JP2013145815A - 多層配線基板とその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】銅粉と半田粉とを有する導電ペーストをビアホール導体に用いた多層配線基板において、ビア抵抗の低抵抗化や、ビア部分の高強度化が求められていた。
【解決手段】電気絶縁性基材となるコア絶縁層１４０と、その上に設けたビルドアップ部１８０とを有する多層配線基板１１０であり、ビルドアップ部１８０に設けたビアホール導体の少なくとも一つは、樹脂部分２７０と、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域２３０、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０からなると金属部分２６０を含み、第２金属領域２４０は、第１金属領域２３０単体や第３金属領域２５０単体より大きく、第２金属領域２４０の中に、第１金属領域２３０と第３金属領域２５０が互いに接触することなく点在し、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下であるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁樹脂層を介して配された複数の配線同士がビアホール導体で層間接続されてなる多層配線基板とその製造方法に関する。詳しくは、低抵抗なビアホール導体の接続信頼性の改良に関する。
従来、絶縁樹脂層を介して配された配線同士を層間接続して得られる多層配線基板が知られている。このような層間接続の方法として、絶縁樹脂層に形成された孔に導電性ペーストを充填して形成されるようなビアホール導体が知られている。また、導電性ペーストの代わりに、銅（Ｃｕ）を含有する金属粒子を充填し、これらの金属粒子同士を金属間化合物で固定したビアホール導体も知られている。
具体的には、例えば、下記特許文献１は、ＣｕＳｎ化合物のマトリクス中に複数の銅粉からなるドメインを点在させてなるマトリクスドメイン構造を有するビアホール導体を開示している。
また、例えば、下記特許文献２は、Ｃｕを含む高融点粒子相材料と錫（Ｓｎ）または錫合金等の金属から選ばれる低融点材料とを含む、ビアホール導体の形成に用いられる焼結性組成物を開示している。このような焼結性組成物は、液相または過渡的（transient）液相の存在下で焼結される組成物である。
また、例えば、下記特許文献３は、錫−ビスマス（Ｂｉ）系金属粒子と銅粒子を含む導電性ペーストを錫−ビスマス系金属粒子の融点以上の温度で加熱することにより銅粒子の外周に固相温度２５０℃以上の合金層を形成させたビアホール導体用材料が開示されている。このようなビアホール導体用材料は、固相温度２５０℃以上の合金層同士の接合により層間接続が行われるために、ヒートサイクル試験や耐リフロー試験でも合金層が溶融しないために高接続信頼性を得ることが可能であることが記載されている。
また特許文献４では、導電ペーストをビアに用いたプリント配線基板において、導電ペースト中に含まれている金属粒子の含有率を７５％以上（［表１］の試料Ｎｏ．１４では、充填率８７％）とすることで、体積固有抵抗を９．５×１０-6Ωｃｍ（すなわち、９．５×１０-8Ωｍ）とすることが提案されている。
特許文献５では、ビアホール導体として、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎが０．３０〜０．６５であることを特徴とする配線基板が提案されている。
特許文献６では、Ｓｎ／（Ｃｕ＋Ｓｎ）で表される重量比が０．２５〜０．７５となる金属間化合物が存在することを特徴とする配線基板が提案されている。
更に特許文献７では、ビアペースト中の銅粒子同士が面接触し、更に金属間化合物等で保護されてなる多層配線基板が提案されている。
特開２０００−４９４６０号公報 特開平１０−７９３３号公報 特開２００２−９４２４２号公報 特開平１０−２７５９７８号公報 特開２００１−４４５９０号公報 特開２０００−４９４６０号公報 特許第４７１３６８２号公報
特許文献１に開示されたビアホール導体について図２２を参照して詳しく説明する。図２２は、特許文献１に開示された多層配線基板のビアホール部分の模式断面図である。
図２２の多層配線基板の模式断面図においては、多層配線基板表面に形成された配線１にビアホール導体２が接している。ビアホール導体２は、金属間化合物であるＣｕ3Ｓｎ、Ｃｕ6Ｓｎ5を含むマトリクス４と、マトリクス４中にドメインとして点在する銅含有粉末３を含む。このビアホール導体２においては、Ｓｎ／（Ｃｕ＋Ｓｎ）で表される重量比を０．２５〜０．７５の範囲にすることにより、マトリクスドメイン構造を形成している。しかしながら、このようなビアホール導体２においては、熱衝撃試験において図２２中の５に示すようなボイドやクラックが発生しやすいという問題があった。
このようなボイドやクラックは、例えば熱衝撃試験やリフロー処理においてビアホール導体２が熱を受けた場合に、Ｓｎ−Ｂｉ系金属粒子にＣｕが拡散してＣｕ3Ｓｎ、Ｃｕ6Ｓｎ5等のＣｕＳｎ化合物を生成することに起因する亀裂に相当する。またこのようなボイドは、ＣｕとＳｎとの界面に形成されたＣｕ−Ｓｎの拡散接合部に含有されたＣｕとＳｎとの金属間化合物であるＣｕ6Ｓｎ5が、各種信頼性試験の際の加熱により、Ｃｕ3Ｓｎに変化することにより、ビアホール導体２に新たな内部応力が発生する可能性がある。
また、特許文献２に開示された焼結性組成物は、例えば、プリプレグをラミネートするための加熱プレス時において発生する、過渡的（transient）液相の存在下または不存在下で焼結される組成物である。このような焼結性組成物は、Ｃｕ、Ｓｎ、およびＰｂを含むものであり、加熱プレス時の温度も１８０℃から３２５℃と高い温度になるために、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させてなる一般的な絶縁樹脂層（ガラスエポキシ樹脂層と呼ばれることもある）に対応させることは困難であった。また市場から求められている、Ｐｂフリー化に対応することも困難であった。
また、特許文献３に開示されたビアホール導体用材料においては、銅粉の表層に形成される合金層は抵抗値が高い。そのために、銅粉や銀（Ａｇ）粉等を含有する一般的な導電性ペーストのように銅粉間やＡｇ粒子間の接触のみで得られる接続抵抗値と比較して高抵抗値になるという問題があった。
また、特許文献４に開示されたビアホール導体においては、金属粒子の含有率が７５％以上とすることで、その体積固有抵抗を、９．５×１０-6Ωｃｍ（すなわち、９．５×１０-8Ωｍ）以上としている。更には［表１］の資料Ｎｏ．１４では充填率８７％とすることで、スルーホール導電抵抗を４．５×１０-6Ωｃｍ（すなわち、４．５×１０-8Ωｍ）にまで低抵抗化することが提案されている。しかし特許文献４に開示されたビアホール導体において、金属粒子同士は、パルス電流等を用いて放電溶接を行う必要がある。これは放電溶接等を行なわず、すなわち金属粒子同士を単に機械的に接触させただけでは、多層配線基板に要求される信頼性が得られないためである。すなわち、金属粒子同士を単に機械的に接触させた場合、金属粒子の含有率を高くするほど、金属粒子以外の成分、すなわち金属粒子同士を互いに結着保持する樹脂成分の含有率が低下してしまう。そして半田リフロー等を考慮したヒートサイクル試験において、ビアホール導体の熱膨張係数（金属粒子の含有率が高くなるほど、金属の熱膨張係数に近づく）と、ビアホール導体の周囲に形成された絶縁層（例えば、ガラスクロスやアラミド不織布に樹脂を含浸してなるプリプレグの硬化物）の熱膨張係数との差により、信頼性が低下する可能性がある。
また引用文献５では、ビアホール導体として、Ｃｕ−Ｓｎ系金属化合物を、あるいはＣｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎが０．３０〜０．６５であることを特徴とする配線基板が提案されているが、この場合、Ｃｕ−Ｓｎ系金属化合物中に、Ｃｕ6Ｓｎ5がかなり残っている。そのため、この残留したＣｕ6Ｓｎ5が、信頼性評価（例えば、ヒートサイクル試験）において、Ｃｕ6Ｓｎ5がＣｕ3Ｓｎに反応する際に、新たにカーケンダイルボイド等を発生させてしまう可能性がある。
特許文献６には、Ｓｎ／（Ｃｕ＋Ｓｎ）で表される重量比が０．２５〜０．７５となる金属間化合物が存在することを特徴とする配線基板が提案されている。図２３は、ビアホール導体の組織を示す概略図の一例である。図２３において、銅含有粉末３は、互いに点接触するか、あるいは互いに離れて存在する。また金属間化合物７は、Ｃｕ3Ｓｎ（７ａで示す）と、Ｃｕ6Ｓｎ5（７ｂで示す）から、構成されている。そしてこの金属間化合物７の中に、銅含有粉末３が点在する。
図２３に示す従来の配線基板の場合、ビアホール導体における、Ｓｎ／（Ｃｕ＋Ｓｎ）の重量比を０．２５〜０．７５を実現するために、ビアペースト中にＰｂ−Ｓｎ合金（平均粒径１０μｍ、Ｐｂ：Ｓｎ重量比＝３８：６２）を多量に添加する必要がある。その結果、Ｐｂ−Ｓｎ合金が銅と反応してなる際に副産物として生成するＰｂ化合物が、ビアホール導体の中で増加する。そしてビアホール導体中におけるＰｂ化合物の割合が増加するほど、ビアホールの信頼性評価（例えば、ヒートサイクル試験等）や抵抗値に影響を与える可能性がある。またＰｂ化合物は、配線基板の使用材料として好ましくない場合がある。
図２４（Ａ）〜（Ｂ）、図２５（Ａ）〜（Ｂ）は、それぞれ特許文献７で開示されたビアホール導体の写真及び模式図である。
特許文献７に開示されたビアホール導体においては、図２４（Ａ）〜（Ｂ）、図２５（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、複数の銅含有粉末３同士が互いに変形してなる面接触部（番号等は付与していない）を介して面接触してなる結合体を含む第１金属領域８と、錫−銅合金等からなる第２金属領域９と、ビスマスを主成分とする第３金属領域１０とを有する金属部分１１と、樹脂部分１２を有している。一方、市場からは、更なる低抵抗化（すなわち、絶縁部となる樹脂部分１２の更なる低減）が求められている。
本発明は、高い接続信頼性を有する低抵抗のビアホール導体により層間接続された、Ｐｂフリーのニーズに対応することができる多層配線基板を提供することを目的とする。
更に、特許文献７で示されたビアホール導体において、電気絶縁性基材を介して互いに絶縁された複数の配線同士を、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域で、直接的に接続すると共に、絶縁体である樹脂部分の体積分率（すなわち、金属部分と、樹脂部分とを有するビアホール導体における樹脂部分の体積分率）を２５体積％以下、更には１０体積％以下と小さく抑えることができ、ビア部分の更なる高信頼性化、高強度化、低抵抗化を実現する。
本発明の一局面である多層配線基板は、電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材を介して配設された複数の配線と、前記電気絶縁性基材を貫通するように設けられた前記複数の配線同士を電気的に接続する複数のビアホール導体と、を有するコア基板部と、このコア基板部の上に設けられたビルドアップ部とを有する多層配線基板であって、前記複数のビアホール導体の内、少なくとも一つ以上の前記ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを含み、前記樹脂部分は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂であり、前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、前記第２金属領域は、前記第１金属領域や前記第３金属領域より大きく、前記複数の配線同士は、前記第２金属領域を介して電気的に接続され、前記第２金属領域の中に、前記第１金属領域と、前記第３金属領域が、互いに接触することなく点在し、前記第２金属領域は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下であることを特徴とする多層配線基板であることを特徴とする。
また電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材を介して配設された複数の配線と、前記電気絶縁性基材を貫通するように設けられた前記複数の配線同士を電気的に接続する複数のビアホール導体とを有するコア基板部と、このコア基板部の上に設けられたビルドアップ部とを有する多層配線基板であって、前記複数のビアホール導体の内、少なくとも一つ以上の前記ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを含み、前記樹脂部分は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂であり、前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、前記第２金属領域は、前記第１金属領域や前記第３金属領域より大きく、前記複数の配線同士は、前記第２金属領域を介して電気的に接続され、前記第２金属領域の中に、前記第１金属領域と、前記第３金属領域が、互いに接触することなく点在し、前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、錫を主成分とする第４金属領域は、前記金属部分の０．５重量％以下であることを特徴とする多層配線基板とすることも有用である。
また本発明の他の一局面である多層配線基板の製造方法は、少なくともコア基板部もしくはビルドアップ部のいずれか一つ以上にビアホール導体を有した多層配線基板の製造方法であって、電気絶縁性基材の両側に熱硬化性樹脂層を介して保護フィルムを付与する保護フィルム付与工程と、前記保護フィルムで被覆された耐熱フィルムに、前記保護フィルムの外側から穿孔することにより、貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に、少なくとも銅粉と半田粉とを含む金属粉と樹脂とを含む、ビアペーストを充填する充填工程と、前記充填工程の後、保護フィルムを剥離することにより、前記貫通孔から前記ビアペーストの一部が突出した突出部を表出させる突出部形成工程と、前記突出部を覆うように、前記耐熱フィルムの表面に金属箔を配置する配置工程と、前記金属箔を前記耐熱フィルムの表面に圧着させ、同時に、前記金属粉が互いに変形するまで圧着させることで、前記樹脂の一部を前記電気絶縁性基材側へ流動させることにより、前記ビアペースト中の前記樹脂を低減する圧着工程と、前記圧着工程の後、加熱し、第２金属領域を、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含むと共に、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下とする加熱工程とを備えている多層配線基板の製造方法とすることを特徴とする。
