(57)【要約】      （修正有）【課題】  導体部材と電極部材との間の接続信頼性に優れ、かつ層間接続の耐熱性にも優れる接合部構造およびその接合方法を提供することにある。また、導体部材と電極部材との間の接続信頼性に優れ、かつ層間接続の耐熱性にも優れる接合部構造を有する配線板およびその製造方法を提供すること。【解決手段】  本発明の接合部構造は、主として銅で構成されている導体部材１と、主として銅で構成されている電極部材２とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材を溶融接合して得られた接合部により接合する接合部構造であって、前記接合部の中心部における合金中の銅原子含有率が、外周部のそれよりも高いものである。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材を溶融接合して得られた接合部により接合する接合部構造であって、
前記接合部の中心部における合金中の銅原子含有率が、外周部のそれよりも高いことを特徴とする接合部構造。
【請求項２】
前記接合部の中心部に存在する銅原子は、前記導体部材および／または前記電極部材中の銅が拡散したものである請求項１に記載の接合部構造。
【請求項３】
前記接合部の中心部における合金中の銅原子含有率は、３０原子％以上である請求項１または２に記載の接合部構造。
【請求項４】
前記接合部の中心部における合金中の銅含有率［Ｓ１］と、外周部における合金中の銅原子含有率［Ｓ２］との差（Ｓ１−Ｓ２）が、１０原子％以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の接合部構造。
【請求項５】
前記導体部材は、突起電極である請求項１ないし４のいずれかに記載の接合部構造。
【請求項６】
前記ろう接部材は、さらに銀を含有しているものである請求項１ないし５のいずれかに記載の接合部構造。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の接合部構造を有していることを特徴とする配線板。
【請求項８】
主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材で溶融接合する接合方法であって、
前記溶融接合における溶融状態を制御することにより、前記接合後のろう接部材の中心部における合金中の銅原子含有率を、外周部のそれよりも高くすることを特徴とする接合方法。
【請求項９】
前記溶融状態は、前記ろう接部材の融点より２５℃以上の温度で維持しているものである請求項８に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記溶融状態は、前記ろう接部材の融点以上の温度で６０秒間以上保持するものである請求項８または９に記載の接合方法。
【請求項１１】
主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材で溶融接合する接合方法であって、
前記ろう接部材中に前記導体部材を構成する銅が拡散して前記銅と前記錫とが合金化すると共に、前記電極部材を構成する銅が拡散して前記銅と前記錫とが合金化して、前記接合後のろう接部材の内部に合金中の銅原子含有率が１５％以下である層状の合金層部を形成する第１ステップと、
さらに拡散した前記銅と前記ろう接部材との合金化を促進して、前記接合後のろう接部材の内部に合金中の銅原子含有率が１５％以下の島状の合金部を形成する第２ステップと、を有することを特徴とする接合方法。
【請求項１２】
さらに、拡散した前記銅と前記ろう接部材との合金化を促進して、前記接合後のろう接部材の中心部における合金中の銅原子含有率を、外周部のそれよりも高くする第３ステップを有する請求項１１に記載の接合方法。
【請求項１３】
前記第１ステップにおける前記ろう接部材は、溶融状態である請求項９ないし１２のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１４】
前記第２ステップにおける前記ろう接部材は、溶融状態である請求項９ないし１３のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１５】
前記第３ステップにおける前記ろう接部材は、溶融状態である請求項９ないし１４のいずれかに記載の接合方法。
【請求項１６】
主として銅で構成されている導体部材を有する第１基板と、
主として銅で構成されている電極部材を有する第２基板と、を有する配線板の製造方法であって、
前記第１基板と前記第２基板とを接合する際に請求項９ないし１５のいずれかに記載の接合方法を用いていることを特徴とする配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合部構造および接合方法ならびに配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高密度化に伴い、これに用いられるフレキシブルプリント配線板等の回路基板の多層化が進んでいる。このような多層の回路基板を積層する技術として、ビルドアップ法が採用されている。ビルドアップ法とは、樹脂のみで構成される樹脂層と導体層とを積み重ねながら、単層間で層間接続をする方法である。
【０００３】
