(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性織布と熱硬化性樹脂との複合材料からなる絶縁層と、該絶縁層の表面及び該絶縁層間に形成された複数層の導体回路層と、上下の前記導体回路層を接続するために、前記絶縁層に形成されたビアホール内に金属粉末を充填してなる複数のビアホール導体とを具備する多層配線基板において、前記導体回路層が前記絶縁層の表面に埋設されているとともに、前記導体回路層の前記絶縁層への埋設側の表面粗さ（Ｒｚ）が１．５〜８μｍであり、前記導体回路層の厚みが、前記絶縁層の前記耐熱性織布から前記絶縁層の表面に至る熱硬化性樹脂層の厚みよりも大きく、且つ前記導体回路層の埋設側の表面の凹凸部と前記耐熱性織布とが互いに係合していることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記耐熱性織布を構成する繊維体の平均直径をａ（μｍ）としたとき、前記導体回路層の埋設側の表面粗さＲｚが、ａ／４＜Ｒｚ＜３ａの関係を満足することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板を作製するための配線基板用絶縁シートと、それを用いた半導体素子収納用パッケージなどに適した多層配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器は小型化が進んでいるが、近年携帯情報端末の発達や、コンピューターを持ち運んで操作するいわゆるモバイルコンピューティングの普及によってさらに小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。
【０００３】
また、通信機器に代表されるように、高速動作が求められる電子機器が広く使用されるようになってきた。高速動作が求められるということは、高い周波数の信号に対し、正確なスイッチングが可能であるなど多種な要求を含んでいる。そのような電子機器に対応するため、高速な動作に適した多層プリント配線板が求められている。
【０００４】
高速な動作を行うためには、配線の長さを短くし、電気信号の伝播に要する時間を短縮することが必要である。配線の長さを短縮するために、配線の幅を細くし、配線の間隙を小さくするという、小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。このような微細高密度配線回路を有する配線基板は、従来法のプリント基板では、コア基板に対し、コア基板を貫通するビアホールを形成し、その内部にメッキ等を施して層間の接続を行う場合が多く、ビアホールによって回路設計が制限され高密度配線が難しかった。
【０００５】
また、所定の基板表面に絶縁層と導体回路層を交互にコーティング及びメッキ等、あるいはビアホール形成等を施して多層化する所謂ビルドアップ法も開発されているが、ビルドアップ法もビアホールの配置上の制約があり、高密度配線化が難しかった。しかも、ビルドアップ法による多層化においては、導体回路層をエッチング法で形成したり、さらにはビアホール内面にメッキ等の手法によって導体を被着させる等の工程を繰り返し行った場合、絶縁層がエッチング液やメッキ液等に浸漬されるが、配線の高密度化に伴い、積層数が増加すると、絶縁層がこれらの薬品に浸漬される回数が多くなる結果、絶縁層自体が吸湿し変質してしまうという問題があった。また、全体に工程が複雑なので高価な配線基板とならざるを得ず、一般的な配線板には使用されていなかった。
【０００６】
一般的に、配線板のコア基板として用いられる絶縁材料には、有機樹脂に対してガラスクロスを使用したプリプレグが主に使用されており、配線板の機械的特性及び熱的特性を向上させている。
【０００７】
そのような高密度配線の要求に対応するため、セラミック多層配線基板の製造工程と同様な工程、即ち、ビアホール導体および導体回路層が形成された複数の絶縁シートを積層する多層プリント配線板が特開平１０−２７９５９号などによって提案されている。
【０００８】
この方法では、具体的には、絶縁シートにビアホールを加工し金属粉末を充填してビアホール導体を形成した後、予め表面に金属箔からなる導体回路層が形成された転写シートから、前記導体回路層を転写して導体回路層を形成して１層の配線シートを作成し、同様にして作成した複数の配線シートを積層して一体化して多層化するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特開平１０−２７９５９号によって提案される転写法では、絶縁シートをエッチング液やメッキ液などの薬品に浸漬しないドライプロセスで作製することができるために、絶縁シートの劣化が無く、また熱と圧力により導体回路層を絶縁シート表面に埋設させるため平坦性に優れるなどの長所を有する。