また本発明の他の一局面である多層配線基板の製造方法は、少なくともコア基板部もしくはビルドアップ部のいずれか一つ以上に、ビアホール導体を有した多層配線基板の製造方法であって、電気絶縁性基材の両側に熱硬化性樹脂層を介して保護フィルムを付与する保護フィルム付与工程と、前記保護フィルムで被覆された耐熱フィルムに、前記保護フィルムの外側から穿孔することにより、貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、前記貫通孔に、少なくとも銅粉と半田粉とを含む金属粉と樹脂とを含む、ビアペーストを充填する充填工程と、前記充填工程の後、保護フィルムを剥離することにより、前記貫通孔から前記ビアペーストの一部が突出した突出部を表出させる突出部形成工程と、前記突出部を覆うように、前記耐熱フィルムの表面に金属箔を配置する配置工程と、前記金属箔を前記耐熱フィルムの表面に圧着させ、同時に、前記金属粉が互いに変形するまで圧着させることで、前記樹脂の一部を前記電気絶縁性基材側へ流動させることにより、前記ビアペースト中の前記樹脂を低減する圧着工程と、前記圧着工程の後、加熱し、前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、錫を主成分とする第４金属領域は、前記金属部分の０．５重量％以下とすることを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明及び添付する図面により、より明白となる。
本発明によれば、電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材を介して配設された複数の配線と、前記電気絶縁性基材を貫通するように設けられた前記複数の配線同士を電気的に接続する複数のビアホール導体と、を有するコア基板部と、このコア基板部の上に形成されたビルドアップ部と、を有する多層配線基板であって、前記複数のビアホール導体の内、少なくとも一つ以上の前記ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを含み、前記樹脂部分は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂であり、前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、前記第２金属領域は、前記第１金属領域や前記第３金属領域より大きく、前記複数の配線同士は、前記第２金属領域を介して電気的に接続され、前記第２金属領域の中に、前記第１金属領域と、前記第３金属領域が、互いに接触することなく点在し、前記第２金属領域は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下（更には０．０５以下）であることを特徴とする多層配線基板とすることで、信頼性の高い配線基板とすることができる。
これは電気絶縁性基材を介して互いに絶縁された複数の配線同士を、直接、Ｃｕ3Ｓｎを主体とする金属間化合物で、電気的に接続するためであり、更に金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5が、金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎに変化する際、発生するカーケンダイルボイド等の発生を抑制する効果が得られる。
本実施形態の多層配線基板の模式断面図 図１に示した多層配線基板のコア基板部に形成した第１コアビアの断面の模式図 第２コアビアの断面の模式図 第１コアビアと第２コアビアとを含むコア基板部の断面の模式図 第１コアビアと、第２コアビア、第３コアビアとを含むコア基板部の断面の模式図 第１コアビアと、第２コアビア、第３コアビアとを含むコア基板部の断面の模式図 （Ａ）〜（Ｄ）は、それぞれ多層配線基板の製造方法の一例を示す断面図 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ多層配線基板の製造方法の一例を示す断面図 （Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ多層配線基板の製造方法の一例を示す断面図 （Ａ）〜（Ｂ）は、ビアペーストが充填された未硬化基材の貫通孔周辺の圧縮前後の模式断面図 電気絶縁性基材として、圧縮性を有する部材を用いた場合の課題について説明する断面図 電気絶縁性基材として、非圧縮性を有する部材を用いることで、ビアペースト中における金属成分の体積分率を増加させる様子を断面で説明する模式図 電気絶縁性基材として、非圧縮性を有する部材を用いることで、ビアペースト中における金属成分の体積分率を増加させる様子を断面で説明する断面図 （Ａ）〜（Ｂ）は、有機成分の体積分率が少なくなることで、互いに変形しながら密接した銅粉と半田粉とが互いに合金化反応する様子を模式的に示す断面図 本実施形態のビアペースト中の金属組成の一例を示す三角図 第１コアビアと、第２コアビアとをコア配線を介して、スタック状態で形成した場合について説明するＳＥＭ写真 （Ａ）は、第１コアビアの断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、（Ｂ）はそのトレース図 （Ａ）は、第１コアビアの断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、（Ｂ）はそのトレース図 （Ａ）は、第１コアビアと、コア配線（あるいは銅箔）との界面部分の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、（Ｂ）はそのトレース図 （Ａ）は、第１コアビアと、コア配線（あるいは銅箔）との界面部分の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真、（Ｂ）はそのトレース図 発明者らが作成したビアホール導体のＸ線回折による分析結果の一例を示すグラフ 特許文献１に開示された多層配線基板のビアホール部分の模式断面図 ビアホール導体の組織を示す概略図 （Ａ）〜（Ｂ）は、それぞれ特許文献７で開示されたビアホール導体のＳＥＭ写真及び模式図 （Ａ）〜（Ｂ）は、それぞれ特許文献７で開示されたビアホール導体のＳＥＭ写真及び模式図
（実施の形態１）
実施の形態１では、多層配線基板の構造について説明する。
図１は、本実施形態の多層配線基板１１０の模式断面図である。図１において、１１０は多層配線基板、１２０はコア基板部、１３０はコア配線、１４０はコア絶縁層である。１５０は第１コアビア、１６０は第２コアビア、１７０は第３コアビア、１８０はビルドアップ部、１９０はビルド配線層、２００はビルド絶縁層である。
多層配線基板１１０は、コア基板部１２０と、コア基板部の上に形成されたビルドアップ部１８０を有する。コア基板部１２０は、ビアホール導体である、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０の内、少なくとも１個以上、更には複数個のビアホール導体を有する。さらコア基板部１２０は、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０の内、複数種類のビアホール導体を有することは有用である。なお第１コアビア１５０、第２コアビア１６０は、主にビアを構成する金属部分２６０の割合の違い（６０体積％程度、あるいは７０〜９９体積％か）で区別できる。また第３コアビア１７０としては、従来知られたビア（例えば、メッキビア、あるいは市販の銅ペースト等を圧接してなる圧接型のビアペーストであって、半田等を含まないもの）を用いることができる。このように、第１コアビア１５０や第２コアビア１６０のように、銅粉と半田粉を含むペースト系のビアであって、その中の金属部分の比率が、６０体積％前後、あるいは７０〜９９体積％を互いに組み合わせて、多層配線基板１１０やコア基板部１２０を形成することは有用である。
更に第１コアビア１５０や第２コアビア１６０のように、銅粉と半田粉を含むペースト系のビアであって、その中の金属部分の比率が、６０体積％前後、あるいは７０〜９９体積％に加え、第３コアビアとして、めっきからなるビアホール導体、あるいは半田を含まない金属粉同士の圧接によるものを互いに組み合わせて、多層配線基板１１０やコア基板部１２０を形成することは有用である。
コア基板部１２０は、少なくとも、１層以上のコア絶縁層１４０と、コア絶縁層１４０によって層間絶縁された複数のコア配線１３０と、このコア配線１３０間を層間接続する第１コアビア１５０〜第３コアビア１７０の１個以上、更には２個以上（更には２種類以上）からなるビアホール導体を有する。
ビルドアップ部１８０は、少なくとも、１層以上のビルド絶縁層２００と、ビルド絶縁層２００によって層間絶縁された複数のビルド配線１９０とを有する。なお層間絶縁された複数のビルド配線１９０間は、その間に設けられたビア（図示していない）によって電気的に接続しても良いが、ビルド配線１９０の一部を、ビルド絶縁層２００に形成された有底穴（あるいはブラインドビア穴）にメッキビアとして形成しても良い。この場合、ビルド配線１９０の一部が、ビルド絶縁層２００に形成された層間接続ビア（あるいはメッキビア、あるいはブラインドビア）として機能する。
なおビルド配線１９０間を接続するビアの一部を、コア基板部１２０に形成したのと同様のビア（例えば、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０）とすることは有用である。
コア配線１３０は、銅箔等を所定パターン形状に加工したもので形成することは有用である。
次に、図２を用いて、第１コアビアの一例について説明する。
図２は、図１に示した多層配線基板１１０のコア基板部１２０に形成した第１コアビア１５０の断面の模式図である。
図２において、コア配線１３０間（あるいはコア配線１３０ａとコア配線１３０ｂの間）は、第１コアビア１５０によって層間接続されている。
第１コアビア１５０は、複数の銅粉２１０同士が互いに変形し、面接触してなる面接触部２２０や、銅粉２１０を有する第１金属領域２３０と、銅錫合金（さらには銅錫からなる金属間化合物）を有する（更には主体とする）第２金属領域２４０と、ビスマスを含む第３金属領域２５０とを含む金属部分２６０と、この金属部分２６０の中に点在するように存在している樹脂部分２７０を有している。
なお第１コアビア１５０において、銅粉２１０同士の面接触部２２０が不明確であっても良い。これは、図２の構成において、コア配線１３０ａ、１３０ｂ間の導通は、銅粉２１０や第１金属領域２３０のみならず、第２金属領域２４０を介して行なわれるためである。
ここでビア抵抗とは、ビアホール導体全体での抵抗値を意味する。そのため、ビアホール導体となる、第１コアビア１５０中の絶縁成分である樹脂部分２７０の体積分率（体積％）も含んだ状態の抵抗値をビア抵抗として計算することは有用である。
なおコア配線１３０と、ビアホール導体となる第１コアビア１５０との接続抵抗を小さくするには、コア配線１３０とビアホール導体となる第１コアビア１５０との接触面積を増加させることは有用である。そのため、コア配線１３０と第１コアビア１５０との界面部分に残る樹脂部分２７０の体積分率（体積％）を低下することも、ビア抵抗の低減に有用である。またコア配線１３０として、その表面を予め粗化処理したものを用いることも有用である。
なお樹脂部分２７０は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂とすることが望ましい。エポキシ樹脂は、信頼性に優れている。なお樹脂部分２７０は、ビアペースト中に添加していた樹脂の硬化物であっても良いが、コア絶縁層１４０等を構成する熱硬化性樹脂の一部が混入しても良い。
なお図２に示すように、第２金属領域２４０の大きさ（あるいは体積分率または重量分率）は、第１金属領域や第３金属領域の大きさ（あるいは体積分率あるいは重量分率）より、それぞれ大きくすることが望ましい。第２金属領域の大きさを、第１金属領域や第３金属領域の大きさ（あるいは体積分率あるいは重量分率）より、それぞれ大きくすることで、複数の配線１５０間を、第２金属領域２４０を主体として電気的に接続できる。更に第２金属領域２４０の大きさを、第１金属領域２３０や第３金属領域２５０の大きさ（あるいは体積分率または重量分率）より大きくすることで、第２金属領域２４０の中に（あるいは第２金属領域２４０からなる海の中に）、第１金属領域２３０や、第３金属領域２５０を、互いに接することなく点在（あるいは離れ小島状態で点在）させることができる。
また第２金属領域２４０は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、更にＣｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比を０．１０以下とすることは有用である。Ｃｕ6Ｓｎ5の量を減らすことで、多層配線基板１１０の中に残留するＣｕ6Ｓｎ5が、半田リフロー等の加熱処理工程においてＣｕ3Ｓｎに変化することを防止できる。そしてカーゲンダイルボイド等の発生を抑制する。
なお、電気絶縁性基材となるコア絶縁層１４０は、非圧縮性を有する耐熱フィルム２９０と、この耐熱フィルム２９０の両面に形成された硬化性接着層２８０を備えたものとすることは有用である。ここで非圧縮性（incompressibility）とは、温度や圧力による密度の変化が実質的に無視できるほど小さいことを意味する。
なお非圧縮性を有する耐熱フィルム２９０としては、厚み５５μｍ以下の耐熱性（特に耐半田耐熱性）を有するフィルムが望ましい。
耐熱フィルム２９０とは、半田耐熱を有するフィルムであり、例えば、ポリイミドフィルムや液晶ポリマー等からなる樹脂フィルムが有用である。そしてこうした耐熱フィルム２９０は、圧縮性を発現させるための気泡部分等を設けていないため、優れた非圧縮性を有する。
更に、第１コアビア１５０を構成する金属部分２６０は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域２３０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０とを含み、錫を主成分とする第４金属領域（０．５重量％以下、望ましくは０．３重量％以下とすることは有用である。そのため図２等では、第４金属領域は、意図的に図示していない）は、金属部分２６０の０．５重量％以下であることを特徴とする多層配線基板１１０とすることも有用である。
