JP2001024328A

JP2001024328A - 多層配線板

Info

Publication number: JP2001024328A
Application number: JP19029999A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsuda; 英樹松田
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-07-05
Filing date: 1999-07-05
Publication date: 2001-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁基材にビアホールが形成され、該ビアホ
ールに導電性ペーストが充填され、銅箔と導電性ペース
トが接触する構造を持つ多層配線板において、導電性及
び耐熱信頼性の良好な配線板を得る。【解決手段】絶縁基材にビアホールを有し、該ビアホ
ールに導電性ペーストが充填され、銅箔と導電性ペース
トが接触する構造を持つ多層配線板において、導電性ペ
ーストと接触する面の銅箔の表面荒さＲｚが３．５μｍ
以上１２μｍ以下であり、導電性ペーストに使用される
導電性粉体のＤ９０が３μｍ以上３０μｍ以下であるこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導電性ペーストを
用いたビルドアップ多層プリント配線板の製造に関し、
多層板の層間接続を導電性ペーストで行う場合に、ビア
接続の抵抗値が低く、かつ耐熱信頼性に優れた多層配線
板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型、軽量化が進む中
で、いわゆるビルドアップと言われる工法によるプリン
ト配線板が広く製造されている。ビルドアップ多層プリ
ント配線板の製造方法としては、例えば以下の様な方法
があげられる。すなわち、コア材と呼ばれる多層基板の
表面に、カーテンコートなどの方法により絶縁樹脂溶液
を塗布して、溶剤を乾燥して絶縁層を形成し、その後フ
ォト法またはレーザー法により、接続用のビアホールを
形成し、絶縁層を表面粗化後、無電解銅めっき、電解め
っき後、エッチングにより導電回路を形成し、必要によ
り繰り返す方法などである。

【０００３】しかし、これらの方法により形成されたビ
アホールは、ビアホールの直上にビアホールを重ねて形
成できないため、高密度化には限界があった。そこで、
これらに変わる工法として、未硬化の絶縁基材にレーザ
ー照射により貫通孔を形成し、導電性ペーストを充填
し、銅箔を張り合わせた後、加圧加熱により絶縁基材と
導電性ペーストを同時に硬化し、その後銅箔を通常のエ
ッチング法により回路を形成し、必要によりそれを繰り
返すことにより多層プリント配線板を形成する方法であ
る。（特開平６−２６８３４５号）

【０００４】この工法では、多層化する時に、ビアホー
ルの直上にビアホールを形成することが容易になるた
め、基板の小型、高密度化、軽量化に有効である。しか
しながら、このような工法においては、銅箔と導電性ペ
ーストが直接接触するため、その部分の強度が不十分で
あると、はんだリフローやはんだ付け、また高温履歴時
の熱により抵抗値が上昇し、場合によっては断線すると
いう問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】導電性ペーストと銅箔
が接触する構造を持つ多層プリント配線板において、は
んだ付け時の温度、または高温保存時の抵抗変化率の極
めて小さな、信頼性に優れた多層配線板を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる問
題点に鑑み、鋭意検討した結果、下記の発明に至った。
即ち、請求項１に係る多層配線板は、絶縁基材にビアホ
ールを有し、該ビアホールに導電性ペーストが充填さ
れ、銅箔と導電性ペーストが接触する構造を持つ多層配
線板において、導電性ペーストと接触する面の銅箔の表
面荒さＲｚが３．５μｍ以上１２μｍ以下であり、導電
性ペーストに使用される導電性粉体のＤ９０が３μｍ以
上３０μｍ以下であることを特徴とする。このことによ
り、ビアホール抵抗値が小さく、また耐熱信頼性に優れ
た多層配線板を得ることができる。

