JPWO2011058938A1 - 多層基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

多層基板（１０１）は、一方の主面に設けられた面内導体パターン（１３）および厚み方向に貫通するように設けられた層間導体部（１４）をそれぞれ有する複数の熱可塑性樹脂層を積層したものを含んで構成された多層基板であって、複数の熱可塑性樹脂層の中には、第１熱可塑性樹脂層（１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ）と、これらに比べて積層方向が反転している第２熱可塑性樹脂層（１５ｆ）とが含まれている。第２熱可塑性樹脂層（１５ｆ）は第１熱可塑性樹脂層（１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ）に比べて厚くなっている。第２熱可塑性樹脂層（１５ｆ）に形成された層間導体部（１４）は、厚み方向の一方の端では面内導体パターン（１３）を介さずに、厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層（１５ｅ）の層間導体部（１４）に接続されている。

Description

本発明は、多層基板およびその製造方法に関するものである。

多層基板およびその製造方法についての発明の一例が、特開２００８−１４７２５４号公報（特許文献１）に示されている。この文献に記載されているように、熱可塑性樹脂からなる複数の樹脂フィルムを積層することによって、多層基板を製造する方法が知られている。この樹脂フィルムの各々においては、一方の主面に導体パターンが設けられている。樹脂フィルムの各々においては、主面の導体パターンに対応する位置に厚み方向に貫通するように孔が設けられ、この孔に導電ペーストが充填されることによって、厚み方向に貫通する形の導体部が設けられている。厚み方向に貫通する形の導体部はそれぞれテーパ状となっている。

特許文献１に記載された多層基板の一例を図３２に示す。この多層基板１００は、樹脂フィルム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを積層して形成された絶縁基材１を備える。多層基板１００においては、絶縁基材１の内部に包み込まれるようにして電子部品２が保持されている。各樹脂フィルムは、一方の主面のみに導体パターン３を備える。各樹脂フィルムは、内部に厚み方向に貫通するように導電部４を備えている。導電部４は導体パターン３が延在する領域の範囲内に配置されている。導電部４は、断面図で見てテーパ状となっており、細くなっている側において導体パターン３と接続されている。したがって、１枚の樹脂フィルムに注目した場合、導電部４の太くなった側の端部は、導体パターン３のない側の主面に露出している。

図３２に示すように、多層基板１００においては、樹脂フィルム１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅは導体パターン３が上側となるように積層されている。樹脂フィルム１０ｆのみ導体パターン３が下側となるように積層されている。これは多層基板１００の最下面に導体パターン３を露出させるためである。このように、樹脂フィルム１０ｆのみ積層方向が反転している。樹脂フィルム１０ｅと樹脂フィルム１０ｆとの間には導体パターン３が存在しない。

特開２００８−１４７２５４号公報

各樹脂フィルムが一方の主面にしか導体パターンを有さないのは、製造方法の都合上必然的なことである。導電部４がテーパ状となるのは、各樹脂フィルムの導体パターン３のない側の表面からレーザ加工を行なって孔をあけるからである。

多層基板としては、上面には、表面実装部品（Surface Mount Device）（「ＳＭＤ」ともいう。）や集積回路（Integrated Circuit）（「ＩＣ」ともいう。）を実装するための実装ランド電極を設けておく必要があり、下面には、この多層基板自体をマザーボードなどに実装するためのランド電極を設けておく必要がある。一般的に、樹脂フィルムの積層によって多層基板を形成する際に、このように最上面と最下面との両方に導体パターンを露出させるためには、積層途中のいずれかの層において樹脂フィルムの積層方向を反転させる必要がある。

このように形成される多層基板においては、図３２でいうところの樹脂フィルム１０ｅの導電部４と樹脂フィルム１０ｆの導電部４とが導体パターン３を介さずに直接接続された形になるが、そのような導電部４同士の接続箇所において導通不良となる場合があった。

そこで、本発明は、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の接続の不良を減らすことができる多層基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に基づく多層基板は、一方の主面に設けられた面内導体パターンおよび厚み方向に貫通するように設けられた層間導体部をそれぞれ有する複数の熱可塑性樹脂層を積層したものを含んで構成された多層基板であって、上記複数の熱可塑性樹脂層の中には、第１熱可塑性樹脂層と、上記第１熱可塑性樹脂層に比べて積層方向が反転している第２熱可塑性樹脂層とが含まれており、上記第２熱可塑性樹脂層は上記第１熱可塑性樹脂層に比べて厚くなっており、上記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部は、厚み方向の一方の端では上記面内導体パターンを介さずに、厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層の層間導体部に接続されている。

