JP4895448B2

JP4895448B2 - Multilayer wiring board

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Publication number: JP4895448B2
Application number: JP2001298654A
Authority: JP
Inventors: 孝之禰占
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-27
Also published as: JP2003110246A

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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present inventionSurface multilayer wiring layerIs laminated on the surface of the core substrateMultilayer wiring boardIt is about.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the development of portable information terminals and the spread of mobile computing, a multilayer wiring board suitable for small size, high definition and high-speed operation has been demanded. As a multilayer wiring board for meeting such a requirement, a substrate manufactured by a build-up method has been conventionally known.
[0003]
In such a multilayer wiring board, a photosensitive resin is applied to the surface of a core substrate made of a glass-epoxy composite material to form an insulating layer, and through holes are formed by exposing / developing the insulating layer. Is done. Next, after forming a plating layer such as copper on the entire surface of the insulating layer including the inner wall of the through hole, a photosensitive resist is applied to the surface of the plating layer, and exposure / development is performed, and the excess plating film is etched. It is manufactured by forming a conductor wiring layer through resist removal and further removal of the resist.
[0004]
However, the multilayer wiring board formed by the build-up method has a problem that the adhesion strength of the conductor wiring layer is low with respect to the insulating layer made of the photosensitive resin.
[0005]
In the build-up method, an insulating layer or conductor wiring layer is formed on the surface of the insulating layer or conductor wiring layer formed on the surface of the core substrate. Since it is difficult to remove the defective layer, the process yield is liable to be lowered, and the cost is increased.
[0006]
In view of this, in recent years, a method has been devised in which a prefabricated wiring pattern is transferred onto a prefabricated insulating sheet, and thus prefabricated. Good wiring patterns and insulating sheets are selected and used. As such a multilayer wiring board, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-133916 is known.
[0007]
The multilayer wiring board disclosed in this publication is manufactured by the transfer method described above and includes the following steps. Here, first, a through hole is formed in an insulating sheet containing at least an inorganic insulating powder such as alumina and an organic binder, and a via conductor is formed by filling the through hole with a conductive paste, and this surface is formed on an organic film. A wiring pattern made of the formed copper foil is transferred. Next, a multilayer wiring board can be produced by laminating a desired number of layers of insulating sheets having a wiring pattern formed on the surface of the insulating sheet and performing heating and pressing again.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the multilayer wiring board disclosed in the above Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-133916, the insulating sheet contains a lot of inorganic insulating powder in consideration of the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board. There was a problem that flexibility, flexibility, and sheet strength were lowered, and the surface was easily chipped and cracked.
[0009]
In addition, when transferring the wiring pattern, even if the resin component contained in the insulating sheet is heated and pressurized to a temperature at which it melts, the amount of movement of the resin component that reaches the surface through the inorganic insulating powder is small. In particular, when the conductor wiring layer is miniaturized, the number of organic resin anchors formed by the resin entering the concave and convex portions on the surface of the metal foil is reduced, and the adhesive force is lower than that of a large area conductor wiring layer, There was a problem that the transferred conductor wiring layer was easily peeled off. Therefore, there is a problem that the connection reliability between the conductor wiring layer and the via conductor is lowered.
[0010]
On the other hand, due to the above problems, when the amount of the thermosetting resin contained in the insulating sheet is increased, the adhesion of the conductor wiring layer to the insulating sheet is improved, but the position of the conductor wiring layer during transfer and There was a problem that deformation of the insulating sheet occurred.
[0011]
  Therefore, the present inventionDimensional accuracyExcellent surface multilayer wiring layerMultilayer wiring boardThe purpose is to provide.
[0026]
[Means for solving the problems]
  The multilayer wiring board of the present invention comprises at least a thermosetting resinAnd fiber bodyA core substrate in which a conductor wiring layer is formed on the surface and / or inside of the insulating substrate, and a via conductor is formed inside the insulating substrate to connect between the conductor wiring layers, and on the surface of the core substrate, Consists of thermosetting resin and inorganic insulating powderNo fiberA conductive wiring layer made of an insulating layer and a metal foil is laminated, and the insulating layer is connected to connect the conductive wiring layers.InA multilayer wiring board having a surface multilayer wiring layer formed with via conductors, wherein the insulating layer constituting the surface multilayer wiring layer is formed of a superposed body of a high-concentration powder layer and a low-concentration powder layer.The high-concentration powder layer is arranged on the core substrate side than the low-concentration powder layer.It is characterized by that.
[0027]
According to such a configuration, the surface side of the insulating layer on which the conductor wiring layer is formed is constituted by the low-concentration powder layer having a relatively large amount of the thermosetting resin. A large amount of thermosetting resin enters the portion, so that the adhesion strength between the conductor wiring layer and the insulating layer constituting the multilayer wiring board can be increased.
[0028]
In addition, since the low-concentration powder layer has a large amount of thermosetting resin, the conductive wiring layer on the surface is embedded in the low-concentration powder layer, so that the insulating layer and the conductive wiring layer can be substantially flush with each other. In addition, the parallelism between the insulating layers and the conductor wiring layers that make up the multilayer wiring board is increased, so that the connection between the conductor wiring layer and the via conductor can be made uniform, the electrical characteristics of the multilayer wiring board are improved, and the connection reliability is improved. it can.
[0029]
Furthermore, since the insulating layer is composed of the high-concentration powder layer together with the low-concentration powder layer, the Young's modulus and mechanical strength of the insulating layer can be increased, and the coefficient of thermal expansion can be lowered. Mounting reliability can be improved.
[0030]
That is, since the insulating layer is composed of the high-concentration powder layer and the low-concentration powder layer in this way, the amount of inorganic insulating powder contained in the high-concentration powder layer can be changed, and the Young's modulus and mechanical properties of the insulating layer can be changed. The mechanical strength and the thermal expansion coefficient can be arbitrarily changed, and various multilayer wiring boards can be formed.
[0031]
In the multilayer wiring board, it is desirable that the amount of inorganic powder contained in the entire high concentration powder layer is 35% by volume or more and the amount of inorganic insulating powder contained in the whole low concentration powder layer is 20% by volume or less.
[0032]
In this way, the amount of inorganic insulating powder contained in the high-concentration powder layer is 35% by volume or more, so that the thermal expansion coefficient of the insulating layer can be further reduced, the Young's modulus can be increased, and it is contained in the low-concentration powder layer. By making the amount of the inorganic insulating powder to be 20% by volume or less, more thermosetting resin enters the uneven portions on the surface of the conductor wiring layer, and therefore, the conductor wiring layer and the insulating layer constituting the multilayer wiring board The adhesion strength can be further increased.
[0033]
Further, since the amount of the thermosetting resin is relatively large in the low-concentration powder layer, the unevenness caused by the embedded conductor wiring layer can be further reduced, and from this, the insulating layer and the conductor wiring layer constituting the multilayer wiring board are parallel to each other. Therefore, the connection between the conductor wiring layer and the via conductor can be made more uniform, the electrical characteristics of the multilayer wiring board can be improved, and the connection reliability can be further improved.
