JP2011108716A - Resin circuit board, method of manufacturing the same, and conductive paste - Google Patents
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Description
この発明は、樹脂回路基板およびその製造方法ならびに樹脂回路基板の製造のために用いられる導電性ペーストに関するもので、特に、樹脂回路基板に備える面内導体パターンと層間導体パターンとの接続部分の電気特性の安定化および信頼性の向上を図るための改良に関するものである。 The present invention relates to a resin circuit board, a method for manufacturing the same, and a conductive paste used for manufacturing the resin circuit board, and in particular, the electrical connection portion between the in-plane conductor pattern and the interlayer conductor pattern provided on the resin circuit board. The present invention relates to improvements for stabilizing characteristics and improving reliability.
カーナビゲーションシステムやデジタルコンパクトカメラなど、各種電子機器に用いられる回路基板として、熱可塑性樹脂シートを積層してなる樹脂多層回路基板が知られている。熱可塑性樹脂のなかでも、液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer：ＬＣＰ）は、耐熱性が高く、吸水性が小さいため、電気特性（特に高周波特性）に優れた多層回路基板材料として注目を浴びている。 As a circuit board used for various electronic devices such as a car navigation system and a digital compact camera, a resin multilayer circuit board formed by laminating a thermoplastic resin sheet is known. Among thermoplastic resins, liquid crystal polymer (LCP) is attracting attention as a multilayer circuit board material having excellent electrical characteristics (particularly high frequency characteristics) because of its high heat resistance and low water absorption.
熱可塑性樹脂シートを積層してなる樹脂多層回路基板は、たとえば、面内導体パターンとしての金属箔パターンを有する熱可塑性樹脂シートに、当該金属箔パターンに接するように層間導体パターンとしてのビア導体を設けるため、まず、ビア導体用孔を形成し、次いで、このビア導体用孔に導電性ペーストを充填した後、複数の熱可塑性樹脂シートを積層し、圧着する、各工程を経て作製される。 A resin multilayer circuit board formed by laminating a thermoplastic resin sheet has, for example, a via conductor as an interlayer conductor pattern so as to be in contact with the metal foil pattern on a thermoplastic resin sheet having a metal foil pattern as an in-plane conductor pattern. In order to provide it, a via conductor hole is first formed, and then the via conductor hole is filled with a conductive paste, and then a plurality of thermoplastic resin sheets are laminated and pressure-bonded.
上記圧着工程では、加熱・加圧処理が施されるが、この圧着時の加熱・加圧処理によって、熱可塑性樹脂シートの表面を流動させ、隣接する熱可塑性樹脂シート同士を密着させるとともに、ビア導体用孔中の導電性ペーストを溶融一体化する。この導電性ペーストの溶融一体化したものが、金属箔パターンと電気的に導通したビア導体として機能する。 In the above crimping step, heating / pressurizing treatment is performed. By the heating / pressurizing treatment at the time of crimping, the surface of the thermoplastic resin sheet is caused to flow and the adjacent thermoplastic resin sheets are brought into close contact with each other, and the via The conductive paste in the conductor hole is melted and integrated. The melted and integrated one of this conductive paste functions as a via conductor that is electrically connected to the metal foil pattern.
より具体的には、たとえば特許第３４７３６０１号公報（特許文献１）に記載されているように、Ｃｕ箔パターンを有する熱可塑性樹脂シートのビア導体用孔にＳｎ−Ａｇ合金粉末を含む導電性ペーストを充填し、次いで、このようにして得られた複数の熱可塑性樹脂シートを積層し、たとえば温度２２０℃以上、圧力２〜１０ＭＰａで熱圧着処理を施すことによって、熱可塑性樹脂シート同士を密着させるとともに、Ｃｕ箔パターンとビア導体との間に、Ｃｕ箔パターンのＣｕと導電性ペースト中のＳｎとの拡散層を形成して、Ｃｕ箔パターンとビア導体とを電気的に導通させる。 More specifically, for example, as described in Japanese Patent No. 3473601 (Patent Document 1), a conductive paste containing Sn-Ag alloy powder in a hole for a via conductor of a thermoplastic resin sheet having a Cu foil pattern. Then, the thermoplastic resin sheets obtained in this manner are laminated, and the thermoplastic resin sheets are brought into close contact with each other by, for example, applying a thermocompression treatment at a temperature of 220 ° C. or higher and a pressure of 2 to 10 MPa. At the same time, a diffusion layer of Cu in the Cu foil pattern and Sn in the conductive paste is formed between the Cu foil pattern and the via conductor to electrically connect the Cu foil pattern and the via conductor.
上記の方法では、Ｃｕ箔パターンとビア導体との間にＣｕ−Ｓｎの拡散層を形成しているが、ＳｎのＣｕへの固溶限（固溶量の限界量）が大きいため、拡散層の厚みを制御しにくい。拡散層は、金属単体層に比べて比抵抗が大きいため、厚みのばらつきにより、電気特性が変動することがある。また、拡散層は、金属単体層に比べて脆いため、その厚みによっては、信頼性が低下することがある。さらに、たとえば、熱圧着処理の条件によっては、Ｓｎの拡散が進み、ビア導体中にカ−ケンダルボイドが発生することがある。 In the above method, a diffusion layer of Cu-Sn is formed between the Cu foil pattern and the via conductor, but since the solid solubility limit (the limit amount of the solid solution amount) of Sn in the Cu is large, the diffusion layer It is difficult to control the thickness. Since the specific resistance of the diffusion layer is larger than that of the single metal layer, the electrical characteristics may vary due to thickness variations. Further, since the diffusion layer is more fragile than the single metal layer, the reliability may be lowered depending on the thickness. Furthermore, for example, depending on the conditions of the thermocompression bonding process, Sn diffusion may progress and a cardinal void may be generated in the via conductor.
この発明の目的は、上述したような問題を解決し得る、樹脂回路基板およびその製造方法を提供しようとすることである。 An object of the present invention is to provide a resin circuit board and a method for manufacturing the same that can solve the above-described problems.
この発明の他の目的は、上述した樹脂回路基板の製造のために有利に用いられる導電性ペーストを提供しようとすることである。 Another object of the present invention is to provide a conductive paste that can be advantageously used for manufacturing the above-described resin circuit board.
この発明は、簡単に言えば、熱可塑性樹脂層を有する樹脂回路基板を製造するに際し、面内導体パターンとして、銅（Ｃｕ）を主成分とする導体パターンを用い、かつ、層間導体パターンとして、ビスマス（Ｂｉ）を主成分とする導体パターンを用いることを特徴としている。 In short, when producing a resin circuit board having a thermoplastic resin layer, the present invention uses a conductor pattern mainly composed of copper (Cu) as an in-plane conductor pattern, and as an interlayer conductor pattern, It is characterized by using a conductor pattern whose main component is bismuth (Bi).
