WO2013069237A1 - 配線基板と、配線基板に用いられる導電ペーストと、配線基板の製造方法 - Google Patents

配線基板と、配線基板に用いられる導電ペーストと、配線基板の製造方法 Download PDF

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WO2013069237A1
WO2013069237A1 PCT/JP2012/007036 JP2012007036W WO2013069237A1 WO 2013069237 A1 WO2013069237 A1 WO 2013069237A1 JP 2012007036 W JP2012007036 W JP 2012007036W WO 2013069237 A1 WO2013069237 A1 WO 2013069237A1
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WO
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conductive paste
curing agent
latent curing
less
particle size
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Application number
PCT/JP2012/007036
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English (en)
French (fr)
Inventor
檜森 剛司
徹朗 久保
孝史 北江
中村 禎志
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/4038Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections
    • H05K3/4053Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques
    • H05K3/4069Through-connections; Vertical interconnect access [VIA] connections by thick-film techniques for via connections in organic insulating substrates

Definitions

  • the present invention relates to a conductive paste used for connecting two wirings sandwiching an insulating layer, a wiring board using the same, and a manufacturing method thereof.
  • FIG. 30A is a schematic cross-sectional view of a conventional wiring board.
  • FIG. 30B is a view showing an SEM photograph of a cross section of a via portion of a conventional wiring board.
  • the wiring substrate 11 includes a copper foil 12, a cured conductive paste 13, a core material 14, and an insulating layer 15.
  • the conductive paste cured product 13 includes metal powder 16 and a resin portion 17.
  • the cured conductive paste 13 is used as a via for connecting the copper foils 12 serving as wiring.
  • the cured conductive paste 13 has a plurality of metal powders 16 and a resin portion 17 existing between the metal powders 16. A plurality of resin portions 17 of various sizes are scattered in one via. In addition, although the resin part 17 is considered to be one large lump, as shown in FIG. 30B, a plurality of resin parts 17 are present independently. From FIG. 30B, it can be seen that a plurality of resin portions 17 that are larger than three times the average particle diameter of the metal powder 16 are scattered in the cured conductive paste 13.
  • FIG. 31 is a schematic diagram illustrating a method for evaluating the size of the resin portion.
  • the resin part 17a is very large and the resin part 17b is small. Further, as shown in the resin part 17 c, there is a resin part filled in a narrow gap between the plurality of metal powders 16.
  • the resin portion 17a to the resin portion 17c are considered to be a sponge-like integral connected like branches and leaves on the back side of the metal powder 16.
  • Arrow 19 indicates the maximum dimension of the resin part.
  • a resin part for example, resin part 17 a
  • resin part 17 a that seems to have the largest dimension is selected, and the farthest distance between the metal powders surrounding the resin part 17 a is measured. That is, a line segment connects between the centers of gravity (or between the centers) of the metal powders adjacent to the resin part 17a and surrounding the resin part 17a. In FIG. 31, both ends of the line segment are indicated by black circles. On this line segment, the length of the resin portion 17a is measured, and this is set as the maximum dimension indicated by the arrow 19. By doing so, it is possible to reduce the influence on the dimension measurement due to deformation between metals.
  • Patent Documents 1 and 2 are known as conventional prior art documents.
  • the wiring board of the present invention is filled in a sheet-like insulating layer that is a cured product of a prepreg, first and second wirings sandwiching the insulating layer, and through-holes formed in the insulating layer, and the first wiring and the first wiring And a via that is a cured product of the conductive paste that connects the two wirings.
  • the via has a metal powder and a cured product of a thermosetting resin, and the maximum dimension of the cured product of the thermosetting resin existing between the metal powders is 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powder. is there.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a wiring board according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the cured conductive paste in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the cured conductive paste of the wiring board in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a diagram showing an SEM photograph of the cured conductive paste of the wiring board in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a wiring board in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the wiring board in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a wiring board in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5B is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the wiring board in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a wiring board in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a schematic cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a wiring board in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the wiring board in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a schematic cross-sectional view illustrating a state where the conductive paste in the embodiment of the present invention is thermally cured.
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view illustrating a state where the conductive paste in the embodiment of the present invention is thermally cured.
  • FIG. 9A is a schematic cross-sectional view illustrating how the conductive paste in the embodiment of the present invention is thermally cured.
  • FIG. 9B is a schematic cross-sectional view illustrating a state where the conductive paste in the embodiment of the present invention is thermally cured.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing a state before the solid latent curing agent in the embodiment of the present invention reacts.
  • FIG. 10B is a schematic diagram showing a state before the solid latent curing agent in the embodiment of the present invention reacts.
  • FIG. 10A is a schematic diagram showing a state before the solid latent curing agent in the embodiment of the present invention reacts.
  • FIG. 10C is a schematic diagram showing a state in which the reaction of the solid latent curing agent in the embodiment of the present invention has started.
  • FIG. 10D is a schematic diagram showing a state in which the reaction of the solid latent curing agent in the embodiment of the present invention has started.
  • FIG. 10E is a schematic diagram showing a state in which the reaction of the solid latent curing agent has progressed in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 10F is a schematic diagram showing a state in which the reaction of the solid latent curing agent in the embodiment of the present invention has progressed.
  • FIG. 11A is a schematic diagram showing a state before the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention reacts.
  • FIG. 11A is a schematic diagram showing a state before the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention reacts.
  • FIG. 11B is a schematic diagram showing a state before the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention reacts.
  • FIG. 11C is a schematic diagram showing a state in which the reaction of the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention has started.
  • FIG. 11D is a schematic diagram illustrating a state in which the reaction of the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention has started.
  • FIG. 11E is a schematic diagram showing a state in which the reaction of the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention has progressed.
  • FIG. 11B is a schematic diagram showing a state before the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention reacts.
  • FIG. 11C is a schematic diagram showing a state in which the reaction of the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention has started.
  • FIG. 11D is a schematic diagram illustrating a
  • FIG. 11F is a schematic diagram illustrating a state in which the reaction of the microcapsule-type latent curing agent in the embodiment of the present invention has progressed.
  • FIG. 12A is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 12B is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 13A is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 13B is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 14A is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 14B is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 15A is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 15B is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 16A is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 16B is a schematic cross-sectional view illustrating a reaction state of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 17A is a diagram showing an SEM photograph of the latent curing agent in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17A is a diagram showing an SEM photograph of the latent curing agent in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 17B is a schematic diagram of the latent curing agent in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 18A is a view showing an SEM photograph of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 18B is a schematic view of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 19 is a graph showing the particle size distribution of the latent curing agent.
  • FIG. 20A is a schematic diagram showing the particle size distribution of the latent curing agent.
  • FIG. 20B is a schematic diagram showing the magnitude of reaction in which the resin is thermoset.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of a conductive paste of a conventional wiring board.
  • FIG. 22 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of a conductive paste of a conventional wiring board.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view illustrating a state of a conductive paste of a conventional wiring board.
  • FIG. 23A is a view showing an SEM photograph of a conventional conductive paste.
  • FIG. 23B is a schematic diagram of a conventional conductive paste.
  • FIG. 24 is a schematic cross-sectional view illustrating the state of the conductive paste in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a schematic cross-sectional view illustrating the state of the conductive paste in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a schematic cross-sectional view illustrating the state of the conductive paste in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 27A is a schematic diagram illustrating a cured state of the conductive paste in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 27B is a schematic diagram illustrating a cured state of the conductive paste in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a graph showing the relationship between the temperature and viscosity of the conductive paste.
  • FIG. 29 is a schematic cross-sectional view illustrating the state of a conventional conductive paste.
  • FIG. 30A is a schematic cross-sectional view of a conventional wiring board.
  • FIG. 30B is a view showing an SEM photograph of a cross section of a via portion of a conventional wiring board.
  • FIG. 31 is a schematic diagram illustrating a method for evaluating the size of the resin portion.
  • FIG. 32 is a schematic diagram illustrating the size of the resin portion.
  • the resin portion 17 that is larger than three times the average particle diameter of the metal powder 16 may affect the via resistance. Furthermore, the resin part 17 which is as large as 4 times or more and 5 times or more the average particle diameter of the metal powder 16 may further have a great influence on the via resistance.
  • the resin part 17 is an insulator, there is a case where the via resistance increases.
  • the via resistance is not greatly affected.
  • the resin part 17 exists between the metal powders 16 and the size thereof exceeds three times the average particle diameter of the metal powders 16, the resin part impedes contact between the metal powders.
  • the conductive path (or conductive line) of the via portion formed by the contact between the plurality of metal powders 16 is greatly affected.
  • FIG. 32 is a schematic diagram for explaining the size of the resin portion. It is assumed that a virtual insulating powder 20 is a powder having an average particle diameter substantially the same as that of the metal powder 16 and having insulating properties (for example, resin powder). If the maximum dimension of the resin portion 17a exceeds three times the average particle size of the metal powder 16 constituting the via, the via resistance may be abruptly affected. This is because a plurality of virtual insulating powders 20 exist as insulators in the resin portion 17a instead of the metal powder 16 that should be originally filled. For example, it exists as a block-like insulator formed by closely packing a plurality of virtual insulating powders 20.
  • the virtual insulating powder 20 is contained in the resin portion 17a in place of the metal powder 16 that should originally exist. It exists as a body. This massive insulator increases the via resistance.
  • the maximum dimension in the direction perpendicular to the direction indicating the maximum dimension of the resin portion 17 is the maximum width.
  • the maximum width of the resin part automatically becomes one or more times the average particle diameter of the metal powder 16.
  • the via is affected. Furthermore, as the size of the resin part 17 included in the via increases, the number of virtual insulating powders 20 that are virtually included in the resin part 17 increases geometrically. As a result, especially when the via diameter is small (for example, 150 ⁇ m or less, further 120 ⁇ m or less, 100 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less), the via resistance is likely to be affected.
  • the conductive paste when the prepreg that has been semi-cured is liquefied and turned into a fluid state, if the conductive paste is in a fluid state, the conductive paste may be deformed by the flow of the prepreg. is there.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a wiring board according to an embodiment of the present invention.
  • the wiring board 110 includes a copper foil 120, a cured conductive paste 130, a core material 140, and an insulating layer 150.
  • the cured conductive paste 130 has a metal powder 160 and a resin portion 170.
  • the surface of the copper foil 120 in contact with the insulating layer 150 is a rough surface 180.
  • the sheet-like insulating layer 150 is a cured product of prepreg.
  • the prepreg includes a core material 140, a glass woven fabric (not shown), a glass nonwoven fabric (not shown), and a semi-cured prepreg resin (not shown).
  • the core material 140 is made of a polyimide film having solder heat resistance.
  • the copper foil 120 or wiring (first wiring, second wiring) formed by patterning the copper foil 120 into a predetermined shape is formed. Through holes are formed in the insulating layer 150 and filled with an uncured conductive paste having fluidity.
  • the filled conductive paste is pressure-compressed between a plurality of copper foils 120 insulated via the sheet-like insulating layer 150, and is thermally cured to form a cured conductive paste 130.
  • the conductive paste cured product 130 electrically connects the plurality of copper foils 120 (or between the wiring patterns made of the copper foil 120) as a via.
  • the conductive paste cured product 130 is a cured product obtained by thermally curing the conductive paste.
  • the conductive paste includes metal powder 160 (for example, copper powder), a thermosetting resin, and a solid latent curing agent.
  • the metal powder 160 has an average particle size of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, a specific surface area of 0.1 m 2 / g or more and 1.5 m 2 / g or less, and 80 wt% or more and 94 wt% or less in the conductive paste. included.
  • the thermosetting resin is contained in the conductive paste in an amount of 3.5% by weight or more and 20.0% by weight or less.
  • a latent curing agent (not shown) is contained in the conductive paste in an amount of 0.5% by weight to 5.0% by weight.
  • the conductive paste By making the conductive paste into a liquid composition having an uncured state and further fluidity, the filling property of the conductive paste into the via through hole can be improved.
  • the ratio of the average particle size of the latent curing agent to the average particle size of the metal powder used in the conductive paste (that is, the value obtained by dividing the average particle size of the metal powder by the average particle size of the latent curing agent) ) Is preferably 1/5 or more and 2 or less.
  • the ratio of D90 / D10 in the particle size distribution of the latent curing agent is desirably 5 or less.
  • D90 is the particle size at 90% of the integrated value of the particle size distribution of the latent curing agent
  • D10 is the particle size at 10% of the integrated value of the particle size distribution of the latent curing agent.
  • D90 / D10 is a value larger than 0 in principle.
  • the ratio of the average particle diameter is 1/5 or more and 2 or less, and D90 / D10 is 5 or less, the maximum dimension of the resin part 170 in the conductive paste cured product 130 is
  • the average particle diameter of the metal powder 160 can be 50% or more and 300% or less.
  • the conductive paste cured product 130 is not a liquid conductive paste itself, but a cured product in which the conductive paste is pressed and heated, and a plurality of metal powders 160 are in surface contact with each other. Therefore, as shown in FIG. 1, the solid latent curing agent contained in the conductive paste does not remain.
  • the conductive paste cured product 130 is a mixture of the metal powder 160 and the resin portion 170 that is a cured product of the resin.
  • the resin portion 170 is a cured product of a resin obtained by thermosetting a thermosetting resin (for example, a liquid epoxy resin) with a curing agent.
  • a curing agent for example, a solid latent curing agent 330 described with reference to FIGS. 8A to 10 is used.
  • the maximum dimension of the cured product of the resin existing between the plurality of metal powders 160 is 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powders.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of the cured conductive paste in the present embodiment.
  • cured material 130 has the some metal powder 160 and the resin part 170 which is a hardened
  • a plurality of resin parts 170 (resin parts 170a to 170h in FIG. 2) are interspersed via the metal powder 160. As shown in FIG. 2, the resin portions 170a to 170h have various sizes.
  • Resin portions 170a to 170h are filled between a plurality of metal powders 160.
  • the resin portion 170f is the largest among the resin portions 170a to 170h, and the maximum dimension thereof is indicated by an arrow 200.
  • the resin part having the largest maximum linear dimension is defined as the largest resin part.
  • a line segment is formed between the centers of gravity of the metal powders 160 around the cured resin (resin portion 170) that are farthest from each other.
  • the length of the portion where the line segment overlaps with the resin portion 170 is the maximum dimension.
  • the maximum dimension of the resin portion 170f is 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powder 160. If it is less than 50%, the fluidity in the conductive paste state having fluidity and the filling property to the via through hole may be affected. If the length is longer than 300%, as described with reference to FIG. 30A, both the maximum length (maximum dimension) of the resin portion 170f and the maximum width (maximum value in the direction perpendicular to the direction indicating the maximum dimension). Will become bigger. As a result, a plurality of virtual insulating powders 210 are present in the resin portion 170f. If the virtual insulating powder 210 is present as an aggregate composed of 5 or more, further 10 or more, the via resistance and various reliability may be affected.
  • the virtual insulating powder 210 included in the resin portion 170f is a small number (up to about 1 or 2). . Therefore, the resin portion 170f has little influence on the conductive line (or conductive path) in which the plurality of metal powders 160 are in contact with each other. This is because, when the maximum dimension of the resin part 170f is 300% or less of the average particle diameter of the metal powder 160, the maximum width of the resin part 170f is 250% or less of the average particle diameter of the metal powder 160, and further 200% or less. This is because the virtual insulating powder 210 is substantially difficult to enter (at most, only about one or two can be included).
  • the cured resin (resin portion 170) constituting one via is considered to be one cured resin in a sponge state having a through hole. And it is thought that it is integrated with resin (for example, resin contained in a prepreg) which comprises the resin part 170 and the insulating layer 150 formed around the via.
  • resin for example, resin contained in a prepreg
  • the cross section of the via portion is evaluated, and the cross section is dotted with each other in the cross section.
  • the largest resin part 170 is selected, and the maximum dimension thereof is set to 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powder 160.
  • FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the cured conductive paste of the wiring board in the present embodiment.
  • FIG. 3B is a diagram showing an SEM photograph of the cured conductive paste of the wiring board in the present embodiment. 1 corresponds to the schematic diagram of FIG. 3A.
