JP7238548B2 - 多層基板用絶縁シート、多層基板および多層基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層基板用絶縁シート、多層基板および多層基板の製造方法に関する。

コンデンサなどの受動素子が内蔵してある多層基板としては、たとえば下記の特許文献１に示す受動素子内蔵基板が知られている。

特許文献１では、ビアホール内の導電ペーストが焼結して一体化した導電性組成物が隣接する導体パターンと拡散接合する。これにより、隣接する導体パターン同士の層間接続が行なわれる。しかし、この方法では、接続信頼性が低い。

特開２００３－３３２７４９号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、多層基板における一の基板ユニットのポスト電極と隣接する他の基板ユニットの導体配線層との接続を良好にできる多層基板用絶縁シート、多層基板および多層基板の製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る多層基板用絶縁シートは、還元剤を有する。

本発明では、一の基板ユニットの導体ポストと隣接する他の基板ユニットの中間配線層との接続がクラックを発生させることなく良好となる。その理由としては、多層基板用絶縁シートに還元剤が含まれているため、一括積層熱プレスを大気雰囲気で行っても、一括積層熱プレスをする際に、還元剤が揮発または分解して導体接続膜の表面に形成された酸化膜を除去することができる。その結果、一括積層熱プレス時に導体接続膜を構成する金属が溶融し易く、また、空隙が生じにくく、導体ポストの全面に導体接続膜を構成する金属をぬれ広げることができると考えられる。

本発明に係る多層基板用絶縁シートは、好ましくは、前記多層基板用絶縁シートの絶縁層の中に、導体ポストが埋め込まれている。

このような導体ポストを有する多層基板用絶縁シートを積層して熱プレスすることで、キャパシタなどの素子と回路を接続する立体的な回路接続が可能になる。

本発明に係る多層基板用絶縁シートは、好ましくは、前記導体ポストの頂面に、導体接続膜を有し、
前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｃｕ－ＡｇおよびＳｎ－Ｃｕから選ばれる少なくとも１つである。

上記のように、導体接続膜を構成する金属が、比較的低融点であるため、一の基板ユニットの導体ポストと隣接する他の基板ユニットの中間配線層との接続が良好となる。また、本発明では、絶縁層に還元剤が含まれている。このため、導体接続膜を構成する金属として上記の金属を選択したとしても、一括積層熱プレスをする際に、還元剤が揮発または分解して導体接続膜の表面に形成された酸化膜を除去することができる。

本発明に係る多層基板用絶縁シートは、好ましくは、前記絶縁層に前記還元剤が３０～２００質量ｐｐｍ含まれている。

これにより、酸化膜を除去する効果をより高めることができるとともに、還元剤による絶縁層の中の空孔（ボイド）の生成を抑えることができる。

本発明に係る多層基板用絶縁シートは、好ましくは、さらに、熱可塑性樹脂を有し、前記熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、前記還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、前記導体接続膜を構成する金属の融点をＴ３としたとき、
Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たす。

これにより、多層基板を製造する際の熱により、還元剤を揮発させると共に導体接続膜を構成する金属を融解させつつ、過度の熱により、絶縁層の構造にダメージを与えることを防ぐことができる。

本発明に係る多層基板は、複数の絶縁層を持つ基板本体と、
前記絶縁層の間に形成してある中間配線層と、
前記中間配線層の一部に電気的に接続するように、前記絶縁層の内部に形成されるポスト電極と、を有する多層基板であって、
前記絶縁層が還元剤を有する。

本発明では、一の基板ユニットのポスト電極と隣接する他の基板ユニットの中間配線層との接続がクラックを発生することなく良好となる。その理由としては、一括積層熱プレスをする際に、絶縁層に含まれている還元剤が揮発または分解して導体接続膜の表面に形成された酸化膜を除去することができるためであると考えられる。

本発明に係る多層基板は、好ましくは、前記中間配線層の一部と、前記ポスト電極とが、導体接続膜を介して電気的に接続しており、
前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｃｕ－ＡｇおよびＳｎ－Ｃｕから選ばれる少なくとも１つである。

上記のように、導体接続膜を構成する金属が、比較的低融点であるため、一の基板ユニットのポスト電極と隣接する他の基板ユニットの中間配線層との接続が良好となる。また、本発明では、絶縁層に還元剤が含まれている。このため、導体接続膜を構成する金属として上記の金属を選択したとしても、一括積層熱プレスをする際に、還元剤が揮発または分解して導体接続膜の表面に形成された酸化膜を除去することができる。

本発明に係る多層基板は、好ましくは、前記絶縁層に前記還元剤が５～１００質量ｐｐｍ含まれている。

これにより、酸化膜を除去する効果をより高めることができるとともに、還元剤による絶縁層の中の空孔（ボイド）の生成を抑えることができる。

本発明に係る多層基板は、好ましくは、さらに、熱可塑性樹脂を有し、前記熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、前記還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、前記導体接続膜を構成する金属の融点をＴ３としたとき、
Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たす。

これにより、多層基板を製造する際の熱により、還元剤を揮発させることができると共に導体接続膜を構成する金属を融解させつつ、過度の熱により、絶縁層の構造にダメージを与えることを防ぐことができる。

