JP2015032806A - Alloy via paste and method of manufacturing wiring board using alloy via paste - Google Patents

Alloy via paste and method of manufacturing wiring board using alloy via paste Download PDF

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中村 禎志
Sadashi Nakamura
禎志 中村
檜森 剛司
Goji Himori
剛司 檜森
小松 慎五
Shingo Komatsu
慎五 小松
越後 文雄
Fumio Echigo
文雄 越後
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multilayer wiring board capable of responding to the need for lead-free.SOLUTION: In a wiring board having a via hole conductor, the via hole conductor includes a metal portion and a resin portion. The metal portion has a first metal region, a second metal region and a third metal region, where copper particles forming an aggregate form a surface contact part by coming into surface contact with each other, and at least a part of the second metal region is in contact with the first metal region, in the alloy via paste for wiring board. The alloy via paste has any one or more of liquid components of at least copper particles having a first reactive adsorption layer on the surface, Sn-Bi solder particles having a second reactive adsorption layer on the surface, and a liquid reactive resin or liquid organic solvent.

Description

本発明は、合金ビアペースト及び合金ビアペーストを用いた配線基板の製造方法に関するものである。詳しくは、ビアホール導体の低抵抗化及び接続信頼性の改良に関する。   The present invention relates to an alloy via paste and a method for manufacturing a wiring board using the alloy via paste. More specifically, the present invention relates to lowering the resistance of via-hole conductors and improving connection reliability.

従来、絶縁樹脂層に三次元的に形成された2つの配線間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。   Conventionally, a multilayer wiring board obtained by interlayer connection between two wirings three-dimensionally formed on an insulating resin layer is known. As such an interlayer connection method, a via-hole conductor is known which is formed by filling a hole formed in an insulating resin layer with a conductive paste. A via-hole conductor in which metal particles containing copper (Cu) are filled instead of the conductive paste and these metal particles are fixed with an intermetallic compound is also known.

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Cu粒子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。   Specifically, for example, Patent Document 1 below discloses a via-hole conductor having a matrix domain structure in which domains composed of a plurality of Cu particles are interspersed in a matrix of CuSn compounds.

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。   Further, for example, Patent Document 2 below discloses a sinterable composition used for forming a via-hole conductor, which includes a high-melting-point particle phase material containing Cu and a low-melting-point material selected from metals such as tin (Sn) or a tin alloy. We are disclosing things. Such sinterable compositions are compositions that are sintered in the presence of a liquid phase or a transient liquid phase.

また、例えば、下記特許文献3は、錫−ビスマス(Sn−Bi)系金属粒子と銅粒子を含む導電性ペーストをSn−Bi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。   Further, for example, Patent Document 3 below discloses that the outer periphery of a copper particle is obtained by heating a conductive paste containing tin-bismuth (Sn-Bi) -based metal particles and copper particles at a temperature equal to or higher than the melting point of the Sn-Bi-based metal particles. Discloses a via-hole conductor material in which an alloy layer having a solid phase temperature of 250 ° C. or higher is formed. Such a via-hole conductor material has a high connection reliability since the interlayer connection is performed by joining the alloy layers having a solid phase temperature of 250 ° C. or higher, and the alloy layer does not melt even in a heat cycle test or a reflow resistance test. It is described that it can be obtained.

また、例えば、下記特許文献4は、銅および錫を合計で80〜97重量%と、ビスマスを3〜20重量%の割合で含有するビアホール導体を備えた多層配線基板を開示している。   Further, for example, Patent Document 4 below discloses a multilayer wiring board provided with a via-hole conductor containing copper and tin in a proportion of 80 to 97% by weight and bismuth in a proportion of 3 to 20% by weight.

こうした従来の課題に対して、発明者らは特許文献5に示される、合金ビアを用いた配線基板や配線基板の製造方法、ビアペースト等を開発してきた。   In response to such conventional problems, the inventors have developed a wiring board using an alloy via, a manufacturing method of the wiring board, a via paste, and the like, as disclosed in Patent Document 5.

本発明は、特許文献5の更なる改良を目指すものである。   The present invention aims to further improve Patent Document 5.

一方、従来の圧接系の銅ペーストとして、特許文献6では、導電粉と硬化性樹脂と硬化剤と反応性希釈剤とを含有する導電性ペーストであって、前記硬化性樹脂がダイマー酸型エポキシ樹脂を含み、前記硬化剤の含有量が0.3質量%未満であり、前記反応性希釈剤が高級アルコールグリシジルエーテルを含む導電性ペーストが、提案されている。   On the other hand, as a conventional copper paste of pressure welding system, Patent Document 6 discloses a conductive paste containing conductive powder, a curable resin, a curing agent, and a reactive diluent, and the curable resin is a dimer acid type epoxy. A conductive paste containing a resin, the content of the curing agent being less than 0.3% by mass, and the reactive diluent containing a higher alcohol glycidyl ether has been proposed.

しかしながら、こうした従来の銅を主体とした圧接系の導電ペーストでは、発明者らが特許文献5で目指した合金ビアペーストを製造することができない。   However, such a conventional pressure contact type conductive paste mainly composed of copper cannot produce the alloy via paste aimed by the inventors in Patent Document 5.

また特許文献7では、有機ビヒクルと銅粉とからなるプリント配線板の導体形成に用いる銅ペーストにおいて、前記銅粉は、カルボン酸含有有機溶媒で表面処理を施し、凝集粒子に風力サーキュレータを用いて解粒処理したものである銅ペーストや、この銅ペーストを用いて形成した導体を含んだプリント配線板が提案されている。   Moreover, in patent document 7, in the copper paste used for conductor formation of the printed wiring board which consists of an organic vehicle and copper powder, the said copper powder performs surface treatment with a carboxylic acid containing organic solvent, and uses a wind circulator for agglomerated particles. A copper paste that has been pulverized and a printed wiring board that includes a conductor formed using the copper paste have been proposed.

しかしながら、こうした従来の銅を主体とした圧接系の導電ペーストでは、発明者らが特許文献5で目指した合金ビアペーストを製造することができない。   However, such a conventional pressure contact type conductive paste mainly composed of copper cannot produce the alloy via paste aimed by the inventors in Patent Document 5.

また特許文献8では、合金系のビアペーストが提案されているが、ビアペースト中にフラックス成分や架橋剤が2〜60体積%と多量に含まれている。そのため絶縁材料であるフラックス成分や架橋剤等が合金反応を阻害し、ビア抵抗に影響を与える可能性が考えられる。   Further, Patent Document 8 proposes an alloy-based via paste, but the via paste contains a large amount of 2 to 60% by volume of a flux component and a crosslinking agent. Therefore, there is a possibility that a flux component, a crosslinking agent, or the like, which is an insulating material, inhibits the alloy reaction and affects via resistance.

特開2000−49460号公報JP 2000-49460 A 特開平10−7933号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-7933 特開2002−94242号公報JP 2002-94242 A 特開2002−290052号公報JP 2002-290052 A 特許第4795488号公報Japanese Patent No. 4795488 特開2011−29204号公報JP 2011-29204 A 特許第423333号公報Japanese Patent No. 423333 米国特許第5948533号明細書US Pat. No. 5,948,533

特許文献1に開示されたビアホール導体について図29を参照して詳しく説明する。図29は、特許文献1に開示された多層配線基板の配線1とビアホール導体2との接続部分の模式断面図である。   The via-hole conductor disclosed in Patent Document 1 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 29 is a schematic cross-sectional view of a connection portion between the wiring 1 and the via-hole conductor 2 of the multilayer wiring board disclosed in Patent Document 1.

図29の模式断面図においては、多層配線基板の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、CuSn、CuSn等の金属間化合物4を含むマトリクスと、金属間化合物4を含むマトリクス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。 In the schematic cross-sectional view of FIG. 29, the via-hole conductor 2 is in contact with the wiring 1 formed on the surface of the multilayer wiring board. The via-hole conductor 2 includes a matrix containing an intermetallic compound 4 such as Cu 3 Sn or Cu 6 Sn 5 and a copper-containing powder 3 scattered as domains in the matrix containing the intermetallic compound 4. In this via-hole conductor 2, a matrix domain structure is formed by setting the weight ratio represented by Sn / (Cu + Sn) in the range of 0.25 to 0.75.

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ボイドやクラック(図29中の5)が発生しやすいという問題があった。   However, such a via-hole conductor 2 has a problem that voids and cracks (5 in FIG. 29) are likely to occur in the thermal shock test.

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CuSn、CuSn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CuSnが、各種信頼性試験の際の加熱により、CuSnに変化することにより、ビアホール導体2に内部応力が発生することにも起因する。 Such voids and cracks are caused by CuSn such as Cu 3 Sn, Cu 6 Sn 5, etc. when Cu is diffused into the Sn—Bi-based metal particles when the via-hole conductor 2 receives heat in a thermal shock test or reflow treatment, for example. It corresponds to a crack caused by the formation of a compound. In addition, such voids include Cu 3 Sn, which is an intermetallic compound of Cu and Sn contained in a Cu—Sn diffusion bonding portion formed at the interface between Cu and Sn, and is used in various reliability tests. This is also caused by the fact that internal stress is generated in the via-hole conductor 2 by changing to Cu 6 Sn 5 by heating.

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、および鉛(Pb)を含むために市場から求められている、Pbフリー化に対応することが困難であった。   In addition, the sinterable composition disclosed in Patent Document 2 is sintered in the presence or absence of a transient liquid phase, which occurs during, for example, a hot press for laminating a prepreg. It is a composition. Since such a sinterable composition contains Cu, Sn, and lead (Pb), it has been difficult to cope with the Pb-free requirement that is required from the market.

また、このような焼結性組成物は、加熱プレス時の温度が180℃から325℃と高い温度になるために、一般のガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させてなる絶縁樹脂層(ガラスエポキシ樹脂層と呼ばれることもある)に適用することは困難であった。   In addition, since such a sinterable composition has a high temperature at 180 ° C. to 325 ° C. at the time of hot pressing, an insulating resin layer (glass epoxy resin) obtained by impregnating a general glass fiber with an epoxy resin. It was difficult to apply to a layer).

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、Cu粒子の表層に形成される合金層の抵抗値が高い。そのために、Cu粒子や銀(Ag)粉等を含有する一般的な導電性ペーストのようにCu粒子間や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となるという問題があった。   In the via hole conductor material disclosed in Patent Document 3, the resistance value of the alloy layer formed on the surface layer of the Cu particles is high. Therefore, it becomes a high resistance value compared to a connection resistance value obtained only by contact between Cu particles or between Ag particles like a general conductive paste containing Cu particles, silver (Ag) powder or the like. There was a problem.

また、特許文献4に開示されたビアホール導体においても、後述するように、Cu粒子の表層に形成される合金層の抵抗値が高く、充分に低抵抗な層間接続が得られないという問題があった。   Further, the via hole conductor disclosed in Patent Document 4 also has a problem that the resistance value of the alloy layer formed on the surface layer of Cu particles is high and a sufficiently low resistance interlayer connection cannot be obtained, as will be described later. It was.

本発明は、絶縁樹脂層に三次元的に形成された2つの配線間を層間接続するための高い接続信頼性を有する低抵抗のビアホール導体を備えた多層配線基板であって、鉛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。   The present invention relates to a multilayer wiring board having a low resistance via-hole conductor having high connection reliability for interlayer connection between two wirings three-dimensionally formed on an insulating resin layer, which is lead-free An object of the present invention is to provide a multilayer wiring board that can cope with the above.

本発明の一局面は、少なくとも1つの絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の第一面に配設された第一配線と前記絶縁樹脂層の第二面に配設された第二配線と、前記絶縁樹脂層を貫通するように設けられた前記第一配線と前記第二配線とを電気的に接続するためのビアホール導体と、を有する配線基板であって、前記ビアホール導体は金属部分と樹脂部分とを含み、前記金属部分は、前記第一配線と前記第二配線とを電気的に接続する経路を形成する銅粒子の結合体を含む第一金属領域と、錫、錫−銅合金、及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第二金属領域と、前記第二金属領域に接する、ビスマスを主成分とする第三金属領域と、を有し、前記結合体を形成する前記銅粒子同士が互いに面接触することにより面接触部を形成しており、前記第二金属領域の少なくとも一部分が前記第一金属領域に接触している配線基板用の合金ビアペーストであって、少なくとも、表面に第1反応性吸着層を有する前記銅粒子と、表面に第2反応性吸着層を有する前記Sn−Bi半田粒子と、液状反応性樹脂または液状有機溶剤のいずれか一つ以上の液状成分と、を有する合金ビアペーストである。   One aspect of the present invention is at least one insulating resin layer, a first wiring disposed on the first surface of the insulating resin layer, a second wiring disposed on the second surface of the insulating resin layer, A wiring board having a via-hole conductor for electrically connecting the first wiring and the second wiring provided so as to penetrate the insulating resin layer, the via-hole conductor being a metal portion and a resin A first metal region including a combination of copper particles forming a path for electrically connecting the first wiring and the second wiring, and a tin, tin-copper alloy, And a second metal region mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of tin and copper intermetallic compounds, and a third metal region mainly composed of bismuth in contact with the second metal region. And the copper particles forming the combined body are in surface contact with each other. The surface contact portion is thereby formed, and at least a part of the second metal region is an alloy via paste for a wiring board in contact with the first metal region, and at least the first reactive adsorption on the surface Alloy via paste having the copper particles having a layer, the Sn-Bi solder particles having a second reactive adsorption layer on the surface, and one or more liquid components of a liquid reactive resin or a liquid organic solvent It is.

また本発明の他の一局面は、少なくとも、表面に第1反応性吸着層を有する前記銅粒子と、表面に第2反応性吸着層を有する前記Sn−Bi半田粒子と、液状反応性樹脂または液状有機溶剤のいずれか一つ以上の液状成分と、を有する合金ビアペーストであって、銅粒子の含有割合が30〜90質量%の範囲であり、前記銅粒子中の銅(Cu)と前記錫−ビスマス系半田粒子中の錫(Sn)との重量比(Cu/Sn)が1.59〜21.43の範囲であり、第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とは、共にカルボン酸を含む合金ビアペーストであり、請求項1に記載した配線基板の製造に有用である。   In another aspect of the present invention, at least the copper particles having a first reactive adsorption layer on the surface, the Sn-Bi solder particles having a second reactive adsorption layer on the surface, and a liquid reactive resin or One or more liquid components of a liquid organic solvent, and an alloy via paste having a copper particle content in the range of 30 to 90% by mass, the copper (Cu) in the copper particles and the The weight ratio (Cu / Sn) to tin (Sn) in the tin-bismuth solder particles is in the range of 1.59 to 21.43, and the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer are Both are alloy via pastes containing carboxylic acid, and are useful for the production of the wiring board according to claim 1.

また本発明の他の一局面は、請求項1に記載の合金ビアペーストを用いる配線基板の製造方法であって、絶縁樹脂シートの表面を保護フィルムで被覆する第1工程と、前記保護フィルムを介して前記絶縁樹脂シートに穿孔して貫通孔を形成する第2工程と、前記貫通孔に、銅粒子と錫−ビスマス系半田粒子と熱硬化性樹脂とを含み、前記銅粒子の含有割合が30〜90質量%の範囲であり、前記銅粒子中の銅(Cu)と前記錫−ビスマス系半田粒子中の錫(Sn)との重量比(Cu/Sn)が1.59〜21.43の範囲である、ビアペーストを充填する第3工程と、前記第3工程の後、前記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て形成される突出部を表出させる第4工程と、前記突出部を覆うように、前記絶縁樹脂シートの少なくとも一面に金属箔を配置する第5工程と、前記金属箔を前記絶縁樹脂シートの表面に圧着して前記突出部を通じて前記ビアペーストを前記錫−ビスマス系半田粒子の共晶温度未満の温度で圧縮することにより、前記銅粒子同士が互いに面接触して形成された面接触部を有する、前記銅粒子の結合体を形成させる第6工程と、前記第6工程の後、前記ビアペーストを前記錫−ビスマス系半田粒子の共晶温度以上で加熱する第7工程と、を備えることを特徴とする配線基板の製造方法とする。   Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a wiring board using the alloy via paste according to claim 1, wherein the first step of covering the surface of the insulating resin sheet with a protective film, and the protective film A second step of drilling the insulating resin sheet to form a through hole, and the through hole includes copper particles, tin-bismuth solder particles and a thermosetting resin, and the content ratio of the copper particles is The weight ratio (Cu / Sn) of copper (Cu) in the copper particles and tin (Sn) in the tin-bismuth solder particles is 1.59 to 21.43. A third step of filling the via paste, and a protruding portion formed by protruding a part of the via paste from the through hole by peeling the protective film after the third step. The fourth step to be exposed and covering the protrusion As described above, the fifth step of disposing a metal foil on at least one surface of the insulating resin sheet, and press-bonding the metal foil to the surface of the insulating resin sheet and passing the via paste through the protrusions to the tin-bismuth solder particles A sixth step of forming a bonded body of copper particles having a surface contact portion formed by surface contact between the copper particles by compressing at a temperature lower than the eutectic temperature; And a seventh step of heating the via paste at a temperature equal to or higher than the eutectic temperature of the tin-bismuth solder particles.

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。   The objects, features, aspects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

本発明によれば、配線基板に形成されるビアホール導体に含有される銅粒子同士が互いに面接触して形成された面接触部を有する銅粒子の結合体により、低抵抗の導通路が形成されて抵抗値の低い層間接続が実現される。   According to the present invention, a low-resistance conductive path is formed by a combination of copper particles having a surface contact portion formed by surface contact between copper particles contained in via-hole conductors formed on a wiring board. Thus, interlayer connection with a low resistance value is realized.

更に、銅粒子の結合体、銅粒子の結合体を含む第一金属領域、第二金属領域、あるいは第二金属領域に接する第三金属領域の周囲に、樹脂部分に囲まれた状態で、錫−ビスマス系半田粒子を点在させることで、これら金属部分の信頼性を高める。   Further, the copper particle bonded body, the first metal region containing the copper particle bonded body, the second metal region, or the third metal region in contact with the second metal region, surrounded by the resin portion, tin -Increasing the reliability of these metal parts by interspersing bismuth-based solder particles.

(A)は、第一実施形態における多層配線基板11の模式断面図であり、(B)は、図1(A)におけるビアホール導体14付近の拡大模式断面図(A) is a schematic cross-sectional view of the multilayer wiring board 11 in the first embodiment, and (B) is an enlarged schematic cross-sectional view of the vicinity of the via-hole conductor 14 in FIG. 1 (A). 第一実施形態における多数の銅粒子7が互いに面接触することにより形成された銅粒子の結合体17aが配線12間の導通路23になることを説明するための説明図Explanatory drawing for demonstrating that the coupling | bonding body 17a of the copper particle formed when the many copper particles 7 in 1st embodiment mutually surface-contacted becomes the conduction path 23 between the wirings 12. FIG. Cu/Snが1.59より小さい場合におけるビアホール導体を説明するための模式断面図Schematic cross-sectional view for explaining a via-hole conductor when Cu / Sn is smaller than 1.59 第一実施形態における多層配線基板11の製造方法の一例を説明するための工程断面図Process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing method of the multilayer wiring board 11 in 1st embodiment 多層配線基板11の製造方法の一例を説明するための図4の続きの工程断面図Process sectional drawing following FIG. 4 for explaining an example of the manufacturing method of the multilayer wiring board 11 多層配線基板11の製造方法の一例を説明するための図5の続きの工程断面図Process sectional drawing following FIG. 5 for explaining an example of the manufacturing method of the multilayer wiring board 11 第一実施形態における、樹脂シート25の貫通孔に充填されたビアペースト28を圧縮するときの様子を説明するための断面模式図Sectional schematic diagram for demonstrating a mode when compressing the via paste 28 with which the through-hole of the resin sheet 25 in 1st embodiment was filled. (A)は、第二実施形態における多層配線基板111の模式断面図であり、(B)は、図8(A)におけるビアホール導体14付近の拡大模式断面図(A) is a schematic cross-sectional view of the multilayer wiring board 111 in the second embodiment, and (B) is an enlarged schematic cross-sectional view in the vicinity of the via-hole conductor 14 in FIG. 8 (A). 多層配線基板111の製造方法の一例を説明するための工程断面図Process sectional drawing for demonstrating an example of the manufacturing method of the multilayer wiring board 111 多層配線基板111の製造方法の一例を説明するための図9の続きの工程断面図Process sectional drawing following FIG. 9 for explaining an example of the manufacturing method of the multilayer wiring board 111 多層配線基板111の製造方法の一例を説明するための図10の続きの工程断面図Process sectional drawing following FIG. 10 for explaining an example of the manufacturing method of the multilayer wiring board 111 第二実施形態における、プリプレグ125の貫通孔27に充填されたビアペースト28を圧縮するときの様子を説明するための断面模式図Sectional schematic diagram for demonstrating a mode when the via paste 28 with which the through-hole 27 of the prepreg 125 was filled in 2nd embodiment is compressed. 実施例1で得られたビアホール導体におけるCu/Snの重量比率に対する抵抗値(1via/mΩ)を示すグラフThe graph which shows resistance value (1via / mohm) with respect to the weight ratio of Cu / Sn in the via-hole conductor obtained in Example 1 (A)は、実施例で得られた多層配線基板のビア導体の断面の3000倍の電子顕微鏡(SEM)写真、(B)はそのトレース図(A) is an electron microscope (SEM) photograph of 3000 times the cross section of the via conductor of the multilayer wiring board obtained in the example, and (B) is a trace diagram thereof. (A)は、実施例1で得られた多層配線基板のビアホール導体の断面の6000倍のSEM写真、(B)はそのトレース図(A) is a SEM photograph of 6000 times the cross section of the via-hole conductor of the multilayer wiring board obtained in Example 1, and (B) is a trace view thereof. (A)は、実施例1で得られた多層配線基板のビアホール導体の断面のSEM写真、(B)はそのトレース図(A) is the SEM photograph of the cross section of the via-hole conductor of the multilayer wiring board obtained in Example 1, (B) is the trace figure. (A)は、図15のSEM写真のCu元素のマッピングを行ったときの図、(B)はそのトレース図(A) is a figure when mapping of Cu element of the SEM photograph of FIG. 15, (B) is the trace figure. (A)は、図15のSEM写真のSn元素のマッピングを行ったときの図、(B)はそのトレース図(A) is the figure when Sn element mapping of the SEM photograph of FIG. 15 is performed, (B) is the trace figure. (A)は、図15のSEM写真のBi元素のマッピングを行ったときの図、(B)はそのトレース図(A) is a figure when mapping of Bi element of the SEM photograph of FIG. 15, (B) is the trace figure. 従来知られた特許文献4の導電性ペーストから得られるビアホール導体と、本発明に係るビアホール導体との抵抗値を比較したグラフThe graph which compared the resistance value of the via-hole conductor obtained from the electrically conductive paste of patent document 4 known conventionally, and the via-hole conductor which concerns on this invention ペーストNo.6で得られた多層配線基板のビアホール導体の断面の3000倍のSEM写真及びそのトレース図Paste No. SEM photograph of the cross section of the via-hole conductor of the multilayer wiring board obtained in 6 and its trace figure 合金ビアペーストを用いた配線基板の製造方法の一例を説明する断面図Sectional drawing explaining an example of the manufacturing method of the wiring board using an alloy via paste 図22に示すサンプルが加圧、加熱された場合の合金ビアペースト内部の様子を拡大して説明する断面図Sectional drawing which expands and demonstrates the mode inside an alloy via paste when the sample shown in FIG. 22 is pressurized and heated 複数の処理済銅粒子や処理済半田粒子の圧接体の表面に、硬化済樹脂層が形成された様子を示す断面図Sectional drawing which shows a mode that the cured resin layer was formed in the surface of the press-contact body of several processed copper particles and processed solder particles (A)(B)は、エポキシ樹脂(エポキシ樹脂の一例は、ダイマー酸ジグリシジルエステルである)と、液状成分中に含まれる反応性樹脂との硬化反応の一例を示す模式図(A) and (B) are schematic views showing an example of a curing reaction between an epoxy resin (an example of an epoxy resin is dimer acid diglycidyl ester) and a reactive resin contained in a liquid component. 複数の処理済銅粒子や処理済半田粒子の圧接体の表面に、カルボキシル基を有する反応性吸着層が形成されている様子を示す模式図Schematic diagram showing how a reactive adsorption layer having a carboxyl group is formed on the surface of a pressed body of a plurality of treated copper particles and treated solder particles カルボキシル基を有する反応性吸着層と、液状成分に添加されていた反応性樹脂の一部とが、反応して形成した硬化済樹脂層の一例を示す断面図Sectional drawing which shows an example of the cured resin layer which the reactive adsorption layer which has a carboxyl group, and a part of reactive resin added to the liquid component reacted and formed 発明者らが試作した合金ビアペーストの室温(25℃)放置時の粘度変化の一例を示すグラフThe graph which shows an example of the viscosity change at the time of leaving to room temperature (25 degreeC) of the alloy via paste which the inventors made as an experiment 従来のビア導体の断面を説明するための模式断面図Schematic cross-sectional view for explaining a cross section of a conventional via conductor

[第一実施形態]
図1(A)は、本実施形態のビアホール導体14を備えた多層配線基板11の模式断面図である。また、図1(B)は、図1(A)の多層配線基板11におけるビアホール導体14付近の拡大模式断面図である。
[First embodiment]
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view of a multilayer wiring board 11 provided with a via-hole conductor 14 of the present embodiment. FIG. 1B is an enlarged schematic cross-sectional view of the vicinity of the via-hole conductor 14 in the multilayer wiring board 11 of FIG.

