JP5359821B2 - ビルドアップ配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、導体配線間の間隔が１５μｍ以下の狭間隙の導体パターンを有するビルドアップ配線基板を安価に提供することができるビルドアップ配線基板の製造方法に関する。

近年、電子機器への高機能化、小型化、軽量化等の要求に対し、それに組み込まれる多層プリント配線基板に対しても高密度化、薄型化の要求が高まっている。これらの要求に対応する多層プリント配線基板の工法の一つとして、ビルドアップ工法が挙げられる。熱硬化性絶縁樹脂層と導体配線層を何重にも重ねて、多層プリント配線基板を製造する工法である。以下、ビルドアップ工法により製造された多層プリント配線基板をビルドアップ配線基板と呼ぶ。
このビルドアップ配線基板の製造方法において、更なる導体配線の狭ピッチ化が要求されており、例えば導体配線ピッチ３０μｍルールでは、導体配線幅／導体間隙幅（以下、ライン／スペース）が１５／１５μｍの導体パターンのように導体配線ピッチの半分である導体配線の間隙幅１５μｍが要求される。

導体配線ピッチが１００μｍ以下の狭ピッチ導体パターンを形成する工法として、一般的にセミアディティブ工法が採用されている。セミアディティブ工法は、絶縁樹脂層の上に、シード層と呼ばれる導体パターンのない１μｍ厚程度の銅箔層を形成する。次に、このシード層上へドライフィルムレジストをラミネートし、所望するパターン形状を露光、現像して所望する導体パターン状にシード層が露出するドライフィルムレジストのパターンを形成する。更に、シード層に給電しながら、電解銅めっき行い。次いでドライフィルムレジストを剥離した後、電解銅めっきで形成された導体パターンの底部に露出している一部のシード層をエッチングし、独立した導体パターンを形成する工法である。
セミアディティブ工法は、サブトラクティブ工法と比較して導体幅の細り量が少ない工法のため、狭ピッチ導体パターンに向いている工法である。

ここで、一般的にビルドアップ配線基板で使用されているネガ型のドライフィルムレジストについて説明する。ドライフィルムレジストは露光されると光重合開始剤により、バインダーポリマーとモノマーとをラジカル重合させ、３次元的に架橋させる。露光して３次元的に架橋した部分は疎水性を示し、炭酸ナトリウム水溶液などの弱アルカリ性の液は浸透がないため、炭酸ナトリウム溶液では溶解せず、ドライフィルムレジストによる所望するパターンが形成される。

炭酸ナトリウム溶液では溶解できない３次元的に架橋したドライフィルムレジストを、電解銅めっきした後に剥離するには、強アルカリ性の水酸化ナトリウム水溶液と接触し、ドライフィルムレジスト中のカルボン酸基と水酸化ナトリウムとの中和反応により、塩が形成されて親水性となり、３次元的に架橋したドライフィルムレジスト内に剥離液が吸収膨潤され、ドライフィルムレジストの体積膨張による機械的な歪を発生し、剥離している。

特開２００３−２０４１３８号公報 特開２００３−２９８２０５号公報

近年、多層プリント基板市場では、前述したように導体パターンの狭ピッチ化が要求されている。導体配線間の間隙が１５μｍ以下の導体パターンを有するビルドアップ配線基板の製造工程で、ドライフィルムレジストの剥離残渣が、シード層のエッチングをマスクしてしまい、ショートによる配線不良が発生する問題が起きやすくなってきている。
この原因は、高密度配線化の実現を目的として、銅配線間を狭間隙化するため、ドライフィルムレジストが細くなっても倒れたりしないような高強度の材料設計になっていることによるものである。例えば、バインダーポリマーをより高分子化したり、光重合性モノマーの増量など工夫している。このため、カルボン酸基の相対含有量が少なくなり、ドライフィルムレジストが剥離液を吸水膨潤する量が小さいため、機械的な歪量が少なくなり、剥離しづらくなってきている。

このように狭幅パターンが形成できるような高架橋密度のドライフィルムレジストは、弱アルカリ性の現像液、および剥離液の浸透量が抑えられ、従来一般的に用いられている水酸化ナトリウム溶液による膨潤剥離では、剥離不良を多発し、安価な製品を市場に供給できなくなった。

