(57)【要約】【課題】導電性ペーストからなる層間導電ビアの層間接続信頼性の向上に好適な回路配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】回路配線基板は、絶縁基板１と、前記絶縁基板の両面にそれぞれ配置された回路配線層２、３と、前記絶縁基板１を貫通してドリルにより穿孔された貫通孔ＴＨと、前記絶縁基板１の前記貫通孔ＴＨに臨む内壁面を改質して形成された濡れ性強化層４と、前記貫通孔内を埋め尽くして充填された導電性ペーストからなり前記絶縁基板の両面の各回路配線層相互を接続する層間導電ビア５とを備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、前記絶縁基板の両面にそれぞれ配置された回路配線層と、前記絶縁基板を貫通してドリルにより穿孔された貫通孔と、前記絶縁基板の前記貫通孔に臨む内壁面を改質して形成された濡れ性強化層と、前記貫通孔内を埋め尽くして充填された導電性ペーストからなり前記絶縁基板の両面の各回路配線層相互を接続する層間導電ビアとを備えていることを特徴とする回路配線基板。
【請求項２】
（Ａ）絶縁基板の少なくとも片面に回路配線層または回路配線基材層が配置された回路配線基板または回路配線基板基材を用意する工程と、
（Ｂ）バックアップボード表面上に、前記絶縁基板の表層と化学的に作用し前記表層の濡れ性を向上させるための絶縁基板改質材層を重ねる工程と、
（Ｃ）前記絶縁基板改質材層上に、前記回路配線基板または回路配線基板基材を重ねる工程と、
（Ｄ）前記回路配線基板または回路配線基板基材上に、エントリーボードを重ねる工程と、
（Ｅ）前記エントリーボード上方から前記バックアップボード側に向けてドリルによる穿孔加工によって前記絶縁基板に貫通孔を形成し、前記ドリルを前記絶縁基板改質材層に進行させることによって、前記絶縁基板改質材層の改質材を前記絶縁基板の貫通孔内周壁面に供給して濡れ性強化層を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする回路配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁基板改質材層は、水酸化ナトリウム水溶液、メルカプトエタノール溶液及びメルカプトヘキサノール溶液の中から選択された改質材を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の回路配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回路配線基板及びその製造方法に関し、特に、導電性ペーストを用いた層間導電ビアの層間接続信頼性向上に好適な回路配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電子機器の小型化、軽量化、高機能化の要求に伴って、電子機器に装着される回路配線基板は、基板間の電気信号の増加に対応するために、三次元的に活用可能な形態の多層配線基板を採用する傾向が益々高まってきている。また、基板内の電気信号経路を小スペース内に収めなければならず、基板内の回路配線層をより狭ピッチにする必要があり、回路配線層自身のファインパターン化が益々要求されてきている。
【０００３】
そして、折り畳み式携帯電話機やデジタルカメラ等のように狭隘な収納スペースを有する電子機器に収納される多層配線基板は、例えば折り畳み収納を可能としたり、収納後の電子機器の機械的操作に追従してフレキシブルに折り畳み或いは屈曲変形可能とするために、リジット部及びフレキシブル部を有するリジッド・フレキシブル形態の多層回路配線基板が普及してきている。
【０００４】
このような背景において、絶縁基板が介在する複数の回路配線層相互間の層間接続信頼性向上は一つの大きな課題となっている。そして、層間接続の一般的な従来技術の一例としては次のようなものがある。
【０００５】
[従来技術１]：図６に示された従来の回路配線基板では、絶縁基板６０の両面にそれぞれ銅箔製の回路配線層６１及び６２が形成された回路配線基板の全厚を貫通する貫通孔Ｈａが設けられている。そして、前記貫通孔Ｈａの内壁面及び前記回路配線層６１及び６２の表面に亘って銅めっき（スルーホールめっき）を施すことによって、貫通孔Ｈａの内周壁に銅めっき層からなる層間導電ビア６３が形成されている。なお、貫通孔Ｈａは、図７の貫通孔Ｈｂに示されているような有底開口形態とすることも可能である。
【０００６】
