JP2003163458A - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

多層配線基板及びその製造方法

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和彦 飯島
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靖友 前原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路基板の積層数が多いにもかかわらず、高
歩留まり及び低コストで簡単にかつ一括して多層配線基
板を提供すること。 【解決手段】 導体回路を有する複数の絶縁層を積層し
てなる多層配線基板において、絶縁層の導体回路どうし
が、導体回路を有しない絶縁性接続層のフィルド・ビア
を介して電気的に接続され、かつ絶縁層の導体回路以外
の領域と接続層のフィルド・ビア以外の領域がそれぞれ
の層を構成する絶縁性樹脂の圧着によって直接的に接合
されているように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線基板に関
し、さらに詳しく述べると、層数の多い多層配線基板を
高歩留まり及び低コストで簡単にかつ一括して製造可能
な多層配線基板に関する。本発明はまた、層数の多い多
層配線基板を高歩留まり及び低コストで簡単にかつ一括
して製造できる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子部品の小型軽量化が進み、プ
リント配線板の高密度化もさらに加速されてきている。
【０００３】高密度のプリント配線板としては、周知の
ように、ビルトアップ配線板がある。ビルトアップ配線
板は、通常、銅張り積層板の表面に下層回路を形成した
後、その積層板の表面を樹脂で平坦化し、その平坦化表
面の上にさらに上層回路を形成するとともに、導体充填
のビアホール（フィルド・ビア）によって下層回路との
導通をとることによって製造することができ、また、こ
のような一連の製造工程を反復することによって、多層
構造の配線板（多層配線基板）を製造することができ
る。しかし、このビルトアップ工法は、１枚の基板の上
に回路を順に積み上げていく方法、すなわち、逐次積層
法を採用しているので、もしも多層配線基板の製造途中
で失敗があると（従来の方法では、例えば、回路の形成
に失敗することがある）、その製造途中の基板全体が不
良となってしまう。すなわち、最終歩留まりは各工程で
の歩留まりの積になり、結果として歩留まりが低下し、
製品コストの増加を甘受しなければならない。
【０００４】上述のような逐次積層法の問題点を回避す
るため、複数の回路基板を一括して積層する技術も開発
され、実際に使用されている。この技術は、一括積層法
と呼ばれるものであって、通常、銅張り積層板ごとに回
路とフィルド・ビアを形成して回路基板を作製した後、
所定の枚数の回路基板を接着剤層を介して積層し、さら
に熱圧着することによって一体化することからなってい
る。しかし、この一括積層法の場合、回路基板の形成
後、そのフィルド・ビアの端面に回路基板の接合用の低
融点金属層を形成することが必要であり、製造工程が煩
雑となるばかりか、製造コストの増加も引き起こされ
る。また、接着剤層を使用すると、上下の回路基板の回
路どうしの電気的接続が、接着剤の流れ込みなどによっ
て阻害される恐れが大きい。
【０００５】上述のような問題点をかかえた従来の一括
積層法のいくつかを参考までに示すと、例えば特開平７
−２４０５８２号公報には、表裏一方の面に形成された
配線とフィルド・ビアとを備えるセラミック製絶縁膜を
２枚以上積層してなる多層配線基板が開示されている。
それぞれの絶縁膜は、接着剤を塗布した後、積層し、一
括して熱圧着せしめられる。
【０００６】また、特開２０００−１３０２３号公報に
は、アラミド不織布に熱硬化性樹脂を含浸し、半硬化し
たものに貫通穴を設け、この貫通穴に導電性ペーストを
充填し、層間絶縁用接着シートを形成する工程と、導電
性ペーストを充填した穴を有する絶縁基材の両面に導体
パターンを設けた内層材を形成する工程と、内層材と層
間絶縁用接着シートを交互に複数枚積層し熱圧着する工
程と、得られた積層体を貫通する貫通穴を設けて外層導
体回路を形成する工程とを含むことを特徴とする多層プ
リント配線板の製造方法が開示されている。
【０００７】また、特開２０００−２６９６４７号公報
には、絶縁性の樹脂基材（例えば、樹脂含浸不織布基
材）と、その一方の表面に形成された導体回路と、それ
を貫通するフィルド・ビアとを備える積層用片面回路基
板の複数枚を順次、コア用片面回路基板に対して接着剤
層を介して積層した後、一度の加圧加熱プレスによって
製造される多層プリント配線板が開示されている。
【０００８】さらに、特開２００１−１５９１３号公報
には、ガラスエポキシ複合材料製の絶縁性基材と、その
一方の表面に形成された導体回路と、それを貫通するフ
ィルド・ビアとを備える片面回路基板の複数枚を積層
し、接着剤を介して一括して加熱・加圧することによっ
て製造される多層プリント配線板が開示されている。
【０００９】さらにまた、特開２００１−１６０６８６
号公報には、それぞれ一方の面に導体層が形成されてな
る第１プリント基板及び第２プリント基板を一括積層し
て多層プリント配線板を製造する方法が開示されてい
る。それぞれのプリント基板には、導体を充填したビア
ホールが形成されている。また、プリント基板どうしの
貼り合わせのため、接着剤が用いられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の技術の問題点を解決して、層数の多い多層配線
基板を高歩留まり及び低コストで簡単にかつ一括して製
造可能な多層配線基板を提供することを目的とする。
【００１１】また、本発明の目的は、上下の回路基板の
回路どうしの電気的接続が良好であり、高い信頼性を示
す多層配線基板を提供することにある。
【００１２】さらに、本発明の目的は、層数の多い多層
配線基板を高歩留まり及び低コストで簡単にかつ一括し
て製造可能な製造方法を提供することにある。
【００１３】さらにまた、本発明の目的は、上下の回路
