JP2005093933A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄型で微細配線を有する回路基板を、生産性良く製造する方法を提供する。
【解決手段】 短手方向の両端にスプロケットホールを設けた長尺状の金属箔の片面に、前記金属箔をめっき供給用リードとして、めっきにより導体回路を形成する工程と、前記導体回路を埋め込むように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を貫通して前記導体回路の上に導体ポストを形成する工程と、前記絶縁層および前記導体ポストの表面に、接着剤層を形成する工程と、少なくとも前記スプロケットホール周辺部分の金属箔を残し、前記導体回路と前記絶縁層とが露出するように前記金属箔をエッチング除去する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
【選択図】 図３

Description

本発明は、回路基板の製造方法に関するものである。

近年、半導体チップを搭載する多層配線板は、その小型化、軽量化および多ピン化、さらには、高速信号伝送を実現させるため、配線の高密度化、ビアの小径化と共に、層間絶縁層の薄膜化が求められている。前記多層配線板の製造において、従来のビルドアップ法では、層間絶縁層と配線を交互に形成していくため、生産性の向上が見込めないのが現状であり、生産性の向上が求められている。

そこで、１層分の層間絶縁層と配線層を予め形成した基板（以下、回路基板と呼ぶ）を、多層配線板の全層分を作製しておき、それらを一括または逐次積層して、多層配線板を得る方法が注目され始めている（例えば、特許文献１参照。）。前記１層分の回路基板の製造方法としては、ＴＡＢ（Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ）方式と同様に、長尺の絶縁性基材の両端にスプロケットホールを設け、リール連続で、回路基板を製造することで、生産性の向上を図る方法がある（例えば、特許文献２参照。）。

ＴＡＢ方式による配線形成方法においては、一般的に、銅箔が積層されたポリイミド積層体の表面をエッチングにより配線形成を行うサブトラクティブ法（例えば、特許文献３参照。）が用いられる。しかし、配線の高密度化および細線化、更には、ビアホールの小径化に伴い、銅箔の厚みや、絶縁性基材であるポリイミド樹脂フィルムの厚みが薄くなる傾向にあり、フィルムの破損が生じやすくなっており、特に力が集中するスプロケットホール部分の破損が顕著である。また、銅箔の厚みや、ポリイミド樹脂フィルムの厚みは、製造工程中のハンドリング性に影響するため、更なる薄型化は期待できず、配線の微細化に不利である。さらに、基板の薄型化に伴い、ポリイミド樹脂よりも、さらに低誘電率である材料が望まれるが、一般的に低誘電率材のフィルムとしての機械強度はポリイミドと比較し弱くなるため、従来のＴＡＢ方式での基板製造は困難になる。

特開２００１−１６０６８６号公報（第２項） 特開２００２−２９００３５号公報（第４項） 特開２００３−１１０２４０号公報（第４項）

本発明は、回路基板の製造における、このような問題点を解決すべく鋭意検討の結果なされたもので、薄型で微細配線を有する回路基板を、生産性良く製造する方法を提供するものである。

即ち、本発明は、
１． 短手方向の両端にスプロケットホールを設けた長尺状の金属箔の片面に、前記金属箔をめっき供給用リードとして、めっきにより導体回路を形成する工程と、前記導体回路を埋め込むように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を貫通して前記導体回路の上に導体ポストを形成する工程と、前記絶縁層および前記導体ポストの表面に、接着剤層を形成する工程と、少なくとも前記スプロケットホール周辺部分の金属箔を残し、前記導体回路と前記絶縁層とが露出するように前記金属箔をエッチング除去する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法、
２． 前記金属箔が、１８μｍ以上、１０５μｍ以下の厚みを有するものである第１項に記載の回路基板の製造方法、
３． 前記絶縁層は、前記導体回路が形成された金属箔の全面に前記金属箔を埋め込むように形成し、前記スプロケットホール上に貫通孔を設けたものである第１項または第２項に記載の回路基板の製造方法、
４． 前記絶縁層のスプロケットホール上の貫通孔は、前記金属箔側より吸引装置により絶縁層を吸引し形成される第３項に記載の回路基板の製造方法、
５． 前記接着剤層は、剥離可能な支持基材を有する接着剤層を前記絶縁層および前記導体ポストの表面に貼り合わせ、前記支持基材を剥離して形成する第１項、第２項、第３項または第４項に記載の回路基板の製造方法、
である。

