(57)【要約】  【課題】プリント配線基板全体の耐湿性を向上させることができ、接続信頼性、リペア性、高周波特性が高く、電気絶縁性基材の曲げ剛性等の機械的強度を向上したプリント配線基板およびその製造方法を提供する。  【解決手段】電気絶縁性基材(102)の厚さ方向に開けられた貫通孔(103)に導電性体フィラーを含む導電体(104)が充填され、電気絶縁性基材(102)の両面に所定のパターンに形成された配線層(106)が導電体(104)によって電気的に接続されており、電気絶縁性基材(102)がガラスクロスまたはガラス不織布に微粒子を混入させた熱硬化性変性シアネートエステル樹脂を含浸させた基材で形成され、かつ導電体(104)に含まれる導電性フィラーの平均粒径が前記微粒子の平均粒径よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔に、少なくとも熱硬化性樹脂および導電性フィラーを含む導電体が充填され、前記電気絶縁性基材の両面に所定のパターンに形成された配線層が前記導電体によって電気的に接続されているプリント配線基板において、
前記電気絶縁性基材が、ガラスクロスまたはガラス不織布に微粒子を混入させた熱硬化性シアネートエステル樹脂を含浸させた材料で形成されており、
前記熱硬化性シアネートエステル樹脂に対する微粒子の体積割合が２０〜５０vol.％の範囲であり、
前記ガラスクロスまたはガラス不織布のフィラー入りの樹脂に対する体積割合が、樹脂層の厚みが厚いほど大きくなり、前記電気絶縁性基材に対して２５％〜４０vol.％の範囲であり、
かつ、前記導電体に含まれる導電性フィラーの平均粒径が微粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】
前記熱硬化性シアネートエステル樹脂の硬化開始温度が、前記導電体に含まれる熱硬化性樹脂の硬化開始温度よりも高い請求項１に記載のプリント配線基板。
【請求項３】
前記プリプレグの表面の樹脂層の厚さが５μｍ以上２５μｍ以下である請求項１または２に記載のプリント配線基板。
【請求項４】
前記熱硬化性シアネートエステル樹脂に、可とう性を持つ耐水性有機樹脂が混合されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
【請求項５】
前記導電体が、耐水性有機樹脂を含んでいる請求項1〜４のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
【請求項６】
前記微粒子が、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＣ、Ａｌ（ＯＨ）3、Ｍｇ（ＯＨ）2およびＡｌＮ粉末から選ばれる少なくとも１つの無機質フィラーである請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
【請求項７】
前記電気絶縁性基材の厚さが電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔の直径よりも小さい請求項１〜６のいずれか１項に記載のプリント配線基板。
【請求項８】
前記１〜７のいずれかの請求項に記載のプリント配線基板を製造する方法であって、ガラスクロスまたはガラス不織布に、微粒子を混入させた熱硬化性シアネートエステル樹脂であり、前記混合樹脂を含浸させたプリプレグからなる電気絶縁性基材の両面に離型性フィルムを覆った後に、貫通孔を設け、前記貫通孔に前記微粒子の平均粒径よりも大きい平均粒径の導電性フィラーを含む導電体を充填し、前記離型性フィルムを剥離した後に前記電気絶縁性基材の両側に金属箔を重ね、前記金属箔を重ねた前記電気絶縁性基材と前記金属箔を接着し、前記金属箔間を電気的に接続し、前記金属箔を所定のパターンに形成することを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
【請求項９】
前記プリプレグ状態の電気絶縁性基材に空孔が含まれている請求項８に記載のプリント配線基板の製造方法。
【請求項１０】
