(57)【要約】【課題】  屈曲や剪断歪みに対して高い耐性を有する回路配線基板を提供する。【解決手段】  多孔質構造を有する絶縁体（１１）と、前記絶縁体の部分領域の空孔内に導電性物質を充填することにより形成された導電部（１２，１３）とを具備する回路配線基板である。前記導電部は、前記導電性物質の充填率が高い外周部（１２ａ，１３ａ）と、この外周部に囲まれ、段階的に変化した低い充填率を有する内部（１２ｂ，１３ｂ）とからなることを特徴とする。【選択図】    図１
2005183473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質構造を有する絶縁体と、
前記絶縁体の部分領域の空孔内に導電性物質を充填することにより形成された導電部とを具備し、
前記導電部は、前記導電性物質の充填率が高い外周部と、この外周部に囲まれ、段階的に変化した低い充填率を有する内部とからなることを特徴とする回路配線基板。
【請求項２】
多孔質構造を有する絶縁体に、露光によりイオン交換性基を生成する感光基を有する感光性材料を含浸させて、感光層を形成する工程、
前記感光層の部分領域に露光して、露光部にイオン交換性基を生成する工程、
前記イオン交換性基に金属イオンを結合させる工程、
前記金属イオンを還元して導電性物質を得る工程、および
前記絶縁体の前記露光部で前記導電性物質を成長させることにより、前記導電性物質が連続的に配置された高充填率の外周部と、この外周部に囲まれ、前記導電性物質が非連続的に配置された低充填率の内部とからなる導電部を形成する工程
を具備することを特徴とする回路配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記導電部は、溶液性イオン物質から還元反応により金属物質を生成させて、前記導電性物質を選択的に成長させることにより形成され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、電気、電子、通信などの分野で用いられる回路配線基板、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置をはじめとする各種電気電子部品の高集積化および小型化が進んでいる。これに伴なって、電子部品を搭載する回路配線基板においても高密度実装を可能にするための回路配線の微細化、多層配線化に関する開発が多く行なわれている。回路配線基板の多層配線技術および微細配線技術は、高密度な回路配線基板を完成するためには欠かせない技術であり、これまで種々の方法が提案されてきた。
【０００３】
ビアランドが不要なビアを形成できる方法の一つとして、ＡＬＩＶＨ基板技術やＢ２ｉｔ基板が提案されてきた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、数十μｍ程度の微細なビアをスループットよく所望の位置に形成することは、ＡＬＩＶＨでは困難であるとされている。また、回路配線基板を機械的にドリリングする場合にはスミアが発生し、化学薬品を用いた洗浄のために環境負荷が増大する。しかも、処理剤の残留物や処理中の外部汚染に起因して配線間や層間の絶縁抵抗が低下し、配線の狭ピッチ化に対応するのが難しい。一方のＢ２ｉｔによる方法においても、ビアは印刷形成されることから、ペーストで印刷形成されるビア柱の微細化には限界がある。さらに、数十ミクロン程度の微細ビアではプリプレグとの圧接工程における耐力学強度も同時に課題となっていた。
【０００５】
ＡＬＩＶＨやＢ２ｉｔ基板における問題を解決する方法として、多孔構造を有する絶縁体に表面配線とビアを同時に、かつ簡便な方法により形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、マスクの透過光量を調節することにより、多孔構造を有する絶縁体の表面には、回路配線と絶縁体を貫通してビアを選択的に形成することができる。しかも、配線とビアとの接続部には、ランドは必要とされない。
【非特許文献１】「ビルドアップ多層プリント配線技術」（日刊工業新聞２０００年６月刊行）
【特許文献１】特開２００２−２９００１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した手法で形成される回路配線は、導電性物質の充填率が極めて高い点では有利であるものの、これに起因した強固な配線構造によって、逆に回路配線基板としての接続信頼性が低下するという問題が生じた。具体的には、強い剪断応力が屈曲などにより外部から短時間に負荷されると、導電物質の充填部と非充填部との境界面において亀裂が発生する。
【０００７】
さらに、導電物質充填部と非充填部とにおける熱膨張係数が異なることから、温度サイクルが回路配線基板に加えられた場合には、回路配線基板の導電性物質充填部と非充填部との境界面に剪断応力歪が生じる。その結果、回路配線基板に亀裂が発生するといった問題も同時に生じていた。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、屈曲や剪断歪みに対して高い耐性を有する回路配線基板を提供することを目的とする。また本発明は、接続信頼性を向上させた回路配線基板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】
【０００９】
本発明の一実施形態にかかる回路配線基板は、多孔質構造を有する絶縁体と、
前記絶縁体の部分領域の空孔内に導電性物質を充填することにより形成された導電部とを具備し、