このビルドアップ法は、樹脂層にビアホールを形成してから層間接続する方法と、層間接合部を形成してから樹脂層を積層する方法とに大別される。また、層間接合部は、ビアホールをメッキで形成する場合と、導電性ペーストで形成する場合等とに分けられる。
【０００４】
スタックドビアが可能で、かつ高密度化および配線設計の簡易化できる技術として、樹脂層に層間接続用の微細ビアホールをレーザーで形成し、該ビアホールを銅ペースト等の導電性接着剤で穴埋めし、この導電性接着剤により電気的に接続を得る方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
しかし、この方法では層間の電気的接続を導電性接着剤で行っているため、信頼性が十分でない場合がある。また、微細なビアホールに導電性接着剤を埋め込むには、高度な技術が要求される。さらに、導電性接着剤は導通抵抗値が比較的高いため、微細なビアホールに埋め込んだ場合には導通抵抗値が上昇してしまう。そのため、高密度で配線実装されるような基板の層間の電気的接続に導電性接着剤を用いることが困難である。
【０００５】
そこで、導電性接着剤をビアホールに埋め込む手法に代わって、金属製の突起物（導体ポスト）を使用する技術が使用されている。しかし、導体ポストを使用する場合でも、層間接続する際に導体ポストが、層間接着剤を物理的に排除して接続パッドと接続する方法が開示されている（例えば特許文献２参照）。
しかし、この方法では、導体ポストと接続パッドとの間の層間接着剤を完全に除去することは難しく、信頼性が不十分となる場合があった。
【０００６】
また、一度層間接続を行なった後に、再び部品実装のため加熱されると層間接続のために形成された半田等が再溶融等により変形、移動してしまい、層間接続の信頼性が低下する場合があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１６５９８号公報
【特許文献２】特開平１１−５４９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、導体部材と電極部材との間の接続信頼性に優れ、かつ層間接合部の耐熱性にも優れる接合部構造およびその接合方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、導体部材と電極部材との間の接続信頼性に優れ、かつ層間接合部の耐熱性にも優れる接合部構造を有する配線板およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的は、下記（１）〜（１６）に記載の本発明により達成される。
（１）主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材を溶融接合して得られた接合部により接合する接合部構造であって、前記接合部の中心部における合金中の銅原子含有率が、外周部のそれよりも高いことを特徴とする接合部構造。
（２）前記接合部の中心部に存在する銅原子は、前記導体部材および／または前記電極部材中の銅が拡散したものである上記（１）に記載の接合部構造。
（３）前記接合部の中心部における合金中の銅原子含有率は、３０原子％以上である上記（１）または（２）に記載の接合部構造。
（４）前記接合部の中心部における合金中の銅含有率［Ｓ１］と、外周部における合金中の銅原子含有率［Ｓ２］との差（Ｓ１−Ｓ２）が、１０原子％以上である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の接合部構造。
（５）前記導体部材は、突起電極である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の接合部構造。
（６）前記ろう接部材は、さらに銀を含有しているものである上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の接合部構造。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の接合部構造を有していることを特徴とする配線板。
（８）主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材で溶融接合する接合方法であって、前記溶融接合における溶融状態を制御することにより、前記接合後のろう接部材の中心部における合金中の銅原子含有率を、外周部のそれよりも高くすることを特徴とする接合方法。
（９）前記溶融状態は、前記ろう接部材の融点より２５℃以上の温度で維持しているものである上記（８）に記載の接合方法。
（１０）前記溶融状態は、前記ろう接部材の融点以上の温度で６０秒間以上保持するものである上記（８）または（９）に記載の接合方法。
（１１）主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材で溶融接合する接合方法であって、前記ろう接部材中に前記導体部材を構成する銅が拡散して前記銅と前記錫とが合金化すると共に、前記電極部材を構成する銅が拡散して前記銅と前記錫とが合金化して、前記接合後のろう接部材の内部に合金中の銅原子含有率が１５％以下である層状の合金層部を形成する第１ステップと、さらに拡散した前記銅と前記ろう接部材との合金化を促進して、前記接合後のろう接部材の内部に合金中の銅原子含有率が１５％以下の島状の合金部を形成する第２ステップと、を有することを特徴とする接合方法。
