JP2002141674A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ド層やノイズ対策用のシールド層などの面積の広い回路
パターンが形成された場合、この金属箔を絶縁層によっ
て挟持した積層構造間で銅箔の厚さ分基板厚さが増加す
ることを防止し、それ以外の部分と段差を無くすことに
よって、フリップチップ実装に要求される平坦度を満足
する配線基板を得る。 【解決手段】有機樹脂を含有する絶縁シート1に、ビア
ホール導体用貫通孔2を形成し、この貫通孔2に導体ペ
ーストを充填してビアホール導体3を形成し、ビアホー
ル導体3が形成された絶縁シート1の表面または両面
に、金属回路層4を被着形成し、上記の工程を経て作製
された複数の絶縁シート1を積層一体化する工程と、を
具備する配線基板の製造方法において、電気的接続に寄
与しない貫通孔あるいは非貫通孔6を形成し、絶縁層の
剛性を低める。
Description
収納パッケージなどに用いられる半導体素子を実装搭載
するのに適した配線基板及びその製造方法に関するもの
である。
ジなどに使用される配線基板は、各種電子機器の高性能
化に伴って、今後益々高密度化が進み、配線幅や配線ピ
ッチを50μm以下にすることが要求されており、IC
チップの実装方法もワイヤーボンディングからフリップ
チップと代わるため、基板自体の平坦度(基板の歪や表
面粗さ)を小さくする必要が生じている。
らなる樹脂製配線基板は、一般に、銅箔等の金属箔を絶
縁基板上に貼り付け、次いで金属箔の不要な部分をエッ
チング法やメッキ法により除去して回路パターンを形成
する手段により金属回路層を形成するものである。
成により絶縁基板上に凸部が形成されるために平坦度も
低く、フリップチップ実装に要求される平坦度を満足す
るに至っていない。
線の多層化が求められており、従来のような配線基板の
表面から裏面まで貫通するスルーホール導体に替えて、
任意の箇所で所定の金属回路層間を電気的に接続するた
めに、ビアホール導体をインタースティシャルビアホー
ル(IVH)にする必要が生じている。従来の多層配線
基板の製造方法ではIVHを形成するのに逐次積層によ
らねばならず、工程が複雑になるため、歩留まりが低く
コストダウンができない等の問題がある。
属箔を接着し、それをエッチング法、メッキ法で金属回
路層を形成し、これを予めビアホール導体を形成した軟
質の絶縁シートの表面に転写し、それらの絶縁シートを
積層して一括硬化する配線基板の製造方法を提案した。
この方法は、ビアホール導体をあらゆる場所に形成する
ことができるとともに、金属回路層の転写にあたり、絶
縁シートが軟質であるために、金属回路層を絶縁シート
の表面に埋設でき、金属回路層の厚みを無視できる結
果、多層化した場合においても平坦性に優れるというメ
リットがある。
示すように、多層配線基板を作製する場合、絶縁基板2
1の表面や内部の金属回路層として、微細な回路パター
ンの金属回路層22aとともに線幅が広い回路パターン
のグランド層やノイズ対策用のシールド層などの比較的
面積の広い回路パターンの金属回路層22bが形成され
た場合、この回路パターンの金属回路層22bを完全に
絶縁シート21の表面に埋設することは非常に難しく、
金属回路層21の厚みを無視できない場合がある。特
に、図2(b)のように、そのような広い金属回路層2
2bが配線基板内に部分的に形成された場合、その部分
のみが、他の部分に比較して全体厚さが厚くなってしま
い、その結果、配線基板の表面にうねりや段差が発生す
るという問題があった。そのために、半導体素子をフリ
ップチップ実装する場合等において、実装不良が発生し
やくなるという問題があった。
ンを有する配線基板においても、表面の平坦度が優れた
配線基板とその製造方法を提供することを目的とするも
のである。
機樹脂を含有する複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板
と、該絶縁基板の表面およびまたは絶縁層間に形成され
た金属回路層と、所定の金属回路層間を電気的に接続す
るために絶縁層に形成されたビアホール導体とを具備す
る配線基板であって、前記絶縁層のうち少なくとも1層
の絶縁層内に、電気的接続に寄与せず、両端が金属回路
層あるいは絶縁層によって閉塞された貫通孔あるいは非
貫通孔を具備することを特徴とする。
る絶縁シートに、ビアホール導体用貫通孔を形成する工
程と、b)前記ビアホール導体用貫通孔に導体ペースト