本発明によれば、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の接続の不良を減らすことができる。

樹脂フィルムにレーザ加工が行なわれた後の状態の断面図である。 樹脂フィルムの貫通孔に導電材料を充填した後の状態の断面図である。 樹脂フィルムに設けられた導電部が硬化収縮した後の状態の断面図である。 樹脂フィルムを積層する様子の説明図である。 導電部が凹んでいる様子の説明図である。 導電部の凹みが変形した様子の説明図である。 多層基板の中に空隙が閉じ込められた状態の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における多層基板の断面図である。 本発明に基づく実施の形態１における多層基板を作製するための圧着作業の説明図である。 圧着時の積層体に含まれる１枚の熱可塑性樹脂層の部分拡大断面図である。 層間導体部が突出する様子の説明図である。 本発明に基づく実施の形態１における多層基板の製造方法のフローチャートである。 本発明に基づく多層基板の第１の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板の第２の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板の第３の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板の第４の例の断面図である。 多層基板の上下面近傍の断面図である。 本発明に基づくリジッド−フレキシブル基板の一例の断面図である。 本発明に基づく実施の形態２における多層基板の断面図である。 樹脂フィルムの熱変形の第１の態様の説明図である。 樹脂フィルムの熱変形の第２の態様の説明図である。 樹脂フィルムの熱変形の第３の態様の説明図である。 本発明に基づく実施の形態２における多層基板の変形例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、反転層に厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層も厚くした第１の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、反転層に厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層も厚くした第２の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、反転層に厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層も厚くした第３の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、第２熱可塑性樹脂層が中間層として位置している第１の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、第２熱可塑性樹脂層が中間層として位置している第２の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、反転層に厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層も厚くした第４の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、反転層に厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層も厚くした第５の例の断面図である。 本発明に基づく多層基板として、反転層に厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層も厚くした第６の例の断面図である。 従来技術に基づく多層基板の断面図である。

上述のように積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の間で接続不良が発生する原因について、発明者らは以下のように考察した。

図３２に示した多層基板に含まれる樹脂フィルムの各々には導電部４が設けられていたが、樹脂フィルムに導電部４を形成するためには、一般的にはレーザ加工が行なわれる。すなわち、導体パターン３が設けられていない側の表面からレーザ光が照射され、図１に示すように、樹脂フィルム１０にテーパ状の貫通孔５が設けられる。この貫通孔５の底部には導体パターン３が露出している。この樹脂フィルム１０の貫通孔５に対してペースト状の導電材料をスクリーン印刷などの方法で充填することによって、図２に示す構造となる。すなわち、導電部４ａが形成される。この状態で、必要に応じて乾燥される。導電部４ａとして充填した導電材料には、金属成分の他に印刷性、分散性および濡れ性の向上のため、ならびに形状保持目的で硬化させるために、エポキシ樹脂などの樹脂や液体であるフラックスが体積比率で数％〜２０％程度含まれている。導電部４ａが乾燥、ラミネート、熱処理などの熱履歴を経ることによって、導電部４ａに含まれていた一部の成分が蒸発し、導電部４ａ自体は硬化収縮する。こうして、導電部４ａは図３に示す導電部４へと変化するが、導電部４となった時点では、導電部４の上面は樹脂フィルム１０の上面よりも下がった位置となる。このような状態の樹脂フィルム１０が図３２に示したように積み重ねられ、熱と圧力とを加えられて圧着される。

したがって、導電部４の露出面の凹みを誇張して描けば、たとえば図４のように積み重ねられて圧着されることとなる。図４における樹脂フィルムのうちの１枚を樹脂フィルム１０とし、樹脂フィルム１０に含まれる１つの導電部４に注目する。各樹脂フィルムの厚みは薄い場合２５〜５０μｍ程度である。導体パターン３の厚みは１０〜２０μｍである。図５に示すように導電部４が貫通孔５の出口側で沈降している深さＤは約１０μｍである。

圧着時の熱と圧力とによって、樹脂フィルムの材料、特に熱可塑性樹脂は弾塑性状態になり、厚み方向に若干縮みながら、横方向に流動する。液晶ポリマー（ＬＣＰ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂などは熱可塑性樹脂である。

弾塑性状態になった熱可塑性樹脂が、厚み方向に若干縮みながら、横方向に流動することによって、導体パターン３としての銅箔は熱可塑性樹脂の中に埋め込まれたような状態となる一方、導電部４は流動化した熱可塑性樹脂によって横方向から圧縮され、内側にすぼんだ状態となる。その結果、図５に示した導電部４の凹みは、図６に示すように小さくなり、中央部の空隙６となる。積層時に導電部４の空隙６が導体パターン３と対向して当接する場合、すなわち、図４における樹脂フィルム１０ｃ，１０ｄ，１０ｅの各間のような場合は、導体パターン３が導電部４の凹みに当接することによって、空隙６は導体パターン３に押しのけられて消滅する。