【０００７】これらの要因については、銅箔の表面積を
大きくすると共に、その形状に適した粒径を持つ導電性
粉を選択することにより、粉が表面に食い込み、ペース
トと銅箔との接着強度を上げるためと考えられる。ま
た、請求項２に係る多層配線板は、請求項１記載の多層
配線板において、前記導電性ペーストの前記導電性粉体
がＡｇ_XＣｕ_(1-X)（ただし０．０１≦Ｘ≦０．４であ
り、Ｘは原子比を表す）で、粉体表面のＡｇ濃度が平均
Ａｇ濃度よりも高いことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】ここで、Ｒｚとは、十点平均荒さ
であり、接触式の表面荒さ計（例えばミツトヨ製サーフ
テスト５０１など）で測定することができる。Ｄ９０と
は、粉の粒径分布を測定した場合に、小さな粉から体積
割合で９０％をしめる粉の粒径を言う。粒径分布は光散
乱型粒径分布測定装置（独ヘロス社製ＲＯＤＯＳＳＲ
型）で測定することができる。Ｒｚの値は、３．５μｍ
以上１２μｍ以下であることが好ましい。３．５μｍ未
満であると、抵抗値が高くなり、また、はんだ耐熱試験
（はんだ漕に１０秒浸漬を繰り返す）により、５回まで
には完全に断線する。また１５０℃の高温状態に放置し
た場合の抵抗変化率が大きくなる。また、Ｒｚが１２μ
ｍを越えるとエッチングによるファインパターン形成が
困難になるので好ましくない。

【０００９】Ｄ９０については、３μｍ以上３０μｍ以
下であることが好ましい。３μｍ未満では、導電性ペー
ストの粘度が高くなり、また粘度を下げるために樹脂量
を増やすと抵抗値が高くなり好ましく無い。また、３０
μｍを越えると、１５０℃での高温状態に放置した場合
の抵抗変化率が大きくなり好ましくない。また、直径１
００μｍ以下の小径ビアへの充填も困難になる。また、
導電性ペーストの導電性粉体がＡｇ_XＣｕ_(1-X)（ただし
０．０１≦Ｘ≦０．４であり、Ｘは原子比を表す）で、
粉体表面のＡｇ濃度が平均Ａｇ濃度よりも高い場合に、
粘度特性や信頼性の点から好ましい。

【００１０】本発明に用いる銀銅合金粉末の平均組成は
Ａｇ_XＣｕ_(1-X)(ただし、０．０１≦Ｘ≦０．４、Ｘは
原子比を表す）で表されるが、Ｘが０．０１未満では充
分な耐酸化性が得られず、０．４を越える場合には耐イ
オンマイグレーション性が不十分である。さらに０．０
１≦Ｘ≦０．４範囲で不活性ガスアトマイズ法によって
作製された銅合金であって、粉末表面の銀濃度が平均の
銀濃度よりも高いものである。この粉末表面および表面
近傍の銀濃度は英国ＶＧ社製Ｘ線光電子分光分析装置Ｅ
ＳＣＡＬＡＢ２００−Ｘ型を用いて、表面からの深さ５
０オングストローム程度の表面銀濃度として求めること
ができる。平均の銀濃度の測定は資料を濃硝酸中で溶解
し、ＩＣＰ（高周波誘導結合型プラズマ発光分析計、セ
イコー電子工業（株）製ＪＹ３８Ｐ−Ｐ２型）を用いて
行える。本発明の銅合金粉末は粉末表面の銀濃度が高い
ものであるが、耐酸化性等の特性がより好適に発現され
るためには粉末表面の銀濃度が平均の銀濃度の１．４以
上であることが好ましい。

【００１１】本発明に用いられる導電性ペーストの樹脂
組成は、導電性が得られるものであれば特に制限はな
い。一般的なものとしては、各種の分子量のレゾール型
フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ビスフ
ェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、
および各種グリシジル基を有する液状エポキシ化合物た
とえば水添ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ネ
オペンチルグリコールジグリシジルエーテル、Ｎ，Ｎジ
グリシジルトルイジンなどと各種のエポキシ硬化剤との
組み合わせがあげられる。特に液状エポキシ化合物とエ
ポキシ硬化剤との組み合わせが好ましい。またその他の
樹脂としてアクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウ
レタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエ
ーテル樹脂、ビスマレイイミド−トリアジン樹脂などが
例示される。また必要に応じて粘度を調整するために希
釈溶剤を用いても良い。

【００１２】本発明の具体例としては、例えば未硬化の
絶縁基材に貫通孔を形成し、その貫通孔に導電性ペース
トを充填し、銅箔を張り合わせ、加熱加圧することによ
り硬化体を形成後、エッチングにより回路を形成するこ
とをあげることができる。必要により上記工法を繰り返
すことにより多層基板を製造することができる。また、
あらかじめ回路を形成した未硬化の基材を複数枚準備し
て、一括して硬化することによっても多層基板を製造す
ることができる。未硬化の絶縁基材としては、例えば、
ガラスクロスにエポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル
樹脂、ポリイミド樹脂などを浸漬したプリプレグや、ア
ラミド不織布にエポキシ樹脂を浸漬させたプリプレグ、
または、エポキシ樹脂やポリフェニレンエーテル樹脂と
無機フィラーのコンポジットをシート状に成型したもの
などをあげることができる。