[0034]
In the multilayer wiring board, the thickness of the conductor wiring layer is t₁, The thickness of the low concentration powder layer is t₂T₂/ T₁It is desirable that> 0.15. By making the ratio of the thickness of the low-concentration powder layer to the thickness of the conductor wiring layer larger than 0.15, the amount of the thermosetting resin in the insulating layer becomes relatively large. The embedding can be improved and the flatness can be further increased.
[0035]
In the multilayer wiring board, it is desirable that the thickness of the insulating layer is 50 μm or less, and the thickness of the low-concentration powder layer formed on at least one side is 2 μm or more. Thus, even when the thickness of the insulating layer is as thin as 50 μm or less, by forming the thickness of the low-concentration powder layer with a large amount of the thermosetting resin to 2 μm or more, the heat contained in the low-concentration powder layer is large. The contribution of bonding between the curable resins can be increased, and the strength and flexibility of the insulating layer can be improved. Moreover, the flatness of the conductor wiring layer formed on the surface of the insulating layer can be improved.
[0036]
In the multilayer wiring board, the average particle size of the inorganic insulating powder contained in the insulating layer is desirably 1 μm or less. By forming the insulating layer using the inorganic insulating powder having a small average particle diameter, the amount of the thermosetting resin surrounding the inorganic insulating powder can be made uniform even if the insulating layer is thin. Therefore, the strength and flexibility of the insulating layer can be increased.
[0037]
In the multilayer wiring board, the inorganic insulating powder constituting the insulating layer preferably has an aspect ratio of 1.2 or more. Since the multilayer wiring board of the present invention can be used for an insulating layer generally formed by using an inorganic insulating powder having low fluidity, the aspect ratio of the inorganic insulating powder is as large as 1.2 or more. It is suitable for the case.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Insulating sheet)
(Construction)
A schematic sectional view of an example of the insulating sheet of the present invention is shown in FIG.
[0043]
As shown in FIG. 1, the insulating sheet A of the present invention is composed of at least a composite of a thermosetting resin 1 and an inorganic insulating powder 3, and a high-concentration powder sheet with a large amount of inorganic insulating powder 3 in the thickness direction. 5 and a low-concentration powder sheet 7 having a smaller amount of inorganic insulating powder 3 than two high-concentration powder sheets 5 having a large amount of inorganic insulating powder 3 are superposed.
[0044]
In addition, the content of the inorganic insulating powder 3 contained in the entire high-concentration powder sheet 5 is desirably 35% by volume or more because the Young's modulus and mechanical strength of the insulating sheet A are increased and the thermal expansion coefficient is decreased. In addition, 40 to 80% by volume is desirable because the insulating sheet A has flexibility and flexibility and suppresses handling in the manufacturing process, and degranulation, chipping and cracking.
[0045]
On the other hand, the content of the inorganic insulating powder 3 contained in the entire low-concentration powder sheet 7 is desirably 20% by volume or less in order to obtain the flexibility, flexibility and smoothness of the surface of the insulating sheet A. 5 to 15% by volume is desirable because it increases the heat resistance of the resin, suppresses dimensional changes, and lowers the thermal expansion coefficient.
[0046]
The total thickness of the insulating sheet A when the high-concentration powder sheet 5 and the low-concentration powder sheet 7 are superposed is used, for example, as the insulating layers 21a to 21d of the surface multilayer wiring layer C of the multilayer wiring board to reduce inductance. In addition, 50 μm or less is desirable because impedance matching is performed. At this time, the thickness of the low-concentration powder sheet 7 formed on at least one side of the insulating sheet A increases the contribution of bonding between the thermosetting resins 1 contained in the low-concentration powder sheet 7 in a large amount. It is desirable that the thickness is 2 μm or more because cracks can be prevented and the mechanical strength and flexibility of the insulating sheet A can be improved. In particular, the thickness of the low-concentration powder sheet 7 is desirably 5 to 10 μm because the Young's modulus, mechanical strength, and heat resistance of the insulating sheet A are increased.
[0047]
Further, the average particle size of the inorganic insulating powder 3 contained in the high-concentration powder sheet 5 and the low-concentration powder sheet 7 constituting the insulating sheet A of the present invention is around the inorganic insulating powder 3 even if the thin insulating sheet A is formed. 1 μm or less is desirable because the amount of the thermosetting resin surrounding the substrate can be made uniform and the strength and flexibility of the insulating sheet A can be increased. In particular, the average particle size of the inorganic insulating powder 3 is 0 because the amount of the thermosetting resin contained in the insulating slurry is suppressed, its dispersibility is increased and good molding can be performed, and the mechanical strength of the insulating sheet A is increased. It is desirable that the thickness is 1 to 0.8 μm.
[0048]
The average particle diameter of the inorganic insulating powder 3 contained in the high-concentration powder sheet 5 and the low-concentration powder sheet 7 does not have to be the same, and is particularly contained in the low-concentration powder sheet 7 formed by thinning. It can also be suitably used when the average particle size of the inorganic insulating powder 3 is smaller than the average particle size of the inorganic insulating powder 3 contained in the high-concentration powder sheet 5.
[0049]
Further, since the insulating sheet A of the present invention is generally applied to the inorganic insulating powder 3 having low fluidity, it is included in the high concentration powder sheet 5 and the low concentration powder sheet 7 constituting the insulating sheet A. The aspect ratio of the inorganic insulating powder 3 is desirably 1.2 or more. In particular, the aspect ratio is desirably 1.5 to 2 because the amount of the thermosetting resin contained in the insulating slurry is suppressed and the dispersibility is increased.
[0050]
(material)
The insulating sheet A of the present invention is made of an insulating material containing at least the thermosetting resin 1, and includes, for example, A-PPE (polyphenylene ether resin), BT resin (bismaleidotriazine), polyimide resin, fluororesin, It is preferably composed of a polyamino bismaleimide resin and an epoxy resin, and particularly preferably a thermosetting resin 1 which is liquid at room temperature as a raw material. Insulating sheet A of the present invention is one in which high-concentration powder sheet 5 and low-concentration powder sheet 7 are superposed, and thermosetting resin 1 contained in both sheets is said to enhance chemical polymerization reaction and adhesion. For the reason, it is preferable to use the same thermosetting resin.
[0051]
As the inorganic insulating powder 3 constituting the insulating sheet A, SiO 2₂, Al₂O_Three, ZrO₂TiO₂, AlN, SiC, BaTiO_Three, SrTiO_ThreeAt least one material can be used. In addition, the shape may be any shape such as a spherical shape or a needle shape. Thus, by using the inorganic insulating powder 3 which exists discontinuously in the insulating sheet A, for example, the migration resistance of the multilayer wiring board can be improved.
[0052]
(Manufacturing method)
Next, the manufacturing method of the insulation sheet A of this invention is demonstrated based on the process drawing of FIG.
[0053]
First, the insulating sheet A forming the multilayer wiring board of the present invention is manufactured as follows. As shown in FIG. 2, first, in order to prepare the high-concentration powder sheet 5, a predetermined amount of each of the thermosetting resin 1, the inorganic insulating powder 3, the dispersing agent, the curing agent, and the solvent (heated stirring mixer) is used. ) To prepare a high-concentration slurry 11 by mixing at a temperature of 80 ° C. for 2 hours. At this time, the viscosity of the high-concentration slurry 11 is 100 s with a shear rate of 100 s using a rheometer RS-100 manufactured by Haake, using a cone having a diameter of 20 mm and an angle of 1 °.^-1It is desirable that it is in the range of 3 to 5 Pa · s when measured by.
[0054]
Next, using the same components as the high concentration slurry 11, in this case, the amount of the inorganic insulating powder 3 is reduced with respect to 1 amount of the thermosetting resin than the high concentration slurry 11, and the inorganic insulating powder 3. On the other hand, a low concentration slurry 13 is prepared by mixing a predetermined amount of each thermosetting resin 1, a dispersing agent, a curing agent and a solvent. The viscosity of the low concentration slurry 13 is desirably 1 to 2 Pa · s.
[0055]
Next, of the prepared two types of insulating

