JP2004111807A

JP2004111807A - 配線基板およびその製造方法

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Publication number: JP2004111807A
Application number: JP2002275131A
Authority: JP
Inventors: Noritaka Katagiri; 片桐　規貴
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】小径のスルーホールと微細な配線パターンを備えた信頼性の高い配線基板を提供する。
【解決手段】配線基板の基材となる樹脂基板１０として、所定温度の加熱処理を施したとき接着性を発現する樹脂層１２ａ、１２ｂの間に、該樹脂層よりも低線膨張率の樹脂フィルム１１を挟んで形成された樹脂基板を用い、前記樹脂基板１０にレーザ加工により貫通孔１４を形成し、該貫通孔１４を形成した樹脂基板の一方の面に前記貫通孔１４の開口部を覆って金属箔１６を被着した後、前記金属箔１６をめっき給電層とする電解めっきを施して、前記貫通孔１４をめっきにより充填して導体部１８を形成し、前記樹脂基板１０の他方の面に、前記導体部１８と電気的に接続する配線パターンを、絶縁層２０を介して形成する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配線基板およびその製造方法に関し、より詳細には、熱硬化性樹脂層の間に該熱硬化性樹脂層よりも低線膨張率の樹脂フィルムを挟んで形成された樹脂基板を配線基板の基材に使用した配線基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
絶縁層を介して配線パターンを多層に積層して形成する多層配線基板は、通常、ガラスクロスに樹脂を含浸させた、いわゆる両面銅張り樹脂基板からなるコア基板の両面に配線層を多層に積層して形成される。この多層配線基板を形成する際には、コア基板にドリルによって貫通孔を設け、スルーホールめっきを施した後、貫通孔に樹脂を充填してコア基板の両面に配線パターンを形成している。貫通孔に樹脂を充填することにより、スルーホールの直上にもパッドあるいはビアを形成することが可能となる（たとえば、特許文献１参照）。
しかしながら、コア基板にドリルによって貫通孔を形成する場合は、貫通孔の孔径を小径にしたとしても、１００〜１５０μｍ程度の孔径が限度であり、このような機械的加工によって貫通孔を形成する方法では、配線パターン幅および配線間隔が５０μｍ以下といった微細な配線パターンを備える多層配線基板を製造することができない。
【０００３】
なお、ドリル加工といった機械的加工によらずに配線基板を製造する方法として、多層配線基板を構成する層ごとに別体として、あらかじめ配線パターンを形成した樹脂基板を形成しておき、これらの樹脂基板を一括して積層することによって多層配線基板を形成する方法がある（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
図４は、配線パターンを形成した樹脂基板を重ね合わせて一体化することによって多層配線基板を形成する方法を示す。１００は配線基板の各層を構成する樹脂基板であり、所定温度に加熱したとき接着性を発現する熱硬化性樹脂層１０２の一方の面に配線パターン１０４が形成され、配線パターン１０４に電気的に接続してビア１０８が設けられている。ビア１０８は、配線パターン１０４の裏面が底面に露出する凹部１０６に、熱硬化性樹脂層１０２の接着性が発現する温度よりも低温で溶融するはんだが電解めっきによって充填され、熱硬化性樹脂層１０２の他方の面側に端面が露出するように設けられたものである。図４（ｂ）は、樹脂基板１００を位置合わせして積層し、熱硬化性樹脂層１０２の接着性が発現する温度で加熱することにより、一体化して多層配線基板としたものである。配線パターン１０４は、相互にビア１０８によって電気的に接続されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−６８８０７号公報
【特許文献２】
特開平１０−１９０２３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
配線パターンを形成した樹脂基板を一括積層して一体化する方法は、機械的加工によって貫通孔を形成する方法とくらべて、ビア部分については微細に形成することが可能であるが、配線パターンについては、熱硬化性樹脂層１０２に被着した銅箔をサブトラクティブ法によって形成する方法によっているから、配線パターンのパターン幅およびパターン間隔を５０μｍ以下程度にまで微細に形成することができないという課題がある。
また、上述した樹脂基板を一括積層して一体化する方法の場合は、ビア部分に熱硬化性樹脂層１０２の接着性が発現する温度よりも低温で溶融するはんだを充填しているため、はんだと配線パターンを形成する銅との界面に金属間化合物が形成され、電気的特性上の信頼性を若干低下させるという問題もあった。
