JP2004179440A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電子部品を搭載した配線基板において、長期の熱履歴を繰り返し印加しても、熱応力に充分耐え、剥れや断線等が生じない接続信頼性の高い配線基板を提供する。
【解決手段】耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板１の表面に金属箔から成る配線導体２をその表面が絶縁基板１の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板３の表面に、樹脂絶縁層４とめっきから成る配線導体層５とを交互に複数層積層して成る配線基板において、配線導体２の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６が被着されている。
【選択図】 図２
【解決手段】耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板１の表面に金属箔から成る配線導体２をその表面が絶縁基板１の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板３の表面に、樹脂絶縁層４とめっきから成る配線導体層５とを交互に複数層積層して成る配線基板において、配線導体２の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６が被着されている。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型・薄型・軽量・高性能・高機能・高品質・高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電子装置も小型・高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電子装置を構成する配線基板にも小型・薄型・多端子化が求められてきており、それを実現するために信号導体等を含む配線導体層の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに配線導体層の多層化により高密度配線化が図られている。
【０００３】
このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が知られている。このビルドアップ配線基板は、例えば、次に述べる方法により製作される。
【０００４】
まず、ガラスクロスやアラミド不布織等の補強材に耐熱性や耐薬品性を有するアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートに金属箔から成る配線導体をその表面が絶縁シートの表面と同一面となるように埋入し、しかる後これを加熱硬化して絶縁基板に配線導体が埋入して成るコア基板を得る。
次に、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化し、さらに露出した配線導体の表面を蟻酸／銅イオン水溶液でエッチングして粗化する。
【０００５】
次に、表面を粗化したコア基板にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂フィルムを貼着し加熱硬化して、厚みが２０〜２００μｍの絶縁層を形成する。次に、配線導体上に位置する絶縁層に直径が５０〜２００μｍの貫通孔をレーザで穿設し、さらに絶縁層の表面および貫通孔の内面を過マンガン酸カリウム溶液等の粗化液で化学粗化し、次にセミアディティブ法を用いて絶縁層の表面および貫通孔の内面に銅めっきから成る導体膜を被着して配線導体層および貫通導体を形成する。そして、この上に絶縁層や貫通導体・配線導体層の形成を複数回繰り返すことによって、ビルドアップ配線基板が製作される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６１４５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の配線基板では、配線導体の表面を蟻酸／銅イオン水溶液でエッチング・粗化して粗化面としているものの、配線導体の表面は算術平均粗さが０．１〜０．５μｍ程度の凹凸の小さいなだらかな面となっているので、絶縁層の樹脂が配線導体の表面の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮することができず、その結果、配線導体と絶縁層との密着強度が充分でなく、絶縁層中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加されると、配線導体と絶縁層との間で剥れてしまうという問題点があった。
【０００８】
また、上記の配線基板の製造方法では、配線導体幅の微細化とともにその厚みも薄くなっており、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化し、さらに露出した配線導体の表面を蟻酸／銅イオン水溶液でエッチング・粗化することによって配線導体の厚みが極端に薄いものとなってしまい、配線導体に断線が発生してしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、電子部品を搭載した配線基板において、長期の熱履歴を繰り返し印加しても、熱応力に充分耐え、剥れや断線等が生じない接続信頼性の高い配線基板を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板の表面に金属箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁基板の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板の表面に、樹脂絶縁層とめっきから成る配線導体層とを交互に複数層積層して成る配線基板において、前記配線導体の前記表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層が被着されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の配線基板によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層が被着されていることから、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体と樹脂絶縁層との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００１２】
また、本発明の配線基板の製造方法は、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板に金属箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁基板の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板を準備する工程と、前記配線導体の前記表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に形成して成るめっき層を被着する工程と、前記絶縁基板および前記めっき層の表面に樹脂絶縁層を被着する工程と、この樹脂絶縁層の表面にめっきから成る配線導体層を被着する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層を被着したことから、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化した際に配線導体の厚みが薄くなったとしても、配線導体はめっき層の厚みにより充分な厚みとなることから電気的に断線することはなく、また、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大断面図である。これらの図において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は絶縁基板１と配線導体２とから成るコア基板、４は樹脂絶縁層、５は配線導体層、６はめっき層であり、主にこれらで本発明の配線基板が構成されている。なお、図３はめっき層６を上面側から見たときの電子顕微鏡写真である。
【００１５】
コア基板３を構成する絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロスにエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る厚みが０．１５〜１．５ｍｍの板状であり、配線導体２および樹脂絶縁層４の支持体としての機能を有するとともに配線基板に強度を付与する機能を有する。絶縁基板１は、その厚みが０．１５ｍｍ未満であると配線基板の剛性が低下して反りが発生し易くなる傾向があり、１．５ｍｍを超えると配線基板が不要に厚いものとなり配線基板を軽量化することが困難となる傾向がある。従って、絶縁基板１の厚みは０．１５〜１．５ｍｍの範囲が好ましい。
【００１６】
また、絶縁基板１の表面には銅や銀・アルミニウム・ニッケル等の金属箔から成る配線導体２が、その表面を絶縁基板１の表面と同一面をなすように埋入されている。