【００１３】貫通孔の形成はレーザー照射により行うこ
とが一般的である。また、パンチングにより行うことも
できる。レーザーの光源としては、炭酸ガスレーザーや
エキシマレーザー、ＹＡＧレーザーなどをあげることが
できる。導電性ペーストのビアへの充填は、スクリーン
印刷や刷り込み法により行うことができる。スクリーン
印刷としては、メッシュ版やメタルマスクを用いること
ができる。また、刷り込み法は基材表面に離型フィルム
を形成し、導電性ペーストをスキージングすることによ
り行うことができる。

【００１４】導電性ペーストを印刷、充填後、両面に銅
箔を張り合わせた後、所定の温度で加熱することにより
ペーストを乾燥・予備硬化させペースト中の揮発分を除
去するとともに、加圧時の流動を抑制する。加熱炉とし
てはバッチ式のオーブンまたは連続式のコンベア炉など
が例示されるが加圧加熱により硬化させる方が好まし
い。用いられる加圧硬化装置としては、基板面を所定の
圧力で加圧しながら加熱できる装置であれば特に制約は
ない。たとえば加熱プレス、特に真空加熱プレスが好ま
しい。その他加熱のできるカレンダーロールなどがあげ
られる。加圧時の圧力は、高いほど硬化膜中の金属粉の
体積比率が増大し導電性も向上する。所望の体積比率と
導電性が得れれるように、圧力を選定することが必要で
ある。

【００１５】加熱温度の好ましい範囲は１３０℃以上２
５０℃以下である。１３０℃未満であれば硬化が十分で
なく、また２５０℃を越えると、樹脂の分解や、導電性
粉体の酸化により導電性が悪化する。加圧圧力の好まし
い範囲は、５ｋｇ／cm²以上１００ｋｇ／cm²以下であ
る。５ｋｇ／cm²未満であれば十分な導電性が発現せ
ず、また１００ｋｇ／cm²を越えると割れ等が発生する
ため、好ましくない。時間は温度、圧力により決まる
が、５分以上が好ましい。銅箔は、ドライフルムレジス
トなどを用いた通常の方法により、エッチング法などの
方法により回路形成をすることができる。

【００１６】

【実施例】以下実施例と比較例によって本発明を具体的
に説明する。ここで用いた銅合金粉よりなる導電性ペー
ストは以下の方法で作成した。（１）銅合金粉銅合金粉は以下の方法で得た。銅粉（純度９９．９％）
８３７ｇ、銀粉（純度９９．９％）６３ｇを混合し、黒
鉛るつぼ（窒化ホウ素製ノズル付き）に入れ、アルゴン
雰囲気中で高周波誘導加熱により溶融し、１６００℃ま
で加熱した。この融液をアルゴン大気圧下でノズルより
３０秒間で噴出した。同時に、ボンベ入りアルゴンガス
（ボンベ圧力１５０気圧）４．２ＮＴＰｍ３を噴出する
融液にかって周囲のノズルより噴出した。得られた粉末
を走査型電子顕微鏡で観察したところ球状（平均粒径１
９．６μｍ）であった。この粉末表面の銀濃度をＸＰＳ
を用いて分析した結果、Ａｇ／（Ａｇ＋Ｃｕ）（原子
比）は０．１４７であった。また、濃硝酸に粒子を溶解
しＩＣＰにより平均の銀濃度を測定したところ、Ａｇ／
（Ａｇ＋Ｃｕ）（原子比）Ｘは０．０４２であった。従
って粉末表面の銀濃度は、平均の銀濃度の３．５倍であ
った。得られた銅合金粉の粒径の大きな部分を気流式分
級機でカットすることにより、Ｄ９０が８μｍ、１５μ
ｍ、３５μｍの導電性合金粉を得た。