本発明に係る多層基板の製造方法は、第１支持基板の表面に、第１所定パターンの第１導体膜を形成する工程と、
一部の前記第１導体膜の上に、第１ポスト電極となる第１導体ポストを形成する工程と、
前記第１導体膜の上に、第１絶縁層を形成するための第１絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
前記第１絶縁層用樹脂粉を、第１熱プレスして、第１基板ユニットを形成する工程と、
第２支持基板の表面に、第２所定パターンの第２導体膜を形成する工程と、
一部の前記第２導体膜の上に、第２ポスト電極となる第２導体ポストを形成する工程と、
前記第２導体膜の上に、第２絶縁層を形成するための第２絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
前記第２絶縁層用樹脂粉を第２熱プレスして、第２基板ユニットを形成する工程と、
少なくとも前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を一括積層熱プレスして接合する工程と、を有し、
前記第１絶縁層用樹脂粉および前記第２絶縁層用樹脂粉のうち少なくともいずれか一方が還元剤を含む多層基板の製造方法。

本発明では、一の基板ユニットの導体ポストと隣接する他の基板ユニットの中間配線層との接続がクラックを発生せず、良好となる。その理由としては、一括積層熱プレスをする際に、第１基板ユニットおよび第２基板ユニットのうち少なくともいずれか一方に含まれている還元剤が揮発または分解して導体接続膜の表面に形成された酸化膜を除去することができるためであると考えられる。

本発明に係る多層基板の製造方法は、好ましくは、前記第１導体ポストおよび／または前記第２導体ポストの頂面に、導体接続膜を形成する工程をさらに有し、
前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を熱プレスして接合する際に、前記第１基板ユニットおよび／または前記第２基板ユニットの上に積層される別の基板ユニットの下面に形成してある導体膜に、前記導体接続膜が同時に接続され、
前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｃｕ－ＡｇおよびＳｎ－Ｃｕから選ばれる少なくとも１つである。

上記のように、導体接続膜を構成する金属が、比較的低融点であるため、一の基板ユニットの導体ポストと隣接する他の基板ユニットの中間配線層との接続が良好となる。また、本発明では、第１基板ユニットおよび第２基板ユニットのうち少なくともいずれか一方に還元剤が含まれている。このため、導体接続膜を構成する金属として上記の金属を選択したとしても、一括積層熱プレスをする際に、還元剤が揮発または分解して導体接続膜の表面に形成された酸化膜を除去することができる。

本発明に係る多層基板の製造方法は、好ましくは、さらに熱可塑性樹脂を有し、前記熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、前記還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、前記導体接続膜を構成する金属の融点をＴ３としたとき、
Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たす。

これにより、多層基板を製造する際の熱により、還元剤を揮発させることができると共に導体接続膜を構成する金属を融解させつつ、過度の熱により、絶縁層の構造にダメージを与えることを防ぐことができる。

本発明に係る多層基板は、上記のいずれかに記載の多層基板の製造方法により製造されることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る多層基板の概略断面図である。 図２は図１に示す多層基板の製造過程を示す概略断面図である。 図３は図２の続きの工程を示す概略断面図である。 図４は図３の続きの工程を示す概略断面図である。 図５は図４の続きの工程を示す概略断面図である。 図６は図５の続きの工程を示す概略断面図である。 図７は図６の続きの工程を示す概略断面図である。 図８は図７の続きの工程を示す概略断面図である。 図９は図８の続きの工程を示す概略断面図である。 図１０は図９の続きの工程を示す概略断面図である。 図１１は図１０の続きの工程を示す概略断面図である。 図１２Ａは、実施例１のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真である。 図１２Ｂは、実施例２のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真である。 図１２Ｃは、参考例１のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真である。 図１２Ｄは、比較例１のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真である。 図１３Ａは、実験例１の銅箔を示す写真である。 図１３Ｂは、実験例２の銅箔を示す写真である。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る多層基板２は、基板本体４を有する。基板本体４は、Ｚ軸方向に積層してある複数の絶縁層６を有する。積層方向に隣り合う絶縁層６と絶縁層６との間には、導体配線層としての中間配線層８ｂが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に所定のパターンで形成してある。また、積層方向の最も外側に位置する絶縁層６の外表面には、導体配線層としての表面配線層８ａが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に所定のパターンで形成してある。

なお、図面において、Ｚ軸が、絶縁層の積層方向に一致し、Ｘ軸およびＹ軸が、表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂが延在する平面に略平行である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に略垂直である。

図１に示すように、表面配線層８ａと中間配線層８ｂとを接続（電気的に／以下、特に断りが無い限り同様）するために、あるいは、異なる層に位置する中間配線層８ｂの相互間を接続するために、各絶縁層６には、Ｚ軸方向に貫通するスルーホールが形成してあり、その内部に、接続用のポスト電極１０が埋め込まれている。

それぞれの絶縁層６は、還元成分を有する。本実施形態の絶縁層６は、たとえば熱可塑性樹脂と、還元剤と、で構成してある。

本実施形態の熱可塑性樹脂は特に限定されないが、高周波特性（誘電率、誘電正接）、低吸水率、耐熱性（耐リフロー特性）などの観点から、結晶性ポリエステルなどの液晶ポリマー（ＬＣＰ）で構成されることが好ましい。