slurries

11 and 13, first, the high concentration molded sheet 5 is formed on the organic resin carrier film 15 using the high concentration slurry 11 by a sheet molding method such as a doctor blade method. Further, the low-concentration powder sheet 7 is laminated on the surface of the high-concentration molded sheet 5 by applying the low-concentration slurry 13 by a sheet molding method such as a doctor blade method. In this way, the insulating sheet A having a two-layer structure in which the low concentration powder sheet 7 is formed on one surface of the high concentration powder sheet 5 is formed. In this case, two types of insulating sheets A having different amounts of the inorganic insulating powder 3 are produced by the above-described method, and the high-concentration powder sheet 5 and the low-concentration molded sheet 7 are integrated by pressurizing and heating. it can.
[0056]
In the insulating sheet A of the present invention, the low-concentration powder sheet 7 formed by being superimposed on the high-concentration powder sheet 5 may be formed not only on one side but on both sides. In this case, as shown in FIG. 3A, first, the low-concentration slurry 13 is coated on the carrier film 15 and dried to the extent that excess solvent volatilizes to form the low-concentration powder sheet 7. To do. Next, as shown in FIG. 3B, about half of the molded low concentration powder sheet 7 is coated with the high concentration slurry 11 on the low concentration powder sheet 7, and this is also redundant. The insulating sheet A having a two-layer structure in which the low-concentration powder sheet 7 is superposed on the carrier film 15 side and the high-concentration powder sheet 5 is superposed on the surface side is dried to such an extent that the solvent is volatilized. Next, as shown in FIG. 3 (c), the surface sides of the two types of sheets are overlapped and heated and pressed at a temperature of room temperature or higher so as to be adhered to both surfaces of the high-concentration powder sheet 5. An insulating sheet A having a three-layer structure on which the low-concentration powder sheet 7 is formed is formed.
[0057]
In the above manufacturing method, since the low concentration slurry 13 is applied immediately after forming the high concentration powder sheet 5, the low concentration powder sheet 7 is in close contact with the adhesiveness of the surface of the high concentration powder sheet 5 being maintained, For this reason, the insulating sheet A with high adhesion between the high-concentration powder sheet 5 and the low-concentration powder sheet 7 can be easily formed.
[0058]
Further, according to this method, the high-concentration powder sheet 5 or the low-concentration powder sheet 7 previously formed is in a high-viscosity state with the solvent volatilized, and is mixed with the high-concentration slurry 11 or the low-concentration slurry 13 to be applied later. Since there is no, the insulating sheet A from which the amount of inorganic insulating powders 3 differs in the thickness direction can be easily formed.
[0059]
Next, the molded insulating sheet A is first subjected to appearance inspections such as pinholes and color tone, then measured for thickness and surface roughness, and further, mechanical strength (tensile strength) of the insulating sheet A. A test is performed and each characteristic as the insulating sheet A used for a multilayer wiring board is evaluated.
[0060]
(Multilayer wiring board)
(Construction)
FIG. 4 shows a schematic sectional view of an example of the multilayer wiring board of the present invention.
[0061]
As shown in FIG. 4, the multilayer wiring board of the present invention has a surface multilayer wiring layer C formed on the surface of a core substrate B.
[0062]
The core substrate B includes an insulating substrate 15 formed by laminating a plurality of insulating layers 13 a to 13 e containing at least a thermosetting resin, and a conductor wiring layer 17 formed on the surface and inside of the insulating substrate 15. The via wiring 18 connects the conductor wiring layers 17 to each other.
[0063]
Further, the surface multilayer wiring layer C laminated on the surface corresponding to the upper and lower surfaces of the core substrate B also has a plurality of surface insulating layers 21a to 21d containing at least a thermosetting resin, like the core substrate B. The conductor wiring layer 23 is formed on the surface and inside, and a via conductor 25 for connecting the conductor wiring layers 23 is formed inside each of the insulating layers 21a to 21d.
[0064]
Next, the insulating layers 21a to 21d constituting the surface multilayer wiring layer C will be described based on the enlarged view of the main part of FIG. As shown in FIG. 5, the surface insulating layer 21a includes a high-concentration powder layer 27 containing a large amount of inorganic insulating powder 3 on the core substrate B side, and a high-concentration powder layer above the high-concentration powder layer 27. A low-concentration powder layer 29 in which the inorganic insulating powder 3 is less than 27 is superposed.
[0065]
Further, the conductor wiring layer 23 formed on the surface insulating layers 21a to 21d is buried by excluding the thermosetting resin of the low-concentration powder layer 29 with a small amount of the inorganic insulating powder 3. For this reason, the surface insulating layers 21a to 21d and the conductor wiring layer 23 are substantially flush with each other. For this reason, the conductor wiring layer 23 of the surface multilayer wiring layer C and the conductor wiring layer formed on the surface of the core substrate B are used. The via conductor 25 between the via conductor 17 and the conductor wiring layers 17 and 23 is compressed and densified by the thickness of both the conductor wiring layers 17 and 23, so that the connection between the via conductor 25 and the conductor wiring layers 17 and 23 becomes strong and conductive. And connection reliability can be improved.
[0066]
The via conductor 25 formed on the surface multilayer wiring layer C is connected to the via conductor 18 formed on the core substrate B in the thickness direction of the multilayer wiring board through the conductor wiring layer 23 in the form of via-on-via.
[0067]
And since the surface insulation layers 21a-21d which comprise the surface multilayer wiring layer C are formed by the said insulation sheet A which consists of the high concentration powder sheet 5 and the low concentration powder sheet 7, these surface insulation layers 21a-21d are The characteristics of the insulating sheet A are inherited.
[0068]
That is, the content of the inorganic insulating powder 3 contained in the entire high-concentration powder layer 27 increases the Young's modulus and mechanical strength of the surface insulating layers 21a to 21d and sets the thermal expansion coefficient after curing to, for example, 25 × 10.^-640% by volume or more is desirable for the reason that it is reduced to / ° C. or less, and in particular, 50 to 80% by volume is provided for the reason that the surface insulating layers 21a to 21d are made flexible to suppress degranulation, chipping and cracking. desirable.
[0069]
