JP4728054B2 - 多層配線用基材および多層配線用基材の製造方法および多層配線板 - Google Patents

Description

この発明は、多層配線用基材および多層配線用基材の製造方法および多層配線板に関し、特に、電子部品を実装する配線板やパッケージ基板に用いられる多層配線板用基材およびフレキジブル多層配線板に関するものである。

電子機器の軽薄短小化、半導体チップや部品の小型化および端子の狭ピッチ化に伴いプリント配線板（配線基板）にも実装面積の縮小や配線の精細化が進んでいる。同時に、情報関連機器では、信号周波数の広帯域化に対応して部品間を連結する配線の短距離化が求められており、高密度、高性能を達成するためのプリント配線板の多層化は必要不可欠となっている。

多層プリント配線板（多層配線板）には、絶縁性基材にバイヤホール（貫通孔）を形成し、そのバイヤーホールに導電性樹脂組成物（導電性ペースト）を充填することによって基板表裏の導通（層間導通）を得るもの（例えば、特許文献１、２）、絶縁性基材をポリイミド等の可撓性樹脂フィルムで構成したものがある（例えば、特許文献３）。そして、多層配線板の高密度化に伴い、配線板に形成される配線パターン（導体パターン）の微細化が進み、積層数が多くなる傾向がある。

多層配線板の多層積層の層間接続技術としては、上記の導電性ペーストを用いた多層配線板が実用化され、多層配線板の用途が急速に拡大し始めている。導電性ペーストを用いた多層配線板では、スクリーン印刷法によって導電性ペーストをプリント配線板の絶縁性基材に形成されたバイヤホールに作業性よく高速度で充填でき、めっきによるものに比べて生産性が著しく高い。

また、絶縁性基材の一方の面に配線パターンをなす導体層を有する銅箔付きフィルムを出発材として、絶縁性基材の表面（導体層とは反対側の表面）にＰＥＴ等によるカバー層（マスクフィルム）を形成してバイヤホールを形成し、カバー層側からスクリーン印刷法等によって導電ペーストの充填を行ない、導電性ペーストを仮硬化させた後に、カバー層を除去することにより、カバー層の厚さに相当する高さの導電性ペーストによる突起部を形成した多層配線用基材が提案されている（例えば、特許文献４、５、６）。

この多層配線用基材では、多層化工程時のプレス圧によって導電性ペースト突起部を導通相手の配線パターン表面に押し付けたり、突き刺したりすることにより、バイアホールの導電性ペーストと配線パターンとの導通接触をよくし、導電性ペーストと配線パターンとの接触抵抗を下げることが行なわれている。

しかし、この手法を用いると、多層化工程のプレス時に、導電性ペーストによる突起と層間接着を行う接着剤の硬さとが異なるために、厚さ方向に歪みを生じると云う問題点がある。導電性ペーストによる突起部を有する多層配線用基材による多層配線板の問題点を図９（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。

多層配線用基材は、２枚の多層配線用基材１００と１１０とを積層接着したものである。

上層の多層配線用基材１００は、ポリイミド樹脂フィルム等による絶縁性基材１０１の一方の面（上面）に導体パターン１０２を形成され、絶縁性基材１０１の他方の面（下面）にフィルム状接着層１０３を貼り合わされ、絶縁性基材１０１とフィルム状接着層１０３にあけられたバイヤホール１０４に導電性ペースト１０５が充填され、フィルム状接着層１０３の側に導電性ペースト１０５による突起部１０６を有する。

最下層の多層配線用基材１１０は、ポリイミド樹脂フィルム等による絶縁性基材１１１の一方の面（上面）に導体パターン１１２を形成されている。

多層配線用基材１００と１１０は、加熱プレスによってフィルム状接着層１０３によって互いに接着され、積層される。突起部１０６は図９（ｂ）に示されているように、積層時に、下層の多層配線用基材１１０の導体パターン１１２に強く密着し、電気的接続を強化する役割をはたす。

しかし、多層配線用基材１００、１１０の積層が加熱プレスにより行われることにより、この積層工程時に接着層１０３が軟化して流動性をもち、導電性ペースト１０５の突起１０６が接着層１０３に比べ硬いことから、図９（ｂ）や図１０に示されているように、積層体に波打ち状の歪みを生じる。

この波打ち状の歪みは、絶縁性基材１０１がポリイミド等の可撓性フィルムによって構成されるフレキシブル多層配線板において顕著になる。

そして、このような波打ち状の歪みは、電子部品の実装性能を阻害する原因になる。また、図１０に示されているように、ビア・オン・ビアでない層間導通部では、その接続信頼性に支障をきたす。
特開平６−３０２９５７号公報 特開平９−８２８３５号公報 特開２００１−２３７５１２号公報 特開平７−１４７４６４号公報 特開２００２−２６５２２号公報 特開２００２−３５３６１９号公報

