JP2005136051A - Manufacturing method of wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種AV機器や家電機器・通信機器・コンピュータやその周辺機器等の電気機器に使用される配線基板に関するもので、特に、平坦度に優れ、信頼性の高い配線基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a wiring board used for various types of AV equipment, home appliances, communication equipment, computers, and peripheral equipment, and more particularly to a method for manufacturing a wiring board having excellent flatness and high reliability. Is.
従来、半導体素子等の能動部品や容量素子・抵抗素子等の受動部品を多数搭載して所定の電子回路を構成した混成集積回路を形成するための配線基板は、通常、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて成る絶縁層にドリルによって上下に貫通孔を形成し、この貫通孔内部および絶縁層表面に複数の配線回路層を形成した配線基板を、多数層積層することによって形成されている。 Conventionally, a wiring board for forming a hybrid integrated circuit in which a predetermined electronic circuit is formed by mounting a large number of active components such as semiconductor elements and passive components such as capacitance elements and resistance elements is usually made of epoxy resin on a glass cloth. A through-hole is vertically formed in the impregnated insulating layer by a drill, and a plurality of wiring boards in which a plurality of wiring circuit layers are formed inside the through-hole and on the surface of the insulating layer are laminated.
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おり、部品実装もリード付き部品の挿入からチップ部品の表面実装に移行してきている。 In general, current electronic devices are required to be small, thin, lightweight, high performance, high functionality, high quality, and high reliability, as represented by mobile communication devices. Has shifted to surface mounting of chip parts.
従来の配線基板は、図6(a)に示すように、絶縁層41に貫通導体42を設け、貫通導体42の表面または絶縁層41の表面に配線回路層45が設けられて構成されていた。しかしながら、このような配線基板49の構成では、配線基板49の表面において、絶縁層41と配線回路層45とに段差ができるため、配線基板49に半導体素子やコンデンサ等を実装する場合に電子部品が傾き、はんだ付け不良を起こす恐れがあった。
As shown in FIG. 6A, the conventional wiring board is configured such that a
また、図6(b)に示すように、配線回路層45に圧力をかけて、配線回路層45を絶縁層41内に埋設する構造をとったとしても、配線回路層45の側面と絶縁層41との間に隙間が生じ、配線回路層45の側面と絶縁層41との密着性が悪くなるともに、その隙間に部品実装時のはんだに含まれるフラックスの熱分解生成物残が残り、絶縁劣化が発生する可能性があった。
Further, as shown in FIG. 6B, even if the
このような問題点を解決するために、図7(a)に示すようにアラミド−エポキシ系シートからなる絶縁層41に空孔43を設けた配線基板49が提案されている。このような配線基板49では、図7(b)に示すように、配線回路層45を絶縁層41に埋設する際に、絶縁層41に設けられた空孔43の空孔が小さくなり、絶縁層41の見かけの体積を減少させることで、配線回路層45を絶縁層41の内部に埋設させ、配線基板49の表面の平滑性を改善している(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1のように絶縁層41の空孔率を減少させて、配線回路層45を埋設させる方法では、絶縁層41に空孔43が設けられているため、配線回路層45の周辺に空孔43があった場合、絶縁層41と配線回路層45との界面の接着性が弱くなるため、界面の剥離が発生するおそれがあった。
However, in the method of reducing the porosity of the
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、絶縁層内に配線回路層を埋め込む形態の配線基板において、配線回路層と絶縁層の密着性を向上させるとともに、配線回路層の表面に、配線回路層と接触するめっきやはんだなどの金属を良好に形成できる配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been devised in view of the problems of the prior art, and an object of the present invention is to improve the adhesion between the wiring circuit layer and the insulating layer in a wiring board in which the wiring circuit layer is embedded in the insulating layer. It is another object of the present invention to provide a method of manufacturing a wiring board that can satisfactorily form a metal such as plating or solder that contacts the wiring circuit layer on the surface of the wiring circuit layer.