図1(A)に示すように、多層配線基板11は、絶縁樹脂層13に三次元的に形成された銅箔等の金属箔から形成された複数の配線12が、絶縁樹脂層13を貫通するビアホール導体14により電気的に層間接続されている。   As shown in FIG. 1A, in the multilayer wiring board 11, a plurality of wirings 12 formed of a metal foil such as a copper foil three-dimensionally formed on the insulating resin layer 13 penetrates the insulating resin layer 13. The via-hole conductor 14 is electrically connected to the interlayer.

図1(B)は、ビアホール導体14付近の拡大模式断面図である。図1(B)中、12(12a,12b)は配線、13は絶縁樹脂層、14はビアホール導体である。ビアホール導体14は、金属部分15と樹脂部分16とを含む。   FIG. 1B is an enlarged schematic cross-sectional view near the via-hole conductor 14. In FIG. 1B, 12 (12a, 12b) is a wiring, 13 is an insulating resin layer, and 14 is a via-hole conductor. The via-hole conductor 14 includes a metal portion 15 and a resin portion 16.

絶縁樹脂層13としては、従来から知られた多層配線基板の絶縁層が特に限定なく用いられる。本実施形態においては、耐熱性樹脂シート13aの両表面に硬化樹脂層13bが積層された積層耐熱樹脂シートを用いている。   As the insulating resin layer 13, a conventionally known insulating layer of a multilayer wiring board is used without particular limitation. In the present embodiment, a laminated heat resistant resin sheet in which a cured resin layer 13b is laminated on both surfaces of the heat resistant resin sheet 13a is used.

金属部分15は、Cu粒子7から形成された第一金属領域17と、錫、錫−銅合金、及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第二金属領域18と、Biを主成分とする第三金属領域19とを含む。   The metal portion 15 includes a first metal region 17 formed from the Cu particles 7 and a main component of at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound. A two-metal region 18 and a third metal region 19 containing Bi as a main component are included.

また、さらに、未反応の錫−ビスマス系半田粒子である第四金属領域22を含む。第四金属領域である錫−ビスマス系半田粒子は樹脂部分16に囲まれて点在している。Cu粒子7の少なくとも一部は、それらが互いに直接面接触した面接触部20を介して接触結合されることにより破線で示した部分に銅粒子の結合体17aを形成している。そして、結合体17aが上層の配線12aと下層の配線12bとを電気的に接続する低抵抗の導通路として機能する。   Furthermore, the fourth metal region 22 which is an unreacted tin-bismuth solder particle is included. Tin-bismuth-based solder particles that are the fourth metal region are surrounded by the resin portion 16 and are scattered. At least a part of the Cu particles 7 are contact-bonded via the surface contact portions 20 that are in direct surface contact with each other, thereby forming a bonded body 17a of copper particles in a portion indicated by a broken line. The combined body 17a functions as a low-resistance conductive path that electrically connects the upper wiring 12a and the lower wiring 12b.

Cu粒子7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。Cu粒子7の平均粒径が小さすぎる場合には、ビアホール導体14中において、後述するように面接触部を形成しにくく、また、接触点が多くなるため導通抵抗が大きくなる傾向がある。   The average particle diameter of the Cu particles 7 is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm. When the average particle diameter of the Cu particles 7 is too small, it is difficult to form a surface contact portion in the via-hole conductor 14 as will be described later, and the conduction resistance tends to increase because the number of contact points increases.

一方、Cu粒子7の平均粒径が大きすぎる場合には、30〜150μmφのように径の小さいビアホール導体14を形成しようとした場合に、充填率を高めにくくなることにより、導通抵抗が大きくなる傾向がある。とくに、最大直径が30〜150μmのような微細なビアホール導体の場合には銅粒子の平均粒径が3〜10μmの範囲であることが好ましい。   On the other hand, when the average particle diameter of the Cu particles 7 is too large, the conduction resistance is increased by making it difficult to increase the filling rate when trying to form a via-hole conductor 14 having a small diameter such as 30 to 150 μmφ. Tend. In particular, in the case of a fine via-hole conductor having a maximum diameter of 30 to 150 μm, the average particle diameter of the copper particles is preferably in the range of 3 to 10 μm.

Cu粒子7の純度は、90質量%以上、さらには99質量%以上であることが好ましい。Cu粒子7はその銅純度が高いほどより柔らかくなる。そのために後述する加圧工程において押し潰されやすくなるために、複数のCu粒子7同士が接触する際にCu粒子7が容易に変形することにより、Cu粒子7同士の接触面積が大きくなる。また、純度が高い場合には、Cu粒子7の抵抗値がより低くなる点からも好ましい。   The purity of the Cu particles 7 is preferably 90% by mass or more, and more preferably 99% by mass or more. The Cu particles 7 become softer as the copper purity is higher. Therefore, since it becomes easy to be crushed in the pressurization process mentioned below, when a plurality of Cu particles 7 contact each other, Cu particles 7 are easily deformed, thereby increasing a contact area between Cu particles 7. Moreover, when purity is high, it is preferable also from the point that the resistance value of the Cu particle 7 becomes lower.

ここで、銅粒子同士の面接触とは銅粒子同士が触れる程度に接触しているのではなく、加圧圧縮されて塑性変形するまで互いに変形し、その結果として互いの銅粒子同士の間の接点が広がって、隣接する銅粒子同士が面で接触している状態をいう。このように、互いの銅粒子同士が互いに塑性変形するまで変形し、密着させることで、圧縮応力を開放した後も、銅粒子間の面接触部が保持される。   Here, the surface contact between the copper particles is not in contact with the degree to which the copper particles touch each other, but is deformed to each other until being compressed and compressed and plastically deformed, and as a result, between the copper particles. A state where the contact is spread and adjacent copper particles are in contact with each other on the surface. Thus, even after releasing compressive stress, a surface contact part between copper particles is hold | maintained by deform | transforming and making it contact | adhere until each copper particle mutually plastically deforms.

なお、Cu粒子7の平均粒径や、Cu粒子7同士が面接触している面接触部20は、形成された多層配線基板を樹脂埋めした後、ビアホール導体14の断面を研磨(必要に応じてFocused ION BEAM等の微細加工手段も使って)して作製した試料を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察することにより確認及び測定される。   The average particle diameter of the Cu particles 7 and the surface contact portion 20 where the Cu particles 7 are in surface contact with each other, after filling the formed multilayer wiring board with resin, polish the cross section of the via-hole conductor 14 (if necessary) The sample prepared by using a fine processing means such as Focused ION BEAM) is confirmed and measured by observing the sample using a scanning electron microscope (SEM).

多数のCu粒子7は互いに接触して結合体17aを形成することにより、配線12aと配線12bとの間に低抵抗の導通路を形成する。このような結合体17aを形成させることにより配線12aと配線12bとの接続抵抗を低くすることができる。   A large number of Cu particles 7 come into contact with each other to form a combined body 17a, thereby forming a low-resistance conductive path between the wiring 12a and the wiring 12b. By forming such a combined body 17a, the connection resistance between the wiring 12a and the wiring 12b can be lowered.

また、ビアホール導体14においては多数のCu粒子7が整然と整列することなく、図1(B)に示すようにランダムに接触することにより、複雑なネットワークを有するように低抵抗の結合体17aが形成されていることが好ましい。結合体17aがこのようなネットワークを形成することにより電気的接続の信頼性を高めることができる。   In addition, in the via-hole conductor 14, a large number of Cu particles 7 are not regularly arranged but randomly contacted as shown in FIG. 1B, thereby forming a low-resistance coupling body 17 a having a complicated network. It is preferable that When the coupling body 17a forms such a network, the reliability of electrical connection can be improved.

また、多数のCu粒子7同士が面接触する位置もランダムであることが好ましい。ランダムな位置でCu粒子7同士を面接触させることにより、熱を受けたときにビアホール導体14の内部で発生する応力や、外部から付与される外力をその変形により分散させることができる。   Moreover, it is preferable that the position where many Cu particles 7 are in surface contact is also random. By bringing the Cu particles 7 into surface contact at random positions, the stress generated inside the via-hole conductor 14 when receiving heat and the external force applied from the outside can be dispersed by the deformation.

ビアホール導体14中に含有されるCu粒子7の割合としては、20〜90質量%、さらには、40〜70質量%であることが好ましい。Cu粒子7の割合が低すぎる場合には、多数のCu粒子7が互いに面接触することにより形成された結合体17aの、導通路としての電気的接続の信頼性が低下する傾向があり、高すぎる場合には、抵抗値が信頼性試験で変動しやすくなる傾向がある。   The ratio of the Cu particles 7 contained in the via-hole conductor 14 is preferably 20 to 90% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass. When the ratio of the Cu particles 7 is too low, the reliability of the electrical connection as a conduction path of the combined body 17a formed by a large number of Cu particles 7 being in surface contact with each other tends to decrease. If too large, the resistance value tends to fluctuate in the reliability test.

図1(B)に示すように、錫、錫−銅合金、及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第二金属領域18の少なくとも一部は第一金属領域17の表面に接触するように形成されている。このように第二金属領域18が第一金属領域17の表面に形成されることにより、第一金属領域17が補強される。また、第二金属領域18の少なくとも一部は、銅粒子7同士が互いに面接触している部分である面接触部20を跨ぐように覆っていることが好ましい。このように面接触部20を跨ぐように第二金属領域18が形成されることにより、面接触部20の接触状態がより補強される。   As shown in FIG. 1B, at least a part of the second metal region 18 mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound is formed. It is formed so as to contact the surface of the first metal region 17. In this way, the second metal region 18 is formed on the surface of the first metal region 17, whereby the first metal region 17 is reinforced. Moreover, it is preferable that at least a part of the second metal region 18 covers the surface contact portion 20 which is a portion where the copper particles 7 are in surface contact with each other. By forming the second metal region 18 so as to straddle the surface contact portion 20 in this way, the contact state of the surface contact portion 20 is further reinforced.

第二金属領域18は、錫、錫−銅合金、及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分として含有する。具体的には、例えば、Sn単体、CuSn、CuSn等を含む金属を主成分として含む。また、残余の成分としては、BiやCu等の他の金属元素を本発明の効果を損なわない範囲、具体的には、例えば、10質量%以下の範囲で含んでもよい。 The second metal region 18 contains at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound as a main component. Specifically, for example, a metal containing Sn alone, Cu 6 Sn 5 , Cu 3 Sn or the like is included as a main component. Moreover, as a remaining component, you may contain other metal elements, such as Bi and Cu, in the range which does not impair the effect of this invention, specifically, 10 mass% or less, for example.

また、金属部分15においては、図1(B)に示すように、Biを主成分とする第三金属領域19が、Cu粒子7とは接触せず、第二金属領域18と接触するように存在していることが好ましい。ビアホール導体14において、第三金属領域19をCu粒子7と接しないように存在させた場合には、第三金属領域19は第一金属領域17の導電性を低下させない。   Further, in the metal portion 15, as shown in FIG. 1B, the third metal region 19 containing Bi as a main component is not in contact with the Cu particles 7 but in contact with the second metal region 18. Preferably it is present. When the third metal region 19 is present in the via-hole conductor 14 so as not to contact the Cu particles 7, the third metal region 19 does not lower the conductivity of the first metal region 17.

第三金属領域19は、Biを主成分として含有する。また、第三金属領域19は、残余の成分として、BiとSnとの合金または金属間化合物等を本発明の効果を損なわない範囲、具体的には、例えば、20質量%以下の範囲で含んでもよい。   The third metal region 19 contains Bi as a main component. Further, the third metal region 19 includes, as a remaining component, an alloy of Bi and Sn or an intermetallic compound in a range that does not impair the effects of the present invention, specifically, for example, in a range of 20% by mass or less. But you can.

なお、第二金属領域18と第三金属領域19とは互いに接しているために、通常、何れもBi及びSnの両方を含む。この場合において、第二金属領域18は第三金属領域19よりもSnの濃度が高く、第三金属領域19は第二金属領域18よりもBiの濃度が高い。また、第二金属領域18と第三金属領域19との界面は、明確であるよりも、不明確であるほうが好ましい。界面が不明確である場合には、熱衝撃試験等の加熱条件においても界面に応力が集中することを抑制することができる。   In addition, since the 2nd metal area | region 18 and the 3rd metal area | region 19 have mutually contact | connected, both usually contain both Bi and Sn. In this case, the second metal region 18 has a higher Sn concentration than the third metal region 19, and the third metal region 19 has a higher Bi concentration than the second metal region 18. In addition, the interface between the second metal region 18 and the third metal region 19 is preferably unclear rather than clear. When the interface is unclear, it is possible to suppress stress concentration on the interface even under heating conditions such as a thermal shock test.

また、ビアホール導体14においては、錫−ビスマス系半田粒子である第四金属領域22が樹脂部分16に囲まれて点在する。第四金属領域である錫−ビスマス系半田粒子は、後述するような製造工程において他の成分と反応しなかった未反応の錫−ビスマス系半田粒子である。このような錫−ビスマス系半田粒子は樹脂部分16に囲まれて点在して銅粒子の結合体に接触しないように存在するために、導通路の形成を阻害しない。   Further, in the via-hole conductor 14, fourth metal regions 22 that are tin-bismuth solder particles are surrounded by the resin portions 16 and are scattered. The tin-bismuth-based solder particles that are the fourth metal region are unreacted tin-bismuth-based solder particles that did not react with other components in the manufacturing process as described later. Such tin-bismuth-based solder particles are scattered so as to be surrounded by the resin portion 16 so as not to come into contact with the bonded body of copper particles, and thus do not hinder the formation of a conduction path.

このように、未反応の錫−ビスマス系半田粒子を、銅粒子の結合体を含む第一金属領域、第二金属領域、あるいは第二金属領域に接する第三金属領域の周囲に点在させることにより、第一金属領域、第二金属領域、第三金属領域のビアホール導体の金属部分の耐酸化性を向上させ、あるいは配線基板内部に残留したり侵入したりする水分等による悪影響を小さくする。   In this manner, unreacted tin-bismuth solder particles are scattered around the first metal region, the second metal region, or the third metal region in contact with the second metal region including the bonded body of copper particles. Thus, the oxidation resistance of the metal portions of the via hole conductors in the first metal region, the second metal region, and the third metal region is improved, or the adverse effect due to moisture remaining or entering the wiring substrate is reduced.

また、このように、ビアホール導体、配線基板の層間の電気伝導に寄与する金属部分の一部として樹脂に包まれ電気的に絶縁された状態で、前記錫−ビスマス系半田粒子の一部を一種のキャッチャー(あるいは、犠牲材料)として点在させておくことで、銅粒子の結合体を含む第一金属領域、第二金属領域、あるいは第二金属領域に接する第三金属領域等、あるいはビアホール導体の耐酸化性を向上させ、あるいは配線基板内部に残留する、あるいは配線基板として使用される中で内部に侵入する水分等に対する影響を小さくすることができる。   In addition, in this way, a part of the tin-bismuth solder particles is encapsulated in a resin as a part of a metal part contributing to electrical conduction between the via-hole conductor and the wiring board and electrically insulated. The first metal region, the second metal region, or the third metal region in contact with the second metal region, etc., or via-hole conductors containing the copper particle combination It is possible to improve the oxidation resistance, or to reduce the influence of moisture remaining inside the wiring board or entering the inside of the wiring board while being used.

これら樹脂中に点在する錫−ビスマス系半田粒子が、樹脂中に含有されるアミンや水酸基等の官能基で還元され、その表面が綺麗になった(あるいは還元された)状態で、ビアホール導体を構成する金属材料に点在させることで、配線基板の後工程、あるいは完成された配線基板の客先での使用時等において、配線基板の内部に僅かに残留する(あるいは外部から侵入する)水分や酸化成分に対するトラップ(キャッチャー、あるいは犠牲部分)となり、水分の影響や、酸化の影響を抑制できるためであると思われる。   The via-hole conductor in a state where the tin-bismuth solder particles scattered in these resins are reduced by functional groups such as amines and hydroxyl groups contained in the resin and the surface thereof is clean (or reduced). By interspersing with the metal material that constitutes the wiring board, it remains slightly in the interior of the wiring board (or enters from the outside) during the post-process of the wiring board or when the completed wiring board is used at the customer site. This is considered to be because it becomes a trap (catcher or sacrificial part) for moisture and oxidizing components, and the influence of moisture and the influence of oxidation can be suppressed.

なお、こうした水分や酸化の影響を抑制するためには、ビアホール導体の中に点在させる錫−ビスマス系半田粒子の平均粒径は、銅粒子の平均粒径以下であることが望ましい。これは銅粒子の平均粒径を超えるように、大きな錫−ビスマス系半田粒子を樹脂の中に点在させても、トラップ等として機能するだけの比表面積、あるいは均一な分布度合いが得られない場合があるためである。   In order to suppress the influence of such moisture and oxidation, it is desirable that the average particle size of the tin-bismuth solder particles scattered in the via-hole conductor is not more than the average particle size of the copper particles. This means that even if large tin-bismuth solder particles are scattered in the resin so as to exceed the average particle diameter of the copper particles, a specific surface area that functions as a trap or the like or a uniform distribution degree cannot be obtained. This is because there are cases.

この目的のため、ビアペースト(特に圧縮、加熱等の工程を経てビアホール導体を構成する前の液状のビアペースト)中に含まれている、錫−ビスマス系半田粒子の平均粒径を、この液状のビアペーストの中に含まれている銅粒子の平均粒径以下とすることは、用途(例えば、更なる高信頼性化、ビアの狭隣接化、あるいは小径化)によっては有用である。   For this purpose, the average particle size of the tin-bismuth solder particles contained in the via paste (particularly the liquid via paste before forming the via-hole conductor through the steps of compression, heating, etc.) The average particle diameter of the copper particles contained in the via paste is less than or equal to the average particle diameter, which is useful depending on the application (for example, further improvement in reliability, narrowing of the via, or reduction in diameter).

このようにビアホール導体14を構成する金属部分15は、銅粒子7からなる第一金属領域17、錫、錫−銅合金、及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第二金属領域18、及びビスマスを主成分とする第三金属領域19、錫−ビスマス系半田粒子を主成分とする第四金属領域22を含む。なお、金属部分15のCuとSnとの重量比(Cu/Sn)は1.59〜21.43の範囲であることが好ましい。このCu/Sn比の意義については後に詳述する。   Thus, the metal portion 15 constituting the via-hole conductor 14 is at least one metal selected from the group consisting of the first metal region 17 made of the copper particles 7, tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound. A second metal region 18 mainly containing bismuth, a third metal region 19 mainly containing bismuth, and a fourth metal region 22 mainly containing tin-bismuth solder particles. In addition, it is preferable that the weight ratio (Cu / Sn) of Cu and Sn of the metal part 15 is in the range of 1.59 to 21.43. The significance of this Cu / Sn ratio will be described in detail later.

一方、ビアホール導体14を構成する樹脂部分16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とくに好ましい。   On the other hand, the resin part 16 which comprises the via-hole conductor 14 consists of hardened | cured material of curable resin. The curable resin is not particularly limited, and specifically, for example, a cured product of an epoxy resin is particularly preferable from the viewpoint of excellent heat resistance and a low coefficient of linear expansion.

ビアホール導体14中の樹脂部分16の割合としては、0.1〜50質量%、さらには、0.5〜40質量%であることが好ましい。樹脂部分16の割合が高すぎる場合には、抵抗値が高くなる傾向があり、低すぎる場合には、製造時に導電性ペーストの調製が困難になる傾向がある。   The ratio of the resin portion 16 in the via-hole conductor 14 is preferably 0.1 to 50% by mass, and more preferably 0.5 to 40% by mass. When the ratio of the resin portion 16 is too high, the resistance value tends to be high, and when it is too low, it tends to be difficult to prepare the conductive paste during manufacturing.

次に、多層配線基板11におけるビアホール導体14の作用について、図2を参照して模式的に説明する。   Next, the effect | action of the via-hole conductor 14 in the multilayer wiring board 11 is typically demonstrated with reference to FIG.

図2は、多数のCu粒子7同士が接触することにより形成された一つの結合体17aの導通路23に着目して説明する説明図である。また、便宜上、樹脂部分16等は表示していない。さらに、21はビアホール導体14の作用を説明するために便宜上示した仮想のばねである。   FIG. 2 is an explanatory diagram focusing on the conduction path 23 of one combined body 17a formed by contacting a large number of Cu particles 7 with each other. For convenience, the resin portion 16 and the like are not shown. Furthermore, 21 is a virtual spring shown for convenience in order to explain the operation of the via-hole conductor 14.