On the other hand, the content of the inorganic insulating powder 3 contained in the entire low-concentration powder layer 29 is 20 volumes in order to obtain the flexibility and smoothness of the surface insulating layers 21a to 21d and to improve the water resistance of the multilayer wiring board. % Is desirable, and in particular, the heat resistance of the surface insulating layers 21a to 21d is increased, the dimensional change is suppressed, and the thermal expansion coefficient is 70 × 10.^-65-15 volume% is desirable for the reason of making it below / degreeC.
[0070]
The total thickness of the surface insulating layers 21a to 21d when the high-concentration powder layer 27 and the low-concentration powder layer 29 are superimposed is, for example, used as an insulating layer of the surface wiring layer of the multilayer wiring board to reduce inductance and 50 μm or less is desirable because impedance matching is performed. At this time, the thickness of the low-concentration powder layer 29 formed on at least one surface side of the surface insulating layers 21a to 21d is the contribution of bonding between the thermosetting resins 1 contained in the low-concentration powder layer 29. It is desirable that the thickness be 2 μm or more because it can prevent cracks and cracks and improve the mechanical strength and flexibility of the surface insulating layers 21a to 21d. In particular, the thickness of the low-concentration powder layer 29 is preferably 0.1 to 0.5 μm because the Young's modulus, mechanical strength, and heat resistance of the surface insulating layers 21a to 21d are increased.
The thickness of the conductor wiring layer 23 is t₁The thickness of the low concentration powder layer 29 is t₂T₂/ T₁It is desirable that> 0.15. In particular, since the deformation and the deviation that occur together with the surface insulating layers 21a to 21d when the conductor wiring layer 23 is transferred are suppressed, t₂/ T₁Is preferably in the range of 0.2 to 1.5.
[0071]
The average particle size of the inorganic insulating powder 3 included in the high-concentration powder layer 27 and the low-concentration powder layer 29 constituting the surface insulating layers 21a to 21d of the present invention is the case where the surface insulating layers 21a to 21d are thinned. However, the amount of the thermosetting resin surrounding the periphery of the inorganic insulating powder 3 can be made uniform, and the mechanical strength and flexibility of the surface insulating layers 21a to 21d can be increased. . In particular, the average particle size of the inorganic insulating powder 3 is more preferably 0.1 to 0.8 μm because the mechanical strength of the surface insulating layers 21a to 21d is increased.
[0072]
Further, the average particle diameter of the inorganic insulating powder 3 included in the high concentration powder layer 27 and the low concentration powder layer 29 is not necessarily the same size, and is particularly included in the low concentration powder layer 29 formed by thinning. The inorganic insulating powder 3 can be suitably used also when the average particle size of the inorganic insulating powder 3 is smaller than the average particle size of the inorganic insulating powder 3 included in the high concentration powder layer 27.
[0073]
Moreover, since the surface insulating layers 21a-21d of this invention are suitable with respect to the surface insulating layers 21a-21d generally formed using the inorganic insulating powder with low fluidity, the surface insulating layers 21a-21d are constituted. The aspect ratio of the inorganic insulating powder 3 included in the high concentration powder layer 27 and the low concentration powder layer 29 is desirably 1.2 or more. In particular, the aspect ratio is preferably 1.5 to 2 for the purpose of suppressing the amount of the thermosetting resin contained in the surface insulating layers 21a to 21d and increasing the dispersibility.
[0074]
(material)
In the multilayer wiring board of the present invention, the surface insulating layers 21a to 21d constituting the surface multilayer wiring layer C are made of an insulating material containing a thermosetting resin like the insulating sheet A. For example, A- It consists of PPE (polyphenylene ether resin), BT resin (bismaleidotriazine), polyimide resin, fluororesin, polyaminobismaleimide resin, and epoxy resin, and it is particularly desirable that it is a thermosetting resin that is liquid at room temperature as a raw material.
[0075]
On the other hand, the insulating base material 61 which becomes the insulating layers 13a to 13e constituting the core substrate B is also heat such as A-PPE (polyphenylene ether resin) similar to the surface insulating layers 21a to 21d constituting the surface multilayer wiring layer C. A curable resin is preferably used. Moreover, as the filler mixed in the insulating layers 13a to 13e, there are the inorganic insulating powder 3 and the fibrous body, and any property such as a woven fabric or a non-woven fabric may be used. Moreover, organic fiber bodies, such as an aramid fiber and a cellulose fiber, can also be used. In particular, as a fiber body used for the core substrate B, a glass fiber impregnated with the thermosetting resin is most desirable in terms of increasing strength.
[0076]
Moreover, as a component of the inorganic insulating powder 3 in the surface insulating layers 21a to 21d constituting the surface multilayer wiring layer C, this is also the same as the inorganic insulating powder 3 contained in the insulating sheet A described above, and SiO 2₂, Al₂O_Three, ZrO₂TiO₂, AlN, SiC, BaTiO_Three, SrTiO_ThreeAt least one kind of material can be used. Moreover, the shape can also be arbitrary, such as a spherical shape and a needle shape. Thus, by using the inorganic insulating powder that is discontinuously present in the surface insulating layers 21a to 21d, it is possible to improve the migration resistance, and to increase the density of the conductor wiring layer 23 and the via conductor 25 of the surface multilayer wiring layer C. Can be achieved.
[0077]
The conductor wiring layers 17 and 23 constituting the core substrate B and the surface multilayer wiring layer C are made of a metal suitable for forming a conductor wiring. For example, at least one of gold, silver, copper, and aluminum is used. A low resistance metal electrolytic metal foil is preferably used. The thickness of the electrolytic metal foil is preferably 1 to 35 μm, and preferably 5 to 18 μm from the viewpoint of low conductivity and suitable for miniaturization of wiring. If the thickness of the electrolytic metal foil, in other words, the thickness of the conductor wiring layers 17 and 23 is smaller than 1 μm, the resistivity of the wiring is increased. If the thickness is larger than 35 μm, the core substrate B and the surface multilayer wiring layer C are deformed during lamination. The amount of metal embedded in the insulating layers 13a to 13e and the surface insulating layers 21a to 21d increases, the distortion of the core substrate B and the surface multilayer wiring layer C increases, and the substrate is likely to be deformed after the resin is cured. There is a problem.
[0078]
Further, as a conductor paste filled in the through holes to be the via