本発明の配線基板の製造方法は、少なくとも樹脂を含有する絶縁層に貫通孔を設ける穿孔工程と、前記貫通孔に貫通導体を形成する貫通導体形成工程と、貫通導体を形成した絶縁層と、支持基材上に予め形成された配線回路層とを位置あわせし、前記絶縁層と前記配線回路層と前記支持基材とを、積層方向に熱圧着し、前記配線回路層を前記絶縁層に埋設させ、前記支持基材を除去する転写工程と、前記配線回路層と前記貫通導体が形成された前記絶縁層を加熱加圧して、前記配線回路層表面に、前記絶縁層の成分で前記配線回路層表面の少なくとも一部を被覆する被覆膜を形成する被覆工程と、前記被覆膜を除去する除去工程と、を具備することを特徴とする。 The method for manufacturing a wiring board according to the present invention includes a perforating step of providing a through hole in an insulating layer containing at least a resin, a through conductor forming step of forming a through conductor in the through hole, an insulating layer formed with the through conductor, A wiring circuit layer formed in advance on a supporting base material is aligned, the insulating layer, the wiring circuit layer, and the supporting base material are thermocompression bonded in the stacking direction, and the wiring circuit layer is used as the insulating layer. A transfer step of burying and removing the supporting base material, and heating and pressurizing the insulating layer on which the wiring circuit layer and the through conductor are formed, so that the wiring is formed on the surface of the wiring circuit layer with a component of the insulating layer. A coating step of forming a coating film that covers at least a part of the surface of the circuit layer, and a removal step of removing the coating film are provided.
また、本発明の配線基板の製造方法は、少なくとも樹脂を含有する絶縁層に貫通孔を設ける穿孔工程と、前記貫通孔に貫通導体を形成する貫通導体形成工程と、貫通導体を形成した絶縁層と、支持基材上に予め形成された配線回路層とを位置あわせし、前記絶縁層と前記配線回路層と前記支持基材とを、積層方向に熱圧着し、前記配線回路層を前記絶縁層に埋設させ、前記支持基材を除去する転写工程と、前記転写工程で作製した前記配線回路層を埋設させた前記絶縁層と、前記穿孔工程と、前記貫通導体形成工程と、前記転写工程を経て作製された他の絶縁層とを複数枚積層をする積層工程と、前記配線回路層と前記貫通導体が形成された前記他の絶縁層を加熱加圧して、前記配線回路層表面に、前記絶縁層の成分で前記配線回路層表面の少なくとも一部を被覆する被覆膜を形成する被覆工程と、前記被覆膜を除去する除去工程と、を具備することを特徴とする。 In addition, the method for manufacturing a wiring board according to the present invention includes a perforating step of providing a through hole in an insulating layer containing at least a resin, a through conductor forming step of forming a through conductor in the through hole, and an insulating layer formed with the through conductor And a wiring circuit layer formed in advance on a supporting base material, the insulating layer, the wiring circuit layer, and the supporting base material are thermocompression-bonded in a stacking direction, and the wiring circuit layer is insulated. A transfer step of burying in a layer and removing the support substrate, the insulating layer in which the wiring circuit layer produced in the transfer step is embedded, the perforating step, the through conductor forming step, and the transfer step Laminating step of laminating a plurality of other insulating layers produced through the above, heating and pressurizing the other insulating layer in which the wiring circuit layer and the through conductor are formed, on the wiring circuit layer surface, A component of the insulating layer A coating step of forming a coating film that covers the least part, characterized by comprising, a removal step of removing the coating film.
また、本発明の配線基板の製造方法は、除去工程において、被覆膜をプラズマ処理により除去することが望ましい。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, it is desirable to remove the coating film by plasma treatment in the removing step.
また、本発明の配線基板の製造方法は、除去工程において、被覆膜を研磨処理により除去することが望ましい。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, it is desirable to remove the coating film by a polishing process in the removing step.
また、本発明の配線基板の製造方法は、除去工程において、被覆膜を化学処理により除去することが望ましい。 In the method for manufacturing a wiring board of the present invention, it is desirable to remove the coating film by chemical treatment in the removing step.
また、本発明の配線基板の製造方法は、前記除去工程後の配線回路層の表面粗さ(Ra)を0.05〜0.5μmとすることが望ましい。 In the method for manufacturing a wiring board of the present invention, it is desirable that the surface roughness (Ra) of the wiring circuit layer after the removing step is 0.05 to 0.5 μm.