[従来技術２]：図７に示された従来の回路配線基板では、絶縁基板７０の両面にそれぞれ銅箔製の回路配線層７１及び７２が配置され、一方の回路配線層７１及び絶縁基板７０を貫通する貫通孔Ｈｂが設けられている。そして、前記回路配線層７２は、前記絶縁基板７０とは別の絶縁基板に設けられたもので、複数の回路配線基板を積層した際に、貫通孔Ｈｂの下面を塞いだ有底開口形態をつくり、前記貫通孔Ｈｂ内部に導電性ペーストをスクリーン印刷により充填し、加熱／加圧して熱硬化することによって、層間導電ビア７３が形成されている。なお、前記貫通孔Ｈｂはスルーホール形態とすることも可能であり、これに類した特許文献の一例としては特許文献１が掲げられる。
【０００７】
ところで、前記貫通孔ＨａやＨｂは、例えばＮＣドリラーによる穿孔加工によって形成されることが多い。この場合、バックアップボードとその上に配置されたエントリーボードとの間に、回路配線基板を挟み込んで固定され、前記貫通孔Ｈａ、Ｈｂは、その内径に対応した直径を有するドリルによって、エントリーボード側から穿孔加工して形成される。
【０００８】
ここで、前記従来技術１及び２の特質について比較説明すると、従来技術１においては、高い接続信頼性を確保するために、貫通孔Ｈａの形状の品質を保つことやめっきの前処理などの工程管理が重要である。そして、めっき厚の均一性等について高い精度の製造条件並びに様々な制限や条件設定が必要であるために、工数が多くて製造工程が繁雑であり、製造装置が高価なこともあって、高い製造コストとなるという難点がある。
【０００９】
また、多層化に伴ってスルーホールの奥行きが長くスルーホールめっき厚のアスペクト比が大きくなって内層側に向かうに従ってめっきの析出量が小さくなるので、確実な層間導通を得るためには、めっき厚を増加させる必要がある。その結果、前記表層の回路配線層の表面におけるめっき厚を含む回路配線層のトータル厚が増大し、回路配線層の狭ピッチ化並びにファインパターン化が困難となる難点がある。
【００１０】
これに対して、従来技術２においては、前記従来技術１における各難点を改善できる。しかしながら、経験的に、前記ドリラーによって穿孔加工された絶縁基板７０の貫通孔Ｈｂ内周壁面に対する導電性ペーストの濡れ性が悪く層間接続信頼性が悪くなる現象が多く発生するという問題点がある。この問題点は、特に有底開口形態の場合に多い。また、潤滑剤付のエントリーボードを用いる場合があるが、ドリリング性を向上させるものの、前記濡れ性の改善は図れない状況にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平  ７―９９３７７号特許公開公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、特に、従来技術２における問題点を解決しょうとするものであり、導電性ペーストからなる層間導電ビアの層間接続信頼性の向上に好適な回路配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に記載の本発明の回路配線基板は、絶縁基板と、前記絶縁基板の両面にそれぞれ配置された回路配線層と、前記絶縁基板を貫通してドリルにより穿孔された貫通孔と、前記絶縁基板の前記貫通孔に臨む内壁面を改質して形成された濡れ性強化層と、前記貫通孔内を埋め尽くして充填された導電性ペーストからなり前記絶縁基板の両面の各回路配線層相互を接続する層間導電ビアとを備えていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の本発明の回路配線基板の製造方法は、（Ａ）絶縁基板の少なくとも片面に回路配線層または回路配線基材層が配置された回路配線基板または回路配線基板基材を用意する工程と、（Ｂ）バックアップボード表面上に、前記絶縁基板の表層と化学的に作用し前記表層の濡れ性を向上させるための絶縁基板改質材層を重ねる工程と、（Ｃ）前記絶縁基板改質材層上に、前記回路配線基板または回路配線基板基材を重ねる工程と、（Ｄ）前記回路配線基板または回路配線基板基材上に、エントリーボードを重ねる工程と、（Ｅ）前記エントリーボード上方から前記バックアップボード側に向けてドリルによる穿孔加工によって前記絶縁基板に貫通孔を形成し、前記ドリルを前記絶縁基板改質材層に進行させることによって、前記絶縁基板改質材層の改質材を前記絶縁基板の貫通孔内周壁面に供給して濡れ性強化層を形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の回路配線基板の製造方法において、前記絶縁基板改質材層は、水酸化ナトリウム水溶液、メルカプトエタノール溶液及びメルカプトヘキサノール溶液の中から選択された改質材を含んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の回路配線基板及び製造方法によれば、絶縁基板にドリルにより穿設された貫通孔内壁面を改質して濡れ性強化層が設けられており、貫通孔内に充填された導電性ペーストの貫通孔内壁面への濡れ性が大きくなることにより、導電性ペーストからなる層間導電ビアの層間接続信頼性が著しく向上するという効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る回路配線基板を示す断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る回路配線基板を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る回路配線基板の製造方法を説明するための図であり、（ａ）〜（ｃ）はその工程別断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る回路配線基板の貫通孔内壁面に対する導電性ペーストの濡れ性を比較説明するための平面図であり、（ａ）は改質前、（ｂ）は改質後の濡れ性を表す。
【図５】本発明と従来技術１及び２との特性を比較して示す比較図である。
【図６】従来技術１の回路配線基板を示す断面図である。
【図７】従来技術２の回路配線基板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の回路配線基板の第１実施形態、第２実施形態及びその製造方法について、図１〜図５を参照して説明する。各図を通じて同一部分には同一符号を付してその詳細説明を省略することがある。
【００１９】
まず、図１に示された第１実施形態に係わる回路配線基板においては、リジッド基板用の例えばガラスエポキシ樹脂或いはフレキシブル基板用の例えばポリイミド樹脂などからなる絶縁基板１の両面にそれぞれ銅箔製の回路配線層２及び３が形成された回路配線基板の全厚を貫通する貫通孔ＴＨが設けられている。
【００２０】
具体的には、前記回路配線基板の基材としては、一例として、厚さ２５μｍのポリイミド樹脂からなる絶縁基板１の両面に厚さ１８μｍの銅箔を積層した両面銅張り積層板またはフィルム（ＣＣＬ）が用いられ、前記回路配線層２及び３は前記銅箔に一般的な回路パターン化を施すことによって形成されている。
【００２１】
前記貫通孔ＴＨは、後述するように、ＮＣドリラーの螺旋状のドリルによる穿設加工により穿孔されている。また、前記絶縁基板１の前記貫通孔ＴＨに臨む内壁面には、濡れ性強化層４が回路配線基板の全厚を通して貫通孔ＴＨの全周に形成されている。そして、前記貫通孔ＴＨ内を埋め尽くして充填された導電性ペーストからなる層間導電ビア５が形成されている。
【００２２】
前記層間導電ビア５は、例えば銀粒子などの良導電性の金属粒子をバインダーを含む熱可塑性或いは熱硬化性樹脂などに混ぜ合わせた導電性ペーストをスクリーン印刷して貫通孔ＴＨ内に充填し、加熱加圧することによって形成され、前記回路配線層２及び３相互を電気的に層間接続している。
【００２３】
濡れ性強化層４は、前記絶縁基板１の貫通孔ＴＨに臨む内壁面の表層が例えば水酸化ナトリウム水溶液、メルカプトエタノール溶液及びメルカプトヘキサノール溶液の中から選択された改質材による化学的な反応または作用によって、前記スクリーン印刷時における導電性ペーストの濡れ性を大きくするように改質された層である。
【００２４】
即ち、前記螺旋状ドリルにより貫通孔ＴＨ内壁面が平滑化されて導電性ペーストの濡れ性が低下する傾向が生じても、前記いずれかの溶液によって、改質された濡れ性強化層４の表面が貫通孔ＴＨ内壁面に対する導電性ペーストの濡れ性特性における接触角が９０度以下の範囲で著しく小さい値となるような微細な凹凸を有するように形成される。従って、層間導電ビア５が、貫通孔ＴＨ内に隙間なく密接して形成され前記回路配線層２及び３相互の電気的な層間接続信頼性が著しく向上する。
【００２５】
次に、図２に示された第２実施形態に係わる回路配線基板は、複数の回路配線基板を積層した形態の一例であり、図中上側に配置された上側回路配線基板は、その基材として、絶縁基板１の片面（上面）に銅箔を積層した片面銅張り積層板またはフィルム（ＣＣＬ）を用い、前記片面の銅箔を回路パターン化して形成された回路配線層２を有する。
【００２６】
下側に配置された下側回路配線基板は、他の絶縁基板１０の両面に銅箔を積層した両面銅張り積層板またはフィルム（ＣＣＬ）を用い、両面の銅箔をそれぞれ回路パターン化して形成された回路配線層１１及び１２を有する。
【００２７】
そして、前記上側回路配線基板には、下側回路配線基板の回路配線層１１の一部に対応する位置において、回路配線層２及び絶縁基板１を貫通する貫通孔ＢＨが螺旋状のドリルによって穿孔されている。従って、前記貫通孔ＢＨは、その下側が前記回路配線層１１によって塞がれ上側が開口した有底開口部を有する形態とされている。
【００２８】
前記有底開口部を構成する貫通孔ＢＨ内には、前述のような濡れ性強化層４が設けられた形態において、導電性ペーストをスクリーン印刷して充填し、加熱加圧することによって形成された層間導電ビア５が設けられ、前記絶縁基板１の両面に配置されている回路配線層２及び１１相互を電気的に層間接続している。