より詳細には、この発明に係る樹脂回路基板の製造方法は、熱可塑性樹脂シートを用意する工程と、熱可塑性樹脂シートの平面方向に延びるように、銅を主成分とする面内導体パターンを設けるとともに、同じく厚み方向に延びるように、ビスマスを主成分とした導電性ペーストを用いて面内導体パターンと接する層間導体パターンを設ける工程と、熱可塑性樹脂シートに熱処理および加圧処理を施すことによって、導電性ペーストを溶融一体化するとともに、当該導電性ペーストが溶融一体化してなる層間導体パターンと面内導体パターンとの間に、銅およびビスマスの固溶体層を形成する、熱処理・加圧処理工程とを有することを特徴としている。 More specifically, the method for producing a resin circuit board according to the present invention includes a step of preparing a thermoplastic resin sheet, and an in-plane conductor pattern mainly composed of copper so as to extend in the plane direction of the thermoplastic resin sheet. And providing an interlayer conductor pattern in contact with the in-plane conductor pattern using a conductive paste mainly composed of bismuth so as to extend in the thickness direction, and subjecting the thermoplastic resin sheet to heat treatment and pressure treatment Heat treatment and pressurizing treatment to form a solid solution layer of copper and bismuth between the inter-layer conductor pattern and the in-plane conductor pattern formed by melting and integrating the conductive paste with the conductive paste. And a process.
面内導体パターンおよび層間導体パターンが設けられた、複数の熱可塑性樹脂シートを用意する工程と、複数の熱可塑性樹脂シートを積み重ねることによって、積層体を作製する工程とをさらに備え、前述した熱処理・加圧処理工程が、この積層体に対して実施されると、この発明に係る製造方法によって、多層回路基板が得られる。 The heat treatment described above further includes a step of preparing a plurality of thermoplastic resin sheets provided with an in-plane conductor pattern and an interlayer conductor pattern, and a step of preparing a laminate by stacking the plurality of thermoplastic resin sheets. -When a pressurization process process is implemented with respect to this laminated body, a multilayer circuit board will be obtained with the manufacturing method which concerns on this invention.
この発明に係る樹脂回路基板の製造方法において、好ましくは、層間導体パターンを設ける工程は、熱可塑性樹脂シートの厚み方向に延びる層間連通孔を設ける工程と、層間連通孔に導電性ペーストを充填する工程を含む。 In the method for manufacturing a resin circuit board according to the present invention, preferably, the step of providing an interlayer conductor pattern includes a step of providing an interlayer communication hole extending in the thickness direction of the thermoplastic resin sheet, and filling the interlayer communication hole with a conductive paste. Process.
上記導電性ペーストは、ビスマスを主成分とする金属粉末を含有するものであり、この金属粉末は、主成分であるビスマスと、銅、銀、亜鉛、錫、インジウム、アンチモンおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属とを含む合金粉末であることが好ましい。 The conductive paste contains metal powder containing bismuth as a main component, and the metal powder is composed of bismuth as a main component and a group consisting of copper, silver, zinc, tin, indium, antimony and nickel. An alloy powder containing at least one selected metal is preferable.
上記の場合、合金粉末には、好ましくは、
（１）ビスマスを主成分とし、添加物として、銅：０．０１〜０．３重量％、銀：０．０１〜４重量％、または、亜鉛：０．０１〜４重量％を含んだ合金粉末である２元系の実施態様、
（２）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、銀：０．０１〜４重量％を含み、さらに、第２添加物として、錫：０．１〜０．５重量％、銅：０．０１〜０．３重量％、インジウム：０．０５〜０．５重量％、アンチモン：０．０５〜３重量％、または、亜鉛：０．０５〜３重量％を含んだ合金粉末である第１の３元系の実施態様、
（３）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、銅：０．０１〜０．３重量％を含み、さらに、第２添加物として、錫：０．０５〜０．５重量％を含んだ合金粉末である第２の３元系の実施態様、
（４）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、亜鉛：０．０１〜４重量％を含み、さらに、第２添加物として、錫：０．０５〜０．５重量％を含んだ合金粉末である第３の３元系の実施態様、ならびに
（５）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、銀：０．０１〜４重量％、銅：０．０１〜０．３重量％、または、亜鉛：０．０１〜４重量％を含み、さらに、第２添加物として、ニッケル：０．０５〜０．５重量％を含んだ合金粉末である第４の３元系の実施態様
がある。
In the above case, the alloy powder is preferably
(1) An alloy containing bismuth as a main component and containing, as additives, copper: 0.01 to 0.3% by weight, silver: 0.01 to 4% by weight, or zinc: 0.01 to 4% by weight A binary embodiment which is a powder;
(2) Mainly containing bismuth, containing 0.01 to 4% by weight of silver as the first additive, and tin: 0.1 to 0.5% by weight, copper: 0 as the second additive .01-0.3% by weight, indium: 0.05-0.5% by weight, antimony: 0.05-3% by weight, or zinc: 0.05-3% by
(3) Containing bismuth as a main component, the first additive includes copper: 0.01 to 0.3 wt%, and the second additive includes tin: 0.05 to 0.5 wt% A second ternary embodiment which is an alloy powder,
(4) An alloy containing bismuth as a main component, zinc as a first additive, 0.01 to 4 wt%, and tin as a second additive, 0.05 to 0.5 wt% Embodiment of third ternary system which is powder, and (5) Silver: 0.01-4 wt%, Copper: 0.01-0.3 wt% based on bismuth as main component Or a fourth ternary embodiment which is an alloy powder containing zinc: 0.01 to 4% by weight and further containing nickel: 0.05 to 0.5% by weight as a second additive. There is.
この発明は、また、樹脂回路基板にも向けられる。この発明に係る樹脂回路基板は、熱可塑性樹脂層を含む基体と、熱可塑性樹脂層の平面方向に延びるように設けられ、銅を主成分とする面内導体パターンと、面内導体パターンと接する状態で熱可塑性樹脂層の厚み方向に延びるように設けられ、ビスマスを主成分とする層間導体パターンと、面内導体パターンと層間導体パターンとの間に形成された、銅およびビスマスの固溶体層とを有することを特徴としている。 The present invention is also directed to a resin circuit board. The resin circuit board according to the present invention is provided so as to extend in the planar direction of the base body including the thermoplastic resin layer, the thermoplastic resin layer, and is in contact with the in-plane conductor pattern mainly composed of copper and the in-plane conductor pattern. An interlayer conductor pattern comprising bismuth as a main component, and a solid solution layer of copper and bismuth formed between the in-plane conductor pattern and the interlayer conductor pattern, provided to extend in the thickness direction of the thermoplastic resin layer in a state It is characterized by having.
この発明に係る樹脂回路基板において、基体は、複数の熱可塑性樹脂層を積み重ねた積層構造を有していてもよい。すなわち、この発明に係る樹脂回路基板は、多層回路基板であってもよい。 In the resin circuit board according to the present invention, the base body may have a laminated structure in which a plurality of thermoplastic resin layers are stacked. That is, the resin circuit board according to the present invention may be a multilayer circuit board.
この発明に係る樹脂回路基板は、基体の表面にチップ部品が実装されたものであってもよい。 The resin circuit board according to the present invention may have a chip component mounted on the surface of the base.