前記導電部は、前記導電性物質の充填率が高い外周部と、この外周部に囲まれ、段階的に変化した低い充填率を有する内部とからなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の一実施形態にかかる回路配線基板の製造方法は、多孔質構造を有する絶縁体に、露光によりイオン交換性基を生成する感光基を有する感光性材料を含浸させて、感光層を形成する工程、
前記感光層の部分領域に露光して、露光部にイオン交換性基を生成する工程、
前記イオン交換性基に金属イオンを結合させる工程、
前記金属イオンを還元して導電性物質を得る工程、および
前記絶縁体の前記露光部で前記導電性物質を成長させることにより、前記導電性物質が連続的に配置された高充填率の外周部と、この外周部に囲まれ、前記導電性物質が非連続的に配置された低充填率の内部とからなる導電部を形成する工程
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様によれば、屈曲や剪断歪みに対して高い耐性を有する回路配線基板が提供される。本発明の他の態様によれば、接続信頼性を向上させた回路配線基板の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
図１に、本発明の一実施形態にかかる回路配線基板の断面図を示す。図示するように、本発明の実施形態にかかる回路配線基板１０は、多孔質構造を有する絶縁体シート１１と、この絶縁体シート１１の選択された部分領域の空孔内に導電性物質を充填することにより形成された導電部１２および１３とを含む。導電部１２は配線であり、導電性物質の充填率が高い外周部１２ａと、この外周部に囲まれた充填率の低い内部１２ｂとからなる。導電部１３はビアであり、配線１２と同様に、導電性物質の充填率が高い外周部１３ａと、この外周部に囲まれた充填率の低い内部１３ｂとからなる。
【００１４】
回路配線基板１０における配線部分の拡大図を、図２に示す。図示するように、配線１２においては、多孔質絶縁体シート１１の空孔内に導電性物質が充填された領域（１２ａ，１２ｂ）と、このシート１１の上に導電性物質が堆積された領域１２ｃとが存在する。領域１２ｃは、表面高充填部ということができる。
【００１５】
図３を参照して、導電性物質の充填率について説明する。図示するように、多孔質絶縁体シートＳにおける空孔Ｖの体積Ｖvと、この空孔中に充填された導電性物質Ｍの体積ＶMとを用いて、導電性物質の充填率Ｐ（％）は、下記数式（１）で定義される。空孔Ｖの体積は、多孔質絶縁体シート断面をレーザ超深度形状測定顕微鏡ＶＫ−８５００（ＫＥＹＥＮＣＥ）で観察することにより測定することができ、導電性物質Ｍの体積もまた、同様の方法により測定することができる。
【００１６】
Ｐ（％）＝（ＶM／Ｖv）×１００          （１）
本発明の実施形態にかかる回路配線基板においては、導電部全体に充填される導電性物質の充填率Ｐは、３０％以上であることが望まれる。３０％未満の場合には、電気回路配線としての機能を満たすことが困難となる。電気回路配線としての電気抵抗値を考慮すると、導電性物質の充填率は、５０％以上であることがより好ましい。
【００１７】
導電部は、導電性物質の充填率が段階的に変化して、高充填率の外周部と低充填率の内部とから構成される。「段階的に変化する」とは、充填率Ｐが配線の断面幅に対して１／１００間隔で異なっている状態をさす。外周部における導電性物質の充填率は、６０％以上であることが好ましい。６０％未満の場合には、電気抵抗率を著しく上昇させるおそれがある。また、内部における導電性物質の充填率は、３０％以上であることが好ましい。３０％未満の場合には、配線抵抗が上昇して電気回路配線機能を示すことが困難となる。ただし、効果的な応力緩和効果を確保するためには、外周部との充填率の差が２０％以上あることが望まれる。また、導電部全体における充填率は、４０％以上であることが望まれる。
【００１８】
以下に、図４を参照して、本発明の実施形態にかかる回路配線基板の製造方法を詳細に説明する。
【００１９】
まず、図４（ａ）に示すように、多孔質構造を有する絶縁体シート２１を用意する。
【００２０】
多孔質絶縁体としては、任意の絶縁体材料を用いることができるが、具体的には樹脂やセラミックスなどが挙げられる。
【００２１】
前記樹脂としては、例えばガラスエポキシ樹脂や、ビスマレイミド−トリアジン樹脂およびＰＰＥ樹脂、また、ベースフィルムに多用されるポリイミド樹脂や、その他ポリフッ化エチレン系、フッ化エチレン−プロピレン共重合体、ポリフッ化ビニル等のフッ素含有ポリマー、ポリオレフィン、アクリル系ポリマー、ポリアリルエーテル系などのポリエーテル、ポリアリレート系などのポリエステル、ポリアミド、ポリエーテルスルホン等の一般にエンジニアリングプラスチックと呼ばれている樹脂が挙げられる。
【００２２】
またセラミックスとしては、例えば、ガラス、アルミナ、窒化アルミ等の不織布が挙げられる。
【００２３】
上述したような絶縁体には、極細化繊維が含有されていてもよく、例えば、フッ素繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維、フェノール繊維、ガラス繊維、およびカーボン繊維などが挙げられる。また、セルロース繊維などの自然由来成分を混抄することも可能である。
【００２４】
