JPH118472A

JPH118472A - 多層配線基板

Info

Publication number: JPH118472A
Application number: JP9161288A
Authority: JP
Inventors: Yuji Iino; 祐二飯野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】金属粉末が充填されたバイアホール導体を具備
する多層配線基板において、バイアホール導体を低抵抗
化しつつ、導体配線層との接続信頼性に優れた多層配線
基板を提供する。【解決手段】有機樹脂を含有する複数の絶縁層１と、絶
縁層１の表面あるいは絶縁層間に配設された複数の導体
配線層３と、配線層３間を接続するために設けられ、少
なくとも金属粉末を充填してなるバイアホール導体４と
を具備する多層配線基板において、導体配線層３のバイ
アホール導体４との接続部に、バイアホール導体４内に
突出する突起部５を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、有機樹脂を含む絶縁基
板に導体配線層が形成されてなる多層配線基板に関する
ものであり、特に金属粉末を充填されてなるバイアホー
ル導体を具備する基板において、バイアホール導体と導
体配線層との接続信頼性を向上させるための改良に関す
るものである。

【０００２】

【従来技術】従来より、エポキシ樹脂、フェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂を含む絶縁基板の表面に導体配線層を
形成した、いわゆるプリント基板が回路基板や半導体素
子を搭載したパッケージ等に適用されている。

【０００３】このようなプリント基板において導体配線
層を形成する方法としては、絶縁基板の表面に銅箔を接
着した後、これをエッチングして配線回路を形成する方
法、または配線回路に形成された銅箔を絶縁基板に転写
する方法、絶縁基板の表面に金属メッキ法によって回路
を形成する方法等が用いられている。

【０００４】また、配線基板の多層化に伴い、異なる層
間の導体配線層をスルーホール導体に電気的に接続する
ことも行われている。このスルーホール導体は、多層配
線基板の所定箇所にドリル等でスルーホールを開けた後
に、スルーホール内の内壁にメッキ等を施すのが一般的
である。

【０００５】ところが、上記のような方法では、スルー
ホール導体を多層構造における任意の層間に形成するこ
とが難しいことから、導体配線層の密度を向上できない
という問題がある。

【０００６】このような問題に対して、最近では、導体
配線層を、銀、銅、半田などの金属粉末と、結合用有機
樹脂とを調合した導体ペーストを用い、これを絶縁基板
の表面に塗布したり、スルーホールやバイアホール内に
充填し積層して多層化する方法が、特開昭５６−１０１
７３９号、特公昭５８−４９９６６号、特開平８−１３
８４３７号等にて提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属粉
末とともに結合用有機樹脂を含む導体ペーストをバイア
ホール中に充填した後、導体ペースト中の熱硬化性樹脂
を熱硬化させたり、あるいは樹脂分を熱分解させると、
導体ペースト自体の体積が減少するために絶縁層の表面
に形成された導体配線層との接続不良が発生したり、半
田などによる処理を行った際に、導体の抵抗が大きくな
るなど、層間の接続信頼性が低くなり、製造にあたって
不良品の発生率も高くなるという問題があった。この傾
向は、バイアホール導体が小径になるほど顕著である。

【０００８】このような問題に対して、従来から、絶縁
基板に充填したバイアホール導体の直上にバイアホール
導体よりも広い面積のランドをスクリーン印刷により形
成し、導体回路の接続を採っていた。しかし、この方法
では、更なるバイアホール導体の小径化、および配線の
高密度化に対応できないものであった。

【０００９】従って、本発明は、金属粉末が充填された
バイアホール導体を具備する多層配線基板において、バ
イアホール導体の高導電性を維持しつつ、導体配線層と
の接続信頼性に優れるとともに、不良品の発生を抑制し
て製造することが可能な多層配線基板を提供することを
目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる目的
に対して検討を重ねた結果、導体配線層のバイアホール
導体との接続部において突起部を形成し、この突起部を
バイアホール導体内に突出するように押し込めることに
より、バイアホール導体内の金属粉末の充填密度を高
め、且つ導体配線層とバイアホール導体との電気的接続
性を高め、高信頼性の配線基板が得られることを見いだ
し、本発明に至った。

【００１１】即ち、本発明の多層配線基板は、有機樹脂
を含有する複数の絶縁層と、該絶縁層の表面あるいは絶
縁層間に配設された複数の導体配線層と、該導体配線層
間を接続するために設けられ、金属粉末を充填してなる
バイアホール導体とを具備する多層配線基板において、
前記導体配線層の前記バイアホール導体との接続部に、
前記バイアホール導体内に突出する突起部を形成したこ
とを特徴とするのである。なお、前記突起部は、矩形型
或いは台形型からなり、前記突起部の前記バイアホール
導体への突出高さが５〜３０μｍであることが望まし
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の配線基板の一例を示す概
略断面図を図１に示した。図１によれば、本発明の多層
配線基板は、絶縁層１を複数層積層してなる絶縁基板２
と、その絶縁層１の表面あるいは絶縁層間に配設された
複数の導体配線層３を具備し、さらに、異なる層間の導
体配線層を電気的に接続するためのバイアホール導体４
を具備するものである。そして、このバイアホール導体
４は、少なくとも金属粉末が充填されたものからなる。

