JP5152601B2 - 薄板状物品を用いた接続基板の製造方法と多層配線板の製造方法 - Google Patents
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(1)少なくとも、接続導体となる第1の金属層と、その第1の金属層と除去条件の異なる第2の金属層からなる複合金属層の、第1の金属層を選択的に除去し、2層以上の導体回路の接続する箇所にのみ接続用導体を形成し、その接続用導体を埋めるように絶縁樹脂層を形成した薄板状物品を、剛性の高い支持基板の表面に、粘着性を有する樹脂層を形成し、その樹脂層に薄板状物品を貼り合わせ、接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨する工程と、薄板状物品から支持基板を分離する工程とを有する接続基板の製造方法。
(2)接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第2の金属層を選択的に除去し、導体回路を形成する工程を有する(1)に記載の接続基板の製造方法。
(3)接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第2の金属層を全て除去する工程を有する(1)に記載の接続基板の製造方法。
(4)複合金属層が、第1の金属層と第2の金属層とさらに第3の金属層からなるものであり、第3の金属層が第2の金属層側に形成されており、第2の金属層と第3の金属層の除去条件が異なるものを用いる(1)に記載の接続基板の製造方法。
(5)接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第3の金属層を選択的に除去し、導体回路を形成する工程を有する(4)に記載の接続基板の製造方法。
(6)接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第3の金属層を全て除去する工程を有する(4)に記載の接続基板の製造方法。
(7)第3の金属層を除去した後に、露出した第2の金属層を除去する(5)または(6)に記載の接続基板の製造方法。
(8)接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に、導体を追加形成する工程を有する(1)〜(7)のうちいずれかに記載した接続基板の製造方法。
(9)接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に、金属皮膜を形成する工程を有する(1)〜(8)のうちいずれかに記載の接続基板の製造方法であって、前記金属皮膜が、金、白金、プラチナ、ニッケル、これらの金属を1種以上含む合金のいずれかからなるものである、接続基板の製造方法。
(10)(1)〜(9)のうちいずれかに記載の方法を用いて作製した接続基板の接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に、接着絶縁層と金属箔を重ね、加熱・加圧にして積層一体化する工程を有する多層配線板の製造方法。
(11)接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に、接着絶縁層と導体回路を有する外層基板を重ね、加熱・加圧して積層一体化する工程を有する(10)に記載の多層配線板の製造方法。
(12)外層基板に、絶縁層の一方の面に導体回路を有し、他方の面に金属箔を有する基板を用いる(11)に記載の多層配線板の製造方法。
(13)外層基板に、絶縁層の両面に導体回路を有する基板を用いる(11)に記載の多層配線板の製造方法。
(14)外層基板に、両面の導体を接続するバイアホールを有する基板を用いる(11)〜(13)のうちいずれかに記載の多層配線板の製造方法。
(15)外層基板に、基板の内部に内層回路を有する基板を用いる(13)に記載の多層配線板の製造方法。
(16)接着絶縁層に、シリコーン変性ポリアミドイミドを用いる(10)〜(15)のうちいずれかに記載の多層配線板の製造方法。
(1−1)のシロキサン結合を有するジイミドジカルボン酸を含むジイミドジカルボン酸には、次の化合物がある。シロキサン結合を有するジイミドジカルボン酸以外のジイミドジカルボン酸のうちイミド基を連結する2価の残基が芳香族ジイミドジカルボン酸の例として、
