JP3894770B2

JP3894770B2 - 多層配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP3894770B2
Application number: JP2001330240A
Authority: JP
Inventors: 昭彦西本; 哲明尾崎
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2021-10-29
Also published as: JP2003133737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層配線基板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器は小型化が進んでいるが、近年携帯情報端末の発達や、コンピューターを持ち運んで操作するいわゆるモバイルコンピューティングの普及によってさらに小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。
【０００３】
また、通信機器に代表されるように、高速動作が求められる電子機器が広く使用されるようになってきた。高速動作が求められるということは、高い周波数の信号に対し、正確なスイッチングが可能であるなど多種な要求を含んでいる。そのような電子機器に対応するため、高速な動作に適した多層プリント配線板が求められている。
【０００４】
高速な動作を行うためには、配線の長さを短くし、電気信号の伝播に要する時間を短縮することが必要である。配線の長さを短縮するために、配線の幅を細くし、配線の間隙を小さくするという、小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。
【０００５】
そのような高密度配線の要求に対応するため、ビルドアップ法と呼ばれる製造方法が用いられている。ビルドアップ法の基本構造としては、ＪＰＣＡ規格では（１）ベース＋ビルドアップ法、（２）全層ビルドアップ法の２種類に分類されている。
【０００６】
（１）ベース＋ビルドアップ法は、両面銅張ガラスエポキシ基板などの絶縁基板の表面に導体配線層やスルーホール導体などが形成されたコア基板表面に感光性樹脂を塗布後、露光現象して貫通孔を形成した後、感光性絶縁層の表面全面に銅などのメッキ層を施し、その後、メッキ層に感光性レジストを塗布し、回路パターンを露光、現像した後、非レジスト形成部をエッチングして回路を形成した後、レジストを除去して導体配線層を作製したもので、この工程を繰り返して多層化するものである。
【０００７】
また、（２）全層ビルドアップの製造方法は、例えば特許２５８７５９３号の様に、絶縁シートにレーザーなどで貫通孔を形成し、その貫通孔内に導電性ペーストを充填することにより絶縁シートの表面に形成された導体配線層を電気的に接続して配線シートを形成し、このように作製した配線シートを繰り返して形成して多層化するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）ベース＋ビルドアップ法では、絶縁シートとして感光性エポキシ樹脂などが多用されるが、エポキシ樹脂はもともとガラス転移点が低い上に感光性としたことで吸水率が増加し、高温高湿放置で絶縁性が低下するなど信頼性が低下しやすいために、アリル化ポリフェニレンエーテル（Ａ−ＰＰＥ）樹脂やＢＴレジンといったエポキシ樹脂より吸水率の低い樹脂を用いるが、吸水率の低い樹脂は極性が低くなるため、極性の高い金属表面との濡れ性が悪くなり、絶縁層と導体配線層の界面が弱くなり、特性劣化の要因となる水分等を非常に通しやすくなる。また、貫通孔の径を小さくした場合には、バイア導体の抵抗上昇等の問題が顕著に現れ、高密度配線基板を作製するための大きな障害となっていた。
【０００９】
また、前記（２）全層ビルドアップ法では、バイア導体を、貫通孔内への導電性ペーストの充填によって形成するものの高温放置、ＰＣＴ等の信頼性試験においてバイア導体が酸化し、電気抵抗が上昇するという問題がある。また、バイア導体のピッチを狭くした場合には、バイア導体間の絶縁抵抗が低下するという問題があった。これは、導体配線層やバイア導体と絶縁樹脂との界面が弱く水分等の劣化の要因となるものが通りやすい。また、樹脂中を通ってきた水分がバイア導体内部に直接侵入してくるために発生していると考えられる。
【００１０】
