JP4895448B2 - 多層配線基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面多層配線層がコア基板の表面に積層されてなる多層配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯情報端末の発達やモバイルコンピューティングの普及に伴い、小型、高精細かつ高速動作に適した多層配線基板が求められている。このような要求に対応するための多層配線基板として、従来よりビルドアップ法で作製されるものが知られている。
【０００３】
このような多層配線基板は、ガラス−エポキシ複合材料からなるコア基板の表面に感光性樹脂を塗布して絶縁層を形成し、この絶縁層に対して露光／現像を行うことにより貫通孔が形成される。次に、この貫通孔の内壁を含む絶縁層の全表面に銅などのメッキ層を形成した後、このメッキ層表面に感光性レジストを塗布し、露光／現像を行い、余分なメッキ膜をエッチングにより除去し、さらにレジスト剥離を経て導体配線層を形成することにより作製される。
【０００４】
しかしながら、ビルドアップ法により形成される多層配線基板では、感光性樹脂からなる絶縁層に対して導体配線層の密着強度が低いという問題があった。
【０００５】
また、ビルドアップ法では、コア基板の表面に形成された絶縁層や導体配線層に対して、さらに、この表面上に絶縁層あるいは導体配線層が逐次形成されることから、工程の途中で発生した不良層を除くことが困難であることから工程歩留まりが低下しやすく、このため高コストになるという問題があった。
【０００６】
そこで、このような問題に対して、さらに近年においては、予め作製された配線パターンを、これも予め作製された絶縁シート上に転写して作製する方法が考案されており、このように予め作製された配線パターンや絶縁シートは良品が選別され用いられる。このような多層配線基板として、例えば、特開２０００−１３３９１６号公報に開示されるようなものが知られている。
【０００７】
この公報に開示された多層配線基板は、上記の転写法により作製されるものであり、以下の工程からなる。ここでは、まず、少なくともアルミナ等の無機絶縁粉末と有機バインダとを含む絶縁シートに貫通孔を設け、この貫通孔に導電性ペーストを充填してバイア導体を形成し、この表面に有機フィルム上に形成した銅箔からなる配線パターンを転写する。次に、絶縁シートの表面に配線パターンが形成された絶縁シートを所望の層数だけ積層して再度加熱加圧を行うことにより多層配線基板を作製することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開２０００−１３３９１６号公報に開示される多層配線基板では、多層配線基板の熱膨張係数を考慮して絶縁シート中に多くの無機絶縁粉末を含んでいることから、絶縁シートの可とう性や柔軟性およびシート強度が低下するとともに、表面に欠けやクラックが発生しやすいという問題があった。
【０００９】
また、配線パターンを転写する際に、絶縁シート中に含まれる樹脂成分が溶融する温度まで加熱加圧しても、無機絶縁粉末の間を通って表面付近まで到達する樹脂成分の移動量が少ないために、特に導体配線層を微細化した場合に、金属箔表面の凹凸部に樹脂が入り込み形成される有機樹脂のアンカーが少なくなり、広い面積の導体配線層に比較して接着力が低くなり、転写された導体配線層が剥がれやすいという問題があった。このため導体配線層とバイア導体との接続信頼性が低下するという問題があった。
【００１０】
一方、上記のような問題から、絶縁シートに含まれる熱硬化性樹脂量を多くした場合には、絶縁シートに対する導体配線層の密着性は向上するものの、転写時の導体配線層の位置ずれや絶縁シートの変形が発生するという問題があった。
【００１１】
従って、本発明は、寸法精度に優れた表面多層配線層を有する多層配線基板を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決する手段】
本発明の多層配線基板は、少なくとも熱硬化性樹脂および繊維体を含む絶縁基板の表面および／または内部に導体配線層が形成され、該導体配線層間を接続するために前記絶縁基板内部にバイア導体が形成されてなるコア基板と、該コア基板の表面に、熱硬化性樹脂と無機絶縁粉末からなり繊維体を含まない絶縁層および金属箔からなる導体配線層が積層されてなり、該導体配線層間を接続するために前記絶縁層にバイア導体が形成されてなる表面多層配線層と、を具備する多層配線基板において、前記表面多層配線層を構成する前記絶縁層が高濃度粉末層と低濃度粉末層との重畳体からなり、前記高濃度粉末層は、前記低濃度粉末層よりも前記コア基板側に配されていることを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、導体配線層が形成される絶縁層の表面側が、相対的に熱硬化性樹脂量の多い低濃度粉末層により構成されていることから、導体配線層の表面の凹凸部に多くの熱硬化性樹脂が入り込み、このため多層配線基板を構成する導体配線層と絶縁層との密着強度を高めることができる。
【００２８】
また、低濃度粉末層に熱硬化性樹脂量が多いことから表面の導体配線層がこの低濃度粉末層に埋設され、絶縁層と導体配線層とを実質的に同一面とすることができることから、多層配線基板を構成する絶縁層および導体配線層同士の平行度が高まり、このため導体配線層とバイア導体との接続を均一にでき、多層配線基板の電気特性を高め、接続信頼性を向上できる。
【００２９】
さらに、絶縁層が低濃度粉末層とともに高濃度粉末層により構成されていることから、絶縁層のヤング率や機械的強度を高めることができるとともに、熱膨張係数を低くできることから、半導体素子等の実装信頼性を向上できる。
【００３０】
即ち、絶縁層がこのように高濃度粉末層と低濃度粉末層により構成される形態であることにより、高濃度粉末層に含まれる無機絶縁粉末量を変えることで、絶縁層のヤング率や機械的強度および熱膨張係数を任意に変更でき、多様な多層配線基板を形成できる。
【００３１】
上記多層配線基板では、高濃度粉末層全体に含まれる無機粉末量が３５体積％以上でありかつ低濃度粉末層全体に含まれる無機絶縁粉末量が２０体積％以下であることが望ましい。
【００３２】
このように高濃度粉末層に含まれる無機絶縁粉末量を３５体積％以上とすることにより絶縁層の熱膨張係数をさらに小さくし、ヤング率を高めることができるとともに、低濃度粉末層中に含まれる無機絶縁粉末量を２０体積％以下とすることにより、導体配線層の表面の凹凸部にさらに多くの熱硬化性樹脂が入り込み、このため多層配線基板を構成する導体配線層と絶縁層との密着強度をさらに高めることができる。
【００３３】
また、低濃度粉末層に熱硬化性樹脂量が相対的に多いことから埋設される導体配線層による凹凸をさらに低減でき、このことから多層配線基板を構成する絶縁層および導体配線層同士の平行度がさらに高まり、このため導体配線層とバイア導体との接続をさらに均一にでき、多層配線基板の電気特性を高め、接続信頼性をさらに向上できる。
【００３４】
上記多層配線基板では、導体配線層の厚みをｔ1、低濃度粉末層の厚みをｔ2としたときに、ｔ2／ｔ1＞０．１５であることが望ましい。導体配線層の厚みに対する低濃度粉末層の厚みの比を０．１５より大きくすることにより、絶縁層の熱硬化性樹脂量が相対的に多くなることから、導体配線層の絶縁層中への埋設を改善し平坦度をさらに高めることができる。
【００３５】
上記多層配線基板では、絶縁層の厚みが５０μｍ以下であり、かつ少なくとも一方面側に形成される低濃度粉末層の厚みが２μｍ以上であることが望ましい。このように絶縁層の厚みが５０μｍ以下と薄い場合であっても、熱硬化性樹脂量の多い低濃度粉末層の厚みを２μｍ以上形成することにより、低濃度粉末層に多く含まれている熱硬化性樹脂同士の結合の寄与を高めることができ、絶縁層の強度並びに可とう性を向上できる。また、絶縁層の表面に形成される導体配線層の平坦度を向上できる。
【００３６】
上記多層配線基板では、絶縁層に含まれる無機絶縁粉末の平均粒径が１μｍ以下であることが望ましい。絶縁層がこのように平均粒径の小さい無機絶縁粉末を用いて形成されることにより、例え、絶縁層が薄い場合であっても無機絶縁粉末の周囲を取り巻く熱硬化性樹脂量を均一にできることから絶縁層の強度や柔軟性を高めることができる。
【００３７】
上記多層配線基板では、絶縁層を構成する無機絶縁粉末のアスペクト比が１．２以上であることが望ましい。本発明の多層配線基板が、一般に流動性の低い無機絶縁粉末を用いて形成される絶縁層に対して用いることができるものであることから、無機絶縁粉末のアスペクト比が１．２以上と大きい場合に好適である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
（絶縁シート）
（構造）
本発明の絶縁シートの一例の概略断面図を図１に示した。
【００４３】
本発明の絶縁シートＡは、図１に示すように、少なくとも熱硬化性樹脂１と無機絶縁粉末３との複合体により構成されており、厚み方向に無機絶縁粉末３量の多い高濃度粉末シート５と、無機絶縁粉末３量の多い高濃度粉末シート５よりも無機絶縁粉末３量の少ない低濃度粉末シート７が２層重畳されている。
【００４４】
また、高濃度粉末シート５全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、絶縁シートＡのヤング率や機械的強度を高めかつ熱膨張係数を小さくするという理由から３５体積％以上が望ましく、特に、絶縁シートＡに可とう性や柔軟性を持たせ製造工程におけるハンドリング性や脱粒、欠け、クラックを抑制するという理由から、４０〜８０体積％が望ましい。
【００４５】
一方、低濃度粉末シート７全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、絶縁シートＡ表面の可とう性や柔軟性および平滑性を得るために２０体積％以下が望ましく、特に、絶縁シートＡの耐熱性を高め、寸法変化を抑えかつ熱膨張係数を低くするという理由から５〜１５体積％が望ましい。
【００４６】
また、高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７が重畳されたときの絶縁シートＡの全厚みは、例えば、多層配線基板の表面多層配線層Ｃの絶縁層２１ａ〜２１ｄとして用いられインダクタンスを低減しかつインピーダンス整合を行うという理由から５０μｍ以下が望ましい。そして、このとき絶縁シートＡの少なくとも一方面側に形成される低濃度粉末シート７の厚みは、低濃度粉末シート７に多く含まれている熱硬化性樹脂１同士の結合の寄与を高め欠けやクラックを防止し、絶縁シートＡの機械的強度並びに可とう性を向上できるという理由から２μｍ以上であることが望ましい。特に、この低濃度粉末シート７の厚みは、絶縁シートＡのヤング率、機械的強度および耐熱性を高めるという理由から、５〜１０μｍが望ましい。
【００４７】
また、本発明の絶縁シートＡを構成する高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、薄い絶縁シートＡを形成したとしても無機絶縁粉末３の周囲を取り巻く熱硬化性樹脂１量を均一にでき、絶縁シートＡの強度や柔軟性を高めることができるという理由から１μｍ以下であることが望ましい。特に、絶縁性スラリーに含まれる熱硬化性樹脂量を抑えかつその分散性を高め良好な成形ができかつ絶縁シートＡの機械的強度を高めるという理由から無機絶縁粉末３の平均粒径は、０．１〜０．８μｍであることが望ましい。
【００４８】
また、高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、同一である必要は無く、特に、薄層化して形成される低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径が高濃度粉末シート５に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径よりも小さい場合にも好適に用いることができる。
【００４９】
また、本発明の絶縁シートＡが一般に流動性の低い無機絶縁粉末３に対して適用されるものであることから、絶縁シートＡを構成する高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３のアスペクト比は、１．２以上であることが望ましい。特に、絶縁性スラリーに含まれる熱硬化性樹脂１量を抑えかつ分散性を高めるという理由から、アスペクト比は１．５〜２であることが望ましい。