シロキサン結合を有するジイミドジカルボン酸及びそれ以外のジイミドジカルボン酸は、それぞれ、シロキサン結合を有するジアミン化合物及びこれ以外のジアミンと無水トリメリット酸を反応させて得ることができる。シロキサン結合を有するジイミドジカルボン酸及びそれ以外のジイミドジカルボン酸は、混合物として使用することが好ましい。シロキサン結合を有するジアミン化合物及びこれ以外のジアミンの混合物と無水トリメリット酸を反応させて得られるジイミドジカルボン酸混合物を使用することが特に好ましい。シロキサン結合を有するジアミン化合物以外のジアミンとしては、芳香族ジアミンが好ましく、特に、芳香族環を3個以上有するジアミンが好ましい。シロキサン結合を有するジアミン化合物以外のジアミンのうち芳香族ジアミンが50〜100モル%になるように使用することが好ましい。また、(A)シロキサン結合を有するジアミン化合物以外のジアミン及び(B)シロキサンジアミンは(A)/(B)が99.9/0.1〜0.1/99.9(モル比)となるように使用することが好ましい。さらに(A)シロキサン結合を有するジアミン化合物以外のジアミン及び(B)シロキサンジアミンと無水トリメリット酸は、(A)+(B)の合計1モルに対して無水トリメリット酸2.05〜2.20の割合で反応させることが好ましい。ジイソシアネート化合物としては、芳香族ジイソシアネート化合物が好ましく、ジイソシアネート化合物のうち芳香族ジイソシアネート化合物を50〜100モル%使用することが好ましい。ジイミドジカルボン酸全体とジイソシアネート化合物とは、前者1モルに対して後者1.05〜1.50モルになるように反応させることが好ましい。ジアミン化合物と無水トリメリット酸とは、非プロトン性極性溶媒の存在下に、50〜90℃で反応させ、さらに水と共沸可能な芳香族炭化水素を非プロトン性極性溶媒の0.1〜0.5重量比で投入し、120〜180℃で反応を行い、イミドジカルボン酸とシロキサンジイミドジカルボン酸を含む混合物を製造し、これとジイソシアネート化合物との反応を行うことが好ましい。ジイミドジカルボン酸を製造した後、その溶液から芳香族炭化水素を除去することが好ましい。イミドジカルボン酸とジイソシアネート化合物との反応温度は、低いと反応時間が長くなることや、高すぎるとイソシアネート同士で反応するのでこれらを防止するため、100〜200℃で反応させることが好ましい。
芳香族ジアミンとしては、フェニレンジアミン、ビス(4−アミノフェニル)メタン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、ビス(4−アミノフェニル)カルボニル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ビス(4−アミノフェニル)エーテル等があり、特に、芳香族環を3個以上有するジアミンとしては、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(以下、BAPPと略す)、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ケトン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン等がある。脂肪族ジアミンとしては、ヘキサメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、オクタデカメチレンジアミン、末端アミノ化プロピレングリコール等がある。また、脂環式ジアミンとしては、1,4−ジアミノシクロヘキサン等がある。シロキサンジアミンとしては一般式(4式)で表されるものが用いられる。
(2−2)シロキサン結合を有するジアミンを含むジアミン化合物として、前記した(5式)で示される化合物がある。その他のジアミンは、前記したものが使用できる。
(2−3)トリカルボン酸クロライドとして、トリメリット酸クロライド等がある。製造法は、良く知られた酸クロライド法により製造することができる。次に、前記(3)の方法により得られるシリコーン変性ポリアミドイミドについて説明する。
(3−1)シロキサン結合を有するジイソシアネートを含むジイソシアネート化合物として、前記(4式)で示されるシロキサンジアミンに対応するジイソシアネート化合物がある。その他のジイソシアネート化合物は、前記したものを使用することができる。
(3−2)トリカルボン酸無水物として、無水トリメリット酸等がある。製造法は、従来から良く知られたジアミン化合物とジイソシアネート化合物の反応により製造することができる。
図4(a)に示すように、厚さ1.0mmの銅張り積層板であるMCL−E679(日立化成工業株式会社製、商品名)の銅箔を全てエッチング除去した支持基板40を準備した。次に、図4(b)に示すように、この支持基板40の片面に、厚さ25μmのドライフィルム状のレジストフィルムである401Y25(日本合成化学工業株式会社製、商品名)を用い、ロール温度:110℃、ロール速度:0.6m/minの条件でラミネートし、この後、レジストフィルムの保護皮膜であるキャリアフィルムを剥離して、粘着性の樹脂層41を露出させた。次に、図4(c)に示すように、このレジスト層の上に、研磨加工対象となるバンプ内蔵基板44を研磨面を外側にして設置し、ロール温度110℃、ロール速度0.6m/minの条件でラミネートした。このバンプ内蔵基板44は、以下のようにして作製した。