図2に示すように、多数のCu粒子7同士が互いにランダムに面接触することにより形成された結合体17aは、配線12aと配線12bとを電気的に層間接続するための導通路23になる。なお、Cu粒子7同士が接触している面接触部20においては、面接触部20の周囲を被覆し、且つ面接触部20を跨ぐように第二金属領域18が形成されていることが好ましい。   As shown in FIG. 2, the combined body 17a formed by the surface contact of a large number of Cu particles 7 with each other at random becomes a conduction path 23 for electrically connecting the wiring 12a and the wiring 12b to each other. . In the surface contact portion 20 where the Cu particles 7 are in contact with each other, the second metal region 18 is preferably formed so as to cover the surface contact portion 20 and straddle the surface contact portion 20. .

多層配線基板11の内部に内部応力が発生した場合、多層配線基板11の内部には矢印33aに示すように外向きに力が掛かる。このような内部応力は、例えば、半田リフロー時や熱衝撃試験の際に、各要素を構成する材料の熱膨張係数の違いによって発生する。   When an internal stress is generated inside the multilayer wiring board 11, a force is applied to the inside of the multilayer wiring board 11 as indicated by an arrow 33a. Such internal stress is generated, for example, due to a difference in coefficient of thermal expansion of materials constituting each element during solder reflow or thermal shock test.

このような外向きの力は、柔軟性の高いCu粒子7自身が変形したり、Cu粒子7同士が接触することにより形成された結合体17aが弾性変形したり、Cu粒子7同士の接触位置が多少ずれたりすることにより緩和される。このとき、第二金属領域18の硬さは、Cu粒子7の硬さよりも硬いために、結合体17aの変形、特に面接触部20の変形に抵抗しようとする。従って、結合体17aが変形に無制限に追従しようとした場合には、第二金属領域18がある程度の範囲で変形を規制するために、Cu粒子7間の面接触部20が離間するまで変形しない。   Such outward force may be caused by deformation of the highly flexible Cu particles 7 itself, elastic deformation of the bonded body 17a formed by contacting the Cu particles 7 or contact positions of the Cu particles 7. Is mitigated by a slight shift. At this time, since the hardness of the second metal region 18 is harder than the hardness of the Cu particles 7, the second metal region 18 tries to resist deformation of the combined body 17 a, particularly deformation of the surface contact portion 20. Therefore, when the combined body 17a tries to follow the deformation without limitation, the second metal region 18 is not deformed until the surface contact portion 20 between the Cu particles 7 is separated in order to restrict the deformation to a certain extent. .

これは、Cu粒子7同士が接触して形成された結合体17aをばねに喩えた場合、結合体17aにある程度の力が掛かった場合には、ある程度まではばねが伸びるがごとく変形に追従するが、さらに変形が大きくなりそうな場合には、硬い第二金属領域18により結合体17aの変形が規制される。このことは、多層配線基板11に、矢印33bに示すような内向きの力が掛かった場合にも同様の作用を奏する。このように、あたかもばね21のように、外力及び内力のいずれの方向の力に対しても、結合体17aの変形が規制されることにより、電気的接続の信頼性を確保することができる。   This is because, when the combined body 17a formed by contacting the Cu particles 7 is likened to a spring, when a certain amount of force is applied to the combined body 17a, the spring extends to a certain extent but follows the deformation. However, when the deformation is likely to be further increased, the deformation of the combined body 17 a is restricted by the hard second metal region 18. This also has the same effect when an inward force as shown by the arrow 33b is applied to the multilayer wiring board 11. Thus, the reliability of the electrical connection can be ensured by restricting the deformation of the combined body 17a with respect to the force in any direction of the external force and the internal force as if the spring 21.

次に、上述したような多層配線基板11の製造方法の一例を説明するために、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。   Next, in order to describe an example of a method for manufacturing the multilayer wiring board 11 as described above, each manufacturing process will be described in detail with reference to the drawings.

本実施形態の製造方法においては、はじめに、図4(A)に示すように、樹脂シート25の両表面に保護フィルム26が貼り合わされる。本実施形態においては、樹脂シート25として耐熱性樹脂シート13aの両表面に未硬化樹脂層25aが積層された積層体からなる樹脂シートを用いている。このような樹脂シート25を用いた場合には、後述するような、プリプレグを用いて得られる多層配線基板に比べて、薄肉の多層配線基板を得ることができる。   In the manufacturing method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 4A, protective films 26 are bonded to both surfaces of the resin sheet 25. In the present embodiment, a resin sheet made of a laminate in which uncured resin layers 25a are laminated on both surfaces of the heat resistant resin sheet 13a is used as the resin sheet 25. When such a resin sheet 25 is used, a thin multilayer wiring board can be obtained as compared with a multilayer wiring board obtained by using a prepreg as will be described later.

具体的には、例えば、厚み15μm以下、さらには6μm以下のような厚みでも充分な絶縁性を有する絶縁樹脂層を形成することが可能になる。未硬化樹脂層25aは金属箔及び形成された配線を接着する。   Specifically, for example, it is possible to form an insulating resin layer having sufficient insulation even with a thickness of 15 μm or less, and even a thickness of 6 μm or less. The uncured resin layer 25a bonds the metal foil and the formed wiring.

耐熱性樹脂シート13aとしては、半田付けの温度に耐える樹脂シートであればとく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、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン等からなるシートが挙げられる。これらの中では、ポリイミドシートがとくに好ましい。   The heat-resistant resin sheet 13a is not particularly limited as long as it is a resin sheet that can withstand the soldering temperature. Specific examples thereof include a sheet made of polyimide, liquid crystal polymer, polyether ether ketone, or the like. Among these, a polyimide sheet is particularly preferable.

耐熱性樹脂シート13aの厚みとしては1〜100μm、さらには、3〜75μm、とくには7.5〜60μmであることが好ましい。   The thickness of the heat resistant resin sheet 13a is preferably 1 to 100 μm, more preferably 3 to 75 μm, and particularly preferably 7.5 to 60 μm.

未硬化樹脂層25a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、未硬化樹脂層25a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。   Examples of the uncured resin layer 25a include an uncured adhesive layer made of an epoxy resin or the like. Further, the thickness per one side of the uncured resin layer 25a is preferably 1 to 30 [mu] m, and more preferably 5 to 10 [mu] m, in terms of contributing to thinning of the multilayer wiring board.

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。   Various resin films are used as the protective film. Specific examples thereof include resin films such as PET (polyethylene terephthalate) and PEN (polyethylene naphthalate). The thickness of the resin film is preferably 0.5 to 50 μm, and more preferably 1 to 30 μm. In the case of such a thickness, as will be described later, a protrusion made of a sufficiently high via paste can be exposed by peeling off the protective film.

樹脂シート25に保護フィルム26を貼り合わせる方法としては、例えば、未硬化樹脂層25aの表面の表面タック性を用いて、直接貼り合わせる方法が挙げられる。   Examples of the method of bonding the protective film 26 to the resin sheet 25 include a method of directly bonding using the surface tackiness of the surface of the uncured resin layer 25a.

次に、図4(B)に示すように、保護フィルム26が配された樹脂シート25に保護フィルム26の外側から穿孔することにより、貫通孔27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程度が挙げられる。   Next, as shown in FIG. 4B, a through hole 27 is formed by perforating the resin sheet 25 provided with the protective film 26 from the outside of the protective film 26. For drilling, various methods such as drilling using a drill as well as non-contact processing methods such as carbon dioxide laser and YAG laser are used. The diameter of the through hole is 10 to 500 μm, and further about 50 to 300 μm.

次に、図4(C)に示すように、貫通孔27の中にビアペースト28を満充填する。ビアペースト28は、Cu粒子と、SnとBiとを含有するSn−Bi系半田粒子と、エポキシ樹脂等の硬化性樹脂成分を含有する。   Next, as shown in FIG. 4C, the via paste 28 is fully filled in the through hole 27. The via paste 28 contains Cu particles, Sn—Bi solder particles containing Sn and Bi, and a curable resin component such as an epoxy resin.

Cu粒子の平均粒径は0.1〜20μm、さらには、1〜10μmの範囲であることが好ましい。Cu粒子7の平均粒径が小さすぎる場合には、ビアホール導体中において、後述するような面接触部を形成しにくく、また、接触点が多くなるため導通抵抗が大きくなる傾向がある。一方、Cu粒子の平均粒径が大きすぎる場合には、30〜150μmφのように径の小さいビアホール導体14を形成しようとした場合に、充填率を高めにくくなることにより、導通抵抗が大きくなる傾向がある。とくに、最大直径が30〜150μmのような微細なビアホール導体の場合には、銅粒子の平均粒径が3〜10μmの範囲であることが好ましい。   The average particle size of the Cu particles is preferably 0.1 to 20 μm, more preferably 1 to 10 μm. When the average particle size of the Cu particles 7 is too small, it is difficult to form a surface contact portion as will be described later in the via-hole conductor, and the conduction resistance tends to increase because the number of contact points increases. On the other hand, when the average particle diameter of the Cu particles is too large, the conduction resistance tends to increase due to the difficulty in increasing the filling factor when trying to form a via-hole conductor 14 having a small diameter such as 30 to 150 μmφ. There is. In particular, in the case of a fine via-hole conductor having a maximum diameter of 30 to 150 μm, the average particle diameter of the copper particles is preferably in the range of 3 to 10 μm.

また、Cu粒子の粒子形状は、特に限定されない。具体的には、例えば、球状、扁平状、多角状、鱗片状、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。   Moreover, the particle shape of Cu particle | grains is not specifically limited. Specifically, for example, a spherical shape, a flat shape, a polygonal shape, a scale shape, a flake shape, or a shape having a protrusion on the surface can be given. Moreover, a primary particle may be sufficient and the secondary particle may be formed.

Sn−Bi系半田粒子は、SnとBiとを含有する半田粒子であれば特に限定されない。Sn−Bi系半田粒子は、構成比を変化させたり各種元素を添加することにより、その共晶温度(融点)を138℃〜232℃程度にまで変化させることができる。さらに、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ることもできる。これらの中では、共晶温度が138℃と低い、環境問題に考慮した鉛フリー半田である、Sn−58Bi系半田等が特に好ましい。   The Sn—Bi solder particles are not particularly limited as long as they are solder particles containing Sn and Bi. The Sn—Bi solder particles can change the eutectic temperature (melting point) to about 138 ° C. to 232 ° C. by changing the composition ratio or adding various elements. Furthermore, wettability, fluidity, and the like can be improved by adding indium (In), silver (Ag), zinc (Zn), or the like. Among these, Sn-58Bi solder, which is a lead-free solder in consideration of environmental problems with a low eutectic temperature of 138 ° C., is particularly preferable.

Sn−Bi系半田粒子の平均粒径は0.1〜20μm、さらには、2〜15μmの範囲であることが好ましい。Sn−Bi系半田粒子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系半田粒子の平均粒径が大きすぎる場合には、ビアホールヘの充填性が低下する傾向がある。   The average particle diameter of the Sn—Bi solder particles is preferably 0.1 to 20 μm, and more preferably 2 to 15 μm. If the average particle size of the Sn—Bi solder particles is too small, the specific surface area tends to be large and the surface oxide film ratio tends to be large, making it difficult to melt. On the other hand, when the average particle diameter of the Sn—Bi solder particles is too large, the filling property to the via holes tends to be lowered.

なおビアホール導体に、複数点在させる樹脂で覆われたSn−Bi系半田粒子の平均粒径はCu粒子の平均粒径と同程度かそれよりも小さいことが望ましい。具体的には銅粒子の平均粒径に対して0.3〜1.0倍、さらには0.5〜0.8倍であることが好ましい。Cu粒子の平均粒径と同程度かそれよりも小さい、Sn−Bi系半田粒子を、樹脂で覆われた状態で残すことは、ビアペーストの低コスト化にも貢献する。これはSn−Bi系半田の分級等の工程を省くことができる場合があるためである。   In addition, it is desirable that the average particle diameter of the Sn—Bi solder particles covered with a plurality of resins dispersed in the via-hole conductor is approximately the same as or smaller than the average particle diameter of the Cu particles. Specifically, it is preferably 0.3 to 1.0 times, more preferably 0.5 to 0.8 times the average particle size of the copper particles. Leaving Sn-Bi solder particles in a state of being covered with resin, which is the same size or smaller than the average particle size of Cu particles, contributes to cost reduction of via paste. This is because there are cases where steps such as classification of Sn—Bi solder can be omitted.

本実施形態のビアペーストにおいて、錫−ビスマス系半田粒子には銅粒子の平均粒径以下である粒径のものを含有していることが望ましい。ビアペースト中に銅粒子の平均粒径以下の錫−ビスマス系半田粒子を含有させることにより、第四金属領域の確実な形成が可能となる。   In the via paste of the present embodiment, it is desirable that the tin-bismuth solder particles contain particles having a particle size that is equal to or smaller than the average particle size of the copper particles. By including tin-bismuth solder particles having an average particle size of copper particles or less in the via paste, the fourth metal region can be reliably formed.

また、ビアペーストにおいて、第四金属領域を形成するための錫−ビスマス系半田粒子の粒径は、銅粒子の平均粒径以下、具体的には平均粒径の2/3以下、さらには1/2以下であることが好ましい。これはこのような小さい半田粒子が、銅粒子間に挟まった場合、銅粒子間に挟まれたエポキシ樹脂を効果的に追い出しやすくなるためである。これは銅粒子の平均粒径以下の錫−ビスマス系半田粒子が、銅粒子間に挟まった場合、この半田粒子があたかも注射器を構成する円筒(あるいはシリンジ)の中の可動式の押子(あるいはプランジャ、あるいは押子先端に取り付けられたガスケット)として機能する場合があるためである。   Further, in the via paste, the particle size of the tin-bismuth solder particles for forming the fourth metal region is equal to or less than the average particle size of the copper particles, specifically 2/3 or less of the average particle size, and further 1 / 2 or less is preferable. This is because when such small solder particles are sandwiched between copper particles, the epoxy resin sandwiched between the copper particles can be easily driven out effectively. This is because, when tin-bismuth solder particles having an average particle size of copper particles or less are sandwiched between the copper particles, the solder particles are as if they are movable pushers (or syringes) in a cylinder (or syringe) constituting a syringe. This is because it may function as a plunger or a gasket attached to the tip of the pusher.

そしてこの挟まった半田粒子が、注射器の中に充填したエポキシ樹脂を注射器から外に押し出すように、銅粒子同士の隙間に挟まったエポキシ樹脂が、銅粒子の隙間から外へ移動しやすくさせるためである。また、ビアペーストにおいて、錫−ビスマス系半田粒子の粒径が、銅粒子の平均粒径以下の粒子を含有することにより、銅粒子同士の圧縮、面接触形成時に、その面接触部分に銅粒子間の隙間に、錫−ビスマス系半田が残りにくく、面接触の形成に影響を与えにくくなる。   And so that the sandwiched solder particles push the epoxy resin filled in the syringe out of the syringe, the epoxy resin sandwiched in the gap between the copper particles is easy to move out of the gap between the copper particles. is there. Further, in the via paste, when the particle size of the tin-bismuth solder particles is less than the average particle size of the copper particles, the copper particles are formed on the surface contact portion at the time of compression and surface contact formation between the copper particles. Tin-bismuth solder is unlikely to remain in the gaps between them, and it is difficult to affect the formation of surface contact.

なお粒子の平均粒径の求め方は、個数平均径、長さ平均、面積平均径、体積平均径等の中より、測定精度(更に繰り返し精度)の高いものを選べばよい。また粒子径はモード径、あるいはメディアン径(d50と呼ばれる場合がある)を用いる。また粒径の測定方法としては、市販のレーザー回折散乱法、あるいはコールター式粒度分布測定装置、あるいはサンプルの断面をSEMで撮影し、その画像データを元に計算等で求めれば良い。   The average particle diameter of the particles may be determined by selecting one having a high measurement accuracy (further repeatability) from among the number average diameter, length average, area average diameter, volume average diameter, and the like. As the particle diameter, a mode diameter or a median diameter (sometimes referred to as d50) is used. In addition, as a particle size measuring method, a commercially available laser diffraction scattering method, a Coulter type particle size distribution measuring device, or a cross section of a sample may be photographed with an SEM and obtained by calculation based on the image data.

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。   Specific examples of epoxy resins that are preferable curable resin components include, for example, glycidyl ether type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, glycidyl ester type epoxy resins, or other modified epoxy resins. Can do.

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。硬化剤の種類はとくに限定されないが、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、Cu粒子、及びSn−Bi系半田粒子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、とくにSn−Bi系半田粒子の共晶温度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とくに高い点から好ましい。   Moreover, you may mix | blend a hardening | curing agent in combination with an epoxy resin. The type of the curing agent is not particularly limited, but it is particularly preferable to use a curing agent containing an amine compound having at least one hydroxyl group in the molecule. Such a curing agent acts as a curing catalyst for the epoxy resin, and also reduces the contact resistance at the time of bonding by reducing the oxide film present on the surface of the Cu particles and Sn-Bi solder particles. It is preferable from the point of having. Among these, an amine compound having a boiling point higher than the eutectic temperature of the Sn—Bi solder particles is particularly preferable because of its particularly high effect of reducing the contact resistance during bonding.

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。   Specific examples of such amine compounds include, for example, 2-methylaminoethanol (boiling point 160 ° C), N, N-diethylethanolamine (boiling point 162 ° C), N, N-dibutylethanolamine (boiling point 229 ° C), N-methylethanolamine (boiling point 160 ° C), N-methyldiethanolamine (boiling point 247 ° C), N-ethylethanolamine (boiling point 169 ° C), N-butylethanolamine (boiling point 195 ° C), diisopropanolamine (boiling point 249 ° C) ), N, N-diethylisopropanolamine (boiling point 125.8 ° C.), 2,2′-dimethylaminoethanol (boiling point 135 ° C.), triethanolamine and the like (boiling point 208 ° C.).

ビアペーストは、Cu粒子と、SnとBiとを含有するSn−Bi系半田粒子と、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、Cu粒子及びSn−Bi系半田粒子を添加し、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。   The via paste is prepared by mixing Cu particles, Sn—Bi solder particles containing Sn and Bi, and a curable resin component such as an epoxy resin. Specifically, for example, it is prepared by adding Cu particles and Sn-Bi solder particles to a resin varnish containing an epoxy resin, a curing agent, and a predetermined amount of organic solvent, and mixing with a planetary mixer or the like. .

硬化性樹脂成分の、Cu粒子及びSn−Bi系半田粒子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。   The blending ratio of the curable resin component to the total amount of the metal component including the Cu particles and the Sn-Bi solder particles is in the range of 0.3 to 30% by mass, and further 3 to 20% by mass. It is preferable from the viewpoint of obtaining a low resistance value and ensuring sufficient workability.

また、金属成分中のCu粒子の含有割合としては、CuとSnとの重量比(Cu/Sn)が、1.59〜21.43の範囲になるように含有させることが好ましい。この理由は後に詳述する。従って、例えば、Sn−Bi系半田粒子としてSn−58Bi系半田粒子を用いた場合には、Cu粒子及びSn−58Bi系半田粒子の合計量に対するCu粒子の含有割合は、40〜90質量%、さらには、55.8〜65.5質量%であることが好ましい。   Moreover, as a content rate of Cu particle | grains in a metal component, it is preferable to make it contain so that the weight ratio (Cu / Sn) of Cu and Sn may become the range of 1.59-21.43. The reason for this will be described in detail later. Therefore, for example, when Sn-58Bi solder particles are used as Sn-Bi solder particles, the content ratio of Cu particles to the total amount of Cu particles and Sn-58Bi solder particles is 40 to 90% by mass, Furthermore, it is preferable that it is 55.8-65.5 mass%.

ビアペーストの充填方法はとくに限定されない。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、貫通孔にビアペースト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26を剥離したときに、ビアペースト28の一部が樹脂シート25に形成された貫通孔27から突出して突出部が表出するように、樹脂シート25に形成された貫通孔27からはみ出す量を充填する必要がある。   The via paste filling method is not particularly limited. Specifically, for example, a method such as screen printing is used. In the manufacturing method of the present embodiment, when the via paste is filled in the through holes, a part of the via paste 28 is formed on the resin sheet 25 when the protective film 26 is peeled after the filling step. It is necessary to fill an amount protruding from the through hole 27 formed in the resin sheet 25 so that the protruding portion protrudes from the through hole 27.

次に、図4(D)に示すように、樹脂シート25の表面から保護フィルム26を剥離することにより、ビアペースト28の一部を貫通孔27から突出部29として突出させる。突出部29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29の高さが高すぎる場合には、後述する圧着工程において樹脂シート25の表面の貫通孔27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。   Next, as shown in FIG. 4D, the protective film 26 is peeled off from the surface of the resin sheet 25, thereby causing a part of the via paste 28 to protrude as the protruding portion 29 from the through hole 27. Although the height h of the protrusion part 29 is based also on the thickness of a protective film, it is 0.5-50 micrometers, for example, Furthermore, it is preferable that it is 1-30 micrometers. When the height of the protruding portion 29 is too high, it is not preferable because the paste may overflow around the through-holes 27 on the surface of the resin sheet 25 in the press-bonding step described later, and the surface smoothness may be lost. When too much, there exists a tendency for a pressure not to fully be transmitted to the via paste with which it filled in the crimping | compression-bonding process mentioned later.

次に、図5(A)に示すように、樹脂シート25の上に銅箔30を配置し、矢印で示す方向にプレスする。それにより、図5(B)に示すように樹脂シート25と銅箔30とを一体化させることにより、絶縁樹脂層13が形成される。   Next, as shown to FIG. 5 (A), the copper foil 30 is arrange | positioned on the resin sheet 25, and it presses in the direction shown by the arrow. Thereby, the insulating resin layer 13 is formed by integrating the resin sheet 25 and the copper foil 30 as shown in FIG.

この場合においては、プレスの当初に、銅箔30を介して突出部29に力が掛かるために貫通孔27に充填されたビアペースト28が高い圧力で圧縮される。それにより、ビアペースト28中に含まれる複数のCu粒子7同士の間隔が狭められ、Cu粒子7同士が互いに変形し、面接触する。   In this case, since a force is applied to the protrusion 29 through the copper foil 30 at the beginning of pressing, the via paste 28 filled in the through hole 27 is compressed with a high pressure. Thereby, the space | interval of several Cu particle | grains 7 contained in the via paste 28 is narrowed, Cu particle | grains 7 mutually deform | transform and surface-contact.

プレス条件はとくに限定されないが、常温(20℃)からSn−Bi系半田粒子の共晶温度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、未硬化樹脂層25a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。   The pressing condition is not particularly limited, but a condition in which the mold temperature is set from room temperature (20 ° C.) to a temperature lower than the eutectic temperature of the Sn—Bi solder particles is preferable. Moreover, in this press process, in order to advance hardening of the uncured resin layer 25a, you may use the heating press heated to the temperature required in order to advance hardening.

ここで、突出部29を有するビアペースト28を圧縮するときの様子について、図7を用いて詳しく説明する。   Here, a state when the via paste 28 having the protrusion 29 is compressed will be described in detail with reference to FIG.

図7は、ビアペースト28が充填された樹脂シート25の貫通孔27周辺の模式断面図である。また、図7(A)は圧縮前、図7(B)は圧縮後を示している。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view around the through hole 27 of the resin sheet 25 filled with the via paste 28. FIG. 7A shows before compression, and FIG. 7B shows after compression.