従って、本発明は、上記のような課題を解決することを目的とするものであり、具体的には、バイア導体と導体配線層との接続信頼性を向上させ、過酷な環境下においても特性劣化のない高信頼性の多層配線基板と、これを容易に製造することのできる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む複数の絶縁層を積層して形成された絶縁基板と、前記絶縁層の表面あるいは絶縁層間に形成された複数の導体配線層と、少なくとも２つの導体配線層を接続するために前記絶縁層に形成された貫通孔に金属粉末および有機成分を含む導体成分を充填してなるバイア導体とを具備する多層配線基板において、前記導体配線層の少なくとも前記絶縁層と接触する面に、亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層が形成されており、前記バイア導体の両端におけるバイア径が異なっており、バイア径の大きい端部側の前記導体配線層との接続面に前記金属層が形成され、バイア径の小さい端部側の前記導体配線層との接続面のみに接続面に前記金属層が形成されていないか、前記絶縁層と接触する面における厚みよりも薄い金属層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の多層配線基板は、両端におけるバイア径が異なるバイア導体を有し、そのバイア導体におけるバイア径の小さい端部側の導体配線層との接続面には前記金属層が形成されていないか、前記絶縁層と接触する面における厚みよりも薄い金属層が形成されていることによって径の小さい端部側の導体配線層凹部に絶縁層中の熱硬化性樹脂が残存することによって、バイア径が小さい端部側の導体配線層との接続信頼性を高めることができる。
【００１３】
なお、導体配線層の表面の金属層は電解めっきにより形成されたものであることが望ましい。
【００１４】
また、バイア導体には、導体成分として、少なくとも金、銀、銅、アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、錫、ビスマス、インジウムから選ばれる少なくとも１種の低融点金属を含むことによって、導体配線層との接続信頼性を高めることができ、特に前記導体配線層を構成する金属と前記低融点金属とが化合物を形成していることが望ましい。
【００１５】
なお、導体配線層の少なくとも前記絶縁層と接触する面に形成された金属層の厚みは、５〜１００ｎｍが適当である。
【００１６】
また、本発明の多層配線基板の製造方法においては、（ａ）半硬化状態の第１の絶縁シートの表面に、両面に亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層が形成された金属箔をパターン加工した第１の導体配線層を形成する工程と、（ｂ）前記第１の絶縁シートの表面に半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む第２の絶縁シートを熱圧着する工程と、（ｃ）前記第２の絶縁シートの所定箇所にレーザーを照射して貫通孔を形成するとともに、前記貫通孔に露出した前記第１の導体配線層表面の前記金属層を除去するか、またはその厚みを減じる工程と、（ｄ）（ｃ）で形成した貫通孔に金属粉末と有機成分を含む導体ペーストを充填してバイア導体を形成する工程と、（ｅ）前記バイア導体が形成された第２の絶縁シートの表面に、両面に亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層が形成された金属箔をパターン加工した第２の導体配線層を形成する工程と、（ｆ）前記半硬化状態の第１の絶縁シートと第２の絶縁シートを一括で硬化する工程と、を具備することを特徴とするものである。なお、前記金属箔表面の金属層は、電解めっきにより形成されたものであることが望ましい。
【００１７】
また、前記半硬化状態の第１の絶縁シートと第２の絶縁シートを一括で硬化するときに、前記導体配線層を構成する金属と前記低融点金属との化合物が形成されることが望ましい。
【００１８】
上記本発明の多層配線基板は、導体配線層の絶縁層と接触する面に、耐酸化性に優れた亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層を形成することによって、外部または絶縁層を通じた腐食が、導体配線層と絶縁層との界面を介して進行し、酸化作用がバイア導体にまで達するのを抑制することができる。
【００１９】
また、バイア導体と導体配線層との接続部においては、これら耐酸化性に優れた金属層は接続抵抗の点からは存在しない方がよく、金属層が除去されているか、存在してもその厚みを薄くすることによって、バイア導体と導体配線層との接続信頼性を高めることができ、バイア導体と導体配線層を含めた回路の断線や抵抗変化のない高信頼性の多層配線基板を得ることができる。
【００２０】
