JP4637389B2

JP4637389B2 - 多層配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP4637389B2
Application number: JP2001086031A
Authority: JP
Inventors: 孝之禰占
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002290033A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層配線基板の製造方法に関し、特に配線回路層やビアホール導体の位置精度の高い多層配線基板を製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より、有機樹脂を絶縁基板成分とする多層プリント配線基板が多用されているが、このようなプリント配線基板を作製するには、例えば、所定の絶縁シートに金属箔を貼りつけた後、この金属箔の表面にレジスト塗布／露光／現像／エッチング処理して配線回路層を形成した後、それらを位置決めしながら積層し、熱硬化温度に加熱して作製される。
【０００３】
この時、配線回路層を形成した絶縁シートは高い精度にて位置決めすることが必要となる。そこで、従来より位置決めの方法としては、図３に示すように、配線回路層３０を形成した絶縁シート３１やプリプレグの端部に位置決め用基準孔３２を形成し、この位置決め用基準孔３２に基準ピン３３を通した状態で、積層することによって、各絶縁シートやプリプレグ間の位置決めを行っている。
【０００４】
また、最近は、配線の高密度化に対して従来の基準ピン３３による位置決めには限界があるために、絶縁シート３１に画像認識できるマークを形成し、このマークを用いて位置決めを行うことも検討されている。その場合、位置決めマークの数が多いほど位置精度が高くなるが、位置決めマークの数に応じてＣＣＤの数も増加したり、画像処理に時間を要することから、一般には、基板の対角上に設けられた２点の位置決めマークを利用して位置決めを行うことが提案されている（特開２０００−２０１０００号参照、特開２０００−１８８４８３号）。
【０００５】
また、多層プリント配線基板を製造するにあたり、転写シート表面に金属箔をエッチング処理して作製され配線回路層を絶縁シート表面に転写して形成し、配線回路層を形成した絶縁シートを位置決めして積層することも行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の位置決め方法のうち、基準ピン３３に絶縁シート３１の基準孔３２を通して順次積み上げていく従来の位置決め方法の場合、基準孔３２を基準ピン３３に通すために基準孔３２を基準ピン３３の径よりも大きく形成する必要があるために、高精度の位置決めには限定があった。また、位置決め用の基準孔３２を開ける工程と層間接続用の貫通孔を加工する工程が別々であるため、位置決め精度に各々の加工位置精度が加算されるなどの問題もあった。
【０００７】
また、画像認識を用いた位置決め方法で転写法によって配線回路層を形成する場合、転写シートに位置決めマークを形成し、絶縁シートに形成された位置決めマークとを整合させることによって位置決めを行うが、この絶縁シートのマークに位置決めされた配線回路層の位置決めマークを用いて絶縁シート同士の位置決めを行った場合、絶縁シートと配線回路層の位置決め誤差が絶縁シート間の位置決めに加算されてしまう結果、高い位置決め精度が得られないという問題があった。
【０００８】
従って、本発明は、転写法によって配線回路層を形成する多層配線基板の製造方法において、位置精度の高い多層配線基板を製造するための製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記のような課題について鋭意検討した結果、絶縁シートと配線回路層との位置決めと、絶縁シート間の位置決めを異なる位置決めマークに基づき行うことによって、位置決め誤差が加算されることなく、高い位置決め精度が達成できることを見いだし、本発明に至った。
【００１０】
即ち、本発明の多層配線基板の製造方法は、（ａ）熱硬化性樹脂を含む絶縁シートの周囲の異なる箇所に、第１および第２の位置決めマークを設ける工程と、（ｂ）転写シートの表面に金属箔からなる配線回路層を形成するとともに、前記転写シート上に前記配線回路層と同時に第３の位置決め用マークを形成する工程と、（ｃ）前記絶縁シートに、転写シートの配線回路層を前記第１の位置決めマークと前記第３の位置決めマークとを用いて位置決めして積層、圧着後、転写シートを剥がすことによって、前記絶縁シートの表面に配線回路層を転写する工程と、
（ｄ）前記配線回路層が形成された複数の絶縁シートを前記第２の位置決めマークによって位置決めして積層後、熱硬化する工程と、を具備するものである。
