JP2012079768A - プリント配線板、その製造方法、多層プリント配線板、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】層間導通に用いるビアホールの底面における接続信頼性を向上させる。
【解決手段】プリント配線板は、可撓性を有する第１の絶縁層２１ａと、第１の絶縁層２１ａの第１の主表面に配置されたシード層２２ａと、シード層２２ａの上に配置された第１の導体回路２３ａと、第１の絶縁層２１ａを貫通するビアホールの中に埋め込まれ、且つビアホールの底面に表出したシード層２２ａと第１の導体回路２３ａとの間に形成された第１の合金層２８ａに接触する層間導通部２４ａとを備える。層間導通部２４ａと第１の合金層２８ａとの親和性は、層間導通部２４ａとシード層２２ａとの親和性よりも高い。第１の合金層２８ａのうち層間導通部２４ａに接触する部分には、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの合金からなる第２の合金層２７ａが配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性を有するプリント配線板、その製造方法、複数のプリント配線板を積層した多層プリント配線板、及びその製造方法に関する。

電子機器の小型化、高機能化に伴って、電子機器に組み込まれる電子部品も小型化が進み、電子部品を実装するプリント配線板の配線も微細化されてきている。

可撓性を有する多層配線板、いわゆるフレキシブル多層配線板においては、銅箔が貼り合わされた樹脂フィルム（ＣＣＬ：Copper Clad Laminate）が絶縁層として用いられる。しかし、サブトラクティブ法によりＣＣＬ等の銅層をエッチングして配線パターンを形成すると、配線パターンのエッジが過度に除去されてしまい、配線の微細が難しく、高速伝送に適さないという問題があった。この問題を解決するために、セミアディティブ法を用いて配線パターンを形成する方法が考えられる。

従来、銅箔に回路配線が形成された複数の絶縁層を層間接着剤で接着して多層化し、各絶縁層に形成したビアホールに導電性ペーストを充填して層間導通を取る多層配線板が提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１では、層間導通に用いるビアホールが導電性ペーストで充填されているため、ビアホールの直上に実装部品や別のビアホールを配置することができ、ビアホールを任意の位置や層に配置することができる。また、メッキ工程を省略することができるので、最表層の配線は厚くならず、微細な配線を容易に形成することが可能となる。

特許第４１９５６１９号公報

しかしながら、絶縁層の上に、銅箔と異なる材料からなるシード層が形成され、シード層の上に銅箔が形成された樹脂フィルムを用いて多層配線板を形成する場合、ビアホールの底面にはシード層が表出する。よって、ビアホールの中に充填される導電性ペーストは、シード層に接触することになる。シード層は、銅箔に比べて、導電性ペーストとの間で合金層を形成しにくい材料からなるため、シード層と導電性ペーストとの間における接続信頼性が低下してしまう場合があった。

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、層間導通に用いるビアホールの底面における接続信頼性が向上するプリント配線板、その製造方法、多層プリント配線板、及びその製造方法を提供することである。

本発明の第１の特徴は、可撓性を有する第１の絶縁層と、第１の絶縁層の第１の主表面に配置されたシード層と、シード層の上に配置された第１の導体回路と、第１の絶縁層を貫通するビアホールの中に埋め込まれ、且つビアホールの底面に表出したシード層に接触する層間導通部とを備えるプリント配線板であって、層間導通部と第１の導体回路との親和性は、層間導通部とシード層との親和性よりも高く、且つ、シード層のうち層間導通部に接触する部分には、シード層と第１の導体回路との合金からなる第１の合金層が配置されていることである。ここで、「親和性」とは、異なる２以上の金属間での合金の形成し易さを示す。

本発明の第１の特徴において、第１の合金層と層間導通部との界面には、第１の合金層と層間導通部との合金からなる第２の合金層が介在することが望ましい。

本発明の第１の特徴において、層間導通部は、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の低融点金属粒子を含む導電性ペーストを加熱して硬化させたものであることが望ましい。

本発明の第１の特徴において、第１の合金層は、第１の導体回路に含有される銅、金、銀、錫から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗金属と、シード層に含まれる、ニッケル、クロム、チタン、タングステンから選択される少なくとも１種類の金属との合金からなり、第１の合金層と層間導通部との界面には、第１の合金層中の低電気抵抗金属と、導電性ペースト中の低融点金属との合金からなる第２の合金層が介在してもよい。