conductors

18 and 25, resin components such as epoxy and cellulose are added to the metal powder forming the conductor wiring layers 17 and 23, and a solvent such as butyl acetate is used. A kneaded product is used. The conductor paste is preferably solvent-free from the beginning although the solvent is dried after filling the through-holes. Further, in order to reduce the resistance of the via

conductors

18 and 25 and to improve the connectivity with the metal foils forming the conductor wiring layers 23 and 17 at the top and bottom of the via

conductors

18 and 25, at least tin, lead, bismuth, and indium are used. It is desirable to contain one kind of metal or an alloy thereof, and in particular, when the metal component constituting the conductor wiring layers 17 and 23 is copper, an alloy between copper or a metal having a higher melting point than a simple substance. Tin is desirable because it can form a compound.
[0079]
The average particle diameter of the metal particles used for the via

conductors

18 and 25 is 1 to 15 μm, and is 3 to 10 μm in order to improve the dispersibility of the conductive paste, the wettability with the conductor wiring layer, and the filling property. Is desirable.
[0080]
(Manufacturing method)
Next, the manufacturing method of the multilayer wiring board of this invention is demonstrated based on FIG. FIG. 6 is a process diagram for manufacturing the multilayer wiring board of FIG.
[0081]
First, as shown in FIG. 6A, a desired via hole 63 is formed by laser processing on a semi-cured insulating base material 61. Then, as shown in FIG. 6B, a via conductor 65 is formed by filling the via hole 63 with a conductor paste containing metal powder.
[0082]
Next, a conductor wiring layer 67 made of electrolytic metal foil is embedded in one surface of the via conductor 65 of the semi-cured insulating base 61 in FIG. 3B by transfer by heating and pressing. In the present invention, the conductor wiring layer 67 is formed by transferring a pattern prepared by etching a metal foil previously laminated on the resin film 69. The transfer condition is that the conductor wiring layer 67 is embedded and transferred on the insulating base 61, and the insulating base 61 is not deformed when heated under pressure, and further unstacked so that subsequent lamination is possible. The temperature, pressure, and time for maintaining the temperature are desirable. The temperature is suitably 100 to 140 ° C., the pressure is 30 to 100 Pa, and the time is suitably 1 to 10 minutes.
[0083]
For example, to form the conductor wiring layer 67, first, a thickness made of one or two or more alloys selected from copper, gold, silver, aluminum and the like produced by plating on the surface of an appropriate resin film 69 is used. A 1 to 35 μm thick electrolytic metal foil is bonded, a resist layer is provided on the surface of the electrolytic metal foil so as to be a mirror image pattern of a desired wiring pattern, and then a mirror image conductor of a predetermined wiring pattern is obtained by etching and resist removal. A wiring layer 67 is formed. The thickness of the conductor wiring layer 67 is preferably 7 to 18 μm because it can be miniaturized and the conductor resistance is lowered. Further, the surface roughness (Rz) of the conductor wiring layer 67 that is normally not laser processed and is in contact with the maximum diameter side of the via conductor 65 is adjusted by a roughening process.
[0084]
As the resin film 69, known ones such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyimide, polyphenylene sulfide, vinyl chloride, and polypropylene can be used. The thickness of the resin film 69 is suitably 10 to 100 μm, preferably 25 to 50 μm. This is because if the thickness of the resin film 69 is smaller than 10 μm, the conductor wiring formed by deformation or bending of the film is likely to cause disconnection, and if the thickness is larger than 100 μm, the flexibility of the film is lost and it becomes difficult to peel off the sheet. It is. As the adhesive for adhering the electrolytic metal foil to the surface of the resin film 29, known adhesives such as acrylic, rubber, silicon, and epoxy can be used.
[0085]
In addition, in order to form the internal conductor wiring layer 67, it is better to etch the thermosetting resin that forms the insulating base material 61 by pasting together those having a surface roughness (Ra) of 0.2 μm or more. Since it is not exposed to moisture, the water absorption rate can be lowered. At this time, the conductor wiring layer 67 is more easily peeled off from the transferred film when the electrolytic metal foil coupling process is not performed.
[0086]
Next, together with the resin film 69 provided with the front-side conductor wiring layer 67 prepared as described above, a resin film 69 provided with the back-side conductor wiring layer 67 produced by the same method is produced. Similar to the method shown in FIG. 3C, these are laminated on both surfaces of the insulating base 61 on which the via conductor 65 is formed. Then, as shown in FIG. 6 (d), the laminate is pressurized and heated under conditions of a temperature of 60 to 150 ° C., a pressure of 1 to 50 MPa, and a time of 1 to 10 minutes, and then the resin film 69 is peeled off. As shown in FIG. 6E, a wiring sheet c in which the conductor wiring layer 67 is embedded on both surfaces of the insulating base 61 can be produced.
[0087]
Thus, when forming the wiring sheet c, the transfer process of the two conductor wiring layers 67 on the multilayer wiring board is simultaneously performed by laminating and pressing the resin film 69 having the conductor wiring layers 67 formed on both sides thereof. be able to.
[0088]
In addition, the conductor wiring layer 67 located on the surface side of the core substrate B among the conductor wiring layers 67 embedded in the surface of the wiring sheet c produced as described above is subjected to a roughening treatment. It is desirable that the surface roughness (Ra) of the layer 67 be 0.2 μm or more, particularly 0.4 μm or more.
[0089]
This roughening treatment can be performed by chemical etching treatment using acid treatment such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid, formic acid, etc. For example, it is desirable to spray an acid solution on the surface of the conductor wiring layer 67. Further, it is desirable to form a large number of pointed protrusions on the roughened surface (etched surface). Such pointed protrusions are, for example, 1 μm / min or more with a 10% by mass formic acid solution. It can be satisfactorily formed at the roughening rate.
[0090]
Then, as shown in FIG. 6 (e), the wiring base materials b and d produced in the same manner as in the above (a) to (e) are heat-pressed and cured together with the wiring sheet c to insulate them. The core laminate C can be produced by heating to a temperature at which the thermosetting resin in the substrate is completely cured. In this case, the curing temperature is preferably 200 to 250 ° C. in order to re-cured with the insulating sheet A to be the surface multilayer wiring layer B on the core laminate C.
[0091]
Next, as shown in FIG. 6 (f), in order to form the insulating sheet A to be the surface multilayer wiring layer C on the surface 71 of the core laminate D, an inorganic insulation is formed on the core laminate D. The insulating sheet A containing the thermosetting resin in which the powder 3 is dispersed is laminated. The insulating sheet A used here is produced by the following method.
[0092]
First, a high-concentration slurry obtained by adding the above-described liquid thermosetting resin together with a solvent so that the amount of the inorganic insulating powder 3 is 50 to 80% by volume to the appropriate inorganic insulating powder 3 as described above, and the inorganic insulating powder A low-concentration slurry in which 3 amount is 5 to 15% by volume is prepared.
[0093]
For the insulating slurry, a solvent such as toluene, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methanol, methyl cellosolve acetate, isopropyl alcohol, methyl isobutyl ketone, dimethylformamide is preferably added to the composite material of the organic resin and inorganic filler as described above. And a fluid having a predetermined viscosity. Although the viscosity of the slurry depends on the sheet forming method, a rheometer RS100 manufactured by Hake is used, a cone having a diameter of 20 mmφ and an angle of 1 ° is used, and a shear rate of 100 s.^-11 to 30 Pa · s is appropriate under the above conditions.
[0094]
Insulating sheet A in which two layers of different amounts of inorganic insulating powder 3 are superposed on these two types of insulating slurry by a sheet forming method such as a rolling method, an extrusion method, an injection method, a die coater method, or a doctor blade method. The insulating sheet A having a thickness of 20 to 50 μm can be manufactured by heating the resin to a temperature slightly lower than a temperature sufficient for the thermosetting resin 1 to be completely cured as desired.
[0095]
