JPWO2013099205A1 - フレキシブル配線基板とその製造方法と、これを用いた実装製品と、フレキシブル多層配線基板 - Google Patents

Abstract

フレキシブル配線基板は、屈曲性を有する非圧縮性部材と屈曲性を有する熱硬化性部材とを有する電気絶縁性基材と、電気絶縁性基材を挟んで形成された第１の配線と第２の配線と、電気絶縁性基材を貫通し、第１の配線と第２の配線を電気的に接続するビアホール導体と、を有している。ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを有している。金属部分は、Ｃｕを主成分とする第１金属領域と、Ｓｎ−Ｃｕ合金を主成分とする第２金属領域と、Ｂｉを主成分とする第３金属領域とを有している。第２金属領域は第１金属領域より大きく、かつ第３金属領域より大きい。

Description

本発明は、電気絶縁性基材の両面に形成された配線をビアホール導体により接続するフレキシブル配線基板とその製造方法と、これを用いた実装製品と、フレキシブル多層配線基板に関する。

電気絶縁性基材に形成された孔に導電性ペーストを充填したビアホール導体により電気絶縁性基材の両端に形成された配線を接続する配線基板が知られている。また、導電性ペーストの代わりに、銅（Ｃｕ）を含有する金属粒子を充填し、金属粒子同士を金属間化合物で固定したビアホール導体が知られている。具体的には、錫（Ｓｎ）− ビスマス（Ｂｉ）系の金属粒子と銅粒子を含む導電ペーストを、所定の温度で加熱することにより、銅粒子の周辺に錫（Ｓｎ）− 銅（Ｃｕ）合金を形成したビアホール導体が知られている。

図１７は、従来の配線基板のビアホール導体の断面模式図である。図１８Ａ、図１９Ａは、従来のビアホール導体のＳＥＭ写真を示す図である。図１８Ｂは、図１８Ａの模式図である。図１９Ｂは、図１９Ａの模式図である。図１８Ａの倍率は３０００倍、図１９Ａの倍率は６０００倍である。

配線基板表面に形成された配線１にビアホール導体２が接している。ビアホール導体２は、金属部分１１と、樹脂部分１２を有している。金属部分１１は、複数の銅（Ｃｕ）含有粒子３を有する第１金属領域８と、錫（Ｓｎ）− 銅（Ｃｕ）合金等からなる第２金属領域９と、ビスマス（Ｂｉ）を主成分とする第３金属領域１０とを有している。なお、この発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

特許第４７１３６８２号公報

本発明のフレキシブル配線基板は、屈曲性を有する非圧縮性部材と屈曲性を有する熱硬化性部材とを有する電気絶縁性基材と、電気絶縁性基材を挟んで形成された第１の配線と第２の配線と、電気絶縁性基材を貫通し、第１の配線と第２の配線を電気的に接続するビアホール導体と、を有している。ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを有している。金属部分は、銅（Ｃｕ）を主成分とする第１金属領域と、錫（Ｓｎ）−銅（Ｃｕ）合金を主成分とする第２金属領域と、ビスマス（Ｂｉ）を主成分とする第３金属領域とを有している。第２金属領域は第１金属領域より大きく、かつ第３金属領域より大きい。

図１Ａは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の断面模式図である。 図１Ｂは、本発明の実施の形態におけるビアホール導体付近の断面模式図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。 図２Ｂは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。 図２Ｃは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。 図２Ｄは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。 図３Ａは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。 図３Ｂは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。 図３Ｃは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を示す断面図である。 図４Ａは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル多層配線基板の製造方法を示す断面図である。 図４Ｂは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル多層配線基板の製造方法を示す断面図である。 図４Ｃは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル多層配線基板の製造方法を示す断面図である。 図５Ａは、ビアペーストが圧縮される前のビアホール導体付近の断面模式図である。 図５Ｂは、ビアペーストが圧縮された後のビアホール導体付近の断面模式図である。 図６は、圧縮性を有する部材を用いた場合のビアペーストの状態を示す模式図である。 図７は、非圧縮性部材を用いた場合のビアペーストの状態を示す模式図である。 図８は、非圧縮性部材を用いた場合のビアペーストの状態を示す模式図である。 図９Ａは、合金化反応前のビアペーストの状態を示す模式図である。 図９Ｂは、合金化反応後のビアホール導体の状態を示す模式図である。 図１０は、本発明の実施の形態におけるビアペースト中の金属組成を示す三角図である。 図１１Ａは、本発明の実施の形態におけるビアホール導体のＳＥＭ写真を示す図である。 図１１Ｂは、図１１Ａの模式図である。 図１２Ａは、本発明の実施の形態におけるビアホール導体のＳＥＭ写真を示す図である。 図１２Ｂは、図１２Ａの模式図である。 図１３Ａは、本発明の実施の形態における金属箔とビアホール導体との接続部分のＳＥＭ写真を示す図である。 図１３Ｂは、図１３Ａの模式図である。 図１４Ａは、本発明の実施の形態における金属箔とビアホール導体との接続部分のＳＥＭ写真を示す図である。 図１４Ｂは、図１４Ａの模式図である。 図１５は、本発明の実施の形態におけるビアホール導体のＸ線回折による分析結果を示す図である。 図１６Ａは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル配線基板を用いた実装製品の断面図である。 図１６Ｂは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル多層配線基板を用いた実装製品の断面図である。 図１７は、従来の配線基板のビアホール導体の断面模式図である。 図１８Ａは、従来のビアホール導体のＳＥＭ写真を示す図である。 図１８Ｂは、図１８Ａの模式図である。 図１９Ａは、従来のビアホール導体のＳＥＭ写真を示す図である。 図１９Ｂは、図１９Ａの模式図である。

従来のビアホール導体２は、リフロー処理などにおいて熱衝撃を受けた場合、Ｓｎ−Ｂｉ系金属粒子にＣｕが拡散してＣｕ_３Ｓｎ、Ｃｕ_６Ｓｎ_５等の金属間化合物が生成される。その際に、図１７に示すように、ビアホール導体２中にボイド５ａやクラック５ｂが発生する場合がある。また、Ｃｕ_６Ｓｎ_５がＣｕ_３Ｓｎに変化する際に、カーケンダイルボイド等が発生する場合がある。さらに、ボイド５ａの存在により、ＣｕとＳｎとの界面に形成されたＣｕ_６Ｓｎ_５が、加熱によりＣｕ_３Ｓｎに変化する際に、ビアホール導体２に内部応力が発生する場合がある。

また、従来のビアホール導体２は、ビアホール導体２に占める樹脂部分１２の体積分率が大きく、金属部分１１の体積分率が小さい。そのため、ビア抵抗（ビアホール導体２全体の抵抗値）が高い場合がある。

以下に本実施の形態のフレキシブル多層配線基板の構造について説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル多層配線基板の断面模式図である。電気絶縁性基材１３０の内部に形成された複数の配線１２０が、ビアホール導体１４０を介して電気的に接続され、フレキシブル多層配線基板１１０が構成されている。

図１Ｂは、本発明の実施の形態におけるビアホール導体１４０付近の断面模式図である。フレキシブル多層配線基板１１０は、非圧縮性部材２２０と熱硬化性接着層（熱硬化性部材）２１０とを有する電気絶縁性基材１３０と、第１の配線１２０ａと第２の配線１２０ｂと、ビアホール導体１４０と、を有している。第１の配線１２０ａと第２の配線１２０ｂは、電気絶縁性基材１３０を挟んで形成されている。ビアホール導体１４０は、電気絶縁性基材１３０を貫通し、第１の配線１２０ａと第２の配線１２０ｂを電気的に接続している。

電気絶縁性基材１３０は、耐熱フィルムなどの非圧縮性部材２２０と、非圧縮性部材２２０の両面に形成された熱硬化性接着層２１０と、を有している。銅箔等の金属箔１５０を所定形状にパターニングした第１の配線１２０ａおよび第２の配線１２０ｂが、熱硬化性接着層２１０を介して、非圧縮性部材２２０に接着されている。なお、熱硬化性接着層２１０は非圧縮性部材２２０の一面だけに形成されていてもよい。

金属箔１５０は、表面が粗化処理された銅箔であることが好ましい。粗化することにより、金属箔１５０とビアホール導体１４０との密着性が高まるため、信頼性が高まる。なお用途によっては、粗化処理無しの金属箔１５０を用いてもよい。

ビアホール導体１４０は金属部分１９０と、樹脂部分２００とを有している。金属部分１９０は、銅を主体とする第１金属領域１６０と、錫−銅合金を主体とする第２金属領域１７０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域１８０とを有している。第２金属領域１７０は、第１金属領域１６０より大きく、かつ第３金属領域１８０より大きい。

樹脂部分２００は、エポキシ樹脂などである。エポキシ樹脂は、信頼性に優れている。なお樹脂部分２００は、主にビアペースト中に添加した樹脂の硬化物であるが、熱硬化性接着層２１０を構成する熱硬化性樹脂の一部が混入していても良い。

第２金属領域１７０の大きさ（あるいは体積分率または重量分率）は、第１金属領域１６０の大きさ（あるいは体積分率または重量分率）より大きい。さらに、第２金属領域１７０の大きさ（あるいは体積分率または重量分率）は、第３金属領域１８０の大きさ（あるいは体積分率あるいは重量分率）より大きい。

第２金属領域１７０の大きさを第１金属領域１６０より大きく、かつ第３金属領域１８０の大きさより大きくすることで、複数の配線１２０間を、第２金属領域１７０を主体として電気的に接続できる。更に、第２金属領域１７０の中に、第１金属領域１６０と第３金属領域１８０を、互いに接することなく点在（あるいは離れ小島状態で点在）できる。

また第２金属領域１７０は、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５と金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎを有し、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比は０．００１以上、０．１００以下である。Ｃｕ_６Ｓｎ_５の量を減らすことで、フレキシブル多層配線基板１１０の中に残留するＣｕ_６Ｓｎ_５が、半田リフロー等の加熱処理工程において、Ｃｕ_３Ｓｎに変化することを防止できる。その結果、カーケンダイルボイド等の発生が抑制される。

なおＣｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比は０．１００以下が望ましい。０．００１以上、０．１００以下とすることがさらに望ましい。反応時間は有限であり、またその反応時間は長くても１０時間以内とすることが実用的である。そのためこうした有限の反応時間の中で、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比が、完全に０となるとは考えにくく、また極僅かに残留するであろうＣｕ_６Ｓｎ_５の定量分析も困難となる。

