JP5556984B2 - 多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層配線基板およびその製造方法に関し、詳しくは、樹脂層を介して配設された導体パターンが層間接続用導体を介して接続された構造を有する多層配線基板およびその製造方法に関する。

近年、配線導体を３次元的に配置した多層配線基板が種々の用途に広く用いられるに至っている。そして、これまでは、セラミック層と導体パターンが積層された構造を有するセラミック多層配線基板が多用されてきたが、近年、樹脂層と導体パターンが積層された構造を有する多層配線基板も用いられるに至っている。

ところで、絶縁層に樹脂を用いた多層配線基板においては、通常、絶縁層である樹脂層（通常は熱可塑性樹脂層）に配設されたビアホール用貫通孔内に金属粒子とバインダを含有する導電性ペーストを充填した後、積層し、加熱しつつ圧着することによって、樹脂層の接合・一体化と、導体パターンの層間接続とを行っている。

また、これまで、導体パターンの層間接続の方法として、ビアホール用導体を例えばＣｕめっきなどにより形成し、層間接続を行うビアフィリング法（ビアフィリングめっき法）や、ビアホール用貫通孔内に導電性ペーストを充填することによりビアホール導体を形成し、これにより層間接続を行う方法などが提案されてきた。

しかしながら、上記のビアフィリング法の場合、ビアホール用貫通孔の内部に空洞ができやすく信頼性を確保することが困難である、めっきに時間がかかり製造コストの増大を招く、などの問題点がある。

また、導電性ペーストを充填して固化させる方法の場合、導電性ペーストの種類により、種々の問題点がある。

例えば、導電成分である金属粒子が、加熱を伴う積層、圧着の工程で溶融するような導電性ペーストを用いる場合、導体パターンとの界面に合金層が形成され、この合金層を介して導体パターンとの導通が得られることになるが、形成される合金層が脆く、クラックを生じやすいという問題点がある。
また、例えば、導電成分である金属粒子が、積層、圧着の工程で溶融しない導電性ペーストを用いる場合、金属粒子と導体パターンとが接触することにより導通が得られることになるが、この場合、吸湿により抵抗値が上昇するという問題点がある。

また、ビアホール用貫通孔に導電性ペーストを充填する方法で、層間接続を行う方法においては、例えば、導体パターンがＣｕからなるものである場合、導体パターンの表面に酸化膜が形成され、この酸化膜の存在により層間接続における抵抗値が高くなるという問題点がある。

そこで、このような問題点を解決するため、酸化膜除去剤（いわゆるフラックス）を導電性ペースト中に含めるようにした技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、この方法のように、導電性ペーストにフラックスを含めると、酸化膜を除去することはできるが、その後の経時的な抵抗値の増大を招くという問題点があり、導体パターンを層間接続する場合における抵抗値の問題の本質的な解決策にはなり得ないのが実情である。

特開平６−２６２３７５号公報

本発明は、上記課題を解決するものであり、樹脂層を介して配設された導体パターンを、導電性ペーストを用いてなる層間接続用導体を介して確実に接続することが可能で、その後の製品の段階における接続安定性にも優れた、信頼性の高い多層配線基板、および該多層配線基板を効率よく製造することが可能な多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の多層配線基板は、
ビアホール用貫通孔に配設されたビアホール導体を有する樹脂層と、パターン化された導体層とが積層され、所定の前記導体層が前記ビアホール導体を介して層間接続された構造を有する多層配線基板であって、
前記導体層は、第１の金属を主成分とする第１導体層と、前記第１導体層の表裏両主面の全面に配設された、前記第１の金属よりも貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備え、
前記導体層と前記ビアホール導体とは、互いに接触することにより導通していること
を特徴としている。