ＬＣＰの構造は特に限定されない。ＬＣＰの構造としては、たとえば下記の化学式（１）に示す構造が挙げられる。

本実施形態の絶縁層６は還元剤を含む。本実施形態の絶縁層６に含まれる還元剤は特に限定されない。本実施形態の絶縁層６に含まれる還元剤は、たとえば、カルボキシル基またはアルデヒド基を有する有機化合物などが挙げられる。

有機化合物としては、たとえば飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸、芳香族カルボン酸、ジカルボン酸、オキソカルボン酸または、ロジンなどが挙げられる。なお、還元剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

飽和脂肪酸としては、ギ酸、プロピオン酸などが挙げられる。不飽和脂肪酸としては、オレイン酸、リノール酸などが挙げられる。芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、テレフタル酸、サリチル酸などが挙げられる。ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、グルタル酸、フマル酸、マレイン酸などが挙げられる。オキソカルボン酸としては、ピルビン酸、オキサロ酢酸などが挙げられる。

本実施形態では、絶縁層６にＬＣＰが含まれる場合、還元剤は芳香族カルボン酸であることが好ましい。芳香族カルボン酸は、ベンゼン環を有するＬＣＰと親和性を有することから、絶縁層６に均一に分布させることができる。

還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２としたとき、Ｔ２は、１００～３００℃であることが好ましく、２００～２５０℃であることがより好ましい。これにより、還元剤が後述するシート成形熱プレスの際に揮発し過ぎず、なおかつ、還元剤が後述する一括積層熱プレス時の温度において揮発することができ酸化膜を除去する効果を発揮することができる。

本実施形態では、絶縁層６に含まれる還元剤は、好ましくは安息香酸、フタル酸、テレフタル酸およびサリチル酸から選ばれる少なくとも１以上であり、より好ましくは安息香酸またはサリチル酸である。

なお、安息香酸の沸点は２４９℃であり、フタル酸の分解温度は２１０℃であり、テレフタル酸の昇華温度は３００℃であり、サリチル酸の沸点は２１１℃である。

本実施形態の絶縁層６は、還元剤を好ましくは、３０～２００質量ｐｐｍ含んでおり、より好ましくは５０～１００質量ｐｐｍ含んでいる。

絶縁層６における還元剤の含有量が上記の範囲内であることにより、酸化膜を除去する効果が得られるとともに、還元剤による絶縁層６の中の空孔（ボイド）の生成を抑えることができる。

表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂは、導電性を有してパターン加工し易いものであれば特に限定されず、たとえばＣｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、あるいはこれらの合金などで構成される。ポスト電極１０も、表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂと同様な金属（合金含む）で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂに関しても、両者は、同様な金属で構成されるが、必ずしも同一である必要はない。

なお、ポスト電極１０と中間配線層８ｂとの間、あるいは、ポスト電極１０と表面配線層８ａとの間には、導体接続膜２８が介在してあることが好ましい。導体接続膜２８は、表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂまたはポスト電極１０を構成する金属よりも低融点の金属で構成してあることが好ましい。導体接続膜２８を構成する金属の融点は、絶縁層６を熱プレスで積層方向に融着させる温度よりも低いことが好ましい。その熱プレス時に、同時に、導体接続膜２８を介して、ポスト電極１０を中間配線層８ｂまたは表面配線層８ａに接続させることができる。

導体接続膜２８を構成する金属としては、特に限定されない。導体接続膜２８を構成する金属としては、たとえば、Ｓｎ，Ａｇ，Ｓｎ－Ａｇ，Ｃｕ－Ａｇ，Ｓｎ－Ｃｕ，Ｓｎ－ＮｉおよびＳｎ－Ｚｎなどであり、好ましくはＳｎ，Ａｇ，Ｓｎ－Ａｇ，Ｃｕ－ＡｇおよびＳｎ－Ｃｕから選ばれる少なくとも１つであり、より好ましくはＳｎ－ＡｇまたはＳｎ－Ｃｕである。

熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、導体接続膜２８を構成する金属の融点をＴ３としたとき、Ｔ１、Ｔ２およびＴ３は、Ｔ２（還元剤の沸点、分解温度または昇華温度）≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たすことが好ましい。

これにより、後述する一括積層熱プレスの際に、還元剤を揮発させることができると共に導体接続膜２８を構成する金属を融解させつつ、過度の熱により絶縁層６の構造にダメージを与えることを防ぐことができる。

具体的には、Ｔ３はＴ１より、好ましくは１０～５０℃程度、さらに好ましくは２０～４０℃程度に低い。

また、Ｔ３はＴ２より、好ましくは０～４０℃程度、さらに好ましくは１０～３０℃程度に高い。

本実施形態では、各絶縁層６のＺ軸方向の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、３０～１００μｍである。各絶縁層６の厚みは、各ポスト電極１０のＺ軸方向の高さに対応する。表面配線層８ａおよび中間配線層８ｂの厚みは、特に限定されないが、好ましくは、５～２０μｍである。また、導体接続膜２８の厚みは、特に限定されないが、好ましくは、２～１０μｍである。