【００２９】
なお、上側及び下側の各回路配線基板は、前記絶縁基板が熱硬化性接着材を含浸したガラスエポキシ樹脂である場合は、加熱加圧により前記接着材のしみ出し成分によって接着可能であり、絶縁基板がポリイミド樹脂のようにそれ自身が接着性がない場合は、フィルム状或いは層状の接着材を挟んで相互に接着して積層体を構成することができる。また、図示していないが、下側の回路配線基板にも、前記貫通孔ＴＨやＢＨ並びに層間導電ビア５と同様に、他の貫通孔や層間導電ビアを形成することができる。
【００３０】
第２実施形態に係わる回路配線基板によれば、第１実施形態の場合と同様な効果を得ることができる。また、特に前記有底開口部への導電性ペーストの充填においては、前記開口部内の閉鎖空間への空気だまりが生じ易く、密着性を損なって層間接続信頼性の低下を起こす心配があるが、前記濡れ性強化層４の存在によりこのような心配を軽減できる。
【００３１】
更には、前記有底開口部への導電性ペーストの充填の際、空気だまりを排除するために、真空或いは減圧装置を用いることがある。しかし、その真空或いは減圧の度合いや時間などの条件を厳しく管理する必要があるが、前記濡れ性強化層４を設けた場合は、そのような条件の管理を緩和でき、製造コストの低減を図ることも可能である。
【００３２】
次に、前記第１実施形態の回路配線基板の製造方法について、図１及び図３を参照して説明する。
【００３３】
まず、図３（ａ）の工程では、例えば厚さ２５μｍのポリイミド樹脂からなる絶縁基板１の両面に厚さ１８μｍの銅箔からなる回路配線基材層２Ａ及び３Ａが積層された両面銅張り積層板またはフィルム（ＣＣＬ）を回路配線基板の基材として用意する。そして、バックアップボード３０の表面上に、前記絶縁基板１の表層と化学的に作用し前記表層の濡れ性を向上させるための絶縁基板改質材層３１を重ねる。前記絶縁基板改質材層３１の上表面にバックアップ補助ボード３２を重ねておくことができる。
【００３４】
具体的には、紙基材のフエノール樹脂からなるバックアップ補助ボード３２の一方の面に前記絶縁基板改質材層３１を予め塗布して一体化したものを用意し、前記絶縁基板改質材層３１を紙基材のフエノール樹脂からなるバックアップボード３０上表面に重ね合わせ配置する。
【００３５】
前記絶縁基板改質材層の改質材としては、例えば５〜１０重量％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液、１０〜５０ｍＭのメルカプトエタノール溶液及び１０〜５０ｍＭのメルカプトヘキサノール溶液等の中から選択された薬品を用いることができ、ここでは、５〜１０重量％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液を用いる。
【００３６】
そうして、前記バックアップ補助ボード３２の上表面に、両面ＣＣＬからなる前記回路配線基板の基材の下側の回路配線基材層３Ａを重ね合わせて配置し、上側の回路配線基材層２Ａの上表面に、紙基材のフエノール樹脂もしくはアルミ板からなるエントリーボード３３を重ね合わせて配置する。また、エントリーボード３３上方には、ＮＣドリラー装置（図示せず）に装備された螺旋状のドリル３４が層間接続予定部位に対応して配置される。
【００３７】
図３（ｂ）の工程では、回転する前記螺旋状のドリル３４がエントリーボード３３側からバックアップボード３０に向けて進行し、前記各重ね合わせ部材を切削しつつ穿孔する。前記ドリル３４の先端部が前記絶縁基板改質材層３１に侵入すると、前記穿孔の際の削り屑及び前記改質材層３１の一部は、矢印３５に示すように巻き上げ或いは吸い上げられ、前記改質材層３１中の改質材が絶縁基板１の穿孔内壁面に接触しつつエントリーボード上方から外部に吐き出される。
【００３８】
前記穿孔工程中、前記改質材層３１中の改質材は、絶縁基板１の穿孔内壁面に接触して化学的に反応或いは作用し、図３（ｃ）に示すように、絶縁基板１の穿孔された貫通孔ＴＨに臨む内壁面に濡れ性強化層４が形成される。このように、貫通孔ＴＨ及び濡れ性強化層４は、同時進行工程によって共に形成されるので、工程数並びに製造コストを低減することができる。
【００３９】
ところで、図４は、前述のようにポリイミド樹脂からなる前記絶縁基板１の表面を５〜１０重量％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液からなる改質材によって、改質しない場合即ち改質前（図４（ａ））、改質した場合即ち改質後（図４（ｂ））における前記絶縁基板１の濡れ性を対比して示している。
【００４０】