図7(A)に示すように、樹脂シート25に形成された貫通孔27から突出した突出部29を銅箔30を介して押圧することにより、図7(B)のように貫通孔27に充填されたビアペースト28が圧縮される。その圧縮の際の加圧により、硬化性樹脂成分32の一部は樹脂シート25の表面に押し出されることもある。そして、その結果、貫通孔27に充填されたCu粒子7及びSn−Bi系半田粒子31の密度が高くなる。   As shown in FIG. 7A, by pressing the protruding portion 29 protruding from the through hole 27 formed in the resin sheet 25 through the copper foil 30, the through hole 27 is formed as shown in FIG. The filled via paste 28 is compressed. A part of the curable resin component 32 may be extruded onto the surface of the resin sheet 25 due to the pressurization during the compression. As a result, the density of the Cu particles 7 and the Sn—Bi solder particles 31 filled in the through holes 27 is increased.

そして、Cu粒子7の含有割合やCu粒子7の粒子径とSn−Bi系半田粒子31の粒子径とを適宜選択することにより、Cu粒子7同士を互いに面接触させることができる。圧縮においては、当初はCu粒子7同士が互いに点接触し、その後、圧力が増加するにつれて押し潰されて、互いに変形し面接触して面接触部を形成する。このように、多数のCu粒子7同士が面接触することにより、上層の配線と下層の配線とを低抵抗な状態で電気的に接続するための結合体17aが形成される。本工程においては、ビアペースト28中の銅粒子7同士が面接触部20を介して接触した結合体17aが形成される。   The Cu particles 7 can be brought into surface contact with each other by appropriately selecting the content ratio of the Cu particles 7, the particle diameter of the Cu particles 7, and the particle diameter of the Sn—Bi solder particles 31. In the compression, initially, the Cu particles 7 are in point contact with each other, and thereafter are crushed as the pressure increases, and are deformed and brought into surface contact to form a surface contact portion. Thus, when many Cu particles 7 are in surface contact with each other, a combined body 17a for electrically connecting the upper layer wiring and the lower layer wiring in a low resistance state is formed. In this step, a bonded body 17a in which the copper particles 7 in the via paste 28 are in contact with each other through the surface contact portion 20 is formed.

なお銅箔30を樹脂シート25に圧着し、銅箔30を介してビアペースト28の突出部29に所定圧力を掛けることにより、ビアペースト28を加圧し圧縮することが望ましい。こうすることで銅粒子7同士を面接触させ、銅粒子7の結合体17aを含む第一金属領域17を形成する。なお銅粒子7同士を面接触させるには、銅粒子7同士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。   It is desirable to pressurize and compress the via paste 28 by pressing the copper foil 30 to the resin sheet 25 and applying a predetermined pressure to the protruding portion 29 of the via paste 28 via the copper foil 30. By doing so, the copper particles 7 are brought into surface contact with each other, and the first metal region 17 including the combined body 17a of the copper particles 7 is formed. In order to bring the copper particles 7 into surface contact, it is desirable to compress and compress the copper particles 7 until they are plastically deformed. In this crimping step, it is effective to heat (or start heating) as necessary. This is because it is useful to perform a heating step following the crimping step.

更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系半田粒子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、半田粒子を溶解させることで、銅粒子同士の面接触部分への、溶解した半田等や樹脂等の侵入を防止できる。そのため、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。   Furthermore, it is useful to heat a part of the Sn—Bi solder particles by heating at a predetermined temperature while maintaining the pressure-bonded state. By heating and dissolving the solder particles in a state where the crimped state is maintained, it is possible to prevent the dissolved solder or the like from entering the surface contact portion between the copper particles. Therefore, it is useful to provide a heating process as part of the crimping process. Moreover, by starting heating in the crimping process, the total time of the crimping process and the heating process can be shortened, and productivity can be increased.

なおこの圧縮は、室温(20℃)以上でビアペースト28中の錫−ビスマス系半田粒子の溶融温度(あるいは共晶温度)未満の温度で行うことが望ましい。この温度域で圧縮を行うことで、圧縮工程中で、錫−ビスマス系半田の合金化反応を抑制できる。   This compression is preferably performed at a temperature not lower than room temperature (20 ° C.) and lower than the melting temperature (or eutectic temperature) of the tin-bismuth solder particles in the via paste 28. By performing compression in this temperature range, the alloying reaction of tin-bismuth solder can be suppressed during the compression process.

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を加熱する。加熱は、使用する錫−ビスマス系半田の溶融温度(あるいは共晶温度)以上とする。   The compressed via paste is heated while maintaining the compression. The heating is made higher than the melting temperature (or eutectic temperature) of the tin-bismuth solder used.

例えば、Sn−Bi系半田粒子の共晶温度以上共晶温度+10℃以下の温度の範囲でSn−Bi系半田粒子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により、銅粒子の結合体の面接触部を除く表面に錫、錫−銅合金または錫と銅の金属間化合物のいずれか一つ以上を主成分とする第二金属領域を形成することが望ましい。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。   For example, a part of the Sn-Bi solder particles is melted in the temperature range from the eutectic temperature of the Sn-Bi solder particles to the eutectic temperature + 10 ° C or lower, and then the eutectic temperature + 20 ° C to 300 ° C. By heating to a temperature range of 2%, the surface of the bonded body of the copper particles excluding the surface contact portion is mainly composed of at least one of tin, a tin-copper alloy, and an intermetallic compound of tin and copper. It is desirable to form a metal region. Furthermore, it is useful to set these as one process with continuous pressure bonding and heating. In one continuous process, the formation reaction of each metal region can be stabilized, and the structure of the via itself can be stabilized.

圧縮によって結合体17aを形成し、さらにビアペースト28をSn−Bi系半田粒子31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系半田粒子31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、Cu粒子7や結合体17a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二金属領域18が形成される。   The bonded body 17 a is formed by compression, and the via paste 28 is gradually heated to a temperature equal to or higher than the eutectic temperature of the Sn—Bi solder particles 31. By this heating, a part of the Sn—Bi solder particles 31 melts at a composition ratio that melts at that temperature. And the 2nd metal area | region 18 which has a tin, a tin-copper alloy, and / or a tin-copper intermetallic compound as a main component is formed in the surface and circumference | surroundings of Cu particle | grains 7 or the coupling body 17a.

この場合において、Cu粒子7同士が面接触している面接触部20は、第二金属領域18に跨がれるようにして覆われることが好ましい。Cu粒子7と溶融したSn−Bi系半田粒子31とが接触することにより、Sn−Bi系半田粒子31中のSnとCu粒子7中のCuとが反応して、CuSnやCuSn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二金属領域18が形成される。一方、Sn−Bi系半田粒子31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を主成分とする第三金属領域19が形成される。結果として図1(B)に示すような構造を有するビアホール導体14が得られる。また、Sn−Bi系半田粒子31の一部は硬化性樹脂成分32に囲まれて点在して第四金属領域22を形成する。 In this case, the surface contact portion 20 where the Cu particles 7 are in surface contact with each other is preferably covered so as to straddle the second metal region 18. When the Cu particles 7 and the melted Sn—Bi solder particles 31 come into contact with each other, Sn in the Sn—Bi solder particles 31 reacts with Cu in the Cu particles 7 to form Cu 6 Sn 5 or Cu 3. A Sn-Cu compound layer (intermetallic compound) containing Sn and a second metal region 18 mainly composed of a tin-copper alloy are formed. On the other hand, the Sn—Bi-based solder particles 31 continue to maintain a molten state while being supplemented with Sn from the internal Sn phase, and the remaining Bi precipitates, whereby the third metal region 19 containing Bi as a main component is formed. It is formed. As a result, a via-hole conductor 14 having a structure as shown in FIG. Further, a part of the Sn—Bi solder particles 31 is surrounded by the curable resin component 32 and is scattered to form the fourth metal region 22.

そして硬化性樹脂成分32に囲まれ、ビアペースト中に添加されている活性剤(例えば、アミン系添加剤)によって、その表面が還元され、活性化された第四金属領域を、ビアホール導体の周囲に、点在させる。そして、このビアホール導体の周囲に点在する、熱硬化性樹脂成分32で囲まれた第四金属領域を、外部等から侵入する水分、あるいは酸化成分等に対するトラップ(あるいはキャッチャー)として機能させることで、ビアホール導体の信頼性を高める。これは外部から侵入する水分、あるいは酸化成分等によってビアホール導体が影響を受ける前に、第四金属領域を形成する錫−ビスマス系半田粒子がその影響を受けるためである。   Then, the surface of the fourth metal region is reduced by the activator (for example, amine-based additive) surrounded by the curable resin component 32 and added to the via paste, and the activated fourth metal region is surrounded by the periphery of the via-hole conductor. To be scattered. Then, the fourth metal region surrounded by the thermosetting resin component 32 scattered around the via-hole conductor is caused to function as a trap (or a catcher) for moisture entering from the outside or the like, or an oxidizing component. Increase the reliability of via-hole conductors. This is because the tin-bismuth-based solder particles forming the fourth metal region are affected before the via-hole conductor is affected by moisture entering from the outside or an oxidizing component.

さらに詳しくは、上述のように高密度化されたCu粒子7同士は圧縮により互いに接触する。圧縮においては、はじめはCu粒子7同士が互いに点接触し、その後、圧力が増加するにつれて押し潰されて、互いに変形し面接触して面接触部を形成する。このように、多数のCu粒子7同士が面接触することにより、上層の配線と下層の配線とを低抵抗な状態で電気的に接続するための結合体17aが形成される。   More specifically, the Cu particles 7 densified as described above come into contact with each other by compression. In the compression, the Cu particles 7 are first brought into point contact with each other, and then are crushed as the pressure increases, and are deformed and brought into surface contact to form a surface contact portion. Thus, when many Cu particles 7 are in surface contact with each other, a combined body 17a for electrically connecting the upper layer wiring and the lower layer wiring in a low resistance state is formed.

また、面接触部がSn−Bi系半田粒子31で覆われないために、Cu粒子7同士を直接、接触させた結合体17aを形成することができる。その結果、形成される導通路の電気抵抗を小さくすることができる。そしてこの状態で加熱して、Sn−Bi系半田粒子31の共晶温度以上に達するとSn−Bi系半田粒子31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。   Further, since the surface contact portion is not covered with the Sn—Bi solder particles 31, it is possible to form a combined body 17 a in which the Cu particles 7 are brought into direct contact with each other. As a result, the electric resistance of the formed conduction path can be reduced. And when it heats in this state and reaches the eutectic temperature or higher of the Sn-Bi solder particles 31, the Sn-Bi solder particles 31 begin to partially melt. The composition of the solder to be melted is determined by the temperature, and Sn that is difficult to melt at the temperature at the time of heating remains as an Sn solid phase body.

また、溶融した半田にCu粒子7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。   Further, when Cu particles 7 come into contact with the molten solder and the surface thereof is wetted by the melted Sn-Bi solder, the mutual diffusion of Cu and Sn proceeds at the interface of the wet part, and the Sn-Cu compound layer Etc. are formed.

このようにしてCu粒子7の面接触部を除く表面に接触するように第二金属領域18が生成する。第二金属領域18の一部は面接触部を跨ぐように形成される。   Thus, the 2nd metal area | region 18 produces | generates so that the surface except the surface contact part of Cu particle | grains 7 may be contacted. A part of the second metal region 18 is formed so as to straddle the surface contact portion.

このような第二金属領域18の一部が面接触部を跨ぐように被覆した場合には、面接触部は補強され弾性に優れた導通路となる。そして、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−57Bi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二金属領域が析出して形成される。   When a part of the second metal region 18 is coated so as to straddle the surface contact portion, the surface contact portion is reinforced and becomes a conductive path having excellent elasticity. Then, Sn in the melted solder decreases due to the further formation of the Sn—Cu compound layer and the like and the mutual diffusion. Since the reduced Sn in the molten solder is compensated from the Sn solid layer, the molten state continues to be maintained. Further, when Sn decreases and the ratio of Sn and Bi becomes larger than that of Sn-57Bi, Bi begins to segregate, and a second metal region is formed as a solid phase body containing bismuth as a main component.

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系半田の共晶温度は、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。   As well-known solder materials that melt at a relatively low temperature range, there are Sn—Pb solder, Sn—In solder, Sn—Bi solder, and the like. Of these materials, In is expensive and Pb is considered to have a high environmental load. On the other hand, the eutectic temperature of Sn-Bi solder is lower than a general solder reflow temperature when surface-mounting an electronic component.

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。   Therefore, when only Sn-Bi solder is used as the via hole conductor of the circuit board as a single unit, the via resistance may change due to remelting of the solder of the via hole conductor during solder reflow.

一方、本実施形態のビアペーストを用いた場合には、Sn−Bi系半田粒子のSnがCu粒子の表面と反応することによりSn−Bi系半田粒子からSn濃度が減少し、一方で、加熱冷却工程を経ることによりBiが析出して第三金属領域が生成される。   On the other hand, when the via paste of this embodiment is used, Sn of the Sn—Bi solder particles reacts with the surface of the Cu particles to reduce the Sn concentration from the Sn—Bi solder particles. By passing through the cooling step, Bi precipitates and a third metal region is generated.

そして、このように第三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。その結果、半田リフロー後でも、抵抗値の変動が起こりにくくなる。さらに、Sn−Bi系半田粒子31の一部は硬化性樹脂成分32に囲まれて点在して第四金属領域22を形成する。   In addition, by allowing the third metal region to be deposited in this manner, the solder of the via-hole conductor is not easily remelted even when subjected to solder reflow. As a result, the resistance value hardly changes even after the solder reflow. Further, a part of the Sn—Bi solder particles 31 is surrounded by the curable resin component 32 and is scattered to form the fourth metal region 22.

そして、このビアホール導体の周囲に点在する、熱硬化性樹脂成分32で囲まれた第四金属領域22を、外部等から侵入する水分、あるいは酸化成分等に対するトラップ(あるいはキャッチャー)として機能させることで、ビアホール導体の信頼性を高める。   Then, the fourth metal region 22 surrounded by the thermosetting resin component 32 scattered around the via-hole conductor is caused to function as a trap (or a catcher) for moisture entering from the outside, an oxidizing component, or the like. Therefore, the reliability of the via-hole conductor is increased.

圧縮後のビアペースト28を加熱する温度は、Sn−Bi系半田粒子31の共晶温度以上の温度であり、樹脂シート25の構成成分を分解しないような温度範囲であればとくに限定されない。具体的には、例えば、Sn−Bi系半田粒子としてSn−58Bi系半田粒子を用いる場合には、150〜250℃、さらには160〜230℃程度の範囲であることが好ましい。   The temperature for heating the compressed via paste 28 is not particularly limited as long as it is a temperature equal to or higher than the eutectic temperature of the Sn—Bi solder particles 31 and does not decompose the constituent components of the resin sheet 25. Specifically, for example, when Sn-58Bi solder particles are used as the Sn—Bi solder particles, the temperature is preferably in the range of about 150 to 250 ° C., more preferably about 160 to 230 ° C.

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28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。   At this time, the curable resin component contained in the via paste 28 can be cured by appropriately selecting the temperature.

このようにして、上層の配線と下層の配線とを層間接続するためのビアホール導体14が形成される。   In this way, the via-hole conductor 14 is formed for interlayer connection between the upper layer wiring and the lower layer wiring.

本実施形態における、ビアペースト28中に含まれる金属成分中のCu粒子の含有割合は、先述したようにCuとSnとの重量比(Cu/Sn)が、1.59〜21.43の範囲になるように含有させることが好ましい。この理由を以下に説明する。   In the present embodiment, the content ratio of the Cu particles in the metal component contained in the via paste 28 is such that the weight ratio of Cu and Sn (Cu / Sn) is in the range of 1.59 to 21.43 as described above. It is preferable to contain so that it may become. The reason for this will be described below.

図3は、Cu/Snが1.59より小さい場合におけるビアホール導体の一例を示す、模式断面図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a via-hole conductor when Cu / Sn is smaller than 1.59.

図3に示すように、Cu/Snの比が1.59より小さい場合、ビアホール導体中のCuの割合が少なくなり、多数のCu粒子7同士が互いに面接触しにくくなり、Cu粒子7が金属間化合物4からなるマトリクス中に点在するように存在する傾向がある。   As shown in FIG. 3, when the ratio of Cu / Sn is smaller than 1.59, the ratio of Cu in the via-hole conductor is reduced, and a large number of Cu particles 7 are difficult to come into surface contact with each other. There is a tendency to exist so as to be scattered in a matrix made of intermetallic compound 4.

この場合には、多数のCu粒子7が硬い金属間化合物4により硬く束縛されてしまうために、ビアホール導体自身もバネ性が低い硬い状態になる傾向がある。Cu粒子7に比べ、CuSn、CuSnのような金属間化合物4は硬く、変形しにくい。発明者らの調査によると、ビッカース硬度はCuSnで約378Kg/mm、CuSnで約343Kg/mmであり、Cuの117Kg/mmよりも著しく高い。 In this case, since a large number of Cu particles 7 are hardly bound by the hard intermetallic compound 4, the via-hole conductor itself tends to be in a hard state with low spring property. Compared to the Cu particles 7, the intermetallic compound 4 such as Cu 6 Sn 5 and Cu 3 Sn is hard and hardly deformed. According to the inventors research, Vickers hardness is about 343Kg / mm 2 at about 378Kg / mm 2, Cu 3 Sn in Cu 6 Sn 5, significantly higher than 117 kg / mm 2 for Cu.

そして、Cu粒子7と金属間化合物4では、互いの熱膨張係数が異なるため、半田リフロー時に、この熱膨張係数の違いによる内部応力が発生し、その結果クラックやボイド24が発生しやすくなる。   Since the Cu particles 7 and the intermetallic compound 4 have different coefficients of thermal expansion, internal stress due to the difference in coefficient of thermal expansion occurs during solder reflow, and as a result, cracks and voids 24 are likely to occur.

また、Cu/Snの重量比が1.59より小さい場合には、ボイドが発生しやすくなる。このようなボイドの発生原因の重要な要因としては、SnとCuとの接触拡散によるカーケンダル効果(Kirkendall effect)によるカーケンダルボイドが挙げられる。カーケンダルボイドは、Cu粒子の表面とCu粒子同士の間隙に充填されたSnまたはSnを含む合金との界面に発生しやすい。   Further, when the Cu / Sn weight ratio is less than 1.59, voids are likely to occur. An important cause of the generation of such voids is Kirkendall void due to Kirkendall effect due to contact diffusion between Sn and Cu. Kirkendall voids are likely to occur at the interface between the surface of the Cu particles and Sn or an alloy containing Sn filled in the gap between the Cu particles.

図3に示すようにCu粒子7と金属間化合物4の界面にクラックやボイド24が存在する場合、クラックやボイド24が伝播して広がりやすくなる傾向がある。カーケンダルボイドが発生したときにはカーケンダルボイドも伝播して広がりやすくなる傾向がある。とくにビアホール導体の径が小さい場合、クラックやボイド24は、金属間化合物4の凝集破壊や、更にはビアホール導体の断線の発生原因となりやすい。そして、これら凝集破壊や界面破壊が、ビアホール導体の内部に発生した場合、ビア部分の電気抵抗が増加し、ビア部分の信頼性に影響を与える。   As shown in FIG. 3, when cracks or voids 24 exist at the interface between the Cu particles 7 and the intermetallic compound 4, the cracks and voids 24 tend to propagate and spread easily. When a Kirkendall void occurs, the Kirkendall void also tends to propagate and easily spread. In particular, when the diameter of the via-hole conductor is small, the cracks and voids 24 tend to cause cohesive failure of the intermetallic compound 4 and further breakage of the via-hole conductor. When such cohesive failure or interface failure occurs inside the via hole conductor, the electrical resistance of the via portion increases, which affects the reliability of the via portion.

一方、Cu/Snの比が1.59以上の場合について、図1(B)及び図2を参照しながら模式的に説明する。   On the other hand, the case where the ratio of Cu / Sn is 1.59 or more will be schematically described with reference to FIGS.

Cu/Snの比が1.59以上の場合、図1(B)に示すように、金属部分15に含まれる第二金属領域18は、多数のCu粒子7同士が面接触する面接触部20やCu粒子7の表面を物理的に保護している。   When the ratio of Cu / Sn is 1.59 or more, as shown in FIG. 1B, the second metal region 18 included in the metal portion 15 has a surface contact portion 20 where a large number of Cu particles 7 are in surface contact with each other. The surface of the Cu particles 7 is physically protected.

図2に示す矢印33a、33bは、ビアホール導体14に加えられた外力や、ビアホール導体14に発生した内部応力を示す。ビアホール導体14に矢印33aに示すような外力や矢印33bの内部応力が掛かった場合、柔軟なCu粒子7が変形することにより力が緩和される。   Arrows 33 a and 33 b shown in FIG. 2 indicate external forces applied to the via-hole conductor 14 and internal stresses generated in the via-hole conductor 14. When an external force as indicated by an arrow 33a or an internal stress indicated by an arrow 33b is applied to the via-hole conductor 14, the force is relaxed by the deformation of the flexible Cu particles 7.

また、たとえ、第二金属領域18にクラックが発生したとしても、多数のCu粒子7同士が面接触していることにより結合体17aによる導通路は充分に確保されており、電気的特性や信頼性に大きな影響を与えない。   Moreover, even if a crack occurs in the second metal region 18, a large number of Cu particles 7 are in surface contact with each other, so that a conduction path by the combined body 17 a is sufficiently secured, and electrical characteristics and reliability are ensured. Does not significantly affect sex.

なお、図1(B)に示すように、金属部分15全体は樹脂部分16で弾性的に保護されているために、変形はさらに一定の範囲で抑えられる。従って、凝集破壊や界面破壊が発生しにくくなる。   As shown in FIG. 1B, since the entire metal portion 15 is elastically protected by the resin portion 16, the deformation is further suppressed within a certain range. Therefore, cohesive failure and interface failure are less likely to occur.

またCu/Snが1.59以上である場合には、面接触部20を跨ぐように、第二金属領域18が形成されやすくなる。そして、Cu/Snが1.59以上の場合には、カーケンダルボイドは、Cu粒子同士の間隙に充填されたSn−Bi系半田粒子の内部やその界面に発生するのではなく、第二金属領域18側に発生しやすくなる。第二金属領域18に発生したカーケンダルボイドは、ビアホール導体14の信頼性や電気特性に影響を与えにくい。電気的導通はCu粒子7同士の接触により充分に確保されているためである。   When Cu / Sn is 1.59 or more, the second metal region 18 is easily formed so as to straddle the surface contact portion 20. And when Cu / Sn is 1.59 or more, Kirkendall void does not occur in the interior of Sn—Bi solder particles filled in the gap between Cu particles or in the interface thereof, but in the second metal. It tends to occur on the region 18 side. Kirkendall voids generated in the second metal region 18 are unlikely to affect the reliability and electrical characteristics of the via-hole conductor 14. This is because electrical conduction is sufficiently ensured by contact between the Cu particles 7.

次に、図5(C)に示すように、配線12a,12bを形成する。配線12a,12bは、表層に貼り合わされた銅箔30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。   Next, as shown in FIG. 5C, wirings 12a and 12b are formed. The wirings 12a and 12b are formed by forming a photoresist film on the surface of the copper foil 30 bonded to the surface layer, patterning by selective exposure through a photomask, developing, and etching. After the foil is selectively removed, it can be formed by removing the photoresist film or the like. For the formation of the photoresist film, a liquid resist or a dry film may be used.

