JP2004074501A

JP2004074501A - 積層箔およびそれを用いた配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2004074501A
Application number: JP2002235605A
Authority: JP
Inventors: Yoji Mine; 峯　洋二
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2002-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】転写法において生産性を向上させるため、キャリアの除去を容易にした積層箔とそれを用いた配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】回路形成層／バリア／キャリアでなる積層箔において、前記バリアは回路形成層のエッチングに対してバリアとして機能することが可能であって、且つ前記バリア内または該バリアと前記キャリアとの界面には断続的に微小空洞が形成されている積層箔であり、好ましくは、回路形成層およびキャリアに対してバリアの選択エッチングが可能である積層箔であって、さらに好ましくは、回路形成層がＣｕまたはＣｕを主成分とする合金でなる積層箔である。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層箔およびそれを用いた配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、ノート型パソコン等といった携帯情報機器の急速な普及に伴い、機器の軽量・小型化ならびに高性能化は急激な進展を遂げており、これを構成する電子部品に対しても高密度化が要求されている。これに対応して、プリント配線板および半導体パッケージ配線板では、配線のファインパターン化、ファインピッチ化が推進されている。現在までのところ、高密度配線板の配線は主にサブトラクティブ法で形成されている。
【０００３】
サブトラクティブ法はエッチング技術を用いる工法で、形成される配線のピッチの限界は、用いられるＣｕ層の厚さとエッチング液の種類等のエッチング条件で決定される。特にＣｕ層の厚さは形成される配線ピッチとの間に直線的な関係を有しており、薄い程配線のファインパターン化、ファインピッチ化には有利である。
通常サブトラクティブ法では、多層配線の層間接続にレーザビアが用いられるため、エッチングでパターンを形成するＣｕ層の厚さは、積層されるＣｕ箔とその上にビア接続のために施されるＣｕめっき厚さの合計となる。また、Ｃｕめっきの厚さは接続信頼性を確保するため、１５μｍ程度は必要とされている。そのため、下地のＣｕ箔の厚さを減少させる必要があり、一部ではキャリアで極薄Ｃｕ箔を支持した積層箔が用いられている。
【０００４】
積層箔では、金属のエッチング特性の差異に着目した技術として、転写法が提案されている。転写法は、回路を形成するＣｕ箔をキャリアまたはバリアとキャリアで支持した積層箔を用いて、エッチング法により予め微細配線を形成し、それを絶縁基板に文字通り転写した後、選択エッチングによりキャリアまたはキャリアとバリアを順次除去し、回路を形成する工法である。
この方法では予め極薄Ｃｕ箔をエッチングし、回路を形成することができるため、ファインパターン化、ファインピッチ化に有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記転写法の技術ではキャリアは回路形成層を支持できる程度の厚さを必要とするため、キャリアをエッチングするのに時間がかかる。加えて、バリアとキャリアを用いる場合、選択エッチング液をかえてバリアを除去する必要があり、工程が煩雑であるという問題を有している。
本発明の目的は、転写法において生産性を向上させるため、キャリアの除去を容易にした積層箔とそれを用いた配線板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、選択エッチングを利用した技術において、引きはがし可能な積層箔の界面形態について鋭意検討した結果、適度な強度で引き剥がし可能な積層箔の界面形態を見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち本発明は、回路形成層／バリア／キャリアでなる積層箔において、前記バリアは回路形成層のエッチングに対してバリアとして機能することが可能であって、且つ前記バリア内または該バリアと前記キャリアとの界面には断続的に微小空洞が形成されている積層箔である。
