JP4201436B2

JP4201436B2 - 多層配線基板の製造方法

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Publication number: JP4201436B2
Application number: JP19969099A
Authority: JP
Inventors: 圭中村; 正和杉本; 泰史井上; 徳長沢; 卓司桶結
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: EP1069811A3; DE60032067D1; US6335076B1; TW493367B; JP2001028482A; EP1069811B1; DE60032067T2; EP1069811A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化，高性能化に伴い、電子機器を構成する半導体装置およびこれを実装する多層配線基板には、小型薄型化，高性能化，高信頼性が要求されている。これらの要求を受けて、実装方法はピン挿入型パッケージから表面実装型パッケージへと移行してきており、最近では半導体素子を直接プリント基板に実装するベアチップ実装と呼ばれる実装方法が研究されている。また、半導体素子の多ピン化に伴い、これを搭載する基板の多層化の必要性が増している。この多層化の方法として、基体の片面もしくは両面に、感光性樹脂を用いた絶縁層と、めっきや蒸着により形成した導体層を交互に積み重ねたビルトアップ方式の多層配線基板が提案されている。ところが、このものでは、製造工程が複雑で工程数が多いこと、しかも歩留りが低いことや納期がかかること等の問題があった。また、ガラスエポキシ片面銅張り積層板の片面（銅張り面）に電導性ペーストをディスペンサー等により突起として形成し、接着シートと銅箔を重ねて加圧し、それを繰り返すことにより多層化する方法も提案されている（特開平８−２８８６４９号公報）。しかしながら、このものでは、接続の信頼性，接続抵抗等の面に問題があるうえ、ファイン回路への応用が困難であり、しかも多層化するために層数の分だけプレスを繰り返す必要があり、製造に時間がかかる等の種々の問題があった。
【０００３】
一方、ベアチップ実装では、熱膨張係数：３〜４ｐｐｍ／℃のシリコンチップを熱膨張係数：１０〜２０ｐｐｍ／℃のプリント基板上に直接接着剤を介して接着するため、両者の熱膨張の差により応力がかかり、接続信頼性が低下するという問題が生じている。また、上記応力は接着剤にクラックを生じさせて耐湿性を低下させる等の問題をも引き起こしている。このような応力を緩和するために、接着剤の弾性率を下げて応力の拡散効果を図る方法等も実施されているが、これらの方法によっても、接続信頼性を充分に確保することができず、さらに高い接続信頼性を確保するには、基体自体の熱膨張係数を下げることが必要不可欠となっている。
【０００４】
このような背景の中、本発明らは、メタルコアを基体とした有機高分子樹脂からなる絶縁層の両面に配線導体を設け、これら表裏両面の配線導体をスルーホールにより電気的に接続してなる低熱膨張両面回路基板を複数枚用意し、これら両面回路基板を接着剤層を介して積層一体化した多層配線基板およびその製造方法を提案している（特願平９−２６０２０１号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記多層配線基板を構成する複数の両面回路基板において、その表裏両面の配線導体を電気的に接続するスルーホールは、温度サイクル試験等の環境加速試験においてスルーホール内部もしくはスルーホールコーナー部に亀裂が生じる等信頼性に問題がある。このため、上記スルーホールのめっき厚みを厚くすることにより信頼性を向上させることが考えられるが、この場合には、エッチングによる回路形成工程において微細配線を設けることができない。一方、微細配線を形成するためには、表裏両面の導体層の厚みを小さくする必要があるが、スルーホールの信頼性は低下する。