  • the conductive paste cured product 130 constituting the via has a plurality of metal powders 160 and a plurality of resin portions 175a to 175e that are a cured resin product.
  • the maximum dimension of the resin parts 175a to 175e is measured, and the distance of the longest part (in FIG. 3A, the arrow 200 of the resin part 175d) is the maximum dimension.
  • the maximum dimension is 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powder.
  • the metal powder 160 contained in the cured conductive paste 130 forming the vias of the wiring board 110 may be deformed. In such a case, it may be difficult to obtain the average particle size of the metal powder 160. In this case, the average particle diameter of the metal powder 160 may be obtained based on the metal powder 160 with little deformation around the via (near the interface with the insulating layer 150). Alternatively, the metal powder 160 converts the area of the deformed metal powder 160 into the area of a circle (or sphere) by image processing by utilizing the fact that the volume does not change before and after the deformation due to compression. Then, this may be used as the particle size of the metal powder 160 to obtain the average particle size.
  • the average particle diameter may be obtained from the Feret diameter (constant direction diameter), the Martin diameter (constant direction area equal diameter), or the Krumbein diameter (constant direction maximum diameter). Or you may obtain
  • the particle size distribution includes a number-based distribution, a length-based distribution, an area-based distribution, a mass-based distribution, and the like, and an easy-to-use one may be selected. As described above, by forming the wiring board, it is possible to provide a highly reliable wiring board with low via resistance even when the via is made small.
  • 4A to 7B are schematic cross-sectional views for explaining a method of manufacturing a wiring board in the present embodiment.
  • the protective film 240 is bonded to both surfaces of the prepreg 220 as indicated by the arrow 600.
  • the prepreg 220 includes a core material 140 and a semi-cured prepreg resin 230.
  • the core material 140 glass fiber (glass woven fabric, glass nonwoven fabric), aramid woven fabric, aramid nonwoven fabric, or a heat-resistant film (for example, a heat-resistant polyimide film or the like) can be used.
  • the protective film 240 examples include resin films such as PET (polyethylene terephthalate) and PEN (polyethylene naphthalate).
  • the thickness of the resin film is preferably 0.5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less. In the case of such a thickness, as described later, when the protective film 240 is peeled off, a sufficiently high protrusion 280 formed with the conductive paste 270 is exposed (see FIG. 5B).
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing the laminated body 250 formed as described above.
  • a through-hole 260 is formed by perforating the prepreg 220 provided with the protective film 240 from the outside of the protective film 240.
  • a non-contact processing method such as a carbon dioxide laser or a YAG laser, or a method such as drilling using a drill is used.
  • the diameter of the through hole 260 is preferably 10 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the present embodiment is particularly suitable for a small-diameter via through hole (for example, a diameter of 120 ⁇ m or less, further 100 ⁇ m or less, 80 ⁇ m or less), but may be used for a via having a diameter of 150 ⁇ m or more.
  • the conductive paste 270 is fully filled in the through hole 260 using a squeegee (not shown) or the like.
  • the conductive paste 270 includes the metal powder 160 (for example, copper powder), the thermosetting resin (for example, epoxy resin), and the solid latent curing agent described in the present embodiment.
  • the metal powder 160 has an average particle diameter of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, a specific surface area of 0.1 m 2 / g or more and 1.5 m 2 / g or less, and 80 wt% or more and 94 wt% in the conductive paste 270. It is desirable to include the following.
  • the liquid or uncured resin (thermosetting resin) before thermosetting is desirably contained in the conductive paste 270 in an amount of 3.5 wt% or more and 20.0 wt% or less. It is desirable that the solid latent curing agent is contained in the conductive paste 270 by 0.5 wt% or more and 5.0 wt% or less. Further, the average particle size of the solid latent curing agent in the conductive paste 270 is 1/5 times or more and 2 times or less than the average particle size of the metal powder 160, and the integration of the particle size distribution of the solid latent curing agent. The particle size at 90% of the value is desirably 5 times or less than the particle size at 10%.
  • the filling method of the conductive paste 270 is not particularly limited. Specifically, for example, a method such as screen printing is used.
  • the protective film 240 is peeled off from the surface of the prepreg 220, thereby causing a part of the conductive paste 270 to protrude from the through hole 260 as the protruding portion 280.
  • the height of the protrusion part 280 is based also on the thickness of the protective film 240, it is preferable that they are 0.5 micrometer or more and 100 micrometers or less, for example, and also 1 micrometer or more and 30 micrometers or less.
  • the protruding portion 280 is too high, the paste may overflow around the through-hole 260 on the surface of the prepreg 220 in the press-bonding process described later, and the surface smoothness may be lost.
  • the protruding portion 280 is too low, the pressure may not be sufficiently transmitted to the conductive paste 270 filled in the crimping process described later.
  • the copper foil 120 is disposed on both sides of the prepreg 220 and pressed in the direction indicated by the arrow 610. Thereby, the prepreg 220 and the copper foil 120 are integrated. At this time, by heating, the semi-cured prepreg resin 230 contained in the prepreg 220 is cured to become a cured resin layer 290 as shown in FIG. 7A. In addition, the conductive paste 270 becomes the conductive paste cured product 130, and the insulating layer 150 is formed. At that time, the pressing applies a force to the protruding portion 280 through the copper foil 120, so that the conductive paste 270 filled in the through hole 260 is compressed with a high pressure.
  • the temperature at the time of pressing is normal temperature (20 ° C.) or more and less than the melting point of the latent curing agent (or less than the reaction start temperature).
  • pressing may be performed at a temperature other than the above, and the pressing conditions are not particularly limited.
  • you may continue the pressurization by a press in the case of a heating.
  • the conductive paste 270 filled in the through hole 260 is compressed, and the metal powders are brought into contact with each other.
  • the metal powders are in point contact with each other.
  • the metal powder is crushed, deformed, and brought into surface contact to form a surface contact portion (not shown).
  • the copper foil 120 serving as the upper wiring and the copper foil 120 serving as the lower wiring are electrically connected in a low resistance state.
  • a photoresist film is formed on the surface of the copper foil 120 bonded to the surface layer, and patterned by selective exposure through a photomask. Thereafter, development is performed, and the copper foil 120 other than the wiring portion is selectively removed by etching, and then the photoresist film is removed to form the wiring 300.
  • a liquid resist or a dry film may be used for the formation of the photoresist film.
  • the sheet-like insulating layer 150, the wiring 300 formed of the copper foil 120 formed on both surfaces of the insulating layer 150, and the via that is the cured conductive paste 130 that connects the wirings 300 are formed.
  • the double-sided substrate 310 is formed.
  • a multilayer wiring board can be obtained by repeating the above laminating method, but detailed description is omitted.
  • the maximum dimension of the cured resin (for example, the resin portion 170 in FIG. 1) existing between the plurality of metal powders 160 is defined as the average particle diameter.
  • a technique for suppressing the above to 50% to 300% will be described.
  • FIG. 8A to FIG. 9B are schematic cross-sectional views for explaining how the conductive paste in the embodiment of the present invention is thermally cured.
  • FIG. 8A is before the conductive paste is compressed, and corresponds to the state of FIG. 6, for example.
  • the conductive paste 270 has an average particle size of 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and a metal powder 320 having a specific surface area of 0.1 m 2 / g or more and 1.5 m 2 / g or less is 80 wt% or more and 94 wt% or less.
  • the average particle size of the latent curing agent 330 in the conductive paste 270 is not less than 1/5 times and not more than 2 times the average particle size of the metal powder 320, and is 90 of the integrated value of the particle size distribution of the latent curing agent 330.
  • the particle size in% is not more than 5 times the particle size in 10%.
  • a classified product is preferably used as the latent curing agent 330. By doing so, as shown in FIG. 9B, the maximum dimension indicated by the arrow 200 of the resin portion 170 in the cured conductive paste 130 may be 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powder 320.
  • the via resistance can be kept low.
  • FIG. 8B is after the conductive paste is compressed, and corresponds to the state of FIG. 7A, for example.
  • the conductive paste 270 includes a metal powder 320 before deformation, a latent curing agent 330, and an uncured resin 340.
  • the conductive paste 270 is compressed in the through hole 260 (see FIG. 5A), and the state shown in FIG. 8B is obtained.
  • the metal powder 320 that has been compressed by pressure and contained in the conductive paste 270 becomes the metal powder 360 after being pressed.
  • the compressed and deformed metal powder 360 electrically connects the plurality of copper foils 120 via the surface contact portion 370.
  • the resistance value of the via portion can be reduced by pressurizing and compressing the plurality of metal powders 360 until they come into surface contact via the deformed surface contact portion 370.
  • the uncured resin 340 and the solid latent curing agent 330 have not yet started the curing reaction.
  • FIG. 9A by heating while applying pressure as indicated by an arrow 700, the solid latent curing agent 330 is activated and becomes a latent curing agent 380 during the reaction. In this way, latent curing agent 380 and surrounding uncured resin 340 undergo a thermosetting reaction to form resin 350 during curing. Thereafter, as shown in FIG. 9B, the curing reaction of the resin 350 in the middle of curing is completed, and the resin portion 170 is obtained.
  • the state of FIG. 9B is the same as the state of FIG. 1 and FIG.
  • a plurality of copper foils 120 are electrically connected by metal powder 360 connected via a deformed surface contact portion 370.
  • metal powder 360 In the gap between the metal powders 360, there is a resin portion 170 formed by completely curing the resin 350 in the middle of curing, and the metal powders 360 are kept in close contact with each other.
  • the maximum dimension indicated by the arrow 200 of the resin part 170 in the cured conductive paste 130 is 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powder 320, and the via resistance can be kept low.
  • solid latent curing agent 330 it is preferable to pulverize and classify a curing agent commercially available from Ajinomoto Fine Techno or Asahi Kasei according to the particle size of the metal powder used.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are schematic diagrams showing a state before the solid latent curing agent in the present embodiment reacts.
  • Latent curing agent 330 is in an inactive state.
  • the curability of the latent curing agent 330 is not expressed around room temperature of 25 ° C.
  • FIG. 10B is a schematic diagram of the latent curing agent 330 in the inactive state of FIG. 10A.
  • the latent curing agent 330 in the inactive state includes a reactive component 390 that contributes to the curing reaction and a non-reactive component 400 that does not contribute to the curing reaction.
  • the latent curing agent 330 in the inactive state is solid, and the reactive component 390 is encapsulated in the non-reactive component 400. Therefore, the latent curing agent 330 has not yet undergone a curing reaction with the uncured resin 340 (not shown) existing around the latent curing agent 330.
  • FIG. 10C and FIG. 10D are schematic diagrams showing a state in which the reaction of the solid latent curing agent in the present embodiment has started.
  • the latent curing agent 330 starts the reaction by increasing the temperature and becomes the latent curing agent 380a.
  • the non-reactive component 400 swells and begins to react.
  • FIG. 10E and FIG. 10F are schematic views showing a state in which the reaction of the solid latent curing agent in the present embodiment has progressed.
  • the reaction of the latent curing agent 380a proceeds to become the latent curing agent 380b.
  • reactive component 390 spreads out of the latent curing agent and initiates a curing reaction with uncured resin 340 (not shown).
  • FIGS. 11A to 11F are schematic diagrams for explaining how a microcapsule-type solid latent curing agent changes from an inactive state to an active state to cause a curing reaction.
  • FIG. 11A and FIG. 11B are schematic diagrams showing a state before the microcapsule-type latent curing agent in the present embodiment reacts.
  • the latent curing agent 330 is a state in which the reactive component 390 is sealed in a microcapsule composed of the non-reactive component 400 and is in an inactive state. That is, the curability of the latent curing agent 330 is not expressed.
  • FIG. 11C and FIG. 11D are schematic diagrams showing the state of the latent curing agent 380a when the microcapsule starts to crack. As shown in FIG. 11D, the microcapsules made of the non-reactive component 400 begin to be destroyed.
  • FIG. 11E and FIG. 11F are schematic views showing a state in which the latent curing agent 380b starts to react.
  • the microcapsule composed of the non-reactive component 400 is destroyed, and as indicated by an arrow 810, the reactive component 390 sealed in the microcapsule spreads out of the latent curing agent 380b, and the uncured resin 340 (Not shown) and a curing reaction is started.
  • the maximum dimension of the cured resin in the conductive via paste cured product is 50% of the average particle size of the metal powder. As mentioned above, it can be made 300% or less.
  • FIGS. 12A to 16B are schematic cross-sectional views for explaining the reaction of the conventional latent curing agent and correspond to FIGS. 8A to 9B of the present embodiment.
  • the conventional conductive paste 410 has latent curing agents 420, 430, 440, 450, uncured resin 340, and metal powder 320 of various sizes.
  • the latent curing agents are, in descending order, a large-shaped latent curing agent 450, a medium-shaped latent curing agent 440, a small-shaped latent curing agent 430, and a minimal-shaped latent curing agent 420.
  • the specific surface area (BET value) per unit weight of the latent curing agent is, in descending order, the extremely small latent curing agent 420, the small latent curing agent 430, the medium latent latent curing agent 440, the large A latent curing agent 450 in the shape.
  • the reaction of the latent curing agent is affected by its shape (minimal shape, small shape, medium shape, large shape, etc.).
  • the reaction of the latent curing agent is such that the minimally shaped latent curing agent 420 reaches the peak of reaction on the lowest temperature side (or first when the temperature rises).
  • the latent curing agent 430 having a small shape reaches a peak of reaction.
  • the reaction is performed in the order of the extremely small latent curing agent 420, the small latent curing agent 430, the middle latent curing agent 440, and the large latent curing agent 450. That is, the reactivity develops on the low temperature side from the small latent curing agent, and the reaction continues for a long period from the higher temperature side (or later time side in the temperature rising profile).
  • the temperature (T2P) indicating the reaction peak of the conductive paste 410 using the conventional latent curing agent is higher than the temperature (T1P) indicating the reaction peak of the conductive paste 270. While shifting to a higher temperature side, the height of the reaction (Y-axis value) also becomes lower.
  • the extremely small latent curing agent 420 has a very small specific surface area. For this reason, the extremely small latent curing agent 420 starts a polymerization reaction from a low temperature region, but the polymerization reaction immediately stops. This is because the volume is extremely small.
  • the large latent curing agent 450 has an extremely large particle size and a small specific surface area. Thereby, the large-sized latent curing agent 450 gradually starts a polymerization reaction. Therefore, the peak of the reaction of the large-shaped latent curing agent 450 shifts to the high temperature side as compared to the minimal-shaped latent curing agent 420. Since the polymerization reaction in the conductive paste occurs in a small space between metal powders and in a limited space, it cannot be agitated like the polymerization reaction in a general beaker. Reaction occurs.
  • the conductive paste 410 is compressed and compressed to become a metal powder 360.
  • the uncured resin 340, the extremely small latent curing agent 420, the small latent curing agent 430, the middle latent curing agent 440, and the large latent curing agent 450 are: The curing reaction has not started yet.
  • FIGS. 13A and 13B are cross-sectional views showing how the uncured resin 340 reacts with the extremely small latent curing agent 420.
  • the latent curing agent 420 having a very small shape is activated to become an activated latent curing agent 380.
  • the activated latent curing agent 380 and the surrounding uncured resin 340 undergo a thermosetting reaction to form a primary curing intermediate resin 460, and the state shown in FIG. 13B is obtained.
  • the primary curing intermediate resin 460 is not completely cured but is slightly cured. This is because the uncured resin 340 present in a large amount and the latent curing agent 420 having a minimal shape in which only a very small amount exists are cured in the resin 460 during the first curing.
  • FIG. 13B the small-sized latent curing agent 430, the middle-shaped latent curing agent 440, and the large-shaped latent curing agent 450 still remain in the primary curing resin 460.
  • the state shown in FIGS. 14A and 14B is obtained.
  • FIG. 14A and FIG. 14B show how the primary curing resin 460 reacts with the small-shaped latent curing agent 430.
  • a solid small-sized latent curing agent 430 is activated, and an activated latent curing agent 380 is obtained.