絶縁体シートの表裏に貫通した導電部を形成する場合には、導電部形成領域は紫外・可視光の露光領域によって反映される。そのため、光が多孔質絶縁体の裏面まで到達する必要があり、多孔質体の空孔径は露光波長に対して十分に小さいことが好ましい。しかしながら、空孔径が余り小さすぎると、感光性材料が含浸しにくくなったり、露光光が透過しにくくなるおそれがある。多孔質体の空孔径は、３０〜３０００ｎｍであることが好ましく、５０〜１５００ｎｍであることがより好ましく、１００〜８００ｎｍの範囲に設定されることが最も好ましい。
【００２５】
空孔径が上述した範囲を逸脱し、露光波長よりもかなり大きな場合でも、多孔質体と近いか同じ屈折率を有する液体、あるいは低融点のアモルファス固体などを散乱防止用として空孔内に充填すれば、露光時の散乱などを防止して光の透過性を高めることは可能である。しかしながら、空孔径が余り大きくなると、やはりめっきなどによって空孔内に十分に金属を充填することが難しくなるうえ、金属配線の幅を数十μｍ以下と十分に小さくすることが困難になる。これらを考慮にいれると、露光時に散乱防止用の液体などを用いる場合にも、多孔質体の空孔径は５０００ｎｍ以下に設定されるのが望まれる。
【００２６】
多孔質絶縁体は、膜厚方向にパターン状、特に二次元方向に連続して導通したライン形の部位を形成した導電部を作製するために、三次元的に連続した空孔を有する多孔質体であることが望ましい。
【００２７】
絶縁体中に存在する連続した空孔は、露光光の過度の散乱を防ぐために、規則的に均質に形成されていることが好ましい。これは、導電部としての配線の微細化を図るためにも有効である。連続した空孔は、多孔質体外部に開放されていることが必要であり、外部に開放端のない独立気泡はできるだけ少ないことが望まれる。また、配線の誘電率などを向上させるために、空孔率は、多孔質体の機械的強度が保たれる範囲において高い方が望まれる。具体的には、空孔率は３０％であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。
【００２８】
上述したような三次元的に連続した空孔を有する多孔質の絶縁体シートは、種々の手法によって作製することができる。例えば、ビーズを積層したものや、グリーンシート、ビーズの積層構造を鋳型として作製した多孔質体、気泡や液泡の積層体を鋳型として形成した多孔質体、シリカゾルを超臨界乾燥して得られるシリカエアロゲル、ポリマーのミクロ相分離構造から形成した多孔質体、ポリマーやシリカなどの混合物のスピノーダル分解によって生じた共連続構造などの相分離構造から適切な相を除去することによって作製した多孔質体、エマルジョンテンプレーティング法などによって作製した多孔質体、Ｂ．Ｈ．Ｃｕｍｐｓｔｏｎら（Ｎａｔｕｒｅ，ｖｏｌ．３９８，５１，１９９９）やＭ．Ｃａｍｐｂｅｌｌら（Ｎａｔｕｒｅ，ｖｏｌ．４０４，５３，２０００）が報告しているような三次元光造形法を用いて作製した多孔質体などを用いることができる。
【００２９】
絶縁体シートには、露光によりイオン交換性基を生成する感光基を有する感光性材料を含浸させて、図４（ｂ）に示すように、感光層２２を形成する。
【００３０】
イオン交換性基としては、親水性の官能基が挙げられ、−ＣＯＯＸ基、−ＳＯ3Ｘ基、−ＰＯ3Ｘ2基（Ｘは水素原子、アルカリ金属やアルカリ土類金属および周期律表１、２族に属する典型金属、およびアンモニウム基から選択される）および−ＮＨ2ＯＨ等が挙げられる。
【００３１】
特に、陽イオン交換性基であるものが、金属イオンとイオン交換を行ないやすいため望ましい。こうした陽イオン交換性基としては、−ＣＯＯＸ基、−ＳＯ3Ｘ基あるいは−ＰＯ3Ｘ2基等の酸性基（ただし、Ｘは水素原子、アルカリ金属やアルカリ土類金属及び周期律表Ｉ、II族に属する典型金属、アンモニウム基）が特に好ましい。これらが含まれていると、後工程である金属イオン交換後、還元生成した金属あるいは金属微粒子との安定した吸着が得られる。
【００３２】
また、前述の陽イオン交換性基のうちでも、水中でのイオン解離特性から求めたｐＫａ値が７．２以下を呈するものがより好ましい。ｐＫａ値が７．２を越えたイオン交換性基は、引き続いて行なわれる金属イオンまたは金属を結合させる工程において、単位面積当たりの結合が少ない。したがって、その後に形成させる金属配線に、所望される十分な導電性が得られないおそれがある。
【００３３】
光照射によりイオン交換性基を生成する感光基は、２８０ｎｍ以上の波長の光照射に感光する基であることが好ましい。これは、有機高分子材料系を多孔質絶縁体として用いた場合、その構造によっては、２８０ｎｍ以下の波長の光照射で、強度の劣化を招くおそれが生ずるためである。
【００３４】
こうした感光基を有する化合物の具体例としては、ナフトキノンジアジド誘導体およびｏ−ニトロベンジルエステル誘導体、ｐ−ニトロベンジルエステルスルフォネート誘導体およびナフチルもしくはフタルイミドトリフルオロスルフォネート誘導体等が挙げられる。
【００３５】
特にナフトキノンジアジド誘導体を用いた場合、エネルギーの低い２８０ｎｍ以上の波長の光で、しかも短時間に十分に微細なパターニングが可能である。また、ナフトキノンジアジド誘導体は露光時に光ブリーチングを起こし、およそ３００ｎｍ以上の波長域で透明化する。そのため、膜厚方向に深くまで露光することが可能であり、多孔質シートの膜厚方向に貫通して露光する際などに非常に適している。
【００３６】
なお、感光層は、後工程において金属イオン含有水溶液やアルカリまたは酸性水溶液中に曝される。イオン交換反応によりイオン化した感光性材料は水溶液に溶解しやすいため、基材としての絶縁体から剥離しやすくなる。そこで、基材からの剥離を防ぐために、イオン交換性基生成反応を生じる基がポリマーや高分子化合物等に担持、あるいは結合されているものが好ましい。そのような観点から、２８０ｎｍ以上の波長の光照射によりイオン交換性基を生成する化合物としては、１，２−ナフトキノンジアジドスルホニル置換フェノール樹脂誘導体、１，２−ナフトキノンジアジドスルホニル置換ポリスチレン誘導体等が好適である。