【００１０】
しかしながら、ガラス織布と有機樹脂からなる絶縁シートに、緻密質な金属箔導体回路層を転写、埋設させようとする場合、絶縁シート中の未硬化の樹脂が流れやすく、配線パターンが変形し、微細配線を形成する場合には、隣接する配線層と接触して回路がショートしてしまう問題があった。
【００１１】
また、ビア形成部に導体回路層を転写、硬化した際、ガラス織布上下の樹脂層が流れによってビアホール導体が変形しやすく、時には破断しオープン不良につながる場合もある。
【００１２】
従って、本発明は、ガラス織布と有機樹脂からなるプリプレグの表面に金属箔などの緻密な導体層を転写させる場合に、上記のような未硬化の樹脂の流れによる回路の不良の発生を防止して、信頼性の高い多層配線基板を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的に対して検討を重ねた結果、耐熱性織布上の熱硬化性樹脂層の厚みを適正に調整することによって、導体回路層の凹凸部と耐熱性織布とを接触、係合させることによって、耐熱性織布中に導体回路層を固定し、導体回路層の流れやビアホール導体の変形を防止できることを見いだし、本発明に至った。
【００１４】
即ち、本発明の多層配線基板は、耐熱性織布と熱硬化性樹脂との複合材料からなる絶縁層と、該絶縁層の表面及び該絶縁層間に形成された複数層の導体回路層と、上下の前記導体回路層を接続するために、前記絶縁層に形成されたビアホール内に金属粉末を充填してなる複数のビアホール導体とを具備する多層配線基板において、前記導体回路層が前記絶縁層の表面に埋設されているとともに、前記導体回路層の前記絶縁層への埋設側の表面粗さ（Ｒｚ）が１．５〜８μｍであり、前記導体回路層の厚みが、前記絶縁層の前記耐熱性織布から前記絶縁層の表面に至る熱硬化性樹脂層の厚みよりも大きく、且つ前記導体回路層の埋設側の表面の凹凸部と前記耐熱性織布の繊維体とが互いに係合していることを特徴とするものである。
【００１５】
上記多層配線基板では、前記耐熱性織布を構成する繊維体の平均直径をａ（μｍ）としたとき、前記導体回路層の埋設側の表面粗さＲｚが、ａ／４＜Ｒｚ＜３ａの関係を満足することが望ましく、これによって、導体回路層の埋設側表面の凹凸部と前記耐熱性織布との係合を強めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の多層配線基板を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の多層配線基板の一例を示す概略断面図、図２は、絶縁層と導体回路層との要部拡大断面図である。図１の多層配線基板Ａによれば、絶縁基板１は、熱硬化性樹脂１ａと耐熱性織布１ｂの織布または不織布との複合体からなる絶縁層２を多層に積層してなるものである。そして、この絶縁基板１には、絶縁層に形成されたビアホール内に少なくとも金属粉末を充填してなるビアホール導体４が形成されており、さらに、そのビアホール導体４の端部には、金属箔からなる導体回路層５が各絶縁層２の表面に埋設された構造からなる。
【００１８】
本発明の多層配線基板における絶縁層２を構成する熱硬化性樹脂１ａとしては例えば、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂が挙げられ、さらにそれらの樹脂の硬化剤を含み、さらには無機質フィラーを含んでもよい。用いられる無機質フィラーとしては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ２、ＡｌＮ、ＳｉＣの群から選ばれる少なくとも１種が使用でき、熱硬化性樹脂：無機質フィラーの体積比率で１５：８５〜９０：１０の比率で複合化されるのが適当である。
【００１９】
一方、耐熱性織布１ｂは、繊維を数百本束ねて糸状に形成したものを編んだものからなり、繊維（フィラメント）としては１〜１０μｍの径が適当であり、これを束ねた糸は円換算で２５〜１００μｍ程度の直径を有するものが望ましい。耐熱性織布としては、一般に無機繊維が好んで用いられているが、無機繊維としては、例えば、Ｅガラス、ホウケイ酸ガラス、シリカガラスの群から選ばれる少なくとも１種のガラス繊維が好適に用いられ、特に繊維強度、コスト等のバランスの観点からＥガラス繊維が最も望ましい。また、この無機繊維はその線径が４〜８μｍであることが強度と加工性の点で望ましい。更に、アラミド織布などの高強度、高耐熱の有機繊維でも良い。また、ガラス織布及び無機質フィラーの表面は樹脂との塗れを良くするために、カップリング処理されていても良い。
【００２０】
