JP3319968B2 - 多層配線板製造用の樹脂付き金属箔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線板の製造
に用いられる樹脂付き金属箔に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂付き金属箔を用いて多層配線板を製
造する方法が従来から知られている。すなわち、樹脂付
き金属箔Ａは図１（ａ）に示すように、金属箔１の片面
に絶縁用樹脂２を塗布して設けることによって作製され
るものであり、表面に内層用の配線パターン３を形成し
た内層用基板などの回路基板４の片面あるいは両面に、
この樹脂付き金属箔Ａを絶縁用樹脂２の側で重ね、加熱
加圧して積層成形することによって図１（ｂ）のように
絶縁用樹脂２による接着作用で回路基板４の片面あるい
は両面に金属箔１を積層し、そして図１（ｃ）に示すよ
うに、金属箔１をエッチング加工等して外層用の配線パ
ターン５を形成した後に、スルーホールやバイヤホール
などの接続用穴６を接続用樹脂２の層を通して設け、接
続用穴６の内周にめっき７を施すことによって、内外層
の配線パターン３，５をめっき７で導通接続するように
してある。

【０００３】このような樹脂付き金属箔Ａにおいて、特
開平５−２０６６４７号公報に示されるように、絶縁用
樹脂２としては一般にポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、
フッ素樹脂等が用いられる。そして、未硬化もしくは低
分子量のこれらの樹脂を溶媒に溶解または分散して液状
にするか、あるいは常温で液状の低分子量の樹脂はその
まま用いて、金属箔１の片面に塗布し、高温下で乾燥す
ると共に、場合によっては半硬化状態に硬化度を上昇さ
せることによって、樹脂付き金属箔Ａを作製することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記のような樹
脂付き金属箔Ａを用いて製造される多層配線板におい
て、絶縁用樹脂２と接続用穴６の内周のめっき７の間の
熱膨張係数の違いから、長期間や多数回の使用による熱
履歴によって、図２に示すようにめっき７に亀裂１０が
入り、内外層の配線パターン３，５間に断線が発生して
層間の接続信頼性が低下するおそれがあった。特に、接
続用穴６の開口縁でめっき７は肉厚が薄くなるので、こ
の部分に亀裂１０が入り易いものであった。またこのよ
うな亀裂１０による接続信頼性の低下は、絶縁用樹脂２
の厚みが大きくなる程、顕著になるものであった。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、層間の接続信頼性の高い多層配線板を製造するこ
とができる樹脂付き金属箔を提供することを目的とする
ものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る樹脂付き金
属箔は、金属箔の表面に半硬化状態の絶縁用樹脂を設け
て形成され、配線パターン形成済の回路基板に絶縁用樹
脂による接着作用で積層成形して多層配線板を製造する
ために用いられる樹脂付き金属箔において、絶縁用樹脂
に熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の中空粒子を配合し
て成ることを特徴とするものである。

【０００７】また請求項２の発明は、中空粒子として中
空のガラス粒子を用いることを特徴とするものである。
また請求項３の発明は、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以
下の粒子として比重が０．８〜２のものを用いることを
特徴とするものである。

【０００８】また請求項４の発明は、熱膨張係数が１０
ｐｐｍ／℃以下の粒子として平均粒径が３０μｍ以下の
ものを用いることを特徴とするものである。また請求項
５の発明は、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子を
絶縁用樹脂に１０〜９００体積％の割合で配合して成る
ことを特徴とするものである。また請求項６の発明は、
熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子の他に、絶縁用
樹脂に繊維状フィラーを配合して成ることを特徴とする
ものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。樹脂付き金属箔の金属箔としては、銅箔やアルミ
ニウム箔など、多層配線板に用いられる任意の金属箔を
使用することができる。また金属箔に設ける絶縁用樹脂
としては、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの熱硬化
性樹脂を用いるのが好ましい。そして絶縁用樹脂をＤＭ
Ｆ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡＣ（ジメチルアセ
トアミド）等のアミン系溶媒や、ＭＣ（メチルセロソル
ブ）、ＰＣ（プロピルセロソルブ）、ＭＥＫ（メチルエ
チルケトン）等のケトン系溶媒など、溶媒に溶解して樹
脂ワニスとして用いることができるものである。