第１の合金層と層間導通部との界面は凹凸形状を有していてもよい。

本発明の第２の特徴は、第１の特徴に係わるプリント配線板と、第１の絶縁層の第１の主表面に対向する第２の主表面に接着された可撓性を有する第２の絶縁層と、第２の絶縁層と第１の絶縁層とを接着させる接着層と、第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に配置され、層間導通部に接触し、且つ第１の導体回路と同じ金属成分を含有する第２の導体回路と、を備える多層プリント配線板であることである。

本発明の第３の特徴は、可撓性を有する第１の絶縁層の第１の主表面に、シード層及び第１の導体回路からなる回路パターンを形成する第１の工程と、第１の絶縁層の第１の主表面に対向する第２の主表面からビアホールを形成して、ビアホールの底面にシード層を表出させる第２の工程と、ビアホールの底面に表出したシード層を選択的に加熱して、第１の導体回路とシード層との合金からなる第１の合金層を形成する第３の工程と、底面に第１の合金層が表出したビアホールの中に導電性ペーストを充填する第４の工程とを備えるプリント配線板の製造方法であって、導電性ペーストと第１の導体回路との親和性は、導電性ペーストとシード層との親和性よりも高いことである。

第２の工程において、第１の絶縁層の第２の主表面にレーザを照射して、ビアホールを形成し、続けて、第３の工程において、ビアホールの底面にレーザを照射して、ビアホールの底面に表出したシード層を選択的に加熱してもよい。

本発明の第３の特徴において、プリント配線板の製造方法は、第４の工程の前に、ビアホールの底面に表出した第１の合金層の表面に凹凸加工を施す工程を更に備えていてもよい。

本発明の第４の特徴は、本発明の第３の特徴に係わるプリント配線板の製造方法によって製造されたプリント配線板を用意し、第２の導体回路が形成された第２の絶縁層の第１の主表面を第１の絶縁層の第２の主表面に接着層を介して重ね合わせ、第１の絶縁層及び第２の絶縁層を加熱して、接着層を硬化させることにより第１の絶縁層と第２の絶縁層を接合すると同時に、導電性ペーストを硬化させる多層プリント配線板の製造方法であることである。

以上説明したように、本発明のプリント配線板によれば、層間導通部が、ビアホールの底面において第１の合金層に接触することにより、シード層に接触する場合に比べて、ビアホールの底面における接続信頼性を向上させることができる。

本発明のプリント配線板の製造方法によれば、導電性ペーストを、第１の合金層に接触させることができるので、シード層に接触する場合に比べて、ビアホールの底面における接続信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に関わる多層プリント配線板の全体構成の一例を示す断面図である。 図２（ａ）は第１のプリント配線板１１の全体構成を示す断面図であり、図２（ｂ）は第２のプリント配線板１２の全体構成を示す断面図であり、図２（ｃ）は第３のプリント配線板１３の全体構成を示す断面図である。 図３（ａ）〜図３（ｈ）は、図１に示す多層プリント配線板の製造方法における主要な工程を示す断面図であり、図１の一点鎖線Ｇで囲んだ部分を示している。

以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付している。

先ず、図１及び図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照して、本発明の実施の形態に関わる多層プリント配線板の全体構成を説明する。図１に示す多層プリント配線板は、図２（ａ）に示す第１のプリント配線板１１と、図２（ｂ）に示す第２のプリント配線板１２と、図２（ｃ）に示す第３のプリント配線板１３とを備える。第３のプリント配線板１３の上に、第２のプリント配線板１２が積層され、第２のプリント配線板１２の上に第１のプリント配線板１１が積層されている。

第１のプリント配線板１１は、可撓性を有する第１の絶縁層２１ａと、第１の絶縁層２１ａの第１の主表面に配置されたシード層２２ａと、シード層２２ａの上に配置された第１の導体回路２３ａと、第１の絶縁層２１ａを貫通するビアホールの中に埋め込まれた層間導通部２４ａと、第１の絶縁層２１ａの第２の主表面に配置された接着層２５ａとを備える。シード層２２ａのうちビアホールの底面に表出した部分には、シード層２２ａと第１の導体回路２３ａとの合金からなる第１の合金層２８ａが配置されている。よって、層間導通部２４ａは、ビアホールの底面に表出した第１の合金層２８ａに接触している。