空孔の直径が導電体に含まれる導電性フィラーの直径よりも小さい請求項８または９に記載のプリント配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高速、高周波に対応した高機能を有する各種電子機器の高密度実装に適し、かつ曲げ剛性または吸湿特性に優れ耐リペア性等の信頼性の高いプリント配線基板とそ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、薄型化、軽量化、高機能化が進展する中で電子機器を構成する各種電子部品の小型化や薄型化等とともに、これら電子部品が実装されるプリント配線基板も高密度実装を可能とする様々な技術開発が盛んである。
【０００３】
特に最近は急速な実装技術の進展とともに、ＬＳＩ等の半導体装置のベアチップをプリント配線基板上に直接、かつ高密度に実装でき、かつ高速信号処理回路にも対応できる多層配線構造の回路基板が安価に供給されることが強く要望されてきている。このような多層配線回路基板では微細な配線ピッチで形成された複数層の配線パターン間の高い電気的接続信頼性や優れた高周波特性を備えていることが重要であり、また半導体ベアチップとの高い接続信頼性が要求される。
【０００４】
この課題に対して、従来の多層配線基板において層間接続の主流となっていたスルーホール内壁の銅めっき導体に代えて、インタースティシャルビアホール（ＩＶＨともいう）に導電体を充填して接続信頼性の向上を図るとともに部品ランド直下や任意の層間にＩＶＨを形成でき、基板サイズの小型化や高密度実装が実現できる全層ＩＶＨ構造の樹脂多層配線基板がある（下記特許文献１）。この回路形成用基板を用いて形成された樹脂多層基板は、低膨張率、低誘電率、軽量であるという長所を生かして多くの電子機器に利用されてきている。
【０００５】
また、急激な温度変化を生じる電子機器の過酷な使用環境下においての特性向上を図った、さらなる信頼性の高いプリント配線基板として芯材にガラスクロスを利用した配線基板が開示されている（下記特許文献２）。
【特許文献１】特開平６−２６８３４５号公報
【特許文献２】特開２００２−３６８３６４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１に提案されている全層ＩＶＨ構造を有する樹脂多層配線基板では、現在その主たる構成材料が上記したようにアラミド不織布を芯材とするものであり、電気絶縁性基材の構成は変性シアネートエステル樹脂とアラミド不織布繊維が均質に混在した状態となっている。アラミド不織布を芯材とする電気絶縁性基材は厚さ方向の熱膨張係数（ＣＴＥともいう）が１００ｐｐｍ／℃前後であり、全層ＩＶＨ構造を形成するインナービア導電体のＣＴＥ（約１７ｐｐｍ／℃）と大きく相違している。したがって、急激な温度変化を生じる電子機器の過酷な使用環境下においては若干の特性劣化が見られるために、さらなる信頼性の高いプリント配線基板が望まれていた。
【０００７】
それに対して、上記特許文献２には芯材をガラスクロスに変更した発明が提案されており、上記課題の解決を図ることができるが、その芯材に含浸している樹脂はエポキシ樹脂であり、今後の高速、高周波に対応するための低誘電率、低誘電損失の特性を備えていない。特に1ＧＨｚ以上の動作周波数においては特性において不足である。
【０００８】
本発明は上記課題を同時に解決するものであり、プリント配線基板全体の耐湿性を向上し、接続信頼性、耐リペア性が高く、曲げ剛性等の機械的強度が高いプリント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】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明のプリント配線基板は、電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔に、少なくとも熱硬化性樹脂および導電性フィラーを含む導電体が充填され、前記電気絶縁性基材の両面に所定のパターンに形成された配線層が前記導電体によって電気的に接続されているプリント配線基板において、
前記電気絶縁性基材が、ガラスクロスまたはガラス不織布に微粒子を混入させた熱硬化性シアネートエステル樹脂を含浸させた材料で形成されており、
前記熱硬化性シアネートエステル樹脂に対する微粒子の体積割合が２０〜５０vol.％の範囲であり、