また、本発明によれば、導体回路層５の埋設側表面の凹凸部と絶縁層２中の前記耐熱性織布１ｂとが互いに係合していることが重要であって、かかる構造によって、導体回路層５を未硬化状態の絶縁層２表面に埋設形成する場合に、未硬化樹脂の流れによって導体回路層５のずれを防止することができるとともに、絶縁層２表面に導体回路層５とともに形成されたビアホール導体４の変形をも防止することができる。つまり、導体回路層５の埋設された部分が、耐熱性織布１ｂに楔を打ち、結果として導体回路層５やビアホール導体４の変形を防止し電気的ショート等を回避できることになる。
【００２１】
また、本発明によれば、このような構造を形成するために、上記絶縁層２の表面に埋設された導体回路層５の厚みを熱硬化性樹脂層３の厚みＬより大きくすることによって、導体回路層５と耐熱性織布１ｂとの係合を確実に行うことができる。例えば、通常、高密度配線基板として用いられる線間／線幅は２００μm／２００μm以下であるので、導体回路層５を形成する銅箔などの金属箔の厚みは３５μm以下となる。絶縁層２における熱硬化性樹脂層３の厚みＬは３５μm以下の樹脂厚みを設定することになる。
【００２２】
上記の条件は、熱硬化性樹脂層３の厚みＬが導体回路層５よりも厚いと、導体回路層５の埋設側の凹凸部が、耐熱性織布１ｂまで届かず、結果として転写や硬化の熱履歴の際に、樹脂が流れるに伴って導体回路層５も移動し、結果として配線パターンの変形や電気的ショートを招いてしまうためである。この絶縁層２における熱硬化性樹脂層３の厚みは、通常の耐熱性織布１ｂを熱硬化性樹脂中に浸漬し、引き上げる引き上げ法や、ドクターブレード法などに耐熱性織布に熱硬化性樹脂を含浸させて絶縁層２を形成する場合において、その熱硬化性樹脂の粘度や被覆回数などによって任意に調整することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、上記絶縁層２の表面に埋設形成されている導体回路層５が絶縁層２への埋設側の表面粗さ（Ｒｚ）が１．５〜８μｍであることも重要である。これは表面粗さＲｚが１．５μｍよりも小さく平滑である場合、耐熱性織布の繊維（フィラメント）との係合できず、Ｒｚが８μｍよりも粗いと、繊維と係合しても導体回路層５のずれを有効に防止することができないためである。
【００２４】
本発明の多層配線基板における導体回路層５は、一般に銅箔からなり、通常配線基板に用いる場合、片面が凹凸のついたマット面、もう片面が平坦なシャイニー面から構成されるが、絶縁層２に埋設される側は、通常、マット面によって形成されれるが、シャイニー面を荒らして表面粗さが上記の範囲であれば、シャイニー面でもよく、また絶縁層２との密着強度を高めるために防錆処理やカップリング処理が施されていてもよい。
【００２５】
さらに、本発明によれば、耐熱性織布１ｂを構成する繊維体（フィラメント）の平均直径をａ（μｍ）とした時、導体回路層５の埋設側表面粗さＲｚが、ａ／４＜Ｒｚ＜３ａの関係を満足することが望ましい。これは、表面粗さＲｚがａ／４径よりも小さいと、導体回路層５の凸部が、織布１ｂ    内に楔を打ち込んだとしても、織布のフィラメントに固定されず、結果として転写硬化時に起こる樹脂流れに応じて、導体回路も移動し回路パターンの変形やひどいときには伝記的ショートに至ってしまう。また、３ａよりも大きいと導体回路層５を転写により形成する際に、織布１ｂのフィラメントを押し広げる作用が大きく、転写後の寸法変化が大きくなってしまうのである。さらに、ひどいときには基板の亀裂を招いてしまう場合も有る。
【００２６】
次に、本発明の多層配線基板の製造工程を図３をもとに説明する。まず、絶縁材料１１に対して、未硬化の状態（Ｂステージ状態）でパンチング、レーザー等により所望のビアホール１２を形成し（ｂ）、そのビアホール１２内に導体ペーストを充填してビアホール導体１３を形成する（ｃ）。
【００２７】
導体ペーストは、銅、アルミニウム、金、銀の群から選ばれる少なくとも１種、または２種以上の合金を主体とする金属粉末、溶剤、熱硬化性樹脂及び硬化剤より構成される。溶剤はα−テルピネオール、２−オクタノールや室温で液状の熱硬化性樹脂などが用いられる。熱硬化性樹脂及び硬化剤は絶縁シートの硬化を妨げない同組成の樹脂もしくは同じ温度で硬化する樹脂が選択される。これは導電性組成物同士の硬化後の保形性を保つために用いられる。
【００２８】
次に、転写シート１４表面に金属箔を接着した後、エッチング等の処理により導体回路層１５を形成したものを作製する（ｄ）。転写シート１４は、導体回路層１５形成時のエッチングなどの工程に耐える機械的特性や寸法安定性を有するものが用いられ、ポリエチレン系のものが好適に使用される。また、金属箔を接着するための接着剤としては、酸、アルカリに強いアクリル酸エステル等が好適に用いられる。
【００２９】