以上のように、電気絶縁性基材となるコア絶縁層１４０と、このコア絶縁層１４０を介して配設された複数のコア配線１３０と、コア絶縁層１４０を貫通するように設けられた複数のコア配線１３０同士を電気的に接続するビアホール導体を有する多層配線基板１１０であって、複数のビアホール導体の内、少なくとも一つ以上のビアホール導体を、第１コアビア１５０とし、この第１コアビア１５０が、樹脂部分２７０と、金属部分２６０とを含み、樹脂部分２７０は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂であり、金属部分２６０は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域２３０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０とを含み、第２金属領域２４０は、第１金属領域２３０単体や第３金属領域２５０単体よりそれぞれ大きく、複数のコア配線１３０同士は、第２金属領域２４０を介して電気的に接続され、第２金属領域２４０の中に、第１金属領域２３０と、第３金属領域２５０が、互いに接触することなく点在し、第２金属領域２４０は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下であることを特徴とする多層配線基板１１０とすることは有用である。
また第２金属領域２４０は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下であることに加えて、金属部分２６０は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域２３０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０とを含み、錫を主成分とする第４金属領域（図示していない）は、金属部分２６０の０．５重量％以下であることを特徴とする多層配線基板１１０とすることも有用である。
更に本発明では、この非圧縮性を有する耐熱フィルム２９０を、多層配線基板１１０の電気絶縁性基材とすることで、第１コアビア１５０を突出部を設けた状態のビアペースト（例えば後述する図１０（Ａ）（Ｂ）のビアペースト３３０）の圧縮によって形成する際に、ビアホールの直径が広がらないため、より強力な圧縮を行なうことが可能となる。その結果、金属部分（例えば、後述する図１０（Ａ）（Ｂ）の銅粉２１０や半田粉３７０等）の体積分率を大きく増やすことができる。
このように、非圧縮性部材を用いることで、ビアペーストの高圧縮が可能となり、第１コアビア１５０を形成できる。なお第１コアビア１５０は、７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分２６０と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分２７０を有するビアとすることは有用である。そして第１コアビア１５０を、コア基板部１２０の一部に形成することで、コア基板部１２０におけるビアの高強度化、高信頼性化が可能となる。
なお第１コアビア１５０の形成位置は、コア基板部１２０に限定する必要はない。第１コアビア１５０となる７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分２６０と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分２７０を有するビアホールを、ビルドアップ部１８０の内部にビアとして設けることも有用である。こうすることで、ビルドアップ部１８０におけるビアの高強度化、高信頼性化が可能となる。
こうした本発明の構成によって、更にビアホール導体（樹脂部分２７０も加味して）としての比抵抗を、１．００×１０-7Ω・ｍ〜５．００×１０-7Ω・ｍと低くすることができ、更にビアホール抵抗の経時に対する安定化を実現する。
また金属部分２６０における錫を主成分とする第４金属領域（図示していない）は、前記金属部分の０．５重量％以下とすることができ、経時変化やヒートサイクル試験において、合金化反応（さらには金属間化合物の形成反応）の発生を抑制でき、ビアホール抵抗の長期安定化を実現する。
なお、第１コアビア１５０を構成する樹脂部分２７０は、硬化性樹脂の硬化物からなる。硬化性樹脂は特に限定されないが、具体的には、例えば、耐熱性に優れ、また、線膨張率が低い点からエポキシ樹脂の硬化物が特に好ましい。
なお、第１コアビア１５０の構造を実現するためには、銅−錫間の合金化反応を完全に完了させることが有用である。そしてビア部分の機械的な強度を高めるためにも、第１コアビア１５０となるビアホール導体中の金属部分２６０の体積分率を多くすることが有用である。特に、第１コアビア１５０を、７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分２６０と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分２７０を有するようにすることは有用である。
なお第１コアビア１５０を、７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分２６０と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分２７０を有するものとした場合、第２コアビア１６０は、第１コアビア１５０より金属部分２６０の割合を、後述する図３に示すように６５体積％以上７４．０体積％未満としても良い。６５体積％未満の場合、ビア抵抗が増加する場合がある。
（実施の形態２）
実施の形態２では、コア基板部１２０に形成するビア（あるいはコアビア）について更に詳しく説明する。
図３は、第２コアビア１６０の断面の模式図である。
図３に示すように、第２コアビア１６０は、第１金属領域２３０、第２金属領域２４０、第３金属領域２５０を含む。そして第２コアビア１６０は、第１金属領域２３０、第２金属領域２４０、第３金属領域２５０を含む金属部分２６０と、この金属部分２６０の中に点在するように存在している樹脂部分２７０とを有している。
なお第１金属領域２３０は、複数の銅粉２１０から形成されている。そして複数の銅粉２１０は、互いに変形してなる面接触部２２０を介して導通している。また第２金属領域２４０は、銅粉２１０（あるいは第１金属領域２３０）の周囲に形成されている。また第３金属領域２５０は、第２金属領域と、樹脂部分２７０との間に形成されている。
なお図３に示すように、第２コアビア１６０において、複数の配線１３０間は、互いに変形してなる面接触部２２０や、複数の銅粉２１０からなる第１金属領域２３０を介して導通することが望ましい。銅粉２１０を主体とする第１金属領域２３０は、第２金属領域２４０や第３金属領域２５０より、比抵抗が小さいからである。更に複数の配線１３０間は、第１金属領域２３０に加えて、第２金属領域２４０も介して導電することが望ましい。
なおビア全体における金属部分２６０の体積分率（体積％）が６０体積％以上を第２コアビア１６０とし、さらに金属部分２６０の体積分率（体積％）が７４体積％以上９９．５体積％以下を第１コアビアとすることは有用である。
更に１つの多層配線基板１１０において、あるいは１つのコア基板部１２０の中に、第１コアビア１５０と第２コアビア１６０とを、それぞれ一つ以上設けることによって、各ビアの最適化が可能となり、各ビアの高信頼性化が可能となる。
なお、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０に加えて、メッキビアや、金属粉同士の圧接体等からなる第３コアビア１７０も、１つの多層配線基板１１０、あるいは１つのコア基板部１２０の中に設けることも有用である。従来から知られているメッキビアや、金属粉同士の圧接体からなるビアからなる第３コアビア１７０は安価である。そのため第３コアビア１７０に加え、信頼性が高い第１コアビア１５０や第２コアビア１６０を組み合わせて、多層配線基板１１０とすることは有用である。
図４は、第１コアビア１５０と、第２コアビア１６０とを含むコア基板部１２０の断面の模式図である。コア絶縁層１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃとしては、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸してなるプリプレグは、耐熱フィルム等を用いることは有用である。第１コアビア１５０として、後述する図１６に示すコアビア１５０を用いることは有用である。また第２コアビア１６０として、後述する図１６に示す第２コアビア１６０を用いることは有用である。また第２コアビア１６０として、図２４、図２５に示したビアホール導体を用いることも有用である。
図４に示すように、コア基板部１２０は、中央部分に形成された第２コアビア１６０と、第２コアビア１６０の上に重なるように（あるいはスタック状に）形成された第１コアビア１５０と、を有している。図４に示すように、複数のビアが互いに重なるように厚み方向に積層する（あるいはスタックする）ことで、ビアに含まれる金属部分２６０の体積％を増加させ、第１コアビア１５０とすることが可能となる。またスタック構造とすることで、ビアの形成時（あるいは積層時）に、ビアペーストの高圧縮が可能となり、ビア中の金属部分２６０の含有率を高められ、第１コアビア１５０を形成できる。
図５は、第１コアビア１５０と、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０とを含むコア基板部１２０の断面の模式図である。
図５において、コア基板部１２０は、中央部分に形成された、市販の導電ペースト等からなる第３コアビア１７０の上に、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０を形成している。図５に示すように、第３コアビア１７０に重なるように（あるいはスタックするように）することで、ビアの形成時（あるいは積層時）に、ビアペーストの高圧縮が可能となり、ビア中の金属部分２６０の含有率を高められ、第１コアビア１５０を形成できる。またスタック状態でない場合（いわゆる、一般的なＩＶＨ状態）を、第２コアビア１６０とすることができる。これは第２コアビア１６０が、スタック構造でない（あるいは少なくとも上下一方以上に、金属ビアが形成されていない）ためであり、ビアの形成時（あるいは積層時）に、ビアペーストの圧縮率が影響され、ビア中の金属部分２６０の含有率が６０体積％以上７４体積％以下となるためである。
なお図５において、第３コアビア１７０の代わりに、第２コアビア１６０、第１コアビア１５０としても良い。第１コアビア１５０であっても、第２コアビア１６０であっても、この上に重なるように（あるいはスタック状に）第１コアビア１５０を形成することができる。スタック状態の複数個のビアの一部を、第１コアビア１５０とすることで、ビア抵抗を小さくし、ビア部分の高強度化、高信頼性化が可能となる。
図６は、第１コアビア１５０と、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０とを含むコア基板部１２０の断面の模式図である。
図６に示すように、コア基板１２０の中央部に、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０のいずれかを形成し、その上にスタック状態となるように、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０のいずれかを形成し、その上に、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０のいずれかを形成することも有用である。
以上のように、コア基板部１２０、更にはビルドアップ部１８０に含まれるビアを、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０、第３コアビア１７０の組み合わせとすることは有用である。
（実施の形態３）
実施の形態３では、上述したような多層配線基板１１０の製造方法の一例を説明する。まず各製造工程について、図面を参照しながら詳しく説明する。
図７（Ａ）〜（Ｄ）、図８（Ａ）〜（Ｃ）、図９（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ多層配線基板１１０の製造方法の一例を示す断面図である。
図７（Ａ）〜（Ｄ）において、３００は未硬化基材、３１０は保護フィルムである。未硬化基材としては、市販のプリプレグを用いることができる。
なおビア部分を局所的に高圧縮しようとする場合、未硬化基材３００として、耐熱フィルム２９０（望ましくは厚み５５μｍ以下）と、耐熱フィルム２９０の一面以上（望ましくは両面）に形成された未硬化状態の硬化性接着層２８０とを有したものを用いることは有用である。耐熱フィルム２９０（図示していない）としては、半田付けの温度に耐える樹脂シートであれば、特に限定なく用いられる。その具体例としては、例えば、ポリイミドフィルム、液晶ポリマーフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム等が挙げられる。これらの中では、ポリイミドフィルムが特に好ましい。
硬化性接着層としては、エポキシ樹脂等からなる未硬化の接着層が挙げられる。また、硬化性接着層の片面あたりの厚みとしては、１〜３０μｍ、さらには５〜１０μｍであることが、多層配線基板の薄肉化に寄与する点で好ましい。
なお図７〜図９において、耐熱フィルム２９０や、硬化性接着層２８０、あるいはプリプレグに含まれるガラス繊維等の織布あるいは芯材等は図示していない。
本実施形態の製造方法においては、はじめに、図７（Ａ）に示すように、未硬化基材３００の両表面に保護フィルム３１０が貼り合わされる。耐熱フィルム２９０と用いることで、厚み５０μｍ以下、３０μｍ以下、１５μｍ以下、さらには６μｍ以下のような厚みでも充分な絶縁性が得られる。
保護フィルムとしては、各種樹脂フィルムが用いられる。その具体例としては、例えば、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）等の樹脂フィルムが挙げられる。樹脂フィルムの厚みとしては０．５〜５０μｍ、さらには、１〜３０μｍであることが好ましい。このような厚みの場合には、後述するように、保護フィルムの剥離により、充分な高さのビアペーストからなる突出部を表出させることができる。