前記ガラスクロスまたはガラス不織布のフィラー入りの樹脂に対する体積割合が、樹脂層の厚みが厚いほど大きくなり、前記電気絶縁性基材に対して２５％〜４０vol.％の範囲であり、
かつ、前記導電体に含まれる導電性フィラーの平均粒径が微粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする。
【００１０】
次に本発明のプリント配線基板の製造方法は、前記のプリント配線基板を製造する方法であって、ガラスクロスまたはガラス不織布に、微粒子を混入させた熱硬化性シアネートエステル樹脂であり、前記混合樹脂を含浸させたプリプレグからなる電気絶縁性基材の両面に離型性フィルムを覆った後に、貫通孔を設け、前記貫通孔に前記微粒子の平均粒径よりも大きい平均粒径の導電性フィラーを含む導電体を充填し、前記離型性フィルムを剥離した後に前記電気絶縁性基材の両側に金属箔を重ね、前記金属箔を重ねた前記電気絶縁性基材と前記金属箔を接着し、前記金属箔間を電気的に接続し、前記金属箔を所定のパターンに形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明はプリント配線基板における電気絶縁性基材をガラス変性シアネートエステル樹脂基板で形成したものであり、プリント配線基板全体の耐湿性を向上させることによって接続信頼性、耐リペア性に優れ、また電気絶縁性基材の曲げ剛性等の機械的強度を向上したプリント配線基板を提供することができる。
【００１２】
さらに本発明は、絶縁基板全体の熱膨張係数（ＣＴＥ）を小さくすることにより、配線パターンと絶縁基板との接着性およびインナービア導体との接続信頼性を改善したプリント配線基板を提供できる。
【００１３】
また、誘電率および誘電損失を適切にコントロールすることができ高周波特性が向上すると同時に、基材の接着性、接続抵抗等の特性が向上し、品質の高いプリント配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明においては、熱硬化性シアネートエステル樹脂の硬化開始温度は、導電体に含まれる熱硬化性樹脂の硬化開始温度よりも高いことが好ましい。導電体に含まれる熱硬化性樹脂の硬化開始温度に比べて熱硬化性シアネートエステル樹脂の硬化開始温度が高いことにより、熱プレス工程において導電体に十分な圧縮がかかり確実な導電性を確保することが可能となる。この硬化開始温度の差は大きいほど好ましいが、工程上の温度ばらつきを考慮に入れると、少なくとも１０℃以上あることがより好ましい。
【００１５】
前記プリプレグの表面の樹脂層の厚さは５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。樹脂厚みが２５μｍ以上になると抵抗値が極端にばらついてくるからである。これは樹脂層の厚さが大きくなりすぎると熱プレスにより導電性体を圧縮硬化する過程において、樹脂層に導電体を構成する導電性フィラーが拡がりやすくなるためである。
【００１６】
前記熱硬化性シアネートエステル樹脂に、可とう性を持つ耐水性有機樹脂が混合されていることが好ましい。前記熱硬化性シアネートエステル樹脂に、耐水性有機樹脂を混合しないと大気中の水蒸気を基板が吸うために、基板の吸湿量が増加し、特に実装工程におけるリフロー時に、金属箔の接着面下等の外部へ水蒸気の逃げ道のないところで、基板の含んだ水分が急激に加熱され蒸気化し、場合によっては金属箔の接着が破壊することがあるためである。また可撓性があることにより、実装時や実装後に繰り返し熱が加わった場合に応力緩和し易くなり、基板およびその実装体の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
前記導電体には耐水性有機樹脂を含んでいることが好ましい。前記導電体には耐水性有機樹脂を混合しないと大気中の水蒸気を基板が吸う量が増えるために、特に実装工程におけるリフロー時に、ランド部直下の導電体と金属箔の接着面下等の外部へ水蒸気の逃げ道のないところで、導電体の含んだ水分が急激に加熱され蒸気化し、場合によっては金属箔の接着を破壊し接続不良を起こしたりすることがあるためである。
【００１８】
