(57)【要約】【課題】層間導通用ビアの導体としてナノペーストを用いた多層配線板において、ビアの変形を抑制し、歩留まりよくビアを形成し、ナノペースト使用によるビアと銅回路部との接続信頼性の向上効果を活かすこと。【解決手段】ビアホール２４内にナノペースト２５の変形を抑制する支柱部材２６を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビアホール内に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填された多層配線板用基材内部の層間導通用ビア構造であって、
ビアホール内部に導電ペーストの変形を抑制する支柱部材を有する層間導通用ビア構造。
【請求項２】
前記導電ペーストは、平均粒径１〜１００ｎｍの金属フィラーを含有する導電ペーストである請求項１記載の層間導通用ビア構造。
【請求項３】
前記支柱部材が、銀、銅、あるいは表面を銀で被覆された銅粒子を金属フィラーとするポリマー型の導電ペーストを硬化したものにより構成されている請求項１または２記載の層間導通用ビア構造。
【請求項４】
前記支柱部材が、めっきによって成長させた金属体により構成されている請求項１または２記載の層間導通用ビア構造。
【請求項５】
絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に設けられ配線パターンをなす導電層と、前記絶縁層の他方の面に設けられた層間接着用の接着層を有し、前記絶縁層と前記接着層を貫通するビアホールに、請求項１〜４の何れか１項記載の層間導通用ビア構造を構成され、接着層の一部が前記ビアホール内に当該ビアホールの内周壁を取り囲むように流れ込んでいる多層配線板用基材。
【請求項６】
請求項５記載の多層配線板用基材を含む多層配線板。
【請求項７】
絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に配線パターンをなす導電層を、前記絶縁層の他方の面に接着層を有する多層配線板用基材の前記絶縁層と前記接着層にビアホールを貫通形成する工程と、
前記ビアホール内部に位置する支柱部材を形成する工程と、
前記ビアホールに金属フィラーを含有する導電ペーストを充填する工程と、
を含む多層配線板用基材の製造方法。
【請求項８】
前記導電ペーストとして、平均粒径１〜１００ｎｍの金属フィラーを含有する導電ペーストを用いる請求項７記載の多層配線板用基材の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の製造方法によって製造された多層配線板用基材と他の多層配線板用基材とを積層してキュアプレスし、キュアプレス圧によって前記多層配線板用基材の接着層の一部を前記ビアホール内に当該ビアホールの内周壁を取り囲むように流れ込む工程を含む多層配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、多層配線板（多層プリント配線板）、多層配線板用基材およびそれら製造方法、および多層配線板用基材の層間導通用ビア構造に関し、特に、層間導通用ビアの導体としてナノ粒子の導体を含有する導電性樹脂組成物を用いた多層配線板、多層配線板用基材およびそれら製造方法、および多層配線板用基材の層間導通用ビア構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、松下グループのＡＬＩＶＨ（Ａｎｙ  Ｌａｙｅｒ  Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）基板のように、ＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）等の層間導通用ビアの導体として、導電性樹脂（導電ペースト）を用いた多層配線板が実用化されている（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
このような多層配線板で使用される導電ペーストは、導電フィラーとして、平均粒子径が３μｍ〜１０μｍの銀や銅などの導電性粒子をエポキシ系樹脂等の樹脂バインダで固着するポリマー型の導電ペーストである。
【０００４】
導電ペースト充填のＩＶＨによる多層配線板は、安価である反面、導電ペーストと銅回路との電気的な接続において次のような欠点がある。
【０００５】
導電ペーストは、導電フィラーとして樹脂バインダ中に分散している銀や銅などの導電性粒子同士の接触によって電気的な導通を取るため、銅回路と導電ペーストが導電性粒子同士の単なる接触状態で導通を取ると、回路抵抗が増大する可能性がある。
【０００６】
また、たとえ、初期の導電性粒子同士の接触が十分であっても、熱的、湿的エージングによって銅回路表面に酸化物等の電気的バリア層が形成され、電気的接続が不安定になったり、冷熱サイクルなどによる繰り返し応力によって導電性粒子同士の接触が不十分になる虞れがある。
【０００７】
この問題を解決する手段として、導電ペーストに含まれる金属フィラー同士を、単に接触させるのではなく、加熱によって焼結させることで、電気的な接続信頼性を高めることが挙げられる。例えば、平均粒径１〜１００ｎｍの微細な金属フィラーを含有する導電ペースト（以下「ナノペースト」と呼称する）を、直径５０ｕｍ〜ｌｍｍのビアホール内に充填し、２５０℃以下の温度で焼結することにより、層間導通用ビアを形成するものがある（例えば、非特許文献１）。