配線導体２は、その幅が２０〜２００μｍ、厚みが５〜５０μｍであり、後述する配線導体層５とともに搭載する半導体素子等の電子部品（図示せず）の各電極を外部電気回路基板（図示せず）に電気的に接続する導電路の一部としての機能する。配線導体２は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体２の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。また、配線導体２の厚みが５μｍ未満になると配線導体２の強度が低下し変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、５０μｍを超えると絶縁基板１への埋入が困難となる傾向がある。従って、配線導体２は、その幅を２０〜２００μｍの範囲、その厚みを５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。なお、金属箔の材料としては、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００１７】
なお、上下に位置する配線導体２同士を、絶縁基板１に形成した貫通導体８により電気的に接続してもよい。このような貫通導体８は、その直径が３０〜１００μｍであり、例えば、絶縁基板１に設けた貫通孔７の内部に銅や銀・錫合金等の金属粉末とトリアジン系熱硬化性樹脂等とから成る導体を埋め込むことにより形成される。貫通導体８を設ける場合、その直径が３０μｍ未満になると貫通導体８の形成が困難となる傾向があり、１００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。従って、貫通導体８を設ける場合、その直径は３０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００１８】
そして、本発明の配線基板は、配線導体２の表面に、図２に断面図で示すように、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６が被着されている。また、本発明の配線基板においては、このことが重要である。
【００１９】
なおここで、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６とは、図３にめっき層６を上面側から写した電子顕微鏡写真で示すように、めっき層６の表面に粒径が０．５〜１μｍの金属結晶が複数個積み重なって形成された、高さが２〜３μｍの突起が単位長さ当たり２００〜５００個／ｍｍ形成されていることをいう。また、微小突起６ａは少なくともめっき層６の表面に形成されていればよく、例えばめっき層６は、その全体が微小突起６ａで形成されていたり、あるいは内部が密に詰まっためっき金属で形成され、表面が多数の微小突起６ａで形成されていてもよい。
【００２０】
本発明の配線基板によれば、配線導体２の表面に、表面に複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを多数形成して成るめっき層６が被着されていることから、後述する樹脂絶縁層４の樹脂がめっき層６表面の微小突起６ａ間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層６を介しての配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層４中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品（図示せず）を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００２１】
なお、微小突起６ａは、その高さが２μｍ未満あるいは単位長さ当たりに形成される個数が２００個／ｍｍ未満の場合、配線導体２と樹脂絶縁層４とを強固に接合することが困難となる傾向があり、また、その高さが３μｍを超えるあるいは単位長さ当たりに形成される個数が５００個／ｍｍを超えた場合、そのような微小突起６ａを効率良く形成することが困難となる傾向がある。従って、微小突起６ａは、その高さが２〜３μｍ、単位長さ当たりに形成される個数が２００〜５００個／ｍｍの範囲が好ましい。
【００２２】
また、めっき層６の厚みは３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。めっき層６の厚みが３μｍ未満であると表面の微小突起６ａの高さを２〜３μｍとすることが困難となり、配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が低下し、樹脂絶縁層４中の熱硬化性樹脂が吸湿して配線基板に電子部品を実装する際の熱履歴により配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまう傾向があり、２０μｍを超えると上層に積層した樹脂絶縁層４の表面の凹凸が大きくなり、配線導体層５の微細化が困難となる傾向がある。従って、めっき層６の厚みは、３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２３】
なお、微小突起６ａを形成する金属結晶としては結晶体が面心立方格子となる銅や銀・アルミニウム・ニッケル等の金属材料が用いられるが、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００２４】
このような微小突起６ａは、例えば金属結晶が銅から成る場合、コア基板３を硫酸銅・硫酸・安定剤等にモリブデン酸塩やバナジン酸塩・タングステン酸塩を微量添加しためっき液に浸漬し、そして、配線導体２に電流密度が数Ａの電流を間隔が数秒のパルス状に通電して電解めっきを行なうことにより、全体が微小突起６ａで構成された、表面が図３にめっき層６表面の電子顕微鏡写真に示すような状態に形成される。
【００２５】
さらに、絶縁基板１およびめっき層６の表面には、樹脂絶縁層４とめっきから成る配線導体層５とが交互に積層されている。樹脂絶縁層４は、めっきから成る配線導体層５の支持体としての機能を有し、その厚みが１０〜８０μｍであり、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂と平均粒径が０．０１〜２μｍで含有量が１０〜５０重量％のシリカやアルミナ・窒化アルミニウム等の無機絶縁フィラーとから成る。
【００２６】
このような無機絶縁フィラーは、樹脂絶縁層４の熱膨張係数を調整し配線導体層５の熱膨脹係数と整合させるとともに、樹脂絶縁層４の表面に適度な凹凸を形成し、配線導体層５と樹脂絶縁層４との密着性を良好となす機能を有する。なお、無機絶縁フィラーは、その平均粒径が０．０１μｍ未満であると、無機絶縁フィラー同士が凝集して均一な厚みの樹脂絶縁層４を形成することが困難となる傾向があり、２μｍを超えると樹脂絶縁層４の表面の凹凸が大きなものとなり過ぎて配線導体層５と樹脂絶縁層４との密着性を低下させてしまう傾向がある。従って、無機絶縁フィラーの平均粒径は、０．０１〜２μｍの範囲が好ましい。
【００２７】
また、無機絶縁フィラーの含有量が１０重量％未満であると、樹脂絶縁層４の熱膨張係数を調整する作用が小さくなる傾向があり、５０重量％を超えると樹脂絶縁層４の樹脂量が減少し樹脂絶縁層４を成形することが困難となる傾向がある。従って、無機絶縁フィラーの含有量は、１０〜５０重量％の範囲が好ましい。
【００２８】
さらに、樹脂絶縁層４には、レーザ加工によりビア孔９が形成されており、このビア孔９の内部にめっきから成る配線導体層５の一部を充填させることにより樹脂絶縁層４を挟んで上下に位置する配線導体２と配線導体層５、および配線導体層５同士がビア導体１０により電気的に接続されている。なお、配線導体層５は、その幅が２０〜２００μｍであり、厚みが１〜２μｍの無電解めっき層と厚みが１０〜３０μｍの電解めっき層とから成り、配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品の各電極を外部電気回路基板に電気的に接続する導電路としての機能を有する。
【００２９】
配線導体層５は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体層５の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。また、配線導体層５の厚みが１１μｍ未満になると配線導体層５の強度が低下し変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、３２μｍを超えると配線導体層５の形成に長時間を要してしまう傾向がある。従って、配線導体層５は、その幅を２０〜２００μｍ、厚みを１１〜３２μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３０】
なお、めっきには銅やニッケル・クロム・銀等の金属が用いられ、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００３１】
さらに、樹脂絶縁層４の一方の最外層表面に形成された配線導体層５の一部は、電子部品の各電極に導体バンプ１２ａを介して接合される電子部品接続用の実装用電極５ａを形成し、樹脂絶縁層４の他方の最外層表面に形成された配線導体層５の一部は、外部電気回路基板の各電極に導体バンプ１２ｂを介して接続される外部接続用の実装用電極５ｂを形成している。
【００３２】
なお、実装用電極５ａ・５ｂの表面には、その酸化腐蝕を防止するとともに導体バンプ１２ａ・１２ｂとの接続を良好とするために、半田との濡れ性が良好で耐腐蝕性に優れたニッケル−金等のめっき層が被着されている。
【００３３】
