層配線基板が得られる。なお、ここでは、多層配線基板の例として４層基板を用いて説明したが、配線層数はこれに限定されるものではなく、同様の工程を繰り返すことで、さらに多層化できるものである。

このように、上記したように本発明の配線基板およびその製造方法においては、配線の形成に転写を用いずに電気絶縁性基材の両面を同時にパターン形成するので生産性に優れる。また、配線を埋め込まないために導電性ペーストの圧縮がかかりにくいコア部分については、電気絶縁性基材の材料構成を積層用の電気絶縁性基材と異なるように別途設定することで、導電性ペーストの広がりを抑制し、実質的な導電性ペーストの圧縮を確保し、電気的接続を実現しているのである。

本発明にかかる配線基板の製造方法によれば、コア部分の電気絶縁性基材における接着剤体積が小さく、導電性ペーストの接着剤への広がりを抑制できるため、配線での圧縮を行なわないコア部分の電気絶縁性基材においても、他の電気絶縁性基材層と同等の接続性を備えた多層配線基板を提供できると共に、コア部分の電気絶縁性基材の剛性を高めることで、搬送性良くコア部分の配線形成を行なうことができ、生産性に優れた製造方法を提供することができる。すなわち、本発明はフィルム材料を用いた高密度多層配線基板に有用である。

（ａ）〜（ｊ）本発明の実施の形態１における配線基板の製造方法を主要工程ごとに示した工程断面図 （ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１における配線基板の製造方法の主要工程を拡大して示した工程断面図 （ａ）〜（ｂ）本発明の実施の形態１に両面配線基板の概観図 本発明の実施の形態１における両面配線基板の概観図 （ａ）〜（ｇ）従来の両面配線基板の製造方法を主要工程ごとに示した工程断面図 （ａ）〜（ｃ）従来の多層配線基板の製造方法を主要工程ごとに示した工程断面図 （ａ）〜（ｉ）従来の多層配線基板の製造方法を主要工程ごとに示した工程断面図

符号の説明

１ 支持基材
２ 配線
３ フィルム
４ 接着剤
５ 保護フィルム
６ 電気絶縁性基材
７ 貫通孔
８ 導電性ペースト
９ 両面配線基板
１０ 配線材料
１１ 両面配線基板
１２ 電気絶縁性基材
１３ 製品領域

Claims (12)

1. フィルムの両面に接着剤を備えた電気絶縁性基材と、
   前記電気絶縁性基材に設けられた貫通孔と、
   該貫通孔に充填された導電性ペーストと、
   前記導電性ペーストと電気的に接続する配線を備えた多層配線基板であって、
   前記多層配線基板におけるコア用の電気絶縁性基材の接着剤体積が、他の電気絶縁性基材における接着剤体積より小さい多層配線基板。
2. コア用の前記電気絶縁性基材のフィルム厚みは、他の電気絶縁性基材におけるフィルム厚みより大きい請求項１に記載の多層配線基板。
3. コア用の前記電気絶縁性基材のフィルムの弾性率は、他の電気絶縁性基材におけるフィルムの弾性率より大きい請求項１に記載の多層配線基板。
4. 前記電気絶縁性基材のフィルムの弾性率が２．５ＧＰａ以上である請求項１に記載の多層配線基板。
5. コア用の前記電気絶縁性基材の接着剤の最低溶融粘度が、他の電気絶縁性基材における接着剤の最低溶融粘度よりも大きい請求項１に記載の多層配線基板。
6. 前記多層配線基板の少なくとも一層の電気絶縁性基材は、フィルム表裏面で接着剤の最低溶融粘度が異なる請求項１に記載の多層配線基板。
7. 前記多層配線基板の少なくとも一層の電気絶縁性基材は、フィルム表裏面で異なる材料の接着剤を形成した請求項１に記載の多層配線基板。
8. 前記多層配線基板の電気絶縁性基材は、最低溶融粘度が１００〜５０００Ｐａ・ｓの接着剤を含む請求項１に記載の多層配線基板。
9. フィルムの両面に接着剤を備えた第一の電気絶縁性基材に貫通孔を形成する工程と、
   前記第一の電気絶縁性基材の貫通孔に導電性ペーストを充填する工程と、
   前記第一の電気絶縁性基材の両側に配線材料を積層し、加熱加圧によって接着するプレス工程と、
   前記第一の電気絶縁性基材の表裏面の配線材料をパターニングする工程と、
   フィルムの両面に接着剤を備えた第二の電気絶縁性基材に貫通孔を形成する工程と、
   前記第二の電気絶縁性基材の貫通孔に導電性ペーストを充填する工程と、
   パターニングされた前記第一の電気絶縁性基材と、導電性ペーストが充填された第二の電気絶縁性基材と、配線材料を積層し加熱加圧によって接着するプレス工程と、
   前記配線材料をパターニングする工程を備えた多層配線基板の製造方法において、
   前記第一の電気絶縁性基材における接着剤体積が、第二の電気絶縁性基材における接着剤体積より小さい多層配線基板の製造方法。
10. 前記第二の電気絶縁性基材のプレス工程では、前記第二の電気絶縁性基材に形成された接着剤の軟化温度と最低溶融粘度を示す温度の中点温度において、前記第一の電気絶縁性基材に形成された配線パターンが、第二の電気絶縁性基材に対して厚み方向に５０％以上埋設される請求項９に記載の多層配線基板の製造方法。
11. 前記第一の電気絶縁性基材に形成された配線の製品領域外のパターン比率が５０％以上である請求項９に記載の多層配線基板の製造方法。
12. 前記第一の電気絶縁性基材は略四角形のシート状であり、少なくとも２つの角が切り落とされている請求項９に記載の多層配線基板の製造方法。

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