また、本発明の配線基板の製造方法は、前記絶縁層の一部が熱硬化性フィルムであることが望ましい。 Moreover, as for the manufacturing method of the wiring board of this invention, it is desirable that a part of said insulating layer is a thermosetting film.
また、本発明の配線基板の製造方法は、前記絶縁層の一部が繊維と樹脂との複合体であることが望ましい。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, it is preferable that a part of the insulating layer is a composite of a fiber and a resin.
また、本発明の配線基板の製造方法は、前記絶縁層の一部が無機フィラーと樹脂との複合体であることが望ましい。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, it is preferable that a part of the insulating layer is a composite of an inorganic filler and a resin.
また、本発明の配線基板の製造方法は、前記絶縁層の一部が第1〜3層の3層の積層体からなり、前記第1層および第3層に狭持された第2層が、前記第1層並びに第3層よりも高ガラス転移点の熱可塑性樹脂であることが望ましい。 In the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, a part of the insulating layer is composed of a three-layered structure of first to third layers, and the second layer sandwiched between the first layer and the third layer is It is desirable that the thermoplastic resin has a glass transition point higher than those of the first layer and the third layer.
本発明の配線基板は、以上説明した製造方法によって製造されたことを特徴とする。 The wiring board of the present invention is manufactured by the manufacturing method described above.
このような製造方法を用いることにより、絶縁層の樹脂が十分に流動し、配線回路側面にも樹脂を供給することが可能となる。また、その後、配線回路層表面を被覆した絶縁層の成分を除去する。その結果、配線回路層と絶縁層の密着性を高めるとともに、めっきやはんだ実装するときに金属との濡れ性が良く、基板表面の平坦性に優れた配線基板となる。 By using such a manufacturing method, the resin of the insulating layer can sufficiently flow, and the resin can be supplied to the side surface of the wiring circuit. Thereafter, the component of the insulating layer covering the wiring circuit layer surface is removed. As a result, the adhesion between the wiring circuit layer and the insulating layer is improved, the wettability with the metal is good when plating or solder mounting, and the wiring substrate is excellent in the flatness of the substrate surface.
絶縁層を加熱加圧して絶縁層の成分で配線回路層の外側の表面の少なくとも一部を被覆するとともに、その被覆膜を除去する除去工程とを具備する本発明の配線基板の製造方法によれば、被覆工程において、絶縁層の樹脂が配線回路層の表面の少なくとも一部を被う程の圧力、あるいは温度で、配線回路層を絶縁層に埋設させることで、絶縁層の成分を十分に流動させる事ができ、配線回路層の側面にも樹脂を供給することが可能となるため、配線回路層の側面と絶縁層との間に隙間ができることなく、埋設した配線回路層と絶縁層との密着性を高めることができる。そして、配線回路層の表面を被覆した被覆膜は絶縁層の一部からなるため、絶縁性を有するものであり、被覆膜を介して、配線回路層との電気的接続を得ることは望めないのであるが、配線回路層の表面から被覆膜を除去することにより、配線回路層との電気的接続を得ることが可能となる。 A method for manufacturing a wiring board according to the present invention comprising: a step of heating and pressing an insulating layer to cover at least a part of the outer surface of the wiring circuit layer with a component of the insulating layer and removing the coating film. Therefore, in the covering step, the insulating layer component is sufficiently embedded by burying the insulating layer in the insulating layer at such a pressure or temperature that the resin of the insulating layer covers at least part of the surface of the wiring circuit layer. Since the resin can be supplied also to the side surface of the wiring circuit layer, there is no gap between the side surface of the wiring circuit layer and the insulating layer. Adhesion can be improved. And since the coating film which coat | covered the surface of a wiring circuit layer consists of a part of insulating layer, it has insulation, and it can obtain electrical connection with a wiring circuit layer through a coating film. Although not desired, it is possible to obtain electrical connection with the wiring circuit layer by removing the coating film from the surface of the wiring circuit layer.
