(57)【要約】【課題】外気に曝されても表面に酸化膜、硫化膜などの絶縁膜を形成しにくく劣化しにくいフィルドビアを有する配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１は、少なくとも第１導体層２と第２導体層３からなり、第１導体層２と第２導体層３とはそれぞれ絶縁層４を備えている。配線基板１のフィルドビア８形成方法は、貫通孔５形成する孔空け工程Ｓ１と、貫通孔５にペースト６を充填するペースト工程Ｓ２と、配線基板１を加熱しペースト６を乾燥する乾燥工程Ｓ３と、貫通孔５に有機金属錯体溶液７を浸透させる含浸工程Ｓ４と、配線基板１を加熱し有機金属錯体溶液７を還元する加熱工程Ｓ５と、を備えている。この製造工程により高い導電性、放熱性、接続信頼性を備えたフィルドビア８を形成した配線基板１が得られる。【選択図】図１
2015126032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導体層と絶縁層と第２導体層とを含み、絶縁層を貫通し第１導体層と第２導体層を接続する導電性材料により形成されたフィルドビアを有する配線基板であって、
前記フィルドビアは、銀あるいは銀合金からなり、内部気孔が分散してなる、配線基板。
【請求項２】
第１導体層と絶縁層と第２導体層とを含み、絶縁層を貫通し第１導体層と第２導体層を接続する導電性材料により形成されたフィルドビアを有する配線基板であって、
前記フィルドビアは、銅あるいは銅合金からなり、内部気孔が分散してなる、配線基板。
【請求項３】
請求項１または２に記載の配線基板であって、
前記フィルドビアに含まれる最大の気孔の直径は、フィルドビア直径の１０％以下である、配線基板。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の配線基板であって、
前記フィルドビアの内部は、空隙率が０．０１〜１０．０％である、配線基板。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の配線基板であって、
前記絶縁層は、樹脂材料、及び無機材料と樹脂材料の混合である、配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板は、様々な電子機器に用いられる基本的な要素部品である。配線基板は電子機器の小型化に対応するため、部品の実装密度を高め、多層化が進んでいる。両面あるいは多層構造の配線基板において、絶縁層にスルーホールあるいはビアホールなどの接続用孔を設け、この孔の内壁に銅めっき等のめっきを施してめっき層を形成して導通を取り、異なる導体層間の電気的に接続する方法が知られている。また、接続用孔の内壁に銅めっき等のめっきを施さず、樹脂系の導電ペーストでこの孔を充填する提案がなされている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１は、異なる導体層間が銅ペーストで接続されたフェノール樹脂積層板において、フエノール樹脂組成物中に酸化銅を還元させる有機成分を含有させることにより、異なる導体層間導通抵抗性に優れた製造方法を得ることができることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２８４８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
