(57)【要約】【課題】ビアホールに充填した導電性ペーストにより層間導通を得る構造の多層配線板において、冷熱サイクルの環境下における導通信頼性を高める。【解決手段】本発明は、絶縁層２０の両側に導体層１２ａ、１２ｂが配置され、絶縁層２０のビアホール１４に充填された導電性ペースト１６により導体層１２ａ、１２ｂ間が電気的に接続された多層配線板４０であって、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に導電性ペースト１６が充填されていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層の両側に第１、第２導体層間が配置され、前記絶縁層に形成された層間導通穴に充填された導電性樹脂組成物により前記第１、第２導体層間が電気的に接続された多層配線板であって、
前記導電性樹脂組成物と前記第１、第２導体層の少なくとも一方との間に形成され、前記導電性樹脂組成物及び前記第１、第２導体層の少なくとも一方と電気的に接続された金属層を有することを特徴とする多層配線板。
【請求項２】
相互に張り合わせた絶縁基材と接着材層とを有し、層間導通穴が形成された絶縁層と、
前記層間導通穴に充填された導電性樹脂組成物と、
前記絶縁層の絶縁基材側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、
前記絶縁層の接着材層側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、
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組成物及び前記第１導体層と電気的に接続された金属層と、
を有することを特徴とする多層配線板。
【請求項３】
絶縁基材と接着材層とを有する絶縁層の両側に導体層が配置され、前記絶縁層に形成された層間導通穴に前記導体層間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、
片面に導体層が設けられた絶縁基材の前記導体層と反対側の面に接着材層とマスク層を形成する工程と、
前記絶縁基材に前記導体層を底部とする層間導通穴を形成する工程と、
前記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と、
前記金属層を底部とする前記層間導通穴に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、前記接着材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、
を有することを特徴とする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、電子機器等に使用される多層配線板（多層プリント配線板）に関し、特に、ビアホールに充填した導電性ペーストにより層間導通を得る構造の多層配線板及びそ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、基板裏表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５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５に示すように、プリント配線板１００は、相互に張り合わされた絶縁基材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。さらに、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５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が銅箔などの導体層１０２ａ、１０２ｂに突き刺さ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】
一般に、絶縁基材１０１及び接着材層１０３は導電性ペースト１０５に比べて熱膨張係数が大きく、冷熱サイクルによる膨張／収縮も大きなものとなる。このような膨張／収縮は、図５に矢印で示すような応力Ｆ１、Ｆ２となって作用する。この応力Ｆ１、Ｆ２が最も集中するのは、導体層１０２ａ／絶縁基材１０１／導電性ペースト１０５の接続部分１０６と考えられる。このため、冷熱サイクルにより絶縁基材１０１と接着材層１０３の膨張／収縮が繰り返されると、接続部分１０６に繰り返し加わる応力が、導体層１０２ａと導電性ペースト１０５との間を引き剥がす方向にも作用することになり、導体層１０２ａと導電性ペースト１０５との界面にクラックが生じ易くなると推察される。
【０００７】
なお、接着材層１０３は熱圧着時に軟化するため、導電性ペースト１０５は図５に示すように略凸形に広がる。このため、導電性ペースト１０５と導体層１０２ａ、１０２ｂとの接触面積は、領域Ｂよりも領域Ａの方が小さくなる。このように、導体層１０２ａ、１０２ｂと導電性ペースト１０５との接続強度は領域Ａの方が小さいため、クラックは領域Ｂよりも、領域Ａにおいて顕著に発生する。したがって、領域Ａにおけるクラックの発生を防止することが電気的な導通の不具合を解決するうえで、大きな課題となっている。
【０００８】
本発明の目的は、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その製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に係わる発明は、絶縁層の両側に第１、第２導体層が配置され、前記絶縁層に形成された層間導通穴に充填された導電性樹脂組成物により前記第１、第２導体層間が電気的に接続された多層配線板であって、前記導電性樹脂組成物と前記第１、第２導体層の少なくとも一方との間に形成され、前記導電性樹脂組成物及び前記第１、第２導体層の少なくとも一方と電気的に接続された金属層を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係わる発明は、相互に張り合わせた絶縁基材と接着材層とを有し、層間導通穴が形成された絶縁層と、前記層間導通穴に充填された導電性樹脂組成物と、前記絶縁層の絶縁基材側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、前記絶縁層の接着材層側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、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組成物及び前記第１導体層と電気的に接続された金属層とを有することを特徴とする多層配線板である。
【００１１】
請求項３に係わる発明は、絶縁基材と接着材層とを有する絶縁層の両側に導体層が配置され、前記絶縁層に形成された層間導通穴に前記導体層間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、片面に導体層が設けられた絶縁基材の前記導体層と反対側の面に接着材層とマスク層を形成する工程と、前記絶縁基材に前記導体層を底部とする層間導通穴を形成する工程と、前記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と、前記金属層を底部とする前記層間導通穴に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、前記接着材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有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、導体層と金属層との界面が金属結合により密着することになるため、応力が最も集中すると考えられる、導体層／絶縁基材／金属層の接続部分の接続強度が金属層をもたない従来構造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、導体層と導電性ペーストとの界面にはクラックが生じにくくなり、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ることができる。したがって、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とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係わる多層配線板及びその製造方法の一実施形態について説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態に係わ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。本実施形態に示すプリント配線板１０は、相互に張り合わされた絶縁基材１１と接着材層１３とを有し、所定箇所にビアホール（層間導通穴）１４が形成された絶縁層２０により構成されている。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。さらに、導体層１２ａのビアホール１４側となる面には金属層１５が形成され、この金属層１５を底部とするビアホール１４の内部には導電性ペースト１６が充填されている。図１において、導電性ペースト１６の下側に配置された導体層１２ｂ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。また、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、また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。さらに、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。
