JP2003069229A

JP2003069229A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JP2003069229A
Application number: JP2001255779A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Sumi; 泰志墨; Toshifumi Kojima; 敏文小嶋; Masahiko Okuyama; 雅彦奥山; Norihiko Igai; 憲彦猪飼
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2003-03-07

Abstract

(57)【要約】【目的】多層プリント配線板の信頼性評価試験（特に
は、−５５℃への冷却と１２５℃への加熱を繰返し与え
る熱衝撃試験）において、スルーホール上に積層形成さ
れた絶縁層やソルダーレジスト層へのクラックの発生を
防止するとともに、寄生容量を低減して電気特性の向上
と低背化を図った電子部品内蔵型の多層プリント配線板
を得ること。【構成】コア基板の少なくとも一面に、絶縁層及び配
線層を交互に積層したビルドアップ層を形成し、コア基
板及びビルドアップ層を貫通するように、開口部及びス
ルーホールを形成した基板を備えた多層プリント配線板
において、開口部内に電子部品を配置して埋め込み樹脂
を用いて埋め込むとともに、スルーホール内部にコア基
板の厚み方向（Ｚ方向）の熱膨張係数との差の絶対値が
２０ｐｐｍ／℃以下であるスルーホール充填用ペースト
の硬化体で充填する。スルーホール充填用ペーストの硬
化体の２５℃における弾性率は３．０〜６．５ＧＰａの
範囲であることが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層プリント配線板に
関する。更に詳しくは、基板内部に設けた開口部に電子
部品を埋め込むとともに、スルーホール内部にスルーホ
ール充填用ペーストの硬化体を充填した後に、更に樹脂
絶縁層或いは基板を積層した多層プリント配線板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高性能化に伴
い、表面実装部品の高実装密度化が要求されている。そ
のため、プリント配線板の多層化技術が必要である。多
層化の例としては、スルーホールを設けた基板をいわゆ
るコア基板とし、基板のスルーホールを穴埋めした後、
ビルドアップ法にて多層化する技術が用いられている。

【０００３】多層プリント配線板を製造するには、絶縁
基板や銅張積層板等にスルーホールとなる貫通孔を開け
た後、その内壁をメッキして導体層を形成し、多層化し
た際の平坦性を確保するために、このスルーホールを充
填用ペーストにて穴埋めする工程が必須となる。スルー
ホールの穴埋めに関する技術としては、以下のようなも
のが知られている。エポキシ系樹脂に無機粒子を添加し
て、硬化収縮時の体積収縮を抑える方法（特開昭６２−
２２４９９６号公報）や熱衝撃性を向上する方法（特開
平８−８３９７１号公報）が開示されている。また、特
定種類のエポキシ樹脂と硬化剤を組み合わせて、イオン
マイグレーションを抑制する方法（特開平６−３３８２
１８号公報）やスルーホール表面の平坦化を図る方法
（特開平６−２６０７５６号公報）が開示されている。
また、揮発成分である溶剤分を極力添加しないことで、
基材の膨れ等の問題を回避する方法（特許第２６０３０
５３号公報）やスルーホール表面の平坦化を図る方法
（特開平７−１８８３９１号公報）が開示されている。
また、誘電体基板と充填樹脂との物性を規定して、熱衝
撃性を向上する方法（特開平３−２２２３９３号公報）
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】多層プリント配線板に
従来のスルーホール充填用ペーストを用いると、信頼性
評価試験（特には、−５５℃への冷却と１２５℃への加
熱を繰返し与える熱衝撃試験）において、充填樹脂では
なく、スルーホール上に積層形成した絶縁層やソルダー
レジスト層にクラックが発生するという問題があった
（図１６を参照）。