【００５０】
（材料）
本発明の絶縁シートＡは、少なくとも熱硬化性樹脂１を含有する絶縁材料からなるものであり、例えば、Ａ−ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＢＴレジン（ビスマレイドトリアジン）、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂からなり、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂１であることが望ましい。本発明の絶縁シートＡは高濃度粉末シート５と低濃度粉末シート７が重ね合わされているものであるが、両シートに含まれる熱硬化性樹脂１は化学的な重合反応や密着性を高めるという理由から同じ熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００５１】
また絶縁シートＡを構成する無機絶縁粉末３としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3の少なくとも１種の材料が使用できる。また、その形状としては球状、針状など任意のものとすることができる。このように絶縁シートＡ中で不連続に存在する無機絶縁粉末３を用いることにより、例えば、多層配線基板の耐マイグレーション性を高めることができる。
【００５２】
（製法）
次に、本発明の絶縁シートＡの製法を図２の工程図をもとに説明する。
【００５３】
まず、本発明の多層配線基板を形成する絶縁シートＡは以下のように作製される。図２に示すように、まず、高濃度粉末シート５を作製するために、各々所定量の熱硬化性樹脂１、無機絶縁粉末３、分散剤、硬化剤および溶剤とを（加熱式攪拌混合機）を用いて、温度８０℃で２時間混合することにより高濃度スラリー１１を調製する。このとき、高濃度スラリー１１の粘度は、ハーケ社製レオメータＲＳ−１００を用いて、直径φ２０ｍｍ、角度１°のコーンを用いて、せん断速度１００ｓ-1で測定したとき３〜５Ｐａ・ｓの範囲であることが望ましい。
【００５４】
次に、高濃度スラリー１１と同様の成分を用いて、この場合には、高濃度スラリー１１よりも熱硬化性樹脂１量に対して無機絶縁粉末３量を低減して、この無機絶縁粉末３に対して、各々所定量の熱硬化性樹脂１、分散剤、硬化剤および溶剤とを混合して低濃度スラリー１３を調製する。低濃度スラリー１３の粘度は１〜２Ｐａ・ｓであることが望ましい。
【００５５】
次に、調製された２種の絶縁性スラリー１１、１３のうち、まず、高濃度スラリー１１を用いて有機樹脂製のキャリアフィルム１５上にドクターブレード法などのシート成形法により高濃度成形シート５を形成し、さらに、この高濃度成形シート５の表面に低濃度スラリー１３を用いて同じくドクターブレード法などのシート成形法により塗布することで低濃度粉末シート７を積層形成する。このようにして高濃度粉末シート５の片面に低濃度粉末シート７が形成された２層構造の絶縁シートＡが形成される。この場合、上記の方法により無機絶縁粉末３量の異なる２種類の絶縁シートＡを作製し、これらの高濃度粉末シート５および低濃度成形シート７を加圧加熱して一体化することによっても形成できる。
【００５６】
尚、本発明の絶縁シートＡでは、高濃度粉末シート５に重畳されて形成される低濃度粉末シート７は片面のみではなく両面に形成されてもよい。この場合には、図３（ａ）に示すように、まず、前述のキャリアフィルム１５上に低濃度スラリー１３を塗工して余分な溶剤が揮発する程度に乾燥させ低濃度粉末シート７を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、成形した低濃度粉末シート７のうち、約半量分に対して、この低濃度粉末シート７上に高濃度スラリー１１を塗工し、これも余分な溶剤が揮発する程度に乾燥させキャリアフィルム１５側に低濃度粉末シート７が、表面側に高濃度粉末シート５が重畳された２層構造の絶縁シートＡを形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、上記２種のシートの表面側同士を重ね合わせて室温以上の温度にて加熱しながら加圧して密着させることにより高濃度粉末シート５の両面に低濃度粉末シート７が形成された３層構造の絶縁シートＡが形成される。
【００５７】
上記の製法では、高濃度粉末シート５を成形した直後に、低濃度スラリー１３を塗布することから、高濃度粉末シート５表面の粘着性が保持された状態で低濃度粉末シート７が密着され、このため高濃度粉末シート５と低濃度粉末シート７との密着性の高い絶縁シートＡを容易に形成できる。
【００５８】
また、この方法によれば、先に形成された高濃度粉末シート５あるいは低濃度粉末シート７は溶剤が揮発し高粘度状態にあり、後に塗布させる高濃度スラリー１１あるいは低濃度スラリー１３と混ざり合わないことから、厚み方向に無機絶縁粉末３量の異なる絶縁シートＡを容易に形成できる。
【００５９】
次に、成形された絶縁シートＡは、まず、ピンホールや色調等の外観検査を行い、次に、厚みや表面粗さを測定し、さらには、絶縁シートＡの機械的強度（引張り強度）試験を行い、多層配線基板に用いられる絶縁シートＡととしての各特性が評価される。
【００６０】
（多層配線基板）
（構造）
以下、本発明の多層配線基板の一例の概略断面図を図４に示した。
【００６１】
図４に示すように、本発明の多層配線基板は、コア基板Ｂの表面に表面多層配線層Ｃが形成されている。
【００６２】
コア基板Ｂは、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する複数の絶縁層１３ａ〜１３ｅを複数積層して形成された絶縁基板１５と、その絶縁基板１５の表面および内部に形成された導体配線層１７と、この導体配線層１７間を接続するバイア導体１８により構成されている。
【００６３】
また、コア基板Ｂの上下面に相当する表面上に積層されている表面多層配線層Ｃもまた、コア基板Ｂと同様、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する複数の表面絶縁層２１ａ〜２１ｄが複数積層され、この表面および内部には導体配線層２３が形成されており、これらの導体配線層２３間を接続するためのバイア導体２５が各絶縁層２１ａ〜２１ｄの内部に形成されている。
【００６４】
次に、表面多層配線層Ｃを構成する絶縁層２１ａ〜２１ｄを図５の要部拡大図をもとに説明する。この表面絶縁層２１ａは、図５に示すように、コア基板Ｂ側に無機絶縁粉末３が多く含まれている高濃度粉末層２７とその高濃度粉末層２７の上方側に、高濃度粉末層２７よりも無機絶縁粉末３が少ない低濃度粉末層２９が重畳されて構成されている。
【００６５】
また、この表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ上に形成された導体配線層２３は、無機絶縁粉末３の少ない低濃度粉末層２９の熱硬化性樹脂を排除して埋設されている。このため表面絶縁層２１ａ〜２１ｄと導体配線層２３とは実質的に同一平面となっており、このため表面多層配線層Ｃの導体配線層２３とコア基板Ｂの表面に形成された導体配線層１７との間のバイア導体２５は両方の導体配線層１７、２３の厚み分だけ圧縮され高密度化されており、このためバイア導体２５と導体配線層１７、２３との接続が強固になり導電性ならびに接続信頼性を向上できる。
【００６６】
なお、表面多層配線層Ｃに形成されたバイア導体２５は導体配線層２３を介して多層配線基板の厚み方向にコア基板Ｂに形成されたバイア導体１８とビアオンビアの形体で接続されている。
【００６７】
そして、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄは高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７からなる前記の絶縁シートＡにより形成されることから、この表面絶縁層２１ａ〜２１ｄは前記の絶縁シートＡの特徴を受け継ぐものである。
【００６８】
即ち、高濃度粉末層２７全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄのヤング率や機械的強度を高めかつ硬化後の熱膨張係数を、例えば、２５×１０-6/℃以下に小さくするという理由から４０体積％以上が望ましく、特に、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄに可とう性を持たせ、脱粒、欠け、クラックを抑制するという理由から、５０〜８０体積％が望ましい。
【００６９】
一方、低濃度粉末層２９全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ表面の可とう性および平滑性を得、多層配線基板の耐水性を向上させるために２０体積％以下が望ましく、特に、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの耐熱性を高め、寸法変化を抑えかつ熱膨張係数を７０×１０-6／℃以下にするという理由から５〜１５体積％が望ましい。
【００７０】
また、高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９が重畳されたときの表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの全体厚みは、例えば、多層配線基板の表面配線層の絶縁層として用いられインダクタンスを低減しかつインピーダンス整合を行うという理由から５０μｍ以下が望ましい。そして、このとき表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの少なくとも一方面側に形成される低濃度粉末層２９の厚みは、この低濃度粉末層２９に多く含まれている熱硬化性樹脂１同士の結合の寄与を高め、欠けやクラックを防止し、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの機械的強度並びに可とう性を向上できるという理由から２μｍ以上であることが望ましい。特に、この低濃度粉末層２９の厚みは、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄのヤング率、機械的強度および耐熱性を高めるという理由から、０．１〜０．５μｍが望ましい。
また、導体配線層２３の厚みをｔ1、低濃度粉末層２９の厚みをｔ2としたときに、ｔ2／ｔ1＞０．１５であることが望ましい。特に、導体配線層２３を転写した際に表面絶縁層２１ａ〜２１ｄとともに発生する変形やずれを抑制するという理由から、ｔ2／ｔ1は０．２〜１．５の範囲であることが望ましい。
【００７１】
また、本発明の表面絶縁層２１ａ〜２１ｄを構成する高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄを薄くした場合であっても無機絶縁粉末３の周囲を取り巻く熱硬化性樹脂１量を均一にでき、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの機械的強度や可とう性を高めることができるという理由から１μｍ以下であることが望ましい。特には、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの機械的強度を高めるという理由から無機絶縁粉末３の平均粒径は、０．１〜０．８μｍであることがより望ましい。
【００７２】
また、高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、同一寸法である必要は無く、特に、薄層化して形成される低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径が高濃度粉末層２７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径よりも小さい場合にも好適に用いることができる。
【００７３】