また一般的に導体配線間の間隙幅１５μｍ以下の狭間隙になると、ドライフィルムレジストのパターン幅と高さのアスペクト比が１以上５未満の高アスペクト比なパターンになってしまうため、ドライフィルムレジストの剥離性が低下しないようにドライフィルムレジストの膜厚を薄くしたり、電解銅めっき厚の厚みを薄くするなどしている。しかし、この方法では配線幅が細くなった上に配線高さも低くなってしまい導体としての抵抗値が高くなる問題があった。

本発明は前記の背景技術が持つ問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、電解銅めっき厚の厚みが１５μｍ以上でかつ導体配線の間隙が１５μｍ以下の狭間隙パターンを有するビルドアップ配線基板のセミアディティブ工法において、ドライフィルムレジストが剥離不良なく剥離できるようにすることで、不良発生の低減に繋がるビルドアップ配線基板の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するために請求項１に係る発明は、狭間隙な微細導体配線パターンを有するビルドアップ配線基板の製造方法であって、コア層の両面または片面にパターン形状を有した導体配線層を形成する工程と、前記導体配線層が形成されたコア層の両面または片面に、ビアホールを有する絶縁樹脂層を前記導体配線層及び前記コア層を覆うように形成する工程と、前記絶縁樹脂層の前記コア層と逆側の面に、導体パターンを有さないシード層を形成する工程と、前記シード層のコア層と逆側の面に、レジストパターン形状を形成する工程と、前記レジストパターン形状の非形成部分に前記微細導体配線パターンを形成する工程と、前記レジストパターン形状を構成するレジストを、前記の工程により得られる積層体から剥離するレジスト剥離工程と、前記微細導体配線パターンが形成されていない部分の前記シード層をエッチングするエッチング工程を有し、前記レジスト剥離工程における前記レジストの剥離は、前記積層体に剥離液を塗布したものを、高周波電流を印加した電磁誘導コイルの中を通過させることより、前記導体配線層又は前記微細導体配線パターンの導体を高周波振動させ、機械的な振動力を与えることで行うことを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、前記印加する高周波電流の周波数は、前記微細導体配線の厚みが１５μｍ以上でかつ隣り合う前記微細導体配線の間隔が１５μｍ以下である場合に、２０〜５０ｋＨｚであることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、前記レジスト剥離工程において、前記導体配線層を電磁誘導コイルに高周波電流を印加することで誘電加熱することにより、銅配線層を局所過熱することを特徴とする。

本発明によると、導体配線間隙が１５μｍ以下の狭間隙パターンを有するビルドアップ配線基板のセミアディティブ工法において、ドライフィルムレジストの剥離残渣なく剥離できるようになり、剥離不良の発生率を低減するビルドアップ配線基板の製造方法を提供することができる。
また、狭間隙パターンのドライフィルムレジストの剥離性向上が見込めるため、膜厚が薄いドライフィルムレジストに切り替える必要がなく、微細配線になっても従来の配線厚ルールで、電解銅めっき厚が形成できるビルドアップ配線基板の製造方法を提供することができる。

本発明のビルドアップ配線基板の製造方法の一実施例を示す説明図である。 本発明に係る電磁誘導コイルの設置例を示す斜視図である。 図２に示した電磁誘導コイル設置例を示す、基板搬送方向に平行する面で切断した断面図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電磁誘導によるドライフィルムレジスト剥離性向上の最良の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明のビルドアップ配線基板の製造方法の一実施例について、配線を形成する工程を示す説明図である。
まず、コア層１１の片面または両面に所望のパターン形状を有する銅配線層１２を形成する。ここで、銅配線層１２は請求項１及び３における導体配線層に該当する。
そして、銅配線層１２が形成されたコア層１１の上に、絶縁樹脂を塗布して温度１２０℃程度において真空ラミネートを行い、さらに高温でポストベークして絶縁樹脂層２１を形成する（工程Ａ）。ここでは便宜上、コア層１１にスルーホールを図示していないが、必要に応じてコア層１１を貫通するスルーホール銅配線を形成してもよい。