を充填してビアホール導体を形成する工程と、c)前記
ビアホール導体が形成された絶縁シートの表面または両
面に、金属回路層を被着形成する工程と、d)a)〜
c)を経て作製された複数の絶縁シートを積層一体化す
る工程と、を具備する配線基板の製造方法において、前
記a)工程と同時、あるいはb)乃至d)工程のいずれ
かの工程の前に、e)電気的接続に寄与しない貫通孔あ
るいは非貫通孔を形成する工程を具備する。
においては、前記貫通孔が、単位面積あたり金属回路層
の占有面積率が30%以上の領域に形成されてなること
が平坦性向上の効果を発揮する上で望ましい。また、前
記電気的接続に寄与しない貫通孔あるいは非貫通孔はビ
アホール導体からビア直径の3倍以上離間した位置に形
成されていることがビアホール導体に悪影響を及ぼさな
い。さらには前記電気的接続に寄与しない貫通孔あるい
は非貫通孔内には、絶縁層中の有機樹脂が含浸されてい
ることが望ましい。
回路層を形成した領域の絶縁シート内に貫通孔を形成し
ておくことによって、積層時に絶縁層の剛性を低下させ
ることができると同時に、積層して加熱加圧時に貫通孔
に面積の大きい金属回路層の絶縁シートへの埋め込み量
に相当する有機樹脂が貫通孔内に流動し、面積の大きい
金属回路層の絶縁シートへの埋め込みを促進させること
ができる結果、微細パターンの金属回路層が形成され、
またビアホール導体が形成された他の領域と同様に金属
回路層を絶縁シート表面に埋め込むことができる。その
結果、面積の大きい金属回路層が形成された領域と、そ
れ以外の領域との間で段差やうねりなどが発生すること
がなく、配線基板表面の平坦性を高めることができる。
いて図1の工程図をもとに説明する。 (a)まず、絶縁シート1にビアホール導体用貫通孔2
を形成する。絶縁シート1は、例えば、無機質フィラー
に液状の有機樹脂を加えた組成物を混練機(ニーダ)や
3本ロール等の手段によって十分に混合してスラリーを
調製する。その後、その混合物を圧延法、押し出し法、
射出法、ドクターブレード法によってシート状に成形し
て絶縁シート1を作製する。この時、絶縁シート1を半
硬化させることによって取り扱いを容易にすることがで
きる。
を構成する前述したような有機樹脂と無機フィラーの複
合材料に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケト
ン、メタノール、メチルセロソルブアセテート、イソプ
ロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、ジメチル
ホルムアシド等の溶媒を添加して所定の粘度を有する流
動体からなる。かかる観点から、スラリーの粘度は、形
成方法にもよるが100〜3000ポイズが適当であ
る。
合には、加熱下で混合したものを冷却し、熱硬化性樹脂
の場合には、完全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、織布、不織布を用いる場
合には、織布、不織布等の繊維にワニス状の樹脂を含
浸、乾燥させ半硬化のプリプレグを作製することもでき
る。
ル、パンチング等公知の方法によって形成できる。 (b)次に、上記絶縁シートのビアホール導体用貫通孔
2に対して導体ペーストを充填してビアホール導体3を
形成する。導体ペーストは、金属粉末と有機溶剤とバイ
ンダーを添加して得ることができる。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、
金のうち少なくとも1種の低抵抗金属からなることが望
ましく、さらには半田、Snなどの低融点金属を配合す
ることもできる。 (c)次に、この半硬化状の絶縁シート1に金属回路層
4を形成する。金属回路層4の形成は、銅等の金属箔を
絶縁シートに接着剤で張りつけた後に、回路パターンの
レジストを形成して酸等によって非レジスト領域の金属
をエッチング除去しレジストを除去する方法、フィル
ム、ガラス、金属板などの転写シート表面にメッキ法や
金属箔を接着し、これをエッチングにより金属回路層を
形成し、その後、転写シートを絶縁シート上に加圧しな
がら金属回路層を転写する方法、などが採用される。こ
のうち、後者は、金属回路層の形成を別工程で行なうこ
とができるとともに、絶縁シートをエッチングなどの薬
剤と接触させる必要がない、絶縁シートが軟質である場
合、金属回路層を表面に埋設できるために、基板の平坦
性を向上できる、などの理由から望ましい。