【０００７】
なお、配線パターンを形成する方法にはセミアディティブ法があり、この方法によると、一括積層する樹脂基板に比較的微細な配線パターンを形成することが可能である。しかしながら、セミアディティブ法によって配線パターンを形成する場合は、デスミア処理工程、無電解銅めっき工程、レジストパターンの形成とその剥離工程等の各工程において、薬液に基板を浸漬する必要がある。樹脂基板は一括積層時に最終硬化させるため、各々の樹脂基板の絶縁層を半硬化状態にしているから、薬液に基板を浸漬した際に絶縁層が変質したり溶解したりすることがあり、一括積層する基板をセミアディティブ法によって形成することは好ましくない。
【０００８】
そこで、本発明は前述した課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、５０μｍ以下といった小径のスルーホールであっても容易に形成することができ、また微細な配線パターンを高密度に形成することができ、電気的特性のすぐれた配線基板およびその好適な製造方法を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、配線基板の基材となる樹脂基板が、熱硬化性樹脂フィルムまたは熱可塑性樹脂フィルムからなる樹脂層の間に、該樹脂層よりも低線膨張率の樹脂フィルムを挟んで形成され、前記樹脂基板の一方の面に金属箔が被着され、樹脂基板の他方の面に絶縁層を介して配線パターンが形成された配線基板であって、前記樹脂基板および絶縁層を貫通して設けられた貫通孔に、めっきが充填されて形成された導体部を介して、前記金属箔と前記配線パターンとが電気的に接続されていることを特徴とする。
また、前記樹脂基板の他方の面に、配線パターンが絶縁層を介して複数層に積層して形成され、前記樹脂基板の一方の面に、金属箔がエッチングされて形成された配線パターンが形成されていることを特徴とする。
また、前記樹脂フィルムが、室温での線膨張率が２０×１０^−６／°Ｋ以下の樹脂フィルムであることが好適である。
【００１０】
また、配線基板の製造方法として、配線基板の基材となる樹脂基板として、所定温度の加熱処理を施したとき接着性を発現する樹脂層の間に、該樹脂層よりも低線膨張率の樹脂フィルムを挟んで形成された樹脂基板を用い、前記樹脂基板にレーザ加工により貫通孔を形成し、該貫通孔を形成した樹脂基板の一方の面に前記貫通孔の開口部を覆って金属箔を被着した後、前記金属箔をめっき給電層とする電解めっきを施して、前記貫通孔をめっきにより充填して導体部を形成し、前記樹脂基板の他方の面に、前記導体部と電気的に接続する配線パターンを、絶縁層を介して形成することを特徴とする。
また、前記樹脂基板の他方の面に配線パターンを形成する方法として、　樹脂基板の他方の面に絶縁層を形成し、該絶縁層にレーザ加工を施して導体部の端面が底面に露出するビア穴を形成する工程と、前記ビア穴の内面を含む前記絶縁層の表面にめっき用のシード層を形成する工程と、
該シード層の表面を感光性の樹脂皮膜により被覆し、該樹脂皮膜を露光および現像して、配線パターンを形成する部位を露出させたレジストパターンを形成する工程と、前記シード層をめっき給電層として前記シード層の露出部に金属層を形成する工程と、前記レジストパターンを除去した後、前記シード層の露出部をエッチングにより除去して前記導体部と電気的に接続する配線パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする。
また、前記樹脂フィルムとして、室温での線膨張率が２０×１０^−６／°Ｋ以下の樹脂フィルムを用いることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面とともに詳細に説明する。
図１〜３は、本発明に係る配線基板の製造方法によって配線基板を製造する製造工程を示す。
図１は、樹脂基板に貫通孔を形成し、樹脂基板の片面に金属箔として銅箔を被着して、貫通孔をめっきによって充填するまでの製造工程を示す。
図１（ａ）は、配線基板の基材として用いる樹脂基板１０を示す。この樹脂基板１０は、熱硬化性樹脂フィルムからなる熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂが熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂよりも低線膨張率を有する樹脂フィルム１１の両面に被着して形成されている。熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂよりも低線膨張率の樹脂フィルム１１を熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂによって挟むようにすることにより、樹脂基板１０が補強されるとともに、熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂの熱による伸縮を抑え、配線基板を形成した際に基板全体が熱によって伸縮することを抑えることが可能になる。
