JP2004146763A - Circuit board and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a circuit board in which a circuit is mapped on a forming body using a resin composition in which a fine circuit of a desired thickness can easily be mapped at low cost. <P>SOLUTION: The circuit board has a resin forming body containing metal powders having a removable insulating film on the surface, and a metal wiring formed with a metal deposited by a plating process with an insulating film removable metal particle in a pattern etched by laser beam irradiation to the resin forming body as a seed. Further, in a method for manufacturing the circuit board, the resin forming body is manufactured by using the metal powder having the removable insulating film on the surface and the resin composition composed of a resin to be processed with laser beams and next, the resin forming body is irradiated with the laser beams to etch a desired pattern. After the insulating film of the metal powder in the formed pattern is selectively removed, a metal is grown by deposition with the metal powder obtained by removing the insulating film by the plating process as the seed, to form the metal wiring. Then, it is possible to form the circuit board which is hard to short-circuit and has the high adhesion with respect to a resin board. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形体表面にメッキにより密着性のよい金属配線を形成することが可能な樹脂組成物を用いて成形した基板に回路を描いて得られる回路基板、およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、回路付き樹脂パッケージは、MID(Molded Interconnect Device)の呼び名で広く普及している。このMIDは、樹脂モールドした2次元または3次元部品の表面に、導体回路を形成するものであり、樹脂モールドに用いる樹脂として、一般的に、ポリスルホン(PS)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、液晶ポリマー(LCP)、エンジニアリングプラスティックスなどの熱可塑性樹脂が用いられている。
【0003】
このような回路付き樹脂パッケージは、主に以下のような方法で作製されている。
(1)APE(Additive Plate−n−Etch)法:
部品全体に無電解メッキした後、エッチングで回路を形成する方法。
(2)MnA法:
触媒入り樹脂でモールドされた部品にマスクを当てて無電解メッキによって、回路を形成する方法。
(3)PSP法(Photo Selective Plating):
部品に感光性触媒を塗布し回路部をUV露光させた後、無電解メッキによって回路を形成する方法。
(4)Mold−n−plate法(2ショット法)
触媒入り樹脂を用いて第1ショットで回路部を形成し、第2ショットで通常の樹脂からなる部分(基板部分)を形成した後、無電解メッキによって回路を形成する方法。
【0004】
これらの方法のうち、PSP法と2ショット法がよく用いられている。このような製造法により製造された回路付き樹脂パッケージは、IC、CCD(固体撮像素子)、LD(半導体レーザ)などの半導体素子、または電気・電子素子を収納する樹脂パッケージとして広範に使用されている。
近年、特に3次元回路付き樹脂パッケージは、例えば、パソコン、携帯機器などの情報関連分野から、自動車用車載部品などの過酷環境分野にいたるまで様々な用途に使用されるようになっている。
【0005】
このため、3次元回路付き樹脂パッケージには、より小型で、安価であり、しかも、表面実装性、高温での安定性、耐薬品性、ならびに接着性に優れることがますます厳しく要求されているのが実情である。
しかしながら、従来の3次元回路付き樹脂パッケージでは、以下のような問題があった。
(1)半田クラック:
従来の回路付き樹脂パッケージで用いられている熱可塑性樹脂は、耐湿性に劣り、かつ、高温で不安定であるため、半田クラックを生じ易い。
(2)微細回路による小型化:
上記のような2ショット法では、金型で直接回路パターンを形成するため、成形安定性から金型設計上の制約が多く、線幅が1mm未満の微細回路には適用することができない。
【0006】
一方、PSP法では、線幅が1mm未満の微細回路に適用することはできるが、非常に高価な高精度の3次元UV露光マスクと、樹脂部品と、このマスクを正確に固定する精密固定治具などとが必要である。しかも、個々にそれらのマスクと治具とを付けたり外したりする必要があり、煩雑な作業が必要で、3次元回路付き樹脂パッケージを工業的に安価に製造することが難しく、製造工程が複雑になる結果、3次元回路付き樹脂パッケージが高価になってしまう。
(3)高温での安定性:
従来の樹脂パッケージに用いられてきた熱可塑性樹脂では、ガラス転移温度(Tg)に近づくと樹脂自体が不安定となる。樹脂パッケージの製造の際には約260℃付近にまで加熱する半田リフロー工程があるために、使用する熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)が約260℃以上の熱可塑性樹脂が必要となる。しかしながら、現状の熱可塑性樹脂では、約260℃以上のガラス転移温度(Tg)を有する熱可塑性樹脂はたいへん高価である。
(4)耐薬品性:
回路付き樹脂パッケージに用いられる前述したPS、PES、PEI、LCPなどの熱可塑性樹脂は、強酸、強アルカリなどの薬液処理によって、樹脂自体がエッチングされやすく、充分な耐薬品性を有していない。
(5)接着性:
半導体容器としての樹脂パッケージの封緘に、例えば、金属、セラミクス、ガラスなどの蓋を接着して、気密封止する必要がある。しかしながら、従来のMIDで用いられるLCPなどの樹脂は、非常に接着性が低い。
(6)製造時の安全衛生:
従来の回路付き樹脂パッケージを製造する際のエッチング・粗面化には、例えば、クロム混酸やフッ酸などの強酸、苛性ソーダなどの強アルカリが用いられている。これらの薬液を用いたエッチング・粗面化には、薬液を高温(60〜80℃)にして用いるのが一般的であり、これらの強酸、強アルカリの蒸発などによって作業環境が悪化する虞がある。また、これらの強酸、強アルカリの交換・補充などの作業は、製造現場における作業環境上好ましくなかった。
【0007】
従来より、これらの問題を解決するために様々な試みがなされているが、コスト低減と諸特性を満足するパッケージを製造するに至る方法は未だ提案されていないのが実情である。
しかしながら、IC、CCD、LDをはじめとする半導体素子パッケージへの価格低減要求は年々厳しさを増しており、3次元回路付き樹脂パッケージの表面実装化、微細回路による小型化、高温安定性、耐薬品性、接着性に優れるとともに、製造時の作業性、良好な環境などを実現するための新たなプロセス開発が望まれている。特に、半導体の集積度が著しく向上している等の理由から、半導体パッケージの回路幅、回路間幅についても50μm以下の微細化が求められている。
【0008】
特開平7−116870号公報(特許文献1)には、銅粉末と樹脂の混合物を成形した基板に回路パターンに沿って紫外レーザを照射して前記基材表面の粗化を行う工程を含む基材表面の処理方法の発明が開示されており、この方法によれば、レーザ光の照射によって基材を粗化する際に紫外レーザによって除去されにくい銅粉が残留して金属層との密着性が向上することが示されている。しかしながら、この公報には、紫外レーザを基材表面に照射してこの表面を粗面化してCVDなどによる金属膜の密着性を向上させることが記載されている。この方法を電解あるいは無電解メッキによって回路を描く方法に適用すると、バリ処理などによって表面に剥き出しになった金属により不要な部分にメッキ層が成長するとか、樹脂基板の電気的安定性が必ずしも充分ではなく、無電解メッキ触媒の種類と配合量によっては基板の電気絶縁性が低下したり、また回路基板を高温・高湿下で使用した場合にはマイグレーションによって回路の短絡が発生しやすく一定品質の回路基板を得ることが困難であるという問題がある。
【0009】
一方、本出願人は、特開平10−308562号公報(特許文献2)で、樹脂成形体表面の少なくとも一部に、レーザ光を掃引照射して、レーザ光の掃引方向にほぼ一定のピッチの複数の窪みからなる粗面部を形成し、該粗面部にメッキ処理を行うことで金属膜を形成することを特徴とする方法を提案しているが、厚いメッキ層を作ろうとすると処理時間が長くなるなど操作性に問題がある。
【0010】
【特許文献1】
特開平7−116870号公報
【特許文献2】
特開平10−308562号公報
【0011】
【発明の目的】
本発明は、上記問題を解決して安価でしかも容易に所望の厚さの微細な回路を描くことが可能な樹脂組成物を用いた成形体に回路が描かれた回路基板を提供することを目的としている。
また、本発明は、微細な回路においても短絡およびマイグレーションなどによる絶縁不良が発生しにくく、回路を形成する金属と基板とが強固に密着しており、さらに表面実装性、高温安定性、耐薬品性および接着性などの特性に優れた小型の回路基板を提供することを目的としている。
【0012】
さらに、本発明は、上記のような回路基板を製造する方法であり、製造工程が簡素化され、製造コストの低減を図ることができる回路基板の製造方法を提供することを目的としている。
【0013】
【発明の概要】
本発明の回路基板は、除去可能な絶縁膜を表面に有する金属粉末を含有する樹脂成形体と、該樹脂成形体へのレーザ光照射により食刻されたパターン中の絶縁膜除去金属粒子を種としてメッキ処理により析出させた金属により形成された金属配線とを有することを特徴としている。
【0014】
また、本発明の回路基板の製造方法は、除去可能な絶縁膜を表面に有する金属粉末とレーザ光により加工可能な樹脂からなる樹脂組成物を用いて樹脂成形体を製造し、次いで、該樹脂成形体にレーザ光を照射して所望のパターンを食刻し、該形成されたパターン中の金属粉末の絶縁膜を選択的に除去した後、メッキ処理により該絶縁膜が除去された金属粉末を種として金属を析出成長させて金属配線を形成することを特徴としている。
【0015】
【発明の具体的な説明】
次に本発明の回路基板およびその製造方法について図面を参照しながらその製造工程を参照しつつ具体的に説明する。
図1は、本発明で使用する表面に絶縁膜を有する金属粉末の断面を模式的に示す断面図であり、図2は、本発明の回路基板を製造する際におけるレーザ光の照射を示す原理図を示す斜視図であり、図3は、レーザ光が照射されて樹脂を食刻することにより形成されたパターンにおける表面に絶縁膜を有する金属粉末の状態を模式的に示す断面図であり、図4は、このようなパターンにおける金属粉末をメッキに対して活性にした状態の例を示す断面図である。また、図5は、上記のようにしてレーザ光を照射して食刻(彫り込み)された回路パターンにメッキにより金属を選択的に析出して金属配線が形成された回路基板の断面の例を模式的に示す断面図であり、図6は、このようにして形成された金属配線の部分を拡大して示す拡大断面図である。
【0016】
本発明の回路基板は表面に絶縁膜(不活性膜)を有する金属粉末が分散された樹脂成形体と、この樹脂成形体の表面に、レーザ光で食刻描画(彫り込み)されたパターンにメッキにより析出した金属からなる金属配線とを有する。
本発明において、樹脂成形体を構成する樹脂としては、特に限定されるものではなく、耐熱性樹脂であればよい。具体的には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリフェニレンオキシド(PPO)およびポリフェニレンサルファイド(PPS)などのエンジニアリングプラスチックに代表される熱可塑性樹脂が使用できる。
【0017】
このうち、化学的に安定な点で、熱硬化性樹脂が好ましく、特に、熱安定性の点からすれば、エポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂としては、オルソクレゾール型、ビフェノール型、ナフタレン型などのエポキシ樹脂が使用できる。このようなエポキシ樹脂の中でも難燃化剤を含有するエポキシ樹脂を使用することが特に好ましい。
【0018】
本発明で使用する樹脂成形体の形状に特に限定されるものではなく、例えば、箱型形状の樹脂成形体であっても、平板形状の樹脂成形体であってもよい。
このような樹脂成形体には、メッキにより金属を析出させる際に析出する金属の種として働く金属からなる粒子が配合されている。ここで粒子を形成する金属としては、例えば、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、パラジウム(Pd)、銅(Cu)、銀(Ag)および金(Au)を挙げることができる。これらの金属は単独であるいは組み合わせて使用することができる。これらの金属の中でもd−遷移金属を使用することが好ましく、さらにこれらの金属の中でも銅(Cu)、ニッケル(Ni)およびクロム(Cr)を主成分とする粉末が特に好ましい。これらの金属の粉末は、メッキにより金属を析出させる際に金属が析出するための起点となる触媒作用が優れている。特にCuはメッキ処理の際の金属を析出させる触媒作用に優れるとともに安価であり、本発明における金属として好適である。
【0019】
本発明において、上記のような金属は、表面に絶縁膜を有する粉末として樹脂成形体中に含有されている。そして、この金属粒子の表面にある絶縁膜は、樹脂成形体を侵すことはないが、絶縁膜に対してはこれを選択的に除去することができる薬剤によって除去可能に形成されている。
図1にこの表面に絶縁膜を有する金属粉末の断面を模式的に示す。図1に示されるように、本発明で使用される金属粉末1は、金属からなる芯材2とこの芯材2の表面を被覆する絶縁膜3とを有している。
【0020】
このような金属からなる芯材2の表面に形成されている絶縁膜3は、この金属からなる芯材2の特性、たとえば導電性およびメッキによる金属析出の種となる触媒作用などの特性を、必要となるまで隠蔽する膜である。このような絶縁膜3としては、たとえば、芯材2を形成する金属の酸化物、水酸化物、および、マイクロカプセルを形成し得る樹脂等からなるものを挙げることができる。絶縁膜3としてはその製造の簡便さ、薬液での処理により簡便に除去できることなどから金属の酸化膜とするのが好ましく、金属粉を酸化させて酸化膜を形成する方法で製造すると簡便でしかも均一な層を形成することができる。また、基板を構成する樹脂を溶解しない溶媒に可溶な樹脂で金属粉末の周囲に絶縁層を形成することももちろん可能である。この場合、樹脂からなる絶縁層は、薬液での処理での除去ではなくレーザ光の照射で除去しても何ら問題はない。薬液としては、具体的には酸が好ましい。絶縁膜の厚さは金属粒子間での絶縁性を保つ厚さであれば充分であり、メッキに際して簡単に除去できることも考慮すると1μm以下、さらに0.001〜0.1μmの範囲内にあることが好ましい。
【0021】