  • the activated latent curing agent 380 and the surrounding primary curing intermediate resin 460 undergo a thermosetting reaction to form the secondary curing intermediate resin 470, and the state shown in FIG. 14B is obtained.
  • the secondary curing resin 470 is not in a completely cured state but in a slightly cured state.
  • FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views showing how the secondary curing resin 470 reacts with the intermediate-shaped latent curing agent 440 (see FIG. 14B).
  • the solid medium-shaped latent curing agent 440 shown in FIG. 14B is activated to become a latent curing agent 380 shown in FIG. 15A.
  • the activated latent curing agent 380 and the surrounding secondary curing resin 470 are thermally cured to form the tertiary curing resin 480, and the state shown in FIG. 15B is obtained.
  • the third-stage curing resin 480 is in a state of being considerably hardened but not completely cured. This is because the uncured resin 340 (see FIG. 12B) present in a large amount in the third curing resin 480, the latent curing agent 420 having a minimal shape, the latent curing agent 430 having a small shape, This is because the latent curing agent 440 is cured.
  • FIGS. 16A and 16B are cross-sectional views showing how the third curing resin 480 reacts with the large latent curing agent 450.
  • the solid large-sized latent curing agent 450 shown in FIG. 15B is activated, resulting in a latent curing agent 380 shown in FIG. 16A.
  • the activated latent curing agent 380 and the surrounding third curing intermediate resin 480 undergo a thermosetting reaction.
  • This state is the state shown in FIGS. 30A to 32, for example.
  • a large resin portion 17 in which a plurality of the virtual insulating powders 20 described with reference to FIGS. 30A to 32 is contained is generated in the cured conductive paste 13 at the portion indicated by the arrow 19 in FIG.
  • the large resin portion 17 may be formed, and the contact between the metal powders 360 may be hindered. Furthermore, as will be described later, the conductive paste 410 may be deformed by the flow of the prepreg.
  • FIG. 17A is a diagram showing an SEM photograph of the latent curing agent in the present embodiment.
  • FIG. 17B is a schematic diagram of the latent curing agent in the present embodiment. As shown in FIGS. 17A and 17B, the particle size of the latent curing agent in the present embodiment is uniform.
  • FIG. 18A is a view showing an SEM photograph of a conventional latent curing agent.
  • FIG. 18B is a schematic view of a conventional latent curing agent.
  • the conventional latent curing agent 490 includes an extremely small latent curing agent 420, a small latent curing agent 430, a middle latent latent curing agent 440, a large latent latent curing agent 450, and the like. Yes. Therefore, a difference in the reaction rate or a difference in reaction start temperature occurs, the reaction of the large latent curing agent 450 is delayed, and a large resin lump is formed in the finished cured product.
  • FIG. 19 is a graph showing the particle size distribution of the latent curing agent.
  • a black triangle is an example of the latent curing agent 330 of the present embodiment.
  • a black circle is a conventional latent curing agent 490, and there is an extremely small latent curing agent 420, a small latent curing agent 430, a middle latent curing agent 440, and a large latent curing agent 450. To do.
  • the X axis is the particle size (unit is ⁇ m), and the Y axis is the frequency (unit is%).
  • the size of the resin portion 170 in the cured conductive paste 130 is set to 50% or more of the average particle size of the metal powder 360, as shown in FIG. % Or less.
  • Ratio of average particle diameter of solid latent curing agent 330 to average particle diameter of metal powder 360 is 1/5 or more and 2 or less, and ratio of particle size distribution D90 / D10 of solid latent curing agent 330
  • the particle size distribution of the solid latent curing agent 330 is controlled so that the value of is less than 5.
  • the ratio between the average particle size of the latent curing agent in the conductive paste 270 (see FIG. 8A) and the average particle size of the metal powder 320 (see FIG. 8A) in the conductive paste 270 also affects the via resistance. This is useful for eliminating the resin portion 17 to be provided.
  • the ratio of the average particle diameter of the solid latent curing agent to the average particle diameter of the metal powder 320 is desirably 1/5 or more and 2 or less. If the ratio is less than 1/5 or exceeds 2, the filling properties may not be balanced and the resistance value may be affected.
  • FIG. 20A is a schematic diagram showing the particle size distribution of the latent curing agent.
  • FIG. 20B is a schematic diagram showing the magnitude of reaction in which the resin is thermoset.
  • the X axis is the particle size (unit is arbitrary, the right side is larger particle size, the left side is smaller particle size), and the Y axis is the frequency (unit is arbitrary).
  • the X axis in FIG. 20B schematically shows an example (unit: ° C.) of the temperature rise of the conductive paste.
  • the Y axis shows the magnitude of the reaction (unit is arbitrary).
  • 20A and 20B the solid line indicates the case where the latent curing agent 330 of the present embodiment is used, and the dotted line indicates the case where the conventional latent curing agent 490 is used.
  • the curing reaction of the conductive paste 270 of the present embodiment means a reaction between the uncured resin 340 included in the conductive paste 270 and the latent curing agent 330.
  • the conventional conductive paste it means a reaction between the uncured resin 340 and a conventional latent curing agent 490 having various particle sizes.
  • the particle size distribution of the latent curing agent 330 of the present embodiment is sharper than the particle size distribution of the conventional latent curing agent 490.
  • reaction with the non-hardened resin 340 and a latent hardener with respect to a temperature increase rate can be equalize
  • the conventional latent curing agent 490 includes an extremely small latent curing agent. Therefore, the conventional latent curing agent 490 starts the curing reaction early (or from the low temperature side) at the time of temperature increase for thermal curing, and continues the curing reaction until late (or the high temperature side). Therefore, the conductive paste 410 is less likely to have a stable curing start temperature, and is easily affected by a heated and liquefied prepreg.
  • the curing reaction starts accurately at the time of temperature increase for thermal curing, and quickly.
  • the curing reaction is completed.
  • the latent curing agent 330 in this way, the curing start temperature of the conductive paste 270 is stabilized and is not easily affected by the prepreg.
  • the temperature (T1P) showing the reaction peak of the latent curing agent 330 is lower than the temperature (T2P) showing the reaction peak of the conventional latent curing agent 490.
  • T1P the value of the Y-axis (the magnitude of the reaction) at the temperature indicated by T1P is compared with the value of the Y-axis at the temperature indicated by T2P, T1P is larger. This indicates that the latent curing agent 330 is sharper (or the reaction starts abruptly and the reaction converges abruptly) than the conventional latent curing agent 490.
  • T1P is desirably set to a temperature lower than the temperature (T3 ⁇ ) indicating the minimum viscosity of the prepreg described in FIG.
  • T3 ⁇ the temperature indicating the minimum viscosity of the prepreg described in FIG.
  • the particle size distribution shown in FIG. 20A can be measured using a commercially available particle size distribution system.
  • the graph shown in FIG. 20B can be measured using a commercially available thermal analyzer.
  • [Table 1] shows the results of measuring the maximum number of resin portions in the vias of the wiring board of the present embodiment and the conventional wiring board.
  • the wiring board is cut so as to pass through the approximate center of the diameter of the via, and the cross section of the 20 exposed vias is observed and measured by SEM.
  • “Example” is a case where the wiring board of the present embodiment is used
  • “Comparative example” is a case where a conventional wiring board is used.
  • the diameter of the via is 100 ⁇ m, and the average particle diameter of the used metal powder is 5 ⁇ m.
  • the maximum dimension of the resin portion is in the range of 2.5 ⁇ m or more and less than 15 ⁇ m.
  • the maximum dimension of the resin portion is spread over a wide range, and a resin portion of 25 ⁇ m or more is also observed.
  • [Table 2] shows the relationship between the maximum size of the resin part in the via and the occurrence frequency with respect to the average particle diameter of the metal powder.
  • the maximum dimension of the resin part is 50% or more and 300% or less of the average particle diameter of the metal powder.
  • the latent curing agent has a reactive group that reacts with an uncured resin.
  • the latent curing agent softens, and the latent curing agent gradually decreases as the reactive group diffuses. .
  • the epoxy resin or the like as the main agent reacts with the latent curing agent, and curing proceeds.
  • the latent curing agent softens and melts and spreads before the epoxy resin that surrounds the latent curing agent (or becomes an outer shell) is cured. And it is thought that a big resin part generate
  • the prepreg suitable for the embedding property of the wiring pattern as the inner layer is such that the lower the minimum viscosity is, the flatter the electrode can be embedded during lamination.
  • the shape of the conductive paste filled in the through holes formed in the prepreg may be deformed.
  • FIG. 21 is a schematic cross-sectional view for explaining the state of the conductive paste 410 of the conventional wiring board.
  • FIG. 21 corresponds to, for example, the case where the prepreg 220 having the protruding portion 280 manufactured in FIG. 5B is laminated on the double-sided substrate 310 manufactured in FIG. 7B described above.
  • the unevenness 500 formed on the surface of the double-sided substrate 310 is caused by the thickness of the wiring 300 formed on the surface of the cured resin layer 290 formed by curing the prepreg 220.
  • the unevenness 500 is embedded and planarized by heating the semi-cured prepreg resin 230 constituting the prepreg 220 and pouring it into the unevenness 500 in a reduced viscosity state.
  • the wiring 300 protrudes from the cured resin layer 290 by the thickness indicated by the unevenness 500.
  • the protruding portion 280 of the conductive paste 410 is aligned with the wiring 300.
  • the conductive paste 410 includes a metal powder 320, an extremely small latent curing agent 420, a small latent curing agent 430, a middle latent curing agent 440, and a large latent. Curable hardener 450 and uncured resin 340.
  • the prepreg 220 includes a core material 140 and a semi-cured prepreg resin 230.
  • the unevenness 500 is heated and compressed as indicated by an arrow 200a, and the heated and liquefied prepreg resin 230 is embedded in the unevenness 500 as indicated by an arrow 200b.
  • the prepreg resin 230 in a fluid state may flow while part of the conductive paste 410 is involved.
  • a part of the compressive force is applied to the prepreg 220 by heating and pressure compression, as shown by an arrow 200b, and a part of the prepreg resin 230 flows out, burying the unevenness 500 and flattening.
  • FIG. 22 is a schematic view illustrating a state in which a part of a conventional conductive paste flows together with an uncured resin constituting a prepreg in a cross section.
  • a part of the conductive paste flows together with the prepreg resin 230 having a reduced viscosity, and the part that becomes the outflow part is the conductive paste outflow part 510.
  • the prepreg 220 is heated and pressurized to reduce the viscosity of the prepreg resin 230 contained in the prepreg 220 and to flow so as to fill the irregularities 500.
  • An arrow 200b indicates a state in which the prepreg resin 230 that has been heated to reduce the viscosity flows so as to fill the unevenness 500.
  • a part of the conductive paste 410 flows together with the prepreg resin 230 that has been heated to reduce the viscosity, thereby forming a conductive paste outflow portion 510.
  • the formation of the conductive paste outflow portion 510 as described above is likely to occur when the conductive paste is in an uncured state when the prepreg resin 230 is heated and flows in a reduced viscosity state.
  • the conventional conductive paste 410 includes latent hardeners 420, 430, 440, and 450 having various particle sizes. Therefore, curing is slow (or the temperature range for curing is wide). As a result, the conductive paste 410 greatly flows along with the flow of the prepreg resin 230 contained in the liquefied prepreg 220, thereby forming the conductive paste outflow portion 510.
  • the particle size distribution of the latent hardener 490 is wide. Therefore, the curing strength or the degree of curing is not uniform, and a part of the conductive paste 410 is easily dragged by the liquefied prepreg resin 230 and flows out easily.
  • FIG. 23A is a view showing an SEM photograph of a conventional conductive paste.
  • FIG. 23B is a schematic diagram of a conventional conductive paste.
  • FIG. 23A and FIG. 23B a plurality of resin portions 17 that are much larger than the diameter of the metal powder 160 are dotted inside the cured conductive paste 130 corresponding to the cured product of the conductive paste 410 of FIG. . This is considered to be due to the influence of the large-shaped latent curing agent 450 included in the conductive paste 410.
  • FIGS. 24 to 26 are schematic cross-sectional views illustrating the state of the conductive paste in the present embodiment.
  • production of the electrically conductive paste outflow part 510 is suppressed by using the electrically conductive paste 270 using the latent hardening agent 330 is demonstrated.
  • FIG. 24 corresponds to the case where the prepreg 220 produced in FIG. 5B is laminated on the double-sided substrate 310 produced in FIG. 7B, for example.
  • the unevenness 500 formed on the surface of the double-sided substrate 310 is formed on the surface of the cured resin layer 290 formed by curing the prepreg 220.
  • the prepreg resin 230 included in the prepreg 220 constituting the prepreg 220 is poured into the unevenness 500, the unevenness 500 is embedded and flattened.
  • the conductive paste 270 includes a metal powder 320 and a latent curing agent 330 as shown in FIG. 8A.
  • the prepreg 220 having a low minimum viscosity In order to fill the unevenness 500 caused by the wiring 300, it is preferable to use the prepreg 220 having a low minimum viscosity. As the minimum viscosity is lower, the prepreg resin 230 can flatten the unevenness 500 in a shorter time during heating. When the prepreg 220 having a high minimum viscosity is used, it becomes difficult for the prepreg resin 230 to fill the unevenness 500 and the time for flattening increases. Therefore, a prepreg 220 having a minimum viscosity of 300,000 [Pa ⁇ s] or less, further 200,000 [Pa ⁇ s] or less, more preferably 10,000 [Pa ⁇ s] or less may be used.
  • the measurement of minimum viscosity may be performed within a temperature rising range of 1 ° C./min to 20 ° C./min.
  • a powder obtained by combing a prepreg is formed into a tablet shape, and ⁇ 40 ° C. or higher and 200 ° C. using a commercially available dynamic viscoelasticity measuring device.
  • the temperature may be increased at a constant temperature increase rate to the following. For example, the temperature may be increased at a constant temperature increase rate (5 ° C./min) from 40 ° C. to 200 ° C., and the change in viscosity may be measured.
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing how the conductive paste 270 maintains its shape as much as possible during the lamination and heating process using the conductive paste 270, while the liquefied prepreg resin 230 flows and embeds the irregularities 500. is there.
  • the conductive paste 270 maintains its shape means that the conductive paste 270 is filled in the through-hole 260 formed in the prepreg 220 and maintains its shape.
  • the prepreg resin 230 is heated and pressurized, so that the viscosity of the prepreg resin 230 is reduced and flows so as to fill the unevenness 500.
  • the latent curing agent 330 since the latent curing agent 330 is used, the conductive paste 270 hardly flows when the prepreg resin 230 heated to fill the unevenness 500 and having a low viscosity flows. This is considered to be due to the mechanism described with reference to FIG. 20B described above, and further to the mechanism described with reference to FIGS. 27A and 27B described later.
  • the conductive paste 270 using the latent curing agent 330 starts to be uniformly cured in a short time or in a narrow temperature range when the temperature is raised. Therefore, the conductive paste 270 is in a kind of gel state.
  • the conductive paste 270 does not need to be completely cured immediately.
  • the heated and softened prepreg resin 230 flows to fill the unevenness 500, it may be held in a cured state (for example, a gel-like state) that does not flow due to the conductive paste (or the resin 350 during curing). .
  • FIG. 26 is a schematic diagram for explaining a state where the conductive paste 270 is cured to be a cured conductive paste 130.
  • the conductive paste outflow portion 510 hardly occurs in the present embodiment. This is because, as shown in FIG. 25, the conductive paste 270 hardly flows when the prepreg resin 230 contained in the heated and softened prepreg 220 flows to fill the unevenness 500.
  • the conductive paste 270 of the present embodiment has excellent shape retention. Therefore, the shape as a via is not easily affected by the flow of the prepreg.
  • FIG. 27A and FIG. 27B are schematic diagrams for explaining the cured state of the conductive paste in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 27A shows a state in which the conductive paste 270 has fluidity even in a pressurized state.
  • the latent curing agent 330 has not yet been activated (or has not reached the reaction temperature).
