JP5323341B2

JP5323341B2 - 電子部品

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Publication number: JP5323341B2
Application number: JP2007274311A
Authority: JP
Inventors: 賢司笹岡; 洋大平; まどか阪; 文敏池ヶ谷; 崇浩森
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-11-17
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: JP2008091933A

Description

本発明は、高密度実装に適した外部回路との接続部を備えた電子部品に関する。
その製造方法に関する。

各種電子機器の小型化、高機能化にともなって、電子部品の高実装密度の要求は高まっている。これに対応して、配線基板も、絶縁体層と配線層とを交互に積層した構成の多層配線基板が広く用いられている。多層配線基板は、配線層を多層化することにより高密度化や高機能化の要求に対応するもので、配線パターン層間の接続をビア接続が行われている。

図２４は従来の多層配線基板の断面構造の１例を示す断面図である。この多層配線基板９０１は、５層にわたって形成された配線回路がビア接続されたものである。第１の配線回路９０１、第２の配線回路９０２、第３の配線回路９０３、第４の配線回路９０４、第５の配線回路９０５はそれぞれ導体層をパターニングして形成されている。これら各層の配線回路はそれぞれ絶縁層９０６により絶縁されている。

図２４に例示したような構造の多層配線基板の一般的な製造方法を説明する。
まず絶縁層の両面に銅箔などの導体層を接着した両面積層板の層間の接続を行うために、両面積層板の電気的に接続すべき部分にスルーホール９０７を形成する。そして、このスルーホール９０７の内壁面に化学メッキを施し、さらに電気メッキ処理を施して、スルーホール内壁面の導体層９０７ｂを厚くして層間接続の信頼性を高める。

次いで、両面の導体層を、例えばフォトエッチング法などにより所定の回路にパターニングする。

ついで、パターニングした導体層上に、例えばプリプレグ層などの絶縁層を積層し、さらに銅箔などの導体層を積層して、加熱、加圧により一体化する。そしてスルーホールの形成から、回路のパターニングまでの工程を繰り返すことにより多層化を行う。
このような配線層の層間接続をビアホールによって行っている多層配線基板は、高密度実装への対応が困難であるという問題がある。

例えば、一般的にいって、スルーホールを設けた領域には配線を形成できないし、電子部品を実装することもできないので、配線密度および実装密度の向上が制約される。また、近年では電子部品の高密度実装に伴って配線基板の配線も高密度化している。このような配線の微細化に対応するために、スルーホールの径を小さくしようとすると、層間接続の信頼性の確保が困難になる。

また、スルーホールによる配線層間の接続の形成は、スルーホール形成工程や、メッキ工程などを伴うため冗長であり、生産性の観点からも問題がある。

例えばスルーホールを形成する工程は、ドリルなどによって１個ごとに穴明けするので、穴明け作業に多くの時間を要する。さらに、スルーホールをあけた後は、バリ取りのための研磨工程を必要とする。また、スルーホールの形成位置には高い精度が要求され、かつスルーホール内壁面のメッキ付着性等を考慮に入れる必要がある。このため、スルーホール形成の精度、形成条件の管理なども煩雑である。

加えて、スルーホールを介して複数の配線層間の電気的接続を形成するメッキ工程では、薬液の濃度管理や温度管理などの工程管理も煩雑である。さらにスルーホールを形成する装置、メッキに必要な設備は大掛かりなものとなる。

このような、スルーホールによる多層配線基板の層間接続は、配線基板（ＰＷＢ）の生産性を低下させており、低コスト化などへの要求に対応することが困難である。

多層配線基板の配線層間の電気的な接続を簡略化するために、配線層間の接続を導電性バンプにより行う方法も提案されている。この方法は、配線回路に形成された層間接続部であるビアランドに導電性バンプを形成し、この導電性バンプを層間絶縁層を厚さ方向に貫挿させることにより、対向する配線層に形成されたビアランドとの接続を確立するものである。

図２５Ａ、図２５Ｂはこのような導電性バンプを用いて配線層間を接続した多層配線基板の製造方法の１例を示す図である。

まず、例えば紙−フェノール系の絶縁性樹脂基材９１１の両面に銅からなる配線回路９１２を形成した両面配線板９１３を内層コアとして用意する。絶縁性樹脂基材９１１の両面に形成された配線回路９１２は層間接続のためのビアランド９１２ａを有している。このビアランド９１２ａ上には、例えば導電性ペーストを印刷して形成された導電性バンプ９１４を形成する。

次いで、Ｂステージ（セミキュア状態）の絶縁性樹脂シート９１５と銅箔９１６とを積層して、両面配線板９１３の両側に、絶縁性樹脂シート９１５を介して配線回路９１２と銅箔９１６とが対向するように配置する（図２５Ａ）。

そして、これらの積層体を加圧・加熱することによりＢステージの絶縁性樹脂シート９１５を硬化して全ての層を一体化する。このとき、加圧により、導電性バンプ９１４はＢステージ（セミキュア状態）の絶縁性樹脂シート９１５を貫通し、塑性変形など起こしながら銅箔９１６と一体化して接合する。このように導電性バンプによる導体層間の接続が形成される。

そして、所定の位置にスルーホール９１７を形成し、このスルーホール９１７に例えば銀ペースト９１８などの導電性材料を充填し、もしくはスルーホール９１７の内壁に例えば銀ペーストなどの導電性材料をコーティングすることにより外層の導体層間を接続する。外層の銅箔９１６を例えばフォトエッチング法などによりパターニングしてビアランド９１６ａを含む所定の配線回路９１６ｂに形成することにより、配線回路の層間接続に導電性バンプとスルーホールを組み合わせた多層配線基板が形成される（図２５Ｂ）。

図２６Ａ、図２６Ｂは導電性バンプを用いて配線層間を接続した多層配線基板の製造方法の別の１例を示す図である。

まず、例えばガラスクロスとエポキシ系樹脂基材９２１の両面に銅箔を張り付けて硬化しパターニングし配線回路９２２を形成した両面配線板９２３を内層コアとして用意する。両面配線板９２３の両面に形成された配線回路９２２は層間接続用ビアランド９２２ａを有している。

一方、導電性バンプ９２４を形成した銅箔９２５と、エポキシ樹脂系のプリプレグ９２６とをそれぞれ用意する。導電性バンプ９２４は、銅箔９２５を両面配線板９２３と積層したときにビアランド９２２ａに対応する位置に形成する。

次いで、図２６Ａに図示するように、プリプレグ９２６を介して銅箔９２５を、前記両面配線板９２３の両側に配置してから、加圧・加熱してすべての層を一体化する。このとき加圧により、導電性バンプ９２４は対向する。このとき、加圧により、導電性バンプ９２４はＢステージ（セミキュア状態）のプリプレグ９２６を貫通し、塑性変形など起こしながらビアランド９２２ａと一体化して接合する。このように導電性バンプによる導体層間の接続が形成される。

そして、所定の位置にスルーホール９２７を形成し、このスルーホール９２７に例えば銅などの導体層９２８をメッキすることにより各導体層間を接続する。
その後、外層の銅箔９２５を例えばフォトエッチング法などによりパターニングしてビアランド９２５ａを含む所定の配線回路９２６ｂに形成することにより、配線回路の層間接続に導電性バンプとメッキスルーホールを組み合わせた多層配線基板が形成される（図２６Ｂ）。

このような導電性バンプを採用した配線回路の層間接続は、構成がシンプルであること、工程数が少なく生産性が高いこと、高密度実装に対応できることなどのメリットがある。しかしながら、導電性バンプを採用して配線回路の層間接続を行った配線基板には、以下に説明するような問題がしばしば認められる。

例えば、図２５に例示したような製造方法の場合、ビアランド９１２ａ上に導電性バンプ９１４を形設した両面配線板９１３に対し、絶縁性樹脂層９１５および銅箔９１６を積層配置し、これらの外側から硬い金属製のプレス板を当てて、両面から加圧・加熱してすべての層を一体化する。

この加圧工程により、外層に露出した銅箔９１６はほぼ平坦になる。ところが、導電性バンプ９１４が一般に両面配線板９１３の絶縁性樹脂基材９１１に比べて相対的に硬いためにビアランド９１２ａが凹面化しやすく、ときにはビアランド９１２ａに亀裂を生じるなど、ビア接続部が損傷することがある。このような問題は、特に外層側の接続部において顕著である。

図２７は、加圧工程により凹面化した図２６で説明した多層配線基板のビア接続部を模式的に示す図である。また、最悪の場合は、ビアランド９２２ａと配線回路９２２との接続が絶たれて多層配線基板としての機能を失する場合もある。図２５に例示した方法でも全く同様の問題が認められる。

このような問題は、多層配線基板の信頼性を大きく低下させるとともに、配線基板の生産性を低下させる主要な原因の一つになっている。

本発明は上記の事情を解決するためになされたもので、簡便な手段で構成でき、かつ信頼性の高いビア接続部を備えた多層配線基板を提供することを目的とする。

従来の導電性バンプを用いた多層配線基板の課題としては、熱的な負荷、機械的な負荷（応力）がかかった場合の層間接続の信頼性のより一層の向上が望まれている。

図２５、図２６に例示したような、導電性バンブを用いて配線回路の層間接続を行った配線基板の信頼性は、通常の使用条件では特に問題はない。

しかしながら、高信頼性を要求される例えば産業用エレクトロニクス機器に用いる場合には、層間接続の信頼性のより一層の向上が望まれている。

高信頼性が要求される配線基板は厳しい熱応力に十分耐える必要がある。例えば１２５℃程度の高温に曝した後、−６５℃程度まで冷却する冷・熱サイクル試験を行った場合でも、複数の配線層を層間接続する導電性バンプが配線層から剥離したり、同一層内の配線回路が損なわれてはならない。

ところが、導電性バンプと、この導電性バンプが接続する配線層との接続が熱応力によって剥離こともあり、より高度な産業用途に十分耐えられるように信頼性の向上を図ることが望まれている。

また、近年では半導体素子をはじめとする電子部品の高集積化は著しく、実装上の問題も生じている。例えば、高集積化にともない電子部品と外部回路との接続数も多くなっている。より多くの電極との接続をより小さな面積で行うことのできる高密度実装技術の確立が求められている。また、半田バンプなどの従来の実装方法は、鉛を含有する半田を用いるため、作業員の健康を害したり、廃棄物としての処理が困難であるなどの問題がある。
本発明はこれらの問題点を解決するためになされたものである。
すなわち本発明は、導電性バンプを採用するメリットを維持しながら、かつ層間接続の信頼性を向上した配線基板および高密度実装に適した外部回路との接続部を備えた電子部品を提供することを目的とする。

すなわち請求項１に記載の本発明は、電子部品であって、前記電子部品の第１の面に形成された電極と、前記電極上に形成された略円錐形状を有する導電性ピラーとを具備し、前記導電性ピラーと前記電極との接触部は、前記導電性ピラーと前記電極との間に働く応力集中を緩和するように、前記導電性ピラーの外側面と前記電極の表面とが滑らかに連続している部分を有する形状を有することを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、電子部品であって、前記電子部品の第１の面に形成された電極と、前記電極上に形成された略円錐形状を有する導電性ピラーとを具備し、前記導電性ピラーと前記電極との接触部は、前記導電性ピラーと前記電極との間に働く応力集中を緩和するように、前記導電性ピラーの外側面と前記電極の表面とのなす角が鋭角である形状を有することを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または２に記載の電子部品において、前記電子部品は半導体素子であることを特徴とする。