基板の回路どうしの電気的接続が良好であり、高い信頼
性を示す多層配線基板の製造方法を提供することにあ
る。
【００１４】本発明の上記したような目的やその他の目
的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができ
るであろう。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、その１つの面
において、導体回路を有する複数の絶縁層を積層してな
る多層配線基板において、前記絶縁層の導体回路どうし
が、それらの絶縁層の中間に配置された導体回路を有し
ない絶縁性接続層の導体充填ビアホールを介して電気的
に接続され、かつ前記導体回路の接続面と前記ビアホー
ルの導体の接続面とが、前記接続層の前記ビアホール内
の充填導体と同一であるかもしくは異なる接合導体が前
記絶縁層の前記導体回路の導体に拡散して形成された金
属結合部によって接合されており、そして前記絶縁層の
導体回路以外の領域と前記接続層のビアホール以外の領
域がそれぞれの層を構成する絶縁性樹脂の圧着によって
直接的に接合されていることを特徴とする多層配線基板
にある。
【００１６】また、本発明は、そのもう１つの面におい
て、導体回路を有する複数の絶縁層を積層してなる多層
配線基板を製造する方法において、前記絶縁層の導体回
路どうしを、それらの絶縁層の中間に配置された導体回
路を有しない絶縁性接続層の導体充填ビアホールを介し
て電気的に接続し、かつ、その際、前記導体回路の接続
面と前記ビアホールの導体の接続面とを、前記接続層の
ビアホール内の充填導体と同一であるかもしくは異なる
接合導体を前記絶縁層の前記導体回路の導体に拡散させ
て金属結合部を形成することによって接合すること、及
び前記絶縁層の導体回路以外の領域と前記接続層のビア
ホール以外の領域を、それぞれの層を構成する絶縁性樹
脂の圧着によって直接的に接合すること、を特徴とする
多層配線基板の製造方法にある。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明は、導体回路を有する複数
の絶縁層を積層してなる多層配線基板にある。本発明の
多層配線基板は、したがって、上記しかつ以下に詳細に
説明する特徴的な相違点を除いて、従来の多層配線基板
と同様な基本構成を有することができる。すなわち、多
層配線基板は、複数の絶縁層の積層体からなり、それぞ
れの絶縁層は、基本的に、その片面もしくは両面に導体
回路（例えば、配線、電極など）を有しており、また、
したがって、全体的に見た場合、導体回路は、外層とし
ての他、内層としても含まれる。なお、従来の多層配線
基板では、これらの導体回路を相互に接続するために通
常スルーホールめっきを利用しているが、本発明の多層
配線基板では、スルーホールに起因する不都合を回避す
るため、スルーホールを使用しなくてもすむ。
【００１８】本発明の多層配線基板では、第１に、導体
回路を有する複数の絶縁層（本願では、「回路基板」と
もいう）を一括して積層して多層配線基板を製造する
際、上下の回路基板の間に接続専用の絶縁性シート、す
なわち、導体回路を有しない絶縁性接続層であって、導
体を充填したビアホール（フィルド・ビア）を備えた絶
縁性接続層がサンドイッチされる。したがって、得られ
た多層配線基板では、回路基板の導体回路どうしが、接
続専用シートのフィルド・ビアを介して電気的に接続さ
れる。
【００１９】第２に、本発明の多層配線基板では、導体
回路どうしの接続において、導体回路の接続面とフィル
ド・ビアの導体の接続面とが、単なる密着接合部ではな
くて、フィルド・ビア側の接合導体が導体回路の導体に
拡散して形成された金属結合部（拡散接合部）によって
接合されている。ここで、接合導体は、ビアホール内の
充填導体と同一であってもよく、さもなければ異なって
いてもよい。すなわち、前者の場合には、充填導体その
ものが接合導体である場合などが包含され、後者の場
合、ビアホール内に所定の深さで導体を充填した後、そ
の充填導体の両端にさらに、接合導体を配設した場合な
どが包含される。
【００２０】第３に、本発明の多層配線基板では、回路
基板及び接続用シートがそれぞれ絶縁性の樹脂材料によ
って形成される（換言すると、絶縁性の樹脂材料を基材
あるいは基体として有する）とともに、回路基板の導体
回路以外の領域と接続用シートのフィルド・ビア以外の
領域が、従来の一括積層法とは対照的に、接着剤層を介
さないで直接的に接合されている。ここで使用される基
材樹脂は、したがって、熱圧着時に隣接する基材樹脂と
もども、良好な接着性を発現するものである。
【００２１】第４に、回路基板及び接続用シートは、そ
れぞれ、すでに導体回路、フィルド・ビア等を作りこま
れた独立した前駆体シートの形をとっている。すなわ
ち、これらの基板要素は、さらなる加工工程を経ること
なく、直ちに多層配線基板の製造に利用することができ
る。多層配線基板の製造には、回路基板及び接続用シー
トの複数枚を予め定められた順序で積層し、一括して熱
圧着することからなる一括積層法を有利に利用すること
ができる。
【００２２】従来のものとは相違して上述のような特徴
的な相違点を有する本発明の多層配線基板において、第
１の基板要素である導体回路付きの絶縁層、すなわち、
回路基板は、通常、従来の回路基板と同様に、絶縁性の
基材と、その少なくとも一方の面に設けられた導体回路
と、内部に導体を充填したビアホール（フィルド・ビ
ア；スタッド・ビアともいう）とを備えている。
【００２３】絶縁性の基材は、好ましくは、熱圧着時に
接着力を発現できる樹脂材料からなる。適当な基材樹脂
は、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の両方を包含し、多
層配線基板の構造や製造条件などによって使い分けるこ
とができる。熱可塑性の樹脂は、以下に列挙するものに
限定されるわけではないけれども、ポリアミド樹脂、フ
ッ素系樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリフェニレンエー
テル樹脂などが好ましい。熱可塑性樹脂は、再加熱が可
能であるので、製造途中で失敗があっても、やり直しが
容易に可能である。一方、熱硬化性の樹脂は、以下に列