【００１１】
前記（ｂ）工程において、転写シート上に前記配線回路層と同時に第３の位置決め用マークを形成することによって配線回路層と第３の位置決め用マークとの位置精度を高めることができ、前記（ｃ）工程の位置決めを前記第１の位置決めマークと前記第３の位置決めマークを用いて行うことによって、配線回路層を絶縁シートに対して高い位置精度で形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明における多層配線基板の製造方法を図１の工程図に基づき説明する。図１において、まず、熱硬化性樹脂を含有する絶縁シート１を準備し、この絶縁シート１に対して、ビアホール導体形成のための貫通孔２を打ち抜き法やレーザー加工、プラズマエッチング等によって形成する（ａ）。このとき、貫通孔２の加工と同時に、絶縁シート１の異なる位置に２組の位置決めマーク用貫通孔３ａ、３ｂの加工を行う。この貫通孔２の形成と、位置決めマーク用貫通孔３ａ、３ｂとを同時に行うことによって、ビアホール導体の位置と位置決めマークとの位置ずれを非常に小さくすることができる。そして、この貫通孔２、あるいは貫通孔２と位置決めマーク用貫通孔３ａ、３ｂの両方に、導体ペーストを充填してビアホール導体４および位置決めマーク５ａ、５ｂを形成する（ｂ）。
【００１４】
ここで、絶縁シート１に形成する位置決めマーク５ａ、５ｂの形状は、ＮＣパンチャーのピンや、レーザー加工で加工できる形状を考慮すると円形、四角形がよい。加工性からいえば円形が最も簡単で良い。また、位置決めマーク５ａ、５ｂの大きさは、画像認識装置が容易に且つ明確に認識できる大きさがよく、特に０．０００１〜１ｍｍ²の面積を有する形状がよい。これは、０．０００１ｍｍ²より面積が小さいと、ＣＣＤカメラのレンズの倍率が低い場合に認識できず、倍率をあげると画像処理で認識できるが、カメラが認識できるエリアが狭くなり、カメラの認識エリアからすぐはずれてしまうことが多くなり作業性が悪く、１ｍｍ²より大きいと、画像処理による位置ずれ精度が低くなる。
【００１５】
また、位置決めマーク５ａ、５ｂの形成位置は、図２の平面図に示すように、絶縁シート１における製品化に寄与する部分（以下、単に製品領域Ｓという。）の外側がよい。製品領域Sの外側に形成された位置決めマーク５ａ、５ｂで位置決めすることによって、位置決めマーク５ａ、５ｂ間に位置する製品領域Ｓ内の位置精度は位置決めマーク５ａ、５ｂの位置精度よりもよくなることになる。製品の位置精度を保証するためには、位置決めマーク５ａ、５ｂはできる限り製品領域の外側にある方が良い。
【００１６】
また、Ｘ及びＹ方向の位置精度を考えると、製品領域の外側の中でも、製品領域外側の４隅（図２の位置決めマークエリアＰ）に位置決めマークを設置するのが位置決め精度上最も良い。位置決めマークの位置が製品領域の外側であっても、この４隅以外の場所では、ＸあるいはＹ方向どちらかの位置精度が著しく低下するおそれがある。
【００１７】
また、位置決めマーク５ａを用いた位置決めを画像認識装置を用いて行う場合、使用する位置決めマーク５ａは、絶縁シート１の少なくとも４隅に形成され、画像認識にあたっては４隅に形成された、３箇所以上のマークを用いて位置決めを行うのがよい。
【００１８】
通常、位置決めには基板の対角線上の２点を用いるが、絶縁シート１と配線回路層７の加工精度に多少のずれがある場合、位置決めに用いた２点の対角線上の位置精度はよいが、それ以外の場所における位置精度がきわめて悪くなり、位置精度が製品領域内で不均一となって歩留まりが大きく低下する。
【００１９】
製品領域内で、どこの場所でも同じ位置精度を確保するには３箇所以上で位置決めを行う必要がある。位置決めマークの形成箇所の数が増えるほど、位置精度は均一になっていくが、その分画像処理の時間やＣＣＤカメラの設置台数が増えるため、コストが増え、タクトタイムが大きくなる。位置決めマークの形成箇所は、位置精度、コスト、タクトタイムを考慮し４箇所が最もよい。
【００２０】
位置決めマークは、形成した貫通孔３ａ、３ｂを読み取ってもよいが、絶縁シート１に加熱加圧をかける場合、貫通孔３ａ、３ｂが変形するおそれがあるので、この貫通孔３ａ、３ｂにもビアホール導体用貫通孔２と同様に導体ペーストを充填するのがよい。また、導体ペーストを充填した位置決めマークが画像認識しにくい場合は、絶縁シート１と色別するために、導体ペースト以外に、着色した絶縁ペーストや導体ペーストを充填してもよい。
【００２１】
つぎに、上記絶縁シート１の表面に配線回路層７を形成する。この配線回路層７の形成は、転写シート６の表面に金属箔を接着した後、レジスト印刷／エッチング等によって配線回路層７の鏡像パターンを形成する（ｃ）。このとき、配線回路層７形成と同時に、転写シート６の表面に位置決めマーク５ｃの形成を行う。この転写シート６上で配線回路層７と位置決めマーク５ｃとを同時に形成することによって両者の位置ずれがなくなり、位置決め精度が向上する。
