(57)【要約】【課題】ガラス織布を補強材に持つプリプレグ材料に、導電性ペーストを充填して層間の導通を実現する配線基板作製プロセスにおいて、熱プレス中に導電性ペーストが織布の隙間に流れる不具合を防止する。【解決手段】ガラス織布１を補強材に持つプリプレグ材料と、前記プリプレグ材料の厚さ方向に空けられた複数の貫通穴に充填された導電性ペースト２からなる配線板材料において、前記織布面内の隣り合う縦糸間の距離と隣り合う横糸間の距離のうち、少なくとも一方が前記貫通穴の直径の１０分の１以下である事を特徴とする配線板材料を用いて、前記課題を解決する。  このような配線板材料を用いると、熱プレス中において、配線板材料面内の全ての導電性ペーストが織布によって保持されて、ペーストが流れる事がなくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
織布を補強材に持つプリプレグ材料と、前記プリプレグ材料の厚さ方向に空けられた複数の貫通穴に充填された導電性ペーストからなる配線板材料において、前記織布面内の隣り合う縦糸間の距離と隣り合う横糸間の距離のうち、少なくとも一方が前記貫通穴の直径の１０分の１以下である事を特徴とする配線板材料。
【請求項２】
織布がガラス織布である、請求項１に記載の配線板材料。
【請求項３】
織布を補強材に持つプリプレグ材料に貫通穴を空ける工程と、前記貫通穴に導電性ペーストを充填する工程と、前記プリプレグ材料の両面に導体層を積層する事により積層体を構成する工程と、前記積層体を加圧・加熱する工程とを少なくとも備えた配線基板の製造方法において、前記織布面内の隣り合う縦糸間の距離と隣り合う横糸間の距離のうち、少なくとも一方が前記貫通穴の直径の１０分の１以下である事を特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項４】
織布を補強材に持つプリプレグ材料に貫通穴を空ける工程と、前記貫通穴に導電性ペーストを充填して配線板材料を作製する工程と、両面基板・または多層基板の少なくとも片面に前記配線板材料を積層する事により第１積層体を構成する工程と、前記第１積層体の少なくとも片面に導体層を積層する事により第２積層体を構成する工程と、前記第２積層体を加圧・加熱する工程とを少なくとも備えた配線基板の製造方法において、前記織布面内の隣り合う縦糸間の距離と隣り合う横糸間の距離のうち、少なくとも一方が前記貫通穴の直径の１０分の１以下である事を特徴とする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、電子機器に利用される配線基板材料の構造と配線基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高機能化に伴って、安価な高密度配線基板の供給が要望されている。このような要望に対し、特許文献１には、任意の配線層の任意の位置を導電性ペーストで接続できる全層インナービアホール構造を採用した樹脂多層基板の製造方法と構造が報告されている。この配線基板の製造方法では、まず両面に離型性フィルムを備えた被圧縮性の絶縁体層（アラミドエポキシプリプレグ）に貫通穴を空ける。次に貫通穴に導電性ペーストを充填し、離型性フィルムを剥離し、両側に銅箔を積層する。次に熱プレスで加熱加圧して、銅箔と絶縁体を密着させ、絶縁体層と導電性ペースト中の樹脂を硬化させ、導電性ペーストと銅箔の電気的接続を達成する。次に両面に回路パターンを形成すると、両面基板が完成する。さらにこの両面基板の両面に、同様に導電性ペーストを充填した絶縁体層を積層し、その両面にさらに銅箔を積層し、熱プレスを行い、両面を回路パターニングする事で４層基板が完成する。同様のプロセスを繰り返す事で、全層インナービアホールを備えた樹脂多層基板を作製する事ができる。
【特許文献１】特許第２６０１１２８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００３／００９６６０号公報
【特許文献３】特開２００２−２０８７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記した技術は、絶縁体層にアラミドエポキシプリプレグを用いていたが、剛性・吸湿性・コストの面から考えると、ガラスエポキシプリプレグを用いる事が望ましい。このガラスエポキシプリプレグは、一般的に、補強材であるガラス織布に樹脂を含浸させた材料である。本発明者等の検討の結果、ガラスエポキシプリプレグを用いると、アラミドエポキシプリプレグには無かった問題が発生する。このガラスエポキシプリプレグを用いて前記の様な多層基板を作製すると、熱プレス中に導電性ペーストが、ガラス織布の密度の小さい方向に樹脂と共に流れ出てしまい、銅箔と導電性ペーストの電気的接続が達成できないインナービアホールが発生するのである。この現象を、図３と図４を用いて詳細に説明する。