同様に、第２のプリント配線板１２は、可撓性を有する第２の絶縁層２１ｂと、第２の絶縁層２１ｂの第１の主表面に配置されたシード層２２ｂと、シード層２２ｂの上に配置された第２の導体回路２３ｂと、第２の絶縁層２１ｂを貫通するビアホールの中に埋め込まれた層間導通部２４ｂと、第２の絶縁層２１ｂの第２の主表面に配置された接着層２５ｂとを備える。シード層２２ｂのうちビアホールの底面に表出した部分には、シード層２２ｂと第２の導体回路２３ｂとの合金からなる第１の合金層２８ｂが配置されている。よって、層間導通部２４ｂは、ビアホールの底面に表出した第１の合金層２８ｂに接触している。

第３のプリント配線板１３は、可撓性を有する第３の絶縁層２１ｃと、第３の絶縁層２１ｃの第１の主表面に配置されたシード層２２ｃと、シード層２２ｃの上に配置された第３の導体回路２３ｃとを備える。しかし、第３のプリント配線板１３の構成はこれに限定されない。例えば、第３のプリント配線板１３は、第１のプリント配線板１１や第２のプリント配線板１２と同様に、第３の絶縁層２１ｃを貫通するビアホールを有していてもよい。

第１の絶縁層２１ａの第２の主表面と第２の絶縁層２１ｂの第１の主表面とは、接着層２５ａを介して接着され、第２の絶縁層２１ｂの第２の主表面と第３の絶縁層２１ｃの第１の主表面とは、接着層２５ｂを介して接着されている。第２の導体回路２３ｂは、第１の導体回路２３ａと同じ金属成分を含有し、層間導通部２４ａに接触している。同様にして、第３の導体回路２３ｃは、第２の導体回路２３ｂと同じ金属成分を含有し、層間導通部２４ｂに接触している。

第１の合金層２８ａは、シード層２２ａのうちビアホールの底面に表出した部分のほかに、シード層２２ａに隣接する第１の導体回路２３ａの一部にも配置される。なぜなら、シード層２２ａと第１の導体回路２３ａとの合金は、第１の導体回路２３ａの金属成分がシード層２２ａの中へ拡散して形成されると同時に、シード層２２ａの金属成分が第１の導体回路２３ａの中へ拡散しても形成されるからである。同様な理由から、第１の合金層２８ｂは、シード層２２ｂのうちビアホールの底面に表出した部分のほかに、シード層２２ｂに隣接する第２の導体回路２３ｂの一部にも配置される。

層間導通部２４ａと第１の導体回路２３ａとの親和性は、層間導通部２４ａとシード層２２ａとの親和性よりも高い。第１の合金層２８ａには、シード層２２ａの成分に加えて、シード層２２ａに比べて親和性が高い第１の導体回路２３ａの成分も含まれている。よって、層間導通部２４ａに対する親和性は、シード層２２ａに比べて第１の合金層２８ａの方が高くなる。したがって、層間導通部２４ａは、ビアホールの底面において、シード層２２ａに比べて親和性が高い第１の合金層２８ａに接触することになる。同様にして、層間導通部２４ｂと第２の導体回路２３ｂとの親和性は、層間導通部２４ｂとシード層２２ｂとの親和性よりも高い。したがって、層間導通部２４ｂは、ビアホールの底面において、シード層２２ｂに比べて親和性が高い第１の合金層２８ｂに接触することになる。

第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの界面には、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの合金からなる第２の合金層２７ａが介在する。同様に、第１の合金層２８ｂと層間導通部２４ｂとの界面には、第１の合金層２８ｂと層間導通部２４ｂとの合金からなる第２の合金層２７ｂが介在する。

層間導通部２４ａ、２４ｂは、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の低融点金属粒子を含む導電性ペーストを加熱して硬化させたものである。

第１の導体回路２３ａ、第２の導体回路２３ｂ、及び第３の導体回路２３ｃは、同じ金属成分を含有する。第１の導体回路２３ａ、第２の導体回路２３ｂ、及び第３の導体回路２３ｃに含有される金属成分は、それぞれ、銅、金、銀、錫から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗金属である。そして、シード層２２ａ、２２ｂの材料には、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、チタンとタングステンの合金から選択される少なくとも１種類の金属が含まれる。

第１の合金層２８ａ、２８ｂは、それぞれ、第１の導体回路２３ａあるいは第２の導体回路２３ｂに含有される銅、金、銀、錫から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗金属と、シード層２２ａ、２２ｂに含まれる、ニッケル、クロム、チタン、タングステンから選択される少なくとも１種類の金属との合金からなる。第２の合金層２７ａ、２７ｂは、それぞれ、第１の合金層２８ａ、２８ｂ中の低電気抵抗金属と、導電性ペースト中の低融点金属との合金からなる。例えば、銅ニッケル合金が望ましい。

