JP2000164767A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
配線基板およびその製造方法Info
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Abstract
線基板およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 少なくとも有機樹脂を含有する厚みtの
絶縁層2の一方の表面に、離型性フィルム6と接着層7
とをその合計厚みが絶縁層2の厚みtの0.15t以上
となるように形成し、この絶縁層2の下面にレーザー光
を反射するシートまたは板11を敷いて離型性フィルム
6および接着層7を介して絶縁層2にレーザー光を照射
し、このレーザー光の入射光および反射光でビアホール
8を形成し、このビアホール8内に導電性物質を充填
し、離型性フィルム6および接着層7を剥離し、絶縁層
2の表面に導体回路層3を形成する。
Description
収納用パッケージなどの配線基板およびその製造方法に
関するものである。
携帯情報端末の発達やコンピューターを持ち込んで操作
するいわゆるモバイルコンピューティングの普及によっ
て、小型、薄型且つ高精細の配線基板が求められる傾向
にある。
ッケージに使用される配線基板として、高密度の配線が
可能であるセラミック基板が多用されている。この多層
セラミック配線基板は、アルミナなどの絶縁基板と、そ
の表面に形成されたWやMoなどの高融点金属からなる
配線導体とから構成されるもので、この絶縁基板の一部
に設けた凹部に半導体素子が収納され、この凹部を蓋体
によって気密に封止するものである。
の絶縁基板を構成するセラミックスは、硬くて脆い性質
を有することから、製造工程または搬送工程において、
セラミックスの欠けや割れなどが発生しやすく、半導体
素子の封止の気密性が損なわれることがあり、製造歩留
まりが低いなどの問題があった。また、高温での焼成に
よって焼成収縮が生じるために、得られる基板に反りな
どの変形や寸法のばらつきなどが発生しやすいという問
題もあった。
脂を含む絶縁基板の表面にエッチング法で微細な回路を
形成し、しかる後にこの基板を積層して多層化したプリ
ント基板や、銅などの金属粉末を含むペーストを絶縁層
に印刷して配線層を形成した後にこれを積層し、あるい
は積層後に所望位置にマイクロドリルやパンチングなど
によりビアホールを形成して、そのビア壁内にメッキ法
により金属を付着させて配線層を接続して多層化したプ
リント配線基板が提案されている。
その強度を高めるために有機樹脂に対して球状あるいは
繊維状の無機材料を分散させた絶縁基板も提案されてい
る。また、配線基板を小型化するために、ビアホール導
体の径を小径化すること、ビアホール導体を任意の位置
に配置すること、あるいは配線の微細化や多層化が求め
られている。
に対応して、最近では、各絶縁層に対してビアホールを
形成し、そのビアホール内に低抵抗金属粉末を含む導体
ペーストを充填してビアホール導体として多層配線化し
た配線基板が試作されている。
グを用いて孔を開ける方法では、ドリル径あるいはパン
チ径は最小でも0.15mm程度であり、要求される微
細加工には適していなかった。特に、有機樹脂に対して
繊維状の無機材料を分散させた絶縁層に対してマイクロ
ドリルやパンチングを用いて孔を開ける場合、ビアホー
ルの径が小さくなると穴あけ加工中にドリルまたはパン
チング用ピンが繊維間に入り込んで折れてしまうという
問題があった。
形成することも提案されている。レーザー光を照射して
ビアホールを形成する場合、レーザー光の光径を制御す
ることにより、その径を任意に調整できる点で微細なビ
アホールの形成には非常に有利である。
ーザー光をf−θレンズなどで集光して配線基板へ照射
するために、ビアホールの形状はレーザー光の入射側の