以上のように通常の測定装置を用いた場合、Ｃｕ_６Ｓｎ_５が検出されない（例えば、測定装置の検出限界の関係で、検出量が０となる）場合が考えられる。そのため通常の測定装置を用いた場合は、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比は、０以上０．１００以下（なお０は、測定装置での検出限界以下、あるいは測定装置で検出できなかった場合を含む）である。なお測定装置の測定精度が充分に高い場合、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比を、０．００１以上０．１００以下としてもよい。なお、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比が、０．００１以上、０．１００以下が望ましいとしたのは、ＸＲＤ（Ｘ線回折装置）を用いて評価した結果である。しかしながら、実際のフレキシブル配線基板を構成している微細なビア部分（あるいはビアペースト部分）だけを取り出して、ＸＲＤ装置にかけて分析することは困難である。そのため、一般的な評価装置、例えば、ＳＥＭ装置に取り付けた蛍光Ｘ線を用いた元素分析装置（例えば、ＸＭＡ、ＥＰＭＡ等）を測定装置として用いてもよい。またこのような元素分析装置（例えば、ＸＭＡ、ＥＰＭＡ等）を用いた場合であっても、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比は、０．００１以上、０．１００以下が望ましい。なおＸＲＤは一種の質量分析となり、ＥＰＭＡは一種の断面分析となるが、実質的には差は無い。以上より、微細なビア部分（あるいはビアペースト部分）の、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比の測定においては、ＸＲＤ、ＸＭＡ、ＥＰＭＡあるいはこれらに類した適当な装置を一つ選んで評価すればよい。

なお、電気絶縁性基材１３０は、例えば耐熱フィルムなどの非圧縮性部材２２０と、その少なくとも一面に形成された熱硬化性接着層２１０を有している。

なお本実施の形態において圧縮性（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）、非圧縮性（ｉｎｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）の定義は、芯材の構成によって行うことが実用的である。すなわちガラス繊維であろうが樹脂繊維であろうが、芯材として複数の繊維が互いに絡み合ってなる織布や不織布を用いた部材は、圧縮性を有する。これは織布あるいは不織布を用いた芯材には、貫通孔が形成され、この貫通孔に導電性ペーストが充填され、加圧された場合、導電性ペーストに含まれている金属粒子等に押されて、貫通孔が変形したり広がったりするためである。

一方、芯材としてフィルムを用いた部材は、内部に空間を有さないため、非圧縮性を有している。これはフィルムを用いた芯材に、貫通孔が形成され、この貫通孔に導電性ペーストが充填され、加圧された場合、貫通孔の直径が実質的に変化しないためである。

なおガラス繊維を用いた織布あるいは不織布を芯材とした場合、レーザー等で貫通孔を形成した場合、孔の周囲のガラス繊維からなる織布あるいは不織布の先端が溶けて固まる場合もあるが、この場合であっても芯材は圧縮性を有している。この理由はレーザー等で熔解して一体化したガラス繊維の存在は、孔の周囲だけに限られており、それ以外の部分（すなわちレーザーで形成された貫通孔から少し離れた部分）のガラス繊維は互いに絡み合っているだけに過ぎないためである。また孔の周囲に露出したガラス繊維の全てが溶解して一つになることがないためである。

またガラス繊維を用いた不織布の場合、繊維同士の絡み合い部分が固定されている場合があるが、この場合であっても、不織布を芯材とする部材は圧縮性を有している。

非圧縮性部材２２０は、圧縮性を発現させるための気泡部分等を内部に有さないため、優れた非圧縮性を有する。

非圧縮性部材を用いることで、ビアペーストを高い圧力で圧縮できる。その結果、７４．０ｖｏｌ％以上、９９．５ｖｏｌ％以下の金属部分１９０を有するビアホール導体１４０を作製できる。また、０．５ｖｏｌ％以上、２６．０ｖｏｌ％以下の樹脂部分２００を有するビアホール導体１４０を作製できる。

ビアホール導体１４０の中の絶縁成分である樹脂部分２００の体積分率（ｖｏｌ％）を低下させることにより、金属部分１９０の体積分率（ｖｏｌ％）が増加し、ビア抵抗が低減する。ここでビア抵抗とは、ビアホール導体１４０全体の抵抗値を意味する。ビア部分の機械的な強度を高めるためにも、ビアホール導体１４０の中の金属部分１９０の体積分率を多くすることが好ましい。

更に、配線１２０とビアホール導体１４０との接触面積を増加させることにより、配線１２０と、ビアホール導体１４０との接続抵抗が小さくなる。そのため、配線１２０とビアホール導体１４０との界面部分の樹脂部分２００の体積分率を低下することが好ましい。

本実施の形態の構成によって、ビアホール導体１４０の比抵抗を、１．００×１０^−７Ω・ｍ以上、５．００×１０^−７Ω・ｍ以下にすることができるので、ビア抵抗が安定化する。

さらに本実施の形態では、銅−錫間の合金化反応がほぼ完全に完了している。

なお、ビアホール導体１４０を構成する樹脂部分２００は、硬化性樹脂の硬化物からなる。硬化性樹脂は特に限定されないが、具体的には、例えば、耐熱性に優れ、また、線膨張率が低いエポキシ樹脂の硬化物を用いるのが好ましい。

またフレキシブル多層配線基板１１０においては、非圧縮性部材２２０が屈曲性を有しており、熱硬化性接着層２１０も屈曲性を有している。熱硬化性接着層２１０としては、接着後に（あるいは硬化後に）２５℃（室温）における弾性率が０．１ＧＰａ以上、１０．０ＧＰａ以下となる絶縁部材を用いることが望ましい。更には０℃、さらには−２０℃（氷点下２０℃）における弾性率が０．１ＧＰａ以上、１０．０ＧＰａ以下となる絶縁部材を用いることが望ましい。なお弾性率の測定には、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社（ＳＩＩ）の粘弾性測定装置（ＤＭＳ）を用いている。

また熱硬化性接着層２１０の厚みは、非圧縮性部材２２０の厚みの０．１倍以上、１０倍以下が望ましい。更に０．５倍以上、４．０倍以下がより望ましい。

以上のように、非圧縮性部材２２０と、２５℃（室温）における弾性率が０．１ＧＰａ以上、１０．０ＧＰａ以下の熱硬化性接着層２１０を用いることで、優れた屈曲性を有するフレキシブル多層配線基板１１０が得られる。また上記の構成により、フレキシブル多層配線基板１１０が屈曲する箇所にも、ビアが形成できる。

なお図１Ａに示した、フレキシブル多層配線基板１１０は４層での事例であるが、４層に限定する必要はなく、何層であってもよい。

また表層の配線１２０を、パターニングする前の粗化処理された金属箔１５０としても良い。このようにフレキシブル多層配線基板１１０の表面を、パターニングする前の金属箔１５０とすることで、一種のシールド基板として用いることができる。こうしたシールド基板も、本実施の形態のフレキシブル多層配線基板１１０の一例である。

なお図１Ｂにおいて、金属箔１５０の表面の、熱硬化性接着層２１０との界面部分には、粗化処理面を表す凹凸を示している。また金属箔１５０の表面の、ビアホール導体１４０との界面部分にも、粗化処理面を表す凹凸を示している。しかしながら、金属箔１５０と、ビアホール導体１４０との界面部分の粗化面は、金属箔１５０と熱硬化性接着層２１０との界面部分の粗化面より粗さが小さくなる場合がある。これは、金属箔１５０の表面を粗化処理しておくことで、ビアホール導体１４０と金属箔１５０との合金化反応が促進し、金属箔１５０表面の凹凸が低減するからである。更に金属箔１５０の粗化面と、ビアホール導体１４０との合金化反応によって、金属箔１５０の凹凸が消失しても良い。ビアホール導体１４０部分において、粗面が低減することは、物理的に強固な合金化反応（金属結合）が進行していることを意味する。

上記の構成により、フレキシブル多層配線基板１１０は、任意の場所で曲げることができる。

フレキシブル配線基板６００およびフレキシブル多層配線基板１１１の製造方法の一例を以下に説明する。

図２Ａ〜図２Ｄ、図３Ａ〜図３Ｃは、フレキシブル配線基板６００の製造方法を示す断面図である。図４Ａ〜図４Ｃは、フレキシブル多層配線基板１１１の製造方法を示す断面図である。未硬化基材２３０（基材）は、厚み５５μｍ以下の非圧縮性部材２２０と、非圧縮性部材２２０の両面に形成された未硬化状態の熱硬化性接着層２１０とを有している。

はじめに、図２Ａに示すように、未硬化基材２３０の両表面に保護フィルム２４０が貼り合わされる。非圧縮性部材２２０は、厚み５０μｍ以下、３０μｍ以下、１５μｍ以下、さらには６μｍ以下の厚みでも充分な絶縁性が得られる。

非圧縮性部材２２０は、厚みが薄くなるほど、屈曲しやすくなる。しかし、非圧縮性部材２２０の厚みが薄くなりすぎた場合、使用を繰り返すことにより、屈曲の程度が変化する場合がある。このような場合は、使用用途に応じた厚みや剛性を有する非圧縮性部材２２０を選べば良い。また非圧縮性部材である非圧縮性部材２２０と共に用いる熱硬化性接着層２１０についても、その使用用途に応じて要求される厚みや弾性率とすれば良い。

なお、５５μｍより厚い非圧縮性部材２２０を用いた場合でも、ある程度の屈曲性を有する。しかし、この場合、粗化処理された金属箔１５０を用いることが望ましい。粗化処理を行った金属箔１５０を用いることにより、ビアホール導体１４０と金属箔１５０との密着性が高まるため、厚い非圧縮性部材２２０を用いる場合、あるいは過酷な信頼性が要求される場合でも、ビアホール導体１４０と金属箔１５０が剥がれにくくなり、十分な屈曲性を有するフレキシブル多層配線基板１１１が得られる。

非圧縮性部材２２０としては、例えば、ポリイミドフィルム、液晶ポリマーフィルム、ポリエーテルエーテルケトンフィルム等が用いられる。これらの中では、ポリイミドフィルムが特に好ましいが、半田付けの温度に耐える樹脂シートであれば、特に限定されない。非圧縮性部材２２０は、圧縮性が生じる気泡部分等を設けていないため、優れた非圧縮性を有する。

熱硬化性接着層２１０としては、エポキシ樹脂等からなる未硬化の接着層が用いられる。また、フレキシブル多層配線基板を薄くするために、熱硬化性接着層の片面あたりの厚みは、１μｍ以上、３０μｍ以下、さらには５μｍ以上、１０μｍ以下であることが好ましい。

熱硬化性接着層２１０は、接着後に（あるいは硬化後に）、２５℃（室温）における弾性率が０．１ＧＰａ以上、１０．０ＧＰａ以下であることが望ましい。更には弾性率が０．１ＧＰａ以上、５．０ＧＰａ以下であることが望ましい。熱硬化性接着層２１０の厚みは、非圧縮性部材２２０の厚みの０．１倍以上、１０倍以下が望ましい。更に熱硬化性接着層２１０の厚みは、非圧縮性部材の厚みの０．５倍以上、４．０倍以下が望ましい。

保護フィルムとしては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムの厚みは０．５μｍ以上、５０μｍ以下、さらには、１μｍ以上、３０μｍ以下が好ましい。このような厚みにすることにより、後述するように、保護フィルムの剥離により、充分な高さのビアペーストからなる突出部を表出できる。

未硬化基材２３０に保護フィルム２４０を貼り合わせる方法としては、例えば、未硬化基材２３０、あるいは未硬化基材２３０表面の熱硬化性接着層２１０の表面タック性（あるいは接着力）を用いて、直接貼り合わせる方法が用いられる。

次に、図２Ｂに示すように、保護フィルム２４０が配された未硬化基材２３０に保護フィルム２４０の外側から穿孔することにより、貫通孔２５０を形成する。穿孔には、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー等の非接触による加工方法の他、ドリルを用いた穴あけ等の各種方法が用いられる。貫通孔の直径としては１０μｍ以上、５００μｍ以下、さらには５０μｍ以上、３００μｍ以下、８０μｍ以上、１２０μｍ以下などである。