また、本発明の製造方法によれば、導体配線層間を接続するための貫通孔をレーザー照射によって形成しているため、感光性樹脂を使用する必要がなく、絶縁層材料としてガラス転移点が高く、吸水率の小さいなどの材料特性に優れた任意の絶縁材料を選定できる。また、バイア導体と導体配線層の接続部において導体配線層の表面に形成された耐蝕性に優れた金属層をレーザー照射によって局所的に除去することができ、導体配線層とバイア導体の金属成分同士を直接的に接続することができるとともに、一部、化合物を形成することによって、さらに過酷な環境下においても良好な電気的接続を保つことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の多層配線基板を製造方法とあわせて図面をもとに説明する。図１は、本発明における多層配線基板を説明するための概略断面図である。
【００２２】
この図１の多層配線基板は、絶縁層が複数積層された絶縁基板１の表面や内部に導体配線層２やバイア導体３が形成されたコア基板Ａの表裏に、薄層の絶縁層４と、微細なパターンからなる導体配線層５およびバイア導体６が形成された多層配線層Ｂを具備したものである。なお、上記のバイア導体３、６はいずれも金属粉末および有機樹脂を含む導体成分を貫通孔内に充填することによって形成されたものである。
【００２３】
図２に、図１の多層配線基板における多層配線層Ｂの要部拡大断面図を示す。この図２に示すように、多層配線層Ｂにおける導体配線層５の絶縁層４との接触する面には、耐酸化性に優れた亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層７が形成されている。導体配線層５の絶縁層４との接触する面にこのような金属層７を形成することによって、湿度の高い環境下においても導体配線層５の金属がイオンとして樹脂中へのマイグレーションを防止したり、絶縁樹脂との密着力を高めることができる。また、外部または絶縁層を通じた腐食が、導体配線層と絶縁層との界面を介して進行し、酸化作用がバイア導体にまで達するのを抑制することができる。
【００２４】
この金属層７の厚みは、かかる効果を得るために５ｎｍ以上の厚みで存在すればよいが、厚く成りすぎると、金属箔自体の抵抗率が上昇するために、信号の伝送損失が発生してしまうために、その厚みは１００ｎｍ以下であることが望ましい。特に１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であることが望ましい。
【００２５】
また、本発明においては、バイア導体６の両端におけるバイア径が異なっており、バイア径の大きい端部側の導体配線層５との接続面に金属層が形成され、バイア径の小さい端部側の導体配線層５との接続面のみにおいては、前記金属層７が形成されていないか、またはその金属層７の厚みが前記絶縁層と接触する面に形成されている厚みよりも薄いことが特徴である。これによって、電気抵抗の比較的大きい亜鉛、クロム、ニッケルなどの介在を少なくすることによって、前記導体配線層５とバイア導体６中の金属成分とが直接的に接触することができるために、導体配線層５とバイア導体６との接続抵抗を低減することができ接続信頼性を高めることができる。
【００２６】
このバイア導体６をレーザー光で形成することで、レーザー光の入射側と出射側でバイア径が異なり、出射側の径が小さくバイア導体６と導体配線層５との接触面積が小さくなるために、導体配線層５との接続信頼性が劣化しやすいことから、このバイア径の小さい端部側での導体配線層５との接続部が上記の構造からなることが重要である。
【００２７】
この金属層７は、電解めっきすることにより金属層７の厚みや組織を細かく制御できる。
【００２８】
また、導体配線層５の表面は、表面粗さ（Ｒｚ）は、１μｍ以上、特に１．５μｍであることが絶縁層との接続性を高めることのみならず、バイア導体との接続性を高める上で望ましい。
【００２９】
本発明においては、導体配線層５は、少なくとも金、銀、銅、アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属からなる金属箔によって形成され、前記金属層７は、この金属箔の表面に電解めっきなどによって形成することができる。また、この導体配線層５と接続されるバイア導体６中に含まれる導体成分として、少なくとも金、銀、銅、アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属の粉末を含むものであるが、このバイア導体６中には、錫、ビスマス、インジウムから選ばれる少なくとも１種の低融点金属を含むことがさらに望ましく、これらの低融点金属の溶融によって低抵抗金属粉末間、低抵抗金属粉末と導体配線層５を形成する金属箔とを強固に結合させることができる。