また、最外層の樹脂絶縁層３および実装用電極５ａ・５ｂには、必要に応じて実装用電極５ａ・５ｂの中央部を露出させる開口を有する耐半田樹脂層１３が被着されている。耐半田樹脂層１３は、その厚みが１０〜５０μｍであり、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性樹脂と光開始剤等とから成る混合物に３０〜７０重量％のシリカやタルク等の無機粉末フィラーを含有させた絶縁材料から成り、隣接する実装用電極５ａ・５ｂ同士が半田バンプ１２ａ・１２ｂにより電気的に短絡することを防止するとともに、実装用電極５ａ・５ｂと樹脂絶縁層４との接合強度を向上させる機能を有する。
【００３４】
このような耐半田樹脂層１３は、感光性樹脂と光開始剤と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂フィルムを最外層の樹脂絶縁層４表面に被着させる、あるいは、熱硬化性樹脂と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂ワニスを最外層の樹脂絶縁層４表面に塗布するとともに乾燥し、しかる後、露光・現像により開口部を形成し、これをＵＶ硬化および熱硬化させることにより形成される。
【００３５】
かくして、本発明の配線基板によれば、配線導体２の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層６を被着したことから、樹脂絶縁層４の樹脂がめっき層６表面の微小突起６ａ間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層６を介しての配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層４中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、本実施例では、コア基板３を絶縁基板１を４層積層して成るものとした例を示したが、コア基板３を１層の絶縁基板１から成るもの、あるいは２〜３層の絶縁基板１を積層して成るもの、または５層以上の絶縁基板１を積層して成るものとしてもよい。
【００３７】
次に、本発明の配線基板の製造方法を、図４に基づいて詳細に説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための各工程毎の要部拡大断面図である。なお、図４において、図１および図２と同じ箇所は同じ番号で示した。
【００３８】
まず、図４（ａ）に示すように、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板１に銅等の金属箔から成る配線導体２をその表面が絶縁基板１の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板３を準備する。
【００３９】
このようなコア基板３は、次に述べる方法により製作される。まず、耐熱性樹脂から成る転写用シート基材に銅等の金属箔から成る配線導体２を被着して成る転写用シートと、ガラスクロスに未硬化のアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた、絶縁基板１と成る前駆体シートとを用意する。
【００４０】
転写用シート基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリカーボネート（ＰＣ）等の耐熱性樹脂が用いられ、金属箔をエッチングして配線導体２を形成する際の支持体、および配線導体２を転写する際の支持体としての機能を有する。
【００４１】
転写用シート基材は、その厚みが２０〜５０μｍであることが好ましく、厚みが２０μｍ未満であると剛性が低下し金属箔をエッチングする際に配線導体２が変形し易くなる傾向にあり、５０μｍを超えると柔軟性が低下し絶縁基板１から剥離し難くなる傾向にある。従って、転写用シート基材の厚みは２０〜５０μｍが好ましい。
【００４２】
また、配線導体２の厚みは、５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。さらには１０〜２０μｍが好ましい。配線導体２の厚みが５μｍ未満になると配線導体２の強度が低下し変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、５０μｍを超えると絶縁基板１への埋入が困難となる傾向がある。従って、配線導体２の厚みは５〜５０μｍが好ましい。なお、配線導体の金属としては銅や銀・アルミニウム・ニッケルが用いられ、安価および低導電性という観点からは銅を用いることが好ましい。
【００４３】
このような転写用シートは、例えば厚みが２５μｍ程度のポリエチレンテレフタレート等の耐熱性樹脂から成る転写シート基材の一方の主面全体に接着材を介して厚みが１２μｍ程度の銅箔を剥離可能に接着した後、銅箔上にフィルム状感光性レジストを被着し、次にこのレジストを露光・現像して配線導体２のパターンに対応するパターンのエッチングマスクを形成し、しかる後、塩化第二鉄溶液中に浸漬して銅箔の非パターン部をエッチング除去し、最後に、感光性レジストを剥離除去してパターン状の幅が２０〜２００μｍ程度の配線導体２を形成することにより製作される。
【００４４】
配線導体２は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体２の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。従って、配線導体２は、その幅を２０〜２００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００４５】
他方、絶縁基板１と成る前駆体シートは、ガラスクロスやアラミド繊維等の耐熱性繊維にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させたものから成り、その表面は配線導体２を埋入可能な程度の可塑性を備えている。
【００４６】
次に、前駆体シートの表面に転写用シートを積層するとともにそれらを加熱加圧して配線導体２を前駆体シートに熱圧着した後、前駆体シートから転写用シート基材を剥離して、前駆体シートにその表面が前駆体シートの表面と同一面をなすように配線導体２を転写埋入する。
【００４７】
熱圧着は、熱プレス機を用いて温度が１００〜１５０℃、圧力が０．５〜５ＭＰａの条件で数分間加圧することにより行なわれる。なお、熱圧着は加熱に先行して加圧のみを行なう方が良い。加熱を先に行なうと熱によって転写用シートが伸び、配線導体２を所望の位置に正確に埋入することが困難となってしまう危険性がある。従って、熱圧着は加熱に先行して加圧を行なうことが好ましい。
【００４８】
さらに、それらを加熱加圧して前駆体シートの熱硬化性樹脂を熱硬化して、絶縁基板１にその表面が絶縁基板１の表面と同一面をなすように配線導体２を埋入したコア基板３を得る。なお、加熱加圧にあたっては、前駆体シートをフッ素系樹脂などから成る離型性シートで上下から挟みこみ、１〜５ＭＰａの圧力で１５０〜２４０℃の温度で処理すればよい。
次に、バフロールを用いてコア基板３の表面を研磨し、絶縁基板１の熱硬化性樹脂の表面に凹凸を形成する。
【００４９】
次に、例えば金属結晶が銅から成る場合は、コア基板３を硫酸銅・硫酸・安定剤等にモリブデン酸塩やバナジン酸塩・タングステン酸塩を微量添加しためっき液に浸漬する。そして、配線導体２に電流密度が数Ａの電流を間隔が数秒のパルス状に通電して電解めっきを行ない、配線導体２表面にモリブデンやバナジウムやタングステンの酸化物粒子を析出させ、そしてこれら酸化物の働きで図４（ｂ）に断面図で示すような、また図３にめっき層６表面の電子顕微鏡写真に示すような多数の銅の結晶塊から成る微小突起６ａを形成する。
【００５０】
なお、微小突起６ａは少なくともめっき層６の表面に形成されていればよく、例えばめっき層６ａはその全体が微小突起６ａで構成されていたり、あるいはめっき層６ａはその内部はめっき金属が密に詰まった状態で、表面に微小突起６ａが多数形成されていてもよい。めっき金属が密に詰まった状態でめっき層６を形成するには、電流密度が数Ａの電流を連続して通電すればよい。
【００５１】
また、微小突起６ａの粒径は０．５〜１μｍ程度、高さは２〜３μｍ程度、単位長さ当たりに形成される個数は、２００〜５００個／ｍｍ程度である。なお、微小突起６ａは、その高さが２μｍ未満あるいは単位長さ当たりに形成される個数が２００個／ｍｍ未満では、配線導体２と樹脂絶縁層４とを強固に接合することが難しくなる傾向にあり、その高さが３μｍを超えるあるいは単位長さ当たりに形成される個数が５００個／ｍｍを超えると、そのような微小突起６ａを効率良く形成することが困難となる傾向がある。従って、微小突起６ａは、その高さが２〜３μｍ程度、単位長さ当たりに形成される個数が２００〜５００個／ｍｍ程度の範囲が好ましい。
【００５２】
このようなめっき層６の厚みは、３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。めっき層６の厚みが３μｍ未満であると表面の微小突起６ａの高さを２〜３μｍとすることが困難となり、配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が低下し、樹脂絶縁層４中の熱硬化性樹脂が吸湿して配線基板に電子部品を実装する際の熱履歴により配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまう傾向があり、２０μｍを超えると上層に積層した樹脂絶縁層４表面の凹凸が大きくなり、配線導体層５の微細化が困難となる傾向がある。従って、めっき層６の厚みは、３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００５３】