本発明において、導電性ピラーの形成方法は、導体層上に略円柱形の貫通孔を有するマスクを配置する工程と、前記マスクの前記貫通孔に導電性樹脂を充填する工程と、前記導電性樹脂が前記導体層上に略円錐形状を有するように前記導体層と前記マスクとを前記導体層の法線方向と平行に離間させる工程とを有することを特徴とする。

また、この場合において、前記導体層と前記マスクとを離間させる工程は、前記導電性樹脂が前記導体層上に略円錐形状を有するとともに、前記導電性ピラーと前記導体層との接触部が、導電性ピラーと前記導体層との間に働く応力集中を緩和する形状を有するように離間させることを特徴とする。

また、前記導体層と前記マスクとを離間させる工程は、前記導電性樹脂が前記導体層上に略円錐形状を有するとともに、前記導電性ピラーと前記導体層との接触部が、前記導電性ピラーの外側面と前記導体層表面とが滑らかに連続している部分を有するように離間させることを特徴とする。

また、前記導体層と前記マスクとを離間させる工程は、前記導電性樹脂が前記導体層上に略円錐形状を有するとともに、前記導電性ピラーと前記導体層との接触部が前記導電性ピラーの外側面と前記導体層の表面とのなす角が鋭角である部分を有するように離間させることを特徴とする。

また、前記充填工程は、前記導体層と前記マスクとを離間させる工程において、前記導電性樹脂の一部が前記マスクの前記貫通孔に残るように粘度を調節した前記導電性樹脂層を充填することを特徴とする。また、前記充填工程はスクリーン印刷により行うことを特徴とする。

すなわちこの多層配線基板は、応力分散手段を備えたビアランドを採用することにより、ビア接続部に働く応力を分散し、ビアランドの破損、ビアランドと配線回路の接続の破損を防止するものである。

ビアランドの備える応力分散手段は例えばビアランドを貫通する孔である。この孔は、一般的に導電性ピラーの最大径よりは小径の孔である。この孔の形状は、導電性ピラーがその軸方向に加圧されたときに、ビアランドおよびビアランドと接続した配線回路に働く応力、特に法線応力を低減できればよい。例えばその形状は、円形、楕円形、星形、瓢箪形などいずれでもよいが、なめらかに連続した閉曲線で描ける形状が好適である。切り欠き（ノッチ）部分があると、その部分に応力が集中し（ノッチ効果）、ビアランドや配線層が破断しやすいからである。また、ビアランドに形成される孔の数は複数でもよい。

また、このビアランドに形成する孔の径は、導電性ピラーが圧接されたとき、十分な電気的接続が形成されるように設定すればよい。例えば、導電性ピラーを一方のビアランドにのみ形成する場合で、導電性ピラーの底面から第２の絶縁層の厚さと同じ高さの部分における径が約０．３ｍｍ、ビアランド外径が約０．７ｍｍの場合、ビアランドの孔の平均径を約０．１〜０．２５ｍｍ程度に設定するようにしてもよい。

この多層配線基板の導電性ピラーを採用した接続部は、このような応力分散手段を設けたビアランドを備えることにより、特にビアランドに働く法線応力を緩和することができる。また、導電性ピラーは硬化状態の第１の絶縁層に貫入するが、容易に貫くことはできないので、ビアランドの表面方向にも塑性変形する。この導電性ピラーのビアランドの表面方向の塑性変形により接線応力も緩和される。したがって、ビアランドは破壊されず、その機能を維持することができる。

このようなビアランドの応力分散手段である孔の形成は、このビアランドが属する配線層を所定の配線回路にパターニングするときに同時に行うことが好適である。つまり、配線回路のパターニングを行う際に、同時に形成すれば、工程を増やす必要がないからである。もちろん、導体層の所定の位置に予め孔を穿設して形成することも可能である。

また、この多層配線基板のもう一つの特徴は、導電性ピラーを採用したビア接続部の構造を、配線層と導電性ピラーとの接合部が剥離しないようにしたことである。すなわち単双曲面状（hyperboloid of one sheet）、あるいは単双曲回転面状（hyperboloid of revolution of one sheet）の外側面を有する導電性ピラーとビアランドとの接続部を、この接続部に働くノッチ効果を緩和するように形成したものである。このような導電性ピラーとビアランドとの接合と、前述のような応力分散手段を備えたビアランドとを組み合わせることにより、多層配線基板の信頼性はより一層向上する。

導電性ピラーを採用した多層配線基板のビア接続部の構造を、配線層と導電性ピラーとの接合部が剥離しないようにした本発明は、本発明者が得たつぎのような知見に基づいたものである。

本発明者は導電性ピラーを用いた層間接続の信頼性を向上するために、導電性ピラーを用いた接続部に働く力を解析した。

絶縁層を貫通して形成された導電性ピラーは、絶縁層により隔てられた第１の配線層の第１のビアランドと第２の配線層の第２のビアランドとを接続している。例えば、実装工程の半田のリフローなどの際には、このような構造の層間接続部に熱負荷がかかり、熱膨張率の差に起因する応力が生じることになる。

例えば、銀の熱膨張係数は１９．０×１０^-6［°Ｋ^-1］であり、銅の熱膨張係数は１７．０×１０^-6［°Ｋ^-1］であり、アルミニウムの熱膨張係数は２３．０×１０^-6［°Ｋ^-1］である。
一方、絶縁性樹脂の熱膨張率は、例えばＦＲ−４（ＮＥＭＡ規格）の場合、縦方向の熱膨張率はα1＝１．３×１０^-5［°Ｋ^-1］、α2＝１．５×１０^-6［°Ｋ^-1］、横方向の熱膨張率はα1＝１．８×１０^-5［°Ｋ-1］、α2＝１．４×１０^-5［°Ｋ^-1］、そして厚さ方向の熱膨張率はα1＝５．１×１０^-5［°Ｋ^-1］、α2＝２．６×１０^-4［°Ｋ^-1］である。ここで、α1はガラス転移温度Ｔｇ以下の熱膨張率、α2はガラス転移温度Ｔｇ以上の熱膨張率である。ＦＲ−４のガラス転移温度は約１２５℃程度である。

また、ここで縦方向は絶縁性樹脂層の面内でのガラス繊維の伸長方向であり、横方向は絶縁性樹脂層の面内でのガラス繊維の伸長方向と垂直な方向のことである。

このように絶縁層の樹脂材料の熱膨張率は、ビアランドを含む配線層および導電性ピラーの主要部を構成する導体金属の熱膨張率よりも大きい。特に、ビア接続の信頼性と密接に関係する絶縁層の厚さ方向（シートの法線方向）の熱膨張率は、配線層に用いられる一般的な導体金属の熱膨張率よりもずっと大きく、１桁から２桁も大きい。また、この絶縁性樹脂層の厚さ方向の熱膨張率は、ガラス転移温度Ｔｇよりも高い温度では、ガラス転移温度Ｔｇよりも低い温度での熱膨張率よりもずっと大きい。このような傾向は、ＧＰＹ、ＦＲ−５、ＣＥＭ−３、ＣＥＭ−１、ＦＲ−３、ＦＲ−２、ＸＸＸＰＣ、ＦＲ−１、ＸＰＣ、Ｇ−１０などの絶縁性樹脂材料でも同じである。

すなわち、導電性ピラーの軸方向の熱膨張率は、導電性ピラーを形成する材料が金属である場合は勿論のこと、導電金属粉末をバインダー樹脂に分散させた導電性樹脂組成物である場合にも、前述のように絶縁層を構成する樹脂材料に比べて熱膨脹率が小さい。

したがって、導電性ピラーを採用したビア接続部に熱負荷がかかった場合、導電性ピラーの熱膨張率と絶縁層の熱膨張率の差に起因して、導電性ピラーの中心軸方向（絶縁層の法線方向と平行）に、大きな応力が発生することになる。この応力は、一般的にいって、導電性ピラーと第１のビアランドおよび第２のビアランドとの接合部を引きはがす方向に作用する。つまり、導電性ピラーの中心軸と垂直な面である導電性ピラーと第１のビアランドとの界面および導電性ピラーと第２のビアランドとの界面には法線方向の張力が作用する。

また、このような、熱負荷により導電性ピラーを採用したビア接続部にかかる応力は、絶縁層、導電性ピラーおよび配線層の３つの部分が接する点で最も大きくなる。つまり、導電性ピラーを採用したビア接続部に熱負荷がかかったとき、絶縁層、導電性ピラーおよび配線層の３つの部分は、それぞれ熱膨脹率、剛性など材料物性が異なっているため、物性の異なる材料が当接する３重点（トリプルジャンクション）が応力が最も大きく作用する点となる。

本発明者は、ビア接続部に生じる応力を、各材料の物性定数を用いてシミュレーションで解析したところ、導電性ピラーと配線層とを引きはがすように働く応力の作用は、配線層（ビアランド）と導電性ピラーが接続する部分で、ビアランドの表面と、導電性ピラーの外周面の形成する角度に依存していることがわかった。

すなわち、導電性ピラーの単双曲面状の外周面と、ビアランドの表面が滑らかに連続して接続している場合には、剥離に対抗する強度が大きいが、導電性ピラーの外周面とビアランドとの接合部にノッチがあるとこの部分に応力が集中して耐剥離強度が低下するのである。ノッチが鋭いほど耐剥離強度の低下は大きくなる。また、導電性ピラーの外周面とビアランドの表面とが全体として滑らかに接続していれば、ミクロスコピックなノッチがあっても剥離強度を維持することができることもわかった。導電性ピラーの外周面とビアランド表面の接続部は概円形の閉曲線を描くが、この閉曲線上のすべての部分が滑らかに接続している場合に耐剥離強度は最大になる。いずれにせよ、この閉曲線の少なくとも一部が滑らかに接続しているならば、閉曲線のすべての部分に応力集中係数の大きい形状のノッチを有して接続している場合と比較して、耐剥離強度を大きくすることができる。

この多層配線基板は導電性ピラーを採用したビア接続部を有するとともに、導電性ピラーの外周面とビアランド表面の接続する部分の少なくとも一部は滑らかに接続している。

このような導電性ピラーとビアランドとの接合は、導電性ピラーの先端部を、たとえば硬質なステンレス鋼板などで一度押圧して塑性変形させ、この状態で、配線層になる金属箔などを圧着することにより得ることができる。また、導電性ピラーの形成時の高さを、この導電性ピラーが貫通する絶縁層の厚さに対して適正に設定しておくことにより、よりノッチ効果を緩和するような導電性ピラーとビアランドとの接合をより容易に達成することができる。ここで、ノッチ効果とは、ノッチのある固体に外力が加わったとき、ノッチの部分に応力が集中して変形や破壊が発生しやすくなる効果をいう。本発明の多層配線基板は、導電性ピラーと導体層またはビアランドとの接続部の形状を応力集中係数が小さくなるように制御して形成したものである。

ここで、多層配線基板を構成する配線層としては、銅やアルミニウムをはじめとして、配線材料として利用される金属材料を用いることができる。また、導電性樹脂を用いることもできる。これらの導体層をフォトエッチング処理してパターン化したり、あるいは導電性樹脂をスクリーン印刷することにより所定パターンの配線回路を有する配線層を形成することができる。

多層配線基板の層間接続に用いる導電性ピラーは、導電性樹脂、導電性ペーストなどの導電性組成物により形成することができる。また、各種金属材料により形成することも可能である。