部品の実装密度を高め、部品の実装密度が高まると、ファインピッチ化が進み、導体層間の導電性および放熱性の確保が課題となる。めっきによる方法では、ビアホールをめっきで充填し、フィルドビアとすることによって導電性および放熱性を確保することができるが、ビアホールの開口部のエッジのめっきが厚くなりやすく、ビアホールの開口部にリセス（recess）が形成されやすい課題がある。また、特許文献１に記載された方法では、金属粒子を含有する導電ペーストを塗布し、低温で焼結させることにより金属粒子間の導通を確保できるが、熱処理（低温での焼結）を伴うため、絶縁層などの耐熱性がない場合、金属粒子を溶融させることができず、多孔質のフィルドビアとなるため、その金属が本来持つ導電性および放熱性を発揮することができない課題がある。
【０００６】
また、形成された多孔質フィルドビアは比表面積が大きいので、外気中の硫黄分、酸素、水などと反応し、表面に酸化膜、硫化膜などの絶縁膜を形成しやすくなる。このような絶縁膜はフィルドビアを構成する金属の一部が反応して形成されるので、導電性を低下させる。このためフィルドビアが外気に接しないように多層の配線基板の内部に埋め込むかあるいはメッキ層（蓋メッキ）を形成し外気に接しないように配置することが望まれる。そして、製造過程においては、フィルドビアを形成した後に外気にさらされ、表面に酸化膜、硫化膜などの絶縁膜を形成しやすくなるという課題もある。
【０００７】
本発明は、外気に曝されても表面に酸化膜、硫化膜などの絶縁膜を形成しにくく劣化しにくいフィルドビアを有する配線基板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】
【０００８】
本発明の配線基板は、第１導体層と絶縁層と第２導体層とを含み、絶縁層を貫通し第１導体層と第２導体層を接続する導電性材料により形成されたフィルドビアを有する配線基板であって、前記フィルドビアは、銀あるいは銀合金からなり、内部気孔が分散してなる。
【０００９】
本発明の配線基板は、第１導体層と絶縁層と第２導体層とを含み、絶縁層を貫通し第１導体層と第２導体層を接続する導電性材料により形成されたフィルドビアを有する配線基板であって、前記フィルドビアは、銅あるいは銅合金からなり、内部気孔が分散してなる。
【００１０】
本発明の配線基板の一態様として例えば、前記フィルドビアに含まれる最大の気孔の直径は、ビア直径の１０％以下である。
【００１１】
本発明の配線基板の一態様として例えば、前記フィルドビアの内部は、空隙率が０．０１〜１０．０％である。
【００１２】
本発明の配線基板の一態様として例えば、前記絶縁層は、樹脂材料、及び無機材料と樹脂材料の混合である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によって得られる配線基板のフィルドビアの気孔形状は略球体となる。気孔が略球体であるので、フィルドビア内部に独立気泡として存在しやすく、外気に曝されてもフィルドビア内部に絶縁層を形成しにくくすることができる。またフィルドビアを貫通するように流れる電流、熱流を遮りにくいので、電気抵抗、熱抵抗を小さくすることができる。また緻密なフィルドビアが得られるので強度が高く断線しにくく、接続信頼性の高いフィルドビアを得ることができる。そして、外気に曝されても劣化しにくいフィルドビアを有し、さらには電気抵抗が小さく、放熱効率が高く、接続信頼性の高いフィルドビアを有する配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の配線基板の製造方法に係る実施形態の一例であって、配線基板の断面図を示し、（ａ）は孔空け工程の断面図、（ｂ）はペースト充填工程の断面図、（ｃ）は乾燥工程の断面図、（ｄ）は含浸工程の断面図、（ｅ）は加熱工程の断面図。
【図２】図１のフィルドビアの形成される過程を示す概念図を示し、（ａ）はペースト充填工程の概念図、（ｂ）は乾燥工程の概念図、（ｃ）は含浸工程の概念図、（ｄ）は加熱工程の概念図。