【０００４】
図３は従来技術における配線基板作製の工程断面図であり、材料としてガラスエポキシプリプレグを用いた場合の図である。図３（ａ）はガラスエポキシプリプレグ１８を示しており、ガラス織布１１に樹脂１３が含浸されている。次に図３（ｂ）に示すように、カバーフィルムであるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム１４をラミネートする。次に図３（ｃ）に示すようにＣＯ2レーザーで貫通穴１５を空ける。この貫通穴１５に、スクリーン印刷などの方法で導電性ペースト１２を充填する（図３（ｄ））。次にカバーフィルム１４を剥離したのが図３（ｅ）であり、その平面図を示したのが図４である。
【０００５】
図４は便宜上、プリプレグの補強材であるガラス織布１１と、導電性ペースト１２の位置関係を示している。ガラス織布１１は、縦糸１９と横糸２０で織られている。図４に示すように、ガラス織布１１には通常バスケットホールと呼ばれる、ガラス織布の縦糸も横糸も存在しない場所１７がある。当然導電性ペースト１２の中には、バスケットホール１７に接する物が発生する。図３（ｅ）は、特にその様な構造になっている導電性ペースト部の断面図を示している。次に図３（ｆ）に示すように、上下に銅箔１６を重ね、熱プレスで加熱・加圧する。すると、プリプレグ中の樹脂１３が溶融・流動するのに併せて、導電性ペースト１２がバスケットホール１７の方向へ流れて行く現象が起こる。その結果、銅箔１６と導電性ペースト１２に充分な圧力がかからず、電気的接続が実現できなくなる。
【０００６】
アラミドプリプレグは一般的に補強材が不織布であり、プリプレグ中に補強材が均一に存在しているので、このような不具合は起こりにくい。前記ペースト流れの現象のせいで、ガラスエポキシプリプレグを用いた場合、歩留まりが向上しにくい事が問題であった。
【０００７】
参考として、このような課題を解決する発明にＷＯ２００３／００９６６０がある。この発明では、以下の４つの方法を用いてペースト流れの解決を試みている。
(1)樹脂が流動しにくい様に樹脂の硬化度合いを設計する。
(2)レーザー加工時に補強材の繊維同士を融着させ、繊維間からのペーストの滲み出しを防止する。
(3)ペースト充填後に基材の厚みを減少させ、基材つら位置からのペースト突出量を増やす事により、ペーストが流れたとしてもペースト部に必要な圧力がかかり、電気的接続を達成できる。
(4)レーザー加工時に、貫通穴周辺に低流動層を設ける事で、ペースト流れを抑制する。
【０００８】
しかし、以上の方法は、以下の理由で現実的な解決には至っていない。
(1)樹脂の流動を抑えると、多層基板を作製する場合、内層パターンの凹部を樹脂で埋め込む事ができなくなり、空隙が出来る不良が出来易くなる。
(2)繊維の密度が高い部分にはバリア層が出来るかもしれないが、繊維の存在しない部分にはやはりペーストが流れる可能性が残っている。
(3)ペースト流れ自身が解決されている訳ではない。突出量が大きいので、ペーストが多少流れたとしても導電性ペーストビア部に圧縮がかかり、電気的に接続ができるという対症療法である。場合によってはペースト流れ量が大きくなり、ショート不良が起きる事も想定される。
(4)実際には、レーザー加工を行う一瞬において、ペースト流れを防止する程まで熱硬化性樹脂が硬化するとは考えられない。
【０００９】
また参考として、特開２００２−２０８７６３を挙げておく。この発明における課題は以下の様である。補強材の密度の低い部分（バスケットホール部）に作製された貫通穴に充填された導電性ペーストは、熱プレス中に横方向に拡がってしまい、プレス中に圧力が十分かからず、接続抵抗が高くなる。一方、補強材の密度の高い部分（縦糸と横糸の交差部）に作製された導電性ペーストは、周囲の補強材によって熱プレス時の拡がりが抑えられ、接続抵抗値は低くなる。その結果、補強材面内の密度分布に従って、接続抵抗値がばらついてしまう。この発明では、配線基板の面内で接続抵抗値がばらつく事が課題であるが、プレス中に導電性ペーストが拡がってしまうという部分は本発明と同じ問題である。
【００１０】
この課題に対し、補強材の密度の高い領域に設けられたインナービアホールの断面積を、補強材の密度の小さな部分に設けられたインナービアホールの断面積よりも小さくする事で解決している。インナービアホールの断面積を小さくすると、当然接続抵抗値は高くなる。その結果、前記補強材の密度の高い領域に設けられた導電性ペーストビアの接続抵抗は、前記バスケットホール部の拡がった導電性ペーストビアの接続抵抗と同程度になり、配線基板面内の接続抵抗ばらつきが小さくなるという事である。