  • FIG. 27B shows that the conductive paste 270 is in a cured state (for example, a gel state) such that the conductive paste does not flow when the heated and softened prepreg resin 230 flows to fill the unevenness 500. ing.
  • a cured state for example, a gel state
  • the latent curing agent 330 shown in FIG. 27A becomes a latent curing agent 380 during the reaction shown in FIG. 27B by heating.
  • the uncured resin 340 shown in FIG. 27A becomes a resin 350 being cured in FIG. 27B by heating. These hold the shape of the conductive paste 270.
  • the conductive paste outflow portion 510 by the prepreg resin 230 liquefied at the time of heating is hardly formed outside the via through hole, and is at most 100 ⁇ m or less.
  • the conductive paste 270 does not include the large-sized latent curing agent 450 that is included in the conventional latent curing agent 490. Therefore, the distance between the metal powders 360 is narrowed, and the shape of the conductive paste 270 is maintained by the resin 350 during curing even in a slight curing reaction.
  • the latent curing agent 330 uniformly dispersed in the conductive paste is activated at each position all at once, and the curing is started simultaneously, thereby maintaining the shape of the conductive paste. To do.
  • FIG. 28 is a graph showing the change in viscosity of the conductive paste 270 and the conductive paste 410 when the temperature is raised.
  • the X-axis is temperature (unit: ° C.), for example, an arbitrary temperature range of 40 ° C. or higher and 200 ° C. or lower.
  • the rate of temperature rise is, for example, a rate of temperature rise of 1 ° C./min or more and 20 ° C./min or less
  • the X axis may be set as the temperature rise time (min).
  • the Y-axis is the viscosity, which can be measured with a commercially available dynamic viscoelasticity measuring device in the same manner as the measurement of the minimum viscosity of the prepreg.
  • a component represented as ⁇ prime in dynamic viscoelasticity may be used for the viscosity.
  • the temperature rising time means a temperature rising step in a paste curing step in which a thermosetting reaction between the latent curing agent contained in the conductive paste and the uncured resin 340 contained in the conductive paste is started. .
  • the prepreg 220 is thermoset by this temperature raising step.
  • T1 ⁇ is a temperature indicating the minimum viscosity of the conductive paste 270 of the present embodiment
  • T2 ⁇ is a temperature indicating the minimum viscosity of the conventional conductive paste 410
  • T3 ⁇ is a temperature indicating the minimum melt viscosity of the prepreg 220.
  • the unit of temperature is ° C.
  • the solid line indicates the case where the conductive paste 270 of the present embodiment is used, and the dotted line indicates the case where the conventional conductive paste 410 is used.
  • the conductive paste 270 and the conductive paste 410 both use the same type of latent curing agent. However, while the conductive paste 270 is classified, the conductive paste 410 is not classified, and has various particle sizes.
  • T1 ⁇ is made lower than T3 ⁇ .
  • T1 ⁇ is made lower than T3 ⁇ .
  • the curing reaction particularly the rising temperature of the increase in viscosity after reaching the minimum viscosity
  • the shape of the conductive paste can be maintained until it is completely cured.
  • T1 ⁇ , T3 ⁇ , and T2 ⁇ are set in order from the low temperature. Even when the same latent curing agent is used, the curing behavior can be optimized by changing the particle size distribution of the latent curing agent.
  • the minimum viscosity in the conductive paste depends on the particle size distribution of the latent curing agent. That is, the temperature at which the conductive paste rises in temperature and shows the minimum viscosity depends on the particle size distribution of the latent curing agent.
  • This phenomenon is caused by the reaction between the curing agent contained in the conductive paste and the uncured resin 340 contained in the conductive paste between a plurality of metal powders 160, such as a slight limited gap (like a capillary). This is thought to be caused by a narrow and limited gap). Therefore, unlike the case of stirring in a wide range such as a test tube or a beaker, it is considered that a large difference appears in the conductive paste.
  • T1 ⁇ , T2 ⁇ , and T3 ⁇ may be used in order from the lowest temperature. However, when T3 ⁇ is set to 30 ° C or higher or 40 ° C or higher than T1 ⁇ or T2 ⁇ , options for the prepreg 220 may be narrowed.
  • the via resistance may vary.
  • the via diameter is set to a small diameter of 150 ⁇ m or less, the variation in via resistance may be significant.
  • the X-axis is the temperature (° C.), but the X-axis may be the elapsed time (unit: minutes) when the temperature is raised. This is because the X-axis (temperature) shown in FIG. 28 indicates a change in viscosity when the temperature is raised. Therefore, in FIG. 28, a similar graph can be obtained even if the X-axis is the elapsed time (unit: minutes) during the temperature rise.
  • the Y axis is the viscosity, but is preferably a logarithmic axis. This is because the change in viscosity shown on the Y-axis greatly increases to 3 to 6 digits or more.
  • FIG. 29 is a schematic diagram for explaining, in section, problems that occur when the amount of the curing agent contained in the conductive paste is small (for example, when the content of the curing agent in the conductive paste is less than 0.5% by weight). is there.
  • the conductive paste 520 having a content of the curing agent in the conductive paste of less than 0.5% by weight is used, the conductive paste 520 flows together with the heated and softened prepreg resin 230 in the prepreg 220 as shown in FIG. Then, the conductive paste outflow portion 510 is formed. This is because, when the amount of the curing agent contained in the conductive paste 520 is small, the viscosity behaviors of the conductive paste 520 and the prepreg 220 at the time of temperature increase coincide with each other.
  • the temperature (T1 ⁇ ) indicating the minimum viscosity when the conductive paste 270 is heated is set to be lower than the temperature (T3 ⁇ ) indicating the minimum viscosity when the prepreg 220 is heated.
  • the size of the conductive paste outflow portion 510 described with reference to FIG. 29 and the like can be reduced to 100 ⁇ m or less, further 50 ⁇ m or less, and further 30 ⁇ m or less from the via. Therefore, it is possible to improve connection reliability when the via diameter is reduced and to reduce the pitch (or increase the density) between the plurality of vias.
  • the size of the conductive paste outflow portion 510 is measured by the distance that the conductive paste has flowed out substantially parallel to the wiring board from the processed surface of the through-hole 260 (for example, the surface cut by laser irradiation).
  • T1P which shows the reaction peak shown in FIG. 20B instead of the temperature (T1 (eta)) which shows the minimum viscosity at the time of temperature rising of the electrically conductive paste 270.
  • T1 (eta) which shows the minimum viscosity at the time of temperature rising of the electrically conductive paste 270
  • T1P the temperature which shows the reaction peak shown in FIG. 20B.
  • the temperature (T1 ⁇ ) indicating the minimum viscosity when the conductive paste is heated is set lower than the temperature (T3 ⁇ ) indicating the minimum viscosity when the prepreg is heated.
  • T3 ⁇ the temperature indicating the minimum viscosity when the prepreg is heated.
  • the difference in viscosity that is, the difference between the viscosity of the conductive paste 270 at the temperature indicating T3 ⁇ and the viscosity of the prepreg (or the minimum viscosity of the prepreg) at T3 ⁇ in order to improve the shape retention of the conductive paste 270 .
  • this is because the viscosity of the conductive paste 270 increases rapidly after exceeding T1 ⁇ (or on the high temperature side indicating T1 ⁇ ). This is because the shape-retaining property is improved.
  • a rotary viscometer may be used for viscosity measurement.
