(57)【要約】【課題】ファインパターンの形成が容易で、生産工程が単純で設備費や生産コストが少ない多層配線基板、及びその製造方法を提供する。【解決手段】結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に、配線基板の回路パターンを導電性金属ペーストによりインクジェット法で描画形成し、この回路パターンが形成された配線基材が複数、積層され、これらの配線基材同士が熱融着により接着一体化されかつ結晶化されるとともに、各配線基材間を電気的に接続する配線は、導電性金属ペーストを硬化してなる導電材により構成されていることを特徴とする多層配線基板。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に、配線基板の回路パターンを導電性金属ペーストによりインクジェット法で描画形成し、この回路パターンが形成された配線基材が複数、積層され、これらの配線基材同士が熱融着により接着一体化されかつ結晶化されるとともに、各配線基材間を電気的に接続する配線は、導電性金属ペーストを硬化してなる導電材により構成されていることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記各配線基材間を電気的に接続する配線が、インクジェット法を利用して、導電性金属ペーストにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記絶縁基材は、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物を溶融混練し急冷製膜して得られた非晶性フィルムからなり、
該非晶性フィルムのガラス転移温度と結晶化開始温度との差が３０℃以上かつ６０℃未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記回路パターンが形成された配線基材の表面、及び／又は当該配線基材に隣接して配置される層間接続用基材表面に、基材よりも軟化温度が低い接着樹脂層が０〜５ミクロンの厚みで形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の多層配線基板
【請求項５】
接着樹脂層が非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする樹脂からなることを特徴とする請求項４記載の多層配線基板。
【請求項６】
結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材の一主面に配線基板の回路パターンの描画形成を導電性金属ペーストによりインクジェット法で行ない、その後加熱処理を施して回路パターンが形成された配線基材を形成し、次いで、貫通孔に導電性金属ペーストを充填して配線基材とし、次いで、これらの配線基材を積層し一体化することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項７】
貫通孔に、インクジェット法を利用して、導電性金属ペーストを充填して配線基材とすることを特徴とする請求項６記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項８】
前記複数の配線基材を積層し一体化する際の積層温度は、前記熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度以上かつ結晶融解温度未満であることを特徴とする請求項６又は７記載の多層配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板及びその製造方法に関し、特に、回路を形成した複数の配線基材を積層してなる高密度が可能な基板として好適な多層配線基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型・軽量・高速・高機能化の要求に応えるため、プリント配線板に実装する半導体の集積度が高まり、ピン数の増加および各半導体同士の配置間隔（ピッチ）も減少し、多層配線板への高機能化の要望は日々に高まっている。
【０００３】
このような状況の中で使用されている多層配線板は、エポキシ樹脂等を繊維に含浸したプリプレグを絶縁材料とする樹脂基板からなるものであり、銅張積層板に形成した電気回路の各層間の接続を可能とするために、層厚方向にビアホール（Ｖｉａ  ｈｏｌｅ；部品を挿入しないメッキされたスルーホール）またはスルーホールと呼ばれる穴径０．３〜１．２ｍｍ程度の貫通穴を有するものである。
【０００４】
多層配線板のスルーホールの形成密度は、前述のような高機能化の要望に伴って高まり、配線ピッチが例えば５０〜１５０μｍという高配線密度に対応するために、ドリル穴開け加工によってスルーホールを形成することが多層配線板の回路の高密度化の要望に対する障害になった。
【０００５】
このような問題に対処するために、ミクロン単位の微小穴径のビアホール等のスルーホールを形成したビルドアップ層を有する多層配線板が開発されている。
【０００６】