After this insulating sheet A is adhered to the surface of the core laminate C under conditions of a temperature of 100 to 150 ° C., a pressure of 1 to 10 MPa, and a time of 1 to 10 minutes, a through-hole 75 is formed with a UV-YAG laser or the like. The through hole 75 has a structure in which the conductor wiring layer 67 embedded in the upper surface of the core laminate is exposed. At this time, the conductor wiring layer 67 at the bottom of the through-hole 75 is a roughened surface processed at the time of forming a mat surface or pattern when forming a metal foil, and forming a bottomed through-hole 75 by laser processing. In this case, the surface irregularities may be partially smoothed by being melted or sublimated by laser processing. Here, for example, in the case of a UV-YAG laser processing machine, the laser processing conditions are suitably such that the processing energy is in the range of 0.1 to 1.0 W and the number of pulses per unit time is in the range of 1 to 50 kHz. When it is lower than 0.1 W or larger than 50 kHz, resin residue tends to remain at the bottom of the through hole 75, and when it is higher than 1.0 W or lower than 1 kHz, the hole penetrating the metal foil at the bottom of the through hole 75 Will open or damage to the metal foil.
[0096]
Thereafter, a via conductor 80 is formed by filling the through hole 75 with a conductive paste containing metal powder in the same manner as in the core substrate B. This conductor paste is one containing at least one low melting point metal such as tin, lead, bismuth, indium, or an alloy thereof. This low melting point metal is a metal at the top and bottom of the via hole by pressing and heating during curing. It wets the foil or diffuses into the metal foil depending on the type of metal.
[0097]
Further, in the same manner as the conductor wiring layer 67 is formed on the core substrate B, the wiring pattern of the metal foil prepared in advance by etching is roughened, and then transferred onto the insulating sheet A by being transferred onto the insulating sheet A. It is possible to form a multilayer wiring board as shown in FIG. 6G in which the buried conductor wiring layer 67 is formed and the surface multilayer wiring layer C is formed on both surfaces of the core substrate B.
[0098]
Thereafter, the insulating sheet A and the conductor wiring layer 67 can be multilayered by repeating the above steps as necessary.
[0099]
When a solder resist layer is further formed on the surface of the surface multilayer wiring layer C, a solder resist layer such as an epoxy resin is applied to the entire surface of the multilayer wiring substrate, and then exposed / developed to obtain a predetermined value. A multilayer wiring board as shown in FIG. 4 can be produced by exposing the pattern at the locations.
[0100]
【Example】
A prepreg impregnated with polyphenylene ether resin (A-PPE resin) was prepared for the insulating base material forming the core substrate.
[0101]
Next, the insulating sheet made of this prepreg is coated with CO.₂A via hole having a diameter of 100 μmφ was formed using a laser.
[0102]
Next, this via hole was filled with a conductive paste. The conductor paste is triallyl cyanurate (TAIC) for a mixed powder of conductive particles having an average particle size of 5 μm coated with 3% by weight of silver on the surface of copper powder and tin powder having an average particle size of 7 μm as a low melting point metal powder. The viscosity of this conductor paste is 10 to 100 Pa · s (RS100 rheometer manufactured by Haake, cone 20 mmφ, cone angle 1 °, shear rate 100 s).^-1).
[0103]
Next, as a conductor wiring layer to be transferred to the insulating sheet, an electrolytic copper foil having a thickness of 12 μm was bonded to a polyethylene terephthalate film having a thickness of 38 μm to prepare a film with a copper foil for transfer. A dry film resist was affixed to the copper foil surface, and exposure, development by spraying with a sodium carbonate solution, and etching with ferric chloride were performed to form a conductor wiring layer having a trapezoidal formation angle of 60 °. Thereafter, the resist film was peeled off using a sodium hydroxide solution, and a wiring pattern was formed on the polyethylene terephthalate film. Thereafter, an aqueous solution of 10% by mass of formic acid was sprayed to roughen the surface of the wiring pattern to a surface roughness (Rz) of about 3 μm. The wiring pattern was manufactured with a land diameter of 125 μm and a wiring width of 50 μm.
[0104]
Next, after aligning the wiring pattern formed on this PET film with respect to the prepreg filled with the conductive paste, it was transferred by thermocompression bonding at 120 ° C., 5 MPa for 3 minutes.
[0105]
Next, the prepreg 4 layer on which the conductor wiring layer was formed was laminated by applying pressure and heating under the conditions of 120 ° C., 5 MPa, and 3 minutes to prepare a semi-cured core substrate.
[0106]
Next, an insulating sheet for the surface multilayer wiring layer was produced. As with the core substrate, this insulating sheet uses A-PPE resin, weighs and mixes fused silica having an average particle size of 0.6 μm and an aspect ratio of 1.2 as an inorganic insulating powder in the ratio shown in Table 1, A catalyst for accelerating the curing of the thermosetting resin was 3 mass% with respect to the thermosetting resin, and toluene was added as an organic solvent to prepare a slurry having a slurry viscosity of about 2 Pa · s. This was coated twice by a doctor blade method to produce an insulating sheet having a thickness of 35 μm or 40 μm and a two-layer and three-layer structure. Table 1 shows the amounts of inorganic insulating powder contained in the low-concentration powder sheet and the high-concentration powder sheet and their thicknesses.
[0107]
These insulating sheets prepared with various inorganic insulating powder amount ratios were evaluated for evaluation of tensile strength and elongation. The measurement conditions were a dumbbell shape with a length of 80 mm, a width of 40 mm, and a constriction at the center in the length direction of 10 mm, and a tensile speed of 100 mm / min. It was.
[0108]
As for transferability, a transfer wiring pattern used for manufacturing a multilayer wiring board is transferred onto an insulating sheet under normal transfer conditions (temperature 130 ° C., pressure 5 MPa, time 3 minutes), and then the insulating sheet The amount of misalignment between the conductive wiring layers formed above was measured. The amount of misregistration was evaluated by measuring the distance between target marks on the four corners of the wiring pattern (interval 250 mm) and comparing the dimensions before transfer. Moreover, the peripheral part with the copper foil which is not patterned is cut | disconnected to length 100mm and width 10mm, and the pulling speed of 300 mm / min. The adhesive strength was measured and the transfer strength was evaluated. The number of samples was n = 10, respectively.
[0109]
Next, these two-layered and three-layered insulating sheets are laminated on the surface of a semi-cured core substrate prepared in advance under the same heating conditions as those at 130 ° C., 5 MPa for 3 minutes. did.
[0110]
Next, via holes were formed at predetermined positions of the insulating sheet laminated on the core substrate using a UV-YAG laser device with a processing energy of 0.5 W and a unit time pulse number of 10 kHz.
[0111]
Next, the conductor paste used for the core substrate was buried in the via hole to form a via conductor.
[0112]
Thereafter, the surface of the insulating sheet on which the via conductor is formed from the polyethylene terephthalate film having the wiring pattern formed on the electrolytic copper foil having a thickness of 18 μm for the surface layer wiring in exactly the same manner as forming the conductor wiring layer of the core substrate. Then, heating and pressurization at a temperature of 130 ° C., a pressure of 5 MPa, and a time of 3 minutes were performed, and only the resin film and the adhesive layer were peeled off to transfer the wiring circuit layer to the surface of the insulating sheet.
[0113]
Thereafter, the above steps are repeated again to form a surface multilayer wiring layer having two insulating layers and a conductor wiring layer on the front and back surfaces of the core substrate, respectively, and then the conditions of a temperature of 240 ° C., a pressure of 4 MPa, and an hour A multi-layer wiring board was prepared by curing at once.
[0114]
As an evaluation of the produced multilayer wiring board, a solder dip test at 240 ° C. for 2 minutes was performed on a portion where 360 via conductors were connected in series inside the multilayer wiring board, and the electrical resistance before and after that was measured. It was measured. The number of samples was n = 10. The results are shown in Table 1.
[0115]
(Comparative example)
As a comparative example, as an insulating sheet constituting a surface multilayer wiring layer, a single-layer insulating sheet prepared with an inorganic insulating powder amount of 40% by volume and a multilayer wiring board manufactured using the same are manufactured and the same as the product of the present invention. Evaluation was performed.
[0116]
[Table 1]