【００１３】本発明の配線基板によれば、図２の図１の
要部拡大断面図に示すように、導体配線層３のバイアホ
ール導体４との接続部において、導体配線層３の一部に
突起部５が形成され、その突起部５がバイアホール導体
４内に突出するように配置されている。この突起部５
は、バイアホール導体４と同一あるいはそれよりも小さ
い径からなり、バイアホール導体４内の金属粉末を含む
ペーストを押し込んで、バイアホール導体４内の金属粉
末の充填密度を高めるとともに、バイアホール導体４と
の電気的な接続を強固に行う作用をなすものである。

【００１４】この突起部５は、図１（ａ）に示すよう
に、バイアホール導体４の一方の端部に位置する導体配
線層３に形成されるもの、あるいは図１（ｂ）に示すよ
うに、バイアホール導体４の両端部に位置する導体配線
層３に形成されるもののいずれでもよい。バイアホール
導体４の充填密度を高める上では、後者が望ましい。

【００１５】本発明によれば、導体配線層３に形成され
た突起部５の直径はバイアホールの直径と同一、若しく
はそれより小さい径であれば、その形状を特別限定する
ものではなく、例えば、図２に示すように、突起部５の
縦断面形状が矩形型や、突起部５の付け根よりも先端の
径が小さい、縦断面形状が台形型であってもよい。

【００１６】また、この突起部５は、導体配線層３から
の突出高さＬが、５〜３０μｍであることが望ましい。
これは、バイアホール導体の径にもよるが、突出高さが
５μｍよりも低いと、バイアホール導体中の金属粉末を
含むペーストへの押し込み量が小さく金属粉末の充填密
度を高めることができず、導体配線層３とバイアホール
導体４との電気的接続の信頼性の点で不十分となりやす
いためである。また、突起部５の表面の表面粗さをＲｍ
ａｘで０．５μｍ以上とすることにより、バイアホール
導体中の金属粉末との接続強度を高めることもできる。

【００１７】本発明の多層配線基板において、絶縁基板
２は、少なくとも有機樹脂を含むものであり、従来から
プリント基板として用いられる有機樹脂などにより構成
され、例えば、エポキシ樹脂、ＢＴレジン（ビスマレイ
ミドトリアジン樹脂）等のトリアジン系樹脂、ポリブタ
ジエン系樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、ジアリル
フタレート系樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。

【００１８】また、絶縁基板２には、一定の強度を持た
せるために上記の有機樹脂とともに無機質充填材や繊維
状基材が使用される。無機質充填材としては、例えば、
シリカ（ＳｉＯ₂），アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ジ
ルコニウム（ＺｒＯ₂）、ゼオライト、酸化チタン（Ｔ
ｉＯ₂）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化けい素
（ＳｉＣ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタ
ン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）、チタン酸カルシ
ウム（ＣａＴｉＯ₃）、ほう酸アルミニウム等が挙げら
れ、これら無機質充填剤は、平均粒径が２０μｍ以下、
特に１０μｍ以下の粉末や、平均アスペクト比が２以
上、特に５以上の繊維状の粒子を使用することもでき
る。また繊維状基材としては、ガラスファイバー、アラ
ミド樹脂からなる不織布や織布などが使用される。これ
らの充填材や基材は、前記有機樹脂分と体積比率で２０
〜６０体積％の割合で複合化される。

【００１９】また、導体配線層は、金、銀、銅、アルミ
ニウム等の低抵抗金属あるいはその合金等の金属によっ
て形成され、特に、銅、または銅を含む合金が望まし
い。また、導体配線層は、上記金属からなる箔体や上記
金属の粉末を含むペーストを塗布して形成されたもので
あってもよい。なお、導体配線層の厚みは、一般に１〜
１００μｍ、特に５〜５０μｍの範囲が適当である。

【００２０】さらに、バイアホール内に充填される金属
粉末は、前記導体配線層を形成する金属と同様な金属を
用いることができ、特に、平均粒径が３〜８μｍである
のが望ましい。また、このバイアホール導体中には、金
属粉末の他に、結合用有機樹脂として、アクリル樹脂、
メタクリル樹脂、ビニル系樹脂、カーボネート系樹脂、
セルロースなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノ
ール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂な
どの熱硬化性樹脂が主として使用されるが、その他、２
００℃以下の加熱分解できるエチルセルロースなどの樹
脂も使用できる。その場合、これらの結合用樹脂は、
０．１〜５体積％の割合で配合される。