また、各表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂのパターン線厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは７μｍ以下も可能である。ポスト電極１０の外径も特に制限は無く、好ましくは２０μｍ～１００、μｍ、さらに好ましくは３０～６０μｍも可能である。

次に、図１に示す多層構造の多層基板２の製造方法について詳細に説明する。

まず、図２に示すように、支持基板２０を準備する。支持基板２０としては、特に限定されないが、ＳＵＳ板などの金属板、ポリイミドフィルムなどの樹脂シート、ガラスエポキシ基板やその他などの高耐熱基板などが例示される。支持基板２０としては、ハンドリング可能で、熱可塑性樹脂から成る絶縁層のプレス温度（溶融温度）に耐えられる耐熱性を持つものであればよい。

支持基板２０の表面には、予め下地導体膜２２が形成してあることが好ましいが、支持基板２０とは別に準備した下地導体膜２２を支持基板２０の表面に貼り付けてもよい。下地導体膜２２は、後工程でのメッキ膜形成のためのシードとなる膜であり、たとえばＣｕや銅合金などの金属膜で構成される。

下地導体膜２２は、支持基板２０の表面にスパッタになどで形成してもよいが、後々支持基板と共に剥離可能な方法で形成されることが好ましい。たとえば熱可塑性のポリイミド基板を支持基板２０として、キャリア付きの極薄銅箔を貼ってハンドリング性を向上させているが、キャリア付き極薄銅箔そのものを、下地導体膜２２付き支持基板２０として使用してもよい。

次に、図３に示すように、支持基板２０の下地導体膜２２の上に、所定パターンで、第１レジスト膜２４を形成する。

次に、図４に示すように、所定パターンの第１レジスト膜２４を用いて、第１レジスト膜２４で覆われていない下地導体膜２２の表面に、たとえば下地導体膜２２をシードとして用いるメッキ法により、配線導体膜８を形成する。配線導体膜８は、図１に示す中間配線層８ｂとなる部分であり、たとえば電解銅メッキにより形成される。

次に、図５に示すように、第１レジスト膜２４を残した状態で、配線導体膜８の表面に、所定パターンで第２レジスト膜２６を形成する。この第２レジスト膜２６には、図１に示すポスト電極１０を形成するパターンで、スルーホール２６ａが形成してある。なお、図５に示す第１レジスト膜２４は、除去した後に、第２レジスト膜２６を所定パターンで形成してもよい。

次に、図６に示すように、第２レジスト膜２６で覆われていない配線導体膜８の表面に、たとえば電解銅メッキ法により、導体ポスト１０ａを形成する。導体ポスト１０ａは、図１において、ポスト電極１０となる部分である。

また、図示していないが、支持基板２０の外周枠に沿って枠体を形成してもよい。枠体は、後工程において、絶縁層６を形成するための原料粉を配線導体膜８の上に塗布する際などに、原料粉が外側にはみ出さないようにするためなどに用いられる。枠体は、最終製品からは除去されてもよいし、残しておいてもよい。

次に、図７に示すように、図６に示す第１レジスト膜２４および第２レジスト膜２６が除去される。その結果、下地導体膜２２の表面には、所定パターンの配線導体膜８が残される。配線導体膜８は、その一部は、図１に示す表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂとなり、表面配線層８ａまたは中間配線層８ｂの上には、導体ポスト１０ａが接続されて残される。

なお、本実施形態では、導体ポスト１０ａの外径は、配線層８ａ，８ｂの厚みよりも小さいことが好ましい。配線層８ａ，８ｂの配線層の厚みは、前述したように、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは７μｍ以下も可能である。導体ポスト１０ａの外径も、電気抵抗が高くなりすぎない範囲で、特に制限はない。

次に、図８に示すように、支持基板２０の下地導体膜２２の表面、中間配線層８ｂの表面を覆うように、絶縁層用樹脂粉（多層基板用粉体）６αを塗布する。塗布方法は特に限定されない。本実施形態の絶縁層用樹脂粉６αの塗布方法としては、たとえばスクリーン印刷、静電印刷などが挙げられる。なお、スクリーン製版を使用する静電印刷を用いることにより、溶剤などを含まない絶縁層用樹脂粉６αであっても、所定の部分のみに、再飛散することなく固定した状態で、容易に塗布することができる。

絶縁層用樹脂粉６αは、図１に示す絶縁層６を形成するための樹脂粉であり、好ましくは融点が２５０～３５０℃の熱可塑性樹脂粉末、たとえばＬＣＰ粉末で構成してある。

ＬＣＰ粉末を構成する化合物の構造は特に限定されない。ＬＣＰ粉末を構成する化合物の構造としては、たとえば下記の化学式（１）に示す構造が挙げられる。

ＬＣＰ粉末の粒径は、好ましくは、５～５０μｍである。

絶縁層用樹脂粉６αには、ＬＣＰ粉末以外に、上記の還元剤を含む。絶縁層用樹脂粉６αにおける還元剤の濃度は特に限定されない。本実施形態では、絶縁層用樹脂粉６αにおける還元剤の濃度は、絶縁用樹脂粉末を熱処理して形成したシートに還元成分が、３０～２００質量ｐｐｍ、より好ましくは５０～１００質量ｐｐｍ含まれる様に熱処理条件等を加味して、決めれば良い。