そして、本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体２表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６を被着したことから、配線導体２の厚みが薄くなっても、めっき層６の厚みにより電気的に断線することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００５４】
次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁基板１およびめっき層６の表面に、エポキシ樹脂に無機絶縁フィラーを分散させたフィルムを貼着した後に、１５０〜１８０℃で数時間熱硬化することによりコア基板３の表面に樹脂絶縁層４を形成する。なお、樹脂絶縁層４用のフィルムは、熱硬化の際に一旦、溶融軟化するのでその際に、複数の金属結晶が積み重なって形成された多数の微小突起６ａ間の凹部に樹脂絶縁層４のエポキシ樹脂が良好に充填・硬化される。そして、配線導体２の表面と樹脂絶縁層４とが強固に接着される。
【００５５】
なお、微小突起６ａを形成する金属結晶としては銅や銀・アルミニウム・ニッケル等の金属材料が用いられるが、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００５６】
次に、図４（ｄ）に示すように、配線導体２の上に位置する樹脂絶縁層４にレーザで直径が３０〜１００μｍのビア孔９を穿孔する。
さらに、樹脂絶縁層４の表面およびビア孔９に銅等の金属めっきから成る配線導体層５およびビア導体１０を被着させる。さらに必要に応じてその上に次層の樹脂絶縁層４および配線導体層５を積層することによって配線基板が完成する。
【００５７】
なお、めっきから成る配線導体層５およびビア導体１０を被着させるには、まず、樹脂絶縁層４の表面を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬して粗化した後、無電解めっき用パラジウム触媒の水溶液中に浸漬し表面にパラジウム触媒を付着させ、さらに、硫酸銅・ホルマリン・ＥＤＴＡナトリウム塩・安定剤等から成る無電解めっき液に約３０分間浸漬して厚みが１〜２μｍ程度の無電解めっき層を析出させる。次に、無電解めっき層の表面に耐めっき樹脂層を被着し露光・現像によりめっきの配線導体層５のパターン形状に、電解めっき層を被着させるための開口部を複数形成し、さらに、硫酸・硫酸銅５水和物・塩素・光沢剤等から成る電解めっき液に数Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら数時間浸漬することにより開口部およびビア孔９の内面に厚みが１０〜３０μｍ程度の電解めっき層を被着させる。
【００５８】
しかる後、耐めっき樹脂層を水酸化ナトリウムで剥離し、さらに、耐めっき樹脂層を剥離したことにより露出する無電解めっき層を硫酸と過酸化水素水の混合物等の硫酸系水溶液によりエッチング除去することにより形成される。なお、めっきには銅やニッケル・クロム・銀等の金属が用いられ、安価および導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００５９】
かくして、本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体２の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層６を被着したことから、配線導体２の厚みが薄くなっても、めっき層６の厚みにより電気的に断線することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００６０】
なお、本発明は、上述の実施の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００６１】
【実施例】
本発明の配線基板を評価するために次に説明する配線基板を製作し、配線導体層の断線や短絡の有無、および温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクル後の配線導体と樹脂絶縁層との剥離の有無を評価した。
【００６２】
まず、ガラスクロスに未硬化のアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁基板に銅箔から成る配線導体をその表面が絶縁基板と同一面をなすように埋入してコア基板を作成した。
【００６３】
次に、コア基板を硫酸銅・硫酸・安定剤等にモリブデン酸塩やバナジン酸塩やタングステン酸塩を微量添加しためっき液に浸漬し、次に、配線導体２に電流密度が数Ａの電流を通電時間が数秒のパルス状に通電して電解めっきを行ない、配線導体２表面に、多数の銅の結晶塊から成る微小突起を析出させた。なお、表１に示すように、微小突起を構成する銅結晶の粒径を０．１〜２μｍ、微小突起の高さを１〜５μｍ、微小突起の単位長さ当たりに形成された個数を１００〜６００個／ｍｍ、めっき層の厚みを１〜３０μｍに調整した。
【００６４】
さらに、エポキシ樹脂に無機絶縁フィラーを分散させたフィルムを貼着・熱硬化することにより絶縁基板およびめっき層の表面に樹脂絶縁層を形成し、次に、配線導体上に位置する樹脂絶縁層にレーザで直径が３０〜１００μｍのビア孔を穿孔した。その後、樹脂絶縁層を粗化して銅めっきから成る線幅が２０μｍの配線導体層を形成した。
次に、樹脂絶縁層と配線導体層との形成を２回繰返して配線基板を製作した。そして、配線導体層の断線や短絡の有無を外観検査器で調査した。
【００６５】
しかる後、半導体素子を実装し、温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクル後の配線導体と樹脂絶縁層との剥離の有無を確認した。結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
表１に示すように、微小突起を構成する銅結晶の粒径が０．５μｍ未満、微小突起の高さが２μｍ未満、微小突起の単位長さ当たりの個数が２００個／ｍｍ未満、めっき層の厚みが３μｍ未満の場合（試料Ｎｏ．１）、実装後の温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクルで配線導体と樹脂絶縁層との間で剥離が生じた。また、微小突起を構成する銅結晶の粒径が１μｍより大きく、微小突起の高さが３μｍより大きく、微小突起の単位長さ当たりの個数が５００個／ｍｍより多く、めっき層の厚みが２０μｍより厚い場合（試料Ｎｏ．５）、配線幅が２０μｍの微細な配線導体層で、断線や短絡が発生した。それに対して、微小突起を構成する銅結晶の粒径が０．５〜１μｍ、高さが２〜３μｍ、微小突起の単位長さ当たりの個数が２００〜５００個／ｍｍ、めっき層の厚みが３〜２０μｍの場合（試料Ｎｏ．２〜４）、微細な配線導体層で断線や短絡が発生せず、実装後の温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクルでも配線導体と樹脂絶縁層との間で剥離が生じないことが判った。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数有するめっき層が被着されていることから、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体と樹脂絶縁層との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００６９】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数有するめっき層を被着したことから、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化した際に配線導体の厚みが薄くなったとしても、配線導体はめっき層の厚みにより充分な厚みとなることから電気的に断線することはなく、また、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】めっき層の上面の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための各工程毎の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・絶縁基板
２・・・・・・・・・・配線導体
３・・・・・・・・・・コア基板
４・・・・・・・・・・樹脂絶縁層
５・・・・・・・・・・配線導体層
６・・・・・・・・・・めっき層
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型・薄型・軽量・高性能・高機能・高品質・高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電子装置も小型・高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電子装置を構成する配線基板にも小型・薄型・多端子化が求められてきており、それを実現するために信号導体等を含む配線導体層の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに配線導体層の多層化により高密度配線化が図られている。
【０００３】
このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が知られている。このビルドアップ配線基板は、例えば、次に述べる方法により製作される。