ビルドアップ層を有する多層配線板は、予め所要数のスルーホールを形成した通常の配線板をベース（基板・コア層）とし、レーザー加工またはエッチングによって微小径ビアホールを形成した銅箔付き樹脂フィルム（ビルドアップ層）を前記のベースに重ねて接着一体化するか、または全層のすべてを微小径のビアホールを形成したビルドアップ層を積層して形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来の多層配線板は、コア層とプリント配線されたビルドアップ層の接着状態を確実にすることが容易でなく、回路パターンがミクロン単位の配線ピッチで形成されている高密度配線のものは配線間に絶縁材料が完全に充填されない場合があり、絶縁材料のいわゆる「内層回路の埋め込み性」が悪くなりやすいという問題がある。
【０００８】
このような問題は、絶縁性などの特性が不均一な製品が製造されることに関連し、プリント配線板の信頼性や不良品の発生による製品の歩留りの低下（製造効率の低下）を招くことにもなる。
【０００９】
上記絶縁材料による高配線密度の内層回路の埋め込み性が不確実であるため、４層を越える多層配線板の材料を一括して積層し、熱融着によって確実に一体化して絶縁の信頼性の高い製品を製造することはできなかった。
【００１０】
上記の課題を解決するため、特定の樹脂組成からなる熱可塑性樹脂を用いた多層配線板が提案されている（例えば特許文献１参照）。
この発明では、結晶融解ピーク温度２６０℃以上のポリアリールケトン樹脂６５〜３５重量％と非晶性ポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなるフィルム状絶縁体を設け、このフィルム状絶縁体に両面貫通孔を形成すると共に貫通孔内に導電性ペーストを充填して積層電気回路の層間接続用熱融着性フィルムを形成し、この層間接続用熱融着性フィルムの片面または両面に導体箔を熱融着しかつ回路形成してフィルム状配線基板を設け、このフィルム状配線基板および前記層間接続用熱融着性フィルムからなる積層材料を複数枚重ねて熱融着により一体化してなる多層配線板としたのである。
【００１１】
しかしながら、従来の３次元実装パッケージの製造ラインは、多量少品種に適した製造ラインであるから、生産設備が大きくなる傾向がある。また、配線基板上に配線回路を形成する際においては、一般にケミカルエッチング（ウェットエッチング）やめっき法等のウェットプロセスが用いられているが、環境負荷の点からも好ましくない。
【００１２】
このウェットプロセスに替わる方法として、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法やディスペンス法等のドライプロセスが挙げられるが、いずれの方法においても、年々進歩する高密度実装の要求からくる高精細かつ高精度な導体配線を実現するには限界がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−２００９７６号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、ファインパターンの形成が容易で、生産工程が単純で設備費や生産コストが少なくてすむ配線パターンの形成方法、多層配線基板、及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題を解消できる多層配線基板、及びその製造方法を見出したものであって、その要旨とするところは、
結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に、配線基板の回路パターンを導電性金属ペーストによりインクジェット法で描画形成し、この回路パターンが形成された配線基材が複数、積層され、これらの配線基材同士が熱融着により接着一体化されかつ結晶化されるとともに、各配線基材間を電気的に接続する配線は、導電性金属ペーストを硬化してなる導電材により構成されていることを特徴とする多層配線基板にある。
【００１６】
また、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材の一主面に配線基板の回路パターンの描画形成を導電性金属ペーストによりインクジェット法で行ない、その後加熱処理を施して回路パターンが形成された配線基材を形成し、次いで、貫通孔に導電性金属ペーストを充填して配線基材とし、
次いで、これらの配線基材を積層し一体化することを特徴とする多層配線基板の製造方法にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の多層配線基板及びその製造方法の各実施の形態について説明する。
多層配線基板の絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂組成物の主成分である、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂は、その構造単位に芳香核結合、エーテル結合およびケトン結合を含む熱可塑性樹脂であり、その代表例としては、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン等がある。なお、ポリエーテルエーテルケトンは、「ＰＥＥＫ１５１Ｇ」、「ＰＥＥＫ３８１Ｇ」、「ＰＥＥＫ４５０Ｇ」（いずれもＶＩＣＴＲＥＸ社の商品名）等として市販されている。