【００２２】
また、この転写法による配線回路層７の形成は、絶縁シート１の形成と配線回路層７との形成を同時平行に進めることができるために、工程の短縮化を図ることもできる。
【００２３】
そして、この配線回路層７および位置決め用マーク５ｃを形成した転写シート６を絶縁シート１に位置決めしながら、積層、圧着した後、転写シート６を剥離することによって配線回路層７を精度よく絶縁シート１の表面に転写する。
【００２４】
絶縁シート１と配線回路層７の位置決めには、絶縁シート１側の位置決めマーク５ａと転写シート６の配線回路層７の位置決めマーク５ｃを用いて行う。つまり、絶縁シート１を画像認識し、絶縁シート１側のマーク５ａと転写シート６側の位置決めマーク５ｃとが整合するように転写シート６、あるいは絶縁シート１をＸ−Ｙ方向に移動させて、マークが整合したところで、転写シート６を絶縁シート１に積層圧着する。この時、０．５ＭＧＰａ以上、８０〜１５０℃の条件で積層圧着を行う（ｄ）。その後、転写シート６を剥離することによって、配線回路層７を絶縁シート１に対して精度よく転写した配線シートａを作製することができる（ｅ）。
【００２５】
次に、上記のようにして作製した複数の配線シートａ、ｂ、ｃを位置決めして積層する。この時、各配線シートａ、ｂ、ｃに形成された位置決めマーク５ｂを用いて位置決めを行う（ｇ）。
【００２６】
この配線シートａ、ｂ、ｃの積層時の位置決めには、位置決めマーク５ｃを用いることも可能であるが、位置決め機の位置決め精度に△ｘの誤差が存在する場合、位置決めマーク５ａ、５ｃを用いて積層された絶縁シート１と配線回路層７の間には△ｘの位置ずれを含んでいることになる。従って、この△ｘの位置ずれを含む位置決めマーク５ｃを基準にして、配線シートａ、ｂ、ｃ同士を積層すると、上記の位置ずれが加味され、単純には２△ｘの位置ずれが生じていることになる。
【００２７】
これに対して、本発明によれば、位置決めマーク５ｂを用いることによって、絶縁シート１と配線回路層７に生じている△ｘの位置ずれが、加味されることがないために、配線シートａ、ｂ、ｃ間の位置ずれを△ｘに抑えることができる。
【００２８】
本発明によれば、上記のようにして、作製した複数の配線シートａ、ｂ、ｃを上記位置決めマーク５ｂを基準に位置決めを行い、積層圧着した後、１５０〜３００℃の硬化温度で加熱して絶縁シートの有機樹脂を完全に硬化させる。その後、適宜製品領域以外の部分を切り離すことによって、多層配線基板Ａを作製することができる（ｇ）。
【００２９】
上記の本発明の製造方法において用いられる絶縁シート１は、熱硬化性樹脂を含むもので、例えば、熱硬化性樹脂、または熱硬化性樹脂と無機質フィラーからなる組成物を混練機や３本ロールなどの手段によって十分に混合し、これを圧延法、押し出し法、射出法、ドクターブレード法などによってシート状に成形した後、有機樹脂を半硬化したシートを用いる。半硬化には、完全固化するに十分な温度よりもやや低い温度に加熱すればよい。また、市販のプリプレグを使用してもよい。
【００３０】
また、無機質フィラーとしては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ等が好適であり、フィラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末が用いられる。この無機質フィラーは、有機樹脂：無機質フィラーの体積比率で７０：３０〜２０：８０の比率で範囲で混合される。
【００３１】
この絶縁シートを構成する有機樹脂としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミノビスマレイミド等の樹脂が望ましい。絶縁シートの厚みは、１０〜３００μｍ、特に４０〜１００μｍであることが望ましい。
【００３２】
また、貫通孔２内に充填する導体ペーストは、金属粉末にエポキシ、セルロース等の樹脂成分を添加し、酢酸ブチルなどの溶媒によって混練したものが使用され、導体ペースト中に配合される金属粉末としては、銅、アルミニウム、銀、金のうちの少なくとも１種の低抵抗金属からなることが望ましい。所望によっては、ホール内に充填後に、６０〜１４０℃で加熱処理を行い、ペースト中の溶媒および樹脂分を分解、揮散除去することもできる。さらに、配線回路層７は、銅、アルミニウムなどの金属が好適に用いられる。
【００３３】
【実施例】
熱硬化型ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂を含むスラリーをガラス織布に含浸させた後、乾燥させたプリプレグを準備した。なお、含有比率は、ＰＰＥ樹脂５０体積％、ガラス織布５０体積％とした。そして、このプリプレグに炭酸ガスレーザーで直径０．１ｍｍの貫通孔を形成し、同時に直径０．１ｍｍの配線回路層を転写する時に使用する転写時位置決めマーク用貫通孔を、製品領域の外側４隅に４点加工した。また、配線シート積層用の積層時位置決めマーク用貫通孔も同様に製品領域の外側４隅に４点加工した。そして、各貫通孔には、銀をメッキした銅粉末を含む銅ペーストをそれぞれ充填して配線間接続用のビアホール導体とともに、転写時位置決めマークａと、積層時位置決めマークｂを形成した。