【００３７】
また、２８０ｎｍ以上の波長の光照射によりイオン交換性基を生成する化合物の他の例としては、ポリマーの構造中に含有されるカルボキシル基などのイオン交換性基に保護基を導入した化合物が挙げられる。この化合物を用いる場合には、２８０ｎｍ以上の波長の光を照射することによって酸を発生する光酸発生剤を感光性材料に添加する。後工程の露光によって光酸発生剤から酸が発生し、その発生した酸で保護基が分解することによりイオン交換性基が生成する。なお、前述のポリマーとしては、フェノールノボラック樹脂、キシレノールノボラック樹脂、ビニルフェノール樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のフェノール系樹脂やポリアミド酸やポリアクリル酸、ポリメタクリル酸等のカルボキシル基含有ポリマー等が挙げられる。
【００３８】
フェノール系樹脂の保護基としては、ｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルメチル基やｔｅｒｔ−ブトキシカルボニルエチル基などのｔｅｒｔ−ブチルエステル誘導体置換基が挙げられる。
【００３９】
一方、ポリアミド酸やポリアクリル酸等においては、構造中のカルボキシル基の保護基としてメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ベンジルアルコキシ基、２−アセトキシエチル基、２−メトキシエチル基、メトキシメチル基、２−エトキシエチル基、３−メトキシ−１−プロピル基等のアルコキシ基やトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、およびトリフェニルシリル基等のアルキルシリル基が挙げられる。
【００４０】
こうした保護基の脱保護のために好適な光酸発生剤としては、ＣＦ3ＳＯ3-、ｐ−ＣＨ3ＰｈＳＯ3-、ｐ−ＮＯ2ＰｈＳＯ3-等を対アニオンとするオニウム塩、ジアゾニウム塩、ホスホニウム塩、ヨードニウム塩等の塩、有機ハロゲン化合物、およびオルトキノン−ジアジドスルホン酸エステルなどを用いることができる。
【００４１】
また、光酸発生剤を用いずとも光照射だけでカルボン酸などのイオン交換性基を生成する保護基としては、ｏ−ニトロベンジルエステル基が挙げられる。
【００４２】
次に、絶縁体シート２１に形成された感光層２２の所定の領域に露光を行なう。例えば、所定の導電パターンが形成されたマスクを介して光を照射してパターン露光を行なうことができる。あるいは、レーザービームなどを用いて導電パターンどおりに描画して露光してもよい。また、光の干渉によって生じる干渉縞などの周期的な光強度パターンを用いて周期的なパターンを露光してもよい。
【００４３】
配線予定領域を露光するには、感光層２２が形成された絶縁体シート２１の一方向から光を照射すればよい。また、ビア予定領域を露光する場合には、絶縁体シート２１の両面から露光を行なう。
【００４４】
パターン露光を行なうことによって、図４（ｃ）に示すように露光部２３には、イオン交換性基が選択的に生成される。
【００４５】
イオン交換性基を生成させるために照射される露光光としては、波長が２８０ｎｍ以上のものが用いられる。なお、露光による絶縁体の劣化を低く抑えるためには、露光光の波長は３００ｎｍ以上であることが好ましく、３５０ｎｍ以上であることがより好ましい。
【００４６】
特に、芳香族化合物から構成される多孔質体に対して、その厚み方向に内部に露光する場合には、長波長の露光光を用いることが肝要である。多孔質体が芳香族ポリイミドなどで構成される場合には、ポリイミドの吸収の吸収端が４５０ｎｍ以上になるものも少なくない。こうした場合には、さらに長波長の５００ｎｍ以上の波長でパターン露光を行なうことが好ましい。
【００４７】
露光光源としては、紫外光源、可視光源のほか、β線（電子線）、Ｘ線など光源のなかから所定の波長の露光光を生じるものを選択して使用することができる。紫外光源、あるいは可視光源は、具体的には水素放電管、希ガス放電管、タングステンランプ、ハロゲンランプのような連続スペクトル光源、各種レーザ、水銀灯のような不連続スペクトル光源などのなかから選択して用いる。
【００４８】
露光工程においては、感光層のイオン交換性基に対して、後工程での金属イオンの結合量を増量するために、イオン交換性基の中和、あるいはそのイオン交換性基を形成した部分の膨潤を行なってもよい。そのためには、絶縁体を酸またはアルカリ溶液に吹き付けや浸漬などの手法によって接触させる。特に、アルカリ溶液として水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の水酸化物、炭酸リチウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属塩、ナトリウムメトキサイドやカリウムエトキサイド等の金属アルコキサイドや水素化ホウ素ナトリウム等の水溶液の少なくとも１種を用い、これらの溶液に浸漬するのがよい。こうした溶液は、単独であるいは混合して用いることができる。
【００４９】
次に、露光部２３に形成されたイオン交換性基に、選択的に金属イオンを結合させる。図４（ｄ）に示されるように、露光部２３は金属イオン部２４となる。
【００５０】