【０００８】
一般的に、ナノペーストは、従来の金属フィラーによるポリマー型の導電ペーストよりも低温で焼結させることができる。例えば、従来の銀ペーストでは、焼結に必要な温度は、おおよそ５００℃以上であるのに対し、ナノペーストには２００℃程度でも焼結するものがある。このように、ナノペーストを用いることで、金属フィラー同士が焼結し、安定した接続信頼性を持つ導電ペーストビアを得ることができる。
【０００９】
しかし、特に、ナノペーストに含まれる平均粒径１〜１００ｎｍの金属フィラーは、常温下においてもフィラー同士が接触するだけで結合してしまう。このため、金属フィラー表面を分散剤で被覆し、さらに有機溶媒中に分散させることで、金属フィラー同士の接触を防いでいる。これらの分散剤や有機溶媒を、ナノペーストの加熱によって揮発させることで、金属フィラーの低温焼結が達成される。このため、ナノペーストは焼結による体積減少が大きい。
【００１０】
ナノペーストを多層配線板の層間導通用ビアに適用した場合、例えば、次のような工程が考えられる。片面銅張板の銅箔を、サブトラクティブ法によってパターンニングし、回路部とする。次に、絶縁層の銅回路部と反対側に接着層を形成した後に、レーザやエッチングなどによって絶縁層および接着層にビアホールを開口し、その内部に印刷法などによりナノペーストを充填する。
【００１１】
こうして作成された多層配線板用の基材を複数枚用意して上下の層を位置合わせした後に積層し、真空キュアプレスを行う。こうすることで、各層間を接着する未硬化の接着層のキュアと、同じく未焼結のナノペーストを同時に熱処理できる。
【００１２】
しかし、ナノペーストは、先述のように、有機溶媒や分散剤を多く含んでいるため、焼結後の体積が焼結前の１０〜４０％程度まで収縮してしまう。
【００１３】
その結果、ビアの形状が不均一になったり、図７に示されているように、ビアホール１０１内で焼結したナノペースト１０２の内部にボイド１０３が発生することなどが予想され、層間導通の信頼性を得ることが難しい。なお、図７において、符号１０４は絶縁層を、符号１０５は銅回路部を、符号１０６は接着層を各々示している。
【００１４】
上述の問題に対し、本願出願人と同じ出願人による先の出願（特願２００３−１３１０６２３号）による提案がなされている。これによれば、真空キュアプレス過程において、接着層に流動性を発現させ、さらに圧力を加えることで、接着層を流動させてビアに一定の外力を加えながら焼結させることで、図８に示されているように、ビアホール１０１内に接着層１０６の一部が流れ込み、ナノペースト１０２の焼結による体積減少を接着層１０６の流れ込みにより補い、ビア形状を所望の状態に維持することができるとしている。なお、図８において、符号１０７が接着層１０６のビアホール１０１内に対する流れ込み部を示している。
【００１５】
しかし、この方法では、ビアに均一な外力を加えることは容易ではなく、図９に示されているように、接着層１０６の流動による圧力の大きさや方向が不均一になり易い。この結果、ビアが座屈変形し、得られるビア形状がいびつになり、実際には、歩留まりよくビアを形成することは困難であった。
【非特許文献１】高木  清著  「ビルドアップ多層プリント基板配線板技術」日刊工業新聞社出版、２００１年６月１５日、初版２刷、７７頁〜７９頁
【特許文献１】特開２００２‐２９９８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
この発明が解決しようとする課題は、層間導通用ビアの導体としてナノペーストを用いた多層配線板において、ビアの変形を抑制し、歩留まりよくビアを形成し、ナノペースト使用によるビアと銅回路部との接続信頼性の向上効果を活かすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明による多層配線板用基材の層間導通用ビア構造は、ビアホール内に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填された多層配線板用基材内部の層間導通用ビア構造であって、ビアホール内部に導電ペーストの変形を抑制する支柱部材を有する。
【００１８】
ビアホールに充填する導電ペーストとしては、平均粒径１〜１００ｎｍの金属フィラーを含有するナノペーストと呼ばれる導電ペーストである。
【００１９】
前記支柱部材は、適当に耐圧縮強度を備えていることが好ましく、銀、銅、あるいは表面を銀で被覆された銅粒子を金属フィラーとするポリマー型の導電ペーストを硬化したものや、めっきによって成長させた金属体により構成することができる。
【００２０】
この発明による多層配線板用基材は、絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に設けられ配線パターンをなす導電層を、前記絶縁層の他方の面に設けられた層間接着用に接着層を有し、前記絶縁層と前記接着層を貫通するビアホールに、上述の発明による層間導通用ビア構造を構成され、接着層の一部が前記ビアホール内に当該ビアホールの内周壁を取り囲むように流れ込んでいる。
【００２１】
この発明による多層配線板は、上述の発明による多層配線板用基材を含む。