挙するものに限定されるわけではないけれども、ポリイ
ミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが好まし
い。熱硬化性樹脂は、接着力が大であるという特徴を有
する。なお、基材樹脂は、本発明の作用効果に悪影響が
でないのであるならば、必要に応じて、不織布などの強
化材を併用したり、充填材などの添加剤を配合してもよ
い。
【００２４】本発明の場合、使用する基材樹脂そのもの
に接着効果があるので、接着剤を使用しなくてもよく、
したがって、従来の方法に比較してはるかに簡単にそし
て確実に、回路基板と接続用シートの接合が可能であ
る。また、両者の導体接続部位に接着剤層が介在するよ
うな不都合がないので、接続信頼性も高い。製造コス
ト、リードタイムともに、改善が可能である。
【００２５】絶縁性の基材は、多層配線基板の構成（厚
さ、積層数など）に応じていろいろな厚さで使用するこ
とができる。絶縁性の基材の厚さは、通常、約０．０３
〜３ｍｍである。
【００２６】絶縁性の基材には、その片面もしくは両面
に導体回路が設けられる。導体回路は、回路基板におい
て一般的なように、配線、電極、ランド、端子、シール
ドパターンなどを包含する。また、導体回路は、回路基
板の製造において一般的な技法を使用して形成すること
ができる。例えば、片面もしくは両面銅張り積層板を用
意して、その銅箔の部分を選択的にパターニングして導
体回路を有利に形成することができる。別法によれば、
基材の表面に導体金属を選択的にめっきするかもしくは
そのような導体金属を全面的にめっきした後、不要部分
を選択的に除去することによって、導体回路を形成する
こともできる。必要ならば、例えば蒸着などの、めっき
以外の薄膜形成法を導体回路の形成に使用してもよい。
導体回路の形成に適当な導体金属は、以下に列挙するも
のに限定されるわけではないけれども、銅、アルミニウ
ム、金、白金、銀などの低抵抗の金属やその合金であ
る。導体回路は、通常、上述のような低抵抗の導体金属
の１層の箔もしくはめっきからなるが、必要ならば、２
層もしくはそれ以上の複合構造であってもよい。
【００２７】導体回路の厚さは、その形成条件や回路基
板の構成などに応じて広く変更することができるけれど
も、例えば銅箔由来の導体回路の場合、通常、約１〜２
００μｍである。
【００２８】本発明の回路基板では、導体回路に組み合
わせて、その導体回路を他の導体回路等と電気的に接続
し、導通をとるための導体充填ビアホール（フィルド・
ビア）が備えられる。フィルド・ビアは、通常、常法に
従って形成することができる。例えば、用意した基材の
所定の場所にレーザ・ドリリングなどによってビアホー
ルを形成した後、それぞれのビアホールに適当な導体を
充填することによって、フィルド・ビアを形成すること
ができる。ビアホールの口径（ビア径）は、広い範囲で
変更することができるけれども、通常、約１０〜２００
μｍであり、好ましくは、約４０〜１２０μｍである。
【００２９】フィルド・ビアの形成には、回路基板の製
造で一般的に使用されているようないろいろな導体金属
を使用することができる。適当な導体金属としては、以
下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、
銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、錫、鉛、タング
ステン、白金属金属、インジウム、ビスマスなど、ある
いはその合金を挙げることができる。また、場合によっ
ては、以下に説明する接続用シートで金属結合部の形成
に使用されるろう材又ははんだ材を導体金属として使用
してもよい。これらの導体金属は、めっき、ボールの供
給、印刷（例えば、スクリーン印刷）などによってスル
ーホールに充填できるが、必要ならば、その他の充填方
法を使用してもよい。いずれにしても、スルーホールに
導体を充填することによって、得られる多層配線基板の
品質、特性等の低下を効果的に防止することができる。
なぜなら、スルーホールがそのままの状態の場合、接合
面に空間ができることとなり、熱ストレスに対する強度
の低下や、接合面積の減少による抵抗の増加といった不
都合が発生するからである。
【００３０】本発明の回路基板では、フィルド・ビアの
形成に用いられる導体金属は、導通部の形成に加えて、
導体回路の形成にも有利に利用することができる。すな
わち、スルーホールの充填を終え、その末端から基材の
表面に所定の厚さで延在した状態で導体金属を充填した
後、基材表面上の薄膜状の導体金属を選択的に除去する
ことによって、導体回路を所望のパターンで得ることが
できる。このような場合に、基材表面上の薄膜状の導体
金属の厚さは、回路基板の設計事項などによって広く変
更することができるけれども、通常、約１〜５０μｍで
ある。
【００３１】回路基板は、基本的には上記したような構
成を有すればよいが、必要に応じて、従来の回路基板で
行われているようにして、但し本発明の作用効果に悪影
響を与えない範囲内で、任意の変更や部品の追加を施す
ことができる。
【００３２】第２の基板要素である、導体回路を有しな
い絶縁性接続層、すなわち、接続用シートは、通常、絶
縁性の基材と、内部に導体を充填したビアホール（フィ
ルド・ビア）とを備えている。
【００３３】絶縁性の基材は、前記した回路基板の場合
と同様に、熱圧着時に接着力を発現できる樹脂材料から
なることが好ましく、したがって、多層配線基板の構造
や製造条件などによって使い分けることができるが、熱
可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の両方を包含する。熱可塑
性の樹脂は、ポリアミド樹脂、フッ素系樹脂、ポリブタ
ジエン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などが好まし
く、また、熱硬化性の樹脂は、ポリイミド樹脂、エポキ
シ樹脂、フェノール樹脂などが好ましい。これらの樹脂
の接着力の効果は、前記した通りである。
【００３４】絶縁性の基材は、多層配線基板の構成（厚
さ、積層数など）に応じていろいろな厚さで使用するこ
とができる。絶縁性の基材の厚さは、通常、約０．０３
〜１ｍｍである。
【００３５】接続用シートにおいて、その基材に設けら