【０００５】熱衝撃試験等で発生する上記クラックは、
多層プリント配線板を構成する材料（樹脂層、銅配線層
等）の熱膨張差によるものと考えられている。通常、い
わゆるコア基板は、銅配線の剥離を防止するために、銅
の熱膨張係数（約１６ｐｐｍ）に合わせるよう設計され
ており、従来のスルーホール充填用ペーストもそれにな
らい、銅の熱膨張係数に合わせるように設計されてい
た。しかし、上記クラックは、いくらスルーホール充填
用ペーストの硬化体の熱膨張係数を銅の熱膨張係数と合
わせても解消することはできなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、コア
基板の少なくとも一面に、絶縁層及び配線層を交互に積
層したビルドアップ層を形成し、該コア基板及び該ビル
ドアップ層を貫通するように、開口部及びスルーホール
を形成した基板を備えた多層プリント配線板であって、
該開口部内に電子部品を配置して埋め込み樹脂を用いて
埋め込むとともに、該スルーホール内部に該コア基板の
厚み方向（Ｚ方向）の熱膨張係数との差の絶対値が２０
ｐｐｍ／℃以下であるスルーホール充填用ペーストの硬
化体で充填した多層プリント配線基板を要旨とする。ス
ルーホール充填用ペーストの硬化体とコア基板の厚み方
向（Ｚ方向）の熱膨張差を係る範囲に規定することによ
り、熱衝撃試験等の信頼性評価試験においてスルーホー
ル上に積層形成した絶縁層やソルダーレジスト層に発生
するクラックの問題を解決することができる。同時に、
基板を構成するコア基板及びビルドアップ層を貫通する
ように形成した開口部に電子部品を埋め込むことによ
り、電子部品と絶縁基板上に積層形成したビルドアップ
層との距離を極力近づけて、不要な寄生容量（インダク
タンス等）の発生を防止できる。基板の厚みは、埋め込
む電子部品の厚みに近い程よい。特には、電子部品の端
子電極の表面から絶縁基板上に積層形成したビルドアッ
プ層の配線層までの距離は、１００μｍ以下（好ましく
は５０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下）になる
ように電子部品の高さと絶縁基板の厚みの関係を設定す
るのがよい。

【０００７】ここにいう「熱膨張係数」とは、プリント
配線板を構成する材料の−５５〜１２５℃の間のＴＭＡ
（熱機械分析装置）にて測定した値をいう。スルーホー
ル充填用ペーストの硬化体の熱膨張係数は、実際に穴埋
めされ硬化した状態のものを測定するのが好ましいが、
以下のような簡便な方法によって測定した結果でも代用
できる。

【０００８】まず、スルーホール充填用ペーストをフィ
ルム状にキャストし、通常用いる工程と同条件で熱硬化
させ、厚さ１００μｍのフィルム状硬化体とする。ここ
から長さ２０ｍｍ×幅５ｍｍの試験片を切り出し、これ
を用いてＴＭＡ法により測定する。ここにいう「ＴＭ
Ａ」とは、熱機械的分析をいい、例えばＪＰＣＡ−ＢＵ
０１に規定されるものをいう。測定条件は、スパン１５
ｍｍにて試験片の長手方向に５ｇの引張加重を加えた状
態で−５５℃まで冷却し、１０℃／分の昇温速度で１２
５℃以上まで加熱し伸び率ε（以下の数式１を参照）測
定し、熱膨張係数αを計算する（以下の数式２を参
照）。

【０００９】

【数１】

【００１０】

【数２】

【００１１】コア基板のＺ方向の熱膨張係数αは以下の
条件で測定する。まず、銅配線やスルーホールを形成す
る前の基板を用意する。次いでコア基板のＺ方向に５ｇ
の圧縮加重を加えた状態で−５５℃まで冷却し、１０℃
／分の昇温速度で１２５℃以上まで加熱して伸び率εを
測定し、上記の数式１及び数式２を用いて同様に計算す
る。

【００１２】スルーホール充填用ペーストの硬化体の熱
膨張係数は、コア基板のＺ方向の熱膨張係数と一致して
いることが理論的には望ましいが、実際面では±２０ｐ
ｐｍ／℃の範囲であれば良く、特にはマイナス方向（基
板のＺ方向の熱膨張係数より若干小さい）であることが
好ましい。この理由の詳細は不明であるが、以下のよう
に推察される。スルーホール用充填ペーストの硬化体が
熱衝撃試験等にさらされる時、その熱膨張率によって膨
張・収縮を繰り返すわけであるが、該硬化体はスルーホ
ール内に充填硬化されているために、同時にスルーホー
ル内壁からも引張・圧縮応力、せん断応力等の複雑な応
力をうけ、複雑な歪を生じると思われる。これらの応力
・歪を考慮したときに、本発明の熱膨張係数の範囲であ
れば安定に存在し得るものと推察される。

【００１３】熱膨張係数の差が±２０ｐｐｍ／℃の範囲
からはずれると、上記のクラック問題が発生しやすくな
り好ましくない。基板のＺ方向の熱膨張係数とスルーホ
ール充填用ペーストの硬化体の熱膨張係数との差の絶対
値としては好ましくは２０ｐｐｍ／℃以下、更に好まし
くは１５ｐｐｍ／℃以下、最も好ましくは１０ｐｐｍ／
℃以下以下である。熱膨張係数との差は、上記のように
マイナス方向（基板のＺ方向の熱膨張係数より若干小さ
い）であることが好ましい。特には、スルーホール充填
用ペーストの硬化体の熱膨張係数から基板のＺ方向の熱
膨張係数を引いた値が、−１〜−１０ｐｐｍ／℃の範囲
で著しい効果が得られる。