しかし、積層時に導電部４の空隙６が導体パターン３と当接せずに、他の樹脂フィルムの導電部４と直接対向して当接する場合、すなわち、図４における樹脂フィルム１０ｅ，１０ｆ間では、導電部４同士の間に導体パターン３が存在しないので、空隙６は消滅しない。したがって、図７に示すように空隙６が多層基板の内部に閉じ込められて残る。

このように残った空隙６が導通不良を引き起こす場合がある。この多層基板がマザーボードにハンダ実装される際にはリフローが行なわれるが、リフロー時の高温にさらされることによって内部に閉じ込められた空隙６が膨張して破裂し、不良を引き起こす場合もある。多層基板の湿式めっきの際に、空隙６の内部にめっき液が侵入し、導電材料や導体パターン３としての銅箔を酸化させたり溶解したりすることによって不良が発生することも考えられる。

コンタクトホールの導電部４同士の接続箇所では、空隙６がある分だけ電気的接続に寄与する面積が小さくなる。高周波で用いられる場合、導通抵抗が高くなるので、特性が劣化する。

発明者らは、上述のように、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の接続の不良の原因は、多層基板の内部に残された空隙であると考え、本発明をなすに至った。

（実施の形態１）
図８を参照して、本発明に基づく実施の形態１における多層基板について説明する。本実施の形態における多層基板１０１は、一方の主面に設けられた面内導体パターン１３および厚み方向に貫通するように設けられた層間導体部１４をそれぞれ有する複数の熱可塑性樹脂層１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを積層したものを含んで構成された多層基板である。複数の熱可塑性樹脂層１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ，１５ｆの中には、第１熱可塑性樹脂層１５ｃ，１５ｄ，１５ｅと、前記第１熱可塑性樹脂層１５ｃ，１５ｄ，１５ｅに比べて積層方向が反転している第２熱可塑性樹脂層１５ｆとが含まれている。第２熱可塑性樹脂層１５ｆは第１熱可塑性樹脂層１５ｃ，１５ｄ，１５ｅに比べて厚くなっている。第２熱可塑性樹脂層１５ｆに形成された層間導体部１４は、厚み方向の一方の端では面内導体パターン１３を介さずに、厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層１５ｅの層間導体部１４に接続されている。

本実施の形態における多層基板による作用効果について説明する。
一般に、多層基板を作製するための圧着は、図９に示すように、熱可塑性樹脂層を積層したものの上下に熱板１６を配置して行なわれる。熱を均一に伝導させるために、熱板１６は、熱伝導率が高く、平坦度を高く形成しやすい金属で形成される。矢印９１の向きに圧力がかけられることによって、熱可塑性樹脂層は横方向すなわち矢印９２の向きに逃げようとする。このとき、熱可塑性樹脂層が厚ければ流動する樹脂の量は増える。図１０に、圧着時の積層体に含まれる１枚の熱可塑性樹脂層１５を示す。熱可塑性樹脂層１５が厚い場合、ビアホール内の層間導体部１４に対して、外から内に向かって、すなわち矢印９３の向きに圧縮するように流動する樹脂の量が増える。これによりビアホール自体が内側にむかってすぼむ。これにより、層間導体部１４はビアホールの出口に向けて押し出される。その結果、図６に示したような空隙６はなくなる。条件によっては、図１１に示すように層間導体部１４はビアホールの出口を通り越してさらに矢印９４の向きに突出しようとする。実際には、多層基板１０１において厚く設定されている第２熱可塑性樹脂層１５ｆの層間導体部１４がビアホールから押し出されようとする先には隣接する熱可塑性樹脂層１５ｅのビアホールが対向するように配置されており、熱可塑性樹脂層１５ｅの層間導体部は対向する向きに押し出されようとする。したがって、押し出されようとする向きに作用する層間導体部同士がぶつかり合うことによって密着して界面における空隙６はきわめて小さくなる、あるいは、消滅する。

このような作用によって、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における空隙をそれぞれ減らす、または、なくすことができる。よって、本実施の形態では、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の接続の不良を減らすことができる。この効果は、熱可塑性樹脂層が厚いほど顕著に現れるが、多層基板の厚みと効果を考慮すると第１熱可塑性樹脂層の１．５〜５倍が好ましい。