次いで、絶縁樹脂２１にレーザードリルにて、銅配線層１２に達するような、φ５０μｍ程度のビアホール２２を形成する。その後、レーザードリルで発生したスミアを除去するため、デスミア処理を行う（工程Ｂ）。

その後、無電解銅めっきにて１μｍ厚の導体パターンのない無電解銅めっき層３１を形成する（工程Ｃ）。
この無電解銅めっき層３１は、従来のセミアディティブ工法におけるシード層と呼ばれる層であり、後の工程Ｅにおいて無電解銅めっき層３１に給電することにより、無電解銅めっき層３１の上に所定のパターンの電解銅めっきを行うためのものである。

次に、この無電解銅めっき層３１の上にドライフィルムレジストをラミネートするが、以下に述べる手順により、最終的な導体パターンとして所望するパターン形状に無電解銅めっき層３１が露出するようなドライフィルムレジストのレジストパターン形状４１を形成する（工程Ｄ）。
ドライフィルムレジストとしては、例えば、支持体フィルムと保護層で挟まれた厚み２５μｍ程度の感光性樹脂層であり、無電解銅めっき層３１へドライフィルムレジストの保護層を剥がしながら、支持体フィルムをコア層１１と逆側に向けて、ホットロールラミネーターにより、ロール温度１２０℃程度で基材にラミネートする。その後、ドライフィルムレジストの支持体フィルム側に所望のパターンを有するフォトマスクを設置し、フォトマスクの上から露光し、硬化レジストパターンを有するドライフィルムレジストを得る。次に、支持体フィルムを剥離して基材をＮａ２ＣＯ３水溶液中に浸漬して現像し、所望のレジストパターンを有するレジストパターン形状４１を得る。

次に、形成したレジストパターン形状４１の間隙から露出する無電解銅めっき３１上に、無電解銅めっき層３１に給電することにより、電解銅めっき層４２を形成する。（工程Ｅ）。
ここで、電解銅めっき層４２が請求項１及び２における微細導体配線パターンに該当する。すなわち、電解銅めっき層４２は配線間の間隙が１５μｍ以下の導体パターンを構成することとなる。

この電解銅めっき層４２を形成した後に、ドライフィルムレジストを剥離するが（工程Ｆ）、本発明はこの剥離方法に特徴がある。
剥離方法について、図２、図３を用いて説明する。

図２は、本実施の形態において、上記工程Ａ〜Ｅにより作成した基板を電磁誘導コイルに通し、高周波電流を供給することのできる搬送部を示す斜視図である。
図２において、高周波電流を流すための絶縁被覆された導体６１が、上搬送ロール７１と下搬送ロール７２の芯を何度も往復するようにビルドアップ配線基板５１の搬送部を囲う電磁誘導コイルを形成している。図２は簡易的に４周した状態を示した。この電磁誘導コイルは搬送ロール７１、７２の芯材であるが、搬送ロールの搬送回転とは独立した構造である。また搬送ロール７１、７２の表面は、オレフィン系ゴムでコーティングしており、ビルドアップ配線基板５１の搬送で傷を付けない構造である。

図３は、図２の搬送部を基板の搬送方向と平行な面で切断した場合の断面イメージ図である。
図３において、隣あう搬送ロールの間には、剥離液のスプレーノズル８１を配置しており、剥離液８２がビルドアップ配線基板５１の上下表面にスプレーされており、搬送ロールに高周波電流を印加すると、上下の搬送ロールの軸が電磁誘導コイルとなり、ビルドアップ配線基板５１の銅配線層１２を振動させる。誘導コイルと銅配線層１２との間に働く電磁力は、誘導コイルに流れる電流と銅配線層１２に誘導される誘導電流との間で発生する電磁反発力が支配的である。この電磁反発力は、ビルドアップ配線基板全体に作用する。

その結果、銅配線層１２は、銅配線パターン形状に依存する固有の共振周波数で振動する。この共振周波数は、誘導コイルに流れる電流周波数もしくは電流高調波の２倍である。この２倍の周波数は、超音波周波数帯域内にあるので、ビルドアップ配線基板５１に超音波振動が発生する。
この超音波振動による機械的な運動で、レジストパターン形状４１の剥離性の向上に寄与するが、この振動によって誘起される剥離液のキャビテーションが、更にまた剥離性の向上に寄与する。

