(57)【要約】【課題】導体層と導電性ペーストとの間の電気的な導通の耐久性を高め、冷熱サイクルの環境下においても、導通信頼性の高い多層配線板を提供する。【解決手段】多層配線板は、ビアホール１４を内部に有する絶縁層２０と、ビアホール１４に充填された導電性ペースト１６と、絶縁層２０の一方の面において、ビアホール１４の位置に形成され、導電性ペースト１６と電気的に接続された導体層１２ａと、絶縁層２０の他方の面において、ビアホール１４の位置に形成され、導電性ペースト１６と電気的に接続された導体層１２ｂとを備え、導体層１２ｂの導電性ペースト１６と接する面には、ビアホール１４の外周内に位置する大きさの突起部５０を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層間導通穴を内部に有する絶縁層と、
前記層間導通穴に充填された導電性樹脂組成物と、
前記絶縁層の一方の面において、前記層間導通穴の位置に形成され、前記導電性樹脂組成物と電気的に接続された第１導体層と、
前記絶縁層の他方の面において、前記層間導通穴の位置に形成され、前記導電性樹脂組成物と電気的に接続された第２導体層とを備え、
前記第２導体層の前記導電性樹脂組成物と接する面に、前記層間導通穴の外周内に位置する大きさの突起部を有することを特徴とする多層配線板。
【請求項２】
前記導電性樹脂組成物と前記第１導体層との間に形成され、前記導電性樹脂層生物及び前記第１導体層と電気的に接続された金属層を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の多層配線板。
【請求項３】
層間導通穴を内部に有する絶縁層の両側に第１導体層及び第２導体層が配置され、前記層間導通穴に前記第１導体層と前記第２導体層とを電気的に導通させる導電性樹脂組成物が充填された配線板を積層してなる多層配線板の製造方法であって、
前記絶縁層の一方の面に、前記第１導体層を形成する工程と、
前記第１導体層の前記絶縁層に接する面と反対側の面に、前記層間導通穴の外周内に位置する大きさの突起部を形成する工程と、
前記絶縁層の他方の面に、マスク層を形成する工程と、
前記絶縁層に前記第１導体層を底部とする前記層間導通穴を形成する工程と、
前記層間導通穴に前記導電性樹脂組成物を充填する工程と、
前記マスク層を除去して、前記絶縁層と前記導電性樹脂組成物の端部とを露出させる工程と、
上記各工程を経て製作された配線板を含む複数の配線板を積層して熱圧着する工程と
を含むことを特徴とする多層配線板の製造方法。
【請求項４】
前記層間導通穴を形成する工程の後に、前記第１導体層の前記層間導通穴側となる面に金属層を形成する工程を更に含み、
前記金属層を底部とする前記層間導通穴に前記導電性樹脂組成物を充填することを特徴とする請求項３に記載の多層配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線板及び多層配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器は、信号の高周波化、デジタル化に加えて、小型・軽量化が進み、それに伴って、電子機器に実装されるプリント配線板においても、高密度化、多層化が必要不可欠なものとなっている。プリント配線板を多層化した多層配線板では、絶縁基材にＩＶＨ（Interstitial Via Hole）等のビアホールを形成し、そのビアホールに導電性ペーストを充填することによって、基板表裏の導通を得るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３３２７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図６は、従来の多層配線板におけるＩＶＨ部分の部分断面図である。図６に示すように、プリント配線板１００は、相互に張り合わせた絶縁基材１０１と接着材層１０３とを有し、所定箇所にビアホール１０４が形成された絶縁層１１０により構成されている。絶縁層１１０の絶縁基材１０１側の面には、ビアホール１０４の位置に回路パターンとなる導体層１０２ａが形成されている。更に、ビアホール１０４の内部には導電性ペースト１０５が充填されている。
【０００４】
上記のように構成されたプリント配線板同士を積層して熱圧着すると、各プリント配線板の導電性ペースト１０５が高密度に圧縮されることになる。これにより、導電性ペースト１０５と導体層１０２ａ、１０２ｂとが密着して、基板表裏の電気的な導通が得られる。図６において、導電性ペースト１０５の下側に配置された導体層１０２ｂは、積層された図示しない他のプリント配線板に形成された導体層を示している。
【０００５】