れらものであって、内部に導体を充填したビアホール
（フィルド・ビア）は、接続用シートをサンドイッチし
た上下の回路基板の導体回路どうしの導通をとるための
ものである。この接続用シートのフィルド・ビアも、基
本的には、上記した回路基板のフィルド・ビアと同様、
通常、常法に従って形成することができる。例えば、用
意した基材の所定の場所にレーザ・ドリリングなどによ
ってビアホールを形成した後、それぞれのビアホールに
適当な導体を充填することによって、フィルド・ビアを
形成することができる。ビア径は、広い範囲で変更する
ことができるけれども、通常、約１０〜２００μｍであ
り、好ましくは、約４０〜１２０μｍである。
【００３６】フィルド・ビアの形成には、回路基板の製
造で一般的に使用されているようないろいろな導体金属
を使用することができる。適当な導体金属としては、以
下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、
銅、金、銀、白金属金属、ニッケル、アルミニウム、
錫、鉛、タングステン、インジウム、ビスマスなど、あ
るいはその合金を挙げることができる。また、場合によ
っては、金属結合部の形成に使用されるろう材又ははん
だ材を導体金属として使用してもよい。これらの導体金
属は、めっき、ボールの供給、印刷（例えば、スクリー
ン印刷）などによってスルーホールに充填できるが、必
要ならば、その他の充填方法を使用してもよい。
【００３７】上記したような接続用シートにおいて、そ
のフィルド・ビアは、導体回路の接続面と前記ビアホー
ルの導体の接続面との強固な接合を得るため、その充填
導体の両端部がそれに隣接する導体回路の導体とともに
金属結合部を形成している。金属結合部は、フィルド・
ビアの導体が、熱圧着工程で加えられる高温によって導
体回路の導体中に拡散していった結果として形成された
合金層であり、したがって、拡散接合部とも言うことが
できる。金属結合部が多層配線基板に導入された結果、
低抵抗及び高信頼性を容易に実現できる。なお、ここで
金属結合部の形成に関与し得る導体は、特に、接合導体
と呼ぶ。
【００３８】金属結合部の形成に関与し得る接合導体
は、フィルド・ビアの充填導体と同一であってもよく、
異なるものであってもよい。すなわち、フィルド・ビア
内の充填導体は、それ全体が接合導体であってもよく、
さもなければ、その充填導体の一部が接合導体であって
もよい。後者の場合、例えば、フィルド・ビアの両端面
の部分、すなわち、フィルド・ビアのうち接続用シート
の表面近傍の部分が接合導体からなることができる。
【００３９】本発明の実施において、いろいろな導体を
接合導体として使用することができる。適当な接合導体
は、比較的に低い温度でも回路基板の導体に拡散して良
好な合金層を形成することのできるもの、好ましくは低
融点のろう材又ははんだ材である。適当な接合導体とし
ては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけ
れども、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｕ、
Ａｇ等の導体金属、あるいはその合金を挙げることがで
きる。とりわけ有利に使用することのできる接合導体
は、例えば、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｐｂ、Ａｇ−Ｓ
ｎなどである。
【００４０】上記したような接合導体としてのろう材又
ははんだ材は、通常、めっき、ボールの供給、印刷（例
えば、スクリーン印刷）などによってスルーホールに充
填できるが、必要ならば、その他の充填方法を使用して
もよい。例えば、スルーホールに必要量のはんだボール
を埋め込む方法や、はんだペーストを充填する方法を採
用できる。ただし、はんだペーストを充填する方法の場
合、積層前にリフロー工程を設けることが必要となろ
う。また、フィルド・ビアの端面に部分的に施すような
場合には、コーティングなどの技法を有利に使用するこ
とができる。いずれの方法も、コストダウンとリードタ
イムの短縮、歩留まりの向上に寄与できる。
【００４１】接続用シートは、基本的には上記したよう
な構成を有すればよいが、必要に応じて、任意の変更や
部品等の追加を施すことができる。しかし、いずれの変
更や追加も本発明の作用効果に悪影響を与えるものであ
ってはならない。
【００４２】本発明の多層配線基板は、好ましくは、回
路基板及び接続用シートを、それぞれ、すでに導体回路
等を作りこまれた前駆体シートの形で独立して作製した
後、それらの前駆体シートの複数枚を予め定められた順
序で積層し、一括して熱圧着したものである。
【００４３】回路基板及び接続用シートは、すでにそれ
ぞれが完成品の状態にあるので、取り扱い性や保管性が
非常に良好である。したがって、通常、適当な容器に収
納して保管し、現場まで運搬することができ、途中にお
ける破損の問題も回避できる。また、取り扱い性が良好
であり、接着剤を使用する必要もないので、積層工程な
どもスムーズに容易に実施することができる。
【００４４】積層体の一括熱圧着工程は、常法に従って
行うことができる。例えば、熱圧着装置は、内部を気密
に保つことができるチャンバー内に、積層体を挟んで加
圧するための上下２枚の加圧プレートや、それらの加圧
プレートを所定の温度まで加熱するためのヒーターなど
を装備したものを用意する。チャンバーには、窒素ガス
などの不活性雰囲気を充満させる。加熱温度の調整のた
め、温度センサなども配備する。このような製造装置を
使用して、例えば、加熱温度は、通常、約２００〜３５
０℃であり、また、その際の圧力は、通常、約３０ｋｇ
・ｆ／ｃｍ２である。もちろん、熱圧着の温度、圧力及
び時間は、必要に応じて適宜変更することができる。
【００４５】本発明はまた、導体回路を有する複数の絶
縁層を積層してなる本発明の多層配線基板を製造する方
法にある。
【００４６】本発明の多層配線基板の製造方法は、上記
の説明から理解できるように、絶縁層の導体回路どうし
を、それらの絶縁層の中間に配置された導体回路を有し
ない絶縁性接続層の導体充填ビアホールを介して電気的
に接続し、かつ、その際、導体回路の接続面とビアホー
ルの導体の接続面とを、接続層のビアホール内の充填導