この発明が解決しようとする課題は、多層配線用基材の多層化時に、接着層と導電性ペースト等によるバイヤホール充填の導電性材料との硬さの違いにより、多層配線用基材の積層体、つまり多層配線板に波打ち状の歪みが生じることを回避し、電子部品の実装性能の向上を図ることである。

この発明による多層配線用基材は、絶縁性基材と、前記絶縁性基材の一方の面に配線パターンを形成されて配線層をなす導体層と、前記絶縁性基材の他方の面に形成された歪み抑制層と、前記絶縁性基材の前記歪み抑制層側の面に形成された接着層と、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通して形成された貫通孔と、
前記貫通孔に充填された導電性材料と、を有している。

この発明による多層配線用基材は、好ましくは、前記導電性材料が、前記接着層の表面より外方に突出した突起部を有している。
この発明による多層配線用基材は、好ましくは、前記歪み抑制層が、金属箔により構成され、前記貫通孔の前記導電性材料との短絡を避けるべく前記貫通孔の外周囲を除く部分に設けられている。

この発明による多層配線用基材は、好ましくは、前記歪み抑制層が、複数個に分離して配置されている。

この発明による多層配線用基材は、好ましくは、前記歪み抑制が、格子状あるいは網目状のスリットにより、複数個に分離して配置されている。

この発明による多層配線用基材は、好ましくは、前記絶縁性基材が可撓性材料により構成され、フレキジブル多層配線板用の基材である。

この発明による多層配線用基材の製造方法は、絶縁性基材の一方の面に配線パターンを形成されて配線層をなす導体層を形成する工程と、前記絶縁性基材の他方の面に歪み抑制層を形成する工程と、前記絶縁性基材の前記歪み抑制層側の面に接着層を形成する工程と、前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するような貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電性材料を充填する工程と、を有している。
この発明による多層配線用基材の製造方法は、好ましくは、前記導電性材料が、前記接着層の表面より外方に突出した突起部を有している。
この発明による多層配線基板は、上述の発明の製造方法によって形成された多層配線用基材を積層して形成したものである。
この発明による多層配線基板は、好ましくは、前記導電性材料の充填された貫通孔の位置がずれるように前記多層配線用基材を積層して形成したものである。

この発明による多層配線用基材では、金属箔や絶縁性基材より高剛性の樹脂シート等による歪み抑制層が絶縁性基材と接着層との間に存在することにより、積層時の接着層と貫通孔に充填されている導電性材料との硬さの違いによって多層配線用基材の積層体である多層配線基板（多層配線用基材）に波打ち状の歪みが生じることが回避される。

これにより、多層配線基板の平坦性が改善され、多層配線基板における電子部品の実装性能が向上する。

この発明による多層配線用基材、多層配線板およびその製造工程の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。

図１（ａ）に示されているように、ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマ等による可撓性樹脂フィルム製の絶縁性基材１１の両面に銅箔層（導体層）１２、１３を有する両面銅張り積層板（例えば、銅箔厚さ１０μｍ、ポリイミドフィルム厚さ２５μｍ）１０を出発材とし、図１（ｂ）に示されているように、銅箔層１２と１３を塩化鉄を用いた銅エッチング法によってエッチングする。

銅箔層１２は、エッチングにより、配線パターンを形成されて配線層１４をなす。

銅箔層１３は、エッチングによって、層間導通のための貫通孔（バイアホール）形成予定部Ａの部分を、後述の貫通孔１８の内径より充分に大きい径をもって除去され、歪み抑制層１５をなす。

歪み抑制層１５は、図１（ｂ）に示されているように、配線層１４の配線パターンに重ならないようにパターンニングすることもできる。これにより、厚み及び厚さ方向の剛性が面内で均一になる。

つぎに、図１（ｃ）に示されているように、絶縁性基材１１の歪み抑制層１５の側の面に、例えば、エポキシ樹脂とアクリル系エラストマからなるフィルム状熱硬化接着剤シート（厚さ２５μｍ）を、１００℃、３０秒で熱ラミネートして接着層１６を形成する。

これにより、絶縁性基材１１と接着層１６との間に、歪み抑制層１５が、これらに挟まれた状態で介在する。

そして、さらに、接着層１６の表面に、カバー層１７として、たとえば、ポリイミドフィルム（厚さ２５μｍ）を、１００℃、３０秒で熱ラミネートして貼り合わせる。

つぎに、図１（ｄ）に示されているように、所定位置（貫通孔形成予定部Ａ）に、ＵＶ−ＹＡＧレーザ（波長３３５ｎｍ）により、絶縁性基材１１と接着層１６とカバー層１７を貫通した貫通孔（バイヤホール）１８を明ける。貫通孔１８は、孔径が１００μｍ程度で、配線層１４の裏面に到達して配線層１４の裏面を穴底面とする層間導通用の穴である。