前記第２導体層を構成する前記第２の金属は、貴金属であることが望ましい。

前記樹脂層は、熱可塑性樹脂よりなるものであることが望ましい。

また、本発明の多層配線基板の製造方法は、
ビアホール用貫通孔に配設されたビアホール導体を有する樹脂層と、パターン化された導体層とが積層され、所定の前記導体層が前記ビアホール導体を介して層間接続された構造を有する多層配線基板の製造方法において、
第１の金属を主成分とする第１導体層と、前記第１導体層の表裏両主面の全面に配設された、前記第１の金属よりも貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備える導体層を用意する第１の工程と、
前記導体層を用いて、ビアホール用貫通孔が形成された樹脂層の表面に、パターン化された導体層が、その一部が前記ビアホール用貫通孔を覆うように配設された基材層を形成する第２の工程と、
前記ビアホール用貫通孔に、前記基材層を積層、圧着する際の温度よりも融点の高い金属粒子を導電成分とする導電性ペーストを充填する第３の工程と、
前記第３の工程で前記ビアホール用貫通孔に前記導電性ペーストが充填された前記基材層を、各基材層は一体化するが、前記導電性ペースト中の前記金属粒子が溶融しない温度条件下に積層，圧着することにより、前記導体層と前記ビアホール導体とを電気的に接続させる第４の工程と
を備えていることを特徴としている。

本発明の多層配線基板において、前記第２導体層を構成する前記第２の金属は、貴金属であることが望ましい。

また、前記樹脂層は、熱可塑性樹脂よりなるものであることが望ましい。

導体層が、第１の金属を主成分とする第１導体層と、第１導体層の表裏両主面の全面に配設された、第１の金属よりも貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備えており、導体層とビアホール導体とは、互いに接触することにより導通するように構成されているため、導体層とビアホール導体との導通信頼性の高い多層配線基板を得ることが可能になる。

すなわち、導体層が、第１導体層と、第１導体層の表裏両主面の全面に配設された、第１導体層より貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備えているので、導体層のビアホール導体との接触面に酸化膜が形成されることが防止される。その結果、フラックスを含まない導電性ペーストを用いてビアホール導体を形成し、このビアホール導体と導体層とを互いに接触させることにより、導体層がビアホール導体を介して確実に層間接続され、その後の製品の段階における接続安定性にも優れた、信頼性の高い多層配線基板を得ることが可能になる。
なお、本発明の多層配線基板において、第２導体層は、その厚みを０．１μｍ〜数μｍとすることが望ましい。

また、第２導体層を構成する第２の金属として貴金属を用いることにより、導体層のビアホール導体との接触面に酸化膜が形成されることをさらに確実に防止して、ビアホール導体と導体層とが互いに接触することにより確実に電気的に接続された、より信頼性の高い多層配線基板を得ることが可能になる。
なお、貴金属の例としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄなどを挙げることができる。

前記樹脂層が、熱可塑性樹脂である場合、樹脂層と導体層とを積層した後、所定の条件で圧着することにより、全体を一体化すると同時に、導体層を層間接続させることが可能になり、生産性に優れた多層配線基板を提供することが可能になる。

また、本発明の多層配線基板の製造方法は、第１の金属を主成分とする第１導体層と、前記第１導体層の表裏両主面の全面に配設された、前記第１の金属よりも貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備える導体層を用意し、この導体層を用いて、ビアホール用貫通孔が形成された樹脂層の表面に、パターン化された導体層が、その一部が前記ビアホール用貫通孔を覆うように配設された基材層を形成し、このビアホール用貫通孔に、基材層を積層、圧着する際の温度よりも融点の高い金属粒子を導電成分とする導電性ペーストを充填した後、各基材層は一体化するが、導電性ペースト中の金属粒子は溶融しない温度条件下に積層，圧着することにより、導体層とビアホール導体とを電気的に接続させるようにしているので、導体層とビアホール導体とが確実に導通した信頼性の高い多層配線基板を得ることが可能になる。

すなわち、導体層が、第１導体層と、第１導体層より貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備えているので、フラックスを含まない導電性ペーストを用いた場合にも、導体層の、ビアホール導体との接触領域の表面に酸化膜が形成されることを防止することが可能になる。その結果、導体層がビアホール導体と接触することにより確実に電気的に接続され、その後の製品の段階における接続安定性にも優れた、信頼性の高い多層配線基板を効率よく製造することが可能になる。