この発明は、さらに、樹脂回路基板に備える熱可塑性樹脂層の厚み方向に延びるように設けられる層間導体パターンを形成するために用いられる導電性ペーストにも向けられる。この発明に係る導電性ペーストは、ビスマスを主成分とする金属粉末を含有することを特徴としている。 The present invention is further directed to a conductive paste used for forming an interlayer conductor pattern provided so as to extend in the thickness direction of a thermoplastic resin layer provided in a resin circuit board. The conductive paste according to the present invention is characterized by containing a metal powder containing bismuth as a main component.
この発明に係る導電性ペーストにおいて、金属粉末は、主成分であるビスマスと、銅、銀、亜鉛、錫、インジウム、アンチモンおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属とを含む合金粉末であることが好ましい。 In the conductive paste according to the present invention, the metal powder is an alloy powder containing bismuth as a main component and at least one metal selected from the group consisting of copper, silver, zinc, tin, indium, antimony and nickel. Preferably there is.
この発明によれば、樹脂回路基板を得るための熱処理時、面内導体パターンと層間導体パターンとの間には、ＣｕとＢｉの固溶体層が形成される。ここで、ＣｕのＢｉに対する固溶限が小さいため、すなわち、ＣｕはＢｉに対して、０．１〜０．２重量％程度しか固溶しないため、固溶体層の厚みは変動しにくく、電気特性の安定性や信頼性に優れた樹脂回路基板が得られる。 According to the present invention, during the heat treatment for obtaining the resin circuit board, a solid solution layer of Cu and Bi is formed between the in-plane conductor pattern and the interlayer conductor pattern. Here, since the solid solubility limit of Cu with respect to Bi is small, that is, since Cu dissolves only about 0.1 to 0.2% by weight with respect to Bi, the thickness of the solid solution layer is not easily changed, and electrical characteristics A resin circuit board having excellent stability and reliability can be obtained.
図１を参照して、樹脂回路基板１の構造の概略について説明する。
The outline of the structure of the
図１に示した樹脂回路基板１は、多層回路基板を構成するもので、複数の熱可塑性樹脂層２を積み重ねた積層構造を有する基体３を備えている。なお、複数の熱可塑性樹脂層２の各々は、隣接するものと接する表面が流動され、隣接するもの同士が密着しているので、図１において、複数の熱可塑性樹脂層２の互いの間の境界については、その図示を省略している。
A
樹脂回路基板１は、また、熱可塑性樹脂層２の平面方向に延びるように設けられ、銅を主成分とするいくつかの面内導体パターン４、５および６を備えている。面内導体パターン４〜６は、基体３の上面上に位置する面内導体パターン４と、基体３の下面上に位置する面内導体パターン５と、基体３の内部に位置する面内導体パターン６とに分類される。
The
樹脂回路基板１は、さらに、面内導体パターン４〜６のいずれかと接する状態で熱可塑性樹脂層２の厚み方向に延びるように設けられ、ビスマスを主成分とする層間導体パターン７を備えている。
The
上述した面内導体パターン４〜６の各々と層間導体パターン７との間には、銅およびビスマスの固溶体層８（図３または図４参照）が形成されている。
A copper and bismuth solid solution layer 8 (see FIG. 3 or FIG. 4) is formed between each of the in-
樹脂回路基板１の構造の詳細については、図２を参照して以下に説明する製造方法の説明において明らかにする。
The details of the structure of the
樹脂回路基板１を製造するため、まず、図２（１）に示すように、熱可塑性樹脂層２となるべき熱可塑性樹脂シート１１−２が用意される。なお、熱可塑性樹脂シートとして、図２（１）に示した熱可塑性樹脂シート１１−２のほか、図２（４）に示すように、熱可塑性樹脂シート１１−１、１１−３および１１−４が用意される。これら熱可塑性樹脂シート１１−１〜１１−４は、好ましくは、耐熱性が高く、吸水性が小さいことから、ＬＣＰシートから構成されるが、ポリイミドのような熱可塑性樹脂からなるシートから構成されてもよい。用意される熱可塑性樹脂シートの数は必要に応じて増減され得る。
In order to manufacture the
なお、以下の説明において、熱可塑性樹脂シート１１−１、１１−２、１１−３および１１−４の間で区別する必要がないときは、これらを総称して、「熱可塑性樹脂シート１１」と言う。
In addition, in the following description, when it is not necessary to distinguish between the thermoplastic resin sheets 11-1, 11-2, 11-3, and 11-4, these are collectively referred to as “
次に、同じく図２（１）に示すように、熱可塑性樹脂シート１１−２上には、面内導体パターン６が形成される。同様に、図２（４）から類推されるように、熱可塑性樹脂シート１１−１および１１−３上にも、面内導体パターン６が形成され、熱可塑性樹脂シート１１−４上には、面内導体パターン５が形成される。これら面内導体パターン５および６は、好ましくは、Ｃｕを主成分とするＣｕ箔パターンをもって構成される。
Next, as shown in FIG. 2A, the in-
Ｃｕ箔パターンは、熱可塑性樹脂シート１１にアンカー効果で接合しているが、接着剤を介して接合していてもよい。Ｃｕ箔パターンは、全面にＣｕ箔を有する熱可塑性樹脂シート１１を用意し、このＣｕ箔を、たとえばフォトリソグラフィ法でパターニングすることによって形成され得る。
The Cu foil pattern is joined to the
なお、面内導体パターン５および６ならびに後の構成で形成される面内導体パターン４は、Ｃｕを主成分とするものであれば、Ｃｕ箔に限定されるものではなく、たとえば、Ｃｕめっき膜であってもよい。Ｃｕ箔またはＣｕめっき膜は、Ｃｕ単体金属からなるものであることが好ましいが、他の金属を添加物として含んだ合金からなるものであってもよい。もちろん、面内導体パターン４〜６は、Ｃｕペーストを印刷し、熱処理等によって溶融一体化したものであってもよい。
The in-
次に、図２（２）に示すように、熱可塑性樹脂シート１１−２の厚み方向に延びる層間連通孔１２が設けられる。層間連通孔１２は、好ましくは、熱可塑性樹脂シート１１−２の、面内導体パターン６が設けられた面とは反対側の面からレーザ光を照射することによって形成される。このとき、形成された層間連通孔１２の底面が面内導体パターン６によって規定されるように制御される。
Next, as shown in FIG. 2 (2), an
層間連通孔１２をあけた後、熱可塑性樹脂シート１１−２の残渣が残る場合は、デスミア処理等のクリ−ニング処理を行なう。レーザ光照射による孔あけの場合、図示したように、層間連通孔１２はテーパ形状になる。また、レーザ光照射による孔あけの場合、面内導体パターン６のうちレーザ光が照射された部分は平滑化する。平滑化している方が、後の工程で形成される層間導体パターン７との接続性、すなわち導通性が向上するので好ましい。
When the residue of the thermoplastic resin sheet 11-2 remains after opening the interlayer communication holes 12, a cleaning process such as a desmear process is performed. In the case of drilling by laser light irradiation, the
なお、層間連通孔１２の形成のため、レーザ光照射による孔あけに代えて、パンチング処理による孔あけが適用されてもよい。パンチング処理による場合であっても、形成された層間連通孔１２の底面が面内導体パターン６によって規定されるように制御される。
In addition, in order to form the
同様に、図２（４）から類推されるように、熱可塑性樹脂シート１１−１、１１−３および１１−４上に対しても、層間連通孔１２の形成工程が実施される。
Similarly, as can be inferred from FIG. 2 (4), the
次に、図２（３）に示すように、層間連通孔１２に導電性ペースト１３が充填され、面内導体パターン４〜６のいずれかと接する状態とされる。導電性ペースト１３は、ビスマスを主成分とした金属粉末を、バインダ樹脂および溶剤に分散してなるものである。導電性ペースト１３は、また、可塑剤、分散剤等の他の成分を含んでいてもよい。
Next, as shown in FIG. 2 (3), the
上記金属粉末は、ビスマス単体金属からなる粉末であってもよいが、ビスマス合金粉末であることが好ましい。なお、ビスマス合金粉末において、ビスマスの一部が他の添加金属と固溶していたり、金属間化合物を形成していたりしていても構わない。 The metal powder may be a powder made of a bismuth simple metal, but is preferably a bismuth alloy powder. In the bismuth alloy powder, a part of bismuth may be in solid solution with another additive metal or may form an intermetallic compound.