このような工程により、上層の配線12aと下層の配線12bとをビアホール導体14を介して層間接続した両面に回路形成された配線基板41が得られる。このような配線基板41をさらに、多層化することにより図1(A)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11が得られる。配線基板41の多層化の方法について図6を参照して説明する。   By such a process, a wiring substrate 41 having a circuit formed on both surfaces where the upper layer wiring 12a and the lower layer wiring 12b are interlayer-connected through the via-hole conductor 14 is obtained. By further multilayering such a wiring substrate 41, a multilayer wiring substrate 11 in which a plurality of layers of circuits as shown in FIG. A method of multilayering the wiring board 41 will be described with reference to FIG.

はじめに、図6(A)に示すように、上述のようにして得られた配線基板41の両表面に、図4(D)で得られたのと同様のビアペースト28からなる突出部29を有する樹脂シート25を配置する。   First, as shown in FIG. 6A, protrusions 29 made of via paste 28 similar to those obtained in FIG. 4D are formed on both surfaces of the wiring board 41 obtained as described above. A resin sheet 25 is disposed.

さらに、各樹脂シート25の外表面それぞれに銅箔30を配置して重ね合わせ体を形成させる。そして、この重ね合わせ体をプレス金型に挟み込み、上述したような条件でプレス及び加熱することにより、図6(B)に示すような積層体が得られる。そして、上述したようなフォトプロセスを用いることにより新たな配線42が形成される。このような多層化プロセスをさらに繰り返すことにより図6(C)に示すように多層配線基板11が得られる。   Furthermore, the copper foil 30 is arrange | positioned on each outer surface of each resin sheet 25, and a laminated body is formed. And this laminated body is inserted | pinched between a press metal mold | die, and a laminated body as shown in FIG.6 (B) is obtained by pressing and heating on the conditions as mentioned above. Then, a new wiring 42 is formed by using the photo process as described above. By further repeating such a multilayering process, a multilayer wiring board 11 is obtained as shown in FIG.

[第二実施形態]
第二実施形態では、第一実施形態の多層配線基板11の製造において、樹脂シート25の代わりに、繊維シートに樹脂ワニスを含浸させた後、乾燥させることにより得られる、いわゆる、未硬化状態または半硬化状態(B−ステージ)のプリプレグ125を用いた例について説明する。なお、樹脂シート25の代わりにプリプレグ125を用いた以外は、第一実施形態と同様であるために、共通する部分については同じ符号を示している。また、第一実施形態と同様の事項については、詳細な説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the second embodiment, in the production of the multilayer wiring substrate 11 of the first embodiment, a so-called uncured state obtained by impregnating a fiber sheet with a resin varnish instead of the resin sheet 25 and then drying it, or An example using the semi-cured state (B-stage) prepreg 125 will be described. In addition, since it is the same as that of 1st embodiment except having used the prepreg 125 instead of the resin sheet 25, the same code | symbol is shown about the common part. Detailed descriptions of the same matters as in the first embodiment are omitted.

図8(A)は、本実施形態の多層配線基板111の模式断面図である。   FIG. 8A is a schematic cross-sectional view of the multilayer wiring board 111 of the present embodiment.

また、図8(B)は、図8(A)の多層配線基板111におけるビアホール導体14付近の拡大模式断面図である。   FIG. 8B is an enlarged schematic cross-sectional view of the vicinity of the via-hole conductor 14 in the multilayer wiring board 111 of FIG.

図8中、12(12a,12b)は配線、113は絶縁樹脂層、14はビアホール導体である。ビアホール導体14は、金属部分15と樹脂部分16とを含む。絶縁樹脂層113は繊維シート113aに樹脂硬化物113bが含浸された繊維含有樹脂シートからなる。   In FIG. 8, 12 (12a, 12b) is a wiring, 113 is an insulating resin layer, and 14 is a via-hole conductor. The via-hole conductor 14 includes a metal portion 15 and a resin portion 16. The insulating resin layer 113 is made of a fiber-containing resin sheet in which a fiber sheet 113a is impregnated with a cured resin 113b.

金属部分15は、Cu粒子7から形成された第一金属領域17と、錫、錫−銅合金、及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第二金属領域18と、Biを主成分とする第三金属領域19と、錫−ビスマス系粒子である第四金属領域22とを含む。   The metal portion 15 includes a first metal region 17 formed from the Cu particles 7 and a main component of at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound. It includes a bimetallic region 18, a third metallic region 19 containing Bi as a main component, and a fourth metallic region 22 that is a tin-bismuth-based particle.

Cu粒子7の少なくとも一部は、それらが互いに面接触して破線で示す領域に含まれるような銅粒子の結合体17aを形成している。そして、結合体17aが上層の配線12aと下層の配線12bとを電気的に接続する低抵抗の導通路として機能する。   At least a part of the Cu particles 7 are in surface contact with each other to form a bonded body 17a of copper particles included in a region indicated by a broken line. The combined body 17a functions as a low-resistance conductive path that electrically connects the upper wiring 12a and the lower wiring 12b.

次に、上述したような多層配線基板111の製造方法の一例を説明するために、各製造工程について、図9〜図11を参照しながら詳しく説明する。   Next, in order to describe an example of a method for manufacturing the multilayer wiring board 111 as described above, each manufacturing process will be described in detail with reference to FIGS.

本実施形態の製造方法においては、はじめに、図9(A)に示すように、未硬化状態または半硬化状態(B−ステージ)のプリプレグ125の両表面に保護フィルム26が貼り合わせられる。   In the manufacturing method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 9A, the protective film 26 is bonded to both surfaces of the prepreg 125 in an uncured state or a semi-cured state (B-stage).

プリプレグ125としては、例えば、繊維基材に熱硬化性樹脂ワニスを含浸させた後、乾燥させることにより得られる、いわゆる、未硬化状態または半硬化状態(B−ステージ)のプリプレグが好ましく用いられる。繊維基材としては織布であっても不織布であってもよい。その具体例としては、例えば、ガラスクロス、ガラスペーパー、ガラスマット等のガラス繊維布のほか、例えば、クラフト紙、リンター紙、天然繊維布、アラミド繊維からなる有機繊維布等が挙げられる。また、樹脂ワニスに含有される樹脂成分としては、エポキシ樹脂等が挙げられる。また、樹脂ワニスは、さらに、無機充填材等を含んでもよい。   As the prepreg 125, for example, a so-called uncured or semi-cured (B-stage) prepreg obtained by impregnating a fiber base material with a thermosetting resin varnish and drying is preferably used. The fiber substrate may be a woven fabric or a non-woven fabric. Specific examples thereof include glass fiber cloth such as glass cloth, glass paper, and glass mat, and also, for example, organic fiber cloth made of kraft paper, linter paper, natural fiber cloth, and aramid fiber. Moreover, an epoxy resin etc. are mentioned as a resin component contained in a resin varnish. The resin varnish may further contain an inorganic filler or the like.

保護フィルム26としては、第一実施形態で説明したものと同様のものが用いられる。プリプレグ125に保護フィルム26を貼り合わせる方法としては、プリプレグ125表面にタック性がある場合にはそのタック性により貼り合わせる方法が挙げられる。   As the protective film 26, the thing similar to what was demonstrated in 1st embodiment is used. As a method of bonding the protective film 26 to the prepreg 125, when the surface of the prepreg 125 has tackiness, a method of bonding by the tackiness can be mentioned.

次に、図9(B)に示すように、保護フィルム26が配されたプリプレグ125に保護フィルム26の外側から穿孔することにより、貫通孔27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程度が挙げられる。   Next, as shown in FIG. 9 (B), a through-hole 27 is formed by perforating the prepreg 125 provided with the protective film 26 from the outside of the protective film 26. For drilling, various methods such as drilling using a drill as well as non-contact processing methods such as carbon dioxide laser and YAG laser are used. As a diameter of a through-hole, 10-500 micrometers, Furthermore, about 50-300 micrometers is mentioned.

次に、図9(C)に示すように、貫通孔27の中にビアペースト28を満充填する。ビアペースト28は、Cu粒子と、SnとBiとを含有するSn−Bi系半田粒子と、エポキシ樹脂等の硬化性樹脂成分を含有する。なおビアペースト28は、第一実施形態で説明したものと同様のものが用いられる。   Next, as shown in FIG. 9C, the via paste 28 is fully filled in the through hole 27. The via paste 28 contains Cu particles, Sn—Bi solder particles containing Sn and Bi, and a curable resin component such as an epoxy resin. The via paste 28 is the same as that described in the first embodiment.

次に、図9(D)に示すように、プリプレグ125の表面から保護フィルム26を剥離することにより、ビアペースト28の一部をプリプレグ125に形成された貫通孔27から突出部29として突出させる。突出部29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。突出部の高さが高すぎる場合には、後述する圧着工程において貫通孔27の周囲のプリプレグ125の表面にペーストが溢れ出て表面平滑性を低下さ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。   Next, as shown in FIG. 9D, by peeling off the protective film 26 from the surface of the prepreg 125, a part of the via paste 28 is projected as a projecting portion 29 from the through hole 27 formed in the prepreg 125. . Although the height h of the protrusion part 29 is based also on the thickness of a protective film, it is 0.5-50 micrometers, for example, Furthermore, it is preferable that it is 1-30 micrometers. When the height of the protruding portion is too high, it is not preferable because the paste may overflow on the surface of the prepreg 125 around the through-hole 27 in the press-bonding process described later, and the surface smoothness may be lowered. In some cases, there is a tendency that the pressure is not sufficiently transmitted to the via paste filled in the crimping process described later.

次に、図10(A)に示すように、プリプレグ125の両表面に銅箔30を配置し、矢印で示す方向にプレスする。それにより、図10(B)に示すようにプリプレグ125と銅箔30とを一体化させ、絶縁樹脂層113を形成させる。この場合においては、プレスの当初に、銅箔30を介して突出部29に力が掛かるためにプリプレグ125の貫通孔に充填されたビアペースト28が高い力で圧縮される。それにより、ビアペースト28中に含まれる複数のCu粒子7同士の間隔が狭められ、Cu粒子7同士が接触する。   Next, as shown in FIG. 10A, the copper foil 30 is disposed on both surfaces of the prepreg 125 and pressed in the direction indicated by the arrow. Thereby, as shown in FIG. 10B, the prepreg 125 and the copper foil 30 are integrated to form the insulating resin layer 113. In this case, since a force is applied to the protrusion 29 through the copper foil 30 at the beginning of the press, the via paste 28 filled in the through hole of the prepreg 125 is compressed with a high force. Thereby, the space | interval of several Cu particle | grains 7 contained in the via paste 28 is narrowed, and Cu particle | grains 7 contact.

プレス条件はとくに限定されないが、常温(20℃)からSn−Bi系半田粒子の共晶温度未満の温度に金型温度が設定された条件が好ましい。   The pressing condition is not particularly limited, but a condition in which the mold temperature is set from room temperature (20 ° C.) to a temperature lower than the eutectic temperature of the Sn—Bi solder particles is preferable.

ここで、プリプレグ125の貫通孔に充填された突出部29を有するビアペースト28を圧縮するときの様子について、図12を用いて詳しく説明する。   Here, the manner in which the via paste 28 having the protruding portions 29 filled in the through holes of the prepreg 125 is compressed will be described in detail with reference to FIG.

図12は、ビアペースト28が充填されたプリプレグ125の貫通孔27周辺の模式断面図である。また、図12(A)は圧縮前、図12(B)は圧縮後を示している。113aはプリプレグ125に含まれる繊維基材である。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view around the through hole 27 of the prepreg 125 filled with the via paste 28. 12A shows before compression, and FIG. 12B shows after compression. Reference numeral 113 a denotes a fiber base material included in the prepreg 125.

図12(A)に示すように、プリプレグ125に形成された貫通孔27から突出した突出部29を銅箔30を介して押圧することにより、図12(B)のように貫通孔27に充填されたビアペースト28が圧縮される。その圧縮の際の加圧により、硬化性樹脂成分32の一部はプリプレグ125の中に浸透する。そして、その結果、貫通孔27に充填されたCu粒子7及びSn−Bi系半田粒子31の密度が高くなる。   As shown in FIG. 12 (A), the projecting portion 29 projecting from the through hole 27 formed in the prepreg 125 is pressed through the copper foil 30 to fill the through hole 27 as shown in FIG. 12 (B). The via paste 28 is compressed. A part of the curable resin component 32 permeates into the prepreg 125 due to the pressurization during the compression. As a result, the density of the Cu particles 7 and the Sn—Bi solder particles 31 filled in the through holes 27 is increased.

そして、このように高密度化されたCu粒子7同士が互いに接触する。圧縮においては、当初はCu粒子7同士は互いに点接触し、その後、圧力が増加するにつれて押し潰されて、互いに変形し面接触して面接触部を形成する。   And Cu particles 7 densified in this way contact each other. In the compression, the Cu particles 7 are initially brought into point contact with each other, and thereafter are crushed as the pressure increases, and are deformed and brought into surface contact to form a surface contact portion.

このように、多数のCu粒子7同士が面接触することにより、上層の配線と下層の配線とを低抵抗な状態で電気的に接続するための結合体が形成される。このようにして、上層の配線と下層の配線とを層間接続するためのビアホール導体14が形成される。   Thus, when many Cu particles 7 are in surface contact with each other, a combined body for electrically connecting the upper layer wiring and the lower layer wiring in a low resistance state is formed. In this way, the via-hole conductor 14 is formed for interlayer connection between the upper layer wiring and the lower layer wiring.

次に、図10(C)に示すように、配線12(12a,12b)を形成する。配線12は、表層に貼り合わされた銅箔30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。   Next, as shown in FIG. 10C, wirings 12 (12a, 12b) are formed. The wiring 12 is formed by forming a photoresist film on the surface of the copper foil 30 bonded to the surface layer, patterning by selective exposure through a photomask, developing, and etching the copper foil other than the wiring portion. After the selective removal, it can be formed by removing the photoresist film or the like. For the formation of the photoresist film, a liquid resist or a dry film may be used.

このような工程により、上層の配線12aと下層の配線12bとをビアホール導体14を介して層間接続した両面に回路形成された配線基板141が得られる。このような配線基板141をさらに、多層化することにより、複数層の回路が層間接続された多層配線基板111が得られる。配線基板141のさらなる多層化の方法について図11を参照して説明する。   By such a process, a wiring substrate 141 having a circuit formed on both surfaces in which the upper layer wiring 12a and the lower layer wiring 12b are interlayer-connected through the via-hole conductor 14 is obtained. By further multilayering such a wiring substrate 141, a multilayer wiring substrate 111 in which a plurality of layers of circuits are connected in layers can be obtained. A method of further multilayering the wiring board 141 will be described with reference to FIG.

はじめに、図11(A)に示すように、上述のようにして得られた配線基板141の両表面に、図9(D)で得られたのと同様のビアペースト28からなる突出部29を有するプリプレグ125を配置する。   First, as shown in FIG. 11A, protrusions 29 made of via paste 28 similar to those obtained in FIG. 9D are formed on both surfaces of the wiring board 141 obtained as described above. The prepreg 125 which has is arrange | positioned.

さらに、各プリプレグ125の外表面それぞれに銅箔30を配置して重ね合わせ体を形成させる。そして、この重ね合わせ体をプレス金型に挟み込み、上述したような条件でプレス及び加熱することにより、図11(B)に示すような積層体が得られる。そして、上述したようなフォトプロセスを用いることにより新たな配線42が形成される。このような多層化プロセスをさらに繰り返すことにより図11(C)に示すような多層配線基板111が得られる。   Furthermore, the copper foil 30 is arrange | positioned on each outer surface of each prepreg 125, and a laminated body is formed. And this laminated body is inserted | pinched between a press metal mold | die, and a laminated body as shown in FIG.11 (B) is obtained by pressing and heating on the conditions as mentioned above. Then, a new wiring 42 is formed by using the photo process as described above. By repeating such a multilayering process, a multilayer wiring board 111 as shown in FIG. 11C is obtained.

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。   Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The scope of the present invention is not construed as being limited in any way by the contents of this embodiment.

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。   First, the raw materials used in this example will be described together below.

・Cu粒子:平均粒子径5μmの三井金属(株)製1100Y
・Sn−Bi系半田粒子:Sn42−Bi58、平均粒子径5μm、共晶温度138℃、山石金属(株)製
・エポキシ樹脂:ジャパンエポキシレジン(株)製jeR871
・硬化剤1:2−メチルアミノエタノール、沸点160℃、日本乳化剤(株)製
・硬化剤2:アミンアダクト系硬化剤(固形物)、融点120〜140℃、味の素ファインテクノ(株)製
・硬化剤3:2,2’−ジメチルアミノエタノール、沸点135℃
・樹脂シート:縦500mm×横500mm、厚み75μmのポリイミドフィルムの両表面に厚み12.5μmの未硬化エポキシ樹脂層を積層したもの
・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でCu粒子、Sn42−Bi58半田粒子、エポキシ樹脂、硬化剤を配合し、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。
(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。
Cu particles: 1100Y made by Mitsui Kinzoku Co., Ltd. with an average particle diameter of 5 μm
Sn-Bi solder particles: Sn42-Bi58, average particle size 5 μm, eutectic temperature 138 ° C., manufactured by Yamaishi Metal Co., Ltd. Epoxy resin: jeR871 manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.
・ Curing agent 1: 2-methylaminoethanol, boiling point 160 ° C., manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd. Curing agent 3: 2,2′-dimethylaminoethanol, boiling point 135 ° C.
・ Resin sheet: 500 mm long × 500 mm wide, 75 μm thick polyimide film laminated with uncured epoxy resin layer of 12.5 μm thickness ・ Protective film: 25 μm thick PET sheet ・ Copper foil (25 μm thickness)
(Adjustment of via paste)
Via paste was prepared by blending Cu particles, Sn42-Bi58 solder particles, an epoxy resin, and a curing agent in the blending ratio described in [Table 1] and mixing with a planetary mixer.
(Manufacture of multilayer wiring boards)
A protective film was bonded to both surfaces of the resin sheet. Then, 100 or more holes having a diameter of 150 μm were drilled from the outside of the resin sheet bonded with the protective film with a laser.

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。   Next, the prepared via paste was fully filled in the through holes. And the protrusion part in which a part of via paste protruded from the through-hole was exposed by peeling the protective film of both surfaces.

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℃から最高温度220℃までを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個の平均抵抗値と最大抵抗値を求めた。なお、最大抵抗値が2mΩ未満の場合をA、2〜3mΩの場合をB、3mΩより大きい場合をCと判定した。なお、最大抵抗値が小さい場合には、抵抗値の標準偏差σも小さくなると言える。
〈剥離試験〉
得られた多層配線基板の表面の銅箔を剥離(あるいは破壊)したときのビアホール導体の密着性を調べた。このとき剥離ができなかったときをA、困難であったが剥離したときをB、容易に剥離したときをCと判定した。
〈初期抵抗値〉
多層配線基板に形成された100個のビアホールの連結接続抵抗値を4端子法により測定した。なお、初期抵抗値としては1Ω以下のものをA、1Ω以下のものと1Ωを超えるものが混在していたものをB、全て1Ωを超えていたものをCと判断した。
〈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。
Next, copper foil was arrange | positioned so that a protrusion part might be covered on both surfaces of the resin sheet. And the laminated body with the resin sheet with which the copper foil was arrange | positioned through a release paper on the lower mold | type of a pair of metal mold | die of a heating press, and it is 60 from the normal temperature 25 degreeC to the maximum temperature 220 degreeC. The temperature was raised in minutes and 220 ° C. was kept for 60 minutes, and then cooled to room temperature over 60 minutes. The press pressure was 3 MPa. In this way, a multilayer wiring board was obtained.
(Evaluation)
<Resistance test>
The resistance value of 100 via-hole conductors formed on the obtained multilayer wiring board was measured by a four-terminal method. Then, 100 average resistance values and maximum resistance values were obtained. A case where the maximum resistance value was less than 2 mΩ was determined as A, a case where the maximum resistance value was 2 to 3 mΩ was determined as B, and a case where the maximum resistance value was greater than 3 mΩ was determined as C. When the maximum resistance value is small, it can be said that the standard deviation σ of the resistance value is also small.
<Peel test>
The adhesion of the via-hole conductor when the copper foil on the surface of the obtained multilayer wiring board was peeled (or destroyed) was examined. At this time, it was judged as A when it was not peeled, B when it was difficult to peel, and C when peeled easily.
<Initial resistance value>
The connection resistance value of 100 via holes formed in the multilayer wiring board was measured by the 4-terminal method. In addition, as an initial resistance value, 1 A or less was determined as A, 1 Ω or less and 1 Ω exceeding 1 Ω were mixed as B, and all exceeding 1 Ω were determined as C.
<Connection reliability>
A heat cycle test of 500 cycles of the multilayer wiring board for which the initial resistance value was measured was performed, and when the rate of change with respect to the initial resistance value was 10% or less, A was exceeded and 10% was judged as B.

結果を[表1]に示す。また、Cu/Snの質量比に対する平均抵抗値をプロットしたグラフを図13に示す。   The results are shown in [Table 1]. Moreover, the graph which plotted the average resistance value with respect to the mass ratio of Cu / Sn is shown in FIG.

図13のグラフから、Cu/Snの重量比率が1.59付近、さらには3付近から抵抗値が急激に下がっていることがわかる。これは、Cu粒子の割合が多くなることにより、低抵抗のCu粒子同士が互いに面接触する割合が高くなったためであると思われる。   From the graph of FIG. 13, it can be seen that the Cu / Sn weight ratio is drastically decreased from around 1.59, and from around 3. This is presumably because the ratio of low-resistance Cu particles that are in surface contact with each other increases as the ratio of Cu particles increases.

すなわち、隣接するCu粒子間にCuより高い抵抗値を有する金属がほとんど存在していないためであると思われる。そして、後述するSEM写真に示すように、Cu/Snの重量比率が1.59以上の場合には過剰なSn42−Bi58半田粒子は、エポキシ樹脂に囲まれて存在していることが確認された。   That is, it is considered that there is almost no metal having a higher resistance value than Cu between adjacent Cu particles. And as shown in the SEM photograph mentioned later, when the weight ratio of Cu / Sn was 1.59 or more, it was confirmed that excess Sn42-Bi58 solder particles were surrounded by the epoxy resin. .

そして、このビアホール導体の周囲に点在する、熱硬化性樹脂成分32で囲まれた第四金属領域を、外部等から侵入する水分、あるいは酸化成分等に対するトラップ(あるいはキャッチャー)として機能させることで、ビアホール導体の信頼性が高められていると思われる。   Then, the fourth metal region surrounded by the thermosetting resin component 32 scattered around the via-hole conductor is caused to function as a trap (or a catcher) for moisture entering from the outside or the like, or an oxidizing component. It seems that the reliability of via-hole conductors is improved.

これは配線基板の外部等から侵入する水分、あるいは酸化成分等によってビアホール導体が影響を受ける前に、第四金属領域を形成する錫−ビスマス系半田粒子がその影響を受けるためである。   This is because the tin-bismuth-based solder particles forming the fourth metal region are affected before the via-hole conductor is affected by moisture entering from the outside of the wiring board or the like, or by an oxidizing component.