【００１０】そしてこの樹脂ワニスにはさらに、熱膨張
係数が１０ｐｐｍ／℃（１０^-6／℃）以下の粒子を配合
するようにしてある。このような熱膨張係数が１０ｐｐ
ｍ／℃以下の粒子としては中空の粒子を用いることがで
きる。この中空の粒子としては、例えば、ガラスバルー
ン、シリカバルーン、シラスバルーン、カーボンバルー
ン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーンなどを例示
することができる。

【００１１】このように熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以
下の粒子を配合した樹脂ワニスを金属箔の片面に塗布す
ることによって、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒
子を含有する絶縁用樹脂を形成することができるもので
あり、この熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子によ
って絶縁用樹脂の熱膨張係数を低下させることができる
ものである。絶縁用樹脂の熱膨張係数を有効に低下させ
るために、粒子の熱膨張係数は１０ｐｐｍ／℃以下であ
ることが必要であり、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃を超
える粒子を用いても所期の目的は達成できない。粒子の
熱膨張係数は小さい程好ましいが、実用的には０．１ｐ
ｐｍ／℃程度が下限である。

【００１２】また熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒
子の配合量は、絶縁用樹脂の固形分に対して１０〜９０
０体積％の範囲になるように設定するのが好ましい。熱
膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子の配合量が１０体
積％未満であると、絶縁用樹脂の熱膨張係数を低下させ
る効果を十分に得ることができず、また９００体積％を
超えると、スルーホールやバイヤホールなどの接続用穴
を加工する際の加工性が悪くなるおそれがある。

【００１３】さらに熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の
粒子は比重が０．８〜２の範囲のものを用いるのが好ま
しい（尚、ここで粒子の比重とは、粒子が中空の場合は
その中空部分も含めた体積に基づく見掛け比重を意味す
る）。比重が小さ過ぎたり大き過ぎたりすると、樹脂ワ
ニスに粒子を分散させる際に浮遊したり沈降したりして
粒子を均一に分散させることが困難になり、また樹脂付
き金属箔を積層成形する際にも浮遊したり沈降したりす
るおそれがあり、絶縁用樹脂中に粒子を均一な分布で含
有させるのが困難になる。従って本発明では、熱膨張係
数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子は比重が０．８〜２の範
囲のものを用いるのが好ましいのである。

【００１４】また、樹脂ワニスには上記の熱膨張係数が
１０ｐｐｍ／℃以下の粒子の他に、繊維状フィラーを配
合することもできる。繊維状フイラーとしては特に限定
するものではないが、無機繊維として、炭化ケイ素、窒
化ケイ素、酸化チタン、炭素、チタン酸カリウムウイス
カー等のウイスカーなど、有機繊維として、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリイミド、ポリフェニレンサルフアイド、ポリ
スルフォン、アラミド、ポリエーテルスルフォン、ポリ
アリレート、ポリフェニレンエーテル、ノボロイド、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリプロピレン、ポリエステル、芳香族ポリエステ
ル、ポリアセタール、トリアセテートなどを例示するこ
とができる。このように繊維状フィラーを配合して絶縁
用樹脂に含有させることによって、絶縁用樹脂を繊維状
フィラーで補強することができ、樹脂付き金属箔を切断
する際に絶縁用樹脂から粉落ちが発生することを防ぐこ
とができるものである。この繊維状フィラーの配合量
は、絶縁用樹脂の固形分に対して５〜３０体積％の範囲
になるように設定するのが好ましい。

【００１５】上記のように絶縁用樹脂及び熱膨張係数が
１０ｐｐｍ／℃以下の粒子、さらに必要に応じて繊維状
フィラーを配合した樹脂ワニスを金属箔の片面に塗布
し、そして１５０〜１８０℃、５〜１０分程度の条件で
加熱乾燥して、半硬化（Ｂステージ）させることによっ
て、金属箔の表面に熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の
粒子及び必要に応じて繊維状フィラーを含有する絶縁用
樹脂を設けた、図１（ａ）のような樹脂付き金属箔Ａを
作製することができるものである。この樹脂付き金属箔
Ａにおいて、金属箔１の表面に設ける絶縁用樹脂２の厚
みは、３０〜１５０μｍ程度が好ましい。