（１２）さらに、拡散した前記銅と前記ろう接部材との合金化を促進して、前記接合後のろう接部材の中心部における合金中の銅原子含有率を、外周部のそれよりも高くする第３ステップを有する上記（１１）に記載の接合方法。
（１３）前記第１ステップにおける前記ろう接部材は、溶融状態である上記（９）ないし（１２）のいずれかに記載の接合方法。
（１４）前記第２ステップにおける前記ろう接部材は、溶融状態である上記（９）ないし（１３）のいずれかに記載の接合方法。
（１５）前記第３ステップにおける前記ろう接部材は、溶融状態である上記（９）ないし（１４）のいずれかに記載の接合方法。
（１６）主として銅で構成されている導体部材を有する第１基板と、主として銅で構成されている電極部材を有する第２基板と、を有する配線板の製造方法であって、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際に上記（９）ないし（１５）のいずれかに記載の接合方法を用いていることを特徴とする配線板の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、導体部材と電極部材との間の接続信頼性に優れ、かつ層間接合部の耐熱性にも優れる接合部構造を得ることができる。
また、本発明によれば、導体部材と電極部材との間の接続信頼性に優れ、かつ層間接合部の耐熱性にも優れる接合部構造を有する配線板を得ることができる。
また、前記接合部の中心部における合金中の銅含有率［Ｓ１］と、外周部における合金中の銅原子含有率［Ｓ２］との差（Ｓ１−Ｓ２）が、１０原子％以上とした場合、特に耐熱性に優れる接合部構造を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の接合部構造およびその接合方法について説明する。
本発明の接合部構造は、主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材を溶融接合して得られた接合部により接合する接合部構造であって、前記接合部の中心部における合金中の銅原子含有率が、外周部のそれよりも高いことを特徴とする。
また、本発明の接合方法は、主として銅で構成されている導体部材と、主として銅で構成されている電極部材とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材を溶融接合する接合方法であって、前記溶融接合における溶融状態を制御することにより、前記接合後のろう接部材の中心部における合金中の銅原子含有率を、外周部のそれよりも高くすることを特徴とする。
また、本発明の配線板は、上記に記載の接合部構造を有していることを特徴とする。
また、本発明の配線板の製造方法は、主として銅で構成されている導体部材を有する第１基板と、主として銅で構成されている電極部材を有する第２基板と、を有する配線板の製造方法であって、前記第１基板と前記第２基板とを接合する際に上記に記載の接合方法を用いていることを特徴とする。
【００１２】
図１ないし図４は、導体部材と電極部材との接合の過程を説明するための断面図である。図５は、本発明の接合部構造の一例を示す断面図である。図６は、６層構造の配線板の一例を示す断面図である。
【００１３】
まず、接合方法について添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
本発明の接合部構造の接合方法では、ろう接部材１２の溶融接合における溶融状態を制御することにより、接合後のろう接部材１２（接合部３）の中心部３１における合金中の銅原子含有率を、外周部３２のそれよりも高くすることを特徴とする。
すなわち、ろう接部材１２の溶融状態を制御することにより、導体部材１および／または電極部材２を構成する銅を接合部３に拡散させて合金化（Ｃｕ６Ｓｎ５）を促進させることを特徴とする。
なお、接合部３の中心部３１および外周部３２の合金中の銅原子含有率は、例えばＸ線分析により元素分析を行なう方法や、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）、エネルギー分散型微小部蛍光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）のエリア分析を行なう方法等が挙げられる。
【００１４】
導体部材と電極部材とは、一般的に半田を用いて溶融接合されている。この半田による溶融接合は、半田リフローによる接合方法が用いられている。半田リフローによる接合では、基板や部品等が熱による品質の劣化を低減するために、半田が溶融している時間を短時間で熱処理することが行なわれている。
しかし、このような短時間での熱処理による導体部材と電極部材との半田による接合では、耐熱性の不足により接合した半田部分が再度加熱された場合に溶融して接続不良が生じたり、部品実装している場合は部品の脱落等が生じたりする場合があった。
【００１５】