  • the viscosity graph may be differentiated, and the temperature at which the viscosity increases may be set as the minimum viscosity.
  • T1P and T2P in FIG. 20B may be used instead of T1 ⁇ and T2 ⁇ in FIG.
  • a highly reliable conductive paste that does not generate a large resin portion in the conductive paste can be obtained.
  • the multilayer wiring board can be further refined (via diameter is reduced or vias are narrowly adjacent).
  • a via paste with low resistance, a highly reliable wiring board using the via paste, and a method for manufacturing the wiring board can be provided.
  • the wiring board of the present embodiment can be reduced in cost, downsized, highly functional, and highly reliable, and is used for a mobile phone or the like.

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Abstract

 配線基板は、プリプレグの硬化物であるシート状の絶縁層と、絶縁層を挟む第1配線および第2配線と、絶縁層に形成された貫通孔に充填され、第1配線と第2配線とを接続する、導電ペーストの硬化物であるビアと、を有する。ビアは、金属粉と熱硬化性樹脂の硬化物とを有し、金属粉間に存在する熱硬化性樹脂の硬化物の最大寸法が金属粉の平均粒径の50%以上、300%以下である。

Description

配線基板と、配線基板に用いられる導電ペーストと、配線基板の製造方法
 本発明は、絶縁層を挟む2つの配線間を接続するために用いる導電ペーストと、それを用いた配線基板と、その製造方法に関する。
 図30Aは、従来の配線基板の断面模式図である。図30Bは、従来の配線基板のビア部分の断面のSEM写真を示す図である。配線基板11は、銅箔12、導電ペースト硬化物13、芯材14、絶縁層15を有する。導電ペースト硬化物13は、金属粉16、樹脂部17を有する。導電ペースト硬化物13は配線となる銅箔12同士を接続するためのビアとして用いられる。
 導電ペースト硬化物13は、複数の金属粉16と、金属粉16間に存在する樹脂部17を有する。一つのビアの中に、大小さまざまの大きさの樹脂部17が、複数個、点在している。なお、樹脂部17は、一つの大きな塊であると考えられるが、図30Bに示すように、見掛け上、複数の樹脂部17が、独立して存在している。図30Bより、導電ペースト硬化物13において、金属粉16の平均粒径の3倍より大きい樹脂部17が、複数個、点在していることが判る。
 次に、樹脂部17の最大寸法の評価方法について説明する。図31は、樹脂部の大きさの評価方法を示す模式図である。樹脂部17aは非常に大きく、樹脂部17bは小さい。また、更に樹脂部17cに示すように複数の金属粉16間の狭い隙間に充填された樹脂部が存在している。なお樹脂部17a~樹脂部17cは、金属粉16の裏側にて枝葉のように繋がったスポンジ状の一体物となっていると考えられる。
 矢印19は、樹脂部の最大寸法を示す。樹脂部17の最大寸法を測定するには、最大寸法がもっとも大きいと思われる樹脂部(例えば樹脂部17a)を選び、樹脂部17aを囲う金属粉同士で、一番離れた距離を測定する。すなわち、樹脂部17aに隣接し、樹脂部17aの周囲を囲う金属粉同士の重心間(あるいは中心間)を線分で結ぶ。図31において、線分の両端は黒丸で示している。この線分上で、樹脂部17aの長さを測定し、これを、矢印19で示す最大寸法とする。こうすることで、金属同士の変形等による寸法測定への影響を低減できる。なお、従来の先行技術文献としては、例えば、特許文献1、2が知られている。
特開平7-176846号公報 特開2011-29204号公報
 本発明の配線基板は、プリプレグの硬化物であるシート状の絶縁層と、絶縁層を挟む第1配線および第2配線と、絶縁層に形成された貫通孔に充填され、第1配線と第2配線とを接続する、導電ペーストの硬化物であるビアと、を有する。ビアは、金属粉と熱硬化性樹脂の硬化物とを有し、金属粉間に存在する熱硬化性樹脂の硬化物の最大寸法が金属粉の平均粒径の50%以上、300%以下である。
図1は、本発明の実施の形態における配線基板の断面模式図である。 図2は、本発明の実施の形態における導電ペースト硬化物の模式図である。 図3Aは、本発明の実施の形態における配線基板の導電ペースト硬化物の断面模式図である。 図3Bは、本発明の実施の形態における配線基板の導電ペースト硬化物のSEM写真を示す図である。 図4Aは、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。 図4Bは、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。 図5Aは、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。 図5Bは、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。 図6は、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。 図7Aは、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。 図7Bは、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。 図8Aは、本発明の実施の形態における導電ペーストが、熱硬化される様子を説明する断面模式図である。 図8Bは、本発明の実施の形態における導電ペーストが、熱硬化される様子を説明する断面模式図である。 図9Aは、本発明の実施の形態における導電ペーストが、熱硬化される様子を説明する断面模式図である。 図9Bは、本発明の実施の形態における導電ペーストが、熱硬化される様子を説明する断面模式図である。 図10Aは、本発明の実施の形態における固形の潜在性硬化剤が反応する前の状態を示す模式図である。 図10Bは、本発明の実施の形態における固形の潜在性硬化剤が反応する前の状態を示す模式図である。 図10Cは、本発明の実施の形態における固形の潜在性硬化剤の反応が開始した状態を示す模式図である。 図10Dは、本発明の実施の形態における固形の潜在性硬化剤の反応が開始した状態を示す模式図である。 図10Eは、本発明の実施の形態における固形の潜在性硬化剤の反応が進行した状態を示す模式図である。 図10Fは、本発明の実施の形態における固形の潜在性硬化剤の反応が進行した状態を示す模式図である。 図11Aは、本発明の実施の形態におけるマイクロカプセル型の潜在性硬化剤が反応する前の状態を示す模式図である。 図11Bは、本発明の実施の形態におけるマイクロカプセル型の潜在性硬化剤が反応する前の状態を示す模式図である。 図11Cは、本発明の実施の形態におけるマイクロカプセル型の潜在性硬化剤の反応が開始した状態を示す模式図である。 図11Dは、本発明の実施の形態におけるマイクロカプセル型の潜在性硬化剤の反応が開始した状態を示す模式図である。 図11Eは、本発明の実施の形態におけるマイクロカプセル型の潜在性硬化剤の反応が進行した状態を示す模式図である。 図11Fは、本発明の実施の形態におけるマイクロカプセル型の潜在性硬化剤の反応が進行した状態を示す模式図である。 図12Aは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図12Bは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図13Aは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図13Bは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図14Aは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図14Bは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図15Aは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図15Bは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図16Aは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図16Bは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図である。 図17Aは、本発明の実施の形態における潜在性硬化剤のSEM写真を示す図である。 図17Bは、本発明の実施の形態における潜在性硬化剤の模式図である。 図18Aは、従来の潜在性硬化剤のSEM写真を示す図である。 図18Bは、従来の潜在性硬化剤の模式図である。 図19は、潜在性硬化剤の粒度分布を示すグラフである。 図20Aは、潜在性硬化剤の粒度分布を示す模式図である。 図20Bは、樹脂が熱硬化する反応の大きさを示す模式図である。 図21は、従来の配線基板の導電ペーストの状態を説明する断面模式図である。 図22は、従来の配線基板の導電ペーストの状態を説明する断面模式図である。 図23Aは、従来の導電ペーストのSEM写真を示す図である。 図23Bは、従来の導電ペーストの模式図である。 図24は、本発明の実施の形態における導電ペーストの状態を説明する断面模式図である。 図25は、本発明の実施の形態における導電ペーストの状態を説明する断面模式図である。 図26は、本発明の実施の形態における導電ペーストの状態を説明する断面模式図である。 図27Aは、本発明の実施の形態における導電ペーストの硬化状態を説明する模式図である。 図27Bは、本発明の実施の形態における導電ペーストの硬化状態を説明する模式図である。 図28は、導電ペーストの温度と粘度の関係を示すグラフである。 図29は、従来の導電ペーストの状態を説明する断面模式図である。 図30Aは、従来の配線基板の断面模式図である。 図30Bは、従来の配線基板のビア部分の断面のSEM写真を示す図である。 図31は、樹脂部の大きさの評価方法を示す模式図である。 図32は、樹脂部の大きさを説明する模式図である。
 図30A、図30B、図31に示す従来の配線基板において、金属粉16の平均粒径の3倍より大きい樹脂部17はビア抵抗に影響を与える場合がある。更に金属粉16の平均粒径の4倍以上、5倍以上と大きな樹脂部17は、更にビア抵抗に大きな影響を与える場合がある。
 樹脂部17は、絶縁体であるため、ビア抵抗が増大する要因になる場合がある。樹脂部17が金属粉16同士の接触点からかなり外れた位置に存在する場合は、ビア抵抗には大きな影響を与えない。しかしながら、樹脂部17が金属粉16の間に存在し、その大きさが、金属粉16の平均粒径の3倍を超えると、樹脂部が金属粉同士の接触自体を阻害してしまう。この結果、複数個の金属粉16同士の接触からなるビア部分の導電経路(あるいは導電線路)に大きな影響を与える。
 図32は、樹脂部の大きさを説明する模式図である。金属粉16とほぼ同じ平均粒径であって、絶縁性を有する粉(例えば樹脂粉)を仮想絶縁粉20と仮定する。樹脂部17aの最大寸法が、ビアを構成する金属粉16の平均粒径の3倍を超えると、急激にビア抵抗に影響を与える場合がある。これは、樹脂部17aの中には、本来充填されるべき金属粉16の替わりに、仮想絶縁粉20が複数個、絶縁体として、存在するためである。例えば、複数個の仮想絶縁粉20が細密充填してなる塊状の絶縁体として存在する。
 このようにビアに含まれる樹脂部17aの大きさが、大きくなればなるほど、樹脂部17aの中には、本来、存在するはずの金属粉16の代わりに、仮想絶縁粉20が、塊状の絶縁体として、存在する。そしてこの塊状の絶縁体が、ビア抵抗を高くする。
 このように、樹脂部17が大きくなるほど、複数の金属粉16同士の接触部分の数や、密度が低下し、ビア抵抗が増加する。
 ここで、樹脂部17の最大寸法を示す方向に対して、垂直な方向の最大寸法を最大幅とする。樹脂部17の最大寸法が、金属粉16の平均粒径の3倍を超えた場合、樹脂部の最大幅は、自動的に、金属粉16の平均粒径の1倍以上となる。
 以上のように、樹脂部17の大きさが金属粉16の平均粒径の3倍を超えた場合、ビアに影響を与える。さらに、ビアに含まれる樹脂部17の大きさが、大きくなればなるほど、樹脂部17に仮想的に含まれる仮想絶縁粉20の数は等比級数的に増加する。この結果、特にビア径が小さい場合(例えば、150μm以下、更には120μm以下、100μm以下、80μm以下)において、ビア抵抗等に影響を与えやすくなる。
 また、従来の配線基板では、半硬化状態であったプリプレグが液化し流動状態になった際に、導電ペーストが流動状態である場合、導電ペーストがプリプレグの流動につられて変形してしまう場合がある。
 図1は、本発明の実施の形態における配線基板の断面模式図である。配線基板110は、銅箔120、導電ペースト硬化物130、芯材140、絶縁層150を有している。導電ペースト硬化物130は、金属粉160、樹脂部170を有している。絶縁層150に接する銅箔120の表面は、粗面180である。
 シート状の絶縁層150は、プリプレグの硬化物である。プリプレグは、芯材140、ガラス織布(図示せず)、ガラス不織布(図示せず)、半硬化状態のプリプレグ樹脂(図示せず)を有している。芯材140は、半田耐熱を有するポリイミドフィルム等でできている。絶縁層150の両面には、銅箔120、あるいは銅箔120が所定形状にパターニングされてなる配線(第1配線、第2配線)が形成されている。絶縁層150に貫通孔が形成され、流動性を有する未硬化状態の導電ペーストが充填される。
 そして、充填された導電ペーストが、シート状の絶縁層150を介して絶縁された複数の銅箔120間で加圧圧縮され、熱硬化されて導電ペースト硬化物130となる。導電ペースト硬化物130が、複数の銅箔120間(または銅箔120からなる配線パターン間)を、ビアとして電気的に層間接続する。
 ここで、導電ペースト硬化物130は、導電ペーストが熱硬化してなる硬化物である。導電ペーストは、金属粉160(例えば、銅粉)と、熱硬化性樹脂と、固形の潜在性硬化剤を有する。金属粉160は、平均粒径が1μm以上、10μm以下で、比表面積が0.1m/g以上、1.5m/g以下であり、導電ペースト中に80重量%以上、94重量%以下含まれる。熱硬化性樹脂は、導電ペースト中に3.5重量%以上、20.0重量%以下含まれる。潜在性硬化剤(図示せず)は、導電ペースト中に0.5重量%以上、5.0重量%以下含まれる。導電ペーストを、未硬化状態、更には流動性を有する液状組成物とすることで、導電ペーストのビア貫通孔への充填性が高められる。更に導電ペーストに用いる金属粉の平均粒径に対する、潜在性硬化剤の平均粒径の比率(すなわち、金属粉の平均粒径の値を、潜在性硬化剤の平均粒径の値で割った値)は、1/5以上、2以下となることが望ましい。更に潜在性硬化剤の粒度分布におけるD90/D10の比は5以下が望ましい。ここでD90とは潜在性硬化剤の粒度分布の積算値の90%での粒径、D10とは、潜在性硬化剤の粒度分布の積算値の10%での粒径である。なおD90/D10は、原理的に0より大きな値となる。更に、平均粒径の比率が1/5以上、2以下であり、D90/D10が5以下である、両方の条件を満たすことで、導電ペースト硬化物130中の樹脂部170の最大寸法を、金属粉160の平均粒径の50%以上、300%以下にできる。
 なお、導電ペースト硬化物130は、液状の導電ペーストそのものではなく、導電ペーストが、加圧、加熱され、複数の金属粉160同士が互いに面接触した硬化物である。そのため、図1に示すように、導電ペーストに含まれていた固形の潜在性硬化剤は残っていない。
 導電ペースト硬化物130は、金属粉160と、樹脂の硬化物である樹脂部170との混合物である。樹脂部170は、熱硬化性樹脂(例えば、液状のエポキシ樹脂)が、硬化剤により、熱硬化してなる樹脂の硬化物である。硬化剤としては、例えば、図8A~図10で説明する固形の潜在性硬化剤330が用いられる。
 本実施の形態の配線基板110において、複数の金属粉160の間に存在する樹脂の硬化物の最大寸法は、金属粉の平均粒径の50%以上、300%以下である。こうすることで、配線基板110のビアが小径化した場合でも、ビアの低抵抗化や、ビアの高信頼性化が可能となる。
 次に、図2を用いて、導電ペースト硬化物130中における樹脂の硬化物(樹脂部170)の構造について、詳しく説明する。
 図2は、本実施の形態における導電ペースト硬化物の模式図である。導電ペーストがビアに充填され、硬化して形成された導電ペースト硬化物130の断面の一部を示している。すなわち、ビアは導電ペースト硬化物130からなる。そして、導電ペースト硬化物130は、複数の金属粉160と、樹脂の硬化物である樹脂部170とを有する。樹脂部170の断面を観察すると、複数の樹脂部170(図2では、樹脂部170a~170h)が、金属粉160を介して、複数個点在している。そして図2に示すように、樹脂部170a~170hは、様々な大きさを有している。
 樹脂部170a~170hは、複数の金属粉160の間に充填されている。樹脂部170fは樹脂部170a~170hの中で一番大きく、その最大寸法を矢印200で示す。ここで、最大直線寸法が一番大きな樹脂部を、一番大きな樹脂部と定義している。
 なお一つのビアの断面観察において、最大寸法が同程度の樹脂部170fが複数存在する場合は、最大寸法に加え、その最大幅(例えば、最大寸法を示す方向に、垂直な方向での寸法の最大値)を考慮する。なお隣接する複数の銅粉の隙間等が、樹脂部170fの最大寸法の測定に影響を与える場合がある。このような場合、図2の矢印200に示すように、複数の金属粉160の中央部(金属粉160が変形している場合は、重心を選んでもよい)同士を結ぶ線分を作成する。そしてこの線分に係る樹脂部170の長さを、矢印200のように測定し、これを樹脂部170の最大寸法とすることが望ましい。なお断面写真(SEM写真を用いることが望ましい)において、金属粉160の重心を求めるには、市販の画像処理ソフトを用いてもよい。なお重心以外であっても、その代わりになるような中心の求め方があれば、それを用いても良い。