シード層２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、第１の絶縁層２１ａ、第２の絶縁層２１ｂ及び第３の絶縁層２１ｃの第１の主表面の表面粗さを吸収する。これにより、第１の導体回路２３ａ、第２の導体回路２３ｂ、及び第３の導体回路２３ｃの平坦性が向上し、電気的特性が良くなる。また、複数のプリント配線板を積層した際の平坦性も向上する。また、シード層２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、比較的に硬度の高い材質で形成されているため、第１の導体回路２３ａ、第２の導体回路２３ｂ、及び第３の導体回路２３ｃの厚さ方向の変形を抑制することができる。また、第１の絶縁層２１ａと第１の導体回路２３ａの間、及び第２の絶縁層２１ｂと第２の導体回路２３ｂの間、及び第３の絶縁層２１ｃと第３の導体回路２３ｃの密着強度を高めることができる。

図１及び図２（ａ）〜図２（ｃ）には図示しないが、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの界面、及び第１の合金層２８ｂと層間導通部２４ｂとの界面はそれぞれ凹凸形状を有していてもよい。具体的には、ビアホールの底面に表出した第１の合金層２８ａ、２８ｂに対して、レーザなどを照射してダメージを加える、等の粗化処理により形成される微細な凹凸形状である。例えば、ビアホールの底面の算術平均粗さＲａを０．１〜０．８μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍとすればよい。

図１に示す多層プリント配線板は、第１の導体回路２３ａ、第２の導体回路２３ｂ、及び第３の導体回路２３ｃの形状を任意に設定したり、ビアホールを任意の位置や層に配置したりすることができる。よって、図１に示す多層プリント配線板の構成は一例であって、導体回路２３ａ〜２３ｃの形状や位置、及び層間導通部２４ａ、２４ｂの位置を変更することができる。

次に、図３（ａ）〜図３（ｈ）を参照して、図１に示す多層プリント配線板の製造方法における主要な工程を説明する。なお、図３（ａ）〜図３（ｈ）は、図１の一点鎖線Ｇで囲んだ部分の製造工程を示している。第１のプリント配線板１１、第２のプリント配線板１２、及び第３のプリント配線板１３は、ほぼ同じ方法によって製造することができる。ここでは、第１のプリント配線板１１を例にとり、説明する。

先ず、図３（ｃ）に示すように、可撓性を有する第１の絶縁層２１ａの第１の主表面に、シード層２２ａ及び第１の導体回路２３ａからなる回路パターンＣＰを形成する（第１の工程）。具体的には、図３（ａ）に示すように、例えばポリイミドフィルム等の可撓性の樹脂シートからなる第１の絶縁層２１ａの第１の主表面に粗化処理を施した後、第１の主表面の全面に、例えばニッケルからなるシード層２２ａを無電解めっき或いはスパッタにより形成する。そして、第１の導体回路２３ａを形成しない領域にレジストパターン４１を形成する。図３（ｂ）に示すように、電解めっきにより、レジストパターン４１が形成されていないシード層２２ａの上に第１の導体回路２３ａを形成する。その後、レジストパターン４１及びレジストパターン４１の下にあるシード層２２ａを選択的に除去する。これにより、図３（ｃ）の回路パターンＣＰが形成される。

成膜の厚さばらつきの抑制、及び微細な回路パターン形成を考慮すると、シード層２２ａの膜厚は０．０１〜３μｍの範囲が望ましく、第１の導体回路２３ａの膜厚は３〜２０μｍの範囲が望ましい。また、第１の絶縁層２１ａとして、厚さが１２〜５０μｍのポリイミド樹脂、或いは液晶ポリマーなどのプラスチックフィルムを使用する。

次に、図３（ｃ）に示すように、第１の絶縁層２１ａの第１の主表面に対向する第２の主表面に、２５μｍ厚のエポキシ系の熱硬化性樹脂フィルムを加熱圧着により貼り付け、接着層２５ａを形成する。接着層２５ａの上に、２５μｍ厚のポリイミド系の熱硬化性樹脂フィルムを加熱圧着により貼り付け、樹脂フィルム２６ａを形成する。加熱圧着には、真空ラミネータが用いられ、減圧雰囲気中において、熱硬化性樹脂フィルムの硬化温度以下の温度、例えば１００℃〜１４０℃で、約０．２５ＭＰａの圧力で押圧して貼り合わされる。