ここで、導電性組成物としては、樹脂材料などからなるバインダーに、例えば銀、金、銅、半田粉などの導電性粉末、導電性微粒子をフィラーとして混合または分散させた導電性樹脂をあげることができる。導電性材料は複数の金属、合金を組み合わせて用いることもできる。

バインダー成分の樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂などが一般的に挙げられる。これら以外にも例えば、メチルメタアクリレート、ジエチルメチルメタアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジエチレングリコールジエチルアクリレート、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ジエチレングリコールエトキシレート、ε−カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールのアクリレートなどのアクリル酸エステル、あるいはメタアクリル酸エステルなどの紫外線硬化型樹脂もしくは電子線照射硬化型樹脂などが挙げられる。また必要に応じて溶剤を用いるようにしてもよい。

このような導電性樹脂を用いて導電性ピラーを形成するには、例えば、メタルマスクなどのマスクを用いて、導電性樹脂をスクリーン印刷するようにしてもよい。メタルマスクの形状、開口径、厚さを調節し、一方導電性樹脂層の粘性、チキソトロピー、表面張力、またはマスクの表面張力などの物性値を調節することにより導電性ピラーを所望の形状に形成することができる。導電性ピラーの形状を制御するためには、導電性樹脂の粘性を、通常用いられる導電性樹脂層の粘性範囲よりも大きく設定することが好適である。また、揺変性（チキソトロピー）を有する導電性樹脂材料を用い、例えば超音波振動などにより導電性樹脂のチキソトロピーを調節して用いるようにしてもよい。

このようにマスクの孔に充填された導電性樹脂は、マスクと導体層とを導体層の法線方向に離間させることにより、導体層とメタルマスクとの間に張られながら変形し、導体層上に略円錐形状を有する導電性ピラーが形成される。このような方法により、導体層の表面との接触角θの小さい、ノッチ効果を緩和するような接合形状を有する導電性ピラーを得ることができる。

さらにアスペクト比の高い導電性ピラーを形成したい場合には、例えば、マスクの孔の形状、導電性樹脂の物性などを調節するようにしてもよいし、またマスクを同じ位置に再配置し、スクリーン印刷を繰り返すようにしてもよい。

また、導電性ピラーの形成はスクリーン印刷に限らず、導電性ペーストをマスクの孔に押し出すスタンプ法などにより形成するようにしてもよい。このような方法によっても、スクリーン印刷と同様に導電性ペースト、導電性樹脂などからアスペクト比の高い導電性ピラーを形成することができる。またメッキ法などにより金属からなる導電性ピラーを形成するようにしてもよい。

導電性ピラーは銅箔などの導体層に形成してもよいし、パターニングされた配線層上に形成してもよい。さらに、半導体素子などの電子部品の電極上に形成するようにしてもよい。

また、例えば剥離性の良好な合成樹脂シート類（例えばポリフッ化ビニリデンなどのテフロン(登録商標）樹脂）に導電性ピラーを形成し、この導電性ピラーをセミキュア状態の絶縁性樹脂層に埋め込み、その底面を銅箔や配線層と圧着するようにしてもよい。

なお導電性ピラーは、多層配線基板の層間接続に限らず、例えば半導体素子などの電子部品の電極上に形成し、電子部品と、この電子部品を実装する配線回路の接続に用いることができる。

多層配線基板を構成する、前述の導電性ピラーが接続する配線層間を電気的に隔てる絶縁層としては、例えば一般的な絶縁性樹脂材料を用いることができる。厚さは必要に応じて設定するようにすればよく、例えば４０〜８００μｍ程度に設定してもよい。また絶縁層の厚さは導電性ピラーの高さとともに設定すればよい。

ここで、絶縁層として用いることができる熱可塑性樹脂材料としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、４フッ化ポリエチレン樹脂、６フッ化ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などがある。これらの絶縁性樹脂材料をシート状に成型したものを用いてもよい。

また、熱硬化性樹脂材料として、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、あるいはブタジェンゴム、ブチルゴムなどをあげることができる。また熱硬化性樹脂材料として天然ゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどの生ゴムのシート類を用いることもできる。
これら絶縁性樹脂材料は、単独で用いることもできるし、絶縁性の無機物や有機物を充填して用いてもよい。さらにガラスクロスやガラスマット、合成繊維布やマット、あるいは紙などの補強材と組み合わせて用いるようにしてもよい。

本発明の電子部品は、外部回路との接続部に形成された電極上に、前述の略円錐形状を有する導電性ピラーを形成したものである。また、電子部品パッケージは、電子部品の実装を導電性ピラーにより行ったものである。

導電性ピラーと電子部品の電極との接触部は、導電性ピラーと電極との間に働く応力集中を緩和するような形状を有している。導電性ピラーと電極との接触部の形状は例えば、導電性ピラーの外側面と電極表面とが滑らかに連続している部分を有するようにすればよい。また例えば、導電性ピラーの外側面と電極表面とのなす角θが鋭角である部分を有するようにしてもよい。

このような外部回路との接続形状を有する本発明の電子部品は、本発明の多層配線基板の多層化プロセスと同様の方法で、多層配線基板に実装し、本発明の電子部品パッケージを得ることができる。

例えば、まず、電子部品の電極と対応する位置にビアランドを有する所定パターンの配線層と、電極上に導電性ピラーを形成した電子部品とを、未硬化の絶縁性樹脂層を介して対向配置する。そして、両側から加圧することにより導電性ピラーはセミキュア状態の絶縁性樹脂層を貫通し、塑性変形しながらビアランドと接続する。同時に加熱することにより絶縁性樹脂層は硬化する。

このように本発明の電子部品および電子部品パッケージは実装に際して半田を必要としないという大きな利点を有する。また、多層配線基板に実装することにより電子部品からの引き出し配線の取り回しを複数の配線層で行うことができ、実装密度が格段に向上する。この場合、配線基板に実装された電子部品は、多層配線基板の最外層の１層と構成上等価なものと考えることができる。したがって、電子部品の電極と導電性ピラーを介して接続する配線層のビアランドを、さらに導電性ピラーを介して別の配線層のビアランドと層間接続することにより、電子部品からの引き出し配線の取り回しを複数の配線層で立体的に行うことができる。

図１は多層配線基板の構成の１例を概略的に示す図であり、導体からなる配線層が、絶縁層を介して積層されたものである。

〔参考例１〕
この多層配線基板１０は、第１の絶縁層１１ａの上に第１の配線層１２が形成されており、第１の配線層１２はその回路パターンの一部として第１のビアランド１２ａを有している。第１の配線層１２の上側から第１の絶縁層１１ａにかけて第２の絶縁層１１ｂが形成されており、この第２の絶縁層１１ｂ上には第２の配線層１３が形成されている。

この第２の配線層は、第１の配線層のビアランド１２ａと対向する位置に第２のビアランド１３ａを有している。

そして、第２の絶縁層１１ｂを介して対向配置された第１のビアランドと第２のビアランドは、導電性ピラー１４により接続されている。つまり、この多層配線基板１０は、導電性ピラー１４によって異なる配線層の層間接続を行っている。

この多層配線基板１０の特徴の１つとして、第１のビアランド１２ａは、導電性ピラー１４の軸方向にかかる応力を分散する手段を有しており、この場合第１のビアランド１２ａには貫通孔１２ｂが形成されている。

図２は第１のビアランドの形状の１例を概略的に示す図であり、第１の絶縁層１１ａにパターニングしたときの状態を示している。この第１のビアランド１２ａはほぼ円形の貫通孔１２ｂを１個有しているが、貫通孔１２ｂの形状および数はこれに限ることはない。貫通孔１２ｂの形状としては、円形以外に例えば楕円形、星形、瓢箪型などでもよい。いずれにせよ、貫通孔１２ｂの形状は、応力が特定の部分に集中しないように角ばった部分がない形状であることが好適である。

また、第１のビアランド１２ａには複数の貫通孔１２ｂを備えるようにしてもよい。図３Ａは第１のビアランドの形状の別の例を概略的に示す図である。

図４は図１に示した本発明の多層配線基板の層間接続部を拡大して示す図である。第１のビアランド１２ａと第２のビアランド１３ｂとが導電性ピラー１４によりビア接続されている。導電性ピラー１４は、第１のビアランド１２ａに対応する領域で、第１の絶縁層１１ａに貫入した貫入部１４ｂを有している。このような貫入部１４ｂは、例えば第１のビアランドと第２のビアランドとの間に導電性ピラーを挟み込んだ状態で、第１の絶縁層と第２の配線層とを導電性ピラーの軸方向に加圧することにより形成される。本発明の多層配線基板はこのような構成を採用することにより、多層配線基板の層間接続方向、すなわち導電性ピラー１４の軸方向に圧力負荷がかかった場合でも、第１のビアランド１２ａに形成した応力分散手段である貫通孔１４ｂから導電性ピラーの一部が第１の絶縁層側に塑性変形しながら貫入することにより、第１のビアランド１２ａの破損を防ぐことができる。したがって多層配線基板の層間接続の信頼性が向上する。また、第１のビアランド１２ａが備える応力分散手段の形成を第１の配線層１２のパターニングと同時に行えば、工程数を増やす必要もない。なお、導電性ピラーの剛性は第１の絶縁層よりも大きいが、貫入時にある程度変形する程度に設定することが好適である。

〔参考例２〕
図５は、多層配線基板の構成の別の１例を概略的に示す断面図である。この多層配線基板２０は、導体からなる４層の配線層を有している。各配線層はその回路パターンの一部として設けられたビアランドを有しており、絶縁層１１ｂを介して対向した１対のビアランド間を導電性ピラー１４により接続することにより配線層の層間接続を行っている。

第１の絶縁層１１ａの両面には第１のビアランド１２ａを有する第１の配線層１２が形成されている。この第１のビアランド１２ａには、応力分散手段として例えば図３に例示したような貫通孔１２ｂが形成されている。第１の配線層１２上には、第２の絶縁層１１ｂが形成されており、第２の絶縁層１１ｂ上には第２のビアランド１３ａを有する第２の配線層１３が形成されている。第１のビアランド１２ａと第２のビアランド１３ａとは、第２の絶縁層１１ｂ絶縁層を介して対向して形成されており、導電性ピラー１４により層間接続されている。

なお、ここでは第１の絶縁層１１ａの両側に形成される配線層をどちらも第１の配線層１２として説明している。いずれにせよ、当然ながら、第１の絶縁層１１ａの両側の形成される第１の配線層１２の回路パターンは異なっていてもよい。同様に、外層に形成される第２の配線層１３についてもその回路パターンは異なっていてもよい。すなわち、各配線層はその層間接続部にビアランドを有しているが、その回路パターンは必要に応じて形成される。このことは特に述べない場合にも同様である。

〔参考例３〕
次に図５に例示した多層配線基板２０の製造方法の１例を説明する。

図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは図５に示した多層配線基板の製造工程を説明するための図である。

まず、絶縁層の両面に導体層を張り合わせたコア基材として、両面銅張積層板を用意する。ここでは第１の絶縁層１１ａである厚さ１．２ｍｍの紙−フェノール樹脂系の絶縁基板の両面に、第１の配線層１２にパターニングされる厚さ３５μｍの電解銅箔を張り合わせた両面銅張積層板（商品名、紙フェノール樹脂銅張積層板Ｒ−８７０５Ｅ、松下電工製）を用意した。