なお、ここで用いられる高周波電流は、請求項２に記載したように、２０〜５０ｋＨｚを使用するのが好ましい。この周波数帯は、剥離液にキャビテーションが発生しやすく、電解銅めっき層４２の隣り合う配線と配線のアスペクト比が1以上の狭い空間では滞留しやすい。剥離液に発生したキャビテーションは、レジストパターン形状４１の表面近傍で空洞が消滅するときに発生する衝撃により、ドライフィルムレジストが物理的に剥離しやすくなる効果がある。
また、剥離し始めた部分に剥離液が浸透しキャビテーションが発生すると、キャビテーション空洞が銅配線層１２とドライフィルムレジストとの界面で膨張収縮を繰り返すため、ドライフィルムレジストを浮き上がらせるような物理的な力が発生する。この物理的な力は、剥離して浮き始めたミクロな部分から銅配線層１２とドライフィルムレジストとの界面で間隔を広げるように拡大していくため、ドライフィルムレジストの剥離速度向上に効果がある。

一般に誘電加熱では、２２．５ｋＨｚ近辺の高周波電源を用いているが、高周波電源が２０〜５０ｋＨｚを用いていれば問題ない。このような高周波電流を電磁誘導コイルに印加することにより、請求項３記載の通り、銅配線層１２が誘電加熱され、銅配線層１２とドライフィルムレジストの接触界面で剥離液温度が上昇し、ドライフィルムレジストの浸透速度向上に寄与できる。

上記方法により、ドライフィルムレジストを剥離した後、電解銅めっき層４２で形成された導体パターンの底部に露出している無電解銅めっき層３１をエッチングし、独立した導体パターンを形成する（工程Ｇ）。

以上説明したセミアディティブ工法の工程により、ドライフィルムレジストを剥離不良なく剥離することができ、導体配線の厚みが１５μｍ以上でかつ間隙が１５μｍ以下の狭間隙パターンを有するビルドアップ配線基板を製造することができる。

＜実施例１＞
ピッチ３０μｍでＬ／Ｓ＝１５／１５μｍの導体パターンの製造方法を図１に即して説明する。
まず、コア層１１に形成された銅配線層１２上に、絶縁樹脂としてＡＢＦ ＧＸ−１３（商品名、アジノモトファインテクノ（株）製）をラミネート温度１２０℃で真空ラミネートした後、１８０℃でポストベークして絶縁樹脂層２１を得た（工程Ａ）。次いで、レーザードリルにて、絶縁樹脂層２１にφ５０μｍのビアホール２２を形成した後、レーザードリルで発生したスミアを除去するため、デスミア処理を行った（工程Ｂ）。

更に無電解銅めっきにて１μｍ厚の無電解銅めっき層３１を形成した（工程Ｃ）。
更に、ドライフィルムレジストとして、サンフォート（登録商標）ＵＦＧ−２５５（商品名、旭化成エレクトロニクス（株）製）を用いた。これは、支持体フィルムとしてポリエチレンテレフタレートフィルムを、保護層としてポリエチレンフィルムを用いており、感光性樹脂層厚みは２５μｍである。
１μｍ厚の無電解銅めっき層３１へ、ドライフィルムレジストの保護層を剥がしながら、ホットロールラミネーター（旭化成（株）製、ＡＬ−７０）により、ロール温度１２０℃で基材にラミネートした。エアー圧力は０．３ＭＰａとし、ラミネート速度は１．０ｍ／ｍｉｎとした。

ドライフィルムレジストの支持体フィルム側にＬ／Ｓ＝２２／８μｍのパターンを有するフォトマスクを設置し、超高圧水銀ランプ（オーク製作所製、ＨＭＷ−２０１ＫＢ）により、１２０ｍＪ／ｃｍ２の露光量で露光し、硬化レジストパターンを有するドライフィルムレジストを得た。次に、支持体フィルムを剥離して基材を３０℃１質量％のＮａ２ＣＯ３水溶液中に５０秒浸漬して現像し、２２μｍ幅の間隙に隣接する８μｍ幅のレジストパターンを有するレジストパターン形状４１を得た（工程Ｄ）。
ついで、２２μｍ幅の間隙から露出する無電解銅めっき部へ電解銅めっきを行い、２０μｍ厚の電解銅めっき層４２を形成した（工程Ｅ）。