本発明者は、この再度の加熱による接合部の再溶融を防止すべく検討した結果、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材を溶融接合して得られた接合部により接合する接合部構造であって、前記接合部の中心部における合金中の銅原子含有率が、外周部のそれよりも高くすることで導体部材と電極部材との間の接続信頼性に優れ、かつ層間接続の耐熱性にも優れる接合部構造が得られることを見出した。
【００１６】
図１に示すような導体部材１の先端部にろう接部材１２を有する導体部材１と、電極部材２とをろう接部材１２で溶融接合して、図５に示すような接合部３を形成し、接合部構造１０を得る。
まず図２に示すように、主として銅で構成されている導体部材１と、主として銅で構成されている電極部材２とを、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材１２で溶融接合してフィレット３’（最終的に接合部３となる部位）を形成する。これにより、導体部材１と電極部材２とが電気的に接続される。
【００１７】
接合部構造１０を加熱処理すると、導体部材１および電極部材２の表面から銅の拡散が進行し、フィレット３’を構成する錫との合金化が進行するが、この段階では、フィレット３’の銅原子含有率は、中心部３１と外周部３２とで大きな相違がない。
【００１８】
この溶融接合する温度は、ろう接部材１２が溶融する温度（融点）であれば特に限定されないが、例えばろう接部材１２の融点より２５℃以上高いことが好ましく、特に３０〜５０℃以上高いことが好ましい。前記範囲内であると、特に銅原子の拡散を促進することができる。
具体的には、例えばろう接部材１２が錫９５〜９９．５重量％と銀０．５〜５重量％のブレンド物で構成されている場合、前記溶融接合する温度は、２２０〜２７０℃が好ましく、特に２３０〜２６５℃が好ましい。
【００１９】
この溶融接合は、例えばプレスする方法、半田リフローする方法等が挙げられる。これらの中でも後述する各ステップを経るためにプレスする方法が好ましい。また、プレスにより接合部３を形成する場合、実質的に無加圧または低圧でプレスすることが好ましい。これにより、接合部３の変形を防止することができ、それによって配線板の歪みを低減できる。
【００２０】
次に、フィレット３’を形成した状態で第１加熱を行なう。そして、図３に示すようにフィレット３’の内部には、銅原子の拡散が十分でないので銅原子含有率が１５原子％以下である層３３が形成される（第１ステップ）。フィレット３’中の他の部分は、銅原子含有率が１５原子％より高くなっている。
前記第１加熱温度は、特に限定されないが、フィレット３’が溶融している状態（融点以上）であることが好ましく、例えばフィレット３’（接合部３）を構成するろう接部材１２の融点より２５℃以上高いことが好ましく、特に３０〜５０℃高いことが好ましい。前記範囲内であると、錫原子と銅原子との合金化を特に促進することができる。
具体的には、例えばろう接部材１２が錫９５〜９９．５重量％と銀０．５〜５重量％のブレンド物で構成されている場合、前記溶融接合する温度は、２２０〜２７０℃が好ましく、特に２３０〜２６５℃が好ましい。
【００２１】
前記第１加熱時間は、前記加熱温度との関係で異なるが、１０〜４０秒間が好ましく、特に１５〜３０秒間が好ましい。前記範囲内であると、導体部材１または電極部材２を構成している銅原子がフィレット３’内部に拡散していくことができる。
【００２２】
さらに、フィレット３’を形成した状態で第２加熱を行なう。これにより、導体部材１および電極部材２からの銅原子のさらなる拡散によって層３３まで拡散し、層３３がつながり出して切れ、層状が島状に変化して図４に示すような銅原子含有率が１５原子％以下の島状の部分を形成する（第２ステップ）。
前記第２加熱温度は、特に限定されないが、フィレット３’が溶融している状態（融点以上）であることが好ましく、例えばフィレット３’（接合部３）を構成するろう接部材１２の融点より２５℃以上高いことが好ましく、特に３０〜５０℃高いことが好ましい。前記範囲内であると、銅原子の拡散をより促進することができ、それによって銅と錫との合金化を接合部３の中心部まで進めることができる。
具体的には、例えばろう接部材１２が錫９５〜９９．５重量％と銀０．５〜５重量％のブレンド物で構成されている場合、前記溶融接合する温度は、２２０〜２７０℃が好ましく、特に２３０〜２６５℃が好ましい。
【００２３】
前記第２加熱時間は、前記加熱温度との関係で異なるが、５〜１２５秒間が好ましく、特に２０〜１２０秒間が好ましい。前記範囲内であると、導体部材１または電極部材２を構成している銅原子がフィレット３’内部深くに拡散していくことができる。
【００２４】
さらに、フィレット３’を形成した状態で第３加熱を行なう。これにより、島状の部分３４がさらなる銅原子の拡散により消滅して、最終的に図６に示すようなフィレット３’（接合部３）の中心部３１における合金中の銅原子含有率を、外周部３２のそれよりも高くする（第３ステップ）。
前記第３加熱温度は、特に限定されないが、フィレット３’が溶融している状態であることが好ましく、例えばフィレット３’（接合部３）を構成するろう接部材１２の融点より２５℃以上高いことが好ましく、特に３０〜５０℃高いことが好ましい。前記範囲内であると、更に合金化がフィレット３’の中心部の全体に広がり最終的に得られる合金（Ｃｕ３Ｓｎ）の中間体であるＣｕ６Ｓｎ５の形成を特に促進することができる。