言い換えれば、急激に抵抗値が増加するCu/Sn1.59未満の場合には、多数のCu粒子7同士の間に高い抵抗値を有する金属が介在しているためであると考えられる。   In other words, it is considered that when the resistance value is less than Cu / Sn 1.59 where the resistance value increases abruptly, a metal having a high resistance value is interposed between many Cu particles 7.

また、[表1]から、Sn42−58Bi粒子の割合が60質量%以下の場合には、平均抵抗値及び最大抵抗値が3mΩ以下、44.2質量%以下の場合には2mΩ以下と極めて小さくなることが判る。   Further, from [Table 1], when the ratio of Sn42-58Bi particles is 60% by mass or less, the average resistance value and the maximum resistance value are 3 mΩ or less, and when 44.2% by mass or less, the value is extremely small, 2 mΩ or less. It turns out that it becomes.

しかしながら、Sn42−58Bi粒子を含有しない場合には剥離が発生しやすいことがわかる。一方、Sn42−58Bi粒子の割合が増加するにつれて、剥離が発生しにくくなることがわかる。   However, it is understood that exfoliation is likely to occur when Sn42-58Bi particles are not contained. On the other hand, it can be seen that exfoliation hardly occurs as the proportion of Sn42-58Bi particles increases.

また、Sn42−58Bi粒子の割合が10〜60質量%の範囲においては低抵抗化と高信頼性化が両立できていることがわかる。Sn42−58Bi粒子の割合が低すぎる場合には、Cu粒子同士が接触する面接触部の周囲に存在する第二金属領域が少なくなるために接続信頼性が不充分になる。   It can also be seen that both low resistance and high reliability can be achieved when the ratio of Sn42-58Bi particles is in the range of 10 to 60% by mass. When the ratio of Sn42-58Bi particles is too low, the second metal region existing around the surface contact portion where the Cu particles are in contact with each other is reduced, resulting in insufficient connection reliability.

一方、Sn42−58Bi粒子の割合が高すぎる場合には第二金属領域が多くなりすぎることにより、Cu粒子同士が接触する面接触部が少なくなり、それにより、抵抗値が大きくなる傾向がある。   On the other hand, when the proportion of the Sn42-58Bi particles is too high, the second metal region is excessively increased, so that the surface contact portion where the Cu particles are in contact with each other decreases, and the resistance value tends to increase.

また、ペーストNo.7〜9を用いて得られた多層配線基板を比較すると、硬化剤の沸点がSn42−58Bi粒子の共晶温度138℃よりも高いペーストNo.7、No.8の場合には、抵抗値の低抵抗化と高信頼性化のバランスがより優れていることがわかる。沸点が低い場合は半田の表面にある酸化層を還元し、溶融する前に硬化剤の揮発が始まる為、金属部の領域が小さくなる為、ビアホールの接続信頼性に課題が発生する。なお硬化剤の沸点は、300℃以下が望ましい。300℃より高い場合、硬化剤が特殊となり、その反応性に影響する場合がある。   Also, paste No. When the multilayer wiring boards obtained using 7 to 9 are compared, paste No. 7 whose boiling point of the curing agent is higher than the eutectic temperature 138 ° C. of Sn42-58Bi particles. 7, no. In the case of 8, it can be seen that the balance of resistance reduction and high reliability is more excellent. When the boiling point is low, the oxide layer on the surface of the solder is reduced, and the volatilization of the curing agent starts before melting, so that the metal part area becomes small, which causes a problem in connection reliability of the via hole. The boiling point of the curing agent is desirably 300 ° C. or lower. When it is higher than 300 ° C., the curing agent becomes special and may affect the reactivity.

ここで、代表的に、本発明に係るペーストNo.6を用いて得られた多層配線基板のビア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14〜図15に示す。なお、図14は3000倍、図15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。また、図16は、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)に用いたビア導体の断面のSEM写真及びトレース図を示している。   Here, typically, paste No. 1 according to the present invention is used. 14 to 15 show an electron microscope (SEM) photograph of a cross-section of the via conductor of the multilayer wiring board obtained using 6 and a trace view thereof. Note that FIG. 14 is 3000 times and FIG. 15 is 6000 times, and shows an SEM photograph (A) and a trace view (B) thereof, respectively. FIG. 16 shows an SEM photograph and a trace view of a cross section of a via conductor used in EPMA (Electron Probe Micro Analyzer).

図14〜図16から、得られたビアホール導体は、多数のCu粒子7が高充填され、互いに面接触して面接触部20を形成していることがわかる。これにより、抵抗値の低い導通路が形成されることがわかる。また、面接触部20または銅粒子7の表面、あるいはこの面接触部20を跨ぐように、錫(Sn)や錫−銅金属間化合物や錫−銅合金を主成分とする第二金属領域18が形成されていることがわかる。   14 to 16, it can be seen that the obtained via-hole conductor is highly filled with a large number of Cu particles 7 and is in surface contact with each other to form the surface contact portion 20. Thereby, it turns out that a conduction path with a low resistance value is formed. Further, the surface of the surface contact portion 20 or the copper particle 7 or the second metal region 18 mainly composed of tin (Sn), a tin-copper intermetallic compound, or a tin-copper alloy so as to straddle the surface contact portion 20. It can be seen that is formed.

また、抵抗値の高いBiを主成分とする第三金属領域19は、実質的にCu粒子と接触していないことがわかる。この第三金属領域は、Sn42−58Bi粒子中のSnがCu粒子7の表面のCuと合金(例えば金属間化合物)を形成することにより、高濃度のBiが析出したと思われる。   Moreover, it turns out that the 3rd metal area | region 19 which has Bi with a high resistance value as a main component is not substantially in contact with Cu particle | grains. In this third metal region, it seems that Sn in the Sn42-58Bi particles formed an alloy (for example, an intermetallic compound) with Cu on the surface of the Cu particles 7, so that a high concentration of Bi was precipitated.

また、ペーストNo.6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別のSEM写真を図21に示す。図21(A)は断面SEM写真、図21(B)はそのトレース図である。得られたSEM写真において、ビアホール導体には多数のCu粒子7が高充填され、互いに面接触して面接触部20を形成し、第一金属領域17を形成していることがわかる。これにより、抵抗値の低い導通路が形成されることがわかる。   Also, paste No. FIG. 21 shows another SEM photograph of the cross-section of the via-hole conductor of the multilayer wiring board obtained using No. 6. FIG. 21A is a cross-sectional SEM photograph, and FIG. 21B is a trace view thereof. In the obtained SEM photograph, it can be seen that the via-hole conductor is highly filled with a large number of Cu particles 7 and is in surface contact with each other to form the surface contact portion 20 and form the first metal region 17. Thereby, it turns out that a conduction path with a low resistance value is formed.

また、面接触部20または銅粒子7の表面、あるいはこの面接触部20を跨ぐように、錫(Sn)や錫−銅金属間化合物や錫−銅合金を主成分とする第二金属領域18が形成されていることがわかる。また、抵抗値の高いBiを主成分とする第三金属領域19は、実質的にCu粒子と接触していないことがわかる。   Further, the surface of the surface contact portion 20 or the copper particle 7 or the second metal region 18 mainly composed of tin (Sn), a tin-copper intermetallic compound, or a tin-copper alloy so as to straddle the surface contact portion 20. It can be seen that is formed. Moreover, it turns out that the 3rd metal area | region 19 which has Bi with a high resistance value as a main component is not substantially in contact with Cu particle | grains.

この第三金属領域は、Sn42−58Bi粒子中のSnがCu粒子7の表面のCuと合金(例えば金属間化合物)を形成することにより、高濃度のBiが析出したと思われる。また、第二金属領域の形成に寄与しなかった第四金属領域22であるSn42−58Bi粒子はCu粒子の面接触によって形成された導通路内部には存在せず、間隙に独立して存在していることがわかる。これにより、仮に局所的なCu粒子とSn−Bi粒子の比率の狂いによって、Sn−Bi粒子が第二金属領域を形成せずにそのまま残存しても悪影響を及ぼすことなく初期抵抗値、信頼性共に良好なビア接続が得られるものと考えられる。   In this third metal region, it seems that Sn in the Sn42-58Bi particles formed an alloy (for example, an intermetallic compound) with Cu on the surface of the Cu particles 7, so that a high concentration of Bi was precipitated. Further, the Sn42-58Bi particles, which are the fourth metal regions 22 that did not contribute to the formation of the second metal regions, do not exist inside the conduction path formed by the surface contact of the Cu particles, but exist independently in the gap. You can see that As a result, even if the Sn-Bi particles remain as they are without forming the second metal region due to a local deviation in the ratio of Cu particles to Sn-Bi particles, the initial resistance value and reliability are not adversely affected. Both are considered to provide good via connection.

以上のように、ビアホール導体の主体をCu粒子7(あるいは第一金属領域17)とし、この第一金属領域17を構成する面接触部20の高強度化のために添加したSn42−58Bi粒子中の、余剰成分、すなわち第二金属領域18や第三金属領域19の構成に寄与しなかった成分を、第四金属領域22としてビアホール導体中に他に影響しない状態で残しておくことが望ましい。   As described above, the via hole conductor is mainly composed of the Cu particles 7 (or the first metal region 17), and the Sn42-58Bi particles added to increase the strength of the surface contact portion 20 constituting the first metal region 17 are included in the Sn42-58Bi particles. It is desirable to leave the surplus component, that is, the component that did not contribute to the configuration of the second metal region 18 and the third metal region 19 as the fourth metal region 22 in a state that does not affect the via hole conductor.

以上のように添加したSn42−58Bi粒子中の余剰となった成分、すなわち第二金属領域18や第三金属領域19の構成に寄与しなかった成分を、第四金属領域22としてビアホール導体中に他に影響しない状態で残しておくことで、更にペースト組成のバラツキ(ロット内、ロット間)、あるいはペーストの沈殿(例えば金属粒子の比重差等)による影響を低減でき、多層配線基板のロット内、あるいはロット間、あるいは品種間におけるビア部分の品質の安定化が可能となる。これはビアホール導体の形成に必要充分な量のSn42−58Bi粒子を第二金属領域18や第三金属領域19の構成に寄与させ、反応に寄与しなかった余剰分相当のSn42−58Bi粒子を樹脂によって分断、あるいは樹脂の海の中に点在させることで、ビアホール特性に影響しないようにするためである。このように、反応に寄与する量以上に、予め余剰となるようにSn42−58Bi粒子をペースト中に予め入れておくことで、ペーストのバラツキ、あるいはビアホール導体のバラツキの抑制効果が得られる。   The surplus component in the Sn42-58Bi particles added as described above, that is, the component that did not contribute to the configuration of the second metal region 18 or the third metal region 19 is used as the fourth metal region 22 in the via-hole conductor. By leaving it in an unaffected state, the effects of variations in paste composition (within lot, between lots) or precipitation of paste (for example, specific gravity difference of metal particles, etc.) can be reduced. Alternatively, it is possible to stabilize the quality of the via portion between lots or between varieties. This contributes a sufficient amount of Sn42-58Bi particles necessary for the formation of the via-hole conductor to the structure of the second metal region 18 and the third metal region 19, and replaces the Sn42-58Bi particles corresponding to the surplus that did not contribute to the reaction with resin. This is to prevent the via hole characteristics from being affected by being divided by the resin or scattered in the resin sea. In this way, by preliminarily containing Sn42-58Bi particles in the paste so as to be more than the amount that contributes to the reaction, the effect of suppressing paste variation or via-hole conductor variation can be obtained.

なお第四金属領域として存在するSn−Biの総量(例えば重量)は、第二、第三金属領域の形成に寄与したSn−Biの総量(例えば重量)以下、更には50%以下であることが望ましい。これは第四金属領域として存在するSn−Biの総量(例えば重量)が、第二、第三金属領域の形成に寄与したSn−Biの総量(例えば重量)より大の場合、安定したビアホール導体の形成に影響を与える可能性がある。   In addition, the total amount (for example, weight) of Sn-Bi existing as the fourth metal region is not more than the total amount (for example, weight) of Sn-Bi that contributed to the formation of the second and third metal regions, and further not more than 50%. Is desirable. This is because when the total amount (for example, weight) of Sn-Bi existing as the fourth metal region is larger than the total amount (for example, weight) of Sn-Bi that contributed to the formation of the second and third metal regions, a stable via-hole conductor May affect the formation of

また、図17に、図16のSEM像をEPMAによりCu元素のマッピングを行ったときの像(A)及びそのトレース図(B)を示す。   FIG. 17 shows an image (A) when the SEM image of FIG. 16 is mapped with Cu element by EPMA and a trace view (B) thereof.

図17(A)(B)より、得られたビアホール導体には、多数のCu粒子が高密度にランダムに存在することがわかる。また、多数のCu粒子同士は、直接、面接触することにより電気的に接続していることがわかる。   17 (A) and 17 (B), it can be seen that a large number of Cu particles are present at high density and randomly in the obtained via-hole conductor. Moreover, it turns out that many Cu particles are electrically connected by surface contact directly.

また、図18に、図16のSEM像を用いたSn元素のマッピング像(A)及びそのトレース図(B)を示す。   FIG. 18 shows a Sn element mapping image (A) using the SEM image of FIG. 16 and a trace diagram (B) thereof.

図18(A)(B)より、多数のCu粒子同士が直接接触する面接触部の表面には、その面接触部を跨ぐように第二金属領域が形成されていることが判る。   18A and 18B, it can be seen that the second metal region is formed on the surface of the surface contact portion where a large number of Cu particles are in direct contact with each other so as to straddle the surface contact portion.

なお、図18においては、Cu粒子の表面の大部分が第二金属領域で覆われているように見える。しかし、EPMAではエポキシ樹脂は透過されるために、観察面の表層のSn元素だけでなく、下地のSn元素も検出されている。従って、実際は第二金属領域はCu粒子の表面の大部分を覆っているのではなく、その表面、更には面接触部を跨ぐように存在している。このことは、図14〜図16で示したSEM像からもわかる。そして、このような構造によれば、比較的硬い第二金属領域に発生した応力は柔らかいCu粒子で吸収される。そのために、第二金属領域に発生したクラックが伝播して広がることが抑制される。   In FIG. 18, it seems that most of the surface of the Cu particles is covered with the second metal region. However, since the epoxy resin permeates in EPMA, not only the Sn element on the surface of the observation surface but also the Sn element on the base is detected. Therefore, actually, the second metal region does not cover most of the surface of the Cu particles, but exists so as to straddle the surface and further the surface contact portion. This can also be seen from the SEM images shown in FIGS. According to such a structure, the stress generated in the relatively hard second metal region is absorbed by the soft Cu particles. Therefore, it is suppressed that the crack generated in the second metal region propagates and spreads.

さらに、図19に、図16のSEM像を用いたBi元素のマッピング像(A)及びそのトレース図(B)を示す。   Further, FIG. 19 shows a mapping image (A) of the Bi element using the SEM image of FIG. 16 and a trace diagram (B) thereof.

図19より、Biは、第三金属領域がCu粒子と接触しないように存在していることがわかる。このことから、抵抗値の高いBiはCu粒子の接触により形成された導通路に影響を与えていないことがわかる。   From FIG. 19, it can be seen that Bi exists so that the third metal region does not come into contact with the Cu particles. From this, it can be seen that Bi having a high resistance value does not affect the conduction path formed by the contact of the Cu particles.

次に、Cu粒子及びSn−Bi系半田粒子の粒子径について検討した。具体的には、[表2]に記載の平均粒子径を有するCu粒子及びSn42−Bi58半田粒子を配合した以外は実施例1のペーストNo.6と同様にしてCu粒子:Sn−Bi系半田粒子=60:40で配合してペーストNo.13〜23を調製した。   Next, the particle diameters of Cu particles and Sn—Bi solder particles were examined. Specifically, paste No. 1 in Example 1 except that the Cu particles having the average particle diameter described in [Table 2] and Sn42-Bi58 solder particles were blended. In the same manner as in No. 6, Cu particles: Sn—Bi solder particles = 60: 40 were added, and paste No. 13-23 were prepared.

そして、実施例1と同様にして多層配線基板を得、初期抵抗値及び接続信頼性を評価した。なお、接続信頼性は、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、30%を超えたものをCと判断した。   And the multilayer wiring board was obtained like Example 1, and the initial stage resistance value and connection reliability were evaluated. The connection reliability was determined as A when the rate of change with respect to the initial resistance value was 10% or less, B as exceeding 10%, and C as exceeding 30%.

[表2]より、Cu粒子、Sn−Bi系半田粒子ともに同一の平均粒径であれば5μm以下であることが好ましい。5μmを超える場合には、Cu粒子、同士の間にSn−Bi系半田粒子が介在して面接触部が形成されにくくなるためである。またCu粒子、Sn−Bi系半田粒子の粒径が異なる場合、[表2]中のペーストNo.20〜23に示される様にSn−Bi系半田粒子がCu粒子に比べて平均粒径が大きくなると初期抵抗値、信頼性共に良好な結果は得られない。   According to [Table 2], it is preferable that the Cu particles and the Sn-Bi solder particles have the same average particle diameter of 5 μm or less. If the thickness exceeds 5 μm, Sn-Bi solder particles are interposed between the Cu particles and the surface contact portion is hardly formed. When the particle diameters of the Cu particles and the Sn-Bi solder particles are different, the paste No. in [Table 2] is used. As shown in 20 to 23, when Sn-Bi solder particles have an average particle size larger than that of Cu particles, good results in terms of both initial resistance and reliability cannot be obtained.

これは、加圧時に形成された導電路中にSn−Bi系半田粒子が含まれるためであると考えられる。一方で、[表2]中のペーストNo.6及び16〜19に示される様にCu粒子に比べてSn−Bi系半田粒子の平均粒径が小さくなると、初期抵抗値、信頼性共に良好な結果が得られる。   This is presumably because Sn-Bi solder particles are contained in the conductive path formed during pressurization. On the other hand, paste No. in [Table 2]. As shown in 6 and 16 to 19, when the average particle diameter of the Sn—Bi solder particles is smaller than that of the Cu particles, good results are obtained in both initial resistance and reliability.

これはSn−Bi系半田粒子がCu粒子よりも小さいために圧縮時には先にCu粒子同士が接触し面接触部を形成しやすくなるためにSn−Bi系半田粒子はCu粒子と接触し難くなり、より電気抵抗の小さい導電路が形成されたためであると考えられる。
[従来技術との比較]
次に、上述した実施例の多層配線基板のビアホール導体の抵抗値と、上述した特許文献4に係るビアホール導体の抵抗値とを比較した結果について説明する。
This is because the Sn-Bi solder particles are smaller than the Cu particles, so the Cu particles come into contact with each other at the time of compression, and it becomes easy to form a surface contact portion. Therefore, the Sn-Bi solder particles are difficult to contact with the Cu particles. This is considered to be because a conductive path having a smaller electric resistance was formed.
[Comparison with conventional technology]
Next, the result of comparing the resistance value of the via-hole conductor of the multilayer wiring board of the above-described embodiment and the resistance value of the via-hole conductor according to Patent Document 4 described above will be described.

図20は実施例の多層配線基板のビアホール導体の抵抗値と、特許文献4に係る多層配線基板のビアホール導体の抵抗値とを比較したグラフである。   FIG. 20 is a graph comparing the resistance value of the via-hole conductor of the multilayer wiring board of the example and the resistance value of the via-hole conductor of the multilayer wiring board according to Patent Document 4.

図20において、横軸(X軸)は、ビアホール導体中に含まれるビスマスの含有割合を質量%で示したものである。縦軸(Y軸)は、ビアホール導体の抵抗値を相対値(最も低い抵抗値を1とした相対値)で表したものである。   In FIG. 20, the horizontal axis (X-axis) represents the content ratio of bismuth contained in the via-hole conductor in mass%. The vertical axis (Y-axis) represents the resistance value of the via-hole conductor as a relative value (relative value where the lowest resistance value is 1).

図20におけるIの線は、実施例1の[表1]の結果である抵抗値の変化を相対値で示したものである。   The line I in FIG. 20 shows the change in resistance value, which is the result of [Table 1] of Example 1, as a relative value.

一方、図20におけるIIの線は特許文献4の[表1]の(Sn−2Ag−0.5Cu−20Bi)における抵抗値の変化を相対値で示したものである。また図20におけるIIIの線は、特許文献4の[表1]の(Sn−2Ag−0.5Cu−15Bi)における抵抗値の変化を相対値で示したものである。   On the other hand, the line II in FIG. 20 shows the change in resistance value in (Sn-2Ag-0.5Cu-20Bi) in [Table 1] of Patent Document 4 as a relative value. The line III in FIG. 20 shows the change in resistance value in (Sn-2Ag-0.5Cu-15Bi) in [Table 1] of Patent Document 4 as a relative value.

また、図20におけるIVの線は、特許文献4の[表1]の(Sn−58Bi)における抵抗値の変化を相対値で示したものである。   In addition, a line IV in FIG. 20 indicates a change in resistance value in (Sn-58Bi) in [Table 1] of Patent Document 4 as a relative value.

図20より、線Iで示す本実施例の多層配線基板のビアホール導体の場合、ビアホール導体中に含まれるビスマスの含有割合が増加しても、ビアホール抵抗は殆ど増加していないことが判る。これは本実施例の多層配線基板のビアホール導体においては、銅粒子同士が互いに直接面接触して銅粒子からなる結合体を形成し、この結合体が複数の配線同士を電気的に接続しているためであるといえる。そのため、ビスマスの含有割合が増加しても抵抗値は殆ど増加しない。   From FIG. 20, it can be seen that in the case of the via-hole conductor of the multilayer wiring board of the present embodiment indicated by the line I, the via-hole resistance hardly increases even if the content ratio of bismuth contained in the via-hole conductor increases. This is because, in the via-hole conductor of the multilayer wiring board of the present embodiment, copper particles are in direct surface contact with each other to form a combined body made of copper particles, and this combined body electrically connects a plurality of wirings. It can be said that. Therefore, even if the content ratio of bismuth increases, the resistance value hardly increases.

一方、線II、III、IVで示す特許文献4の[表1]の多層配線基板のビアホール導体の場合、ビアホール導体中に含まれるビスマスの含有割合が増加するにつれて、ビアホール抵抗が急激に増加していることが判る。これは特許文献4の多層配線基板のビアホール導体においては、銅粒子同士が高抵抗の金属成分を介して電気的に接続しているためであると思われる。このことは、特許文献4の段落番号[0015]に「接続に溶解した金属成分が関与している」ためであると思われる。すなわち、ビスマスの含有割合が増加すればするほど、銅粒子間に存在する高抵抗の金属成分の厚みが厚くなるためと考えられる。   On the other hand, in the case of the via-hole conductor of the multilayer wiring board of [Table 1] of Patent Document 4 indicated by lines II, III, and IV, the via-hole resistance increases rapidly as the content ratio of bismuth contained in the via-hole conductor increases. You can see that This seems to be because in the via-hole conductor of the multilayer wiring board of Patent Document 4, the copper particles are electrically connected to each other through a high-resistance metal component. This is presumably because paragraph number [0015] of Patent Document 4 “involves a metal component dissolved in the connection”. That is, it is considered that as the content ratio of bismuth increases, the thickness of the high-resistance metal component existing between the copper particles increases.