前記微粒子は、ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＣ、Ａｌ（ＯＨ）3、Ｍｇ（ＯＨ）2およびＡｌＮ粉末から選ばれる少なくとも１つの無機質フィラーであることが好ましい。上記の微粒子を適宜選ぶことにより、誘電率、熱膨張係数、熱伝導率等を調整することができ、必要とする電気回路に適した基板を作成することができ、また吸水率も下げることができるため、基板の信頼性を向上させることができる。
【００１９】
前記電気絶縁性基材の厚さは電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔の直径よりも小さいことが好ましい。電気絶縁材の厚さに対して、電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔の直径が小さいと、基板を作成する工程で導電体を充填しにくくなるため上記の関係を満たすことが好ましい。あまりに貫通孔の直径が小さいと、導電体が十分に充填できなくなり、接続不良を起こすことがある。導電体の充填性は、電気絶縁材の厚さに対して電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔の直径が同じ寸法か、電気絶縁材の厚さが貫通孔のよりも小さいほど向上し、接続不良を起こす確立も減少する。実際は絶縁層の厚みも層間の絶縁を確保する上で必要なため、貫通孔の直径に対して電気絶縁基材の厚さは半分程度であることがより好ましい。
【００２０】
前記製造方法においては、プリプレグ状態の電気絶縁性基材に空孔が含まれていることが好ましい。空孔が含まれている方が、基板を作成する熱プレス工程で、導電体に圧縮力が加わり導電性が向上するために好ましい。この空孔の大きさは導電体に含まれる導電性フィラーの大きさより小さくした方が、導電性フィラーが空孔中に逃げることなく十分な圧力が加わるため好ましい。単位体積当たりの空孔の体積、すなわち空隙率は大きい方が導電体に圧縮が加わりやすく好ましいが、熱プレスの工程で完全に空隙を除去できないこともあり、空隙率の範囲が５％〜３０％程度であることがより好ましい。
【００２１】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
本発明のプリント配線基板によれば、プリント配線基板全体の耐湿性を向上させることによって接続信頼性、耐リペア性に優れ、また電気絶縁性基材の曲げ剛性等の機械的強度を向上したプリント配線基板を提供することができる。
【００２３】
熱硬化性シアネートエステル樹脂の耐湿性改善は、可とう性を持つ耐水性有機樹脂を混合することにより可能となる。ここで述べた耐水性有機樹脂にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメタクリル酸メチル、ポリフェニレンエーテル、フェノール樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の樹脂を適宜組み合わせることができる。
【００２４】
また、電気絶縁性基材を構成する変性シアネートエステル樹脂に無機質フィラーを混在させると、変性シアネートエステル樹脂の溶融粘度が上昇し、加熱加圧時に電気絶縁性基材と金属箔の界面で生じる樹脂流れを抑制し、変性シアネートエステル樹脂が金属箔と導電体の界面に浸入することを防ぐことによって導電体に充分な圧縮がかかり、安定した接続信頼性が得られる。
【００２５】
また、溶融粘度を調整したり、耐熱性を挙げる為等に水酸化アルミニウムやシリカなどのフィラーを添加したり、含浸性をよくするために添加剤や溶剤を加えることができる。
前記熱硬化性シアネートエステル樹脂に対する微粒子の体積割合が２０〜５０vol.％の範囲である際に、誘電率および誘電正接を適切にコントロールすることができ、特に１ＧＨｚ以上の帯域における高周波特性が向上すると同時に、基材の接着性、接続抵抗等の特性が向上し、優れたプリント配線基板を提供することができる。
【００２６】