【００１１】
しかし、この発明もペースト流れ自身が解決されている訳ではなく、貫通穴のサイズを変える事で、強引に面内の接続抵抗を揃えるという対症療法である。ペーストは依然として拡がっているのであり、ペーストが拡がればやはりショートに繋がる可能性がある。また、配線基板のファイン化の流れの中で、小径のビア接続が求められている今、ビア径が拡がるという事はデメリットとなる。
【００１２】
以上より、補強材がガラス織布であるガラスエポキシプリプレグを用いた場合に、プリプレグ全面の導電性ペースト部分において、ペースト流れを解決する現実的な方法が未だ存在しない事が課題であった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題に対し、本発明では、前記導電性ペーストを用いた配線板を作製するに当たって、次の様な構造を持つ配線板材料を用いる事で解決した。
【００１４】
織布を補強材に持つプリプレグ材料と、前記プリプレグ材料の厚さ方向に空けられた複数の貫通穴に充填された導電性ペーストからなる配線板材料において、前記織布面内の隣り合う縦糸間の距離と隣り合う横糸間の距離のうち、少なくとも一方が前記貫通穴の直径の１０分の１以下である事を特徴とする配線板材料である。
【発明の効果】
【００１５】
前記の配線板材料を用いると、熱プレス中において、プリプレグ面内に充填されたほぼ全ての導電性ペーストが補強材である織布によって保持され、導電性ペーストがバスケットホールへ流れ出る不具合が防止できる。また導電性ペーストをガラス織布で強く保持する事が出来、銅箔と導電性ペーストの間に充分に圧力がかかり、銅箔と導電性ペーストの電気的接続を良好に達成する事ができる。また、導電性ペーストビア周辺において、ガラスが存在する割合が高くなり、ビア周囲のＺ方向の熱膨張率が小さくなり、熱ストレス時に起こりやすいビアと導体の剥離不良がなくなる。またガラスとペーストのタック性により、貫通穴からペーストが抜ける不具合もなくなる。またプリプレグ面内の貫通穴のサイズが均一になり、配線基板面内の接続抵抗ばらつきは大幅に小さくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施の形態）
図１と図２を用いて本発明の実施の形態を説明する。図２は本発明における配線基板作製の工程断面図である。図２（ａ）にガラスエポキシプリプレグ７を示す。このガラスエポキシプリプレグ７は補強材としてガラス織布１を用いており、樹脂３が含浸されている。なお、補強材の織布はガラス織布に限定される事は無く、無機繊維・有機繊維からなる織布であれば何でもよい。このガラス織布として、可能な限り布地に隙間が無いガラス織布を用いる事が重要である。次に図２（ｂ）に示すように、カバーフィルムであるＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルム４をラミネートする。次に図２（ｃ）に示すように、ＣＯ2レーザーで貫通穴５を空ける。なお、貫通穴作製方法はレーザー加工・ドリル加工など方法を問わない。次に図２（ｄ）に示すように、スクリーン印刷等の方法で、貫通穴に導電性ペースト２を充填する。次にカバーフィルム４を剥離したのが、図２（ｅ）である。
【００１７】
ここで、前述のように布地に隙間の少ないガラス織布を用いておくと、貫通穴に導電性ペーストを充填した時点において、プリプレグ面内のほぼ全ての導電性ペーストビアが、ガラス織布の密度の高い領域に作製された構造となる。図１にその模式図を示す。図１は図２（ｅ）の平面図である。ガラス織布１は、縦糸９と横糸１０で織られている。このガラス織布１は、隣り合う縦糸間の距離と隣り合う横糸間の距離のうち少なくとも片方、好ましくは両方が充分に小さい。その結果、面内全ての導電性ペースト２が周囲をガラス織布１で囲まれた構造となる。この配線板材料の構造が、本発明の最大のポイントである。
【００１８】
次に図２（ｆ）に示すように上下に銅箔６を重ね、熱プレスで加熱・加圧し、銅箔６とプリプレグ７を密着させ、プリプレグ７と導電性ペースト２中の樹脂を硬化させ、銅箔６と導電性ペースト２の電気的接続を実現する。
【００１９】
ここで前記の様な配線板材料の構造を用いると、面内全ての導電性ペースト２はバスケットホールに接していないので、熱プレス中に樹脂３と共に流れる不具合がなくなる。また周囲をガラス織布１で保持されているので、熱プレスによる加圧時も導電性ペースト２が横に拡がらず、導電性ペーストに充分な圧力がかかり、銅箔６と導電性ペースト２の電気的接続が配線基板全面において良好に実現されるのである。
【００２０】