次いで、このコア基材に張り付けられた第１の配線層１２である銅箔を例えばフォトエッチングプロセスなどにより所定の配線回路にパターニングする。ここでは、銅箔上にスクリーン印刷で所定パターンのレジストを形成し、このレジストをマスクとして、塩化第２鉄溶液をエッチング液として、銅箔を選択的にエッチング除去した後、レジストを除去して、所定の回路パターンを有する第１の配線層１２に形成した（図６Ａ）。このとき、第１の配線層１２の回路パターンの一部として第１のビアランド１２ａも形成した。第１のビアランド１２ａは直径約０．７ｍｍの略円形に形成され、かつその中央部に直径約０．２ｍｍの孔１２ｂを形成した。

なお、ここでは第１の絶縁層１１ａの両側に形成される配線回路をどちらも第１の配線回路として説明しているが、第１の絶縁層の両側で第１の配線層の回路パターンは異なるパターンに形成した。

次に、第１の配線回路１２の第１のビアランド１２ａ上に略円錐形状を有する導電性ピラー１４を形成した。この導電性ピラー１４は、第１のビアランド１２ａに対応する位置にピットを形成したメタルマスクを配置して、導電性樹脂をスクリーン印刷することにより形成した。メタルマスクは直径約０．３ｍｍの孔を穿設した、厚さ約３００μｍのステンレス鋼製のものを用いた。導電性樹脂としては、この例では、銀粉末をフィラーとしたフェノール樹脂系の導電性ペーストを用いたが、導体からなるフィラー、バインダー樹脂とも必要に応じて選択して用いればよい。印刷した導電性ペーストを乾燥処理した後、同一マスクを用い同一位置に印刷、乾燥する処理を３回繰り返した。さらに加熱して、第１のビアランド１２ａ上に略円錐形状を有する高さ約０．３ｍｍの導電性ピラー１４を形成した（図６Ｂ）。導電性ピラー１４の形状は、例えば、用いるマスクのピット径、厚さ、または印刷する導電性樹脂の粘性などの諸物性、さらに印刷回数などを調節することにより所望の形状に形成することができる。

導電性ピラー１４を形成した後、第２の絶縁層１１ｂと、第２の配線層１３をコア材の両側に積層する。ここでは、第２の絶縁層１１ｂとしては例えば厚さ約７０μｍのエポキシ系樹脂シート（Ｂステージ）を用い、第２の配線層１３（未パターニング）としては、厚さ約３５μｍの電解銅箔を用いた。

第２の絶縁層１１ｂと第２の配線層１３とを、コア基材の両側に、第２の配線層１３が第２の絶縁層１１ｂを介して第１の配線層１２と対向するように配置して（図６Ｃ）、第２の配線層１３の外側から、プレス板で挟み込んで加熱しながら加圧する。加熱と加圧により、第２の絶縁層１１ｂは硬化してＣステージになる。このとき、略円錐形状の導電性ピラー１４は、セミキュア状態の第２の絶縁層１１ｂを貫き、対向する第２のビアランド１３ａと接続する。第２の絶縁層１１ｂの硬化が始まるのは、コア基材と第２の配線層１３とが第２の絶縁層１１ｂの両側に接した後だから、第１の配線層１２上に形成した導電性ピラー１４は、比較的容易に第２の絶縁層１１ｂを貫くことができる。

ここで、プレスの際に用いる当て板としては、例えばステンレス板、真鍮板などの寸法変化や変形の少ない金属板や、ポリイミド樹脂板（シート）、ポリテトラフロロエチレン樹脂板（樹脂シート）な寸法変化や変形の少ない耐熱性樹脂板などを使用することが好適である。

また、絶縁層を加熱して柔らかくなった状態でプレスを行うと、導電性ピラー先端が絶縁層を貫通し易くなる。

次いで、第２の配線層１３をパターニングして所定の回路に形成する。ここでは、第２の配線層１３である銅箔上にスクリーン印刷で所定パターンのレジストを形成し、このレジストをマスクとして、塩化第２鉄溶液をエッチング液として、銅箔を選択的にエッチング除去した後、レジストを除去して第２のビアランドを有する所定の回路パターンに形成した。このとき、配線回路パターンの部として第２のビアランド１３ａも同時に形成した。
以上のような工程により、各配線層が導電性ピラーによる１０００箇所のビア接続を有する４層の多層配線基板が形成された（図５参照）。

このように製造した多層配線基板の配線回路の接続抵抗は約２．１Ωであった。この接続抵抗は、導電性ピラー１０００個を銅箔からなる配線を介して直列に接続したときの抵抗に相当し、銅箔のパターン抵抗を考慮すると、導電性ピラー１本あたりの接続抵抗値の平均は約１ｍΩであった。また導電性ピラーの接続抵抗および銅箔のパターン抵抗ともバラツキが少ないものであった。

また、この多層配線基板を導電性ピラーの軸方向と平行な平面で切断して、層間接続部の状態を観察したところ、図４に模式的に示したように、導電性ピラー１４と第１のビアランドおよび第２ビアランドは密に接続し、接合状態も良好であった。第２のビアランド１２ａは第１の絶縁層側にわずかに若干窪んでいるが、亀裂の発生は認められなかった。また、導電性ピラー１４の一部は、第２のビアランド１２ａに形成した孔１２ｂを通じて第１の絶縁層１１ａ側に貫入した部分を有していた。

なお、比較のため、第１のビアランド１２ａに応力分散手段を形成しないこと以外は図５と同じ構成を有する多層配線を同一条件で製作した。この導電性ピラーによる１０００箇所のビア接続を有する四層の多層配線基板の配線パターンの接続抵抗は５．１Ωで、図５に例示した本発明の多層配線基板の接続抵抗よりも約３Ωも大きかった。また、第１のビアランドに応力分散手段を備えない多層配線基板を切断してビア接続の状態を観察したところ、第１のビアランド１２ａ部分が大きく第１の絶縁層１１ａ側に窪んでいた。第１のビアランド１２ａには亀裂が発生していた。

このように、この多層配線基板は、応力分散手段を備えたビアランドを備えることにより、導電性ピラーの軸方向にかかるビアランドへの応力（圧力）を分散することができる。また、ビアランドの接線方向にかかる応力（接線応力）は、主として導電性ピラーの塑性変形により緩和される。したがって、ビアランドを含む配線回路が破損しにくく、信頼性の高い層間接続を確立することができる。また、スルーホールによる層間接続を必要最小限に抑制することができるため、高密度実装に対応することができる。
また本発明の多層配線基板の製造方法によれば、導電性ピラーを用いた多層配線基板の製造方法の高い生産性を保ちながら、接続不良の発生を抑制し、さらに生産性を向上することができる。

〔参考例４〕
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄは多層配線基板の製造方法の別の例について説明するための図である。

まず、絶縁層の両面に導体層を張り合わせたコア基材として、両面銅張積層板を用意する。ここでは厚さ１．２ｍｍの紙−フェノール樹脂系の絶縁基板の両面に、第１の配線層１２にパターニングされる厚さ３５μｍの電解銅箔を張り合わせた両面銅張積層板（商品名、紙フェノール樹脂銅張積層板Ｒ−８７０５Ｅ、松下電工製）を用意した。
次いで、このコア基材に張り付けられた銅箔を例えばフォトエッチングプロセスなどにより所定の配線回路にパターニングする。ここでは、銅箔上にスクリーン印刷で所定パターンのレジストを形成し、このレジストをマスクとして、塩化第２鉄溶液をエッチング液として、銅箔を選択的にエッチング除去した後、レジストを除去して、所定の回路パターンを有する第１の配線層１２に形成した（図７Ａ）。このとき、第１の配線層１２の配線回路パターンの一部として第１のビアランドも形成した。第１のビアランド１２ａは直径約０．７ｍｍの略円形に形成され、かつその中央部に直径約０．２ｍｍの孔１２ｂを形成した。
なお、ここでは第１の絶縁層１１ａの両側に形成される配線回路をどちらも第１の配線回路として説明しているが、第１の絶縁層の両側で第１の配線層の回路パターンは異なるパターンに形成した。

一方、第２の配線層１３として、厚さ約３５μｍの電解銅箔を用意し、この電解銅箔上に略円錐形状を有する導電性ピラー１４を形成した。

この導電性ピラー１４は、第２の配線層１３を第１の配線層１２と重ねたとき第１の配線層１２に形成した第１のビアランド１２ａと対応する位置に形成した。

導電性ピラー１４の形成は、ピットを形成したメタルマスクを配置して、導電性樹脂をスクリーン印刷することにより形成した。メタルマスクは直径約０．３ｍｍの孔を穿設した、厚さ約３００μｍのステンレス鋼製のものを用いた。導電性樹脂としては、この例では、銀粉末をフィラーとしたフェノール樹脂系の導電性ペーストを用いた。印刷した導電性ペーストを乾燥処理した後、同一マスクを用い同一位置に印刷、乾燥する処理を３回繰り返した。さらに加熱して、第１のビアランド１２ａ上に略円錐形状を有する高さ約０．３ｍｍの導電性ピラー１４を形成した（図７Ｂ）。

第１の絶縁層１１ａの両面に第１の配線層１２を形成したコア材と、導電性ピラー１４を形成した第２の配線層（未パターニング）をそれぞれ用意した後、図７Ｃに示すように、コア材の両側に第２の絶縁層１１ｂを介して第２の配線層を配置する。このとき、第１のビアランド１２ａと、導電性ピラー１４とが対向するように位置あわせして配置する。

第２の絶縁層１１ｂとしては、ガラスクロスにエポキシ系樹脂を含浸させた厚さ約１００μｍのＢステージのプリプレグを用いた。

そして、第２の配線層１３の外側から、プレス板で挟み込んで加熱しながら全体を加圧する。加熱と加圧により第２の絶縁層１１ｂはＣステージに硬化する。

このとき、略円錐形状の導電性ピラー１４は、セミキュア状態の第２の絶縁層１１ｂを貫き、対向する第１のビアランド１２ａと接続する。第２の絶縁層１１ｂの硬化が始まるのは、コア基材と第２の配線層１３とが第２の絶縁層１１ｂの両側に接した後だから、第２の配線層１３上に形成した導電性ピラー１４は、比較的容易に第２の絶縁層１１ｂを貫くことができる。

導電性ピラー１４の先端部は第１のビアランド１２ａに形成した応力分散手段である貫通孔１２ｂに挿入され、塑性変形しながら第１のビアランド１２ａと密着する。ここでは導電性ピラー１４は、塑性変形しながら第１の絶縁層１１ａに貫入するものの、第１の絶縁層１１ａを容易に刺し貫けるほど堅くないので、第１のビアランドを破損することなく密着することができる。

次いで、第２の配線層をパターニングして所定の回路に形成する。ここでは、第２の配線層１３である銅箔上にスクリーン印刷で所定パターンのレジストを形成し、このレジストをマスクとして、塩化第２鉄溶液をエッチング液として、銅箔を選択的にエッチング除去した後、レジストを除去して第２のビアランドを有する所定の回路パターンに形成した。
以上のような工程により、各配線層が導電性ピラーによる１０００箇所のビア接続を有する４層の多層配線基板が形成された（図７Ｄ）。