より具体的には、金属粉末は、主成分であるビスマスと、銅、銀、亜鉛、錫、インジウム、アンチモンおよびニッケルからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属とを含む合金粉末であることが好ましい。 More specifically, the metal powder is an alloy powder containing bismuth as a main component and at least one metal selected from the group consisting of copper, silver, zinc, tin, indium, antimony and nickel. preferable.
上記の場合、合金粉末の組成には、次のような好ましい実施態様がある。 In the above case, the composition of the alloy powder has the following preferred embodiments.
（１）ビスマスを主成分とし、添加物として、銅：０．０１〜０．３重量％、銀：０．０１〜４重量％、または、亜鉛：０．０１〜４重量％を含んだ、２元系の実施態様。 (1) The main component is bismuth, and as an additive, copper: 0.01 to 0.3% by weight, silver: 0.01 to 4% by weight, or zinc: 0.01 to 4% by weight, Embodiment of binary system.
（２）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、銀：０．０１〜４重量％を含み、さらに、第２添加物として、錫：０．１〜０．５重量％、銅：０．０１〜０．３重量％、インジウム：０．０５〜０．５重量％、アンチモン：０．０５〜３重量％、または、亜鉛：０．０５〜３重量％を含んだ、第１の３元系の実施態様。 (2) Mainly containing bismuth, containing 0.01 to 4% by weight of silver as the first additive, and tin: 0.1 to 0.5% by weight, copper: 0 as the second additive 0.01 to 0.3 wt%, indium: 0.05 to 0.5 wt%, antimony: 0.05 to 3 wt%, or zinc: 0.05 to 3 wt%, the first 3 Embodiment of the original system.
（３）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、銅：０．０１〜０．３重量％を含み、さらに、第２添加物として、錫：０．０５〜０．５重量％を含んだ、第２の３元系の実施態様。 (3) Containing bismuth as a main component, the first additive includes copper: 0.01 to 0.3 wt%, and the second additive includes tin: 0.05 to 0.5 wt% The second ternary embodiment.
（４）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、亜鉛：０．０１〜４重量％を含み、さらに、第２添加物として、錫：０．０５〜０．５重量％を含んだ、第３の３元系の実施態様。 (4) The main component is bismuth, zinc is 0.01 to 4 wt% as the first additive, and tin is 0.05 to 0.5 wt% as the second additive. Third ternary embodiment.
（５）ビスマスを主成分とし、第１添加物として、銀：０．０１〜４重量％、銅：０．０１〜０．３重量％、または、亜鉛：０．０１〜４重量％を含み、さらに、第２添加物として、ニッケル：０．０５〜０．５重量％を含んだ、第４の３元系の実施態様。 (5) Mainly containing bismuth and containing, as a first additive, silver: 0.01 to 4% by weight, copper: 0.01 to 0.3% by weight, or zinc: 0.01 to 4% by weight In addition, a fourth ternary embodiment containing, as a second additive, nickel: 0.05 to 0.5% by weight.
これらの実施態様のさらなる詳細については、後述する実験例において明らかにする。 Further details of these embodiments will be made clear in the experimental examples described below.
導電性ペースト１３の充填後は、これを乾燥して、導電性ペースト１３中の溶剤成分を揮発させる。この段階では、図３（Ａ）または図４（Ａ）に示すように、層間連通孔１２内において、多数の金属粉末１４が、バインダ樹脂１５に分散し、かつ固着された状態である。
After the filling of the
同様に、図２（４）から類推されるように、熱可塑性樹脂シート１１−１、１１−３および１１−４上に対しても、上述した導電性ペースト１３の充填等の工程が実施される。
Similarly, as inferred from FIG. 2 (4), the above-described steps such as filling of the
次に、図２（４）の最も上に示すように、熱可塑性樹脂シート１１−１の上面に、Ｃｕを主成分とする面内導体パターン４が形成される。この面内導体パターン４についても、面内導体パターン５および６と同様、好ましくは、Ｃｕを主成分とするＣｕ箔パターンをもって構成される。
Next, as shown in the uppermost part of FIG. 2 (4), an in-
次に、同じく図２（４）に示した複数の熱可塑性樹脂シート１１−１〜１１−４が積み重ねられる。この段階において、層間導体パターン７の両端部が面内導体パターン４〜６のいずれかに接する状態となっている。
Next, a plurality of thermoplastic resin sheets 11-1 to 11-4 shown in FIG. 2 (4) are stacked. At this stage, both end portions of the
このようにして得られた複数の熱可塑性樹脂シート１１からなる積層体１６は、次いで、減圧下にて、熱を加えながらプレスされる。熱処理温度はたとえば２６０℃とされる。この熱処理および加圧処理によって、複数の熱可塑性樹脂シート１１が一体化される。より詳細には、この熱圧着処理によって、複数の熱可塑性樹脂シート１１の各々の表面領域において、たとえばＬＣＰのような熱可塑性樹脂が流動し、熱可塑性樹脂シート１１の隣接するもの同士が互いに密着しかつ接合される。
The laminate 16 composed of the plurality of
また、上述した熱処理・加圧処理工程において、層間連通孔１２に充填されたＢｉ系導電性ペースト１３が溶融一体化して、図１に示すように、層間導体パターン７を形成するとともに、図３（Ｂ）または図４（Ｂ１）および同（Ｂ２）によく示されているように、Ｃｕを主成分とする面内導体パターン４〜６の各々と導電性ペースト１３が溶融一体化してなる層間導体パターン７との間に、ＢｉおよびＣｕの固溶体層８が形成される。この固溶体層８は、厳密に言うと、Ｂｉに少量のＣｕが固溶したＢｉ系固溶体層である。
Further, in the heat treatment and pressure treatment process described above, the Bi-based
なお、この固溶体層８においても、Ｂｉの一部が金属間化合物を形成していたりすることがある。たとえば、ＣｕはＢｉに対して０．１〜０．２重量％程度しか固溶しないというように、ＣｕのＢｉに対する固溶限はかなり小さいため、比較的短時間で固溶限に達し、その後、固溶体層８の厚みはほとんど変動しない。
In this