 以上のように、図2の矢印200が示すように、樹脂の硬化物(樹脂部170)の周囲の金属粉160であって、互いに一番離れた金属粉160同士の重心間に線分を設ける。そして、この線分が、樹脂部170と重なる部分の長さ(あるいは線分の長さから、金属粉160の厚みを引いた距離)を、最大寸法とする。
 なお、樹脂部170fの最大寸法は、金属粉160の平均粒径の50%以上、300%以下とする。50%未満の場合、流動性を有する導電ペースト状態における流動性や、ビア貫通孔への充填性に影響を与える場合がある。また300%より長くなった場合、図30Aで説明したように、樹脂部170fの最大長さ(最大寸法)と、最大幅(最大寸法を示す方向に垂直な方向の寸法の最大値)の両方が大きくなってしまう。この結果、樹脂部170fの中に複数個の仮想絶縁粉210が存在することになる。そして仮想絶縁粉210が5個以上、更には10個以上からなる凝集体として存在すると、ビア抵抗や各種信頼性に影響を与える場合がある。
 一方、最大寸法が、金属粉160の平均粒径の300%以下の場合、樹脂部170fの中に含まれる仮想絶縁粉210は、少数(多くても、1個や2個程度まで)である。そのため、樹脂部170fが、複数の金属粉160同士が互いに接触した導電線路(あるいは導電パス)に与える影響は少ない。これは、樹脂部170fの最大寸法が、金属粉160の平均粒径の300%以下の場合、樹脂部170fの最大幅が、金属粉160の平均粒径の250%以下、更には200%以下と狭くなり、実質的に仮想絶縁粉210が入りにくくなる(多くても、1個や2個程度しか入らない)ためである。
 一つのビアを構成する樹脂の硬化物(樹脂部170)は、貫通孔を有したスポンジ状態の一つの樹脂硬化物と考えられる。そして、樹脂部170とビアの周りに形成された絶縁層150を構成する樹脂(例えば、プリプレグ中に含まれる樹脂)と一体化していると考えられる。
 このように、一つのビアを構成する樹脂は、一つ(あるいは配線基板全体で一体化した樹脂の塊)であっても、ビア部分の断面を評価し、その断面において、互いに点在して観察される樹脂部170a~170fの中で、一番大きな樹脂部170を選び、その最大寸法を、金属粉160の平均粒径の50%以上、300%以下とする。
 図3Aは、本実施の形態における配線基板の導電ペースト硬化物の断面模式図である。図3Bは、本実施の形態における配線基板の導電ペースト硬化物のSEM写真を示す図である。図1の点線部190が、図3Aの模式図に相当する。ビアを構成する導電ペースト硬化物130は、複数の金属粉160と、複数の樹脂硬化物である樹脂部175a~175eを有している。
 図3A、図3Bに示すような場合、樹脂部175a~175eの最大寸法を測定し、一番長い部分の距離(図3Aでは、樹脂部175dの矢印200)を、最大寸法とする。そして、最大寸法は、金属粉の平均粒径の50%以上、300%以下とする。
 配線基板110のビアを形成する導電ペースト硬化物130に含まれている金属粉160は、変形している場合がある。このような場合、金属粉160の平均粒径を求めることが困難な場合がある。この場合は、ビアの周囲(絶縁層150との界面付近)の、変形の少ない金属粉160を元に、金属粉160の平均粒径を求めてもよい。あるいは金属粉160は、圧縮による変形の前後でその体積は変化しないことを利用して、画像処理によって、変形した金属粉160の面積を、円(あるいは球)の面積に換算する。そしてこれを、金属粉160の粒径とし、平均粒径を求めても良い。平均粒径は、Feret径(定方向径)、Martin径(定方向面積等分径)、Krumbein径(定方向最大径)より求めても良い。あるいは、粒度分布(size distribution)から、平均粒径(mean diameter)を求めてもよい。なお粒度分布には、個数基準分布、長さ基準分布、面積基準分布、質量基準分布等あるが、その中から、使いやすいものを選択してもよい。以上のように、配線基板を形成することで、ビアを小さくした場合でもビア抵抗が低い、信頼性の高い配線基板を提供できる。
 次に、図4A~図7Bを用いて、本実施の形態の配線基板の製造方法について説明する。
 図4A~図7Bは、本実施の形態における配線基板の製造方法を説明する断面模式図である。
 はじめに図4A、図4Bに示すように、プリプレグ220の両表面に保護フィルム240を、矢印600で示すように貼り合わせる。図4A、図4Bにおいて、プリプレグ220は、芯材140と、半硬化状態のプリプレグ樹脂230を含む。芯材140としては、ガラス繊維(ガラス織布、ガラス不織布)、アラミド織布、アラミド不織布あるいは、耐熱フィルム(例えば、半田付け等に耐える耐熱性を有するポリイミドフィルム等)などが用いられる。
 保護フィルム240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挙げられる。樹脂フィルムの厚みとしては0.5μm以上、100μm以下、さらには、1μm以上、30μm以下であることが好ましい。このような厚みの場合には、後述するように、保護フィルム240を剥離した場合に、導電ペースト270で形成された充分な高さの突出部280が表出される(図5B参照)。
 例えば、プリプレグ220の表面に露出した未硬化(あるいは半硬化状態の)プリプレグ樹脂(図示せず)の表面タック性を用いて、保護フィルム240は、プリプレグ220に直接貼り合わせられる。図4Bは、このようにして形成された積層体250を示す断面図である。
 次に図5Aに示すように、保護フィルム240が配されたプリプレグ220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260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方法が用いられる。貫通孔260の直径は10μm以上、500μm以下、さらには50μm以上、300μm以下が好ましい。なお、本実施の形態は、特に小径のビア貫通孔(例えば、直径が120μm以下、更には100μm以下、80μm以下)に適しているが、直径が150μm以上のビアに対して用いてもよい。
 次に、スキージ(図示せず)等を使って、貫通孔260の中に導電ペースト270を満充填する。導電ペースト270は、本実施の形態で説明した、金属粉160(例えば、銅粉)と、熱硬化性樹脂(例えばエポキシ樹脂)と、固形の潜在性硬化剤を有する。金属粉160は、平均粒径が1μm以上、10μm以下で、比表面積が0.1m/g以上、1.5m/g以下で、導電ペースト270中に、80重量%以上、94重量%以下含まれることが望ましい。熱硬化する前の液状または未硬化の樹脂(熱硬化性樹脂)は、導電ペースト270中に、3.5重量%以上、20.0重量%以下含まれることが望ましい。固形の潜在性硬化剤は、導電ペースト270中に、0.5重量%以上、5.0重量%以下含まれることが望ましい。更に導電ペースト270中の、固形の潜在性硬化剤の平均粒径は、金属粉160の平均粒径の1/5倍以上、2倍以下であり、固形の潜在性硬化剤の粒度分布の積算値の90%での粒径は10%での粒径の5倍以下であることが望ましい。
 ここで、導電ペースト270の充填方法はとくに限定されない。具体的には、例えば、スクリーン印刷などの方法が用いられる。
 次に、図5Bに示すように、プリプレグ220の表面から保護フィルム240を剥離することにより、導電ペースト270の一部を貫通孔260から突出部280として突出させる。突出部280の高さは、保護フィルム240の厚みにもよるが、例えば、0.5μm以上、100μm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280が高すぎる場合には、後述する圧着工程においてプリプレグ220の表面の貫通孔260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。突出部280が低すぎる場合には、後述する圧着工程において充填された導電ペースト270に圧力が充分に伝わらなくなる場合がある。
 次に、図6に示すように、プリプレグ220の両面に銅箔120を配置し、矢印610で示す方向にプレスする。これにより、プリプレグ220と銅箔120とを一体化させる。この際、加熱することで、プリプレグ220に含まれる半硬化のプリプレグ樹脂230が硬化し、図7Aに示すように、硬化済樹脂層290となる。また、導電ペースト270は、導電ペースト硬化物130になり、絶縁層150が形成される。またその際、プレスにより、銅箔120を介して突出部280に力が掛かるために貫通孔260に充填された導電ペースト270が高い圧力で圧縮される。それにより、導電ペースト270の中に含まれる複数の金属粉(図示せず)同士の間隔が狭められ、金属粉同士が互いに変形し、面接触する。このようにして、上層の配線と下層の配線とを層間接続するためのビアが形成される。
 プレス時の温度は、常温(20℃)以上、潜在性硬化剤の融点未満(あるいは反応開始温度未満)の温度である。ただし、上記以外の温度でプレスしても良く、プレス条件はとくに限定されない。また加熱の際、プレスによる加圧を続けてもよい。
 このように、貫通孔260に充填された導電ペースト270を圧縮し、金属粉同士を互いに接触させる。圧縮開始時は、金属粉は互いに点接触した状態である。そして圧力が増加するにつれて金属粉は押し潰されて、変形し、面接触して面接触部(図示せず)を形成する。このように、多数の金属粉同士が面接触することにより、上層の配線となる銅箔120と下層の配線となる銅箔120が低抵抗な状態で電気的に接続される。
 次に、図7Bに示すように、表層に貼り合わされた銅箔120の表面にフォトレジスト膜を形成し、フォトマスクを介して選択的に露光することによりパターニングする。その後、現像を行い、エッチングにより配線部以外の銅箔120を選択的に除去した後、フォトレジスト膜を除去することにより配線300が形成される。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。
 以上の工程により、シート状の絶縁層150と、絶縁層150の両面に形成された銅箔120で形成された配線300と、配線300間を接続する導電ペースト硬化物130であるビアと、を有した両面基板310が形成される。
 さらに、上記の積層方法を繰返すことで、多層の配線基板を得ることができるが、詳細な説明は省略する。
 次に、導電ペースト硬化物130を形成するためのビアペーストである導電ペーストについて説明する。さらに、配線基板110を構成する導電ペースト硬化物130であるビアにおいて、複数の金属粉160の間に存在する樹脂の硬化物(例えば、図1の樹脂部170)の最大寸法を、平均粒径の50%以上、300%以下に抑えるための技術について説明する。
 図8A~図9Bは、本発明の実施の形態における導電ペーストが、熱硬化される様子を説明する断面模式図である。図8Aは、導電ペーストが圧縮される前であり、例えば、図6の状態に相当する。導電ペースト270は、平均粒径が1μm以上、10μm以下で、その比表面積が0.1m/g以上、1.5m/g以下の金属粉320を80重量%以上、94重量%以下と、熱硬化性樹脂である未硬化樹脂340を3.5重量%以上、20.0重量%以下と、固形の潜在性硬化剤330を0.5重量%以上、5.0重量%以下とを有する。導電ペースト270中の、潜在性硬化剤330の平均粒径は、金属粉320の平均粒径の1/5倍以上、2倍以下であり、潜在性硬化剤330の粒度分布の積算値の90%での粒径は10%での粒径の5倍以下である。潜在性硬化剤330には分級品を用いることが好ましい。こうすることで、図9Bに示すように、導電ペースト硬化物130中における樹脂部170の矢印200で示す最大寸法を、金属粉320の平均粒径の50%以上、300%以下とすることができ、ビア抵抗を低く抑えられる。
 図8Bは、導電ペーストが圧縮された後であり、例えば、図7Aの状態に相当する。図8Aに示すように、導電ペースト270は、変形前の金属粉320や、潜在性硬化剤330や、未硬化樹脂340を有している。導電ペースト270が、貫通孔260(図5A参照)の中で圧縮され、図8Bの状態となる。
 図8Bの矢印700に示すように、加圧圧縮され、導電ペースト270に含まれていた金属粉320は、加圧後の金属粉360となる。圧縮されて変形した金属粉360は、面接触部370を介して、複数の銅箔120間を電気的に導通させる。このように、複数の金属粉360が、変形してなる面接触部370を介して面接触するまで加圧、圧縮させることで、ビア部分の抵抗値を低下できる。なお、図8Bの状態では、未硬化樹脂340と、固形の潜在性硬化剤330とは、まだ硬化反応を開始していない。
 図9Aにおいて、矢印700で示すように加圧しながら、加熱することで、固形の潜在性硬化剤330が活性化し、反応中の潜在性硬化剤380となる。このように潜在性硬化剤380と、その周囲の未硬化樹脂340とが、熱硬化反応し、硬化途中樹脂350を形成する。その後、図9Bに示すように、硬化途中樹脂350の硬化反応が終了し、樹脂部170となる。図9Bの状態は、図1、図2の状態と同じである。
 図9Bにおいて、複数の銅箔120の間は、変形してなる面接触部370を介して接続した金属粉360によって、電気的に接続されている。金属粉360の隙間には、硬化途中樹脂350が完全に硬化してなる樹脂部170が存在し、金属粉360同士の密着を保持している。導電ペースト硬化物130中における樹脂部170の矢印200で示す最大寸法は、金属粉320の平均粒径の50%以上、300%以下であり、ビア抵抗を低く抑えられる。
 次に図10A~図10Fを用いて、固形の潜在性硬化剤330が、加熱され、次第に活性化し、その周囲の未硬化樹脂340(図示せず)と、熱硬化反応する様子を説明する。
 固体の潜在性硬化剤330としては、味の素ファインテクノや、旭化成から市販されている硬化剤を、使用する金属粉の粒径等に合わせて、粉砕、分級等を行なうことが好ましい。
 図10A、図10Bは、本実施の形態における固形の潜在性硬化剤が反応する前の状態を示す模式図である。潜在性硬化剤330は、不活性状態である。例えば室温25℃付近で、潜在性硬化剤330の硬化性が発現していない。図10Bは、図10Aの不活性状態の潜在性硬化剤330の模式図である。図10Bに示すように、不活性状態の潜在性硬化剤330は、硬化反応に寄与する反応成分390と、硬化反応に寄与しない非反応成分400とを含んでいる。不活性状態の潜在性硬化剤330は固体であり、反応成分390は非反応成分400に包み込まれている。そのため、潜在性硬化剤330は、その周囲に存在する未硬化樹脂340(図示せず)とは、まだ硬化反応していない。
 図10C、図10Dは、本実施の形態における固形の潜在性硬化剤の反応が開始した状態を示す模式図である。潜在性硬化剤330が、昇温により反応を開始し、潜在性硬化剤380aとなる。図10Dに示すように、非反応成分400が膨潤し、反応をはじめる。
 図10E、図10Fは、本実施の形態における固形の潜在性硬化剤の反応が進行した状態を示す模式図である。例えば、潜在性硬化剤の融点以上になると、潜在性硬化剤380aの反応が進行し、潜在性硬化剤380bのようになる。矢印800に示すように、反応成分390が、潜在性硬化剤の外に広がり、未硬化樹脂340(図示せず)と、硬化反応を開始する。
 図10A~図10Fでは、膨潤型の反応性硬化剤について説明した。次に、マイクロカプセル型の反応性硬化剤について図11A~図11Fを参照して、説明する。
 図11A~図11Fは、マイクロカプセル型の固体の潜在性硬化剤が、不活性状態から活性状態となり、硬化反応を起こす様子を説明する模式図である。
 図11A、図11Bは、本実施の形態におけるマイクロカプセル型の潜在性硬化剤が反応する前の状態を示す模式図である。潜在性硬化剤330は、反応成分390が、非反応成分400からなるマイクロカプセルの中に封止された状態であり、不活性状態である。すなわち、潜在性硬化剤330の硬化性が発現していない。
 図11C、図11Dは、マイクロカプセルが割れ始めた際の潜在性硬化剤380aの状態を示す模式図である。図11Dに示すように、非反応成分400からなるマイクロカプセルが破壊されはじめる。
 図11E、図11Fは、潜在性硬化剤380bが、反応し始めた様子を示す模式図である。非反応成分400から構成されたマイクロカプセルが破壊され、矢印810に示すように、マイクロカプセルの中に封止されていた反応成分390が、潜在性硬化剤380bの外に広がり、未硬化樹脂340(図示せず)と、硬化反応を開始する。
 また、固形の潜在性硬化剤の形状を、金属粉の形状に合わせ、最適化することで、導電ビアペースト硬化物中の樹脂の硬化物の最大寸法を、金属粉の平均粒径の50%以上、300%以下にできる。
 次に、図12A~図16Bを用いて、固形の潜在性硬化剤の形状と、金属粉の形状とを互いに最適化していない状態、すなわち従来の導電ペースト硬化物13の場合について説明する。
 図12A~図16Bは、従来の潜在性硬化剤の反応の様子を説明する断面模式図であり、本実施の形態の図8A~図9Bに対応するものである。
 従来の導電ペースト410は、様々な大きさの潜在性硬化剤420、430、440、450、未硬化樹脂340、金属粉320を有している。
 潜在性硬化剤は、大きい順に、大形状の潜在性硬化剤450、中形状の潜在性硬化剤440、小形状の潜在性硬化剤430、極小形状の潜在性硬化剤420である。一方、潜在性硬化剤の単位重量当たりの比表面積(BET値)は、大きい順に、極小形状の潜在性硬化剤420、小形状の潜在性硬化剤430、中形状の潜在性硬化剤440、大形状の潜在性硬化剤450である。
 潜在性硬化剤の反応は、その形状(極小形状、小形状、中形状、大形状等)の影響を受ける。その結果、潜在性硬化剤の反応は、極小形状の潜在性硬化剤420が、一番低温側(あるいは昇温時には、一番最初に)に反応のピークを迎える。そして、極小形状の潜在性硬化剤420の次に(あるいはより高温側に)小形状の潜在性硬化剤430が反応のピークを迎える。このように、ペースト中では、極小形状の潜在性硬化剤420、小形状の潜在性硬化剤430、中形状の潜在性硬化剤440、大形状の潜在性硬化剤450の順で反応する。すなわち、小形状の潜在性硬化剤から、低温側で、反応性が発現し、より高温側(あるいは昇温プロファイルにおいては後の時間側)まで、長い期間反応が続く。
 この結果、後述する図20Bに示すように、導電ペースト270の反応ピークを示す温度(T1P)に比べ、従来の潜在性硬化剤を用いた導電ペースト410の反応ピークを示す温度(T2P)が、高温側にシフトすると共に、その反応の高さ(Y軸の値)も低くなる。
 すなわち、極小形状の潜在性硬化剤420は、極めて小さく、比表面積が極めて大きい。そのため、極小形状の潜在性硬化剤420は、低温領域から重合反応を開始するが、重合反応はすぐに収まる。これは体積が極めて小さいためである。