接着層２５ａの素材としては、エポキシ系の熱硬化性樹脂に代えてアクリル系樹脂などの接着材、或いは熱可塑性ポリイミドに代表される熱可塑性接着材を使用することもできる。また、接着層２５ａは、フィルム状素材に代えて例えばワニス状の樹脂接着剤を第１の絶縁層２１ａの第２の主表面に塗布して形成することもできる。

樹脂フィルム２６ａは、ポリイミドに代えてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などのプラスチックフィルムを使用してもよく、接着層２５ａの表面にＵＶ照射によって接着や剥離が可能なフィルムを被着形成してもよい。

図３（ｄ）に示すように、第１の絶縁層２１ａの第２の主表面からビアホールＶＨを形成して、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１にシード層２２ａを表出させる（第２の工程）。具体的には、第１の絶縁層２１ａ、接着層２５ａ、及び樹脂フィルム２６ａを貫通するビアホールＶＨを形成する。ビアホールＶＨは、第１の絶縁層２１ａの第２の主表面側から、第１の導体回路２３ａが形成された位置に形成される。よって、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１には、シード層２２ａが表出する。

具体的には、第１の絶縁層２１ａ、接着層２５ａ、及び樹脂フィルム２６ａを第２の主表面側から貫通するようにＹＡＧレ−ザで穿孔することによって、直径１００μｍのビアホールＶＨを形成する。

ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出したシード層２２ａを選択的に加熱して、ビアホールの底面ＢＦ１に第１の導体回路２３ａとシード層２２ａとの合金からなる第１の合金層２８ａを形成する（第３の工程）。

具体的には、第２の工程で使用したＹＡＧレ−ザを用いて、続けて、第３の工程において、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１にＹＡＧレーザ等を照射して、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出したシード層２２ａを選択的に加熱する。これにより、第１の合金層２８ａを形成する。その後、穴開け加工時に発生したスミアを除去するために、四フッ化炭素（ＣＦ_４）及び酸素（Ｏ_２）の混合ガスによるプラズマデスミア処理を施す。なお、シード層２２ａとしてニッケルを用いた場合、よりレーザの吸収率が高いＵＶ−ＹＡＧレーザを用いることが望ましい。

ビアホールＶＨは、炭酸ガスレーザやエキシマレーザなどによるレーザ加工、或いはドリル加工や化学的エッチングによって形成することもできる。

また、プラズマデスミア処理は、使用ガスの種類として、ＣＦ_４及びＯ_２混合ガスに限定されず、アルゴン（Ａｒ）などの他の不活性ガスを使用することもできるし、ドライ処理に代えて、薬液によるウェットデスミア処理を適用してもよい。

底面ＢＦ１に第１の合金層２８ａが表出したビアホールＶＨの中に導電性ペースト３１ａを充填する（第４の工程）。具体的には、ビアホールＶＨに、スクリーン印刷法により導電性ペースト３１ａをそれぞれの空間を埋め尽くすまで充填する。導電性ペースト３１ａは、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の低融点金属粒子とを含み、エポキシ樹脂を主成分とするバインダ成分を混合したペーストで構成される。導電性ペースト３１ａは、接着層２５ａの硬化温度程度の低温で、金属粒子がその粒子同士で拡散接合したり、第１の導体回路２３ａや第２の導体回路２３ｂと拡散接合したりして合金化し易い金属組成を用いる。

なお、本発明の実施の形態では、上記した第４の工程の前に、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出した第１の合金層２８ａの表面に凹凸加工を施す工程を実施してもよい。具体的には、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出した第１の合金層２８ａに対して、レーザなどを照射してダメージを加える、等の粗化処理により微細な凹凸形状を形成する。例えば、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１の算術平均粗さＲａを０．１〜０．８μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍとすればよい。

その後、樹脂フィルム２６ａを剥離する。その結果、印刷充填した導電性ペースト３１ａの先端（下面）の部分は、剥離した樹脂フィルム２６ａの厚さ寸法分の高さをもって接着層２５ａの下面側に突出した状態で露出される。このように、樹脂フィルム２６ａは、その厚さを適宜選定することによって、後に層間導通部２４ａとなる導電性ペースト３１ａの突出高さを調整する。以上の工程を経て、第１のプリント配線板１１が形成される。

前述したように、図２（ｂ）の第２のプリント配線板１２の製造工程は、第１のプリント配線板１１と同一工程であるため、その説明及びその図示は省略する。また、図２（ｃ）の第３のプリント配線板１３の製造工程は、図３（ｃ）に示した第１の工程と同じであり、説明及び図示を省略する。