【００１８】
また、非晶性ポリエーテルイミド樹脂は、その構造単位に芳香核結合、エーテル結合およびイミド結合を含む非晶性熱可塑性樹脂であり、特に制限されるものではない。なお、ポリエーテルイミドは、「Ｕｌｔｅｍ  ＣＲＳ５００１」、「Ｕｌｔｅｍ  １０００」（いずれもゼネラルエレクトリック社の商品名）等として市販されている。
【００１９】
上記の熱可塑性樹脂組成物の樹脂組成は、ポリアリールケトン樹脂７０〜２５重量％と、非晶性ポリエーテルイミド樹脂３０〜７５重量％とからなる熱可塑性樹脂組成物１００重量部に対して、無機充填材を２０重量部以上かつ５０重量部以下で混合してなる組成物が好ましい。
【００２０】
ここで、ポリアリールケトン樹脂の含有率を７０〜２５重量％と限定した理由は、含有率が７０重量％を超えると、結晶性が高いために多層化する際の積層性が低下するからであり、また、含有率が２５重量％未満であると、組成物全体としての結晶性自体が低くなり、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であってもリフロー耐熱性が低下するからである。
また、非晶性ポリエーテルイミド樹脂の含有率を３０〜７５重量％と限定した理由は、含有率が３０重量％未満では、結晶性が高いために多層化する際の積層性が低下するからであり、また、含有率が７５重量％を超えると、組成物全体としての結晶性自体が低くなり、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であってもリフロー耐熱性が低下するからである。
【００２１】
上述した熱可塑性樹脂組成物に対して無機充填材を添加することも出来る。
無機充填材としては、特に制限はなく、公知のいかなるものも使用できる。例えば、タルク、マイカ、雲母、ガラスフレーク、窒化ホウ素（ＢＮ）、板状炭カル、板状水酸化アルミニウム、板状シリカ、板状チタン酸カリウム等が挙げられる。これらは１種類を単独で添加してもよく、２種類以上を組合せて添加してもよい。特に、平均粒径が１５μｍ以下、アスペクト比（粒径／厚み）が３０以上の鱗片状の無機充填材が、平面方向と厚み方向の線膨張係数比を低く抑えることができ、熱衝撃サイクル試験時の基板内のクラック発生を抑制することができるので、好ましい。
【００２２】
この無機充填材の添加量は、熱可塑性樹脂組成物１００重量部に対して２０重量部以上かつ５０重量部以下が好ましい。５０重量部を超えると、無機充填材の分散不良の問題が発生し、線膨張係数がばらつき易くなるからであり、また、２０重量部未満では、熱成形時に絶縁基材に寸法収縮が発生するからであり、さらに、線膨張係数を低下させて寸法安定性を向上させる効果が小さく、リフロー工程において線膨張係数差に起因する内部応力が発生し、基板にそりやねじれが発生するからである。
【００２３】
上記の熱可塑性樹脂組成物に対しては、その性質を損なわない程度に、他の樹脂や無機充填材以外の各種添加剤、例えば、安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、核剤、着色剤、滑剤、難燃剤等を適宜添加してもよい。
これら無機充填材を含めた各種添加剤を添加する方法としては、公知の方法、例えば下記に挙げる方法（ａ）、（ｂ）を用いることができる。
【００２４】
（ａ）各種添加剤をポリアリールケトン樹脂及び／または非晶性ポリエーテルイミド樹脂等の基材（ベース樹脂）に高濃度（代表的な含有量としては１０〜６０重量％程度）に混合したマスターバッチを別途作製しておき、これを使用する樹脂に濃度を調整して混合し、ニーダーや押出機等を用いて機械的にブレンドする方法。
（ｂ）使用する樹脂に直接各種添加剤をニーダーや押出機等を用いて機械的にブレンドする方法。
これらの方法の中では、（ａ）の方法が分散性や作業性の点から好ましい。さらに、絶縁基材の表面にはハンドリング性の改良等のために、エンボス加工やコロナ処理等を適宜施しても構わない。
【００２５】
上記絶縁基材にインクジェット法を利用して、導電性金属ペーストにより配線基板の回路パターンの描画形成を行なう必要がある。この回路パターン形成方法は公知の方法（例えば特開２００２−３２４９６６号参照）によればよい。
使用する導電性金属ペーストは、有機溶剤を含む熱硬化性樹脂組成物中に、微細な平均粒子径の金属超微粒子を均一に分散してなる導電性金属ペーストであり、この微細な平均粒子径の金属超微粒子は、その平均粒子径が１〜１００ｎｍの範囲に選択され、金属超微粒子表面は、かかる金属超微粒子に含まれる金属元素と配位的な結合が可能な基として、窒素、酸素、イオウ原子を含む基を有する化合物１種以上により被覆されているものが好適に使用できる。
【００２６】
上記導電性金属ペーストに含有される、微細な平均粒子径の金属超微粒子には、金、銀、銅、白金、パラジウム、タングステン、ニッケル、タンタル、ビスマス、鉛、インジウム、錫、亜鉛、チタン、アルミニウムからなる群より選択される、一種類の金属からなる微粒子、または、２種類以上の金属からなる合金の微粒子が好適に使用できる。
【００２７】