【図３】形成されたフィルドビアの走査電子顕微鏡による断面写真。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る配線基板の好適な実施形態を、図１〜図３に基づいて詳述する。
【００１６】
配線基板１は、少なくとも第１導体層２と第２導体層３からなり、第１導体層２と第２導体層３とはそれぞれ絶縁層４を備え、第１導体層２と第２導体層３との間に第１導体層２の第１絶縁層４ａが介在している。配線基板１は、以下の工程順で製造される。
【００１７】
＜孔空け工程＞（図１（ａ）；ステップＳ１）
孔空け工程Ｓ１では、配線基板（多層基板）１の最外層である第１導体層２と、第１絶縁層４ａに貫通孔５が形成されているが、２層目の第２導体層３には貫通孔５が形成されていない。貫通孔５を形成する方法として、例えばドリル、レザー加工などがあり、一旦形成した第１導体層２または絶縁層４に貫通孔５を空ける方法の他、貫通孔５が空くように第１導体層２または絶縁層４を積層しても良い。
【００１８】
＜ペースト充填工程＞（図１（ｂ）；ステップＳ２）
ペースト工程Ｓ２では、貫通孔５に、例えばスクリーン印刷法等により、粒度分布に少なくとも２つのピークを持つ金属粉６ａと溶剤６ｂとからなるペースト６を充填する。ペースト６として、例えば５０％体積累積径ｄ５０が１μｍのＡｇ粉末と、５０％体積累積径ｄ５０が０．１μｍのＡｇ粉末と、を質量比１：１の割合で混合することにより、大きなＡｇ粒子の隙間に小さなＡｇ粒子の詰まった混合Ａｇ粉末を作製する。そして、この混合Ａｇ粉末をターピネオールに懸濁させることにより、Ａｇペーストを調製する。こうして得られるペースト６を、スクリーン印刷法により貫通孔５に充填し、はみ出したペースト６はスキージを用い除去しておく。このようにしてペースト充填工程Ｓ２が終了する。
【００１９】
ペースト充填工程Ｓ２で使用されるペースト６を構成する金属粉６ａは、銀または銅はであることが好ましい。銀または銅は、融点がシリコン、ＳｉＣなどの半導体の動作温度よりも高いので、溶融、拡散などによる性能劣化を少なくすることができる。また、銅または銀は酸化しにくく電気および熱の良導体であるので、配線基板のフィルドビアとして利用することにより、高い導電性、放熱性、接続信頼性を得ることができる。
【００２０】
ペースト充填工程Ｓ２で使用されるペースト６を構成する溶剤６ｂは、例えば、ポリイミド系、アクリル系、エポキシ系樹脂などの有機バインダー、イソプロピルアルコール、テルピネオール、テトラデカン、トルエンなどの有機溶剤などから構成される。
【００２１】
＜乾燥工程＞（図１（ｃ）；ステップＳ３）
乾燥工程Ｓ３では、ペースト６が充填された配線基板１を加熱しペースト６を乾燥する。乾燥の条件、雰囲気は特に限定されない。乾燥工程Ｓ３では、ペースト６に含まれる溶剤６ｂを除去し、金属粉６ａの粒子間の空隙を小さくしておく。乾燥温度が高いと、溶剤６ｂが除去されるのみではなく金属粒子間で焼結が起こり互いに粒子が接合する。
【００２２】
＜含浸工程＞（図１（ｄ）；ステップＳ４）
含浸工程Ｓ４では、乾燥工程Ｓ３で得られた配線基板１の貫通孔５に有機金属錯体溶液７を浸透させる。充填されたペースト６の気孔内に有機金属錯体溶液７、例えばＡｇ錯体溶液である二シアン化銀カリウム溶液を浸透させる。
【００２３】
有機金属錯体溶液７は、有機銅錯体溶液または、有機銀錯体溶液であることが好ましい。有機金属錯体溶液７が、有機銅錯体溶液または有機銅錯体溶液であると、これらの金属は容易に還元されやすく、金属が析出しやすい。このため得られる銅あるいは銀は導電率、熱伝導率ともに高く、フィルドビアを充填する金属粉を構成する粒子間の接続を強固にし、高い導電性、放熱性、接続信頼性を備えたフィルドビア８を形成することができる。
【００２４】