ここでドライフィルムレジスト剥膜液として、３質量％のＮａＯＨ水溶液を用意した。５０℃、圧力０．２ＭＰａでスプレーをしながら、ビルドアップ配線基板５１を図２、３に示す誘導コイルの中に挿入し、スプレーノズル８１より６０秒スプレーし、高周波電流を印加してレジストパターンを剥離後、水洗乾燥し、ドライフィルムレジストの剥離を完了した。（工程Ｆ）。
なお、ここでは４０kHzの高周波電源を用いてドライフィルムレジストの剥離を完了した。
その結果、ドライフィルムレジストを剥離不良なく剥離することができ、ピッチ３０μｍでＬ／Ｓ＝１５／１５μｍの導体パターンを有するビルドアップ配線基板を製造することができた。

＜比較例１＞
基材に、電解銅めっきする工程Ｅまでを実施例１と同様に施した。
ここで、３重量％のＮａＯＨ水溶液をドライフィルムレジストの剥膜液として用意した
。ついで、基材をインラインのスプレー剥膜装置に投入し、５０℃、圧力０．３ＭＰａで
３００秒までスプレーした。１３μｍ以上の硬化レジストパターン(フォトマスクパターンサイズＬ／Ｓ＝２７／１３μｍ)は剥離できたが、８μｍ幅のレジストパターン(フォトマスクパターンサイズＬ／Ｓ＝３２／８μｍ)は、電解銅めっき層４２にドライフィルムレジストが挟まったままで、上手く剥離ができなかった。

本発明は、狭間隙な微細配線を有するビルドアップ配線基板の製造方法に利用することができ、ドライフィルムレジストの剥離不良による不良品の発生頻度を低減させ、かつ製品の信頼性を高め、安価な製品を市場に供給できる。

１１ コア層
１２ 銅配線層
２１ 絶縁樹脂層
２２ 絶縁樹脂層に形成したレーザービアホール
３１ 無電解銅めっき層
４１ ドライフィルムレジストにより形成されたレジストパターン形状
４２ 電解銅めっき層
５１ ビルドアップ配線基板
６１ 電磁誘導コイル
７１ 上搬送ロール
７２ 下搬送ロール
８１ スプレーノズル
８２ 剥離液

Claims (3)

1. 狭間隙な微細導体配線パターンを有するビルドアップ配線基板の製造方法であって、
   コア層の両面または片面にパターン形状を有した導体配線層を形成する工程と、
   前記導体配線層が形成されたコア層の両面または片面に、ビアホールを有する絶縁樹脂層を前記導体配線層及び前記コア層を覆うように形成する工程と、
   前記絶縁樹脂層の前記コア層と逆側の面に、導体パターンを有さないシード層を形成する工程と、
   前記シード層のコア層と逆側の面に、レジストパターン形状を形成する工程と、
   前記レジストパターン形状の非形成部分に前記微細導体配線パターンを形成する工程と、
   前記レジストパターン形状を構成するレジストを、前記の工程により得られる積層体から剥離するレジスト剥離工程と、
   前記微細導体配線パターンが形成されていない部分の前記シード層をエッチングするエッチング工程を有し、
   前記レジスト剥離工程における前記レジストの剥離は、前記積層体に剥離液を塗布したものを、高周波電流を印加した電磁誘導コイルの中を通過させることより、前記導体配線層又は前記微細導体配線パターンの導体を高周波振動させ、機械的な振動力を与えることで行う、
   ことを特徴とするビルドアップ配線基板の製造方法。
2. 前記印加する高周波電流の周波数は、前記微細導体配線の厚みが１５μｍ以上でかつ隣り合う前記微細導体配線の間隔が１５μｍ以下である場合に、２０〜５０ｋＨｚであることを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ配線基板の製造方法。
3. 前記レジスト剥離工程において、前記導体配線層を電磁誘導コイルに高周波電流を印加することで誘電加熱することにより、銅配線層を局所過熱することを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ配線基板の製造方法。

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