しかも、上記複数の両面回路基板を接着剤層を介して積層一体化する工程において、隣り合う（積み重なる）２つの両面回路基板の配線導体を半田製導電体により電気的に接続することを行っているが、上記両面回路基板のスルーホール上に半田製導電体を設けることができないため、配線の自由度が大きく阻害されている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、熱膨張率が極めて小さく、しかも、接続信頼性が高く、配線の自由度が大きい多層配線基板の製造方法の提供をその目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の多層配線基板の製造方法は、メタルコアを基体とした有機高分子樹脂からなる絶縁層の両面に配線導体が設けられこれら両配線導体が低融点金属が充填されたビアホールにより電気的に接続された複数の両面回路基板が、接着剤層を介して積層一体化され、上記接着剤層には、これを挟む２つの両面回路基板の配線導体に当接する部分のうち、上記２つの両面回路基板の少なくとも１つのビアホールに対面する位置に孔が穿設され、上記穿孔部に半田製導電体が設けられ、上記半田製導電体により上記２つの両面回路基板の配線導体が電気的に接続されている多層配線基板を製造する方法であって、メタルコアを基体とした有機高分子樹脂からなる絶縁層を有し上記メタルコアの所定の位置に孔が開けられた基材を準備し、その基材の上記孔に対応する部分に、上記孔の内周面と離間するよう上記孔より小さいビアホールを開けてこのビアホールに低融点金属粉末もしくはペースト状低融点金属をスクリーン印刷により供給しプレスにより圧入し、この圧入後に上記基材の両面に配線導体を設け両面回路基板を形成する工程と、上記両面回路基板のビアホールに対応する位置に開孔した接着シートを準備する工程と、上記両面回路基板のビアホールに上記接着シートの開孔部を位置合わせした状態で上記両面回路基板に接着シートを仮接着する工程と、接着シート仮接着後に各接着シートの開孔部に印刷により半田ペーストを充填し加熱溶融させて半田バンプを形成する工程と、半田バンプ形成後に上記両面回路基板の配線導体が所定の電気的接続を行えるよう位置合わせして上記両面回路基板を複数枚積み重ね加熱加圧して全体を一体化させる工程を備えているという構成をとる。
【０００８】
すなわち、本発明者らは、熱膨張率が極めて小さく、しかも、接続信頼性が高く、配線の自由度が大きい多層配線基板を得るため、一連の研究を行った結果、メタルコアを基体とし、かつ、表裏両面の配線導体を低融点金属を充填したビアホールで電気的に接続すると、熱膨張率が極めて小さく、しかも、接続信頼性が高く、配線の自由度が大きい多層配線基板を得ることができることを見出し、本発明に到達した。本発明で得られる多層配線基板のように、メタルコアを基体とすることにより、低熱膨張両面回路基板を得ることができ、これらを多層に積層一体化することにより、低熱膨張多層配線基板を得ることができる。また、本発明で得られる多層配線基板のように、スルーホールを設ける代りに、低融点金属を充填したビアホールを設けると、温度サイクル試験等の環境加速試験においても内部やコーナー部に亀裂が生じず、接続信頼性が高い。また、低融点金属を充填したビアホール上に半田製導電体を設けて、積み重なる（上下に隣り合う）２つの両面回路基板の配線導体を電気的に接続することができるため、配線の自由度が大きい。また、本発明では、両面回路基板に接着シートを位置合わせして仮接着し、この接着シートに開けた開孔部に半田バンプを形成したのち、各両面回路基板を位置合わせして積重し加熱加圧して全体を一体化させているため、一回の加熱加圧により複数の両面回路基板を一体化することができる。と同時に、配線導体の層数が何層であっても、上記一回の加熱加圧により各配線導体間の電気的接続が行える。本発明において、「両面回路基板のビアホールに対応する位置に開孔した接着シートとを準備する」とは、接着シートを両面回路基板上に載せたのち開孔する場合を含む意味である。
【０００９】
また、本発明において、上記両面回路基板を製造する際に、メタルコアを基体とした有機高分子樹脂からなる絶縁層の両面に導体層が設けられ上記メタルコアの所定位置に孔が開けられた基材を準備する工程と、上記孔に対応する上記基材の部分に、上記孔より小さい貫通孔を開ける工程と、上記貫通孔に低融点金属を充填する工程と、上記充填後に上記基材の両面にめっきを行い低融点金属で上記基材の両面の導体層を電気的に接続する工程と、上記めっき後に上記両面の導体層に回路を形成する工程とを設けるようにした場合には、上記基材の貫通孔に充填した低融点金属に直接めっきを行い、表裏両面の導体層を電気的に接続することができ、薄い導体層にすることができる。