有機銀錯体溶液は、有機銀錯体と溶媒を混合し、粘度を１〜１０４ｍＰａ・ｓとなるよう調整して、作製される。有機銀錯体にはネオデカン酸銀、オレイン酸銀、リノール酸銀、カプリル酸銀、カプリン酸銀、ミリスチン酸銀、２メチルプロパン酸銀、２メチルブタン酸銀、２エチルブタン酸銀、２エチルヘキサン酸銀などの各種脂肪酸銀塩を、溶媒にはブタノールなどを用いる。
【００２５】
また、有機銀錯体溶液は、例えば銀多孔体内の気孔に浸透させる銀成分を、２５℃における粘度を１〜１０４ｍＰａ・ｓの範囲となるよう濃度調整したものを用いる。銀微粒子を含むペーストなどのように銀成分が固形分で存在するもの含浸する場合と異なり、有機銀錯体溶液として銀成分を銀多孔体の気孔に供給しているため、銀成分が表面の一部の気孔に偏ることなく、多孔体内全体へ均一に供給することができる。本発明により作製できる接合体としてのフィルドビアは、フィルドビア全体で気孔体積の割合が１０．０％以下となる。したがって、従来の配線基板よりも、緻密なフィルドビアを形成できるため、大電流が流れた際の電気抵抗は小さく、そのため発熱源になり難い。また発熱した際の放熱効率も良くなる。
【００２６】
＜加熱工程＞（図１（ｅ）；ステップＳ５）
加熱工程Ｓ５では、含浸工程Ｓ４で得られた配線基板１を加熱し、有機金属錯体溶液７を還元してフィルドビア８を形成する。
【００２７】
加熱工程Ｓ５は、Ｏ（酸素）の結合数が異なる少なくとも２種以上のガスが混合されてなる混合ガス中にて実施され、混合ガスは、熱処理時の温度において以下の（１）および（２）の条件を満たす成分比であることが好ましい。
（１）炭素と酸素とが共存する平衡酸素分圧以上の酸素分圧を生成する
（２）金属粉を形成する金属の金属酸化物のうち、最も標準生成自由エネルギーの小さい金属酸化物と、金属粉を形成する金属とが共存できるような平衡酸素分圧以下の酸素分圧を生成する。
【００２８】
混合ガスが、熱処理時の温度において上記（１）の条件を満たす成分比となるよう構成することは、ペースト６と有機金属錯体溶液７とを含む接合材料中に含まれる有機物を酸化させるのに十分な酸素分圧を雰囲気内に提供する意義がある。これにより、接合材料の熱処理時に、接合材料中に含まれる有機物を酸化させて（燃焼させて）ＣＯ２とし、フィルドビア中に炭化物が残留しないようにすることができる。
【００２９】
一方、前記混合ガスが、熱処理時の温度において上記（２）の条件を満たす成分比となるよう構成することは、金属粉を形成する金属を酸化させるのに必要な酸素が雰囲気内に提供されないようにする意義がある。これにより、接合材料の熱処理時に、金属粉の表面に酸化膜を形成することなく、接合を行うことができる。なお、金属粉を形成する金属の金属酸化物のうち、金属粉表面に最も形成されやすい金属酸化物は、最も標準生成自由エネルギーの小さい金属酸化物である。そのため、上記（２）の条件では、「金属粉を形成する金属の金属酸化物のうち、最も標準生成自由エネルギーの小さい金属酸化物と、金属粉を形成する金属とが共存できる」状態である平衡酸素分圧以下の酸素分圧を生成する条件を採用している。
【００３０】
ここで、前記混合ガスを構成する複数のガスは、それぞれＯ（酸素）の結合数が異なっている。つまり、前記複数のガスは、分子内に含まれうるＯの数がそれぞれ異なっている。混合ガスは、例えば、いずれのガスも分子内にＯを含んでいるが、それぞれのＯの結合数が異なるガスの組み合わせより構成されていても良いし、分子内にＯを含んでいないガスと、分子内にＯを含んでいるガスとの組み合わせより構成することもできる。熱処理時の温度において上記（１）および（２）の条件を満たす成分比であれば、複数のガスの組み合わせは、特に限定されるものではない。また、複数のガスは、Ｏ２と反応して平衡状態をつくることができる。なお、複数のガスは、熱処理時の温度において気体であればよく、常温においては気体であっても液体であってもよい。