上記のような多層配線板の電気的な導通のために用いられる導電性ペースト１０５は、樹脂バインダ中に金属フィラーを分散させたものである。この導電性ペースト１０５と導体層１０２ａ、１０２ｂとの界面の接続強度は、熱圧着時に金属フィラーが銅箔などの導体層１０２ａ、１０２ｂに突き刺さることによる接触と、樹脂バインダと導体層１０２ａ、１０２ｂとの密着力によって決まる。ここでの接続強度が弱いと、実使用環境での冷熱サイクルによる繰り返し応力によって、金属フィラーと銅箔との接触が不十分となり、電気的な導通に不具合が生じるおそれが生じる。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑み、導体層と導電性ペーストとの間の電気的な導通の耐久性を高め、冷熱サイクルの環境下においても、導通信頼性の高い多層配線板及び多層配線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】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、層間導通穴を内部に有する絶縁層と、層間導通穴に充填された導電性樹脂組成物と、絶縁層の一方の面において、層間導通穴の位置に形成され、導電性樹脂組成物と電気的に接続された第１導体層と、絶縁層の他方の面において、層間導通穴の位置に形成され、導電性樹脂組成物と電気的に接続された第２導体層とを備え、第２導体層の導電性樹脂組成物と接する面に、層間導通穴の外周内に位置する大きさの突起部を有する多層配線板であることを要旨とする。
【０００８】
第１の特徴に係る多層配線板によると、図６に示す界面Ｂでの第２導体層と導電性樹脂組成物との間の電気的な導通の耐久性を高めることができ、冷熱サイクルの環境下においても導通信頼性を高く保持することができる。
【０００９】
又、第１の特徴に係る多層配線板は、導電性樹脂組成物と第１導体層との間に形成され、導電性樹脂層生物及び第１導体層と電気的に接続された金属層を更に備えてもよい。
【００１０】
この多層配線板によると、第１導体層と導電性樹脂組成物との間の電気的な導通の耐久性を高めることができる。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、層間導通穴を内部に有する絶縁層の両側に第１導体層及び第２導体層が配置され、層間導通穴に第１導体層と第２導体層とを電気的に導通させる導電性樹脂組成物が充填された配線板を積層してなる多層配線板の製造方法であって、絶縁層の一方の面に、第１導体層を形成する工程と、第１導体層の絶縁層に接する面と反対側の面に、層間導通穴の外周内に位置する大きさの突起部を形成する工程と、絶縁層の他方の面に、マスク層を形成する工程と、絶縁層に第１導体層を底部とする層間導通穴を形成する工程と、層間導通穴に導電性樹脂組成物を充填する工程と、マスク層を除去して、絶縁層と導電性樹脂組成物の端部とを露出させる工程と、各工程を経て製作された配線板を含む複数の配線板を積層して熱圧着する工程とを含む多層配線板の製造方法であることを要旨とする。
【００１２】
第２の特徴に係る多層配線板の製造方法によると、積層された多層配線板において、突起部を有する第１導体層が他の配線板の第２導体層となり、この第２導体層と導電性樹脂組成物との間の電気的な導通の耐久性を高めることができ、冷熱サイクルの環境下においても導通信頼性を高く保持することができる。
【００１３】
又、第２の特徴に係る多層配線板の製造方法において、層間導通穴を形成する工程の後に、第１導体層の層間導通穴側となる面に金属層を形成する工程を更に含み、金属層を底部とする層間導通穴に導電性樹脂組成物を充填してもよい。
【００１４】
この多層配線板の製造方法によると、図６に示す界面Ａでの第１導体層と導電性樹脂組成物との間の電気的な導通の耐久性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、導体層と導電性ペーストとの間の電気的な導通の耐久性を高め、冷熱サイクルの環境下においても、導通信頼性の高い多層配線板及び多層配線板の製造方法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】
【００１６】
次に、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。以下の面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１７】
（多層配線板の構成）
図１（ａ）は、本実施形態に係る多層配線板の部分断面図であり、特にＩＶＨ部分の構造を示したものである。本実施形態に係わるプリント配線板１０は、相互に張り合わされた絶縁基材１１と接着材層１３とから構成され、その内部の所定箇所にビアホール（層間導通穴）１４を有する絶縁層２０を備える。
【００１８】
絶縁層２０の絶縁基材１１側の面には、ビアホール１４の位置に回路パターンとなる導体層１２ａが形成されている。又、絶縁層２０の接着材層１３側の面には、ビアホール１４の位置に回路パターンとなる導体層１２ｂが形成されている。尚、図１（ａ）において、導体層２０ｂは、積層された図示しない他のプリント配線板に形成された導体層を示している。又、ビアホール１４には導電性ペースト１６が充填され、導体層２０ａ及び導体層２０ｂがそれぞれ導電性ペースト１６と電気的に接続することにより、導体層２０ａと導体層２０ｂとが導通している。