なお、配線回路層の外側表面は完全に平らではなく、また、配線回路層並びに絶縁層を加圧加熱する加熱板の表面も完全に平らではない。従って、両者を当接させ、加圧加熱した場合においても、両者の間にはわずかな隙間が形成される。そして、そのわずかな隙間に、絶縁層の成分が流れ込むことで、配線回路層の外側の表面に被覆膜が形成されるのである。 The outer surface of the wiring circuit layer is not completely flat, and the surface of the heating plate that pressurizes and heats the wiring circuit layer and the insulating layer is not completely flat. Therefore, even when both are brought into contact with each other and heated under pressure, a slight gap is formed between them. Then, a component of the insulating layer flows into the slight gap, so that a coating film is formed on the outer surface of the wiring circuit layer.
また、例えば、配線回路層を被覆した被覆膜とともに、配線回路層が形成されていない部分の絶縁層も同時に除去するなどした場合には、配線基板表面の平坦性もあわせて改善することができる。 In addition, for example, when the insulating film in the portion where the wiring circuit layer is not formed is removed together with the coating film covering the wiring circuit layer, the flatness of the wiring board surface can be improved. it can.
また、本発明においては、絶縁層を多層化することも容易であり、その場合にも上記と同じ効果が得られることは言うまでもない。 In the present invention, it is easy to make the insulating layer multi-layered, and it goes without saying that the same effect as described above can be obtained.
また、被覆膜をプラズマ処理により除去することにより、容易に被覆膜を除去でき、この後の工程、例えば配線回路層の粗化処理、配線回路層のめっき等を安定して行なうことができる。 Also, the coating film can be easily removed by removing the coating film by plasma treatment, and subsequent processes such as roughening of the wiring circuit layer, plating of the wiring circuit layer, etc. can be performed stably. it can.
また、プラズマ処理は乾式の処理であるため、絶縁層の樹脂が水と一切接しないため樹脂の吸水が抑えられ、はんだリフロー時の基板の膨れが防止できる。 Further, since the plasma treatment is a dry treatment, the resin of the insulating layer does not come into contact with water at all, so that the water absorption of the resin is suppressed, and the swelling of the substrate at the time of solder reflow can be prevented.
また、被覆膜を研磨処理により除去することで、コンベア式で処理できるため、生産性が高くでき、処理コストも低くできる。 Moreover, since it can process by a conveyor type by removing a coating film by grinding | polishing process, productivity can be made high and processing cost can also be made low.
また、被覆膜を化学処理により除去する場合には、研磨処理と同様にコンベア式で処理できるため、生産性が高く、処理コストも低くできる。 In addition, when the coating film is removed by chemical treatment, it can be processed by a conveyor system in the same manner as the polishing treatment, so that the productivity is high and the processing cost can be reduced.
また、除去工程後の配線回路層の表面粗さ(Ra)を0.05〜0.5μmとすることで、例えば、本発明の配線基板上にソルダーレジストを形成する場合や、本発明の配線基板をコア基板として、ビルドアップ配線基板を作製する場合にはビルドアップ層の絶縁層との密着力を高めることができ、信頼性に優れる配線基板を作製することができる。 Further, by setting the surface roughness (Ra) of the wiring circuit layer after the removal step to 0.05 to 0.5 μm, for example, when forming a solder resist on the wiring board of the present invention, or the wiring of the present invention When a build-up wiring substrate is manufactured using the substrate as a core substrate, the adhesion between the build-up layer and the insulating layer can be increased, and a wiring substrate having excellent reliability can be manufactured.
また、絶縁層として樹脂フィルムを用いる場合には、樹脂フィルムを構成する分子の分子量などを調整することにより樹脂フィルムの粘度を容易に調整することができるため、生産しやすく、本発明の配線基板の製造方法に好適に用いることができ、信頼性を向上させることができる。 In addition, when a resin film is used as the insulating layer, the viscosity of the resin film can be easily adjusted by adjusting the molecular weight of the molecules constituting the resin film. It can be used suitably for the manufacturing method of this, and reliability can be improved.
また、厚みが薄く、かつ屈曲性のある配線基板を作製することもできる。 In addition, a flexible wiring board having a small thickness can be manufactured.