【００３１】
上述の混合ガスの成分比を調整することによって混合ガス中の酸素分圧を制御することができるので、酸素ガスを直接用いることなく雰囲気制御がしやすい利点もある。なお、混合ガスの成分比の調整は、混合ガス中におけるガスの体積濃度を調整することなどによって行うことができる。
【００３２】
また、混合ガスは、ＣＯ２とＣＯとが混合されてなることが好ましい。混合ガスがＣＯとＣＯ２との混合ガスである場合、下式（１）に示すように、ＣＯとＣＯ２との成分比を調整することにより、雰囲気内に所定の酸素分圧を提供することができる。
２ＣＯ＋Ｏ２⇔２ＣＯ２・・・（１）
【００３３】
ＣＯ２およびＣＯは安定性が高い。そのため、この場合は、混合ガスの成分比を安定して制御することができ、熱処理時における雰囲気中の酸素分圧を、上記（１）および（２）の条件を満たす範囲に安定させやすくなる。それ故、この場合は、高い強度、熱伝導及び導電性を有するフィルドビアを得やすくなる利点がある。
【００３４】
以下に、前記混合ガスがＣＯ２とＣＯとの混合ガスである場合に、混合ガスを構成するガスの成分比を調整することにより、雰囲気中に所定の酸素分圧を提供できる理由について、より具体的に説明する。
【００３５】
上式（１）において、ＣＯ２の分圧ＰＣＯ２、ＣＯの分圧ＰＣＯ、Ｏ２の分圧ＰＯ２とすると、式１の平衡定数Ｋｐｃは、以下の式（２）となる。
Ｋｐｃ＝［ＰＣＯ２］２／（［ＰＣＯ］２・［ＰＯ２］）・・・（２）
【００３６】
式（２）を以下のように変形すると、下式（３）および下式（４）が得られる。
ｌｏｇＫｐｃ＝２ｌｏｇ［ＰＣＯ２］−２ｌｏｇ［ＰＣＯ］−ｌｏｇ［ＰＯ２］・・・（３）
２ｌｏｇ（［ＰＣＯ２］／［ＰＣＯ］）＝ｌｏｇ［ＰＯ２］＋ｌｏｇＫｐｃ・・・（４）
【００３７】
ｌｏｇＫｐｃは、熱力学の手法により算出することができる固有値である。ｌｏｇＫｐｃが定数であるので、式（４）より、混合ガスの成分比［ＰＣＯ２］／［ＰＣＯ］を調整することにより、［ＰＯ２］を制御することが可能なことがわかる。
【００３８】
上述の「ｌｏｇ」とは、１０を底とする対数(常用対数)を示す。また、「成分比」は、混合ガスの「成分比」(モル比)を示している。気体のみの関与する成分比であるので、混合ガスの「分圧」と同義である。
【００３９】
加熱工程Ｓ５の方法の実施形態として、例えば配線基板１をオーブンの熱処理空間に配置し、ＣＯ２とＣＯとが混合されてなる混合ガス中にて熱処理を行う。この際、熱処理は、５０℃にて５分間、１００℃にて５分間、１５０℃にて５分間、２００℃にて３０分間順に加熱する。また、ＣＯ２とＣＯとが混合されてなる混合ガスにおけるＣＯ濃度は体積比で５０ｐｐｂである。
【００４０】
２００℃において、上記（１）条件における炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ２）とが共存する平衡酸素分圧以上の酸素分圧を生成する成分比、上記（２）条件に相当するＣｕＯ２とＣｕとが共存できるような平衡酸素分圧以下の酸素分圧を生成する成分比となっている。その理由は以下の通りである。
【００４１】
すなわち、熱処理時の温度が２００℃の場合、Ｃの酸化（Ｃの燃焼）反応は、主に下式（５）によって生じる。したがって、この場合は、下式（５）の反応を考慮すればよいことになる。
Ｃ＋Ｏ２⇔ＣＯ２・・・（５）
【００４２】
上式（５）の反応において、上記（１）条件における炭素（Ｃ）と酸素（Ｏ２）とが共存する平衡酸素分圧Ｐ（１）は、−４３．６１[常用対数値]となる。
【００４３】
また、熱処理時の温度が２００℃の場合、金属粉を形成するＣｕの酸化物である酸化銅のうち、最も標準生成自由エネルギーの小さい酸化銅は、ＣｕＯ２であり、Ｃｕの酸化反応は、主に下式（６）によって生じる。したがって、この場合は、下式（６）の反応を考慮すればよいことになる。
