(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる複数枚の絶縁層と導体パターンとが交互に積層されるように、当該複数枚の絶縁層の所望の面に導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、
大電流を導通させる必要がある導体パターンに対して、前記導体パターンに隣接する前記絶縁層に、当該導体パターンに沿って溝を形成する溝形成工程と、
前記溝内に導電ペーストを充填する導電ペースト充填工程と、
複数枚の絶縁層を積層する積層工程と、
前記絶縁層の積層体に対して熱及び圧力を加えることにより、絶縁層を軟化させて相互に接着し、多層構造の配線基板を形成する加熱・加圧工程とを備え、
前記導電ペーストは金属微粒子を含み、前記加熱・加圧工程において、当該金属微粒子が焼結されて導電性材料となることによって、前記導体パターンの電流容量を増加することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記溝形成工程では、前記絶縁層に、前記導体パターンが形成された面とは反対側の面から前記導体パターンに達する貫通溝を形成することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記貫通溝の幅は、前記導体パターンの幅よりも狭いことを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層の厚さは、１０〜２００μｍの範囲であり、前記導体パターンの厚さは５〜７５μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに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、多層配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子や電気素子（コンデンサ素子、抵抗素子等）を高密度に実装するために、プリント配線基板の多層化の要求が高まっている。このような多層配線基板は、例えば、銅箔等の導体箔をパターニングして形成された導体パターンを有する熱可塑性樹脂フィルム（絶縁層）を積層した後に、加熱及び加圧を行うことにより一体化して形成することができる。
【０００３】
上述した多層配線基板に関しては、例えば、電源回路等を構成するパワー素子を搭載したり、高機能化の一環として、多層配線基板上もしくは多層配線基板内にコイル等の機能部品を作り込むこような要望もある。そのようなパワー素子や、コイルへの通電を行なう導体パターンには大電流を通電する必要があるため、導体パターンを構成する導体箔の厚さを厚くして、電流容量を増加する必要が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電流容量を増加するために導体箔の厚さを厚くすると、エッチングによって導体箔をパターン加工する際に、エッチング精度が悪化し、導体パターンの微細化が困難になってしまう。
【０００５】
また、厚さの厚い導体箔を用いて導体パターンを形成すると、熱可塑性樹脂フィルム上に形成される導体パターンの凹凸の差が大きくなるため、加熱及び加圧時に、熱可塑性樹脂が導体パターンの凹凸の差を埋めることができず、多層配線基板内部にボイドが発生したり、フィルム同士が剥離したりする。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、導体パターンを形成するための導体箔として厚さの薄い導体箔を用いながら、大電流を通電する必要がある導体パターンに関して、十分な電流容量を確保することが可能な多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の多層配線基板の製造方法は、熱可塑性樹脂からなる複数枚の絶縁層と導体パターンとが交互に積層されるように、当該複数枚の絶縁層の所望の面に導体パターンを形成する導体パターン形成工程と、
大電流を導通させる必要がある導体パターンに対して、その導体パターンに隣接する絶縁層に、当該導体パターンに沿って溝を形成する溝形成工程と、
溝内に導電ペーストを充填する導電ペースト充填工程と、
複数枚の絶縁層を積層する積層工程と
絶縁層の積層体に対して熱及び圧力を加えることにより、絶縁層を軟化させて相互に接着し、多層構造の配線基板を形成する加熱・加圧工程とを備え、
導電ペーストは金属微粒子を含み、加熱・加圧工程において、当該金属微粒子が焼結されて導電性材料となることによって、導体パターンの電流容量を増加することを特徴とする。
【０００８】