また、絶縁層として繊維と樹脂との複合体を用いることで、絶縁層の強度や剛性、熱膨張係数などの特性を容易に変更できる。例えば、繊維として、剛性の高いEガラスやSガラスの織布または不織布を用い、ガラス繊維に樹脂を含浸させることで絶縁層の剛性を高めることができる。その結果、配線基板の剛性が高く、電子回路部品を実装し易い配線基板を作製することができる。 In addition, by using a composite of fiber and resin as the insulating layer, characteristics such as strength, rigidity, and thermal expansion coefficient of the insulating layer can be easily changed. For example, the rigidity of the insulating layer can be increased by impregnating the glass fiber with a resin using a woven or non-woven fabric of E glass or S glass having high rigidity as the fiber. As a result, it is possible to manufacture a wiring board that has a high rigidity and can easily mount electronic circuit components.
また、絶縁層として、無機フィラーと樹脂との複合体を用いることで、絶縁層の熱伝導率や熱膨張係数などの特性を容易に変化させることができる。例えば、熱伝導率の高い無機フィラーを用いた場合には、その分量を調整することにより絶縁層の熱伝導率を任意の値に調整することが可能となる。また、熱膨張係数の低い無機フィラーを用いた場合には、配線基板の熱膨張係数を配線基板に搭載される電子部品に近づけることができ、電子部品との実装信頼性に優れた配線基板を作製することができる。 In addition, by using a composite of an inorganic filler and a resin as the insulating layer, characteristics such as the thermal conductivity and the thermal expansion coefficient of the insulating layer can be easily changed. For example, when an inorganic filler having a high thermal conductivity is used, the thermal conductivity of the insulating layer can be adjusted to an arbitrary value by adjusting the amount. In addition, when an inorganic filler with a low thermal expansion coefficient is used, the thermal expansion coefficient of the wiring board can be brought close to that of the electronic component mounted on the wiring board, and a wiring board having excellent mounting reliability with the electronic component can be obtained. Can be produced.
また、絶縁層を、第1〜3層の3層の積層体から形成し、第1層および第3層に狭持された第2層を、第1層並びに第3層よりも高ガラス転移点の熱可塑性樹脂により形成することで、例えば、第2層が液晶ポリマーなどからなる高ガラス転移点の熱可塑性樹脂からなる場合でも、これを狭持する第1、3層を第2層よりも低ガラス転移点として、例え第2層の積層性が低い場合であっても、絶縁層の積層性は改善されるため、様々な特性を有する絶縁層を用いることができる。 In addition, the insulating layer is formed from a three-layer laminate of the first to third layers, and the second layer sandwiched between the first layer and the third layer has a higher glass transition than the first layer and the third layer. For example, even when the second layer is made of a thermoplastic resin having a high glass transition point made of a liquid crystal polymer or the like, the first and third layers sandwiching the second layer are formed from the second layer. However, since the laminating property of the insulating layer is improved even if the laminating property of the second layer is low as the low glass transition point, insulating layers having various characteristics can be used.
以上説明した本発明の配線基板の製造方法を用いることにより、絶縁層の樹脂が十分に流動し、配線回路側面にも樹脂を供給することが可能となる。また、その後、配線回路層表面を被覆した絶縁層の成分を除去する。その結果、配線回路層と絶縁層の密着性を高めるとともに、めっきやはんだ実装するときに金属との濡れ性が良く、基板表面の平坦性に優れた配線基板となる。 By using the method for manufacturing a wiring board according to the present invention described above, the resin of the insulating layer flows sufficiently, and the resin can be supplied also to the side surface of the wiring circuit. Thereafter, the component of the insulating layer covering the wiring circuit layer surface is removed. As a result, the adhesion between the wiring circuit layer and the insulating layer is improved, the wettability with the metal is good when plating or solder mounting, and the wiring substrate is excellent in the flatness of the substrate surface.