【００１２】
樹脂基板１０の熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂは所定温度で加熱処理を施した際に接着性を発現する樹脂からなる。熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂに使用する樹脂材としては、エポキシ樹脂あるいはポリフェニレンエーテル樹脂といった樹脂が使用できる。
樹脂フィルム１１としては、室温下での線膨張率が２０×１０^−６／°Ｋ以下、とくに、２×１０^−６〜４×１０^−６／°Ｋの樹脂フィルムが好適に用いられる。このような樹脂フィルムとしては、アラミドフィルム、液晶ポリマーフィルム、ポリイミドフィルム等を用いることができる。
なお、本実施形態で使用している樹脂基板１０は、全体厚が７０〜８０μｍである。
【００１３】
図１（ｂ）は、樹脂基板１０にレーザ加工を施して貫通孔１４を形成した状態を示す。レーザ加工によれば、内径寸法が５０μｍ程度の貫通孔を容易に形成することができる。
図１（ｃ）は、貫通孔１４を形成した樹脂基板１０の一方の面（図示例では下面）に銅箔１６を被着した状態を示す。銅箔１６を樹脂基板１０の表面に押接し、熱硬化性樹脂層１２ｂの接着性が発現する程度に樹脂基板１０を加熱することによって、銅箔１６を樹脂基板１０に被着させることができる。なお、この工程では、樹脂基板１０は、熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂが完全に硬化する温度にまでは加熱しない。
【００１４】
樹脂基板１０に銅箔１６を被着することにより、貫通孔１４の一方の開口部が銅箔１６によって閉止される。図１（ｃ）の状態で、銅箔１６をめっき給電層として電解銅めっきを施し、貫通孔１４内に銅めっきを盛り上げて貫通孔１４を銅めっきによって充填して導体部１８を形成する（図１（ｄ））。すなわち、貫通孔１４に銅による充填めっきを施すことにより、貫通孔１４が銅めっきからなる導体部１８によって充填され、貫通孔１４の底面で銅箔１６に導体部１８が接合し、貫通孔１４の他面側で導体部１８の端面が露出する。
【００１５】
図１（ｅ）、（ｆ）は、樹脂基板１０の他方の面に多層基板の絶縁層２０となる樹脂フィルムをラミネートし、絶縁層にビア穴２０ａを形成する工程を示す。
図１（ｅ）は、樹脂基板１０の他方の面に絶縁層２０を形成した状態である。この工程では、樹脂基板１０の他方の面に樹脂フィルムをラミネートし、熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂおよび絶縁層２０が硬化する温度まで樹脂基板１０を加熱することにより絶縁層２０と樹脂基板１０とを一体化する。絶縁層２０の厚さは３０μｍ〜４０μｍ程度である。
図１（ｆ）は、絶縁層２０にレーザ加工を施してビア穴２０ａを開口させた状態である。銅めっきが充填された導体部１８の位置に合わせてレーザ加工を施すことにより、ビア穴２０ａの底面に導体部１８の端面が露出したビア穴２０ａが形成される。
【００１６】
図２は、セミアディティブ法によって樹脂基板１０の他方の面上に配線パターンを形成する工程を示す。
図２（ａ）は、まず、ビア穴２０ａの内面（底面）を含む絶縁層２０の表面にめっき用のシード層２２を形成した状態を示す。めっき用のシード層２２は、無電解銅めっき、銅のスパッタリング等によって形成することができる。図２では、シード層２２をわかりやすく示すために、シード層２２の厚さを実際よりも厚く示しているが、シード層２２は実際には、数μｍ程度と極めて薄く設けられるものである。
なお、めっき用のシード層２２を形成する前工程として、レーザ加工によってビア穴２０ａを形成した際にビア穴２０ａの内面に付着した汚れを除去するデスミア処理（汚れを化学的に除去する処理）を施すとよい。
【００１７】
図２（ｂ）は、シード層２２を形成した絶縁層２０の表面に感光性のドライフィルムをラミネートし、露光および現像処理を施して、配線パターンを形成する部位を露出させたレジストパターン２４を形成した状態を示す。なお、レジストパターン２４は感光性の樹脂皮膜により絶縁層２０を被覆し、所定パターンに露光し、現像することによて形成することができる。感光性のレジスト材としてはドライフィルムレジスト等の適宜材料が使用できる。
【００１８】
図２（ｃ）は、シード層２２をめっき給電層とする電解銅めっきを施して、シード層２２の露出部分に金属層としての銅層２６を形成した状態である。
図２（ｄ）は、レジストパターン２４を除去し、レジストパターン２４によって被覆されていた部位のシード層２２が露出した状態を示す。