還元成分を含む絶縁用樹脂粉末でシート形成することで、シート中にも還元成分が含まれており、そのシートを積層することで接続用導体ポスト１０ａ表面の酸化膜が除去される効果が得られる。

次に、図８に示すように絶縁層用樹脂粉６αを、Ｚ軸の上から、熱プレス（シート成形熱プレス）して溶融させて、図９に示すシート状の絶縁層６、すなわち多層基板用絶縁シートを形成する。シート成形熱プレス時の温度は、好ましくは、絶縁層用樹脂粉６αを構成する熱可塑性樹脂の融点以上の温度であり、絶縁層用樹脂粉６αを構成する熱可塑性樹脂の熱分解温度以下の温度であり、さらに好ましくは、絶縁層用樹脂粉６αを構成する熱可塑性樹脂の融点に１０～５０℃程度に高い温度である。また、シート成形熱プレス時の圧力は、特に限定されず、絶縁層用樹脂粉６αから所定厚みのシート状の絶縁層６を成形できる程度の圧力であればよい。

なお、必要に応じて、絶縁層６の上面の平坦化を図るためと、導体ポスト１０ａの頂部に付着してある余分な絶縁層６を除去するためなどに、絶縁層６の上面の研磨処理を行ってもよい。研磨方法としては、特に限定されず、化学機械研磨（ＣＭＰ）法、砥石研磨法、フライカットなどの方法が例示される。

シート成形熱プレスの後のシート状の絶縁層６における還元剤の濃度は、３０～２００質量ｐｐｍであることが好ましく、５０～１００質量ｐｐｍであることがより好ましい。

シート成形熱プレスの後のシート状の絶縁層６における還元剤の濃度が上記の範囲内であることにより、酸化膜を除去する効果が得られるとともに、還元剤による絶縁層６の中の空孔（ボイド）の生成を抑えることができる。

なお、シート成形熱プレス前の絶縁層用樹脂粉６ａには還元剤が含まれているが、シート成形熱プレスの際に、一部の還元剤が揮発することがある。このため、絶縁層用樹脂粉６ａにおける還元剤の濃度に比べてシート成形熱プレスの後のシート状の絶縁層６における還元剤の濃度は低くなる。

次に、図１０に示すように、導体ポスト１０ａの頂部に、導体接続膜２８を形成することで、基板ユニット３０ａを形成することができる。導体接続膜２８を導体ポストの頂部に形成するための方法としては、たとえばメッキ法、電解メッキ法、無電解メッキ法、ＤＩＰ法などの方法が例示される。

導体接続膜２８は、導体ポスト１０ａおよび表面配線層８ａ（または中間配線層８ｂ）を構成する金属の融点よりも低い融点を有する金属で構成してある。

上述した図２～図１０に示す製造工程と同様にして、図１０に示す基板ユニット３０ａ以外に、たとえば図１１に示す基板ユニット３０ｂ，３０ｃを製造することができる。なお、各基板ユニット３０ａ～３０ｃを積層して熱プレス（一括積層熱プレス）する際には、図９に示す支持基板２０および下地導体膜２２は、各基板ユニット３０ａ～３０ｃから取り除かれている。

これらの基板ユニット３０ａ～３０ｃは、図１１に示すように、熱プレス装置４０により一括積層熱プレスされる。なお、図示していないが、基板ユニット３０ｂと熱プレス装置の間に導体箔を設けて、基板ユニット３０ａ～３０ｃが導体箔と共に積層されてもよい。導体箔はたとえば配線層８ａ，８ｂを構成する金属と同様な金属で構成され、たとえば銅箔で構成される。導体箔を積層方向の最上部に積層し、エッチングなどでパターニングして、表面配線層を構成してもよい。

一括積層熱プレス時には、積層方向に隣り合う絶縁層６同士が熱融着すると共に、低融点の導体接続膜２８がして、導体ポスト１０ａと中間配線層８ｂとを接続させると共に、導体ポスト１０ａと導体箔とを接続させる。一括積層熱プレス時の温度は、絶縁層６を構成する熱可塑性樹脂の融点以下の温度であることが好ましく、導体接続膜２８の融点よりも高いことが好ましい。

このようにして図１に示す多層基板２を製造することができる。

導体接続膜２８を構成する金属としてＳｎ，Ａｇ，Ｓｎ－Ａｇ，Ｃｕ－Ａｇ，Ｓｎ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ｎｉ、Ｓｎ－Ｚｎなどを用いると、導体接続膜２８の表面に酸化膜が形成される。また、導体接続膜２８を形成しない場合であっても導体ポスト１０ａがＣｕなどで構成されている場合には、導体ポスト１０ａの空気にさらされている表面部分は、酸化膜が形成される。