【００１９】
導電性ペースト１６としては、μｍサイズの金属フィラ（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。また、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。
【００２０】
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。
【００２１】
本実施形態に係わ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。これによれば、図２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をもたない従来構造（図５）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。したがって、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とすることができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、導体層１２ａのビアホール１４側となる面に金属層１５を形成した例について示したが、導体層１２ｂのビアホール１４側となる面に金属層１５を形成した構成としてもよい。
【００２３】
次に、本実施形態に係わる多層配線板の製造方法を図３及び図４を参照しながら説明する。図３（ａ）〜（ｈ）、及び図４（ｉ）〜（ｋ）は、本実施形態に係わる多層配線板の製造工程を示す模式図である。なお、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すぎない。すなわち、本発明は、ここでは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わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００２４】
まず、図３（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を張り合わせた絶縁層（積層板）２０を出発材料とし、図３（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。
【００２５】
次に、図３（ｃ）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３（ｄ）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に塗布されるのを防ぐ役割を果たす。
【００２６】
なお、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。また、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。また、これらの手法を真空中で実施するようにしてもよい。
【００２７】
次に、図３（ｅ）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。なお、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−ＹＡＧ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。
【００２８】
また、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内に残存したスミア（有機汚染物）を除去するデスミア処理を実施してもよい。さらに、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。
【００２９】
次に、図３（ｆ）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３（ｇ）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を充填する。さらに、図３（ｈ）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。
【００３０】
以上の工程（ａ）〜（ｈ）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。
【００３１】
次に、図４（ｉ）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。さらに、図４（ｊ）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。
【００３２】
また、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１２ｂとが密着することにより、基板表裏の電気的な導通が得られる。
【００３３】
そして、図４（ｋ）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。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明に係わる多層配線板の実施例及び比較例について説明する。なお、本発明は下記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、適宜に変更して実施することができるものである。
【００３５】
ここでは、先に説明した図３（ｆ）の工程において、金属層１５の条件を変えて、実施例及び比較例となる多層配線板を作製した。また、冷熱サイクル試験を実施する際の前処理として、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回実施した。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、断線があった場合は断面観察を行い、断線箇所を特定した。各実施例及び比較例における製作条件と、評価結果を表１に示す。
【表１】
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【００３６】
表１から明らかなように、金属めっきによる金属層１５を形成した実施例１〜４においては、めっきした金属の種類やめっき厚に係わらず、断線は発生しなかった。これは、導体層／絶縁基材／金属層の接続部分における接続強度が高くなったため、導体層と導電性ペーストとの界面にクラックが発生しなかったものと推察される。一方、金属層１５を形成しなかった比較例１では、導体層と導電性ペーストとの界面付近に断線箇所があることが分かった。これは、導体層／絶縁基材／導電性ペーストの接続部分における接続強度が低いために、導体層と導電性ペーストとの界面にクラックが生じたものと推察される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係わる多層配線板の部分断面図である。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】（ａ）〜（ｈ）は実施形態に係わる多層配線板の製造方法を示す工程図である。
【図４】（ｉ）〜（ｋ）は実施形態に係わる多層配線板の製造方法を示す工程図である。
【図５】従来の多層配線板におけるIVH部分の部分断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
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）
１６ａ…突起部
１７…接続部分
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
【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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