また、本発明の表面絶縁層２１ａ〜２１ｄが一般に流動性の低い無機絶縁粉末を用いて形成される表面絶縁層２１ａ〜２１ｄに対して好適であることから、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄを構成する高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３のアスペクト比は、１．２以上であることが望ましい。特に、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄに含まれる熱硬化性樹脂量を抑えかつ分散性を高めるという理由から、アスペクト比は１．５〜２が望ましい。
【００７４】
（材料）
本発明の多層配線基板において、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄは、前記絶縁シートＡと同様に熱硬化性樹脂を含有する絶縁材料からなるものであり、例えば、Ａ−ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＢＴレジン（ビスマレイドトリアジン）、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂からなり、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂であることが望ましい。
【００７５】
一方、コア基板Ｂを構成する絶縁層１３ａ〜１３ｅとなる絶縁基材６１もまた、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄと同様のＡ−ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）等の熱硬化性樹脂が好適に用いられる。また、絶縁層１３ａ〜１３ｅ中に混合される充填材としては無機絶縁粉末３や繊維体があり、織布、不織布など任意の性状のものを用いればよい。また、アラミド繊維、セルロース繊維などの有機繊維体を用いることもできる。特に、コア基板Ｂに用いる繊維体として、ガラス繊維に前記熱硬化性樹脂を含浸したものが強度を高める点で最も望ましい。
【００７６】
また、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ中の無機絶縁粉末３の成分としては、これも前述の絶縁シートＡに含まれる無機絶縁粉末３と同じ物であり、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3の少なくとも１種類の材料が使用できる。また、その形状も同じく球状、針状など任意のものとすることができる。このように表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ中で不連続に存在する無機絶縁粉末を用いることで耐マイグレーション性を高めることができ、表面多層配線層Ｃの導体配線層２３およびバイア導体２５の高密度化を図ることができる。
【００７７】
また、コア基板Ｂおよび表面多層配線層Ｃを構成する導体配線層１７、２３としては、導体配線を形成するに好適な金属より形成され、例えば、金、銀、銅、アルミニウムの少なくとも１種を含む低抵抗金属の電解金属箔が好適に使用される。この電解金属箔の厚みは１〜３５μｍが良く、望ましくは、導電性が低く配線の微細化に適しているという点から５〜１８μｍが良い。この電解金属箔の厚み、言い換えれば導体配線層１７、２３の厚みが１μｍより小さいと配線の抵抗率が高くなり、また３５μｍより大きいと、積層時にコア基板Ｂや表面多層配線層Ｃの変形が大きくなったり、絶縁層１３ａ〜１３ｅおよび表面絶縁層２１ａ〜２１ｄへの金属の埋め込み量が多くなり、コア基板Ｂや表面多層配線層Ｃの歪みが大きくなり樹脂硬化後に基板が変形を起こしやすいなどの問題がある。
【００７８】
また、バイア導体１８、２５となる貫通孔中に充填される導体ペーストとしては、導体配線層１７、２３を形成する金属粉末にエポキシ、セルロース等の樹脂成分を添加し、酢酸ブチルなどの溶媒によって混練したものが使用される。この導体ペーストは貫通孔への充填後溶剤を乾燥させるがはじめから無溶剤であることが望ましい。また、バイア導体１８、２５の低抵抗化とバイア導体１８、２５上部、底部の導体配線層２３、１７を形成する金属箔との接続性向上のために、錫、鉛、ビスマス、インジウムの少なくとも１種の金属、あるいはそれらの合金を含有することが望ましく、特に、導体配線層１７、２３を構成する金属成分が銅である場合に、銅との合金もしくは単体よりも高融点と成る金属間化合物を形成できるという点から錫が望ましい。
【００７９】
また、バイア導体１８、２５に用いられる金属粒子の平均粒子径は１〜１５μｍとされ、導電性ペーストの分散性と導体配線層との濡れ性および充填性を高めるために３〜１０μｍであることが望ましい。
【００８０】
（製法）
次に、本発明の多層配線基板の製造方法を図６をもとに説明する。この図６は、図４の多層配線基板を作製するための工程図である。
【００８１】
まず、図６（ａ）に示すように、半硬化状態の絶縁基材６１に対して、レーザ加工により所望のバイアホール６３を形成する。そして図６（ｂ）に示すように、そのバイアホール６３内に金属粉末を含有する導体ペーストを充填してバイア導体６５を形成する。
【００８２】
次に、図３（ｂ）の半硬化状態の絶縁基材６１のバイア導体６５の一方表面に電解金属箔からなる導体配線層６７を加熱加圧による転写により埋設させる。本発明では、この導体配線層６７の形成をあらかじめ樹脂フィルム６９上にラミネートした金属箔をエッチングして作製したパターンの転写によって行う。転写条件は導体配線層６７が絶縁基材６１上に埋設されて転写されるとともに、加圧加熱した際に絶縁基材６１が変形せず、さらにこの後の積層が可能なように未硬化状態を保持する温度、圧力、時間が望ましく、その温度は１００〜１４０℃、圧力は３０〜１００Ｐａ、時間は１〜１０分が適当である。
【００８３】
例えば、導体配線層６７の形成には、まず、適当な樹脂フィルム６９の表面にメッキ法などによって作製された銅、金、銀、アルミニウム等から選ばれる１種または２種以上の合金からなる厚さ１〜３５μｍの電解金属箔を接着し、その電解金属箔の表面に所望の配線パターンの鏡像パターンとなるようにレジスト層を付設した後、エッチング、レジスト除去によって所定の配線パターンの鏡像の導体配線層６７を形成する。この導体配線層６７の厚みは微細化が可能で導体抵抗を低くするという理由から厚みは７〜１８μｍが望ましい。また、通常、レーザ加工されない、バイア導体６５の最大径側に当接される導体配線層６７の表面粗さ（Ｒｚ）は疎化処理により調整される。
【００８４】
樹脂フィルム６９としては、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、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、塩化ビニル、ポリプロピレン等公知のものが使用できる。樹脂フィルム６９の厚みは１０〜１００μｍが適当であり、望ましくは２５〜５０μｍが良い。これは、樹脂フィルム６９の厚みが１０μｍより小さいとフィルムの変形や折れ曲がりにより形成した導体配線が断線を引き起こし易くなり、厚みが１００μｍより大きいとフィルムの柔軟性がなくなるためシートの剥離が難しくなるためである。また、樹脂フィルム２９表面に電解金属箔を接着するための接着剤としては、アクリル系、ゴム系、シリコン系、エポキシ系等公知の接着剤が使用できる。
【００８５】
また、内部の導体配線層６７を形成するためには、あらかじめ表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上のものを貼り合わせた方が絶縁基材６１を形成する熱硬化性樹脂をエッチング処理において水分に曝すことがないので吸水率を低くできる。この時、電解金属箔のカップリング処理を施さない方が、導体配線層６７を転写後のフィルムから剥離しやすい。
【００８６】
次に、上記のようにして作製された表面用の導体配線層６７を具備する樹脂フィルム６９とともに、同様な方法によって作製された裏面用の導体配線層６７を具備する樹脂フィルム６９を作製し、これらを図３（ｃ）に示す方法と同様に、バイア導体６５が形成された絶縁基材６１の両面に積層する。そして、図６（ｄ）に示すように、その積層物を温度６０〜１５０℃、圧力１〜５０ＭＰａ、時間１〜１０分の条件で加圧加熱した後、樹脂フィルム６９を剥がすことにより、図６（ｅ）に示すような、絶縁基材６１の両面に、導体配線層６７が埋設された配線シートｃを作製することができる。
【００８７】
このように、配線シートｃの形成にあたって、この両面に導体配線層６７が形成された樹脂フィルム６９を積層し圧着することにより、多層配線基板における２層の導体配線層６７の転写工程を同時に行うことができる。
【００８８】
また、上記のようにして作製した配線シートｃの表面に埋設された導体配線層６７のうち、コア基板Ｂの表面側に位置する導体配線層６７に対して粗面化処理を行い、導体配線層６７の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上、特に０．４μｍ以上となるようにすることが望ましい。
【００８９】
この粗面化処理は、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸などの酸処理による化学的なエッチング処理によって施すことができ、例えば、酸溶液を導体配線層６７の表面に噴霧することが望ましい。また、粗面化処理面（エッチング面）には、尖頭状の突起を多数形成することが望ましく、このような尖頭状の突起は、例えば、１０質量％蟻酸溶液によって１μｍ／分以上の粗化速度で良好に形成できる。
【００９０】
そして、図６（ｅ）に示すように、上記（ａ）及至（ｅ）と同様にして作製された配線基材ｂ、ｄを配線シートｃとともに加熱加圧硬化して一体化してこれらを絶縁基材中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する温度に加熱することにより、コア積層体Ｃを作製することができる。この場合の硬化温度は、コア積層体Ｃ上に表面多層配線層Ｂとなる絶縁シートＡとともに再硬化するために２００〜２５０℃であることが望ましい。
【００９１】
次に、図６（ｆ）に示すように、上記のコア積層体Ｄの表面７１上に表面多層配線層Ｃとなる絶縁シートＡを形成するには、このコア積層体Ｄ上に、無機絶縁粉末３を分散させた熱硬化性樹脂を含む絶縁シートＡを積層する。ここで用いる絶縁シートＡは、以下の方法によって作製される。
【００９２】
まず、前述したような適当な無機絶縁粉末３に、前述した液状の熱硬化性樹脂を無機絶縁粉末３量が５０〜８０体積％となるように溶媒とともに加えた高濃度スラリーと、無機絶縁粉末３量が５〜１５体積％とした低濃度スラリーを作製する。
【００９３】
絶縁性スラリーは、好適には、前述したような有機樹脂と無機フィラーの複合材料に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メタノール、メチルセロソルブアセテート、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミド等の溶媒を添加して所定の粘度を有する流動体からなる。スラリーの粘度は、シート成形法にもよるがハーケ社製レオメータＲＳ１００を使用し、直径２０ｍｍφ、角度１°のコーンを用いて、せん断速度１００ｓ-1の条件で１〜３０Ｐａ・ｓが適当である。
【００９４】
そして、これら２種類の絶縁性スラリーを圧延法、押し出し法、射出法、ダイコーター法、ドクターブレード法などのシート成形法によって、無機絶縁粉末３量の異なるシートが２層重畳された絶縁シートＡを形成し、所望により熱硬化性樹脂１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して熱硬化性樹脂を半硬化させて、厚み２０〜５０μｍの絶縁シートＡを作製できる。
【００９５】