積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面だけでなく、他の界面においても、各熱可塑性樹脂層を厚くすることによって、空隙を減らす、または、なくすことができる。すなわち、面内導体パターン１３と接続する層間導体部１４を有する熱可塑性樹脂層を厚くすることで、面内導体パターン１３と対向している層間導体部１４との界面での空隙を減らす、または、なくすことができる。

本実施の形態における多層基板では、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における導通不良が減るだけでなく、導通抵抗が小さくなるので、高周波特性が向上する。また、はんだリフロー時の破裂も起こりにくくなる。さらに、間隙がほとんどなくなることによって、湿式めっきにおけるめっき液の浸入がほとんどなくなるので、信頼性が向上する。

なお、ここでは積層される熱可塑性樹脂層の数を４として説明したが、４層に限らない。積層される熱可塑性樹脂層の数は２以上であれば他の数であってもよい。

ここでは、隣接する熱可塑性樹脂層１５ｅは第１熱可塑性樹脂層のうちの１層すなわち、薄い層であったが、「隣接する熱可塑性樹脂層」は「第１熱可塑性樹脂層のうちの１層」とは限らない。隣接する熱可塑性樹脂層も第２熱可塑性樹脂層と同様に厚くなっていてもよい。

本実施の形態における多層基板の製造方法のフローチャートを図１２に示す。本実施の形態における多層基板の製造方法は、一方の主面に設けられた面内導体パターンおよび厚み方向に貫通するように設けられた層間導体部をそれぞれ有する複数の熱可塑性樹脂層を積層したものを含んで構成された多層基板の製造方法であって、前記複数の熱可塑性樹脂層の中に、第１熱可塑性樹脂層と、前記第１熱可塑性樹脂層に比べて厚い前記第２熱可塑性樹脂層とが含まれており、前記第１熱可塑性樹脂層を積層する工程Ｓ１と、前記第１熱可塑性樹脂層に比べて積層方向が反転した状態で前記第２熱可塑性樹脂層を積層する工程Ｓ２とを含み、前記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の厚み方向の一方の端は、前記面内導体パターンを介さずに、厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層の層間導体部に接続される。

このような製造方法によれば、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の接続の不良を減らすことができる。

図８に示した例では、最下層が第２熱可塑性樹脂層であって、それ以外の層が第１熱可塑性樹脂層となっていた。全部で４層積み重ねられている熱可塑性樹脂層の各々を下から順にＬ１〜Ｌ４と呼ぶものとすると、図８の例は図１３のように表現される。

単に積層の向きが反転している層のことを「反転層」と呼ぶとすると、図１３の例では、最下層であるＬ１が反転層に該当するが、本発明に基づく多層基板の中で、反転層の位置は最下層とは限らない。反転層は最上層にあってもよく、中間層に位置していてもよい。また、本発明に基づく多層基板において反転層は１層のみとは限らない。反転層が複数ある場合もありうる。その場合、反転層の全てが第２熱可塑性樹脂層に該当するとは限らない。

第１熱可塑性樹脂層は、多層基板として積層されているいずれかの層である。これに対して、第２熱可塑性樹脂層は、以下の３つの要件を全て満たす層である。
（１）第１熱可塑性樹脂層に比べて積層方向が反転している。
（２）前記第１熱可塑性樹脂層に比べて厚くなっている。
（３）自らが備える層間導体部が、厚み方向の一方の端で面内導体パターンを介さずに、厚み方向に隣接する何らかの熱可塑性樹脂層の層間導体部に接続されている。

本発明に基づく多層基板は、多層基板を構成する複数の熱可塑性樹脂層の中に、これらの要件を満たす範囲の第１，第２熱可塑性樹脂層を含ませたものである。多層基板の中に第１，第２熱可塑性樹脂層のいずれにも該当しない熱可塑性樹脂層が存在してもよい。そこで、本実施の形態における多層基板の変形例について、図１３と同じ方式で図示した図１４〜図１６を参照してさらに具体的に説明する。図１３〜図１６に示す多層基板はいずれも本発明に基づく多層基板である。

図１４の例においては、Ｌ１，Ｌ２が反転層である。Ｌ３，Ｌ４が第１熱可塑性樹脂層に相当し、Ｌ２が第２熱可塑性樹脂層に相当する。Ｌ１は反転層ではあるが厚くなっていない。Ｌ１は第２熱可塑性樹脂層には該当しない。