【００１６】そしてこのように作製される樹脂付き金属
箔Ａを用いて既述のように多層配線板を製造することが
できる。すなわち、片面あるいは両面に内層用の配線パ
ターン３を予め形成した内層用基板などの回路基板４を
用い、まず黒化処理と呼ばれる粗面化処理を配線パター
ン３に施し、次に、回路基板４の片面あるいは両面に、
樹脂付き金属箔Ａを絶縁用樹脂２の側で重ねる。このと
き、回路基板４と樹脂付き金属箔Ａとの間に１枚若しく
は複数枚のガラスクロス基材樹脂プリプレグを重ねるよ
うにしてもよい。この後、加熱加圧して積層成形するこ
とによって図１（ｂ）のように絶縁用樹脂２による接着
作用で回路基板４の片面あるいは両面に金属箔１を積層
することができる。このように多層化した後、図１
（ｃ）に示すように、金属箔１をエッチング加工等して
外層用の配線パターン５を形成し、さらにドリル加工や
レーザ加工を行なってスルーホールやバイヤホールなど
の接続用穴６を絶縁用樹脂２の層を通して設け、接続用
穴６の内周に無電解銅めっきなどのめっき７を施すこと
によって、内外層の配線パターン３，５をめっき７で導
通接続した多層回路板を得ることができるものである。

【００１７】ここで、樹脂付き金属箔Ａの絶縁用樹脂２
には熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子が含有され
ているので、絶縁用樹脂２は熱膨張係数が小さくなって
おり、めっき７の熱膨張係数（銅めっきの場合、１６ｐ
ｐｍ／℃）に近くなっている。従って、長期間や多数回
の使用による熱履歴が多層回路板に作用しても、接続用
穴６に設けためっき７に発生する応力を軽減することが
でき、図２のような亀裂１０がめっき７に入ることを防
いで、内外層の配線パターン３，５間に断線が発生して
層間の接続信頼性が低下することを防止することができ
るものである。

【００１８】また、絶縁用樹脂２の部分に接続用穴６を
加工するにあたって、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下
の粒子の粒径が大きいと、接続用穴６を加工する際に粒
子が剥落し易くなり、剥落すると接続用穴６の内周に大
きな凹凸が生じて、めっき７による層間接続信頼性が生
じるおそれがある。そこで、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／
℃以下の粒子としては、平均粒径が３０μｍ以下の小さ
なものを用いるのが好ましく、接続用穴６を加工する際
に粒子が剥落することを防止することができると共に、
粒子が剥落しても大きな凹凸が生じないようにすること
ができる。熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子の平
均粒径の下限は特に設定されないが、実用的には２μｍ
程度が下限である。

【００１９】また、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の
粒子として、中空粒子を用いる場合、絶縁用樹脂２の部
分に接続用穴６を加工するにあたって、中空粒子はドリ
ル加工やレーザ加工で切削が容易であるため、穴加工が
容易になるものである。しかも中空粒子は内部が空気層
となっているため、この中空粒子を含有する絶縁用樹脂
２の誘電率を低下させることができ、多層配線板の電気
的特性を高めることができるものである。

【００２０】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。 （実施例１〜１０）ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と
ジシアンジアミドを主成分とするエポキシ樹脂１００重
量部を、ＭＥＫとＤＭＦの混合溶媒１００重量部に混合
溶解してエポキシ樹脂ワニスを調製した。

【００２１】そしてこのエポキシ樹脂ワニスに表１〜表
３に示す粒子（実施例６は粒子と繊維）を、表１〜表３
に示すエポキシ樹脂に対する分散量で添加して分散させ
た。ここで、粒子のみを分散するときは、４枚翼の攪拌
翼を用いて３０分間攪拌することによって混合を行な
い、粒子と繊維を分散するときは、千代田技研工業
（株）製「オムニミキサー」を使用して１０分間攪拌す
ることによって混合を行なった。

【００２２】次に、厚み１８μｍの銅箔（古河サーキッ
ト社製「ＧＴ−１８μｍ」）の片面に、エポキシ樹脂ワ
ニスを乾燥後の厚みが５０μｍとなるようにコンマコー
ターを用いて塗工し、１３０℃で２０分間乾燥して半硬
化（Ｂステージ化）させることによって、樹脂付き金属
箔を作製した。 （比較例１）粒子（及び繊維）を分散させないエポキシ
樹脂ワニスを用いるようにした他は、上記の実施例１〜
１０と同様にして樹脂付き金属箔を作製した。