上述したように、加熱・加圧工程において焼結される金属微粒子を含む導電ペーストを溝内に充填することにより、大電流を導通させる必要がある導体パターンと接合した導電性材料を絶縁層の溝内に容易に形成することが可能になる。しかも、この導電性材料の形成は、絶縁層を相互に接着する工程と同時に行なうことができるので、その製造工程を簡素化することができる。
【０００９】
請求項２に記載したように、溝形成工程では、絶縁層に、導体パターンが形成された面とは反対側の面から前記導体パターンに達する貫通溝を形成することが好ましい。これにより、電流路の断面積を極力大きくすることができるため、電流容量を効果的に増加することができる。
【００１０】
なお、請求項２に記載したように、溝を貫通溝として形成する場合には、請求項３に記載したように、溝の幅が、導体パターンの幅よりも狭く形成されることが好ましい。これにより、導体パターンを絶縁層の表面に安定的に保持することができる。
【００１２】
請求項４に記載したように、絶縁層の厚さは、１０〜２００μｍの範囲であり、導体箔の厚さは５〜７５μｍの範囲にあることが好ましい。導体箔の厚さが７５μｍを超えると、その導体箔から形成される導体パターンの凹凸の差が大きくなり過ぎて、絶縁層（熱可塑性樹脂）がその差を埋めることが困難になるためである。また、導体パターンの厚さが５〜７５μｍである場合、この導体パターンを挟んだ状態で、絶縁層同士を接着するためには、絶縁層の厚さが１０〜２００μｍ程度であることが必要である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
図１（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態における多層配線基板の製造工程を示す工程別断面図である。
【００１８】
図１（ａ）において、２１は、絶縁層である熱可塑性樹脂フィルム２３の片面に貼着された導体箔（本例では厚さ１８μｍの銅箔）をエッチングによりパターン形成した、導体パターン２２，２２ａを有する片面パターンフィルムである。この片面パターンフィルム２１において、導体パターン２２は、例えば制御回路等を構成する半導体素子間の配線として使用されるものであり、比較的小電流が通電される。一方、導体パターン２２ａは、例えば電源回路等を構成する素子間を結ぶ配線として使用されたり、多層配線基板内にコイルを作り込む際のコイル形成用配線として使用されるものであり、大電流が通電される。
【００１９】
なお、導体箔としては、銅箔以外の金属箔を用いても良い。また、導体箔は、エッチング精度や層間におけるボイドの発生防止を考慮し、５〜７５μｍの厚さのものが使用される。
【００２０】
本実施形態においては、熱可塑性樹脂フィルム２３として、いわゆる液晶ポリマーからなる厚さ７５μｍの熱可塑性樹脂フィルムを用いている。この液晶ポリマーからなる樹脂フィルム２３は、２８０〜３００℃程度の温度で軟化する特性を有しており、複数枚の樹脂フィルム２３を積層した積層体に対して、この軟化温度以上まで加熱した状態で圧縮方向の圧力を加えることにより、相互に接着することができる。なお、樹脂フィルム２３の厚さは、フィルムのハンドリング性や、導体パターン２２，２２ａの凹凸を吸収しつつフィルム同士を接着させる点を考慮すると、１０〜２００μｍ程度が好ましい。
【００２１】
図１（ａ）に示すように、導体パターン２２、２２ａの形成が完了すると、次に、図１（ｂ）に示すように、樹脂フィルム２３側から炭酸ガスレーザを照射して、導体パターン２２、ド２２ａ，２２ｂを底面とする有底ビアホール２４及び有底溝２４ａを形成する。有底ビアホール２４及び有底溝２４ａの形成は、炭酸ガスレーザの出力と照射時間等を調整することで、導体パターン２２，２２ａに穴を開けないようにしている。
【００２２】
なお、有底ビアホール２４の径は、５０〜１００μｍであり、有底溝２４ａの幅は、樹脂フィルム２３に熱圧着された導体パターン２２ａが樹脂フィルム２３から離脱しないように、導体パターン２２ａの幅よりも狭くなるように形成される。
【００２３】
図１（ｂ）に示すように、有底ビアホール２４及び有底溝２４ａの形成が完了すると、次に、図１（ｃ）に示すように、有底ビアホール２４及び有底溝２４ａ内に層間接続材料である導電ペースト５０を充填する。導電ペースト５０は、平均粒径５μｍ、比表面積０．５ｍ2／ｇの錫粒子３００ｇと、平均粒径１μｍ、比表面積１．２ｍ2／ｇの銀粒子３００ｇとに、有機溶剤であるテルピネオール６０ｇにエチルセルロース樹脂６ｇを溶解したものを加え、これをミキサーによって混練しペースト化したものである。
【００２４】