【００１０】
つぎに、本発明を詳しく説明する。
【００１１】
本発明により製造される多層配線基板を構成する両面回路基板において、絶縁層として用いられる有機高分子材料としては、ポリイミド系樹脂が好適に用いられるが、これに限定するものではなく、ポリエーテルイミド，ポリエーテルサルフォン，エポキシ系等が用いられる。また、上記絶縁層の表裏両面の配線導体を構成する金属材料としては、銅が好適に用いられるが、これに限定するものではなく、金，銀等が用いられる。
【００１２】
また、絶縁層にビアホール（貫通孔）を開ける手段としては、孔の大きさにより適切な方法を選択すればよいが、ドリル，パンチ，レーザー等が挙げられる。また、貫通孔を充填する低融点金属としては、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｃｕから選ばれた半田製導電体、例えば、Ｓｎ−Ｐｂ系，Ｓｎ−Ａｇ系，Ｓｎ−Ｓｂ系，Ｓｎ−Ｂｉ系，Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系，Ｓｎ−Ｚｎ系，Ｓｎ−Ｃｕ系等半田組成に限定されず、基板に求められる耐熱性に応じて最適であるものを選択すればよい。
【００１３】
上記貫通孔内への低融点金属の充填においては、この低融点金属が上記貫通孔の全空間を満たすように充填すればよい。上記低融点金属の充填法としては、例えば、過度量の低融点金属粉末、もしくは必要に応じて有機剤と混合しペースト状とした低融点金属材料を上記貫通孔上部に印刷したのちに上面からプレスにより圧入する方法が挙げられる。さらに、融点以上の温度で加熱加圧することにより充填を確実なものとすることができる。また、必要に応じて、上記低融点金属の過度量を上記両面基板の表裏両面を研磨し、取り除いてもよい。
【００１４】
上記貫通孔内に低融点金属が充填された両面基板における回路形成は、電解めっき，パターニングにより行う。回路層の厚みは、３６μｍ以下に設定され、好ましくは１８μｍ以下がよい。この範囲以上では、回路配線の微細化が難しい。また、パターニング後に低融点金属の融点以上の温度で加熱加圧して回路層と金属接合を図ることにより電気的接続を確実なものとする。また、予め接着剤層に貫通孔を設け、低融点金属を充填したのち、この接着剤層の表裏両面に銅箔を貼り合わせてパターニングを行ってもよい。もしくは、上記貫通孔を設けた接着剤層に低融点金属を充填したのち、無電解めっき，蒸着，電解めっき等を組み合わせることにより回路形成を行ってもよい。このように、上記貫通孔に低融点金属を充填した場合には、低融点金属に直接めっきを施すことができるという利点がある。
【００１５】
基板の低熱膨張化を実現するために用いられる芯材としては、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｏあるいはこれらを含む合金箔、もしくはセラミック材料が用いられる。上記金属箔もしくはセラミック材料は、導体層および絶縁層の膨張を抑制する働きをするため、それ自体の熱膨張率は充分に小さい必要がある。芯材がＮｉ−Ｆｅ系合金箔の場合、その比率により熱膨張率が変化するため、Ｎｉ含有率（重量％）は３１〜５０重量％、好ましくは３１〜４５重量％の範囲が好適に用いられる。この範囲以上もしくは以下であると、熱膨張係数が大きく、チップと同等の熱膨張係数を得られない。また、上記金属箔の厚みは、１０〜３００μｍ、好ましくは、１０〜２００μｍ、さらに好ましくは、１０〜１００μｍの範囲がよい。この厚みより小さいと、回路基板とシリコンチップの熱膨張差を抑えることができない。
【００１６】
上記両面回路基板を多層化するには、上記両面回路基板の必要な場所に対応する位置に開孔した接着シートを、上記両面回路基板の両面もしくは片面に位置合わせして仮接着し、上記開孔部に印刷で半田ペーストを入れ、加熱溶融させて半田バンプを形成した上記半田バンプ付き両面回路基板を位置合わせして複数枚重ね、加熱加圧し一体化させることにより実現できる。ここで、上記開孔部は、両面回路基材の表裏両面の配線導体を電気的に接続しているビア上回路においても適用することができる。
【００１７】