図１５の例においては、Ｌ１が反転層である。Ｌ３，Ｌ４が第１熱可塑性樹脂層に相当し、Ｌ１が第２熱可塑性樹脂層に相当する。この場合、第２熱可塑性樹脂層と第１熱可塑性樹脂層とは厚み方向に隣接していない。Ｌ２は反転層ではないが厚くなっている。Ｌ２は第２熱可塑性樹脂層には該当しない。

図１６の例においては、Ｌ１，Ｌ２が反転層である。Ｌ４が第１熱可塑性樹脂層に相当し、Ｌ２が第２熱可塑性樹脂層に相当する。この場合、第２熱可塑性樹脂層と第１熱可塑性樹脂層とは厚み方向に隣接していない。Ｌ３は反転層ではないが厚くなっている。Ｌ３は第２熱可塑性樹脂層には該当しない。

本実施の形態における多層基板としては、前記第２熱可塑性樹脂層は最上層または最下層に配置されていることが好ましい。図１３、図１５に示した例はこれに該当する。

本発明に基づく多層基板の製造方法としては、前記第２熱可塑性樹脂層は最上層または最下層に配置されることが好ましい。

第２熱可塑性樹脂層が最上層または最下層に配置されているということは、最上層または最下層の熱可塑性樹脂層が厚くなっているということでもある。

通常、面内導体パターン１３は銅箔で形成される。通常、最上層および最下層における面内導体パターン１３すなわち、多層基板の上下面として露出する面内導体パターン１３は、多層基板の内部における面内導体パターン１３よりも、表面粗さが大きくなるように形成される。なぜなら、粗い面を利用して銅箔と樹脂層との間での接合強度を増すためである。

多層基板の上面（「おもて面」ともいう。）には、表面実装部品（Surface Mount Device：ＳＭＤ）やＩＣ（Integrated Circuit）がはんだ付け実装されるので、銅箔と樹脂層との間には、はんだの収縮応力に耐えられる程度に強い接合強度が求められる。通常、ＳＭＤの主材はセラミックである。ＩＣの主材はＳｉである。これらは、樹脂層と比べて熱膨張係数が異なるので、ヒートサイクル時には熱応力が生じ、銅箔と樹脂層との間にはその熱応力に耐える程度の強い接合強度が求められる。

多層基板の下面（「裏面」ともいう。）においてもマザーボードに対するはんだ付け実装が行なわれるので、ヒートサイクル時の耐熱応力や耐落下衝撃応力を高めるために、強い接合強度が求められる。

はんだ付けされやすいように、多層基板の上下面の銅箔にはＮｉ／Ｓｎめっき、Ｎｉ／はんだめっき、またはＮｉ／Ａｕめっきが施される。銅箔と接しているのはＮｉめっきであり、めっき時の収縮応力は大きくなる。これに耐えるためにも、銅箔と樹脂層との間の接合強度を高めておくことが求められる。

多層基板の上下面において接合強度を高めるために粗くした銅箔の表面粗さは最大で１０μｍに達する。図１７にその例を示す。たとえば熱可塑性樹脂層１５の厚みが２５μｍであれば、面内導体パターン１３の銅箔の表面凹凸が熱可塑性樹脂層１５の厚みの半分程度まで食い込んでいることになる。したがって、多層基板の最上層または最下層に位置する熱可塑性樹脂層１５の樹脂体積は、多層基板の内部層における熱可塑性樹脂層１５の樹脂体積に比べてはるかに小さなものとなる。したがって、ビアホールを内側に圧縮するように流動する樹脂（図９〜図１１参照）の体積も小さいといえるので、本発明の効果を得るためには、最上層または最下層に位置する熱可塑性樹脂層１５は厚くすることが好ましい。

一方、多層基板の内部に存在する面内導体パターン１３としての銅箔においては、たとえば高周波が用いられる場合に表皮効果で信号が銅箔表面を通りやすい状態とするために、表面粗さはなるべく小さくなっていることが好ましい。

以上のように、最上層または最下層の熱可塑性樹脂層１５が厚くなっていることが好ましい。図１３〜図１６に示した本実施の形態における多層基板の変形例の中でいえば、図１４、図１６の例よりも図１３、図１５の例の方が好ましいといえる。図１３の例では、多層基板全体の厚みをなるべく薄く抑えつつ最下層の熱可塑性樹脂層を厚くして第２熱可塑性樹脂層としているので、好ましいといえる。多層基板全体の厚みを薄くすることを目指さなくてもよいのであれば、図１５の例によって最も顕著な効果を得ることができる。すなわち、図１３〜図１６の各例の中で図１５の例が、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の接続の不良を最も確実に減らすことができる。