【００１４】本発明で用いるコア基板としては、ガラス
−ＢＴ（ビスマレイミド／トリアジン樹脂）複合基板、
高Ｔgガラス−エポキシ複合基板（ＦＲ−４、ＦＲ−５
等）等の高耐熱性積層板が望ましい。上記高耐熱性積層
板の熱膨張係数は、一般にＸＹ方向が１２〜１７ｐｐ
ｍ、Ｚ方向が４７〜５２ｐｐｍであり、この場合におい
ては、スルーホール充填用ペーストの硬化体の熱膨張係
数は３３〜５０ｐｐｍ、望ましくは３７〜４５ｐｐｍ、
さらに望ましくは４０〜４５ｐｐｍが良い。これらの値
からはずれると、スルーホール上に形成した絶縁樹脂層
やソルダーレジスト層にクラックが発生することがあり
好ましくない。基板の両面或いは片面上には絶縁樹脂層
や配線層が交互に積層され、必要に応じて最表面にソル
ダーレジスト層が形成される。

【００１５】基板表面及びスルーホール内壁に形成され
る銅配線層には、樹脂層との密着性を高めるための表面
処理を施すのが好ましい。この表面処理には、黒化処
理、銅エッチング処理等の他、その後のカップリング剤
処理、防錆処理等も含まれる。スルーホールの形状には
特に制約は無いが、応力集中しやすい比較的小径でアス
ペクト比の大きいスルーホール（たとえば直径３００μ
ｍ、長さ８００μｍ）においても、スルーホール上に形
成した絶縁樹脂層やソルダーレジスト層のクラックを抑
制することができる。

【００１６】本発明のスルーホール充填用ペーストの樹
脂成分としては、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹
脂は一般に硬化収縮が少なく硬化時の凹みが押さえられ
るためである、特に耐熱性、耐湿性、耐薬品性の点で芳
香族エポキシ樹脂（例えば、ＢＰＡ型エポキシ樹脂、Ｂ
ＰＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ
樹脂等）を用いることが望ましい。エポキシ樹脂の硬化
剤には、耐熱性、耐薬品性の点でイミダゾール系硬化剤
が好ましい。特にはフェニルイミダゾール系の粉末状の
硬化剤が粘度調整の面で好ましい。

【００１７】スルーホール充填用ペーストの硬化体の熱
膨張率係数は、無機フィラー及び／又は金属フィラーの
含有量を調整することで制御できる。一般に、熱膨張係
数はフィラー含有量を高くすると小さくなり、含有量を
低くすると大きくなる。熱硬化性樹脂として液状芳香族
エポキシ樹脂を、その硬化剤にイミダゾール系硬化剤
を、フィラーにシリカ粒子を用いた場合、シリカ添加量
は樹脂成分（熱硬化性樹脂と硬化剤との和）１００重量
部に対し、６０〜１５０重量部、望ましくは９０〜１３
０重量部が熱膨張係数、硬化収縮率、粘性を適切にする
上で良い。

【００１８】本発明では、実質的に影響を及ぼさない範
囲で、上記以外の他の成分を混合してもよい。例えば、
絶縁性及び耐湿性等に実質的に影響を及ぼさない範囲
で、消泡剤、揺変剤、着色剤、レベリング剤、カップリ
ング剤等を添加することもできる。

【００１９】請求項２の発明は、スルーホール充填用ペ
ーストの硬化体の２５℃における弾性率が３．０〜６．
５ＧＰａの範囲である多層プリント配線基板ことを要旨
とする。

【００２０】本発明に用いるスルーホール充填用ペース
トの硬化体は、その熱膨張係数をコア基板のＺ方向の熱
膨張係数に合わせているため、ＸＹ方向での熱膨張差が
大きく、スルーホール内壁より応力を受けやすい。この
応力を緩和するため、スルーホール充填用ペーストを熱
硬化した硬化体の２５℃における弾性率を３．０〜６．
５ＧＰａ、特には３．０〜５．０ＧＰａの範囲に規定す
ることが望ましい。弾性率が６．５ＧＰａ以上に大きい
と、熱膨張差で発生する応力も大きくなり、スルーホー
ル充填用ペーストの硬化体自体にクラックが発生するか
らである。逆に弾性率が３．０ＧＰａよりも小さいと、
穴埋め材の熱膨張が大きくなりすぎたり、耐熱性等の物
性が低下してしまうからである。