この絶縁シートＡを温度１００〜１５０℃、圧力１〜１０ＭＰａ、時間１〜１０分の条件で、コア積層体Ｃの表面に接着した後、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどで貫通孔７５を形成する。この貫通孔７５はコア積層体の上面に埋設されている導体配線層６７が露出するような構造である。このとき貫通孔７５の底部の導体配線層６７は、その表面が金属箔形成時のマット面またはパターン作製の際に加工された粗化面であり、レーザ加工による有底の貫通孔７５を形成する際、表面の凹凸がレーザ加工によって一部、溶融、または昇華することで平滑化されてもよい。ここでレーザ加工の条件は、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザ加工機の場合、加工エネルギーが０．１〜１．０Ｗ、単位時間のパルス数が１〜５０ｋＨｚの範囲であることが適当である。０．１Ｗより低い場合、もしくは５０ｋＨｚより大きい場合、貫通孔７５の底部に樹脂残渣が残りやすく、また１．０Ｗより高い場合、もしくは１ｋＨｚより低い場合、貫通孔７５底部の金属箔に貫通する穴が開いたり金属箔にダメージが残る。
【００９６】
その後、この貫通孔７５にコア基板Ｂで行ったのと同様に金属粉末を含有する導体ペーストを充填してバイア導体８０を形成する。この導体ペーストは、錫、鉛、ビスマス、インジウムなどの低融点金属を少なくとも１種含むもの、またはその合金であり、この低融点金属は硬化時の加圧、加熱によってバイアホール上部と底部の金属箔に濡れるか、金属の種類によっては金属箔中に拡散するものである。
【００９７】
さらに上記コア基板Ｂで導体配線層６７を形成したのと同様に、エッチングによりあらかじめ作製した金属箔の配線パターンを粗面化した後、積層した絶縁シートＡに転写することにより絶縁シートＡ上に埋設された導体配線層６７を形成してコア基板Ｂの両面に表面多層配線層Ｃが形成された図６（ｇ）に示すような多層配線基板を形成することができる。
【００９８】
その後、必要に応じ上記の工程を繰り返すことにより、絶縁シートＡおよび導体配線層６７を多層化できる。
【００９９】
また、この表面多層配線層Ｃの表面上にさらにソルダーレジスト層を形成する場合は、この多層配線基板の表面にエポキシ樹脂などのソルダーレジスト層を全面に塗布し、その後、露光／現像して所定の箇所にパターンを露出させることによって図４に示すような多層配線基板を作製することができる。
【０１００】
【実施例】
コア基板を形成する絶縁基材にはポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ−ＰＰＥ樹脂）を含浸したプリプレグを用意した。
【０１０１】
次に、このプリプレグから成る絶縁シートにＣＯ2レーザを用いて１００μｍφの径を有するバイアホールを形成した。
【０１０２】
次に、このバイアホールに導体ペーストを充填した。導体ペーストは銅粉末の表面に３質量％銀コートした平均粒径５μｍの導電性粒子と低融点金属粉末として平均粒径が７μｍの錫粉末との混合粉末に対してトリアリルシアヌレート（ＴＡＩＣ）からなる有機成分を混合して調製し、この導体ペーストの粘度は１０〜１００Ｐａ・ｓ（ハーケ社製ＲＳ１００レオメータ、コーン２０ｍｍφ、コーン角度１°、せん断速度１００ｓ-1）とした。
【０１０３】
次に、絶縁シートに転写する導体配線層として、厚み３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムに、厚み１２μｍの電解銅箔を貼り合わせて転写用の銅箔付きフィルムを準備した。銅箔表面にドライフィルムレジストを貼付し、露光、炭酸ナトリウム溶液の噴霧による現像、塩化第二鉄によるエッチングを行い台形の形成角６０°の形成角をもつ導体配線層を形成した。その後、水酸化ナトリウム溶液を用いてレジスト膜を剥離し、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に配線パターンを形成した。この後、蟻酸１０質量％の水溶液を噴霧して配線パターンの表面を表面粗さ（Ｒｚ）で約３μｍに粗化した。なお、配線パターンはランド径が１２５μｍ、配線幅は５０μｍで作製した。
【０１０４】
次に、導体ペーストを充填したプリプレグに対して、このＰＥＴフィルム上に形成した配線パターンを位置あわせした後、１２０℃、５ＭＰａ、３分間の熱圧着により転写した。
【０１０５】
次に、導体配線層を形成したプリプレグ４層を１２０℃、５ＭＰａ、３分間の条件で加圧加熱を行い積層して半硬化状態のコア基板を作製した。
【０１０６】
次に、表面多層配線層用の絶縁シートを作製した。この絶縁シートは、コア基板と同様、Ａ−ＰＰＥ樹脂を用い、無機絶縁粉末として平均粒径０．６μｍ、アスペクト比１．２の溶融シリカを表１の比率で秤量して混合し、これに熱硬化性樹脂の硬化を促進させるための触媒を熱硬化性樹脂に対して３質量％、さらに有機溶剤としてトルエンを加えてスラリー粘度が約２Ｐａ・ｓのスラリーを調製した。これをドクターブレード法により２回塗工して、厚さ３５μｍあるいは４０μｍの２層および３層構造の絶縁シートを作製した。低濃度粉末シートおよび高濃度粉末シートに含まれる無機絶縁粉末量およびそれらの厚みは表１に示した。
【０１０７】
種々の無機絶縁粉末量比率で作製したこれらの絶縁シートは、引張り強度および伸び率を評価を評価した。測定条件は長さ８０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ方向中央部のくびれ部の幅１０ｍｍのダンベル状に加工し、引張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎ．とした。
【０１０８】
また、転写性については、多層配線基板の作製に用いる転写用の配線パターンを絶縁シート上に通常の転写条件（温度１３０℃、圧力５ＭＰａ、時間３分）にて転写を行い、その後、絶縁シート上に形成された導体配線層間の位置ずれ量を測定した。位置ずれ量は配線パターン４角（間隔２５０ｍｍ）のターゲットマーク間の距離を測定し、転写前の寸法と比較して評価した。また、パターン化されていない銅箔のある周縁部を長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍに切断し、島津製作所製のオートグラフを用いて、引張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎ．接着強度を測定し、転写強度を評価した。試料数はそれぞれｎ＝１０とした。
【０１０９】
次に、これら２層、３層構成の絶縁シートを予め作製した半硬化状態のコア基板の表面上に、転写条件と同じ条件にて、１３０℃、５ＭＰａ、３分間の加圧加熱条件で積層した。
【０１１０】
次に、コア基板上に積層された絶縁シートの所定位置に、ＵＶ−ＹＡＧレーザ装置を用いて、加工エネルギーを０．５Ｗ、単位時間のパルス数が１０ｋＨｚとし、バイアホールを形成した。
【０１１１】
次に、コア基板に用いた導体ペーストをこのバイアホールに埋め込みバイア導体を形成した。
【０１１２】
その後、コア基板の導体配線層を形成したのと全く同様にして、表層配線用としては厚み１８μｍの電解銅箔を配線パターンが形成されたポリエチレンテレフタレートフィルムをバイア導体が形成された絶縁シートの表面に積層して、温度１３０℃、圧力５ＭＰａ、時間３分間の加熱加圧を行い、樹脂フィルムと接着層のみを剥離して絶縁シート表面に配線回路層を転写させた。
【０１１３】
その後、上記の工程を再度繰り返し行い、コア基板の表面および裏面に、それぞれ２層の絶縁層と導体配線層を有する表面多層配線層を形成した後、温度２４０℃、圧力４ＭＰａ、１時間の条件で一括硬化し多層配線基板を作製した。
【０１１４】
作製した多層配線基板の評価としては、この多層配線基板の内部にバイア導体が３６０個直列に連結された部分に対して、２４０℃、２分のはんだディップ試験を行い、その前後の電気抵抗を測定した。試料数はｎ＝１０とした。結果を表１に示した。
【０１１５】
（比較例）
比較例として、表面多層配線層を構成する絶縁シートとして、無機絶縁粉末量を４０体積％として作製した１層の絶縁シートおよびそれを用いて作製した多層配線基板を作製し本発明品と同様の評価を行った。
【０１１６】
【表１】
【０１１７】
表１から明らかなように、高濃度粉末シートと低濃度粉末シートとを重畳させて作製した絶縁シートの試料Ｎｏ．１〜１８では、高濃度シートに含まれる無機絶縁粉末量が少ないほど、また低濃度粉末シートの厚みが大きくなると転写時の伸び率に増加がみられるものの絶縁シートの引張り強度が４ＭＰａ以上、伸び率が５．６％以下、また、銅箔の転写強度が５Ｎ／ｃｍ以上、転写時の位置ずれ量が１７％以下となり、粉体充填率を高めても、位置ずれ量を小さくして転写性を改善できた。これらの絶縁シートを用いて作製した多層配線基板のバイア導体１穴あたりの抵抗変化率が１４．３％以下であった。特に、高濃度シートに含まれる無機絶縁粉末量を４０〜８０体積％とし、低濃度シートの無機絶縁粉末量を５〜２０体積％以下とした試料Ｎｏ．２〜１７では、転写強度が７Ｎ／ｃｍ以上と高かった。
【０１１８】
一方、高濃度粉末シートに低濃度粉末シートを形成しなかった絶縁シートの試料Ｎｏ．１９では、転写強度が０．５Ｎ／ｃｍと極端に低くなり、このためバイア導体の抵抗変化率が２５％まで大きくなった。
【０１２０】
【発明の効果】
本発明によれば、導体配線層が形成される絶縁層の表面側が、相対的に熱硬化性樹脂量の多い低濃度粉末層により構成されていることから、導体配線層の表面の凹凸部に多くの熱硬化性樹脂が入り込み、このため多層配線基板を構成する導体配線層と絶縁層との密着強度を高めることができる。
【０１２１】
また、低濃度粉末層に熱硬化性樹脂量が多いことから表面の導体配線層がこの低濃度粉末層の埋設され、絶縁層と導体配線層とを実質的に同一面とすることができることから、多層配線基板を構成する絶縁層および導体配線層同士の平行度が高まり、このため導体配線層とバイア導体との接続を均一にでき、多層配線基板の電気特性を高め、接続信頼性を向上できる。
【０１２２】
さらに、絶縁層が低濃度粉末層とともに高濃度粉末層により構成されていることから、絶縁層のヤング率や機械的強度を高めることができるとともに、粉末量を変えることで熱膨張係数を任意調整できることから、半導体素子等の実装信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絶縁シートを示す概略断面図である。
【図２】本発明の２層絶縁シートの作製方法の一例を説明するための概略工程図である。
【図３】本発明の３層絶縁シートＡをの作製方法の一例を説明するための概略工程図である。
【図４】本発明のコア基板表面に表面多層配線層を形成した多層配線基板の一例を説明するための概略断面図である。
【図５】図４の多層配線基板を構成する表面多層配線層の要部拡大図である。
【図６】本発明の多層配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【符号の説明】
Ａ・・・・・・・・・・・・絶縁シート
１・・・・・・・・・・・・熱硬化性樹脂
３・・・・・・・・・・・・無機絶縁粉末
５・・・・・・・・・・・・高濃度粉末シート
７・・・・・・・・・・・・低濃度粉末シート
１０・・・・・・・・・・・絶縁性スラリー
１１・・・・・・・・・・・高濃度スラリー
１３・・・・・・・・・・・低濃度スラリー
Ｂ・・・・・・・・・・・・コア基板
Ｃ・・・・・・・・・・・・表面多層配線層
Ｄ・・・・・・・・・・・・コア積層体
１１、１７・・・・・・・・表面
１３ａ〜１３ｅ・・・・・・絶縁層
１５・・・・・・・・・・・絶縁基板
１７、２３、６７・・・・・導体配線層
１８、２５、６５、８０・・バイア導体
２１ａ〜２１ｄ・・・・・・表面絶縁層
２７・・・・・・・・・・・高濃度粉末層
２９・・・・・・・・・・・低濃度粉末層
７５・・・・・・・・・・・貫通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面多層配線層がコア基板の表面に積層されてなる多層配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯情報端末の発達やモバイルコンピューティングの普及に伴い、小型、高精細かつ高速動作に適した多層配線基板が求められている。このような要求に対応するための多層配線基板として、従来よりビルドアップ法で作製されるものが知られている。
【０００３】