 一方、大形状の潜在性硬化剤450は、その粒径が極めて大きく、比表面積が小さい。それにより、大形状の潜在性硬化剤450は、じわじわと重合反応を開始する。そのため、大形状の潜在性硬化剤450の反応のピークは、極小形状の潜在性硬化剤420に比べて高温側にシフトする。導電ペースト中での重合反応は、金属粉間の僅かな隙間、限られた空間内で発生するため、一般のビーカー内での重合反応のように攪拌などを行うことができないため、上記のような反応が起こる。
 図12Bの矢印900に示すように、導電ペースト410が、加圧圧縮され、金属粉360となる。なお図12Bの状態では、未硬化樹脂340と、極小形状の潜在性硬化剤420、小形状の潜在性硬化剤430、中形状の潜在性硬化剤440、大形状の潜在性硬化剤450とは、まだ硬化反応を開始していない。
 この状態で、昇温すると、図13A、図13Bに示す状態となる。図13A、図13Bは、未硬化樹脂340と、極小形状の潜在性硬化剤420とが、反応する様子を示す断面図である。図13Aに示すように、加圧した状態で加熱することで、極小形状の潜在性硬化剤420が活性化し、活性化した潜在性硬化剤380となる。そして、この活性化した潜在性硬化剤380と、その周囲の未硬化樹脂340とが、熱硬化反応し、第1次硬化途中樹脂460を形成し、図13Bの状態となる。ここで第1次硬化途中樹脂460は、完全に硬化したものではなく、僅かに硬化している。これは第1次硬化途中樹脂460中では、多量に存在する未硬化樹脂340と、極少量だけが存在する極小形状の潜在性硬化剤420が、硬化しているためである。
 図13Bにおいて、第1次硬化途中樹脂460の中には、まだ小形状の潜在性硬化剤430、中形状の潜在性硬化剤440、大形状の潜在性硬化剤450が残っている。この状態で昇温すると、図14A、図14Bで示す状態となる。
 図14A、図14Bは、第1次硬化途中樹脂460と、小形状の潜在性硬化剤430とが、反応する様子を示している。図14Aに示すように、加圧した状態で加熱することで、固形の小形状の潜在性硬化剤430が活性化し、活性化した潜在性硬化剤380となる。そして活性化した潜在性硬化剤380と、その周囲の第1次硬化途中樹脂460とが、熱硬化反応し、第2次硬化途中樹脂470を形成し、図14Bの状態になる。ここで第2次硬化途中樹脂470は、完全に硬化した状態ではなく、少し硬化した状態である。これは第2次硬化途中樹脂470中では、多量に存在する未硬化樹脂340(あるいは第1次硬化途中樹脂460)と、少量に存在する極小形状の潜在性硬化剤420や小形状の潜在性硬化剤430とが硬化している(あるいは硬化途中である)ためである。
 この状態で、昇温すると、更に図15A、図15Bに示す状態となる。図15A、図15Bは、第2次硬化途中樹脂470と、中形状の潜在性硬化剤440(図14B参照)とが、反応する様子を示す断面図である。加圧した状態で加熱することで、図14Bに示す固形の中形状の潜在性硬化剤440が活性化し、図15Aに示す潜在性硬化剤380となる。そして、この活性化した潜在性硬化剤380と、その周囲の第2次硬化途中樹脂470とが、熱硬化反応し、第3次硬化途中樹脂480を形成し、図15Bの状態となる。ここで第3次硬化途中樹脂480は、かなり硬化が進んだ状態ではあるが、完全には硬化されていない状態である。これは第3次硬化途中樹脂480中では、多量に存在する未硬化樹脂340(図12B参照)と、極小形状の潜在性硬化剤420と、小形状の潜在性硬化剤430と、中形状の潜在性硬化剤440とが、硬化しているためである。
 この状態で昇温すると、図16A、図16Bで示す状態となる。図16A、図16Bは、第3次硬化途中樹脂480と、大形状の潜在性硬化剤450とが、反応する様子を示す断面図である。加圧した状態で加熱することで、図15Bに示す固形の大形状の潜在性硬化剤450が活性化し、図16Aに示す潜在性硬化剤380となる。その後、活性化した潜在性硬化剤380と、その周囲の第3次硬化途中樹脂480とが、熱硬化反応する。この状態は、例えば、図30A~図32で示した状態である。
 そして、図16Bの矢印19で示す部分には、前述の図30A~図32で説明した仮想絶縁粉20が複数個入ってしまう大きな樹脂部17が導電ペースト硬化物13の中に発生する。
 以上のように、様々な粒径を有する潜在性硬化剤を用いた場合、大きな樹脂部17が形成され、金属粉360同士の接触を阻害する場合がある。さらに、後述するように、導電ペースト410がプリプレグの流動につられて変形してしまう場合がある。
 次に、図17A~図20Bを用いて、導電ペーストに用いる固形の潜在性硬化剤について、詳しく説明する。
 図17Aは、本実施の形態における潜在性硬化剤のSEM写真を示す図である。図17Bは、本実施の形態における潜在性硬化剤の模式図である。図17A、図17Bに示すように、本実施の形態における潜在性硬化剤の粒径は揃っている。
 図18Aは、従来の潜在性硬化剤のSEM写真を示す図である。図18Bは、従来の潜在性硬化剤の模式図である。従来の潜在性硬化剤490には、極小形状の潜在性硬化剤420、小形状の潜在性硬化剤430、中形状の潜在性硬化剤440、大形状の潜在性硬化剤450等が存在している。そのため、反応速度の速さの差、あるいは反応開始温度の差が生じ、大形状の潜在性硬化剤450の反応が遅くなり、出来上がった硬化物中に大きな樹脂の塊が形成される。
 図19は、潜在性硬化剤の粒度分布を示すグラフの図である。図19において、黒三角は、本実施の形態の潜在性硬化剤330の一例である。黒丸は、従来の潜在性硬化剤490であり、極小形状の潜在性硬化剤420、小形状の潜在性硬化剤430、中形状の潜在性硬化剤440、大形状の潜在性硬化剤450が存在する。
 図19において、X軸は粒径(単位はμm)、Y軸は頻度(単位は%)である。本実施の形態では、粒度分布をコントロールすることで、図9Bに示すように、導電ペースト硬化物130の中の樹脂部170の大きさを、金属粉360の平均粒径の50%以上、300%以下にできる。金属粉360の平均粒径に対する固形の潜在性硬化剤330との、平均粒径の比率が1/5以上、2以下であり、かつ固形の潜在性硬化剤330の粒度分布D90/D10の比の値が5以下になるように固形の潜在性硬化剤330の粒度分布をコントロールする。粒度分布D90(粒度分布の積算値90%における粒径)と、D10(粒度分布の積算値10%における粒径)の比が5を超えた場合、ビア抵抗に影響を与える樹脂部17が発生する場合がある。
 なお導電ペースト270(図8A参照)の中の潜在性硬化剤の平均粒径と、導電ペースト270の中の金属粉320(図8A参照)の平均粒径との比率も、ビア抵抗に影響を与える樹脂部17の解消に有用である。具体的には、金属粉320の平均粒径に対する固形の潜在性硬化剤の平均粒径の比率が1/5以上、2以下とすることが望ましい。1/5未満の場合、あるいは2を超えた場合、互いの充填性のバランスが取れず、抵抗値に影響を与える場合がある。
 図20Aは、潜在性硬化剤の粒度分布を示す模式図である。図20Bは、樹脂が熱硬化する反応の大きさを示す模式図である。
 図20AのX軸は粒径(単位は任意、右側ほど粒度大、左側ほど粒度小)、Y軸は頻度(単位は任意)である。
 図20BのX軸は、導電ペーストの昇温温度の一例(単位は℃)を模式的に示している。またY軸は反応の大きさ(単位は任意)を示している。図20A、図20Bにおいて、実線は本実施の形態の潜在性硬化剤330を用いた場合、点線は従来の潜在性硬化剤490を用いた場合を示している。
 図20Bにおいて、本実施の形態の導電ペースト270の硬化反応は、導電ペースト270の中に含まれる未硬化樹脂340と、潜在性硬化剤330との反応を意味する。また従来の導電ペーストの場合は、未硬化樹脂340と、大小さまざまな粒径を有する従来の潜在性硬化剤490との反応を意味する。
 図20Aに示すように、本実施の形態の潜在性硬化剤330の粒度分布は、従来の潜在性硬化剤490の粒度分布に比べ、シャープである。これにより、図20Bに示すように、昇温速度に対する、未硬化樹脂340と潜在性硬化剤との反応を均一化できる。
 粒度分布を、従来の潜在性硬化剤490に比べ、よりシャープにすることで、潜在性硬化剤の反応を短くでき、あるいは狭い温度域に集中できる。その結果、図22、図23A、図23B等で説明する導電ペースト流出部510の発生が抑制される。
 従来の潜在性硬化剤490は、分級された潜在性硬化剤330と異なり、極小の潜在性硬化剤が含まれている。そのため、従来の潜在性硬化剤490は、熱硬化のための昇温時に早くから(あるいは低温側から)硬化反応が開始し、遅くまで(あるいは高温側)まで硬化反応が持続する。それゆえ、導電ペースト410は、硬化開始温度が安定しにくく、加熱され液化したプリプレグの影響を受けやすくなる。
 一方、分級された潜在性硬化剤330は、極小の潜在性硬化剤や、大きな潜在性硬化剤が除去されているため、熱硬化のための昇温時に、正確に硬化反応が開始し、速やかに硬化反応が完了する。このように潜在性硬化剤330を用いることで、導電ペースト270の硬化開始温度は安定し、プリプレグの影響を受けにくくなる。
 図20Bに示すように、潜在性硬化剤330の反応ピークを示す温度(T1P)は、従来の潜在性硬化剤490の反応ピークを示す温度(T2P)よりも低い。またT1Pを示す温度でのY軸の値(反応の大きさ)と、T2Pで示す温度でのY軸の値とを比較すると、T1Pの方が大きい。これは潜在性硬化剤330の方が、従来の潜在性硬化剤490に比べて、シャープな(あるいは急激に反応が始まって、急激に反応が収束する)ことを示している。
 この特性を利用して、後述する図27A、図27Bや図28で説明するように、本実施の形態では、優れた形状保持性が発現できる。
 なおT1Pは、図28で説明するプリプレグの最低粘度を示す温度(T3η)より低温側(あるいは昇温時の経過時間においてはより早い時間)とすることが望ましい。T1PをT3ηより小さくすることで、後述する図22、図23A、図23Bで説明する導電ペースト流出部510の発生を抑制できる。
 なお図20Aに示す粒度分布は市販の粒度分布系を用いて測定できる。また図20Bに示すグラフは、市販の熱分析装置を用いて測定できる。
 なお市販の潜在性硬化剤を、単に破砕し、あるいは分級しただけでは、上述したような作用効果が得られない場合がある。これは破砕した際に、その破砕面に、活性成分が露出してしまう場合があるからである。こうした場合、必要に応じて、不活性化処理(洗浄、熱処理等)を行えばよい。
 次に、本実施の形態の配線基板と、従来の配線基板のビア中に含まれる樹脂の硬化物(例えば、図1の樹脂部170)について説明する。
 [表1]は、本実施の形態の配線基板と、従来の配線基板のビアにおける樹脂部の最大寸法の個数を測定した結果である。ビアの直径の略中心を通るように、配線基板を切断し、露出した20個のビアの断面をSEMで観察し、測定している。「実施例」が、本実施の形態の配線基板を用いた場合であり、「比較例」が従来の配線基板を用いた場合である。なお、ビアの直径は100μm、使用した金属粉の平均粒径は5μmである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 [表1]より、本実施の形態の配線基板を用いた場合は、樹脂部の最大寸法が、2.5μm以上、15μm未満の範囲である。しかし、従来の配線基板を用いた場合は、樹脂部の最大寸法が、広い範囲に広がっており、25μm以上の樹脂部も観察されている。
 次に、ビア中の樹脂部の最大寸法の、金属粉の平均粒径に対する大きさと、発生頻度との関係を[表2]に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 [表2]より、本実施の形態の配線基板を用いた場合、樹脂部の最大寸法は、金属粉の平均粒径の50%以上、300%以下である。しかし、従来の配線基板を用いた場合、最大寸法が金属粉の平均粒径の300%より大きい樹脂部が、70%も存在している。すなわち、従来の配線基板を用いた場合、大きい樹脂部がビア中に数多く存在している。
 潜在性硬化剤は、未硬化の樹脂と反応する反応基を有しており、所定の温度になると潜在性硬化剤が軟化し、反応基が拡散しながら、潜在性硬化剤が少しずつ小さくなる。このように、主剤となるエポキシ樹脂等と潜在性硬化剤が反応して硬化が進む。
 潜在性硬化剤の粒径が大きい場合、潜在性硬化剤が軟化し、溶けて広がる前に、潜在性硬化剤の回りを囲う(あるいは外郭となる)エポキシ樹脂が硬化する。そして、大きな潜在性硬化剤があった場所に大きな樹脂部が発生すると考えられる。
 次に、導電ペーストの流動性について説明する。近年では、携帯電話を始めとする携帯機器用の配線基板には、配線のファインパターン化と同時に、機器の大電流化、あるいはファイン化する配線パターンの低抵抗化が求められている。そのため実装面となる配線基板の表面を平滑にするため、プリプレグを、内層となる配線基板の表面に流動させ、配線基板の表面を平滑にすることが求められている。
 こうした内層となる配線パターンの埋設性に適したプリプレグは、最低粘度が低ければ、低いほど、積層時に電極を平坦に埋め込める。しかし、その一方、プリプレグに形成された貫通孔に充填された導電ペーストの形状を変形させてしまう場合がある。
 次に、従来の導電ペースト410を用いた場合について説明する。図21は、従来の配線基板の導電ペースト410の状態を説明する断面模式図である。図21は、例えば前述の図7Bで作製した両面基板310の上に、図5Bで作製した突出部280を有したプリプレグ220を積層する場合に相当する。
 図21において、両面基板310の表面に形成された凹凸500は、プリプレグ220が硬化してなる硬化済樹脂層290の表面に形成された配線300の厚みに起因する。凹凸500に、プリプレグ220を構成する半硬化状態のプリプレグ樹脂230を加熱し低粘度化した状態で流し込むことで、凹凸500は埋め込まれ、平坦化される。
 図21において、配線300は、凹凸500で示す厚み分だけ、硬化済樹脂層290から突出している。まず図21に示すように、導電ペースト410の突出部280を配線300に重なるように位置合わせする。なお導電ペースト410は、図12Aに示したように、金属粉320と、極小形状の潜在性硬化剤420、小形状の潜在性硬化剤430、中形状の潜在性硬化剤440、大形状の潜在性硬化剤450、未硬化樹脂340を含む。またプリプレグ220は、芯材140と、半硬化状態のプリプレグ樹脂230を含む。
 位置合わせした後、矢印200aで示すように凹凸500を加熱、圧縮し、矢印200bに示すように加熱され液状化したプリプレグ樹脂230が凹凸500に埋め込まれる。この埋め込みの際に、流動状態にあるプリプレグ樹脂230が、導電ペースト410の一部を巻き込んだまま流動してしまう場合がある。
 すなわち、加熱、加圧圧縮により、その圧縮力の一部が、矢印200bに示すように、プリプレグ220に加えられ、プリプレグ樹脂230の一部が流れ出し、凹凸500を埋設し、平坦化する。
 図22は、従来の導電ペーストの一部が、プリプレグを構成する未硬化樹脂と共に流れる様子を断面で説明する模式図である。図22において、導電ペーストの一部が、低粘度化したプリプレグ樹脂230と共に流動し、流出部となった部分を導電ペースト流出部510としている。
 図22の矢印200aに示すように、プリプレグ220を加熱、加圧することで、プリプレグ220に含まれるプリプレグ樹脂230を低粘度化し、凹凸500を埋めるように流動させる。矢印200bは、凹凸500を埋めるように、加熱されて低粘度化したプリプレグ樹脂230が流動する様子を示す。そして、加熱されて低粘度化したプリプレグ樹脂230と共に、導電ペースト410の一部が流動し、導電ペースト流出部510を形成する。
 上記のような、導電ペースト流出部510の形成は、プリプレグ樹脂230が加熱され、低粘度化された状態で流動する際に、導電ペーストが未硬化状態である場合に発生しやすい。
 従来の導電ペースト410には、大小さまざまな粒径の潜在性硬化剤420、430、440、450が含まれている。そのため、硬化がゆっくりとなる(あるいは硬化する温度域が広い)。その結果、液化したプリプレグ220に含まれるプリプレグ樹脂230の液化による流動と共に、導電ペースト410が、大きく流動し、導電ペースト流出部510を形成する。
 すなわち図19、図20A、図20Bで示したように、従来の潜在性硬化剤490を用いた導電ペースト410の場合、潜在性硬化剤490の粒度分布が広い。そのため、硬化強度、あるいは硬化程度が均一ではなく、導電ペースト410の一部が液化したプリプレグ樹脂230に引きずられて流出しやすい。
 図23Aは、従来の導電ペーストのSEM写真を示す図である。図23Bは、従来の導電ペーストの模式図である。
 図23A、図23Bにおいて、図22の導電ペースト410の硬化物に対応する導電ペースト硬化物130の内部には、金属粉160の直径より遥かに大きな樹脂部17が複数個が点在している。これは導電ペースト410の中に含まれていた大形状の潜在性硬化剤450等の影響と考えられる。
 次に図24~図27Bを用いて、本発明の導電ペースト270を用いた場合に、導電ペースト流出部510の発生が抑制できるメカニズムについて説明する。
 図24~図26は、本実施の形態における導電ペーストの状態を説明する断面模式図である。潜在性硬化剤330を用いた導電ペースト270を用いることで、導電ペースト流出部510の発生を抑制する様子を説明する。
 図24は、例えば、図7Bで作製した両面基板310の上に、図5Bで作製したプリプレグ220を積層する場合に相当する。
 両面基板310の表面に形成された凹凸500は、プリプレグ220が硬化してなる硬化済樹脂層290の表面に形成されている。凹凸500に、プリプレグ220を構成するプリプレグ220に含まれるプリプレグ樹脂230を流し込むことで、凹凸500が埋め込まれ、平坦化される。
 なお、導電ペースト270は、図8Aに示したように、金属粉320と、潜在性硬化剤330を含んでいる。
 図24の矢印200aに示すように、これら部材を加熱しながら加圧圧縮すると、その圧縮力の一部が、矢印200bに示すように、プリプレグ220に加えられる。そして、配線300に起因する凹凸500を平坦化するように軟化したプリプレグ220に含まれるプリプレグ樹脂230が流動する。
 なお配線300に起因する凹凸500を埋めるには、最低粘度が低いプリプレグ220を用いることが好ましい。最低粘度が低いほど、加熱時にプリプレグ樹脂230が、凹凸500を、短時間に埋めて平坦化できる。また最低粘度が高いプリプレグ220を用いると、プリプレグ樹脂230が、凹凸500を埋めにくくなり、また平坦化する時間が増加する。そのため、最低粘度が、300000[Pa・s]以下、更には200000[Pa・s]以下、より好ましくは10000[Pa・s]以下のプリプレグ220を用いればよい。