体と同一であるかもしくは異なる接合導体を絶縁層の導
体回路の導体に拡散させて金属結合部を形成することに
よって接合すること、及び絶縁層の導体回路以外の領域
と接続層のビアホール以外の領域を、それぞれの層を構
成する絶縁性樹脂の圧着によって直接的に接合するこ
と、を特徴とする。
【００４７】本発明はまた、多層配線基板及びその製造
方法に加えて、１枚の接続用シートを使用して、上下２
層の回路基板を一体化し、かつ電気的に接続する方法、
及びそれによって得られた多層配線基板、回路基板とは
独立して製造されるものであって、単独でハンドリング
可能であり、かつ必要に応じて容器、フレーム等に収納
して保管及び搬送可能な、多層配線基板の製造のための
接続用シート及びその製造方法、なども提供される。
【００４８】本発明によれば、接続専用の中間シート
（絶縁性接続層）を回路基板間に介在させ、しかもその
中間シートを両面接続可能な構造としたので、材料費の
削減を図ることができ、また、中間シートは独立して製
造できるので、歩留まりやリードタイムに悪影響を与え
ることもない。
【００４９】接続用シート及び回路基板を完成品の形で
用意した後、一括積層工程に移行することができるの
で、付加価値の少ない積層前の段階で不良品の選別が可
能であり、コストの低減を図ることができる。さらに、
一括積層工程では、不良品選別後の接続用シート及び回
路基板を使用するので、歩留まりが非常によく、また、
層数が増加すればするほど、逐次積層法とのメリット
（工数、歩留まり、コスト等）の差が大きくなる。
【００５０】金属結合部は、スルーホールに充填した低
融点金属で形成することも、あるいはスルーホールに充
填した低抵抗材にコーティングした低融点金属層で形成
することも可能である。また、かかる低融点金属の供給
手段は、めっき、ボールの充填、印刷を初めとして多く
のオプションが選択可能である。これらのことも、コス
トダウン、リードタイムの短縮、そして歩留まりの向上
に寄与できる。さらに加えて、完全な金属で接続を達成
しているので、導電性ペーストなどを層間接続材料とし
て使用した場合に比較して、接続信頼性及び導電性の面
で有利である。
【００５１】金属結合部の形成において、採用し得るオ
プションが多く、かつ独立して形成可能であるため、金
属結合部のボリュームコントロールがよりシビアにでき
る。従来より、低融点金属又はその合金のボリュームの
ばらつきは、強度や拡散量のばらつきに起因する信頼性
の低下やその他の問題を引き起こしていたことを考える
と、金属結合部のボリュームコントロールがシビアにで
きるということは、注目に値する。
【００５２】ボリュームコントロールと同様に、金属結
合部の組織の均一化もより高い次元で実現できる。その
ため、接合導体をより均一に拡散させることができ、結
果として高い信頼性を確保することが可能になる。
【００５３】接続用シートは、単独で取り扱いが可能で
ある。膜厚及び重量が小さく、表面に回路もないので、
取り扱い用の型枠等の冶具さえ作成すれば、基板そのも
のを扱うよりもはるかに負荷が小さい。
【００５４】接続用シートの絶縁性基材（樹脂）そのも
のに接着効果があり、接着剤を使用しなくてもよいの
で、接着剤を併用した従来の方法に比較してはるかに簡
単に、そして確実に、回路基板どうしの接合が可能であ
る。また、接着剤が金属結合部の上にはない構造となっ
ているので、接合の信頼性も高い。加えて、コスト及び
リードタイムの両方を改善できる。特に、熱圧着後、金
属結合部に由来する接合効果と、基材樹脂どうしの接着
に由来する接合効果が同時に得られるという点が重要で
ある。
【００５５】接続用シートは、回路基板とは独立して作
製し、かつ供給されるので、多層配線基板内における絶
縁性接続層の厚さやそのフィルド・ビア及び金属結合部
の厚さの管理をシビアに行うことができる。
【００５６】絶縁性接続層を使用することにより、回路
基板（銅張り基板）の使用枚数を少なくできる。接続層
の使用分のコストは加算されるが、回路基板よりもはる
かに低価格であるので、全体的なコストの低減を図るこ
とができる。
【００５７】多層配線基板の層間接続構造において、ス
ルーホールを使用することは、基本的に必要ない。スル
ーホールの省略により、高密度化や、高周波特性の改善
が可能となる。また、スルーホールのめっき工程も省略
できるので、コストの低減を図ることができる。また、
めっき処理をしないことにより、表面回路部の銅箔厚を
薄くすることができ、よって、回路パターンの高密度化
及び軽量化に有利である。
【００５８】
【実施例】引き続いて、本発明を添付の図面を参照しな
がらその実施例について説明する。なお、本発明は、こ
れらの実施例によって限定されるものでないことは言う
までもない。
【００５９】図１は、本発明の多層配線基板の好ましい
一例を示した断面図であり、また、図２は、図１に示し
た多層配線基板を分解して示した断面図である。
【００６０】図示の多層配線基板３０は、５層構造を有
しており、上から順に、回路基板Ｌ１、接続用シートＬ
２、回路基板Ｌ３、接続用シートＬ４、そして回路基板
Ｌ５である。この多層配線基板３０は、回路基板の間に
接続用シートをサンドイッチするように積層した後、一
括して熱圧着することによって製造されたものである。
【００６１】回路基板Ｌ１、Ｌ３及びＬ５は、すでに完
成品の状態にあり、性能試験にも合格している。これら
の回路基板は、常用の回路基板と同様な構成を有してい
る。すなわち、それぞれの回路基板は、樹脂基材（ここ
では、ポリイミド樹脂）からなる絶縁層１と、それを貫
通して形成されたビアホールに充填された低抵抗の導体
（ここでは、銅めっき）５と、基材の表裏両面に予め定
められたパターンで形成された低抵抗金属からなる導体
回路（ここでは、銅配線）６及び７を有している。な
お、図示の例は一例であり、フィルド・ビア５や導体回
路６及び７の配置は、多層配線基板の構造などに応じて
任意に変更可能である。
【００６２】接続用シートＬ２及びＬ４も、回路基板と
同様にすでに完成品の状態にあり、性能試験にも合格し
ている。これらの接続用シートは、それぞれ、樹脂基材
（ここでは、ポリイミド樹脂）からなる絶縁性の接続層
１１と、それを貫通して形成されたビアホールに充填さ
れた接合導体１５とを有している。接続用シートは、接