【００２１】スルーホール充填用ペーストの硬化体の弾
性率は、実際に穴埋めされ硬化した状態のものを測定す
るのが理想的であるが、以下の簡便な方法によって測定
した結果でも代用できる。すなわち、スルーホール充填
用ペーストをフィルム状にキャストし、通常の工程と同
条件で熱硬化させ、厚さ１００μｍのフィルム状硬化体
とする。これから幅４ｍｍの試験片を切り出し、これを
ＤＭＡ法により測定する。ここにいう「ＤＭＡ」とは、
動的粘弾性分析をいい、例えばＪＩＳＣ６４８１に
規定されるものをいう。測定条件は、スパン４０ｍｍに
て試験片の長手方向に１０ｇの引張加重を加えた状態か
ら，振幅１６μｍ、周波数１１Ｈｚで長手方向に正弦波
をかけ、２５℃における貯蔵弾性率を求め、その値を弾
性率とする。

【００２２】埋め込み樹脂は、樹脂成分として少なくと
も熱硬化性樹脂を含み、かつ少なくとも一種類以上の無
機フィラーを含むとよい。少なくとも熱硬化性樹脂を含
むことで、樹脂充填後は熱処理により容易に硬化するこ
とができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂が
よい。具体的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナ
フタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂から
選ばれる少なくとも一種であるとよい。硬化後のエポキ
シ系樹脂は、３次元構造の骨格を有するため、配線のア
ンカー効果による密着強度を向上させるための粗化処理
を行った後においても埋め込み樹脂の形状が必要以上に
崩れることがないからである。無機フィラーを入れるの
は、硬化後の熱膨張係数の調整以外に、無機フィラーが
奏する骨材としての効果によって、粗化処理後の埋め込
み樹脂の形状が必要以上に崩れることがないからであ
る。無機フィラーとしては、特に制限はないが、結晶性
シリカ、溶融シリカ、アルミナ、窒化ケイ素等がよい。
埋め込み樹脂の熱膨張係数を効果的に下げることができ
る。これにより、熱応力に対する信頼性の向上が得られ
る。

【００２３】コア基板及びビルドアップ層を貫通するよ
うに形成した開口部に電子部品を配置して、埋め込み樹
脂で埋め込むことにより、寄生容量を低減して電気特性
の向上と低背化を図るとともに、スルーホール信頼性に
優れた電子部品内蔵型の多層プリント配線板を得ること
ができる。

【００２４】電子部品としては、コンデンサ、インダク
タ、レジスタ等を例示することができる。特には、セラ
ミック積層技術を用いた多層電子部品が好ましい。優れ
た電気特性と低背化を同時に実現できる利点がある。

【００２５】係る構成の多層プリント配線板は、信頼性
評価試験（特には、−５５℃への冷却と１２５℃への加
熱を繰返し与える熱衝撃試験）において、スルーホール
上に積層形成した絶縁層やソルダーレジスト層へのクラ
ック発生を防止できる。係る多層プリント配線板の製造
方法としては、フォトビアやレーザービアを用いたピル
ドアップ法やラミネート法或いはこれらの組み合わせが
適用可能である。

【００２６】

【実施例】実施例１；スルーホール信頼性の評価（１）スルーホール充填用ペーストの作製表１の組成になるように、エポキシ樹脂、イミダゾール
系硬化剤、シリカフィラーを混合し、３本ロールミルを
用いて混練して、スルーホール充填用ペーストを調製す
る。ここで用いた原材料の詳細は以下のようである。Ｅ−８２８：ビスフェノールA型エポキシ樹脂（油化シ
ェル製）Ｅ−８１９：ビスフェノールA型エポキシ樹脂（油化シ
ェル製）Ｅ−８０７：ビスフェノールF型エポキシ樹脂（油化シ
ェル製）Ｅ−１５２：フェノールノボラック型エポキシ樹脂（油
化シェル製）２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ：イミダゾール系硬化剤（四国化成
製）ＳＯＣ２：シリカフィラー（龍森製）ＰＬＶ６：シリカフィラー（龍森製）