【０００４】
まず、ガラスクロスやアラミド不布織等の補強材に耐熱性や耐薬品性を有するアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートに金属箔から成る配線導体をその表面が絶縁シートの表面と同一面となるように埋入し、しかる後これを加熱硬化して絶縁基板に配線導体が埋入して成るコア基板を得る。
次に、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化し、さらに露出した配線導体の表面を蟻酸／銅イオン水溶液でエッチングして粗化する。
【０００５】
次に、表面を粗化したコア基板にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂フィルムを貼着し加熱硬化して、厚みが２０〜２００μｍの絶縁層を形成する。次に、配線導体上に位置する絶縁層に直径が５０〜２００μｍの貫通孔をレーザで穿設し、さらに絶縁層の表面および貫通孔の内面を過マンガン酸カリウム溶液等の粗化液で化学粗化し、次にセミアディティブ法を用いて絶縁層の表面および貫通孔の内面に銅めっきから成る導体膜を被着して配線導体層および貫通導体を形成する。そして、この上に絶縁層や貫通導体・配線導体層の形成を複数回繰り返すことによって、ビルドアップ配線基板が製作される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６１４５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の配線基板では、配線導体の表面を蟻酸／銅イオン水溶液でエッチング・粗化して粗化面としているものの、配線導体の表面は算術平均粗さが０．１〜０．５μｍ程度の凹凸の小さいなだらかな面となっているので、絶縁層の樹脂が配線導体の表面の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮することができず、その結果、配線導体と絶縁層との密着強度が充分でなく、絶縁層中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加されると、配線導体と絶縁層との間で剥れてしまうという問題点があった。
【０００８】
また、上記の配線基板の製造方法では、配線導体幅の微細化とともにその厚みも薄くなっており、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化し、さらに露出した配線導体の表面を蟻酸／銅イオン水溶液でエッチング・粗化することによって配線導体の厚みが極端に薄いものとなってしまい、配線導体に断線が発生してしまうという問題点があった。
【０００９】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、電子部品を搭載した配線基板において、長期の熱履歴を繰り返し印加しても、熱応力に充分耐え、剥れや断線等が生じない接続信頼性の高い配線基板を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板の表面に金属箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁基板の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板の表面に、樹脂絶縁層とめっきから成る配線導体層とを交互に複数層積層して成る配線基板において、前記配線導体の前記表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層が被着されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の配線基板によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層が被着されていることから、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体と樹脂絶縁層との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００１２】
また、本発明の配線基板の製造方法は、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板に金属箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁基板の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板を準備する工程と、前記配線導体の前記表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に形成して成るめっき層を被着する工程と、前記絶縁基板および前記めっき層の表面に樹脂絶縁層を被着する工程と、この樹脂絶縁層の表面にめっきから成る配線導体層を被着する工程とを具備することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層を被着したことから、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化した際に配線導体の厚みが薄くなったとしても、配線導体はめっき層の厚みにより充分な厚みとなることから電気的に断線することはなく、また、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大断面図である。これらの図において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は絶縁基板１と配線導体２とから成るコア基板、４は樹脂絶縁層、５は配線導体層、６はめっき層であり、主にこれらで本発明の配線基板が構成されている。なお、図３はめっき層６を上面側から見たときの電子顕微鏡写真である。
【００１５】
コア基板３を構成する絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロスにエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る厚みが０．１５〜１．５ｍｍの板状であり、配線導体２および樹脂絶縁層４の支持体としての機能を有するとともに配線基板に強度を付与する機能を有する。絶縁基板１は、その厚みが０．１５ｍｍ未満であると配線基板の剛性が低下して反りが発生し易くなる傾向があり、１．５ｍｍを超えると配線基板が不要に厚いものとなり配線基板を軽量化することが困難となる傾向がある。従って、絶縁基板１の厚みは０．１５〜１．５ｍｍの範囲が好ましい。
【００１６】
また、絶縁基板１の表面には銅や銀・アルミニウム・ニッケル等の金属箔から成る配線導体２が、その表面を絶縁基板１の表面と同一面をなすように埋入されている。
配線導体２は、その幅が２０〜２００μｍ、厚みが５〜５０μｍであり、後述する配線導体層５とともに搭載する半導体素子等の電子部品（図示せず）の各電極を外部電気回路基板（図示せず）に電気的に接続する導電路の一部としての機能する。配線導体２は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体２の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。また、配線導体２の厚みが５μｍ未満になると配線導体２の強度が低下し変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、５０μｍを超えると絶縁基板１への埋入が困難となる傾向がある。従って、配線導体２は、その幅を２０〜２００μｍの範囲、その厚みを５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。なお、金属箔の材料としては、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００１７】
なお、上下に位置する配線導体２同士を、絶縁基板１に形成した貫通導体８により電気的に接続してもよい。このような貫通導体８は、その直径が３０〜１００μｍであり、例えば、絶縁基板１に設けた貫通孔７の内部に銅や銀・錫合金等の金属粉末とトリアジン系熱硬化性樹脂等とから成る導体を埋め込むことにより形成される。貫通導体８を設ける場合、その直径が３０μｍ未満になると貫通導体８の形成が困難となる傾向があり、１００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。従って、貫通導体８を設ける場合、その直径は３０〜１００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００１８】
そして、本発明の配線基板は、配線導体２の表面に、図２に断面図で示すように、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６が被着されている。また、本発明の配線基板においては、このことが重要である。
【００１９】
なおここで、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６とは、図３にめっき層６を上面側から写した電子顕微鏡写真で示すように、めっき層６の表面に粒径が０．５〜１μｍの金属結晶が複数個積み重なって形成された、高さが２〜３μｍの突起が単位長さ当たり２００〜５００個／ｍｍ形成されていることをいう。また、微小突起６ａは少なくともめっき層６の表面に形成されていればよく、例えばめっき層６は、その全体が微小突起６ａで形成されていたり、あるいは内部が密に詰まっためっき金属で形成され、表面が多数の微小突起６ａで形成されていてもよい。