【００２３】（比較例２） 粒子として表４に示す日本フィライト社製有機バルーン
「エクスパンセル」（塩化ビニリデン・アクリロニトリ
ルコポリマー）を用いるようにした他は、上記の実施例
１〜１０と同様にして樹脂付き金属箔を作製した。（比較例３） 粒子としてシリカ粒子を用いるようにした他は、上記の
実施例１〜１０と同様にして樹脂付き金属箔を作製し
た。 上記の実施例１〜１０及び比較例１〜３で作製した
樹脂付き金属箔を用い、多層配線板を製造した。

【００２４】すなわち、ＦＲ−４タイプの両面銅張り積
層板（積層板の厚み１．０ｍｍ、銅箔の厚み３５μｍ）
の一方の面の銅箔にプリント加工して内層の配線パター
ンを形成すると共に、他方の面は銅箔を全面に亘ってエ
ッチングにより除去し、片面配線パターン済の内層用回
路板を作製した。次に、この内層用回路板の配線パター
ンに黒化処理を施した。

【００２５】そして、内層用回路板の配線パターン形成
面に、樹脂付き金属箔をその絶縁用樹脂の面で重ね、こ
れをステンレスプレート間に挟み、１００℃、５ｋｇ／
ｃｍ ² の条件で加熱加圧して樹脂付き金属箔の絶縁用樹
脂を溶融流動させて内層用回路板の配線パターンを埋め
込み成形させた後、１７０℃、３０ｋｇ／ｃｍ² の条件
で１２０分間加熱加圧して積層成形することによって、
表面に銅箔を積層した多層板を作製した。この多層板の
表面の銅箔をプリント加工して外層の配線パターンを形
成した後、絶縁用樹脂の厚み方向の３０〜１２０℃にお
ける熱膨張係数を測定した。結果を表１〜表４の「熱膨
張係数」の項目に示す。

【００２６】次にこのように外層の配線パターンを形成
した多層板を用い、炭酸ガスレーザにより内層の配線パ
ターンを露出させるまで絶縁用樹脂に非貫通の接続用穴
をあけ、接続用穴に無電解銅めっき及び電解銅めっきを
施して厚み５μｍのめっきを形成し、内層の配線パター
ンと外層の配線パターンをこのめっきで電気的に接続し
た多層配線板を作製した。この多層配線板について、１
６０℃〜−６０℃の熱サイクル試験を２００回繰り返し
た後、内層の配線パターンと外層の配線パターンの間の
導通試験をし、断線不良率を測定した。結果を表１〜表
４の「断線不良率」の項目に示す。

【００２７】また、上記の外層の配線パターンを形成し
た多層板について、０．５ｍｍφの東芝タンガロイ
（株）製超硬ドリルを用いて、回転速度５万ｒｐｍ、送
り速度１５μｍ／ｒｅｖの加工条件で５００回穴開けを
行ない、穴開けを行なった後のドリル刃先の摩耗状態を
評価した。摩耗状態の評価は、ドリル刃先を拡大鏡にて
観察し、刃面の摩耗による消失面積を初期の刃面面積で
除して、摩耗率として求めて行なった。結果を表１〜表
４の「ドリル摩耗率」の項目に示す。

【００２８】また、実施例１〜１０及び比較例１〜３で
作製した樹脂付き金属箔を、押し切りで切断したときの
粉落ちを目視により観察した。結果を表１〜表４の「粉
落ち」の項目に示す。さらに、実施例１〜１０及び比較
例１〜３で用いた樹脂ワニスを３日間放置し、樹脂ワニ
ス中に分散させた粒子及び繊維の分散状態を目視により
観察した。結果を表１〜表４の「樹脂ワニス中の粒子の
分散性」の項目に示す。

【００２９】さらに、多層板の絶縁用樹脂の断面を電子
顕微鏡で観察し、絶縁用樹脂の層中の粒子や繊維の分散
状態を目視により評価した。結果を表１〜表４の「絶縁
用樹脂中の粒子の分散性」の項目に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】

【表３】

【００３３】

【表４】

【００３４】表１〜表４にみられるように、熱膨張係数
が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子を絶縁用樹脂に含有させた
各実施例のものは、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の
粒子を絶縁用樹脂に含有させていない比較例１や、熱膨
張係数が１０ｐｐｍ／℃を超える粒子を用いた比較例２
よりも、断線不良率が大幅に低減されていることが確認
される。