上記接着シートは積層一体化後に絶縁層となるため、これを構成する接着剤としては、耐熱性，電気的特性等からポリイミド系，エポキシ系またはその混合系等が好ましい。上記接着シートの厚みとしては、０．０１ｍｍから１．０ｍｍ程度とするのがよい。この範囲より小さいと作業性が悪い。この範囲以上であると半田ペーストがうまく上記開孔部に充填されず信頼性を低下させる原因となる。上記接着シートに孔を開ける手段としては、孔の大きさにより適切な方法を選択すればよいが、例えば、ドリル，パンチ，レーザー等が挙げられる。
【００１８】
上記接着シートを仮固定する工程において、上記低熱膨張両面回路基板の両面もしくは片面の任意の位置に、開孔した接着シートを熱プレスを用いて仮接着すればよい。また、予め接着シートを上記両面回路基板の両面もしくは片面に仮接着したのち、レーザーを用いて開孔してもよい。レーザーとしては、炭酸ガス，エキシマ，ＹＡＧ等が好適に用いられる。
【００１９】
上記半田バンプを形成するにあたり、半田ペーストは一般に市販されているものが用いられるが、半田粒子の大きさは１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下に設定される。また、半田組成は特に限定されず、基板に求められる耐熱性に応じて選択すればよい。積層後の半田バンプは対局電極に接触して導通されるが、必要であれば、半田の融点以上に基板を加熱して金属接合させてもよい。この金属接合させる方法は、加熱加圧による基板の一体化と同時に行うか、もしくは一体化したのちに再度加熱しても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００２１】
図１は本発明により製造される多層配線基板の一実施の形態を示している。図において、１はＮｉ−Ｆｅ系合金箔２を基体としたポリイミド樹脂からなる絶縁層３の表裏両面に銅箔からなる回路（配線導体）４が形成された両面回路基板である。この実施の形態では、３枚の両面回路基板１が用いられており、これにより、多層配線基板として６層配線基板が作製されている。５は上記各両面回路基板１に穿設された貫通孔（ビアホール）１ａに半田製導電体５ａを充填してなるビアであり、表裏両面の回路４を電気的に接続している。６は上記各両面回路基板１同士を接着するポリイミド系接着剤層である。７は積み重なる（上下に隣り合う）２つの両面回路基板１の回路４を電気的に接続する半田製導電体である。
【００２２】
上記両面回路基板１を、つぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、図２に示すように、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２の所定位置（半田製導電体５ａを充填するビア５を設ける位置）に孔２ａを開け、ついで、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２の表裏両面からポリイミド系接着シート１１（後述する基材８の絶縁層３となる）を用いて銅箔からなる導体層４ａを張り合わせ、図３に示すような基材８を作製する（図２において、１２は導体層４ａの片面に形成したポリイミド系樹脂層である）。つぎに、図４に示すように、上記基材８のＮｉ−Ｆｅ系合金箔２の開孔部２ａに対応する部分に、この開孔部２ａより小さい貫通孔１ａを開ける。つぎに、図５に示すように、この貫通孔１ａに半田製導電体５ａを充填したのち、表裏両面の導体層４ａに電解銅めっきを行い、表裏両面の導体層４ａを電気的に接続する（図６参照）。このようにして得られた基材９の熱膨張率は芯材の材料であるＮｉ−Ｆｅ系合金に支配されているため、Ｎｉ−Ｆｅの比率や箔の厚みを変えることにより上記熱膨張率を調節することができる。つぎに、図６に示す基材９の表裏両面の導体層４ａに回路４を形成して両面回路基板１（図７参照）を作製する。
【００２３】