形成は、図1(c−1)に示すように、例えば、樹脂フ
ィルムからなる転写シート4の表面に接着剤を介して
銅、金、銀、アルミニウム等から選ばれる少なくとも1
種、または2種以上の合金からなる金属箔を貼り合せた
ものに対して、レジスト形成、エッチングによる不要部
分の除去、レジスト除去の工程を経て所定の回路パター
ンの金属回路層4を形成することができる。
ト5を、ビアホール導体3を形成した絶縁シート1に位
置合わせして積層し、10〜500kg/cm2程度の
圧力で印加した後、転写シート5を接着層(不図示)と
ともに剥離することにより金属回路層4を絶縁シート1
の表面に転写することができる(図1(c−2))。 (d)そして、上記(a)〜(c)を経て作製された複
数の配線板x1〜x3を位置合わせして積層した後、一
括して熱硬化することによって多層構造の配線板を作製
することができる(図1(e))。
(d)工程において、絶縁シート1が半硬化状態であれ
ば、上記機械的圧力によって金属回路層4を絶縁シート
1の表面に埋め込むことができ、金属回路層4の厚みを
無視でき、基板の平坦性を高めることができる。
ランド層や電磁波遮蔽用導体層などはその面積が非常に
広い金属回路層4aが存在すると、それらを形成した部
分では、絶縁シート1の表面に埋め込むことができず基
板の表面に段差やうねりが発生する。
ンド層や電磁波遮蔽用導体層などの金属回路層4aが形
成された部分の絶縁シート1に電気的接続に寄与しない
貫通孔6を形成することによって絶縁シート1の剛性を
低めるとともに、絶縁シート中の樹脂を貫通孔に流動さ
せることによって面積の大きい金属回路層の埋め込みを
助長することができ、これによって、一括積層する場合
においてもグランド層や電磁波遮蔽用導体層などが形成
されていない部分における積層体の収縮(特に厚み方向
の収縮)に対して、グランド層や電磁波遮蔽用導体層な
どが形成されていない部分の収縮を同調させることがで
きる結果、配線基板の表面における段差やうねりなどの
発生を防止することができる。
6は、絶縁シートの表面から裏面で完全に貫通した孔以
外に、一方の表面から貫通していない非貫通孔であって
も同様な効果を発揮できる。以下、総称して「貫通孔」
をいう。
成は、上記の一連の製造方法において、前記a)工程乃
至d)工程のいずれかの工程の前あるいはa)工程と同
時にe)電気的接続に寄与しない貫通孔あるいは非貫通
孔を形成する工程を具備することが大きな特徴である。
同時あるいはその前後に行なう場合について以下に説明
する。
同様にして複数の貫通孔または非貫通孔6を形成する
が、貫通孔の一部または全部は、信号が伝達される金属
回路層間の電気的接続を行なうビアホール導体を形成す
るための貫通孔2であるが、本発明に基づき、電気的接
続を行わない貫通孔6を同時に加工する。
は、厳密には試行錯誤により定める必要があるが、形成
する貫通孔の直径の3〜10倍の面積領域の中心部に1
個の貫通孔を形成することが適当である。
うビアホール導体が存在すると、電気的接続を行わない
貫通孔の近傍で絶縁シート中の有機樹脂の流動が起こる
ため、ビアホール導体の導電性ペーストが流動し電気的
接続が正常に行われない場合があることから、貫通孔
は、ビアホール導体の直径から3倍以上離して配置する
ことが望ましい。
気的接続を行う貫通孔2にのみ導電性ペーストを充填す
ることが必要となるが、導電性ペースト充填時にマスク
を使用して、電気的接続を行わない貫通孔6形成部分を
覆っておけば良い。また、貫通孔形成前に絶縁シートの
表面に微粘着性フィルムを貼りこれをマスクとして使用
することもできる。この場合、フィルムを貼った状態で
ビアホール導体形成部分に貫通孔2を加工し、その貫通
孔2に導電性ペーストを充填した後に、(b)金属回路
層4を形成する工程の前に、電気的接続を行なわない貫
通孔6を加工して用いることができる。
体3と電気的接続に寄与しない貫通孔6を有する絶縁シ
ート1に対して、上記(c)金属回路層4形成、(d)
積層一体化の工程を経て本発明の多層化された配線基板
を作製することができる。
形成する工程を、(c)金属回路層4が形成された絶縁
シート1に対して行なうこともできる。その場合には、
絶縁シート1の片方に金属回路層4が形成された部分
に、金属回路層4が形成されていない表面から、レーザ
ーやドリルによって穿孔することによって、貫通孔6を
形成することができる。
は、絶縁シート中の有機樹脂が流動して完全に塞がれる