【００３０】
また、導体配線層５とバイア導体６の接続部の金属層７の厚みを小さくするか、または金属層７を完全に除去することによって、バイア導体中の上記低融点金属と導体配線層５の上記金属との間に化合物８を形成しやすくすることができ、それにより導体配線層５とバイア導体６との接続信頼性をさらに高めることができる。この導体配線層５とバイア導体６の接続部の金属層７の厚みは特に１５ｎｍ以下、さらには１０ｎｍ以下であることが望ましく、この厚みとすることによって部分的に金属層７の剥がれ部が発生し、導体配線層５とバイア導体６とを直接的に接触させ、化合物８の形成をより促進することができる。また、前記化合物８の厚みは５０ｎｍ以上、望ましくは１００ｎｍ以上とするのが導体配線層５とバイア導体６との接合力を高めることができ、電気的な接続信頼性を高めることができる。
【００３１】
なお、この化合物とは、合金または金属間化合物が挙げられ、金属間化合物としては、Ｃｕ₃Ｓｎ、Ｃｕ₆Ｓｎ₅等が挙げられる。
【００３２】
次に、本発明の多層配線基板の製造方法を図３、図４をもとに説明する。図３はコア基板の製造方法を説明する工程図、図４は多層配線層Ｂを形成する方法を説明するための工程図である。
【００３３】
図３のコア基板Ａの製造方法によれば、まず、樹脂フィルム２２の表面に接着剤を介して金属箔２１を接着する（ａ）。この時、金属箔２１はこの後の配線形成のしやすさ、電気抵抗等を考慮すると銅箔を用いるのが望ましい。そして、金属箔２１表面にさらにフォトレジスト２３を貼付する（ｂ）。そしてフォトレジスト２３を露光、現像することにより、導体配線部分にフォトレジスト２４を残す（ｃ）。フォトレジスト２４はネガ型を用いる方が、その後の導体配線層２５を粗化するときに処理が行いやすい。その後、金属箔２１をエッチングすることにより導体配線層２５を形成し（ｄ）、フォトレジスト２４を除去する（ｅ）。この時、樹脂フィルム２２表面に形成した導体配線層２５の断面は形成角（下底両端における角度）が４５〜８０°の台形形状に形成することによって絶縁層への密着性、埋設性を高めることができる。このような台形形状の導体配線層２５は、２〜５０μｍ／ｍｉｎでエッチングするのが良い。
【００３４】
次に、樹脂フィルム２２上に形成した導体配線層２５表面を表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以上に粗化するのが望ましい。金属の種類によっても異なるが、蟻酸、ＮａＣｌＯ₂、ＮａＯＨ、Ｎａ₂ＰＯ₄あるいはこれらの混合液等の酸性溶液をスプレー等で吹き付ける、ディッピングするのが良く、特に蟻酸を吹き付けるのが表面粗さを細かく制御できる点で望ましい。
【００３５】
一方では、絶縁シート２６を準備する（ｆ）。この絶縁シート２６は、熱硬化性樹脂と無機フィラーからなるものである。絶縁シート２６を構成する熱硬化性樹脂は吸水率が０．５％以下、特に０．３％以下であることによって、水分の影響を受けてバイア導体２８の抵抗が上昇するのを防止することができる。
【００３６】
具体的には、絶縁シート２６を構成する熱硬化性樹脂としては、Ａ−ＰＰＥ（アリル化ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、ポリイミド樹脂、ポリアミドビスマレイミドの群から選ばれる少なくとも１種の樹脂が望ましい。また、絶縁シート２６の無機フィラーとしては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮの群から選ばれる少なくとも１種が好適であり、フィラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末が用いられる。また、多層配線基板の強度を持たせるためには繊維質の織布や不織布を含むことが望ましい。コア基板を形成する絶縁層のうち少なくとも１層が繊維質フィラーを含むことが望ましい。
【００３７】
この無機質フィラーは、有機樹脂：無機質フィラーの体積比率で１５：８５〜９５：５の比率で混合される。高密度配線基板を作製するためにバイアピッチを小さくするためには繊維質のフィラーよりも、球状のフィラーを用いるほうが望ましい。
【００３８】
次に、レーザー光を照射して絶縁シート２６に貫通孔２７を形成する。貫通孔２７加工は、ＣＯ₂レーザー、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー等が使用できる。その後、金、銀、銅、アルミニウム等から選ばれる少なくとも１種を含む金属粉末に有機成分を添加した導体ペーストを調製し、貫通孔２７に導体ペーストを充填し、バイア導体２８を形成する（ｇ）。有機成分は、不揮発で絶縁層を構成する熱硬化性樹脂と反応するものを用いるのが望ましい。また、導体ペーストの充填方法として常圧の印刷機等も使用できるが、真空印刷機を用いる方がより充填率を上げることができる。