絶縁層表面の穴径が大きく、出射側の穴径が小さくな
る。すなわち、絶縁層の両面におけるビアホールの穴径
に大きな差が生じることになる。このようなビアホール
へ導電性物質を充填する場合において、出射側の穴径を
設計値に合わせると、入射側の穴径が設計値より大きく
なり、場合によっては近接するビアホール導体間で短絡
が発生し、回路パターン間の短絡不良の原因になるとい
う問題があった。一方、入射側の穴径を設計値に合わせ
ると、出射側の穴径が小さくなり、配線層との接触面積
が小さくなり、抵抗増加、導通不良の原因になるという
問題があった。
複合されている場合、これらの複合物質の絶縁層内での
粗密によってビアホールの穴径や形状が大きく左右さ
れ、均一なビアホールが形成できない。このようなビア
ホールへ導電性物質を充填すると、穴径の小さい部分で
は導電性物質の充填不良や配線層との接触不良の原因に
なり、穴径が大きすぎると近接するビアホール間での短
絡不良の原因になるという問題があった。
ビアホールの寸法精度を高め、微細配線が可能で信頼性
に優れる携帯情報端末やモバイルコンピューターに最適
な小型、薄型且つ高精細の配線基板およびその製造方法
を提供するものである。
な課題について鋭意検討した結果、レーザー光照射によ
りビアホールを形成する工程において、絶縁層のレーザ
ー光出射側に金属などのレーザー光を反射する材質でで
きたシートまたは板を敷いてレーザー光をこのシートま
たは板で反射させて絶縁層の裏面側へ反射光を照射し、
もってビアホール形状を鼓状に加工することにより、ビ
アホール形状にばらつきがなく、導体材料との接触不良
や短絡不良などがない信頼性の高いビアホールが形成さ
れることを見出し、本発明に至った。
も有機樹脂を含有する絶縁層にビアホールを形成すると
共に、このビアホール内に導電性物質を充填してビアホ
ール導体とし、このビアホール導体に電気的に接続され
るように前記絶縁層表面に導体回路層を形成した配線基
板において、前記ビアホールを鼓状に形成したことを特
徴とするものである。
なくとも有機樹脂を含有する厚みtの絶縁層の一方の表
面に、離型性フィルムと接着層とをその合計の厚みが前
記絶縁層の厚みtの0.15t以上となるように形成す
る工程と、前記絶縁層の下面にレーザー光を反射するシ
ートまたは板を敷いて前記離型性フィルムおよび接着層
を介して前記絶縁層にレーザー光を照射して、このレー
ザー光の入射光および反射光でビアホールを形成する工
程と、前記ビアホール内に導電性物質を充填する工程
と、前記離型性フィルムおよび接着層を剥離する工程
と、前記絶縁層の表面に導体回路層を形成することを特
徴とするものである。
または板が銅、銀、アルミニウム、またはステンレスの
うちのいずれか1種から成ることが望ましい。
μmで、前記離型性フィルムと接着層との合計厚みが1
2〜130μmであることが望ましい。
る。図1は、本発明における配線基板の一例を示す概略
図である。本発明の配線基板1は、図1に示すように、
少なくとも有機樹脂を含有する絶縁層2にビアホール8
を形成すると共に、このビアホール8内に導電性物質を
充填してビアホール導体4とし、このビアホール導体4
に電気的に接続されるように絶縁層2の表面に導体回路
層3を形成したものである。
とも有機樹脂を含有するもので、エポキシ系樹脂、トリ
アジン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、フェノール系樹
脂、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂など一般に回路基
板に使用される樹脂が用いられるが、特にPPE(ポリ
フェニレンエーテル)、BTレジン(ビスマレイミドト
リアジン)、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹
脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド樹脂が
望ましく、とりわけ原料として室温でワニス状になる熱
硬化性樹脂であることが望ましい。
として含浸させた有機樹脂も好適に用いられる。この
時、ガラス繊維は織布または不織布として含有されるこ
とが望ましい。特に、均一なビアホール8を形成するた
めに、織布の繊維の一部をほぐし織布の厚さを均一にす
る解繊を施したものが望ましい。また、絶縁層中にガラ
ス繊維が30〜70体積%の割合で含まれることが望ま
しい。
上記有機樹脂に無機質フィラーを添加することもでき
る。無機質フィラーとしては、SiO2 、Al2 O3 、
AlNなどが好適に用いられる。フィラーの形状は平均
粒径が20μm以下、特に10μm以下、最適には7μ
m以下の略球状の粉末が用いられる。また、場合によっ
ては、高誘電率のフィラーを用いることによって、絶縁
層2の誘電率を高めることも可能である。さらに、有機
樹脂と無機質フィラーの体積比率を85:15〜15:
85の比率で適宜配合することにより、絶縁層2の熱膨
張係数を調整することができる。
両側の端面のホール径を中心より大きくすることが重要
である。この条件は、厚み50μm以上、特に100μ
m以上、更には150μm以上の絶縁層2に対しても寸
法精度のよいビアホール8を形成でき、また、径90μ
m以下、特に80μm以下のビアホール8を形成する場
合においても寸法精度のよいビアホールを形成できる。
ホール径を中心部より大きくすることにより、ビアホー
ル8の端面と導体回路層3が接触する面積が大きくな
り、回路パターンの短絡不良が減少する。また、導体材
料の充填不良も少なくなる。これらにより、配線回路の
信頼性が向上するとともに、ビアホール8のピッチを狭
くすることができ、微細配線が可能となる。
ウム、金、銀などから選ばれる少なくとも1種または2
種以上の合金を主体とする低抵抗金属粉末を含む導体か
ら形成される。低抵抗金属としては、特に銅または銅を
含む合金が望ましく、充填される低抵抗金属粉末は平均
粒径が0.1〜10μmのものが望ましい。
回路の抵抗調整のためにNi−Cr合金などの高抵抗の
金属を混合または合金化したものを用いてもよい。さら
に、低抵抗化のために、前記低抵抗金属よりも低融点の
金属、例えば半田や錫などの低融点金属を導体組成物中
に含んでもよい。また、ビアホール導体中には上記の低
抵抗金属以外に、金属粉末間の結合材あるいは金属粉末
の充填性を向上させるために結合剤および溶剤が添加さ
れる。
なる金属箔や銅、アルミニウム、金、銀などの低抵抗金
属粉末を含む導体から形成される。低抵抗化の上では、
金属箔から構成されることが望ましい。
とすることもできる。多層配線基板の構成としては、ガ
ラス繊維含有絶縁層を用いることが基板の強度向上の点
で望ましいが、その場合、内部層にガラス繊維含有有機
樹脂を配置し、その最外層に有機樹脂または無機質フィ
ラー添加有機樹脂を用いることが望ましい。
0.2%であり、アラミド繊維を含浸したものの吸水率
が2〜3%であるのに対して耐吸湿性は高いが、ガラス
繊維含浸有機樹脂を多湿雰囲気で長時間保持するとガラ
ス繊維と樹脂との界面に水分が拡散し、導体回路層3が
酸化されるため、最外層としては水分の進入を防止する
有機樹脂または無機質フィラー添加有機樹脂を用いるこ
とが望ましい。なお、この最外層の厚みは10〜300
μm、特に40〜100μmであることが望ましい。
に基づいて説明する。まず、前述した有機樹脂からなる
絶縁層2の未硬化状態または半硬化状態(Bステージ状
態)であるプリプレグ5(図2(a))の片方の表面
に、接着層7を介して離型性フィルム6を接着する(図
2(b))。Bステージ状態のプリプレグ5に対してレ
ーザー加工を行なうのは、樹脂成分が未硬化状態の方が
分解しやすくレーザー加工を容易に行なうことができる