図８は、図７Ｄの多層配線基板を導電性ピラーの軸方向と平行な平面で切断して、層間接続部の状態を観察した様子を示す図である。導電性ピラー１４の一部は、第１のビアランド１２ａに形成した孔１２ｂを通じて第１の絶縁層１１ａ側に貫入した部分１４ｃを有していたが、導電性ピラー１４と第１のビアランドおよび第２ビアランドは密に接続し、接合状態も良好であった。

第２のビアランド１２ａは第１の絶縁層側にわずかに若干窪んでいるが、亀裂の発生は認められなかった。これは、導電性バンプ１４が第１のビアランド１２ａに設けられた孔１２ｂを通じて第１の絶縁層１１ａに貫入するとともに、第１のビアランド１２ａに沿って塑性変形したためである。

なお、比較のため、第１のビアランド１２ａに応力分散手段を形成しないこと以外は図７Ｄと同じ構成を有する多層配線を同一条件で製作した。この導電性ピラーによる１０００箇所のビア接続を有する四層の多層配線基板の配線パターンの接続抵抗は５．１Ωで、図７Ｄに例示した本発明の多層配線基板の接続抵抗よりも約３Ωも大きかった。また、第１のビアランドに応力分散手段を備えない多層配線基板を切断してビア接続の状態を観察したところ、第１のビアランド１２ａ部分が大きく第１の絶縁層１１ａ側に窪んでいた。第１のビアランド１２ａには亀裂が発生していた（図２７参照）。

このように、この多層配線基板は、応力分散手段を備えたビアランドを備えることにより、導電性ピラーの軸方向にかかる応力を分散することができる。したがって、ビアランドを含む配線回路が破損しにくく、信頼性の高い層間接続を確立することができる。また、スルーホールによる層間接続を必要最小限に抑制することができるため、高密度実装に対応することができる。

また、この多層配線基板の製造方法によれば、導電性ピラーを用いた多層配線基板の製造方法の高い生産性を保ちながら、接続不良の発生を抑制し、さらに生産性を向上することができる。

本発明は上記参考例に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形を採ることができる。たとえば、配線層は、導電性組成物で形成してもよいし、また導電性ピラーは金属製でもよい。さらに絶縁層もエポキシ系樹脂に限らず、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを必要に応じて選択して用いることができる。

〔参考例５〕
図９Ａは、多層配線基板の層間接続部の断面構造を概略的に示す図である。図９Ｂは図９Ａに示した層間接続部の構造を導電性ピラーの軸方向から透視して概略的に示す図であり、図９Ｃは図９Ａに示した層間接続部の構造を概略的に示す斜視図である。

この多層配線基板は、絶縁性膜２１と、この絶縁性膜２１の第１の面に形成された第１のビアランド２２と、絶縁性膜２１の第２の面に形成され、第１のビアランド２２と対向する領域に形成された第２のビアランド２３とを備えている。

ここで第１のビアランド２２は第１の配線層の回路パターン２２ｂの一部として形成されており、第２のビアランド２３は図示しない第２の配線層の回路パターン２３ｂの一部として形成されている。

そして、第１の配線層と第２の配線層との層間接続は、第１のビアランド２２と第２のビアランド２３とを接続するように絶縁性膜２１を貫通して形成された導体からなる導電性ピラー２４とにより確立されている。そして、この導電性ピラー２４の外側面と第１のビアランド２２および第２のビアランド２３の表面とが接する部分の形状は、導電性ピラー２４と第１のビアランド２２または第２のビアランド２３との接続部の固体−固体界面に応力集中が生じないように形成されている。

導電性ピラー２４と第１のビアランド２２、第２のビアランド２３との接続部の界面に応力集中が生じないようにするには、例えば、導電性ピラー２４の外側面と第１のビアランド２２および第２のビアランド２３の絶縁性膜２１側の表面とのなす接触角をできるだけ応力集中係数が小さくなるように設定すればよい。

図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃは、多層配線基板の有する導電性ピラー２４と第１のビアランド２２（または第２のビアランド２３）との接続部の形状の例を模式的に示す図である。図１１Ａ、図１１Ｂは比較のために示した導電性ピラー２４と第１のビアランド２２（または第２のビアランド２３）との接続部の形状の、望ましくない形状の例である。

本発明者は、導電性ピラーを採用したビア接続部に生じる応力を、各材料の物性定数を用いてシミュレーションで解析した結果、導電性ピラー２４と配線層またはビアランドとを引きはがすように働く応力は、配線層（またはビアランド）と導電性ピラー２４が接続する部分で、ビアランドの表面と、導電性ピラーの外周面の形成する角度に依存していることがわかった。したがって、本発明では、概単双曲面形状を有する導電性ピラーの外周面とビアランド表面との接触角θを、応力集中係数が小さくなるように制御して形成している。

例えば、導電性ピラー２４の外側面とビアランド２２の表面とが、滑らかに連続するように接触角θを小さく設定すれば、接合強度、耐剥離強度を向上することができる。例えば図１０Ｂに示した形状を有するビア接続は、図１０Ｃに示した形状を有するビア接続よりも剥離に対する強度は大きい。同様に図１０Ａに示した形状を有するビア接続は、図１０Ｂに示した形状を有するビア接続よりも剥離に対する強度は大きい。いずれにせよ、図１０Ｃに示した形状を有するビア接続でも、図１１Ａ、図１１Ｂに示した形状を有するビア接続よりも耐剥離強度はずっと大きい。

すなわち、導電性ピラーの外周面と、ビアランドの表面が滑らかに連続して接続している場合には、剥離に対抗する強度が大きいが、導電性ピラーの外周面とビアランドとの接合部にノッチがあるとこの部分に応力が集中して耐剥離強度が低下し、ノッチが鋭いほど耐剥離強度の低下は大きくなる。

また、導電性ピラーの外周面とビアランドの表面とが全体として滑らかに接続していれば、ミクロスコピックなノッチがあっても剥離強度を維持することができることもわかった。図１２Ａ、図１２Ｂは、導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の別の例を模式的に示す図である。導電性ピラーの外周面とビアランド表面の接続部は閉曲線、例えば円を描くが、この閉曲線上のすべての部分が滑らかに接続している場合に耐剥離強度は最大になる。いずれにせよ、この閉曲線の少なくとも一部が滑らかに接続しているならば、閉曲線のすべての部分に応力集中係数の大きい形状のノッチを有して接続している場合と比較して、耐剥離強度を大きくすることができる。例えば、図１２Ａ、図１２Ｂに示した形状は、ミクロスコピックにはノッチを有しているが（接触角ψ）、導電性ピラー２４の外側面とビアランドの表面とは全体として滑らかに連続して接続しており（接触角θ）、半田リフローなどの実装プロセスで熱的負荷がかかる場合であっても、配線層間のビア接続を安定して維持することができる。

〔参考例６〕
図１３Ａは多層配線基板の構造の１例を模式的に示す図であり、図１３Ｂは図１３Ａの多層配線基板に熱負荷がかかったときの状態を模式的に示す図である。この多層配線基板は、導電性ピラー２４を採用したビア接続を３０００箇所有している。
図１３Ａの多層配線基板の層間接続部は、図９Ａに示した本発明の多層配線基板と同様の構造を有している。絶縁層２１を貫通して形成された導電性ピラー２４は、絶縁層２１により隔てられた第１の配線層の第１のビアランド２３と第２の配線層の第２のビアランド２４とを接続している。そして、導電性ピラー２４と第１のビアランド２２のおよび第２のビアランド２３との接合部はどちらも３重点２５にかかる応力を緩和するような形状を有している。この例では導電性ピラー２４の外周面と第１のビアランド２２の表面とのなす角、および導電性ピラー２４の外周面と第２のビアランド２３の表面とのなす角は、どちらも鋭角に形成されている。

このような多層配線基板に各種電子部品を実装する際、特に半田のリフローなどの際には、層間接続部に熱負荷がかかって熱膨張率の差に起因する応力が生じ、特に３重点２５には応力が集中することになる。

図１３Ａの多層配線基板は、絶縁層２１としてＦＲ−４規格の絶縁性樹脂基材を用い、配線層としては銅箔を用い、導電性ピラーとしては、銀の微粒子をフィラーとしてバインダー樹脂に分散させた導電性樹脂を用いている。

ＦＲ−４のガラス転移温度Ｔｇ（約１２５℃）より低い温度での、絶縁層２１の法線方向の熱膨張率α1は５．１×１０-5［°Ｋ-1］である。またＴｇより高い温度での、ＦＲ−４の厚さ方向の熱膨張率α2は２．６×１０-4［°Ｋ-1］とα1よりずっと大きい。

一方、導電性ピラーの主要部を構成する銀の熱膨張係数は１７．０×１０-6［°Ｋ-1］である。したがって、図１３Ａの多層配線基板に熱負荷がかかったとき、絶縁層２１のほうが導電性ピラー２４よりも大きく膨張する。とくにガラス転移温度Ｔｇより高い温度では、絶縁層２１の熱膨張率は、銀の熱膨張係数と比較して１５倍以上も大きい。半田として一般的なＰｂ−Ｓｎ系の共晶半田合金の共晶温度は１８３℃であるから、半田をリフローする際には多層基板にも２２０〜２４０℃程度の熱負荷がかかることになる（図１３Ｂ）。

したがって、導電性ピラー２４の熱膨張率と絶縁層２１との熱膨張率の差に起因して、導電性ピラー２４の軸方向（絶縁層の法線方向と平行）に、大きな応力が発生する。この応力は、導電性ピラー２４と第１のビアランド２２および第２のビアランド２３との接合部に対して張力として作用する。また、このような応力は、絶縁層２１、導電性ピラー２４およびビアランド２２、２３の３つの部分が接する３重点で最も大きくなる。

図１３Ａに示した多層配線基板を２４０℃に２０秒間加熱して、層間接続を調べたところ、すべての層間接続部が導通を確保しており、抵抗値も維持されていた。

なお、第１のビアランド２２、第２のビアランド２３として、例えば図２に例示したような導電性ピラーとビアランドとの間にかかる圧力をリリースする手段を設けてもよい。例えば第１のビアランド２２または第２のビアランド２３に貫通孔１２ｂを形成すれば、導電性ピラーとビアランドとの間に圧力がかかる場合でも、張力がかかる場合でも、ビア接続の損傷を防ぎ、層間接続の機能を安定して維持することができる。

図９から図１３では１層の絶縁層の両面に形成された配線層の層間接続について示したが、上述のビア接続は３層以上の配線層を備えた多層配線基板にも全く同様に適用することができる。

〔参考例７〕
次に、導電性ピラーと第１のビアランドおよび第２のビアランドとの接合部にかかる応力を緩和するような形状を有する本発明の多層配線基板の製造方法について説明する。
図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ、図１４Ｄ、図１４Ｅ、図１４Ｆ、図１４Ｇは本発明の多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。

第１の配線層２２となる厚さ約３５μｍの電解銅箔を用意し、この銅箔上の所定の位置に導電性ピラー２４を形成した。この導電性ピラー２４は、銀の微粒子（平均粒径約１０μｍ）を導体フィラーとした導電性ペーストをスクリーン印刷して形成し、その底面の直径は約２５０μｍ、高さは約２５０μｍの略円錐形状を有する（図１４Ａ）。