また、上記両面回路基板１を、つぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、図８に示すように、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２の所定位置（半田製導電体５ａを充填するビア５を設ける位置）に孔２ａを開け、ついで、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２の表裏両面からポリイミド系接着シート１１（後述する基材１８の絶縁層３となる）を貼り合わせ、図９に示すような基材１８を作製する。つぎに、図１０に示すように、上記基材１８のＮｉ−Ｆｅ系合金箔２の開孔部２ａに対応する部分に、この開孔部２ａより小さい貫通孔１ａを開ける。つぎに、図１１に示すように、この貫通孔１ａに半田製導電体５ａを充填したのち、表裏両面から、銅箔からなる導体層４ａを貼り合わせ、表裏両面の導体層４ａを電気的に接続する（図１２参照）。ここで、半田製導電体５ａの融点以上で加熱加圧することにより接続を確実なものにする。つぎに、図１２に示す基材１９の表裏両面の導体層４ａに回路４を形成して両面回路基板１（図１３参照）を作製する。
【００２４】
上記多層配線基板を、つぎのようにして製造することができる。すなわち、まず、ポリイミド樹脂からなる絶縁層３の表裏両面に銅箔よりなる回路４が形成された３枚の両面回路基板１（図７もしくは図１３参照）と、ポリイミド系接着剤からなる２枚の接着シート（図１４参照）１３とを準備する。ついで、図１５に示すように、上記各接着シート１３を（３枚のうちの）２枚の両面回路基板１の上面に、各接着シート１３の開孔部１３ａを各両面回路基板１の回路４の所定位置（図１の半田製導電体７を設ける位置）に位置合わせして仮接着する。つぎに、図１６に示すように、上記各接着シート１３の開孔部１３ａにスクリーン印刷により半田ペーストを入れ、加熱溶融させて各両面回路基板１の回路４上に半田バンプ１４を形成する。つぎに、半田バンプ１４を設けた２枚の両面回路基板１と、回路４を形成しただけの１枚の両面回路基板１をそれぞれ位置合わせして複数枚重ねたのち（図１７参照）、加熱加圧し一体化させる。この状態では、各接着シート１３は接着剤層６となり、各半田バンプ１４は半田製導電体７となる。これにより、３枚の両面回路基板１が積層一体化された６層配線基板を得ることができる。
【００２５】
上記のように、この実施の形態では、一回の加熱加圧により３枚の両面回路基板１の一体化が行えると同時に、６層間の電気的接続が行える。しかも、２層の回路４に対して、１層の割合でＮｉ−Ｆｅ系合金箔２が配設されているため、銅箔で回路４を構成する場合にも、６層配線基板全体の熱膨張率を低くすることができ、極めて高い接続信頼性を得ることができる。また、６層の電気的接続（６層間の電気的接続）には、いずれも半田製導電体５ａ，７を用いているため、接続抵抗が低く、信頼性の高い接続が行える。さらに、各半田製導電体７の接合部の位置は、ビア５の半田製導電体５ａの影響を受けず、任意の位置に配置できるため、設計の自由度が上がり、高密度配線が実現できる。
【００２６】
以下、実施例により、本発明の効果を示す。
【００２７】
【実施例１】
所定位置に直径１５０μｍのパンチで３００μｍピッチにて孔２ａを開けた厚み５０μｍの３６アロイ箔２（Ｎｉ：３６重量％，Ｆｅ：６４重量％、熱膨張係数１．５ｐｐｍ／℃）の表裏両面に、厚み１８μｍの銅箔４ａを厚み３５μｍのポリイミド系接着シート１１（新日鐡化学社製：ＳＰＢ−０３５Ａ）を用いて加圧加熱接着（４０ｋｇ／ｃｍ²、２００℃、６０ｍｉｎ）し、低熱膨張両面基板８を作製した（図３参照）。つぎに、３６アロイ箔２の孔２ａと同じ位置に直径１００μｍのパンチを用いて貫通孔１ａを開けた（図４参照）。上記貫通孔１ａ上部にメタルマスク（直径２００μｍ，厚み１００μｍ）を用いて、半田粉末（平均粒径１０μｍ）をスクリーン印刷したのち、プレス（１００ｋｇ／ｃｍ²、３０℃、５ｍｉｎ）により圧入し、過度量の半田をバフ研磨により取り除くことにより半田製ビア５を設けた（図５参照）。そののち、めっきの厚み１０μｍの電解銅めっきを行い（図６参照）、従来のエッチング法により表裏両面の銅箔４ａに回路４を形成して両面回路基板１を作製した（図７参照）。
【００２８】
上記方法により製造した低熱膨張両面回路基板１に対して、直径１５０μｍのパンチで孔１３ａを開けたポリイミド系接着シート１３（新日鐡化学社製：ＳＰＢ−０３５Ａ）（図１４参照）を所定の位置に合わせて載せ、その状態で加熱加圧接着（２０ｋｇ／ｃｍ²、１７５℃、３０ｍｉｎ）した（図１５参照）。つぎに、接着シート１３の開孔部１３ａに半田ペースト（タムラ化研社製：ＳＱ１０−１１）をスクリーン印刷で充填し、２２０℃でリフローしたのち、フラックスを洗浄除去し半田バンプ１４を形成した（図１６参照）。同様の方法により、もう一枚の半田バンプ１４付き両面回路基板１と、回路４形成まで行った両面回路基板１を製造し、これら３枚を位置合わせして重ね、加熱加圧（５０ｋｇ／ｃｍ²、１７５℃、６０ｍｉｎ）により一体化し（図１７参照）、６層構造の低熱膨張多層配線基板を作製した（図１参照）。