【００２７】（２）多層プリント配線板の作製直径３００μｍのスルーホール（内壁に２３μｍ厚の銅
メッキ層を施したもの）を１０００個有する、ガラス−
ＢＴ複合基板（三菱瓦斯化学製、品名；ＢＴＣＣＬＨ
Ｌ８３０）を用意し、この銅配線上に黒化処理（７５℃
のＮａＣｌＯ ₂水溶液に５分間浸漬）を施す。該基板に
表１のそれぞれのスルーホール充填用ペーストを公知の
スクリーン印刷法を用いて充填し、１５０℃×５時間の
条件下で熱硬化する。熱硬化後、ベルトサンダー研磨に
より基板表面を平坦化した後、ビルドアップ法を用いて
絶縁層１層と銅メッキによる銅配線層１層を形成し、最
上層にソルダーレジスト層を形成（図１の構成と同様）
して多層プリント配線板を完成する。

【００２８】（３）熱衝撃試験（２）において作製した多層プリント配線板を用いて、
熱衝撃試験を行う。条件は、−５５℃×１分〜１２５℃
×１分を１サイクルとして、５００サイクルと１０００
サイクル行ったところで、スルーホール上の絶縁層及び
ソルダーレジスト層に発生したクラックの数を拡大鏡
（倍率２０倍）で調べる。１０００サイクル後のクラッ
ク数が１０個以下のものを合格とする。

【００２９】（４）スルーホール充填用ペーストの硬化
体の熱膨張係数の測定表１のそれぞれのスルーホール充填用ペーストをフィル
ム状にキャストし、１５０℃×５時間の条件下で熱硬化
させ、厚さ１００μｍのフィルム状硬化体とする。これ
から幅５ｍｍの試験片を切り出し、これをＴＭＡ測定す
る。測定条件は、スパン１５ｍｍにて、試験片の長手方
向に５ｇの引張加重を加えた状態で−５５℃まで冷却
し、１０℃／分の昇温速度で１２５℃以上まで加熱し伸
び率ε（数式１を参照）を測定し、数式２を用いて熱膨
張係数αを計算する。結果を「硬化体の熱膨張係数」と
して表１に示す。また、硬化体の熱膨張係数から基板の
Ｚ方向の熱膨張係数を引いた値を「熱膨張係数の差」と
して表１に示す。

【００３０】（５）基板の熱膨張係数の測定基板のＸＹ方向の熱膨張は、銅配線やスルーホールを形
成する前の基板を用いて上記（４）と同様の試験片にし
た状態にて測定する。但し試験片厚さは基板厚さと同じ
８００μｍとする。また、基板のＺ方向の熱膨張係数
は、銅配線やスルーホールを形成する前の基板を用いて
基板のＺ方向に５ｇの圧縮加重を加えた状態で−５５℃
まで冷却し、１０℃／分の昇温速度で１２５℃以上まで
加熱し伸び率ε（数式１を参照）を測定し、数式２を用
いて熱膨張係数αを計算する。該基板の熱膨張係数は、
ＸＹ方向で１３．５ｐｐｍ／℃、Ｚ方向で４８．３ｐｐ
ｍ／℃である。

【００３１】（６）スルーホール充填用ペーストの硬化
体の弾性率の測定表１のそれぞれのスルーホール充填用ペーストをフィル
ム状にキャストし、通常の工程と同条件で熱硬化させ、
厚さ１００μｍのフィルム状硬化体とする。これから幅
４ｍｍの試験片を切り出し、これをＤＭＡ測定する。測
定条件は、スパン４０ｍｍにて試験片の長手方向に１０
ｇの引張加重を加えた状態から，振幅１６μｍ、周波数
１１Ｈｚで長手方向に正弦波をかけ、２５℃における貯
蔵弾性率を求め、その値を弾性率とする。

【００３２】

【表１】

【００３３】本発明の実施例である試料番号３乃至試料
番号８では、熱衝撃試験１０００サイクル後に発生した
クラック数が１０個以下と良好な結果を示す。特には、
スルーホール充填用ペーストの硬化体の熱膨張係数から
基板のＺ方向の熱膨張係数を引いた値である表１の「熱
膨張係数の差」が−１〜−１０ｐｐｍ／℃の範囲、すな
わち、マイナス方向にあり、かつ、弾性率が４．１３〜
４．９８ＧＰａの範囲にある試料番号４乃至試料番号７
では、熱衝撃試験１０００サイクル後に発生したクラッ
ク数が２個以下と極めて良好な結果を示す。

【００３４】スルーホール充填用ペーストの硬化体の熱
膨張係数から基板のＺ方向の熱膨張係数を引いた値であ
る表１の「熱膨張係数の差」が３．８ｐｐｍ／℃、すな
わち、プラス方向にあり、かつ、弾性率が３．０９ＧＰ
ａである試料番号８では、熱衝撃試験１０００サイクル
後に発生したクラック数が７個と良好な結果であるが、
上記の試料番号４乃至試料番号７の結果と比較すると若
干劣る。この結果から、スルーホール充填用ペーストの
硬化体の熱膨張係数から基板のＺ方向の熱膨張係数を引
いた値である「熱膨張係数の差」が負の値、すなわち、
マイナス方向にありる方が信頼性の面でより好ましいこ
とが分かる。