導電性ピラー２４を乾燥させた後に、絶縁層２１としてガラスクロスにエポキシ系樹脂を含浸させた厚さ約１１５μｍの熱硬化性のプリプレグ（商品名、ガラエポプリプレグＨＥ、東芝ケミカル社製）を用意し、第１の配線層２２の導電性ピラー２４を形成した面上に積層配置した。このとき、Ｂステージの絶縁層２１を約１００℃（＜Ｔｇ）に加温するとともに、フレキシブルな押圧体２６で、導電性ピラー２４が変形しないようにプレスすることにより、導電性ピラー２４は絶縁層２１を貫通した（図１４Ｂ）。このとき絶縁層２１完全に硬化しておらずセミキュア状態を保っている。これは、本発明の多層配線基板のプレハブ素材に相当する。ここでプレハブ素材とは多層配線基板を構成するｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄされた素材という意味であり、例えば図１４Ｂの状態あるいは図１４Ｃの状態のものを指す。このような本発明の多層配線基板のプレハブ素材を用いることにより、本発明の多層配線基板を容易に構成することができる。例えば両面積層板の両面に図１４Ｃのプレハブ素材を積層することにより、４層の配線層を有する本発明の多層配線基板を構成することができる。

その後、絶縁層２１から突出した導電性ピラー２４の先端部を、導電性ピラー２４の中心軸方向に加圧して変形させた。ここでは、導電性ピラー２４上に厚さ１ｍｍ程度の硬質ステンレス鋼板を載置し、常温で平板プレスを行って、導電性ピラーの先端部がつぶれるように塑性変形させた（図１４Ｃ）。このとき、絶縁層２１の表面からは導電性ピラー２４の潰れた頭部がわずかに盛り上がって露出していた。この状態でも、多層配線基板のプレハブ素材として用いることができる。

次いで、導電性ピラー２４の先端部が露出した絶縁層２１の表面に、第２の配線層となる厚さ約３５μｍの電解銅箔を配置した。この積層体を第１の配線層２２および第２の配線層２３の外側から加熱しながらプレスし、セミキュア状態の絶縁層２１を加熱により完全に硬化させるとともに、導電性ピラー２４と第２の配線層を圧着した（図１４Ｄ）。ここまでの工程で、第１の配線層２２と第２の配線層２３とが導電性ピラー２４により絶縁層２１を介して層間接続された両面銅張板が得られる。導電性ピラー２４はその形状を制御して形成し、まず絶縁層２１から突出した頭部を潰され、つぎに第２の配線層２３と圧着されることにより多段階に塑性変形する。そして、導電性ピラー２４と配線層との接合部に応力が集中しないような形状を得ることができる。

つぎに、第１の配線層２２、第２の配線層２３を、第１のビアランド２２ａ、第２のビアランド２２ｂを含む所定の配線回路にパターニングした（図１４Ｅ）。この製造例では、一般的なエッチングレジストインク（ＰＳＲ−４０００Ｈ、太陽インキＫＫ製）を、所定の配線回路パターンが得られるように、スクリーン印刷してマスクを形成し、塩化第２銅で銅箔をエッチングし、レジストマスク剥離した。図１４Ｅに示した第１の配線層２２と第２の配線層２３とを有する２層配線基板をコア基材としてさらに多くの配線層を有する多層配線基板を製造する場合には、配線回路のパターニングと同時に、第１のビアランド２２ａ、第２のビアランド２３ａに例えば図２に示したような応力解放手段を形成することが好適である（図１４Ｆ）。応力解放手段を形成しておくことにより、外側の配線層との層間接続を形成する際のビアランド、配線回路の損傷が防止され、多層配線基板の信頼性を向上することができる。

図１４Ｅの状態で、常套的方法によりビア接続部の導通テストを行ったところ、全て（３０００個）の導電性ピラー２４を有する層間接続に異常は認められなかった。抵抗値にも異常は認められなかった。

〔参考例８〕
次に、図１４Ｅに示した状態の多層配線基板をコア基材として、この両側にさらに第３の配線層２７ａ、２７ｂを有する４層の多層配線基板を製造した例について説明する。

前述同様の方法で、図１４Ｃに示したような、所定の位置に導電性ピラー２４を形成した第３の配線層２７ａ、２７ｂと絶縁層２１ｂを積層したプレハブ素材を用意する。ここでは、絶縁層２１ｂは絶縁層２１と同材質のプリプレグを用いたが、必要ならば、材質の異なる絶縁材料を用いることができる。

そして、図１４Ｅに示した両面配線基板をコア基材として、この両側に第３の配線層２７ａ、２７ｂと絶縁層２１ｂとを配置する。このとき、第１の配線層２２および第２の配線層２３と第３の配線層２７ａ、２７ｂとのビア接続部をそれぞれ対向するように配置する（図１４Ｇ）。

次いで、この積層体を第３の配線層２７ａ、２７ｂの外側から加熱しながらプレスして、セミキュア状態の絶縁層２１ｂを加熱により完全に硬化させるとともに、導電性ピラー２４と第３の配線層２７ａ、２７ｂを圧着した。

そして第３の配線層２７ａ、２７ｂを所定の配線回路にパターニングすることにより、第１の配線層２２および第２の配線層２３と、第３の配線層２７ａ、２７ｂが導電性ピラー２４により絶縁層２１ｂを介して層間接続された４層の配線層を有する多層配線基板が得られる（図１４Ｈ）。

〔参考例９〕
このような耐剥離強度の大きい接合形状を有する本発明の多層配線基板の製造方法についてさらに詳しく説明する。まず、第１の配線層２２と導電性ピラー２４との接合について説明し、つぎに第２の配線層と導電性ピラー２４との接合形状について説明する。

図１４の例では第１の配線層２２と導電性ピラー２４との接合形状は、例えば銅箔などの第１の配線層２２上に導電性ピラーを形成するときに実質的に決定される。例えば、メタルマスクなどのマスクを用いて、導電性樹脂、導電性ペーストなどをスクリーン印刷して導電性ピラーを形成する場合には、メタルマスクの形状、開口径、厚さを調節し、一方導電性樹脂層の粘性、チキソトロピー、表面張力、またはマスクの表面張力などの物性値を調節することにより導電性ピラーを所望の形状に形成することができる。
ここで、導電性ピラーの形成方法について説明する。ここでは、多層配線基板を例にとって導電性ピラーを形成する方法を説明する。

図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃ、図１５Ｄ、図１５Ｅは導電性ピラー２４の形成工程の１例を説明するための図である。

第１の配線層２２上に略円柱形状を有する貫通孔（ピット）３１ａを形成したメタルマスク３１を配置した。ここでメタルマスクは厚さ３００μｍのステンレススチール製で、貫通孔３１ａの直径は３．００μｍに設定した。

そして、スクリーン３２を介して、導電性樹脂３３をスキージ３４によりメタルマスク３１の孔３１ａに充填する（図１５Ａ、図１５Ｂ）。図１５Ｃはスクリーン印刷の様子の１例を説明するための図である。

ここでは導電性樹脂３３としては、銀の微粒子をエポキシ系のバインダー樹脂に混練したものに、さらに溶剤を混合して用いた。通常、導電性樹脂３３は数百ポアズ程度に粘性を調節して使用するのが一般的であるが、本発明では導電性ピラーの形状を制御するためにこれよりもずっと粘性を大きく調節して用いた。また必要であれば、例えば超音波振動などにより導電性樹脂３３のチキソトロピーを調節して（ただし導電性樹脂３３がチキソ性を有する場合）用いるようにしてもよい。

このように、粘性を調節した導電性樹脂３３をメタルマスク３１の孔３１ａに充填したなら、メタルマスク３１と第１の配線層２２とを第１の配線層２２の法線方向に離間させる（図１５Ｄ）。このとき導電性樹脂３３は、第１の配線層２２とメタルマスク３１との間に張られながら変形し、第１の配線層２２上に略円錐形状を有する導電性ピラー２４が形成された（１５Ｅ）。形成された略円錐形状を有する導電性ピラー２４の底面の直径ｒは約３００μｍ、高さｈは約２５０μｍであった。また、導電性樹脂３３の一部はメタルマスク３１の孔３１ａに付着していた。このような方法により、導電性ピラー２４と第１の配線層２２の表面との接触角θは小さく、ノッチ効果を緩和するような接合形状を得ることができる。さらにアスペクト比（高さ（ｈ）／底面の直径（ｒ））の高い導電性ピラー２４を形成したい場合には、例えば、貫通孔３１ａの形状と導電性樹脂３３の物性を調節するようにしてもよいし、またメタルマスク３１を同じ位置に配置し、スクリーン印刷を繰り返すようにしてもよい。

また、導電性ピラー２４の形成はスクリーン印刷に限らず、導電性ペーストをマスクの孔に押し出すスタンプ法などにより形成するようにしてもよい。このような方法によっても、スクリーン印刷と同様に導電性ペースト、導電性樹脂などからアスペクト比の高い導電性ピラー２４を形成することができる。またメッキ法などにより金属からなる導電性ピラーを形成するようにしてもよい。いずれの場合でも、導電性ピラー２４の高さ、径は、後述するように、形成するビア接続部の構成に応じて設定すればよい。

なお上述の導電性ピラーの形成方法は多層配線基板の層間接続を例にとって説明したが、例えば半導体素子などの電子部品の電極上にも全く同様の方法で形成することができる。
次に、このように形成した導電性ピラー２４と第２の配線層２３との接合形状を制御する方法について説明する。

図１６は導電性ピラー２４と絶縁層２１との関係を概略的に示す図であり、参考例７の図１４Ｂの状態に相当する。本発明者は、導電性ピラー２４と第２の配線層２３との接合形状は、導電性ピラー２４の絶縁層２１に埋まった部分と、絶縁層２１の表面から突出した部分との質量の比、および、導電性ピラー２４の塑性変形能などの物性値と関係することを実験により見い出だした。

例えば、配線層として電解銅箔を用い、導電性ピラー２４の主要部を構成する導体フィラーとして銀の微粒子を用いた場合には、絶縁層２１の厚さｄに対して、導電性ピラー２４の高さｈを１〜５倍大きく、より好ましくは１．６〜４倍大きく設定することにより、導電性ピラー２４と第２の配線層２３の表面との接触角θの小さなノッチ効果を緩和するような接合形状を得ることができることがわかった。

ここで、導電性ピラー２４の高さｈを絶縁層２１の厚さｄよりも大きく設定するのは、次のような理由に基づくものである。例えば絶縁層２１が熱硬化性樹脂の場合は、そのＢステージからＣステージへ硬化する際に厚さｄは０〜３０％程度収縮し、また、熱可塑性樹脂の場合は、軟化状態から固化することによってその厚さｄは０〜１５％程度収縮する。したがって、導電性ピラー２４の高さｈが、少なくとも絶縁層２１の厚さの１．２倍を超える高さであれば、少なくとも先端部が絶縁層２１の表面から突出することになる。この突出する部分は、第２の配線層２３と圧着される際に塑性変形して接合形状を形成する部分である。そして導電性ピラー２４の高さｈが、絶縁層２１の厚さｄの１．２〜５倍、好ましくは１．６〜４倍程度であれば、第２の配線層２３を破壊することなく、接触角θの小さい、ノッチ効果を緩和するような接合形状を得ることができる。

なお以上の説明は、層間接続する２層の配線層のどちらか一方に導電性ピラー２４を形成する場合に適用される。

例えば、セミキュア状態の絶縁層２１の両側から導電性ピラー２４を対向させて貫通させて層間接続を形成する場合には、導電性ピラー２４の高さｈを絶縁層２１の厚さｄの０．８〜２倍程度の高さに設定することが好ましい。