【００３４】
一方、ＰＥＴ樹脂からなる転写シート上に、接着剤で厚さ１２μｍの銅箔を接着し、銅箔上に回路形成用のレジストを貼り、露光／現像／エッチングを行い、鏡像の配線回路層を形成した。また、同時に、製品領域の外側４隅に銅箔からなる４点の配線回路層側位置決めマークｃを形成した。
【００３５】
まず、プリプレグと配線回路層を４点の転写時位置決めマークａと配線回路層側位置決めマークｃを用いて画像認識によって位置決めを行い積層し、１３０℃、１０分で加熱加圧した後、転写シートを剥離して配線回路層を絶縁シートに転写し配線シートを作製した。
【００３６】
次に、上記と全く同様にして作製した３層の配線シートを各絶縁シートに形成した積層用位置決めマークｂによって画像認識装置を用いて位置合わせして積層し、３ＭＰａ、２００℃、１時間で加熱し、多層プリント配線基板を作製した。
【００３７】
作製した多層配線基板に対して、製品領域における層の異なる配線パターンの設計寸法に対する位置ずれを測定した結果、最大でも１０μｍと非常に寸法精度に優れたものであった。
【００３８】
一方、比較例１として、上記と全く同様にして作製した３層の配線シートを各絶縁シートに形成した位置決めマークａによって画像認識装置を用いて位置合わせする以外は全く同様にして多層プリント配線基板を作製した結果、最大で２０μｍの寸法のずれが認められた。
【００３９】
また、比較例２として、絶縁シートに直径が５ｍｍの位置決め用貫通孔を形成し、また転写シートにも同様の貫通孔を形成し、基準ピンを用いて位置合わせを行い、配線回路層の転写／配線シートの積層を行う以外は上記と全く同様にして多層配線基板を作製した結果、最大で１００μｍの寸法のずれが認められた。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の多層配線基板によれば、位置決め精度を高めることができ、製品歩留まりを高め、製品コストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の製造方法を説明するための工程図である。
【図２】本発明における位置決めマークの形成箇所を説明するための平面図である。
【図３】従来の多層配線基板の位置決め方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１絶縁シート
２、３ａ、３ｂ貫通孔
４ビアホール導体
５ａ、５ｂ、５ｃ位置決めマーク
６転写シート
７配線回路層
ａ、ｂ、ｃ配線シート
Ａ多層配線基板

Claims

（ａ）熱硬化性樹脂を含む絶縁シートの周囲の異なる箇所に、第１および第２の位置決めマークを設ける工程と、
（ｂ）転写シートの表面に金属箔からなる配線回路層を形成するとともに、前記転写シート上に前記配線回路層と同時に第３の位置決め用マークを形成する工程と、
（ｃ）前記絶縁シートに、転写シートの配線回路層を前記第１の位置決めマークと前記第３の位置決めマークとを用いて位置決めして積層、圧着後、転写シートを剥がすことによって、前記絶縁シートの表面に配線回路層を転写する工程と、
（ｄ）前記配線回路層が形成された複数の絶縁シートを前記第２の位置決めマークによって位置決めして積層後、熱硬化する工程と、を具備する多層配線基板の製造方法。
前記（ａ）工程において、前記絶縁シートに第１および第２の位置決めマーク用貫通孔とビアホール導体用貫通孔とを含む複数の貫通孔を同時に形成し、該複数の貫通孔内に金属粉末を含む導体ペーストを充填することによって、前記第１および第２の位置決めマークとビアホール導体とを形成し、
前記（ｃ）工程において、前記絶縁シートの表面に前記配線回路層を転写することによって、該配線回路層と前記ビアホール導体とを接続することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
前記（ｃ）工程において、前記絶縁シートに、前記第１の位置決めマークと前記第３の位置決めマークとを整合させることによって前記転写シートの前記配線回路層を位置決めし、前記配線回路層の転写と同時に、前記絶縁シートの表面に前記第３の位置決め用マークを転写することを特徴とする請求項２記載の多層配線基板の製造方法。
前記（ｄ）工程において、前記複数の絶縁シートを、前記第２の位置決めマーク同士を整合させることによって位置決めすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか記載の多層配線基板の製造方法。