【００２９】
【実施例２】
所定位置に直径１５０μｍのパンチで３００μｍピッチにて孔２ａを開けた厚み５０μｍの３６アロイ箔２（Ｎｉ：３６重量％，Ｆｅ：６４重量％、熱膨張係数１．５ｐｐｍ／℃）の表裏両面に、厚み３５μｍのポリイミド系接着シート１１（新日鐡化学社製：ＳＰＢ−０３５Ａ）を用いて、加圧加熱接着（４０ｋｇ／ｃｍ²、２００℃、５ｍｉｎ）を行い（図８参照）、低熱膨張基板１８を作製した（図９参照）。つぎに、３６アロイ箔２の孔２ａと同じ位置に直径１００μｍのパンチを用いて貫通孔１ａを開けた（図１０参照）。上記貫通孔１ａ上部にメタルマスク（直径２００μｍ，厚み１００μｍ）を用いて、半田粉末（平均粒径１０μｍ）をスクリーン印刷したのち、プレス（１００ｋｇ／ｃｍ²、３０℃、５ｍｉｎ）により圧入し、過度量の半田をバフ研磨により取り除くことにより半田製ビア５を設けた（図１１参照）。つぎに、上記低熱膨張基板１８の表裏両面に、厚み１８μｍの銅箔４ａを加圧加熱接着（４０ｋｇ／ｃｍ²、２００℃、６０ｍｉｎ）を行い（図１２参照）、従来のエッチング法により表裏両面の銅箔４ａに回路４を形成して両面回路基板１を作製した（図１３参照）。
【００３０】
そののち、上記実施例１と同様にして、接着シート１３を仮接着し、半田バンプ１４を形成し、加熱加圧して全体を一体化し、層間の電気的接続を行い、６層構造の低熱膨張多層配線基板を作製した。
【００３１】
【比較例１】
所定位置に直径１５０μｍのパンチで３００μｍピッチにて孔２ａを開けた厚み５０μｍの３６アロイ箔２（Ｎｉ：３６重量％，Ｆｅ：６４重量％、熱膨張係数１．５ｐｐｍ／℃）の表裏両面に、厚み３５μｍのポリイミド系接着シート１１（新日鐡化学社製：ＳＰＢ−０３５Ａ）を加圧加熱接着（４０ｋｇ／ｃｍ²、２００℃、５ｍｉｎ）し、低熱膨張両面基板１８を作製した（図９参照）。つぎに、３６アロイ箔２の孔２ａと同じ位置に直径１００μｍのパンチを用いて貫通孔１ａを開けた。上記貫通孔１ａ上部に導電性ペーストをスクリーン印刷により充填したのち、硬化（１７５℃、６０ｍｉｎ）を行い、導電性ビア１５を設けた（図１８参照）。このとき、導電性ペーストは、導電性のフィラーとして平均粒径５μｍの球状銅粉末を、樹脂として熱硬化エポキシ樹脂を、硬化剤として酸無水物系の硬化剤をそれぞれ８５重量％、１２．５重量％、２．５重量％の割合で混合したものを使用した。つぎに、上記低熱膨張基板の表裏両面に、厚み１８μｍの銅箔４ａを加熱加圧接着（４０ｋｇ／ｃｍ²、２００℃、６０ｍｉｎ）を行い、従来のエッチング法により表裏両面の銅箔４ａに回路４を形成して両面回路基板１を作製した。
【００３２】
そののち、上記実施例と同様にして、接着シート１３を仮接着し、半田バンプ１４を形成し、加熱加圧して全体を一体化し、層間の電気的接続を行い、６層構造の低熱膨張多層配線基板を作製した。
【００３３】
【比較例２】
所定位置に直径１５０μｍのパンチで３００μｍピッチにて孔２ａを開けた厚み５０μｍの３６アロイ箔２（Ｎｉ：３６重量％，Ｆｅ：６４重量％，熱膨張係数１．５ｐｐｍ／℃）の表裏両面に、厚み１８μｍの銅箔４ａを厚み３５μｍのポリイミド系接着シート１１（新日鐡化学社製：ＳＰＢ−０３５Ａ）を用いて加圧加熱接着（４０ｋｇ／ｃｍ²、２００℃、６０ｍｉｎ）し、低熱膨張両面基板８を作製した（図１９参照）。さらに、３６アロイ箔２の孔２ａと同じ位置に直径１００μｍのパンチを用いて貫通孔１ａを開けた（図２０参照）。つぎに、図２１に示すように、めっきの厚み１０μｍの銅のスルーホールめっきを行い（スルーホールめっき部１６を形成し）、従来のエッチング法により表裏両面の銅箔４ａに回路４を形成して両面回路基板１を作製した（図２２参照）。
【００３４】
そののち、上記実施例と同様にして、接着シート１３を仮接着し、半田バンプ１４を形成し、加熱加圧して全体を一体化し、層間の電気的接続を行い、６層構造の低熱膨張多層配線基板を作製した。
【００３５】
【比較例３】