また、前記ガラスクロスまたはガラス不織布のフィラー入りの樹脂に対する体積割合が、樹脂層の厚みが厚いほど大きくなり、前記電気絶縁性基材に対して２５％〜４０％の範囲にするのが、高周波特性と配線パターンの接着強度および基板の強度確保の観点から最も優れており、２５％よりもフィラー入り樹脂の量が少ないと基板の強度は向上するが、接着性が悪化すると同時に高周波特性も十分な特性が得られない。また逆にフィラー入りの樹脂の体積割合が絶縁基材全体の４０％を超えると配線パターンの接着強度を容易に向上せしめることができるが、基板の強度が下がり曲がり易くなるために、配線パターンと導電ビアの界面で破壊し断線したり、後に実装した部品が剥がれたりすることがあり好ましくない。
【００２７】
また、本実施例においては前記導電体に含まれる導電性フィラーの平均粒径が１〜８μｍと前記微粒子の平均粒径（約０．１〜４μｍ）よりも大きいことにより極めて安定した接続抵抗と、接着強度を得ることができる。これは、加熱加圧時に導電性フィラーが拡散していくのを抑制し、導電体に充分な圧縮がかかるために、安定した接続信頼性が得られるものである。
【００２８】
また本発明のプリント配線基板は、前記熱硬化性シアネートエステル樹脂の硬化開始温度が前記導電体に含まれる熱硬化性樹脂の硬化開始温度よりも高いことにより抵抗値の初期的な安定化を図ることができると同時に、信頼性も非常に高いものとなる。
【００２９】
なお、前記微粒子の平均粒径は導電性フィラーの平均粒径の１０〜５０％であることが好ましい。
【００３０】
前記導電性フィラーは、金、銀、銅、アルミニウムなどの金属粉を用いることができる。ビア孔径が約５０μｍ程度のときは、導電性フィラーの平均粒子径は約５μｍ程度が好ましく、ビア孔径が約３０μｍ程度のときは、導電性フィラーの平均粒子径は約１〜３μｍ程度が好ましい。
【００３１】
また、本実施の形態において、導電体３に銅粉とエポキシ樹脂からなる導電性ペーストを用いたが、本発明はこれに限るものではなく、メッキや金属バンプ、また、金属や高分子化合物またこれらを組み合わせた導電性接着剤など公知の導電体が挙げられる。特に導電性接着剤は導電粉と樹脂から構成され、前記導電粉には銅、銀、ニッケル、アルミニウム等の金属粉、および上記金属の被覆層を有する粉体が挙げられるが、その形態は粉末状、樹脂状、フレーク状、球状、不定形のいずれの形態であっても良い。また前記樹脂には、フェノール系樹脂、ナフタレン系樹脂、ユリア樹脂、アミノ樹脂、アルキッド樹脂、ケイ素樹脂、フラン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等の公知の高分子化合物が挙げられ、これらを適宜組み合わせることができる。また導電体の酸化安定性や耐湿性改善、粘度調整のために前述の耐水性有機樹脂や添加剤および溶剤を加えることができる。
【００３２】
また、微粒子である無機質フィラーがＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｉＣ、Ａｌ（ＯＨ）3、Ｍｇ（ＯＨ）2およびＡｌＮ粉末から選ばれる少なくとも１つであると、曲げ強度などの機械的強度をさらに向上させたプリント配線基板を得ることができる。
【００３３】
また、無機質フィラーの添加量が２０〜５０vol.％であると、溶融粘度を保ち、かつ導電体に充分な圧縮をかけることができる。無機質フィラーの添加量が２０vol.％未満だと溶融粘度が低くなり過剰な樹脂流れを起こし、５０vol.％を越えると変性シアネートエステル樹脂の流動性が悪くなって導電体に充分な圧縮をかけられなくなり、かつ密着性も低下する。なお、無機質フィラーの添加量は３０〜４５vol．％であることが更に好ましい。
【００３４】
また、電気絶縁性基材の厚さが電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔の径よりも小さいと、レーザー加工機等を使用して貫通孔を形成した時のテーパーを抑制することができ、剛性を保ちつつ薄型で軽量なプリント配線基板を提供することができる。なお、電気絶縁性基材の厚さが薄いほど、導電体は圧縮されやすいので（離形フィルムの厚さ分だけ、導電体は厚くなっているので圧縮率が高くなる。）、貫通孔の径が１００〜２００μmに対して、電気絶縁性基材の厚さは５０〜１００μｍであることが好ましい。
【００３５】
また、プリプレグ状態の電気絶縁性基材に空孔が含まれていると、加熱加圧時に空孔の分だけ電気絶縁性基材が圧縮され、導電体に充分な圧縮がかかり、安定した接続抵抗が得られる。