 なお最低粘度の測定については、市販の動的粘弾性測定装置を用いてもよい。この場合、最低粘度の測定は、昇温範囲を1℃/分以上、20℃/分以下の範囲で行なえばよい。なお粘度を動的に求める場合は、ηプライムとして表される成分を用いてもよい。市販の動的粘弾性測定装置を用いる場合は、例えば、プリプレグをもみほぐして得られた粉末を錠剤状に成形し、市販の動的粘弾性測定装置を用いて、-40℃以上、200℃以下まで一定の昇温速度にて昇温すれば良い。例えば40℃以上、200℃以下まで一定の昇温速度(5℃/分)にて昇温し、粘度変化を測定すればよい。
 図25は、導電ペースト270を用いた積層、加熱工程の中で、導電ペースト270が、その形状をできるだけ維持する一方、液化したプリプレグ樹脂230が流動し凹凸500を埋設する様子を示す模式図である。ここで「導電ペースト270が、その形状を維持する」とは、導電ペースト270がプリプレグ220に形成された貫通孔260に充填され、その形状を維持することである。
 図25の矢印200aに示すように、プリプレグ220を加熱、加圧することで、プリプレグ樹脂230が低粘度化し、凹凸500を埋めるように流動する。しかしながら、潜在性硬化剤330を用いているため、凹凸500を埋めるように加熱されて低粘度化したプリプレグ樹脂230が流動する際に、導電ペースト270は殆ど流動しない。これは前述の図20Bで説明したメカニズムに起因、更には後述する図27A、図27Bで説明するメカニズムに起因すると考えられる。
 潜在性硬化剤330(図24参照)を用いた導電ペースト270は、昇温時に短時間で、あるいは狭い温度域で、均一な硬化が開始される。そのため、導電ペースト270は、一種のゲル状状態となる。
 なお導電ペースト270は、すぐに完全に硬化される必要はない。加熱され軟化したプリプレグ樹脂230が、凹凸500を埋めようと流動する際に、導電ペースト(あるいは、硬化途中樹脂350)によって流動しない程度の硬化状態(例えば、ゲル状状態)に保持されれば良い。
 これは加熱され軟化したプリプレグ220に含まれるプリプレグ樹脂230が、凹凸500を埋めようと流動する際に、導電ペースト270が完全に硬化されていると、完全に硬化した導電ペースト270、あるいは導電ペースト硬化物130と、プリプレグ220との間に応力が発生する場合があるからである。
 図26は、導電ペースト270が硬化されて導電ペースト硬化物130になった様子を説明する模式図である。図26に示すように、本実施の形態では、導電ペースト流出部510は殆ど発生しない。これは図25に示したように、加熱され軟化したプリプレグ220に含まれるプリプレグ樹脂230が、凹凸500を埋めようと流動する際に、導電ペースト270が殆ど流動しないためである。
 すなわち、従来の導電ペースト410を用いた場合、導電ペースト410の一部が、プリプレグ220に形成された貫通孔260の外側に広がり、ビアとしての形状が変化する、あるいはビア形状を保持できない場合がある。しかし、本実施の形態の導電ペースト270は、優れた形状保持性を有している。そのため、ビアとしての形状がプリプレグの流動によって影響されにくい。
 次に図27A、図27Bを用いて、本実施の形態の導電ペースト270において、プリプレグが加熱され流動状態にある際に、導電ペーストの形状保持効果を発現させるメカニズムについて説明する。
 図27A、図27Bは、本発明の実施の形態における導電ペーストの硬化状態を説明する模式図である。
 図27Aは、導電ペースト270が、加圧された状態であっても、流動性を有している様子を示している。図27Aにおいて、金属粉360同士の狭い隙間において、潜在性硬化剤330は、まだ活性化されていない(あるいは反応温度まで到達していない)。
 図27Bは、導電ペースト270が、加熱され軟化したプリプレグ樹脂230が、凹凸500を埋めようと流動する際に、導電ペーストが流動しない程度の硬化状態(例えば、ゲル状状態)であることを示している。
 図27Aに示す潜在性硬化剤330は、加熱により、図27Bに示す反応中の潜在性硬化剤380となる。そして図27Aに示す未硬化樹脂340は、加熱により、図27Bにおいて硬化途中樹脂350となる。そして、これらが導電ペースト270の形状を保持する。この結果、図22に示すような、加熱時に液化したプリプレグ樹脂230による導電ペースト流出部510がビア貫通孔の外に形成されることは殆どなく、あっても100μm以下である。
 なお図27A、図27Bに示すように、導電ペースト270の中には、従来の潜在性硬化剤490に含まれるような、大形状の潜在性硬化剤450は含まれていない。そのため、金属粉360同士の距離が狭くなり、僅かな硬化反応であっても、硬化途中樹脂350によって、導電ペースト270の形状は保持される。
 金属粉360同士の狭い隙間において、導電ペースト中に均一に分散された潜在性硬化剤330が、夫々の位置で一斉に活性化し、一斉に硬化が開始されることで、導電ペーストの形状を維持する。
 次に図28を用いて、導電ペーストの加熱昇温時の粘度変化について説明する。図28は、導電ペースト270と、導電ペースト410の昇温時の粘度変化を示すグラフの図である。図28において、X軸は温度(単位は℃)であり、例えば40℃以上、200℃以下の任意の温度域である。また昇温速度を例えば、1℃/分以上、20℃/分以下の間の昇温速度とした場合は、X軸を昇温時間(分)としてもよい。図28において、Y軸は粘度であり、プリプレグの最低粘度等の測定と同様に、市販の動的粘弾性測定装置で測定できる。ここで粘度は、動的粘弾性においてηプライムとして表される成分を用いてもよい。
 例えば、昇温時とは、導電ペーストに含まれている潜在性硬化剤と、導電ペーストに含まれている未硬化樹脂340との熱硬化反応を開始させるペースト硬化工程における昇温工程を意味する。なおこの昇温工程によって、プリプレグ220を熱硬化させる。
 図28において、T1ηは本実施の形態の導電ペースト270の最低粘度を示す温度、T2ηは従来の導電ペースト410の最低粘度を示す温度、T3ηはプリプレグ220の最低溶融粘度を示す温度である。温度の単位は℃である。実線は本実施の形態の導電ペースト270を用いた場合、点線は従来の導電ペースト410を用いた場合を示している。
 なお、導電ペースト270と、導電ペースト410は、共に同じ種類の潜在性硬化剤を用いている。ただし、導電ペースト270は分級されているのに対して、導電ペースト410は分級されておらず、大小さまざまな粒径を有している。
 図28に示すように、昇温するにつれて、導電ペースト270と、導電ペースト410は、共にその粘度が低下する。その後、導電ペースト270が、最低粘度を示す温度(T1η)に到達した後、急激に粘度が上昇する。それから、導電ペースト410が、最低粘度を示す温度(T2η)に到達した後、急激に粘度が上昇する。これは、これら導電ペーストが熱硬化するためである。
 図28に示すように、T1ηをT3ηより低くする。T1ηを、T3ηより低温側(あるいは昇温時において、より先の時間側)とすることで、その硬化反応(特に最低粘度となった後の粘度上昇の立ち上がり温度)をシャープにできる。その結果、完全硬化するまでの間の導電ペーストの形状を保持できる。
 更に、図28に示すように、低温から順に、T1η、T3η、T2ηとする。同じ潜在性硬化剤を用いた場合であっても、潜在性硬化剤の粒度分布を変更することで、その硬化挙動を最適化できる。
 図28に示すように、導電ペーストにおける最低粘度は潜在性硬化剤の粒度分布に依存している。すなわち、導電ペーストの昇温時における粘度変化や最低粘度を示す温度が、潜在性硬化剤の粒度分布に依存する。
 この現象は、導電ペースト中に含まれる硬化剤と、導電ペースト中に含まれる未硬化樹脂340との反応が、複数の金属粉160の間に存在する、僅かな限られた隙間(毛管のような狭く限られた隙間)で起こるためであると考えられる。そのため、試験管やビーカーのような広い範囲で攪拌される場合と異なり、導電ペースト中では、大きな差として現れると考えられる。
 なお図28において、低温から順に、T1η、T2η、T3ηとしても良いが、T3ηをT1ηやT2ηより30℃以上あるいは40℃以上高くする場合、プリプレグ220の選択肢が狭くなる場合がある。
 なお図28において、T3ηを、T1ηやT2ηより、低温側にした場合、ビア抵抗にバラツキが発生する場合がある。特にビア径を150μm以下の小径とした場合にビア抵抗のバラツキが顕著になる場合がある。
 なお図28において、X軸は温度(℃)としたが、X軸を昇温時の経過時間(単位は分)としてもよい。これは図28に示すX軸(温度)は、昇温時の粘度変化を示すためである。そのため図28において、X軸を昇温時の経過時間(単位は分)としても同様なグラフが得られる。なお図28においてY軸は粘度であるが、対数軸とするのが好ましい。これはY軸で示す粘度変化は、3~6桁以上と大きく増加するためである。
 次に図29を用いて、導電ペーストに含まれる硬化剤(潜在性硬化剤)の量が少ない場合(例えば、導電ペースト中の硬化剤の含有率が0.5重量%より少ない場合)において、発生する課題について説明する。
 図29は、導電ペーストに含まれる硬化剤の量が少ない(例えば、導電ペースト中の硬化剤の含有率が0.5重量%より少ない場合)において、発生する課題について断面で説明する模式図である。
 導電ペースト中の硬化剤の含有率が0.5重量%より少ない導電ペースト520を用いた場合、図29に示すように、導電ペースト520はプリプレグ220中の、加熱され軟化したプリプレグ樹脂230と共に流動し、導電ペースト流出部510を形成する。これは、導電ペースト520に含まれる硬化剤の量が少ない場合、導電ペースト520と、プリプレグ220の昇温時の粘度挙動が、互いに一致してしまうためである。
 更に前述の図28等で説明したように、導電ペースト270の昇温時の最低粘度を示す温度(T1η)を、プリプレグ220の昇温時の最低粘度を示す温度(T3η)より低温側とすることで、図29等で説明した導電ペースト流出部510の大きさをビアから100μm以下、さらには50μm以下、更には30μm以下と小さくすることができる。そのため、ビアの小径化時の接続信頼性を高めると共に、複数ビア間の狭ピッチ化(あるいは高密度化)を実現できる。なお導電ペースト流出部510の大きさは、導電ペーストが、貫通孔260の加工面(例えばレーザー照射で切断された面)から、配線基板に略平行に流出した距離を測定している。
 なお、導電ペースト270の昇温時の最低粘度を示す温度(T1η)の代わりに、図20Bで示した反応ピークを示す温度(T1P)を用いてもよい。また導電ペースト270の昇温時の最低粘度を示す温度(T1η)と、図20Bで示した反応ピークを示す温度(T1P)とを併用してもよい。これらは適宜選択すれば良い。
 なお加熱工程(昇温工程)において、導電ペーストの昇温時の最低粘度を示す温度(T1η)を、プリプレグの昇温時の最低粘度を示す温度(T3η)より低温側としたが、昇温工程において、より早い時間側としてもよい。これは、導電ペーストも、プリプレグも同じ昇温工程によって硬化、一体化するためであり、図28において導電ペースト270の最低粘度を示す温度(T1η)を示す時間の後に、プリプレグの昇温時の最低粘度を示す温度(T3η)が存在するという時系列順とすることが望ましい。このような時系列順にすることで、プリプレグの最低粘度時の粘度差を大きくできる。またこの粘度差、すなわちT3ηを示す温度における導電ペースト270の粘度と、T3ηにおけるプリプレグの粘度(あるいはプリプレグの最低粘度)の差を大きくすることは、導電ペースト270の形状保持性を高めるために好ましい。これは図28に示すように、T1ηを超えた後(あるいはT1ηを示す温度の高温側)では、導電ペースト270の粘度が急激に増加するためであり、この急激な粘度上昇が、導電ペースト270の形状保持性を高めるからである。
 図28において、導電ペーストが硬化開始するまでの昇温時における粘度変化が少ない場合、粘度測定に回転型粘度計を用いてもよい。また粘度のグラフを微分化し、粘度上昇する温度を最低粘度としても良い。また図28のT1ηやT2ηの代わりに、図20BのT1PやT2Pを用いてもよい。このように粒度分布や粘度特性を測定することにより、導電ペーストの流動性を、配線基板を作製する前に評価できる。
 以上のように、本実施の形態では、導電ペースト中に大きな樹脂部が発生しない、信頼性の高い導電ペーストが得られる。
 更に本実施の形態では、プリプレグの流動につられて導電ペーストが変形することを防止できるため、多層配線基板の更なるファイン化(ビアの小径化、あるいはビアの狭隣接化)が可能となる。このように、本実施の形態では、抵抗が低いビアペーストと、それを用いた信頼性が高い配線基板と、その配線基板の製造方法と、を提供できる。
 本実施の形態の配線基板は、低コスト化、小型化、高機能化、高信頼性化が実現でき、携帯電話等に用いられる。
 11,110 配線基板
 12,120 銅箔
 13,130 導電ペースト硬化物 (ビア)
 14,140 芯材
 15,150 絶縁層
 16,160 金属粉
 17,17a,17b,17c,170,170a,170b,170c,170d,170e,170f,175a,175b,175c,175d,175e,175f 樹脂部
 19,200,600,610,700,800,810,900,200a,200b 矢印
 20,210 仮想絶縁粉
 180 粗面
 190 点線部
 220 プリプレグ
 230 プリプレグ樹脂
 240 保護フィルム
 250 積層体
 260 貫通孔
 270 導電ペースト
 280 突出部
 290 硬化済樹脂層
 300 配線 (第1配線、第2配線)
 310 両面基板
 320 金属粉
 330 潜在性硬化剤
 340 未硬化樹脂
 350 硬化途中樹脂
 360 金属粉
 370 面接触部
 380,380a,380b 潜在性硬化剤
 390 反応成分
 400 非反応成分
 410,520 導電ペースト
 420 極小形状の潜在性硬化剤
 430 小形状の潜在性硬化剤
 440 中形状の潜在性硬化剤
 450 大形状の潜在性硬化剤
 460 第1次硬化途中樹脂
 470 第2次硬化途中樹脂
 480 第3次硬化途中樹脂
 490 従来の潜在性硬化剤
 500 凹凸
 510 導電ペースト流出部

Claims (7)

  1. プリプレグの硬化物であるシート状の絶縁層と、
    前記絶縁層を挟む第1配線および第2配線と、
    前記絶縁層に形成された貫通孔に充填され、前記第1配線と前記第2配線とを接続する、導電ペーストの硬化物であるビアと、
    を有する配線基板であって、
    前記ビアは、金属粉と熱硬化性樹脂の硬化物とを有し、前記金属粉間に存在する前記熱硬化性樹脂の硬化物の最大寸法が前記金属粉の平均粒径の50%以上、300%以下である
    配線基板。
  2. 前記導電ペーストは、
    平均粒径が1μm以上、10μm以下で、比表面積が0.1m/g以上、1.5m/g以下の前記金属粉を80重量%以上、94重量%以下と、
    前記熱硬化性樹脂を3.5重量%以上、20.0重量%以下と、
    固形の潜在性硬化剤を0.5重量%以上、5.0重量%以下と、
    を有し、
    前記導電ペーストの硬化時の最低粘度を示す温度は、前記プリプレグの硬化時の最低粘度を示す温度より低く、
    前記導電ペースト中の、前記潜在性硬化剤の平均粒径は、前記金属粉の平均粒径の1/5倍以上、2倍以下であり、
    前記潜在性硬化剤の粒度分布の積算値の90%での粒径は10%での粒径の5倍以下である
    請求項1記載の配線基板。
  3. 前記導電ペーストが、硬化する際に、前記貫通孔から前記配線基板に流出する導電ペースト流出部が100μm以下である
    請求項1記載の配線基板。
  4. 絶縁層となるプリプレグを準備するステップと、
    前記プリプレグの表面を保護フィルムで被覆するステップと、
    前記保護フィルムを介して前記プリプレグを穿孔して貫通孔を形成するステップと、
    平均粒径が1μm以上、10μm以下で、比表面積が0.1m/g以上、1.5m/g以下の金属粉を80重量%以上、92重量%以下と、
    熱硬化性樹脂を3.5重量%以上、20.0重量%以下と、
    固形の潜在性硬化剤を0.5重量%以上、5.0重量%以下と、
    を有する導電ペーストを前記貫通孔に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導電ペーストの一部を突出させ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銅箔を配置するステップと、
    前記銅箔を介して前記突出部を圧縮することにより、前記金属粉同士が互いに面接触して形成された面接触部を設けるステップと、
    加熱により、前記潜在性硬化剤と前記熱硬化性樹脂とを反応させ、前記導電ペーストを硬化してビアを形成するステップと、
    前記プリプレグを熱硬化して絶縁層を形成するステップと、を有し、
    前記導電ペーストの硬化時の最低粘度を示す温度は、前記プリプレグの硬化時の最低粘度を示す温度より低く、
    前記導電ペースト中の、前記潜在性硬化剤の平均粒径は、前記金属粉の平均粒径の1/5倍以上、2倍以下であり、前記潜在性硬化剤の粒度分布の積算値の90%での粒径は10%の5倍以下であり、
    前記潜在性硬化剤の粒度分布の積算値の90%での粒径は10%での粒径の5倍以下である
    配線基板の製造方法。
  5. 前記導電ペーストが、硬化する際に、前記貫通孔から前記配線基板に流出する導電ペースト流出部が100μm以下である
    請求項4記載の配線基板の製造方法。
  6. 前記ビアを形成するステップと前記プリプレグを熱硬化して前記絶縁層を形成するステップは同時に行われる
    請求項4記載の配線基板の製造方法。
  7. プリプレグの硬化物であるシート状の絶縁層と、
    前記絶縁層を挟む第1配線および第2配線と、
    前記絶縁層に形成された貫通孔に充填され、前記第1配線と前記第2配線とを接続する、導電ペーストの硬化物であるビアと、
    を有する配線基板に使用される導電ペーストであって、
    前記導電ペーストは、
    平均粒径が1μm以上、10μm以下で、比表面積が0.1m/g以上、1.5m/g以下の金属粉を80重量%以上、94重量%以下と、
    熱硬化性樹脂3.5重量%以上、20.0重量%以下と、
    固形の潜在性硬化剤を0.5重量%以上、5.0重量%以下と、
    を有し、
    前記導電ペーストの硬化時の最低粘度を示す温度は、前記プリプレグの硬化時の最低粘度を示す温度より低く、
    前記導電ペースト中の、前記潜在性硬化剤の平均粒径は、前記金属粉の平均粒径の1/5倍以上、2倍以下であり、
    前記潜在性硬化剤の粒度分布の積算値の90%での粒径は10%での粒径の5倍以下である
    導電ペースト。
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