２Ｃｕ＋２Ｏ２⇔２ＣｕＯ２・・・（６）
【００４４】
上式（６）の反応において、上記（２）条件に相当するＣｕＯ２とＣｕとが共存する平衡酸素分圧Ｐ（２）は、−２９．７７[常用対数値]となる。
【００４５】
そうすると、熱処理時の温度を２００℃とし、金属粉を形成する金属としてＣｕを用いる場合、混合ガスは、前記熱処理時の温度において、平衡酸素分圧Ｐ（１）以上、平衡酸素分圧Ｐ（２）以下の範囲内の酸素分圧ＰＯ２を生成する成分比であればよいことになる。本実施形態では、混合ガスは、ＣＯ２とＣＯとが混合されている。そのため、上述したように、混合ガスの成分比［ＰＣＯ２］／［ＰＣＯ］を調整し、平衡酸素分圧Ｐ（１）以上、平衡酸素分圧Ｐ（２）以下の範囲内の酸素分圧ＰＯ２を生成させるようにすればよいといえる。本実施形態では、ＣＯ２とＣＯとの混合ガス中におけるＣＯの体積濃度を調整することにより、混合ガスの成分比の調整を行っている。
【００４６】
具体的には、熱処理時の温度が２００℃の場合、上記（１）条件における平衡酸素分圧Ｐ（１）を生成する成分比［ＰＣＯ］／［ＰＣＯ２］は、１２．２９×１０−６である。ＣＯの比率は圧倒的に小さいので、この成分比を与えるＣＯ濃度は、体積比で１２ｐｐｍと考えてよい。一方、上記（２）条件における平衡酸素分圧Ｐ（２）を生成する成分比［ＰＣＯ］／［ＰＣＯ２］は、１．４７×１０−１２である。ＣＯの比率は圧倒的に小さいので、この成分比を与えるＣＯ濃度は、体積比で１．４ｐｐｔと考えてよい。このことから、熱処理時の温度が２００℃の場合、混合ガス中のＣＯ濃度を、体積比で１．４ｐｐｔ〜１２ｐｐｍの範囲内とすれば、混合ガスが、平衡酸素分圧Ｐ（１）以上、平衡酸素分圧Ｐ（２）以下の範囲内の酸素分圧ＰＯ２を生成可能となる。
【００４７】
なお、ここではＣＯ２に対してＣＯの成分比が圧倒的に小さいので、「濃度」の概念で取り扱い易いよう「［ＰＣＯ２］／［ＰＣＯ］」に変えて「［ＰＣＯ］／［ＰＣＯ２］」で記載してある。「［ＰＣＯ］／［ＰＣＯ２］」は「［ＰＣＯ２］／［ＰＣＯ］」の逆数である。
【００４８】
以上の理由により、本例では、ＣＯ濃度が体積比で５０ｐｐｂである混合ガスを準備した。なお、前記と異なる混合ガス成分を用いる場合や熱処理時の温度が異なる場合などは、前記と同様の考え方によって上記（１）および（２）の条件を満たす成分比の混合ガスを準備すればよい。
【００４９】
なお、実施形態では、含浸工程Ｓ４および加熱工程Ｓ５を２回ずつ繰り返した。含浸工程Ｓ４および加熱工程Ｓ５を繰り返す場合、加熱工程Ｓ５の後に含浸工程Ｓ４を行い、交互に処理される。また、加熱工程Ｓ５では、密度を高めるために、貫通孔に充填され、有機金属錯体溶液の含浸された金属粉を加圧しながら加熱しても良い。
【００５０】
このような製造工程によって、電気抵抗が小さく、放熱効率が高く、接続信頼性の高いフィルドビア８を有する配線基板１を提供することができる。  
【００５１】
加熱工程Ｓ５の温度範囲は、２００〜３００℃の内であることが好ましい。２００℃以上であると、金属粉どうしが焼結しやすくすることができる。また、３００℃以下であると、高い温度に曝されないので配線基板１に使用する材料の選択肢を広げることができる。また配線基板１にあらかじめ部品を実装することができ、埋め込み部品を使用しやすくすることができる。
【００５２】
また、加熱工程Ｓ５の温度は、接合強度向上などの観点から、好ましくは２１０℃以上、より好ましくは２１５℃以上、さらに好ましくは２２０℃以上、さらにより好ましくは２２５℃以上とすることができる。加熱工程Ｓ５の温度は、被接合物の劣化抑制などの観点から、好ましくは２９０℃以下、より好ましくは２８５℃以下、さらに好ましくは２８０℃以下、さらにより好ましくは２７５℃以下とすることができる。なお、加熱工程Ｓ５の熱処理時間は、前記熱処理時の温度で例えば、０．５〜４時間程度とすることができる。