このように導体接続膜２８の表面に酸化膜が形成されると、一括積層熱プレス時に導体接続膜２８を構成する金属が溶融しにくく、また、空隙が生じることもあり、導体ポスト１０ａの全面に導体接続膜２８を構成する金属をぬれ広げることは困難である。その結果、導体ポスト１０ａと導体配線層との接続が不十分となる傾向がある。

また、導体接続膜２８を形成しない場合であって導体ポスト１０ａがＣｕなどで構成されている場合には、導体ポスト１０ａの空気にさらされている表面部分に酸化膜が形成されていると導体ポスト１０ａと導体配線層との接続が不十分となる。

この酸化膜を除去するために、一括積層熱プレスの際に、ギ酸などにより還元雰囲気にすることが考えられる。しかし、一括積層熱プレスの際には、層間の空気残渣によるボイドを防ぐために、真空で行う必要があることから、還元雰囲気にすることができない。

また、フラックスを塗布して、酸化膜を除去することが考えられる。しかし、フラックスは残渣の影響があるためできるだけ使用を避けたいという要請がある。

本実施形態では、絶縁層用樹脂粉６αに還元剤が含まれている。このため、一括積層熱プレスを大気雰囲気で行っても一括積層熱プレスをする際に、還元剤が揮発または分解して導体接続膜２８の表面に形成された酸化膜を除去することができる。

その結果、一括積層熱プレス時に導体接続膜２８を構成する金属が溶融し易く、また、空隙が生じにくく、導体ポスト１０ａの全面に導体接続膜２８を構成する金属をぬれ広げることができ、導体ポスト１０ａと導体配線層との接続が良好となる。なお、本実施形態では、導体ポスト１０ａにフラックスを塗布しなくても良好な接続を得ることができる。

さらに、本実施形態では、導体接続膜２８の融点が、配線膜８ａ，８ｂの融点よりも低く、一括積層熱プレス時の温度が、絶縁層６の熱可塑性樹脂の融点以下の温度であり、導体接続膜２８の融点よりも高い。

このように構成することで、基板ユニット３０ａ～３０ｃを構成する熱可塑性樹脂同士の接合と、積層方向に隣り合う基板ユニット３０ａ～３０ｃの配線膜８ａ，８ｂと導体ポスト１０ａとの接続を同時に行うことが容易になる。

また、熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、導体接続膜２８を構成する金属の融点をＴ３としたとき、Ｔ１、Ｔ２およびＴ３はＴ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たすことが好ましい。これにより、一括積層熱プレスの際に、還元剤を揮発させることができると共に導体接続膜２８を構成する金属を融解させつつ、過度の熱により、絶縁層６の構造にダメージを与えることを防ぐことができる。

また本実施形態の多層基板２では、基板本体４の内部には、絶縁層６を貫通するポスト電極１０を有する。多層基板２がポスト電極１０を有することで、ポスト電極と回路を接続する立体的な回路接続が可能になる。

また、本実施形態に係る多層基板の製造方法では、図１１に示すように、基板ユニット３０ａ～３０ｃを構成する絶縁層６同士の熱融着接合と、積層方向に隣り合う基板ユニット３０ａ～３０ｃの配線膜８ａ，８ｂと導体ポスト１０ａとの接続を同時に行うことが可能になる。その結果、多層基板２の製造が容易になる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば、予め、キャパシタやインダクタを準備して、図１に示す多層基板２の内部にそれらを埋め込んでもよい。また、図１に示す多層基板２と同時にキャパシタやインダクタを製造してもよい。

たとえば、上述の実施形態では、図１１に示すように、基板ユニット３０ａ～３０ｃを構成する絶縁層６同士の熱融着接合と、積層方向に隣り合う基板ユニット３０ａ～３０ｃの配線膜８ａ，８ｂと導体ポスト１０ａとの接続を同時に行っているが、絶縁層同士の熱融着接合と、積層方向に隣り合う配線膜と導体ポストとの接続と、がなされている２つの基板ユニットからなる１組の積層基板ユニットを予め複数準備し、これらを積層して多層基板としてもよい。このように積層基板ユニットを積層する際の熱プレスも一括積層熱プレスに含まれる。

たとえば、上述の実施形態では、還元剤を含む絶縁層用樹脂粉６αを用いたが、シート状の絶縁層６に還元剤を含ませるタイミングは特に限定されない。たとえば、シート状の絶縁層６を成形し、一括積層熱プレスをする前に、シート状の絶縁層６に還元剤を添加してもよい。シート状の絶縁層６に還元剤を後添加した場合は、後添加した還元剤を含めて、シート状の絶縁層６における還元剤の濃度が上記の範囲内になることが好ましい。

たとえば、上述の実施形態では、３つの基板ユニット３０ａ～３０ｃを一括積層したが、一括積層する基板ユニットの数は特に限定されず、たとえば１０～５０層の基板ユニットを積層することができる。

（実施例１）
図２に示すように、予め下地導体膜２２が形成された支持基板２０を準備し、図３に示すように、支持基板２０の下地導体膜２２の上に、所定パターンで、第１レジスト膜２４を形成した。

次に、図４に示すように、所定パターンの第１レジスト膜２４を用いて、第１レジスト膜２４で覆われていない下地導体膜２２の表面に、下地導体膜２２をシードとして用いる電解銅メッキにより、配線導体膜８を形成した。