本発明において上記のような絶縁膜を有する金属粉末の粒子径は、本発明の回路基板において最も密に形成された金属配線の配線間幅よりも、最大粒子径が小さい粉末群を使用することが好ましい。たとえば、図5において、樹脂成形体12の表面に形成された金属配線は付番4で示されており、その幅はLで表されており、金属配線4と隣接する金属配線4との配線間幅はBで表されている。この樹脂成形体12に多数形成される金属配線4のうち配線間幅Bが最も小さい部分の配線間幅Bを最小配線間幅Bminとすると、本発明で使用する表面に絶縁膜を有する金属粉末の最大粒子径Dmaxを最小配線間幅Bminよりも小さい値とすることが望ましい。特に本発明ではこの金属粉末の最大粒子径Dmaxを最小配線間幅Bminの1/2未満とすることが好ましく、さらに、1/3以下とすることが特に好ましい。たとえば、金属配線4の線幅が50μmであり、最小配線間幅Bminが50μmである場合、本発明では最大粒子径Dmaxが50μm未満の金属粉末を使用することが好ましく、最大粒子径Dmaxが25μm未満の金属粉末を使用することが特に好ましく、さらに最大粒子径Dmaxが16.7μm以下の金属粉末を使用することが最も好ましい。このような最大粒子径Dmaxを有する金属粉末を使用することにより、金属粉末の表面に形成されている絶縁膜3に仮に欠陥があったとしても、隣接する金属配線間で短絡が発生することを防止することができ、本発明の回路基板の信頼性が著しく高くなる。
【0022】
また、この表面に絶縁膜3を有する金属粉末1の最小粒子径には特に制限はないが、粒子径の小さいものを多量に含む粉末では、粒子が凝集して二次粒子を形成することがあり、また微細粒子が多くなると取り扱いが難しくなることからレーザ法で測定した粒子径が1μm未満の粒子の含有率が25重量%以下であることが好ましく、さらに、10重量%以下であることが特に好ましい。
【0023】
特に本発明においては粒子径が、通常は2〜20μm、好ましくは3〜10μmの範囲である金属粒子を使用することが好ましい。
上記のような粒子径を有する金属粉末1において、絶縁膜3は金属の有する特性を必要とする際に容易に除去できる程度の厚さであればよく、通常の場合、この絶縁膜3の厚さTsは、平均厚さ(XPSによる測定)で1μm以下であり、さらに0.001〜0.1μmの範囲内にあることが好ましい。絶縁膜3の平均厚さを上記のようにすることにより、金属粉末を絶縁性に維持することができる。なお、表面に絶縁膜3が形成されたままの金属粉末は、無電解メッキに際し、金属が析出する際の種にはならない。
【0024】
このような金属粉末は、たとえば標準篩、風力分級装置などを用いて、所定の最大粒子径になるように分級して使用することができる。なお、本発明で使用される金属粉末は、通常は球体であるが、この球体のアスペクト比が1でない場合には、金属粉末の最大粒子径は長径を意味する。
本発明で使用する樹脂成形体12においては、樹脂組成物100重量%中に金属粉末は、通常5〜25重量%、好ましくは10〜15重量%の量で含有されている。
【0025】
本発明で使用する樹脂成形体12は、上述のように樹脂と、この樹脂中に分散された表面に絶縁膜3を有する金属粒子とからなるが、さらに、この樹脂成形体12中には他の成分を含有していてもよい。
本発明において、上記の樹脂成形体中には、耐熱性の向上などを目的として、無機フィラーを含有させることができる。ここで使用される無機フィラーとして、具体的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、アルミナ粉末、シリカ粉末、ボロンナイトライト粉末、酸化チタン粉末、炭化ケイ素粉末、ガラス繊維、アルミナ繊維などが使用できる。
【0026】
このような無機フィラーは、粉末を使用する場合には、粉末状の無機フィラーの平均粒子径(測定方法:レーザ法)は通常は2〜50μm、好ましくは5〜30μmの範囲内にある粒子を使用する。また、繊維状の無機フィラーを使用する場合には、繊維長が25μm以下、好ましくは1〜10μmの範囲内の繊維を使用する。なお、ここで使用する無機フィラーは、メッキの際の金属析出に対して不活性であり、かつ電気絶縁性のものである。
【0027】
このような無機フィラーは、樹脂成形体を形成する樹脂組成物100重量%中に、通常は95重量%以下、好ましくは85重量%以下、50重量%以上の量で使用される。このような量で無機フィラーを用いることにより樹脂成形体の耐熱性が向上するとともに、無機フィラーを配合することによる樹脂成形体の脆弱化も生じにくく、寸法安定性にも優れる。
【0028】
また、本発明で使用する樹脂成形体には、上記の成分に加えて、必要に応じて、硬化剤、イミダゾール類、尿素誘導体およびアミン化合物などの硬化促進剤、酸化アンチモンなどの難燃剤、カップリング剤、ワックス類などの添加剤が含まれていてもよい。
樹脂成形体に製造する方法に特に制限はないが、例えば、樹脂成形体は、耐熱性樹脂および表面に絶縁膜を有する金属粉末、さらに必要により他の成分を含有する樹脂組成物を調製し、この樹脂組成物を用いて、射出成形、押出成形、プレス成形などの成形法により、所望の形状とすることができる。この樹脂成形体の形状に特に制限はなく、箱型形状、平板形状などどのようなものであっても良い。
【0029】
上記のようにして製造された樹脂成形体の表面は樹脂で覆われており、本発明においては、上記のようにして製造された樹脂成形体に直接レーザ光を照射して配線パターンを食刻(描画)することができる。しかしながら、成形方法、樹脂と金属粉末との比率などによっては、樹脂成形体の表面に金属粉末が露出していることがあり、このように表面から露出した金属粉末は、メッキをする際に金属析出の起点となり得る。したがって、このような樹脂成形体の表面から露出している金属粉末は、レーザ光を照射して配線パターンを食刻する前に除去することが望ましい。ここで用いる除去剤は、金属粉末として使用した金属の種類により異なるが、金属が銅である場合には、酸化力のある酸が好ましく用いられ、具体的には、濃度2〜10重量%の硫酸水溶液を調製し、この硫酸水溶液1リットルに対して50〜200gの過硫酸ナトリウムを加えた水溶液を用い5〜30分間処理すると効果的である。
【0030】
次に成形体にレーザ光を走査照射して所望のパターンを描画食刻する。すなわち、樹脂成形体表面にレーザ光を照射することにより樹脂成形体の表面の樹脂は彫り込まれ、表面に絶縁膜を有する金属粉末が露出する。さらに、樹脂成形体表面が彫り込まれる際に樹脂は均一に除かれるわけではなく、レーザ光が照射された部分の樹脂面は粗面化される。こうして、このレーザ光の走査(掃引)によって溝状配線パターンを描画する。
【0031】
このようなレーザ光の走査による溝状配線パターンの彫り込み(描画)は、例えば、図2に示したようにしてレーザ光を照射することによって行うことができる。
図2は、本発明の回路基板を製造する際のレーザ光の照射の方法の原理を示す斜視図である。
【0032】
付番10は本発明の回路基板を示している。回路基板10は、平板形状の樹脂成形体12を備えており、この樹脂成形体12の表面12aの少なくとも一部には、レーザ光の走査の軌跡が粗面部14として形成され、この粗面部14によってパターンが形成されている。
この粗面部14は、X方向、すなわち、レーザ光の走査方向に、複数の一定間隔のピッチpで離間して形成された複数の窪み16、16から形成されている。そして、これらの窪み16、16はそれぞれ、X方向と直交するY方向、すなわち、レーザ光の走査線移動方向に、線18に沿って、略直線状の溝20、20を形成している。
【0033】
このような粗面部14を形成するには、図2に示したように、レーザ光を、一定の周期でパルス的に照射しながら、走査方向、すなわち、ビームスキャン方向(X)に移動することによって、X方向、すなわち、レーザ光の走査方向に、複数の一定間隔のピッチpで離間して形成された複数の窪み16、16を形成する。
【0034】
そして、X方向に所定の距離Lを走査したのち、Y方向に一定間隔の1ピッチq、すなわち、Y方向に連続した窪み16を形成し得るピッチ幅で、レーザ光の走査線位置を移動して、レーザ光を、前述と同様にして、一定の周期でパルス的に照射しながら、走査方向Xに移動することによって、X方向に、複数の一定間隔のピッチpで離間して形成された複数の窪み16、16を形成する。
【0035】
この操作を繰り返すことによって、レーザ光の走査線移動方向に、線18に沿って、Y方向に連続した窪み16からなる略直線状の溝20、20が形成され、所望のパターンに対応した粗面部14を形成することができる。
なお、図2中では、略中央部の粗面部14のX方向の長さが長くなっているが、この場合には中央部での走査距離Lを長く設定すればよい。
【0036】
この場合、レーザ光の走査方向の複数の溝の離間距離、すなわち、ピッチpが、0.01mm以上であるのが望ましい。
このような範囲に、複数の窪みの離間距離pを設定することによって、配線パターン同士の短絡を防止することができる。
また、レーザ光の走査線位置間隔、すなわち、ピッチqは、Y方向に連続した窪み16を形成し得るピッチ幅として、1mm以下であるのが望ましい。
【0037】
すなわち、レーザ光の走査方向の複数の窪みの離間距離、すなわち、パルス間の隣接する走査線位置間隔qは、窪み16のY方向の途中に樹脂成形体12の最表面層が残らない程度の走査線の間隔qであるように、上記の範囲から選択すればよい。
走査線位置間隔qが、レーザ光のスポット径に比べて著しく大きいと、窪み16の間でレーザ光が充分照射されない箇所、すなわち、樹脂成形体12の最表面層が除去されない箇所が存在し、金属膜との接着性が悪化する。このため、Y方向の窪み16の間で樹脂成形体12の最表面層が除去されていることが望ましい。
【0038】
一方、照射ピッチPは、レーザ光のスポット径に比べて大きいことが望ましく、それにより溝20と溝20の間で樹脂成形体12の最表面層が除去されない箇所を残すことができ、金属膜間が絶縁される。
このようにして形成される窪み16の幅および深さは、レーザの出力、スポット径、走査速度などに依存するが、溝の最大幅Wが、0.01〜1mm、溝の最大深さDが、0.001〜1mmであることが望ましい。
【0039】
また、レーザ光の走査速度は、通常は500〜3000mm/min、好ましくは800〜2000mm/minである。
この場合、本発明で使用されるレーザ光としては、特に限定されるものではないが、波長248nmのレーザ光を出すエキシマレーザからのレーザ光が望ましい。レーザ光の走査照射は、ハイプシジョンミラーとHPレンズの構成による2次元平面でのビーム走査が望ましい。このときの焦点深度は、20〜60μmであることが望ましい。
【0040】
また、照射されるレーザ光のパルスは、被加工物に対する熱的影響を考慮すれば、10nS〜30nSであるのが望ましい。
また、本発明では、レーザ光の走査照射の際、ビーム位置決め方法として、同期スキャンNC制御方式を採用することが望ましい。
また、レーザのスポット径は用いる光学系で異なるが、実用的な範囲で、0.01mm以上であることが望ましい。このレーザ光をネガパターン形状に加工されたガラス製マスクを通過させ、樹脂成形体12の表面12aに照射・掃引することで所望のパターン形状の粗面部14が得られる。
【0041】
このようなエキシマレーザを用いると、レーザ光のスポット径は用いる光学系で異なるが、例えば、0.01mm以上であり、従来のYAGレーザの場合とほぼ等しいが、エキシマレーザの場合には、加工時における被加工物に対する熱的影響がほとんどないので、ほぼスポット径通りの大きさで加工することができる。
【0042】
従って、このようなエキシマレーザを用いると、YAGレーザなどに比較して微細な配線パターンを描くことが可能であるので、回路付き樹脂パッケージを極めて小型化することができる。なお、レーザ光によるパターンの食刻描画は、理論的には使用するレーザ光の波長と同等にまで細線化することが可能であるが、パターンの描画安定性などを考慮すると、パターンの幅は、20μm以上とすることが好ましく、特に30μm以上であることが望ましい。
【0043】
また、このようにエキシマレーザを用いると、必要な微細回路の箇所のみを周期的な粗さにする粗面化が可能となる。
さらに、走査線移動方向における線18は、図2に示したように、直線状に、平行に並んだ粗面部14を形成してもよく、折れ線状であっても、曲線状であってもよく、形成される粗面部14の形状によって適宜選択することができる。
【0044】
このように折れ線状、曲線状にするには、レーザ光の各走査線位置において、走査速度を変更するか、または、一般的には前述したようなマスクを用いるのが望ましい。
しかも、このような条件によりレーザ光の掃引照射がなされた部分の樹脂は選択的に除去され、図2および図3に示すように、金属からなる芯材2の表面に絶縁膜3を有する金属粉末1が露出する。このように露出した金属粉末の表面にはこの段階では依然として絶縁膜3が存在しており、この絶縁膜3が存在する限り、この金属粉末1は、無電解メッキを行う際に金属析出の種とはならないので、本発明では、このパターンに露出した金属粉末の表面にある絶縁膜を除去する。
【0045】
この場合、樹脂成形体を、絶縁膜の溶出が可能な薬液に接触することで除去するのが一般的である。用いる薬液としては絶縁膜を選択的に除去できるとともに樹脂成形体を溶解しないものであることが好ましく用いられる。絶縁膜として酸化膜を用いている場合には酸の水溶液、好ましくは無機酸の水溶液を使用することができる。ここで無機酸の例としては、フッ酸、塩酸、硫酸、硝酸などを挙げることができ、これらは単独であるいは組み合わせて使用することができる。特に本発明では、硫酸を使用することが好ましい。硫酸は、金属と接触しても金属粉末の表面を不動態化することがなく、しかも蒸気圧が低いので、臭気が少なく作業環境を悪化させにくい。無機酸は、水溶液として使用することが好ましい。たとえば無機酸として硫酸を使用する場合、硫酸濃度が通常は0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の水溶液を使用する。この場合、樹脂成形体を0.5〜10分間、好ましくは1〜5分間浸漬することにより、絶縁膜を除去することができる。金属粉末の表面に形成されている絶縁膜は上述のように非常に薄いことから、上記のような酸の水溶液に短時間樹脂成形体を浸漬することにより、露出した部分の金属粉末の絶縁膜を除去することができる。
【0046】
このようにして好適には酸の水溶液に樹脂成形体を浸漬することにより、図3に示されるように、レーザ光で表面にある樹脂が除去されて樹脂基板10の表面に露出している金属粉末1の表面にある絶縁膜3は、図4に示すように樹脂基板10から露出している部分の不活性膜が除去され、芯材2が露出する。このようにして露出した芯材2は金属であり、この露出した金属は、メッキ処理により金属を析出させる種となる。
【0047】
このようにしてパターン中に金属を露出させ、この金属を種として、メッキにより金属を析出させると、析出金属はレーザ光によって食刻描画されたパターンに沿って成長して連続した金属配線を形成する。
さらに、本発明では、金属粉末の活性を向上させ、さらに形成される金属配線と基板樹脂との密着性を向上させるために、パターンの表面に露出している絶縁膜のない金属粉末の表面を活性化処理することもできる。活性化処理方法の例としてはパラジウム化合物および/または白金化合物を含有する無電解メッキ液を使用して金属粉末に対するパラジウムあるいは白金による表面処理を挙げることができる。特に本発明ではパラジウムによる表面処理が好ましい。
【0048】
ここで使用するパラジウム化合物には、有機パラジウム化合物および無機パラジウム化合物、本発明ではいずれの化合物をも使用することができる。このような金属の表面処理には、塩化パラジウム(PdCl)、ジアミン第一パラジウム塩化物(Pd(NHCl)、テトラアミンしゅう酸パラジウム(Pd(NH)、硫酸パラジウム(PdSO)などのパラジウム化合物を使用することが好ましい。このようなパラジウム化合物などを含有する無電解メッキ浴を用いた表面処理は、常温から40℃程度の温度に無電解メッキ浴の温度を調整し、樹脂成形体を1〜10分間程度浸漬して行うことができる。基板を1〜10分間程度浸漬することで、露出している金属粉末の表面をパラジウムなどで被覆することができる。
【0049】
このように必要に応じて処理した後、メッキ処理により金属を析出させる。この場合、金属膜を形成するメッキ処理は、無電解メッキ単独、あるいは電解メッキ単独でもよいが、無電解メッキを行った後、電解メッキにより金属配線の金属厚を厚くすることができる。