ことが望ましいが、その調整が非常に難しく、貫通孔6
が残る場合がある。その場合、貫通孔6を通じて水分が
基板内部に浸入する場合等もあることから、この貫通孔
内に充填材を適量充填することもできる。その場合、こ
の貫通孔6の形成によって絶縁層の剛性を低下させるこ
とが重要であることから、その充填材自体も低剛性の材
質からなることが望ましく、特に絶縁層の剛性よりも低
いことが必要となる。
に材質は問わないが、充填の容易性などの点から室温で
低剛性を有する熱可塑性樹脂、合成ゴムなどが挙げられ
る。
(e)に示すように、有機樹脂を含有する複数の絶縁層
を積層してなる絶縁基板11と、絶縁基板11の表面お
よびまたは絶縁層間に形成された金属回路層12と、所
定の金属回路層12間を電気的に接続するために絶縁層
に形成されたビアホール導体13とを具備し、絶縁基板
11内の少なくとも1層の絶縁層内に、電気的接続に寄
与せず、両端が金属回路層12あるいは絶縁層によって
閉塞された貫通孔あるいは非貫通孔(以下、総称して貫
通孔という。)14を具備する配線基板が得られる。
面積あたり金属回路層の占有面積率が30%以上の領域
に形成されてなることが望ましく、例えば、グランド層
や電磁波遮蔽用導体層などを形成した部分に好適であ
る。
14は、電気的な接続を担うビアホール導体13からビ
ア直径の3倍以上離間した位置に形成されていることが
望ましく、これよりも近すぎると、導体ペースト中の樹
脂の流動が起こるため、導電性ペーストが流動し電気的
接続が正常に行われない場合があるからである。
孔14内には、低剛性材料を充填していてもよい。
材料は、少なくとも有機樹脂を含有するものであり、望
ましくは有機樹脂とともに無機フィラー、無機繊維、有
機繊維から選ばれる少なくとも1種以上含む複合材料等
からなる。なお、無機フィラー、無機繊維、有機繊維
は、有機樹脂中に合計20〜80体積%の割合で均一に
分散されたものを用いると良い。
しては、熱硬化型PPE(ポリフェニレンエーテル樹
脂)、BTレジン(ビスマレイドトリアジン)、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からなり、とり
わけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂であることが
望ましい。
2、Al2O3、ZrO2、TiO2、AlN、SiC、B
aTiO3、SrTiO3、MgTiO3、ゼオライト、
CaTiO3、ほう酸アルミニウム等の公知の材料が使
用できる。また、その形状としては球状、針状など任意
のものとすることができる。
ラス繊維、アラミド繊維、セルロース繊維等があり、織
布、不織布など任意の性状のものを用いれば良い。いず
れにしても、多層配線基板の強度を高めて高信頼性の基
板とするためには、繊維を含む絶縁基板を少なくとも1
層以上含むことが望ましい。
て、接着層を形成した後、厚み12μmの銅箔を100
g/25mmの接着力で形成した、金属回路層形成用の
金属箔付きフィルムを作製した。 そして、上記金属箔
付きフィルムの銅箔の表面に感光性のレジストを塗布
し、ガラスマスクを通して回路パターンを露光した後、
これを塩化第二鉄溶液中に浸漬して非パターン部をエッ
チング除去し、レジスト剥離して銅箔の回路パターンを
形成した。なお、作製した金属箔による配線は、最大線
幅が2mm、最小線幅が50μm、配線ピッチが50μ
mのパターンと、絶縁基板の面積の60%相当の面積を
有するグランド層パターンとを形成した。
の蟻酸で処理して、銅箔のフリー面(接着層側と反対表
面)の十点平均粗さ3.5μmに粗化処理を施した。
均粒径が5μmの球状溶融SiO2を50体積%加え、
これに溶媒として酢酸ブチル、トルエンおよびメチルエ
チルケトンを加え、さらに有機樹脂の硬化を促進させる
ための触媒を添加し、1時間混合して絶縁性スラリーを
調製した。そして、この絶縁性スラリーをドクターブレ
ード法により厚さ200μmの絶縁シートに成形した。
し、CO2レーザーにより直径100μmの貫通孔を形
成し、この貫通孔のうち、電気的接続を行なわない貫通
孔形成部は、マスキングして、電気的な接続を担うビア
ホール導体用貫通孔のみに対して、銅−銀合金粉末を主
成分とする銅ペーストをスクリーン印刷により埋め込ん
だ。
金属箔付きフィルムとビアホール導体および貫通孔が形
成された絶縁基板用シートを位置合わせして真空積層機
により30kg/cm2の圧力で30秒加圧した後、樹