本発明の回路基板の製造方法によれば、絶縁層の材質および厚みを選ばず、微細配線を形成でき、かつ、連続して得られる回路基板をリールに巻き取った状態にすることができるため、各工程間の搬送が容易であり、製造工程の連続ライン化が容易になり、生産性に優れた回路基板をえることができる。

本発明は、金属箔を基材とすることで、微細配線の形成に有利なサブトラクティブ法を用いることができことから、機械強度が劣り、従来のＴＡＢ方式では使用することができない樹脂が使用可能となる。また、長尺状の金属箔上で連続に回路基板を製造することにより、生産性に優れた回路基板の製造方法を提供する。
以下、図面を用いて本発明の回路基板の製造方法の実施形態の一例を具体的に説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。

まず、長尺で一方のリールに巻き取られた状態である金属箔１０１上の短手方向の両端に、予め基材を移動させるための孔（以下「スプロケットホール」と言う）を形成する（図１（ａ）は上面図、図１（ｂ）は断面図をあらわす）。
金属箔１０１の寸法およびスプロケットホール１０２の形成位置は、特に制限されないが、ＴＡＢの規格に準じた寸法を用いることにより、汎用の装置により製造することができる。金属箔の幅（Ａ（図１（ａ）））としては、例えば、３５ｍｍ、４８ｍｍ、７０ｍｍ、９６ｍｍ、１０５ｍｍが挙げられる。短手方向のスプロケットホール間の距離としては、この金属箔の幅に応じて、決定すればよい（Ｂ、Ｃ（図１（ａ）））。スプロケットホールのサイズ（Ｄ（図１（ａ））としては、一般的なサイズである１．４２０ｍｍまたは、１．９８１ｍｍ角の正方形の孔で、４．７５ｍｍのピッチ間隔を用いることができる。

本発明の配線基板の製造方法においては、リールに巻き取られた金属箔を、このスプロケットホールに嵌合する突起状部材を有する駆動機構により巻きだし、もう一方の巻き取り用のリールを駆動させ、金属箔を巻き取ることにより、２つのリール間を間欠的に移動させながら、すなわち、所定距離の移動と停止を繰り返しながら、各工程間で連続的な製造を行うものである。

金属箔１０１の材質としては、エッチングに使用される薬液に対して耐性を有するものが好ましい。そのような金属箔１０１の材質としては、例えば、銅、銅合金、４２合金およびニッケル等が挙げられる。特に、銅で構成される銅箔、銅板および銅合金板は、電解めっき品・圧延品を選択できるだけでなく、様々な厚みのものを容易に入手できるため好ましい。厚みについては、１８μｍ以上、１０５μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、３６μｍ以上、７０μｍ以下である。これらの範囲より薄くなると、強度が低下し、取り扱いが困難になったり、逆に厚いと、最終的にエッチングをする時に時間がかかりすぎてしまう恐れがある。

次に、金属箔１０１の回路形成面に、導体回路がパターニングされためっきレジスト１０３を形成する（図２（ａ））。
導体回路がパターニングされためっきレジスト１０３は、例えば、金属箔上に紫外線感光性のドライフィルムレジストをラミネートし、導体回路がパターニングされたネガフィルム等を用いて選択的に露光し、その後、現像することにより形成することができる。また、液状レジストをカーテンコートやロールコータなどにより、金属箔上に塗布し、上記同様にして露光・現像を行うことにより形成することもできる。めっきレジスト１０３の形成位置は、金属箔全面に形成しても良いが、その場合、後で、スプロケットホール１０２の上を覆っためっきレジスト１０３を除去する工程が必要なため、スプロケットホール１０２を覆わない幅で金属箔の中央部に形成することが好ましい。

次に、金属箔１０１を電解めっき供給用リード（給電用電極）として、導体回路がパターニングされためっきレジスト１０３が形成されていない部分に、電解めっきによりレジスト金属層１０４を形成する（図２（ｂ））。
レジスト金属層１０４を形成する目的は、金属箔１０１をエッチングする際に使用する薬液により、図２（ｃ）に示す導体回路１０５がエッチングされるのを防ぐことである。レジスト金属層１０４の材質としては、例えば、ニッケル、金、錫、銀、半田、パラジウム等が挙げられるが、金属箔１０１の材質が、銅または銅合金で、導体回路１０５の材質が銅の場合には、レジスト金属層１０４の材質として、金を選択するのが最も好ましい。レジスト金属層１０４の材質を金にすることで、金属箔をエッチングする際に用いる塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液等のほとんどのエッチング液に耐性を有する。また、レジスト金属層１０４の材質として、ニッケル、錫または半田を選択する場合、通常の酸系のエッチング液では溶解するため、塩化アンモニウム溶液などのアルカリ系のエッチング液を使用する必要があるものの、金と比べて低コストである。