ポリイミド樹脂からなる絶縁層２１（厚み５０μｍ）の表裏両面に銅箔層２２（厚み１８μｍ）を設けてなる両面銅張ポリイミド基材２３（三井東圧社製：ＮＥＯＦＬＥＸ−２３１Ｒ）の所定の位置に直径１００μｍのパンチで貫通孔２３ａを開けた（図２３参照）。つぎに、上記実施例と同様にして、半田製ビア２４を設けたのち（図２４参照）、めっき、回路２５形成を行い、両面回路基板２６を作製した（図２５参照）。そののち、上記実施例と同様にして、接着シート１３を仮接着し、半田バンプ１４を形成し、加熱加圧して全体を一体化し、層間の電気的接続を行い、６層構造の多層配線基板を作製した。
【００３６】
【比較例４】
比較例３で使用した半田製ビア２４の代わりに、上記比較例１の導電性ビア１５を用いた以外は、比較例３と同様にして、６層配線基板を作製した。
【００３７】
上記のようにして作製した実施例１，２、比較例１〜４に記載した６層配線基板における各ビア５，１５，２４の電気的接続信頼性を熱衝撃試験（液層：−６５℃⇔１５０℃、各５ｍｉｎ）を用いて評価した。下記の表１には、各ビア５，１５，２４において導通不良が発生したサイクル数を示した。ここでは、抵抗値変化で±１０％以上の場合を導通不良と見なした。
【００３８】
【表１】

【００３９】
上記の表１から明らかなように、比較例２（従来のスルーホール構造を有した６層配線基板）においては、１００サイクル以下で導通不良が生じる。これに対して、実施例１，２、比較例３に示した６層配線基板は、１０００サイクルまで各ビア５の抵抗値変化は±１０％以内を維持しており、各回路４間の電気的接続が半田製導体５ａが充填されたビア５，２４により行われている６層配線基板の接続信頼性が高いことが明白である。また、各回路４間の電気的接続が導電性ビア１５により行われている比較例１と比較例４を比較したところ、芯材として、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２を使用することにより信頼性が大幅に向上している。Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２により、ビア１５周辺のＺ軸方向の変形量が抑制されたために比較例１の信頼性が向上したと考えられる。
【００４０】
また、実施例１，２、比較例１、比較例３〜４に関しては、任意の層間を微細なビア５，１５，２４で自由に接続できるため、設計の自由度が上がり、高密度配線を容易に実現できることは明白である。
【００４１】
さらに、上記両面回路基板１の絶縁層には、導体層４ａに対して１層の割合でＮｉ−Ｆｅ系合金箔２からなる低熱膨張の芯材が含まれている。実施例１，２および比較例１〜４に記載した６層配線基板の熱膨張率を室温（２５℃）から２００℃の範囲で測定したところ、下記の表２のようになった。
【００４２】
【表２】

【００４３】
上記の表２に示すように、芯材として、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔２を使用した実施例１，２および比較例１，２の６層配線基板の熱膨張率は極めて小さく、ベアチップ実装に適した基板であることが明白である。このように、実施例の低熱膨張多層配線基板は、ベアチップ実装に適した極めて電気的接続信頼性の高い基板であることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上のように、本発明により製造される多層配線基板によれば、スルーホールを設ける代りに、低融点金属を充填したビアホールを設けているため、温度サイクル試験等の環境加速試験においても内部やコーナー部に亀裂が生じず、接続信頼性が高い。また、低融点金属を充填したビアホール上に半田製導電体を設けて、積み重なる（上下に隣り合う）２つの両面回路基板の配線導体を電気的に接続することができるため、配線の自由度が大きい。また、本発明では、両面回路基板に接着シートを位置合わせして仮接着し、この接着シートに開けた開孔部に半田バンプを形成したのち、各両面回路基板を位置合わせして積重し加熱加圧して全体を一体化させているため、一回の加熱加圧により複数の両面回路基板を一体化することができる。と同時に、配線導体の層数が何層であっても、上記一回の加熱加圧により各配線導体間の電気的接続が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の製造方法により製造される多層配線基板の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】両面回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図３】上記両面回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図４】上記両面回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図５】上記両面回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図６】上記両面回路基板の製造工程を示す断面図である。