未硬化基材３００に保護フィルム３１０を貼り合わせる方法としては、例えば、未硬化基材３００、あるいは未硬化基材３００表面の硬化性接着層２８０の表面タック性（あるいは接着力）を用いて、直接貼り合わせる方法が挙げられる。
次に、図７（Ｂ）に示すように、保護フィルム３１０が配された未硬化基材３００に保護フィルム３１０の外側から穿孔することにより、貫通孔３２０を形成する。穿孔には、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー等の非接触による加工方法の他、ドリルを用いた穴あけ等各種方法が用いられる。貫通孔の直径としては１０〜５００μｍ、さらには５０〜３００μｍ、８０〜１２０μｍ程度が挙げられる。
次に、図７（Ｃ）に示すように、貫通孔３２０の中にビアペースト３３０を満充填する。ビアペースト３３０は、銅粉２１０と、ＳｎとＢｉとを含有するＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０と、エポキシ樹脂等の硬化性樹脂成分を含有する。
銅粉の平均粒径は、０．１〜２０μｍ、さらには、１〜１０μｍの範囲であることが好ましい。銅粉の平均粒径が小さすぎる場合には、貫通孔３２０中に高充填しにくくなり、また、高価である傾向がある。一方、銅粉の平均粒径が大きすぎる場合には、径の小さいビアホール導体を形成しようとした場合に充填しにくくなる傾向がある。
また、銅粉２１０の粒子形状は、特に限定されない。具体的には、例えば、球状、扁平状、多角状、麟片状、フレーク状、あるいは表面に突起を有するような形状等が挙げられる。また、一次粒子でもよいし、二次粒子を形成していてもよい。
なお後述する図１０（Ａ）（Ｂ）、図１５、図２１等で示すように、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０（図示していない）は、ＳｎとＢｉとを含有する半田粉３７０とすることが有用である。
更に、ビアペースト３３０中のＣｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量比は、後述する図１５に示すような三角図において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点とする四角形で囲まれるような領域に調整することができるような組成を有する半田粉３７０とすることも有用である。また、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）等を添加することにより、濡れ性、流動性等を改善させられたものであってもよい。このようなＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０中のＢｉの含有割合としては１０〜５８％、さらには２０〜５８％であることが好ましい。また、融点（共晶点）としては７５〜１６０℃、さらには１３５〜１５０℃の範囲のものを用いることが好ましい。なお、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０としては、組成の異なる種類の粒子を２種以上組み合わせて用いてもよい。これらの中では、共晶点が１３８℃と低い、環境問題に考慮した鉛フリー半田である、Ｓｎ−５８Ｂｉ系の半田粉３７０等が特に好ましい。
Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の平均粒径は０．１〜２０μｍ、さらには、２〜１５μｍの範囲であることが好ましい。Ｓｎ−Ｂｉ系半田粉の平均粒径が小さすぎる場合には、比表面積が大きくなり表面の酸化皮膜割合が大きくなり溶融しにくくなる傾向がある。一方、Ｓｎ−Ｂｉ系半田粉の平均粒径が大きすぎる場合には、貫通孔３２０ヘのビアペースト３３０の充填性が低下する傾向がある。
好ましい硬化性樹脂成分であるエポキシ樹脂の具体例としては、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、またはその他変性エポキシ樹脂などを用いることができる。
また、エポキシ樹脂と組み合わせて硬化剤を配合してもよい。硬化剤の種類は特に限定されないが、分子中に少なくとも１つ以上の水酸基を持つアミン化合物を含有する硬化剤を用いることが特に好ましい。このような硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化触媒として作用するとともに、銅粉、及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の表面に存在する酸化皮膜を還元することにより、接合時の接触抵抗を低減させる作用も有する点から好ましい。これらの中でも、特にＳｎ−Ｂｉ系半田粉の融点よりも高い沸点を有するアミン化合物は、接合時の接触抵抗を低減させる作用が特に高い点から好ましい。
このようなアミン化合物の具体例としては、例えば、２−メチルアミノエタノール（沸点１６０℃）、Ｎ、Ｎ−ジエチルエタノールアミン（沸点１６２℃）、Ｎ、Ｎ−ジブチルエタノールアミン（沸点２２９℃）、Ｎ−メチルエタノールアミン（沸点１６０℃）、Ｎ−メチルジエタノールアミン（沸点２４７℃）、Ｎ−エチルエタノールアミン（沸点１６９℃）、Ｎ−ブチルエタノールアミン（沸点１９５℃）、ジイソプロパノールアミン（沸点２４９℃）、Ｎ、Ｎ−ジエチルイソプロパノールアミン（沸点１２５．８℃）、２、２'−ジメチルアミノエタノール（沸点１３５℃）、トリエタノールアミン等（沸点２０８℃）が挙げられる。
ビアペースト３３０は、銅粉と、ＳｎとＢｉとを含有するＳｎ−Ｂｉ系半田粉と、エポキシ樹脂等の硬化性樹脂成分とを混合することにより調製される。具体的には、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤と所定量の有機溶媒を含有する樹脂ワニスに、銅粉及びＳｎ−Ｂｉ系半田粉を添加し、プラネタリーミキサー等で混合することにより調製される。
硬化性樹脂成分の、銅粉及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０を含む金属成分との合計量に対する配合割合としては、０．３〜３０質量％、さらには３〜２０質量％の範囲であることが低い抵抗値を得るとともに、充分な加工性を確保する点から好ましい。
また、ビアペースト３３０中の銅粉２１０とＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０との配合割合としては、ペースト中のＣｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量比を、後述する図１５に示すような三角図において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点とする四角形で囲まれるような領域の範囲になるように含有させることが好ましい。例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０としてＳｎ−５８Ｂｉ系の半田粉３７０を用いた場合には、銅粉２１０及びＳｎ−５８Ｂｉ系の半田粉３７０の合計量に対する銅粉２１０の含有割合は、２２〜８０質量％、さらには、４０〜８０質量％であることが好ましい。
ビアペースト３３０の充填方法は特に限定されない。具体的には、例えば、スクリーン印刷などの方法が用いられる。なお、本実施形態の製造方法においては、貫通孔３２０にビアペースト３３０を充填する場合においては、充填工程の後に、保護フィルム３１０を剥離したときに、ビアペースト３３０の一部が、未硬化基材３００に形成された貫通孔３２０から突出して突出部３４０が表出するように、未硬化基材３００に形成された貫通孔３２０からはみ出す量を充填する必要がある。
次に、図７（Ｄ）に示すように、未硬化基材３００の表面から保護フィルム３１０を剥離することにより、ビアペースト３３０の一部を、貫通孔３２０から突出部３４０として突出させる。突出部３４０の高さｈは、保護フィルムの厚みにもよるが、例えば、０．５〜５０μｍ、さらには、１〜３０μｍであることが好ましい。突出部３４０の高さが高すぎる場合には、後述する圧着工程において未硬化基材３００の表面の、貫通孔３２０の周囲にペーストが溢れて表面平滑性を失わせる可能性があるために好ましくなく、低すぎる場合には、後述する圧着工程において充填されたビアペーストに圧力が充分に伝わらなくなる傾向がある。
次に、図８（Ａ）に示すように、未硬化基材３００の上に銅箔３６０を配置し、矢印３５０で示す方向にプレスする。それにより、図８（Ｂ）に示すように未硬化基材３００と銅箔３６０とを一体化させることにより、ビアホール導体となる第２コアビア１６０が形成される。この場合においては、プレスの当初に、銅箔３６０を介して突出部３４０に力が掛かるために、貫通孔３２０に充填されたビアペースト３３０が高い圧力で圧縮される。この時の圧縮条件や加熱条件を調整することで、第２コアビア１６０や、第１コアビア１５０を作り分けることができる。
更に未硬化基材３００として、耐熱フィルム２９０（図示していない）を用いることで、矢印３５０で示す加圧、圧縮時（更には加熱時）に、貫通孔３２０（図示していない）の直径が広がらないため、ビアペースト３３０によりいっそう強い圧力が加えられる。
それにより、ビアペースト３３０中に含まれる複数の銅粉や、Ｓｎ−Ｂｉ粒子の間隔が狭められ、互いに密着することで、ビアペースト３３０中の樹脂部分の比率が低減する（あるいはビアペースト中の金属部分の比率が増加する）。
そして、この圧縮状態を保った状態で加熱することで、合金化反応を起こし、金属部分２６０と、樹脂部分２７０を形成する。ここで金属部分２６０は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域２３０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０とを含むものとする。
こうして、第１コアビア１５０、あるいは第２コアビア１６０を形成することができる。
なお、第１コアビア１５０とする場合は、この合金化反応時において、第２金属領域２４０の大きさ（体積％や重量％）は、第１金属領域２３０や第３金属領域２５０より、それぞれ大きくすることができる。この結果、ビア部分の、更なる高信頼性化や高強度化が可能となる。このように、複数のコア配線１３０（図示していない）を構成する銅箔３６０同士を、第２金属領域２４０を介して電気的に接続することは、ビア部分の高信頼性化に有用である。
なお第１コアビア１５０、あるいは第２コアビア１６０において、第２金属領域２４０の中に、第１金属領域２３０と第３金属領域２５０を、互いに接触することなく点在させることは、ビア部分の高信頼性化に有用である。
また第１コアビア１５０、あるいは第２コアビア１６０において、第２金属領域２４０は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比を０．１０以下とすることは、ビア部分の高信頼性化に有用である。
プレス条件は特に限定されないが、常温（２０℃）からＳｎ−Ｂｉ系半田粉の融点未満の温度に金型温度が設定された条件が好ましい。また、本プレス工程において、硬化性接着層の硬化を進行させるために、硬化を進行させるのに必要な温度に加熱した加熱プレスを用いてもよい。
その後、図８（Ｃ）に示すように、銅箔３６０をパターニングし、コア配線１３０とする。
ここで、突出部３４０を有するビアペースト３３０を圧縮するときの様子については、後述する図１０等を用いて詳しく説明する。
その後、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように多層化する。
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、図８（Ｃ）で作成したサンプルを、更に多層化する様子を説明する断面図である。
図９（Ａ）に示すように突出部３４０を有するサンプルを、図８（Ｃ）で作成したサンプルの両側に配置する。そして銅箔３６０を介して、プレス金型（図示していない）に挟み込み、上述したような条件でプレス及び加熱することで、図９（Ｂ）に示すような積層体が得られる。
次に、図９（Ｃ）に示すように、コア配線１３０を形成する。コア配線１３０は、表層に貼り合わされた銅箔３６０の表面にフォトレジスト膜を形成し、フォトマスクを介して選択的露光することによりパターニングした後、現像を行い、エッチングにより配線部以外の銅箔を選択的に除去した後、フォトレジスト膜を除去すること等により形成されうる。フォトレジスト膜の形成には、液状のレジストを用いてもドライフィルムを用いてもよい。
なお図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ビアペーストをスタック状態として加圧圧縮することで、ビアペースト３３０に強い圧縮力を加えることができ、第２コアビア１６０のみならず、第１コアビア１５０とすることができる。
このような工程により、上層のコア配線１３０と下層のコア配線１３０とをビアホール導体となる第２コアビア１６０等を介して層間接続した両面に回路形成された多層配線基板１１０（あるいは、コア基板部１２０）が得られる。このような多層配線基板１１０をコア基板部１２０として、さらにこの上にビルドアップ部１８０（図示していない）を設けることにより、図１に示すような複数層の回路が層間接続された多層配線基板１１０が得られる。
（実施の形態４）
実施の形態４では、特に、ビアペースト３３０中に含まれる有機成分を、突出部３４０と、非圧縮性を有する未硬化基材３００の作用効果によって、ビアペースト３３０から外に排出する様子を説明する。そしてビアペースト３３０中に含まれる有機成分が低減した分、金属成分が増加し、その結果、合金化反応、更には金属間化合物の形成反応を短時間に完了させ、第２コアビア１６０、さらには第１コアビア１５０を形成できる。
図１０（Ａ）〜（Ｂ）は、ビアペースト３３０が充填された未硬化基材３００の貫通孔３２０周辺の圧縮前後の模式断面図である。図１０（Ａ）は圧縮前、図１０（Ｂ）は圧縮後を示している。図１０（Ａ）〜（Ｂ）は、前述の図８（Ａ）や、図９（Ａ）におけるビアペースト３３０の圧縮例を詳しく説明する断面図に相当する。
図１０（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、ビアペースト３３０は、銅粉２１０、半田粉３７０、エポキシ樹脂や溶剤等の有機成分３８０を有している。