具体的には、例えばろう接部材１２が錫９５〜９９．５重量％と銀０．５〜５重量％のブレンド物で構成されている場合、前記溶融接合する温度は、２２０〜２７０℃が好ましく、特に２３０〜２６５℃が好ましい。
【００２５】
前記第３加熱時間は、前記加熱温度との関係で異なるが、５〜４３５秒間が好ましく、特に５５〜２３５秒間が好ましい。前記範囲内であると、導体部材１または電極部材２を構成している銅原子がフィレット３’内部深くに拡散していくことができる。
そして、フィレット３’が冷却されて固化されることにより、接合部３が形成される。
【００２６】
このように、ろう接部材１２の溶融状態を制御することにより、最終的に得られる接合部３の中心部３１の銅原子含有率を外周部３２のそれよりも高くできる理由は、次のように考えられる。
図２ないし図４に示すように、ろう接部材１２により形成されたフィレット３’には導体部材１および電極部材２より銅原子が拡散していき、それによって銅−錫の合金を形成する。ろう接部材１２の溶融状態が短時間であると、銅原子が十分に拡散することができず、フィレット３’の中心部３１と、外周部３２とにおける銅原子含有率に大きな相違は現れない。しかし、ろう接部材１２の溶融状態を銅原子が拡散するのに十分な時間とすると、フィレット３’の中心部３１には、導体部材１および電極部材２の双方から銅原子が拡散していくことが可能となる。これに対して、フィレット３’の外周部３２には、導体部材１が直接接触していないため、主として電極部材２のみから銅原子が拡散していくことになる。
したがって、図５に示すように最終的に得られる接合部３の中心部３１の銅原子含有率が外周部３２のそれよりも高くなる。
【００２７】
このように、接合部３の中心部３１における銅原子含有率が高くなると、接合部３の耐熱性を向上することができる。すなわち、錫と銅との合金化が促進されることにより、合金の融点を上昇できる。さらに、特に接合部３の中心部３１の耐熱性を向上することができるので、導体部材１と電極部材２との接続信頼性も向上することができる。すなわち、接続に関与する導体部材１と電極部材２との間に設けられる接合部３の中心部３１の耐熱性が高ければ、外周部３２が若干耐熱性に劣ったとしても接続信頼性への影響は小さいからである。
さらに、ろう接部材１２を溶融状態で制御するため、銅原子が拡散しても内部に気泡等を形成することを抑制することができる。ろう接部材１２が固化している状態で銅原子が拡散するのと比較して、本発明ではろう接部材１２を溶融状態にして銅原子を拡散させるため、銅原子の拡散速度が速くなり合金化を促進できる。それによって、ろう接部材１２が固化した後での銅原子の拡散量を減少することができるので気泡等の形成を抑制することができる。
【００２８】
このように、ろう接部材１２の溶融状態の制御について、上述のような第１ないし第３ステップに分けて説明したが、本発明の接合部構造の接合方法ではこれに限定されない。
例えば前記第１ステップ、前記第２ステップおよび前記第３ステップを連続して一気に実施しても、それぞれ別々に実施しても構わないが、連続して一気に実施することが好ましい。これにより、効率良く接合部３を形成することができる。
また、前記第１ステップ、前記第２ステップおよび前記第３ステップでの加熱温度は、同じであっても異なっていても良いが、同じであることが好ましい。これにより、連続的に溶融状態を制御できる。
【００２９】
このような溶融状態でフィレット３’（接合部３）を制御する具体的方法としては、例えば半田リフローでフィレット３’を形成した後に熱処理する方法、プレスでフィレット３’を形成し、連続的に熱処理する方法等が挙げられる。これらの中でもプレスでフィレット３’を形成し、連続的に熱処理する方法が好ましい。これにより、銅の拡散を効率的に行なうことができる。
【００３０】
次に、接合部構造について説明する。
上述のような接合方法により、図５に示すような接合部構造を得ることができる。
本発明の接合部構造１０では、導体部材１と、電極部材２とが、接合部３で接合されたときに、接合部３の中心部３１における合金中の銅原子含有率が、外周部３２のそれよりも高いことを特徴とする。すなわち、接合部３の中心部３１における錫と銅との合金化が、外周部３２より進んでいることを特徴とするものである。
【００３１】
図５に示すように、接合部構造１０は、突起電極１１の先端部に設けられたろう接部材１２が溶融接合により接合部３を形成している。
導体部材１と、電極部材２とは、接合部３を介して接合されている。
【００３２】
導体部材１は、本実施の形態では突起電極であり、主として銅で構成されているものである。例えば銅原子単体、銅系合金等が主成分となっている。より具体的には、銅原子含有率が９５％以上であることが好ましく、特に９８〜１００％であることが好ましい。
【００３３】
電極部材２は、本実施の形態では板状体であり、主として銅で構成されているものである。例えば銅原子単体、銅系合金等が主成分となっている。より具体的には、銅原子含有率が９５％以上であることが好ましく、特に９８〜１００％であることが好ましい。
【００３４】
接合部３は、導体部材１と、電極部材２とを接合するが、その横断面は導体部材１側を上辺とする台形上の形状を形成している。