【００３９】
その後、樹脂フィルム２２上に作製した鏡像の導体配線層２５を、バイア導体２８を形成した絶縁シート２６の両面または片面に熱圧着する（ｈ）。そして、この鏡像の導体配線層２５のパターンを有する樹脂フィルム２２をＢステージ状の絶縁シート２６の表面に積層して３ｋｇ／ｃｍ²以上の圧力を印加した後、樹脂フィルム２２を剥離する（ｉ）ことにより、絶縁シート２６の表面に導体配線層２５を転写するとともに、導体配線層２５を絶縁層の表面に埋設し、配線シート２９を得ることができる（ｊ）。
【００４０】
次に、以上のようにして得られた複数の配線シート２９−１〜５を位置合せして重ねて積層することによりコア基板Ａを作製することができる（ｋ）。
【００４１】
なお、このコア基板Ａは、積層処理後に、熱処理して絶縁層中の熱硬化性樹脂を完全に硬化してもよいし、あるいは後述する多層配線層Ｂの形成後に合わせて完全熱硬化することもできる。
【００４２】
なお、後述する多層配線層Ｂの形成にあたり、多層配線層Ｂの絶縁層やバイア導体との接続性を高めるために、コア基板Ａ表面の導体配線層３０の表面粗さＲｚを１μｍ以上、特に１．５μｍ以上にすることが望ましい。樹脂フィルム２２と金属箔２１を貼り合わせる時に表面粗さ（Ｒｚ）１μｍ以上の表面を貼り合わせると、上記のようなコア基板を作製することができる。また、導体配線層３０を粗面加工することもできる。この粗面加工は、金属の種類によっても異なるが、蟻酸、ＮａＣｌＯ₂、ＮａＯＨ、Ｎａ₂ＰＯ₄あるいはこれらの混合液等の酸性溶液をスプレー等で吹き付け、特に蟻酸を吹き付けるのが表面粗さを細かく制御できる。特に前者の方が絶縁シートや導体ペーストへの水分の吸収を防止できる点でより望ましい。この表面粗さ（Ｒｚ）が１．０μｍより小さいと絶縁シートあるいはバイア導体との間で剥離が発生しやすくなる。
【００４３】
また、本発明によれば、コア基板Ａにおける少なくとも最表面に位置する導体配線層３０の表面には、コア基板Ａの絶縁シート２９との接着性や耐湿性、および後述する多層配線層Ｂにおける絶縁シートとの接着性や耐湿性を高めるために、厚さ５ｎｍ以上の厚みで耐酸化性に優れた亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層３６が形成されている。なお、この金属層３６は、コア基板Ａにおける内部に形成された導体配線層２５の表裏面にも形成されていることがより望ましい。
【００４４】
次に、コア基板Ａの表裏に多層配線層Ｂを形成する方法について図４をもとに説明する。まず、上記のようにして作製した、表面に金属層３６を有する導体配線層３０が形成された半硬化状態のコア基板Ａの表面に未硬化または半硬化の熱硬化性樹脂を含む絶縁シート３１を熱圧着する（ｂ）。絶縁シート３１は熱硬化性樹脂と無機フィラーからなるものである。熱硬化性樹脂としてはコア基板と同様、具体的には、Ａ−ＰＰＥ（アリル化ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、ポリイミド樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の吸水率の低い樹脂が望ましい。無機フィラーは、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＢａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉＯ₃等が好適であり、フィラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末が用いられる。この無機質フィラーは、有機樹脂：無機質フィラーの体積比率で１５：８５〜９５：５の比率範囲で混合される。また、高密度配線基板を作製するためにバイアピッチを小さくするためには繊維質のフィラーよりも、球状のフィラーを用いるほうが望ましい。
【００４５】
次に、コア基板表面に熱圧着された絶縁シート３１に貫通孔３２をレーザーにより形成する。この貫通孔３２の加工は、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、フェムト秒レーザー等が使用できる。この時、貫通孔３２をあけるのと同時に底部のコア基板Ａ表面に形成された導体配線層３０表面の亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層３６を完全に除去するか、またはその厚みを小さくすることが重要となる。なお、ＣＯ₂レーザーでは波長、エネルギーの関係で除去作用が小さい。