図１０（Ａ）に示すように、未硬化基材３００に形成された貫通孔３２０から突出した突出部３４０を、銅箔３６０（表面を粗化処理していることが望ましい）を介して矢印３５０ａのように押圧することにより、図１０（Ｂ）のように、貫通孔３２０に充填されたビアペースト３３０が圧縮される。なお、このときビアペースト３３０中の有機成分３８０のかなりの部分を、矢印３５０ｂに示すように貫通孔３２０から外に押し出すことが可能となる。そして、その結果、貫通孔３２０に充填された銅粉２１０及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の密度を、６０体積％以上、７４体積％以上、更には８０体積％以上と高くすることができる。
なおこの効果は、未硬化基材３００として、非圧縮性を有する耐熱フィルム２９０を用いることは有用である。これは加圧、加熱時に耐熱フィルム２９０に形成された貫通孔３２０（図示していない）が、ビアペースト３３０からの圧力に負けて広がったり、変形したりしにくいためである。
次に図１１〜図１３を用いて、ビアペースト中の有機成分を減らすメカニズムについて説明する。
図１１は、電気絶縁性基材として、圧縮性を有する部材を用いた場合の課題について説明する断面図である。圧縮性を有する部材としては、例えば、ガラス繊維やアラミド繊維等を芯材とし、この芯材にエポキシ樹脂等からなる半硬化樹脂を含浸させたもの（プリプレグと呼ばれる）がある。プリプレグは、芯材の繊維間、あるいは芯材とこの芯材に含浸した半硬化樹脂との隙間、あるいは半硬化樹脂中に含まれる空隙等（例えば、空気の泡等）の存在によって、圧縮性が発現する。一方、プリプレグの硬化物は、非圧縮性を有している。これはプリプレグを加熱圧縮する際、半硬化状態の樹脂が軟化し、芯材の繊維間、芯材と樹脂との隙間、あるいは樹脂中に含まれる空隙（例えば、空気の泡等）を埋めるからである。このため、プリプレグは、圧縮性を有している。
図１１において、３９０は芯材である。芯材３９０としては、ガラス繊維（ガラス織布、ガラス不織布）や、アラミド繊維（アラミド織布、アラミド不織布）等である。また４００は半硬化樹脂であり、芯材３９０に含浸したエポキシ樹脂等を半硬化状態としたものである。４１０は圧縮性基材である。圧縮性基材４１０は、例えば、ガラス繊維等からなる芯材３９０と、この芯材３９０に含浸された半硬化樹脂４００とからなり、例えば市販のプリプレグ等である。
図１１に示すように、こうしたプリプレグ等の圧縮性基材４１０は、内部に気泡（あるいはボイド）等も有するために、加圧したときに、その厚みが１０％〜３０％程度圧縮されるという圧縮性を有している。
図１１において、矢印３５０ｃは、ビアペースト３３０が矢印３５０ａのように加圧圧縮されることで、貫通孔３２０の直径が増加する（あるいは貫通孔３２０の直径が広がる、あるいは変形する）様子を示す。
図１１は、前述の図１０（Ａ）〜（Ｂ）の状態に相当する。図１０における未硬化基材３００の代わりに、図１１に示すような圧縮性基材４１０を用いた場合、図１１の矢印３５０ａ、３５０ｂに示すような圧力がビアペースト３３０に加えられ、貫通孔３２０の直径がビアペースト３３０の突出部３４０の体積相当分だけ大きく広がってしまう。その結果、矢印３５０ａで示す圧力を増加しても、それ以上ビアペースト３３０を加圧圧縮することが難しくなる。この結果、ビアペースト３３０中の有機成分３８０を、未硬化基材３００中に移動させることが難しくなる場合がある。この結果、ビアペースト３３０中の有機成分３８０の割合（例えば、体積分率）は、矢印３５０ａによる加圧前と、加圧後では、殆ど変化しない場合がある。
例えば、球体を容器にランダムに（不規則に）入れた場合の体積分率は、『ランダム細密充填』として、最大で約６４％であることが知られている（例えば、Ｎａｔｕｒｅ ４３５、７１９５ （Ｍａｙ ２００８）、Ｓｏｎｇ氏他）。
このように、電気絶縁性基材に圧縮性基材４１０を用いた場合、貫通孔３２０に充填したビアペースト３３０中に含まれる銅粉２１０や半田粉３７０の充填密度（更には体積分率）を高めようとしても、ランダム細密充填の点から、体積分率を高くすることが難しい。この結果、突出部３４０を利用して、物理的に銅粉２１０や半田粉３７０が互いに変形して面接触するように加圧圧縮しても、互いに変形して面接触してなる複数の銅粉２１０や複数の半田粉３７０の隙間に残った有機成分３８０を、ビアペースト３３０の外に追い出すことは難しい場合がある。
しかし本発明の場合、突出部３４０を用いて加圧するため、ランダム細密充填である約６４体積％を超えた高密度充填である、７４体積％以上の高密度充填が可能となるが、これは銅粉２１０と半田粉３７０が互いに変形しながら緻密化するためである。
その結果、前述の図２４、図２５で示すように、加圧圧縮力を増加させても、ビアホール導体中における金属部分２６０の体積分率の増加に限界がある場合がある。
図１２〜図１３は、共に電気絶縁性基材として、非圧縮性を有する部材を用いることでビアホール導体中における金属成分の体積分率を増加させる様子を断面で説明する模式図である。図１２〜図１３に示すようにして、ビアペースト中の流動成分（例えば、有機成分）を、ビアホール導体の外に追い出すことで、ビアホール導体中における金属部分２６０の体積分率を６０体積％以上、更には７４体積％以上に増加させることが可能となる。
図１２〜図１３や、前述の図１０（Ａ）（Ｂ）で示したように、未硬化基材３００に、耐熱フィルム２９０（望ましくは厚み５５μｍ以下）を用いることで、ビアペースト３３０中の流動成分（例えば、有機成分等の絶縁成分）を、ビアホール導体の外に追い出すことができ、ビアペースト３３０中の有機成分３８０の体積％を更に低減することができる。この結果、第１コアビア１５０や第２コアビア１６０を形成することが可能となる。
図１２〜図１３において、矢印３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃに示すような圧力が、ビアペースト３３０に加えられる。しかし貫通孔３２０の直径が、ビアペースト３３０の突出部３４０の体積相当分だけ大きく広がらない。そのため矢印３５０ａで示す圧力を増加すればするほど、ビアペースト３３０中に含まれる、銅粉２１０と半田粉３７０とが互いに変形しながらより広い面積で互いに面接触するようになる。その結果、ビアホール導体中における金属部分２６０の体積分率が、６０体積％以上、７０体積％以上、７４体積％以上、更には８０体積％以上、９０体積％以上とすることが可能となる。こうして所定の部分に、第１コアビア１５０や第２コアビア１６０を作り分けることができる。
なお銅粉２１０と半田粉３７０とが、互いに変形しながらより広い面積で互いに面接触させるためには、銅粉２１０と、半田粉３７０との硬度を異なるようにすることも有用である。例えば、銅粉２１０の硬度に比べ、半田粉３７０の硬度を低くしておくことで、互いの粉体同士のすべり（あるいはスリップ）を低減できる。その結果、図１２〜図１３に示す加圧圧縮時に、半田粉３７０が複数の銅粉２１０に挟まれた状態を保ったまま変形することになり、ビアペースト３３０中の流動成分（例えば、有機成分等の絶縁成分）を、ビアホール導体の外に追い出すことができ、ビアペースト３３０中の有機成分３８０の体積％を更に低減することができる。このように銅粉２１０と半田粉３７０とが、互いに石垣構造を保ったまま互いに面接触することで、エジプトのピラミッドに示されるような石垣構造を、より低い圧力から形成することが可能となる。
また図１２、図１３に示すように、銅箔３６０の表面を粗化処理しておく（あるいは粗化処理した銅箔を用いる）ことで、銅箔３６０と半田粉３７０や銅粉２１０との接触をより確実なものとできることは言うまでもない。
ここで非圧縮性を有する部材としては、ポリイミド等の耐熱フィルム２９０と、この耐熱フィルム２９０の両側に形成された硬化性接着層２８０とを有する未硬化基材３００がある。またプリプレグ等の硬化物と、このプリプレグ等の硬化物の両側に形成された硬化性接着層２８０とを有する未硬化基材３００も、非圧縮性を有する部材の一つとなる。これはプリプレグが硬化することで、芯材の繊維間、芯材と樹脂との隙間、あるいは樹脂中に含まれる空隙（例えば、空気の泡等）を有していても、未硬化基材３００としては圧縮性を有していない（すなわち、非圧縮性基材となる）ためである。
上述した図１２に示すように、銅箔３６０の外から、矢印３５０ａに示すように、ビアペースト３３０を加圧圧縮すると、ビアペースト３３０中の流動成分、すなわち有機成分３８０が、耐熱フィルム２９０の表面に設けられた硬化性接着層２８０の中に流れ出す。その結果、図１３に示すように、ビアペースト３３０中の銅粉２１０や半田粉３７０の充填率が高くなる。なお図１２、図１３は模式図であり、銅粉２１０や半田粉３７０が互いに圧縮され、変形し、面接触した様子は図示していない。銅箔３６０に形成されたビアペースト３３０による突出部３４０も図示していない。
図１３は、ビアペースト３３０中の有機成分３８０による圧力（矢印３５０ｃ）が、硬化性接着層２８０からの圧力（矢印３５０ｄ）に打ち勝ち、貫通孔３２０の外に流れ出す様子を示す。図１３に示すように、耐熱フィルム２９０等を用いた非圧縮性基材を用いた場合、ビアペースト３３０中の有機成分３８０を、ビアペースト３３０の外に排出することができ、有機成分３８０の体積分率を大幅に低減することができる。そしてビアペースト３３０中に含まれる有機成分３８０が少なくなった分だけ、ビアペースト３３０中の銅粉２１０や半田粉３７０等の金属成分の体積分率を増加させられる。その結果、後述する図１４（Ａ）（Ｂ）や、図１６〜図２０で示すように、ビアホール導体中における金属部分２６０の体積分率を、６０体積％以上、更に７４体積％以上に高められる。そして第１コアビア１５０や第２コアビア１６０を、同一のコア絶縁層１４０であっても、それぞれ作り分けることができる。
なお、図１２〜図１３において、ビアペースト３３０の突出部３４０は図示していない。また非圧縮性基材を未硬化基材３００に使用することで、圧縮の前後で貫通孔３２０の直径の変化が少ないため、ビアペースト３３０の突出に応じて、ビアペースト３３０を高圧縮することが可能となる。
なお、発明者らが、両面に厚み１０μｍの硬化性接着層２８０を設けた市販の耐熱フィルム２９０（厚み１０〜５０μｍの市販のポリイミドフィルム）を使用して、前述の図７（Ａ）〜（Ｄ）、図８（Ａ）〜（Ｃ）、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示すようにして、図１に示す多層配線基板１１０を形成した場合、複数のコア配線１３０同士を電気的に接続するビアホール導体中において、銅粉２１０や半田粉３７０に起因する金属部分の体積％を、７４.０体積％以上９９．５体積％以下とすることが可能であった。また複数の配線同士を電気的に接続するビアホール導体となる第１コアビア１５０や第２コアビア１６０において、銅粉２１０や半田粉３７０を除く部分である、有機成分３８０の体積％を、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分２７０にまで減らすことができた。なおここで樹脂部分２７０とは、ビアホール導体の中に含まれる樹脂部分であって、ビアペースト３３０中に含まれる有機成分３８０に限定する必要は無い。これはビアペースト３３０中の有機成分３８０と、硬化性接着層２８０とが互いに相溶し、あるいは溶け合っても、あるいは入れ替わっても良いからである。
このように、実施の形態４では、ビアペースト３３０を、非圧縮性を有する耐熱フィルム２９０の中に形成した貫通孔３２０に充填し、加圧することで、ビアペースト中の有機成分３８０の含有率（あるいは体積％）を更に低減し、ビアペースト中の銅粉２１０や半田粉３７０等の充填率（あるいは体積％）を増加することで、銅粉２１０と半田粉３７０との接触面積を増加させ、互いの合金化反応を促進させることができる。
（実施の形態５）
実施の形態５では、図１４（Ａ）〜（Ｂ）を用いて、有機成分の体積分率が少なくなることで、銅粉と半田粉との合金化反応が更に促進する様子を説明する。
また図１４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、ビアペースト３３０中の有機成分３８０を、よりいっそう低減させることで、ビアペースト３３０中に含まれる銅粉２１０と半田粉３７０との接触面積が増加し、より均一な合金化反応を行なうことが可能となる。
図１４（Ａ）〜（Ｂ）は、有機成分の体積分率が少なくなることで、互いに変形しながら密接した銅粉と半田粉とが互いに合金化反応する様子を模式的に示す断面図である。図１４（Ａ）は合金化反応の前の状態を、図１４（Ｂ）は合金化反応の後の状態を示す。
図１４（Ａ）において、銅粉２１０と半田粉３７０とは、矢印３５０に示すように互いに圧縮され高密度状態に詰まっている。このとき銅粉２１０と半田粉３７０とは互いに変形し面接触していることが望ましい。互いが変形し面接触してなる面接触部分の面積が広いほど、銅粉２１０と半田粉３７０との合金化反応（更には金属間化合物の形成反応）が短時間に、かつ均一に進行するためである。
なお図１４（Ａ）において、加圧圧縮されることで、ビアペースト３３０中に含まれる有機成分３８０の体積分率は、２６体積％以下（更には２０体積％以下、更には１０体積％以下）となっている。また図１４（Ａ）は模式図であり、銅粉２１０や半田粉３７０等が互いに圧縮され、面接触部を介して互いに密着し、変形している状態までは図示していない。
そして図１４（Ａ）に示すように、銅箔３６０を未硬化基材３００に圧着し、銅箔３６０を介してビアペースト３３０の突出部３４０に所定圧力を掛けることにより、ビアペースト３３０を加圧し圧縮することが望ましい。こうすることで銅粉２１０同士や、銅粉２１０と半田粉３７０同士を互いに面接触させることで、合金化反応を促進させやすくする。
図１４（Ａ）のビアペースト３３０の上下面に設けた銅箔３６０には、突出部３４０を設けている。また、図１４（Ｂ）のビアホール導体の上下面に設けた銅箔３６０は突出部が存在せず、平坦になっている。このように、合金化反応を起こしてなるビアホール導体の両面に設けた銅箔３６０が平坦になることが望ましい。従来においては、非圧縮性の高い部材を用いたとき、図１４（Ａ）のように突出部を設けたビアホール導体になっていたため、部品を実装する際に、不良の原因になっていたが、このように、加圧圧縮され、更に合金化反応を極めて速く進行させることで、ビアホール導体中の金属部分２６０の体積分率を、７４.０体積％以上とするとともに、ビアホール導体を平坦にすることが可能となる。また、ビアホール導体中の樹脂部分２７０の体積分率を、２６．０体積％以下とすることができる。なお、突出部３４０の大きさ（例えば、前述の図７（Ｄ）におけるｈ）は２μｍ以上、更には５μｍ以上、あるいは銅箔３６０の厚みの０．５倍以上が望ましい。突出部３４０の大きさが２μｍより小さい場合、あるいは銅箔３６０の厚みの０．５倍より小さい場合、電気絶縁性基材となるコア絶縁層１４０に非圧縮性の部材を用いた場合であっても、銅粉２１０や半田粉３７０等の、ビアペースト３３０中の体積分率を７４体積％以上とすることができない場合がある。