次に、第１のプリント配線板１１、第２のプリント配線板１２、及び第３のプリント配線板１３を重ね合わせる。具体的には、図３（ｇ）に示すように、第２の導体回路２３ｂが形成された第２の絶縁層２１ｂの第１の主表面を第１の絶縁層２１ａの第２の主表面に接着層２５ａを介して重ね合わせる。なお、図面には、第１のプリント配線板１１、第２のプリント配線板１２の一部分を示し、その他の部分の図示を省略している。

そして、図３（ｈ）に示すように、接着層２５ａ、２５ｂ、及び導電性ペースト３１ａ、３１ｂの硬化温度より低温で加熱して、第１のプリント配線板１１、第２のプリント配線板１２、及び第３のプリント配線板１３の仮留めを行う。この時、導電性ペースト３１ａの下端が第２の導体回路２３ｂに重なるように、位置あわせを行う。同様に、図示は省略するが、導電性ペースト３１ｂの下端が第３の導体回路２３ｃに重なるように、位置あわせを行う。

仮留めで積層された第１のプリント配線板１１、第２のプリント配線板１２、及び第３のプリント配線板１３を、真空キュアプレス装置を用いて、加熱温度１５０℃〜２００℃で、１ｋＰａ以下の減圧雰囲気中で一括して加熱圧着する。この方法を一括積層法という。加熱圧着の際に、接着層２５ａが熱硬化されて、第１の絶縁層２１ａと第２の絶縁層２１ｂが接合され、接着層２５ｂが熱硬化されて、第２の絶縁層２１ｂと第３の絶縁層２１ｃが接合される。また、導電性ペースト３１ａ、３１ｂも熱硬化されて焼結体、すなわち層間導通部２４ａ、２４ｂが形成される。

また、これと同時に、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの界面に、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの合金からなる第２の合金層２７ａが形成される。同様に、第１の合金層２８ｂと層間導通部２４ｂとの界面に、第１の合金層２８ｂと層間導通部２４ｂとの合金からなる第２の合金層２７ｂが形成される。このようにして、図１に示した多層プリント配線板が完成する。

以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。

シード層２２ａのうち層間導通部２４ａに接触する部分には、シード層２２ａと第１の導体回路２３ａとの合金からなる第１の合金層２８ａが配置されている。第１の合金層２８ａには、シード層２２ａの成分に加えて、シード層２２ａに比べて親和性が高い第１の導体回路２３ａの成分も含まれているため、層間導通部２４ａに対する親和性は、シード層２２ａに比べて第１の合金層２８ａの方が高くなる。よって、層間導通部２４ａが、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１において第１の合金層２８ａに接触することにより、シード層２２ａに接触する場合に比べて、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１における接続信頼性を向上させることができる。

第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの界面には、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの合金からなる第２の合金層２７ａが介在する。これにより、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａの間の接続信頼性が向上し、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａの間の電気抵抗も低下する。また、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出した第１の合金層２８ａの周囲にはシード層２２ａが残されているため、第２の合金層２７ａの形成において、導電性ペースト３１（層間導通部２４ａ）内の金属成分が第１の合金層２８ａ及び第１の導体回路２３ａへ過度に拡散することを抑制できる。これにより、例えば、層間導通部の脆性が増加して強度不足になることを抑制することができる。

層間導通部２４ａは、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の低融点金属粒子を含む導電性ペーストを加熱して硬化させたものである。これにより、導電性ペースト３１ａを加熱することで導電性ペースト３１ａを硬化すると同時に、第１の合金層２８ａとの界面において合金が形成される。これにより、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａの接続信頼性が向上する。

第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの界面に存在する第２の合金層２７ａが、第１の導体回路２３ａに含まれる低電気抵抗金属と、層間導通部２４ａに含まれる低融点金属との合金からなる。これにより、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａの間に第２の合金層２７ａを安定して形成することができる。よって、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａの間の接続が強固となり、且つ電気抵抗を低くすることができるので、接続信頼性が向上する。

第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの界面は凹凸形状を有していてもよい。例えば、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａとの界面の算術平均粗さＲａを０．１〜０．８μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍとすればよい。これにより、第１の合金層２８ａと層間導通部２４ａの接触面積が増加し、接続信頼性が更に向上する。