図２（ｅ）は、シード層２２の露出部分をエッチングして除去し、絶縁層２０の表面に銅層２６、すなわち配線パターン２６ａが形成された状態を示す。シード層２２の厚さは銅層２６にくらべてはるかに薄いから、銅層２６をレジスト等によって保護せずにエッチングすることで、シード層２２の露出部分を簡単に除去することができる。このエッチング操作の際に、銅層２６はほとんど影響を受けることはない。
【００１９】
絶縁層２０の表面に形成された配線パターン２６ａはビア穴２０ａに充填された銅層２６、すなわちビア２６ｂを介して樹脂基板１０に形成された導体部１８と電気的に接続する。
図３は、絶縁層２０のさらに上層に配線パターンを形成する製造工程を示す。絶縁層２０の上層に配線パターンを形成する方法は、上述したセミアディティブ法を利用した従来のビルドアップ法を利用することができる。
図３（ａ）は、絶縁層２０の上層に樹脂フィルムをラミネートして絶縁層３０を形成し、絶縁層３０にレーザ加工を施してビア穴３０ａを形成した状態を示す。ビア穴３０ａは下層の配線パターン２６ａと電気的に導通する適宜部位に設ければよい。
【００２０】
図３（ｂ）は、ビア穴３０ａを形成した絶縁層３０にデスミア処理を施した後、ビア穴３０ａの内面を含む絶縁層３０の表面にめっき用のシード層３２を形成し、シード層３２の表面に絶縁層３０の表面に形成する配線パターンにしたがってレジストパターン３４を形成した状態を示す。
図３（ｃ）は、シード層３２をめっき給電層として電解銅めっきを施し、シード層３２の露出部分に銅層３６を盛り上げるようにして形成した後、レジストパターン３４を除去し、シード層３２の露出部分をエッチングして除去することによって、絶縁層３０の表面に配線パターン３６ａを形成した状態を示す。
【００２１】
３６ｂはビア穴３０ａに銅層３６を充填して形成されたビアであり、配線パターン３６ａはビア３６ｂを介して、下層の配線パターン２６ａと電気的に接続する。
図３（ｃ）は、樹脂基板１０の他方の面上に、樹脂基板１０に形成された導体部１８と、ビア２６ｂ、３６ｂを介して、配線パターン２６ａ、３６ａが電気的に接続された多層配線基板が得られたことを示す。このように、絶縁層を積層して層ごとに下層の配線パターンと電気的に接続しながら配線パターンを形成する方法（ビルドアップ法）を適用することにより、適宜層数の多層配線基板を得ることができる。
【００２２】
図３（ｄ）は、絶縁層３０の上層に絶縁層４０を設けて、さらに上層の配線パターン４２を形成した状態を示す。４２ｂが配線パターン４２を下層の配線パターン３６ａと電気的に接続するためのビアである。
５０は絶縁層４０の表面を被覆する保護膜であり、配線パターン４２のランド４２ｃが露出するように設けている。
なお、樹脂基板１０の一方の面（図の下面）に被着されている銅箔１６については、所定のパターンにエッチングすることによって配線パターン１６ａを形成することができる。こうして樹脂基板１０の一方の面に形成された配線パターン１６ａは樹脂基板１０に形成された導体部１８を介して樹脂基板１０の他方の面に形成された配線パターン２６ａ、３６ａ、４２と電気的に接続されることになる。
【００２３】
図３（ｄ）に示す多層配線基板は、樹脂基板１０の両面の配線パターンが電気的に接続された配線基板として得られるから、たとえば、樹脂基板１０の一方の面に外部接続端子を接合し、樹脂基板１０の他方の面に半導体素子を搭載する半導体装置用基板として使用することができる。
樹脂基板１０に形成される貫通孔１４は内径寸法が５０μｍといったきわめて小径に形成することが可能であり、樹脂基板１０の他方の面側に形成する配線パターンはセミアディティブ法によって形成するから、銅箔をエッチングして配線パターンを形成する方法（サブトラクティブ法）にくらべて、配線パターン幅および配線パターンのパターン間隔を微細に形成することができ、配線パターンを高密度に形成した配線基板として得ることができる。
【００２４】
なお、本発明方法によって形成される配線基板は、図３（ｄ）に示すように樹脂基板１０に配線パターンを積層した形態とし、半導体素子等の電子部品を搭載する配線基板として提供することもできるし、図２（ｅ）に示すように、樹脂基板１０の他方の面に導体部１８と同一配置にビア２６ｂを形成した状態の基板を、多層配線基板を形成する際のコア基板として使用することもできる。
コア基板として使用する場合は、樹脂基板１０の一方の面に被着されている銅箔１６をパターニングして所定の配線パターンを形成し、このコア基板の両面に樹脂基板１０に形成された導体部１８と電気的に接続して配線パターンを形成すればよい。コア基板の両面に、たとえばビルドアップ法により多層回路を形成することができる。
【００２５】
このように上記配線基板をコア基板として使用する場合も、導体部１８が充填された貫通孔１４は、機械的加工によって形成される貫通孔とくらべてはるかに小径に形成され、配線パターンも微細に形成できるから、パターン幅およびパターンピッチが５０μｍといった微細パターンを備える配線基板であっても容易に形成することができる。