多層にして厚みを増し、剛性をもたせた２つの多層基板を、少ない層数からなる部分でつないだような構造のものを、一般的に「リジッド−フレキシブル基板」という。リジッド−フレキシブル基板においても本発明は適用することができる。一例を図１８に示す。リジッド−フレキシブル基板８０はリジッド部８１とフレキシブル部８２とを含む。リジッド部８１はそれぞれ熱可塑性樹脂層をＬ１〜Ｌ４の合計４層含んでおり、その結果、剛性を有している。フレキシブル部８２は熱可塑性樹脂層をＬ２の１層しか含んでおらず、曲がりやすくなっている。フレキシブル部８２を構成するＬ２の層は、リジッド部８１に含まれていたＬ２の層の続きである。図１８に示した例は、図１３の例においてＬ２の層を延長してリジッド−フレキシブル基板としたものである。他に、たとえば図１４〜図１６の例のうちいずれかにおいて、Ｌ１〜Ｌ４のいずれかの層を延長してリジッド−フレキシブル基板としてもよい。

なお、ここでは、リジッド部がＬ１〜Ｌ４の合計４層、フレキシブル部がＬ２の合計１層からなるものを例に説明したが、リジッド部に含まれる熱可塑性樹脂層の数は４以外の数であってよく、フレキシブル部に含まれる熱可塑性樹脂層の数は１以外の数であってもよい。

なお、本実施の形態における多層基板においては、面内導体パターン１３は金属箔であり、層間導体部１４はビア導体用孔すなわちビアホールに充填された金属ペーストを硬化または低温焼結させたものであることが好ましい。本実施の形態における多層基板の製造方法においては、面内導体パターン１３は金属箔であり、層間導体部１４はビア導体用孔に充填された金属ペーストを硬化または低温焼結させたものであることが好ましい。

このような構成であれば、作製が容易だからである。また、このように面内導体パターンを金属箔とすれば、面内導体パターンと樹脂層との密着を図ることができる。

（実施の形態２）
図１９を参照して、本発明に基づく実施の形態２における多層基板１０２について説明する。本実施の形態における多層基板の基本的な構成は、実施の形態１で説明したとおりである。本実施の形態における多層基板１０２においては、好ましいことに、前記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部１４ａの径は、前記第１熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部１４の径より大きい。図１９に示した例では、Ｌ２〜Ｌ４が第１熱可塑性樹脂層に該当し、Ｌ１が第２熱可塑性樹脂層に該当する。第２熱可塑性樹脂層であるＬ１の層間導体部１４ａの径は、第１熱可塑性樹脂層であるＬ２〜Ｌ４の層間導体部１４の径より大きくなっている。なお、本実施の形態においても、実施の形態１で述べたのと同じように、第２熱可塑性樹脂層は、第１熱可塑性樹脂層より厚くなっている。

本実施の形態における多層基板による作用効果について説明する。本実施の形態では、まず実施の形態１で説明した作用効果を得ることができる。さらに熱変形によるずれに関しても優れた効果を得ることができる。その点について以下に説明する。

樹脂層は積層前には樹脂フィルムとして存在するが、多層基板として仕上げるまでに樹脂フィルムはさまざまな熱履歴にさらされる。たとえば樹脂フィルムを面内導体パターンとなるべき銅箔と貼り合わせる際には３００℃となる。銅箔のパターニングのためのフォトレジストフィルムを貼り付ける際には１００℃となる。銅箔エッチング後の乾燥の際には１００℃となる。ビアホールの内部に導電部材を充填した後の乾燥の際には１００〜１５０℃となる。積層体の圧着の際には２５０〜３００℃となる。これらの熱履歴の過程の中で樹脂フィルムは熱変形する。同時に、層間導体部の金属ペーストは硬化または低温焼結し、面内導体パターンと接合される。

個々の樹脂フィルムの熱変形の態様としては、図２０に示すように等方的に伸縮する場合、図２１に示すように平行四辺形状に変形する場合、図２２に示すようにその他四角形に変形する場合などが想定される。ここで、破線で示した格子上の各交点にそれぞれビアホールがあるものと仮定し、反転させた樹脂フィルムを、反転させていない樹脂フィルムの上に重ねることを想定する。