【００２２】
この発明による多層配線板用基材の製造方法は、絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に配線パターンをなす導電層を、前記絶縁層の他方の面に接着層を有する多層配線板用基材の前記絶縁層と前記接着層にビアホールを貫通形成する工程と、前記ビアホール内部に位置する支柱部材を形成する工程と、前記ビアホールに金属フィラーを含有する導電ペーストを充填する工程とを含む。
【００２３】
導電ペーストとしては、平均粒径１〜１００ｎｍの金属フィラーを含有するナノペーストと呼ばれる導電ペーストを用いることができる。
【００２４】
この発明による多層配線板の製造方法は、上述の発明による製造方法によって製造された多層配線板用基材と他の多層配線板用基材とを積層してキュアプレスし、キュアプレス圧によって前記多層配線板用基材の接着層の一部を前記ビアホール内に当該ビアホールの内周壁を取り囲むように流れ込む工程を含む。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、ビアホール内部に設けられた支柱部材によってビアホール内の導電ペーストの変形が抑制され、ついては、ビアの変形が抑制し、歩留まりよくビアを形成し、ナノペースト使用によるビアと銅回路部との接続信頼性の向上効果を活かすことできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
この発明による多層配線板用基材および多層配線板の一つの実施形態を、図１を参照して説明する。
【００２７】
多層配線板１０は多層配線板用基材２０と５０との２層構造になっている。多層配線板１０は、２層構造に限られることはなく、複数枚の多層配線板用基材２０と５０との多層構造とすることができる。
【００２８】
多層配線板用基材２０は、ポリイミド等の可撓性樹脂フィルムにより構成された絶縁層２１と、絶縁層２１の一方の面に設けられ銅箔による銅回路部２２と、絶縁層２１の他方の面に設けられた接着層２３とを有する。
【００２９】
接着層２３は、層間接着用のものであり、熱可塑性ポリイミド、熱硬化機能を付与された熱可塑性ポリイミド等により構成されている。
【００３０】
多層配線板用基材２０の絶縁層２１と接着層２３には、銅回路部２２に対応する位置に、ビアホール２４が貫通形成されている。
【００３１】
ビアホール２４内には、平均粒径１〜１００ｎｍの金属フィラーを含有するナノペースト２５が充填され、層間導通用ビアをなしている。
【００３２】
ナノペースト２５は、平均粒径が１〜１００ｎｍ、つまり、ナノサイズの酸化銀や有機銀化合物の表面を分散剤で被覆し、さらに有機溶媒中に分散させたものであり、１５０〜２５０℃の加熱により焼結するものである。
【００３３】
ビアホール２４内には、ビアホール２４と、ビアホール２４に充填されたナノペースト２５の変形を抑制することを目的とした支柱部材２６が設けられている。支柱部材２６は、丸棒状で、ビアホール２４の内径が１００μｍ程度である場合、１０〜３０μｍ程度の外径を有していればよい。
【００３４】
支柱部材２６は、多層時の接着層２３のキュアプレス圧に耐える適当な耐圧縮強度を備えていることが好ましく、銀、銅、あるいは表面を銀で被覆された銅粒子を金属フィラーとするポリマー型の導電ペーストを硬化したものや、めっきによって成長させた金属体により構成される。
【００３５】
多層配線板用基材５０は、最下層用のものであり、ポリイミド等の可撓性樹脂フィルムにより構成された絶縁層５１と、絶縁層５１の一方の面に設けられ銅回路部５２とを有する。
【００３６】
多層配線板用基材２０と５０は、真空雰囲気で、加熱プレス機により、真空キュアプレスされ、接着層２３によって貼り合わせられる。この真空キュアプレスによってナノペースト２５が焼結する。
【００３７】
この真空キュアプレスにより、接着層２３の一部が流動してビアホール２４内に、ビアホール２４の内周壁を取り囲むように流れ込むことにより、ナノペースト２５の焼結による体積減少が補われ、ボイドの発生を回避する。図１において、符号２７が接着層２３のビアホール２４内に対する流れ込み部を示している。
【００３８】
この真空キュアプレス時に、支柱部材２６がビアホール２４およびビアホール２４内のナノペースト２５の変形を抑制するように作用し、図２に示されているように、接着層２３の流動による圧力の大きさや方向が均一になり、ビア形状が正しく保たれる。
【００３９】
これにより、ビアが座屈変形してビア形状がいびつになることがなく、歩留まりよく、ナノペースト２５を用いた良好なビアを形成することができる。これにより、従来のポリマー型の導電ペーストを用いたものに比べて、ビアと銅回路部の接続信頼性を向上させることができる。
【００４０】
つぎに、この発明による多層配線板用基材および多層配線板の製造方法の一つの実施形態を、図３（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。
【００４１】
（１）まず、図３（ａ）に示されているように、絶縁層２１の片面に銅箔２８が設けてある片面銅張坂（ＣＣＬ＝Ｃｏｐｐｅｒ  Ｃ１ａｄ  Ｌａｍｉｎａｔｅ）を出発材とし、銅箔２８とは反対の面に接着層２３を設ける。接着層２３は、熱可塑性ポリイミドフィルム等の貼り付けでよい。