次に、図２Ｃに示すように、貫通孔２５０の中にビアペースト２６０を充填する。ビアペースト２６０は、銅粒子２９０と、ＳｎとＢｉとを含有するＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００と、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂成分（有機成分）３１０を有する（図５Ａ参照）。

ビアペースト２６０の充填方法は特に限定されないが、例えば、スクリーン印刷などの方法が用いられる。

次に、図２Ｄに示すように、未硬化基材２３０の表面から保護フィルム２４０を剥離することにより、ビアペースト２６０の一部を、貫通孔２５０（図２Ｂ参照）から突出部２７０として突出させ、基板５００を作製する。突出部２７０の高さｈは、保護フィルムの厚みにもよるが、例えば、０．５μｍ以上、５０μｍ以下、さらには、１μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。突出部２７０が高すぎる場合には、後述する加圧工程において未硬化基材２３０の表面の、貫通孔２５０の周囲にペーストが溢れて表面平滑性を失わせる場合がある。また、突出部２７０が低すぎる場合には、後述する加圧工程において充填されたビアペーストに圧力が充分にかからなくなる場合がある。

次に、図３Ａに示すように、未硬化基材２３０の上に金属箔１５０を配置し、矢印２８０で示す方向に加圧する。加圧時に、金属箔１５０を介して突出部２７０に力が掛かるために、貫通孔２５０に充填されたビアペースト２６０が高い圧力で圧縮される。

未硬化基材２３０の一部として、非圧縮性部材２２０を用いているため、矢印２８０で示す加圧時（更には加熱時）に、貫通孔２５０の直径が広がらず、ビアペースト２６０に強い圧力が加えられる。その結果、ビアペースト２６０中に含まれる銅粒子や、Ｓｎ−Ｂｉ粒子の間隔が狭められ、互いに密着する。そのために、ビアペースト２６０中の樹脂部分の比率が低減する。言い換えれば、ビアペースト２６０中の金属部分の比率が増加する。

そして、圧縮状態を保ったままで加熱することで、合金化反応を起こし、金属部分１９０と、樹脂部分２００（図１Ｂ参照）が形成される。また、熱硬化性樹脂成分３１０は、熱硬化により樹脂部分２００となり、ビアホール導体１４０が形成される（図１Ｂ参照）。上記の工程により、図３Ｂに示すように、未硬化基材２３０は、電気絶縁性基材１３０になる。ここで金属部分１９０は、銅を主成分とする第１金属領域１６０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域１７０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域１８０とを有する（図１Ｂ参照）。

なおこの合金化反応時において、第２金属領域１７０の大きさ（あるいは体積％または重量％）を第１金属領域１６０の大きさ（あるいは体積％または重量％）より大きくする。さらに第２金属領域１７０の大きさ（あるいは体積％または重量％）を第３金属領域１８０の大きさ（あるいは体積％または重量％）より大きくする。この結果、ビアホール導体１４０の、信頼性が高まり、強度が高まる。

また第２金属領域１７０の中に、第１金属領域１６０と、第３金属領域１８０を、互いに接触することなく点在させることにより、ビアホール導体１４０の信頼性を高められる。

また第２金属領域１７０は、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５と金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎを含み、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比を０．００１以上、０．１００以下とすることで、ビアホール導体１４０の信頼性を高められる。

加圧条件は特に限定されないが、常温（２０℃）からＳｎ−Ｂｉ系半田粒子の融点未満の温度に金型温度を設定することが好ましい。また、本加圧工程において、熱硬化性接着層２１０の硬化を進行させるために、硬化を進行させるのに必要な温度に加熱した加熱プレスを用いてもよい。

次に、金属箔１５０の表面にフォトレジスト膜を形成する。そして、フォトマスクを介してフォトレジスト膜を露光する。その後、現像、リンスを行い、フォトレジスト膜を金属箔１５０の表面に選択的に形成する。そして、フォトレジスト膜が覆われていない金属箔１５０をエッチングにより除去する。その後、フォトレジスト膜を除去する。このようにして、配線１２０ａ（第１の配線）、配線１２０ｂ（第２の配線）が形成され、フレキシブル配線基板６００が得られる。フォトレジスト膜の形成には、液状のレジストを用いてもドライフィルムを用いてもよい。

図４Ａ〜図４Ｃは、図３Ｃで作製したフレキシブル配線基板６００を、更に多層化する方法を説明する断面図である。

図４Ａに示すように、突出部２７０を有する基板５００（図２Ｄ参照）を、図３Ｃで作製したフレキシブル配線基板６００の両側に配置する。そして金属箔１５０を介して、プレス金型（図示せず）に挟み込み、加圧及び加熱することで、図４Ｂに示すような積層体が得られる。その後、図４Ｃに示すように、金属箔１５０をパターニングし、上層の配線１２１ａと下層の配線１２１ｂとし、フレキシブル多層配線基板１１１が構成される。

以上の工程により、上層の配線１２１ａと下層の配線１２１ｂとをビアホール導体１４０を介して接続したフレキシブル多層配線基板１１１が得られる。フレキシブル多層配線基板１１１をさらに多層化することにより、図１Ａに示すような複数の配線が接続されたフレキシブル多層配線基板１１０が得られる。

次に、図５Ａ、図５Ｂを参照しながら、ビアペースト２６０中に含まれる有機成分を、ビアペースト２６０から外に排出する様子を説明する。ビアペースト２６０中に含まれる有機成分の割合が低減することにより、金属成分の割合が増加する。その結果、合金化反応、更には金属間化合物の形成反応が短時間で完了する。

図５Ａ、図５Ｂは、ビアペースト２６０が充填された未硬化基材２３０の貫通孔２５０周辺の圧縮前後の断面模式図である。図５Ａは圧縮前、図５Ｂは圧縮後を示している。図５Ａは、図３Ａにおけるビアペースト２６０の拡大図に相当する。

銅粒子２９０の平均粒径は、０．１μｍ以上、２０μｍ以下、さらには、１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲であることが好ましい。銅粒子２９０の平均粒径が小さすぎる場合には、銅粒子２９０のタップ密度（ＪＩＳ Ｘ ２５１２）が小さくなるため、貫通孔２５０（図２Ｂ参照）の中に銅粒子２９０を有するビアペーストを高充填しにくくなり、また、高価である傾向がある。一方、銅粒子２９０の平均粒径が大きすぎる場合には、直径が１００μｍ以下、更には８０μｍ以下と直径の小さいビアホール導体１４０を形成しようとした場合に、充填しにくくなる傾向がある。

銅粒子２９０の粒子形状は、例えば、球状、扁平状、多角状、鱗片状、フレーク状、あるいは表面に突起を有するような形状等が用いられるが、粒子形状は、これらに限定されない。また、一次粒子でもよいし、二次粒子を形成していてもよい。

Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００とは、ＳｎとＢｉとを含有する半田粒子３００を意味する。また、半田粒子３００に、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）、亜鉛（Ｚｎ）等を添加することにより、濡れ性、流動性等を改善してもよい。Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００中のＢｉの含有割合としては、１０％以上、５８％以下、さらには２０％以上、５８％以下であることが好ましい。また、融点（共晶点）は、７５℃以上、１６０℃以下、さらには１３５℃以上、１５０℃以下であることが好ましい。なお、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００としては、組成の異なる種類の粒子を２種以上組み合わせて用いてもよい。これらの中では、共晶点が１３８℃と低い、鉛フリー半田である、Ｓｎ−５８Ｂｉ系の半田粒子３００が環境面から特に好ましい。

Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の平均粒径は０．１μｍ以上、２０μｍ以下、さらには、２μｍ以上、１５μｍ以下であることが好ましい。Ｓｎ−Ｂｉ系半田粒子の平均粒径が小さすぎる場合には、比表面積が大きくなり表面の酸化皮膜の割合が大きくなるため溶融しにくくなる。一方、Ｓｎ−Ｂｉ系半田粒子の平均粒径が大きすぎる場合には、貫通孔２５０ヘのビアペースト２６０が充填性しにくくなる。

熱硬化性樹脂成分３１０としては、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、またはその他変性エポキシ樹脂などが用いられる。

また、熱硬化性樹脂成分３１０に硬化剤が含まれていてもよい。硬化剤の種類は特に限定されないが、分子中に少なくとも１つ以上の水酸基を持つアミン化合物を含有する硬化剤を用いることが好ましい。このような硬化剤は、エポキシ樹脂の硬化触媒として作用するとともに、銅粒子、及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の表面に存在する酸化皮膜を還元することにより、接合時の接触抵抗を低減させる。特にＳｎ−Ｂｉ系半田粒子の融点よりも高い沸点を有するアミン化合物は、接合時の接触抵抗を低減させるので好ましい。

このようなアミン化合物としては、例えば、２−メチルアミノエタノール、Ｎ、Ｎ−ジエチルエタノールアミン、Ｎ、Ｎ−ジブチルエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、Ｎ−ブチルエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、Ｎ、Ｎ−ジエチルイソプロパノールアミン、２、２’−ジメチルアミノエタノール、トリエタノールアミン等がある。

ビアペースト２６０は、銅粒子２９０と、ＳｎとＢｉとを含有するＳｎ−Ｂｉ系半田粒子３００と、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂成分３１０とを混合することにより得られる。具体的には、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤と所定量の有機溶媒を含有する樹脂ワニスに、銅粒子及びＳｎ−Ｂｉ系半田粒子を添加し、プラネタリーミキサー等で混合することにより得られる。

熱硬化性樹脂成分３１０のビアペースト２６０中の割合としては、０．３質量％以上、３０質量％以下、さらには３質量％以上、２０質量％以下の範囲であることが低い抵抗値を得るとともに、充分な加工性を確保する点から好ましい。

また、ビアペースト２６０中の銅粒子２９０とＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００との配合割合としては、ペースト中のＣｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量比を、後述する図１０に示すような三角図において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを頂点とする四角形で囲まれるような領域の範囲になるように含有させることが好ましい。例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００としてＳｎ−５８Ｂｉ系の半田粒子３００を用いた場合には、銅粒子２９０及びＳｎ−５８Ｂｉ系の半田粒子３００の合計量に対する銅粒子２９０の含有割合は、２２質量％以上、８０質量％以下、さらには、４０質量％以上、８０質量％以下であることが好ましい。

図５Ａに示すように、未硬化基材２３０に形成された貫通孔２５０から突出した突出部２７０を、金属箔１５０を介して矢印２８０ａのように押圧する。すると、図５Ｂに示すように、貫通孔２５０（図２Ｂ参照）に充填されたビアペースト２６０が圧縮される。なお、このときビアペースト２６０の中の熱硬化性樹脂成分３１０のかなりの部分が、矢印２８０ｂに示すように貫通孔２５０から外に押し出される。その後、加熱により銅粒子２９０及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００は合金化され、合金化後の金属部分は、ビアホール導体中において、７４ｖｏｌ％以上、８０ｖｏｌ％以上、更には９０ｖｏｌ％以上になる。

ビアペースト２６０を充填し、加圧、加熱する際に、貫通孔２５０（図２Ｂ参照）が、ビアペースト２６０からの圧力に負けて広がったり、変形したりしにくいように、非圧縮性部材２２０を用いている。