続専用に用いられる中間シートであるので、回路基板と
は異なって、導体回路やそれに類する部品を有していな
い。接合導体１５は、比較的に低い温度でも回路基板の
導体（金属）に拡散して良好な合金層を形成可能な金属
又は合金の中から好適なものが選択される。図示の例で
は、Ｓｎめっき層である。なお、図示の例は一例であ
り、接合導体１５の配置は、回路基板のフィルド・ビア
５や導体回路６及び７の配置状況に応じて任意に変更可
能である。
【００６３】図示の多層配線基板３０は、それを斜視図
で模式的に示すと、図３のようになる。配線基板３０の
表面に導体回路７が、予め定められたパターンで形成さ
れていることが理解されるであろう。また、図４は、図
１に示した多層配線基板３０の回路基板１０の外観を模
式的に示した斜視図である。絶縁層１は、その表面部分
に予め定められたパターンで形成された導体回路７を有
している。さらに、図５は、図１に示した多層配線基板
３０の接続用シート２０を模式的に示した斜視図であ
る。絶縁性接続層１１は、それを貫通して埋め込まれ、
端部が突き出た接合導体１５を有している。
【００６４】再び図１を参照すると、多層配線基板３０
では、回路基板Ｌ１、Ｌ３及びＬ５の導体回路６及び７
どうしが、それらの回路基板の中間に配置された、導体
回路を有しない接続用シートのフィルド・ビア（導体充
填ビアホール）１５を介して電気的に接続されている。
【００６５】ここで重要なことは、多層配線基板３０に
おける電気的接続は、図８に拡大して説明するように、
回路基板の導体回路６又は７の接続面と接続用シートの
フィルド・ビア１５の接続面とが、フィルド・ビア１５
の接合導体が導体回路６又は７の導体に拡散して形成さ
れた合金からなる金属結合部（拡散接合部）１６によっ
て強固に接合されていることである。金属結合部１６
は、良好な電気的接続を保証するばかりでなく、金属間
の結合（合金）からなるために、結合強度が非常に強
く、多層配線基板３０の一体化に優れている。さらに
は、導体回路間の良好な電気的接続が可能となったの
で、もはやスルーホールの形成が不要となり、高密度
化、高周波特性の改善等が可能となる。もちろん、所望
ならば、本発明の作用効果に悪影響が出ない範囲で、ス
ルーホールを加工してもよい。
【００６６】また、図示の多層配線基板３０の場合、相
隣接する回路基板と接続用シートでは、回路基板の導体
回路６及び７以外の領域と、接続用シートのフィルド・
ビア１５以外の領域が、回路基板及び接続用シートの基
材を構成する絶縁性樹脂の圧着によって直接的に接合さ
れている。これは、基材として使用する絶縁性樹脂その
ものの特性に由来して、熱圧着時に適度の接着力が発生
しているからである。このような接着力があるため、回
路基板と接続用シートの接続のため、接着剤層を介在さ
せることは不要である。さらに、金属結合部に由来する
機械的結合と基材樹脂間の接着力が相乗的に作用するの
で、多層配線基板３０では、きわめて良好な積層状態が
得られる。
【００６７】多層配線基板３０において、その回路基板
１０及び接続用シート２０は、それぞれ、いろいろな技
法に従って製造することができる。
【００６８】例えば、図１に示した多層配線基板３０の
回路基板Ｌ１は、図６に順を追って示す製造工程で有利
に製造することができる。
【００６９】まず、図６の工程（Ａ）に示すように、両
面銅張り積層板を絶縁層１として用意する。この絶縁層
１は、樹脂基材１と、その表裏両面に張られた銅箔２及
び３からなる。樹脂基材１は、約１ｍｍの厚さを有して
いる。樹脂基材１は、ここではポリイミド樹脂を使用し
たが、熱可塑性・熱硬化性樹脂のいずれであってもよ
い。また、銅箔２及び３は、約２０μｍの厚さを有して
いる。
【００７０】次いで、図６の工程（Ｂ）に示すように、
銅箔３の側から樹脂基材１にビアホール４を開孔する。
ビア径は、約５０μｍである。レーザードリリングを開
孔手段として有利に使用することができる。
【００７１】ビアホールの形成後、図６の工程（Ｃ）に
示すように、ビアホールを充填するとともに、銅箔３の
表面を被覆するように、銅めっき５を施す。銅めっき５
は、無電解めっきによって有利に形成することができ
る。なお、銅箔３の上に形成された銅めっき５の厚さ
は、約１０μｍである。
【００７２】引き続いて、図６の工程（Ｄ）に示すよう
に、導体回路（銅配線）６及び７をパターニングする。
パターニングは、サブトラクティブ法を使用して、銅箔
２及び銅めっき５の不要部分をエッチングによって溶解
除去することによって行ったけれども、所望なら、アデ
ィティブ法やその他の手法を使用してもよい。目的とす
る回路基板１０が得られる。
【００７３】また、図１に示した多層配線基板３０の接
続用シートＬ２は、例えば、図７に順を追って示す製造
工程で有利に製造することができる。
【００７４】まず、図７の工程（Ａ）に示すように、片
面銅張り積層板を絶縁性接続層１１として用意する。こ
の接続層１１は、樹脂基材１１と、その片面に張られた
銅箔１２からなる。樹脂基材１１は、約０．５ｍｍの厚
さを有している。樹脂基材１１は、ここではポリイミド
樹脂を使用したが、先に説明した回路基板の場合と同様
に、熱可塑性・熱硬化性樹脂のいずれであってもよい。
銅箔１２の厚さは、約２０μｍである。
【００７５】次いで、図７の工程（Ｂ）に示すように、
銅箔１２を有しない側から樹脂基材１１にビアホール１
４を開孔する。ビア径は、約５０μｍである。炭酸ガス
レーザーを使用したドリリングを開孔手段として有利に
使用することができる。
【００７６】ビアホールの形成後、図７の工程（Ｃ）に
示すように、銅箔１２を樹脂基材１１から剥離する。な
お、この剥離工程は、引き続いて行う接合導体の充填の
完了後に実施してもよい。また、別法によれば、銅箔１
２の部分から電気を供給し、電解めっきで接合導体を充
填し、その後で銅箔１２を剥離してもよい。
【００７７】最後に、図７の工程（Ｄ）に示すように、
接合導体１５で樹脂基材１１のビアホールを充填する。
接合導体１５としては、低融点のろう材又ははんだ材が
使用できる。ここでは、Ｓｎを接合導体１５として使用
し、そのめっきによってビアホールを充填した。その
際、接合導体１５の端部を基材１１の表面からすこし突
き出させた。目的とする接続用シート２０が得られる。