このような多層配線基板は、ガラス−エポキシ複合材料からなるコア基板の表面に感光性樹脂を塗布して絶縁層を形成し、この絶縁層に対して露光／現像を行うことにより貫通孔が形成される。次に、この貫通孔の内壁を含む絶縁層の全表面に銅などのメッキ層を形成した後、このメッキ層表面に感光性レジストを塗布し、露光／現像を行い、余分なメッキ膜をエッチングにより除去し、さらにレジスト剥離を経て導体配線層を形成することにより作製される。
【０００４】
しかしながら、ビルドアップ法により形成される多層配線基板では、感光性樹脂からなる絶縁層に対して導体配線層の密着強度が低いという問題があった。
【０００５】
また、ビルドアップ法では、コア基板の表面に形成された絶縁層や導体配線層に対して、さらに、この表面上に絶縁層あるいは導体配線層が逐次形成されることから、工程の途中で発生した不良層を除くことが困難であることから工程歩留まりが低下しやすく、このため高コストになるという問題があった。
【０００６】
そこで、このような問題に対して、さらに近年においては、予め作製された配線パターンを、これも予め作製された絶縁シート上に転写して作製する方法が考案されており、このように予め作製された配線パターンや絶縁シートは良品が選別され用いられる。このような多層配線基板として、例えば、特開２０００−１３３９１６号公報に開示されるようなものが知られている。
【０００７】
この公報に開示された多層配線基板は、上記の転写法により作製されるものであり、以下の工程からなる。ここでは、まず、少なくともアルミナ等の無機絶縁粉末と有機バインダとを含む絶縁シートに貫通孔を設け、この貫通孔に導電性ペーストを充填してバイア導体を形成し、この表面に有機フィルム上に形成した銅箔からなる配線パターンを転写する。次に、絶縁シートの表面に配線パターンが形成された絶縁シートを所望の層数だけ積層して再度加熱加圧を行うことにより多層配線基板を作製することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開２０００−１３３９１６号公報に開示される多層配線基板では、多層配線基板の熱膨張係数を考慮して絶縁シート中に多くの無機絶縁粉末を含んでいることから、絶縁シートの可とう性や柔軟性およびシート強度が低下するとともに、表面に欠けやクラックが発生しやすいという問題があった。
【０００９】
また、配線パターンを転写する際に、絶縁シート中に含まれる樹脂成分が溶融する温度まで加熱加圧しても、無機絶縁粉末の間を通って表面付近まで到達する樹脂成分の移動量が少ないために、特に導体配線層を微細化した場合に、金属箔表面の凹凸部に樹脂が入り込み形成される有機樹脂のアンカーが少なくなり、広い面積の導体配線層に比較して接着力が低くなり、転写された導体配線層が剥がれやすいという問題があった。このため導体配線層とバイア導体との接続信頼性が低下するという問題があった。
【００１０】
一方、上記のような問題から、絶縁シートに含まれる熱硬化性樹脂量を多くした場合には、絶縁シートに対する導体配線層の密着性は向上するものの、転写時の導体配線層の位置ずれや絶縁シートの変形が発生するという問題があった。
【００１１】
従って、本発明は、寸法精度に優れた表面多層配線層を有する多層配線基板を提供することを目的とする。
【００２６】
【課題を解決する手段】
本発明の多層配線基板は、少なくとも熱硬化性樹脂および繊維体を含む絶縁基板の表面および／または内部に導体配線層が形成され、該導体配線層間を接続するために前記絶縁基板内部にバイア導体が形成されてなるコア基板と、該コア基板の表面に、熱硬化性樹脂と無機絶縁粉末からなり繊維体を含まない絶縁層および金属箔からなる導体配線層が積層されてなり、該導体配線層間を接続するために前記絶縁層にバイア導体が形成されてなる表面多層配線層と、を具備する多層配線基板において、前記表面多層配線層を構成する前記絶縁層が高濃度粉末層と低濃度粉末層との重畳体からなり、前記高濃度粉末層は、前記低濃度粉末層よりも前記コア基板側に配されていることを特徴とする。
【００２７】
このような構成によれば、導体配線層が形成される絶縁層の表面側が、相対的に熱硬化性樹脂量の多い低濃度粉末層により構成されていることから、導体配線層の表面の凹凸部に多くの熱硬化性樹脂が入り込み、このため多層配線基板を構成する導体配線層と絶縁層との密着強度を高めることができる。
【００２８】
また、低濃度粉末層に熱硬化性樹脂量が多いことから表面の導体配線層がこの低濃度粉末層に埋設され、絶縁層と導体配線層とを実質的に同一面とすることができることから、多層配線基板を構成する絶縁層および導体配線層同士の平行度が高まり、このため導体配線層とバイア導体との接続を均一にでき、多層配線基板の電気特性を高め、接続信頼性を向上できる。
【００２９】
さらに、絶縁層が低濃度粉末層とともに高濃度粉末層により構成されていることから、絶縁層のヤング率や機械的強度を高めることができるとともに、熱膨張係数を低くできることから、半導体素子等の実装信頼性を向上できる。
【００３０】
即ち、絶縁層がこのように高濃度粉末層と低濃度粉末層により構成される形態であることにより、高濃度粉末層に含まれる無機絶縁粉末量を変えることで、絶縁層のヤング率や機械的強度および熱膨張係数を任意に変更でき、多様な多層配線基板を形成できる。
【００３１】
上記多層配線基板では、高濃度粉末層全体に含まれる無機粉末量が３５体積％以上でありかつ低濃度粉末層全体に含まれる無機絶縁粉末量が２０体積％以下であることが望ましい。
【００３２】
このように高濃度粉末層に含まれる無機絶縁粉末量を３５体積％以上とすることにより絶縁層の熱膨張係数をさらに小さくし、ヤング率を高めることができるとともに、低濃度粉末層中に含まれる無機絶縁粉末量を２０体積％以下とすることにより、導体配線層の表面の凹凸部にさらに多くの熱硬化性樹脂が入り込み、このため多層配線基板を構成する導体配線層と絶縁層との密着強度をさらに高めることができる。
【００３３】
また、低濃度粉末層に熱硬化性樹脂量が相対的に多いことから埋設される導体配線層による凹凸をさらに低減でき、このことから多層配線基板を構成する絶縁層および導体配線層同士の平行度がさらに高まり、このため導体配線層とバイア導体との接続をさらに均一にでき、多層配線基板の電気特性を高め、接続信頼性をさらに向上できる。
【００３４】
上記多層配線基板では、導体配線層の厚みをｔ1、低濃度粉末層の厚みをｔ2としたときに、ｔ2／ｔ1＞０．１５であることが望ましい。導体配線層の厚みに対する低濃度粉末層の厚みの比を０．１５より大きくすることにより、絶縁層の熱硬化性樹脂量が相対的に多くなることから、導体配線層の絶縁層中への埋設を改善し平坦度をさらに高めることができる。
【００３５】
上記多層配線基板では、絶縁層の厚みが５０μｍ以下であり、かつ少なくとも一方面側に形成される低濃度粉末層の厚みが２μｍ以上であることが望ましい。このように絶縁層の厚みが５０μｍ以下と薄い場合であっても、熱硬化性樹脂量の多い低濃度粉末層の厚みを２μｍ以上形成することにより、低濃度粉末層に多く含まれている熱硬化性樹脂同士の結合の寄与を高めることができ、絶縁層の強度並びに可とう性を向上できる。また、絶縁層の表面に形成される導体配線層の平坦度を向上できる。
【００３６】
上記多層配線基板では、絶縁層に含まれる無機絶縁粉末の平均粒径が１μｍ以下であることが望ましい。絶縁層がこのように平均粒径の小さい無機絶縁粉末を用いて形成されることにより、例え、絶縁層が薄い場合であっても無機絶縁粉末の周囲を取り巻く熱硬化性樹脂量を均一にできることから絶縁層の強度や柔軟性を高めることができる。
【００３７】
上記多層配線基板では、絶縁層を構成する無機絶縁粉末のアスペクト比が１．２以上であることが望ましい。本発明の多層配線基板が、一般に流動性の低い無機絶縁粉末を用いて形成される絶縁層に対して用いることができるものであることから、無機絶縁粉末のアスペクト比が１．２以上と大きい場合に好適である。
【００４２】
【発明の実施の形態】
（絶縁シート）
（構造）
本発明の絶縁シートの一例の概略断面図を図１に示した。
【００４３】
本発明の絶縁シートＡは、図１に示すように、少なくとも熱硬化性樹脂１と無機絶縁粉末３との複合体により構成されており、厚み方向に無機絶縁粉末３量の多い高濃度粉末シート５と、無機絶縁粉末３量の多い高濃度粉末シート５よりも無機絶縁粉末３量の少ない低濃度粉末シート７が２層重畳されている。
【００４４】
また、高濃度粉末シート５全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、絶縁シートＡのヤング率や機械的強度を高めかつ熱膨張係数を小さくするという理由から３５体積％以上が望ましく、特に、絶縁シートＡに可とう性や柔軟性を持たせ製造工程におけるハンドリング性や脱粒、欠け、クラックを抑制するという理由から、４０〜８０体積％が望ましい。
【００４５】
一方、低濃度粉末シート７全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、絶縁シートＡ表面の可とう性や柔軟性および平滑性を得るために２０体積％以下が望ましく、特に、絶縁シートＡの耐熱性を高め、寸法変化を抑えかつ熱膨張係数を低くするという理由から５〜１５体積％が望ましい。
【００４６】
また、高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７が重畳されたときの絶縁シートＡの全厚みは、例えば、多層配線基板の表面多層配線層Ｃの絶縁層２１ａ〜２１ｄとして用いられインダクタンスを低減しかつインピーダンス整合を行うという理由から５０μｍ以下が望ましい。そして、このとき絶縁シートＡの少なくとも一方面側に形成される低濃度粉末シート７の厚みは、低濃度粉末シート７に多く含まれている熱硬化性樹脂１同士の結合の寄与を高め欠けやクラックを防止し、絶縁シートＡの機械的強度並びに可とう性を向上できるという理由から２μｍ以上であることが望ましい。特に、この低濃度粉末シート７の厚みは、絶縁シートＡのヤング率、機械的強度および耐熱性を高めるという理由から、５〜１０μｍが望ましい。
【００４７】
また、本発明の絶縁シートＡを構成する高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、薄い絶縁シートＡを形成したとしても無機絶縁粉末３の周囲を取り巻く熱硬化性樹脂１量を均一にでき、絶縁シートＡの強度や柔軟性を高めることができるという理由から１μｍ以下であることが望ましい。特に、絶縁性スラリーに含まれる熱硬化性樹脂量を抑えかつその分散性を高め良好な成形ができかつ絶縁シートＡの機械的強度を高めるという理由から無機絶縁粉末３の平均粒径は、０．１〜０．８μｍであることが望ましい。
【００４８】
また、高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、同一である必要は無く、特に、薄層化して形成される低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径が高濃度粉末シート５に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径よりも小さい場合にも好適に用いることができる。
【００４９】
また、本発明の絶縁シートＡが一般に流動性の低い無機絶縁粉末３に対して適用されるものであることから、絶縁シートＡを構成する高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７に含まれる無機絶縁粉末３のアスペクト比は、１．２以上であることが望ましい。特に、絶縁性スラリーに含まれる熱硬化性樹脂１量を抑えかつ分散性を高めるという理由から、アスペクト比は１．５〜２であることが望ましい。
【００５０】
（材料）
本発明の絶縁シートＡは、少なくとも熱硬化性樹脂１を含有する絶縁材料からなるものであり、例えば、Ａ−ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＢＴレジン（ビスマレイドトリアジン）、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂からなり、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂１であることが望ましい。本発明の絶縁シートＡは高濃度粉末シート５と低濃度粉末シート７が重ね合わされているものであるが、両シートに含まれる熱硬化性樹脂１は化学的な重合反応や密着性を高めるという理由から同じ熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