一方で、金属箔１０１をエッチングする際に使用する薬液に対して、導体回路１０５が耐性を有している場合は、このレジスト金属１０４は不要である。また、レジスト金属層１０４は、導体回路１０５と同一のパターンである必要はなく、金属箔１０１上にめっきレジスト１０３を形成する前に、金属箔の全面にレジスト金属層１０４を形成しても良い。その場合は、金属箔をエッチングにより除去した後、導体回路１０５がエッチングされない薬液を用いて、レジスト金属層１０４をエッチングする必要がある。

次に、金属箔１０１を電解めっき用リード（給電用電極）として、めっきレジスト１０３が形成されていないレジスト金属層１０４の上に、電解めっきにより導体回路１０５を形成する（図２（ｃ））。導体回路１０５の材質としては、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀、パラジウム等が挙げられる。特に、導体回路１０５の材質を銅にすることで、低抵抗で安定した導体回路１０５が得られる。

次に、エッチングにより、めっきレジスト１０３を除去し（図２（ｄ））、続いて、導体回路１０５を埋め込むように絶縁層１０６を形成する（図２（ｅ））。
絶縁層１０６の形成方法としては、使用する樹脂に応じて適した方法で良く、樹脂ワニスを、印刷、カーテンコートおよびバーコート等の方法で連続的に塗布する方法、樹脂をドライフィルムとして真空ラミネートおよび真空プレス等の方法で積層する方法などが挙げられる。絶縁層を形成する部分としては、スプロケットホール１０２を含めた金属箔の導体回路が形成された面の全面に形成することが好ましい。スプロケットホール１０２を含めた全面に形成することにより、スプロケットホール１０２を補強することができる。また、最終的に金属箔１０１をスプロケットホールが形成された部分を残し、回路基板が露出するように選択的にエッチングすることになるが、絶縁層１０６をスプロケットホール１０２を含めた金属箔１０１の導体回路１０５が形成された面の全面に形成することで、絶縁層１０６と金属箔１０１の密着面積が大きくなり、絶縁層１０６と金属箔１０１の線膨張係数の差により、エッチングして露出した樹脂と金属箔とが接する部分での樹脂の破壊が起こりにくくなる。

絶縁層１０６に用いる樹脂としては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれでも使用できる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルフィド、ポリキノリン、ポリノルボルネン、ポリベンゾオキサゾールおよびポリベンゾイミダゾールなどの樹脂が使用できる。熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ、フェノール、ビスマレイミド、ビスマレイミド・トリアジン、トリアゾール、ポリシアヌレート、ポリイソシアヌレートおよびベンゾシクロブテンなどの樹脂が使用できる。これらの樹脂は単独で使用してもよく、複数を混合して使用しても良い。

次に、スプロケットホール１０２の上に絶縁層を形成した場合、スプロケットホール上に形成された絶縁層１０６を除去して貫通孔を形成する（図２（ｆ））。
絶縁層を除去する方法としては、スプロケットホールと同じ大きさで打ち抜く方法、金属箔側のスプロケットホールより吸引装置により絶縁層を吸引して除去する方法等の方法が挙げられるが、絶縁層１０６が形成された面と反対側のスプロケットホール１０２から、吸引によりスプロケットホール１０２上の絶縁層を除去する方法を用いることが好ましい。例えば、真空ポンプに接続された吸引部を絶縁層１０６が形成された面と反対側の金属箔に形成されたスプロケットホール１０２に当てて、吸引する方法が挙げられる。さらに、絶縁層１０６を加熱して絶縁層の形状を維持できる範囲で粘度を下げて絶縁層１０６を吸引することにより、確実にスプロケットホール上の絶縁層を除去することができる。打ち抜きによる方法と比較して、吸引により取り除くことの方が、長尺の金属箔を基材として、工程を連続的に行うのに、適している。さらに、吸引による方法は、除去した絶縁層を確実に集めることが可能であるため、打ち抜きによる方法と比較して、基材へのコンタミの付着、装置の汚染を低減することができる。