【００７８】以上、本発明をその好ましい実施の形態及
び実施例を参照して詳細に説明した。最後に、本発明の
容易な理解のために好ましい態様を整理すると、次の通
りである。 （付記１） 導体回路を有する複数の絶縁層を積層して
なる多層配線基板において、前記絶縁層の導体回路どう
しが、それらの絶縁層の中間に配置された導体回路を有
しない絶縁性接続層の導体充填ビアホールを介して電気
的に接続され、かつ前記導体回路の接続面と前記ビアホ
ールの導体の接続面とが、前記接続層の前記ビアホール
内の充填導体と同一であるかもしくは異なる接合導体が
前記絶縁層の前記導体回路の導体に拡散して形成された
金属結合部によって接合されており、そして前記絶縁層
の導体回路以外の領域と前記接続層のビアホール以外の
領域がそれぞれの層を構成する絶縁性樹脂の圧着によっ
て直接的に接合されていることを特徴とする多層配線基
板。 （付記２） 前記導体充填ビアホールにおいて、その充
填導体とは異なる前記接合導体が、前記ビアホール内の
前記充填導体の両端面にさらに配設されていることを特
徴とする付記１に記載の多層配線基板。 （付記３） 前記絶縁層の導体回路どうしを接続したス
ルーホールを有しないことを特徴とする付記１又は２に
記載の多層配線基板。 （付記４） 前記導体回路の接続面と前記ビアホールの
導体の接続面を接続した接着剤層を有しないことを特徴
とする付記１〜３のいずれか１項に記載の多層配線基
板。 （付記５） 前記絶縁層及び前記接続層が、それぞれ、
すでに導体回路等を作りこまれた独立した前駆体シート
の形をとり、かつ該多層配線基板が、前記前駆体シート
の複数枚を予め定められた順序で積層し、一括して熱圧
着することによって形成されたものであることを特徴と
する付記１〜４のいずれか１項に記載の多層配線基板。 （付記６） 前記導体回路が、銅、アルミニウム、金、
白金、銀及びその合金からなる群から選択された低抵抗
の導体金属の少なくとも１層の箔もしくはめっきからな
ることを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載の
多層配線基板。 （付記７） 前記導体充填ビアホールの前記接合導体
が、低融点のろう材又ははんだ材からなることを特徴と
する付記１〜６のいずれか１項に記載の多層配線基板。 （付記８） 前記ろう材又ははんだ材が、Ｓｎ、Ｂｉ、
Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｕ、Ａｇ及びその合金から
なる群から選択された導体金属からなることを特徴とす
る付記７に記載の多層配線基板。 （付記９） 前記ろう材又ははんだ材が、Ｓｎ、Ｓｎ−
Ｃｕ、Ｓｎ−Ｐｂ又はＡｇ−Ｓｎからなることを特徴と
する付記８に記載の多層配線基板。 （付記１０） 前記絶縁性の樹脂が、熱可塑性の樹脂で
あることを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載
の多層配線基板。 （付記１１） 前記熱可塑性の樹脂が、ポリアミド樹
脂、フッ素系樹脂、ポリブタジエン樹脂又はポリフェニ
レンエーテル樹脂であることを特徴とする付記１０に記
載の多層配線基板。 （付記１２） 前記絶縁性の樹脂が、熱硬化性の樹脂で
あることを特徴とする付記１〜９のいずれか１項に記載
の多層配線基板。 （付記１３） 前記熱硬化性の樹脂が、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂であることを特徴
とする付記１２に記載の多層配線基板。 （付記１４） 導体回路を有する複数の絶縁層を積層し
てなる多層配線基板を製造する方法において、前記絶縁
層の導体回路どうしを、それらの絶縁層の中間に配置さ
れた導体回路を有しない絶縁性接続層の導体充填ビアホ
ールを介して電気的に接続し、かつ、その際、前記導体
回路の接続面と前記ビアホールの導体の接続面とを、前
記接続層のビアホール内の充填導体と同一であるかもし
くは異なる接合導体を前記絶縁層の前記導体回路の導体
に拡散させて金属結合部を形成することによって接合す
ること、及び前記絶縁層の導体回路以外の領域と前記接
続層のビアホール以外の領域を、それぞれの層を構成す
る絶縁性樹脂の圧着によって直接的に接合すること、を
特徴とする多層配線基板の製造方法。 （付記１５） 前記絶縁層において、その所定の部位に
ビアホールを形成した後、それぞれのビアホールに導体
を充填し、前記ビアホール内の前記充填導体の両端面に
さらに前記接合導体を配設することを特徴とする付記１
４に記載の多層配線基板の製造方法。 （付記１６） 前記絶縁層及び前記接続層を、それぞ
れ、すでに導体回路等を作りこまれた前駆体シートの形
で独立して作製した後、それらの前駆体シートの複数枚
を予め定められた順序で積層し、一括して熱圧着するこ
とを特徴とする付記１４又は１５に記載の多層配線基板
の製造方法。 （付記１７） 前記導体回路を、銅、アルミニウム、
金、白金、銀及びその合金からなる群から選択された低
抵抗の導体金属の少なくとも１層の箔もしくはめっきか
ら形成することを特徴とする付記１４〜１６のいずれか
１項に記載の多層配線基板の製造方法。 （付記１８） 前記導体充填ビアホールの前記接合導体
を、低融点のろう材又ははんだ材から選択することを特
徴とする付記１４〜１７のいずれか１項に記載の多層配
線基板の製造方法。 （付記１９） 前記ろう材又ははんだ材が、Ｓｎ、Ｂ
ｉ、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ａｕ、Ａｇ及びその合金
からなる群から選択された導体金属からなることを特徴
とする付記１８に記載の多層配線基板の製造方法。 （付記２０） 前記ろう材又ははんだ材が、Ｓｎ、Ｓｎ
−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｐｂ又はＡｇ−Ｓｎからなることを特徴
とする付記１９に記載の多層配線基板の製造方法。 （付記２１） 前記絶縁性の樹脂が、熱可塑性の樹脂で
あることを特徴とする付記１４〜２０のいずれか１項に
記載の多層配線基板の製造方法。 （付記２２） 前記熱可塑性の樹脂が、ポリアミド樹
脂、フッ素系樹脂、ポリブタジエン樹脂又はポリフェニ
レンエーテル樹脂であることを特徴とする付記２１に記