ためである。また、離型性フィルムの効果を高める上で
は、プリプレグ5のレーザー照射による分解温度が離型
性フィルムのレーザー照射による分解温度よりも低くな
るように、プリプレグ5の硬化度を設定することが望ま
しい。
合、前述した有機樹脂に、トルエン、酢酸ブチル、メチ
ルエチルケトン、イソプロピルアルコール、メタノール
などの溶媒を添加して100〜3000ポイズの粘度を
有する有機樹脂スラリーを作製する。作製した有機樹脂
スラリーに、例えばEガラスやSガラスの織布または不
織布を浸し、ガラスに有機樹脂を含浸させる。その後、
40〜100℃で0.5〜5時間加熱乾燥する。また、
レーザー加工時に、ガラス繊維と樹脂の分解、蒸発温度
が異なるために、孔の形状が不均一になることを防止す
るには、プリプレグ5中のガラス繊維の分散性が高いこ
とが望ましい。また、プリプレグ5には市販のプリプレ
グを使用してもよい。
でプリプレグ5を形成する場合、有機樹脂または有機樹
脂と無機フィラーとからなる組成物を混錬機や3本ロー
ルなどの手段によって充分に混合し、これを圧延法、押
し出し法、射出法、ドクターブレード法などによってシ
ート状に成形した後、有機樹脂を半硬化させる。半硬化
には、有機樹脂が熱可塑性樹脂の場合には、加熱下で混
合したものを冷却し、熱硬化性樹脂の場合には、完全硬
化するに充分な温度よりも低い温度に加熱すればよい。
ン、ポリカーボネート、アクリルなどのようにシート状
に形成できるものが使用できる。特に、PETとポリエ
チレンが好適に使用できる。
通常糊となるもの、および紫外光を照射することにより
粘着性を失うタイプの接着剤が使用できる。また、接着
層7の厚みは2〜30μmであることが望ましい。これ
は、接着層7がないかもしくは2μmより薄い場合、絶
縁層2と離型性フィルム6の密着性が悪くなり、密着の
悪い部分にレーザー光が照射されると、絶縁層表面近傍
のレーザー照射部の周辺部分に変質および変形(スミ
ア)が生じるためである。また、接着層7の厚みが30
μm以上になると、離型性フィルム6を絶縁層2から剥
離する時に絶縁層2上に接着層7が部分的に残り、樹脂
を硬化する際に残留した接着層7がカーボンとして残留
し、配線基板を多層化する場合、積層不良の原因になる
からである。
12〜130μmであることが望ましい。厚みが12μ
mより薄いと、レーザー加工時に離型性フィルムの効果
が充分に発揮されないためであり、また厚みが130μ
mより厚くなると離型性フィルム6および7に孔を開け
ることが困難となるためである。なお、生産性を向上さ
せる上では、離型性フィルム6と接着層7の合計厚みは
100μm以下、さらには50μm以下であることが望
ましい。
レグ5に対して、レーザー加工により直径0.05〜
0.3mm程度のビアホール8を形成する(図2
(c))。レーザー加工を行なう際に、図3に示すよう
に、予め試料支持体9にビアホールの1〜6倍程度大き
い孔10を開けた後、ビアホール8を形成する位置が孔
10の直上となるようにプリプレグ5を載置する。この
支持体9の下にレーザー光を反射する材質で構成された
シートまたは板11を敷く。この反射板11により穿孔
されたビアホールを通過したレーザービームを反射させ
ることにより、プリプレグ5の裏面側についても加工が
ほどこされ、裏面側の穴径が表面側の0.8〜1.0倍
で中心部が窪んだ鼓状のビアホール8が形成できる。
板11は銅、アルミニウム、ステンレス、銀、または金
などのうちの1種であることが望ましく、レーザーの反
射光率、経済性から銅、アルミニウム、またはステンレ
スを好適に使用できる。
ーザーは、炭酸ガスレーザー、YAGレーザ一あるいは
エキシマレーザーなどの公知のレーザーが使用できる
が、特に金属により反射された時に反射光が絶縁層2を
加工することのできる充分なエネルギーを有している炭
酸ガスレーザーが好適である。