なお銅粉２１０や半田粉３７０の粒径を互いに異ならせ、あるいは異なる粒径の銅粉２１０同士を混合して用いることも有用であるが、こうした場合、粉の比表面積が増加し、ビアペースト３３０の粘度を高くしてしまう。この結果、ビアペースト３３０としての、銅粉２１０と半田粉３７０との合計の体積分率を高くすることができたとしても、ビアペースト３３０の粘度が上昇し、貫通孔３２０への充填性に影響を与える。
なお銅粉２１０と半田粉３７０とを互いに変形させ面接触させるには、銅粉２１０同士、あるいは半田粉３７０と銅粉２１０とが互いに塑性変形するまで加圧圧縮することが望ましい。またこの圧着工程において、必要に応じて加熱する（あるいは加熱を開始する）ことは有効である。これは圧着工程に続き加熱工程を行うことが有用なためである。またこの加圧圧縮の際に、非圧縮性の高い部材である未硬化基材３００を用いることが有用である。非圧縮性を有する部材を用いることで、ビアペースト３３０中の有機成分３８０が、前述の図１０（Ｂ）の矢印３５０ｂ、図１２、図１３の矢印３５０ｃに示すように、貫通孔３２０（図示していない）の外側、すなわち硬化性接着層２８０の中へ排出できるからである。そしてビアペースト３３０中の有機成分３８０を硬化性接着層２８０等へ排出することで、貫通孔３２０に充填された銅粉２１０及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の密度を高くする。
そして、図１４（Ａ）〜（Ｂ）の矢印３５０に示すように、この圧着状態を維持した状態で所定の温度で加熱し、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の一部を溶融させることが有用である。この圧着状態を維持した状態で加熱し、半田粉３７０を溶解させる。圧着工程の一部に、加熱工程を設けることは有用である。また圧着工程の中で加熱を開始することで、圧着工程や加熱工程のトータル時間を短縮することができ、生産性を高められる。
図１４（Ｂ）において、互いに変形し面接触している銅粉２１０と、半田粉３７０とが、合金化反応（更には金属間化合物の形成反応）を行なった後の状態である。図１４（Ｂ）に示すように、ビアホール導体は金属部分２６０と、樹脂部分２７０とを含んでいることが判る。そして金属部分２６０は、銅を主体とする第１金属領域２３０と、錫−銅合金を主体とする第２金属領域２４０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０とを含む。そして金属部分２６０と、樹脂部分２７０とが、ビアホール導体を構成することが判る。
またこの合金化反応の際にも、矢印３５０で示す加圧圧縮を続けることが望ましい。合金化反応を起こしている間にも、矢印３５０で示す加圧圧縮を続けることで、合金化後の銅箔３６０における突出部３４０の高さを低くすることができる。このように合金化反応後に、突出部３４０の高さを合金化反応前の突出部３４０の高さより低くすることで、ビアホール導体に占める樹脂部分２７０の体積％を低減できる。またビアホール導体に起因する突出部３４０の高さを小さくすることで、製品となった多層配線基板１１０の厚みバラツキを低減できる。また多層配線基板１１０の平面性や平滑性を向上できるため、半導体チップ等のベアチップ実装性を高められる。
なお、銅粉２１０と半田粉３７０とが反応してなるビアホール導体である第１コアビア１５０において、第２金属領域は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含むことが望ましい。そしてＣｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比を０．１０以下とするには、銅粉２１０と半田粉３７０との接触面積が広い方が望ましい。発明者らの実験では、合金化反応（あるいは金属間化合物の形成反応）を行なう時点において、ビアペースト３３０中の有機成分３８０の体積分率は、２６体積％以下（更には２０体積％以下、更には１０体積％以下）が望ましい。有機成分３８０の体積分率が少ないほど、銅粉２１０と半田粉３７０との接触面積が大きくなり、合金化反応が均一となる。その結果、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含む第２金属領域において、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比を０．１０以下に抑えることができる。また、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比を０．１０以下に抑えることで、多層配線基板１１０中に含まれるＣｕ6Ｓｎ5の割合を減らせ、信頼性評価時等において、Ｃｕ6Ｓｎ5がＣｕ3Ｓｎに変化することを防止できる。これはＣｕ6Ｓｎ5がＣｕ3Ｓｎに変化する際に、ボイド５（例えば、カーケンダイルボイド等）の発生を抑制するためである。
以上のように、図１４（Ａ）〜（Ｂ）で示したように、ビアペースト３３０の圧縮の際、電気絶縁性基材１４０となる未硬化基材３００には、非圧縮性の高い部材を用いることが有用である。非圧縮性を有する部材を用いることで、貫通孔３２０に充填された銅粉２１０及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の密度が高くなる。
また圧縮を維持した状態のままで、この圧縮されたビアペースト３３０を加熱してＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の共晶温度以上共晶温度＋１０℃以下の温度の範囲でＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の一部分を溶融させ、引き続き、さらに共晶温度＋２０℃の温度以上３００℃以下の温度の範囲に加熱することが有用である。こうした加圧、加熱によって、第２金属領域２４０の成長を促進できる。更にこれらを連続した圧着や加熱を伴う１の工程とすることは有用である。連続した１の工程で、これら各金属領域の形成反応を安定化でき、ビア自体の構造を安定化できる。
例えば図１４（Ａ）に示すように、銅粉２１０や半田粉３７０の、ビアペースト３３０中に占める体積％が７４体積％以上になるように高圧縮しておく。なお図１４は模式図であり、銅粉２１０や半田粉３７０が互いに変形した状態で密着している様子までは図示していない。そして、この状態で、ビアペースト３３０をＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の共晶温度以上の温度にまで徐々に加熱していく。この加熱によりＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の一部がその温度において溶融する組成割合で溶融する。そして、銅粉２１０の表面や周囲に錫、錫−銅合金及び／または錫−銅金属間化合物を主成分とする第２金属領域２４０が形成される。この場合において、銅粉２１０同士が面接触している面接触部も、第２金属領域２４０の一部に変化しても良い。銅粉２１０と溶融したＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０とが、互いに変形した状態で面接触することで、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０中のＳｎと銅粉２１０中のＣｕとが反応して、Ｃｕ6Ｓｎ5やＣｕ3Ｓｎを含むＳｎ−Ｃｕの化合物層（金属間化合物）や錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０が形成される。一方、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０は内部のＳｎ相からＳｎを補われながら溶融状態を維持し続け、さらに残されたＢｉが析出することにより、Ｂｉを主成分とする第３金属領域２５０が形成される。結果として図１４（Ｂ）に示すような構造を有するビアホール導体が得られる。
そしてこの状態で加熱して、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の共晶温度以上に達するとＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０が部分的に溶融しはじめる。溶融する半田の組成は温度で決まり、加熱時の温度で溶融しにくいＳｎはＳｎ固相体として残留する。また、溶融した半田に銅粉２１０が接触してその表面が溶融したＳｎ−Ｂｉ系半田で濡れたとき、その濡れた部分の界面でＣｕとＳｎの相互拡散が進んでＳｎ−Ｃｕの化合物層等が形成される。このようにして、ビアホール導体に占める第２金属領域２４０の割合を、他の第１金属領域２３０や第３金属領域２５０より大きくできる。
一方、Ｓｎ−Ｃｕの化合物層等の形成や、相互拡散がさらに進行することにより、溶融した半田中のＳｎは減少する。溶融した半田中の減少したＳｎはＳｎ固体層から補填されるために溶融状態は維持し続けられる。さらにＳｎが減少し、ＳｎとＢｉの比率がＳｎ−５８ＢｉよりもＢｉが多くなるとＢｉが偏析しはじめ、ビスマスを主成分とする固相体として第３金属領域が析出して形成される。
なお、よく知られている比較的低温域で溶融する半田材料としては、Ｓｎ−Ｐｂ系半田、Ｓｎ−Ｉｎ系半田、Ｓｎ−Ｂｉ系半田などがある。これらの材料のうち、Ｉｎは高価であり、Ｐｂは環境負荷が高いとされている。一方、Ｓｎ−Ｂｉ系半田の融点は、電子部品を表面実装する際の一般的な半田リフロー温度よりも低い１４０℃以下である。従って、Ｓｎ−Ｂｉ系半田のみを回路基板のビアホール導体として単体で用いた場合には、半田リフロー時にビアホール導体の半田が再溶融することによりビア抵抗が変動してしまうおそれがある。
図１５は、本実施形態のビアペースト中の金属組成の一例を示す三角図である。なお本実施形態のビアペースト中の金属組成は、図１５に示すように、Ｃｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量組成比（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）が三角図において、Ａ（０．３７：０．５６７：０．０６３）、Ｂ（０．２２：０．３２７６：０．４５２４）、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることが望ましい。詳細については、後述する［表１］等を用いて説明する。
更に望ましくは、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることが望ましい。Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることで、更にビア抵抗を小さくすることができる。また第２金属領域において、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比を０．１０以下とすることが容易となる。また、錫を主成分とする第４金属領域を、前記金属部分の０．５重量％以下とすることが容易となる。詳細については、後述する［表１］等を用いて説明する。
なおこうした金属組成のビアペーストを用いた場合には、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の組成が共晶のＳｎ−Ｂｉ系半田組成（Ｂｉ５８％以下、Ｓｎ４２％以上）よりもＳｎ組成が多くなる、このようなビアペーストを用いることにより、Ｓｎ−Ｂｉ系半田粉の共晶温度＋１０℃以下の温度の範囲で半田組成中の一部が溶融する一方、溶融しないＳｎが残留するが、銅粉表面へ拡散・反応することによりＳｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０からＳｎ濃度が減少することで、残留したＳｎが溶融する。一方で、加熱し続けて温度が上昇することによってもＳｎは溶融し、半田組成中の溶融しきれなかったＳｎはなくなり、さらに加熱を続けることにより銅粉表面との反応が進むことにより、ビスマスを主成分とする固相体として第２金属領域が析出して形成される。そして、このように第２金属領域を析出させて存在させることにより、半田リフローに供してもビアホール導体の半田が再溶融しにくくなる。さらにＳｎ組成の多いＳｎ−Ｂｉ組成の半田粉３７０を用いることによって、ビア中に残るＢｉ相を少なくすることができるため、抵抗値の安定化を図ることができるとともに、半田リフロー後でも抵抗値の変動が起こりにくくすることができる。
圧縮後のビアペースト３３０を加熱する温度は、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粉３７０の共晶温度以上の温度であり、未硬化基材３００の構成成分を分解しないような温度範囲であれば特に限定されない。具体的には、例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系半田粉として共晶温度１３９℃のＳｎ−５８Ｂｉ半田粉を用いる場合には、はじめに１３９〜１４９℃の範囲に加熱することによりＳｎ−５８Ｂｉ半田粉３７０の一部分を溶融させたあと、さらに１５９〜２３０℃程度の温度範囲に徐々に加熱することが好ましい。なお、このときに温度を適切に選択することにより、ビアペースト３３０中に含まれる硬化性樹脂成分を硬化させることができる。
このようにして、図１４（Ｂ）に示すように、複数の銅箔３６０間を層間接続するためのビアホール導体が形成される。なお、図１４（Ｂ）において、ビアホール導体は、樹脂部分２７０と、金属部分２６０とを含む。そして、樹脂部分２７０は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂である。また金属部分２６０は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域２３０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０とを含む。そして第２金属領域２４０は、第１金属領域２３０や第３金属領域２５０より、断面積やその体積分率、あるいは重量分率が大きい。また複数のコア配線１３０を形成する銅箔３６０同士を、第２金属領域２４０を介して電気的に接続する。そして第２金属領域２４０の中に、第１金属領域２３０と第３金属領域２５０が、互いに接触することなく点在させることで、ビアホール導体の信頼性を高める。更に第２金属領域２４０は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比を０．１０以下とすることでビアホール導体の信頼性を高める。