図２０に示すような等方的な伸縮の場合、反転させて重ねても各層における交点の位置はずれないが、図２１に示すような変形の場合、反転させて重ねると、交点のずれが生じる。ある交点が変形前の位置から変形したことによって＋ｘだけずれたとすると、この層を反転させた層においてはその交点のずれは−ｘとして生じる。反転させた層と反転させていない層とを重ね合わせると、対応する交点同士のずれは、（＋ｘ）−（−ｘ）＝＋２ｘとなる。すなわち、重なり合う２層間で生じる交点同士のずれ量は、各交点が当初の位置からずれた変位量の２倍となる。たとえばビアホール径が１００μｍである場合、図２１に示すような変形の結果、任意の交点が当初の位置から５０μｍずれたとすると、反転させて重ね合わせた層同士では５０μｍの２倍の１００μｍのずれとなるので、ビアホール径の大きさそのものに相当するずれとなり、ビアホール同士が重なり合わないこととなる。いいかえれば、反転して重ねた２層において対応するビアホール同士が少しでも重なるための条件は、
ずれ量ｘ＜５０μｍ
といえる。

そこで、対策として、本実施の形態で示したように、反転させる第２熱可塑性樹脂層において層間導体部の径を、第１熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径より大きくしておくことが有効となる。たとえば、第１熱可塑性樹脂層における層間導体部の径が１００μｍであって、第２熱可塑性樹脂層における層間導体部の径が２００μｍであるとして、第１熱可塑性樹脂層と第２熱可塑性樹脂層とが直接重なり合っているものとすると、反転して重ねた２層において対応するビアホール同士が少しでも重なるための条件は、
ずれ量ｘ＜７５μｍ （＝（２００／２＋１００／２）／２）
といえる。このようにして、本実施の形態では、ずれ量の許容範囲を大きくすることができる。

本実施の形態における多層基板の製造方法においては、前記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径は、前記第１熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径より大きい。

このような製造方法によれば、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における各樹脂層の導電部同士の接続の不良を減らすことができる。

変形例として、図２３に示すように第２熱可塑性樹脂層に隣接する熱可塑性樹脂層における層間導体部１４ｂの径も大きくすることも考えられる。このように第２熱可塑性樹脂層の層間導体部１４ａの径だけでなく、隣接する層間導体部１４ｂの径も大きくした場合、ずれ量の許容範囲をさらに大きくすることができるという点で好ましい。図２３の例においては、Ｌ３，Ｌ４が第１熱可塑性樹脂層に相当し、Ｌ１が第２熱可塑性樹脂層に相当する。Ｌ２は、第１熱可塑性樹脂層には該当しない。

本実施の形態における多層基板の変形例について、図１３と同じ方式で図示した図２４〜図３１を参照してさらに具体的に説明する。図２４〜図３１に示す多層基板はいずれも本発明に基づく多層基板である。

図２４〜図２６に示した例は、いずれも第２熱可塑性樹脂層だけでなく、反転層に厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層も厚くしたものである。図２４〜図２６ではいずれもＬ３，Ｌ４が第１熱可塑性樹脂層に相当し、Ｌ１が第２熱可塑性樹脂層に相当する。本発明としては、図２４〜図２６に示すように、第２熱可塑性樹脂層とこの第２熱可塑性樹脂層に隣接する熱可塑性樹脂層との２層のうちいずれか１層の層間導体部の径だけを大きくしてもよいし、２層とも層間導体部の径を大きくしてもよい。図２４、図２６の例では、実施の形態２に従い、第２熱可塑性樹脂層の層間導体部１４ａの径を第１熱可塑性樹脂層の層間導体部１４の径より大きくしている。図２５の例では、第２熱可塑性樹脂層の層間導体部１４ｃは第１熱可塑性樹脂層の層間導体部１４に比べて径が大きくなっていないので、実施の形態２で説明した構成には該当しないが、実施の形態１で説明した構成には該当するものである。

図２７、図２８の例は、いずれも第２熱可塑性樹脂層が最下層ではなく中間層として位置している例である。図２７、図２８の例では、Ｌ３，Ｌ４が第１熱可塑性樹脂層に相当し、Ｌ２が第２熱可塑性樹脂層に相当する。

図２９〜図３１の例は、図２４〜図２６において最下層および下から２番目の層において実現されていた構造を中間層で実現した例である。図２９〜図３１においては、それぞれＬ４が第１熱可塑性樹脂層に相当し、Ｌ２が第２熱可塑性樹脂層に相当する。本発明としては、図２９〜図３１に示すように、多層基板の中間層として存在する第２熱可塑性樹脂層とこの第２熱可塑性樹脂層に隣接する熱可塑性樹脂層との２層のうちいずれか１層の層間導体部の径だけを大きくしてもよいし、２層とも層間導体部の径を大きくしてもよい。

これらの変形例によっても、積層方向が互いに逆となっている樹脂層同士が接する界面における空隙をそれぞれ減らす、または、なくすことができる。さらに、熱変形によるずれ量の許容範囲を大きくすることができる。