【００５１】
また絶縁シートＡを構成する無機絶縁粉末３としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3の少なくとも１種の材料が使用できる。また、その形状としては球状、針状など任意のものとすることができる。このように絶縁シートＡ中で不連続に存在する無機絶縁粉末３を用いることにより、例えば、多層配線基板の耐マイグレーション性を高めることができる。
【００５２】
（製法）
次に、本発明の絶縁シートＡの製法を図２の工程図をもとに説明する。
【００５３】
まず、本発明の多層配線基板を形成する絶縁シートＡは以下のように作製される。図２に示すように、まず、高濃度粉末シート５を作製するために、各々所定量の熱硬化性樹脂１、無機絶縁粉末３、分散剤、硬化剤および溶剤とを（加熱式攪拌混合機）を用いて、温度８０℃で２時間混合することにより高濃度スラリー１１を調製する。このとき、高濃度スラリー１１の粘度は、ハーケ社製レオメータＲＳ−１００を用いて、直径φ２０ｍｍ、角度１°のコーンを用いて、せん断速度１００ｓ-1で測定したとき３〜５Ｐａ・ｓの範囲であることが望ましい。
【００５４】
次に、高濃度スラリー１１と同様の成分を用いて、この場合には、高濃度スラリー１１よりも熱硬化性樹脂１量に対して無機絶縁粉末３量を低減して、この無機絶縁粉末３に対して、各々所定量の熱硬化性樹脂１、分散剤、硬化剤および溶剤とを混合して低濃度スラリー１３を調製する。低濃度スラリー１３の粘度は１〜２Ｐａ・ｓであることが望ましい。
【００５５】
次に、調製された２種の絶縁性スラリー１１、１３のうち、まず、高濃度スラリー１１を用いて有機樹脂製のキャリアフィルム１５上にドクターブレード法などのシート成形法により高濃度成形シート５を形成し、さらに、この高濃度成形シート５の表面に低濃度スラリー１３を用いて同じくドクターブレード法などのシート成形法により塗布することで低濃度粉末シート７を積層形成する。このようにして高濃度粉末シート５の片面に低濃度粉末シート７が形成された２層構造の絶縁シートＡが形成される。この場合、上記の方法により無機絶縁粉末３量の異なる２種類の絶縁シートＡを作製し、これらの高濃度粉末シート５および低濃度成形シート７を加圧加熱して一体化することによっても形成できる。
【００５６】
尚、本発明の絶縁シートＡでは、高濃度粉末シート５に重畳されて形成される低濃度粉末シート７は片面のみではなく両面に形成されてもよい。この場合には、図３（ａ）に示すように、まず、前述のキャリアフィルム１５上に低濃度スラリー１３を塗工して余分な溶剤が揮発する程度に乾燥させ低濃度粉末シート７を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、成形した低濃度粉末シート７のうち、約半量分に対して、この低濃度粉末シート７上に高濃度スラリー１１を塗工し、これも余分な溶剤が揮発する程度に乾燥させキャリアフィルム１５側に低濃度粉末シート７が、表面側に高濃度粉末シート５が重畳された２層構造の絶縁シートＡを形成する。次に、図３（ｃ）に示すように、上記２種のシートの表面側同士を重ね合わせて室温以上の温度にて加熱しながら加圧して密着させることにより高濃度粉末シート５の両面に低濃度粉末シート７が形成された３層構造の絶縁シートＡが形成される。
【００５７】
上記の製法では、高濃度粉末シート５を成形した直後に、低濃度スラリー１３を塗布することから、高濃度粉末シート５表面の粘着性が保持された状態で低濃度粉末シート７が密着され、このため高濃度粉末シート５と低濃度粉末シート７との密着性の高い絶縁シートＡを容易に形成できる。
【００５８】
また、この方法によれば、先に形成された高濃度粉末シート５あるいは低濃度粉末シート７は溶剤が揮発し高粘度状態にあり、後に塗布させる高濃度スラリー１１あるいは低濃度スラリー１３と混ざり合わないことから、厚み方向に無機絶縁粉末３量の異なる絶縁シートＡを容易に形成できる。
【００５９】
次に、成形された絶縁シートＡは、まず、ピンホールや色調等の外観検査を行い、次に、厚みや表面粗さを測定し、さらには、絶縁シートＡの機械的強度（引張り強度）試験を行い、多層配線基板に用いられる絶縁シートＡととしての各特性が評価される。
【００６０】
（多層配線基板）
（構造）
以下、本発明の多層配線基板の一例の概略断面図を図４に示した。
【００６１】
図４に示すように、本発明の多層配線基板は、コア基板Ｂの表面に表面多層配線層Ｃが形成されている。
【００６２】
コア基板Ｂは、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する複数の絶縁層１３ａ〜１３ｅを複数積層して形成された絶縁基板１５と、その絶縁基板１５の表面および内部に形成された導体配線層１７と、この導体配線層１７間を接続するバイア導体１８により構成されている。
【００６３】
また、コア基板Ｂの上下面に相当する表面上に積層されている表面多層配線層Ｃもまた、コア基板Ｂと同様、少なくとも熱硬化性樹脂を含有する複数の表面絶縁層２１ａ〜２１ｄが複数積層され、この表面および内部には導体配線層２３が形成されており、これらの導体配線層２３間を接続するためのバイア導体２５が各絶縁層２１ａ〜２１ｄの内部に形成されている。
【００６４】
次に、表面多層配線層Ｃを構成する絶縁層２１ａ〜２１ｄを図５の要部拡大図をもとに説明する。この表面絶縁層２１ａは、図５に示すように、コア基板Ｂ側に無機絶縁粉末３が多く含まれている高濃度粉末層２７とその高濃度粉末層２７の上方側に、高濃度粉末層２７よりも無機絶縁粉末３が少ない低濃度粉末層２９が重畳されて構成されている。
【００６５】
また、この表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ上に形成された導体配線層２３は、無機絶縁粉末３の少ない低濃度粉末層２９の熱硬化性樹脂を排除して埋設されている。このため表面絶縁層２１ａ〜２１ｄと導体配線層２３とは実質的に同一平面となっており、このため表面多層配線層Ｃの導体配線層２３とコア基板Ｂの表面に形成された導体配線層１７との間のバイア導体２５は両方の導体配線層１７、２３の厚み分だけ圧縮され高密度化されており、このためバイア導体２５と導体配線層１７、２３との接続が強固になり導電性ならびに接続信頼性を向上できる。
【００６６】
なお、表面多層配線層Ｃに形成されたバイア導体２５は導体配線層２３を介して多層配線基板の厚み方向にコア基板Ｂに形成されたバイア導体１８とビアオンビアの形体で接続されている。
【００６７】
そして、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄは高濃度粉末シート５および低濃度粉末シート７からなる前記の絶縁シートＡにより形成されることから、この表面絶縁層２１ａ〜２１ｄは前記の絶縁シートＡの特徴を受け継ぐものである。
【００６８】
即ち、高濃度粉末層２７全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄのヤング率や機械的強度を高めかつ硬化後の熱膨張係数を、例えば、２５×１０-6/℃以下に小さくするという理由から４０体積％以上が望ましく、特に、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄに可とう性を持たせ、脱粒、欠け、クラックを抑制するという理由から、５０〜８０体積％が望ましい。
【００６９】
一方、低濃度粉末層２９全体に含まれる無機絶縁粉末３の含有量は、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ表面の可とう性および平滑性を得、多層配線基板の耐水性を向上させるために２０体積％以下が望ましく、特に、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの耐熱性を高め、寸法変化を抑えかつ熱膨張係数を７０×１０-6／℃以下にするという理由から５〜１５体積％が望ましい。
【００７０】
また、高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９が重畳されたときの表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの全体厚みは、例えば、多層配線基板の表面配線層の絶縁層として用いられインダクタンスを低減しかつインピーダンス整合を行うという理由から５０μｍ以下が望ましい。そして、このとき表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの少なくとも一方面側に形成される低濃度粉末層２９の厚みは、この低濃度粉末層２９に多く含まれている熱硬化性樹脂１同士の結合の寄与を高め、欠けやクラックを防止し、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの機械的強度並びに可とう性を向上できるという理由から２μｍ以上であることが望ましい。特に、この低濃度粉末層２９の厚みは、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄのヤング率、機械的強度および耐熱性を高めるという理由から、０．１〜０．５μｍが望ましい。
また、導体配線層２３の厚みをｔ1、低濃度粉末層２９の厚みをｔ2としたときに、ｔ2／ｔ1＞０．１５であることが望ましい。特に、導体配線層２３を転写した際に表面絶縁層２１ａ〜２１ｄとともに発生する変形やずれを抑制するという理由から、ｔ2／ｔ1は０．２〜１．５の範囲であることが望ましい。
【００７１】
また、本発明の表面絶縁層２１ａ〜２１ｄを構成する高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄを薄くした場合であっても無機絶縁粉末３の周囲を取り巻く熱硬化性樹脂１量を均一にでき、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの機械的強度や可とう性を高めることができるという理由から１μｍ以下であることが望ましい。特には、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄの機械的強度を高めるという理由から無機絶縁粉末３の平均粒径は、０．１〜０．８μｍであることがより望ましい。
【００７２】
また、高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径は、同一寸法である必要は無く、特に、薄層化して形成される低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径が高濃度粉末層２７に含まれる無機絶縁粉末３の平均粒径よりも小さい場合にも好適に用いることができる。
【００７３】
また、本発明の表面絶縁層２１ａ〜２１ｄが一般に流動性の低い無機絶縁粉末を用いて形成される表面絶縁層２１ａ〜２１ｄに対して好適であることから、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄを構成する高濃度粉末層２７および低濃度粉末層２９に含まれる無機絶縁粉末３のアスペクト比は、１．２以上であることが望ましい。特に、表面絶縁層２１ａ〜２１ｄに含まれる熱硬化性樹脂量を抑えかつ分散性を高めるという理由から、アスペクト比は１．５〜２が望ましい。
【００７４】
（材料）
本発明の多層配線基板において、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄは、前記絶縁シートＡと同様に熱硬化性樹脂を含有する絶縁材料からなるものであり、例えば、Ａ−ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＢＴレジン（ビスマレイドトリアジン）、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアミノビスマレイミド樹脂、エポキシ樹脂からなり、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂であることが望ましい。
【００７５】