次に実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は本実施例の内容により何ら限定して解釈されるものではない。
［実施例１〜１２及び比較例］
はじめに、本実施例で用いた原材料を以下にまとめて説明する。
・銅粉：平均粒子径５μｍの三井金属（株）製１１００Ｙ
・Ｓｎ−Ｂｉ系半田粉：組成別に［表１］に示す半田組成になるように配合して溶融させたものをアトマイズ法にて粉状化し、平均粒子径５μｍに分球したものを使用した。
・エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）製ｊｅＲ８７１
・硬化剤：２−メチルアミノエタノール、沸点１６０℃、日本乳化剤（株）製
・樹脂シート：縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ、厚み１０μｍ〜５０μｍのポリイミドフィルムの両表面に厚み１０μｍの未硬化エポキシ樹脂層を積層したものを、それぞれ用意した。
・保護フィルム：厚み２５μｍのＰＥＴ製シート
・銅箔（厚み２５μｍ）
（ビアペーストの調整）
［表１］に記載した配合割合の銅粉及びＳｎ−Ｂｉ系半田粉の金属成分とエポキシ樹脂及び硬化剤の樹脂成分とを配合し、プラネタリーミキサーで混合することにより、ビアペーストを調製した。なお、樹脂成分の配合割合は、銅粉及びＳｎ−Ｂｉ系半田粉の合計１００重量部に対して、エポキシ樹脂１０重量部、硬化剤２重量部とした。
（多層配線基板の製造）
樹脂シートの両表面に保護フィルムを貼り合わせた。そして、保護フィルムを貼り合わせた樹脂シートの外側からレーザーにより直径１５０μｍの孔を１００個以上穿孔した。
次に、調製されたビアペーストを貫通孔に満充填した。そして、両表面の保護フィルムを剥離することにより、貫通孔からビアペーストの一部が突出して形成された突出部を表出させた。
次に、樹脂シートの両表面に、突出部を覆うようにして銅箔を配置した。そして、加熱プレスの一対の金型の下型の上に離形紙を介して、銅箔が配置された樹脂シートとの積層体を載置し、常温２５度から最高温度２２０℃まで６０分で昇温して２２０℃を６０分間キープしたのち、６０分間かけて常温まで冷却した。なお、プレス圧は３ＭＰａであった。このようにして多層配線基板を得た。
（評価）
〈抵抗値試験〉
得られた多層配線基板に形成された１００個のビアホール導体の抵抗値を４端子法により測定して求めた。そして、１００個の初期抵抗値と最大抵抗値を求めた。なお、初期抵抗値としては２ｍΩ以下のものをＡ、２ｍΩを超えていたものをＢと判断した。また、最大抵抗値としては３ｍΩ未満の場合をＡ、３ｍΩより大きい場合をＢと判定した。
〈接続信頼性〉
初期抵抗値を測定した多層配線基板の５００サイクルのヒートサイクル試験を行い、初期抵抗値に対する変化率が１０％以下のものをＡ、１０％を超えたものをＢと判断した。
結果を［表１］に示す。また、［表１］に示した実施例及び比較例の各組成の三角図を図１５に示す。なお、図１５の三角図において、「丸（○）」が実施例の組成、「塗丸（●）」が本発明に係る金属組成よりもＳｎ量に対するＢｉ量が少ない比較例１の組成、「三角（△）」が本発明に係る金属組成よりもＳｎ量に対するＢｉ量が多い比較例７の組成、「四角（□）」が本発明に係る金属組成よりもＣu量に対するＳｎ量が多い比較例２、４、６、９の組成、「塗三角」が本発明に係る金属組成よりもＣu量に対するＳｎ量が少ない比較例３、５、８の組成である。
前述の図１５から、初期抵抗、最大抵抗値、及び接続信頼性の全ての判定についてＡ評価を得られる実施例の組成は三角図中の重量比率（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）が、Ａ（０．３７：０．５６７：０．００６３）、Ｂ（０．２２：０．３２７６：０．４５２４）、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）を頂点とする四角形で囲まれる領域の範囲であることがわかる。
更に、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形は、初期抵抗、最大抵抗値、及び接続信頼性の全ての判定についてＡ評価を得られている上、さらにビア抵抗が小さいことがわかる。このように、三角図中の重量比率（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）をＣ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることで、より低抵抗値であるＣｕの重量比率を多くし、ビアホールの低抵抗化を実現している。さらに、ＣｕとＳｎを全て合金化反応させることで、Ｓｎ−Ｂｉの再溶融化をなくし、信頼性の高いプリント配線基板を実現している。
また、図１５の「三角（△）」でプロットしたＳｎ量に対するＢｉ量が多い組成の領域の比較例７では、ビア中に析出するビスマス量が多くなる。Ｂｉの導体抵抗は７８μΩ・ｃｍであり、Ｃｕ（１．６９μΩ・ｃｍ）、Ｓｎ（１２．８μΩ・ｃｍ）や、ＣｕとＳｎの化合物（Ｃｕ3Ｓｎ：１７．５μΩ・ｃｍ、Ｃｕ6Ｓｎ5：８．９μΩ・ｃｍ）に比べて著しく大きい。そのためＳｎ量に対するＢｉ量が多い場合には抵抗値を充分に下げることができないとともに、ビスマスの点在状態により抵抗値が変わるために接続信頼性が低下する。
また、図１５の「四角（□）」でプロットしたＣｕ量に対するＳｎ量が多い組成の領域の比較例２、４、６、９の領域では圧縮による銅粒子の面接触部の形成が不充分である。また相互拡散後に銅粒子同士の接触部にＳｎ−Ｃｕの化合物層が形成されてしまうために、初期抵抗値及び最大抵抗値が高くなっている。
また、図１５の「塗丸（●）」でプロットしたＳｎ量に対するＢｉ量が少ない組成の領域の比較例１の組成では、Ｂｉ量が少ないことによりＳｎ−Ｂｉ系半田粉の共晶温度である１４０℃付近で溶融する半田の量が少なくなるために、銅粒子同士の面接触部を補強するＳｎ−Ｃｕの化合物層が充分に形成されなくなり、接続信頼性が低下する。すなわち、Ｓｎ−５Ｂｉ半田粉を用いた比較例１の場合には、銅粒子同士の面接触部は形成されたために初期抵抗値及び最大抵抗値は高かったが、Ｂｉ量が少なかったために半田粉が溶融しにくくなって、面接触部を補強するＳｎ−Ｃｕの化合物層を形成するＣｕとＳｎとの反応が充分に進行しなかったと考えられる。
また、図１５の「塗三角（▲）」でプロットしたＣｕ量に対するＳｎ量が少ない組成の領域の比較例３、５、８では、銅粒子に対するＳｎ量が少ないために、銅粒子同士の面接触部を補強するために形成されるＳｎ−Ｃｕの化合物層が少なくなるために接続信頼性が低下する。
ここで、代表的に、実施例１６に係るペースト（銅粉：Ｓｎ-２８Ｂｉ半田の重量比率が７０:３０）を用いて得られた多層配線基板のビアホール導体の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真及び、そのトレース図を図１６〜図２０に示す。
図１６は、第１コアビア１５０と、第２コアビア１６０とをコア配線１３０を介して、スタック状態で形成した場合について説明するＳＥＭ写真である。
図１６に示すように、第２コアビア１６０と第１コアビア１５０を、互いに重なるように（あるいはスタック状態で）形成することで、スタックビアの更なる高強度化、高信頼性化が可能となる。またコア配線１３０となる銅箔３６０（図示していない）には、予め表面粗化処理を行ったものを用いることが望ましい。なおコア配線１３０に設けた表面粗化処理は、第１コアビア１５０や第２コアビア１６０と接触する部分で消失していても良い。また第１コアビア１５０や第２コアビア１６０と接触する面のコア配線１３０の表面粗さ（例えば、Ｒａ、あるいはＲｚ）は、コア絶縁層１４０と接する面のコア配線１３０の表面粗さに比べて小さいことは有用である。コア配線１３０の粗化処理面と、ビアペースト３３０中の半田粉３７０等が反応することで、コア配線１３０の表面粗さが小さくなる場合があるためである。
なお複数の第１コアビア１５０を、途中に挟んだコア配線１３０を介してスタック状態で形成することは有用である。スタック状態とすることで、局所的にビアペースト３３０の更なる高圧縮が可能となる。
図１７〜図１８は、第１コアビア１５０の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真及び、そのトレース図である。
なお、図１７（Ａ）〜（Ｂ）は３０００倍、図１８（Ａ）〜（Ｂ）は６０００倍であり、それぞれＳＥＭ写真（Ａ）及びそのトレース図（Ｂ）を示している。
図１７及び図１８から、得られたビアホール導体は、金属充填率が９５体積％以上と非常に高いことが判る。図１７〜図１８に示すように、複数の配線同士を電気的に接続するビアホール導体は、樹脂部分２７０と金属部分２６０とを含んでいる。なお樹脂部分２７０はエポキシ樹脂を含む樹脂部分である。また金属部分２６０は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域２３０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域２４０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域２５０とを含んでいる。そして、第２金属領域２４０の大きさは（更には体積もしくは重さ、断面積の一つ以上）、第１金属領域２３０や第３金属領域２５０より大きい。こうすることで、複数のコア配線１３０同士は、第２金属領域２４０を介して電気的に接続することができる。また第２金属領域２４０の中に、第１金属領域２３０と第３金属領域２５０を互いに接触することなく点在させることで、合金化反応（更には金属間化合物の生成反応）をムラ無く均一に行なうことができる。
図１９〜図２０は、第１コアビア１５０とコア配線１３０（あるいは銅箔３６０）との界面部分の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真及び、そのトレース図である。
図１９〜図２０に示すように、第１コアビア１５０とすることで、コア配線１３０（あるいは銅箔３６０）と第１コアビア１５０との接続をより確実なものとできる。なお図１９〜２０は、コア配線１３０（あるいは銅箔３６０）と第１コアビア１５０との接続を示すが、第１コアビア１５０の代わりに、第２コアビア１６０としても同様な接続が可能のとなる。このように、コア配線１３０（あるいは銅箔３６０）とコア部分のビアとの接続は用途によって、第１コアビア１５０や第２コアビア１６０を使い分けることが有用である。
図２１は、発明者らが作成したビアホール導体のＸ線回折による分析結果の一例を示すグラフを示す図である。図２１において、［Ｉ］で示すピークはＣｕ（銅）である。［II］で示すピークはＢｉ（ビスマス）である。［III］で示すピークは錫（Ｓｎ）である。［IV］で示すピークは、金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎである。［Ｖ］で示すピークは、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5である。
図２１は、ビアホール導体に対する処理温度（２５℃、１５０℃、１７５℃、２００℃）における測定結果を１枚にまとめている。なお図２１においてＸ軸は２θ（単位は度）、Ｙ軸は強度（単位は任意）である。
なお測定に用いた試料は、ビアペーストからなるペレットを作製し、このペレットの処理温度を変化させて、各測定サンプルとした。またＸ線回折には、株式会社リガク製のＲＩＮＴ−２０００を用いた。
図２１のＸ線回折（ＸＲＤ、Ｘ-Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）のグラフより、サンプル温度が２５℃の場合は、Ｃｕ（I）、Ｂｉ（II）、Ｓｎ（III）のピークは検出されるが、Ｃｕ3Ｓｎ（IV）やＣｕ6Ｓｎ5（Ｖ）のピークは検出されていないことが判る。
図２１のサンプル温度が１５０℃のグラフより、Ｃｕ（I）、Ｂｉ（II）、Ｓｎ（III）のピークに加えて、僅かであるがＣｕ6Ｓｎ5（Ｖ）のピークが現れていることが判る。
このように、本実施の形態で示すように、更には、前述の図１０（Ｂ）や、図１３、図１４（Ａ）（Ｂ）で示すように、貫通孔からビアペーストの一部が突出した突出部を表出させ、この突出部を覆うように、金属箔を配置し、ビアペースト中に含まれているＣｕ粉や半田粉からなる金属粉同士が互いに変形するまで圧着させ、更にビアペースト中に含まれている樹脂の一部を電気絶縁性基材側へ流動させることにより、前記ビアペーストを、７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分とすることで、こうした合金化反応（更には金属間化合物化反応）を安定して行なうことができる。そしてこうして作製した第１コアビア１５０は、樹脂部分が少ない分、物理的強度が高い。
なおコアビアの全てを、第１コアビア１５０とする必要はない。第２コアビア１６０、第１コアビア１５０と、一つの多層配線基板１１０の中で使い分けることは有用である。
図２１のサンプル温度が１７５℃のグラフより、Ｃｕ（I）、Ｂｉ（II）、Ｃｕ6Ｓｎ5（Ｖ）のピークに加え、Ｃｕ3Ｓｎ（IV）のピークが現れていることが判る。またＳｎ（III）のピークは殆ど無くなっている。以上より、Ｃｕ粉とＳｎ−Ｂｉの半田粉との合金化反応、更には金属間化合物の形成反応が、均一に進んでいることが判る。このように、前述の図１０（Ｂ）や、図１３、図１４（Ａ）（Ｂ）で示すように、貫通孔３２０からビアペースト３３０の一部が突出した突出部３４０を表出させ、この突出部３４０を覆うように、銅箔３６０を配置し、ビアペースト３３０中に含まれている銅粉２１０や半田粉３７０からなる金属粉同士が互いに変形するまで圧着させ、更にビアペースト３３０中に含まれている樹脂の一部を電気絶縁性基材側へ流動させることが有用である。こうすることで、ビアペースト３３０を、７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分２６０と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分２７０とすることができ、合金化反応（更には金属間化合物化反応）を安定して行なうことができる。