【００２０】
本発明の配線基板によれば、配線導体２の表面に、表面に複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを多数形成して成るめっき層６が被着されていることから、後述する樹脂絶縁層４の樹脂がめっき層６表面の微小突起６ａ間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層６を介しての配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層４中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品（図示せず）を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００２１】
なお、微小突起６ａは、その高さが２μｍ未満あるいは単位長さ当たりに形成される個数が２００個／ｍｍ未満の場合、配線導体２と樹脂絶縁層４とを強固に接合することが困難となる傾向があり、また、その高さが３μｍを超えるあるいは単位長さ当たりに形成される個数が５００個／ｍｍを超えた場合、そのような微小突起６ａを効率良く形成することが困難となる傾向がある。従って、微小突起６ａは、その高さが２〜３μｍ、単位長さ当たりに形成される個数が２００〜５００個／ｍｍの範囲が好ましい。
【００２２】
また、めっき層６の厚みは３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。めっき層６の厚みが３μｍ未満であると表面の微小突起６ａの高さを２〜３μｍとすることが困難となり、配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が低下し、樹脂絶縁層４中の熱硬化性樹脂が吸湿して配線基板に電子部品を実装する際の熱履歴により配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまう傾向があり、２０μｍを超えると上層に積層した樹脂絶縁層４の表面の凹凸が大きくなり、配線導体層５の微細化が困難となる傾向がある。従って、めっき層６の厚みは、３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００２３】
なお、微小突起６ａを形成する金属結晶としては結晶体が面心立方格子となる銅や銀・アルミニウム・ニッケル等の金属材料が用いられるが、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００２４】
このような微小突起６ａは、例えば金属結晶が銅から成る場合、コア基板３を硫酸銅・硫酸・安定剤等にモリブデン酸塩やバナジン酸塩・タングステン酸塩を微量添加しためっき液に浸漬し、そして、配線導体２に電流密度が数Ａの電流を間隔が数秒のパルス状に通電して電解めっきを行なうことにより、全体が微小突起６ａで構成された、表面が図３にめっき層６表面の電子顕微鏡写真に示すような状態に形成される。
【００２５】
さらに、絶縁基板１およびめっき層６の表面には、樹脂絶縁層４とめっきから成る配線導体層５とが交互に積層されている。樹脂絶縁層４は、めっきから成る配線導体層５の支持体としての機能を有し、その厚みが１０〜８０μｍであり、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂と平均粒径が０．０１〜２μｍで含有量が１０〜５０重量％のシリカやアルミナ・窒化アルミニウム等の無機絶縁フィラーとから成る。
【００２６】
このような無機絶縁フィラーは、樹脂絶縁層４の熱膨張係数を調整し配線導体層５の熱膨脹係数と整合させるとともに、樹脂絶縁層４の表面に適度な凹凸を形成し、配線導体層５と樹脂絶縁層４との密着性を良好となす機能を有する。なお、無機絶縁フィラーは、その平均粒径が０．０１μｍ未満であると、無機絶縁フィラー同士が凝集して均一な厚みの樹脂絶縁層４を形成することが困難となる傾向があり、２μｍを超えると樹脂絶縁層４の表面の凹凸が大きなものとなり過ぎて配線導体層５と樹脂絶縁層４との密着性を低下させてしまう傾向がある。従って、無機絶縁フィラーの平均粒径は、０．０１〜２μｍの範囲が好ましい。
【００２７】
また、無機絶縁フィラーの含有量が１０重量％未満であると、樹脂絶縁層４の熱膨張係数を調整する作用が小さくなる傾向があり、５０重量％を超えると樹脂絶縁層４の樹脂量が減少し樹脂絶縁層４を成形することが困難となる傾向がある。従って、無機絶縁フィラーの含有量は、１０〜５０重量％の範囲が好ましい。
【００２８】
さらに、樹脂絶縁層４には、レーザ加工によりビア孔９が形成されており、このビア孔９の内部にめっきから成る配線導体層５の一部を充填させることにより樹脂絶縁層４を挟んで上下に位置する配線導体２と配線導体層５、および配線導体層５同士がビア導体１０により電気的に接続されている。なお、配線導体層５は、その幅が２０〜２００μｍであり、厚みが１〜２μｍの無電解めっき層と厚みが１０〜３０μｍの電解めっき層とから成り、配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品の各電極を外部電気回路基板に電気的に接続する導電路としての機能を有する。
【００２９】
配線導体層５は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体層５の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。また、配線導体層５の厚みが１１μｍ未満になると配線導体層５の強度が低下し変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、３２μｍを超えると配線導体層５の形成に長時間を要してしまう傾向がある。従って、配線導体層５は、その幅を２０〜２００μｍ、厚みを１１〜３２μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３０】
なお、めっきには銅やニッケル・クロム・銀等の金属が用いられ、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００３１】
さらに、樹脂絶縁層４の一方の最外層表面に形成された配線導体層５の一部は、電子部品の各電極に導体バンプ１２ａを介して接合される電子部品接続用の実装用電極５ａを形成し、樹脂絶縁層４の他方の最外層表面に形成された配線導体層５の一部は、外部電気回路基板の各電極に導体バンプ１２ｂを介して接続される外部接続用の実装用電極５ｂを形成している。
【００３２】
なお、実装用電極５ａ・５ｂの表面には、その酸化腐蝕を防止するとともに導体バンプ１２ａ・１２ｂとの接続を良好とするために、半田との濡れ性が良好で耐腐蝕性に優れたニッケル−金等のめっき層が被着されている。
【００３３】
また、最外層の樹脂絶縁層３および実装用電極５ａ・５ｂには、必要に応じて実装用電極５ａ・５ｂの中央部を露出させる開口を有する耐半田樹脂層１３が被着されている。耐半田樹脂層１３は、その厚みが１０〜５０μｍであり、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性樹脂と光開始剤等とから成る混合物に３０〜７０重量％のシリカやタルク等の無機粉末フィラーを含有させた絶縁材料から成り、隣接する実装用電極５ａ・５ｂ同士が半田バンプ１２ａ・１２ｂにより電気的に短絡することを防止するとともに、実装用電極５ａ・５ｂと樹脂絶縁層４との接合強度を向上させる機能を有する。
【００３４】
このような耐半田樹脂層１３は、感光性樹脂と光開始剤と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂フィルムを最外層の樹脂絶縁層４表面に被着させる、あるいは、熱硬化性樹脂と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂ワニスを最外層の樹脂絶縁層４表面に塗布するとともに乾燥し、しかる後、露光・現像により開口部を形成し、これをＵＶ硬化および熱硬化させることにより形成される。
【００３５】
かくして、本発明の配線基板によれば、配線導体２の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層６を被着したことから、樹脂絶縁層４の樹脂がめっき層６表面の微小突起６ａ間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層６を介しての配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層４中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００３６】
なお、本発明は上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、本実施例では、コア基板３を絶縁基板１を４層積層して成るものとした例を示したが、コア基板３を１層の絶縁基板１から成るもの、あるいは２〜３層の絶縁基板１を積層して成るもの、または５層以上の絶縁基板１を積層して成るものとしてもよい。
【００３７】