ここで、エチルセルロース樹脂は、導電ペースト５０に保形性を付与するために添加されており、この保形性付与材としては、例えばアクリル樹脂を採用することもできる。
【００２５】
導電ペースト５０は、メタルマスクを用いたスクリーン印刷機により、片面パターンフィルム２１の有底ビアホール２４及び有底溝２４ａ内に印刷充填され、その後、１４０〜１６０℃で約３０分間テルピネオールを乾燥させる。なお、導電ペースト５０の充填は、本例ではスクリーン印刷機を用いたが、確実に充填ができるのであれば、ディスペンサ等を用いる他の方法を採用しても良い。
【００２６】
次に、図１（ｄ）に示すように、片面パターンフィルム２１を複数枚（本例では６枚）積層する。このとき、下方側の３枚の片面パターンフィルム２１は、導体パターン２２，２２ａが設けられた側を下側として、上方側の３枚の片面パターンフィルム２１は導体パターン２２，２２ａが設けられた側を上側として積層する。
【００２７】
すなわち、中央の２枚の片面パターンフィルム２１を導体パターン２２，２２ａが形成されていない面同士を向かい合わせて積層し、その両面に、導体パターン２２，２２ａが形成された面と導体パターン２２，２２ａが形成されていない面とが向かい合うように、片面パターンフィルム２１を積層する。
【００２８】
このように、片面パターンフィルム２１を積層することにより、片面にのみ導体パターン２２，２２ａが形成された片面パターンフィルム２１を用いながら、多層配線基板の両表面において導体パターン２２、２２ａによる電極が形成できる。これにより、多層配線基板の両面において、電子部品や外部回路と接続するための電極を形成できるので、高密度実装あるいは多層基板の小型化を図ることができる。
【００２９】
図１（ｄ）に示すように片面パターンフィルム２１を積層したら、これらの上下両面から図示しない真空加熱プレス機により加熱しながら加圧する。本例では、片面パターンフィルム２１の積層体を３００〜３５０℃の温度に加熱しつつ、１〜１０ＭＰａの圧力で４０〜６０分間加圧した。
【００３０】
これにより、図１（ｅ）に示すように、各片面パターンフィルム２１の樹脂フィルム２３が軟化して塑性変形し、相互に接着される。樹脂フィルム２３は全て同じ熱可塑性樹脂材料によって形成されているので、容易に一体化される。
【００３１】
さらに、有底ビアホール２４及び有底溝２４ａ内の導電ペースト５０が焼結して一体化した導電性組成物５１となるとともに、隣接する導体パターン２２，２２ａと金属拡散接合する。これにより、有底ビアホール２４内の導電性組成物５１を介して隣接する導体パターン２２間の層間接続が行なわれるとともに、有底溝２４ａ内の導電性組成物は、導体パターン２２ａに金属接合されて一体化し、大電流導通経路を形成する。
【００３２】
このような工程を経て、多層配線基板１００が得られる。
【００３３】
ここで、導電性組成物５１の形成に関するメカニズムを簡単に説明する。有底ビアホール２４及び有底溝２４ａ内に充填され、乾燥された導電ペースト５０は、錫粒子と銀粒子とが混合された状態にある。そして、この導電ペースト５０において、片面パターンフィルム２１の積層体が室温から３００〜３５０℃まで加熱されたとき、錫粒子の融点は２３２℃であり、銀粒子の融点は９６１℃であるため、加熱温度が２３０℃程度まで上昇したときから錫粒子が融解し始め、銀粒子の外周を覆うように付着する。
【００３４】
そして、加熱が継続して行なわれると、融解した錫は、銀粒子の表面から拡散を始め、錫と銀の合金（融点４８０℃）を形成する。このとき、導電ペースト５０には、１〜１０ＭＰａの圧力が加えられているため、錫と銀との合金形成に伴い、有底ビアホール２４及び有底溝２４ａ内には、焼結により一体化した合金からなる導電性組成物５１が形成される。
【００３５】
有底ビアホール２４及び有底溝２４ａ内で導電性組成物５１が形成されているときには、この導電性組成物５１は加圧されているため、有底ビアホール２４及び有底溝２４ａの底部を構成する導体パターン２２，２２ａに圧接される。これにより、導電性組成物５１の錫成分と、導体パターン２２，２２ａを構成する銅箔の銅成分とが相互に固相拡散し、導電性組成物５１と導体パターン２２、２２ａ，との界面に固相拡散層を形成して電気的に接続する。
【００３６】
次に、大電流を導通させるための導体パターン２２ａによって、多層配線基板１００内にトランスを形成する場合の、導体パターン２２ａの形成例について図２の平面図に基づいて説明する。なお、図２は、多層配線基板１００を構成する複数枚の片面パターンフィルム２１の内、１枚の片面パターンフィルム２１の導体パターン２２ａ形成面を示すものである。
【００３７】