また、好ましくは、回路形成層およびキャリアに対してバリアの選択エッチングが可能である積層箔であって、さらに好ましくは、回路形成層がＣｕまたはＣｕを主成分とする合金でなる積層箔である。
【０００８】
そして、さらには、バリアがＴｉを主成分としてなる積層箔が好ましく、また、バリアがＡｇを主成分としてなる積層箔であっても良い。
さらに好ましくは、キャリアがＣｕまたはＣｕを主成分とする合金でなる積層箔である。
【０００９】
本発明の配線板の製造方法は、上記積層箔を用いた配線板の製造方法であって、回路形成層にエッチングにより回路を形成し、該回路および露出したバリアが絶縁体に接するように前記回路を前記絶縁体に埋め込んだ後、キャリアを引きはがして、少なくとも絶縁体に接して残留したバリアを除去する工程を含む配線板の製造方法である。
また、上記積層箔を用いた配線板の製造方法であって、回路形成層にエッチングにより回路を形成し、露出したバリアをエッチングにより除去し、前記回路および露出したキャリアが絶縁体に接するように前記回路を前記絶縁体に埋め込んだ後、キャリアを引きはがす工程を含む配線板の製造方法であっても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に詳しく本発明について説明する。
本発明の重要な特徴は図１に示したように回路形成層（１）／バリア（２）／キャリア（３）でなる積層箔（４）において、回路形成層のエッチングに対してバリアとして機能することができる界面と、積層箔を引きはがすときの界面が異なることにある。
すなわち、図１の如くバリア（２）内に断続的に微小空洞（５）が形成されているか、図２に示した如く、バリア（２）とキャリア（３）との界面に断続的に微小空洞（５）があることが重要である。
【００１１】
本発明の積層箔を転写法用途に用いる場合、回路形成層とバリアに選択エッチングが可能な適当な金属または合金の組み合わせを用いれば、図３に示す如く、積層箔（４）の回路形成層（１）に選択エッチングにより回路（６）を形成し、絶縁体（７）に埋め込んで成形し、微小空洞（５）群からキャリア（３）を機械的に引きはがした後、バリア（２）を除去して配線板を形成することができる。
ここで、絶縁体に回路を埋め込む工程では、絶縁体にプリプレグ等を用いれば、ホットプレスで成形ができる。また、液状樹脂を流し込んで、キュアしても良いし、セラミックス基板等に転写して焼成しても良い。さらに、部品を搭載し、必要箇所に導通配線をした後、封止樹脂で埋めれば、樹脂パッケージを得ることもできる。
また、バリアの除去は、選択エッチングによっても良いし、研削しても良い。選択エッチングの場合、回路形成層とバリアの組み合わせが限定されてしまうが、ダスト発生がなく良い。一方、研削の場合は、ダストの発生はあるものの、バリア用のエッチング装置が必要でないのに加えて、材料の組み合わせが限定されないので、設計の自由度が広がる。
【００１２】
また、図４に示す如く、回路形成層にエッチングにより回路を形成し、露出したバリアをエッチングにより除去し、回路を絶縁体に埋め込んだ後、微小空洞群からキャリアを引きはがして配線板をつくることができる。この場合、キャリアを引きはがした際に露出する、残留したバリアの一部を外部接続のための下地層として使用すると有効である。
この配線板の製造方法に用いられる積層箔においては、回路およびキャリアに対してバリアの選択エッチングが可能であることが重要である。
【００１３】
一方、例えば、従来の積層箔で樹脂キャリア単体で金属箔を支持したものがあるが、この積層箔では引きはがす際に容易にはがれるように、接合強度を弱くしておくと、選択エッチングで金属箔に配線を形成するときに、エッチング液が回り込んで、折角形成した配線パターンを破壊してしまうことになる。また、逆にエッチングに耐え得る接合強度設定を行うと、引きはがしの際に、配線がキャリアに付いて浮き上がったり、配線上に部分的に樹脂が残ったりしてしまい、実質的に接合強度の制御が困難であった。
【００１４】
これに比して本発明の積層箔（４）では、キャリア（３）が機械的に引きはがされる部分、即ち微小空洞（５）群が図１のようにバリア（２）内、若しくは図２のようにバリア（２）とキャリア（３）との界面に存在するため、選択エッチングで金属箔に配線を形成する際に、エッチング液が微小空洞群を伝って回り込み回路を壊してしまう恐れがない。