図２１のサンプル温度が２００℃のグラフより、Ｃｕ（I）、Ｂｉ（II）、Ｃｕ3Ｓｎ（IV）のピークは検出されるが、Ｓｎ（III）や、Ｃｕ6Ｓｎ5（Ｖ）のピークが消えていることが判る。以上より、Ｃｕ粉とＳｎ−Ｂｉの半田粉との合金化反応、更には金属間化合物の形成反応が進み、ＣｕとＳｎ−Ｂｉ半田粉との合金化反応、更には金属間化合物の反応は、Ｃｕ3Ｓｎ（IV）の生成で安定化したことが判る。
以上のように、本実施の形態が示すように、金属間化合物をＣｕ6Ｓｎ5（Ｖ）ではなくて、より安定したＣｕ3Ｓｎ（IV）とすることでビアペースト３３０が圧縮され、合金化してなるビアホール導体の高信頼性化が可能となる。
なお以上のような反応を、より均一に行なうためには、前述の図１０（Ｂ）や、図１３、図１４（Ａ）（Ｂ）で示すように、貫通孔３２０からビアペースト３３０の一部が突出してなる突出部３４０を表出させることが有用である。
そしてこの突出部３４０を覆うように、銅箔３６０を配置し、ビアペースト３３０中に含まれている銅粉２１０や半田粉３７０からなる金属粉同士が互いに変形するまで圧着させることが有用である。更にビアペースト３３０中に含まれている樹脂等の一部を、ビアペースト３３０の外部へ流動させることにより、ビアペースト３３０を、７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分とすることが可能となる。こうすることで、金属間化合物をＣｕ6Ｓｎ5（Ｖ）から、より安定したＣｕ3Ｓｎ（IV）とする合金化反応（あるいは金属間化合物化反応）を、より安定して行なうことができる。
なお耐熱フィルム２９０の厚みは、３μｍ以上５５μｍ以下（更には５０μｍ以下、更には３５μｍ以下）が望ましい。なお耐熱フィルムの厚みが３μｍ未満の場合、フィルム強度が低下し、ビアペースト３３０の圧縮効果が得られない場合がある。５５μｍを超えると、銅粉２１０と半田粉３７０との高圧縮が得られない場合がある。
また耐熱フィルム２９０の表面に設ける硬化性接着層２８０の厚みは、片側で１μｍ以上１５μｍ以下が望ましい。１μｍ未満の場合、所定の密着強度が得られない場合がある。また１５μｍを超えると、ビアペースト３３０の圧縮効果が得られない場合がある。なお、耐熱フィルム２９０単体の厚みの方が、片側の硬化性接着層２８０の厚みより厚い方が有用である。
発明者らの実験では、耐熱フィルム２９０の厚みが７５μｍの場合、ビアホール導体中に占める金属部分２６０の体積％を６０体積％〜７０体積％程度までしか増加させることができなかったが、耐熱フィルム２９０の厚みが５０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの硬化性接着層２８０を形成したので、トータル厚みは７０μｍとなった）の場合、８０〜８２体積％が実現できた。また耐熱フィルム２９０の厚みが４０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの硬化性接着層２８０を形成したので、トータル厚みは６０μｍとなった）の場合、８３〜８５体積％が実現できた。耐熱フィルム２９０の厚みが３０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの硬化性接着層２８０を形成したので、トータル厚みは５０μｍとなった）の場合、８９〜９１体積％が実現できた。更に耐熱フィルム２９０の厚みが２０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの硬化性接着層２８０を形成したので、トータル厚みは４０μｍとなった）の場合、８７〜９５体積％が実現できた。更に耐熱フィルムの厚みが１０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの硬化性接着層２８０を形成したので、トータル厚みは３０μｍとなった）の場合、９８〜９９．５体積％が実現できた。
一方、比較品として試作したサンプル（耐熱フィルムの厚み７５μｍ、両側の硬化性接着層の厚みがそれぞれ１０μｍずつ）の場合、ビアホール導体中に占める金属部分２６０の体積％を６０体積％〜７０体積％程度までしか増加させることができなかった。
以上より、耐熱フィルム２９０の厚みが５５μｍ以下となることで、その体積％が急激に増加することが判る。
以上のように、多層配線基板１１０において、第１コアビア１５０、第２コアビア１６０を組合せることは有用である。また第１コアビア１５０、第２コアビア１６０に加え、第３コアビアとしてメッキによるビア、あるいは金属粉の圧接によるビア等を組み合わせることも有用である。
なお第１コアビア１５０、第２コアビア１６０の作り方は、上述した製造方法に限定する必要は無い。また第１コアビア１５０、第２コアビア１６０を、敢えて互いに区別する必要もない。これは第１コアビア１５０、第２コアビア１６０は、共に金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下であるからである。
更に第１コアビア１５０、第２コアビア１６０は、共に金属部分２６０中のＣｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量組成比（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）が、図１５に示す三角図において、Ａ（０．３７：０．５６７：０．０６３）、Ｂ（０．２２：０．３２７６：０．４５２４）、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）を頂点とする四角形で囲まれる領域にあるためである。
本発明によれば、携帯電話等に使われる多層配線基板の更なる低コスト化、小型化、高機能化、高信頼性化が実現できる。またビアペースト側からも、ビアの小径化ビアペーストの反応物の形成に最適なものを提案することで、多層配線基板の小型化、高信頼性化に貢献する。
１１０ 多層配線基板
１２０ コア基板部
１３０ コア配線
１４０、１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ コア絶縁層
１５０ 第１コアビア
１６０ 第２コアビア
１７０ 第３コアビア
１８０ ビルドアップ部
１９０ ビルド配線
２００ ビルド絶縁層
２１０ 銅粉
２２０ 面接触部
２３０ 第１金属領域
２４０ 第２金属領域
２５０ 第３金属領域
２６０ 金属部分
２７０ 樹脂部分
２８０ 硬化性接着層
２９０ 耐熱フィルム
３００ 未硬化基材
３１０ 保護フィルム
３２０ 貫通孔
３３０ ビアペースト
３４０ 突出部
３５０、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ 矢印
３６０ 銅箔
３７０ 半田粉
３８０ 有機成分
３９０ 芯材
４００ 半硬化樹脂
４１０ 圧縮性基材

Claims (10)

  1. 電気絶縁性基材と、
    前記電気絶縁性基材を介して配設された複数の配線と、
    前記電気絶縁性基材を貫通するように設けられた前記複数の配線同士を電気的に接続する複数のビアホール導体と、を有するコア基板部と、
    このコア基板部の上に形成されたビルドアップ部と、を有する多層配線基板であって、
    前記複数のビアホール導体の内、少なくとも一つ以上の前記ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを含み、
    前記樹脂部分は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂であり、
    前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、
    前記第２金属領域は、前記第１金属領域や前記第３金属領域より大きく、
    前記複数の配線同士は、前記第２金属領域を介して電気的に接続され、
    前記第２金属領域の中に、前記第１金属領域と、前記第３金属領域が、互いに接触することなく点在し、
    前記第２金属領域は、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含み、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎの比が０．１０以下であることを特徴とする多層配線基板。
  2. 電気絶縁性基材と、
    前記電気絶縁性基材を介して配設された複数の配線と、
    前記電気絶縁性基材を貫通するように設けられた前記複数の配線同士を電気的に接続する複数のビアホール導体と、を有するコア基板部と、
    このコア基板部の上に形成されたビルドアップ部と、を有する多層配線基板であって、
    前記複数のビアホール導体の内、少なくとも一つ以上の前記ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを含み、
    前記樹脂部分は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂であり、
    前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、
    前記第２金属領域は、前記第１金属領域や前記第３金属領域より大きく、
    前記複数の配線同士は、前記第２金属領域を介して電気的に接続され、
    前記第２金属領域の中に、前記第１金属領域と、前記第３金属領域が、互いに接触することなく点在し、
    前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、錫を主成分とする第４金属領域は、前記金属部分の０．５重量％以下であることを特徴とする多層配線基板。
  3. 前記金属部分中のＣｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量組成比（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）が、三角図において、Ａ（０．３７：０．５６７：０．０６３）、Ｂ（０．２２：０．３２７６：０．４５２４）、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０.０１）を頂点とする四角形で囲まれる領域にあることを特徴とする請求項１〜２の何れか１項に記載の多層配線基板。
  4. 前記ビアホール導体は、７４.０体積％以上９９．５体積％以下の金属部分と、０．５体積％以上２６．０体積％以下の樹脂部分を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の多層配線基板。
  5. 前記ビアホール導体中の前記第１金属領域と、前記第２金属領域との合計の重量割合が２０〜９０％の範囲である請求項１〜４の何れか１項に記載の多層配線基板。
  6. 前記樹脂部分はエポキシ樹脂硬化物を含む請求項１〜５の何れか１項に記載の多層配線基板。
  7. 前記ビアホール導体の比抵抗が１．００×１０-7Ω・ｍ〜５．００×１０-7Ω・ｍであることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の多層配線基板。
  8. 前記絶縁性基材は、厚み５５μｍ以下の耐熱フィルムとその一面以上に形成された熱硬化性接着層とからなることを特徴とする請求項１〜２の何れか１項に記載の多層配線基板。
  9. 少なくともコア基板部もしくはビルドアップ部のいずれか一つ以上にビアホール導体を有した多層配線基板の製造方法であって、
    少なくとも、プリプレグまたは電気絶縁性基材の両側に熱硬化性樹脂層を介して保護フィルムを付与する保護フィルム付与工程と、
    前記保護フィルムで被覆された耐熱フィルムに、前記保護フィルムの外側から穿孔することにより、貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
    前記貫通孔に、少なくとも銅粉と半田粉とを含む金属粉と樹脂とを含む、ビアペーストを充填する充填工程と、
    前記充填工程の後、保護フィルムを剥離することにより、前記貫通孔から前記ビアペーストの一部が突出した突出部を表出させる突出部形成工程と、
    前記突出部を覆うように、前記耐熱フィルムの表面に金属箔を配置する配置工程と、
    前記金属箔を前記耐熱フィルムの表面に圧着させ、同時に、前記金属粉が互いに変形するまで圧着させることで、前記樹脂の一部を前記電気絶縁性基材側へ流動させることにより、前記ビアペースト中の前記樹脂を低減する圧着工程と、
    前記圧着工程の後、加熱し、第２金属領域を、金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5と金属間化合物Ｃｕ3Ｓｎを含むと共に、Ｃｕ6Ｓｎ5／Ｃｕ3Ｓｎを０．１０以下とする加熱工程と、を備えている多層配線基板の製造方法。
  10. 少なくともコア基板部もしくはビルドアップ部のいずれか一つ以上にビアホール導体を有した多層配線基板の製造方法であって、
    少なくとも、プリプレグまたは電気絶縁性基材の両側に熱硬化性樹脂層を介して保護フィルムを付与する保護フィルム付与工程と、
    前記保護フィルムで被覆された耐熱フィルムに、前記保護フィルムの外側から穿孔することにより、貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
    前記貫通孔に、少なくとも銅粉と半田粉とを含む金属粉と樹脂とを含む、ビアペーストを充填する充填工程と、
    前記充填工程の後、保護フィルムを剥離することにより、前記貫通孔から前記ビアペーストの一部が突出した突出部を表出させる突出部形成工程と、
    前記突出部を覆うように、前記耐熱フィルムの表面に金属箔を配置する配置工程と、
    前記金属箔を前記耐熱フィルムの表面に圧着させ、同時に、前記金属粉が互いに変形するまで圧着させることで、前記樹脂の一部を前記電気絶縁性基材側へ流動させることにより、前記ビアペースト中の前記樹脂を低減する圧着工程と、
    前記圧着工程の後、加熱し、前記金属部分は、少なくとも銅を主成分とする第１金属領域と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマスを主成分とする第３金属領域とを含み、錫を主成分とする第４金属領域は、前記金属部分の０．５重量％以下とすることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
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