無電解メッキは、溶液中の金属イオンを、還元剤によって還元析出させるメッキ方法であり公知の方法が採用できる。還元剤としては、次亜リン酸塩、水素化ホウ素化合物、水和ヒドラジン、ホルムアルデヒド、次亜リン酸塩、N,N−ジエチルグリシン、硫酸ヒドラジン、アスコルビン酸などが使用される。必要に応じて、pH調整剤、緩衝剤、錯化剤、促進剤、安定剤、改良剤などを添加してもよい。pH調整剤としては、水酸化ナトリウム、アンモニアなどの塩基性化合物、硫酸、塩酸などの無機酸、酢酸、コハク酸などの有機酸などが使用できる。
【0050】
緩衝剤としては、リン酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩などが使用できる。錯化剤としては、酢酸、グリコール酸、クエン酸、酒石酸などの有機酸のアルカリ金属塩、チオグリコール酸、アンモニア、ヒドラジン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、グリシン、o−アミノフェノール、EDTAなどが使用できる。
また、促進剤としては、コハク酸などが使用できる。安定剤としては、チオ尿素、金属シアン化物、アセチルアセトン、エチルオキサント酸などが使用できる。
【0051】
改良剤としては、NaCN、KCNなどが使用できる。
無電解メッキをする際の浸漬時間および浸漬温度は、メッキする金属の種類、メッキ浴中の金属イオン濃度より適宜選択される。例えば、無電解メッキにより析出させる金属が銅の場合で、メッキ浴中の金属イオン濃度が16g/リットルの場合、浸漬時間は約0.5〜4時間程度、好ましくは1〜3時間程度であり、浸漬時の無電解メッキ浴の液温は、約10〜40℃、好ましくは20〜30℃の範囲内にある。上記のように無電解メッキをすることにより、通常は2〜20μm、好ましくは5〜15μmのメッキ厚さを有する金属配線を形成することができる。
【0052】
本発明の回路基板においては、上記のように無電解メッキにより金属配線を形成すればよいが、さらに、このように無電解メッキにより金属配線を形成した後、電解メッキにより無電解メッキで形成された金属配線をさらに強固なものにすることができる。
本発明の回路基板においては、電解メッキは、通常の電解メッキ液を用いて通常の電解メッキの条件にしたがって行うことができる。電解メッキされる部分は、粗面化された領域であるから、電流密度はその面積で計算すればよい。
【0053】
以上のような本発明の回路基板の製造方法によれば、任意のパターンの回路基板を製造することができる。また上記金属膜の形状を金属配線の配線パターンにすると、得られた回路基板は、半導体装置の導体回路付きパッケージとして好適に使用することができる。
さらに、本発明の回路基板の製造方法は、回路基板に限られず、樹脂製構造物の表面に、密着性のよい金属膜を形成する場合にも有用である。
【0054】
上記本発明の説明は樹脂成形体として平板状の樹脂成形体を用いた例を中心にして説明してきたが、本発明の回路基板は、上記のような平板上の樹脂成形体に限らず、三次元的な樹脂成形体であってもよく、また、多層積層基板において厚さ方向に導通を確立するために形成されるビヤホールの内周面に形成される導電性薄膜を形成する際にも採用することができる。
【0055】
たとえば、図7は、箱型の樹脂成形体に配線パターン形成する例を示す部分拡大斜視図である。
図7において、図2に示した平板状の樹脂成形体を用いる場合と同じ構成部材については、同じ付番を付して、その詳細な説明を省略する。
図7に示したように、この樹脂成形体12は、箱形状であって、下方の平面部12aと、この平面部12aに対して傾斜角度θで傾斜した傾斜側面12bと、上方の平面部12cとを備えている。
【0056】
このような形状の樹脂成形体12においても、図2の実施例と同様に、レーザ光を、一定の周期でパルス的に照射しながら、走査方向、すなわち、ビームスキャン方向(X)に移動し、レーザ光の走査線位置を移動して、レーザ光を照射する走査を繰り返すことによって、図7に示したように、これらの平面部12aと、傾斜側面12bと、上方の平面部12cに粗面部14が形成されている。
【0057】
この粗面部14も、X方向、すなわち、レーザ光の走査方向に、複数の一定間隔のピッチpで離間して形成された複数の窪み16、16から形成されている。そして、これらの窪み16、16はそれぞれ、X方向と直交するY方向、すなわち、レーザ光の走査線移動方向に、線18に沿って、略直線状の溝20、20を形成している。
【0058】
この場合、このようにレーザ光走査によって、平面部12aと、傾斜側面12bと、上方の平面部12cに粗面部14を形成するためには、レーザ光が傾斜側面12bに照射できる必要があり、そのためには、傾斜側面12bの平面部12aに対する傾斜角度θとしては、70°以下であることが望ましい。
このような箱型樹脂成形体12でも、立体回路22の線方向18に対して垂直方向Xにビーム走査することが可能であり、ビームの焦点深度のおよそ5倍、好ましくは3倍までの高さHの側面(テーパ部)12bの処理が可能である。
【0059】
さらに、スルーホールのように樹脂成形体の表面と裏面とをつなぐ穴が開いているものであっても、スルーホールの内壁にレーザ照射することができる。
図8は、このような樹脂成形体のスルーホールの内面に導電性の金属膜を形成する例を示す部分拡大断面図である。
図2の実施例と同じ構成部材については、同じ付番を付して、その詳細な説明を省略する。
【0060】
図8に示したように、樹脂成形体12の表面12aと裏面12dとの間に、貫通するスルーホール30が形成されている。
このスルーホール30の穴径を、ビーム径より少し大きくすることで多重反射による貫通照射することができる。
すなわち、図8に示したように、レーザビームをX方向に走査することによって、図8の矢印で示したように、スルーホール30の内壁で多重反射し、これにより、スルーホール30の内壁を粗面化することができる。
【0061】
図9は本発明の回路基板を用いた表面実装型の半導体装置の実施例の断面図である。
この半導体装置40は、図9に示したように、箱型樹脂パッケージ41と、半導体素子42と、導体回路43と、リッド44とから構成されている。
箱型樹脂パッケージ41の中央には、半導体素子42を収納するための凹部45が設けられており、この凹部45内に、接着剤46を介して半導体素子42が固定されている。
【0062】
さらに、半導体素子42と導体回路43とは、金線などからなるボンディングワイヤー47によって電気的に接続されている。
また、箱型樹脂パッケージ41の上端面41aには、リッド44が接着剤48によって接着固定されており、これにより、箱型樹脂パッケージ41の上部開口部41bが閉止されている。
【0063】
なお、接着剤46および接着剤48としては、通常、エポキシ樹脂または変性エポキシ樹脂が使用される。
図9に示した導体回路43は、上記したような本発明の回路基板を製造する方法と同様にして、平面回路43aと立体回路43bが形成されており、これによって、樹脂パッケージの表面および裏面の回路が電気的に接続されている。
【0064】
図10は、本発明の回路基板を用いた他の表面実装型の半導体装置の断面図である。
図10に示したように、この半導体装置50は、箱型樹脂パッケージ51と、半導体素子52と、導体回路53と、リッド54とから構成されている。
箱型樹脂パッケージ51の中央には、半導体素子52を収納するための凹部55が設けられており、この凹部55内に、ベアチップ実装技術を用いて、半導体素子52または導体回路53に設けられたバンプ57などを介して、半導体素子52が電気的・機械的に接続されている。
【0065】
また、箱型樹脂パッケージ51の上端面51aには、リッド54が接着剤58によって接着固定されており、これにより、箱型樹脂パッケージ51の上部開口部51bが閉止されている。
さらに、必要に応じて、半導体素子52と、導体回路53と、箱型樹脂パッケージ51の間に、応力緩衝用樹脂56を浸透・硬化させることもできる。
【0066】
この場合、接着剤58としては、図9に示した実施例の接着剤46および接着剤48と同様のものが使用できる。
また、応力緩衝用樹脂56としては、UnderfillあるいはEncapsulant材料として知られる熱硬化型または紫外線硬化型エポキシ樹脂などが使用できる。
さらに、図9および図10に示したような半導体装置を多量作製する場合には、図11に示したような多数個取りの製造方法を適用することができる。
【0067】
すなわち、図11に示したように、複数個の箱型樹脂パッケージ60が同時成形された箱型パッケージ搭載板61を、射出成形または押出成形などによって成形する。
なお、成形体60の表面60aと裏面60bをつなぐ立体回路として、スルーホール62を設けてもよい。スルーホール62の穴径をビーム径より少し大きくすることで多重反射による貫通照射をすることができる。
【0068】
それぞれの箱型パッケージ60の表面60aと、裏面60bと、スルーホール62に、上記した本発明の回路基板の製造方法によって、導体回路を形成する。そして、それぞれの箱型パッケージ60をスルーホール62が断線しないように切断部63で切断して、個片の箱型パッケージ60に分断すればよい。
この場合、切断には、ダイヤモンドカッタや薄型砥石などの高速切断機が用いられる。切断の後、外形を整える場合は研削等を行ってもよい。
【0069】
【発明の効果】
本発明の回路基板は、図4および図5の断面図に示されるように、樹脂成形体12の表面にレーザ光の照射によって、樹脂成形体12の表面にある樹脂を除去してパターンを食刻描画し、この食刻描画されたパターンに金属粉末1を露出させる。このようにしてレーザ光の照射によって樹脂を選択的に除去して食刻描画されたパターンは、樹脂の除去によって窪み部として形成されるとともに、その表面は、粗面化され、メッキ処理により析出した金属は金属粉末およびこの粗面化された表面と良好な密着性を示す。
【0070】
さらに、本発明で使用する金属粉末は、除去可能な絶縁膜を表面に有するために、この絶縁膜が存在する限りにおいては、メッキ処理における金属析出の種(起点)とはならない。
本発明の回路基板およびその製造方法によれば、レーザ光の照射によって食刻描画された部分にある金属粉末だけ絶縁膜を除去することができ、レーザ光により食刻描画されたパターンの部分に高い選択性をもって金属配線を形成することができる。
【0071】
さらに、本発明で使用する金属粉末の最大粒子径を、形成される配線パターンの最小配線間幅に対して特定の関係を有するように調整することにより、形成される金属配線間における短絡の発生を高い精度で防止することができる。
さらに、本発明の回路基板およびその製造方法によれば、レーザ光を照射することによって形成された樹脂成形体の表面の粗面部にメッキ処理によって析出金属が侵入するので、樹脂成形体の表面に強固な密着力で金属膜を形成することができ、高温安定性、耐半田クラック、耐薬品性に優れた回路基板を得ることができる。さらにこの回路基板を用いることで高温安定性、耐半田クラック、耐薬品性に優れた半導体装置を得ることができる。
【0072】
さらに、本発明によれば、配線パターン上の金属粉末の表面をたとえばパラジウムなどを用いて処理することにより、メッキスピード、メッキピール強度の向上を図ることができる。
また、本発明では、金属粉末として、Cu、Ni、Crのいずれかの金属を含有する金属粉末を用いることによって、回路基板を価格的にも安価に製造することができ、さらにこの回路基板の製造には従来のメッキラインをそのまま使用することができるので設備の改造に要するコストも低減することができる。
【0073】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
【0074】
【実施例1】
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、金属粉末(銅粉末)、充填材およびその他の添加剤を下記の割合で配合し、ロールによる100℃での加熱混練を行って樹脂成形体用組成物を得た。
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂:100重量部
(商品名:EOCN−1020、日本化薬(株)製、エポキシ当量199g/eq)
フェノールノボラック樹脂        :45重量部
(商品名:H−1、明和化成(株)製、OH当量107g/eq)
臭素系エポキシ樹脂           :27重量部
(商品名:BREN−S、日本化薬(株)製、エポキシ当量285g/eq)
球状溶融シリカ             :600重量部
(商品名:FB−74、電気化学(株)製、平均粒子径:30μm)
銅粉                  :100重量部
(最大粒子径10μm、平均粒径5μm、表面に平均厚さ0.01μmの酸化膜を有する)
シランカップリング剤          :6重量部
(SZ−6083、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)
2−メチルイミダゾール          :1重量部
カルナバワックス            :5重量部
カーボンブラック            :3重量部
酸化アンチモン(最大粒子径:20μm) :10重量部
上記の樹脂成形体用組成物を、プレス成形機を用いた180℃で加熱圧縮成形することにより、50mm×50mm×5mmの平板状の樹脂成形体を製造した。
【0075】
次に、この平板状の樹脂成形体の水平面の上に、ライン/スペース=50μm/50μmの幅で、長さ30mmの疑似パターンの溝状粗面部を15本、定格80W出力の同期スキャンNC型エキシマレーザ照射機(スポット大きさ約0.5mm×2.5mm、HPLレンズ及び縮尺倍数4のガラス製マスクからなる光学系を使用)によって、以下の条件でレーザ光を照射して食刻形成した。
周波数:100Hz、
ビーム走査速度 :1000mm/min
焦点深度:40μm
エネルギー出力:1.2J/cm
【0076】
上記のようにして擬似パターン(配線パターン)が食刻描画された樹脂成形体を常温の濃度3重量%の硫酸水溶液に3分間浸漬して擬似パターンの表面に露出した銅粉の表面の酸化膜を除去した。
次いで、銅イオンの濃度を16g/リットルに調整した硫酸銅ベースの無電解メッキ浴(日鉱メタルプレーティング(株)製、NMKシリーズ)に上記樹脂成形体を25℃で、2時間浸漬し、メッキ厚が約10μmになるまで、無電解銅メッキを行い、回路基板を製造した。
【0077】
こうして製造された回路基板を目視観察したところ、レーザ光を照射してパターンを形成した部分に選択的に銅が析出した。また、このようにして形成された回路基板の銅配線間で導通試験をおこなった結果、形成された銅配線間で短絡は生じなかった。なお、銅粉として最大粒子径が配線パターン幅と同じ50μmである銅粉を使用すると、形成された銅配線間で短絡が発生しやすくなった。
【0078】
【実施例2】
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、金属粉末(銅粉末)、充填材およびその他の添加剤を下記の割合で配合し、ロールによる100℃での加熱混練を行って樹脂基板成形体用組成物を得た。
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂:100重量部
(商品名:EOCN−1020、日本化薬(株)製、エポキシ当量199g/eq)
フェノールノボラック樹脂        :45重量部
(商品名:H−1、明和化成(株)製、OH当量107g/eq)
臭素系エポキシ樹脂           :27重量部
(商品名:BREN−S、日本化薬(株)製、エポキシ当量285g/eq)
球状溶融シリカ             :720重量部
(商品名:FB−74、電気化学(株)製、平均粒子径:30μm)
銅粉                  :105重量部
(最大粒子径:10μm、平均粒子径:5μm、表面に平均厚さ0.01μmの酸化膜を有する)
シランカップリング剤          :6重量部
(SZ−6083、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)
2−メチルイミダゾール         :1重量部
カルナバワックス            :5重量部
カーボンブラック            :3重量部
酸化アンチモン(最大粒子径:20μm) :10重量部
上記の樹脂成形体用組成物を、プレス成形機を用いた180℃での加熱圧縮成形することにより、50mm×50mm×5mmの平板状の樹脂成形体を製造した。
【0079】
次にこの平板の樹脂成形体を常温で5重量%の硫酸水溶液1リットル当り、過硫酸ナトリウム100gを加えた洗浄液に30分浸漬し、樹脂成形体の表面に露出している銅粉を完全に溶解・除去した。