【００２１】次に、本発明の多層配線基板を製造するた
めの一実施例について図３をもとに説明する。まず、図
３（ａ）に示すように、有機樹脂を含む絶縁層６に対し
て、バイアホールを形成し、そのバイアホール内に金属
粉末をスクリーン印刷や吸引処理しながら充填してバイ
アホール導体７を形成する。具体的には、まず、絶縁層
として、前述したような熱硬化性有機樹脂、または熱硬
化性有機樹脂と無機質充填剤など組成物を混練機や３本
ロールなどの手段によって十分に混合し、これを圧延
法、押し出し法、射出法、ドクターブレード法などによ
ってシート状に成形した後、熱硬化性樹脂を半硬化させ
る。半硬化には、樹脂が完全硬化するに十分な温度より
もやや低い温度に加熱する。

【００２２】そして、この半硬化状態の絶縁層に対し
て、バイアホールを形成する。このバイアホールの形成
は、ドリル、パンチング、サンドブラスト、あるいは炭
酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、及びエキシマレーザ等の
照射による加工など公知の方法が採用される。

【００２３】その後、そのバイアホール内に導体ペース
トを充填してバイアホール導体を形成する。導体ペース
トは、前述したような金属粉末に対して、前述したよう
な結合用有機樹脂や溶剤を添加混合して調製される。ペ
ースト中に添加される溶剤としては、用いる結合用有機
樹脂が溶解可能な溶剤であればよく、例えば、イソプロ
ピルアルコール、テルピネオール、２−オクタノール、
ブチルカルビトールアセテート等が用いられる。

【００２４】一方、導体配線層を形成するために、図３
（ｂ）に示すように、樹脂フィルム８の表面に所定厚み
の金属箔を接着剤等を用いて貼り付けた後、その金属箔
をエッチング処理して導体配線層９を形成する。そし
て、図３（ｃ）に示すように、形成した導体配線層９に
おけるバイアホール導体７との接続部に所定高さの突起
部１０を形成する。この突起部１０は、金属箔をエッチ
ングして形成した導体配線層９の表面をエッチング処理
するか、または、突起部形成箇所以外の領域をレジスト
で被覆した後、メッキによって所定厚みの金属からなる
突起部１０を形成することができる。

【００２５】次に、図３（ｄ）に示すように、図３
（ａ）のバイアホール導体７を形成した絶縁層６に対し
て図３（ｃ）の突起部１０を有する導体配線層９が形成
された樹脂フィルム８をバイアホール導体７と突起部１
０とを位置合わせして重ね合わせて、圧力を印加して突
起部１０をバイアホール導体７内に押し込んだ後、樹脂
フィルム８を剥離して、導体配線層９を具備する１層の
配線基板を形成することができる。

【００２６】そして、図３（ａ）〜（ｄ）のようにして
同様にして作製した配線基板を図３（ｅ）に示すように
配置して積層し、加圧しながら、絶縁層中の熱硬化性樹
脂が硬化するに十分な温度に加熱して完全硬化させて図
１（ａ）に示すような多層配線基板を作製することがで
きる。

【００２７】図３の製造方法においては、バイアホール
導体７の片方に位置する導体配線層９に突起部１０を形
成したものであるが、本発明によれば、図３（ｄ）によ
って、絶縁層６の表面に導体配線層９を転写させた後、
図４（ｄ’）に示すように、その導体配線層９の表面の
上層のバイアホール導体との接続部以外の領域をレジス
トで被覆した後、メッキ処理して接続部に金属メッキか
らなる突起部１２を形成するか、または転写された導体
配線層９の表面にバイアホール導体との接続部にレジス
トを形成してエッチング処理して突起部１２を形成す
る。

【００２８】その後、図３（ａ）〜（ｄ），図４
（ｄ’）を経て作製した複数の配線基板を図４（ｅ’）
に示すようにして積層圧着した後、絶縁層中の樹脂が完
全に硬化する温度で熱処理することにより、図１（ｂ）
に示すように、バイアホール導体の両側から突起部１２
が押し込まれた構造を有する多層配線基板を作製するこ
とができる。

【００２９】なお、上記の製造方法の説明では、導体配
線層９を樹脂フィルムからの転写によって形成する方法
を採用したものであるが、導体配線層９の形成は、この
方法に必ずしも限定されるものではなく、バイアホール
導体７が形成された絶縁層６の表面に直接金属箔を形成
し、それをエッチング処理して導体配線層９を形成する
こともできる。また、導体配線層９の突起部１０は、導
体配線層９を図４（ｄ’）で説明したのと同様な方法
に、導体配線層９表面にメッキ法により形成したり、エ
ッチング法により形成することができる。