【００１７】（２）導電性ペーストの作成Ｄ９０が８μｍの導電性合金粉を１００重量部に対し
て、ノボラック型フェノール樹脂１５重量部、液状エポ
キシ樹脂６重量部、潜在硬化剤ノバキュアー１．４重量
部、ステアリン酸０．１重量部を加え、三本ロールにて
混練し導電性ペーストを得た。同様の方法により、金属
粉の違いにより、各種導電性ペーストを得て、実験に使
用した。（３）両面回路板の製造方法ポリフェニレンエーテル樹脂系のプリプレグ（東芝ケミ
カル株式会社製Ｓ２１００、厚み硬化後１００μｍ）
に、炭酸ガスレーザーにより直径２００μｍの貫通孔を
形成した。メタルマスクを用いたスクリーン印刷により
導電性ペーストを充填し、両面に銅箔（ジャパンエナジ
ー株式会社製ＪＴＣ箔、厚み１８μｍ、マット面の表
面荒さＲｚ８μｍ）を、マット面がプリプレグに接する
様に張り合わせた後、真空プレス機により加圧、加熱し
た。（加熱１２０℃１０Ｋｇ／cm ²３０分、２００℃３
０ｋｇ／cm²６０分）両面の銅箔にドライフィルムレ
ジスト（旭化成株式会社製ＡＱ３０３６）をラミネー
トし、回路パターン形状にＵＶ露光後、炭酸ナトリウム
水溶液（濃度１％）を吹き付け、現像し、塩化第一銅溶
液によりエッチング後、残存しているレジスト膜を水酸
化ナトリウム水溶液（濃度３％）で剥離して、回路パタ
ーンを形成した。ビアが２４個直列した回路パターンを
形成し、抵抗値を測定後、銅箔の抵抗値を差し引き、そ
れを２４で割ることにより一ビア当たりの抵抗値を算出
した。

【００１８】また、この基板を溶融したはんだ漕に浸漬
し（１０秒）、その後の抵抗値の変化率を示す。（はん
だ耐熱試験）また、１５０℃のオーブンに放置した後の、１００時間
後の抵抗変化率を示す。抵抗変化率は以下の符号により
表示する。 ○：変化率１０％以下 △：変化率１０〜１００％未満 ×：変化率１００％以上エッチング性は、最短エッチング時間の１．５倍の時間
で銅箔をエッチングした後、基材表面に銅が残存しない
場合を○、残存する場合を×とした。銅箔のＲｚ値、及
びペーストのＤ９０を変える実験を行った。結果を表１
に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【発明の効果】絶縁基材にビアホールが形成され、該ビ
アホールに導電性ペーストが充填され、銅箔と導電性ペ
ーストが接触する構造を持つ多層配線板において、導電
性ペーストと接触する面の銅箔の表面荒さＲｚが３．５
μｍ以上１２μｍ以下であり、導電性ペーストに使用さ
れる導電性粉体のＤ９０が３μｍ以上３０μｍ以下とす
ることにより、低抵抗でかつ信頼性に優れた多層基板を
得ることができる。また特定の構造を持つ銀銅合金粉を
用いることが、より好ましい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 1/11 Ｈ０５Ｋ 1/11 ＮＦターム(参考） 4E351 AA03 AA04 BB30 BB31 BB49 CC12 CC22 CC33 DD04 DD05 DD21 DD52 EE02 EE11 EE13 EE15 EE16 EE22 GG02 GG04 GG06 5E317 AA24 BB02 BB03 BB12 BB14 BB18 CC22 CC25 CD05 CD21 CD25 CD27 CD29 CD32 GG03 GG11 GG14 5E346 AA12 AA15 AA43 BB01 CC31 CC32 CC39 EE31 FF18 GG02 GG15 GG19 GG28 HH07 HH18 5G301 DA03 DA06 DA55 DA57 DD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基材にビアホールを有し、該ビアホー
ルに導電性ペーストが充填され、銅箔と導電性ペースト
が接触する構造を持つ多層配線板において、導電性ペー
ストと接触する面の銅箔の表面荒さＲｚが３．５μｍ以
上１２μｍ以下であり、導電性ペーストに使用される導
電性粉体のＤ９０が３μｍ以上３０μｍ以下であること
を特徴とする多層配線板。
【請求項２】前記導電性ペーストの前記導電性粉体がＡ
ｇ_XＣｕ_(1-X)（ただし０．０１≦Ｘ≦０．４であり、Ｘ
は原子比を表す）で、粉体表面のＡｇ濃度が平均Ａｇ濃
度よりも高いことを特徴とする請求項１記載の多層配線
板。