【図７】上記両面回路基板の断面図である。
【図８】両面回路基板の変形例の製造工程を示す断面図である。
【図９】上記変形例の製造工程を示す断面図である。
【図１０】上記変形例の製造工程を示す断面図である。
【図１１】上記変形例の製造工程を示す断面図である。
【図１２】上記変形例の製造工程を示す断面図である。
【図１３】上記変形例の断面図である。
【図１４】接着シートを示す断面図である。
【図１５】両面回路基板に接着シートを仮接着した状態を示す断面図である。
【図１６】接着シートに半田バンプを形成した状態を示す断面図である。
【図１７】各両面回路基板を積層する状態を示す断面図である。
【図１８】比較例１の製造工程を示す断面図である。
【図１９】比較例２の製造工程を示す断面図である。
【図２０】比較例２の製造工程を示す断面図である。
【図２１】比較例２の製造工程を示す断面図である。
【図２２】比較例２の製造工程を示す断面図である。
【図２３】比較例３の製造工程を示す断面図である。
【図２４】比較例３の製造工程を示す断面図である。
【図２５】比較例３の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１両面回路基板
２合金箔
３絶縁層
４回路
５ａ，７半田製導電体
６接着剤層

Claims

メタルコアを基体とした有機高分子樹脂からなる絶縁層の両面に配線導体が設けられこれら両配線導体が低融点金属が充填されたビアホールにより電気的に接続された複数の両面回路基板が、接着剤層を介して積層一体化され、上記接着剤層には、これを挟む２つの両面回路基板の配線導体に当接する部分のうち、上記２つの両面回路基板の少なくとも１つのビアホールに対面する位置に孔が穿設され、上記穿孔部に半田製導電体が設けられ、上記半田製導電体により上記２つの両面回路基板の配線導体が電気的に接続されている多層配線基板を製造する方法であって、メタルコアを基体とした有機高分子樹脂からなる絶縁層を有し上記メタルコアの所定の位置に孔が開けられた基材を準備し、その基材の上記孔に対応する部分に、上記孔の内周面と離間するよう上記孔より小さいビアホールを開けてこのビアホールに低融点金属粉末もしくはペースト状低融点金属をスクリーン印刷により供給しプレスにより圧入し、この圧入後に上記基材の両面に配線導体を設け両面回路基板を形成する工程と、上記両面回路基板のビアホールに対応する位置に開孔した接着シートを準備する工程と、上記両面回路基板のビアホールに上記接着シートの開孔部を位置合わせした状態で上記両面回路基板に接着シートを仮接着する工程と、接着シート仮接着後に各接着シートの開孔部に印刷により半田ペーストを充填し加熱溶融させて半田バンプを形成する工程と、半田バンプ形成後に上記両面回路基板の配線導体が所定の電気的接続を行えるよう位置合わせして上記両面回路基板を複数枚積み重ね加熱加圧して全体を一体化させる工程を備えていること特徴とする多層配線基板の製造方法。
上記低融点金属が、Ｓｎ，Ｐｂ，Ａｇ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｓｂ，Ｃｕから選ばれた少なくとも１種類からなる半田製導電体である請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
上記メタルコアが、Ｆｅ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｃｏあるいはこれらを含む合金からなる金属箔である請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
上記メタルコアが、Ｎｉ−Ｆｅ系合金箔であり、Ｎｉ含有量が３１〜５０重量％で、かつ、その厚みが１０μｍ〜１００μｍの範囲である請求項１記載の多層配線基板の製造方法。