[0117]
As is clear from Table 1, sample No. of the insulating sheet produced by superposing the high concentration powder sheet and the low concentration powder sheet. 1-18, the tensile strength of the insulating sheet is 4 MPa or more, although the amount of inorganic insulating powder contained in the high-concentration sheet is small and the elongation at the time of transfer is increased when the thickness of the low-concentration powder sheet is increased. The transfer rate is 5.6% or less, the transfer strength of the copper foil is 5 N / cm or more, and the amount of misregistration at the time of transfer is 17% or less. I was able to improve the sex. The resistance change rate per via conductor hole of the multilayer wiring board produced using these insulating sheets was 14.3% or less. In particular, the sample No. 1 in which the amount of the inorganic insulating powder contained in the high concentration sheet was 40 to 80% by volume and the amount of the inorganic insulating powder in the low concentration sheet was 5 to 20% by volume or less. 2 to 17, the transfer strength was as high as 7 N / cm or more.
[0118]
On the other hand, the sample No. of the insulating sheet in which the low concentration powder sheet was not formed on the high concentration powder sheet. In No. 19, the transfer strength was extremely low, 0.5 N / cm, and the resistance change rate of the via conductor was increased to 25%.
[0120]
【The invention's effect】
According to the present invention,Since the surface side of the insulating layer on which the conductor wiring layer is formed is composed of a low-concentration powder layer having a relatively large amount of thermosetting resin, a large amount of thermosetting resin is formed on the irregularities on the surface of the conductor wiring layer. Therefore, the adhesion strength between the conductor wiring layer and the insulating layer constituting the multilayer wiring board can be increased.
[0121]
In addition, since the low-concentration powder layer has a large amount of thermosetting resin, the surface conductor wiring layer is embedded in the low-concentration powder layer, so that the insulating layer and the conductor wiring layer can be substantially flush with each other. In addition, the parallelism between the insulating layers and the conductor wiring layers that make up the multilayer wiring board is increased, so that the connection between the conductor wiring layer and the via conductor can be made uniform, the electrical characteristics of the multilayer wiring board are improved, and the connection reliability is improved. it can.
[0122]
Furthermore, since the insulating layer is composed of a high-concentration powder layer together with a low-concentration powder layer, the Young's modulus and mechanical strength of the insulation layer can be increased, and the thermal expansion coefficient can be arbitrarily adjusted by changing the amount of powder. As a result, the mounting reliability of semiconductor elements and the like can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an insulating sheet of the present invention.
FIG. 2 is a schematic process diagram for explaining an example of a method for producing a two-layer insulating sheet of the present invention.
FIG. 3 is a schematic process diagram for explaining an example of a method for producing a three-layer insulating sheet A of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining an example of a multilayer wiring board in which a surface multilayer wiring layer is formed on the core substrate surface of the present invention.
5 is an enlarged view of a main part of a surface multilayer wiring layer constituting the multilayer wiring board of FIG. 4;
FIG. 6 is a process diagram for explaining an example of a method for producing a multilayer wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
A ..... Insulation sheet
1 ・・・・・・・・・・・ Thermosetting resin
3. Inorganic insulating powder
5. High concentration powder sheet
7 .... Low concentration powder sheet
10 ・・・・・・・・・・・ Insulating slurry
11 ・・・・・・・・・・・ High concentration slurry
13 ・・・・・・・・・・・ Low concentration slurry
B ... Core substrate
C ・・・・・・・・・・・ Surface multilayer wiring layer
D ..... Core laminate
11, 17 ... surface
13a to 13e ・・・・・・ Insulating layer
15 ・・・・・・・・・・・ Insulated substrate
17, 23, 67 ... Conductor wiring layer
18, 25, 65, 80 .. Via conductor
21a to 21d ..... Surface insulating layer
27 ・・・・・・・・・・・ High concentration powder layer
29 ..... Low concentration powder layer
75 .... Through hole