図２に示すように、ほぼ円環状の２本の導体パターン２２ａ１，２２ａ２が同軸状に形成されている。２本の導体パターン２２ａ１，２２ａ２は、それぞれ、上層の導体パターンとの接続部３５、及び下層の導体パターンとの接続部において、層間接続材料としての有底ビアホールに形成される導電性組成物を介して上下層の円環状に形成された導体パターンと接続される。これにより、多層配線基板１００の複数層に渡って、円環状の導体パターン２２ａ１，２２ａ２が接続されることになり、内側の導体パターン２２ａ１によって第１のコイルが形成され、外側の導体パターン２２ａ２によって第２のコイルが形成される。
【００３８】
なお、接続される上下層の導体パターンは、図２に示す導体パターン２２ａ１，２２ａ２とその径を異ならせることにより、有底溝２４ａ１、２４ａ２に充填される導電ペースト５０を介して、その導体パターン２２ａ１，２２ａ２の全体と電気的に接続されることを防止しており、これにより、複数巻きのコイルを形成することができる。
【００３９】
３０は、上述の第１及び第２のコイルによって構成されるトランスのコアであり、例えば、フェライトによって構成される。このコア３０は、多層配線基板１００の積層方向に孔を形成し、その孔内に挿入される。
【００４０】
上記した２本の導体パターン２２ａ１，２２ａ２の形状に沿って、導電ペースト５０が設けられている。この導電ペースト５０は、図１（ｂ）、（ｃ）において説明したように、導体パターン２２ａ１，２２ａ２の形成面と反対側の面から樹脂フィルム２３にレーザを照射し、導体パターン２２ａ１，２２ａ２を底面とする有底溝２４ａ１、２４ａ２を形成し、それらの有底溝２４ａ１，２４ａ２内に充填したものである。
【００４１】
そして、上述した構成を有する片面パターンフィルム２１を複数枚形成し、その積層体に対して加熱及び加圧を行なうことにより、導電ペースト５０の金属粒子が焼結して導電性組成物となるとともに、導体パターン２２ａ１，２２ａ２と一体化する。このため、導体パターン２２ａ１，２２ａ２を形成するための導体箔の厚さを厚くすることなく、大電流を通電する必要があるコイル形成用の導体パターン２２ａ１，２２ａ２の電流容量を増大させることができるのである。
（変形例）
上記実施形態では、片面パターンフィルムを用いて多層配線基板を形成したが、片面パターンフィルム以外に、両面パターンフィルム、片面パターンフィルムおよび配線パターンを形成していない樹脂フィルムを適宜組み合わせて多層配線基板を形成しても良い。
【００４２】
また、上記実施形態においては、大電流を通電する必要がある導体パターン２２ａを底面として、樹脂フィルム２３を貫通する貫通有底溝を形成して、その溝内に導電ペースト５０を充填した。しかしながら、導体パターン２２ａの電流容量を増加するために導電ペースト５０を充填する溝は、必ずしも貫通溝である必要はなく、樹脂フィルム２３の厚さよりも短い深さを有する溝であっても良い。この場合には、樹脂フィルム２３に導体箔を熱圧着する前に、その圧着面に所望のパターンの溝を形成し、かつ導電ペーストを充填しておく。その後、導体箔の貼付、及びエッチングによるパターン形成を行なう。
【００４３】
また、上記実施形態において、樹脂フィルムとして液晶ポリマーからなる熱可塑性樹脂フィルムを用いたが、これに限らず、ポリエーテルエーテルケトン樹脂６５〜３５重量％とポリエーテルイミド樹脂３５〜６５重量％とからなる熱可塑性樹脂フィルムや、それらの樹脂フィルムに非導電性フィラを添加したフィルムであっても良い。また、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）もしくはポリエーテルイミド（ＰＥＩ）のみからなる樹脂フィルムを使用することも可能である。さらに、熱可塑性ポリイミド、ＰＥＴ，ＰＰＳ等、他の熱可塑性樹脂を用いてもよい。
【００４４】
また、熱可塑性樹脂以外にも、例えば、熱硬化性樹脂に接着剤層を形成した
フィルムを、多層配線基板を形成する際の絶縁層として用いても良い。
【００４５】
なお、上記実施形態において、多層配線基板は６層基板であったが、層数が限定されるものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施形態による多層配線基板の概略の製造工程を示す工程別断面図である。
【図２】片面パターンフィルム２１の平面図である。
【符号の説明】
２１  片面パターンフィルム
２２，２２ａ  導体パターン
２３  樹脂フィルム
２４  有底ビアホール
２４ａ  有底溝
５０  導電ペースト
５１  導電性組成物
１００  多層配線基板
【図１】
0003969192.tif 000002
【図２】
0003969192.tif 000003