次に図６〜図８を用いて、ビアペースト２６０中の有機成分を減らすメカニズムについて説明する。

図６は、電気絶縁性基材として、圧縮性を有する部材を用いた場合のビアペーストの状態を示す模式図である。圧縮性部材３４０としては、例えば、ガラス繊維やアラミド繊維等を芯材３２０とし、芯材３２０にエポキシ樹脂等からなる半硬化樹脂３３０を含浸させたプリプレグが用いられる。プリプレグは、芯材の繊維間、あるいは芯材と半硬化樹脂との隙間、あるいは半硬化樹脂中に含まれる空隙等（例えば、空気の泡等）の存在によって、圧縮性が発現する。すなわち、プリプレグの硬化物は、非圧縮性であるが、プリプレグは、圧縮性を有している。これはプリプレグを加熱圧縮する際、半硬化状態の樹脂が軟化し、芯材の繊維間、芯材と樹脂との隙間、あるいは樹脂中に含まれる空隙（例えば、空気の泡等）を埋めるからである。

圧縮性部材３４０は、内部に気泡（あるいはボイド）等を有するために、加圧したときに、その厚みが１０％〜３０％程度圧縮される。

圧縮性部材３４０にビアとなる貫通孔を形成し、ビアペーストを充填し、突出部を設けた後、加圧すると、加圧後の貫通孔の直径（あるいは断面積）は、加圧前に比べて１０％〜２０％程度大きくなる。

これは貫通孔の形成時に、ガラス繊維の一部が切断されるためである。すなわち、織布あるいは不織布を芯材とするプリプレグを用いた場合、充分な加圧、圧縮が行えない場合がある。

図６において、矢印２８０ｃは、ビアペースト２６０が矢印２８０ａのように加圧圧縮されることで、貫通孔２５０の直径が増加する（あるいは貫通孔２５０の直径が広がる、あるいは変形する）様子を示している。

図６に示すような圧縮性部材３４０を用いた場合、図６の矢印２８０ａに示すような圧力がビアペースト２６０に加えられ、矢印２８０ｃに示す圧力により貫通孔２５０（図２Ｂ参照）の直径が、ビアペースト２６０の突出部２７０の体積相当分だけ大きく広がってしまう。そのため、矢印２８０ａで示す圧力を増加しても、ビアペースト２６０を加圧圧縮することが難しくなる。その結果、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０を、未硬化基材２３０（図５Ａ参照）中に、移動させることが難しくなる。そのため、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率の割合は、矢印２８０ａによる加圧前と、加圧後では、殆ど変化しない。

なお、球体を容器に不規則に入れた場合の体積分率は、『ランダム細密充填』として、最大で約６４％であることが知られている（例えば、Ｎａｔｕｒｅ ４３５、７１９５ （Ｍａｙ ２００８）、Ｓｏｎｇ氏他）。 このように、電気絶縁性基材に、圧縮性部材３４０を用いた場合、ビアペースト２６０中に含まれる、銅粒子２９０や半田粒子３００の充填密度（更には体積分率）を高めようとしても、ランダム細密充填の点から、体積分率を高くすることが難しい。そのため、銅粒子２９０や半田粒子３００が、互いに変形して面接触する程度に、突出部２７０を加圧圧縮しても、複数の銅粒子２９０や複数の半田粒子３００の隙間に残った熱硬化性樹脂成分３１０を、ビアペースト２６０の外に追い出すことは難しい。

その結果、図１７〜図１９Ｂで示すような状態になり、圧力を増加させても、ビアホール導体１４０中における金属部分１９０の体積分率を、７０ｖｏｌ％より高くすることは困難である。

以上のように、圧縮性部材３４０は、ビアペースト２６０からの圧力により、貫通孔２５０の直径が広がったり、あるいは変形したりする。そのため、高い圧力をかけても、ビアペースト２６０が十分圧縮されない場合がある。

一方、非圧縮性部材（例えばフィルム基材）を用いた場合、熱硬化性接着層非圧縮性部材にビアとなる貫通孔を形成し、ビアペーストを充填し、突出部を設けた後加圧しても、加圧後の貫通孔の直径（あるいは断面積）は、加圧前に比べてほとんど変化しない。あるいはその変化量は３％未満に抑制される。そして、ビアペーストの充填前後で貫通孔の直径や断面積が変化しない分、特殊な設備を用いずとも、ビアペーストを充分に加圧圧縮できる。これは非圧縮性部材の場合、非圧縮性部材の一部を貫通孔が切断しても、非圧縮性部材が解けたり、広がることが殆どないためである。

ただし、ポリイミドフィルムのような耐熱フィルムを用いた場合でも、その厚みが７０μｍと厚い場合は、突出部２７０を利用して高い圧力をかけても、ビアペースト２６０が十分に圧縮されない場合がある。

図７、図８は、非圧縮性部材を用いた場合のビアペーストの状態を示す模式図である。

未硬化基材２３０に、耐熱フィルムなどの非圧縮性部材２２０を用いることで、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０の流動成分（例えば、有機成分等の絶縁成分）を、ビアホール導体１４０の外に追い出すことができる。その結果、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率を低減できる。

図７、図８に示すように、矢印２８０ａに示すような圧力が、ビアペースト２６０に加えられた場合であっても、貫通孔２５０（図２Ｂ参照）の直径が、殆ど広がらない。その結果、矢印２８０ａで示す圧力を増加すればするほど、ビアペースト２６０中に含まれる、銅粒子２９０と半田粒子３００とが互いに変形しながらより広い面積で互いに面接触するようになる。そのため、ビアホール導体１４０中における金属部分１９０の体積分率を、７０ｖｏｌ％より高く、更には８０ｖｏｌ％以上、９０ｖｏｌ％以上にできる。

なお銅粒子２９０と半田粒子３００とを、互いに変形しながらより広い面積で互いに面接触させるため、銅粒子２９０と、半田粒子３００との硬度を異ならせるのが好ましい。例えば、銅粒子２９０の硬度に比べ、半田粒子３００の硬度を低くすることで、互いの粉体同士のすべり（あるいはスリップ）を低減できる。その結果、図７、図８に示す加圧圧縮時に、半田粒子３００が複数の銅粒子２９０に挟まれた状態を保ったまま変形することになり、ビアペースト２６０の中の流動成分（例えば、有機成分等の絶縁成分）を、ビアホール導体１４０の外に追い出せる。その結果、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率を更に低減できる。

上述した図７に示すように、金属箔１５０の外から、矢印２８０ａに示すように、ビアペースト２６０を加圧圧縮すると、ビアペースト２６０中の流動成分、すなわち熱硬化性樹脂成分３１０が、非圧縮性部材２２０の表面に設けられた熱硬化性接着層２１０に流れ出す。その結果、図８に示すように、ビアペースト２６０中の銅粒子２９０や半田粒子３００の充填率が高くなる。なお図７、図８では、銅粒子２９０や半田粒子３００が互いに圧縮され、変形し、面接触した様子は図示していない。また、金属箔１５０に形成された、ビアペースト２６０による突出部２７０も図示していない。

図８は、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０による圧力（矢印２８０ｃ）が、熱硬化性接着層２１０からの圧力（矢印２８０ｄ）を上回り、熱硬化性樹脂成分３１０が貫通孔２５０の外に流れ出す様子を示す。非圧縮性部材２２０を用いることにより、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０を、ビアペースト２６０の外に排出することができ、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率を大幅に低減することができる。そしてビアペースト２６０中に含まれる熱硬化性樹脂成分３１０が少なくなった分だけ、ビアペースト２６０中の銅粒子２９０や半田粒子３００等の金属成分の体積分率が増加する。その結果、ビアホール導体１４０（図１Ｂ、図９Ｂ参照）中における金属部分１９０の体積分率を７４ｖｏｌ％以上に高められる。

すなわち、非圧縮性基材を未硬化基材２３０に使用することで、圧縮の前後で貫通孔２５０の直径が殆ど変わらないため、ビアペースト２６０の突出に応じて、ビアペースト２６０を高圧縮できる。

なお、加圧前後における貫通孔の直径（あるいは断面積）の差は３％未満、更には２％未満であることが好ましい。

このように本実施の形態では、銅粒子２９０や半田粒子３００からなる合金化後の金属部分１９０の体積分率を、７４．０ｖｏｌ％以上、９９．５ｖｏｌ％以下にできる。また複数の配線同士を電気的に接続するビアホール導体１４０中において、金属部分１９０を除く部分である、樹脂部分２００の体積分率を、０．５ｖｏｌ％以上２６．０ｖｏｌ％以下まで減らすことができる。なおここで樹脂部分２００とは、ビアホール導体１４０の中に含まれる樹脂部分であれば良く、ビアペースト２６０中に含まれる熱硬化性樹脂成分３１０でなくても構わない。また、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０と、熱硬化性接着層２１０とが、互いに相溶し、あるいは溶け合っていても良い。

このように、ビアペースト２６０を、非圧縮性部材２２０と熱硬化性接着層２１０に形成した貫通孔２５０に充填し、加圧することで、ビアペースト中の熱硬化性樹脂成分３１０の含有率（あるいは体積分率）を更に低減できる。そのため、ビアペースト２６０中の銅粒子２９０や半田粒子３００等の充填率（あるいは体積分率）を増加することができる。その結果、銅粒子２９０と、半田粒子３００との接触面積が増加し、合金化反応が促進され、ビアホール導体１４０中の金属部分の割合を多くできる。

次に、熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率を少なくすることにより、銅粒子と半田粒子との合金化反応が、促進する様子を説明する。

図９Ａは、合金化反応前のビアペーストの状態を示す模式図である。図９Ｂは、合金化反応後のビアホール導体の状態を示す模式図である。

図９Ａにおいて、銅粒子２９０と、半田粒子３００とは、矢印２８０に示すように互いに圧縮され高密度に詰まっている。このとき銅粒子２９０と半田粒子３００とが、互いに変形し面接触していることが望ましい。銅粒子２９０と半田粒子３００が接触している面積が広いほど、銅粒子２９０と半田粒子３００との合金化反応（更には金属間化合物の形成反応）が、短時間に、かつ均一に進行する。

なお、ビアペースト２６０中に含まれる熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率は、０．５ｖｏｌ％以上、２６ｖｏｌ％以下（更には２０ｖｏｌ％以下、更には１０ｖｏｌ％以下）となっている。

図９Ａに示すように、金属箔１５０を未硬化基材２３０に圧着し、金属箔１５０を介してビアペースト２６０の突出部２７０に所定圧力を加えることにより、ビアペースト２６０を加圧し圧縮する。こうすることで銅粒子２９０同士や、銅粒子２９０と半田粒子３００同士を互いに面接触でき、合金化反応が促進される。