以上のように、本実施例の多層配線基板のビアホール導体の場合、銅粒子は、それらが互いに面接触している部分である面接触部を介して互いに接触してなる結合体を形成し、この結合体が複数の配線同士を電気的に接続しているため、ビアホール導体中のビスマスの含有割合が増加しても、ビアホール抵抗は急激に殆ど増加しないために低抵抗を保っている。   As described above, in the case of the via-hole conductor of the multilayer wiring board of the present embodiment, the copper particles form a combined body that is in contact with each other via a surface contact portion that is a portion in surface contact with each other, Since this combined body electrically connects a plurality of wirings, even if the content ratio of bismuth in the via-hole conductor is increased, the via-hole resistance hardly increases rapidly, so that the low resistance is maintained.

[第三実施形態]
第三実施形態では、前述の第一実施形態や、第二実施形態で説明した配線基板や配線基板の製造に用いるビアペーストの更なる改良について説明する。
[Third embodiment]
In the third embodiment, further improvements of the above-described first embodiment and the via paste used for manufacturing the wiring substrate and the wiring substrate described in the second embodiment will be described.

なお第三実施形態において説明する合金ビアペースト51は、前述の第一実施形態や、第二実施形態で説明したビアペースト28を、更に改良したものである。   The alloy via paste 51 described in the third embodiment is a further improvement of the via paste 28 described in the first embodiment and the second embodiment.

図22〜図27を用いて、第三実施形態で説明する合金ビアペーストや、合金ビアペーストを用いた配線基板の製造方法の一例について説明する。   An example of an alloy via paste described in the third embodiment and a method of manufacturing a wiring board using the alloy via paste will be described with reference to FIGS.

図22は、合金ビアペーストを用いた配線基板の製造方法の一例を説明する断面図であり、例えば前述の図7(A)や図12等に相当するものである。   FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating an example of a method for manufacturing a wiring board using an alloy via paste, and corresponds to, for example, the above-described FIG.

図22において、51は合金ビアペースト、52は液状成分、53は処理済銅粒子、54は処理済半田粒子、55は第1反応性吸着層、56は第2反応性吸着層、57は反応性吸着層、58はプリプレグ樹脂である。   In FIG. 22, 51 is an alloy via paste, 52 is a liquid component, 53 is treated copper particles, 54 is treated solder particles, 55 is a first reactive adsorption layer, 56 is a second reactive adsorption layer, and 57 is a reaction. The adsorptive adsorption layer 58 is a prepreg resin.

図22に示すように、合金ビアペースト51は、少なくとも、表面に第1反応性吸着層55を有する処理済銅粒子53と、表面に第2反応性吸着層56を有する処理済半田粒子54と、液状反応性樹脂または液状有機溶剤のいずれか一つ以上からなる液状成分52と、を有している。   As shown in FIG. 22, the alloy via paste 51 includes at least treated copper particles 53 having a first reactive adsorption layer 55 on the surface and treated solder particles 54 having a second reactive adsorption layer 56 on the surface. And a liquid component 52 composed of at least one of a liquid reactive resin or a liquid organic solvent.

ここで第1反応性吸着層55と、第2反応性吸着層56は、共にカルボン酸とすることが有用である。なお第1反応性吸着層55と、第2反応性吸着層56とを同じカルボン酸としても良いし、別々のカルボン酸としても良い。   Here, it is useful that the first reactive adsorption layer 55 and the second reactive adsorption layer 56 are both carboxylic acids. The first reactive adsorption layer 55 and the second reactive adsorption layer 56 may be the same carboxylic acid or may be separate carboxylic acids.

ここで液状成分52は、室温(例えば25℃において)で液状であって、反応性を有しているエポキシ樹脂等、あるいは、室温(例えば25℃において)で液状である有機溶剤とすることが有用である。有機溶剤としては、例えばBCA(ブチルカルビトールアセテート)等を、反応性吸着層57と反応しないものであって、合金ビアペーストの粘度調整等に使うものとして有用である。また液状成分52において、反応性を有している液状の樹脂とは、第1反応性吸着層55や第2反応性吸着層56からなる反応性吸着層57に含まれる官能基(例えば、カルボキシル基を有するカルボン酸、あるいはアミノ基等を有するアミン等、なお本発明においてはアンモニアの水素原子を化合物であって置換した数が1つである第一級アミン、2つである第二級アミン、3つであれば第三級アミン等も含む)を有するものが有用である。   Here, the liquid component 52 is liquid at room temperature (for example, at 25 ° C.) and is reactive epoxy resin or the like, or an organic solvent that is liquid at room temperature (for example at 25 ° C.). Useful. As the organic solvent, for example, BCA (butyl carbitol acetate) or the like does not react with the reactive adsorption layer 57, and is useful for adjusting the viscosity of the alloy via paste. In the liquid component 52, the reactive liquid resin is a functional group (for example, carboxyl group) included in the reactive adsorption layer 57 including the first reactive adsorption layer 55 and the second reactive adsorption layer 56. Carboxylic acid having a group or amine having an amino group or the like, and in the present invention, a primary amine in which the number of substituted hydrogen atoms of ammonia is one and two secondary amines. Those having three (including tertiary amines and the like) are useful.

こうした反応性吸着層を構成する部材は、エポキシ樹脂(一例としては、ダイマー酸グリシジルエステル樹脂等)と、硬化反応を起こすことができる。   A member constituting such a reactive adsorption layer can cause a curing reaction with an epoxy resin (for example, dimer acid glycidyl ester resin).

なお、第1反応性吸着層55、第2反応性吸着層56等からなる反応性吸着層57と、硬化反応する樹脂材料としては、合金ビアペースト51中に液状成分52の一部として含まれていても良いが、プリプレグの一部を構成するプリプレグ樹脂58であっても良い。   The reactive adsorption layer 57 including the first reactive adsorption layer 55, the second reactive adsorption layer 56, and the like, and the resin material that undergoes a curing reaction are included in the alloy via paste 51 as part of the liquid component 52. However, the prepreg resin 58 constituting a part of the prepreg may be used.

ここでプリプレグとは、ガラス繊維を未硬化あるいは半硬化状態のエポキシ樹脂等で含浸したものであって、この未硬化あるは半硬化状態のエポキシ樹脂を、図22に示すプリプレグ樹脂58としても良い。そしてこのプリプレグ樹脂58が、図22に示すように、両側に設置された銅箔30を介して、加圧、加熱される際に、液化(あるいは軟化)し、合金ビアペースト51中の反応性吸着層57と硬化反応することも有用である。   Here, the prepreg is a glass fiber impregnated with an uncured or semi-cured epoxy resin or the like, and this uncured or semi-cured epoxy resin may be used as the prepreg resin 58 shown in FIG. . Then, as shown in FIG. 22, when the prepreg resin 58 is pressurized and heated through the copper foils 30 installed on both sides, the prepreg resin 58 is liquefied (or softened) and reacts in the alloy via paste 51. It is also useful to undergo a curing reaction with the adsorption layer 57.

図23は、図22に示すサンプルが加圧、加熱された場合の合金ビアペースト内部の様子を拡大して説明する断面図である。図23に示すように、複数の処理済銅粒子53は、互いに加圧、圧縮されることで一部が変形し、面接触部20を介して面接触している。また処理済半田粒子54と、処理済銅粒子53は互いに一部が加圧圧縮されることで、変形し、密接している。そして図23に示すような、複数の処理済銅粒子53や処理済半田粒子54の圧接体(番号は付与していない)の表面は、反応性吸着層57が形成されている。   FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view illustrating the inside of the alloy via paste when the sample shown in FIG. 22 is pressurized and heated. As shown in FIG. 23, the plurality of processed copper particles 53 are partly deformed by being pressurized and compressed with each other, and are in surface contact via the surface contact portion 20. Further, the processed solder particles 54 and the processed copper particles 53 are deformed and brought into close contact with each other by being partly pressurized and compressed. And the reactive adsorption layer 57 is formed in the surface of the press-contact body (the number is not provided) of the some processed copper particle 53 and the processed solder particle 54 as shown in FIG.

そして図23に示すように、液状成分52の中に含まれる反応性樹脂59の一部が、矢印に示すように反応性吸着層57を硬化反応する。なお反応性樹脂59は、合金ビアペースト51の中に、添加しておいたエポキシ樹脂であっても良い。また反応性樹脂59は、合金ビアペースト51を囲うプリプレグ(図示していない)中に含まれる、未硬化あるいは半硬化したエポキシ樹脂であっても良い。   As shown in FIG. 23, a part of the reactive resin 59 contained in the liquid component 52 causes the reactive adsorption layer 57 to undergo a curing reaction as indicated by an arrow. The reactive resin 59 may be an epoxy resin that has been added to the alloy via paste 51. The reactive resin 59 may be an uncured or semi-cured epoxy resin contained in a prepreg (not shown) surrounding the alloy via paste 51.

図24は、複数の処理済銅粒子53や処理済半田粒子54の圧接体(番号は付与していない)の表面に、硬化済樹脂層60が形成された様子を示す断面図である。   FIG. 24 is a cross-sectional view showing a state in which a cured resin layer 60 is formed on the surface of a pressed body (not assigned a number) of a plurality of processed copper particles 53 and processed solder particles 54.

図24に示す硬化済樹脂層60は、反応性吸着層57と、液状成分52の中に含まれる反応性樹脂59の一部とが硬化反応したものである。あるいは硬化済樹脂層60とは、反応性吸着層57と、プリプレグ(図示していない)中に含まれる、未硬化あるいは半硬化したエポキシ樹脂であって、合金ビアペースト51が加圧、加熱される際に液化し、合金ビアペースト中に拡散してきたものであっても良い。   The cured resin layer 60 shown in FIG. 24 is obtained by curing reaction of the reactive adsorption layer 57 and a part of the reactive resin 59 contained in the liquid component 52. Alternatively, the cured resin layer 60 is an uncured or semi-cured epoxy resin contained in the reactive adsorption layer 57 and the prepreg (not shown), and the alloy via paste 51 is pressurized and heated. It may be liquefied and diffused in the alloy via paste.

図25(A)(B)は、エポキシ樹脂(エポキシ樹脂の一例は、ダイマー酸ジグリシジルエステルであるが、他の反応性樹脂を使っても良い)と、液状成分中に含まれる反応性樹脂との硬化反応の一例を示す模式図である。   25A and 25B show an epoxy resin (an example of an epoxy resin is a dimer acid diglycidyl ester, but other reactive resins may be used) and a reactive resin contained in a liquid component. It is a schematic diagram which shows an example of hardening reaction with.

図25(A)において、反応性吸着層57と反応する反応性樹脂としては、エポキシ樹脂(例えば、ダイマー酸ジグリシジルエステル)の一例を化学式で示す模式図である。反応性吸着層57を形成するカルボン酸としては、ジカルボン酸以外に、モノカルボン酸、あるいはトリカルボン酸等であっても良い。   In FIG. 25 (A), as a reactive resin which reacts with the reactive adsorption layer 57, it is a schematic diagram which shows an example of an epoxy resin (for example, dimer acid diglycidyl ester) with a chemical formula. The carboxylic acid that forms the reactive adsorption layer 57 may be monocarboxylic acid, tricarboxylic acid, or the like in addition to dicarboxylic acid.

図25(B)は、反応性樹脂59と、反応性吸着層57とが硬化反応し、硬化性樹脂層60を形成する様子を化学式を用いて説明する模式図である。   FIG. 25B is a schematic diagram that illustrates, using chemical formulas, how the reactive resin 59 and the reactive adsorption layer 57 undergo a curing reaction to form the curable resin layer 60.

図26は、複数の処理済銅粒子53や処理済半田粒子54の圧接体(番号は付与していない)の表面に、カルボキシル基を有する反応性吸着層57が形成されている様子を示す模式図である。図26の矢印に示すように、カルボキシル基を有する反応性吸着層57と、液状成分52に添加されていた反応性樹脂59(なお反応性樹脂59は、プリプレグ樹脂58であっても良い)の一部とが、反応し、硬化済樹脂層60を形成する。   FIG. 26 is a schematic view showing a state in which a reactive adsorption layer 57 having a carboxyl group is formed on the surface of a pressed body (not assigned a number) of a plurality of processed copper particles 53 and processed solder particles 54. FIG. As shown by the arrows in FIG. 26, the reactive adsorption layer 57 having a carboxyl group and the reactive resin 59 added to the liquid component 52 (the reactive resin 59 may be the prepreg resin 58). A part reacts to form a cured resin layer 60.

図27は、カルボキシル基を有する反応性吸着層57と、液状成分52に添加されていた反応性樹脂59(なお反応性樹脂59は、プリプレグ樹脂58であっても良い)の一部とが、反応して形成した硬化済樹脂層60の一例を示す断面図である。図27に示すように、処理済銅粒子53や処理済半田粒子54を、互いに圧接した状態で、硬化済樹脂層60の薄い膜の中に保持することで、処理済銅粒子53と処理済半田粒子54との合金化(あるいは金属間化合物の作製)が容易となるが、これは合金化反応が硬化済樹脂層60の薄い膜で保護されているためである。また処理済銅粒子53や処理済半田粒子54の表面は、反応性吸着層57で保護されているため、ペースト状態であっても、ビアペーストとして孔に充填され加熱、加圧される場合も共に金属表面の酸化防止が可能であることは有用である。   FIG. 27 shows a reactive adsorption layer 57 having a carboxyl group and a part of the reactive resin 59 added to the liquid component 52 (the reactive resin 59 may be the prepreg resin 58). It is sectional drawing which shows an example of the cured resin layer 60 formed by reaction. As shown in FIG. 27, the treated copper particles 53 and the treated solder particles 54 are held in a thin film of the cured resin layer 60 in a state where they are pressed against each other, whereby the treated copper particles 53 and the treated solder particles 54 are treated. Alloying with the solder particles 54 (or preparation of an intermetallic compound) is facilitated because the alloying reaction is protected by a thin film of the cured resin layer 60. Further, since the surfaces of the treated copper particles 53 and the treated solder particles 54 are protected by the reactive adsorption layer 57, even in a paste state, the holes may be filled as via paste and heated and pressurized. Both are useful to be able to prevent oxidation of the metal surface.

なお図27において、硬化済樹脂層60の周囲をプリプレグ樹脂58、あるいはプリプレグ樹脂58の硬化物とすることも有用である。   In FIG. 27, it is also useful to use a prepreg resin 58 or a cured product of the prepreg resin 58 around the cured resin layer 60.

なお図23、24、26、27等において、処理済銅粒子53と、処理済半田粒子54との合金化反応(あるいは金属間化合物の形成反応)は図示していないが、これら合金化反応と、反応性吸着層57と反応性樹脂59との硬化反応とが同時に(あるいは時間差で)進むからである。このように、一回の加熱加圧工程において、処理済半田粒子54との合金化反応(あるいは金属間化合物の形成反応)と、銅粒子や半田粒子の表面に設けた反応性吸着層57の硬化反応を行うことは有用である。これは処理済銅粒子53や処理済半田粒子54の表面に設けられた反応性吸着層が、銅粒子や半田粒子の酸化を防止するためであり、更に処理済半田粒子54との合金化反応(あるいは金属間化合物の形成反応)時に一種のフラックス成分(あるいは活性剤)として機能するためである。   23, 24, 26, 27, etc., although the alloying reaction (or intermetallic compound formation reaction) between the treated copper particles 53 and the treated solder particles 54 is not shown, these alloying reactions This is because the curing reaction between the reactive adsorption layer 57 and the reactive resin 59 proceeds simultaneously (or with a time difference). Thus, in one heating and pressurizing step, the alloying reaction (or intermetallic compound formation reaction) with the treated solder particles 54 and the reactive adsorption layer 57 provided on the surfaces of the copper particles and the solder particles It is useful to perform a curing reaction. This is because the reactive adsorption layer provided on the surface of the treated copper particles 53 and the treated solder particles 54 prevents oxidation of the copper particles and the solder particles, and further an alloying reaction with the treated solder particles 54. This is because it functions as a kind of flux component (or activator) during (or intermetallic compound formation reaction).

なお、銅粒子や半田粒子の上に形成する反応性吸着層としては、市販のカルボン酸を有機溶剤等に溶解し、銅粒子や半田粒子の表面に塗布、乾燥したものを用いることができる。ここで、カルボン酸としては、特許第423333号公報に記載されたカルボン酸を用いることができる。   In addition, as a reactive adsorption layer formed on a copper particle or a solder particle, what melt | dissolved commercially available carboxylic acid in the organic solvent etc., and apply | coated and dried on the surface of a copper particle or a solder particle can be used. Here, as the carboxylic acid, the carboxylic acid described in Japanese Patent No. 423333 can be used.

例えば、本発明の反応性吸着層57に使用するカルボン酸としては、飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸を用いることができる。例えば、飽和脂肪酸としては、エナント酸(C13COOH)、カプリル酸(C15COOH)、ペラルゴン酸(C17COOH)、カプリン酸(C19COOH)、ウンデシル酸(C1021COOH)、ラウリン酸(C1123COOH)、トリデシル酸(C1225COOH)、ミリスチン酸(C1327COOH)、ペンタデシル酸(C1429COOH)、パルミチン酸(C1531COOH)、ヘプタデシル酸(C1633COOH)、ステアリン酸(C1735COOH)、ノナデカン酸(C1837COOH)、アラキン酸(C1939COOH)、ベヘン酸(C2143COOH)のいずれか1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。 For example, as the carboxylic acid used in the reactive adsorption layer 57 of the present invention, saturated fatty acids and unsaturated fatty acids can be used. For example, as the saturated fatty acid, enanthic acid (C 6 H 13 COOH), caprylic acid (C 7 H 15 COOH), pelargonic acid (C 8 H 17 COOH), capric acid (C 9 H 19 COOH), undecylic acid ( C 10 H 21 COOH), lauric acid (C 11 H 23 COOH), tridecyl acid (C 12 H 25 COOH), myristic acid (C 13 H 27 COOH), pentadecyl acid (C 14 H 29 COOH), palmitic acid ( C 15 H 31 COOH), heptadecyl acid (C 16 H 33 COOH), stearic acid (C 17 H 35 COOH), nonadecanoic acid (C 18 H 37 COOH), arachidic acid (C 19 H 39 COOH), behenic acid ( C 21 H 43 COOH) or a mixture of two or more You can.

例えば、本発明の反応性吸着層57に使用するカルボン酸としての不飽和脂肪酸としては、アクリル酸(CH=CHCOOH)、クロトン酸(CHCH=CHCOOH)、イソクロトン酸(CHCH=CHCOOH)、ウンデシレン酸(CH=CH(CHCOOH)、オレイン酸(C1733COOH)、エライジン酸(CH(CHCH=CH(CHCOOH)、セトレイン酸(CH(CHCH=CH(CHCOOH)、ブラシジン酸(C2141COOH)、エルカ酸(C2141COOH)、ソルビン酸(CCOOH)、リノール酸(C1731COOH)、リノレン酸(C1729COOH)、アラキドン酸(C1331COOH)のいずれか1種又は2種以上を混合したものを使用することができる。 For example, as the unsaturated fatty acid as the carboxylic acid used in the reactive adsorption layer 57 of the present invention, acrylic acid (CH 2 ═CHCOOH), crotonic acid (CH 3 CH═CHCOOH), isocrotonic acid (CH 3 CH═CHCOOH) ), Undecylenic acid (CH 2 ═CH (CH 2 ) 9 COOH), oleic acid (C 17 H 33 COOH), elaidic acid (CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 7 COOH), cetoleic acid (CH 3 (CH 2 ) 9 CH═CH (CH 2 ) 9 COOH), brassic acid (C 21 H 41 COOH), erucic acid (C 21 H 41 COOH), sorbic acid (C 5 H 7 COOH), linole acid (C 17 H 31 COOH), linolenic acid (C 17 H 29 COOH), arachidonic acid (C 13 H 31 C It can be used as a mixture or one or more of OH).

また第三実施形態で示すように、反応性吸着層57を用いることで、第二実施形態で説明した硬化剤(例えば、硬化剤1を構成する2−メチルアミノエタノールや、硬化剤2を構成するアミノアダクト系硬化剤(固形物)、硬化剤3を構成する2,2'−ジメチルアミノエタノール)のペースト中の添加量を大幅に低減することができる。このように、第三実施形態で示すように、反応性吸着層57を用いることで、ビアペースト中の硬化剤の割合を大幅に減らせる。   Further, as shown in the third embodiment, by using the reactive adsorption layer 57, the curing agent described in the second embodiment (for example, 2-methylaminoethanol constituting the curing agent 1 or the curing agent 2 is configured. The amount of amino adduct curing agent (solid matter) and 2,2′-dimethylaminoethanol constituting the curing agent 3 added to the paste can be greatly reduced. Thus, as shown in the third embodiment, by using the reactive adsorption layer 57, the ratio of the curing agent in the via paste can be greatly reduced.

例えば、第二実施形態の場合、ビアペースト中の銅粒子や半田粒子の合計が90重量%、残りの溶剤や樹脂成分が10重量%(すなわち1.3重量%が固形物と、8.7重量%の液状物の計10重量%)となった。一方、第三実施形態のように反応性吸着層57を用いた場合、ビアペースト中の銅粒子や半田粒子の合計が90重量%、残りの10重量%を全て液状物とすることができる。このように、第三実施形態のように、予め反応性を有する部材を金属粉の表面にごく薄く吸着させておくことで、金属粉成分以外を全て、液状の反応性樹脂あるいは液状の有機溶剤とすることができ、金属含有率を高くした合金ビアペーストであっても、更なる低粘度化が可能となり、小径ビアに対する充填性を高められる。また更に経時変化に伴う粘度変化(例えばポットライフ)を抑えられる。   For example, in the case of the second embodiment, the total of copper particles and solder particles in the via paste is 90% by weight, the remaining solvent and resin components are 10% by weight (that is, 1.3% by weight is solid matter, 8.7%). The total amount was 10% by weight of the liquid material by weight. On the other hand, when the reactive adsorption layer 57 is used as in the third embodiment, the total amount of copper particles and solder particles in the via paste can be 90% by weight, and the remaining 10% by weight can be all liquid. In this way, as in the third embodiment, a reactive member is adsorbed very thinly on the surface of the metal powder in advance, so that all the components other than the metal powder component are liquid reactive resin or liquid organic solvent. Even in the case of an alloy via paste having a high metal content, it is possible to further reduce the viscosity and enhance the filling property for small diameter vias. Furthermore, the viscosity change (for example, pot life) accompanying a change with time can be suppressed.