一方、コア基板Ｂを構成する絶縁層１３ａ〜１３ｅとなる絶縁基材６１もまた、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄと同様のＡ−ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）等の熱硬化性樹脂が好適に用いられる。また、絶縁層１３ａ〜１３ｅ中に混合される充填材としては無機絶縁粉末３や繊維体があり、織布、不織布など任意の性状のものを用いればよい。また、アラミド繊維、セルロース繊維などの有機繊維体を用いることもできる。特に、コア基板Ｂに用いる繊維体として、ガラス繊維に前記熱硬化性樹脂を含浸したものが強度を高める点で最も望ましい。
【００７６】
また、表面多層配線層Ｃを構成する表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ中の無機絶縁粉末３の成分としては、これも前述の絶縁シートＡに含まれる無機絶縁粉末３と同じ物であり、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3の少なくとも１種類の材料が使用できる。また、その形状も同じく球状、針状など任意のものとすることができる。このように表面絶縁層２１ａ〜２１ｄ中で不連続に存在する無機絶縁粉末を用いることで耐マイグレーション性を高めることができ、表面多層配線層Ｃの導体配線層２３およびバイア導体２５の高密度化を図ることができる。
【００７７】
また、コア基板Ｂおよび表面多層配線層Ｃを構成する導体配線層１７、２３としては、導体配線を形成するに好適な金属より形成され、例えば、金、銀、銅、アルミニウムの少なくとも１種を含む低抵抗金属の電解金属箔が好適に使用される。この電解金属箔の厚みは１〜３５μｍが良く、望ましくは、導電性が低く配線の微細化に適しているという点から５〜１８μｍが良い。この電解金属箔の厚み、言い換えれば導体配線層１７、２３の厚みが１μｍより小さいと配線の抵抗率が高くなり、また３５μｍより大きいと、積層時にコア基板Ｂや表面多層配線層Ｃの変形が大きくなったり、絶縁層１３ａ〜１３ｅおよび表面絶縁層２１ａ〜２１ｄへの金属の埋め込み量が多くなり、コア基板Ｂや表面多層配線層Ｃの歪みが大きくなり樹脂硬化後に基板が変形を起こしやすいなどの問題がある。
【００７８】
また、バイア導体１８、２５となる貫通孔中に充填される導体ペーストとしては、導体配線層１７、２３を形成する金属粉末にエポキシ、セルロース等の樹脂成分を添加し、酢酸ブチルなどの溶媒によって混練したものが使用される。この導体ペーストは貫通孔への充填後溶剤を乾燥させるがはじめから無溶剤であることが望ましい。また、バイア導体１８、２５の低抵抗化とバイア導体１８、２５上部、底部の導体配線層２３、１７を形成する金属箔との接続性向上のために、錫、鉛、ビスマス、インジウムの少なくとも１種の金属、あるいはそれらの合金を含有することが望ましく、特に、導体配線層１７、２３を構成する金属成分が銅である場合に、銅との合金もしくは単体よりも高融点と成る金属間化合物を形成できるという点から錫が望ましい。
【００７９】
また、バイア導体１８、２５に用いられる金属粒子の平均粒子径は１〜１５μｍとされ、導電性ペーストの分散性と導体配線層との濡れ性および充填性を高めるために３〜１０μｍであることが望ましい。
【００８０】
（製法）
次に、本発明の多層配線基板の製造方法を図６をもとに説明する。この図６は、図４の多層配線基板を作製するための工程図である。
【００８１】
まず、図６（ａ）に示すように、半硬化状態の絶縁基材６１に対して、レーザ加工により所望のバイアホール６３を形成する。そして図６（ｂ）に示すように、そのバイアホール６３内に金属粉末を含有する導体ペーストを充填してバイア導体６５を形成する。
【００８２】
次に、図３（ｂ）の半硬化状態の絶縁基材６１のバイア導体６５の一方表面に電解金属箔からなる導体配線層６７を加熱加圧による転写により埋設させる。本発明では、この導体配線層６７の形成をあらかじめ樹脂フィルム６９上にラミネートした金属箔をエッチングして作製したパターンの転写によって行う。転写条件は導体配線層６７が絶縁基材６１上に埋設されて転写されるとともに、加圧加熱した際に絶縁基材６１が変形せず、さらにこの後の積層が可能なように未硬化状態を保持する温度、圧力、時間が望ましく、その温度は１００〜１４０℃、圧力は３０〜１００Ｐａ、時間は１〜１０分が適当である。
【００８３】
例えば、導体配線層６７の形成には、まず、適当な樹脂フィルム６９の表面にメッキ法などによって作製された銅、金、銀、アルミニウム等から選ばれる１種または２種以上の合金からなる厚さ１〜３５μｍの電解金属箔を接着し、その電解金属箔の表面に所望の配線パターンの鏡像パターンとなるようにレジスト層を付設した後、エッチング、レジスト除去によって所定の配線パターンの鏡像の導体配線層６７を形成する。この導体配線層６７の厚みは微細化が可能で導体抵抗を低くするという理由から厚みは７〜１８μｍが望ましい。また、通常、レーザ加工されない、バイア導体６５の最大径側に当接される導体配線層６７の表面粗さ（Ｒｚ）は疎化処理により調整される。
【００８４】
樹脂フィルム６９としては、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、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、塩化ビニル、ポリプロピレン等公知のものが使用できる。樹脂フィルム６９の厚みは１０〜１００μｍが適当であり、望ましくは２５〜５０μｍが良い。これは、樹脂フィルム６９の厚みが１０μｍより小さいとフィルムの変形や折れ曲がりにより形成した導体配線が断線を引き起こし易くなり、厚みが１００μｍより大きいとフィルムの柔軟性がなくなるためシートの剥離が難しくなるためである。また、樹脂フィルム２９表面に電解金属箔を接着するための接着剤としては、アクリル系、ゴム系、シリコン系、エポキシ系等公知の接着剤が使用できる。
【００８５】
また、内部の導体配線層６７を形成するためには、あらかじめ表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上のものを貼り合わせた方が絶縁基材６１を形成する熱硬化性樹脂をエッチング処理において水分に曝すことがないので吸水率を低くできる。この時、電解金属箔のカップリング処理を施さない方が、導体配線層６７を転写後のフィルムから剥離しやすい。
【００８６】
次に、上記のようにして作製された表面用の導体配線層６７を具備する樹脂フィルム６９とともに、同様な方法によって作製された裏面用の導体配線層６７を具備する樹脂フィルム６９を作製し、これらを図３（ｃ）に示す方法と同様に、バイア導体６５が形成された絶縁基材６１の両面に積層する。そして、図６（ｄ）に示すように、その積層物を温度６０〜１５０℃、圧力１〜５０ＭＰａ、時間１〜１０分の条件で加圧加熱した後、樹脂フィルム６９を剥がすことにより、図６（ｅ）に示すような、絶縁基材６１の両面に、導体配線層６７が埋設された配線シートｃを作製することができる。
【００８７】
このように、配線シートｃの形成にあたって、この両面に導体配線層６７が形成された樹脂フィルム６９を積層し圧着することにより、多層配線基板における２層の導体配線層６７の転写工程を同時に行うことができる。
【００８８】
また、上記のようにして作製した配線シートｃの表面に埋設された導体配線層６７のうち、コア基板Ｂの表面側に位置する導体配線層６７に対して粗面化処理を行い、導体配線層６７の表面粗さ（Ｒａ）が０．２μｍ以上、特に０．４μｍ以上となるようにすることが望ましい。
【００８９】
この粗面化処理は、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸などの酸処理による化学的なエッチング処理によって施すことができ、例えば、酸溶液を導体配線層６７の表面に噴霧することが望ましい。また、粗面化処理面（エッチング面）には、尖頭状の突起を多数形成することが望ましく、このような尖頭状の突起は、例えば、１０質量％蟻酸溶液によって１μｍ／分以上の粗化速度で良好に形成できる。
【００９０】
そして、図６（ｅ）に示すように、上記（ａ）及至（ｅ）と同様にして作製された配線基材ｂ、ｄを配線シートｃとともに加熱加圧硬化して一体化してこれらを絶縁基材中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する温度に加熱することにより、コア積層体Ｃを作製することができる。この場合の硬化温度は、コア積層体Ｃ上に表面多層配線層Ｂとなる絶縁シートＡとともに再硬化するために２００〜２５０℃であることが望ましい。
【００９１】
次に、図６（ｆ）に示すように、上記のコア積層体Ｄの表面７１上に表面多層配線層Ｃとなる絶縁シートＡを形成するには、このコア積層体Ｄ上に、無機絶縁粉末３を分散させた熱硬化性樹脂を含む絶縁シートＡを積層する。ここで用いる絶縁シートＡは、以下の方法によって作製される。
【００９２】
まず、前述したような適当な無機絶縁粉末３に、前述した液状の熱硬化性樹脂を無機絶縁粉末３量が５０〜８０体積％となるように溶媒とともに加えた高濃度スラリーと、無機絶縁粉末３量が５〜１５体積％とした低濃度スラリーを作製する。
【００９３】
絶縁性スラリーは、好適には、前述したような有機樹脂と無機フィラーの複合材料に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メタノール、メチルセロソルブアセテート、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアミド等の溶媒を添加して所定の粘度を有する流動体からなる。スラリーの粘度は、シート成形法にもよるがハーケ社製レオメータＲＳ１００を使用し、直径２０ｍｍφ、角度１°のコーンを用いて、せん断速度１００ｓ-1の条件で１〜３０Ｐａ・ｓが適当である。
【００９４】
そして、これら２種類の絶縁性スラリーを圧延法、押し出し法、射出法、ダイコーター法、ドクターブレード法などのシート成形法によって、無機絶縁粉末３量の異なるシートが２層重畳された絶縁シートＡを形成し、所望により熱硬化性樹脂１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して熱硬化性樹脂を半硬化させて、厚み２０〜５０μｍの絶縁シートＡを作製できる。
【００９５】
この絶縁シートＡを温度１００〜１５０℃、圧力１〜１０ＭＰａ、時間１〜１０分の条件で、コア積層体Ｃの表面に接着した後、ＵＶ−ＹＡＧレーザなどで貫通孔７５を形成する。この貫通孔７５はコア積層体の上面に埋設されている導体配線層６７が露出するような構造である。このとき貫通孔７５の底部の導体配線層６７は、その表面が金属箔形成時のマット面またはパターン作製の際に加工された粗化面であり、レーザ加工による有底の貫通孔７５を形成する際、表面の凹凸がレーザ加工によって一部、溶融、または昇華することで平滑化されてもよい。ここでレーザ加工の条件は、例えばＵＶ−ＹＡＧレーザ加工機の場合、加工エネルギーが０．１〜１．０Ｗ、単位時間のパルス数が１〜５０ｋＨｚの範囲であることが適当である。０．１Ｗより低い場合、もしくは５０ｋＨｚより大きい場合、貫通孔７５の底部に樹脂残渣が残りやすく、また１．０Ｗより高い場合、もしくは１ｋＨｚより低い場合、貫通孔７５底部の金属箔に貫通する穴が開いたり金属箔にダメージが残る。
【００９６】
その後、この貫通孔７５にコア基板Ｂで行ったのと同様に金属粉末を含有する導体ペーストを充填してバイア導体８０を形成する。この導体ペーストは、錫、鉛、ビスマス、インジウムなどの低融点金属を少なくとも１種含むもの、またはその合金であり、この低融点金属は硬化時の加圧、加熱によってバイアホール上部と底部の金属箔に濡れるか、金属の種類によっては金属箔中に拡散するものである。
【００９７】
さらに上記コア基板Ｂで導体配線層６７を形成したのと同様に、エッチングによりあらかじめ作製した金属箔の配線パターンを粗面化した後、積層した絶縁シートＡに転写することにより絶縁シートＡ上に埋設された導体配線層６７を形成してコア基板Ｂの両面に表面多層配線層Ｃが形成された図６（ｇ）に示すような多層配線基板を形成することができる。
【００９８】
その後、必要に応じ上記の工程を繰り返すことにより、絶縁シートＡおよび導体配線層６７を多層化できる。