【００４２】
（２）図３（ｂ）に示されているように、銅箔２３をエッチングして銅ランド部を含む銅回路２２を形成する。
【００４３】
（３）図３（ｃ）に示されているように、絶縁層２１、接着層２３に、レーザ加工やエッチングなどによってビアホール２４を形成する。
【００４４】
（４）図３（ｄ）に示されているように、ビアホール２４の開口が上側にくるように配置し、ビアホール２４内の中央に、例えば、銀や銅あるいは銀でコーティングされた銅などを金属フィラーとする導電ペーストを、ディスペンサーあるいはインクジェットなどで部分的に堆積させ、これを硬化させて円柱状（丸棒状）の支柱部材２６を形成する。
【００４５】
（５）図３（ｅ）に示されているように、ビアホール２４内に、平均粒径１〜１００ｎｍの銀を金属フィラーとするナノペースト２５を一杯に穴埋め充填する。これにより、多層配線板用基材２０が完成する。
【００４６】
（６）図３（ｆ）に示されているように、多層配線板用基材２０と５０を、各基材表面あるいは内部に設けられた図示しないアライメントマーク、基準穴、回路パターン等を用いて位置決めした後に、積層する。
【００４７】
（７）図３（ｇ）に示されているように、真空キュアプレス機あるいはキュアプレス機を用いて多層配線板用基材２０と５０の積層物に、１〜５ＭＰａの圧力を加え、１６０〜２５０℃に加熱して３０分〜２時間保持し、キュアプレスにより多層化する。
【００４８】
この時、ビアホール２４に充填されているナノペースト２５は、それに含有される分散剤や有機溶媒などが揮発し、その体積が１０〜４０％程度収縮するが、同時に流動性を発現している接着層２３がキュアプレスによる圧力を受けてビアホール２４内に流れ込む。これにより、ビアホール２４の内周壁を取り囲む流れ込み部２７ができ、ナノペースト２５の焼結による体積減少が補われる。
【００４９】
この結果、ビアホール２４内に流れ込んだ接着層２３、すなわち流れ込み部２７がナノペースト２５に圧力を及ぼすが、ビアホール２４内に支柱部材２６があることにより、ナノペースト２５が支柱部材２６に押し付けられ、ナノペ−スト２５にかかる圧力がビアの中心方向に均一になる（図２参照）。
【００５０】
こうして、ナノペ−ストにかかる圧力の方向を均一にすることで、ビアホール２４内におけるナノペ−スト２５の形状が均一に保たれる。この結果、ナノペ−スト２５を用いた層間導通用ビア構造を有する多層配線板１０が、歩留まりよく、容易に得られる。
【００５１】
支柱部材２６は、図４に示されているように、一つのビアホール２４内に複数個あってもよい。また、支柱部材２６の形状は、円柱状が好ましいが、図５に示されているように、横断面が方形であってもよいし、その他、楕円でもよい。また、支柱部材２６は、ストレートな円柱状に限られることはなく、図６に示されているような錐形、切頭錐形などでもよい。
【００５２】
また、支柱部材２６を構成する材料は、必ずしも導電性を有する必要はなく、非導電性のペーストであってもよい。また、支柱部材２６を構成する材料は、ペーストではなく、金属粉体を超音波振動や加熱によって結合させた金属体であってもよいし、めっきなどで金属体を成長させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明による多層配線板用基材および多層配線板の一つの実施形態を示す縦断面図である。
【図２】この発明による多層配線板のキュアプレス時における圧力作用状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）〜（ｇ）はこの発明による多層配線板用基材および多層配線板の製造方法の一つの実施形態を示す工程図である。
【図４】この発明による多層配線板用基材および多層配線板の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】この発明による多層配線板用基材および多層配線板の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】この発明による多層配線板用基材および多層配線板の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図７】多層配線板の従来例を示す図である。
【図８】多層配線板の従来例を示す図である。
【図９】多層配線板の従来例を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  多層配線板
２０  多層配線板用基材
２１  絶縁層
２２  銅回路部
２３  接着層
２４  ビアホール
２５  ナノペースト
２６  支柱部材
２７  流れ込み部
５０  多層配線板用基材
５１  絶縁層
５２  銅回路部
【図１】
2005175285.tif 000003
【図２】
2005175285.tif 000004
【図３】
2005175285.tif 000005
【図４】
2005175285.tif 000006
【図５】
2005175285.tif 000007
【図６】
2005175285.tif 000008
【図７】
2005175285.tif 000009
【図８】
2005175285.tif 000010
【図９】
2005175285.tif 000011