ビアホール8に対して、導体ペーストを充填してビアホ
ール導体4を形成する。導体ペーストは、前述した低抵
抗金属粉末100重量部に対して、エポキシ、セルロー
スなどの有機樹脂を0.1〜5重量部、酢酸ブチル、イ
ソプロピルアルコール、オクタノール、テルピネオー
ル、トルエン、キシレンなどの溶剤を4〜10重量部の
組成からなることが望ましい。場合によっては、ビアホ
ール導体4を充填した後、60〜140℃で加熱処理を
行ない、ペースト中の溶剤および樹脂分を分解、揮散除
去することもできる。
グ5から離型性フィルム6および接着層7を剥離する。
この時、離型性フィルム6および接着層7部分に埋め込
まれた導体も離型性フィルム6および接着層7とともに
剥離する。
グ5の表面に、導体回路層3を形成する。導体回路層3
の形成には、銅などの金属箔を絶縁層12に接着剤で貼
り付けた後に、回路パターンのレジストを形成して酸な
どによって不要な部分の金属をエッチング除去するか、
予め打ち抜きした金属箔を貼りつけるなどの方法があ
る。他の方法としては、絶縁層12の表面に導体ペース
トを回路パターンにスクリーン印刷や、フォトレジスト
法などによって形成して乾燥した後、加圧して配線回路
を絶縁層表面に埋め込みプリプレグ5に密着させること
で形成できる。特に、配線回路をフィルム、ガラス、金
属板上にメッキ、金属箔を形成し、これをエッチングし
て回路パターンを形成し、プリプレグ5上に加圧しなが
ら転写することにより配線回路を絶縁層表面に埋め込ん
で形成することができる。この方法は、特に多層化時、
積層時の導体回路層による積層不良を防止できる点で有
効である。
〜300℃の硬化温度で加熱して絶縁層の有機樹脂を完
全に硬化させる。また、多層配線基板とする場合は、
(e)の工程のプリプレグ5を所望の枚数位置合わせし
た後に積層し硬化処理を行えばよい。この時、プリプレ
グ5の積層方法としては、前述の通り内部層をガラス樹
脂含有プリプレグとし、最外層を有機樹脂または無機質
フィラー添加プリプレグとすることが望ましい。絶縁基
板の内部層と最外層とは、いずれも半硬化状態で接着さ
れ、且つ同時に硬化されるために、ガラスを含まない最
外層が、内部層から剥離することはなく、多層配線基板
を作製することができる。
膨張率測定によるガラス転移点165〜185℃)を含
むスラリー(溶媒トルエン)をガラス織布に含浸させた
後、乾燥させ、表1に示す厚みのガラス繊維含浸プリプ
レグを準備した。なお、含有比率は、PPE樹脂50体
積%、ガラスの織布50体積%とした。このプリプレグ
の片面に、表1に示す厚みのアクリル系粘着層(厚みt
2)を介してPETフィルム(厚みt1)を接着した。
するために、装置のテーブル上に厚み1mmの銅箔を敷
き、その上に厚み3mmのアクリル板を置き、プリプレ
グに加工するのと同じパターンで100μmφの孔を開
けた。
置き、このプリプレグに炭酸ガスレーザーを用い、表1
に示すレーザー照射条件で70μmのビアホールを形成
し、そのホール内に銀をメッキした銅粉末を含む銅ペー
ストを充填してビアホール導体を形成後、前記PETフ
ィルムおよびアクリル系粘着層を剥離した。
T)樹脂からなる転写シートの表面に接着剤を塗布して
粘着性をもたせ、厚さ12μm、表面粗さ0.8μmの
銅箔を一面に接着した。その後、フォトレジストを塗布
し露光現像を行った後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬
して非パターン部をエッチング除去して導体回路層を形
成した。なお、作製した導体回路層は、線幅が30μ
m、配線と配線との間隔を30μmとした。
を形成した転写シートを重ね合わせて圧着し、転写シー
トのみを剥離して導体回路層を転写し、導体回路層をプ
リプレグ表面に埋め込んだ。
1時間、20kg/cm2 の荷重をかけた状態で加熱し
て完全硬化させて配線基板を作製した。