なお、隙間の少ないという表現に関して、説明を加えておく。一般的に、ガラス織布は縦糸と横糸が規則正しく並んでいる。よって糸間の距離、言い換えると隣り合う糸の間のガラス繊維の存在していない部分の幅の長さは、縦糸間、横糸間ともに織布面内で一定である。本発明者の検討の結果、縦糸間の距離と横糸間の距離のうち、少なくとも一方が貫通穴の直径の１０分の１以下であれば、大幅なペースト流れは起こらず、織布によるペーストの保持効果は充分現れ、導電性ペーストによる電気的接続が良好に実現できる事が分かった。織布面内には、例外として局所的に糸間のギャップ長の大きい場所も存在する。しかし、面内の平均的な糸間の距離が前記の範囲に入っていれば、配線板材料のほぼ全面においてペースト流れを防止できる。
【００２１】
このようなガラス織布として、高開繊処理が施されたガラス織布を用いる事が有効である。高開繊処理というもは、ガラス織布の厚みを面内で平均化させる為の処理である。具体的には、ガラス織布を織るための糸自体を扁平にさせたり、織った織布の水流などで圧力をかけ、織布の厚みムラをなくすなどの処理の事である。
【００２２】
このような高開繊のガラス織布の本来の目的は、ガラス織布の厚みを均一にし、レーザー加工で作製するビア穴径を安定させる事であるが、本発明において、導電性ペーストを保持する為という他用途に転用した所がポイントである。
【００２３】
このように、高開繊ガラス織布を用いて、面内のほぼ全ての導電性ペーストが補強材であるガラス織布に囲まれている構造を用いて作製された基板８（図２（ｆ））は、基板全面の導電性ペーストビア部において導電性ペーストと銅箔の電気的接続が従来に比べて非常に良好に実現される。
【００２４】
また副次的な効果も非常に多い。面内の貫通穴の大きさが均一になるので、基板面内の接続抵抗も均一となり、電気回路の誤動作を起こしにくくなる。また、織布が特にガラス材料である場合、さらに効果が多くなる。ガラスの密度の高い領域に空けられた貫通穴を観察すると、穴周辺に微細なガラスのバリが出ている。ペーストを充填した時に、このバリによってペーストと穴壁の接触面にタック性が生じ、導電性ペーストが貫通穴から抜け落ちる事無く、良好に保持されるという効果が生じる。
【００２５】
また、ガラス材料を用いた場合、完成した配線基板の信頼性という点でも効果がある。導電性ペーストビアの周囲が樹脂リッチであると、熱ストレス時にビアの周囲がＺ方向に大きく膨張し、導体とビアを剥離させる不具合が起こりやすい。本発明において、織布がガラス材料である場合、ビアの周囲はガラスの存在する割合が高くなるので、Ｚ方向の熱膨張が小さくなり、前記のような不具合が起こりにくくなる。
【００２６】
なお、こうしてできた図２（ｆ）の基板８は、フォトリソグラフィーなどの手法を用いて導体パターンを形成し、配線基板として用いられる。また、本発明の内容は、多層基板を作製する際にも利用できる。例えば、本発明またはその他の方法を用いて作製された両面基板または多層基板の上下両面に、図２（ｅ）に示すような配線板材料を積層し、さらにその上下両面に銅箔を積層し、熱プレスを行って多層化を行う。当然このような場合にも、導電性ペーストと、その導電性ペーストが接する上下の導体層との電気的接続は、従来のバスケットホールが存在するガラス織布を用いた場合に比べて大幅に向上し、完成した多層基板の歩留まりも大幅に向上する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上の様に、本発明における配線板材料の構造・配線板の作製方法を用いると、完成した両面基板・多層基板の歩留まりが大幅に向上する。また配線基板の信頼性も大幅に向上し、高品質な配線基板を安定して供給できるようになるという意味で、産業上の利用可能性は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態における配線基板材料の平面図
【図２】本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を示す工程断面図
【図３】従来の配線基板の製造方法を示す工程断面図
【図４】従来の配線基板材料の平面図
【符号の説明】
【００２９】
１  ガラス織布
２、１２  導電性ペースト
３、１３  樹脂
４、１４  カバーフィルム
５、１５  貫通穴
６、１６  銅箔
７、１８  プリプレグ
８  基板
９  縦糸
１０  横糸
１１  ガラス織布
１７  バスケットホール
１９  縦糸
２０  横糸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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