【００４６】
この金属層３６の厚みを小さくすることにより、この後の導体ペーストを充填してバイア導体を形成した時に導体配線層３０との間に化合物が形成されやすく過酷な環境下においても接続信頼性を高めることができる。導体配線層３０表面の亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層３６の厚みを小さくするにはＹＡＧレーザーが最も有効である。ＹＡＧレーザーの条件としては、ＲｅｐＲａｔｅ（単位時間当たりのパルス数、エネルギーの逆数）を３０ｋＨｚ以下、望ましくは２０ｋＨｚ以下がよい。一方、ショットの繰り返し回数１回から２０回、望ましくは２回から１５回で行うのがよい。
【００４７】
このレーザー加工によって、レーザー光入射側の貫通孔３２の径が、反対側の径よりも大きくなる。特に貫通孔３２の径が小さい反対側の端部では、導体配線層３０との接触面積が小さいために、入射側に比較して接合信頼性が劣る。しかしながら上記の方法に従えば、貫通孔３２の反対側端部における導体配線層３０表面の金属層３６を除去またはその厚みを減じることができるために、導体配線層３０との接続信頼性を高めることができる。
【００４８】
次に、貫通孔３２に導体ペーストを埋め込み、バイア導体３３を形成する。多層配線層Ｂの導体ペーストとしては、金、銀、銅、アルミニウム等から選ばれる少なくとも１種を含む金属粉末と錫、ビスマス、インジウムから選ばれる少なくとも１種の低融点金属に有機成分を添加したものからなる。有機成分は不揮発で絶縁樹脂と反応するものを用いるのが望ましい。また、導体ペーストの充填方法として常圧の印刷機等も使用できるが、有底バイアホールとなるので真空印刷機を用いる方がより充填率を上げることができる。
【００４９】
その後、このバイア導体３３が形成された絶縁シート３１の表面に導体配線層３４を形成する（ｅ）。この導体配線層３４の形成は、コア基板Ａ作製時と同様に、予め樹脂フィルム３５の表面に接着剤を介して金属箔を接着し、この金属箔をフォトレジスト法によってパターン化して導体配線層３４を形成する。なお、この導体配線層３４の表裏にも厚さ５ｎｍ以上の厚みで耐酸化性に優れた亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層３７が形成されている。また、この樹脂フィルム３５上に形成した導体配線層３４の表面を表面粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以上に粗化するのが望ましい。金属の種類によっても異なるが、蟻酸、ＮａＣｌＯ₂、ＮａＯＨ、Ｎａ₂ＰＯ₄あるいはこれらの混合液等の酸性溶液をスプレー等で吹き付ける、特に蟻酸を吹き付けるのが表面粗さを細かく制御できる点で望ましい。
【００５０】
その後、樹脂フィルム３５上に作製した鏡像の導体配線層３４を、バイア導体３３を形成した絶縁シート３１の表面に１００〜１５０℃、３ｋｇ／ｃｍ²以上の圧力を印加して熱圧着した後、樹脂フィルム３５を剥離することによって絶縁シート３１の表面に導体配線層３４を転写形成することができる。
【００５１】
その後、この導体配線層３４が形成された絶縁シート３１の表面に、上記（ｂ）〜（ｅ）の処理を繰り返し行うことによって、任意の層数の多層配線層Ｂを積層形成することができる（ｆ）。そして、最終的に、すべてを２００℃以上の温度で圧力をかけながら一括で硬化することにより本発明の多層配線基板を得ることができる。
【００５２】
その際、バイア導体中の低融点金属と導体配線層の金属とが反応して前述したような合金または金属間化合物などの化合物を形成するような温度条件で熱処理することが望ましく、低融点金属の融点以上の化合物が形成される温度にて所定の時間加熱すればよい。
【００５４】
本発明によれば、多層配線基板、例えばコア基板Ａの表面に微細回路からなる多層配線層Ｂを形成した多層配線基板において、多層配線層Ｂにおいてバイア導体を任意の位置に配置できるため、多層配線層Ｂに高密度の回路を形成することができる。また、多層配線層Ｂにおいて、バイア導体と導体配線層の接続信頼性が向上できるため、過酷な環境下においても導通不良のない多層配線基板が得られる。
【００５５】
また、上記の製造方法においては、転写法によれば、導体配線層のパターン化を、絶縁層の加工と並列して行うことができるため、また、多層化した多層配線層やコア基板を一括で完全硬化できるため、短い製造工程で信頼性の高い多層配線基板を作製することができる。
【００５６】
【実施例】