イオン交換性基と金属イオンとの交換反応を生じさせるには、例えば金属塩を含有する水溶液などに、パターン露光後の絶縁体を浸漬すればよい。金属イオンとして用いられる金属元素としては、銅、銀、パラジウム、ニッケル、コバルト、錫、チタン、鉛、白金、金、クロミウム、モリブデン、鉄、イリジウム、タングステン、およびロジウム等が挙げられる。
【００５１】
これらの金属元素は、硫酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、および炭酸塩等のような金属塩として溶液中に含有させる。特に、硫酸銅が好ましい。こうした金属塩は、溶液における金属イオンの濃度が０．００１〜１０Ｍ、好ましくは０．０１〜１Ｍとなるよう配合するのが適切である。なお、金属塩を溶解させる溶媒は、水あるいは有機溶媒系、例えばメタノールやイソプロパノール等であってもよい。
【００５２】
場合によっては、金属微粒子が分散した溶液を用いることもできる。イオン交換性基とコロイド状態の金属微粒子とは、静電的な相互作用などによって選択的に結合を生じる。したがって、イオン交換性基と金属微粒子との結合は、金属微粒子が分散した溶液に絶縁体を浸漬させるだけで容易に生じさせることができる。
【００５３】
例えば、塩酸酸性水溶液中に塩化パラジウムと塩化スズを混合して作製する無電解めっきの触媒として使用されるパラジウム−スズコロイド、またパラジウムのハロゲン化物、酸化物、アセチル化錯体の分散溶液中に絶縁体を浸漬させる。それによって、イオン交換性基上に位置選択的に金属微粒子が容易に結合を生じる。
【００５４】
使用する金属イオンが後の無電解めっき工程による金属析出の核となることから、無電解めっきを析出させる金属であればどのような金属核であってもよい。ただし、導電性の観点から無電解めっき液と同種の金属核を選択することが望まれる。
【００５５】
その後、金属イオンを還元処理して、図４（ｅ）に示すように導電性の金属部２５を形成する。
【００５６】
用いられる還元剤は特に限定されないが、ジメチルアミンボラン、トリメチルアミンボラン、ヒドラジン、ホルマリン、水素化ホウ素ナトリウムや、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸塩、過マンガン酸カリウムなどの過酸化物、チオ硫酸ナトリウム、ヒドロキノン等が挙げられる。こうした還元剤を含有する溶液に、前述の絶縁体シートを浸漬することによって、金属イオンを金属化させることができる。
【００５７】
さらに、絶縁体シートの露光部に形成された金属に対し無電解めっきを施して、金属部の導電性を向上させることにより、図４（ｆ）に示すように導電部２６が得られる。導電部は、溶液性イオン物質から還元反応により金属物質を生成させて、前記導電性物質を選択的に成長させることにより形成されるということができる。
【００５８】
金属としては、電気抵抗が少なく、比較的腐食しにくい銅が最も好ましい。具体的には、前工程で得られた金属配線を触媒核として、無電解めっき液と接触させる。無電解めっき液としては、例えば、銅、銀、パラジウム、ニッケル、コバルト、白金、金、ロジウム等の金属イオンを含有するものが挙げられる。
【００５９】
この無電解めっき液には、前述の金属塩水溶液の他にホルムアルデヒド、ヒドラジン、次亜リン酸ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、アスコルビン酸、グリオキシル酸等の還元剤、酢酸ナトリウム、ＥＤＴＡ、酒石酸、リンゴ酸、クエン酸、グリシン等の錯化剤や析出制御剤等が含まれており、これらの多くは市販されており簡単に入手することができる。そこで、所望される導電膜厚若しくは多孔質内部への充填が完了するまで、これらの無電解メッキ液に絶縁体シートを浸漬しておけばよい。
【００６０】
無電解めっきの際には、パターンニングされた部位が直接接触しない冶具を用いて、絶縁体シートを固定することが好ましい。これによって、無電解めっき時に発生した気泡が液面へ除去するのを促進することができる。
【００６１】
冶具の材質としては、ＰＴＦＥ、ポリイミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびポリエチレンテレフタレートなどの汎用樹脂が望ましい。こうした樹脂は、多孔質絶縁体シートと接触した状態で無電解めっき液に浸漬しても、めっきの異常析出を起こさず、しかも容易に成形することができる。また、ステンレスなどの表面に特殊加工を施した物質でもよい。さらに、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などによる撥水処理を施した金属、ガラス、布、有機樹脂なども用いることもできる。
【００６２】
絶縁体シートは、粘着剤を用いて固定冶具に貼り付けられる。粘着剤としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリブテン、α−オレフィン共重合体、酢酸ビニル共重合体、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体などのポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、およびポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどを用いることができる。特に、アクリル系重合体またはポリイミド誘導体は、めっきの析出を起こしにくいため好ましい。操作性を向上させるために、粘着剤はテープ状であることが望ましい。
【００６３】