第１の導体回路２３ａ、第２の導体回路２３ｂ、及び第２の導体回路２３ｃは、同じ金属成分を含有する。これにより、層間導通部２４ａ、２４ｂの材料として、第１の導体回路２３ａ、第２の導体回路２３ｂ、及び第３の導体回路２３ｃに共通する材料との間の親和性を考慮すればいいので、材料選択の幅が広がる。

層間導通部２４ａ、２４ｂは、接着層２５ａ、２５ｂの硬化温度において硬化する導電性ペースト３１ａ、３１ｂから形成されている。これにより、接着層２５ａ、２５ｂを硬化させて第１の絶縁層２１ａ、第２の絶縁層２１ｂ、及び第３の絶縁層２１ｃとを接着する際に、同時に、導電性ペースト３１ａ、３１ｂを硬化させて層間導通部２４ａ、２４ｂを形成することができる。よって、多層プリント配線板の製造方法の簡略化に寄与する。また、接着層２５ａ、２５ｂの硬化と導電性ペースト３１ａ、３１ｂの硬化が一回の加熱で同時に達成される。

ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出したシード層２２ａを選択的に加熱して、第１の導体回路２３ａとシード層２２ａとの合金からなる第１の合金層２８ａを形成し（第３の工程）、底面ＢＦ１に第１の合金層２８ａが表出したビアホールＶＨの中に導電性ペースト３１ａを充填する（第４の工程）。これにより、導電性ペースト３１ａを、第１の合金層２８ａに接触させることができる。第１の合金層２８ａには、シード層２２ａの成分に加えて、シード層２２ａに比べて親和性が高い第１の導体回路２３ａの成分も含まれているため、層間導通部２４ａに対する親和性は、シード層２２ａに比べて第１の合金層２８ａの方が高くなる。よって、層間導通部２４ａが、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１において第１の合金層２８ａに接触することにより、シード層２２ａに接触する場合に比べて、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１における接続信頼性を向上させることができる。

第２の工程において、第１の絶縁層２１ａの第２の主表面側にレーザを照射して、ビアホールＶＨを形成し、続けて、第３の工程において、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１にレーザを照射して、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出したシード層２２ａを選択的に加熱する。これにより、第２の工程及び第３の工程を、同じレーザを連続して照射することによって実施することができるので、製造方法を簡略化することができる。

第４の工程の前に、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出した第１の合金層２８ａの表面に凹凸加工を施す工程を実施してもよい。例えば、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１の算術平均粗さＲａを０．１〜０．８μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍとすればよい。これにより、第１の合金層２８ａと導電性ペースト３１ａの接触面積が増加し、接続信頼性が更に向上する。更に、ビアホールＶＨの底面ＢＦ１に表出した第１の合金層２８ａの周囲にはシード層２２ａが残されているため、合金の形成において、導電性ペースト３１ａ内の金属成分が第１の導体回路２３ａへ過度に拡散することを抑制できる。これにより、例えば、層間導通部の脆性が増加して強度不足になることを抑制することができる。

導電性ペースト３１ａが加熱されて硬化すると同時に、導電性ペースト３１ａと第１の合金層２８ａとの界面において合金が形成される。これにより導電性ペースト３１ａと第１の合金層２８ａとの接続信頼性が向上する。また、接着層２５ａの硬化と導電性ペースト３１ａの硬化を同時に行うことができるので、製造方法を簡略化することができる。

導電性ペースト３１ａは、接着層２５ａの硬化温度程度の低温で、金属粒子がその粒子同士で拡散接合したり、第１の導体回路２３ａや第２の導体回路２３ｂと拡散接合したりして合金化し易い金属組成を用いる。これにより、バルクの金属やめっきによる層間接続と同等の接続信頼性を確保できる。なお、導電性ペースト３１ａは、熱伝導性にも優れているので、発生熱を外部へ熱伝導並びに放散させる効果を得ることもできる。

特開２００５−３１１２４５号公報に記載されたビアフィリングめっきによるビアホール形成方法では電解めっきを用いているため、ビアホールの側面がめっきされず、ビアホール内にボイドが発生し、接続信頼性が低くなる。これに対して、スパッタ法によりビアホールの側面にシード層を形成する方法が考えられる。しかし、スパッタ法はコストが高いこと、余分なシード層を除去するためのエッチング工程が必要となること等があり、現実的ではない。一方、無電解めっきにおいては、置換めっきの進行をシード層金属が阻害することに加えて、第１の絶縁層２１ａとシード層２２ａの間にめっきが潜り込む問題が発生する。このように、電解めっきあるいは無電解めっきのいずれを用いたとしても良好な接続性を得ることが困難である。これに対して、本発明の実施の形態によれば、導電性ペースト３１ａをビアホール内に埋め込み、これを焼結させることにより、良好な接続性が得られる。