図5(a)に示すように、第1の金属層51が厚さ65μmの銅であり、第2の金属層52が厚さ0.2μmのニッケルであり、第3の金属層53が厚さ35μmの銅からなる複合金属層5を準備し、図5(b)に示すように、第1の金属層51の表面に、接続用導体13の形状にエッチングレジスト54を形成し、図5(c)に示すように、ニッケルを浸食しないエッチング液であるアルカリエッチングAプロセス液(メルストリップ社製、商品名)をスプレー噴霧して、第1の金属層51を選択的にエッチング除去して、接続用導体13を形成した。この時のエッチングレジスト54には、レジスト401y25(日本合成化学工業株式会社製、商品名)を用い、複合金属箔5に、ロール温度110℃、ロール速度は0.6m/minの条件でレジストをラミネートし、積算露光量約80mJ/cm2の露光条件で焼き付け、炭酸ナトリウム溶液で現像し、レジストの密着を確実なものとするために200mJ/cm2 で後露光した。第1の金属層51を選択的にエッチング除去して接続用導体13を形成した後、水酸化ナトリウム溶液でエッチングレジスト54を剥離・除去した。次に、図5(d)に示すように、このようにして作製した接続用導体13付き複合金属箔の、接続用導体13の側に、絶縁樹脂層12として、加圧成形後の厚さが45μmとなる、ガラス不織布にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグであるE679−P(日立化成工業株式会社製、商品名)を重ね、さらにその絶縁樹脂層12の表面を平滑にするために、厚さ18μmの銅箔55を、その粗化されていない側の面が絶縁樹脂層12に接するように重ね、185℃の温度と、4MPaの圧力を、40分間加えて、加熱・加圧して積層一体化し、厚さ18μmの銅箔55を手で剥離した。このように、作製したバンプ内蔵基板44を図4(c)に示すように、支持基板40と粘着性を有する樹脂層41に貼り合わせたものを得た。その後に、図5(e)に示すように、絶縁樹脂層12を、水溶性オリーブオイル及びエチレングリコールを主成分とし、径が3〜6μmのダイヤモンド粒子を混合した砥粒液で、研磨して、接続用導体13を露出させた。この後、図5(f)に示すように、第3の金属層53を、第1の金属層51と同じエッチング液で全面にエッチング除去し、さらに、ニッケルのエッチング液であるメルストリップN950(メルテックス社製、商品名)を用いて、第2の金属層52をエッチング除去し、接続用導体13が露出した接続基板11を作製した。研磨工程では、素材が金属で表面が鏡面仕上げされた取付け治具の平滑面側に上記の研磨対象物を重ね、ホットプレートの上で接着した。接着条件は、ホットプレートの加熱温度を150℃に設定し、取付け治具面が75℃に保たれた状態で、この上に、パラフィンと蝋材を混合して70℃で溶融するように調合した接着材を塗布し、接着材を溶融させ、この接着材をテフロン(登録商標)性のヘラで引き伸ばし、全体的に、厚さを均一にした。この上に、支持基板40が接するように重ね、金属ローラでしごいた後、ホットプレートから取付け治具をおろして、室温中で自然冷却した。素材が金属で表面が鏡面仕上げされたラップ用治具の平滑な上面の上に、水溶性オリーブオイルとエチレングリコールを主成分とし、平均粒径6μmのダイヤモンド粒子が混合された砥粒液を滴下して、ラップ用治具を回転させ、砥粒液を回転中心部から滴下し続け、表面が均一に濡れていることを確認した。この上に、支持基板40が取付けられた取付け治具を、絶縁樹脂層12がラップ用治具に接するように設置し、30分研磨した後に、取付け治具を再び、ホットプレートの上において、150℃に加熱し、接着材を溶融させ、支持基板40を分離し、支持基板40の表面に付着している接着材を洗浄・除去した。さらに、水酸化ナトリウム3%の水溶液に、支持基板40とバンプ内蔵基板44とを粘着性を有する樹脂層41で貼り合わせたものを浸漬し、支持基板40と、バンプ内蔵基板44とを分離した。この実施例では、バンプ内蔵基板44を極めて平滑に仮固定でき、ラップ加工による研磨加工は、30分で、接続用導体13を100%露出させることができた。また、バンプ内蔵基板44の第3の金属層53は、汚染もなく、後工程で支障はなかった。
図6(a)に示すように、厚さ1.0mmの銅張り積層板であるMCL−E679(日立化成工業株式会社製、商品名)の銅箔を全てエッチング除去して支持基板40として準備し、この支持基板40の両面に、厚さ25μmのドライフィルム状のレジストフィルムである401Y25(日本合成化学工業株式会社製、商品名)を用い、ロール温度:110℃、ロール速度:0.6m/minの条件でラミネートし、そのレジストフィルムの保護皮膜であるキャリアフィルムを剥離して、粘着性の樹脂層41を露出させた。次に、図6(b)に示すように、このレジスト層の上に、研磨加工対象としたバンプ内蔵基板44を、研磨面を外側にして設置し、ロール温度:110℃、ロール速度:0.6m/minの条件でラミネートした。次に、図6(c)に示すように、支持基板40の両面に粘着性を有する樹脂層41を介して、両面に貼り合わせた2枚のバンプ内蔵基板44を、2つの回転する研磨ロールの間を通し、圧力:3MPa、回転速度:60min-1の条件で、研磨した。この後、3%の水酸化ナトリウム水溶液に、支持基板40の両面に粘着性を有する樹脂層41を介して、両面に貼り合わせた2枚のバンプ内蔵基板44を浸漬し、支持基板40とバンプ内蔵基板44とを分離した。この実施例では、10分で、接続用導体13を100%露出させることができた。バンプ内蔵基板の銅金属層は、汚染もなく、後工程で支障はなかった。両面加工であること、溶融接着材を使用しないことから、実施例1に比べても、飛躍的に生産性を向上させることができた。