次に、図５に示すように、第１レジスト膜２４を残した状態で、配線導体膜８の表面に、所定パターンで第２レジスト膜２６を形成した。この第２レジスト膜２６には、ポスト電極１０を形成するパターンで、スルーホール２６ａが形成してあった。

次に、図６に示すように、第２レジスト膜２６で覆われていない配線導体膜８の表面に、電解銅メッキ法により、導体ポスト１０ａを形成した。

次に、図７に示すように、第１レジスト膜２４および第２レジスト膜２６を除去し、下地導体膜２２の表面に、所定パターンの配線導体膜８を形成した。

次に、図８に示すように、支持基板２０の下地導体膜の表面、表面配線層または中間配線層の表面を覆うように、絶縁層用樹脂粉６αを静電印刷法により塗布した。

絶縁層用樹脂粉６αには、下記の化学式（１）に示すＬＣＰ粉末と、還元剤として、安息香酸とサリチル酸とが含まれていた。

絶縁層用樹脂粉６αにおける還元剤としての安息香酸およびサリチル酸の濃度は表１に記載の通りであった。

次に、絶縁層用樹脂粉６αを、Ｚ軸の上から、熱プレス（シート成形熱プレス）して溶融させて、シート状の絶縁層６、すなわち多層基板用絶縁シートを形成した。シート成形熱プレス時の温度は、３５０℃であり、圧力は２ＭＰａであった。

シート成形熱プレスの後のシート状の絶縁層６における還元剤の濃度は、表１に記載の通りであった。

次に、導体ポスト１０ａの頂部に、導体接続膜２８を形成することで、基板ユニット３０ａを形成した。なお、Ｓｎ－Ａｇメッキを導体接続膜２８とした。

上述した製造工程と同様にして、さらに２つの基板ユニット３０ｂ，３０ｃを製造した。なお、各基板ユニット３０ａ～３０ｃを積層して熱プレス（一括積層熱プレス）する際には、支持基板２０および下地導体膜２２は、各基板ユニット３０ａ～３０ｃから取り除かれていた。

これらの基板ユニット３０ａ～３０ｃから支持基板２０および下地導体膜２２を取り除き、熱プレス装置により一括積層熱プレスされた。

一括積層熱プレス時の温度は、３００℃であった。

このようにして図１に示す多層基板２を製造した。

多層基板２の絶縁層６における安息香酸およびサリチル酸の濃度は表１に記載の通りであった。

＜還元剤の濃度の測定方法＞
多層基板用絶縁シート中の絶縁層および多層基板中の絶縁層は、いずれもＰ＆Ｔ－ＧＣ－ＭＳ（パージ＆トラップ・ガスクロマトグラフ・質量分析）法により測定した。各条件は下記の通りとした。

パージ＆トラップの条件は、下記の通りとした。
サンプルヒータ（サンプルパージ）温度：３００℃
熱抽出（サンプルパージ）時間：１５分
オーブン温度：２３０℃
ニードル温度：３００℃
トランスファー温度：２５０℃
吸着剤：石英ウール（－６０℃）

ガスクロマトグラフの条件は、下記の通りとした。
使用カラム：Ｊ＆Ｗ ＤＢ－５ｍｓ ３０ｍ＊０．２５ｍｍφ０．２５μｍ ｄｆ
カラム温度：４０℃で３分保持した後、１０℃／分で昇温し、３００℃で１５分保持した。
キャリアーガス：Ｈｅ ２ｍＬ／ｍｉｎ（スプリット比１００：１）
インターフェース温度：３００℃

質量分析の条件は、下記の通りとした。
Ｓｃａｎモード
走査質量範囲：３３－５００
ＥＭ電圧：０．８６ｋＶ

＜接続部の観察＞
得られた多層基板について、ポスト電極と中間配線層との接続部を顕微鏡により観察し、接続の状態を調べた。良好な場合をＡとし、やや不良な場合をＢとし、不良な場合をＣとした。結果を表１に示す。

（実施例２、参考例１、比較例１）
多層基板用絶縁シート中の絶縁層および多層基板中の絶縁層における安息香酸およびサリチル酸の濃度を表１に記載の通りに変えた以外は、実施例１と同様にして、多層基板を作製し、接続部の観察を行った。

図１２Ａは、実施例１のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真であり、図１２Ｂは、実施例２のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真であり、図１２Ｃは、参考例１のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真であり、図１２Ｄは、比較例１のポスト電極と中間配線層との接続部を示すＳＥＭ写真である。

図１２Ａおよび図１２Ｂより、実施例１および実施例２では、多層基板のポスト電極と導体配線層とがＣｕ－Ｓｎ合金によるＣｕ－Ｓｎ接合層において良好に接続していることが確認できる。これは、多層基板用絶縁シートに還元剤が４２質量ｐｐｍ以上含まれるため、一括積層熱プレス時に導体接続膜の酸化膜が除去され、その結果、導体接続膜を構成する金属であるＳｎが溶融し易く、導体ポストの全面にＳｎをぬれ広げることができたためだと考えられる。