【００１９】
又、導体層２０ｂの導電性ペースト１６と接する面には、ビアホール１４の外周内に位置する大きさの突起部５０を有する。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す多層配線板の上面図である。図１（ｂ）では、導体層２０ｂとビアホール１４の外形以外は省略している。図１（ｂ）に示すように、導体層２０ｂに設けられた突起部５０は、円形状であり、その直径は、ビアホール１４の直径よりも小さい。
【００２０】
更に、図１（ａ）に示すように、導電性ペースト１６と導体層１２ａとの間には、金属層１５が形成される。金属層１５は、導電性ペースト１６及び導体層１２ａと電気的に接続されている。
【００２１】
絶縁基材１１としては、例えばポリイミド、ＬＣＰ（Liquid Crystal Polymer）などの可とう性樹脂フィルムを用いることができる。
【００２２】
導体層１２ａ、１２ｂとしては、例えば銅箔などの導電性部材を用いることができる。又、導体層１２ｂの突起部５０は、フォトグラフィーによって形成することができる。
【００２３】
接着材層１３としては、例えば熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性の樹脂フィルムや、エポキシ系、ポリエステル系、フェノール系、アクリル系等の熱硬化性の樹脂フィルムを用いることができる。
【００２４】
金属層１５としては、銅、ニッケル、錫、はんだ、亜鉛、金などの金属を用いることができ、これらの金属は導体層１２ａのビアホール１４側となる面に金属めっきにより形成される。金属めっきの手法としては、電解めっき、無電解めっきのいずれであってもよい。又、めっきの厚みは、特に制限はないが、めっきを厚くするには時間がかかり、又コスト高となるため、およそ３μｍ以下とすることが望ましい。更に、ビアホール１４の反対側の面にめっきが析出しないようにマスキングフィルムで覆うようにしてもよい。
【００２５】
導電性ペースト１６としては、μｍサイズの金属フィラー（銅、錫、銀など）を樹脂バインダ中に分散させ、溶剤を含む粘性媒体に混ぜてペースト状にしたポリマー型導電性ペーストなどを用いることができる。又、導電性ペースト１６をビアホール１４内に充填する手法としては、例えば、スクリーン印刷法、ディスペンス法、インクジェット法などを用いることができる。
【００２６】
上記のように構成されたプリント配線板１０を所定枚数積層し、熱圧着することにより、導体層１２ａと金属層１５、金属層１５と導電性ペースト１６、導電性ペースト１６と導体層１２ｂがそれぞれ密着して、基板表裏の電気的な導通が得られる。
【００２７】
（多層配線板の製造方法）
次に、本実施形態に係る多層配線板の製造方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｉ）、図３（ｊ）〜（ｌ）は、本実施形態に係る多層配線板の製造工程を示す模式断面図である。尚、以下に説明する実施形態において、材料、加工法などは一例を示したものに過ぎない。即ち、本発明は、ここで記載していない様々な実施形態を含むことは勿論であり、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、ポリイミドからなる絶縁基材１１の表面に銅箔の導体層１２を張り合わせた積層板を出発材料とし、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーによって必要な部分のみが配線となるように回路パターンを形成する。以下、導体層１２ａ、１２ｂを適宜に導体層１２と表記する。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、導体層１２の絶縁基材１１に接する面と反対側の面に、フォトリソグラフィーによって突起部５０を形成する。ここで、位置精度を考慮して、最終的にビアホール１４の外周内に突起部５０の外周がおさまるように形成する必要がある。
【００３０】
次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁基材１１の裏面に、接着材層１３となる熱可塑性ポリイミドの樹脂フィルムをラミネートする。続いて、図２（ｅ）に示すように、接着材層１３の表面にマスキングフィルム１８となるプラスチックフィルムをラミネートする。このマスキングフィルム１８は、導電性ペースト１６がビアホール１４内を除く接着材層１３に塗布されることを防ぐ役割を果たす。
【００３１】
尚、マスキングフィルム１８の材料に特に制限はなく、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフィニレンサルファイト、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリエチレン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂などのプラスチックフィルムを用いることができる。又、マスキングフィルム１８のラミネーションは、ロールラミネータ、平行平板のプレスなどの手法を用いることができる。又、これらの手法を真空中で実施するようにしてもよい。