図１７は絶縁層２１の両側から導電性ピラー２４を対向させて第１の配線層２２と第２の配線層２３とを配置した様子を示す図であり、図１８は絶縁層２１の両側から導電性ピラー２４を対向させて貫通させて形成した、本発明の多層配線基板の層間接続部の構造を模式的に示す図である。

一方、前述のように層間接続する２層の配線層のどちらか一方に導電性ピラー２４を形成し、絶縁層２１の片側から導電性ピラー２４を貫通させて層間接続を形成する場合には、導電性ピラー２４の高さｈを絶縁層２１の厚さｄの１．６〜４倍程度の高さに設定することが好ましい。

〔参考例１０〕
参考例８で製造した多層配線基板を切断して、導電性ピラー２４の断面形状、導電性ピラー２４と配線層２２、２３、２７ａ、ｂと接触角度を観察した。導電性ピラー２４の軸と平行な平面による断面形状はいずれもその外周面が略双曲面状の鼓型の形状を有していた。また接触角θはいずれ３０〜８０°までの角度範囲に分布していた。

上述のように製造した、９０００個の導電性ピラー２４を有する４層の多層配線基板を５枚用意し、これらの多層配線基板を２８８℃の半田浴に２０秒間浸漬した後引き上げて配線抵抗の変化を試験評価した。測定した配線抵抗値は、テストの前と後では測定誤差範囲内であり、実質的な変化はなかった。同様のテストをさらに５回繰り返しても、抵抗値の有意な変化は認められなかった。

また、上述のように製造した、９０００個の導電性ピラー２４を有する４層の多層配線基板を５枚用意し、熱サイクル試験を行った。熱サイクル試験は多層配線基板を−６５℃と＋１２５℃にそれぞれ温度３０分間ずつ放置するサイクルを３０００サイクル繰り返した。試験前後の配線抵抗値には有意な変化は認められず、いずれも測定誤差の範囲内に分布していた。

比較のため、参考例７、参考例８で説明した製造方法により、導電性ピラー２４の高さを、この導電性ピラー２４の先端部が貫通する絶縁層２１の厚さより小さくして（絶縁層２１の熱硬化による収縮を考慮）４層の配線層を有する多層配線基板を製造した。絶縁層２１、２１ｂ配線層２２、２３、２７ａ、２７ｂ導電性ピラー２４を含めてすべての材料も参考例７、参考例８と同じ材料を用いた。

配線回路も同じパターンに形成した。この多層配線基板を切断して、導電性ピラー２４の断面形状、導電性ピラー２４と配線層２２、２３、２７ａ、２７ｂと接触角度を観察した。導電性ピラー２４の軸と平行な平面による断面形状は図１１Ａ、図１１Ｂに示した形状であり。また接触角θは３０〜１５０°までの範囲に分布していた。

この比較例の多層配線基板を、２８８℃の半田浴に２０秒間浸漬した後引き上げて、配線抵抗の変化を試験したところ平均して９５％のビア接続が断線状態となっていた。縦断して断面を観察したところ、導電性ピラー２４と配線層２２、２３、２７ａ、２７ｂとの接合界面で剥離が発生していた。これは、半田浴による熱負荷で絶縁層２１、２１ｂが導電性ピラー２４の軸方向に、導電性よりも大きく熱膨張するが、このとき比較例の多層配線基板の構造では、導電性ピラー２４と配線層２２、２３、２７ａ、ｂとの接合界面に、とくに導電性ピラー２４の外側面と配線層との接合部のノッチに大きな応力（張力）が集中したためである。

〔参考例１１〕
次に、導電性ピラー２４の高さｈおよび絶縁層２１の厚さｄとの関係について説明する。本発明者は、導電性ピラー２４の高さｄを変化させて本発明の多層配線基板を作成し、各種の試験を行った。

絶縁層２１としては、厚さ約１１５μｍのガラスクロス入りエポキシ樹脂プリプレグを用いた。一方、第１の配線層２２および第２の配線層２３としては、厚さ約３５μｍの電解銅箔を用いた。そして、導電性ピラー２４として、銀の微粒子を導体フィラーとした導電性ペーストのスクリーン印刷、乾燥、硬化を繰り返して、導電性ピラー２４の高さｄの異なる６種類の多層配線基板を製造した。いずれの導電性ピラー２４もほぼ円形の底面を有する略円錐形状を有しており、底面の直径は約２５０μｍにした。高さｄは１００μｍ、１４０μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５７０μｍ、および６００μｍとした。したがって、第１の配線層２２と導電性ピラー２４との接触角θはいずれの場合にも応力が集中しないような形状を有している。なお、絶縁層２１は硬化の際に約２０％程度収縮して、その厚さｄは約１００μｍになるので、導電性ピラー２４の突出分高さは、導電性ピラー２４の高さｈが１００μｍの場合には僅かに露出している程度であり、その他の場合は４０μｍ、１００μｍ、２００μｍ、４７０μｍ、もしくは５００μｍ程度となる。

このような導電性ピラー２４を形成した第１の配線層２２に、厚さ１１５μｍのガラスクロス入りエポキシ樹脂プリプレグからなる絶縁層２１を積層し、ステンレス板でプレスして頭部が塑性変形するように圧潰した。ついで厚さ約３５μｍの電解銅箔からなる第２の配線層２３を積層配置し、加熱しながら加圧した。

絶縁層は加熱により硬化する一方、第１の配線層２２と第２の配線層２３とが導電性ピラー２４で接続された。

このように製造した６種類の多層配線基板を切断し、導電性ピラー２４を含む層間接続の構造をそれぞれ写真観察した。図１９Ａは導電性ピラー２４の高さｈを１００μｍに調節して製造した多層配線基板の層間接続の構造を、図１９Ｂ、図１９Ｃ、図１９Ｄ、図１９Ｅ、図１９Ｆはそれぞれ導電性ピラー２４の高さｄを１４０μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５７０μｍ、および６００μｍに調節して製造した多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。

絶縁層２１の厚さｄよりも導電性ピラー２４の高さｈが小さい場合、図１９Ａに示すように、第２の配線層２３との接合面積が十分でなかった。また、接触角θは９０°より大きく、ほぼ１００〜１６０°の範囲に分布していた。

一方、絶縁層２１の厚さｄよりも導電性ピラー２４の高さｈを大きく設定した場合（ｈ＝１４０μｍ、２００μｍ、３００μｍ、５７０μｍ、は、第２の配線層２３との接合面積は十分であり。また、接触角θは９０°より小さく応力が集中しにくい形状を有していた。接触角θはほぼ３０〜８０°の範囲に分布していた。

しかしながら、導電性ピラー２４の高さｈが絶縁層２１の厚さよりも５倍を超える場合には（図１９Ｆ）は、第２の配線層２３が損傷を起こしている部分もあった。なお、第２の配線層を別の絶縁層２１ｃ上に形成し、高さｈが６００μｍの導電性ピラー２４と接続するビアランドに図２に例示したような応力解放手段を設けた多層配線基板を製造したところ、図１９Ｆのような第２の配線層２３の損傷は認められなかった（図１９Ｇ）。なお導電性ピラー２４は、その一部が絶縁層２１ｃに貫入した貫入部２４ｂを有していた。
さらに、図１９Ａから図１９Ｆに示した多層配線基板の第１の配線層２２および第２の配線層２３を配線回路にパターニングし、約２８８℃の半田浴に２０秒間浸漬した後引き上げる試験を行い、その前後における配線抵抗の変化を調べた。

導電性ピラー２４の形成時の高さｈを１００μｍ、６００μｍに設定した多層配線基板では、試験後接続不良が認められ、導通が確保されている部分も抵抗値が増大していた。
一方導電性ピラー２４の形成時の高さｈを１４０〜５７０μｍに設定した多層配線基板では、試験の前後での配線抵抗値には有意な変化は認められず、測定誤差範囲内に分布していた。同様の試験を５回繰り返しても配線抵抗値には有意な変化は認められず、測定誤差範囲内に分布していた。

これとは別に、図１９Ａから図１９Ｆに示した多層配線基板の第１の配線層２２および第２の配線層２３を配線回路にパターニングし、２０℃で２０ｓｅｃ、２６０℃で５ｓｅｃの熱負荷サイクルを繰り返すホットオイル試験を行い、その前後における配線抵抗の変化を調べた。

また、１００００箇所の導電性ピラーによる層間接続を有する本発明の多層配線基板（４層板）を製造した。この多層配線基板は、導電性ピラー２４の外側面と配線層（ビアランド）表面との接続形状の多くは例えば図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに示したような形状を有しており、一部は図１２Ａ、図１２Ｂに示したようなマクロスコピックな接触角θは９０°より小さいが、ミクロスコピックな接触角ψは９０°以上であるものも含まれていた。

この多層配線基板に前述のようなホットオイルテストを行い、層間接続の導通を調べたところ、すべての接続部で導通が確保されていた。また、試験の前後での配線抵抗値には有意な変化は認められず、測定誤差範囲内に分布していた。同様の試験を５回繰り返しても配線抵抗値には有意な変化は認められず、測定誤差範囲内に分布していた。

比較のため、図１１Ａ、図１１Ｂに示したようなマクロスコピックな接触角θは９０°よりおおきな接続形状を有する１００００箇所の導電性ピラーによる層間接続を有する多層配線基板（４層板）を製造して、同じ試験を行ったところすべての接続部が導通不良になった。

このように、この多層配線基板は、応力が集中しないような導電性ピラーを備えた層間接続の構造を有しているため、実装工程や、使用環境などで熱負荷がかかる場合にも導電性ピラーと配線層との剥離、断線の発生を防止することができる。したがって、信頼性が高く、構造の簡単な多層配線基板を提供することができる。また本発明の多層配線基板は、スルーホールの数が少なく、もしくはスルーホールがなくてもよいので、電子部品の実装可能面積を拡大し、高密度実装に対応することができる。

また、この多層配線基板の製造方法によれば、生産性を低下させることなく、導電性ピラーと配線層との接合強度が向上した多層配線基板を製造することができる。本発明の多層配線基板の製造方法によれば、配線層間の電気的な接続を容易に、かつ確実に確保することができる。したがって信頼性の高い多層配線基板を低いコストで提供することができる。

この多層配線基板は、一般的な電子機器、パーソナルコンピュータなどの配線基板だけでなく、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）の配線基板、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅｄＰａｃｋａｇｅ）の配線基板に用いることにより、接続の信頼性の向上、実装密度の向上を図ることができる。

図２０Ａは本発明の電子部品の１例を概略的に示す斜視図であり、図２０Ｂはこの電子部品の概略的な構造を電極形成面の反対面側から透視して示す図である。ここでは電子部品の１例として半導体素子を示した。

この半導体素子４１はベアチップ状態であり、また外部回路と接続するための６４個の電極４２を有している。それぞれの電極４２の上には、前述同様の略円錐形状を有する導電性ピラー４３が形成されている。なお電子部品は、半導体素子に限らず例えば弾性表面波素子を用いるようにしてもよい。また、電子部品の状態はベアチップに限らず、樹脂などでモールどされていてもよいし、メタルケースなどに封止されていてもよい。