このように前処理した樹脂成形体の水平面の上に、ライン/スペース=100μm/100μmの幅で、長さ30mmの疑似パターン(配線パターン)の溝状粗面部を15本およびメッキの樹脂に対する密着強度測定用の幅10mm、長さ30mmのラインを定格80W出力の同期スキャンNC型エキシマレーザ照射機(スポット大きさ約0.5mm×2.5mm、HPLレンズ及び縮尺倍数4のガラス製マスクからなる光学系を使用)によって、以下の条件でレーザ光を照射して食刻形成した。
周波数:100Hz、
ビーム走査速度 :1000mm/min
焦点深度:40μm
エネルギー出力:1.2J/cm
【0080】
次に、樹脂成形体を常温で3重量%の硫酸水溶液に3分間浸漬し、パターンの表面に露出した銅粉の表面にある酸化膜を除去した。
このようにしてパターン中にある銅粉の表面にある酸化膜を除去した後、銅イオン濃度が16g/リットルの濃度に調整された硫酸銅ベースの無電解メッキ浴(日鉱メタルプレーティング(株)製、NMKシリーズ)に樹脂成形体を25℃で、2時間浸漬し、メッキ厚が約10μmになるまで、無電解銅メッキを行い、回路基板を製造した。
【0081】
上記のようにして無電解メッキにより銅配線を形成した樹脂成形体(回路基板)を水洗・乾燥した。
こうして製造された回路基板を目視観察したところ、レーザ光を照射して配線パターンを形成した部分に選択的に銅が析出しており、樹脂成形体の他の部分への銅の析出は認められなかった。また、このようにして形成された回路基板の銅配線間で導通試験をおこなった結果、形成された銅配線間で短絡は生じなかった。なお、レーザ光を照射する前の過硫酸ナトリウムを含有する硫酸水溶液による洗浄を行わない場合、レーザ光を照射しない部分にわずかではあるが銅の析出が認められることがあった。
【0082】
上記のようにして形成された銅配線の基板に対する密着強度を基板に対してメッキ層を90°の方向に剥離することにより測定した結果、剥離強度は0.1N/mm程度であった。
【0083】
【実施例3】
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、金属粉末(銅粉末)、充填材およびその他の添加剤を下記の割合で配合し、ロールによる100℃での加熱混練を行って樹脂成形体用組成物を得た。
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂:100重量部
(商品名:EOCN−1020、日本化薬(株)製、エポキシ当量199g/eq)
フェノールノボラック樹脂        :45重量部
(商品名:H−1、明和化成(株)製、OH当量107g/eq)
臭素系エポキシ樹脂           :27重量部
(商品名:BREN−S、日本化薬(株)製、エポキシ当量285g/eq)
球状溶融シリカ             :720重量部
(商品名:FB−74、電気化学(株)製、平均粒子径:30μm)
銅粉                  :105重量部
(最大粒径10μm、平均粒子径:5μm、表面に平均厚さ0.01μmの酸化膜を有する)
シランカップリング剤          :6重量部
(SZ−6083、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)
2−メチルイミダゾール          :1重量部
カルナバワックス            :5重量部
カーボンブラック            :3重量部
酸化アンチモン(最大粒子径:20μm) :10重量部
上記の樹脂成形体用組成物を、プレス成形機を用いて180℃での加熱圧縮成形することにより、50mm×50mm×5mmの平板状の樹脂成形体を製造した。
【0084】
次にこの平板の樹脂成形体を常温で5重量%の硫酸水溶液1リットル当り、過硫酸ナトリウム100gを加えた洗浄液に30分浸漬し、樹脂成形体の表面に露出している銅粉を完全に溶解・除去した。
このように前処理した樹脂成形体の水平面の上に、ライン/スペース=100μm/100μmの幅で、長さ30mmの疑似パターンの溝状粗面部を15本およびメッキの樹脂に対する密着強度測定用の幅10mm、長さ30mmのラインを定格80W出力の同期スキャンNC型エキシマレーザ照射機(スポット大きさ約0.5mm×2.5mm、HPLレンズ及び縮尺倍数4のガラス製マスクからなる光学系を使用)によって、以下の条件でレーザ光を照射して食刻形成した。
周波数:100Hz、
ビーム走査速度 :1000mm/min
焦点深度:40μm
エネルギー出力:1.2J/cm
【0085】
次に、樹脂成形体を濃度3重量%の硫酸水溶液に常温で3分間浸漬して、パターン内に露出した銅粉の表面にある酸化膜を除去した。
次いで、この樹脂成形体を、塩化パラジウム(PdCl)を0.25g/リットルの濃度で含有するように調製された塩化パラジウム無電解メッキ浴に、35℃で1分浸漬して配線パターンの表面にある銅粉の表面を平均厚さ0.001μmのパラジウムで被覆した。
【0086】
上記のようにして処理した樹脂成形体を、銅イオン濃度が16g/リットルに調整された硫酸銅ベースの無電解メッキ浴(日鉱メタルプレーティング(株)製、NMKシリーズ)に、25℃で、2時間浸漬し、メッキ厚が約10μmになるまで、無電解銅メッキを行い、回路基板を製造した。
こうして製造された回路基板を目視観察したところ、レーザ光を照射してパターンを形成した部分に選択的に銅が析出していた。また、このようにして形成された回路基板の銅配線間で導通試験を行った結果、形成された銅配線間で短絡は生じなかった。
【0087】
上記のようにして形成された銅配線の基板に対する密着強度を基板に対してメッキ層を90°の方向に剥離することにより測定した結果、剥離強度は0.3N/mmであった。
【0088】
【実施例4】
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、金属粉末(銅粉)、充填材およびその他の添加剤を下記の割合で配合し、ロールによる100℃での加熱混練を行って樹脂成形体用組成物を得た。
オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂:100重量部
(商品名:EOCN−1020、日本化薬(株)製、エポキシ当量199g/eq)
フェノールノボラック樹脂        :45重量部
(商品名:H−1、明和化成(株)製、OH当量107g/eq)
臭素系エポキシ樹脂           :27重量部
(商品名:BREN−S、日本化薬(株)製、エポキシ当量285g/eq)
球状溶融シリカ             :720重量部
(商品名:FB−74、電気化学(株)製、平均粒径30μm)
銅粉                  :150重量部
(最大粒子径:10μm、平均粒径5μm、表面に平均厚さ0.01μmの酸化膜を有する)
シランカップリング剤          :6重量部
(SZ−6083、東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製)
2−メチルイミダゾール          :1重量部
カルナバワックス            :5重量部
カーボンブラック            :3重量部
酸化アンチモン(最大粒子径:20μm) :10重量部
上記の樹脂成形体用組成物を、プレス成形機を用いて180℃での加熱圧縮成形することにより、50mm×50mm×5mmの平板状の樹脂成形体を製造した。
【0089】
次にこの平板の樹脂成形体を常温で5重量%の硫酸水溶液1リットル当り、過硫酸ナトリウム100gを加えた洗浄液に30分浸漬し、樹脂成形体の表面に露出している銅粉を完全に溶解・除去した。
このように前処理した樹脂成形体の水平面の上に、ライン/スペース=165μm/165μmの幅で、IPCの櫛形電極パターン(Aパターン)を定格80W出力の同期スキャンNC型エキシマレーザ照射機(スポット大きさ約0.5mm×2.5mm、HPLレンズ及び縮尺倍数4のガラス製マスクからなる光学系を使用)によって、以下の条件でレーザ光を照射して食刻形成した。
周波数:100Hz、
ビーム走査速度 :1000mm/min
焦点深度:40μm
エネルギー出力:1.2J/cm
【0090】
次に、樹脂成形体を濃度3重量%の硫酸水溶液に常温で3分間浸漬して、配線パターン上に露出した銅粉の表面にある酸化膜を除去した。
こうして得られた樹脂成形体を銅イオンの濃度が16g/リットルに調整された硫酸銅ベースの無電解メッキ浴(日鉱メタルプレーティング(株)製、NMKシリーズ)に25℃、2時間浸漬し、メッキ厚が約10μmになるまで、無電解銅メッキを行い、回路基板を製造した。
【0091】
こうして製造された回路基板を目視観察したところ、レーザ光を照射してパターンを形成した部分に選択的に銅が析出していた。
この回路基板に形成された櫛型電極に、温度85℃、湿度85%の条件下において連続的に50Vの直流電圧を掛け、電極間の電気抵抗の経時変化を測定した。結果を表1に示す。
【0092】
【比較例1】
実施例4において、表面に酸化物膜を有する銅粉の代わりに、表面に酸化膜が形成されていない銅粉を用いた以外は同様にして回路基板を製造した。
こうして製造された回路基板の櫛型電極に、温度85℃、湿度85%の条件下において連続的に50Vの直流電圧を掛け、電極間の電気抵抗の経時変化を測定した。結果を表1に示す。
【0093】
【表1】

Figure 2004146763
【0094】
上記表1に示したとおり、実施例4および比較例1の結果から、表面に絶縁膜を有していない金属粉末を使用して形成された配線パターンは、配線パターン間の抵抗値が時間の経過とともに低下することがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明で使用する表面に絶縁膜を有する金属粉末の断面を模式的に示す断面図である。
【図2】図2は、本発明の回路基板を製造する際におけるレーザ光の照射を示す原理図を示す斜視図である。
【図3】図3は、レーザ光が照射されて形成された配線パターンにおける表面に絶縁膜を有する金属粉末の状態を模式的に示す断面図である。
【図4】図4は、このようなパターンにおける金属粉末を活性にした状態の例を示す断面図である。
【図5】図5は、上記のようにしてレーザ光を照射して食刻描画された配線パターンにメッキ処理により金属を選択的に析出して金属配線が形成された回路基板の断面の例を模式的に示す断面図である。
【図6】図6は、このようにして形成された金属配線の部分を拡大して示す拡大断面図である。
【図7】図7は、箱型樹脂成形体に本発明の回路基板の製造方法を適用した実施例を示す部分拡大斜視図である。
【図8】図8は、樹脂成形体のスルーホールに本発明の回路基板の製造方法を適用した実施例を示す部分拡大断面図である。
【図9】図9は、本発明の回路基板を用いた表面実装型の半導体装置の実施例の断面図である。
【図10】図10は、本発明の回路基板を用いた他の表面実装型の半導体装置の断面図である。
【図11】図11は、本発明の回路基板を一度に多数個作製する状態を説明する半導体装置の概略断面図である。
【符号の説明】
1 ・・・金属粉末
2 ・・・芯材
3 ・・・絶縁膜
4 ・・・金属配線
10・・・ 回路基板
12 ・・・樹脂成形体
12a ・・・平面部
12b ・・・傾斜側面
12c ・・・平面部
12d ・・・裏面
14 ・・・粗面部
18 ・・・線
20 ・・・溝
30 ・・・スルーホール
40 ・・・半導体装置
41a ・・・上端面
41b ・・・上部開口部
41 ・・・箱型樹脂パッケージ
42 ・・・半導体素子
43 ・・・導体回路
43a ・・・平面回路
43b ・・・立体回路
44 ・・・リッド
45 ・・・凹部
46、48 ・・・接着剤
47 ・・・ボンディングワイヤー
50 半導体装置
51a ・・・上端面
51b ・・・上部開口部
51 ・・・箱型樹脂パッケージ
52 ・・・半導体素子
53 ・・・導体回路
54 ・・・リッド
55 ・・・凹部
56・・・ 応力緩衝用樹脂
57 ・・・バンプ
58 ・・・接着剤
60 ・・・箱型樹脂パッケージ
60a ・・・表面
60b ・・・裏面
61 ・・・箱型パッケージ搭載板
62 ・・・スルーホール
63 ・・・切断部
B・・・配線間幅
mim・・・最小配線間幅
max ・・・最大粒子径
・・・金属配線の幅
L ・・・走査距離
p ・・・照射ピッチ
q ・・・走査線位置間隔
D ・・・窪みの最大深さ
W ・・・窪みの最大幅
X ・・・走査方向
θ ・・・傾斜角度[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a circuit board obtained by drawing a circuit on a board formed using a resin composition capable of forming a metal wiring having good adhesion by plating on the surface of a resin molded article, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, a resin package with a circuit has been widely spread under the name of MID (Molded Interconnect Device). The MID forms a conductive circuit on the surface of a resin-molded two-dimensional or three-dimensional component. As a resin used for the resin mold, polysulfone (PS), polyethersulfone (PES), and polyethersulfone are generally used. Thermoplastic resins such as ether imide (PEI), liquid crystal polymer (LCP), and engineering plastics are used.
[0003]
Such a resin package with a circuit is mainly manufactured by the following method.
(1) APE (Additive Plate-n-Etch) method:
A method of forming a circuit by etching after electroless plating the entire part.
(2) MnA method:
A method in which a circuit is formed by electroless plating by applying a mask to a part molded with a resin containing a catalyst.
(3) PSP method (Photo Selective Plating):
A method of forming a circuit by electroless plating after applying a photosensitive catalyst to parts and exposing the circuit part to UV exposure.
(4) Mold-n-plate method (two-shot method)
A method in which a circuit portion is formed in a first shot using a resin containing a catalyst, a portion (substrate portion) made of a normal resin is formed in a second shot, and a circuit is formed by electroless plating.
[0004]
Among these methods, the PSP method and the two-shot method are often used. A resin package with a circuit manufactured by such a manufacturing method is widely used as a semiconductor package such as an IC, a CCD (solid-state imaging device) and an LD (semiconductor laser), or a resin package for housing an electric / electronic device. I have.