図９Ａのビアペースト２６０の上下面には突出部２７０が形成されている。また、図９Ｂのビアホール導体１４０の上下面は突出部が存在せず、平坦になっている。このように、合金化反応後、ビアペースト２６０の上下面が平坦になることが望ましい。従来、非圧縮性の部材を用いると、合金化反応後もビアホール導体の突出部が残る場合があり、部品が実装しにくくなる。しかし、本実施の形態のように、合金化反応を極めて速く進行させることで、ビアホール導体１４０中の金属部分１９０の体積分率を、７４．０ｖｏｌ％以上とするとともに、ビアホール導体を平坦にできる。また、ビアホール導体１４０中の樹脂部分２００の体積分率を、２６．０ｖｏｌ％以下にできる。なお、突出部２７０の高さ（図２Ｄのｈ）は、２μｍ以上、更には５μｍ以上、あるいは金属箔１５０の厚みの０．５倍以上が望ましい。突出部２７０の大きさが、２μｍより小さい場合、あるいは金属箔１５０の厚みの０．５倍より小さい場合、電気絶縁性基材１３０に非圧縮性の部材を用いた場合であっても、銅粒子２９０や半田粒子３００等の、ビアペースト２６０中の体積分率を７４ｖｏｌ％以上にできない場合がある。

なお銅粒子２９０と半田粒子３００の粒径を互いに異ならせても良く、異なる粒径の銅粒子２９０を混合しても良い。しかし、このような場合、粉の比表面積が増加し、ビアペースト２６０の粘度が高くなる。その結果、ビアペースト２６０中の、銅粒子２９０と半田粒子３００との合計の体積分率を高くできたとしても、ビアペースト２６０の粘度が上昇し、貫通孔２５０への充填性に影響を与える場合がある。よって銅粒子２９０と半田粒子３００の粒径は同じ程度である方が好ましい。

なお銅粒子２９０と、半田粒子３００とを互いに変形させ面接触させるには、銅粒子２９０同士、あるいは半田粒子３００と銅粒子２９０とが互いに塑性変形するまで、加圧圧縮することが望ましい。

図９Ａ、図９Ｂの矢印２８０に示すように、圧着状態を維持した状態で、所定の温度で加熱し、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の一部を溶融させるのが好ましい。加圧工程において、加熱することで、加圧工程や加熱工程のトータル時間を短縮することができ、生産性が高まる。

図９Ｂは、互いに変形し面接触している銅粒子２９０と、半田粒子３００とが、合金化反応（更には金属間化合物の形成反応）した後の状態を示している。ビアホール導体１４０は金属部分１９０と、樹脂部分２００とを有している。金属部分１９０は、銅を主体とする第１金属領域１６０と、錫−銅合金を主体とする第２金属領域１７０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域１８０とを有している。金属部分１９０と、樹脂部分２００とが、ビアホール導体１４０を構成している。

このようにして、図９Ｂに示すように、ビアホール導体１４０が形成される。樹脂部分２００は、エポキシ樹脂を含む硬化済樹脂である。そして第２金属領域１７０は、第１金属領域１６０より、断面積やその体積分率、あるいは重量分率が大きい。さらに第２金属領域１７０は、第３金属領域１８０より、断面積やその体積分率、あるいは重量分率が大きい。

また複数の配線１２０を形成する金属箔１５０同士が、第２金属領域１７０を介して電気的に接続されている。そして第２金属領域１７０の中に、第１金属領域１６０と、第３金属領域１８０が、互いに接触することなく点在することで、ビアホール導体１４０の信頼性が高まる。更に第２金属領域１７０は、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５と金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎを含み、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比を０．００１以上、０．１００以下とすることで、ビアホール導体１４０の信頼性が高まる。

また合金化反応を起こしている間も、矢印２８０で示す加圧圧縮を続けることで、合金化後の金属箔１５０における突出部２７０の高さを低くすることができる。合金化反応前の突出部２７０の高さを、合金化反応後に低くすることで、ビアホール導体１４０に占める樹脂部分２００の体積分率を低減でき、フレキシブル多層配線基板１１０の厚みのバラツキを低減できる。またフレキシブル多層配線基板１１０の平面性や平滑性を向上できるため、半導体チップ等のベアチップ実装性が高まる。

なお、銅粒子２９０と半田粒子３００とが反応して形成されたビアホール導体１４０において、第２金属領域１７０は、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５と金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎを含む。ここで、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比を０．００１以上、０．１００以下に抑えることで、例えば、カーケンダイルボイド等のボイド５ａ（図１７参照）の発生を抑制できる。

Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比を０．００１以上、０．１００以下とするために、銅粒子２９０と半田粒子３００との接触面積は広い方が望ましい。合金化反応（あるいは金属間化合物の形成反応）を行なう時点において、ビアペースト２６０中の熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率は、２６ｖｏｌ％以下（更には２０ｖｏｌ％以下、更には１０ｖｏｌ％以下）が望ましい。熱硬化性樹脂成分３１０の体積分率が少ないほど、銅粒子２９０と半田粒子３００との接触面積が大きくなり、合金化反応が均一となる。その結果、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５と金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎを含む第２金属領域において、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比を０．１００以下に抑えることができる。

以上のように、未硬化基材２３０として、非圧縮性を有する部材を用いることで、貫通孔２５０に充填された銅粒子２９０及びＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の密度が高くなる。

また圧縮を維持した状態のままで、圧縮されたビアペースト２６０を加熱してＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の共晶温度以上、共晶温度から１０℃高い温度以下の温度の範囲でＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の一部分を溶融させ、引き続き、さらに共晶温度から２０℃高い温度以上、３００℃以下の温度の範囲に加熱することが有用である。こうした加圧、加熱によって、第２金属領域１７０の成長を促進できる。更にこれらを連続した圧着や加熱を伴う１つの工程で行うことが好ましい。連続した１つの工程で行うことで、各金属領域の形成反応をより安定化でき、ビア自体の構造を安定化できる。

例えば、図９Ａにおいて、銅粒子２９０や半田粒子３００の、ビアペースト２６０中に占める体積分率が、７４ｖｏｌ％以上になるように高圧縮しておく。そして、この状態で、ビアペースト２６０をＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の共晶温度以上の温度にまで徐々に加熱していく。この加熱によりＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の一部がその温度において溶融する組成割合で溶融する。そして、銅粒子２９０の表面や周囲に錫、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域１７０が形成される。この場合において、銅粒子２９０同士が面接触している面接触部も、第２金属領域１７０の一部に変化しても良い。銅粒子２９０と溶融したＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００とが、互いに変形した状態で面接触することで、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００中のＳｎと銅粒子２９０中のＣｕとが反応して、Ｃｕ_６Ｓｎ_５やＣｕ_３Ｓｎを含むＳｎ−Ｃｕの化合物層（金属間化合物）や錫−銅合金を主成分とする第２金属領域１７０が形成される。一方、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００は内部のＳｎ相からＳｎを補われながら溶融状態を維持し続け、さらに残されたＢｉが析出することにより、Ｂｉを主成分とする第３金属領域１８０が形成される。その結果、図９Ｂに示すような構造を有するビアホール導体１４０が得られる。

なお、図９Ｂにおいて、ビアホール導体１４０全体に対する第１金属領域１６０と、第２金属領域１７０との合計の重量割合は２０％以上、９０％以下の範囲とすることが望ましい。合計の重量割合が２０％未満の場合、ビア抵抗が増加したり、所定の圧縮状態が得られない場合がある。また９０％を超えるようにすることは、技術的に難しい場合がある。

そしてこの状態で加熱して、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の共晶温度以上に達するとＳｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００が部分的に溶融しはじめる。溶融する半田の組成は温度で決まり、加熱時の温度で溶融しにくいＳｎはＳｎ固相体として残留する。また、溶融した半田に銅粒子２９０が接触してその表面が溶融したＳｎ−Ｂｉ系半田で濡れたとき、その濡れた部分の界面でＣｕとＳｎの相互拡散が進んでＳｎ−Ｃｕの化合物層等が形成される。このようにして、ビアホール導体１４０に占める第２金属領域１７０の割合を第１金属領域１６０より大きく、かつ第３金属領域１８０より大きくできる。

一方、Ｓｎ−Ｃｕの化合物層等の形成や、相互拡散がさらに進行することにより、溶融した半田の中のＳｎは減少する。溶融した半田の中の減少したＳｎはＳｎ固体層から補填されるために溶融状態は維持し続けられる。さらにＳｎが減少し、ＳｎとＢｉの比率がＳｎ−５８ＢｉよりもＢｉが多くなるとＢｉが偏析しはじめ、ビスマスを主成分とする固相体として第３金属領域１８０が析出して形成される。

なお、よく知られている比較的低温域で溶融する半田材料としては、Ｓｎ−Ｐｂ系半田、Ｓｎ−Ｉｎ系半田、Ｓｎ−Ｂｉ系半田などがある。これらの材料のうち、Ｉｎは高価であり、Ｐｂは環境負荷が高いとされている。一方、Ｓｎ−Ｂｉ系半田の融点は、電子部品を表面実装する際の一般的な半田リフロー温度よりも低い１４０℃以下である。従って、Ｓｎ−Ｂｉ系半田のみを回路基板のビアホール導体として単体で用いた場合には、半田リフロー時にビアホール導体の半田が再溶融することによりビア抵抗が変動してしまう場合がある。

図１０は、本実施形態のビアペースト中の金属組成の一例を示す三角図である。本実施形態のビアペースト中の金属組成は、図１０に示すように、Ｃｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量組成比（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）を三角図において、Ａ（０．３７：０．５６７：０．０６３）、Ｂ（０．２２：０．３２７６：０．４５２４）、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０．０１）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることが望ましい。

更に望ましくは、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０．０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることが望ましい。Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０．０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることで、ビア抵抗を小さくできる。また第２金属領域において、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５と金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎを含み、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比を０．１００以下とすることが容易となる。

なおこうした金属組成のビアペーストを用いた場合には、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の組成が共晶のＳｎ−Ｂｉ系半田組成（Ｂｉ５８％以下、Ｓｎ４２％以上）よりもＳｎ組成が多くなる。このようなビアペーストを用いることにより、Ｓｎ−Ｂｉ系半田粒子の共晶温度から１０℃高い温度以下の温度の範囲で半田組成中の一部が溶融する一方、溶融しないＳｎが残留する。しかし残留したＳｎは、銅粒子表面へ拡散・反応する。その結果、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００からＳｎ濃度が減少することで、残留したＳｎが溶融する。一方で、加熱し続けて温度が上昇することによってもＳｎは溶融し、半田組成中の溶融しきれなかったＳｎはなくなり、さらに加熱を続けることにより銅粒子表面との反応が進むことにより、ビスマスを主成分とする固相体として第３金属領域１８０が析出して形成される。そして、このように第３金属領域１８０を析出させて存在させることにより、半田リフロー時にビアホール導体の半田が再溶融しにくくなる。さらにＳｎ組成の多いＳｎ−Ｂｉ組成の半田粒子３００を用いることによって、ビア中に残るＢｉ相を少なくすることができるため、抵抗値の安定化を図ることができるとともに、半田リフロー後でも、抵抗値の変動が起こりにくくなる。

圧縮後のビアペースト２６０を加熱する温度は、Ｓｎ−Ｂｉ系の半田粒子３００の共晶温度以上の温度であり、未硬化基材２３０の構成成分を分解しないような温度範囲であれば特に限定されない。具体的には、Ｓｎ−Ｂｉ系半田粒子として共晶温度１３９℃のＳｎ−５８Ｂｉ半田粒子を用いる場合には、はじめに１３９℃以上、１４９℃以下の範囲に加熱することによりＳｎ−５８Ｂｉ半田粒子３００の一部分を溶融させたあと、さらに１５９℃以上、２３０℃以下程度の温度範囲に徐々に加熱することが好ましい。なお、温度を適切に選択することにより、ビアペースト２６０中に含まれる熱硬化性樹脂成分が硬化される。