また、回路形成層とキャリアの間の引きはがし強度としては、０．０１〜０．８Ｎ／ｍｍの範囲内にあることが好ましい。０．０１Ｎ／ｍｍ未満であるとエッチング工程や、搬送工程等のハンドリングで回路形成層が部分的にはがれる恐れがある。また、０．８Ｎ／ｍｍを超えると、絶縁体の組み合わせによっては、引きはがしの際に、形成した配線がキャリアについてはがれないことがある。より好ましくは回路形成層とキャリアとの引きはがし強度を０．２Ｎ／ｍｍ〜０．６Ｎ／ｍｍに制御することが好ましい。この強度内に制御すると、一般的な絶縁体であるガラスエポキシに対して、回路形成層の粗化処理なしでも、回路の引き抜きもなく、引きはがすことができるし、ハンドリングも安定して行うことができる。
【００１５】
なお、回路形成層のエッチングに対してバリアとして機能するとは、バリアが回路形成層のエッチング速度に対して、著しく遅い場合を示している。
具体的には、回路形成層がＣｕまたはＣｕを主成分とする合金であって、そのエッチング液として塩化第二鉄または塩化第二銅を用いる場合、バリアとしては、ＴｉまたはＡｇ、或いは該金属の何れかを主成分とする合金がある。また、エッチング液としてアルカリエッチャントを用いる場合、バリアとしてはＴｉまたはＳｎ、Ｎｉ、或いは該金属の何れかを主成分とする合金を使用できる。
この他、Ｃｕのエッチング液としては、硫酸−過酸化水素水系も一般的であるが、バリアとしては、ＴｉやＡｌがある。なお、エッチング液が塩化第二鉄の場合は、回路形成層をＦｅ、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、ステンレス等としてエッチングすることができる。
上述のようにＴｉおよびＡｇはＣｕのエッチング液として安価で広く普及している、塩化第二鉄や塩化第二銅のバリアとして機能するため、有効である。特にＴｉは、この他、アルカリエッチャントや硫酸−過酸化水素水系のエッチング液にもバリアとして機能し、一般的なＣｕのエッチングバリアとして機能できるため、望ましい。Ａｇに関しては、後述する接合促進効果の他、電気伝導率が高いため、回路上に残留させて使用する場合効果的である。
【００１６】
また、キャリアを引きはがしたときの基板側へのバリアの残存形態は、例えば回路を形成した場合、図５に示したように、回路上にのみ残存する場合がある。これはバリアと絶縁体との密着性のほうが微小空洞群の強度より弱い場合に起こる。勿論微小空洞群の引きはがし強度を最も弱くすれば、絶縁体の上にもバリアを残存させることができる。何れの残存形態をとっても良い。
配線板側へ残存したバリアは配線板の一部として用いるか、選択エッチングにより、回路をほとんどエッチングしないバリアのエッチング液を用いて除去する。或いは、平面研削等物理的手法により除去する方法もある。
配線板に残留させて用いる場合、バリアのＮｉやＴｉ等は拡散バリアとして使用しても良いし、バリアのＡｇやＳｎは接合を促進させる作用を有する。また、回路形成層がＣｕまたはＣｕを主成分とする合金の場合、バリアとしてのＴｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉは市販のめっき剥離剤で回路を過度にエッチングすることなく、除去することが可能である。
【００１７】
回路形成層は配線として用いられることが多く、回路形成層の材料としては、配線材やリードフレーム材として一般に用いられているＣｕまたはＣｕを主成分とする合金やＦｅ−Ｎｉ系合金等が好ましく、なかでも導電性の高いＣｕまたはＣｕを主成分とする合金が特に好ましい。ここで、Ｃｕを主成分とする合金にはＣｕ−Ｆｅ系合金、Ｃｕ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｔｉ系合金、Ｃｕ−Ｃｒ−Ｚｒ系合金、Ｃｕ−Ｚｒ系合金等が挙げられる。
【００１８】
キャリアの材料としては、金属や樹脂等が実用できる。金属ではＣｕ、Ａｌ、Ｆｅまたは該金属の何れかを主成分とする合金等が良いが、再利用の観点からは、バリアとしてＴｉ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｎｉ等を使用すれば、上述のように市販のめっき剥離剤で除去できるため、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金が好適である。