上記のように、本発明は、１つの実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

第１〜第３のプリント配線板１１、１２、１３を積層した多層プリント配線板について説明したが、多層プリント配線板は、２層或いは４層以上の積層構造を有していてもよい。

２１ａ 第１の絶縁層
２１ｂ 第２の絶縁層
２２ａ シード層
２３ａ 第１の導体回路
２３ｂ 第２の導体回路
２４ａ 層間導通部
２５ａ 接着層
２７ａ 第２の合金層
２８ａ 第１の合金層
３１ａ 導電性ペースト
ＣＰ 回路パターン
ＢＦ１ 底面
ＶＨ ビアホール

Claims (10)

1. 可撓性を有する第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の第１の主表面に配置されたシード層と、
   前記シード層の上に配置された第１の導体回路と、
   前記第１の絶縁層を貫通するビアホールの中に埋め込まれ、且つ前記ビアホールの底面に表出した前記シード層に接触する層間導通部と、を備え、
   前記層間導通部と前記第１の導体回路との親和性は、前記層間導通部と前記シード層との親和性よりも高く、且つ、前記シード層のうち前記層間導通部に接触する部分には、前記シード層と第１の導体回路との合金からなる第１の合金層が配置されている
   ことを特徴とするプリント配線板。
2. 前記第１の合金層と前記層間導通部との界面には、前記第１の合金層と前記層間導通部との合金からなる第２の合金層が介在することを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記層間導通部は、ニッケル、銀、銅から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗の金属粒子と、錫、ビスマス、インジウム、鉛から選択される少なくとも１種類の低融点金属粒子を含む導電性ペーストを加熱して硬化させたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリント配線板。
4. 前記第１の合金層は、前記第１の導体回路に含有される銅、金、銀、錫から選択される少なくとも１種類の低電気抵抗金属と、前記シード層に含まれる、ニッケル、クロム、チタン、タングステンから選択される少なくとも１種類の金属との合金からなり、
   前記第１の合金層と前記層間導通部との界面には、前記第１の合金層中の低電気抵抗金属と、前記導電性ペースト中の低融点金属との合金からなる第２の合金層が介在することを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板。
5. 前記第１の合金層と前記層間導通部との界面は凹凸形状を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプリント配線板。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のプリント配線板と、
   前記第１の絶縁層の第１の主表面に対向する第２の主表面に接着された可撓性を有する第２の絶縁層と、
   前記第２の絶縁層と前記第１の絶縁層とを接着させる接着層と、
   前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に配置され、前記層間導通部に接触し、且つ前記第１の導体回路と同じ金属成分を含有する第２の導体回路と、
   を備えることを特徴とする多層プリント配線板。
7. 可撓性を有する第１の絶縁層の第１の主表面に、シード層及び第１の導体回路からなる回路パターンを形成する第１の工程と、
   前記第１の絶縁層の第１の主表面に対向する第２の主表面からビアホールを形成して、前記ビアホールの底面に前記シード層を表出させる第２の工程と、
   前記ビアホールの底面に表出した前記シード層を選択的に加熱して、前記第１の導体回路と前記シード層との合金からなる第１の合金層を形成する第３の工程と、
   底面に前記第１の合金層が表出した前記ビアホールの中に導電性ペーストを充填する第４の工程と、を備え、
   前記導電性ペーストと前記第１の導体回路との親和性は、前記導電性ペーストと前記シード層との親和性よりも高い
   ことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
8. 第２の工程において、前記第１の絶縁層の第２の主表面にレーザを照射して、前記ビアホールを形成し、続けて、第３の工程において、前記ビアホールの底面に前記レーザを照射して、前記ビアホールの底面に表出した前記シード層を選択的に加熱することを特徴とする請求項７に記載のプリント配線板の製造方法。
9. 前記第４の工程の前に、前記ビアホールの底面に表出した前記第１の合金層の表面に凹凸加工を施す工程を更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載のプリント配線板の製造方法。
10. 請求項７〜９のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法によって製造されたプリント配線板を用意し、
    前記第２の導体回路が形成された第２の絶縁層の第１の主表面を前記第１の絶縁層の第２の主表面に接着層を介して重ね合わせ、
    前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層を加熱して、前記接着層を硬化させることにより前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層を接合すると同時に、前記導電性ペーストを硬化させる
    ことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

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