【００３５】一方、熱膨張係数の差の絶対値が２０ｐｐ
ｍ／℃以上の比較例であり、かつ、弾性率が６．５ＧＰ
ａを越える試料番号１及び試料番号２では、熱衝撃試験
１０００サイクル後のクラック発生数がそれぞれ３８及
び１１と劣る結果である。しかも、熱衝撃試験５００サ
イクル後の時点においてもクラックが発生（クラック発
生数は、それぞれ２１及び５）することがわかる。

【００３６】実施例２；多層プリント配線板の製造コア基板の少なくとも一面に、絶縁層及び配線層を交互
に積層したビルドアップ層を形成するとともに、開口部
をコア基板及びビルドアップ層を貫通するように形成し
た基板を用いた多層配線基板は、例えば以下のように製
造するとよい（図１〜図１５）。ここでは、図１に示す
いわゆる「ＦＣ−ＰＧＡ」構造の実施例を用いて以下に
説明する。

【００３７】図２に示すような、厚み０．４ｍｍのコア
基板（１００）に厚み１８μｍの銅箔（２００）を貼り
付けたＦＲ−５製両面銅張りコア基板を用意する。ここ
で用いるコア基板の特性は、ＴＭＡによるＴｇ（ガラス
転移点）が１７５℃、基板面方向のＣＴＥ（熱膨張係
数）が１６ｐｐｍ／℃、基板面垂直方向のＣＴＥ（熱膨
張係数）が５０ｐｐｍ／℃、１ＭＨｚにおける誘電率ε
が４．７、１ＭＨｚにおけるｔａｎδが０．０１８であ
る。

【００３８】コア基板上にフォトレジストフィルムを貼
り付けて露光現像を行い、直径６００μｍの開口部及び
所定の配線形状に対応する開口部（図示せず。）を設け
る。フォトレジストフィルムの開口部に露出した銅箔を
亜硫酸ナトリウムと硫酸を含むエッチング液を用いてエ
ッチング除去する。フォトレジストフィルムを剥離除去
して、図３に示すような露出部（３００）及び所定の配
線形状に対応する露出部（図示せず。）が形成されたコ
ア基板を得る。

【００３９】市販のエッチング処理装置（メック社製
ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して銅箔の
表面粗化をした後、エポキシ樹脂を主体とする厚み３５
μｍの絶縁フィルムをコア基板の両面に貼り付ける。そ
して、１７０℃×１．５時間の条件にてキュアして絶縁
層を形成する。このキュア後の絶縁層の特性は、ＴＭＡ
によるＴｇ（ガラス転移点）が１５５℃、ＤＭＡによる
Ｔｇ（ガラス転移点）が２０４℃、ＣＴＥ（熱膨張係
数）が６６ｐｐｍ／℃、１ＭＨｚにおける誘電率εが
３．７、１ＭＨｚにおけるｔａｎδが０．０３３、３０
０℃での重量減が−０．１％、吸水率が０．８％、吸湿
率が１％、ヤング率が３ＧＨｚ、引っ張り強度が６３Ｍ
Ｐａ、伸び率が４．６％である。

【００４０】図４に示すように、炭酸ガスレーザを用い
て絶縁層（４００）に層間接続用のビアホール（５０
０）を形成する。ビアホールの形態は、表層部の直径は
１２０μｍ、底部の直径は６０μｍのすりばち状であ
る。更に炭酸ガスレーザの出力を上げて、絶縁層とコア
基板を貫通するように直径３００μmのスルーホール
（６００）を形成する。スルーホールの内壁面はレーザ
加工に特有のうねり（図示せず。）を有する。そして、
基板を塩化パラジウムを含む触媒活性化液に浸漬した
後、全面に無電解銅メッキを施す（図示せず。）。

【００４１】次いで、基板の全面に厚み１８μｍの銅パ
ネルメッキ（７００）をかける。ここで、ビアホールに
は、層間を電気的に接続するビアホール導体（８００）
が形成される。またスルーホールには、基板の表裏面を
電気的に接続するスルーホール導体（９００）が形成さ
れる。市販のエッチング処理装置（メック社製ＣＺ処
理装置）によってエッチング処理を施して銅メッキの表
面粗化する。その後、同社の防錆剤によって防錆処理
（商標名：ＣＺ処理）を施して疎水化面を形成して、疎
水化処理を完了する。疎水化処理を施した導体層表面の
水に対する接触角２θを、接触角測定器（商品名：ＣＡ
−Ａ、協和科学製）により液適法で測定したところ、接
触角２θは１０１度であった。