次に、本実施の形態を実施例を用いて具体的に説明する。なお、本実施の形態の範囲は本実施例の内容により限定されるものではない。

はじめに、本実施例で用いた原材料を以下に説明する。

・銅粒子（銅粒子２９０）：平均粒子径５μｍの三井金属（株）製１１００Ｙ
・Ｓｎ−Ｂｉ系半田粒子（半田粒子３００）：組成別に（表１）に示す半田組成になるように配合して溶融させたものをアトマイズ法にて粉状化し、平均粒子径５μｍに分球したものを使用している。
・エポキシ樹脂（熱硬化性樹脂成分３１０）：ジャパンエポキシレジン（株）製ｊｅＲ８７１
・硬化剤：２−メチルアミノエタノール、沸点１６０℃、日本乳化剤（株）製
・樹脂シート（未硬化基材２３０）：縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ、厚み１０μｍ〜５０μｍのポリイミドフィルム（非圧縮性部材２２０）の両表面に厚み１０μｍの未硬化エポキシ樹脂層（熱硬化性接着層２１０）が形成されている。
・保護フィルム（保護フィルム２４０）：厚み２５μｍのＰＥＴ製シート
・銅箔（金属箔１５０）：厚み２５μｍ

（ビアペーストの作製）
（表１）に記載した配合割合の銅粒子及びＳｎ−Ｂｉ系半田粒子の金属成分とエポキシ樹脂及び硬化剤の樹脂成分とを配合し、プラネタリーミキサーで混合することにより、ビアペーストを作製している。なお、樹脂成分の配合割合は、銅粒子及びＳｎ−Ｂｉ系半田粒子の合計１００重量部に対して、エポキシ樹脂１０重量部、硬化剤２重量部としている。

（フレキシブル多層配線基板の製造）
樹脂シートの両表面に保護フィルムを貼り合わせる。そして、保護フィルムを貼り合わせた樹脂シートの外側からレーザーにより直径１５０μｍの孔を１００個穿孔する。

次に、調製されたビアペーストを貫通孔に充填する。そして、両表面の保護フィルムを剥離することにより、貫通孔からビアペーストの一部が突出した突出部を形成する。

次に、樹脂シートの両表面に、突出部を覆うようにして銅箔を配置する。そして、加熱プレス機の下の金型の上に離形紙を設置し、銅箔が配置された樹脂シートとの積層体し、３ＭＰａの圧力を加える。そして、積層体を常温２５℃から最高温度２２０℃まで６０分で昇温して２２０℃を６０分間キープしたのち、６０分間かけて常温まで冷却する。このようにしてフレキシブル配線基板を得る。

（評価）
〈抵抗値試験〉
得られたフレキシブル配線基板に形成された１００個のビアホール導体の抵抗値を４端子法により測定する。そして、１００個の初期抵抗値と最大抵抗値を求める。なお、初期抵抗値としては２ｍΩ以下のものをＡ、２ｍΩを超えていたものをＢとしている。また、最大抵抗値としては３ｍΩ未満の場合をＡ、３ｍΩより大きい場合をＢとしている。

ここで、初期抵抗値（初期の平均抵抗値）は、１００個のビアを含むデイジーチェーンを形成し、１００個のビアの合計の抵抗値を測定し、これを１００で割って算出している。また、最大抵抗値は、１００個のビアを含むデイジーチェーンを１００個形成し、それぞれのデイジーチェーンの平均抵抗値のうちの最大の値である。なお、（表１）では、抵抗値（ｍΩ）と、比抵抗値（Ω・ｍ）を記述している。

〈接続信頼性〉
初期抵抗値を測定したフレキシブル配線基板に対して、５００サイクルのヒートサイクル試験を行い、初期抵抗値に対する変化率が１０％以下のものをＡ、１０％を超えたものをＢとしている。

結果を（表１）に示す。また、（表１）に示した実施例及び比較例の各組成の三角図を図１０に示す。（表１）および図１０において、実施例１〜１７をＥ１〜Ｅ１７、比較例１〜９をＣ１〜Ｃ９で示している。なお、図１０の三角図において、「白丸」が実施例の組成、「黒丸」が実施例の金属組成よりもＳｎ量に対するＢｉ量が少ない比較例１（Ｃ１）の組成を示している。また、「白三角」が実施例の金属組成よりもＳｎ量に対するＢｉ量が多い比較例７（Ｃ７）の組成、「白四角」が実施例の金属組成よりもＣｕ量に対するＳｎ量が多い比較例２、４、６、９（Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ９）の組成、「黒三角」が実施例の金属組成よりもＣｕ量に対するＳｎ量が少ない比較例３、５、８（Ｃ３、Ｃ５、Ｃ８）の組成を示している。

図１０より、初期抵抗値、最大抵抗値、及び接続信頼性の全ての判定についてＡ評価を得られる実施例の組成は三角図中の重量比率（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）が、Ａ（０．３７：０．５６７：０．０６３）、Ｂ（０．２２：０．３２７６：０．４５２４）、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０．０１）を頂点とする四角形で囲まれる領域の範囲であることがわかる。ここで、点Ａは実施例２（Ｅ２）、点Ｂは実施例１２（Ｅ１２）、点Ｃは実施例９（Ｅ９）、点Ｄは実施例１３（Ｅ１３）を示している。

更に、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０．０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形は、初期抵抗値、最大抵抗値、及び接続信頼性の全ての判定についてＡ評価が得られている。ここで、点Ｅは実施例１４（Ｅ１４）、点Ｆは実施例１７（Ｅ１７）を示している。このように、三角図中の重量比率（Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉ）をＣ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０．０１）、Ｅ（０．７３３：０．２４０：０．０２７）、Ｆ（０．５６４：０．１８３：０．２５３）を頂点とする四角形で囲まれる領域とすることで、より低抵抗値であるＣｕの重量比率を多くし、ビアホールの低抵抗化を実現している。さらに、ＣｕとＳｎを全て合金化反応させることで、Ｓｎ−Ｂｉの再溶融化をなくし、信頼性の高いフレキシブル配線基板を実現している。

また、図１０の「白三角」でプロットしたＳｎ量に対するＢｉ量が多い組成の領域の比較例７（Ｃ７）では、ビア中に析出するビスマス量が多くなる。Ｂｉの体積抵抗率（Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｉｔｙ）は７８μΩ・ｃｍであり、Ｃｕの体積抵抗率（１．６９μΩ・ｃｍ）、Ｓｎの体積抵抗率（１２．８μΩ・ｃｍ）や、ＣｕとＳｎの化合物の体積抵抗率（Ｃｕ_３Ｓｎ：１７．５μΩ・ｃｍ、Ｃｕ_６Ｓｎ_５：８．９μΩ・ｃｍ）に比べて著しく大きい。そのため、これら金属材料の体積抵抗率を考慮すると、Ｓｎ量に対するＢｉ量が増加するほど、その体積抵抗率が高くなることが予想される。更にビスマスの存在状態あるいは点在状態により抵抗値が変わったり、接続信頼性が低下する可能性が考えられる。

また、図１０の「白四角」でプロットしたＣｕ量に対するＳｎ量が多い組成の領域の比較例２、４、６、９（Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ９）の領域では圧縮による銅粒子の面接触部の形成が不充分である。また相互拡散後に銅粒子同士の接触部にＳｎ−Ｃｕの化合物層が形成されてしまうために、初期抵抗値及び最大抵抗値が高くなっている。

また、図１０の「黒丸」でプロットしたＳｎ量に対するＢｉ量が少ない組成の領域の比較例１（Ｃ１）の組成では、Ｂｉ量が少ないことによりＳｎ−Ｂｉ系半田粒子の共晶温度である１４０℃付近で溶融する半田の量が少なくなる。そのために、銅粒子同士の面接触部を補強するＳｎ−Ｃｕの化合物層が充分に形成されなくなり、接続信頼性が低下する。すなわち、Ｓｎ−５Ｂｉ半田粒子を用いた比較例１（Ｃ１）の場合には、銅粒子同士の面接触部は形成されたために初期抵抗値及び最大抵抗値は低いが、Ｂｉ量が少なかったために半田粒子が溶融しにくくなって、面接触部を補強するＳｎ−Ｃｕの化合物層を形成するＣｕとＳｎとの反応が充分に進行しなかったと考えられる。

また、図１０の「黒三角」でプロットしたＣｕ量に対するＳｎ量が少ない組成の領域の比較例３、５、８（Ｃ３、Ｃ５、Ｃ８）では、銅粒子に対するＳｎ量が少ないために、銅粒子同士の面接触部を補強するために形成されるＳｎ−Ｃｕの化合物層が少なくなるために接続信頼性が低下する。

図１１Ａ、図１２Ａは、実施例１６（Ｅ１６）に係るペースト（銅粒子：Ｓｎ−２８Ｂｉ半田の重量比率が７０：３０）を用いて得られたフレキシブル多層配線基板のビアホール導体の断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示す図である。また図１１Ｂ、図１２Ｂは、それらの模式図である。なお、図１１Ａ、図１１Ｂの倍率は３０００倍、図１２Ａ、図１２Ｂの倍率は６０００倍である。

図１１Ａ〜図１２Ｂより、本実施の形態のビアホール導体は、金属充填率が非常に高いことが判る。ビアホール導体１４０は、樹脂部分２００と、金属部分１９０とを含んでいる。なお樹脂部分２００はエポキシ樹脂を含む樹脂部分である。また金属部分１９０は、銅を主成分とする第１金属領域１６０と、錫−銅合金を主成分とする第２金属領域１７０と、ビスマスを主成分とする第３金属領域１８０とを含んでいる。そして、第２金属領域１７０の大きさは（更には体積もしくは重さ、断面積の一つ以上は）、第１金属領域１６０より大きく、かつ第３金属領域１８０より大きい。この構成により、複数の配線１２０が、第２金属領域１７０を介して電気的に接続される。また第２金属領域１７０の中に、第１金属領域１６０と、第３金属領域１８０を、互いに接触することなく点在させることで、合金化反応（更には金属間化合物の生成反応）を、ムラ無く均一に行なえる。

図１３Ａ、図１４Ａは、本実施の形態における金属箔１５０とビアホール導体１４０との接続部分のＳＥＭ写真を示す図である。図１３Ｂは、図１３Ａの模式図である。図１４Ｂは、図１４Ａの模式図である。

配線１２０（金属箔１５０）のビアホール導体１４０に接する面は、粗化処理されている。金属箔１５０のビアホール導体１４０に接する表面を粗くしておくことで、ビアホール導体１４０と金属箔１５０との接触面積を広げることができる。この結果、ビアホール導体１４０と金属箔１５０との接続抵抗を低減でき、更にビアホール導体１４０と金属箔１５０との密着強度（あるいは剥離強度）を高められる。

なお配線１２０を構成する金属箔１５０と、銅を主成分とする第１金属領域１６０との界面部分は明確に分離されていなくても良い。この界面部分が不明確になることで、界面部分の電気抵抗を低減できる。