In recent years, in particular, resin packages with a three-dimensional circuit have been used in various applications from information-related fields such as personal computers and portable devices to harsh environment fields such as automotive components.
[0005]
For this reason, resin packages with three-dimensional circuits are increasingly required to be smaller, less expensive, and have excellent surface mountability, stability at high temperatures, chemical resistance, and adhesion. That is the fact.
However, the conventional resin package with a three-dimensional circuit has the following problems.
(1) Solder crack:
A thermoplastic resin used in a conventional resin package with a circuit is inferior in moisture resistance and is unstable at high temperatures, so that solder cracks are easily generated.
(2) Miniaturization by fine circuit:
In the two-shot method as described above, since a circuit pattern is directly formed by a mold, there are many restrictions on mold design due to molding stability, and it cannot be applied to a fine circuit having a line width of less than 1 mm.
[0006]
On the other hand, the PSP method can be applied to a fine circuit having a line width of less than 1 mm, but is a very expensive high-precision three-dimensional UV exposure mask, a resin component, and a precision fixing jig for accurately fixing the mask. Tools are required. In addition, it is necessary to attach and remove the mask and the jig individually, which requires complicated work, and it is difficult to manufacture a resin package with a three-dimensional circuit at low cost industrially, and the manufacturing process is complicated. As a result, the resin package with a three-dimensional circuit becomes expensive.
(3) Stability at high temperature:
In a thermoplastic resin used in a conventional resin package, the resin itself becomes unstable when approaching a glass transition temperature (Tg). Since there is a solder reflow step of heating to about 260 ° C. when manufacturing a resin package, a thermoplastic resin having a glass transition temperature (Tg) of about 260 ° C. or more of the used thermoplastic resin is required. However, among the current thermoplastic resins, those having a glass transition temperature (Tg) of about 260 ° C. or more are very expensive.
(4) Chemical resistance:
The above-mentioned thermoplastic resins such as PS, PES, PEI, and LCP used for the resin package with a circuit are easily etched by a chemical solution treatment such as a strong acid or a strong alkali, and do not have sufficient chemical resistance. .
(5) Adhesiveness:
For sealing a resin package as a semiconductor container, for example, a lid made of metal, ceramics, glass, or the like needs to be adhered to hermetically seal. However, resins such as LCP used in conventional MIDs have very low adhesion.
(6) Health and safety during production:
For example, a strong acid such as chromium mixed acid or hydrofluoric acid, or a strong alkali such as caustic soda is used for etching and surface roughening when manufacturing a conventional resin package with a circuit. For etching and surface roughening using these chemicals, it is common to use the chemicals at a high temperature (60 to 80 ° C.), and the working environment may be deteriorated due to evaporation of strong acids and strong alkalis. is there. Further, operations such as replacement and replenishment of these strong acids and strong alkalis are not preferable in terms of the working environment at the manufacturing site.
[0007]
Conventionally, various attempts have been made to solve these problems, but in reality, no method has yet been proposed for producing a package that satisfies cost reduction and various characteristics.
However, the demand for lowering the price of semiconductor device packages such as ICs, CCDs, and LDs has been increasing year by year, and the surface mounting of resin packages with three-dimensional circuits, miniaturization by fine circuits, high-temperature stability, and resistance to high temperatures have been increasing. It is desired to develop a new process that is excellent in chemical properties and adhesiveness, and that realizes workability during production, a favorable environment, and the like. In particular, the circuit width of the semiconductor package and the width between the circuits are required to be reduced to 50 μm or less because the degree of integration of the semiconductor is significantly improved.
[0008]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-116870 (Patent Document 1) discloses a base including a step of irradiating an ultraviolet laser along a circuit pattern onto a substrate formed of a mixture of a copper powder and a resin to roughen the surface of the base material. An invention of a method for treating a material surface is disclosed, and according to this method, copper powder which is difficult to be removed by an ultraviolet laser when a substrate is roughened by irradiation with a laser beam remains and adheres to a metal layer. Has been shown to improve. However, this publication describes that the surface of the base material is irradiated with an ultraviolet laser to roughen the surface to improve the adhesion of the metal film by CVD or the like. If this method is applied to the method of drawing a circuit by electrolytic or electroless plating, the plating layer grows on unnecessary parts due to the metal exposed on the surface by burr treatment, etc., or the electrical stability of the resin substrate is not always sufficient However, depending on the type and blending amount of the electroless plating catalyst, the electrical insulation of the board is reduced, and when the circuit board is used under high temperature and high humidity, the short circuit of the circuit is likely to occur due to migration, and the quality is constant. However, there is a problem that it is difficult to obtain the circuit board described above.
[0009]
On the other hand, the present applicant discloses in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-308562 (Patent Document 2) that at least a part of the surface of a resin molded product is swept and irradiated with a laser beam so that the laser beam has a substantially constant pitch in the sweep direction. A method has been proposed in which a rough surface portion composed of a plurality of depressions is formed, and a metal film is formed by performing a plating process on the rough surface portion. There is a problem in operability such as becoming.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-7-116870
[Patent Document 2]
JP-A-10-308562
[0011]
[Object of the invention]
The present invention has been made to solve the above problems, and to provide a circuit board on which a circuit is drawn on a molded body using a resin composition capable of easily drawing a fine circuit of a desired thickness at a low cost. The purpose is.
In addition, the present invention is advantageous in that, even in a fine circuit, insulation failure due to short circuit and migration is unlikely to occur, the metal forming the circuit is firmly adhered to the substrate, and furthermore, the surface mountability, high temperature stability, and chemical resistance It is an object of the present invention to provide a small-sized circuit board having excellent properties such as properties and adhesion.
[0012]
Still another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a circuit board as described above, in which a manufacturing process is simplified and a manufacturing cost can be reduced.
[0013]
Summary of the Invention
The circuit board of the present invention comprises a resin molded body containing a metal powder having a removable insulating film on its surface, and seeds of the insulating film removed metal particles in a pattern etched by irradiating the resin molded body with laser light. And a metal wiring formed of a metal deposited by a plating process.
[0014]
Further, the method of manufacturing a circuit board of the present invention includes manufacturing a resin molded body using a resin composition comprising a metal powder having a removable insulating film on the surface thereof and a resin that can be processed by laser light. The molded body is irradiated with laser light to etch a desired pattern, and after selectively removing the insulating film of the metal powder in the formed pattern, removing the metal powder from which the insulating film has been removed by plating. It is characterized in that a metal is formed by depositing and growing a metal as a seed.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the circuit board of the present invention and the method of manufacturing the same will be specifically described with reference to the drawings and the manufacturing steps.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a metal powder having an insulating film on a surface used in the present invention, and FIG. 2 is a principle showing laser light irradiation when manufacturing a circuit board of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing a diagram, and FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state of a metal powder having an insulating film on a surface in a pattern formed by irradiating a laser beam and etching a resin; FIG. 4 is a sectional view showing an example of a state where the metal powder in such a pattern is activated for plating. FIG. 5 shows an example of a cross section of a circuit board on which metal wiring is formed by selectively depositing a metal by plating on a circuit pattern etched (carved) by irradiating a laser beam as described above. FIG. 6 is a schematic cross-sectional view, and FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a metal wiring portion formed in this manner in an enlarged manner.
[0016]
The circuit board of the present invention has a resin molded body in which a metal powder having an insulating film (inert film) on the surface is dispersed, and a pattern etched (engraved) by laser light on the surface of the resin molded body. And a metal wiring made of metal precipitated by the method.
In the present invention, the resin constituting the resin molded body is not particularly limited, and may be any heat-resistant resin. Specifically, thermosetting resins such as epoxy resins, polyimide resins, phenolic resins, unsaturated polyester resins, and silicone resins; and thermoplastic resins represented by engineering plastics such as polyphenylene oxide (PPO) and polyphenylene sulfide (PPS) Can be used.
[0017]
Of these, thermosetting resins are preferred in terms of chemical stability, and epoxy resins are particularly preferred in terms of thermal stability. As the epoxy resin, an ortho-cresol type, a biphenol type, a naphthalene type or the like can be used. Among such epoxy resins, it is particularly preferable to use an epoxy resin containing a flame retardant.
[0018]
The shape of the resin molding used in the present invention is not particularly limited, and may be, for example, a box-shaped resin molding or a flat resin molding.
In such a resin molded body, particles made of a metal serving as a seed of a metal deposited when the metal is deposited by plating are blended. Here, as the metal forming the particles, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), chromium (Cr), palladium (Pd), copper (Cu), silver (Ag), and gold (Au) ). These metals can be used alone or in combination. Among these metals, d-transition metals are preferably used, and among these metals, powders containing copper (Cu), nickel (Ni) and chromium (Cr) as main components are particularly preferable. These metal powders have excellent catalytic action, which is a starting point for metal deposition when the metal is deposited by plating. In particular, Cu is excellent in catalysis for precipitating a metal during plating and is inexpensive, and is suitable as the metal in the present invention.
[0019]
In the present invention, the metal as described above is contained in the resin molded product as a powder having an insulating film on the surface. The insulating film on the surface of the metal particles does not attack the resin molded body, but is formed so as to be removable with respect to the insulating film by a chemical capable of selectively removing the insulating film.
FIG. 1 schematically shows a cross section of a metal powder having an insulating film on this surface. As shown in FIG. 1, a metal powder 1 used in the present invention has a core 2 made of metal and an insulating film 3 covering the surface of the core 2.
[0020]
The insulating film 3 formed on the surface of the core material 2 made of such a metal has the characteristics of the core material 2 made of this metal, for example, the properties such as conductivity and catalytic action as a seed of metal deposition by plating. A film that hides until it is needed. Examples of such an insulating film 3 include a film made of a metal oxide or hydroxide forming the core material 2, a resin capable of forming microcapsules, or the like. The insulating film 3 is preferably a metal oxide film because of its simplicity of manufacture and its ability to be easily removed by treatment with a chemical solution. It is simple and easy to manufacture by oxidizing metal powder to form an oxide film. A uniform layer can be formed. Further, it is of course possible to form an insulating layer around the metal powder with a resin soluble in a solvent that does not dissolve the resin constituting the substrate. In this case, there is no problem if the insulating layer made of resin is removed by laser light irradiation instead of being removed by treatment with a chemical solution. As the chemical solution, specifically, an acid is preferable. It is sufficient that the thickness of the insulating film is sufficient to maintain the insulating property between the metal particles, and the thickness is 1 μm or less, and further within the range of 0.001 to 0.1 μm in consideration that it can be easily removed during plating. Is preferred.
[0021]
In the present invention, the particle diameter of the metal powder having the insulating film as described above is to use a powder group having a maximum particle diameter smaller than the inter-wire width of the metal wiring formed most densely in the circuit board of the present invention. Is preferred. For example, in FIG. 5, the metal wiring formed on the surface of the resin molded body 12 is denoted by reference numeral 4, and its width is L. w The width between the wirings between the metal wiring 4 and the adjacent metal wiring 4 is represented by B. Of the many metal wires 4 formed on the resin molded body 12, the wire width B of the portion having the smallest wire width B is changed to the minimum wire width B. min Then, the maximum particle diameter D of the metal powder having an insulating film on the surface used in the present invention max Is the minimum wiring width B min It is desirable to make the value smaller than the above. In particular, in the present invention, the maximum particle diameter D of this metal powder is max Is the minimum wiring width B min Is preferably less than 1/2, and more preferably 1/3 or less. For example, the line width of the metal wiring 4 is 50 μm, and the minimum wiring width B min Is 50 μm, in the present invention, the maximum particle diameter D max It is preferable to use a metal powder having a maximum particle diameter D of less than 50 μm. max It is particularly preferable to use a metal powder having a maximum particle size D of less than 25 μm. max Most preferably, a metal powder having a particle size of 16.7 μm or less is used. Such a maximum particle diameter D max By using a metal powder having the following, even if the insulating film 3 formed on the surface of the metal powder has a defect, it is possible to prevent a short circuit from occurring between adjacent metal wirings. The reliability of the circuit board of the invention is significantly increased.
[0022]
The minimum particle diameter of the metal powder 1 having the insulating film 3 on its surface is not particularly limited. However, in the case of a powder containing a large amount of particles having a small particle diameter, the particles may aggregate to form secondary particles. In addition, since the handling becomes difficult when the number of fine particles increases, the content of particles having a particle diameter of less than 1 μm measured by a laser method is preferably 25% by weight or less, and more preferably 10% by weight or less. Particularly preferred.
[0023]
In particular, in the present invention, it is preferable to use metal particles having a particle size of usually 2 to 20 μm, preferably 3 to 10 μm.
In the metal powder 1 having the above-described particle diameter, the insulating film 3 only needs to have such a thickness that it can be easily removed when the properties of the metal are required. The thickness Ts is 1 μm or less in average thickness (measured by XPS), and preferably in the range of 0.001 to 0.1 μm. By setting the average thickness of the insulating film 3 as described above, the metal powder can be kept insulative. Note that the metal powder with the insulating film 3 formed on the surface does not become a seed when the metal is deposited during the electroless plating.
[0024]
Such a metal powder can be used after being classified so as to have a predetermined maximum particle size using, for example, a standard sieve or an air classifier. The metal powder used in the present invention is usually a sphere, but when the sphere has an aspect ratio other than 1, the maximum particle diameter of the metal powder means a long diameter.
In the resin molded body 12 used in the present invention, the metal powder is contained in an amount of usually 5 to 25% by weight, preferably 10 to 15% by weight in 100% by weight of the resin composition.
[0025]
The resin molded body 12 used in the present invention is composed of a resin and metal particles having an insulating film 3 on the surface dispersed in the resin as described above. May be contained.
In the present invention, an inorganic filler can be contained in the resin molded body for the purpose of improving heat resistance and the like. As the inorganic filler used here, specifically, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, alumina powder, silica powder, boron nitrite powder, titanium oxide powder, silicon carbide powder, glass fiber, alumina fiber, etc. Can be used.
[0026]
In the case where such an inorganic filler is used as a powder, particles having an average particle diameter (measuring method: laser method) of the powdery inorganic filler are usually in the range of 2 to 50 μm, preferably 5 to 30 μm. use. When a fibrous inorganic filler is used, a fiber having a fiber length of 25 μm or less, preferably 1 to 10 μm is used. The inorganic filler used here is inert to metal deposition during plating and is electrically insulating.
[0027]
Such an inorganic filler is used in an amount of usually 95% by weight or less, preferably 85% by weight or less, and 50% by weight or more in 100% by weight of the resin composition forming the resin molded body. By using the inorganic filler in such an amount, the heat resistance of the resin molded article is improved, and the resin molded article is less likely to become brittle due to the addition of the inorganic filler, and is also excellent in dimensional stability.