次に、絶縁層１０６の導体ポストを形成する位置にビア１０７を形成する（図１（ｇ））。
ビア１０７の形成方法としては、例えば、レーザやプラズマによるドライエッチング、ケミカルエッチング等が挙げられる。また、絶縁層１０６に感光性樹脂を用いた場合には、絶縁層１０６を選択的に感光し、現像することでビア１０７を形成することもできる。レーザによるビアの開口によれば、絶縁層１０６が感光性・非感光性に関係なく、微細なビア１０７を容易に形成することができるので、有利である。前記レーザとしては、エキシマレーザ、ＵＶレーザ、炭酸ガスレーザなどが使用できる。

次に、金属箔を電解めっき用リード（給電用電極）として、絶縁層１０６のビア１０７が形成された部分に、電解めっきにより導体ポスト１０８を形成する（図２（ｈ））。
めっきにおいて、めっき電流密度や、めっき浴への添加剤を選択することによって、導体ポスト１０８の先端形状を平坦な形状から凸状まで自由に制御することができる。導体ポスト１０８の材質としては、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀およびパラジウム等が挙げられる。特に、銅を用いることで、低抵抗で安定した導体ポスト１０８が得られる。

次に、導体ポスト１０８の先端表面に、接合用金属材料層１０９を形成する（図２（ｉ））。
接合用金属材料層１０９の形成方法としては、無電解めっきにより形成する方法、金属箔を電解めっき用リード（給電用電極）として電解めっきにより形成する方法、接合用金属材料１０９を含有するペーストを印刷する方法が挙げられる。印刷による方法では、印刷用マスクを導体ポスト１０８に対して精度良く位置合せする必要があるが、無電解めっきや電解めっきによる方法では、導体ポスト１０８の表面以外に接合用金属材料１０９が形成されることがないため、導体ポスト１０８の微細化・高密度化にも対応しやすい。特に、電解めっきによる方法では、無電解めっきによる方法よりも、めっき可能な金属が多種多様であり、また薬液の管理も容易であるため、非常に好適である。

接合用金属材料層１０９を形成する目的は、図３（ｅ）に示す回路基板１１２を複数枚重ね合わせたときに、レジスト金属層、あるいは導体回路が表面に露出した被接合部となる部分と導体ポストとを金属接合させることである。従って、必ずしも導体ポストの表面に接合用金属材料層１０８を形成する必要があるわけではなく、被接合部の表面、すなわちレジスト金属層の部分に形成しても構わない。また、導体ポストそのものを接合用金属材料で構成すれば、被接合部と導体ポストとの金属接合は確保されるわけであるから、接合用金属材料層は不要である。また、回路基板のレジスト金属層そのものを接合用金属材料で構成すれば、当然、回路基板の接合用金属材料層は不要となる。

接合用金属材料層１０９の材質としては、レジスト金属層、あるいは導体回路が表面に露出した被接合部となる部分と金属接合可能な金属であればどのようなものでもよく、例えば、半田が挙げられる。半田の中でも、ＳｎやＩｎ、もしくはＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ａｕの少なくとも二種からなる半田を使用することが好ましい。より好ましくは、環境に優しいＰｂフリー半田である。

次に、接着剤層１１０を、接合用金属材料層１０９表面と、絶縁層１０６に形成する。
接着剤層１１０の形成方法としては、使用する樹脂に応じて適した方法で良く、樹脂ワニスを印刷、カーテンコート、バーコート等の方法で直接塗布して接着剤層を形成する方法、剥離可能な支持基材１１１の付いたドライフィルムタイプの接着剤層を、常圧ラミネート、真空ラミネート、常圧プレス、真空プレス等の方法で積層する方法が挙げられる。支持基材１１１の付いた接着剤層を貼り合わせて、接着剤層を形成することで、回路基板の個片化後、ハンドリング性を向上させる利点があるため好ましい。また、接着剤層１１０をスプロケットホールの上に形成したときには、絶縁層１０６の時と同様に、打ち抜きにより除去する方法、吸引装置により除去する方法を用いることができる。スプロケットホール１０２に十分な強度があるときには、スプロケットホール１０２部分以外の少なくとも回路基板として個片化される個所の上に接着剤１１０あるいは、支持基材１１１付き接着剤１１０を形成することができる。

接着剤層１１０に用いる樹脂としては、接着機能を有するものであればどのようなものでも良いが、特に、エポキシ、フェノール、ポリイミド、ポリアミドイミドなど、耐熱性と絶縁性が良好な樹脂を用いることが好ましい。支持基材１１１の材質は、この製造方法に適するものであれば、特にどのようなものでも良いが、特に、工程中に接着剤層１１０との界面に剥離を生じず、最終的には回路基板に損傷を与えることなく剥離が可能であることが必要である。その支持基材１１１に、好ましくは熱可塑性樹脂フィルムおよび熱硬化性樹脂フィルムのいずれかを使用することができる。具体的には、ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系、ポリエステル系、ポリウレタン系、フェノール系、アミノ系、エポキシ系、ポリイミド系、ポリサルホン系、ポリケトン系、シアネート系等の樹脂フィルムが挙げられる。