以上のような熱処理・加圧処理工程において、導電性ペースト１３中のバインダ樹脂が消失する場合とバインダ樹脂が残る場合とがある。したがって、層間導体パターン７において生じ得る現象を、導電性ペースト１３中のバインダ樹脂が消失する場合とバインダ樹脂が残る場合とに分けて説明する。
In the heat treatment / pressure treatment process as described above, the binder resin in the
まず、図３（Ａ）には、導電性ペースト１３が層間連通孔１２に充填された状態が示されている。次いで、熱処理・加圧処理工程が実施されたとき、導電性ペースト１３によって層間導体パターン７が形成される。この過程において、層間連通孔１２に充填された導電性ペースト１３中のバインダ樹脂１５が消失する場合、言い換えると、熱処理で消失するようなバインダ樹脂１５を用いた場合、さらに言い換えると、バインダ樹脂１５の消失温度（燃焼温度または分解温度）が熱処理温度以下の場合、層間導体パターン７の形状は、図３（Ｂ）に示すように、母線が凹状の円弧である凹面円錐台状ないしは凹面円柱状になる傾向がある。これは、バインダ樹脂１５が消失するとともに、金属粉末１４が溶融一体化するのに伴い、導電性ペースト１３の体積が減少するが、その体積減少分を、流動性の高い状態になっている熱可塑性樹脂が補おうとするためである。
First, FIG. 3A shows a state in which the
層間導体パターン７が凹面円錐台状ないしは凹面円柱状であると、熱応力などが加わった際に破壊の起点となる可能性の高いエッジ部が生じず、断線に強くなる。しかも、層間導体パターン７と面内導体パターン４〜６との接触面積が大きくなるため、これらの界面での電気抵抗の低下を抑制できる。
If the
他方、導電性ペースト１３中のバインダ樹脂が残る場合について、図４を参照して説明する。
On the other hand, the case where the binder resin in the
まず、図４（Ａ）には、導電性ペースト１３が層間連通孔１２に充填された状態が示されている。次いで、熱処理・加圧処理工程が実施されたとき、導電性ペースト１３によって層間導体パターン７が形成される。この過程において、導電性ペースト１３におけるバインダ樹脂１５が残る場合、言い換えると、バインダ樹脂１５の消失温度（燃焼温度または分解温度）が熱処理温度より高い場合、より具体的に言うと、バインダ樹脂１５の主成分として、たとえばエポキシ樹脂を用い、かつ硬化剤として有機酸を用いた場合、図４（Ｂ１）に示すように、層間導体パターン７が凹面円錐台状ないしは凹面円柱状となり、その周囲にバインダ樹脂１５が染み出し、層間導体パターン７と熱可塑性樹脂層２との間にバインダ樹脂１５からなる緩衝領域ができることがある。
First, FIG. 4A shows a state in which the
この場合においても、バインダ樹脂１５が消失する場合と同様、層間導体パターン７が凹面円錐台状ないしは凹面円柱状であるため、熱応力などが加わった際に破壊の起点となる可能性の高いエッジ部が生じず、断線に強くなる。しかも、層間導体パターン７と面内導体パターン４〜６との接触面積が大きくなるため、これらの界面での電気抵抗の低下を抑制できる。また、バインダ樹脂１５からなる緩衝領域ができると、熱可塑性樹脂層２に加わった衝撃が層間導体パターン７に直接的には伝わりにくくなる。
Even in this case, as in the case where the
導電性ペースト１３中のバインダ樹脂１５が残る場合、時として、図４（Ｂ２）のように、層間導体パターン７が網目状になり、その隙間をバインダ樹脂１５が埋めたような構造になることがある。この場合、バインダ樹脂１５が網目状の層間導体パターン７を補強するため、層間導体パターン７にクラックが入ったとしても、それが進展しにくくなる。
When the
図５に示すように、樹脂回路基板１上には、チップコンデンサやＩＣチップなどのチップ部品２１および２２が、はんだ等の導電性接合材２３を介して搭載される。より具体的には、樹脂回路基板１のたとえば上面にある面内導体パターン４にはんだ等の導電性接合材２３を塗布しておき、ここにチップ部品２１および２２の端子電極が位置するように実装し、熱処理することによって、チップ部品２１および２２が樹脂回路基板１上に実装される。
As shown in FIG. 5,
なお、図１に示した樹脂回路基板１は、複数の熱可塑性樹脂層２を備える多層構造を有するものであったが、この発明は、単に１つの熱可塑性樹脂層しか備えない単層構造の樹脂回路基板にも適用することができる。
The
［実験例］
この発明に係る樹脂回路基板の製造方法において、層間導体パターンを形成するために用いる導電性ペーストに含まれる金属粉末として、ビスマスを主成分とする合金粉末が有利に用いられるが、合金粉末についての好ましい組成を求めるために実施した実験例について、以下に説明する。
[Experimental example]
In the method for producing a resin circuit board according to the present invention, an alloy powder mainly composed of bismuth is advantageously used as the metal powder contained in the conductive paste used for forming the interlayer conductor pattern. Experimental examples carried out for obtaining a preferred composition will be described below.
この実験例では、共通して、試料となる樹脂回路基板は、図１に示すような構造を有するもので、熱可塑性樹脂層２をＬＰＣシートから構成し、面内導体パターン４〜６をＣｕ箔パターンから構成した。また、層間導体パターン７を形成するために用いた導電性ペーストは、共通して、ビスマスを主成分とする合金粉末を含むとともに、この合金粉末１００重量部に対して、バインダ樹脂としてのロジンを１２重量部、溶剤としてのテトラエチレングリコールを１０重量部、活性剤としてのコハク酸を２重量部、さら添加材としてのチクソ材を微量含む配合とした。
In this experimental example, in common, the resin circuit board as a sample has a structure as shown in FIG. 1, the
また、樹脂回路基板を得るため、複数のＬＰＣシートを積み重ねて熱処理・加圧処理工程を実施するにあたり、共通して、２９０℃の温度および４ＭＰａの圧力を適用した。 Further, in order to obtain a resin circuit board, a plurality of LPC sheets were stacked and a heat treatment / pressure treatment process was performed, and a temperature of 290 ° C. and a pressure of 4 MPa were applied in common.
評価にあたっては、後掲の各表に示すように、各試料に係る合金粉末の「溶融温度」を「固相線温度」および「液相線温度」の各々について求めるとともに、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価した。 In the evaluation, as shown in each table below, the “melting temperature” of the alloy powder according to each sample is obtained for each of the “solidus temperature” and the “liquidus temperature”, and “joining strength”, “Reliability” and “migration” were evaluated.
なお、「接合強度」は、Ｃｕ板に対するピール強度を求めたものである。 In addition, "joining strength" calculates | requires the peel strength with respect to Cu board.