【００３６】
また、電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔に充填された導電体の厚さ方向の熱膨張係数（ＣＴＥ）が電気絶縁性基材厚さ方向の熱膨張係数に対してほぼ等しいと、急激な温度変化を生じる環境下においても、ＣＴＥの差によって生じる歪を抑制し、安定した接続信頼性が得られる。なお、導電体の厚さ方向のＣＴＥは電気絶縁性基材厚さ方向のＣＴＥと等しいことが好ましい。
【００３７】
また、本発明のプリント配線基板を複数枚積層した多層プリント配線基板とすることもできる。これにより、高信頼性なビアホール接続を有する多層プリント配線基板を提供することができる。
【００３８】
また、本発明の多層プリント配線基板において、電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔に充填された導電体の厚さがほぼ等しいと、優れたインピーダンス特性が得られ、高周波回路に適応したプリント配線基板を提供することができる。
【００３９】
また、導電体が導電性ペーストであると、貫通孔内の導電性ペーストに圧縮がかかった際、導電性ペースト中の樹脂成分が貫通孔内より排出され、導電性ペースト中の導体成分が緻密化され、高信頼性を有するビアホール接続が可能になる。
【００４０】
また、貫通孔がレーザー加工機によって形成されると、配線パターンの微細化に応じた微細な直径を有する貫通孔の形成が容易、かつ高速で行う事ができる。
本発明の製造方法によれば、耐湿性、接続信頼性、または耐リペア性に優れ、また電気絶縁性基材の曲げ剛性等の機械的強度を向上した両面プリント配線基板を提供することができる。
【００４１】
また、電気絶縁性基材の厚さが、加熱加圧前後で薄くなると、導電体に充分な圧縮をかけることができる。なお、樹脂流れを抑制するために、電気絶縁性基材の厚さは加熱加圧前後で１０〜１５％薄くなることが好ましい。
【００４２】
また、電気絶縁性基材の厚さ方向に開けられた貫通孔に充填された導電体の厚さが、加熱加圧前後で薄くなると、充分な圧縮によって導電体中の導体成分が緻密化され、高信頼性を有するビアホール接続が可能となる。なお、導電体の厚さは加熱加圧によって３０〜４０％薄くなることが好ましい。
【００４３】
また、加熱加圧後の電気絶縁性基材の中央と周辺の厚みがほぼ等しいと、加熱加圧時に電気絶縁性基材全体に均等に圧縮がかかり、接続抵抗のバラツキを抑制することができる。また、前記両面プリント配線基板の両側に、導電体が充填されたガラスクロスまたはガラス不織布に熱硬化性変性シアネートエステル樹脂を含浸させたプリプレグから成る電気絶縁性基材と金属箔を貼り付けて加熱加圧して圧縮することにより、前記電気絶縁性基材の表面の樹脂層に前記両面プリント配線基板の配線層を埋設して全ての導電体の厚さをほぼ等しくする工程と、前記金属箔を所定のパターンに形成する工程を有することにより、優れた信頼性を有し、超小型化された電子部品等を高密度実装することが可能な緻密配線パターンを備え、剛性の高い薄型で小型な多層プリント配線基板を得ることができる。
【００４４】
また、前記複数枚の両面プリント配線基板の間に、導電体が充填されたガラスクロスまたはガラス不織布に熱硬化性変性シアネートエステル樹脂を含浸させたプリプレグから成る電気絶縁性基材を一括して貼り付けて加熱加圧して圧縮することにより、前記電気絶縁性基材の表面の樹脂層に前記両面プリント配線基板の配線層を埋設して全ての導電体の厚さをほぼ等しくする工程を有することにより、優れた信頼性を有し、超小型化された電子部品等を高密度実装することが可能な緻密配線パターンを備えた多層プリント配線基板をより少ない工程で安価に得ることができる。
【実施例１】
【００４５】
本発明の実施例について図面を参照しながらさらに具体的に説明する。図１Ａ〜図１Ｆは、本発明の第１の実施例における両面配線基板の製造方法を示す工程断面図である。
【００４６】