またビアホール導体１４０と金属箔１５０との界面部分に樹脂部分２００が残った場合、樹脂部分２００は、界面の凹凸の間に押し込まれた状態になる。そのため、界面部分における樹脂部分２００は、電気特性、あるいは密着性に影響を与えない。

一方、ビアホール導体１４０として、粗化処理を行っていない銅箔を用いた場合、銅箔とビアホール導体１４０との間に残った樹脂部分２００は、銅箔の表面に平面状に広がる場合がある。そのため、界面部分における電気特性、あるいは密着性に影響を与える場合がある。

図１５は、ビアホール導体のＸ線回折（Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＸＲＤ）による分析結果の一例を示すグラフである。ピークＩはＣｕ（銅）である。ピークＩＩはＢｉ（ビスマス）である。ピークＩＩＩは錫（Ｓｎ）である。ピークＩＶは、金属間化合物Ｃｕ_３Ｓｎである。ピークＶは、金属間化合物Ｃｕ_６Ｓｎ_５である。

図１５は、ビアホール導体に対する加圧時の加熱温度（硬化温度）の影響を評価したものであり、加熱温度が２５℃、１５０℃、１７５℃、２００℃における測定結果である。なお図１５においてＸ軸は２θ（単位は度）、Ｙ軸は強度（単位は任意）である。

なお測定に用いた試料は、ビアペーストからなるペレットを作製し、このペレットの処理温度を変化させている。Ｘ線回折には、株式会社リガク製のＲＩＮＴ−２０００を用いている。

図１５のＸ線回折のグラフより、温度が２５℃の場合は、ＣｕのピークＩ、ＢｉのピークＩＩ、ＳｎのピークＩＩＩは検出されるが、Ｃｕ_３ＳｎのピークＩＶや、Ｃｕ_６Ｓｎ_５のピークＶは検出されていない。

温度が１５０℃の場合、ＣｕのピークＩ、ＢｉのピークＩＩ、ＳｎのピークＩＩＩに加えて、僅かであるがＣｕ_６Ｓｎ_５のピークＶが現れている。

温度が１７５℃の場合、ＣｕのピークＩ、ＢｉのピークＩＩ、Ｃｕ_６Ｓｎ_５のピークＶに加え、Ｃｕ_３ＳｎのピークＩＶが現れている。またＳｎのピークＩＩＩは殆ど無くなっている。以上より、Ｃｕ粒子と、Ｓｎ−Ｂｉの半田粒子との合金化反応、更には金属間化合物の形成反応が、均一に進んでいることが判る。

図１５のサンプル温度が２００℃のグラフでは、ＣｕのピークＩ、ＢｉのピークＩＩ、Ｃｕ_３ＳｎのピークＩＶは検出されるが、ＳｎのピークＩＩＩや、Ｃｕ_６Ｓｎ_５のピークＶは消滅している。以上より、Ｃｕ粒子と、Ｓｎ−Ｂｉの半田粒子との合金化反応、更には金属間化合物の形成反応が進み、ＣｕとＳｎ−Ｂｉ半田粒子との合金化反応、更には金属間化合物の反応は、Ｃｕ_３ＳｎのピークＩＶの生成で安定化したことが判る。

以上のように、本実施の形態では、金属間化合物をＣｕ_６Ｓｎ_５ではなくて、より安定したＣｕ_３Ｓｎにすることで、ビアホール導体の信頼性が高まる。

言い換えれば、本実施の形態では、金属間化合物をＣｕ_６Ｓｎ_５より安定したＣｕ_３Ｓｎとする合金化反応（あるいは金属間化合物化反応）を行なえる。

なお非圧縮性部材２２０である耐熱フィルムの厚みは、３μｍ以上、５５μｍ以下、更には５０μｍ以下、更には３５μｍ以下が望ましい。なお耐熱フィルムの厚みが３μｍ未満の場合、フィルム強度が低下し、ビアペースト２６０の圧縮効果が得られない場合がある。

５５μｍより厚い耐熱フィルムを用いた場合、銅粒子２９０と半田粒子３００が十分に圧縮されない場合がある。この場合、表面が粗化処理された金属箔１５０を用いることが望ましい。粗化処理を行うことにより、金属箔１５０とビアホール導体１４０が十分に接続される。

また非圧縮性部材２２０の表面に設ける熱硬化性接着層２１０の厚みは、片側で１μｍ以上、１５μｍ以下が望ましい。１μｍ未満の場合、所定の密着強度が得られない場合がある。また１５μｍを超えると、ビアペースト２６０の圧縮効果が得られない場合がある。なお、非圧縮性部材２２０の厚みの方が、片側の熱硬化性接着層２１０の厚みより厚い方が有用である。

非圧縮性部材２２０の厚みが７５μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの熱硬化性接着層２１０を形成すると、電気絶縁性基材１３０の厚みは９５μｍである）の場合、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率を６０ｖｏｌ％以上、７０ｖｏｌ％以下程度までしか増加させることができない場合がある。

例えば、非圧縮性部材２２０の厚みが５０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの熱硬化性接着層２１０を形成すると、電気絶縁性基材１３０の厚みは７０μｍである）の場合、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率は、８０ｖｏｌ％以上、８２ｖｏｌ％以下になる。

非圧縮性部材２２０の厚みを４０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの熱硬化性接着層２１０を形成すると、電気絶縁性基材１３０の厚みは６０μｍである）の場合、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率は、８３ｖｏｌ％以上、８５ｖｏｌ％以下になる。

非圧縮性部材２２０の厚みを３０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの熱硬化性接着層２１０を形成すると、電気絶縁性基材１３０の厚みは５０μｍである）の場合、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率は、８９ｖｏｌ％以上、９１ｖｏｌ％以下になる。

非圧縮性部材２２０の厚みを２０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの熱硬化性接着層２１０を形成すると、電気絶縁性基材１３０の厚みは４０μｍである）の場合、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率は、８７ｖｏｌ％以上、９５ｖｏｌ％以下になる。

非圧縮性部材２２０の厚みを１０μｍ（両面にそれぞれ厚み１０μｍの熱硬化性接着層２１０を形成すると、電気絶縁性基材１３０の厚みは３０μｍである）の場合、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率は、９８ｖｏｌ％以上、９９．５ｖｏｌ％以下になる。

以上より、非圧縮性部材２２０を用いることにより、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率が増加することがわかる。

非圧縮性部材２２０の厚みは、ビアホール導体１４０の直径や密度、用途等に応じて適宜選択される。

だし、非圧縮性部材２２０が５５μｍより厚い場合でも、粗化処理された金属箔１５０を用いることにより、ビアホール導体１４０中に占める金属部分１９０の体積分率を増加できる。

金属箔１５０の表面を粗化処理しておくことにより、金属箔１５０の表面に形成された凹凸面に、金属箔１５０より硬度の低い半田粒子３００が変形しながら押し付けられる。そのため、金属箔１５０の表面と、ビアペースト２６０との接触性が高まる。半田粒子３００が変形し、金属箔１５０の表面と広い面積で接するので、金属箔１５０の表面と半田粒子３００との反応性が高まる。その結果、金属箔１５０（あるいは配線１２０）の表面に、第２金属領域１７０を形成できる。

なお、粗化処理として、例えば、金属箔１５０の表面に銅粒子を析出させ、更にＮｉ層やＺｎ層、クロメート層、シランカップリング層などを設ける処理が用いられる。また粗化処理面の表面粗さ（Ｒｚ）は、５．０μｍ以上、１６．０μｍ以下が好ましい。なお金属箔１５０の厚みを、例えば、３５μｍ以下と薄くした場合、その表面粗さ（Ｒｚ）を、５μｍ以上、１０μｍ以下にすることは、金属箔１５０をエッチングにより除去する際にエッチング残りを低減できるので、さらに好ましい。粗化処理面の表面粗さ（Ｒｚ）を、５．０μｍ以上、１６．０μｍ以下（更に好ましくは５μｍ以上、１０μｍ以下）とすることで、半田リフロー前と半田リフロー後において、１．０〜２．０ｋＮ／ｍのピール強度が得られる。

本実施の形態のフレキシブル多層配線基板１１０においては、ＪＩＳ Ｃ５１０６の耐折性試験、屈曲性試験、絶縁抵抗、表面耐電圧、耐湿度試験、耐薬品性、及びＩＥＣのＰＣＴ試験、ＪＰＣＡ−ＢＭ０２のカバーレイ引剥がし等についても、課題は発生していない。これはビアホール導体１４０の信頼性が高く、更にビアホール導体１４０と金属箔１５０との結合性も高いためと考えられる。

また粗化処理として、シランカップリング層などの絶縁層を設けた場合であっても、金属箔１５０と、ビアホール導体１４０との電気的接続性には影響しない。これはシランカップリング層などが薄く、粗面化されているため、ビアペースト２６０に金属箔１５０が強力に押し付けられた場合に、シランカップリング層などが破壊されるためと考えられる。その結果、金属箔１５０と、ビアペースト２６０中の銅粒子２９０や半田粒子３００が、直接接触する。

次に、フレキシブル配線基板の屈曲部分にビアを設けた場合について説明する。図１６Ａは、本実施の形態におけるフレキシブル配線基板を用いた実装製品の断面図である。図１６Ｂは、本発明の実施の形態におけるフレキシブル多層配線基板を用いた実装製品の断面図である。

実装製品３５０は、図３Ｃに示すフレキシブル配線基板６００と、半導体３６０とを有している。フレキシブル配線基板６００と半導体３６０は、実装部３７０により実装されている。

実装製品４５０は、図４Ｃに示すフレキシブル多層配線基板１１１と、半導体３６０とを有している。フレキシブル多層配線基板１１１と半導体３６０は、実装部３７０により実装されている。実装部３７０は、ハンダまたはバンプまたはワイヤー、またはダイボンド材からなるダイボンド部等である。なお、フレキシブル多層配線基板１１１は、何層であっても良い。

本実施の形態のフレキシブル配線基板６００またはフレキシブル多層配線基板１１１は、ビアホール導体１４０が存在する部分であっても、折り曲げることができる。これはビアホール導体１４０の金属部分１９０（図１Ｂ参照）が、金属箔１５０（あるいは配線１２０）と強固に結合しているためである。なお、半導体３６０の実装領域の外で、折り曲げることもできる。半導体３６０の実装領域の外で折り曲げることで、折り曲げ応力による半導体３６０や実装部３７０への影響を低減できる。

図１６Ｂは、コア層部分３８０と、ビルドアップ層部分３９０とを有するフレキシブル多層配線基板１１０に、半導体３６０を実装した様子を示す断面図である。図１６Ｂにおいて、コア層部分３８０は、非圧縮性部材２２０と、その両側に設けたコア接着層４００（熱硬化性接着層２１０）を有している。またビルドアップ層部分３９０は、非圧縮性部材２２０と、その両側に設けたビルドアップ接着層４１０（熱硬化性接着層２１０）を有している。またビルドアップ接着層４１０の一部は、コア層部分３８０の表面に突出した配線１２０を、埋め込んでいる。

次に、フレキシブル多層配線基板１１１について詳細に説明する。図１６Ｂに示すフレキシブル多層配線基板１１１は、コア層部分３８０とビルドアップ層部分３９０とを有する４層基板である。試作した４層構成のフレキシブル多層配線基板１１１の仕様の一例を（表２）に示す。