次に、本発明の配線基板の製造方法を、図４に基づいて詳細に説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための各工程毎の要部拡大断面図である。なお、図４において、図１および図２と同じ箇所は同じ番号で示した。
【００３８】
まず、図４（ａ）に示すように、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板１に銅等の金属箔から成る配線導体２をその表面が絶縁基板１の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板３を準備する。
【００３９】
このようなコア基板３は、次に述べる方法により製作される。まず、耐熱性樹脂から成る転写用シート基材に銅等の金属箔から成る配線導体２を被着して成る転写用シートと、ガラスクロスに未硬化のアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた、絶縁基板１と成る前駆体シートとを用意する。
【００４０】
転写用シート基材は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリカーボネート（ＰＣ）等の耐熱性樹脂が用いられ、金属箔をエッチングして配線導体２を形成する際の支持体、および配線導体２を転写する際の支持体としての機能を有する。
【００４１】
転写用シート基材は、その厚みが２０〜５０μｍであることが好ましく、厚みが２０μｍ未満であると剛性が低下し金属箔をエッチングする際に配線導体２が変形し易くなる傾向にあり、５０μｍを超えると柔軟性が低下し絶縁基板１から剥離し難くなる傾向にある。従って、転写用シート基材の厚みは２０〜５０μｍが好ましい。
【００４２】
また、配線導体２の厚みは、５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。さらには１０〜２０μｍが好ましい。配線導体２の厚みが５μｍ未満になると配線導体２の強度が低下し変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、５０μｍを超えると絶縁基板１への埋入が困難となる傾向がある。従って、配線導体２の厚みは５〜５０μｍが好ましい。なお、配線導体の金属としては銅や銀・アルミニウム・ニッケルが用いられ、安価および低導電性という観点からは銅を用いることが好ましい。
【００４３】
このような転写用シートは、例えば厚みが２５μｍ程度のポリエチレンテレフタレート等の耐熱性樹脂から成る転写シート基材の一方の主面全体に接着材を介して厚みが１２μｍ程度の銅箔を剥離可能に接着した後、銅箔上にフィルム状感光性レジストを被着し、次にこのレジストを露光・現像して配線導体２のパターンに対応するパターンのエッチングマスクを形成し、しかる後、塩化第二鉄溶液中に浸漬して銅箔の非パターン部をエッチング除去し、最後に、感光性レジストを剥離除去してパターン状の幅が２０〜２００μｍ程度の配線導体２を形成することにより製作される。
【００４４】
配線導体２は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体２の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。従って、配線導体２は、その幅を２０〜２００μｍの範囲とすることが好ましい。
【００４５】
他方、絶縁基板１と成る前駆体シートは、ガラスクロスやアラミド繊維等の耐熱性繊維にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させたものから成り、その表面は配線導体２を埋入可能な程度の可塑性を備えている。
【００４６】
次に、前駆体シートの表面に転写用シートを積層するとともにそれらを加熱加圧して配線導体２を前駆体シートに熱圧着した後、前駆体シートから転写用シート基材を剥離して、前駆体シートにその表面が前駆体シートの表面と同一面をなすように配線導体２を転写埋入する。
【００４７】
熱圧着は、熱プレス機を用いて温度が１００〜１５０℃、圧力が０．５〜５ＭＰａの条件で数分間加圧することにより行なわれる。なお、熱圧着は加熱に先行して加圧のみを行なう方が良い。加熱を先に行なうと熱によって転写用シートが伸び、配線導体２を所望の位置に正確に埋入することが困難となってしまう危険性がある。従って、熱圧着は加熱に先行して加圧を行なうことが好ましい。
【００４８】
さらに、それらを加熱加圧して前駆体シートの熱硬化性樹脂を熱硬化して、絶縁基板１にその表面が絶縁基板１の表面と同一面をなすように配線導体２を埋入したコア基板３を得る。なお、加熱加圧にあたっては、前駆体シートをフッ素系樹脂などから成る離型性シートで上下から挟みこみ、１〜５ＭＰａの圧力で１５０〜２４０℃の温度で処理すればよい。
次に、バフロールを用いてコア基板３の表面を研磨し、絶縁基板１の熱硬化性樹脂の表面に凹凸を形成する。
【００４９】
次に、例えば金属結晶が銅から成る場合は、コア基板３を硫酸銅・硫酸・安定剤等にモリブデン酸塩やバナジン酸塩・タングステン酸塩を微量添加しためっき液に浸漬する。そして、配線導体２に電流密度が数Ａの電流を間隔が数秒のパルス状に通電して電解めっきを行ない、配線導体２表面にモリブデンやバナジウムやタングステンの酸化物粒子を析出させ、そしてこれら酸化物の働きで図４（ｂ）に断面図で示すような、また図３にめっき層６表面の電子顕微鏡写真に示すような多数の銅の結晶塊から成る微小突起６ａを形成する。
【００５０】
なお、微小突起６ａは少なくともめっき層６の表面に形成されていればよく、例えばめっき層６ａはその全体が微小突起６ａで構成されていたり、あるいはめっき層６ａはその内部はめっき金属が密に詰まった状態で、表面に微小突起６ａが多数形成されていてもよい。めっき金属が密に詰まった状態でめっき層６を形成するには、電流密度が数Ａの電流を連続して通電すればよい。
【００５１】
また、微小突起６ａの粒径は０．５〜１μｍ程度、高さは２〜３μｍ程度、単位長さ当たりに形成される個数は、２００〜５００個／ｍｍ程度である。なお、微小突起６ａは、その高さが２μｍ未満あるいは単位長さ当たりに形成される個数が２００個／ｍｍ未満では、配線導体２と樹脂絶縁層４とを強固に接合することが難しくなる傾向にあり、その高さが３μｍを超えるあるいは単位長さ当たりに形成される個数が５００個／ｍｍを超えると、そのような微小突起６ａを効率良く形成することが困難となる傾向がある。従って、微小突起６ａは、その高さが２〜３μｍ程度、単位長さ当たりに形成される個数が２００〜５００個／ｍｍ程度の範囲が好ましい。
【００５２】
このようなめっき層６の厚みは、３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。めっき層６の厚みが３μｍ未満であると表面の微小突起６ａの高さを２〜３μｍとすることが困難となり、配線導体２と樹脂絶縁層４との密着強度が低下し、樹脂絶縁層４中の熱硬化性樹脂が吸湿して配線基板に電子部品を実装する際の熱履歴により配線導体２と樹脂絶縁層４との間で剥れてしまう傾向があり、２０μｍを超えると上層に積層した樹脂絶縁層４表面の凹凸が大きくなり、配線導体層５の微細化が困難となる傾向がある。従って、めっき層６の厚みは、３〜２０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００５３】
そして、本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体２表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起６ａを表面に多数形成して成るめっき層６を被着したことから、配線導体２の厚みが薄くなっても、めっき層６の厚みにより電気的に断線することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００５４】
次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁基板１およびめっき層６の表面に、エポキシ樹脂に無機絶縁フィラーを分散させたフィルムを貼着した後に、１５０〜１８０℃で数時間熱硬化することによりコア基板３の表面に樹脂絶縁層４を形成する。なお、樹脂絶縁層４用のフィルムは、熱硬化の際に一旦、溶融軟化するのでその際に、複数の金属結晶が積み重なって形成された多数の微小突起６ａ間の凹部に樹脂絶縁層４のエポキシ樹脂が良好に充填・硬化される。そして、配線導体２の表面と樹脂絶縁層４とが強固に接着される。
【００５５】
なお、微小突起６ａを形成する金属結晶としては銅や銀・アルミニウム・ニッケル等の金属材料が用いられるが、安価および低導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００５６】
次に、図４（ｄ）に示すように、配線導体２の上に位置する樹脂絶縁層４にレーザで直径が３０〜１００μｍのビア孔９を穿孔する。
さらに、樹脂絶縁層４の表面およびビア孔９に銅等の金属めっきから成る配線導体層５およびビア導体１０を被着させる。さらに必要に応じてその上に次層の樹脂絶縁層４および配線導体層５を積層することによって配線基板が完成する。
【００５７】