「信頼性」の評価は、言い換えると、「耐熱性」の評価であり、得られた樹脂回路基板を温度３０℃、湿度８５％の恒温恒湿槽に９６時間置いて、その後、ピーク温度２５０℃のリフロー炉で加熱する処理を行なった。この加熱処理を２回繰り返し、目視観察により、熱可塑性樹脂層間に剥がれが生じておらず、かつ層間導体パターンに膨れが生じていないものを「○」と評価し、他方、１回目の加熱処理で、熱可塑性樹脂層間に剥がれが生じておらず、かつ層間導体パターンに膨れが生じていないが、２回目の加熱処理で、熱可塑性樹脂層間に剥がれが生じ、かつ／または層間導体パターンに膨れが生じたものを「△」と評価し、１回目の加熱処理で、熱可塑性樹脂層間に剥がれが生じ、かつ／または層間導体パターンに膨れが生じたものを「×」と評価した。 In other words, the evaluation of “reliability” is an evaluation of “heat resistance”. The obtained resin circuit board is placed in a constant temperature and humidity chamber having a temperature of 30 ° C. and a humidity of 85% for 96 hours, and then a peak temperature of 250 Heating was performed in a reflow oven at 0 ° C. This heat treatment was repeated twice, and by visual observation, the case where no peeling occurred between the thermoplastic resin layers and the interlayer conductor pattern did not bulge was evaluated as “◯”, and on the other hand, the first heat treatment In this case, no peeling occurs between the thermoplastic resin layers and no swelling occurs in the interlayer conductor pattern. However, the second heat treatment causes peeling between the thermoplastic resin layers and / or swelling in the interlayer conductor pattern. The case in which the occurrence of sapphire was evaluated as “Δ”, and the case where peeling occurred between the thermoplastic resin layers and / or the swelled in the interlayer conductor pattern by the first heat treatment was evaluated as “x”.
「マイグレーション」の評価は、耐湿負荷試験時の故障（ショ−ト）発生の有無を評価したもので、耐湿負荷試験は、得られた樹脂回路基板を、温度８５℃、湿度８５％の恒温恒湿槽に１０００時間置き、樹脂回路基板の内部に構成されたコンデンサに１００Ｖの電圧を印加したときに、ここにショートが発生しなかったものを「マイグレーション」が「○」であると評価し、他方、ショートが発生したものを「マイグレーション」が「×」であると評価した。なお、上記コンデンサは、樹脂回路基板の内層部分に設けられた２枚の面内導体パターンによって構成されたコンデンサであり、このコンデンサは、層間導体パターンを介して樹脂回路基板表面の電極（テストパッド）に引き出された構造を有している。 The evaluation of “migration” is an evaluation of the occurrence of a failure (short) during a moisture resistance load test. The moisture resistance load test is performed at a constant temperature and constant temperature of 85 ° C. and humidity of 85%. When a voltage of 100 V was applied to the capacitor configured inside the resin circuit board for 1000 hours in the wet tank, the “migration” was evaluated as “◯” for those in which no short circuit occurred. On the other hand, those in which a short circuit occurred were evaluated as “x” in “migration”. The capacitor is a capacitor composed of two in-plane conductor patterns provided in the inner layer portion of the resin circuit board. The capacitor is connected to the electrode (test pad) on the surface of the resin circuit board via the interlayer conductor pattern. ).
１．実施例１
層間導体パターンを形成するための導電性ペーストに含まれるＢｉ合金粉末として、以下の表１（Ｂｉ−Ｃｕの２元系）、表２（Ｂｉ−Ａｇの２元系）および表３（Ｂｉ−Ｚｎの２元系）に示す組成のものを用い、「固相線温度」および「液相線温度」を求めるとともに、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価した。
1. Example 1
As Bi alloy powders contained in the conductive paste for forming the interlayer conductor pattern, the following Table 1 (Bi-Cu binary system), Table 2 (Bi-Ag binary system) and Table 3 (Bi-) Using a composition having a composition represented by Zn (binary system), “solidus temperature” and “liquidus temperature” were determined, and “joining strength”, “reliability” and “migration” were evaluated.
Ｂｉ合金粉末において、添加物として、Ｃｕを含む場合には、表１からわかるように、Ｃｕ含有量が０．０１〜０．３重量％の範囲内であることが好ましく、Ａｇを含む場合には、表２からわかるように、Ａｇ含有量が０．０１〜４重量％の範囲内であることが好ましく、Ｚｎを含む場合には、表３からわかるように、Ｚｎ含有量が０．０１〜４重量％の範囲内であることが好ましい。 In the Bi alloy powder, when Cu is contained as an additive, as can be seen from Table 1, the Cu content is preferably in the range of 0.01 to 0.3% by weight, and when Ag is contained. As can be seen from Table 2, the Ag content is preferably in the range of 0.01 to 4% by weight. When Zn is contained, the Zn content is 0.01 as shown in Table 3. It is preferable to be within the range of ˜4% by weight.
他方、表１の試料６のように、Ｃｕ含有量が０．３重量％を超えたり、表２の試料１０のように、Ａｇ含有量が４重量％を超えたり、表３の試料１４のように、Ｚｎ含有量が４重量％を超えたりすると、液相線温度が３００℃付近となり、熱処理・加圧処理工程で適用された前述の２９０℃の温度では、層間導体パターンに含まれる合金粉末の一部を液相化させて、層間導体パターンを緻密化（溶融一体化）させることができず、層間導体パターンと面内導体パターンとを固相拡散に基づき強固に接合させることができなかった。よって、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価できなかった。
On the other hand, the Cu content exceeds 0.3 wt% as in
２．実施例２
層間導体パターンを形成するための導電性ペーストに含まれるＢｉ合金粉末として、以下の表４に示すＢｉ−Ａｇ−Ｓｎ／Ｃｕ／Ｉｎ／Ｓｂ／Ｚｎの３元系組成のものを用い、「固相線温度」および「液相線温度」を求めるとともに、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価した。
2. Example 2
As a Bi alloy powder contained in the conductive paste for forming the interlayer conductor pattern, a Bi-Ag-Sn / Cu / In / Sb / Zn ternary composition shown in Table 4 below is used. The “phase line temperature” and “liquidus temperature” were determined, and “joining strength”, “reliability”, and “migration” were evaluated.
表４からわかるように、Ｂｉ−Ａｇ−Ｓｎ／Ｃｕ／Ｉｎ／Ｓｂ／Ｚｎの３元系組成の粉末において、第２成分としてのＡｇ含有量は０．０１〜４重量％の範囲内であることが好ましく、第３成分としてのＳｎ含有量は０．１〜０．５重量％、同じくＣｕ含有量は０．０１〜０．３重量％、同じくＩｎ含有量は０．０５〜０．５重量％、同じくＳｂ含有量は０．０５〜３重量％、同じくＺｎ含有量は０．０５〜３重量％の各範囲内であることが好ましい。 As can be seen from Table 4, in the ternary composition powder of Bi—Ag—Sn / Cu / In / Sb / Zn, the Ag content as the second component is in the range of 0.01 to 4% by weight. Preferably, the Sn content as the third component is 0.1 to 0.5% by weight, the Cu content is 0.01 to 0.3% by weight, and the In content is 0.05 to 0.5%. It is preferable that the wt%, Sb content is 0.05 to 3 wt%, and the Zn content is 0.05 to 3 wt%.