【００４２】真空吸引装置の付いた台座の上に不繊紙を
設置し、上記基板を、台座の上に配置する。その上にス
ルーホールの位置に対応するように貫通孔を有するステ
ンレス製の穴埋めマスクを設置する。次いで、スルーホ
ール充填用ペーストを載せ、ローラー式スキージを加圧
しながら穴埋め充填を行う。次いで、図５に示すよう
に、スルーホール内に充填したスルーホール充填用ペー
スト（１０００）を、１２０℃×２０分の条件下で仮キ
ュアさせる。ここでは、スルーホール充填ペーストとし
ては、実施例１の試料番号７（硬化体のコア基板とのＺ
方向の熱膨張係数の差の絶対値が０．７ｐｐｍ／℃、硬
化体の弾性率が４．１３ＧＰａ）の組成を用いた。次い
で、図６に示すように、ベルトサンダー（粗研磨）を用
いてコア基板表面を研磨した後、バフ研磨（仕上げ研
磨）して平坦化（図示せず。）して、１５０℃×５時間
の条件下でキュアさせて、穴埋め工程を完了する。尚、
この穴埋め工程を完了した基板の一部は、穴埋め性の評
価試験に用いる。

【００４３】図７に示すように、金型（図示せず。）を
用いて□８ｍｍの貫通孔（１１０）を形成する。図８に
示すように、基板の一面にマスキングテープ（１２０）
を貼り付ける。そして、図９に示すように、貫通孔（１
１０）に露出したマスキングテープ上に、積層チップコ
ンデンサ（１３０）をチップマウンタを用いて８個配置
する。この積層チップコンデンサは、積層体（１５０）
からなり、電極（１４０）が積層体から７０μｍ突き出
している。

【００４４】図１０に示すように、積層チップコンデン
サを配置した貫通孔の中に、埋め込み樹脂（１６０）を
ディスペンサ（図示せず。）を用いて充填する。埋め込
み樹脂を、１次加熱工程を８０℃×３時間、２次加熱工
程を１７０℃×６時間の条件により脱泡および熱硬化す
る。

【００４５】図１１に示すように、硬化した埋め込み樹
脂の表面を、ベルトサンダーを用いて粗研磨した後、ラ
ップ研磨にて仕上げ研磨する。研磨面には、チップコン
デンサーの電極の端面が露出している。次いで、仮キュ
アした穴埋め樹脂を１５０℃×５時間の条件下で硬化さ
せる。

【００４６】その後、膨潤液とＫＭｎＯ₄溶液を用い
て、埋め込み樹脂の研磨面を粗化する。粗化面をＰｄ触
媒活性化した後、無電解メッキ、電解メッキの順番で銅
メッキを施す。図１２に示すように、埋め込み樹脂の上
に形成されたメッキ層は、チップコンデンサーの電極の
端面と電気的に接続されている。メッキ面にレジストを
形成し、所定の配線パターンをパターニングする。不要
な銅をＮａ₂Ｓ₂Ｏ₈／濃硫酸を用いてエッチング除去す
る。レジストを剥離して、図１３に示すように、配線の
形成を完了する。市販のエッチング処理装置（メック社
製ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して配
線の銅メッキの表面粗化する。

【００４７】その上に絶縁層となるフィルム（１９０）
をラミネートして熱硬化した後、炭酸ガスレーザーを照
射して層間接続用のビアホールを形成する。絶縁層の表
面を上記と同じ酸化剤を用いて粗化し、同様の手法で所
定の配線（２０１）を形成する。配線基板の最表面にソ
ルダーレジスト層となるドライフィルムをラミネートし
て、半導体素子の実装パターンを露光、現像して形成し
て、ソルダーレジスト層（２１０）の形成を完了する。
実装用のピン付けを行う面についても同様の方法によ
り、所定の配線（２３０）とソルダーレジスト層（２４
０）を形成して、図１４に示すように、ピン付け前の多
層プリント配線板を得る。

【００４８】半導体素子を実装する端子電極（２０１）
には、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキの順番でメッキを施す
（図示せず。）。その上に低融点ハンダからなるハンダ
ペーストを印刷した後、ハンダリフロー炉を通して半導
体素子を実装するためのハンダバンプ（２２０）を形成
する。