【００３２】
次に、図２（ｆ）に示すように、マスキングフィルム１８上の所定位置から炭酸ガスレーザを照射して、導体層１２を底部とするビアホール１４を形成する。尚、ビアホール１４の形成には、炭酸ガスレーザ以外にも、例えば、ＵＶ−ＴＡＧレーザやエキシマレーザなどのレーザを用いることができる。
【００３３】
又、ビアホール１４を形成した後に、導体層１２と導電性ペースト１６との接続信頼性を向上させるために、必要に応じて、ビアホール１４ないに残存したスミア（有機汚染物）を除去するデスミア処理を実施してもよい。更に、酸化銅を除去するため、塩酸、硫酸などの水溶液を用いて内部を洗浄してもよい。
【００３４】
次に、図２（ｇ）に示すように、導体層１２のビアホール１４側となる面に、金属層１５となる銅を電解めっきにより形成する。続いて、図２（ｈ）に示すように、この金属層１５を底部とするビアホール１４内に、導電性ペースト１６となる銅ペーストをスクリーン印刷法により充填する。更に、図２（ｉ）に示すように、マスキングフィルム１８を除去して、接着材層１３と、導電性ペースト１６の突起部１６ａとをそれぞれ露出させる。
【００３５】
以上の工程（ａ）〜（ｉ）を経ることにより、１枚分のプリント配線板が完成する。これを必要分だけ作製する。
【００３６】
次に、図３（ｊ）に示すように、上記と同様の工程で作製した複数枚のプリント配線板１０と、絶縁基材１１に回路パターンとなる導体層１２が形成された最下層用のプリント配線板３０とを、それぞれ位置合わせして積層する。位置合わせは、例えば、画像認識による手法、或いはそれぞれのプリント配線板１０に設けた図示しない穴にピンを通すなどの手法を用いて行う。更に、図３（ｋ）に示すように、積層した複数のプリント配線板１０を図示しないプレス機により熱圧着する。これにより、各プリント配線板１０の接着材層１３と対応する絶縁基材１１とが層間接着され、多層化された多層配線板４０が完成する。
【００３７】
又、熱圧着することにより、導電性ペースト１６の突起部１６ａが対向するプリント配線板の導体層１２ｂ（回路パターン）に押し付けられて潰され、ビアホール１４内に高密度に充填される。同時に、導電性ペースト１６と導体層１２とが密着することにより、基板表裏の電気的な接続が得られる。
【００３８】
そして、図３（ｌ）に示すように、最上層となるプリント配線板１０の表面を覆うように、絶縁性の保護膜１９となるカバーレイ（フィルム）、或いはソルダーレジストを形成する。
【００３９】
（作用及び効果）
本実施形態に係る多層配線板において、各層に配置されたプリント配線板は、導体層１２ｂの導電性ペースト１６と接する面に、ビアホール１４の外周内に位置する大きさの突起部５０を有する。このような突起部５０を設けることで、導体層１２ｂと導電性ペースト１６との界面における接続強度を上げ、導体層１２ｂと導電性ペースト１６との間の電気的な導通の耐久性を高めることができる。又、導体層１２ｂと導電性ペースト１６との界面において、クラックが生じた場合、クラックの進展を突起部５０で止めることができる。従って、本実施形態に係る多層配線板によると、冷熱サイクルのような過酷な環境下においても導通信頼性を高く保持することができる。
【００４０】
又、図４に示すように、突起部５０の外周がビアホール１４の外周の外側に位置する場合、外側に位置した領域Ｃにおいて、導体層１２ｂと導電性ペースト１６との界面からクラックが進行してしまう。このため、本実施形態に係る多層配線板において、突起部５０の外周は、ビアホール１４の外周内に位置することが重要である。
【００４１】
上述した突起部５０を有する構成とした多層配線板によると、従来の構成として説明した図６に示す、界面Ｂにおける接続強度を高くすることができる。
【００４２】
又、本実施形態に係る多層配線板において、各層に配置されたプリント配線板は、導体層１２ａのビアホール１４側となる面に金属層１５が形成され、この金属層１５を底部とするビアホール１４の内部に導電性ペースト１６が充填された構造となっている。これにより、図５の部分拡大図に示すように、導体層１２ａと金属層１５との界面は金属結合により密着することになるため、応力Ｆ１、Ｆ２が最も集中すると考えられる、導体層１２ａ／絶縁基材１１／金属層１５の接続部分１７の接続強度は、金属層１５を持たない従来構造（図６参照）の接続強度よりも高くなる。このため、冷熱サイクルによる繰り返し応力が加わっても、導体層１２ａと導電性ペースト１６との界面にクラックが生じにくくなり、導体層１２ａと導電性ペースト１６との間の電気的な導通の耐久性を高めることができる。従って、本実施形態に係る多層配線板によると、冷熱サイクルのような過酷な環境下においても導通信頼性を高く保持することができる。
【００４３】