配線層１４が貫通孔１８と対応する部分の中央位置には、孔径が３０μｍ程度の小孔１９が貫通形成されている。小孔１９は、後の導電性ペースト充填工程で、空気抜き孔として作用して導電性ペースト充填がスムーズに行われるように設けられるものである。

つぎに、図１（ｅ）に示されているように、小孔１９から空気を減圧吸引しながら、カバー層１７の側より導電性ペースト２０をスキージ５０によるスクリーン印刷法によって貫通孔１８と小孔１９に充填する。この導電性ペースト２０の充填は、図１（ｆ）に示されているように、カバー層１７の表面に到達するまで、すり切り一杯に行う。

導電性ペースト２０は、銀、銅、カーボン混合物等、導電機能を有する金属粉末を樹脂バインダに混入したものを、溶剤を含む粘性媒体に混ぜてペースト状にしたである。

導電性ペースト２０の充填は、スキージ５０によるスクリーン印刷法以外に、ディスベンス法、インクジェット法等によって行うこともできる。

導電性ペースト２０の充填完了後、加熱によって導電性ペースト２０の半硬化処理を行う。

この後に、図１（ｇ）に示されているように、カバー層１７を剥離等によって除去する。これにより、剥離されたカバー層１７の厚さ相当分、接着層１６の表面より外方に突出した突起部２１を含む導電性ペースト２０による層間導通部が形成され、歪み抑制層１５を含む一枚の多層配線用基材３０が完成する。

なお、歪み抑制層１５は、導電性ペースト２０による層間導通部においては、貫通孔１８の内径より充分に大きい径をもって除去されているから、層間導通部の導電性ペースト２０と電気的に短絡することがない。

図１（ｈ）、（ｉ）は、多層配線用基材３０を用いた多層配線板の製造工程を示している。

多層配線用基材３０は、多層配線板の上層側の多層配線用基材をなし、この実施形態では、最下層の多層配線用基材４０とで、２層の多層配線板を構成する。

最下層の多層配線用基材４０は、ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、液晶ポリマ等による可撓性の絶縁性基材４１の一方の面に、銅箔層をエッチングして形成された配線層４２を有する。

図１（ｈ）に示されているように、多層配線用基材３０は、図１（ｇ）に示されている状態より上下反転して、多層配線用基材４０上に位置合わせ配置される。多層配線用基材３０と４０は、所定加熱温度、所定加圧力による加熱プレスにより図１（ｉ）に示されているように、接着層１６によって互いに積層接着される。この加熱により、層間導通部をなす導電性ペースト２０が本硬化（完全硬化）する。

この積層により、導電性ペースト２０は、突起部２１が符号２２によって示されているように下層側の配線層４２に突き当たって押し潰されたような状態で、上層側の配線層１４と下層側の配線層４２とを導通接続する。

このような積層接着工程において、絶縁性基材１１より高剛性（銅箔製：高硬度）の歪み抑制層１５が、絶縁性基材１１の接着層１６の側に裏打ちされたような状態で存在するから、接着層１６と導電性ペースト２０との硬さの違いによって、絶縁性基材１１ならびに接着層１６に波打ち状の歪みが生じることが抑制される。これにより、図１（ｉ）に示されているように、平滑性に優れた多層配線板、特に、フレキシブル多層配線板が得られ、フレキシブル多層配線板における電子部品の実装性能が向上する。

図２は、２枚の多層配線用基材３０と最下層の多層配線用基材４０による３層の多層配線板の例を示している。なお、図２において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

図２に示されているように、ビア・オン・ビアでない層間導通部を含む多層配線板でも、絶縁性基材１１より高剛性（高硬度）の歪み抑制層１５が、絶縁性基材１１の接着層１６の側に裏打ちされたような状態で存在するから、接着層１６と導電性ペースト２０との硬さの違いによって、絶縁性基材１１ならびに接着層１６に波打ち状の歪みが生じることが抑制される。

歪み抑制層１５が、上述した実施形態のように、銅箔層である場合には、汎用の両面銅張り積層板を出発材とすることができるから、製造工程を簡素化できて安価に製造できるが、本発明は、これに限られることはなく、歪み抑制層１５は、絶縁性基材１１より高剛性（高硬度）のシート状材料であればよい。フレキシブル多層配線板の場合には、歪み抑制層１５は、フレキシブル多層配線板の可撓性を大きく阻害しない程度の可撓性を有している必要がある。

この条件を満たす歪み抑制層として、銅箔層による歪み抑制層１５以外に、図３に示されているように、接着性を有する樹脂フィルムによる歪み抑制層２５がある。

樹脂フィルム製の歪み抑制層２５は、電気絶縁性を有するから、層間導通部の導電性ペースト２と電気的短絡を避ける考慮を必要としない。従って、歪み抑制層２５にも、バイアホール成形時に、貫通孔１８（図１（ｄ）参照）と同径の貫通孔が設けられればよく、工程増加を招かない。