【００４９】一方、半導体素子実装面の反対側には、高
融点ハンダからなるハンダペーストを印刷した後、ハン
ダリフロー炉を通してピン付けするためのハンダバンプ
（２６０）を形成する。治具（図示せず。）にピン（２
５０）をセットした上に基板を配置した状態で、ハンダ
リフロー炉を通してピン付けを行い（図示せず。）、図
１５に示すように、半導体素子を実装する前のＦＣ−Ｐ
ＧＡ型の多層プリント配線板を得る。投影機を用いて埋
め込み樹脂で埋め込んだ開口部に対応する領域に付けら
れたピンの先端の所定位置からの位置ずれ量を測定した
ところ、０．１ｍｍ以下と良好な結果が得られた。

【００５０】半導体素子実装面上に半導体素子（２７
０）を実装可能な位置に配置して、低融点ハンダのみが
溶解する温度条件にてハンダリフロー炉を通して、半導
体素子を実装する。実装部にアンダーフィル材をディス
ペンサーで充填した後、熱硬化して、図１に示すような
半導体素子を実装したＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配
線板を用いた半導体装置を得る。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、多層プリント配線板の
信頼性評価試験（特には、−５５℃への冷却と１２５℃
への加熱を繰返し与える熱衝撃試験）において、スルー
ホール上に積層形成した絶縁層やソルダーレジスト層に
発生するクラックの問題を防止するとともに、寄生容量
を低減して電気特性の向上と低背化を図った電子部品内
蔵型の多層プリント配線板が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一態様であるＦＣ−ＰＧＡ型の多層プ
リント配線板を用いた半導体装置の説明図。

【図２】厚み４００μｍの銅張りコア基板の概略図。

【図３】厚み４００μｍの銅張りコア基板のパターニン
グ後の状態を示す説明図。

【図４】コア基板の両面に絶縁層を形成した基板にビア
ホールとスルーホールを形成した状態を示す説明図。

【図５】コア基板の両面に絶縁層を形成した基板にパネ
ルメッキをかけた後の状態を示す説明図。

【図６】スルーホールを穴埋め充填した基板の説明図。

【図７】貫通孔を打ち抜き形成した基板を示す説明図。

【図８】貫通孔を打ち抜き形成した基板の一面にマスキ
ングテープを貼り付けた状態を示す説明図。

【図９】貫通孔内に露出したマスキングテープ上に積層
チップコンデンサを配置した状態を示す説明図。

【図１０】貫通孔内に埋め込み樹脂を充填した状態を示
す説明図。

【図１１】基板面を研磨して平坦化した状態を示す説明
図。

【図１２】基板の研磨面にパネルメッキをかけた状態を
示す説明図。

【図１３】配線をハターニングした状態を示す説明図。

【図１４】基板上にビルドアップ層及びソルダーレジス
ト層を形成した状態を示す説明図。

【図１５】本発明の一態様であるＦＣ−ＰＧＡ型の多層
プリント配線板の説明図。

【図１６】熱衝撃試験後に多層プリント配線板に発生す
るクラックの説明図

【符号の説明】

１基板２スルーホール用充填材の硬化体３樹脂絶縁層４ソルダーレジスト層５スルーホール用銅導体層６配線用銅導体層７クラック２７０ＦＣ−ＰＧＡ型多層プリント配線板１００コア基板４００絶縁層６００スルーホール８００ビアホール導体９００スルーホール導体１０００スルーホール充填用ペースト１１０貫通孔１３０積層チップコンデンサ１４０電極１５０積層体１６０埋め込み樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者猪飼憲彦愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号日本特殊陶業株式会社内Ｆターム(参考） 5E346 AA02 AA12 AA15 AA17 AA43 BB20 CC04 CC09 CC32 DD22 EE33 FF04 FF07 FF50 GG15 GG40 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア基板の少なくとも一面に、絶縁層及
び配線層を交互に積層したビルドアップ層を形成し、該
コア基板及び該ビルドアップ層を貫通するように、開口
部及びスルーホールを形成した基板を備えた多層プリン
ト配線板であって、該開口部内に電子部品を配置して埋
め込み樹脂を用いて埋め込むとともに、該スルーホール
内部に該コア基板の厚み方向（Ｚ方向）の熱膨張係数と
の差の絶対値が２０ｐｐｍ／℃以下であるスルーホール
充填用ペーストの硬化体で充填したことを特徴とする多
層プリント配線基板。
【請求項２】前記スルーホール充填用ペーストの硬化
体の２５℃における弾性率が３．０〜６．５ＧＰａの範
囲であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリン
ト配線基板。