Claims

A core substrate in which a conductor wiring layer is formed on the surface and / or inside of an insulating substrate containing at least a thermosetting resin and a fibrous body, and a via conductor is formed inside the insulating substrate to connect the conductor wiring layers; An insulating layer made of a thermosetting resin and an inorganic insulating powder and a conductive wiring layer made of a metal foil are laminated on the surface of the core substrate, and the insulating layer is connected to connect the conductive wiring layers. In a multilayer wiring board comprising a surface multilayer wiring layer in which a via conductor is formed in a layer,
The insulating layer constituting the surface multilayer wiring layer is composed of a superposition of a high concentration powder layer and a low concentration powder layer,
The multilayer wiring board, wherein the high-concentration powder layer is disposed closer to the core substrate than the low-concentration powder layer.

2. The insulating layer, wherein the conductor wiring layer is disposed on both sides, and only the conductor wiring layer on the low-concentration powder layer side is embedded in the conductor wiring layer. A multilayer wiring board according to 1.

3. The multilayer wiring according to claim 1, wherein an average particle diameter of the inorganic insulating powder contained in the low-concentration powder layer is smaller than an average particle diameter of the inorganic insulating powder contained in the high-concentration powder layer. substrate.

Wherein said via conductor insulating layer, a multilayer wiring board according to any one of claims 1 to 3 the width of the opposite side of the core substrate is equal to or greater than the width of the core substrate.

Of claims 1 to 4 inorganic insulating powder content inorganic powder content contained in the whole is at low concentration powder layer 35% by volume or more in the entire high-density powder layer is equal to or less than 20 vol% A multilayer wiring board according to any one of the above.

T ₁ thickness of the conductor interconnect layer, when the thickness of the low concentration powder layer was t _2, according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a t ₂ / t _1> 0.15 Multilayer wiring board.

The multilayer wiring board according to claim 1, wherein the insulating layer has a thickness of 50 μm or less and the low-concentration powder layer has a thickness of 2 μm or more.

The multilayer wiring board according to claim 1, wherein the inorganic insulating powder contained in the insulating layer has an average particle size of 1 μm or less.

The multilayer wiring board according to any one of claims 1 to 8, wherein an aspect ratio of the inorganic insulating powder constituting the insulating layer is 1.2 or more.