[0028]
Further, in addition to the above components, the resin molded article used in the present invention may optionally contain a curing agent, a curing accelerator such as imidazoles, urea derivatives and amine compounds, a flame retardant such as antimony oxide, and a cup. Additives such as ring agents and waxes may be included.
Although there is no particular limitation on the method of manufacturing the resin molded body, for example, the resin molded body is prepared a heat-resistant resin and a metal powder having an insulating film on the surface, a resin composition further containing other components as necessary, Using this resin composition, a desired shape can be obtained by a molding method such as injection molding, extrusion molding, or press molding. The shape of the resin molded body is not particularly limited, and may be any shape such as a box shape or a flat plate shape.
[0029]
The surface of the resin molded body manufactured as described above is covered with resin, and in the present invention, the resin molded body manufactured as described above is directly irradiated with laser light to etch the wiring pattern. (Draw). However, depending on the molding method, the ratio of the resin to the metal powder, and the like, the metal powder may be exposed on the surface of the resin molded body. It can be a starting point for precipitation. Therefore, it is desirable to remove the metal powder exposed from the surface of such a resin molded body before irradiating a laser beam to etch the wiring pattern. The remover used here varies depending on the type of the metal used as the metal powder, but when the metal is copper, an oxidizing acid is preferably used. Specifically, a concentration of 2 to 10% by weight is used. It is effective to prepare a sulfuric acid aqueous solution and treat it with an aqueous solution obtained by adding 50 to 200 g of sodium persulfate to 1 liter of the sulfuric acid aqueous solution for 5 to 30 minutes.
[0030]
Next, a desired pattern is drawn and etched by scanning and irradiating the molded body with laser light. That is, by irradiating the surface of the resin molded body with laser light, the resin on the surface of the resin molded body is carved, and the metal powder having the insulating film on the surface is exposed. Further, when the surface of the resin molded body is carved, the resin is not uniformly removed, and the resin surface of the portion irradiated with the laser beam is roughened. Thus, the grooved wiring pattern is drawn by the scanning (sweep) of the laser light.
[0031]
The engraving (drawing) of the grooved wiring pattern by the scanning with the laser light can be performed by irradiating the laser light as shown in FIG. 2, for example.
FIG. 2 is a perspective view showing the principle of a method of irradiating a laser beam when manufacturing a circuit board according to the present invention.
[0032]
Reference numeral 10 indicates a circuit board of the present invention. The circuit board 10 is provided with a resin molded body 12 having a flat plate shape. A scanning locus of laser light is formed as a rough surface portion 14 on at least a part of a surface 12 a of the resin molded body 12. A pattern is formed.
The rough surface portion 14 is formed of a plurality of depressions 16, 16 formed at a plurality of intervals at a plurality of constant pitches p in the X direction, that is, the scanning direction of the laser beam. The depressions 16 form substantially linear grooves 20 along the line 18 in the Y direction orthogonal to the X direction, that is, in the scanning line moving direction of the laser beam.
[0033]
In order to form such a rough surface portion 14, as shown in FIG. 2, the laser beam is moved in the scanning direction, that is, the beam scanning direction (X) while irradiating the laser light in a pulsed manner at a constant period. As a result, a plurality of depressions 16 are formed in the X direction, that is, in the scanning direction of the laser beam, and are formed at a plurality of pitches p at regular intervals.
[0034]
Then, after scanning a predetermined distance L in the X direction, the scanning line position of the laser beam is moved by one pitch q at a constant interval in the Y direction, that is, a pitch width capable of forming a continuous depression 16 in the Y direction. In the same manner as described above, the laser light is moved in the scanning direction X while irradiating the laser light in a pulsed manner at a constant period, thereby forming a plurality of pitches p at a constant interval in the X direction. A plurality of depressions 16 are formed.
[0035]
By repeating this operation, substantially linear grooves 20, 20 consisting of the dents 16 continuous in the Y direction are formed along the line 18 in the scanning line moving direction of the laser beam, and the rough grooves 20 corresponding to the desired pattern are formed. The surface portion 14 can be formed.
In FIG. 2, the length in the X direction of the rough surface portion 14 at the substantially central portion is long. In this case, the scanning distance L at the central portion may be set to be long.
[0036]
In this case, it is desirable that the separation distance between the plurality of grooves in the scanning direction of the laser beam, that is, the pitch p is 0.01 mm or more.
By setting the separation distance p between the plurality of depressions in such a range, a short circuit between the wiring patterns can be prevented.
The scanning line position interval of the laser beam, that is, the pitch q is desirably 1 mm or less as a pitch width capable of forming the continuous depression 16 in the Y direction.
[0037]
That is, the separation distance between the plurality of depressions in the scanning direction of the laser light, that is, the adjacent scanning line position interval q between the pulses is such that the outermost surface layer of the resin molded body 12 does not remain in the Y direction of the depression 16. What is necessary is just to select from the said range so that it may be the scanning line interval q.
When the scanning line position interval q is significantly larger than the spot diameter of the laser light, there are portions between the depressions 16 where the laser light is not sufficiently irradiated, that is, there are portions where the outermost surface layer of the resin molded body 12 is not removed, Adhesion with the metal film deteriorates. For this reason, it is desirable that the outermost surface layer of the resin molded body 12 be removed between the depressions 16 in the Y direction.
[0038]
On the other hand, the irradiation pitch P is desirably larger than the spot diameter of the laser beam, so that a portion where the outermost surface layer of the resin molded body 12 is not removed between the grooves 20 can be left. Insulated between them.
The width and depth of the recess 16 thus formed depend on the laser output, spot diameter, scanning speed, etc., but the maximum width W of the groove is 0.01 to 1 mm and the maximum depth D of the groove is Is desirably 0.001 to 1 mm.
[0039]
The scanning speed of the laser beam is usually 500 to 3000 mm / min, preferably 800 to 2000 mm / min.
In this case, the laser beam used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a laser beam from an excimer laser that emits a laser beam having a wavelength of 248 nm. For the scanning irradiation of the laser beam, it is desirable that the beam is scanned on a two-dimensional plane by the configuration of the hype mirror and the HP lens. At this time, the depth of focus is desirably 20 to 60 μm.
[0040]
Further, the pulse of the laser light to be irradiated is desirably 10 nS to 30 nS in consideration of the thermal effect on the workpiece.
In the present invention, it is desirable to adopt a synchronous scan NC control method as a beam positioning method at the time of laser beam scanning irradiation.
The spot diameter of the laser beam differs depending on the optical system used, but is preferably 0.01 mm or more in a practical range. The laser light is passed through a glass mask processed into a negative pattern shape, and is irradiated and swept onto the surface 12a of the resin molded body 12, whereby a rough surface portion 14 having a desired pattern shape is obtained.
[0041]
When such an excimer laser is used, the spot diameter of the laser beam differs depending on the optical system used. For example, the spot diameter is 0.01 mm or more, which is almost equal to that of the conventional YAG laser. Since there is almost no thermal effect on the workpiece at the time, the workpiece can be processed with a size substantially equal to the spot diameter.
[0042]
Therefore, when such an excimer laser is used, a fine wiring pattern can be drawn as compared with a YAG laser or the like, so that the resin package with a circuit can be extremely miniaturized. In addition, in the etching of a pattern by laser light, it is theoretically possible to make the line as thin as the wavelength of the laser light to be used. However, considering the drawing stability of the pattern, the width of the pattern is reduced. , 20 μm or more, and particularly preferably 30 μm or more.
[0043]
In addition, by using an excimer laser in this way, it is possible to roughen the surface of only a necessary fine circuit to have a periodic roughness.
Further, as shown in FIG. 2, the line 18 in the scanning line moving direction may form the rough surface portion 14 arranged in parallel in a straight line, and may be a polygonal line or a curved line. It can be appropriately selected depending on the shape of the rough surface portion 14 to be formed.
[0044]
In order to form a polygonal line or a curved line in this manner, it is desirable to change the scanning speed at each scanning line position of the laser beam, or generally to use a mask as described above.
In addition, the resin in the portion where the laser beam has been swept and irradiated is selectively removed under such conditions, and as shown in FIGS. 2 and 3, a metal having an insulating film 3 on the surface of a core material 2 made of metal. The powder 1 is exposed. At this stage, the insulating film 3 is still present on the surface of the metal powder thus exposed. As long as the insulating film 3 is present, the metal powder 1 is used as a seed for metal deposition during electroless plating. In the present invention, the insulating film on the surface of the metal powder exposed to the pattern is removed.
[0045]
In this case, the resin molded body is generally removed by contact with a chemical solution capable of eluting the insulating film. It is preferable to use a chemical solution that can selectively remove the insulating film and does not dissolve the resin molded body. When an oxide film is used as the insulating film, an aqueous solution of an acid, preferably an aqueous solution of an inorganic acid can be used. Here, examples of the inorganic acid include hydrofluoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and the like, and these can be used alone or in combination. Particularly, in the present invention, it is preferable to use sulfuric acid. Sulfuric acid does not passivate the surface of the metal powder even when it comes into contact with the metal, and has a low vapor pressure. The inorganic acid is preferably used as an aqueous solution. For example, when sulfuric acid is used as the inorganic acid, an aqueous solution having a sulfuric acid concentration of usually 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight is used. In this case, the insulating film can be removed by immersing the resin molded body for 0.5 to 10 minutes, preferably 1 to 5 minutes. Since the insulating film formed on the surface of the metal powder is very thin as described above, the insulating film of the metal powder in the exposed portion is obtained by immersing the resin molded body in an aqueous solution of an acid as described above for a short time. Can be removed.
[0046]
By immersing the resin molded body in the aqueous solution of an acid in this way, as shown in FIG. 3, the resin on the surface is removed by the laser beam and the metal exposed on the surface of the resin substrate 10 is exposed. As for the insulating film 3 on the surface of the powder 1, the portion of the inactive film exposed from the resin substrate 10 is removed as shown in FIG. The exposed core material 2 is a metal, and the exposed metal becomes a seed for depositing the metal by plating.
[0047]
By exposing the metal in the pattern in this way and using the metal as a seed to deposit the metal by plating, the deposited metal grows along the pattern etched and drawn by laser light to form a continuous metal wiring I do.
Further, in the present invention, in order to improve the activity of the metal powder and further improve the adhesion between the formed metal wiring and the substrate resin, the surface of the metal powder without the insulating film exposed on the surface of the pattern is removed. Activation treatment can also be performed. An example of the activation treatment method is a surface treatment of metal powder with palladium or platinum using an electroless plating solution containing a palladium compound and / or a platinum compound. Particularly in the present invention, surface treatment with palladium is preferred.
[0048]
As the palladium compound used here, an organic palladium compound and an inorganic palladium compound, and in the present invention, any compound can be used. For such metal surface treatment, palladium chloride (PdCl 2 ), Diamine primary palladium chloride (Pd (NH 3 ) 2 Cl 2 ), Palladium tetraamine oxalate (Pd (NH 3 ) 4 C 2 O 4 ), Palladium sulfate (PdSO 4 It is preferred to use a palladium compound such as Surface treatment using an electroless plating bath containing such a palladium compound or the like is performed by adjusting the temperature of the electroless plating bath from room temperature to a temperature of about 40 ° C., and immersing the resin molded body for about 1 to 10 minutes. It can be carried out. By immersing the substrate for about 1 to 10 minutes, the exposed surface of the metal powder can be covered with palladium or the like.
[0049]
After processing as required, a metal is deposited by plating. In this case, the plating treatment for forming the metal film may be electroless plating alone or electrolytic plating alone, but after the electroless plating is performed, the metal thickness of the metal wiring can be increased by electrolytic plating.
Electroless plating is a plating method in which metal ions in a solution are reduced and precipitated by a reducing agent, and a known method can be employed. As the reducing agent, hypophosphite, borohydride compound, hydrazine hydrate, formaldehyde, hypophosphite, N, N-diethylglycine, hydrazine sulfate, ascorbic acid and the like are used. If necessary, a pH adjuster, a buffer, a complexing agent, an accelerator, a stabilizer, an improver and the like may be added. Examples of the pH adjuster include basic compounds such as sodium hydroxide and ammonia, inorganic acids such as sulfuric acid and hydrochloric acid, and organic acids such as acetic acid and succinic acid.
[0050]
As a buffer, phosphate, citrate, tartrate and the like can be used. As the complexing agent, alkali metal salts of organic acids such as acetic acid, glycolic acid, citric acid, tartaric acid, thioglycolic acid, ammonia, hydrazine, triethanolamine, ethylenediamine, glycine, o-aminophenol, EDTA and the like can be used. .
Succinic acid and the like can be used as the accelerator. As the stabilizer, thiourea, metal cyanide, acetylacetone, ethyl oxantic acid and the like can be used.
[0051]
As an improving agent, NaCN, KCN and the like can be used.
The immersion time and the immersion temperature for the electroless plating are appropriately selected depending on the type of metal to be plated and the metal ion concentration in the plating bath. For example, when the metal deposited by electroless plating is copper and the metal ion concentration in the plating bath is 16 g / liter, the immersion time is about 0.5 to 4 hours, preferably about 1 to 3 hours. The liquid temperature of the electroless plating bath at the time of immersion is in the range of about 10 to 40C, preferably 20 to 30C. By performing electroless plating as described above, a metal wiring having a plating thickness of usually 2 to 20 μm, preferably 5 to 15 μm can be formed.
[0052]
In the circuit board of the present invention, the metal wiring may be formed by the electroless plating as described above, and further, after the metal wiring is formed by the electroless plating as described above, the metal wiring is formed by the electroless plating. Metal wiring can be further strengthened.
In the circuit board of the present invention, the electrolytic plating can be performed using a normal electrolytic plating solution in accordance with the conditions of normal electrolytic plating. Since the portion to be electroplated is a roughened region, the current density may be calculated based on the area.
[0053]
According to the method for manufacturing a circuit board of the present invention as described above, a circuit board having an arbitrary pattern can be manufactured. When the shape of the metal film is a wiring pattern of metal wiring, the obtained circuit board can be suitably used as a package with a conductor circuit of a semiconductor device.
Furthermore, the method for manufacturing a circuit board of the present invention is not limited to a circuit board, but is also useful when a metal film having good adhesion is formed on the surface of a resin structure.
[0054]
Although the description of the present invention has been mainly described with reference to an example in which a flat resin molded body is used as the resin molded body, the circuit board of the present invention is not limited to the resin molded body on the flat plate as described above. It may be a three-dimensional resin molded body, and also when forming a conductive thin film formed on the inner peripheral surface of a via hole formed to establish conduction in the thickness direction in a multilayer laminated substrate Can be adopted.
[0055]
For example, FIG. 7 is a partially enlarged perspective view showing an example of forming a wiring pattern on a box-shaped resin molded product.
7, the same components as those in the case of using the flat resin molded body shown in FIG. 2 are assigned the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 7, the resin molded body 12 is box-shaped, and has a lower flat portion 12a, an inclined side surface 12b inclined at an angle θ with respect to the lower flat portion 12a, and an upper flat portion. 12c.