脂フィルムと接着層のみを剥離して金属回路層を転写さ
せて、金属回路層を絶縁基板シート表面に埋設した。最
後に、この金属回路層が形成された絶縁基板シートを6
枚重ね合わせ、30kg/cm2の圧力下で200℃で
5時間加熱処理して完全硬化させて多層配線基板を得
た。
絶縁基板のうち、絶縁基板の全体面積の60%の面積を
有するグランド層からなる内部金属回路層を形成した部
分に互いに0.5mmの間隔を置いて形成した。
ない貫通孔を何ら形成することなく、上記と同様にして
多層配線基板を作製した。 (特性評価)得られた多層配線基板に対して、配線基板
の平坦度の評価として、配線基板のグランド層を形成し
た部分と、微細配線を形成した部分における厚みを測定
し、そのバラツキを求めた結果、いずれの配線基板も回
路の断線などの発生は認められなかったが、本発明の配
線基板では、配線基板の厚さばらつきは5μmであり、
フリップチップ実装が充分に可能なレベルであったのに
対して、貫通孔を有していない比較品の多層配線基板で
は、25μmと大きく、半導体素子のフリップチップ実
装できるレベルではなかった。
の多層配線基板の製造にあたって、ビアホール導体用貫
通孔に導体ペーストを充填してビアホール導体を形成し
た後、このビアホール導体をマスキングして、電気的接
続に寄与しない貫通孔に微量のシリコンゴムを充填し
た。それ以外は、上記と全く同様にして多層配線基板を
作製し、上記と同様の評価を行なった。その結果、多層
配線基板の厚さばらつきは12μmと良好な平坦性を示
した。
グランド層や電磁波シールドなどの面積の広いパターン
の金属回路層と、微細な回路パターンやビアホール導体
などが共存するような配線基板を作製した場合において
も、配線基板の表面の平坦度を高めることができ、これ
によって半導体素子のフリップチップ実装などが可能な
配線基板を作製ることができる。
工程図である。
Claims (7)
- 【請求項1】有機樹脂を含有する複数の絶縁層を積層し
てなる絶縁基板と、該絶縁基板の表面およびまたは絶縁
層間に形成された金属回路層と、所定の金属回路層間を
電気的に接続するために絶縁層に形成されたビアホール
導体とを具備する配線基板であって、前記絶縁層のうち
少なくとも1層の絶縁層内に、電気的接続に寄与せず、
両端が金属回路層あるいは絶縁層によって閉塞された貫
通孔あるいは非貫通孔を具備することを特徴とする配線
基板。 - 【請求項2】前記貫通孔が、単位面積あたり金属回路層
の占有面積率が30%以上の領域に形成されてなること
を特徴とする請求項1記載の配線基板。 - 【請求項3】前記電気的接続に寄与しない貫通孔あるい
は非貫通孔が、ビアホール導体からビア直径の3倍以上
離間した位置に形成されている請求項1または請求項2
記載の配線基板。 - 【請求項4】前記電気的接続に寄与しない貫通孔あるい
は非貫通孔内に、前記絶縁層中の有機樹脂が含浸されて
なる請求項1乃至請求項3のいずれか記載の配線基板。 - 【請求項5】a)有機樹脂を含有する絶縁シートに、ビ
アホール導体用貫通孔を形成する工程と、b)前記ビア
ホール導体用貫通孔に導体ペーストを充填してビアホー
ル導体を形成する工程と、c)前記ビアホール導体が形
成された絶縁シートの表面または両面に、金属回路層を
被着形成する工程と、d)a)〜c)を経て作製された
複数の絶縁シートを積層一体化する工程と、を具備する
配線基板の製造方法において、前記a)工程と同時、あ
るいはb)乃至d)工程のいずれかの工程の前に、e)
電気的接続に寄与しない貫通孔あるいは非貫通孔を形成
する工程を具備することを特徴とする配線基板の製造方
法。 - 【請求項6】前記貫通孔が、単位面積あたり金属回路層
の占有面積率が30%以上の領域に形成されてなること
を特徴とする請求項5記載の配線基板の製造方法。 - 【請求項7】前記電気的接続に寄与しない貫通孔あるい
は非貫通孔が、ビアホール導体からビア直径の3倍以上
離間した位置に形成されている請求項5または請求項6
記載の配線基板の製造方法。
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- 2000-10-31 JP JP2000332651A patent/JP4632514B2/ja not_active Expired - Fee Related
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