【００２６】
また、本発明方法によって製造する配線基板は、樹脂基板１０に形成する導体部１８を銅めっきによって形成し、導体部１８に配線パターンとの界面で金属間化合物が形成されるはんだ等の金属を使用しないから、配線基板の電気特性が損なわれず、信頼性の高い配線基板として得ることができる。また、配線パターンを支持する樹脂基板１０が、熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂにより、これらの熱硬化性樹脂層１２ａ、１２ｂよりも低線膨張率の樹脂フィルム１１を挟むようにして形成されているから、配線基板が熱によって伸縮することを抑え、配線基板に搭載した半導体素子等の電子部品との接合信頼性を高めることができ、また、実装基板に配線基板を実装した際の実装信頼性を向上させることができるという利点がある。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る配線基板によれば、配線基板が熱によって伸縮することを抑えることができ、半導体素子等の電子部品との接合信頼性を高めることができ、また、電気特性の優れた配線基板として提供することができる。また、本発明に係る配線基板の製造方法によれば、配線基板の基材となる樹脂基板の導体部が小径に形成でき、配線パターンを微細に形成することができて、狭ピッチの配線パターンを備えた配線基板を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配線基板の製造方法を示す説明図である。
【図２】配線基板の製造方法を示す説明図である。
【図３】配線基板の製造方法を示す説明図である。
【図４】従来の配線基板の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　樹脂基板
１１　樹脂フィルム
１２ａ、１２ｂ　熱硬化性樹脂層
１４　貫通孔
１６　銅箔
１６ａ　配線パターン
１８　導体部
２０、３０、４０　絶縁層
２０ａ　ビア穴
２２、３２　シード層
２４、３４　レジストパターン
２６、３６　銅層
２６ａ、３６ａ、４２　配線パターン
２６ｂ、３６ｂ、４２ｂ　ビア
４０　絶縁層
１００　樹脂基板
１０２　熱硬化性樹脂層
１０４　配線パターン

Claims

配線基板の基材となる樹脂基板が、熱硬化性樹脂フィルムまたは熱可塑性樹脂フィルムからなる樹脂層の間に、該樹脂層よりも低線膨張率の樹脂フィルムを挟んで形成され、
前記樹脂基板の一方の面に金属箔が被着され、樹脂基板の他方の面に絶縁層を介して配線パターンが形成された配線基板であって、
前記樹脂基板および絶縁層を貫通して設けられた貫通孔に、めっきが充填されて形成された導体部を介して、前記金属箔と前記配線パターンとが電気的に接続されていることを特徴とする配線基板。
樹脂基板の他方の面に、配線パターンが絶縁層を介して複数層に積層して形成され、
前記樹脂基板の一方の面に、金属箔がエッチングされて形成された配線パターンが形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
樹脂フィルムが、室温での線膨張率が２０×１０^−６／°Ｋ以下の樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
配線基板の基材となる樹脂基板として、所定温度の加熱処理を施したとき接着性を発現する樹脂層の間に、該樹脂層よりも低線膨張率の樹脂フィルムを挟んで形成された樹脂基板を用い、
前記樹脂基板にレーザ加工により貫通孔を形成し、該貫通孔を形成した樹脂基板の一方の面に前記貫通孔の開口部を覆って金属箔を被着した後、
前記金属箔をめっき給電層とする電解めっきを施して、前記貫通孔をめっきにより充填して導体部を形成し、
前記樹脂基板の他方の面に、前記導体部と電気的に接続する配線パターンを、絶縁層を介して形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
樹脂基板の他方の面に配線パターンを形成する方法として、樹脂基板の他方の面に絶縁層を形成し、該絶縁層にレーザ加工を施して導体部の端面が底面に露出するビア穴を形成する工程と、
前記ビア穴の内面を含む前記絶縁層の表面にめっき用のシード層を形成する工程と、
該シード層の表面を感光性の樹脂皮膜により被覆し、該樹脂皮膜を露光および現像して、配線パターンを形成する部位を露出させたレジストパターンを形成する工程と、
前記シード層をめっき給電層として前記シード層の露出部に金属層を形成する工程と、
前記レジストパターンを除去した後、前記シード層の露出部をエッチングにより除去して前記導体部と電気的に接続する配線パターンを形成する工程とを備えることを特徴とする請求項４記載の配線基板の製造方法。
樹脂フィルムとして、室温での線膨張率が２０×１０^−６／°Ｋ以下の樹脂フィルムを用いることを特徴とする請求項４または５記載の配線基板の製造方法。