コア基板の絶縁層として、アリル化ポリフェニレンエーテル（Ａ−ＰＰＥ）をガラス布に含浸させ、厚み１００μｍのプリプレグを作製し第１の絶縁シートとした。また、コア基板表面の多層配線層の絶縁樹脂として、コア基板と同様Ａ−ＰＰＥ樹脂を用い、無機フィラーとして溶融シリカを体積比で５０：５０となるよう調製し、これに有機溶剤を加えてスラリー状にした。これをドクターブレード法によって厚さ４０μｍのＢステージ状態の第２の絶縁シートを作製した。この第１の絶縁層にＣＯ₂レーザーでコア基板のに用いるプリプレグに１００μｍφの貫通孔を形成し、次いで銅の表面を銀でコーティングした金属粉末と、錫とビスマスの低融点金属粉末とトリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）からなる有機成分を混合して導体ペーストを調製し、この導体ペーストを貫通孔に充填した。
【００５７】
一方では、３８μｍのＰＥＴフィルムに、厚さ１２μｍの電解銅箔を貼り合わせて転写用の銅箔付きフィルムを準備した。銅箔表面にドライフィルムレジストを貼付し、露光、炭酸ナトリウムによる現像、塩化第二鉄によるエッチングを行い台形の形成角６０°の形成角を持つ導体配線層を形成した。その後、水酸化ナトリウムによるレジストの剥離を行い、ＰＥＴフィルム上に配線パターンを形成した。この後、１０％の蟻酸により導体配線層表面（プリプレグへの埋め込み側）を表面粗さＲｚ３．０μｍに粗化した。
【００５８】
なお、この実施例において用いた金属箔の表裏面には、すべて表１に示す厚さ３０ｎｍの金属層を形成したものを使用した。
【００５９】
次に、バイア導体を形成したプリプレグに樹脂フィルム上に作製した配線パターンを位置合わせして貼り合わせ、１３０℃、５０ｋｇ／ｃｍ²で熱圧着することによりプリプレグ表面に導体配線層を転写した。その後、導体配線層を転写したプリプレグ４層を１３０℃、５０ｋｇ／ｃｍ²で積層して半硬化状態のコア基板を作製した。
【００６０】
コア基板の表裏に上記のように作製した第２の絶縁シートを１４０℃、５０ｋｇ／ｃｍ²で貼り合わせて、ＹＡＧレーザーまたはＣＯ₂レーザーを用いて表１に示す条件で貫通孔を形成した。
【００６１】
次いで、銅の表面を銀でコーティングした金属粉末と、錫とビスマスの低融点金属粉末と、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）からなる有機成分とを混合して導体ペーストを調製した。この導体ペーストを真空印刷機を用いて貫通孔に充填してバイア導体を形成した。
【００６２】
次に、バイア導体を形成した第２の絶縁シートとコア基板の導体配線層の形成方法と同様にして形成された樹脂フィルムの導体配線層を貼り合わせ、１３０℃、５０ｋｇ／ｃｍ²で熱圧着して、絶縁シートの表面に導体配線層を転写形成した。
【００６３】
コア基板の絶縁層４層、導体配線層５層、コア基板の表裏に絶縁層各１層、導体層各１層、合計絶縁層６層、導体層７層の多層配線基板を作製し、２４０℃、２０ｋｇ／ｃｍ²ですべての絶縁層を一括で硬化した。
【００６４】
なお、評価用の配線パターンとしては、多層配線層に対して８００個のバイア導体を導体配線層で直列につないだデイジーチェーンを形成した。
（評価）
作製した多層配線基板に対して、１）１５０℃、１０００時間の高温放置試験、２）１３０℃、８５％ＲＨ、２．３ａｔｍ、２００時間のＰＣＴ試験、３）−５５℃〜１２５℃、１０００サイクルの温度サイクル試験、４）２６０℃〜２０℃、１００サイクルのホットオイル試験を行った。上記試験の前後で８００個のバイアホール導体を導体配線層で直列に接続したデイジーチェーンの抵抗変化が１０％以内のものを良品、１０％を越えるものを不良品としてＮ数２０個の多層配線基板について試験した。
【００６５】
多層配線基板の作製工程において、導体配線層の亜鉛またはクロムまたはニッケルの金属層の厚みは、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）を用いてスパッタリングを行いながら測定を行い、導体配線層と絶縁層との接触部、導体配線層とバイア導体との接続部における金属層の厚みの比較を行った。
【００６６】
さらに、作製した多層配線基板における導体配線層とバイア導体との接続部の化合物層の厚みは、接続部断面を鏡面研磨し、Ｘ線マイクロアナライザーにより元素分析をマッピングして求めた。
【００６７】
【表１】

【００６８】