図7(a)に示すように、実施例1で作製したバンプ内蔵基板44を準備した。このバンプ内蔵基板44を、図7(b)に示すように、実施例1で用いたラップ加工を行うために、素材が金属で表面が鏡面仕上げされた取付け治具71の平滑面側に重ね、ホットプレートの上で接着した。接着条件は、ホットプレートの加熱温度を150℃に設定し、取付け治具面が75℃に保たれた状態で、この上に、パラフィンと蝋材を混合して70℃で溶解するように調合した接着材72を塗布し、接着材72を溶融させ、この接着材72をテフロン性のヘラで引き伸ばし、全体的に、厚さを均一にした。この上に、バンプ内蔵基板44が接するように重ね、金属ローラでしごいだ後、ホットプレートから取付け治具71をおろして、室温中で自然冷却した。この後、実施例1と同じ条件で、図7(c)に示すように、ラップ用治具73、砥粒液74を用いて、ラップ加工による研磨を行った。この比較例では、バンプ内蔵基板44を接着する際、下地の溶融した接着材72の膜厚ばらつきに追従してしまい、その表面がうねり、平滑な面でないため、場所により研磨できず、接続用導体13を露出させることができない箇所があった。特に、基板サイズを大きくすると、この現像が顕著であった。また、この工程では、第3の金属層53の表面に付着した残留接着材が、後工程で支障のない程度まで洗浄する必要があり、工程の増大を惹起することも分かった。
実施例1で得た接続基板11の露出させた接続用導体13の表面に、無電解銅めっき液であるL−59めっき液(日立化成工業株式会社製、商品名)を用いて、図8(b)に示すように、厚さ5μmの導体13を追加形成した。
実施例1で得た接続基板11の露出させた接続用導体13の表面に、図8(c)に示すように、接触抵抗の小さい金属皮膜112として、厚さ5μmのニッケル下地めっきと、厚さ0.3μmの金めっきを形成した。
実施例1で作製した接続基板11の露出した接続用導体13の両面に、接着絶縁層30として、厚さ10μmのエポキシ系接着剤81と、厚さ18μmの銅箔を重ね、180℃の温度と、2MPaの圧力を加えて、加熱・加圧して積層一体化し、銅箔の不要な箇所を、選択的にエッチング除去して外層回路82を形成し、図8(d)に示すように、配線板を作製した。
実施例1で作製した接続基板11の露出した接続用導体13の表面に、実施例5と同じエポキシ系接着剤81と、回路銅箔83を有する外層基板84を重ね、180℃の温度と、4.5MPaの圧力を加えて、加熱・加圧して積層一体化して、図8(e)に示すように、多層配線板を作製した。このときの外層基板84は、厚さ0.1mmのガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグの両面に厚さ18μmの銅箔を重ねて、加熱・加圧して積層一体化した両面銅張り積層板に、穴をあけ、薄く無電解銅めっきし、厚さ25μmに電解銅めっきした後に、不要な銅部分を、レジストを形成して、選択的にエッチング除去した両面回路板を用いた。
図8(a)に示すように、実施例1で作製した接続基板11の露出した接続用導体13の一方の面に、めっきレジスト85を形成して無電解めっきで回路導体83を形成し、他方の面には、実施例5と同じエポキシ系接着剤81と、外層基板86を重ね、180℃の温度と、4.5MPaの圧力を加えて、加熱・加圧して積層一体化し、外層基板86の外層回路87と接続し、図8(f)に示すように、多層配線板を作製した。このときの外層基板86は、厚さ0.1mmのガラス布にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグの両面に厚さ18μmの銅箔を重ねて、加熱・加圧して積層一体化した両面銅張り積層板の、バイアホールを形成する箇所の銅箔のみをエッチング除去して開口部を形成し、その開口部に、レーザ加工機を用いて、照射エネルギー100mJ/cm2 、パルス幅50μsec、ショット数5ショット/secの条件で穴あけを行い、過マンガン酸溶液でスミア処理し、無電解めっきで厚さ20μmのめっきを行って、両面の銅箔を接続し、その銅箔の不要な箇所を選択的にエッチング除去して、外層回路87を形成した。
実施例7で作製した多層配線板に、半導体チップを搭載し、ワイヤボンディングで外層回路と半導体チップを接続し、エポキシ樹脂で半導体チップと、ワイヤボンディングした箇所とを封止し、半導体パッケージとした。