また、樹脂フィルムでは安価なＰＥＴ等が良い。
【００１９】
微小空洞の寸法は界面に平行な平面で少なくとも一辺が形成する回路の寸法より小さいほうが、安定してハンドリングができる。例えば、配線／間隔＝２５μｍ／２５μｍを形成する場合は、少なくとも１辺が２５μｍ以下であるとハンドリングが安定する。好ましくは、少なくとも１辺が１０μｍ以下が好ましく、さらには５μｍ以下が良い。
【００２０】
積層箔の製造方法としては、めっき法でキャリアにバリア、回路形成層と順次積み上げていく方法や、回路形成層にバリアをめっき、または乾式成膜法で成膜したものとキャリアとの被接合面を真空漕内でイオンエッチングし、突き当てプレスまたはロール接合しても良いが、本願出願人が提案する特開２００１−１６２３８２号に記載の蒸着ロール接合法が好適である。
蒸着ロール接合法は真空室内で２つの被接合材の少なくとも一方の面側に、搬送しながら、乾式成膜法によりバリアとなる金属を付着形成させた後、被接合材同士を圧着接合する方法である。
ここで、乾式成膜法とは、真空蒸着、スッパタ、イオンプレーティング等の物理的蒸着法や化学的蒸着法を指す。特に真空蒸着は成膜速度が速く良い。また、スパッタやイオンプレーティング等は膜質が良いが、成膜速度が遅いので、蒸着装置の設計等に考慮が必要である。
この製造方法では、微小空洞群を形成させる場所を装置の構成要素の位置関係により、バリア内にもできるし、バリアとキャリアの界面にもできる。また、微小空洞の平均寸法や平均間隔などは、装置の真空度や雰囲気の調整、接合の際の圧力や送り速度、成膜速度の調整、或いはさらに素材として用いる帯材の硬さの組み合わせや表面を改質することにより、制御できる。
また、金属箔を帯材とすることで、インラインで製造でき、製造上も有利である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の用途である転写法に適したＣｕ／Ｔｉ／Ｃｕの積層箔を上記の蒸着ロール接合法にて作製した。この時には、装置の真空度や雰囲気、プレス圧力、送り速度、成膜速度などを調整して、微小空洞が形成されるように製造条件をコントロールした。
まず、回路形成層の帯材として厚さ３５μｍの電解銅箔を用いた。また、キャリアの帯材として厚さ３５μｍの電解銅箔を用いた。
各銅箔の片側の面にそれぞれ平均厚さ０．３μｍとなるようにＴｉを真空蒸着し、回路形成層の帯材とキャリアの帯材とのＴｉ蒸着面同士をロール圧延で圧着し、転写法用となる積層箔を得た。
図６に得られた積層箔の代表的な断面図を示す。
【００２２】
また、転写法用積層箔をエッチングして、幅１０ｍｍの引きはがし試験片を作製し、毎分５０ｍｍの速度で９０°引きはがし試験を行ったところ、０．６Ｎ／ｍｍで微小空洞群ではがれた。
【００２３】
転写法用積層箔の回路形成層に対して最小配線幅／間隔が１２０μｍ／９０μｍの配線が得られるように感光性レジストをラミネートし、露光・現像してマスクを形成後、塩化第二鉄を用いてスプレーエッチングにより配線を形成したところ、エッチングによる剥れもなく、良好な配線が得られた。そしてさらに、ガラスクロス入りのエポキシ樹脂のプリプレグに押し当てプレス成形した後、キャリアを引きはがしたところ、回路形成層で引きはがすことができた。その後、Ｔｉをエッチングし、良好な配線板を得た。
【００２４】
（実施例２）
本発明の用途である転写法に適したＣｕ／Ｔｉ／Ｃｕの積層箔を蒸着ロール接合法にて作製した。この時には、実施例１と同様に、装置の真空度や雰囲気を調整して、微小空洞が形成されるように製造条件をコントロールした。
まず、回路形成層の帯材として厚さ３５μｍの圧延無酸素銅箔を用いた。また、キャリアの帯材として厚さ３５μｍの圧延無酸素銅箔を用いた。
各銅箔の片側の面にそれぞれ平均厚さ０．５μｍとなるようにＴｉを真空蒸着し、回路形成層の帯材とキャリアの帯材とのＴｉ蒸着面同士をロール圧延で圧着し、転写法用となる積層箔を得た。
【００２５】
また、転写法用積層箔をエッチングして、幅１０ｍｍの引きはがし試験片を作製し、毎分５０ｍｍの速度で９０°引きはがし試験を行ったところ、０．２Ｎ／ｍｍで微小空洞群ではがれた。
【００２６】
転写法用積層箔の回路形成層に対して最小配線幅／間隔が１２０μｍ／９０μｍの配線が得られるように感光性レジストをラミネートし、露光・現像してマスクを形成後、塩化第二鉄を用いてスプレーエッチングにより配線を形成したところ、エッチングによる剥れもなく、良好な配線が得られた。そしてさらに、ガラスクロス入りのエポキシ樹脂のプリプレグに押し当てプレス成形した後、キャリアを引きはがしたところ、回路形成層で引きはがすことができた。その後、Ｔｉをエッチングし、良好な配線板を得た。