また、第２導体層を構成する第２の金属として貴金属を用いることにより、ビアホール導体と導体層とが互いに接触することにより電気的に接続された多層配線基板をより確実に製造することができる。

また、前記樹脂層は、熱可塑性樹脂よりなるものを用いた場合、積層工程における条件（例えば、温度やプレス圧力などの条件）を適切に制御することにより、効率よく、各基材層を一体化すると同時に、導体層とビアホール導体とを接触させて電気的に接続することが可能になり、多層配線基板を効率よく製造することが可能になる。

(ａ)は、本発明の実施例にかかるフレキシブル基板（多層配線基板）の構成を模式的に示す図，(ｂ)はその要部を拡大して示す図である。 (ａ)，(ｂ)，(ｃ)は、図１の多層配線基板の製造方法を説明する図である。 図１の多層配線基板の製造方法を説明する図であって、図２(ｃ)の工程に続く工程を示す図である。 図１の多層配線基板の製造方法を説明する図であって、図３の工程に続く工程を示す図である。

以下に本発明の実施例を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。

図１は本発明の一実施例にかかるフレキシブル基板（多層配線基板）の構成を模式的に示すであり、(ａ)は正面断面図、(ｂ)は要部を拡大して示す要部拡大断面図である。

図１(ａ)，(ｂ)に示すように、このフレキシブル基板（多層配線基板）１０は、基材層Ａ（図２(ｃ)，図３，図４）を構成する樹脂層（この実施例１では熱可塑性樹脂層）１と、熱可塑性樹脂層１の表面に配設された、所定のパターンを有する導体層(導体パターン)２と、熱可塑性樹脂層１に配設されたビアホール用貫通孔３内に充填、配設され、導体層２を層間接続させるビアホール導体４とを備えている。

また、この多層配線基板１０において、樹脂層１は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの、融点が２５０℃以上の熱可塑性樹脂から形成されている。

なお、樹脂層１を構成する樹脂は必ずしも、熱可塑性樹脂に限られるものではなく、場合によっては、熱硬化性樹脂を用いることも可能である。

導体層２は、本発明における第１の金属であるＣｕからなる第１導体層２１と、第１導体層２１の表裏両主面の全面に配設された第２導体層２２とを備えている。この第２導体層２２は、第１導体層２１を構成するＣｕよりも貴で、耐食性の高いＰｄ（本発明におけるの第２の金属）から形成されている。

また、ビアホール導体４は、Ａｇを主成分とする導電性ペーストをビアホール用貫通孔３に充填して固化させることにより形成されている。

この実施例１の多層配線基板１０においては、図１(ｂ)に示すように、導体層２を構成する第１導体層２１は、第１導体層を構成するＣｕより貴で、耐食性の高いＰｄからな る第２導体層２２により被覆されているため、導体層２の表面に酸化膜が形成されることがなく、ビアホール導体４は、表面が酸化されていない導体層２（の表面の第２導体層（Ｐｄ層））２２と接触して、確実に電気的に接続される。

さらに、図１(ｂ)に示すように、第２導体層２２は、ビアホール導体４を構成するＡｇ粒子４ａの表面の酸化膜（図示せず）を突き破って、Ａｇ粒子４ａと直接に接触し、Ａｇ粒子４ａと第２導体層２２（すなわち導体層２）の界面における抵抗値を低減することが可能になるとともに、導体層２を構成する第１導体層２１は耐食性に優れた第２導体層２２により被覆されているため、吸湿などにより導体層２とビアホール導体４の接合界面が酸化されることによる抵抗値の上昇を抑制することが可能になる。
その結果、導体層２がビアホール導体４を介して確実に層間接続された、信頼性の高い多層配線基板１０を提供することが可能になる。