[0056]
The resin molded body 12 having such a shape also moves in the scanning direction, that is, in the beam scanning direction (X) while irradiating the laser light in a pulsed manner at a constant cycle, similarly to the embodiment of FIG. By repeating the scanning for irradiating the laser beam by moving the scanning line position of the laser beam, as shown in FIG. 7, the flat portion 12a, the inclined side surface 12b, and the upper flat portion 12c are roughened. A surface portion 14 is formed.
[0057]
The rough surface portion 14 is also formed of a plurality of depressions 16, 16 formed in the X direction, that is, in the scanning direction of the laser beam, at intervals of a plurality of pitches p. The depressions 16 form substantially linear grooves 20 along the line 18 in the Y direction orthogonal to the X direction, that is, in the scanning line moving direction of the laser beam.
[0058]
In this case, in order to form the rough surface portion 14 on the flat surface portion 12a, the inclined side surface 12b, and the upper flat surface portion 12c by the laser light scanning, it is necessary that the laser light can be applied to the inclined side surface 12b. For this purpose, the inclination angle θ of the inclined side surface 12b with respect to the plane portion 12a is desirably 70 ° or less.
Even with such a box-shaped resin molded body 12, it is possible to perform beam scanning in the direction X perpendicular to the line direction 18 of the three-dimensional circuit 22, and the height is approximately five times, preferably up to three times the focal depth of the beam. It is possible to process the side surface (tapered portion) 12b having a height H.
[0059]
Furthermore, even if the hole connecting the front surface and the back surface of the resin molded body is opened like a through hole, the inner wall of the through hole can be irradiated with laser.
FIG. 8 is a partially enlarged sectional view showing an example in which a conductive metal film is formed on the inner surface of the through hole of such a resin molded product.
The same components as those in the embodiment of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0060]
As shown in FIG. 8, a penetrating through hole 30 is formed between the front surface 12a and the back surface 12d of the resin molded body 12.
By making the hole diameter of the through hole 30 slightly larger than the beam diameter, it is possible to irradiate through light by multiple reflection.
That is, as shown in FIG. 8, by scanning the laser beam in the X direction, as shown by the arrow in FIG. 8, multiple reflections occur on the inner wall of the through-hole 30. Can be roughened.
[0061]
FIG. 9 is a sectional view of an embodiment of a surface-mount type semiconductor device using the circuit board of the present invention.
The semiconductor device 40 includes a box-shaped resin package 41, a semiconductor element 42, a conductor circuit 43, and a lid 44, as shown in FIG.
At the center of the box-shaped resin package 41, a concave portion 45 for accommodating the semiconductor element 42 is provided. In the concave portion 45, the semiconductor element 42 is fixed via an adhesive 46.
[0062]
Further, the semiconductor element 42 and the conductor circuit 43 are electrically connected by a bonding wire 47 made of a gold wire or the like.
Further, a lid 44 is adhered and fixed to the upper end surface 41a of the box-shaped resin package 41 with an adhesive 48, whereby the upper opening 41b of the box-shaped resin package 41 is closed.
[0063]
Incidentally, as the adhesive 46 and the adhesive 48, an epoxy resin or a modified epoxy resin is usually used.
In the conductor circuit 43 shown in FIG. 9, a planar circuit 43a and a three-dimensional circuit 43b are formed in the same manner as in the method of manufacturing the circuit board of the present invention as described above, whereby the front and back surfaces of the resin package are formed. Are electrically connected.
[0064]
FIG. 10 is a sectional view of another surface-mount type semiconductor device using the circuit board of the present invention.
As shown in FIG. 10, the semiconductor device 50 includes a box-shaped resin package 51, a semiconductor element 52, a conductor circuit 53, and a lid 54.
At the center of the box-shaped resin package 51, a concave portion 55 for accommodating the semiconductor element 52 is provided. In the concave portion 55, the semiconductor element 52 or the conductor circuit 53 is provided by using a bare chip mounting technique. The semiconductor element 52 is electrically and mechanically connected via bumps 57 and the like.
[0065]
Further, a lid 54 is adhered and fixed to the upper end surface 51a of the box-shaped resin package 51 by an adhesive 58, whereby the upper opening 51b of the box-shaped resin package 51 is closed.
Further, if necessary, the stress buffering resin 56 can be permeated and cured between the semiconductor element 52, the conductor circuit 53, and the box-shaped resin package 51.
[0066]
In this case, as the adhesive 58, the same adhesive as the adhesive 46 and the adhesive 48 in the embodiment shown in FIG. 9 can be used.
In addition, as the stress buffering resin 56, a thermosetting or ultraviolet curing epoxy resin known as Underfill or Encapsulant material can be used.
Further, when a large number of semiconductor devices as shown in FIGS. 9 and 10 are manufactured, a multi-cavity manufacturing method as shown in FIG. 11 can be applied.
[0067]
That is, as shown in FIG. 11, a box-shaped package mounting plate 61 on which a plurality of box-shaped resin packages 60 are simultaneously formed is formed by injection molding or extrusion molding.
Note that a through hole 62 may be provided as a three-dimensional circuit connecting the front surface 60a and the back surface 60b of the molded body 60. By making the hole diameter of the through hole 62 slightly larger than the beam diameter, it is possible to perform penetration irradiation by multiple reflection.
[0068]
A conductor circuit is formed on the front surface 60a, the back surface 60b, and the through hole 62 of each box-shaped package 60 by the above-described method for manufacturing a circuit board of the present invention. Then, each box-shaped package 60 may be cut by the cutting portion 63 so that the through hole 62 is not broken, and divided into individual box-shaped packages 60.
In this case, a high-speed cutting machine such as a diamond cutter or a thin grindstone is used for cutting. After cutting, grinding or the like may be performed when the outer shape is adjusted.
[0069]
【The invention's effect】
As shown in the cross-sectional views of FIGS. 4 and 5, the circuit board of the present invention removes the resin on the surface of the resin molded body 12 by irradiating the surface of the resin molded body 12 with a laser beam, thereby etching the pattern. The metal powder 1 is exposed to the engraved pattern. The pattern etched and etched by selectively removing the resin by laser light irradiation in this way is formed as a recess by removing the resin, and its surface is roughened and deposited by plating. The resulting metal exhibits good adhesion to the metal powder and this roughened surface.
[0070]
Further, since the metal powder used in the present invention has a removable insulating film on its surface, it does not serve as a seed (starting point) for metal deposition in the plating process as long as the insulating film is present.
According to the circuit board and the method of manufacturing the same of the present invention, only the metal powder in the portion etched and drawn by the irradiation of the laser light can remove the insulating film, and the portion of the pattern etched and drawn by the laser light can be removed. A metal wiring can be formed with high selectivity.
[0071]
Further, by adjusting the maximum particle diameter of the metal powder used in the present invention so as to have a specific relationship with the minimum wiring width of the wiring pattern to be formed, a short circuit between the formed metal wirings may be generated. Can be prevented with high accuracy.
Further, according to the circuit board and the method of manufacturing the same of the present invention, since the precipitated metal enters the rough surface portion of the resin molded body formed by irradiating the laser beam by plating, the deposited metal enters the surface of the resin molded body. A metal film can be formed with strong adhesion, and a circuit board excellent in high-temperature stability, solder crack resistance, and chemical resistance can be obtained. Further, by using this circuit board, a semiconductor device excellent in high-temperature stability, solder crack resistance, and chemical resistance can be obtained.
[0072]
Further, according to the present invention, the plating speed and plating peel strength can be improved by treating the surface of the metal powder on the wiring pattern with, for example, palladium.
Further, in the present invention, by using a metal powder containing any one of Cu, Ni and Cr as the metal powder, a circuit board can be manufactured at a low cost, and furthermore, Since the conventional plating line can be used as it is for manufacturing, the cost required for remodeling the equipment can be reduced.
[0073]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
[0074]
Embodiment 1
An epoxy resin, a phenolic resin, a metal powder (copper powder), a filler and other additives were blended in the following proportions, and heated and kneaded at 100 ° C. with a roll to obtain a resin molded composition.
Orthocresol novolak epoxy resin: 100 parts by weight
(Product name: EOCN-1020, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 199 g / eq)
Phenol novolak resin: 45 parts by weight
(Product name: H-1, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., OH equivalent 107 g / eq)
Bromine epoxy resin: 27 parts by weight
(Brand name: BREN-S, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 285 g / eq)
Spherical fused silica: 600 parts by weight
(Trade name: FB-74, manufactured by Electrochemical Co., Ltd., average particle diameter: 30 μm)
Copper powder: 100 parts by weight
(Maximum particle diameter 10 μm, average particle diameter 5 μm, surface has an oxide film with average thickness 0.01 μm)
Silane coupling agent: 6 parts by weight
(SZ-6083, manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
2-methylimidazole: 1 part by weight
Carnauba wax: 5 parts by weight
Carbon black: 3 parts by weight
Antimony oxide (maximum particle diameter: 20 μm): 10 parts by weight
The composition for a resin molded body was subjected to heat compression molding at 180 ° C. using a press molding machine, thereby producing a 50 mm × 50 mm × 5 mm flat resin molded body.
[0075]
Next, on the horizontal surface of the plate-shaped resin molded product, there are 15 groove-shaped rough surface portions of a pseudo-pattern having a line / space width of 50 μm / 50 μm and a length of 30 mm, and a synchronous scan NC type having a rated output of 80 W. An excimer laser irradiator (using an optical system consisting of an HPL lens and a glass mask with a scale factor of 4 using a spot size of about 0.5 mm × 2.5 mm) was irradiated with laser light under the following conditions to form an etching. .
Frequency: 100Hz,
Beam scanning speed: 1000 mm / min
Depth of focus: 40 μm
Energy output: 1.2 J / cm 2 .
[0076]
The oxide film on the surface of the copper powder exposed on the surface of the pseudo pattern by immersing the resin molded body on which the pseudo pattern (wiring pattern) is etched and drawn as described above in a sulfuric acid aqueous solution having a concentration of 3% by weight at room temperature for 3 minutes. Was removed.
Next, the resin molded body was immersed in a copper sulfate-based electroless plating bath (NMK series, manufactured by Nikko Metal Plating Co., Ltd.) adjusted to a copper ion concentration of 16 g / liter at 25 ° C. for 2 hours, and plated. Electroless copper plating was performed until the thickness became about 10 μm, thereby manufacturing a circuit board.
[0077]
When the circuit board thus manufactured was visually observed, copper was selectively deposited on a portion where a pattern was formed by irradiating a laser beam. Further, as a result of conducting a continuity test between the copper wirings of the circuit board thus formed, no short circuit occurred between the formed copper wirings. When a copper powder having a maximum particle diameter of 50 μm, which is the same as the wiring pattern width, was used as the copper powder, a short circuit was likely to occur between the formed copper wirings.
[0078]
Embodiment 2
An epoxy resin, a phenol resin, a metal powder (copper powder), a filler, and other additives were blended in the following proportions, and heated and kneaded at 100 ° C. with a roll to obtain a composition for a resin substrate molded body.
Orthocresol novolak epoxy resin: 100 parts by weight
(Product name: EOCN-1020, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 199 g / eq)
Phenol novolak resin: 45 parts by weight
(Product name: H-1, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., OH equivalent 107 g / eq)
Bromine epoxy resin: 27 parts by weight
(Brand name: BREN-S, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 285 g / eq)
Spherical fused silica: 720 parts by weight
(Trade name: FB-74, manufactured by Electrochemical Co., Ltd., average particle diameter: 30 μm)
Copper powder: 105 parts by weight
(Maximum particle diameter: 10 μm, average particle diameter: 5 μm, having an oxide film with an average thickness of 0.01 μm on the surface)
Silane coupling agent: 6 parts by weight
(SZ-6083, manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
2-methylimidazole: 1 part by weight
Carnauba wax: 5 parts by weight
Carbon black: 3 parts by weight
Antimony oxide (maximum particle diameter: 20 μm): 10 parts by weight
The composition for a resin molded body was subjected to heat compression molding at 180 ° C. using a press molding machine to produce a 50 mm × 50 mm × 5 mm flat resin molded body.
[0079]
Next, the flat resin molded body was immersed in a cleaning solution containing 100 g of sodium persulfate per 1 liter of a 5% by weight sulfuric acid aqueous solution at room temperature for 30 minutes to completely remove the copper powder exposed on the surface of the resin molded body. Dissolved and removed.
Adhesion of fifteen groove-shaped rough surface portions of a pseudo pattern (wiring pattern) having a line / space width of 100 μm / 100 μm and a length of 30 mm on a horizontal surface of the resin molded body pretreated as described above and a resin for plating A line of 10 mm in width and 30 mm in length for intensity measurement is a synchronous scan NC type excimer laser irradiator with a rated output of 80 W (a spot size of about 0.5 mm x 2.5 mm, an HPL lens, and a glass mask with a magnification of 4). An optical system was used) to irradiate a laser beam under the following conditions to perform etching.
Frequency: 100Hz,
Beam scanning speed: 1000 mm / min
Depth of focus: 40 μm
Energy output: 1.2 J / cm 2 .
[0080]
Next, the resin molded body was immersed in a 3% by weight aqueous sulfuric acid solution at room temperature for 3 minutes to remove an oxide film on the surface of the copper powder exposed on the surface of the pattern.
After removing the oxide film on the surface of the copper powder in the pattern in this manner, a copper sulfate-based electroless plating bath having a copper ion concentration adjusted to 16 g / liter (Nikko Metal Plating Co., Ltd.) (NMK series) at 25 ° C. for 2 hours, and electroless copper plating was performed until the plating thickness became about 10 μm, thereby producing a circuit board.
[0081]
The resin molded body (circuit board) on which copper wiring was formed by electroless plating as described above was washed with water and dried.
Visual observation of the circuit board manufactured in this manner revealed that copper was selectively deposited on the portion where the wiring pattern was formed by irradiating laser light, and that copper was deposited on other portions of the resin molded product. Did not. Further, as a result of conducting a continuity test between the copper wirings of the circuit board thus formed, no short circuit occurred between the formed copper wirings. In addition, when washing with a sulfuric acid aqueous solution containing sodium persulfate was not performed before laser light irradiation, a small amount of copper deposition was sometimes observed in portions not irradiated with laser light.
[0082]
As a result of measuring the adhesion strength of the copper wiring formed as described above to the substrate by peeling the plating layer from the substrate in the direction of 90 °, the peel strength was about 0.1 N / mm.
[0083]
Embodiment 3
An epoxy resin, a phenolic resin, a metal powder (copper powder), a filler and other additives were blended in the following proportions, and heated and kneaded at 100 ° C. with a roll to obtain a resin molded composition.