接合部３の、中心部３１における合金中の銅原子含有率が、外周部３２のそれよりも高くなっている。これにより、接合部３での耐熱性を向上することができる。特に中心部３１の耐熱性に優れ、接続信頼性の向上に寄与できる。
【００３５】
中心部３１は、導体部材１および電極部材２の双方に挟まれている（接している）部分を意味する。これに対して外周部３２は、電極部材２と接しているが、導体部材１と接していない部分を意味している。
このように、中心部３１における合金中の銅原子含有率が、外周部３２のそれよりも高くなる理由は、次のように考えられる。
中心部３１は導体部材１および電極部材２の双方に接しているため、双方から銅原子が拡散してくることが可能である。これに対して、外周部３２は電極部材２のみと接しているため、電極部材２のみからしか銅原子が拡散されない。したがって、外周部３２と比較すると、中心部３１の銅原子含有率が高くなる。
【００３６】
接合部３の中心部３１における合金中の銅原子含有率は、外周部３２のそれよりも高ければ特に限定されないが、３０原子％以上であることが好ましく、特に４０〜８０原子％以上であることが好ましい。銅原子含有率が前記範囲内であると、耐熱性が特に優れる。
【００３７】
接合部３の中心部３１における合金中の銅原子含有率［Ｓ１］と、外周部３２における銅原子含有率［Ｓ２］との差（Ｓ１−Ｓ２）は、特に限定されないが、１０原子％以上であることが好ましく、特に２５〜６０原子％以上であることが好ましい。差が前記範囲内であると、より一層耐熱性を向上することができ、リフローによる熱によっても接合部３が再溶融することを抑制し、信頼性を向上できる。
【００３８】
接合部３を構成するろう接部材１２は、主として錫で構成され、実質的に銅を含まないものである。
具体的には、錫９５〜９９．５重量％に対して銀原子０．５〜７重量％をブレンドしたものが挙げられ、特に錫９７．５重量％に銀２．５重量％をブレンドしたろう接部材、錫９６．５重量％に銀３．５重量％をブレンドしたろう接部材が好ましい。
【００３９】
次に、配線板について説明する。
本発明の配線板は、上述した接合部構造１０を有するものである。
以下、添付図面に示す好適な実施形態（６層のフレキシブル配線板）に基づいて詳細に説明する。
図６に示すように、６層のフレキシブル配線板４００は、コアとなる回路基板３００の両面（図６中の上下）から内層回路基板２００を積層する。
次に、内層回路基板２００に隣接するように両面（図６中の上下）から外層回路基板１００を積層する。
この際、コアとなる回路基板３００と、内層回路基板２００との接合を上述のような接合部３で構成されている接合部構造１０を有するものである。したがって、接合部３での中心部における合金中の銅原子含有率が、外周部のそれよりも高いものである。
また、内層回路基板２００と、外層回路基板１００との接合も上述のような接合部３で構成されている接合部構造１０を有するものである。したがって、接合部３での中心部における合金中の銅原子含有率が、外周部のそれよりも高いものである。
【００４０】
次に、配線板の製造方法について説明する。
本発明の配線板の製造方法は、主として銅で構成されている導体部材を有する第１基板と、主として銅で構成されている電極部材を有する第２基板と、を有する配線板の製造方法であって、前記導体部材と前記電極部材とを主として錫で構成され、実質的に銅を含まないろう接部材で溶融接合する際に、上述したように前記溶融接合における溶融状態を制御することにより、前記接合後のろう接部材の中心部における合金中の銅原子含有率を、外周部のそれよりも高くすることを特徴とする。
【００４１】
以上、本発明の接合部構造およびその製造方法、配線板およびその製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されず、各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
例えば、導体部材１として突起電極を用いたが、これに限定されず導電性樹脂ペーストで構成される導体部材、銅ペースト（実質的に樹脂を含まないもの）で構成される導体部材等を用いることができる。
また、配線板として６層のフレキシブル配線板以外に、２層、３層等の６層未満の多層配線板、７層、８層等の６層以上の多層配線板等が挙げられる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００４３】
（実施例１）
（第１基板−外層回路基板の作製−）
厚さ２５μｍのポリイミド樹脂の絶縁基材に厚さ１２μｍの銅箔が付いた第１基材（宇部興産製  ユピセル  ＳＥ１３１０）の絶縁基材側の面から、ＵＶレーザーにより５０μｍ径の開口部を形成し、ドライデスミア装置によりデスミアを行った。この開口部内に電解銅メッキを施し導体部材である銅ポストを銅箔のある反対面側の絶縁層表面より高さ１０μｍとした後、ろう接部材（半田メッキ、錫９７．５重量％と銀２．５重量％とのブレンド物）を厚さ１５μｍで施し、導体ポストを形成した。次いで銅箔をエッチングし、配線パターンを形成した。次に、厚さ２５μｍの熱硬化性のフラックス機能付き接着剤シート（住友ベークライト製  層間接着シート）を真空ラミネーターにてラミネートした後、積層サイズ（１２０×１７０ｍｍ）に外形加工して、第１基板（外層回路基板）１００を得た。
【００４４】
（第２基板ａ−内層回路基板の作製−）