載の多層配線基板の製造方法。 （付記２３） 前記絶縁性の樹脂が、熱硬化性の樹脂で
あることを特徴とする付記１４〜２０のいずれか１項に
記載の多層配線基板の製造方法。 （付記２４） 前記熱硬化性の樹脂が、ポリイミド樹
脂、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂であることを特徴
とする付記２３に記載の多層配線基板の製造方法。
【００７９】
【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明に
よれば、回路基板の積層数が多いにもかかわらず、高歩
留まり及び低コストで簡単にかつ一括して多層配線基板
を製造することができる。
【００８０】また、本発明によれば、接着剤層を接続手
段として使用しないばかりか、回路基板の導体と接合導
体の合金化により機械的及び電気的接続を行っているの
で、上下の回路基板の回路どうしの電気的接続が良好で
あり、高い信頼性を示す多層配線基板を製造することが
できる。
【００８１】さらに、本発明によれば、回路基板とそれ
らの中間に介在させた接続専用の接続層とが強固に接合
可能であるので、導体部分の機械的接続効果とも組み合
わさって、より大きな接続強度を達成することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の好ましい一例を示した
断面図である。
【図２】図１に示した多層配線基板を分解して示した断
面図である。
【図３】図１に示した多層配線基板の外観を模式的に示
した斜視図である。
【図４】図１に示した多層配線基板の回路基板の外観を
模式的に示した斜視図である。
【図５】図１に示した多層配線基板の接続専用シートを
模式的に示した斜視図である。
【図６】図１に示した多層配線基板の回路基板の製造工
程を順を追って示した断面図である。
【図７】図１に示した多層配線基板の接続専用シートの
製造工程を順を追って示した断面図である。
【図８】図１に示した多層配線基板において導体回路の
導体と接合導体によって形成された金属接合部の状態を
模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１…絶縁層 ２…銅箔 ３…銅箔 ４…ビアホール ５…銅めっき ６…導体回路（銅配線） ７…導体回路（銅配線） １０…回路基板 １１…絶縁性接続層 １２…銅箔 １４…ビアホール １５…導体（低融点金属材） １６…金属結合部 ２０…接続用シート ３０…多層配線基板
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/40 Ｈ０１Ｌ 23/12 Ｎ (72)発明者 前原 靖友 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 5E317 AA27 BB03 BB11 BB12 CC31 CC52 CD21 CD31 GG16 5E346 AA06 AA12 AA15 AA35 AA38 AA43 BB01 BB16 CC02 CC08 CC10 CC32 DD02 DD32 EE02 EE06 EE07 EE09 FF07 FF08 FF35 FF36 GG22 GG28 HH07 HH33

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導体回路を有する複数の絶縁層を積層し
    てなる多層配線基板において、 前記絶縁層の導体回路どうしが、それらの絶縁層の中間
    に配置された導体回路を有しない絶縁性接続層の導体充
    填ビアホールを介して電気的に接続され、かつ前記導体
    回路の接続面と前記ビアホールの導体の接続面とが、前
    記接続層の前記ビアホール内の充填導体と同一であるか
    もしくは異なる接合導体が前記絶縁層の前記導体回路の
    導体に拡散して形成された金属結合部によって接合され
    ており、そして前記絶縁層の導体回路以外の領域と前記
    接続層のビアホール以外の領域がそれぞれの層を構成す
    る絶縁性樹脂の圧着によって直接的に接合されているこ
    とを特徴とする多層配線基板。
  2. 【請求項２】 前記絶縁層及び前記接続層が、それぞ
    れ、すでに導体回路等を作りこまれた独立した前駆体シ
    ートの形をとり、かつ該多層配線基板が、前記前駆体シ
    ートの複数枚を予め定められた順序で積層し、一括して
    熱圧着することによって形成されたものであることを特
    徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
  3. 【請求項３】 前記導体充填ビアホールの前記接合導体
    が、低融点のろう材又ははんだ材からなることを特徴と
    する請求項１又は２に記載の多層配線基板。
  4. 【請求項４】 導体回路を有する複数の絶縁層を積層し
    てなる多層配線基板を製造する方法において、 前記絶縁層の導体回路どうしを、それらの絶縁層の中間
    に配置された導体回路を有しない絶縁性接続層の導体充
    填ビアホールを介して電気的に接続し、かつ、その際、 前記導体回路の接続面と前記ビアホールの導体の接続面
    とを、前記接続層のビアホール内の充填導体と同一であ
    るかもしくは異なる接合導体を前記絶縁層の前記導体回
    路の導体に拡散させて金属結合部を形成することによっ
    て接合すること、及び前記絶縁層の導体回路以外の領域
    と前記接続層のビアホール以外の領域を、それぞれの層
    を構成する絶縁性樹脂の圧着によって直接的に接合する
    こと、を特徴とする多層配線基板の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記絶縁層及び前記接続層を、それぞ
    れ、すでに導体回路等を作りこまれた前駆体シートの形
    で独立して作製した後、それらの前駆体シートの複数枚
    を予め定められた順序で積層し、一括して熱圧着するこ
    とを特徴とする請求項４に記載の多層配線基板の製造方
    法。
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