次に、この多層配線基板１０の製造方法について説明する。
(１)まず、図２(ａ)に示すように、液晶ポリマー（ＬＣＰ）や、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などに代表される２５０℃以上の融点を持つ熱可塑性樹脂からなる絶縁層である熱可塑性樹脂層１に、第１導体層２１となるＣｕ箔（第１導体層用の金属層）２１ａと、その表裏両主面の全面にめっきにより形成された、第２導体層２２となる、Ｃｕよりも貴で、耐食性の高いＰｄからなる第２導体層用の金属層２２ａとを有する、パターニング前の導体層（金属箔）２ａを貼り付けたシートを用意する。なお、第２導体層用の金属層２２ａは、めっき以外にスパッタなどの薄膜形成方法によっても形成することが可能である。

(２)それから、熱可塑性樹脂層１上の金属箔２ａをエッチングして、図２(ｂ)に示すように、所望のパターンの導体層（導体パターン）２を形成する。
なお、導体層（導体パターン）２を形成するにあたっては、例えば、金属箔２ａの表面に、所定のレジストパターンを形成し、エッチング液に浸漬してエッチングを行った後、レジストパターンを除去することにより、図２(ｂ)に示すような所望の導体パターン２を形成することができる。
ただし、予めパターン化した金属箔を張り付けるようにすることも可能である。

(３)次に、レーザ加工により、図２(ｃ)に示すように、熱可塑性樹脂層１の所定の位置にビアホール用貫通孔３を形成する。なお、レーザ加工においては、導体層（導体パターン）２が形成されていない方の面からレーザを照射して、導体層（導体パターン)２の裏面に達するようにビアホール用貫通孔３を形成する。これにより、ビアホール用貫通孔３が形成された熱可塑性樹脂層１の表面に、パターン化された導体層（導体パターン）２が、その一部がビアホール用貫通孔３を覆うように配設された構造を有する基材層Ａが得られる。

なお、図２(ｃ)に示す、基材層Ａを形成する手順は、上記(１)〜(３)の手順に限られるものではなく、例えば、熱可塑性樹脂層１にビアホール用貫通孔３を形成した後にエッチングを行い、所望のパターンの導体層２を形成するようにしてもよく、さらに他の手順で形成してもよい。

(４)次に、図３に示すように、各熱可塑性樹脂層１(基材層Ａ）毎に、ビアホール用貫通孔３にＡｇ粒子を主成分とする導電性ペースト１４を充填する。

(５)それから、図４に示すように、各熱可塑性樹脂層１(基材層Ａ）を所定の順に積層し、真空プレスにより、導電性ペースト中の金属粒子（Ａｇ粒子）の融点よりも低い温度であって、かつ、熱可塑性樹脂層１が可塑性を示すが溶融はしない温度（例えば２５０℃〜３５０℃）で圧着する。なお、この２５０℃〜３５０℃の温度は、導体層２を構成する第１導体層（Ｃｕ層）２１および第２導体層（Ｐｄ層）２２の溶融しない温度でもある。

なお、図４において、最上層は図３に示す構成の熱可塑性樹脂層（基材層）Ａであるが、上から２層目および３層目の基材層としては、導体層（導体パターン）２の形状およびビアホール用貫通孔３の配設位置が、最上層のものとは異なる熱可塑性樹脂層（基材層）Ａを用いている。

この積層、圧着の工程で、各熱可塑性樹脂層１間の圧着（接合）が完了し、全体が完全に一体化する。

さらに、この積層、圧着の工程で、第２導体層２２は、ビアホール導体４を構成するＡｇ粒子４ａの表面の酸化膜を突き破って、Ａｇ粒子４ａと直接に接触する。そのため、Ａｇ粒子４ａと導体層２の界面における抵抗値を低減することが可能になる。また、導体層２を構成する第１導体層２１は耐食性に優れた第２導体層２２により被覆されているため、吸湿などにより導体層２とビアホール導体４の接合界面が酸化されることによる抵抗値の上昇を抑制することが可能になる。
その結果、導体層２がビアホール導体４を介して確実に層間接続された、信頼性の高い多層配線基板１０を確実に製造することが可能になる。