上述した金属層１５を有する構成の多層配線板によると、従来の構成として説明した図６に示す、界面Ａにおける接続強度を高くすることができる。
【００４４】
（その他の実施形態）
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４５】
例えば、図１に示す多層配線板において、接着材層１３側に配置された導体層１２ｂが突起部５０を有すると説明したが、絶縁基材１１側に配置された導体層１２ａも突起部５０を有する構成にしてもよい。
【００４６】
又、図１に示す多層配線板において、突起部５０の形状を円形状として説明したが、突起部５０はその外形がビアホール１４の外形よりも小さければよく、その形状は円に限らず、楕円形状や多角形状でも構わない。
【００４７】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明に係る配線基板用基材について、実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができるものである。
【００４９】
（実施例１）
実施例１に係る多層配線板は、上記実施形態において説明した製造方法に従って作製された。図２（ｃ）に示す製造工程においては、ビアホール１４外周内に、突起部５０の外周がおさまるように形成し、ビアホール１４外周と突起部５０外周の差が５０μｍとなるように形成した。
【００５０】
（比較例１）
比較例１に係る多層配線板は、図２（ｃ）に示す突起部５０の形成工程を実施しなかったこと以外は、実施例１と同様の工程により作製された。
【００５１】
（比較例２）
比較例２に係る多層配線板は、図２（ｃ）に示す突起部５０の形成工程及び図２（ｇ）に示す金属層１５の形成工程を実施しなかったこと以外は、実施例１と同様の工程により作製された。
【００５２】
（評価）
冷熱サイクル試験を実施する際の前処理として、実施例１、比較例１及び比較例２に係る多層配線板を、３０℃、８５％Ｒ．Ｈ．、２４ｈ放置後、リフロー炉で２６０℃ピークの熱履歴を３回与えた。その後、−２５℃／１２５℃の冷熱サイクル試験を５０００サイクル及び６０００サイクル実施した。そして、試験後に各多層配線板における電気的な断線の有無をテスタにて確認した。ここで、断線があった場合、断面観察を行い、断線箇所を特定した。実施例１、比較例１及び比較例２の評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００５３】
表１に示すように、突起部５０及び金属層１５を形成した実施例１に係る多層配線板では、６０００サイクルの冷熱サイクルの環境下においても、断線が発生せず、冷熱サイクルのような過酷な環境下においても導通信頼性を高く保持することができた。一方、突起部５０を形成しなかった比較例１に係る多層配線板では、６０００サイクルの冷熱サイクル環境下において、図６に示す界面Ｂにおいて断線が発生していた。又、金属層１５を形成しなかった比較例２に係る多層配線板では、５０００サイクル及び６０００サイクルの冷熱サイクル環境下において、図６に示す界面Ａにおいて断線が発生していた。
【００５４】
従って、導体層１２に突起部５０を形成することにより、導体層１２ｂと導電性ペースト１６との界面における接続強度を上げ、導体層１２ｂと導電性ペースト１６との間の電気的な導通の耐久性を高めることができることが分かった。又、金属層１５を形成することにより、導体層１２ａと導電性ペースト１６との界面における接続強度を上げ、導体層１２ａと導電性ペースト１６との間の電気的な導通の耐久性を高めることができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）は実施形態に係る多層配線板の構造を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
【図２】実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す工程図である（その１）。
【図３】実施形態に係る多層配線板の製造方法を示す工程図である（その２）。
【図４】実施形態に係る多層配線板の作用及び効果を説明するための図である（その１）。
【図５】実施形態に係る多層配線板の作用及び効果を説明するための図である（その２）。
【図６】従来の多層配線板の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０…プリント配線板
１１…絶縁基材
１２ａ、１２ｂ…導体層
１３…接着材層
１４…ビアホール（層間導通穴）
１５…金属層
１６…導電性ペースト（導電性樹脂組成物）
１７…接続用部分
１８…マスキングフィルム
１９…保護膜
２０…絶縁層
３０…プリント配線板（最下層用）
４０…多層配線板
５０…突起部
【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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