その後、ビアホール導体３が形成された絶縁シート１１に上記導体回路層１５が形成された転写シート１４を位置合わせして積層し、Ｂステージ状態の絶縁シートを７０〜２００℃に加熱しながら導体回路層１５が絶縁シート１１表面に埋設できる程度の圧力を印加し、その後、転写シート１４を引き剥がすことにより、導体回路層１５を絶縁シート１４の表面に転写して１層の配線シートａを作製する（ｅ）。導体回路層１５を埋設するための圧力としては、１０ｋｇ／ｃｍ2以上、特に２０〜７０ｋｇ／ｃｍ2の範囲が望ましい。
【００３０】
かかる転写工程において、絶縁層１１に形成された導体回路層１５とは、その厚み方向に対する絶縁層１１が有する収縮性または圧縮性から絶縁層表面と導体回路層５表面とが同一平面となるように平坦化することができる。ビアホール導体１３は、導体回路層１５の埋設によって厚み方向に圧縮されることから充填性がアップし低抵抗化が実現できる。
【００３１】
その後、上記と同様な工程によって、片面のみ及び両面に導体回路層を転写した絶縁シートｂ，ｃを作製し、これらを位置合わせして積層した後（ｆ）、絶縁材料１中の熱硬化性樹脂が完全硬化する温度に加熱することにより図１に示したような多層配線基板を作製することができる。
【００３２】
【実施例】
平均厚さ１００μｍのＥガラスで織られたガラス織布に、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂を含浸させ、図２に示す熱硬化性樹脂層の厚さがＸ（μｍ）の絶縁材料からなる半硬化状態の絶縁シートを形成した。次に、この絶縁シートを用いて、炭酸ガスレーザ加工法によって、所定の位置に直径が０．１ｍｍのビアホールを形成し、このビアホールに、平均粒径が４μｍの表面に銀を被覆した銅粉１００重量部、セルロース０．２重量部、２−オクタノール１０重量部とを混合した金属ペーストを充填してビアホール導体を形成し、５０℃で６０分加熱して乾燥させた。
【００３３】
一方、厚さ２５μｍのポチエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）製の樹脂フィルムに厚さＹμｍの銅箔を貼りつけ（転写シート）、これを公知のフォトレジスト法等によって鏡像の導体回路層を形成した。そして、ビアホール導体を形成した絶縁基板の表面側および裏面側に転写シートを位置合わせして重ね合わせ、少なくともビアホール導体形成位置に５ｋｇ／ｃｍ2の圧力を印加して、ビアホール導体の両端部側から導体回路層を絶縁層内に埋め込み処理し、コア用配線シートを作製した。
【００３４】
同様にして、ビアホール導体を形成した絶縁シートの片面のみに導体回路層を形成した配線シートを４枚作製し、前記コア用配線シートの上下面に２枚の配線シートを位置合わせして積層した後、温度２００℃、圧力２０ｋｇ／ｃｍ2で硬化して、導体回路層６層の多層配線基板を作製した。
【００３５】
作製した多層配線基板の初期導通、及び絶縁抵抗を測定し、試験後の導通不良（オープン）、絶縁不良（ショート）や外観（目視）導体回路層のふくれや回路の抵抗変化が生じたものを不良として、各試料につき５０サンプル作製したうちの良品率を表１に示した。
【００３６】
【表１】
0004587576.tif 000002
【００３７】
表１の結果から明らかなように、熱硬化性樹脂層の厚みが銅箔よりも厚い場合（試料Ｎｏ．１、３、９、１５）、導体回路層と耐熱性織布における繊維体との係合がうまくできず、導体回路層の転写時に樹脂の流れによるショートが発生した。また、導体回路層の表面粗さが１．５〜８μｍから逸脱するもの、導体回路層の埋設側表面粗さＲｚが、ａ／４＜Ｒｚ＜３ａ（ａ：繊維体の平均径）の関係から逸脱するものは、いずれも係合できず、ショート不良やオープン不良が発生した。これに対して、導体回路層と耐熱性織布の繊維体とが係合した試料Ｎｏ．２、５〜７、１１〜１３、１７〜１９は、いずれもショート不良やオープン不良を抑制することができた。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したとおり、本発明の多層配線基板によれば、銅箔で形成した微細な導体回路層を形成した場合においても、導体回路層の変形や断線などの発生のない、かつ金属粉末を充填してなるビアホール導体の変形や断線の無い良好な多層配線基板を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の概略断面図である。
【図２】本発明の多層配線基板における絶縁層と導体回路層との要部拡大断面図である。
【図３】本発明の多層配線基板の製造工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１  絶縁基板
２  絶縁層
３  熱硬化性樹脂層
４  ビアホール導体
５  導体回路層
【図１】
0004587576.tif 000003
【図２】
0004587576.tif 000004
【図３】
0004587576.tif 000005