なお、上記実施例では、第１導体層２１となる第１導体層用の金属層２１ａがＣｕ層（Ｃｕ箔）であり、第２導体層２２となる第２導体層用の金属層２２ａがＰｄ層である場合を例にとって説明したが、第１導体層用の金属層２１ａとしてＣｕ以外の導体材料を用いることが可能であり、また、第２導体層用の金属層２２ａとしても、第１導体層を構成する金属よりも貴で、耐食性に優れているという要件を満たす範囲において、種々の金属材料、例えば、Ｐｔ、Ａｕなどを用いることが可能である。

また、上記実施例の多層配線基板１０においては、表面に露出した導体層（導体パターン）２を構成する第１導体層２１が、第１導体層を構成する金属よりも貴で、耐食性に優れた第２導体層２２により被覆されているため、露出した導体層（導体パターン）２の表面が酸化されることを抑制、防止することができる。したがって、積層後に酸化防止の目的でめっきを施す工程を不要にすることができる。

本発明は、さらにその他の点においても、上記実施例に限定されるものではなく、樹脂層を構成する樹脂材料の種類、導体層(導体パターン)の具体的なパターン、樹脂層および導体層の積層数や積層態様などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。

１ 樹脂層（熱可塑性樹脂層）
２ 導体層（導体パターン）
２ａ パターニング前の導体層
３ ビアホール用貫通孔
４ ビアホール導体
４ａ Ａｇ粒子
１４ 導電性ペースト
１０ 多層配線基板
２１ 第１導体層（Ｃｕ箔）
２１ａ 第１導体層用の金属層
２２ 第２導体層（Ｐｄ層）
２２ａ 第２導体層用の金属層
Ａ 基材層

Claims (6)

1. ビアホール用貫通孔に配設されたビアホール導体を有する樹脂層と、パターン化された導体層とが積層され、所定の前記導体層が前記ビアホール導体を介して層間接続された構造を有する多層配線基板であって、
   前記導体層は、第１の金属を主成分とする第１導体層と、前記第１導体層の表裏両主面の全面に配設された、前記第１の金属よりも貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備え、
   前記導体層と前記ビアホール導体とは、互いに接触することにより導通していること
   を特徴とする多層配線基板。
2. 前記第２導体層を構成する前記第２の金属は、貴金属であることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
3. 前記樹脂層は、熱可塑性樹脂よりなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の多層配線基板。
4. ビアホール用貫通孔に配設されたビアホール導体を有する樹脂層と、パターン化された導体層とが積層され、所定の前記導体層が前記ビアホール導体を介して層間接続された構造を有する多層配線基板の製造方法において、
   第１の金属を主成分とする第１導体層と、前記第１導体層の表裏両主面の全面に配設された、前記第１の金属よりも貴で、耐食性の高い第２の金属を主成分とする第２導体層とを備える導体層を用意する第１の工程と、
   前記導体層を用いて、ビアホール用貫通孔が形成された樹脂層の表面に、パターン化された導体層が、その一部が前記ビアホール用貫通孔を覆うように配設された基材層を形成する第２の工程と、
   前記ビアホール用貫通孔に、前記基材層を積層、圧着する際の温度よりも融点の高い金属粒子を導電成分とする導電性ペーストを充填する第３の工程と、
   前記第３の工程で前記ビアホール用貫通孔に前記導電性ペーストが充填された前記基材層を、各基材層は一体化するが、前記導電性ペースト中の前記金属粒子が溶融しない温度条件下に積層，圧着することにより、前記導体層と前記ビアホール導体とを電気的に接続させる第４の工程と
   を備えていることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
5. 前記第２導体層を構成する前記第２の金属は、貴金属であることを特徴とする請求項４記載の多層配線基板の製造方法。
6. 前記樹脂層は、熱可塑性樹脂よりなるものであることを特徴とする請求項４または５に記載の多層配線基板の製造方法。

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