無電解めっきの際には、液面に対して垂直または平行となるよう、無電解めっき液中に固定冶具を設置することが好ましい。必要に応じて、液面に対して傾斜を設けることもできる。すなわち、多孔質の絶縁体シートが無電解めっき液内に十分に浸漬されれば、その設置形状は特に限定されない。
【００６４】
無電解めっきが進行するにしたがって、めっき液の濃度分布にむらが生じるおそれがある。この場合には、めっき液の濃度分布が均一になるように、めっき液を循環させることが望まれる。例えば、液面に対して垂直な状態で固定冶具を回転させることによって、めっき液を循環させることができる。また、バブリングや噴射などによって、めっき液を循環させてもよい。
【００６５】
こうして無電解めっきを行なうことによって、図４（ｆ）に示すように導電部２６が形成され、本発明の実施形態にかかる回路配線基板が製造される。
【００６６】
ただし、本発明の実施形態にかかる回路配線基板における導電部２６は、導電性物質が高充填された外周部と、この内側に形成された低充填率の内部とから構成されなければならない。外周部においては、導電性物質である金属粒子は連続的に配置され、一方の内部においては、金属粒子は非連続的に配置される。導電性物質の充填率の違いは、金属粒子の配置密度の違いに起因するものである。無電解めっきの際の析出速度を制御することによって、内部よりも外周部の充填率が高くなるよう、導電性物質の充填率を制御することができる。
【００６７】
例えば、めっき液の温度を変化させることによって、めっきの析出速度を変化させることができる。無電解銅めっきの温度と析出速度の関係の一例を、図５のグラフに示す。図示するように、めっき液の温度が上昇すると、析出速度は増加する傾向がある。析出速度と温度との関係は、多孔質絶縁体シートの空孔径や空孔率にも依存するが、例えば、空孔径４００〜１２００ｎｍ、空孔率５０〜７０％の多孔質絶縁体シートにめっきを行なう場合には、めっき液の温度が２０℃では析出速度は０．４μｍ／１５分程度である。めっき液の温度が４０℃に上昇すると、析出速度は０．９μｍ／１５分程度に増加する。
【００６８】
めっきの析出速度は、感光層を形成する感光性材料の組成を変更することによって制御することもできる。具体的には、感光性材料である樹脂成分に対して、１０〜２７ｗｔ％の割合で架橋剤を配合すればよい。感光性材料は、５０〜３００ｍｍｏｌ／Ｌ程度の濃度で溶媒に溶解して、感光性材料の溶液を調製する。例えば、感光性材料としてナフトキノンジアジド誘導体を使用し、架橋剤としてはジアジドカルコンを用いる場合には、感光性材料は２００ｍｍｏｌ／Ｌ程度の濃度で溶媒に溶解し、この感光性材料に対して２０ｗｔ％の割合で架橋剤を使用する。ジアジドカルコン以外にも、ビフェニルエポキシ化合物、アジド基を有するポリマー、エポキシノボラック誘導体等を架橋剤として用いることができる。
【００６９】
この場合には、無電解めっき液の温度が一定であっても、導電性物質の充填率を変化させて導電部の外周部と内部とを作り分けることが可能である。例えば、めっき液の温度が３０℃の場合、析出速度は０．６２μｍ／１５分となる。こうした温度で３時間の無電解めっきを行なうことによって、外周部の充填率が８０〜１００％程度、内部の充填率が３０〜６０％程度の導電部を形成することができる。
【００７０】
またさらに、パターン露光の際に照射される露光エネルギーを制御して多孔質絶縁体内部に生成するめっき核の発生量を調整することによって、内部よりも高い充填率で外周部に導電性物質を充填することもできる。
【００７１】
具体的には、ビアの中心部より半径の２／３の内部相当領域は、２０〜１００ｍＪ程度の露光量で露光し、残りの１／３の外周部相当領域は、１００〜２５００ｍＪ程度の露光量で露光を行なう。金属核の発生量が全体的に増加するので、めっき時には外周部に優先的に導電性物質が充填され、その結果、内部の充填率が低下する。
【００７２】
この場合も、無電解めっき液の温度は一定として導電部の外周部と内部とを作り分けることができる。例えば、めっき液の温度が３０℃の場合、析出速度０．６２μｍ／１５分となるが、こうした温度で３時間の無電解めっきを行なうことにより、外周部の充填率が７０〜９０％程度、内部の充填率が３０〜６０％程度の導電部を形成することができる。
【００７３】
いずれの手法を採用した場合でも、内部が外周部に比較して先に無電解めっきされ、無電解めっき液が内部へ浸透しにくくなるために、内部と外周部とにおいて析出速度が異なる。その結果、内部から外周部に向けて充填率が段階的に増加した充填率で、導電性物質を充填することができる。
【００７４】
上述したように、本発明の実施形態にかかる回路配線基板の導電部２６は、無電解めっきにより形成することが最も簡便であり、充填率を確実に制御することができるが、これに限定されるものではない。例えば、無電解めっき液の温度を時間経過と共に変化させる手法、また析出速度の低い無電解めっき液でめっきした後に、析出速度の高い無電解めっき液でめっきするといった手法を採用した場合も、同様に内部から外周部に向けて充填率を段階的に変化させて導電性物質を充填し、導電部を形成することが可能である。
【００７５】
所望の充填率を有する導電部が形成された回路配線基板は、固定冶具で保持しつつめっき液から引き上げて水洗した後、乾燥空気または窒素などを吹き付けて水分を除去することにより乾燥する。多孔質絶縁体シートの寸法安定性を損なわないために、乾燥空気を吹き付ける際には、均一な吹き付けを行なうことが望まれる。
【００７６】