また、図４、図５に示されているように、一枚の大判の多層配線用基材６０より複数の製品部６１を打ち抜き、一枚の多層配線用基材６０より複数個の製品部６１を得る場合には、つまり、製品部６１と、製品部６１の周りにあって製品部６１の打ち抜きにより、スケルトン状になる余剰代部６２となる部分を有するようなものの場合には、この余剰代部６２にのみ歪み抑制層１５を配置するようにしても良い。

このような場合も、積層時に、接着層１６と導電性ペースト２０との硬さの違いによって、絶縁性基材１１ならびに接着層１６に波打ち状の歪みが生じることが、余剰代部６２にある歪み抑制層１５によって抑制される。そして、製品部６１には、製品として不要な歪み抑制層１５が存在することがないから、歪み抑制層１５が製品部６１の電気的信頼性を低下することがない。

また、図６、図７、図８に示されているように、歪み抑制層１５は、格子状あるいは網目状にしてもよい。

この場合には、熱キュア時に、絶縁性基材１１と歪み抑制層１５との間に生じた水分が外部へ逃げ易くなり、絶縁性基材１１と歪み抑制層１５との接着力の低下が防止される。また、スリット２４に接着層１６が入り込むことにより、接着層１６による層間接着強度も改善される。

（ａ）〜（ｉ）は、この発明による多層配線用基材、多層配線板およびその製造工程の一つの実施形態を示す工程図（断面図）である。 この発明による多層配線用基材を用いた多層配線板の一つの実施形態を示す断面図である。 この発明による多層配線用基材の他の実施形態を示す断面図である。 この発明による多層配線用基材の他の実施形態を示す平面図である。 図４の線Ｖ−Ｖに沿った拡大断面図である。 この発明による多層配線用基材の他の実施形態を示す平面図である。 他の実施形態による多層配線用基材の斜視図である。 他の実施形態による多層配線用基材の拡大断面図である。 従来における導電性ペーストによる突起部を有する多層配線用基材による多層配線板の問題点の説明図である。 従来における導電性ペーストによる突起部を有する多層配線用基材による多層配線板の問題点の説明図である。

符号の説明

１０ 両面銅張り積層板
１１ 絶縁性基材
１２、１３ 銅箔層
１４ 配線層
１５、２５ 歪み抑制層
１６ 接着層
１７ カバー層
１８ 貫通孔
１９ 小孔
２０ 導電性ペースト
２１ 突起部
３０ 多層配線用基材
４０ 多層配線用基材
４１ 絶縁性基材
４２ 配線層

Claims (10)

1. 絶縁性基材と、
   前記絶縁性基材の一方の面に配線パターンを形成されて配線層をなす導体層と、
   前記絶縁性基材の他方の面に形成された歪み抑制層と、
   前記絶縁性基材の前記歪み抑制層側の面に形成された接着層と、
   前記絶縁性基材と前記接着層を貫通して形成された貫通孔と、
   前記貫通孔に充填された導電性材料と、を有する多層配線用基材。
2. 前記導電性材料が、前記接着層の表面より外方に突出した突起部を有している請求項１記載の多層配線用基材。
3. 前記歪み抑制層は、金属箔により構成され、前記貫通孔の前記導電性材料との短絡を避けるべく前記貫通孔の外周囲を除く部分に設けられている請求項１又は２記載の多層配線用基材。
4. 前記歪み抑制層は、複数個に分離して配置されている請求項１〜３の何れか１項記載の多層配線用基材。
5. 前記歪み抑制層は、格子状あるいは網目状のスリットにより、複数個に分離して配置されている請求項４記載の多層配線用基材。
6. 前記絶縁性基材が可撓性材料により構成され、フレキジブル多層配線板用の基材である請求項１〜５の何れか１項記載の多層配線用基材。
7. 絶縁性基材の一方の面に配線パターンを形成されて配線層をなす導体層を形成する工程と、
   前記絶縁性基材の他方の面に歪み抑制層を形成する工程と、
   前記絶縁性基材の前記歪み抑制層側の面に接着層を形成する工程と、
   前記絶縁性基材と前記接着層を貫通するような貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔に導電性材料を充填する工程と、を有する多層配線用基材の製造方法。
8. 前記導電性材料が、前記接着層の表面より外方に突出した突起部を有している請求項７記載の多層配線用基材の製造方法。
9. 請求項７又は８に記載の製造方法によって形成された多層配線用基材を積層して形成された多層配線板。
10. 前記導電性材料の充填された貫通孔の位置がずれるように前記多層配線用基材を積層して形成された請求項９記載の多層配線板。

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