【００９９】
また、この表面多層配線層Ｃの表面上にさらにソルダーレジスト層を形成する場合は、この多層配線基板の表面にエポキシ樹脂などのソルダーレジスト層を全面に塗布し、その後、露光／現像して所定の箇所にパターンを露出させることによって図４に示すような多層配線基板を作製することができる。
【０１００】
【実施例】
コア基板を形成する絶縁基材にはポリフェニレンエーテル樹脂（Ａ−ＰＰＥ樹脂）を含浸したプリプレグを用意した。
【０１０１】
次に、このプリプレグから成る絶縁シートにＣＯ2レーザを用いて１００μｍφの径を有するバイアホールを形成した。
【０１０２】
次に、このバイアホールに導体ペーストを充填した。導体ペーストは銅粉末の表面に３質量％銀コートした平均粒径５μｍの導電性粒子と低融点金属粉末として平均粒径が７μｍの錫粉末との混合粉末に対してトリアリルシアヌレート（ＴＡＩＣ）からなる有機成分を混合して調製し、この導体ペーストの粘度は１０〜１００Ｐａ・ｓ（ハーケ社製ＲＳ１００レオメータ、コーン２０ｍｍφ、コーン角度１°、せん断速度１００ｓ-1）とした。
【０１０３】
次に、絶縁シートに転写する導体配線層として、厚み３８μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムに、厚み１２μｍの電解銅箔を貼り合わせて転写用の銅箔付きフィルムを準備した。銅箔表面にドライフィルムレジストを貼付し、露光、炭酸ナトリウム溶液の噴霧による現像、塩化第二鉄によるエッチングを行い台形の形成角６０°の形成角をもつ導体配線層を形成した。その後、水酸化ナトリウム溶液を用いてレジスト膜を剥離し、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に配線パターンを形成した。この後、蟻酸１０質量％の水溶液を噴霧して配線パターンの表面を表面粗さ（Ｒｚ）で約３μｍに粗化した。なお、配線パターンはランド径が１２５μｍ、配線幅は５０μｍで作製した。
【０１０４】
次に、導体ペーストを充填したプリプレグに対して、このＰＥＴフィルム上に形成した配線パターンを位置あわせした後、１２０℃、５ＭＰａ、３分間の熱圧着により転写した。
【０１０５】
次に、導体配線層を形成したプリプレグ４層を１２０℃、５ＭＰａ、３分間の条件で加圧加熱を行い積層して半硬化状態のコア基板を作製した。
【０１０６】
次に、表面多層配線層用の絶縁シートを作製した。この絶縁シートは、コア基板と同様、Ａ−ＰＰＥ樹脂を用い、無機絶縁粉末として平均粒径０．６μｍ、アスペクト比１．２の溶融シリカを表１の比率で秤量して混合し、これに熱硬化性樹脂の硬化を促進させるための触媒を熱硬化性樹脂に対して３質量％、さらに有機溶剤としてトルエンを加えてスラリー粘度が約２Ｐａ・ｓのスラリーを調製した。これをドクターブレード法により２回塗工して、厚さ３５μｍあるいは４０μｍの２層および３層構造の絶縁シートを作製した。低濃度粉末シートおよび高濃度粉末シートに含まれる無機絶縁粉末量およびそれらの厚みは表１に示した。
【０１０７】
種々の無機絶縁粉末量比率で作製したこれらの絶縁シートは、引張り強度および伸び率を評価を評価した。測定条件は長さ８０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ方向中央部のくびれ部の幅１０ｍｍのダンベル状に加工し、引張り速度１００ｍｍ／ｍｉｎ．とした。
【０１０８】
また、転写性については、多層配線基板の作製に用いる転写用の配線パターンを絶縁シート上に通常の転写条件（温度１３０℃、圧力５ＭＰａ、時間３分）にて転写を行い、その後、絶縁シート上に形成された導体配線層間の位置ずれ量を測定した。位置ずれ量は配線パターン４角（間隔２５０ｍｍ）のターゲットマーク間の距離を測定し、転写前の寸法と比較して評価した。また、パターン化されていない銅箔のある周縁部を長さ１００ｍｍ、幅１０ｍｍに切断し、島津製作所製のオートグラフを用いて、引張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎ．接着強度を測定し、転写強度を評価した。試料数はそれぞれｎ＝１０とした。
【０１０９】
次に、これら２層、３層構成の絶縁シートを予め作製した半硬化状態のコア基板の表面上に、転写条件と同じ条件にて、１３０℃、５ＭＰａ、３分間の加圧加熱条件で積層した。
【０１１０】
次に、コア基板上に積層された絶縁シートの所定位置に、ＵＶ−ＹＡＧレーザ装置を用いて、加工エネルギーを０．５Ｗ、単位時間のパルス数が１０ｋＨｚとし、バイアホールを形成した。
【０１１１】
次に、コア基板に用いた導体ペーストをこのバイアホールに埋め込みバイア導体を形成した。
【０１１２】
その後、コア基板の導体配線層を形成したのと全く同様にして、表層配線用としては厚み１８μｍの電解銅箔を配線パターンが形成されたポリエチレンテレフタレートフィルムをバイア導体が形成された絶縁シートの表面に積層して、温度１３０℃、圧力５ＭＰａ、時間３分間の加熱加圧を行い、樹脂フィルムと接着層のみを剥離して絶縁シート表面に配線回路層を転写させた。
【０１１３】
その後、上記の工程を再度繰り返し行い、コア基板の表面および裏面に、それぞれ２層の絶縁層と導体配線層を有する表面多層配線層を形成した後、温度２４０℃、圧力４ＭＰａ、１時間の条件で一括硬化し多層配線基板を作製した。
【０１１４】
作製した多層配線基板の評価としては、この多層配線基板の内部にバイア導体が３６０個直列に連結された部分に対して、２４０℃、２分のはんだディップ試験を行い、その前後の電気抵抗を測定した。試料数はｎ＝１０とした。結果を表１に示した。
【０１１５】
（比較例）
比較例として、表面多層配線層を構成する絶縁シートとして、無機絶縁粉末量を４０体積％として作製した１層の絶縁シートおよびそれを用いて作製した多層配線基板を作製し本発明品と同様の評価を行った。
【０１１６】
【表１】
表１から明らかなように、高濃度粉末シートと低濃度粉末シートとを重畳させて作製した絶縁シートの試料Ｎｏ．１〜１８では、高濃度シートに含まれる無機絶縁粉末量が少ないほど、また低濃度粉末シートの厚みが大きくなると転写時の伸び率に増加がみられるものの絶縁シートの引張り強度が４ＭＰａ以上、伸び率が５．６％以下、また、銅箔の転写強度が５Ｎ／ｃｍ以上、転写時の位置ずれ量が１７％以下となり、粉体充填率を高めても、位置ずれ量を小さくして転写性を改善できた。これらの絶縁シートを用いて作製した多層配線基板のバイア導体１穴あたりの抵抗変化率が１４．３％以下であった。特に、高濃度シートに含まれる無機絶縁粉末量を４０〜８０体積％とし、低濃度シートの無機絶縁粉末量を５〜２０体積％以下とした試料Ｎｏ．２〜１７では、転写強度が７Ｎ／ｃｍ以上と高かった。
【０１１８】
一方、高濃度粉末シートに低濃度粉末シートを形成しなかった絶縁シートの試料Ｎｏ．１９では、転写強度が０．５Ｎ／ｃｍと極端に低くなり、このためバイア導体の抵抗変化率が２５％まで大きくなった。
【０１２０】
【発明の効果】
本発明によれば、導体配線層が形成される絶縁層の表面側が、相対的に熱硬化性樹脂量の多い低濃度粉末層により構成されていることから、導体配線層の表面の凹凸部に多くの熱硬化性樹脂が入り込み、このため多層配線基板を構成する導体配線層と絶縁層との密着強度を高めることができる。
【０１２１】
また、低濃度粉末層に熱硬化性樹脂量が多いことから表面の導体配線層がこの低濃度粉末層の埋設され、絶縁層と導体配線層とを実質的に同一面とすることができることから、多層配線基板を構成する絶縁層および導体配線層同士の平行度が高まり、このため導体配線層とバイア導体との接続を均一にでき、多層配線基板の電気特性を高め、接続信頼性を向上できる。
【０１２２】
さらに、絶縁層が低濃度粉末層とともに高濃度粉末層により構成されていることから、絶縁層のヤング率や機械的強度を高めることができるとともに、粉末量を変えることで熱膨張係数を任意調整できることから、半導体素子等の実装信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の絶縁シートを示す概略断面図である。
【図２】本発明の２層絶縁シートの作製方法の一例を説明するための概略工程図である。
【図３】本発明の３層絶縁シートＡをの作製方法の一例を説明するための概略工程図である。
【図４】本発明のコア基板表面に表面多層配線層を形成した多層配線基板の一例を説明するための概略断面図である。
【図５】図４の多層配線基板を構成する表面多層配線層の要部拡大図である。
【図６】本発明の多層配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【符号の説明】
Ａ・・・・・・・・・・・・絶縁シート
１・・・・・・・・・・・・熱硬化性樹脂
３・・・・・・・・・・・・無機絶縁粉末
５・・・・・・・・・・・・高濃度粉末シート
７・・・・・・・・・・・・低濃度粉末シート
１０・・・・・・・・・・・絶縁性スラリー
１１・・・・・・・・・・・高濃度スラリー
１３・・・・・・・・・・・低濃度スラリー
Ｂ・・・・・・・・・・・・コア基板
Ｃ・・・・・・・・・・・・表面多層配線層
Ｄ・・・・・・・・・・・・コア積層体
１１、１７・・・・・・・・表面
１３ａ〜１３ｅ・・・・・・絶縁層
１５・・・・・・・・・・・絶縁基板
１７、２３、６７・・・・・導体配線層
１８、２５、６５、８０・・バイア導体
２１ａ〜２１ｄ・・・・・・表面絶縁層
２７・・・・・・・・・・・高濃度粉末層
２９・・・・・・・・・・・低濃度粉末層
７５・・・・・・・・・・・貫通孔
Claims (9)
- 少なくとも熱硬化性樹脂および繊維体を含む絶縁基板の表面および／または内部に導体配線層が形成され、該導体配線層間を接続するために前記絶縁基板内部にバイア導体が形成されてなるコア基板と、該コア基板の表面に、熱硬化性樹脂と無機絶縁粉末からなり繊維体を含まない絶縁層および金属箔からなる導体配線層が積層されてなり、該導体配線層間を接続するために前記絶縁層にバイア導体が形成されてなる表面多層配線層と、を具備する多層配線基板において、
前記表面多層配線層を構成する前記絶縁層が高濃度粉末層と低濃度粉末層との重畳体からなり、
前記高濃度粉末層は、前記低濃度粉末層よりも前記コア基板側に配されていることを特徴とする多層配線基板。 - 前記絶縁層は、両側に前記導体配線層が配されているとともに、該導体配線層のうち、前記低濃度粉末層側の前記導体配線層のみが埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
- 前記低濃度粉末層に含まれる無機絶縁粉末の平均粒径は、前記高濃度粉末層に含まれる無機絶縁粉末の平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の多層配線基板。
- 前記絶縁層の前記バイア導体は、前記コア基板と反対側における幅が前記コア基板側における幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の多層配線基板。
- 高濃度粉末層全体に含まれる無機粉末量が３５体積％以上でありかつ低濃度粉末層全体に含まれる無機絶縁粉末量が２０体積％以下であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の多層配線基板。
- 導体配線層の厚みをｔ1、低濃度粉末層の厚みをｔ2としたときに、ｔ2／ｔ1＞０．１５であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれかに記載の多層配線基板。
- 絶縁層の厚みが５０μｍ以下でありかつ低濃度粉末層の厚みが２μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか記載の多層配線基板。
- 絶縁層に含まれる無機絶縁粉末の平均粒径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか記載の多層配線基板。
- 絶縁層を構成する無機絶縁粉末のアスペクト比が１．２以上であることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか記載の多層配線基板。
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