導電部が形成されていない絶縁体シートの領域には、必要に応じて硬化性樹脂を含浸することができる。含浸樹脂としては、エポキシ樹脂やポリイミド、ＢＴ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、架橋ポリブタジエン樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリカルボジイミド樹脂など熱硬化性、光硬化性、電子線硬化性樹脂を用いることができる。樹脂含浸を行なうことによって、回路配線基板の電磁波特性、高周波特性などを良好に制御することができる。
【００７７】
本発明の実施形態にかかる回路配線基板の導電部では、内部から外周部に向かって導電性物質の充填率が段階的に増加している。導電部は、多孔状中空構造ということができる。このため、屈曲などにより回路配線基板が外部からの応力に対して変形した場合でも、多孔状中空構造の配線が配線内部に向かって自由に変形し、それによって、剪断応力歪を緩和することが可能となる。
【００７８】
こうして、配線の破断を効果的に防止することができ、回路配線としての接続信頼性を著しく高めることができる。上述したような剪断応力歪は、回路配線基板に温度サイクルが負荷される場合も発生する。本発明の実施形態にかかる回路配線基板では、導電性物質充填部と非充填部との熱膨張係数差の相異に起因する応力歪が、中空構造の回路配線により効果的に緩和される。その結果、回路配線基板としての信頼性を向上することが可能となった。
【００７９】
以下、具体例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
【００８０】
（実施例１）
多孔質絶縁体シート２１としては、テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂シート（面積５ｃｍ2、厚み３０μｍ）を用意した。水性溶媒への濡れ性を高めるために、多孔構造の表面をポリビニルアルコール（ＰＶＡ）でコートしておいた。用いた絶縁体シートにおける空孔径は７００ｎｍであり、空孔率５７．３％であった。
【００８１】
感光性材料としては、ナフトキノンジアジド含有フェノール樹脂を使用した。フェノール樹脂の重量平均分子量は４５００であり、ナフトキノンジアジドの含有率は４６当量ｍｏｌ％である。溶媒としては、アセトンとテトラヒドロフランとの等量混合溶媒を用いて、濃度が６６．７ｍｍｏｌ／Ｌとなるように前述の感光性材料を溶解した。さらに、架橋剤としてのジアジドカルコンを感光性材料の２０ｗｔ％の割合で加えて、感光剤溶液を調製した。
【００８２】
この溶液に多孔質絶縁体シートを３０秒間浸漬して引き上げ、１時間室温で放置して乾燥させることにより、図４（ｂ）に示すように感光層２２を形成した。
【００８３】
次いで、ライン幅５０μｍ、スペース幅４００μｍの露光マスクを介して、露光装置（Ｃａｎｎｏｎ−ＰＬＡ５０１）により感光層２２にパターン露光を行なった。露光はコンタクト露光とし、感光層の一方の側から、露光量１０００ｍＪ／ｃｍ2、波長４３６ｎｍ（水銀ランプｉ線）で行なって、配線予定領域を形成した。なお、ビア予定領域の露光には、感光層の両方の側から同様の露光を行なった。こうした露光によって、感光層にはイオン交換性基からなるパターン潜像が形成された。
【００８４】
露光後の感光層を有する絶縁体シートは、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）２．３８％溶液に１０分間浸漬した。これを純水で３０秒洗浄した後、さらに５０ｍｍｏｌ／Ｌの酢酸銅水溶液に３０分間浸漬した。感光層の露光部に生成したイオン交換性基には銅イオンが付着して、図４（ｄ）に示すような金属イオン部２４が形成された。
【００８５】
金属イオンを還元するための還元液は、５０ｍｍｏｌ／Ｌの水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）溶液に、１ｗｔ％のＡＤ−１０（界面活性剤を含有するＴＭＡＨ、多摩化学）を配合して調製した。この還元液に、金属イオン部が形成された絶縁体シートを１０分間浸漬させることによって、銅イオンを還元して金属銅を析出させた。これによって、図４（ｅ）に示すような金属部２５が形成された。
【００８６】
無電解銅めっき溶液は、ＰＢ−５０３ＡおよびＰＢ−５０３Ｂ（いずれも荏原ユージライト製）を５倍に薄めた溶液を、１：１で混合して調製した。この無電解めっき溶液に、前述の絶縁体シートを浸漬し、３０℃で３時間の無電解めっきを行なった。この際の析出速度は、０．６２μｍ／１５分となる。その結果、導電部２６が図４（ｆ）に示すように形成された。超深度レーザ顕微鏡ＶＫ−８５００（ＫＥＹＥＮＣＥ）により観察した導電部を観察したところ、充填率が８７％の外周部と、充填率が３２％の内部とから構成され、導電部全体における充填率は８２％であることが確認された。また、外周部と内部との境界では、充填率は段階的に変化していた。
【００８７】
得られた回路配線基板の信頼性を評価した。具体的には、外部応力に起因する剪断応力歪をひずみゲージＫＬＭ（共和電業製）により調べるとともに、温度サイクルに起因する剪断応力歪の影響をひずみゲージＫＦＨ（共和電業製）により調べた。いずれの場合も、剪断応力歪の影響による配線の破断を防止することができた。
【００８８】
比較のために、架橋剤の添加率を２７〜３０ｗｔ％とした以外は前述と同様にして、多孔質の絶縁体シートの所定領域に導電性物質を充填して導電部を形成した。こうして得られた回路配線基板の導電部を、前述と同様に観察したところ、均一な充填率で導電性物質が充填されていることが確認された。この回路配線基板の信頼性を、前述と同様の手法により評価した。その結果、外部応力や温度サイクルに起因する剪断応力歪により、配線が破断した。