【００５３】
上述の配線基板１の製造工程によって形成されるフィルドビア８は、銀あるいは銀合金からなり、または、銅あるいは銅合金からなり内部気孔が分散している。そして、フィルドビア８に含まれる最大の気孔の直径は、ビア直径の１０％以下であり、フィルドビアの内部は、空隙率が０．０１〜１０．０％である。
【００５４】
上述の製造工程によれば、形状が不定形でそれぞれが連結した気孔を有する金属の多孔体を形成した後、その気孔内に有機金属錯体溶液７を浸透させ、加熱によって有機金属錯体溶液７より金属を析出させてフィルドビア８を形成する。その際、有機金属錯体由来の金属は、不定形状の気孔内で表面エネルギーを最小、すなわち気孔の表面積を最小となるように析出するため、本発明によって得られる配線基板１のフィルドビア８の気孔形状は略球体となる。気孔が略球体であるので、フィルドビア８内部に独立気泡として存在しやすく、外気に曝されてもフィルドビア８内部に絶縁層を形成しにくくすることができる。またフィルドビアを貫通するように流れる電流、熱流を遮りにくいので、電気抵抗、熱抵抗を小さくすることができる。また緻密なフィルドビアが得られるので強度が高く断線しにくく、接続信頼性の高いフィルドビア８を得ることができる。そして、外気に曝されても劣化しにくいフィルドビアを有し、さらには電気抵抗が小さく、放熱効率が高く、接続信頼性の高いフィルドビアを有する配線基板１を提供することができる。
【００５５】
本発明の配線基板１は、第１導体層２と第２導体層３と絶縁層４とを有し、絶縁層４は第１導体層２と第２導体層３との間にある。絶縁層４には第１導体層２と第２導体層３を接続するフィルドビア８を有している。フィルドビア８によって第１導体層と第２導体層とが導通し、フィルドビア８が電気および熱の流路となっている。
【００５６】
少なくとも第１導体層２と絶縁層４に貫通孔５を形成する孔空け工程Ｓ１と、粒度分布に少なくとも２つのピークを持つ金属粉６ａと溶剤６ｂとからなるペースト６を、貫通孔５に充填するペースト充填工程Ｓ２とを有している。２つのピークを持つ金属粉６ａを充填するので、絶縁層４に形成された貫通孔５に高い充填密度で金属粉６ａを充填することができる。
【００５７】
また、ペースト充填工程Ｓ２では、金属粉６ａがランダムに充填されていくので、金属粉６ａの形成する隙間は不定形の形状となる。不定形の隙間に含浸された有機金属錯体溶液７は、乾燥していく過程で表面積を小さくするように溶剤６ｂが輝散していくので、表面積の小さな略球形の気孔が得られる。このため、元々の粒子間の接触面積を大きくでき、熱、電流などを遮る気孔を少なくすることができる。貫通孔５に形成されたフィルドビア８は、第１導体層２と第２導体層３間を流れる熱および電流の抵抗を小さくすることができる。
【００５８】
さらにペースト充填工程Ｓ２で得られたペースト６が充填された配線基板１を加熱し、ペースト６を乾燥させる乾燥工程Ｓ３を有しているので、ペースト６に含まれる溶剤６ｂを揮散させ、金属粉６ａの充填密度をさらに高めることができる。また、乾燥した金属粉６ａは、貫通孔５の中に埋まっているので露出部分が少ない上に、側面が貫通孔５の壁面に保持され飛散しにくいので製造段階での配線基板１を容易に取り扱うことができる。
【００５９】
含浸工程Ｓ４では、ペースト充填工程Ｓ２で貫通孔５に埋められた金属粉６ａの隙間に浸透させるように、有機金属錯体溶液７を浸透させる。貫通孔５に金属粉６ａを充填し、低温での熱処理を行いながら金属粉６ａを溶融させることなく緻密なフィルドビア８を形成することができるので、リセスができにくい。