【００３５】また、中空でなく粒子の比重が大きい比較
例３では粒子の沈降が生じ、粒子の比重が小さい実施例
７では粒子の浮遊が生じるものであった。また熱膨張係
数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子の配合量が少ない実施例
９では断線不良率がやや高めであり、配合量が多い実施
例１０ではドリル摩耗率が高く穴加工性が低下するもの
であった。

【００３６】

【発明の効果】上記のように本発明は、金属箔の表面に
半硬化状態の絶縁用樹脂を設けて形成され、配線パター
ン形成済の回路基板に絶縁用樹脂による接着作用で積層
成形して多層配線板を製造するために用いられる樹脂付
き金属箔において、絶縁用樹脂に熱膨張係数が１０ｐｐ
ｍ／℃以下の中空粒子を配合するようにしたので、熱膨
張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の中空粒子によって絶縁用
樹脂の熱膨張係数を小さくすることができ、絶縁用樹脂
の部分において設けた接続用穴のめっきに発生する応力
を軽減することができるものであり、めっきに亀裂が生
じることを防いで層間の接続信頼性を高めることができ
るものである。また熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の
粒子として中空粒子を用いるようにしたので、絶縁用樹
脂の穴加工が容易になると共に、中空粒子の内部の空気
層によって絶縁用樹脂の誘電率を低下させることができ
るものである。

【００３７】また請求項２の発明は、中空粒子として中
空のガラス粒子を用いるようにしたので、絶縁用樹脂の
穴加工が容易になると共に、中空粒子の内部が空気層に
よって絶縁用樹脂の誘電率を低下させることができるも
のである。

【００３８】また請求項３の発明は、熱膨張係数が１０
ｐｐｍ／℃以下の粒子として比重が０．８〜２のものを
用いるようにしたので、粒子が浮遊したり沈降したりす
ることなく、絶縁用樹脂中に均一に分散させることがで
きるものである。また請求項４の発明は、熱膨張係数が
１０ｐｐｍ／℃以下の粒子として平均粒径が３０μｍ以
下のものを用いるようにしたので、絶縁用樹脂に加工す
る接続用穴の内周面を平滑に形成することができるもの
である。

【００３９】また請求項５の発明は、熱膨張係数が１０
ｐｐｍ／℃以下の粒子を絶縁用樹脂に１０〜９００体積
％の割合で配合するようにしたので、加工性を損なうこ
となくめっきに亀裂が生じることを防いで層間の接続信
頼性を高めることができるものである。また請求項６の
発明は、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子の他
に、絶縁用樹脂に繊維状フィラーを配合するようにした
ので、絶縁用樹脂を繊維状フィラーで補強して、樹脂付
き金属箔を切断する際に絶縁用樹脂から粉落ちが発生す
ることを防ぐことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は樹脂付き金属箔の断面図、（ｂ），
（ｃ）は多層配線板の製造を示す断面図である。

【図２】多層配線板におけるメッキの亀裂を示す拡大し
た断面図である。

【符号の説明】

１ 金属箔 ２ 絶縁用樹脂 ３ 配線パターン ４ 回路基板 ５ 配線パターン ６ 接続用穴 ７ めっき

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−244515（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−163383（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−257433（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 15/08 H05K 3/46

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属箔の表面に半硬化状態の絶縁用樹脂
   を設けて形成され、配線パターン形成済の回路基板に絶
   縁用樹脂による接着作用で積層成形して多層配線板を製
   造するために用いられる樹脂付き金属箔において、絶縁
   用樹脂に熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の中空粒子を
   配合して成ることを特徴とする多層配線板製造用の樹脂
   付き金属箔。
2. 【請求項２】 中空粒子として中空のガラス粒子を用い
   ることを特徴とする請求項１に記載の多層配線板製造用
   の樹脂付き金属箔。
3. 【請求項３】 熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子
   として比重が０．８〜２のものを用いることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載の多層配線板製造用の樹脂付き
   金属箔。
4. 【請求項４】 熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子
   として平均粒径が３０μｍ以下のものを用いることを特
   徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層配線板
   製造用の樹脂付き金属箔。
5. 【請求項５】 熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子
   を絶縁用樹脂に１０〜９００体積％の割合で配合して成
   ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
   多層配線板製造用の樹脂付き金属箔。
6. 【請求項６】 熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃以下の粒子
   の他に、絶縁用樹脂に繊維状フィラーを配合して成るこ
   とを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の多層
   配線板製造用の樹脂付き金属箔。