他方、試料２６、３３、４０、４７および５４のように、第２成分としてのＡｇ含有量が４重量％を超えたり、試料３０のように、第３成分としてのＣｕ含有量が０．３重量％を超えたり、試料４５のように、第３成分としてのＳｂ含有量が３重量％を超えたり、試料５２のように、Ｚｎ含有量が３重量％を超えたりすると、液相線温度が３００℃付近となり、または３００℃を大きく超え、熱処理・加圧処理工程で適用された前述の２９０℃の温度では、層間導体パターンに含まれる合金粉末の一部を液相化させて、層間導体パターンを緻密化（溶融一体化）させることができず、層間導体パターンと面内導体パターンとを固相拡散に基づき強固に接合させることができなかった。よって、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価できなかった。 On the other hand, the Ag content as the second component exceeds 4% by weight as in Samples 26, 33, 40, 47 and 54, or the Cu content as the third component is 0.3% as in Sample 30. If the Sb content as the third component exceeds 3% by weight, as in sample 45, or the Zn content exceeds 3% by weight, as in sample 52, the liquidus temperature Is about 300 ° C. or greatly exceeds 300 ° C., and at the above-mentioned temperature of 290 ° C. applied in the heat treatment / pressure treatment step, a part of the alloy powder included in the interlayer conductor pattern is made into a liquid phase, The conductor pattern could not be densified (melted and integrated), and the interlayer conductor pattern and the in-plane conductor pattern could not be firmly bonded based on solid phase diffusion. Therefore, “joining strength”, “reliability” and “migration” could not be evaluated.
また、試料２４のように、第３成分としてのＳｎ含有量が０．５重量％を超えたり、試料３８のように、第３成分としてのＩｎ含有量が０．５重量％を超えたりすると、固相線温度が低くなり、「信頼性」が「×」と評価された。 Further, when the Sn content as the third component exceeds 0.5% by weight as in the sample 24, or the In content as the third component exceeds 0.5% by weight as in the sample 38. The solidus temperature was lowered and the “reliability” was evaluated as “x”.
３．実施例３
層間導体パターンを形成するための導電性ペーストに含まれるＢｉ合金粉末として、以下の表５に示すＢｉ−Ｃｕ−Ｓｎの３元系組成のものを用い、「固相線温度」および「液相線温度」を求めるとともに、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価した。
3. Example 3
As the Bi alloy powder contained in the conductive paste for forming the interlayer conductor pattern, the Bi-Cu-Sn ternary composition shown in Table 5 below was used, and the "solidus temperature" and the "liquid phase" “Line temperature” was determined, and “Joint strength”, “Reliability” and “Migration” were evaluated.
表５からわかるように、Ｂｉ−Ｃｕ−Ｓｎの３元系組成の粉末において、第２成分としてのＣｕ含有量は０．０１〜０．３重量％の範囲内であることが好ましく、第３成分としてのＳｎ含有量は０．０５〜０．５重量％の範囲内であることが好ましい。 As can be seen from Table 5, in the Bi-Cu-Sn ternary composition powder, the Cu content as the second component is preferably in the range of 0.01 to 0.3 wt%, The Sn content as a component is preferably in the range of 0.05 to 0.5% by weight.
他方、試料６７のように、第２成分としてのＣｕ含有量が０．３重量％を超えると、液相線温度が３００℃付近となり、熱処理・加圧処理工程で適用された前述の２９０℃の温度では、層間導体パターンに含まれる合金粉末の一部を液相化させて、層間導体パターンを緻密化（溶融一体化）させることができず、層間導体パターンと面内導体パターンとを固相拡散に基づき強固に接合させることができなかった。よって、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価できなかった。 On the other hand, when the Cu content as the second component exceeds 0.3% by weight as in the sample 67, the liquidus temperature becomes around 300 ° C., and the above-mentioned 290 ° C. applied in the heat treatment / pressure treatment step. At this temperature, a part of the alloy powder contained in the interlayer conductor pattern cannot be made into a liquid phase and the interlayer conductor pattern cannot be densified (melted and integrated), and the interlayer conductor pattern and the in-plane conductor pattern are fixed. Based on the phase diffusion, it was not possible to bond firmly. Therefore, “joining strength”, “reliability” and “migration” could not be evaluated.
また、試料６５のように、第３成分としてのＳｎ含有量が０．５重量％を超えると、固相線温度が低くなり、「信頼性」が「×」と評価された。 Moreover, like the sample 65, when Sn content as a 3rd component exceeded 0.5 weight%, solidus line temperature became low and "reliability" was evaluated as "x".
４．実施例４
層間導体パターンを形成するための導電性ペーストに含まれるＢｉ合金粉末として、以下の表６に示すＢｉ−Ｚｎ−Ｓｎの３元系組成のものを用い、「固相線温度」および「液相線温度」を求めるとともに、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価した。
4). Example 4
As the Bi alloy powder contained in the conductive paste for forming the interlayer conductor pattern, a Bi—Zn—Sn ternary composition shown in Table 6 below was used, and “solidus temperature” and “liquid phase” “Line temperature” was determined, and “Joint strength”, “Reliability” and “Migration” were evaluated.
表６からわかるように、Ｂｉ−Ｚｎ−Ｓｎの３元系組成の粉末において、第２成分としてのＺｎ含有量は０．０１〜４重量％の範囲内であることが好ましく、第３成分としてのＳｎ含有量は０．０５〜０．５重量％の範囲内であることが好ましい。 As can be seen from Table 6, in the Bi-Zn-Sn ternary composition powder, the Zn content as the second component is preferably in the range of 0.01 to 4 wt%, The Sn content is preferably in the range of 0.05 to 0.5% by weight.
他方、試料７７のように、第２成分としてのＺｎ含有量が４重量％を超えると、液相線温度が３００℃付近となり、熱処理・加圧処理工程で適用された前述の２９０℃の温度では、層間導体パターンに含まれる合金粉末の一部を液相化させて、層間導体パターンを緻密化（溶融一体化）させることができず、層間導体パターンと面内導体パターンとを固相拡散に基づき強固に接合させることができなかった。よって、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価できなかった。 On the other hand, when the Zn content as the second component exceeds 4% by weight as in the sample 77, the liquidus temperature becomes around 300 ° C., and the temperature of 290 ° C. applied in the heat treatment / pressure treatment step. Then, it is not possible to make a part of the alloy powder contained in the interlayer conductor pattern into a liquid phase and to densify (melt and integrate) the interlayer conductor pattern, and to solid-phase diffuse the interlayer conductor pattern and the in-plane conductor pattern. Based on this, it was not possible to bond firmly. Therefore, “joining strength”, “reliability” and “migration” could not be evaluated.
また、試料７５のように、第３成分としてのＳｎ含有量が０．５重量％を超えると、固相線温度が低くなり、「信頼性」が「×」と評価された。 Moreover, like the sample 75, when Sn content as a 3rd component exceeded 0.5 weight%, solidus line temperature became low and "reliability" was evaluated as "x".
５．実施例５
層間導体パターンを形成するための導電性ペーストに含まれるＢｉ合金粉末として、以下の表７に示すＢｉ−Ａｇ／Ｃｕ／Ｚｎ−Ｎｉの３元系組成のものを用い、「固相線温度」および「液相線温度」を求めるとともに、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価した。
5. Example 5
As the Bi alloy powder contained in the conductive paste for forming the interlayer conductor pattern, the Bi-Ag / Cu / Zn—Ni ternary composition shown in Table 7 below was used, and the “solidus temperature” In addition, “liquidus temperature” was obtained, and “joining strength”, “reliability” and “migration” were evaluated.