なお、めっきから成る配線導体層５およびビア導体１０を被着させるには、まず、樹脂絶縁層４の表面を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬して粗化した後、無電解めっき用パラジウム触媒の水溶液中に浸漬し表面にパラジウム触媒を付着させ、さらに、硫酸銅・ホルマリン・ＥＤＴＡナトリウム塩・安定剤等から成る無電解めっき液に約３０分間浸漬して厚みが１〜２μｍ程度の無電解めっき層を析出させる。次に、無電解めっき層の表面に耐めっき樹脂層を被着し露光・現像によりめっきの配線導体層５のパターン形状に、電解めっき層を被着させるための開口部を複数形成し、さらに、硫酸・硫酸銅５水和物・塩素・光沢剤等から成る電解めっき液に数Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら数時間浸漬することにより開口部およびビア孔９の内面に厚みが１０〜３０μｍ程度の電解めっき層を被着させる。
【００５８】
しかる後、耐めっき樹脂層を水酸化ナトリウムで剥離し、さらに、耐めっき樹脂層を剥離したことにより露出する無電解めっき層を硫酸と過酸化水素水の混合物等の硫酸系水溶液によりエッチング除去することにより形成される。なお、めっきには銅やニッケル・クロム・銀等の金属が用いられ、安価および導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００５９】
かくして、本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体２の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層６を被着したことから、配線導体２の厚みが薄くなっても、めっき層６の厚みにより電気的に断線することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００６０】
なお、本発明は、上述の実施の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００６１】
【実施例】
本発明の配線基板を評価するために次に説明する配線基板を製作し、配線導体層の断線や短絡の有無、および温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクル後の配線導体と樹脂絶縁層との剥離の有無を評価した。
【００６２】
まず、ガラスクロスに未硬化のアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁基板に銅箔から成る配線導体をその表面が絶縁基板と同一面をなすように埋入してコア基板を作成した。
【００６３】
次に、コア基板を硫酸銅・硫酸・安定剤等にモリブデン酸塩やバナジン酸塩やタングステン酸塩を微量添加しためっき液に浸漬し、次に、配線導体２に電流密度が数Ａの電流を通電時間が数秒のパルス状に通電して電解めっきを行ない、配線導体２表面に、多数の銅の結晶塊から成る微小突起を析出させた。なお、表１に示すように、微小突起を構成する銅結晶の粒径を０．１〜２μｍ、微小突起の高さを１〜５μｍ、微小突起の単位長さ当たりに形成された個数を１００〜６００個／ｍｍ、めっき層の厚みを１〜３０μｍに調整した。
【００６４】
さらに、エポキシ樹脂に無機絶縁フィラーを分散させたフィルムを貼着・熱硬化することにより絶縁基板およびめっき層の表面に樹脂絶縁層を形成し、次に、配線導体上に位置する樹脂絶縁層にレーザで直径が３０〜１００μｍのビア孔を穿孔した。その後、樹脂絶縁層を粗化して銅めっきから成る線幅が２０μｍの配線導体層を形成した。
次に、樹脂絶縁層と配線導体層との形成を２回繰返して配線基板を製作した。そして、配線導体層の断線や短絡の有無を外観検査器で調査した。
【００６５】
しかる後、半導体素子を実装し、温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクル後の配線導体と樹脂絶縁層との剥離の有無を確認した。結果を表１に示す。
【００６６】
【表１】
表１に示すように、微小突起を構成する銅結晶の粒径が０．５μｍ未満、微小突起の高さが２μｍ未満、微小突起の単位長さ当たりの個数が２００個／ｍｍ未満、めっき層の厚みが３μｍ未満の場合（試料Ｎｏ．１）、実装後の温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクルで配線導体と樹脂絶縁層との間で剥離が生じた。また、微小突起を構成する銅結晶の粒径が１μｍより大きく、微小突起の高さが３μｍより大きく、微小突起の単位長さ当たりの個数が５００個／ｍｍより多く、めっき層の厚みが２０μｍより厚い場合（試料Ｎｏ．５）、配線幅が２０μｍの微細な配線導体層で、断線や短絡が発生した。それに対して、微小突起を構成する銅結晶の粒径が０．５〜１μｍ、高さが２〜３μｍ、微小突起の単位長さ当たりの個数が２００〜５００個／ｍｍ、めっき層の厚みが３〜２０μｍの場合（試料Ｎｏ．２〜４）、微細な配線導体層で断線や短絡が発生せず、実装後の温度サイクル試験（ＴＣＴ）２０００サイクルでも配線導体と樹脂絶縁層との間で剥離が生じないことが判った。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数有するめっき層が被着されていることから、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、その結果、樹脂絶縁層中の樹脂が空気中の水分を吸収するとともに配線基板に電子部品を実装した後に長期の熱履歴が繰り返し印加された場合においても、配線導体と樹脂絶縁層との間で剥れてしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００６９】
本発明の配線基板の製造方法によれば、配線導体の表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数有するめっき層を被着したことから、コア基板の表面を研磨して絶縁基板の表面を粗化した際に配線導体の厚みが薄くなったとしても、配線導体はめっき層の厚みにより充分な厚みとなることから電気的に断線することはなく、また、樹脂絶縁層の樹脂がめっき層表面の微小突起間の凹部に入り込んで良好なアンカー効果を発揮し、めっき層を介しての配線導体と樹脂絶縁層との密着強度が充分なものとなり、接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【図３】めっき層の上面の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための各工程毎の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・絶縁基板
２・・・・・・・・・・配線導体
３・・・・・・・・・・コア基板
４・・・・・・・・・・樹脂絶縁層
５・・・・・・・・・・配線導体層
６・・・・・・・・・・めっき層
Claims (2)
- 耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板の表面に金属箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁基板の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板の表面に、樹脂絶縁層とめっきから成る配線導体層とを交互に複数層積層して成る配線基板において、前記配線導体の前記表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層が被着されていることを特徴とする配線基板。
- 耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁基板に金属箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁基板の表面と同一面をなすように埋入して成るコア基板を準備する工程と、前記配線導体の前記表面に、複数の金属結晶が積み重なって形成された微小突起を表面に多数形成して成るめっき層を被着する工程と、前記絶縁基板および前記めっき層の表面に樹脂絶縁層を被着する工程と、該樹脂絶縁層の表面にめっきから成る配線導体層を被着する工程とを具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
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| JP2002344735A JP2004179440A (ja) | 2002-11-27 | 2002-11-27 | 配線基板およびその製造方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007173658A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Kyocer Slc Technologies Corp | 配線基板の製造方法 |
| WO2018211992A1 (ja) * | 2017-05-19 | 2018-11-22 | フリージア・マクロス株式会社 | 電子部品搭載用基板及びその製造方法 |
| US20220141966A1 (en) * | 2019-08-08 | 2022-05-05 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Method for manufacturing multilayer substrate and multilayer substrate |
-
2002
- 2002-11-27 JP JP2002344735A patent/JP2004179440A/ja active Pending
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