ただし、本願は４層基板の構成や、（表２）の仕様に限定されない。市場ニーズに応じて６層や８層等の構成としたり、（表２）の仕様を変更したフレキシブル多層配線基板１１１としても良い。

本願では、ビア部分の信頼性が極めて高いために、フレキシブル多層配線基板１１１の仕様の変更自由度が高い。本願のビア構成を用いることでフレキシブル多層配線基板１１１の更なる高積層化、あるいは更なるビアの小径化が可能となる。

フレキシブル多層配線基板１１１において、コア層部分３８０に設けたビアを、ビアホール導体１４０としている。更にこのフレキシブル多層配線基板１１０の、ビルドアップ層部分３９０に設けるビアについてはビアホール導体１４０としても、一般的なメッキビア（ブラインドビア）としても、同様な結果が得られている。

なお（表２）における非圧縮性部材２２０としてはポリイミドフィルムを用いている。

次に、熱硬化性接着層２１０として使用した接着剤の物性を（表３）に示す。ただし、（表３）では、コア接着層４００に用いた接着剤とビルドアップ接着層４１０に用いた接着剤を異ならせている。

なお（表３）における弾性率やガラス転移温度の測定には、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社（ＳＩＩ）の粘弾性測定装置（ＤＭＳ）を用いている。

なお本願のフレキシブル多層配線基板１１１のフレキシブル性を高めるためには、ビルドアップ接着層４１０の弾性率は、コア接着層４００の弾性率より低い方が望ましい。ビルドアップ接着層４１０の弾性率は、コア接着層４００の弾性率の、２０％以下、さらには５０％以下が、より望ましい。

またこのフレキシブル性を高めるためには、コア接着層４００のガラス転移温度は、ビルドアップ接着層４１０のガラス転移温度より高い方が望ましい。コア接着層４００のガラス転移温度は、ビルドアップ接着層４１０のガラス転移温度より１０℃以上、さらには２０℃以上高くすることが、より望ましい。

本実施の形態のフレキシブル配線基板は、低コスト化、小型化、高機能化、高信頼性化に対して効果があるため、携帯電話等に用いられる。

１１０，１１１ フレキシブル多層配線基板
１２０，１２０ａ，１２０ｂ，１２１ａ，１２１ｂ 配線
１３０ 電気絶縁性基材
１４０ ビアホール導体
１５０ 金属箔
１６０ 第１金属領域
１７０ 第２金属領域
１８０ 第３金属領域
１９０ 金属部分
２００ 樹脂部分
２１０ 熱硬化性接着層
２２０ 非圧縮性部材
２３０ 未硬化基材
２４０ 保護フィルム
２５０ 貫通孔
２６０ ビアペースト
２７０ 突出部
２８０，２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃ，２８０ｄ 矢印
２９０ 銅粒子
３００ 半田粒子
３１０ 熱硬化性樹脂成分
３２０ 芯材
３３０ 半硬化樹脂
３４０ 圧縮性部材
３５０ 実装製品
３６０ 半導体
３７０ 実装部
３８０ コア層部分
３９０ ビルドアップ層部分
４００ コア接着層
４１０ ビルドアップ接着層
４５０ 実装製品
５００ 基板
６００ フレキシブル配線基板

一方、非圧縮性部材（例えばフィルム基材）を用いた場合、熱硬化性接着層と非圧縮性部材にビアとなる貫通孔を形成し、ビアペーストを充填し、突出部を設けた後加圧しても、加圧後の貫通孔の直径（あるいは断面積）は、加圧前に比べてほとんど変化しない。あるいはその変化量は３％未満に抑制される。そして、ビアペーストの充填前後で貫通孔の直径や断面積が変化しない分、特殊な設備を用いずとも、ビアペーストを充分に加圧圧縮できる。これは非圧縮性部材の場合、非圧縮性部材の一部を貫通孔が切断しても、非圧縮性部材が解けたり、広がることが殆どないためである。

（評価）
〈抵抗値試験〉
得られたフレキシブル配線基板に形成された１００個のビアホール導体の抵抗値を４端子法により測定する。そして、１００個の初期抵抗値と最大抵抗値を求める。なお、初期抵抗値としては２ｍΩ以下のものをＡ、２ｍΩを超えていたものをＢとしている。また、最大抵抗値としては３ｍΩ以下の場合をＡ、３ｍΩより大きい場合をＢとしている。

Claims (19)

1. 屈曲性を有する非圧縮性部材と屈曲性を有する熱硬化性部材とを有する電気絶縁性基材と、
   前記電気絶縁性基材を挟んで形成された第１の配線と第２の配線と、
   前記電気絶縁性基材を貫通し、前記第１の配線と前記第２の配線を電気的に接続するビアホール導体と、を有し、
   前記ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを有し、
   前記金属部分は、Ｃｕを主成分とする第１金属領域と、
   Ｓｎ−Ｃｕ合金を主成分とする第２金属領域と、
   Ｂｉを主成分とする第３金属領域とを有し、
   前記第２金属領域は、前記第１金属領域より大きく、かつ前記第３金属領域より大きい
   フレキシブル配線基板。
2. 前記第２金属領域は、前記第１金属領域と前記第３金属領域を覆っている
   請求項１記載のフレキシブル配線基板。
3. 前記第１金属領域と前記第３金属領域は、互いに接触することなく存在している
   請求項１記載のフレキシブル配線基板。
4. 前記第２金属領域はＣｕ_６Ｓｎ_５とＣｕ_３Ｓｎとを有し、Ｃｕ_６Ｓｎ_５／Ｃｕ_３Ｓｎの比が０．００１以上、０．１００以下である
   請求項１記載のフレキシブル配線基板。
5. 前記金属部分の中のＣｕ、Ｓｎ及びＢｉの重量組成比Ｃｕ：Ｓｎ：Ｂｉが、三角図において、Ａ（０．３７：０．５６７：０．０６３）、Ｂ（０．２２：０．３２７６：０．４５２４）、Ｃ（０．７９：０．０９：０．１２）、Ｄ（０．８９：０．１０：０．０１）を頂点とする四角形で囲まれる領域内にある
   請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
6. 前記ビアホール導体において、前記金属部分は、７４．０ｖｏｌ％以上、９９．５ｖｏｌ％以下である
   請求項１記載のフレキシブル配線基板。
7. 前記ビアホール導体において、前記樹脂部分は、０．５ｖｏｌ％以上、２６．０ｖｏｌ％以下である
   請求項１記載のフレキシブル配線基板。
8. 前記ビアホール導体全体に対する、前記第１金属領域と前記第２金属領域との合計の重量割合が２０％以上、９０％以下である
   請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
9. 前記樹脂部分はエポキシ樹脂の硬化物を有する
   請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
10. 前記ビアホール導体の比抵抗が１．００×１０^−７Ω・ｍ以上、５．００×１０^−７Ω・ｍ以下である
    請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
11. 前記非圧縮性部材は、内部に空間を有さないフィルムである
    請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
12. 前記熱硬化性部材は、エポキシ樹脂である
    請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
13. 前記熱硬化性部材の２５℃における弾性率は、０．１ＧＰａ以上、１０．０ＧＰａ以下である
    請求項１に記載のフレキシブル配線基板。
14. 屈曲性を有する第１の非圧縮性部材と屈曲性を有する第１の熱硬化性部材とを有する第１の電気絶縁性基材と、
    前記第１の電気絶縁性基材を挟んで形成された第１の配線と第２の配線と、
    前記第１の電気絶縁性基材を貫通し、前記第１の配線と前記第２の配線を電気的に接続する第１のビアホール導体と、を有し、
    前記第１のビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを有し、
    前記金属部分は、Ｃｕを主成分とする第１金属領域と、
    Ｓｎ−Ｃｕ合金を主成分とする第２金属領域と、
    Ｂｉを主成分とする第３金属領域とを有し、
    前記第２金属領域は、前記第１金属領域より大きく、かつ前記第３金属領域より大きい
    コア層部分と、
    屈曲性を有する第２の非圧縮性部材と屈曲性を有する第２の熱硬化性部材とを有する第２の電気絶縁性基材と、
    前記第２の電気絶縁性基材を貫通する第２のビアホール導体とを有する
    ビルドアップ層部分と、
    を有し、
    前記ビルドアップ層部分は、前記コア層部分に重ねて形成されており、
    前記第２の熱硬化性部材の弾性率は、前記第１の熱硬化性部材の弾性率より低い
    フレキシブル多層配線基板。
15. 屈曲性を有する非圧縮性部材と屈曲性を有する未硬化の熱硬化性部材とを有する基材の両側に保護フィルムを付与するステップと、
    前記保護フィルムで被覆された前記基材に、前記保護フィルムの外側から穿孔することにより、貫通孔を形成するステップと、
    前記貫通孔に、銅粒子と、錫とビスマスを含有する半田粒子と、樹脂と、を有するビアペーストを充填するステップと、
    前記保護フィルムを剥離することにより、前記貫通孔から前記ビアペーストの一部が突出した突出部を形成するステップと、
    前記突出部を覆うように、前記基材の表面に金属箔を配置するステップと、
    前記金属箔から前記ビアペーストに圧力を加えることにより、前記樹脂の一部を前記基材に流動させるステップと、
    前記ビアペーストを加熱することにより前記樹脂を硬化させ、
    樹脂部分と、
    Ｃｕを主成分とする第１金属領域と、
    Ｓｎ−Ｃｕ合金を主成分とする第２金属領域と、
    Ｂｉを主成分とする第３金属領域とを有し、
    前記第２金属領域が、前記第１金属領域より大きく、かつ前記第３金属領域より大きい、
    金属部分と、
    を有するビアホール導体を形成すると共に、
    前記基材を加熱することにより、前記熱硬化性部材を硬化させる
    ステップと、
    前記金属箔をパターニングすることにより配線を形成するステップと、
    を備えた
    フレキシブル配線基板の製造方法。
16. 前記非圧縮性部材は、内部に空間を有さないフィルムである
    請求項１５記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
17. 前記熱硬化性部材は、エポキシ樹脂である
    請求項１５に記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
18. 前記金属箔は粗化処理されており、前記金属箔の表面粗さは、５．０μｍ以上、１６．０μｍ以下である
    請求項１５に記載のフレキシブル配線基板の製造方法。
19. 屈曲性を有する非圧縮性部材と屈曲性を有する熱硬化性部材とを有する電気絶縁性基材と、
    前記電気絶縁性基材を挟んで形成された第１の配線と第２の配線と、
    前記電気絶縁性基材を貫通し、前記第１の配線と前記第２の配線を電気的に接続するビアホール導体と、を有し、
    前記ビアホール導体は、樹脂部分と、金属部分とを有し、
    前記金属部分は、Ｃｕを主成分とする第１金属領域と、
    Ｓｎ−Ｃｕ合金を主成分とする第２金属領域と、
    Ｂｉを主成分とする第３金属領域とを有し、
    前記第２金属領域は、前記第１金属領域より大きく、かつ前記第３金属領域より大きい
    フレキシブル配線基板と、
    前記フレキシブル配線基板に実装部を介して接続された
    半導体と、を有する
    実装製品。

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