厚さ２５μｍのポリイミド樹脂の絶縁基材に厚さ１２μｍの銅箔が付いた第２基材ａ（宇部興産製  ユピセル  ＳＥ１３１０）の絶縁基材側の面から、ＵＶレーザーにより５０μｍ径の開口部を形成し、ドライデスミアによるデスミアを施した。この開口部内に電解銅メッキを施し、導体部材である銅ポストを銅箔のある反対面側の絶縁基材表面より高さ１０μｍとした後、ろう接部材（半田メッキ、錫９７．５重量％と銀２．５重量％とのブレンド物）を厚さ１５μｍで施し、導体ポストを形成した。次いで、銅箔をエッチングし、配線パターンと、第１基板の導体部材である導体ポストを受ける電極部材であるパッドを形成した。次に、厚さ２５μｍの熱硬化性のフラックス機能付き接着剤シート（住友ベークライト製  層間接着シート）を真空ラミネーターにてラミネートすることにより形成した後、積層部サイズ（１２０×１７０ｍｍ）に外形加工して、第２基板ａ（内層回路基板）２００を得た。
【００４５】
（第２基板ｂ−コアとなる回路基板の作製−）
厚さ２５μｍのポリイミド樹脂フィルムの絶縁基材の両面に厚さ１２μｍの銅箔が付いた第２基材ｂ（コア基材）（三井化学製  ＮＥＸ２３ＦＥ（２５Ｔ））を、ドリルによって穴明けしてスルーホールを形成した後、ダイレクトメッキおよび電解銅メッキにより表裏の電気的導通を行なった。次に、銅箔をエッチングすることにより、配線パターンおよび導体部材である導体ポストを受ける電極部材であるパッドを形成した。
次に、フレキシブル部に相当する部分の配線パターンに、厚さ１２．５μｍのポリイミドに厚さ２５μｍのエポキシ樹脂系接着剤が予め塗布されたカバーレイフィルム（有沢製作所製  ＣＶＡ０５２５）で表面被覆層を形成した。最後に、積層サイズ（１２０×１７０ｍｍ）に切断し、第２基板ｂ（コアとなる回路基板）３００を得た。
【００４６】
（多層フレキシブル回路基板の製造）
１．積層工程
第１基板（外層回路基板）１００と、第２基板ａ（内層回路基板）２００と、第２基板ｂ（コアとなる回路基板）３００と、第２基板ａ（内層回路基板）２００と、第１基板（外層回路基板）１００とをこの順に、位置合わせ用のピンガイド付き治具を用いてレイアップした。その後、スポットヒーターで部分的に２００℃となるように加熱して、第１基板１００、第２基板ａ２００および第２基板ｂ３００を部分的に仮接着して、位置決めを行なった。
次に、真空式プレスで１５０℃、０．５ＭＰａで６０秒間加熱・加圧成形し、導体ポストが導体パッドに接するまでプレス成形を行なった。この際、導体パッドがある第２基板ａ（内層回路基板）２００と第２基板ｂ（コアとなる回路基板）３００の回路の周囲が気泡無く、接着剤が充填されるようにした。
【００４７】
２．接合工程
次いで、得られた積層体をプレスで次のような条件で加熱して導体部材である導体ポストと、電極部材であるパッドとをろう接部材である半田を介して接合した。
加熱の条件は、積層体の温度が常温〜２６０℃までにおいて、昇温速度が１００℃／分となるようにした。また、最高温度は２６５℃となるようにし、２６０℃以上で３００秒間（第１ステップ３０秒間、第２ステップ９０秒間、第３ステップ１８０秒間）保持した。
ここで、接合時の圧力は０．１ＭＰａで行った。半田を介した導体ポストとパッドとの接合は、半田が溶融接合し、半田フィレットを形成していた。
接合部の中心部の銅原子含有率は５５原子％であり、周辺部の銅原子含有率は２５原子％であり、その差は３０原子％であった。
なお、銅原子含有率は、ＥＤＸのエリア分析により評価した。中心部の銅原子含有率は３×３０μｍの領域の平均値とし、周辺部の銅原子含有率は５×１０μｍの領域の平均値とした。
【００４８】
３．硬化工程
次に、フラックス機能付き接着剤を硬化させるために、１８０℃で６０分間加熱し、接着剤層を硬化した。
【００４９】
４．最外層の表面処理
外層の両表面に、液状レジスト（日立化成製  ＳＲ９０００Ｗ）を印刷し、露光、現像することにより表面被膜を施し、開口部もあわせて形成した。次に、開口部に表面処理として金メッキを施し最終的に６層の多層フレキシブル回路基板を得た。
【００５０】
（実施例２）
接合工程での加熱の条件を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
積層体の温度が常温〜２５０℃までにおいて、昇温速度が１００℃／分となるようにした。また、最高温度は２５５℃となるようにし、２５０℃以上で３００秒間（第１ステップ３０秒間、第２ステップ９０秒間、第３ステップ１８０秒間）保持した。
なお、接合部の中心部の銅原子含有率は５０原子％であり、周辺部の銅原子含有率は２０原子％であり、その差は３０原子％であった。
【００５１】
（実施例３）
接合工程の加熱条件を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
積層体の温度が常温〜２６０℃までにおいて、昇温速度が１００℃／分となるようにした。また、最高温度は２６５℃となるようにし、２６０℃以上で２４０秒間（第１ステップ３０秒間、第２ステップ９０秒間、第３ステップ１２０秒間）保持した。
なお、接合部の中心部の銅原子含有率は５０原子％であり、周辺部の銅原子含有率は３０原子％であり、その差は２０原子％であった。
【００５２】
（実施例４）
接合工程の加熱条件を以下のようにした以外は、実施例１と同様にした。