次に、少なくともスプロケットホール部を有する短手方向両端を残し、導体回路および絶縁層が露出するように、エッチングにより金属箔１０１を選択的に除去する（図３（ｃ）は上面図、図３（ｄ）は断面図を示す。また、図３（ｂ）には、エッチングする幅を示している）。
スプロケットホール１０２部分は金属箔１０１が長手方向に連続的に残されているために、これまでの工程と同様にスプロケットホール１０２部分の損傷なしに駆動機構により確実に搬送することができ、また、絶縁層の破損が生じにくくなる。なお、この一例においては金属箔を長手方向に連続的に残す例を示したが、リールの巻き取りにおいて絶縁層の強度が維持できれば、連続的でなくともスプロケット周辺部の金属箔が残されていれば良い。
エッチング方法としては、上記工程で形成したレジスト金属層１０４が耐性を有するエッチング液を用いて行う。例えば、金属箔１０１の材質が銅でレジスト金属１０４の材質がニッケル、錫または半田の場合、市販のアンモニア系エッチング液を用いて行うことができる。金属箔１０１の材質が銅でレジスト金属層１０４の材質が金の場合、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液を含め、ほとんどのエッチング液を用いて行うことができる。

次に、金属箔１０１を間欠的に移動させながら、所定寸法に回路基板１１２を個片化し（図３（ｄ）にはその切断線を示す）、回路基板１１２を得る（図３（ｅ））。
個片化の方法としては、例えば、打ち抜き加工、ルーター加工、レーザー加工などが挙げられる。

以上の工程を経ることにより、回路基板１１２を得ることができる。また、個片化後のハンドリング性を向上させるために、接着剤層１１０の上に支持基材１１１を貼り付けて、支持基材付き回路基板とすることが好ましい。このようにして得られた回路基板を２枚以上積層することにより、多層回路基板を製造することができる。

本発明によれば、薄型で微細配線を有する回路基板を連続的に大量に生産でき、絶縁層用樹脂においては物性に優れた樹脂を幅広く選択できる。また、基板の薄型化も容易であるため、半導体チップ搭載用の基板などに好適である。

本発明の実施形態である、回路基板の製造方法の一例を説明するための断面図である。 本発明の実施形態である回路基板を用いた場合の、回路基板の製造方法の一例を説明するための断面図である。 本発明の実施形態である回路基板を用いた場合の、回路基板の製造方法の一例を説明するための断面図である。

符号の説明

１０１：金属箔
１０２：スプロケットホール
１０３：めっきレジスト
１０４：レジスト金属層
１０５：導体回路
１０６：絶縁層
１０７：ビア
１０８：導体ポスト
１０９：接合用金属材料層
１１０：接着剤層
１１１：支持基材
１１２：回路基板

Claims (5)

1. 短手方向の両端にスプロケットホールを設けた長尺状の金属箔の片面に、前記金属箔をめっき供給用リードとして、めっきにより導体回路を形成する工程と、前記導体回路を埋め込むように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を貫通して前記導体回路の上に導体ポストを形成する工程と、前記絶縁層および前記導体ポストの表面に、接着剤層を形成する工程と、少なくとも前記スプロケットホール周辺部分の金属箔を残し、前記導体回路と前記絶縁層とが露出するように前記金属箔をエッチング除去する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記金属箔が、１８μｍ以上、１０５μｍ以下の厚みを有するものである請求項１に記載の回路基板の製造方法。
3. 前記絶縁層は、前記導体回路が形成された金属箔の全面に前記導体箔を埋め込むように形成し、前記スプロケットホール上に貫通孔を設けたものである請求項１または２に記載の回路基板の製造方法。
4. 前記絶縁層のスプロケットホール上の貫通孔は、前記金属箔側より吸引装置により絶縁層を吸引し形成される請求項３に記載の回路基板の製造方法。
5. 前記接着剤層は、剥離可能な支持基材を有する接着剤層を前記絶縁層および前記導体ポストの表面に貼り合わせ、前記支持基材を剥離して形成する請求項１、２、３または４に記載の回路基板の製造方法。