まず図１Ａに示すように、ガラスクロスに平均粒子径が２μｍのＳｉＣの微粒子を４０vol.%混入させた熱硬化性変性シアネートエステル樹脂を含浸させたガラス変性シアネートエステルのプリプレグである電気絶縁性基材１０２の両面にポリエステル等の離形フィルム１０１をラミネートした。ラミネートは１２０℃程度の温度で行った。これにより、電気絶縁性基材１０２の表面の樹脂層がわずかに溶融して離形フィルム１０１を貼りつけることができた。本実施例では電気絶縁性基材として、ガラスクロスの厚さ１００μｍ、表面の樹脂層の厚さ１５μｍ、基材の厚さ１３０μｍのプリプレグを用いた。
【００４７】
図２Ａ、Ｂは本実施例に用いた熱硬化性変性シアネートエステル樹脂と導電体に用いた熱硬化性樹脂の溶融粘度曲線である。またこの図にはその際の接続抵抗値を記載した。図２Ａが本実施例、図２Ｂが従来例である。
【００４８】
本実施例に示すように温度が上昇するとともに導電体の樹脂粘度の方が先に上昇すると接続抵抗値は安定であることがわかる。これは導電体が先に硬化することにより、導電体樹脂が熱硬化性変性シアネートエステル樹脂の流動時に流され変形したり、導電体の樹脂中にシアネートエステル樹脂が流れ込んだりすることなくしっかりと圧縮がかかり、抵抗値が安定することによるものである。
【００４９】
図４は、プリプレグの表面樹脂層の厚さと初期抵抗値の依存性を示す関係図である。基材の樹脂層の厚さが薄くなるにつれて、初期抵抗値が低くなっていることから、本実施例では樹脂層の厚さ１５μmの基材を用いた。さらに、離形フィルムに１９μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用いた。なお、ガラスクロスのかわりにガラス不織布を用い、表面に樹脂層を形成した電気絶縁性基材を使用する事も可能である。
【００５０】
また、微粒子として、無機質フィラーでは、ＳｉＣの他にＳｉＯ2、ＴｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、Ａｌ（ＯＨ）3、Ｍｇ（ＯＨ）2およびＡｌＮがあり、有機質フィラーでは、ベンゾグアナミン、ポリアミド、ポリイミド、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等を含ませることができ、無機質フィラーと有機質フィラーを混合させても良い。
【００５１】
次に図１Ｂに示すように、電気絶縁性基材１０２の所定の箇所にレーザー加工法により貫通孔１０３を形成した。上記レーザー加工機により形成された貫通孔は孔径約１００μｍとなった。また、ガラス変性シアネートエステルのプリプレグには、単位体積当たりに含まれる空孔の体積を空隙率とすると、空隙率１０vol．％の状態で含まれており、空孔の直径は３μｍであった。
【００５２】
また、本実施例ではフィラー入りの樹脂に対する体積割合は、電気絶縁性基材全体に対して３０％とした。このように設定することにより基板の剛性確保と配線の接着強度の確保および特に１ＧＨｚ以上の高周波における電気的な特性の確保が達成できる。
【００５３】
次に図１Ｃに示すように、貫通孔１０３に導電ペースト１０４を充填した。充填方法としては、スクリーン印刷機により、直接導電ペースト１０４を離形フィルム１０１上から印刷することで充填した。この際、印刷面と反対側より和紙等の多孔質シートを介して真空吸着することにより、貫通孔１０３内の導電ペースト１０４中の樹脂成分を吸い取り、導体成分の割合を増加させることで導体成分を更に緻密に充填することができた。また、離形フィルム１０１は印刷マスクの役割と電気絶縁性基材１０２表面の汚染防止の役割を果たしていた。なお、導電ペースト中の導電フィラーの平均粒径は５μｍで空孔の径よりも大きく、また微粒子の粒径よりも大きかった。
【００５４】
次に図１Ｄに示すように、電気絶縁性基材１０２の両面から離形フィルム１０１を剥離し、電気絶縁性基材１０２の両面に銅箔等の金属箔１０５を重ね合わせ、加熱加圧した。加熱加圧は真空プレスにより行った。条件は、温度：２００℃、圧力：４．９ＭＰａ、真空度：5.33×103Pa(40Torr)、処理時間：１時間であった。
【００５５】