【００２７】
（実施例３）
本発明の用途である転写法に適したＣｕ／Ａｇ／Ｃｕの積層箔を蒸着ロール接合法にて作製した。この時にも、装置の真空度や雰囲気を調整して、微小空洞が形成されるように製造条件をコントロールした。
まず、回路形成層の帯材として厚さ１０μｍの圧延無酸素銅箔を用いた。また、キャリアの帯材として厚さ５０μｍの圧延無酸素銅箔を用いた。
各銅箔の片側の面にそれぞれ平均厚さ０．５μｍとなるようにＡｇを真空蒸着し、回路形成層の帯材とキャリアの帯材とのＡｇ蒸着面同士をロール圧延で圧着し、転写法用となる積層箔を得た。
【００２８】
また、転写法用積層箔をエッチングして、幅１０ｍｍの引きはがし試験片を作製し、毎分５０ｍｍの速度で９０°引きはがし試験を行ったところ、０．８Ｎ／ｍｍで微小空洞群ではがれた。
【００２９】
転写法用積層箔の回路形成層に対して最小配線幅／間隔が４０μｍ／４０μｍの配線が得られるように感光性レジストをラミネートし、露光・現像してマスクを形成後、塩化第二鉄を用いてスプレーエッチングにより配線を形成したところ、エッチングによる剥れもなく、良好な配線が得られた。そしてさらに、Ａｇをエッチングし、ガラスクロス入りのエポキシ樹脂のプリプレグに押し当てプレス成形した後、キャリアを引きはがしたところ、回路形成層で引きはがすことができ、配線上にＡｇが露出した良好な配線板を得た。
以上のように、本発明の積層箔を用いれば、容易に良好な配線板を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、キャリアの除去を容易にした積層箔とそれを用いた配線板の製造方法を提供することで、転写法において生産性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層箔の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の積層箔の一例を示す断面模式図である。
【図３】本発明の積層箔を用いた配線板の製造方法の一例を示す断面模式図である。
【図４】本発明の積層箔を用いた配線板の製造方法の一例を示す断面模式図である。
【図５】本発明の積層箔を引きはがした後の一例を示す断面模式図である。
【図６】本発明の積層箔の一例を示す断面写真（ａ）と模式図（ｂ）である。
【符号の説明】
１．回路形成層、２．バリア、３．キャリア、４．積層箔、５．微小空洞、６．回路、７．絶縁体

Claims

回路形成層／バリア／キャリアでなる積層箔において、前記バリアは回路形成層のエッチングに対してバリアとして機能することが可能であって、且つ前記バリア内または該バリアと前記キャリアとの界面には断続的に微小空洞が形成されていることを特徴とする積層箔。
回路形成層およびキャリアに対してバリアの選択エッチングが可能であることを特徴とする請求項１に記載の積層箔。
回路形成層がＣｕまたはＣｕを主成分とする合金でなることを特徴とする請求項１または２に記載の積層箔。
バリアがＴｉを主成分としてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の積層箔。
バリアがＡｇを主成分としてなることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の積層箔。
キャリアがＣｕまたはＣｕを主成分とする合金でなることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の積層箔。
請求項１乃至６に記載の積層箔を用いた配線板の製造方法であって、回路形成層にエッチングにより回路を形成し、該回路および露出したバリアが絶縁体に接するように前記回路を前記絶縁体に埋め込んだ後、キャリアを引きはがして、少なくとも絶縁体に接して残留したバリアを除去する工程を含むことを特徴とする配線板の製造方法。
請求項２乃至６に記載の積層箔を用いた配線板の製造方法であって、回路形成層にエッチングにより回路を形成し、露出したバリアをエッチングにより除去し、前記回路および露出したキャリアが絶縁体に接するように前記回路を前記絶縁体に埋め込んだ後、キャリアを引きはがす工程を含むことを特徴とする配線板の製造方法。