（実験例１）
１８０ｍｍ角のＣｕ箔のみを３５０℃にて３０分間加熱した。結果を示す写真を図１３Ａに示す。

（実験例２）
Ｃｕ箔の中央部に還元成分を含む粉末を置いた以外は、実験例１と同様にしてＣｕ箔を加熱した。結果を示す写真を図１３Ｂに示す。

図１３Ａより、Ｃｕ箔のほぼ全面が酸化により変色していることが確認できる。これに対して、図１３Ｂでは、酸化による変色が確認できなかった。これは、還元剤による還元効果であると考えられる。また、還元剤を添加した部分だけでなく、Ｃｕ箔の全面に対して還元効果があることも確認できた。これは、還元剤が揮発したことにより、Ｃｕ箔の全面に対して還元効果を与えることができたことによると考えられる。

２… 多層基板
４… 基板本体
６… 絶縁層
６α… 絶縁層用樹脂粉
８… 配線導体膜
８ａ… 表面配線層（導体配線層）
８ｂ… 中間配線層（導体配線層）
１０… ポスト電極
１０ａ… 導体ポスト
２０… 支持基板
２２… 下地導体膜
２４… 第１レジスト膜
２６… 第２レジスト膜
２６ａ… スルーホール
２８… 導体接続膜
３０ａ～３０ｃ… 基板ユニット
４０… 熱プレス装置

Claims (11)

1. 絶縁層を有し、
   前記絶縁層は還元剤を有し、
   前記絶縁層に前記還元剤が３０～２００質量ｐｐｍ含まれている多層基板用絶縁シート。
2. 前記多層基板用絶縁シートの絶縁層の中には、導体ポストが埋め込まれている請求項１に記載の多層基板用絶縁シート。
3. 前記導体ポストの頂面に、導体接続膜を有し、
   前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｃｕ－ＡｇおよびＳｎ－Ｃｕから選ばれる少なくとも１つである請求項２に記載の多層基板用絶縁シート。
4. さらに、熱可塑性樹脂を有し、前記熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、前記還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、前記導体接続膜を構成する金属の融点をＴ３としたとき、
   Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たす請求項３に記載の多層基板用絶縁シート。
5. 複数の絶縁層を持つ基板本体と、
   前記絶縁層の間に形成してある中間配線層と、
   前記中間配線層の一部に電気的に接続するように、前記絶縁層の内部に形成されるポスト電極と、を有する多層基板であって、
   前記絶縁層が還元剤を有し、
   前記絶縁層に前記還元剤が５～１００質量ｐｐｍ含まれている多層基板。
6. 前記中間配線層の一部と、前記ポスト電極とが、導体接続膜を介して電気的に接続しており、
   前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｃｕ－ＡｇおよびＳｎ－Ｃｕから選ばれる少なくとも１つである請求項５に記載の多層基板。
7. さらに、熱可塑性樹脂を有し、前記熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、前記還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、前記導体接続膜を構成する金属の融点をＴ３としたとき、
   Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たす請求項６に記載の多層基板。
8. 第１支持基板の表面に、第１所定パターンの第１導体膜を形成する工程と、
   一部の前記第１導体膜の上に、第１ポスト電極となる第１導体ポストを形成する工程と、
   前記第１導体膜の上に、第１絶縁層を形成するための第１絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
   前記第１絶縁層用樹脂粉を第１熱プレスして、第１基板ユニットを形成する工程と、
   第２支持基板の表面に、第２所定パターンの第２導体膜を形成する工程と、
   一部の前記第２導体膜の上に、第２ポスト電極となる第２導体ポストを形成する工程と、
   前記第２導体膜の上に、第２絶縁層を形成するための第２絶縁層用樹脂粉を塗布する工程と、
   前記第２絶縁層用樹脂粉を第２熱プレスして、第２基板ユニットを形成する工程と、
   少なくとも前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を一括積層熱プレスして接合する工程と、を有し、
   前記第１絶縁層および前記第２絶縁層のうち少なくともいずれか一方に還元剤が５～１００質量ｐｐｍ含まれている多層基板の製造方法。
9. 前記第１導体ポストおよび／または前記第２導体ポストの頂面に、導体接続膜を形成する工程をさらに有し、
   前記第１基板ユニットと前記第２基板ユニットとを含む積層体を熱プレスして接合する際に、前記第１基板ユニットおよび／または前記第２基板ユニットの上に積層される別の基板ユニットの下面に形成してある導体膜に、前記導体接続膜が同時に接続され、
   前記導体接続膜を構成する金属が、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ、Ｃｕ－ＡｇおよびＳｎ－Ｃｕから選ばれる少なくとも１つである請求項８に記載の多層基板の製造方法。
10. さらに、熱可塑性樹脂を有し、前記熱可塑性樹脂の融点をＴ１とし、前記還元剤の沸点、分解温度または昇華温度をＴ２とし、前記導体接続膜を構成する金属の融点をＴ３としたとき、
    Ｔ２≦Ｔ３＜Ｔ１の関係を満たす請求項９に記載の多層基板の製造方法。
11. 請求項８～１０のいずれかに記載の多層基板の製造方法により製造される多層基板。
    

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