【００８９】
これは、次のように考察される。すなわち、従来の多孔構造を有する回路配線基板では、ビアと基板との境界面において応力を緩和することができず、破断が生じていた。これに対し、本発明の実施形態にかかる構造では、多孔構造を有する絶縁体に形成された充填率が段階的に高くなる構造である。ビア内部の空孔が圧縮されることによって外部からの応力歪を緩和し、破断は生じない。
【００９０】
本発明の実施形態にかかる回路配線基板は、加えられた剪断応力歪を十分に緩和することが可能である。図６を参照して、これを説明する。図６は、配線方向における断面図であり、配線３３は、外周部の高充填部３３ａと内部の低充填部３３とから構成される。曲げ応力３１が加えられると、外周部の高充填部３３ａが、矢印３２で示されるように低充填部３３ｂの方向に変形する。その結果、応力が緩和されることから破断を防止することができる。これによって、回路配線としての接続信頼性を著しく高めることが可能となった。
【００９１】
この剪断応力歪は、回路配線基板に温度サイクルが負荷される場合にも発生する。導電性物質充填部と非充填部との熱膨張係数差の相異に起因する応力歪を緩和して、回路配線基板としての信頼性を向上させる。
【００９２】
剪断歪や応力歪の緩和効果は、導電部全体における導電性物質の充填率が３０％〜８０％の時に最も大きいことが確認された。充填率が３０％〜５０％の場合には、電気抵抗率が約２倍程度の値を示し、この周囲に充填率が６０％〜１００％の高充填部を配置することにより、その電気抵抗率は１．３倍程度まで低下した。
【００９３】
（実施例２）
めっき溶液の温度を変化させることによって、外周部の高充填部と内部の低充填部とを作り分けた。多孔質絶縁シートには、架橋剤を含有しない以外は前述と同様の感光性材料を含浸させて、感光層を形成しておいた。さらに、前述と同様の条件で露光を施し、還元処理を行なって露光部に金属を形成した。
【００９４】
無電解めっきに当たっては、まず、めっき溶液の温度を１５℃に保つことにより、０．２３μｍ／１５分の析出速度で１時間無電解めっきを行なった。その後、１時間かけてめっき溶液の温度を０．５℃／ｍｉｎの割合で加熱して、４５℃に昇温した。この温度においては、めっきの析出速度は１．１５μｍ／１５分まで増加し、この析出速度で１時間めっきを行なった。このように温度を制御することによって、導電部２６が形成された。前述と同様にして導電部を観察したところ、充填率が９２％の外周部と、充填率が３８％の内部とから構成され、導電部全体における充填率は７１％であることが確認された。また、外周部と内部との境界では、充填率は段階的に変化していた。
【００９５】
（実施例３）
露光エネルギーを制御することによって、導電部の外周部と内部とを作り分けた。多孔質絶縁シートには、架橋剤を含有しない以外は前述と同様の感光性材料を含浸させて、感光層を形成しておいた。ビアの中心部より半径２／３の内部相当領域は、５０ｍＪで露光し、残りの１／３の外周部相当領域は、２０００ｍＪで露光を行なった。
【００９６】
前述の実施例１と同様の条件で還元処理を施して露光部に金属を形成した後、さらに同様の条件で無電解めっきを行なった結果、導電部２６が形成された。前述と同様にして導電部を観察したところ、充填率が８６％の外周部と、充填率が３３％の内部とから構成され、導電部全体における充填率は７０％であることが確認された。また、外周部と内部との境界では、充填率は段階的に変化していた。
【００９７】
めっき析出速度は、無電解めっき液への浸漬時間などを変化せても充填率を抑制することも可能である。さらに必要に応じて、無電解めっき液のｐＨ領域、錯形成剤、安定剤の組合せを制御して充填率を抑制することができる。具体的には、ｐＨ領域は、無電解めっきの析出特性等に応じて、ｐＨ７〜１４の範囲で変化させればよい。錯形成剤としては、例えば、酒石酸カリウムナトリムやＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）等を用いることができ、安定剤としては、例えばＰＥＧ（ポリエチレングリコール）、２，２’−ビピリジル等が挙げられる。こうした条件を適宜選択して、最適な析出速度に制御すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の一実施形態にかかる回路配線基板の断面図。
【図２】本発明の一実施形態にかかる回路配線基板の断面図。
【図３】導電性物質の充填率を説明する概略図。
【図４】本発明の一実施形態にかかる回路配線基板の製造方法を表わす工程断面図。
【図５】無電解めっき温度と析出速度との関係を表わすグラフ図。
【図６】配線部における応力緩和を説明する模式図。
【符号の説明】
【００９９】
１０…回路配線基板；  １１…多孔質構造を有する絶縁体シート；  １２…配線
１２ａ…外周部；  １２ｂ…内部；  １２ｃ…表面高充填部；  １３…ビア
１３ａ…外周部；  １３ｂ…内部；  Ｓ…多孔質絶縁体シート
Ｖ…空孔；  Ｍ…導電性物質
２１…多孔質構造を有する絶縁体シート；  ２２…感光層；  ２３…露光部
２４…金属イオン部；  ２５…金属部；  ２６…導電部；  ３１…曲げ応力
３２…応力緩和の方向；  ３３…配線；  ３３ａ…高充填部；  ３３ｂ…低充填部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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