この条件で加熱加圧することにより、図１Ｅに示すように、電気絶縁性基材１０２は圧縮され、その厚さは中央で１１８μｍ、周辺で１１６μｍに薄くなり、中央と周辺の厚みの差は約２％となった。全体の圧縮率は約１０％であった。その際、貫通孔１０３内の導電ペースト１０４も圧縮されるが、その時に導電ペースト内のバインダ成分が押し出され、導電成分同士および導電成分と金属箔１０５間の結合が強固になり、導電ペースト１０４中の導電物質が緻密化された。この時の導電体の圧縮率は(168−117)×100/168＝30.4％であった。その後、電気絶縁性基材１０２の構成成分である熱硬化性樹脂および導電ペースト１０４を、温度：２００℃、圧力：４．９ＭＰａ、真空度：5.33×103Pa(40Torr)で１時間処理することにより、硬化させた。
【００５６】
最後に図１Ｆに示すように、金属箔１０５を所定のパターンに選択エッチングすることによって、電気絶縁性基材１０２表裏の配線層１０６間の電気的接続が得られ、両面配線基板が完成した。
【００５７】
本実施例では、導電性ペーストに含まれる導電紛の平均粒径は5μｍであり、無機質フィラーの平均粒径は導電紛の平均粒径の４０％であった。また、導電体厚さ方向のＣＴＥは約１７ｐｐｍ/℃、電気絶縁性基材の厚さ方向のＣＴＥは約３０ｐｐｍ/℃であった。
【００５８】
このように微粒子の平均粒径より大きいフィラーを用いることで、加熱加圧の際に、電気絶縁性基材の表面の樹脂層において、微粒子が盾となって導電性フィラーの拡散を抑制することができ、導電体に充分な圧縮がかかり、安定した接続信頼性が得られ、かつ優れた吸湿特性も得られる。よって、はんだディップ、またはリペアの際にも急激な温度変化によって導電体と配線層が剥離するのを抑制することができる。
【００５９】
さらに、電気絶縁性基材を構成する変性シアネートエステル樹脂に微粒子であるＳｉＣを４０vol.％混在させており、平均粒径は２μｍであった。図３は、プリント配線基板の抵抗値のバラツキを示す分布図である。
【００６０】
微粒子の添加量が２５〜４５vol.％であると、溶融粘度を保ち、かつ導電体に充分な圧縮をかけることができるので、安定した接続信頼性が得られる。微粒子の添加量が２０vol.％未満だと、充分な溶融粘度を得ることができなくなり、電気絶縁性基材の表面の樹脂層で過剰な樹脂流れを起こし、導電体に含まれる導電性フィラーが拡散するため、導電体にかかる圧力も拡散してしまう。さらに、拡散した導電性フィラー自体がマイグレーションを起こして絶縁不良になる可能性もある。また、微粒子の添加量が５０vol.％を越えると、充分な密着性が得られるだけの変性シアネートエステル樹脂の量が不足し、かつ変性シアネートエステル樹脂の流動性が悪くなって導電体に充分な圧縮をかけられなくなる。なお、微粒子の添加量は３０〜４５vol．％であることがより望ましい。
【００６１】
本実施の形態のプリント配線基板は、電気絶縁性基材の曲げ剛性等の機械的強度を向上し、かつ接続信頼性、吸湿特性に優れたプリント配線基板を提供することができる。なお、本実施例は、前記電気絶縁性基材が、ガラスクロスまたはガラス不織布に微粒子を混入させた熱硬化性シアネートエステル樹脂を含浸させた材料で形成されているもののみを用いてプリント配線基板を作成したが、例えばプリント配線基板の外層等の必要な箇所のみに本実施の前記電気絶縁性基材を用いる等によっても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のプリント配線基板は、高周波帯域に用いられる電子回路形成用として特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】Ａ〜Ｆは、本発明の第１の実施例におけるプリント配線基板の製造方法を示す工程断面図。
【図２】Ａ、Ｂは、本発明の第１の実施例におけるプリント配線基板に用いる材料の粘度特性を示す図。
【図３】本発明の第１の実施例におけるプリント配線基板微粒子添加量との初期抵抗値の関係を示すグラフ。
【図４】本発明の第１の実施例におけるプリント配線基板の樹脂層の厚みと初期抵抗値の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６４】
１０１  離型性フィルム
１０２  プリプレグ（絶縁基材）
１０３  貫通孔
１０４  導電ペースト
１０５  金属箔
１０６  配線層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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