Orthocresol novolak epoxy resin: 100 parts by weight
(Product name: EOCN-1020, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 199 g / eq)
Phenol novolak resin: 45 parts by weight
(Product name: H-1, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., OH equivalent 107 g / eq)
Bromine epoxy resin: 27 parts by weight
(Brand name: BREN-S, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 285 g / eq)
Spherical fused silica: 720 parts by weight
(Trade name: FB-74, manufactured by Electrochemical Co., Ltd., average particle diameter: 30 μm)
Copper powder: 105 parts by weight
(Maximum particle diameter: 10 μm, average particle diameter: 5 μm, surface has an oxide film with an average thickness of 0.01 μm)
Silane coupling agent: 6 parts by weight
(SZ-6083, manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
2-methylimidazole: 1 part by weight
Carnauba wax: 5 parts by weight
Carbon black: 3 parts by weight
Antimony oxide (maximum particle diameter: 20 μm): 10 parts by weight
The composition for a resin molded body was subjected to heat compression molding at 180 ° C. using a press molding machine to produce a 50 mm × 50 mm × 5 mm flat resin molded body.
[0084]
Next, the flat resin molded body was immersed in a cleaning solution containing 100 g of sodium persulfate per 1 liter of a 5% by weight sulfuric acid aqueous solution at room temperature for 30 minutes to completely remove the copper powder exposed on the surface of the resin molded body. Dissolved and removed.
On the horizontal surface of the resin molded product thus pretreated, fifteen groove-shaped rough surface portions of a pseudo-pattern having a width of line / space = 100 μm / 100 μm and a length of 30 mm and for measuring the adhesion strength to the plating resin were used. A synchronous scan NC excimer laser irradiator with a rated output of 80 W for a line with a width of 10 mm and a length of 30 mm (uses an optical system consisting of an HPL lens and a glass mask with a scale factor of 4). ), Etching was performed by irradiating a laser beam under the following conditions.
Frequency: 100Hz,
Beam scanning speed: 1000 mm / min
Depth of focus: 40 μm
Energy output: 1.2 J / cm 2 .
[0085]
Next, the resin molded body was immersed in a 3% by weight sulfuric acid aqueous solution at room temperature for 3 minutes to remove an oxide film on the surface of the copper powder exposed in the pattern.
Next, this resin molded body was treated with palladium chloride (PdCl). 2 ) In a palladium chloride electroless plating bath prepared to contain 0.25 g / liter at a concentration of 35 ° C. for 1 minute to make the surface of the copper powder on the surface of the wiring pattern have an average thickness of 0.001 μm. Of palladium.
[0086]
The resin molded body treated as described above was placed in a copper sulfate-based electroless plating bath (manufactured by Nikko Metal Plating Co., Ltd., NMK series) adjusted to a copper ion concentration of 16 g / liter at 25 ° C. It was immersed for 2 hours, and subjected to electroless copper plating until the plating thickness became about 10 μm, thereby producing a circuit board.
Visual observation of the circuit board manufactured in this manner revealed that copper was selectively deposited on the portion where the pattern was formed by irradiating the laser beam. In addition, as a result of conducting a continuity test between the copper wirings of the circuit board thus formed, no short circuit occurred between the formed copper wirings.
[0087]
As a result of measuring the adhesion strength of the copper wiring formed as described above to the substrate by peeling the plating layer from the substrate in the direction of 90 °, the peel strength was 0.3 N / mm.
[0088]
Embodiment 4
An epoxy resin, a phenol resin, a metal powder (copper powder), a filler, and other additives were blended in the following proportions, and heated and kneaded at 100 ° C. with a roll to obtain a resin molded composition.
Orthocresol novolak epoxy resin: 100 parts by weight
(Product name: EOCN-1020, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 199 g / eq)
Phenol novolak resin: 45 parts by weight
(Product name: H-1, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd., OH equivalent 107 g / eq)
Bromine epoxy resin: 27 parts by weight
(Brand name: BREN-S, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., epoxy equivalent: 285 g / eq)
Spherical fused silica: 720 parts by weight
(Product name: FB-74, manufactured by Denki Kagaku Co., Ltd., average particle size 30 μm)
Copper powder: 150 parts by weight
(Maximum particle diameter: 10 μm, average particle diameter: 5 μm, surface has an oxide film with an average thickness of 0.01 μm)
Silane coupling agent: 6 parts by weight
(SZ-6083, manufactured by Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.)
2-methylimidazole: 1 part by weight
Carnauba wax: 5 parts by weight
Carbon black: 3 parts by weight
Antimony oxide (maximum particle diameter: 20 μm): 10 parts by weight
The composition for a resin molded body was subjected to heat compression molding at 180 ° C. using a press molding machine to produce a 50 mm × 50 mm × 5 mm flat resin molded body.
[0089]
Next, the flat resin molded body was immersed in a cleaning solution containing 100 g of sodium persulfate per 1 liter of a 5% by weight sulfuric acid aqueous solution at room temperature for 30 minutes to completely remove the copper powder exposed on the surface of the resin molded body. Dissolved and removed.
On the horizontal surface of the resin molded body pretreated in this way, a comb-shaped electrode pattern (A pattern) of IPC having a line / space width of 165 μm / 165 μm was rated at 80 W and a synchronous scan NC excimer laser irradiator (spot) was used. Using an optical system having a size of about 0.5 mm × 2.5 mm, an HPL lens, and a glass mask with a multiple of 4), laser light was irradiated under the following conditions to form an etching.
Frequency: 100Hz,
Beam scanning speed: 1000 mm / min
Depth of focus: 40 μm
Energy output: 1.2 J / cm 2 .
[0090]
Next, the resin molded body was immersed in a 3% by weight aqueous solution of sulfuric acid at room temperature for 3 minutes to remove an oxide film on the surface of the copper powder exposed on the wiring pattern.
The resin molded body thus obtained was immersed in a copper sulfate-based electroless plating bath (NMK series, manufactured by Nikko Metal Plating Co., Ltd.) adjusted to a copper ion concentration of 16 g / liter for 2 hours at 25 ° C. Electroless copper plating was performed until the plating thickness became about 10 μm to manufacture a circuit board.
[0091]
Visual observation of the circuit board manufactured in this manner revealed that copper was selectively deposited on the portion where the pattern was formed by irradiating the laser beam.
A DC voltage of 50 V was continuously applied to the comb-shaped electrodes formed on the circuit board under the conditions of a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%, and a change with time of the electric resistance between the electrodes was measured. Table 1 shows the results.
[0092]
[Comparative Example 1]
A circuit board was manufactured in the same manner as in Example 4, except that a copper powder having no oxide film formed thereon was used instead of the copper powder having an oxide film formed on the surface.
A DC voltage of 50 V was continuously applied to the comb-shaped electrodes of the circuit board manufactured as described above under the conditions of a temperature of 85 ° C. and a humidity of 85%, and a change with time of the electric resistance between the electrodes was measured. Table 1 shows the results.
[0093]
[Table 1]
Figure 2004146763
[0094]
As shown in Table 1 above, from the results of Example 4 and Comparative Example 1, the wiring pattern formed using the metal powder having no insulating film on the surface shows that the resistance value between the wiring patterns is longer than the time. It was found to decrease over time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a metal powder having an insulating film on a surface used in the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a principle diagram illustrating laser light irradiation when manufacturing a circuit board of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a state of a metal powder having an insulating film on a surface of a wiring pattern formed by irradiation with a laser beam.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a state where the metal powder in such a pattern is activated.
FIG. 5 is an example of a cross section of a circuit board in which metal wiring is formed by selectively depositing metal by plating on a wiring pattern etched and drawn by irradiating laser light as described above. It is sectional drawing which shows typically.
FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a metal wiring portion formed in this manner in an enlarged manner.
FIG. 7 is a partially enlarged perspective view showing an embodiment in which the circuit board manufacturing method of the present invention is applied to a box-shaped resin molded product.
FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view showing an embodiment in which the circuit board manufacturing method of the present invention is applied to through holes of a resin molded body.
FIG. 9 is a sectional view of an embodiment of a surface-mount type semiconductor device using the circuit board of the present invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of another surface-mount type semiconductor device using the circuit board of the present invention.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device illustrating a state in which a large number of circuit boards of the present invention are manufactured at one time.
[Explanation of symbols]
1 ... metal powder
2 ... core material
3 ... insulating film
4 ... metal wiring
10 Circuit board
12 ・ ・ ・ Resin molding
12a ... flat part
12b ... inclined side surface
12c ... flat part
12d ... back side
14 ・ ・ ・ Rough surface
18 ... line
20 ... groove
30 ・ ・ ・ through hole
40 ··· Semiconductor device
41a ・ ・ ・ Top surface
41b ... upper opening
41 ・ ・ ・ Box type resin package
42 ··· Semiconductor element
43 ... conductor circuit
43a ··· Planar circuit
43b ... three-dimensional circuit
44 ... lid
45 ... recess
46, 48 ・ ・ ・ Adhesive
47 ··· Bonding wire
50 Semiconductor device
51a ... upper end surface
51b ... upper opening
51 ... box-shaped resin package
52 ··· Semiconductor element
53 ··· Conductor circuit
54 ... lid
55 ... recess
56 ・ ・ ・ Stress buffering resin
57 ・ ・ ・ Bump
58 ··· Adhesive
60 ... box-shaped resin package
60a ... surface
60b ... back side
61 ・ ・ ・ Box-type package mounting plate
62 ・ ・ ・ through hole
63 ··· Cutting part
B: width between wires
B mim ... Minimum wiring width
D max ... Maximum particle size
L w ... Width of metal wiring
L: scanning distance
p: Irradiation pitch
q: Scan line position interval
D: Maximum depth of the depression
W: maximum width of the depression
X: scanning direction
θ: Inclination angle

Claims (12)

除去可能な絶縁膜を表面に有する金属粉末を含有する樹脂成形体と、該樹脂成形体へのレーザ光照射により食刻されたパターン中の絶縁膜除去金属粒子を種としてメッキ処理により析出させた金属により形成された金属配線とを有することを特徴とする回路基板。A resin molded body containing a metal powder having a removable insulating film on its surface, and a metal oxide particle in a pattern etched by irradiating the resin molded body with laser light was deposited as a seed to be deposited by plating. A circuit board comprising: a metal wiring formed of a metal. 前記レーザ光の照射により食刻されたパターン中に露出した金属粒子の表面の絶縁膜が、樹脂成形体を形成する樹脂を溶解せず該絶縁膜を選択的に除去可能な薬剤との接触により除去されていることを特徴とする請求項第1項記載の回路基板。The insulating film on the surface of the metal particles exposed in the pattern etched by the irradiation of the laser beam is brought into contact with an agent capable of selectively removing the insulating film without dissolving the resin forming the resin molded body. The circuit board according to claim 1, wherein the circuit board has been removed. 前記除去可能な絶縁膜を表面に有する金属粉末が、表面に絶縁膜を有するd−遷移金属粉末であることを特徴とする請求項第1項記載の回路基板。2. The circuit board according to claim 1, wherein the metal powder having a removable insulating film on its surface is a d-transition metal powder having an insulating film on its surface. 前記d−遷移金属が、銅、ニッケルおよびクロムよりなる群から選ばれる少なくとも一種類の金属であることを特徴とする請求項第3項記載の回路基板。The circuit board according to claim 3, wherein the d-transition metal is at least one metal selected from the group consisting of copper, nickel, and chromium. 前記パターン中の絶縁膜除去金属粒子が、メッキ処理される前に、活性化処理されていることを特徴とする請求項第4項記載の回路基板。5. The circuit board according to claim 4, wherein the insulating film-removed metal particles in the pattern are activated before being plated. 前記除去可能な絶縁膜を表面に有する金属粉末の最大粒子径が、形成された配線パターン中における配線間の最小幅よりも小さいことを特徴とする請求項第1項記載の回路基板。2. The circuit board according to claim 1, wherein a maximum particle diameter of the metal powder having the removable insulating film on the surface is smaller than a minimum width between wirings in the formed wiring pattern. 前記樹脂成形体が、レーザ光照射前に、該樹脂成形体を形成する樹脂は溶解せず前記金属粉末を溶解する除去液で処理されたものであることを特徴とする請求項第1項記載の回路基板。2. The resin molded body according to claim 1, wherein, prior to laser beam irradiation, the resin forming the resin molded body is treated with a removing solution that dissolves the metal powder without dissolving the resin forming the resin molded body. Circuit board. 除去可能な絶縁膜を表面に有する金属粉末とレーザ光により加工可能な樹脂からなる樹脂組成物を用いて樹脂成形体を製造し、次いで、該樹脂成形体にレーザ光を照射して所望のパターンを食刻し、該形成されたパターン中の金属粉末の絶縁膜を選択的に除去した後、メッキ処理により該絶縁膜が除去された金属粉末を種として金属を析出成長させて金属配線を形成することを特徴とする回路基板の製造方法。A resin molded body is manufactured using a metal powder having a removable insulating film on its surface and a resin composition composed of a resin that can be processed by laser light, and then the resin molded body is irradiated with laser light to obtain a desired pattern. After selectively removing the insulating film of the metal powder in the formed pattern, a metal is formed by depositing and growing metal using the metal powder from which the insulating film has been removed by plating as a seed. A method of manufacturing a circuit board. 前記樹脂成形体にレーザ光を照射する前に、該樹脂成形体を、樹脂を溶解しない前記金属粉末の除去液で処理して、樹脂成形体の表面にある金属粉末を除去することを特徴とする請求項第8項記載の回路基板の製造方法。Before irradiating the resin molded body with a laser beam, the resin molded body is treated with a removing solution of the metal powder that does not dissolve the resin to remove the metal powder on the surface of the resin molded body. The method for manufacturing a circuit board according to claim 8. 前記樹脂成形体に食刻したパターン中の絶縁膜を選択的に除去して絶縁膜が除去された金属粒子を活性化処理した後、メッキ処理により活性化処理された金属粉末を種として金属を析出成長させて金属配線を形成することを特徴とする請求項第8項記載の回路基板の製造方法。After selectively removing the insulating film in the pattern etched on the resin molded body and activating the metal particles from which the insulating film has been removed, the metal is activated using the metal powder activated by plating as a seed. 9. The method according to claim 8, wherein the metal wiring is formed by deposition and growth. 前記除去可能な絶縁膜を表面に有する金属粉末が、表面に絶縁膜を有するd−遷移金属粉末であることを特徴とする請求項第8項記載の回路基板の製造方法。9. The method according to claim 8, wherein the metal powder having a removable insulating film on its surface is a d-transition metal powder having an insulating film on its surface. 前記d−遷移金属が、銅、ニッケルおよびクロムよりなる群から選ばれる少なくとも一種類の金属であることを特徴とする請求項第11項記載の回路基板の製造方法。The method according to claim 11, wherein the d-transition metal is at least one metal selected from the group consisting of copper, nickel, and chromium.
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