用いて変形や変質の有無の確認およびビアホールの一方
の端面側のホール径d1および他方の端面側のホール径
d2(d1≧d2)の測定を行った。その結果を表1に
示す。
ルを形成する場合に反射板を用いずにすり鉢状に形成し
たものは接続不良が発生するものの、本発明のようにビ
アホールを反射板を用いて鼓状に形成したものは、スミ
アが若干発生する程度で接続信頼性の高いビアホールが
形成できた。
によれば、ビアホールを鼓状に形成したことから、均一
な形状を有するビアホールが形成でき、導電性物質の充
填不良や配線層との接触不良を防止することができ、ま
た近接するビアホール間での短絡不良を防止することが
できる。
ば、離型性フィルムおよび接着層を介して絶縁層にレー
ザー光の入射光と反射光でビアホールを形成することか
ら、鼓状のビアホールを正確かつ容易に形成することが
でき、接続信頼性の高いビアホールが形成できる。
図である。
支持方法を示すための図である。
ホール導体、5:プリプレグ、6:離型性フィルム、
7:接着層、8:ビアホール、9:支持体、10:孔、
11:反射板、12:転写シート
7)
も有機樹脂を含有する絶縁層にビアホールを形成すると
共に、このビアホール内に低抵抗金属粉末を含む導電性
物質を充填してビアホール導体とし、このビアホール導
体と電気的に接続されるように前記絶縁層表面に導体回
路層を形成した配線基板において、前記ビアホールを鼓
状に形成するとともに、前記配線回路層を前記絶縁層表
面に埋め込んで形成してなることを特徴とするものであ
る。
なくとも有機樹脂を含有する厚みtの未硬化状態または
半硬化状態の絶縁層の一方の表面に、離型性フィルムと
接着層とをその合計厚みが前記絶縁層の厚みtの0.1
5t以上となるように形成する工程と、前記絶縁層の下
面にレーザー光を反射するシートまたは板を敷いて前記
離型性フィルムおよび接着層を介して前記絶縁層にレー
ザー光を照射して、このレーザー光の入射光および反射
光でビアホールを形成する工程と、前記ビアホール内に
低抵抗金属粉末を含む導体ペーストを充填する工程と、
前記離型性フィルムおよび接着層を剥離する工程と、前
記絶縁層の表面に転写法によって導体回路層を前記絶縁
層表面に埋め込んで形成することを特徴とするものであ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 少なくとも有機樹脂を含有する絶縁層に
ビアホールを形成すると共に、このビアホール内に導電
性物質を充填してビアホール導体とし、このビアホール
導体に電気的に接続されるように前記絶縁層表面に導体
回路層を形成した配線基板において、前記ビアホールを
鼓状に形成したことを特徴とする配線基板。 - 【請求項2】 少なくとも有機樹脂を含有する厚みtの
絶縁層の一方の表面に、離型性フィルムと接着層とをそ
の合計厚みが前記絶縁層の厚みtの0.15t以上とな
るように形成する工程と、前記絶縁層の下面にレーザー
光を反射するシートまたは板を敷いて前記離型性フィル
ムおよび接着層を介して前記絶縁層にレーザー光を照射
して、このレーザー光の入射光および反射光でビアホー
ルを形成する工程と、前記ビアホール内に導電性物質を
充填する工程と、前記離型性フィルムおよび接着層を剥
離する工程と、前記絶縁層の表面に導体回路層を形成す
る工程とを具備する配線基板の製造方法。 - 【請求項3】 前記レーザー光を反射するシートまたは
板が銅、銀、アルミニウム、またはステンレスのうちの
いずれか1種から成ることを特徴とする請求項2に記載
の配線基板の製造方法。 - 【請求項4】 前記接着層の厚みが2〜30μmで、前
記離型性フィルムと接着層との合計厚みが12〜130
μmであることを特徴とする請求項2に記載の配線基板
の製造方法。
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