【００６０】
加熱工程Ｓ５では、含浸された有機金属錯体溶液７は、金属に還元される。また、加熱工程Ｓ５では、リセスができにくいため、導電ペーストを用いながら、絶縁層４を劣化させないように低温での熱処理によって、高い導電性、放熱性、接続信頼性を備えたフィルドビア８を形成する配線基板１を提供することができる。
【００６１】
配線基板１の製造工程では、形状が不定形でそれぞれが連結した気孔を有する金属の多孔体を形成した後、その気孔内に有機金属錯体溶液７を浸透させ、加熱によって有機金属錯体溶液７より金属を析出させてフィルドビア８を形成する。その際、有機金属錯体由来の金属は、不定形状の気孔内で表面エネルギーを最小、すなわち気孔の表面積を最小となるように析出するため、本発明によって得られる配線基板１のフィルドビア８の気孔形状は略球体となる。また、気孔が略球体であるので、フィルドビアを貫通するように流れる電流、熱流を遮りにくいので、電気抵抗、熱抵抗を小さくすることができる。
【００６２】
そして、緻密なフィルドビア８が得られるので強度が高く断線しにくく、外気に曝されても劣化しにくく、電気抵抗が小さく、放熱効率が高く、接続信頼性の高いフィルドビア８を有する配線基板１を提供することができる。
【００６３】
配線基板１の絶縁層４は、樹脂材料からなることが好ましい。本発明は、低温の熱処理で、熱伝導率、導電率が高く、接続信頼性の高いフィルドビア８が得られるので絶縁層４が樹脂材料である配線基板１にも適用することができる。また、樹脂基板は、ビルトアップして製造することができるので、複雑な形状に対応することができる。また、樹脂材料は、セラミックに比べ周波数特性がよいので、周波数特性に優れた配線基板１を提供することができる。樹脂材料とは、特に限定されず、エポキシ樹脂、ポリプロピレン、ポリテレフタレート、ベークライトなど特に限定されない。また、絶縁層４は、複合材であっても良く、ガラス繊維、セラミック骨材などを含有していても良い。また、樹脂材料、及び無機材料と樹脂材料の混合であって良い。
【００６４】
上述の配線基板１は特に限定されない。両面板、多層基板などどのようなものでも利用できる。多層基板である場合には、第１導体層２、第２導体層３および絶縁層４の位置は特に限定されない。第１導体層２または第２導体層３が最外層であっても内層であっても良い。また、第１導体層２または第２導体層３の材質は特に限定されないが、銅であることが好ましい。銅は導電性が高い上に、標準酸化還元電位が高いので、酸化されにくい。このため、製造段階でペースト６の有機成分が酸化されたときに第２導体層３の表面酸化を起こしにくく、フィルドビア８と第１導体層２または第２導体層３の接続を強固にすることができる。
【００６５】
図３は、実施形態の方法により形成されたフィルドビアの走査電子顕微鏡による断面写真を示す。本写真から、表面積の小さな略球形の気孔がフィルドビア内に形成されていることが理解される。
【００６６】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係る配線基板は、高い温度に曝されないので配線基板に使用する材料の選択肢を広げる分野およびパワー半導体モジュールなどの接合部位等、高い導電性や放熱性を要求する配線基板の用途に適用可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１：配線基板
２：第１導体層
３：第２導体層
４：絶縁層
４ａ：第１絶縁層
５：貫通孔
６：ペースト
６ａ：金属粉
６ｂ：溶剤
７：有機金属錯体溶液
８：フィルドビア
【図１】
2015126032.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015126032.tif 000005