図28は、発明者らが試作した合金ビアペーストの室温(25℃)放置時の粘度変化の一例を示すグラフである。図28において、X軸は室温(25℃)での放置日数(単位は日)、Y軸は相対粘度(初期粘度を1とした場合の粘度変化)である。なお粘度測定は、せん断速度が(1/s)で評価したものである。図28において、比較品となる合金ビアペーストは、前述の図7(A)や図12(A)に示すように、ビアペースト中に硬化剤(アミノアルコール)を加えたものである。発明品となる合金ビアペーストは、前述の図22や図26に示したように、銅粒子や半田粒子の表面にカルボン酸を吸着させ、このカルボン酸を反応性吸着層57としたものであり、発明品においてはビアペースト中に硬化剤(アミノアルコール)は添加していない。図28に示すように、比較品(硬化剤入り)では放置日数が3日になると粘度が2.5倍に増加しているが、発明品(硬化剤無し)では粘度変化は観察されていない(測定誤差範囲内である)。更に図28に示すように、比較品(硬化剤入り)では放置日数が5日になると粘度が3.5倍近くまで増加しているが、発明品(硬化剤無し)では粘度変化は観察されていない(測定誤差範囲内である)。   FIG. 28 is a graph showing an example of a viscosity change when the alloy via paste prototyped by the inventors is left at room temperature (25 ° C.). In FIG. 28, the X-axis is the number of days left at room temperature (25 ° C.) (unit is days), and the Y-axis is the relative viscosity (change in viscosity when the initial viscosity is 1). Viscosity measurement was evaluated at a shear rate of (1 / s). In FIG. 28, the alloy via paste as a comparative product is obtained by adding a curing agent (amino alcohol) to the via paste as shown in FIGS. 7A and 12A. The alloy via paste as an invention product is one in which carboxylic acid is adsorbed on the surface of copper particles or solder particles, and this carboxylic acid is used as a reactive adsorption layer 57 as shown in FIGS. In the invention, no curing agent (amino alcohol) is added to the via paste. As shown in FIG. 28, in the comparative product (with a curing agent), the viscosity increases 2.5 times when the number of days to stand is 3 days, but no change in viscosity is observed in the invention product (without the curing agent). (Within measurement error range). Furthermore, as shown in FIG. 28, in the comparative product (with the curing agent), the viscosity increases to nearly 3.5 times when the standing time is 5 days, but in the invention product (without the curing agent), the viscosity change is observed. Not within measurement error range.

図28に示すように、合金ビアペーストにおいては、銅粒子や半田粒子の表面にカルボン酸を吸着させ、このカルボン酸を反応性吸着層57とすることで、硬化剤は添加しないことが望ましいことが判る。なお特開2011−29204号公報では、導電性ペースト中の硬化剤の含有率は0.3質量%以下と提案されているが、導電ペースト中の硬化剤が0.3質量%以下、あるいは硬化剤が0質量%の場合、図24や図27に示したような、金属粉の表面を薄く覆う硬化済樹脂層60が形成されないため、金属粉の一部がプリプレグ中に移動したり、流れたりするため、合金化反応を促進させる効果は期待できない。   As shown in FIG. 28, in the alloy via paste, it is desirable that carboxylic acid is adsorbed on the surfaces of copper particles and solder particles and this carboxylic acid is used as the reactive adsorption layer 57 so that no curing agent is added. I understand. JP-A-2011-29204 proposes that the content of the curing agent in the conductive paste is 0.3% by mass or less, but the curing agent in the conductive paste is 0.3% by mass or less, or is cured. When the agent is 0% by mass, the cured resin layer 60 that thinly covers the surface of the metal powder as shown in FIGS. 24 and 27 is not formed, so that a part of the metal powder moves or flows in the prepreg. Therefore, the effect of promoting the alloying reaction cannot be expected.

更に第三実施形態で示すように、反応性吸着層57を用いることで、第二実施形態で説明した場合に比べ、ペースト中の硬化剤あるいは活性剤の絶対量を、合金ペースト中の1質量%以下、更には0.5質量%以下、更には0.1質量%以下と低減することができるが、これは前述の図24や図27に示したように、第三実施形態とすることで、実施形態金属粉の表面を薄く覆う硬化済樹脂層60が形成され、合金化反応を促進するためである。   Further, as shown in the third embodiment, by using the reactive adsorption layer 57, compared with the case described in the second embodiment, the absolute amount of the curing agent or activator in the paste is 1 mass in the alloy paste. % Or less, further 0.5% by mass or less, and further 0.1% by mass or less, but this is the third embodiment as shown in FIGS. 24 and 27 described above. Thus, the cured resin layer 60 that thinly covers the surface of the metal powder of the embodiment is formed to promote the alloying reaction.

特に、合金ビアペースト中における前記第1反応性吸着層と前記第2反応性吸着層との合計の割合は1質量%以下、更には0.5質量%以下、0.3質量%以下とすることが望ましい。   In particular, the total proportion of the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer in the alloy via paste is 1% by mass or less, further 0.5% by mass or less, and 0.3% by mass or less. It is desirable.

これは第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とは、共にカルボン酸を含むものであって、銅粒子や半田粒子の表面に吸着させたものとすることで、その合金ペースト中の割合を1質量%以下、更には0.5質量%以下、0.3質量%以下、更には0.1質量%以下としても、その硬化作用を発現することができるためである。   This is because both the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer contain carboxylic acid and are adsorbed on the surfaces of copper particles and solder particles. This is because the curing effect can be exhibited even if the ratio is 1% by mass or less, further 0.5% by mass or less, 0.3% by mass or less, and further 0.1% by mass or less.

なお合金ビアペースト中に含まれる液状反応性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)の量を1質量%以下、さらには0.1質量%以下、さらには0質量%(すなわち合金ビアペースト中には液状反応性樹脂は含まれていない)としても良い。これは合金ビアペースト中に液状反応性樹脂が少ない、更には含まれていない場合であっても、プリプレグ中に含まれている未硬化あるいは半硬化樹脂や、プリプレグ中に含まれている硬化剤を、共に合金ビアペースト側に流用することができるからである。   The amount of the liquid reactive resin (for example, epoxy resin) contained in the alloy via paste is 1% by mass or less, further 0.1% by mass or less, and further 0% by mass (that is, the liquid reaction in the alloy via paste). It is also possible that the resin is not included. This is because even when the alloy via paste contains little or no liquid reactive resin, it is an uncured or semi-cured resin contained in the prepreg, or a curing agent contained in the prepreg. This is because both can be used for the alloy via paste side.

なお第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とは、共にカルボン酸を含む、有機酸とすることが有用である。第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とを、共にカルボン酸、あるいはカルボキシル基を含む有機酸とすることで、第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とを一種の「フラックス」成分として活用することができ、合金ビアペーストの合金化反応を促進させる効果が得られる。   In addition, it is useful that the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer are both organic acids containing carboxylic acid. By using both the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer as carboxylic acids or organic acids containing a carboxyl group, the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer are a kind. It can be used as a “flux” component of the alloy, and the effect of promoting the alloying reaction of the alloy via paste can be obtained.

第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とを、共に一種の「フラックス」成分として活用する場合、これら部材を銅粒子や半田粒子の表面に吸着させたものとすることで、その「フラックス効果」を発現させやすい。   When both the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer are utilized as a kind of “flux” component, it is assumed that these members are adsorbed on the surfaces of copper particles and solder particles. It is easy to express the “flux effect”.

またこれら「フラックス」成分として、その合金ペースト中の割合を1質量%以下、更には0.5質量%以下、0.3質量%以下、更には0.1質量%以下とすることが有用である。これは合金ビアペースト中に、「フラックス成分」が1.0質量%以上含まれている場合、「フラックス」として寄与しなかった残渣部分が、信頼性等に影響を与えることが考えられるためである。   As these “flux” components, the proportion in the alloy paste is 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, 0.3% by mass or less, and further 0.1% by mass or less. is there. This is because when the “via flux component” is included in the alloy via paste in an amount of 1.0 mass% or more, it is considered that the residual portion that did not contribute as “flux” may affect reliability and the like. is there.

このように第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とを、共に一種の「フラックス」成分として活用することで、合金ビアペーストに液状反応性樹脂が含まれていない場合であっても、合金ビアの合金化反応を促進させられる。   Thus, by using both the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer as a kind of “flux” component, the liquid reactive resin is not contained in the alloy via paste. Also, the alloying reaction of the alloy via can be promoted.

例えば、第二実施形態の場合、樹脂部分16全体が硬化したが、第三実施形態とすることで、例えば図1に示すようなビアホール導体14を構成する金属部分15と、樹脂部分16との関係を、前述の図24や図27に示すように樹脂部分16を、金属部分の周囲に薄く形成された硬化済樹脂層60のみと、大幅に低減させられる。   For example, in the case of the second embodiment, the entire resin portion 16 has been cured, but by using the third embodiment, for example, the metal portion 15 constituting the via-hole conductor 14 as shown in FIG. As shown in FIG. 24 and FIG. 27 described above, the relationship between the resin portion 16 and the cured resin layer 60 formed thinly around the metal portion can be greatly reduced.

なお図27に示すように、ビアホール導体14を構成する樹脂部分16を、反応性吸着層57に起因する硬化済樹脂層60と、プリプレグに含まれるプリプレグ樹脂58(あるいはプリプレグ樹脂58の硬化物)とを含むものとしても良い。   As shown in FIG. 27, the resin portion 16 constituting the via-hole conductor 14 is divided into a cured resin layer 60 caused by the reactive adsorption layer 57 and a prepreg resin 58 (or a cured product of the prepreg resin 58) included in the prepreg. May be included.

なお図27において、ビアホール導体14を構成する金属部分15は、処理済銅粒子53と処理済半田粒子54との圧接体として図示しているが、処理済銅粒子53と処理済半田粒子54との圧接体は加熱され、図1(B)等に示すように、第一金属領域17、第二金属領域18、第三金属領域19、第四金属領域22となることは言うまでもない。   In FIG. 27, the metal portion 15 constituting the via-hole conductor 14 is illustrated as a pressure contact body between the processed copper particles 53 and the processed solder particles 54, but the processed copper particles 53 and the processed solder particles 54 It goes without saying that the pressure contact body is heated to become the first metal region 17, the second metal region 18, the third metal region 19, and the fourth metal region 22, as shown in FIG.

なお硬化済樹脂層60は、合金化時において硬化が完了している必要は無い。硬化途中であっても、合金化反応を促進することができるが、これは酸化防止層、あるいは活性層、あるいはフラックス層として機能するためである。   The cured resin layer 60 does not need to be completely cured at the time of alloying. Even during curing, the alloying reaction can be promoted because it functions as an antioxidant layer, an active layer, or a flux layer.

またSn−Bi半田粒子からなる第四金属領域22を、ビアの中に点在させるにあたって、第四金属領域22となる合金ビアペースト51に含まれる半田粒子を、第2反応性吸着層56で表面処理された処理済半田粒子54とすることで、半田粒子の樹脂中での安定化が可能となる。   In addition, when the fourth metal regions 22 made of Sn—Bi solder particles are scattered in the vias, the solder particles contained in the alloy via paste 51 to be the fourth metal regions 22 are made to pass through the second reactive adsorption layer 56. By using the treated solder particles 54 subjected to the surface treatment, the solder particles can be stabilized in the resin.

この結果、本発明の合金ビアペーストを用いて製造された配線基板に、半導体等を実装した後、リフロー加熱した場合であっても、ビア部分は変化しない。これは第四金属領域22として点在する半田粒子が、リフロー温度で再溶解した場合であっても、この再溶解した半田粒子は前述の図27等に示すように、硬化済樹脂層60と、プリプレグ樹脂58等の硬化物からなる樹脂層の、二重の樹脂層で保護されているためである。   As a result, even if the semiconductor substrate is mounted on the wiring board manufactured using the alloy via paste of the present invention and then reflow heating is performed, the via portion does not change. Even if the solder particles scattered as the fourth metal region 22 are redissolved at the reflow temperature, the remelted solder particles are separated from the cured resin layer 60 as shown in FIG. This is because the resin layer made of a cured product such as the prepreg resin 58 is protected by a double resin layer.

例えば、図23、図24、図27に示したように、合金反応に寄与しなかったSn−Bi半田粒子を、第2反応性吸着層56で表面処理した処理済半田粒子54とし、これを樹脂中に第四金属領域22として点在させても良い。   For example, as shown in FIG. 23, FIG. 24, and FIG. 27, Sn-Bi solder particles that did not contribute to the alloy reaction are treated solder particles 54 that are surface-treated with the second reactive adsorption layer 56, The fourth metal region 22 may be interspersed in the resin.

なお、図23、図24、図27に示した、合金反応に寄与しなかった反応性吸着層57で表面処理した処理済半田粒子54を、合金反応に寄与しなかった銅粒子としても良い。例えば、図23、図24、図27に示した処理済半田粒子54を、合金反応に寄与しなかった銅粒子(すなわち第1反応性吸着層55で表面処理された処理済銅粒子53)とすることで、樹脂中に第5金属領域として点在させても良い。   Note that the treated solder particles 54 surface-treated with the reactive adsorption layer 57 that did not contribute to the alloy reaction shown in FIGS. 23, 24, and 27 may be copper particles that did not contribute to the alloy reaction. For example, the treated solder particles 54 shown in FIG. 23, FIG. 24, and FIG. 27 are treated with copper particles that have not contributed to the alloy reaction (that is, the treated copper particles 53 surface-treated with the first reactive adsorption layer 55). By doing so, the resin may be interspersed as the fifth metal region.

樹脂中に第5金属領域として点在する銅粒子は、図27に示すように、硬化済樹脂層60と、プリプレグ樹脂58等の硬化物からなる樹脂層の、二重の樹脂層で保護されているため、ビア部分の信頼性に影響を与えない。   The copper particles scattered as the fifth metal region in the resin are protected by a double resin layer of a cured resin layer 60 and a resin layer made of a cured product such as a prepreg resin 58, as shown in FIG. Therefore, it does not affect the reliability of the via part.

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。   According to the present invention, it is possible to further reduce the cost, size, function, and reliability of a multilayer wiring board used for a mobile phone or the like. Also, from the via paste side, by proposing an optimum material for forming a via paste with a reduced diameter via paste, it contributes to the miniaturization and high reliability of the multilayer wiring board.

2,14 ビアホール導体
4 金属間化合物
5,24 ボイドまたはクラック
7 銅粒子
11,111 多層配線基板
12(12a,12b),42 配線
13,113 絶縁樹脂層
13a 耐熱性樹脂シート
13b 硬化樹脂層
15 金属部分
16 樹脂部分
17 第一金属領域
17a Cu粒子の結合体
18 第二金属領域
19 第三金属領域
20 面接触部
21 仮想のばね
22 第四金属領域
25 樹脂シート
25a 未硬化樹脂層
26 保護フィルム
27 貫通孔
28 ビアペースト
29 突出部
30 銅箔
31 Sn−Bi系半田粒子
32 硬化性樹脂成分
41,141 配線基板
51 合金ビアペースト
52 液状成分
53 処理済銅粒子
54 処理済半田粒子
55 第1反応性吸着層
56 第2反応性吸着層
57 反応性吸着層
58 プリプレグ樹脂
59 反応性樹脂
60 硬化済樹脂層
113a 繊維シート
125 プリプレグ
2,14 Via-hole conductor 4 Intermetallic compound 5,24 Void or crack 7 Copper particle 11,111 Multilayer wiring board 12 (12a, 12b), 42 Wiring 13,113 Insulating resin layer 13a Heat resistant resin sheet 13b Cured resin layer 15 Metal Part 16 Resin part 17 First metal region 17a Combined Cu particles 18 Second metal region 19 Third metal region 20 Surface contact portion 21 Virtual spring 22 Fourth metal region 25 Resin sheet 25a Uncured resin layer 26 Protective film 27 Through hole 28 Via paste 29 Protruding portion 30 Copper foil 31 Sn-Bi solder particles 32 Curable resin component 41, 141 Wiring board 51 Alloy via paste 52 Liquid component 53 Treated copper particles 54 Treated solder particles 55 First reactivity Adsorption layer 56 Second reactive adsorption layer 57 Reactive adsorption layer 58 Prepreg resin 9 reactive resin 60-cured resin layer 113a fiber sheet 125 prepreg

Claims (9)

少なくとも1つの絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の第一面に配設された第一配線と前記絶縁樹脂層の第二面に配設された第二配線と、前記絶縁樹脂層を貫通するように設けられた前記第一配線と前記第二配線とを電気的に接続するためのビアホール導体と、を有する配線基板であって、
前記ビアホール導体は金属部分と樹脂部分とを含み、
前記金属部分は、前記第一配線と前記第二配線とを電気的に接続する経路を形成する銅粒子の結合体を含む第一金属領域と、
錫、錫−銅合金、及び錫−銅金属間化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を主成分とする第二金属領域と、
前記第二金属領域に接する、ビスマスを主成分とする第三金属領域と、を有し前記結合体を形成する前記銅粒子同士が互いに面接触することにより面接触部を形成しており、
前記第二金属領域の少なくとも一部分が前記第一金属領域に接触している配線基板用の合金ビアペーストであって、
少なくとも、表面に第1反応性吸着層を有する前記銅粒子と、
表面に第2反応性吸着層を有する前記Sn−Bi半田粒子と、
液状反応性樹脂または液状有機溶剤のいずれか一つ以上の液状成分と、を有する合金ビアペースト。
At least one insulating resin layer, a first wiring disposed on the first surface of the insulating resin layer, a second wiring disposed on the second surface of the insulating resin layer, and the insulating resin layer are penetrated. A wiring board having a via-hole conductor for electrically connecting the first wiring and the second wiring provided as described above,
The via-hole conductor includes a metal part and a resin part,
The metal portion includes a first metal region including a combination of copper particles that forms a path for electrically connecting the first wiring and the second wiring;
A second metal region mainly composed of at least one metal selected from the group consisting of tin, a tin-copper alloy, and a tin-copper intermetallic compound;
A third metal region mainly composed of bismuth in contact with the second metal region, and the copper particles forming the combined body are in surface contact with each other to form a surface contact portion;
An alloy via paste for a wiring board in which at least a part of the second metal region is in contact with the first metal region,
At least the copper particles having a first reactive adsorption layer on the surface;
The Sn-Bi solder particles having a second reactive adsorption layer on the surface;
An alloy via paste having at least one liquid component of a liquid reactive resin or a liquid organic solvent.
銅粒子の含有割合が30〜90質量%の範囲であり、
前記銅粒子中の銅(Cu)と前記Sn−Bi半田粒子中の錫(Sn)との重量比(Cu/Sn)が1.59〜21.43の範囲であり、
第1反応性吸着層と、第2反応性吸着層とは、共にカルボン酸を含む請求項1に記載の合金ビアペースト。
The content ratio of the copper particles is in the range of 30 to 90% by mass,
The weight ratio (Cu / Sn) of copper (Cu) in the copper particles and tin (Sn) in the Sn—Bi solder particles is in the range of 1.59 to 21.43,
The alloy via paste according to claim 1, wherein both the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer contain carboxylic acid.
前記ビアホール導体の最大直径が30〜150μmの範囲であり、前記銅粒子の平均粒径が3〜10μmの範囲である請求項1に記載の合金ビアペースト。 The alloy via paste according to claim 1, wherein a maximum diameter of the via-hole conductor is in a range of 30 to 150 µm, and an average particle diameter of the copper particles is in a range of 3 to 10 µm. 前記Sn−Bi半田粒子は前記銅粒子の平均粒径以下の粒子を含有する請求項1に記載の合金ビアペースト。 2. The alloy via paste according to claim 1, wherein the Sn—Bi solder particles contain particles having an average particle size of the copper particles or less. 前記銅粒子と前記Sn−Bi半田粒子との合計量に対する、前記銅粒子の含有割合が40〜90質量%である請求項1に記載の合金ビアペースト。 2. The alloy via paste according to claim 1, wherein a content ratio of the copper particles with respect to a total amount of the copper particles and the Sn—Bi solder particles is 40 to 90 mass%. 前記液状反応性樹脂がエポキシ樹脂であって、
合金ビアペースト中における前記第1反応性吸着層と前記第2反応性吸着層との合計の割合は1質量%以下である請求項1に記載の合金ビアペースト。
The liquid reactive resin is an epoxy resin,
2. The alloy via paste according to claim 1, wherein a total ratio of the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer in the alloy via paste is 1% by mass or less.
前記第1反応性吸着層と前記第2反応性吸着層は、共に配線基板を構成するプリプレグに含まれている未硬化樹脂または半硬化樹脂と硬化反応するものである請求項1に記載の合金ビアペースト。 The alloy according to claim 1, wherein the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer both undergo a curing reaction with an uncured resin or a semi-cured resin contained in a prepreg constituting the wiring board. Via paste. 前記第1反応性吸着層と前記第2反応性吸着層は、共に合金ビアペースト中に含まれている液状反応性樹脂と硬化反応するものである請求項1に記載の合金ビアペースト。 2. The alloy via paste according to claim 1, wherein the first reactive adsorption layer and the second reactive adsorption layer both undergo a curing reaction with a liquid reactive resin contained in the alloy via paste. 請求項1に記載の合金ビアペーストを用いた配線基板の製造方法であって、
絶縁樹脂シートの表面を保護フィルムで被覆する第1工程と、
前記保護フィルムを介して前記絶縁樹脂シートに穿孔して貫通孔を形成する第2工程と、
前記貫通孔に、銅粒子とSn−Bi半田粒子と熱硬化性樹脂とを含み、前記銅粒子の含有割合が30〜90質量%の範囲であり、前記銅粒子中の銅(Cu)と前記Sn−Bi半田粒子中の錫(Sn)との重量比(Cu/Sn)が1.59〜21.43の範囲である、ビアペーストを充填する第3工程と、
前記第3工程の後、前記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て形成される突出部を表出させる第4工程と、
前記突出部を覆うように、前記絶縁樹脂シートの少なくとも一面に金属箔を配置する第5工程と、
前記金属箔を前記絶縁樹脂シートの表面に圧着して前記突出部を通じて前記ビアペーストを前記Sn−Bi半田粒子の共晶温度未満の温度で圧縮することにより、前記銅粒子同士が互いに面接触して形成された面接触部を有する、前記銅粒子の結合体を形成させる第6工程と、
前記第6工程の後、前記ビアペーストを前記Sn−Bi半田粒子の共晶温度以上で加熱する第7工程と、を備えることを特徴とする合金ビアペーストを用いた配線基板の製造方法。
A method of manufacturing a wiring board using the alloy via paste according to claim 1,
A first step of covering the surface of the insulating resin sheet with a protective film;
A second step of perforating the insulating resin sheet through the protective film to form a through hole;
The through hole contains copper particles, Sn-Bi solder particles, and a thermosetting resin, and the content ratio of the copper particles is in the range of 30 to 90% by mass, and the copper (Cu) in the copper particles and the A third step of filling via paste, wherein the weight ratio (Cu / Sn) to tin (Sn) in the Sn—Bi solder particles is in the range of 1.59 to 21.43;
After the third step, a fourth step of exposing the protruding portion formed by protruding a part of the via paste from the through hole by peeling off the protective film;
A fifth step of disposing a metal foil on at least one surface of the insulating resin sheet so as to cover the protruding portion;
The copper particles are brought into surface contact with each other by compressing the metal foil to the surface of the insulating resin sheet and compressing the via paste through the protrusion at a temperature lower than the eutectic temperature of the Sn-Bi solder particles. A sixth step of forming a bonded body of copper particles having a surface contact portion formed by
After the sixth step, a seventh step of heating the via paste at a temperature equal to or higher than the eutectic temperature of the Sn—Bi solder particles, and a method of manufacturing a wiring board using an alloy via paste.
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