最高温度を２６５℃となるようにして、２６０℃以上で１８０秒間（第１ステップ３０秒間、第２ステップ９０秒間、第３ステップ６０秒間）保持した。
なお、接合部の中心部の銅原子含有率は４５原子％であり、周辺部の銅原子含有率は３０原子％であり、その差は１５原子％であった。
【００５３】
（実施例５）
ろう接部材を錫９６．５重量％と銀３．５重量％とのブレンド物にした以外は実施例１と同様にした。
なお、接合部の中心部の銅原子含有率は５０原子％であり、周辺部の銅原子含有率は３０原子％であり、その差は２０原子％であった。
【００５４】
（比較例１）
接合工程の加熱条件を、以下のようにした以外は実施例１と同様にした。
最高温度を２６５℃となるようにして、２６０℃以上で１５秒間保持した。
なお、接合部の中心部の銅原子含有率は２５原子％であり、周辺部の銅原子含有率は２５原子％であり、その差は０原子％であった。
【００５５】
各実施例および比較例で得られた回路基板について、以下の評価を行なった。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を表１に示す。
【００５６】
１．耐熱性
接続信頼性は、熱衝撃試験（ホットオイル２６０℃１０秒⇔常温２０秒  １００サイクル）を行い、その外観、及び導通抵抗を測定し、評価した。
◎：外観に異常がなく、導通抵抗の初期値からの変化率が、±５％未満である。
○：外観に異常がなく、導通抵抗の初期値からの変化率が、±５％以上で±８％未満である。
△：外観に異常がなく、導通抵抗の初期値からの変化率が、±８％以上で±１０％未満である。
×：外観に膨れ、剥がれ等の異常がある、または導通抵抗の初期値からの変化率が±１０％以上である。または、初期段階で導通が取れていない。
【００５７】
２．接続信頼性
接続信頼性は、１５０℃で１０００時間処理した後、断面観察および、導通抵抗にて評価した。
◎：接合部に気泡は見られるが全体の５％未満であり、初期状態の抵抗値と処理後の抵抗値の変動が±５％未満である。
○：接合部に気泡は見られるが全体の５％未満であり、初期状態の抵抗値と処理後の抵抗値の変動が±５％以上で±８％未満である。
△：接合部に気泡は見られるが全体の５％未満であり、初期状態の抵抗値と処理後の抵抗値の変動が±８％以上で±１０％未満である。
×：接合部に気泡は見られるが全体の５％以上であり、初期状態の抵抗値と処理後の抵抗値の変動が±１０％以上である。または、初期段階で導通が取れていない。
【００５８】
３．密着性
密着性は、層間のピール強度ＪＩＳ  Ｃ  ５０１６に準拠して評価した。
◎：１．０Ｎ／ｍｍ以上である。
○：０．７Ｎ／ｍｍ以上で１．０Ｎ／ｍｍ未満である。
△：０．５Ｎ／ｍｍ以上で０．７Ｎ／ｍｍ未満である。
×：０．５Ｎ／ｍｍ未満である。
【００５９】
４．配線板の歪み
配線板の歪みは、断面観察と導通抵抗にて評価した。
◎：層のうねりはほとんどなく、断線もしていない。
○：層のうねりが見られるが、断線はしていない。
△：層のうねりが見られ、断線箇所が３箇所以下である。
×：層のうねりが見られ、断線箇所が４箇所以上である。
【００６０】
【表１】
2006255777.tif 000003
【００６１】
表１から明らかなように、実施例１から実施例５は耐熱性、接続信頼性、密着性に優れ、配線板の歪みも小さかった。
また、実施例１および２は、特に耐熱性および接続信頼性に優れていた。これより、接合後に再度加熱された場合であっても、接合部で溶融等することなく優れた耐熱性を有していることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、接続信頼性に優れ、かつ耐熱性（特に接合部が再加熱された際の耐熱性）に優れる接合部構造およびその接合方法を得ることができ、これによって接続信頼性および耐熱性に優れる配線板（回路基板）を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】導体部材と電極部材との接合の過程を説明するための断面図である。
【図２】導体部材と電極部材との接合の過程を説明するための断面図である。
【図３】導体部材と電極部材との接合の過程を説明するための断面図である。
【図４】導体部材と電極部材との接合の過程を説明するための断面図である。
【図５】本発明の接合部構造の一例を示す断面図である。
【図６】６層構造の配線板の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１      導体部材
１１    突起電極
１２    ろう接部材
２      電極部材
３      接合部
３’    フィレット
３１    中心部
３２    外周部
３３    層
３４    島状の部分
１０    接合部構造
１００  外層回路基板
２００  内層回路基板
３００  コアとなる回路基板
４００  ６層のフレキシブル配線板
【図１】
2006255777.tif 000004
【図２】
2006255777.tif 000005
【図３】
2006255777.tif 000006
【図４】
2006255777.tif 000007
【図５】
2006255777.tif 000008
【図６】
2006255777.tif 000009