この導電性ピラー４３は、前述同様の方法で形成した。図２１Ａ、図２１Ｂ、図２１Ｃは、電子部品の電極上に導電性ピラーを形成する方法の１例を説明するための図である。すなわち、まず、電極４２の上側から、所定位置に円柱形状の貫通孔３１ａを有するメタルマスク３１を配置する（図２１Ａ）。そして、スクリーン印刷により導電性樹脂３３を充填し（図２１Ｂ）、メタルマスク３１を電極４２の表面の法線方向に引き上げることにより、半導体素子４１の電極４２の上に略円錐形状を有する導電性ピラー４３を形成した（図２１Ｃ）。このように形成した導電性ピラー４３はバインダー樹脂を加熱硬化させてその外形を固定した。

この導電性ピラー４３と電極４２との接触部は、導電性ピラー４３の外周面と電極４２の表面とが滑らかに連続した形状を有しており、応力集中が生じにくい形状を有していた。

このような、外部回路との接続手段として導電性ピラーを有する本発明の電子部品は、本発明の多層配線基板の多層化プロセスと同様の方法で、多層配線基板に実装し、本発明の電子部品パッケージを得ることができる。

例えば、まず、電子部品の電極と対応する位置にビアランドを有する所定パターンの配線層と、電極上に導電性ピラーを形成した電子部品とを、未硬化の絶縁性樹脂層を介して対向配置する。そして、両側から加圧することにより導電性ピラーはセミキュア状態の絶縁性樹脂層を貫通し、塑性変形しながらビアランドと接続する。同時に加熱することにより絶縁性樹脂層は硬化する。
このように本発明の電子部品は実装に際して半田を必要としないという大きな利点を有する。また、本発明の多層配線基板に実装することにより電子部品からの引き出し配線の取り回しを複数の配線層で行うことができ、実装密度を格段に向上することができる。

図２２は電子部品パッケージの１例を概略的に示す斜視図である。図２３は、図２２に示した電子部品パッケージのＡＡ方向の断面構造を概略的に示す図である。

この電子部品パッケージは、図２０に例示したような本発明の電子部品４０を、前述したような本発明の多層配線基板５０に実装したものであり、半導体素子４１と多層配線基板５０との電気的接続を導電性ピラー４３により行っているものである。

半導体素子４１の電極４２と、配線基板のビアランド１３ａとは、導電性ピラー４３により接続されている。このビアランド１３ａは、図２に例示したような貫通孔を有しており、導電性ピラー４３の軸方向にかかる法線応力を解放することができる。また、いくつかのビアランド１３ａは別の配線層のビアランド１２ａと導電性ピラー１４を介して直接接続している。すなわち図２２の電子部品パッケージでは、半導体素子４１の電極４２を複数の異なる配線層に形成されたビアランドと接続されている。例えば電極４２ａはビアランド１３ａの属する配線層と接続しているが、電極４２ｂはビアランド１２ａの属する配線層と接続している。したがって、集積度が高く、電極数の多い電子部品であっても、取り出し配線の引き回しが容易になり実装面積も小さくすることができる。また、電子部品パッケージと外部回路との接続部は、多層配線基板５０の電子部品搭載面の周囲、あるいはその裏面などに、例えばＰＧＡ、ＢＧＡあるいはワイヤーボンディングのためのパッドを形成するようにしてもよい。当然ながら、このような電子部品パッケージの外部回路との接続部にも、上述したような本発明の多層配線基板が備えるビアランドと導電性ピラーとを採用したビア接続を用いるようにしてもよい。

このような電子部品パッケージの構造は、パッケージのサイズが、チップのサイズに非常に近接したチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）にも適用することができる。

このように、多層配線基板と電子部品を組み合わせることにより、高密度実装に適した電子部品パッケージを得ることができる。基板に搭載する電子部品は１個に限ることはなく、また１枚の多層配線基板に種類の異なる複数の電子部品を搭載するようにしてもよい。例えば、半導体素子とチップコンデンサなどを搭載してマルチチップモジュールを構成する場合にも、本発明は全く同様に適用することができる。

以上説明したように、この多層配線基板は、応力解放手段を有するビアランドを備えることにより、導電性ピラーの軸方向にかかるビアランドへの応力を逃がすことができる。また、ビアランドの接線方向にかかる応力（接線応力）は、主として導電性ピラーの塑性変形により緩和される。したがって、ビアランドおおよび配線回路の破損を回避し、信頼性の高い層間接続を確立することができる。また、スルーホールによる層間接続を必要最小限に抑制することができるため、高密度実装に対応することができる。

また、この多層配線基板は、導電性ピラーとビアランド乃至は配線層との接触部が、応力が集中しないような形状を有しているため、製造工程、実装工程、使用環境などで熱負荷がかかる場合にも導電性ピラーと配線層との剥離、断線の発生を防止することができる。したがって、信頼性が高く、構造の簡単な多層配線基板を提供することができる。また本発明の多層配線基板は、スルーホールの数が少なく、もしくはスルーホールがなくてもよいので、電子部品の実装可能面積を拡大し、高密度実装に対応することができる。さらに、応力解放手段と組み合わせて用いることにより導電性ピラーとビアランドとの間に圧力がかかる場合でも、張力がかかる場合でも、ビア接続の損傷を防ぎ、層間接続の機能を安定して維持することができる。

このような多層配線基板は、一般的な電子機器、パーソナルコンピュータなどの配線基板だけでなく、マルチチップモジュール（ＭＣＭ）の配線基板、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅｄＰａｃｋａｇｅ）の配線基板に用いることにより、接続の信頼性の向上、実装密度の向上を図ることができる。

この多層配線基板のプレハブ素材によれば、導電性ピラーを用いた、簡易な構造で信頼性の高い層間接続部を有する多層配線基板を容易に製造することができる。
また本発明の多層配線基板の製造方法によれば、導電性ピラーを用いた多層配線基板の製造方法の高い生産性を保ちながら、接続不良の発生を抑制することができる。さらに生産性を向上することもできる。

また、この導電性ピラーの形成方法によれば、例えば電子部品の電極、配線基板の導体層やビアランド上などに、応力が集中しにくく、接続信頼性の高い導電性ピラーを形成することができる。

本発明の電子部品は半田を用いずに実装することができる。したがって、製造工程で作業員の健康を守り、また環境汚染を防止することができる。また、本発明の電子部品は多層配線基板に実装することにより電子部品からの引き出し配線の取り回しを複数の配線層で行うことができ、実装密度を格段に向上することができる。

この電子部品パッケージによれば、電子部品の実装面を多層化して用いることができ、集積度が高く、電極数の多い電子部品であっても、小さな実装面積で対応することができる。したがって、ＣＳＰ、ＭＣＭをはじめ各種の電子部品実装パッケージを一層小型化し、あるいは実装密度を向上することができる。電子部品の電極からの取り出し配線の引き回しが容易になり、設計の自由度も大きく向上することができる。

多層配線基板の構成の１例を概略的に示す図である。第１のビアランドの形状の１例を概略的に示す図である。第１のビアランドの形状の別の例を概略的に示す図である。第１のビアランドの形状の別の例を概略的に示す図である。第１のビアランドの形状の別の例を概略的に示す図である。第１のビアランドの形状の別の例を概略的に示す図である。第１のビアランドの形状の別の例を概略的に示す図である。図１に示した本発明の多層配線基板の層間接続部を拡大して示す図である。多層配線基板の構成の別の１例を概略的に示す断面図である。図５に示した多層配線基板の製造工程を説明するための図である。図５に示した多層配線基板の製造工程を説明するための図である。図５に示した多層配線基板の製造工程を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の別の例について説明するための図である。多層配線基板の製造方法の別の例について説明するための図である。多層配線基板の製造方法の別の例について説明するための図である。多層配線基板の製造方法の別の例について説明するための図である。図７Ｄの多層配線基板を導電性ピラーの軸方向と平行な平面で切断して、層間接続部の状態を観察した様子を示す図である。多層配線基板の層間接続部の断面構造を概略的に示す図である。図９Ａに示した層間接続部の断面構造を概略的に示す図である。図９Ａに示した層間接続部の構造を概略的に示す斜視図である。導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の例を模式的に示す図である。導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の例を模式的に示す図である。導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の例を模式的に示す図である。比較のために示した導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の望ましくない例を模式的に示す図である。比較のために示した導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の望ましくない例を模式的に示す図である。導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の別の例を模式的に示す図である。導電性ピラーと第１のビアランドまたは第２のビアランドとの接続部の形状の別の例を模式的に示す図である。多層配線基板の構造の１例を模式的に示す図である。図１３Ａの多層配線基板に熱負荷がかかったときの状態を模式的に示す図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。多層配線基板の製造方法の１例を説明するための図である。導電性ピラー２４の形成工程の１例を説明するための図である。導電性ピラー２４の形成工程の１例を説明するための図である。導電性ピラー２４の形成工程の１例を説明するための図である。導電性ピラー２４の形成工程の１例を説明するための図である。導電性ピラー２４の形成工程の１例を説明するための図である。導電性ピラー２４と絶縁層２１との関係を概略的に示す図である。絶縁層の両側から導電性ピラーを対向させて第１の配線層と第２の配線層を配置した様子を模式的に示す図である。絶縁層２１の両側から導電性ピラー２４を対向させて貫通させて形成した、本発明の多層配線基板の層間接続部の構造を模式的に示す図である。それぞれ導電性ピラーの高さｈを変化させて製造した多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。それぞれ導電性ピラーの高さｈを変化させて製造した多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。それぞれ導電性ピラーの高さｈを変化させて製造した多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。それぞれ導電性ピラーの高さｈを変化させて製造した多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。それぞれ導電性ピラーの高さｈを変化させて製造した多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。それぞれ導電性ピラーの高さｈを変化させて製造した多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。ビアランドに応力解放手段を形成した図１９Ｆの多層配線基板の層間接続の構造を模式的に示す図である。本発明の電子部品の１例を概略的に示す斜視図である。図２０Ａの電子部品を裏面側から透視した示す図である。電子部品の電極上に導電性ピラーを形成する方法の１例を説明するための図である。電子部品の電極上に導電性ピラーを形成する方法の１例を説明するための図である。電子部品の電極上に導電性ピラーを形成する方法の１例を説明するための図である。本発明の電子部品パッケージの１例を概略的に示す斜視図である。図２２に示した電子部品パッケージのＡＡ方向の断面構造を概略的に示す図である。従来の多層配線基板の断面構造の１例を示す断面図である。導電性バンプを用いて配線層間を接続した多層配線基板の製造方法の１例を示す図である。導電性バンプを用いて配線層間を接続した多層配線基板の製造方法の１例を示す図である。導電性バンプを用いて配線層間を接続した多層配線基板の製造方法の別の１例を示す図である。導電性バンプを用いて配線層間を接続した多層配線基板の製造方法の別の１例を示す図である。加圧工程によりビアランドが凹面化した多層配線基板のビア接続部を模式的に示す図である。

Claims

第１のビアランドを有する第１の配線層と，
第２のビアランドを有する第２の配線層と，
前記第１，第２のビアランドを接続し，樹脂材料に導電性粒子が分散され，加熱硬化された導電性組成物からなる，導電性ピラーと，
前記第１，第２の配線層間に形成される，加熱硬化された絶縁樹脂層と，を具備し，
前記導電性ピラーと前記第１，第２のビアランドとの接続部において，前記導電性ピラーと前記第１，第２のビアランドとの間に働く応力集中を緩和するように，前記導電性ピラーの外側面と前記第１，第２のビアランドの表面とのなす角が鋭角であり，かつ前記接続部がなす閉曲線上の全ての部分において，前記導電性ピラーの外周面と前記第１，第２のビアランドの表面が，滑らかに接続している
ことを特徴とする電子部品。