実施例7の片面に回路を形成した後に、半導体チップを搭載する箇所に、ルータで開口部を形成し、キャビティとし、外層回路を形成した後に、そのキャビティ部分に半導体チップを貼り付け、ワイヤボンディングで外層回路と半導体チップを接続し、エポキシ樹脂で半導体チップと、ワイヤボンディングした箇所とを封止し、半導体パッケージとした。
11.接続基板 12.絶縁樹脂層
13.接続用導体 101.導体回路
102.導体回路 111.金属層
112.接触抵抗の小さい金属皮膜 21.第1の金属層
22.第2の金属層 23.複合金属層
30.接着絶縁層 31.外層導体
40.支持基板 41.粘着性を有する樹脂層
44.バンプ内蔵基板 5.複合金属層
51.第1の金属層 52.第2の金属層
53.第3の金属層 54.エッチングレジスト
55.銅箔 66.研磨ロール
71.取付け治具 72.接着材
73.ラップ用治具 74.砥粒液
81.エポキシ系接着剤 82.外層回路
83.回路導体 84.外層基板
85.めっきレジスト 86.外層基板
87.外層回路
Claims (16)
- 少なくとも、接続導体となる第1の金属層と、その第1の金属層と除去条件の異なる第2の金属層からなる複合金属層の、第1の金属層を選択的に除去し、2層以上の導体回路の接続する箇所にのみ接続用導体を形成し、その接続用導体を埋めるように絶縁樹脂層を形成した薄板状物品を、剛性の高い支持基板の表面に、粘着性を有する樹脂層を形成し、その樹脂層に薄板状物品を貼り合わせ、接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨する工程と、薄板状物品から支持基板を分離する工程とを有する接続基板の製造方法。
- 接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第2の金属層を選択的に除去し、導体回路を形成する工程を有する請求項1に記載の接続基板の製造方法。
- 接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第2の金属層を全て除去する工程を有する請求項1に記載の接続基板の製造方法。
- 複合金属層が、第1の金属層と第2の金属層とさらに第3の金属層からなるものであり、第3の金属層が第2の金属層側に形成されており、第2の金属層と第3の金属層の除去条件が異なるものを用いる請求項1に記載の接続基板の製造方法。
- 接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第3の金属層を選択的に除去し、導体回路を形成する工程を有する請求項4に記載の接続基板の製造方法。
- 接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、第3の金属層を全て除去する工程を有する請求項4に記載の接続基板の製造方法。
- 第3の金属層を除去した後に、露出した第2の金属層を除去する請求項5または6に記載の接続基板の製造方法。
- 接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に導体を追加形成する工程を有する請求項1〜7のうちいずれかに記載の接続基板の製造方法。
- 接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に、金属皮膜を形成する工程を有する請求項1〜8のうちいずれかに記載の接続基板の製造方法であって、前記金属皮膜が、金、白金、プラチナ、ニッケル、これらの金属を1種以上含む合金のいずれかからなるものである、接続基板の製造方法。
- 請求項1〜9のうちいずれかに記載の方法を用いて作製した接続基板の接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に、接着絶縁層と金属箔を重ね、加熱・加圧にして積層一体化する工程を有する多層配線板の製造方法。
- 接続用導体が露出するように絶縁樹脂層を研磨した後に、露出した接続用導体の表面に、接着絶縁層と導体回路を有する外層基板を重ね、加熱・加圧にして積層一体化する工程を有する請求項10に記載の多層配線板の製造方法。
- 外層基板に、絶縁層の一方の面に導体回路を有し、他方の面に金属箔を有する基板を用いる請求項11に記載の多層配線板の製造方法。
- 外層基板に、絶縁層の両面に導体回路を有する基板を用いる請求項11に記載の多層配線板の製造方法。
- 外層基板に、両面の導体を接続するバイアホールを有する基板を用いる請求項11〜13のうちいずれかに記載の多層配線板の製造方法。
- 外層基板に、基板の内部に内層回路を有する基板を用いる請求項13に記載の多層配線板の製造方法。
- 接着絶縁層に、シリコーン変性ポリアミドイミドを用いる請求項10〜15のうちいずれかに記載の多層配線板の製造方法。
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