回路パターンの形成方法は上記導電性金属ペーストを微小な液滴として、基板上に噴射・塗布して、前記導電性金属ペーストの塗布膜からなる回路パターンを描画する工程と、描画された導電性金属ペーストの塗布膜を、少なくとも前記熱硬化性樹脂の熱硬化がなされる温度において、加熱処理する工程とを有する。
【００２８】
インクジェット方式による描画手段としては、加熱発泡により気泡を発生し、液滴の吐出を行うサーマル方式の描画手段や、ピエゾ素子を利用する圧縮により、液滴の吐出を行うピエゾ方式の描画手段がある。
【００２９】
本発明の多層配線基板では、上記の回路パターンが形成された配線基材が複数、積層され、これらの配線基材同士が熱融着により接着一体化されかつ結晶化されるとともに、各配線基材間を電気的に接続する必要があり、各配線基材間の配線は、導電性金属ペーストを硬化してなる導電材により構成される必要がある。
この導電材の形成を上記のインクジェット式による描画手段により行っても良い。
【００３０】
前記回路パターンが形成された配線基材の表面、及び／又は当該配線基材に隣接して配置される層間接続用基材表面に、基材よりも軟化温度が低い接着樹脂層が１〜５μｍの厚みで形成されていても良く、これにより回路パターンが付けられた積層材料同士の接合性がより確かになり不良品の発生を防止できるという利点がある。接着樹脂層としては非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする樹脂を使用することが好ましい。
【００３１】
この場合の熱圧着は、絶縁基材を構成する熱可塑性樹脂組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）以上かつ結晶融解温度（Ｔｍ）未満で行うと効果的である。
この熱圧着の条件の一例を挙げると、温度：２２０〜３００℃、圧力：１０〜６０ｋｇ／ｃｍ２である。
その後、最上層基材上に抵抗、コンデンサ、ＳＭＤ等の各種電子部品を搭載し、本実施形態の多層配線基板とする。
【００３２】
また、熱可塑性樹脂組成物及び導体配線の種類や形状を適宜選択することで配線基材の多様化を図ることができ、様々な仕様の配線基材を組み合わせることにより、様々な仕様の層配線基板を容易に実現することができる。
さらに、様々な仕様の配線基材を組み合わせることで、少量多品種という製造形態に適用することができる。また、導電性ペーストにより電気的に接続することにより、ウェットプロセスによる配線形成が不要になり、環境面での負荷が少ない。
【００３３】
【実施例】
次に、実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。この実施例は、本発明の最良の実施形態の一例ではあるが、本発明はこの実施例により限定を受けるものではない。
【００３４】
市販されている銀の超微粒子分散液、銀微粒子１００質量部、アルキルアミンとして、ドデシルアミン１５質量部、有機溶剤として、ターピネオール７５質量部を含む平均粒径８ｎｍの銀微粒子の分散液を利用して、銀超微粒子の導電性金属ペースト（インク）を調製した。
【００３５】
導電性金属インクは、銀微粒子の分散液と、その分散液中の銀微粒子１００質量部当たり、樹脂組成物を形成する各成分として、酸無水物として、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（Ｍｅ−ＨＨＰＡ）を７質量部、熱硬化性樹脂として、多官能液状エポキシ樹脂＋ジシアンジアミドを５質量部、有機溶剤として、プロピレングリコールモノメチルアセテートに固形分濃度が１５パーセントになるように溶解した。
【００３６】
次いで、インクジェット法のプリント・ヘッドのインクカートリッジに、脱気泡処理済みの導電性金属インクを充填した。本実施例では、このインクジェット法のプリント・ヘッドとしてピエゾ方式を用い、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂からなる絶縁機材シート上に線幅２０ミクロン、膜厚３ミクロンの回路を描画し、１００℃で４５分乾燥した。
【００３７】
次いで層間接合部にレーザで貫通孔を形成しバイアホールとし、このバイアホールに導電ペーストを充填し１４０℃で４０分加熱し硬化させた。
【００３８】
さらに上記のようにして作成した４種４枚の配線板を設定温度２３０℃、圧力４０Ｋｇ／ｃｍで３０分間一括プレスし多層化した。このようにして得られた多層配線パターンの抵抗値は２×１０―５Ω・ｃｍであり回路基板として使用可能であることが確認できた。
【００４０】
【発明の効果】
前述した内容の本発明による多層配線基板とその製造方法による効果としては下記の点が挙げられる。
（１）        インクジェット法を用いることにより、ファインパターンの形成を直接形成できるようになり、製作工程を大幅に削減できて、少量他品種対応が容易になる。
（２）        インクジェット法を用いることにより、ウエットプロセスを使わずに済み、環境負荷が大幅に低減できる。
（３）        インクジェット方式でナノ粒子利用にペーストを使うことにより薄くて、導電性の良い配線が形成出来る。
（４）        配線を描写後一括多層化が容易に出来るとともに層間の密着性に優れた多層配線基板が得られる。