【００３０】さらに他の方法としては、打ち抜き加工さ
れた金属箔の表裏に、エッチングやメッキ法によって突
起部を形成したものをバイアホール導体７が形成された
絶縁層６に、位置合わせして張り付けながら、突起部を
バイアホール導体に押し込むこともできる。

【００３１】突起部１０や１２の形状としては、メッキ
法に形成すると、矩形型形状となりやすく、またエッチ
ングにより形成すると、突起部の先端が尖った台形型形
状の突起部を形成することができる。

【００３２】

【実施例】ポリイミド樹脂に、フィラーとしてＳｉＯ₂
粉末を６０体積％混合し、この樹脂組成物を用いてシー
ト成形し、厚み１００μｍの絶縁シートを作製した。こ
の絶縁シートを外辺２００ｍｍ□、内辺１７２ｍｍ□、
厚さ０．４ｍｍのＳＵＳフレームにポリエステルテープ
を用いて貼り付け、数値制御式穴加工機により直径１０
０μｍのバイアホールの加工を行った。次に、銅粉末と
エチルセルロースから構成された導体ペーストを絶縁シ
ートに形成したバイアホール内にスクリーン印刷により
充填した。

【００３３】一方、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフ
タレート樹脂（ＰＥＴ）製のシートを予め貼り付けた厚
さ１２μｍの銅箔を用い、公知のレジスト法等により銅
箔をエッチングして導体配線層を形成し、その後、再び
レジスト法によりバイアホール導体部との接続部にメッ
キ法により銅メッキからなる所定高さの突起部を形成し
た。

【００３４】次に絶縁シートと、突起部を有する銅箔に
より形成された導体配線層とをＣＣＤカメラにより位置
合わせしながら、貼り合わせを行った。その後、静水圧
加圧を用いて、５０℃、５０ｋｇ／ｃｍ²の温度と圧力
により加圧加熱後、ＰＥＴフィルムを剥がすことによっ
て導体配線層を絶縁シートに転写し、単層の配線基板を
作製した。その後、同様にして作製した配線基板を４枚
積層し、再び、静水圧加圧装置を用いて、単層の配線基
板を作製した条件で一体化した。そして、ホットプレス
機を用いて、２５０℃、６６ｋｇ／ｃｍ²の温度、圧力
の条件で更に、絶縁層樹脂の硬化や導体配線層の接着を
補強し評価用の多層配線基板を作製した。

【００３５】得られた多層配線基板に対して、バイアホ
ール導体を含む導体間の導体抵抗Ｒ₁を直流４端子法に
より測定した。また、半田耐熱テスト（２６０℃、１２
０秒）の試験を行い、同様にして導体抵抗Ｒ₂を測定
し、その変化率（Ｒ₂−Ｒ₁／Ｒ₁）を求めた。結果
は、表１に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１の結果から明らかなように、本発明に
基づき、突起部を形成した試料は、突起部を形成しない
試料Ｎo.１に比較して、導体抵抗値が低く、しかも、半
田耐熱試験後における導体抵抗の変化が小さいものであ
った。特に、突起高さが高くなるほど抵抗値および変化
率が低くなる傾向にあったが、突起高さが３０μｍを越
えると、導体配線層のバイアホール導体との接続部付近
が膨れによる変形が見られた。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の多層配線基
板は、少なくとも金属粉末を充填してなるバイアホール
導体に対して、導体配線層に形成した突起部をバイアホ
ール導体内に突出させた構造を有することから、バイア
ホール導体における金属粉末の充填密度を高め、導体抵
抗を低減すると同時に、導体配線層と電気的な接続信頼
性を高めることができる。これにより、金属粉末を充填
したバイアホール導体を具備する有機系の多層配線基板
における微細配線化や高集積化に対応した高信頼性の高
い基板を提供できる。

【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り、
（ａ）はその一例、（ｂ）は他の例を示す図である。

【図２】図１の多層配線基板の導体配線層とバイアホー
ル導体との接続部の要部拡大断面図である。

【図３】本発明の多層配線基板を製造するための工程を
説明するための図である。

【図４】本発明の多層配線基板を製造するための他の工
程を説明するための図である。

【符号の説明】

１絶縁層２絶縁基板３導体配線層４バイアホール導体５突起部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機樹脂を含有する複数の絶縁層と、該絶
縁層の表面あるいは絶縁層間に配設された複数の導体配
線層と、該導体配線層間を接続するために設けられ、少
なくとも金属粉末を充填してなるバイアホール導体とを
具備する多層配線基板において、前記導体配線層の前記
バイアホール導体との接続部に、前記バイアホール導体
内に突出する突起部を形成したことを特徴とする多層配
線基板。
【請求項２】前記突起部の前記バイアホール導体への突
出高さが５〜３０μｍである請求項１記載の多層配線基
板。