表７からわかるように、Ｂｉ−Ａｇ／Ｃｕ／Ｚｎ−Ｎｉの３元系組成の粉末において、第２成分としてのＡｇ含有量は０．０１〜４重量％、同じくＣｕ含有量は０．０１〜０．３重量％、同じくＺｎ含有量は０．０１〜４重量％の各範囲内にあることが好ましく、第３成分としてのＮｉ含有量は０．０５〜０．５重量％の各範囲内であることが好ましい。 As can be seen from Table 7, in the ternary composition powder of Bi-Ag / Cu / Zn-Ni, the Ag content as the second component is 0.01 to 4% by weight, and the Cu content is also 0.01%. It is preferable that the Zn content is in the range of 0.01 to 4% by weight, and the Ni content as the third component is in the range of 0.05 to 0.5% by weight. It is preferable to be within.
他方、試料８７のように、第２成分としてのＡｇ含有量が４重量％を超えたり、試料９４のように、第２成分としてのＣｕ含有量が０．３重量％を超えたり、試料１０１のように、第２成分としてのＺｎ含有量が４重量％を超えたり、試料８５、９２および９９のように、第３成分としてのＮｉ含有量が０．５重量％を超えたりすると、液相線温度が３００℃付近となり、熱処理・加圧処理工程で適用された前述の２９０℃の温度では、層間導体パターンに含まれる合金粉末の一部を液相化させて、層間導体パターンを緻密化（溶融一体化）させることができず、層間導体パターンと面内導体パターンとを固相拡散に基づき強固に接合させることができなかった。よって、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」について評価できなかった。 On the other hand, the Ag content as the second component exceeds 4% by weight as in the sample 87, the Cu content as the second component exceeds 0.3% by weight as in the sample 94, or the sample 101 If the Zn content as the second component exceeds 4% by weight or the Ni content as the third component exceeds 0.5% by weight as in samples 85, 92 and 99, the liquid At the above-mentioned temperature of 290 ° C. applied in the heat treatment / pressure treatment process, the phase line temperature is close to 300 ° C., and a part of the alloy powder contained in the interlayer conductor pattern is made into a liquid phase, and the interlayer conductor pattern is densely formed. The interlayer conductor pattern and the in-plane conductor pattern could not be firmly bonded based on solid phase diffusion. Therefore, “joining strength”, “reliability” and “migration” could not be evaluated.
６．比較例
層間導体パターンを形成するため、市販の導電性ペースト（※ メーカー名および商品名等を補充下さい。）を用いた場合（比較例１）と、Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕソルダペーストを用いた場合（比較例２）とについて、「接合強度」、「信頼性」および「マイグレーション」を評価した。比較例２については、「固相線温度」および「液相線温度」を求めた。これらの結果が表８に示されている。
6). Comparative Example In order to form an interlayer conductor pattern, when using a commercially available conductive paste (* Please replenish the manufacturer name and product name, etc.) (Comparative Example 1), and using Sn-3Ag-0.5Cu solder paste In the case (Comparative Example 2), “joining strength”, “reliability” and “migration” were evaluated. For Comparative Example 2, “solidus temperature” and “liquidus temperature” were determined. These results are shown in Table 8.
比較例１のように、市販の導電性ペーストを使った場合、層間導体パターンの構造は、金属粉末が樹脂中に分散している構造となり、その電気的導通は、金属粉末同士が物理的に接触していることによって達成される。そのため、「信頼性」について「△〜×」の評価となり、「マイグレーション」について「×」の評価となった。 When a commercially available conductive paste is used as in Comparative Example 1, the structure of the interlayer conductor pattern is a structure in which the metal powder is dispersed in the resin, and the electrical continuity is physically between the metal powders. Achieved by being in contact. Therefore, “reliability” was evaluated as “Δ˜ ×”, and “migration” was evaluated as “×”.
他方、比較例２では、「信頼性」が「×」と評価された。 On the other hand, in Comparative Example 2, “reliability” was evaluated as “x”.
１ 樹脂回路基板
２ 熱可塑性樹脂層
３ 基体
４，５，６ 面内導体パターン
７ 層間導体パターン
８ 固溶体層
１１ 熱可塑性樹脂シート
１２ 層間連通孔
１３ 導電性ペースト
１４ 金属粉末
１５ バインダ樹脂
１６ 積層体
２１，２２ チップ部品
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記熱可塑性樹脂シートの平面方向に延びるように、銅を主成分とする面内導体パターンを設けるとともに、同じく厚み方向に延びるように、ビスマスを主成分とした導電性ペーストを用いて前記面内導体パターンと接する層間導体パターンを設ける工程と、
前記熱可塑性樹脂シートに熱処理および加圧処理を施すことによって、前記導電性ペーストを溶融一体化するとともに、当該導電性ペーストが溶融一体化してなる前記層間導体パターンと前記面内導体パターンとの間に、銅およびビスマスの固溶体層を形成する、熱処理・加圧処理工程と
を有する、樹脂回路基板の製造方法。 Preparing a thermoplastic resin sheet;
An in-plane conductor pattern mainly composed of copper is provided so as to extend in the plane direction of the thermoplastic resin sheet, and the in-plane conductor pattern is formed using a conductive paste mainly composed of bismuth so as to extend in the thickness direction. Providing an interlayer conductor pattern in contact with the conductor pattern;
By performing heat treatment and pressure treatment on the thermoplastic resin sheet, the conductive paste is melted and integrated, and between the interlayer conductor pattern and the in-plane conductor pattern formed by melting and integrating the conductive paste. And a heat treatment / pressure treatment step of forming a solid solution layer of copper and bismuth.
複数の前記熱可塑性樹脂シートを積み重ねることによって、積層体を作製する工程と
をさらに備え、
前記熱処理・加圧処理工程は、前記積層体に対して実施される、
請求項１に記載の樹脂回路基板の製造方法。 A step of preparing a plurality of the thermoplastic resin sheets provided with the in-plane conductor pattern and the interlayer conductor pattern;
And a step of producing a laminate by stacking a plurality of the thermoplastic resin sheets,
The heat treatment / pressure treatment step is performed on the laminate.
The manufacturing method of the resin circuit board of Claim 1.
前記熱可塑性樹脂層の平面方向に延びるように設けられ、銅を主成分とする面内導体パターンと、
前記面内導体パターンと接する状態で前記熱可塑性樹脂層の厚み方向に延びるように設けられ、ビスマスを主成分とする層間導体パターンと、
前記面内導体パターンと前記層間導体パターンとの間に形成された、銅およびビスマスの固溶体層と
を有する、樹脂回路基板。 A substrate including a thermoplastic resin layer;
An in-plane conductor pattern mainly composed of copper, provided to extend in the plane direction of the thermoplastic resin layer;
Provided to extend in the thickness direction of the thermoplastic resin layer in contact with the in-plane conductor pattern, an interlayer conductor pattern mainly composed of bismuth,
A resin circuit board having a solid solution layer of copper and bismuth formed between the in-plane conductor pattern and the interlayer conductor pattern.
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