表１からわかるように、導体配線層と絶縁層との接続面にＺｎ、Ｃｒ、Ｎｉの金属層を形成し、多層配線層におけるバイア導体と導体配線層の接続部において、この金属層を除去または厚みを減じることによって高温放置、ＰＣＴ、温度サイクル、ホットオイル等の信頼性試験後において電気断線のない高信頼性の多層配線基板が作製できた。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、多層配線基板におけるバイア導体と導体配線層の接続性、特にコア基板の表面に形成された微細配線を有する多層配線層に形成された金属粉末を充填して形成されたバイア導体と導体配線層との接続性を高めることができ、これによって過酷な環境下においても優れた接続信頼性を有する多層配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の一例の概略断面図である。
【図２】本発明の多層配線基板の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の多層配線基板におけるコア基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図４】本発明の多層配線基板における多層配線層の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【符号の説明】
Ａコア基板
Ｂ多層配線層
１絶縁基板
２導体配線層
３、６バイア導体
４絶縁層
５導体配線層
７凹部
８熱硬化性樹脂

Claims

少なくとも熱硬化性樹脂を含む複数の絶縁層を積層して形成された絶縁基板と、前記絶縁層の表面あるいは絶縁層間に形成された複数の導体配線層と、少なくとも２つの導体配線層を接続するために前記絶縁層に形成された貫通孔に金属粉末および有機成分を含む導体成分を充填してなるバイア導体とを具備する多層配線基板において、前記導体配線層の少なくとも前記絶縁層と接触する面に、亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層が形成されており、前記バイア導体の両端におけるバイア径が異なっており、バイア径の大きい端部側の前記導体配線層との接続面に前記金属層が形成され、バイア径の小さい端部側の前記導体配線層との接続面のみに前記金属層が形成されていないか、前記絶縁層と接触する面における厚みよりも薄い金属層が形成されていることを特徴とする多層配線基板。
前記金属層が電解めっきにより形成されたことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
前記バイア導体を形成する導体成分が、少なくとも金、銀、銅、アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の低抵抗金属と、錫、ビスマス、インジウムから選ばれる少なくとも１種の低融点金属を含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の多層配線基板。
前記導体配線層の少なくとも絶縁層と接触する面に形成された金属層の厚みが５〜１００ｎｍである請求項１乃至請求項３のいずれか記載の多層配線基板。
前記導体配線層を構成する金属と前記低融点金属とが化合物を形成していることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の多層配線基板。
（ａ）半硬化状態の第１の絶縁シートの表面に、両面に亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層が形成された金属箔をパターン加工した第１の導体配線層を形成する工程と、（ｂ）前記第１の絶縁シートの表面に半硬化状態の熱硬化性樹脂を含む第２の絶縁シートを熱圧着する工程と、（ｃ）前記第２の絶縁シートの所定箇所にレーザーを照射して貫通孔を形成するとともに、前記貫通孔に露出した前記第１の導体配線層表面の前記金属層を除去するか、またはその厚みを減じる工程と、（ｄ）（ｃ）で形成した貫通孔に金属粉末と有機成分を含む導体ペーストを充填してバイア導体を形成する工程と、（ｅ）前記バイア導体が形成された第２の絶縁シートの表面に、両面に亜鉛、クロム、ニッケルから選ばれる少なくとも１種の金属層が形成された金属箔をパターン加工した第２の導体配線層を形成する工程と、（ｆ）前記半硬化状態の第１の絶縁シートと第２の絶縁シートを一括で硬化する工程とを具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
前記金属箔表面の金属層が電解めっきにより形成されたことを特徴とする請求項６記載の多層配線基板の製造方法。
前記半硬化状態の第１の絶縁シートと第２の絶縁シートを一括で硬化するときに、前記導体配線層を構成する金属と前記低融点金属との化合物を形成することを特徴とする請求項６または請求項７記載の多層配線基板の製造方法。