そして、図４（ａ）及び図４（ｂ）のいずれの場合においても同量の水滴を絶縁基板１の表面に滴下した後の水滴の濡れ拡がり状態（図中矢印で拡がり方向）を表している。このとき、水滴の絶縁基板１の表面に対する接触角は、改質しない場合には５０度となって、図４（ａ）に示すように狭い濡れ拡がり状態Ｘを呈する。一方、改質した場合には２０度となって、図４（ｂ）に示すように広い濡れ拡がり状態Ｙを呈する。このように、改質後の濡れ拡がり状態Ｙは改質前の濡れ拡がり状態Ｘに対して約２．５倍もの面積の濡れ性を生じることが分かる。
【００４１】
次に、図１に示すように、前記導電ペーストからなる層間導電ビア５をスクリーン印刷により、濡れ性強化層４表面に沿って貫通孔ＴＨ内に充填する。そして、図３（ｃ）に示す各回路配線基材層２Ａ及び３Ａをパターニングして、回路配線層２及び３をそれぞれ形成する。
【００４２】
本実施形態に係る製造方法においては、貫通孔ＴＨは、未パターニングの各回路配線基材層２Ａ及び３Ａを有する回路配線基板基材に対して形成したが、パターニング後の回路配線層２及び３（図１参照）を有する回路配線基板に、図３（ａ）の工程以降の工程を適用して形成することもできる。従って、工程順の選択の自由度が得られるという特有の利点がある。
【００４３】
なお、図２示された第２実施形態に係わる回路配線基板を製造する場合は、第１実施形態における回路配線基材層２Ａ及び３Ａを有する両面ＣＣＬの代わりに、回路配線基材層２Ａを有する片面ＣＣＬ製の回路配線基板基材を用意し、図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す工程を経て図２に示すような回路配線基板を形成することができる。従って、本発明における回路配線基板基材或いは回路配線基板は、その少なくとも片面に回路配線基材層或いは回路配線層が設けられたものを用意することができる。
【００４４】
次に、前記第１実施形態に係わる回路配線基板と前記従来技術１及び２による回路配線基板との層間接続状態を含む特性の比較結果について、図５を参照して説明する。ここで、比較対象として製作されたサンプル数はいずれも２０個とされ、信頼性（熱衝撃試験）はＪＩＳ  Ｃ５０１２９．２に定められた規格に基づいてテストされている。
【００４５】
まず、めっきによる層間接続を行った従来技術１では、めっきにより層間接続が確実に行われ、その不良率は０．５％と低く、信頼性（熱衝撃試験）が１０００ｃｙｃと合格値が得られたが、めっき工程を含む工数が多く製造コストが高いので、これらを１００％として示す。
【００４６】
一方、有底開口形態の貫通孔への導電ペースト充填による層間接続を行った従来技術２では、従来技術１に比較して、工数は６０％、製造コストは８０％となり、工数及び製造コストの低減が図れる。しかしながら、その層間接続の不良率が３０％にも増大し、信頼性（熱衝撃試験）の面では、２００ｃｙｃで断線が生じるという信頼性低下がみられる。このような不良率の増大や信頼性の低下は、特に有底開口形態の貫通孔内壁の濡れ性が悪く、導電性ペーストが貫通孔内に充分に埋め込み充填できないことに起因している。
【００４７】
これらに対して、前記第１、第２実施形態に係わる本発明の回路配線基板では、従来技術２と同様に、従来技術１に対して、工数につき４０％、製造コストにつき２０％の低減が図れる。しかも、層間接続の不良率は、０％であり、従来技術１及び２のいずれよりも低い値となっている。信頼性（熱衝撃試験）に関しては、断線発生が１０００ｃｙｃを超える合格値となっており、高い信頼性を得ることができる。
【００４８】
そして、このような層間接続の不良率及び信頼性の改善は、絶縁基板の貫通孔ＴＨの内壁面に濡れ性強化層４が形成されていることにより、導電ペーストがなじんで充分な充填量を確保して充填されることに起因している。また、本発明の工数及び製造コストに関しては、従来技術２に比して、バックアップボードに絶縁基板改質材層３１を添える工程の追加で済み、濡れ性強化層４が貫通孔のドリリングにより自動的に形成されるので、従来技術１に対して、従来技術２と同程度の改善を得ることができる。
【符号の説明】
【００４９】
１、１０    絶縁基板
２、３、１１、１２    回路配線層
２Ａ、３Ａ    回路配線基材層
４    濡れ性強化層
５    層間導電ビア
３０    バックアップボード
３１    絶縁基板改質材層
３２    バックアップ補助ボード
３３    エントリーボード
３４    ドリル
ＴＨ、ＢＨ    貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010199297.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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