なお、上記各実施の形態では、多層基板がＬ１〜Ｌ４の合計４層の熱可塑性樹脂層の積層体として構成されている例を前提に説明したが、多層基板を構成する熱可塑性樹脂層の数は４以外であってもよい。

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明は、多層基板およびその製造方法に利用することができる。

１ 絶縁基材、２ 電子部品、３ 導体パターン、４，４ａ 導電部、５ 貫通孔、６ 空隙、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ 樹脂フィルム、１３ 面内導体パターン、１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 層間導体部、１５ 熱可塑性樹脂層、１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ 熱可塑性樹脂層（第１熱可塑性樹脂層）、１５ｆ 熱可塑性樹脂層（第２熱可塑性樹脂層）、１６ 熱板、８０ リジッド−フレキシブル基板、８１ リジッド部、８２ フレキシブル部、９１，９２，９３ 矢印、１００，１０１，１０２ 多層基板。

Claims (12)

1. 一方の主面に設けられた面内導体パターン（１３）および厚み方向に貫通するように設けられた層間導体部（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）をそれぞれ有する複数の熱可塑性樹脂層を積層したものを含んで構成された多層基板であって、
   前記複数の熱可塑性樹脂層の中には、第１熱可塑性樹脂層（１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ）と、前記第１熱可塑性樹脂層に比べて積層方向が反転している第２熱可塑性樹脂層（１５ｆ）とが含まれており、前記第２熱可塑性樹脂層は前記第１熱可塑性樹脂層に比べて厚くなっており、
   前記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部は、厚み方向の一方の端では前記面内導体パターンを介さずに、厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層の層間導体部に接続されている、多層基板。
2. 前記第２熱可塑性樹脂層は最上層または最下層に配置されている、請求の範囲第１項に記載の多層基板。
3. 前記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径は、前記第１熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径より大きい、請求の範囲第１項に記載の多層基板。
4. 前記第２熱可塑性樹脂層の層間導体部に対して前記面内導体パターンを介さずに接続されている熱可塑性樹脂層の層間導体部の径は、前記第１熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径より大きい、請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の多層基板。
5. 前記第２熱可塑性樹脂層の層間導体部に対して前記面内導体パターンを介さずに接続されている熱可塑性樹脂層は、前記第１熱可塑性樹脂層に比べて厚くなっている、請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載の多層基板。
6. 前記面内導体パターンは金属箔であり、前記層間導体部はビア導体用孔に充填された金属ペーストを硬化または低温焼結させたものである、請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の多層基板。
7. 一方の主面に設けられた面内導体パターン（１３）および厚み方向に貫通するように設けられた層間導体部（１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）をそれぞれ有する複数の熱可塑性樹脂層を積層したものを含んで構成された多層基板の製造方法であって、
   前記複数の熱可塑性樹脂層の中に、第１熱可塑性樹脂層（１５ｃ，１５ｄ，１５ｅ）と、前記第１熱可塑性樹脂層に比べて厚い第２熱可塑性樹脂層（１５ｆ）とが含まれており、
   前記第１熱可塑性樹脂層を積層する工程と、
   前記第１熱可塑性樹脂層に比べて積層方向が反転した状態で前記第２熱可塑性樹脂層を積層する工程とを含み、
   前記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の厚み方向の一方の端は、前記面内導体パターンを介さずに、厚み方向に隣接する熱可塑性樹脂層の層間導体部に接続される、多層基板の製造方法。
8. 前記第２熱可塑性樹脂層は最上層または最下層に配置される、請求の範囲第７項に記載の多層基板の製造方法。
9. 前記第２熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径は、前記第１熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径より大きい、請求の範囲第７項に記載の多層基板の製造方法。
10. 前記第２熱可塑性樹脂層の層間導体部に対して前記面内導体パターンを介さずに接続されている熱可塑性樹脂層の層間導体部の径は、前記第１熱可塑性樹脂層に形成された層間導体部の径より大きい、請求の範囲第７項から第９項のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
11. 前記第２熱可塑性樹脂層の層間導体部に対して前記面内導体パターンを介さずに接続されている熱可塑性樹脂層は、前記第１熱可塑性樹脂層に比べて厚くなっている、請求の範囲第７項から第１０項のいずれかに記載の多層基板の製造方法。
12. 前記面内導体パターンは金属箔であり、前記層間導体部はビア導体用孔に充填された金属ペーストを硬化または低温焼結させたものである、請求の範囲第７項から第１１項のいずれかに記載の多層基板の製造方法。

Images