図1に示すように、本発明の配線基板1は、少なくとも樹脂を含有する絶縁層3と、絶縁層3の主面に形成された配線回路層5と、配線回路層5間を接続するために、絶縁層3を貫通して形成された貫通導体7とを具備してなる。なお、図1では絶縁層3は、1層として説明したが、多層品であってもよいことはいうまでもない。
As shown in FIG. 1, the
このような配線基板1は、例えば、図2(a)〜図3(d)に示すような方法で作製することができる。
Such a
まず、図2(a)に示すように、絶縁層3にレーザーを用いて貫通孔を形成し、貫通孔に導電ペーストをスクリーン印刷法によって埋め込み、貫通導体7を形成する。
First, as shown in FIG. 2A, a through hole is formed in the insulating
次に、支持基材9であるフィルム9に、銅から成る金属箔5を接着剤(図示せず)を介して接着した金属箔転写用フィルム10を用意する。次に、金属箔転写用フィルム10の金属箔5を公知のフォトレジストを用いたサブトラクティブ法を使用してパターン状にエッチングする。
Next, the
そして、この金属箔転写用フィルム10と絶縁層3とを位置あわせし、仮積層する。
Then, the metal
次に、図2(b)に示すように、金属箔転写用フィルム10の金属箔5を、温度が100〜200℃で圧力が0.5〜10MPaの条件で3分〜1時間ホットプレスして熱圧着して、配線回路層5となる金属箔5を絶縁層3に埋設させる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the
次に、支持基材9であるフィルム9を剥離除去して金属箔5を絶縁層3表面に転写させることにより、絶縁層3に配線回路層5を形成することができる。
Next, the
次に、配線回路層5と貫通導体7が形成された絶縁層3の両面に加圧加熱板(図示せず)を当接させ、温度が150〜300℃で圧力が0.5〜10MPaの条件で30分〜24時間ホットプレスして完全硬化させる。
Next, a pressure heating plate (not shown) is brought into contact with both surfaces of the insulating
なお、本発明の配線基板1の製造方法では、図3(c)に示すように、この硬化工程では、絶縁層3の樹脂成分などが配線回路層5の外側の表面5aの少なくとも一部を被覆するほど樹脂を流動させて、配線回路層5の外側の表面5aに被覆膜11を形成することが重要である。その後、図3(d)に示すように、配線回路層5の外側の表面5aの少なくとも一部を覆った被覆膜11を除去することも重要である。
In the method of manufacturing the
なお、図3(c)では、わかりやすく被覆膜11を比較的厚く図示しているが、実際には配線回路層5と加圧加熱板(図示せず)との間のわずかな隙間に形成されるのであるから、非常に薄い膜で、1μm前後の厚みのものである。当然、配線回路層5や加圧加熱板の表面粗さによってこの厚みは変化する。
In FIG. 3C, the covering
また、この加圧加熱の際には配線回路層5、絶縁層3と加圧加熱板との間にフィルムなどを介在させてもよいことはいうまでもない。
Needless to say, a film or the like may be interposed between the
なお、本発明の配線基板1の製造方法において、被覆膜11を除去する方法としては、プラズマ処理で取り除くことが望ましい。プラズマ処理としては、減圧または常圧いずれのものも使用することができ、反応ガスとしてはCF4、O2、H2、Ar等の公知のガスが使用できる。また、被覆膜11の除去速度としては、50〜500nm/minが望ましい。処理時間としては、被覆膜11の厚みにもよるが1〜20minで良好に除去できる。
In the method for manufacturing the
また、本発明の配線基板1の製造方法において、被覆膜11を除去する他の方法としては、研磨処理で取り除くことが望ましい。研磨処理としては、円筒状ブラシを回転させる方法を適用することができる。ブラシの材質としてはナイロン、SiC、Al2O3、ブラシの番手は#100〜#2000、ブラシの回転数としては1000〜3000r.p.m.が望ましい。
Further, in the method for manufacturing the
また、本発明の配線基板1の製造方法において、被覆膜11を除去するさらに他の方法として、化学処理で取り除くことが望ましい。化学処理としては、過マンガン酸カリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液を用いることができ、スプレー方式、浸漬方式のいずれの方法でも使用できるが、スプレー方式の方が効率良く被覆膜11を除去できるという点でより望ましい。
Moreover, in the manufacturing method of the
このように、被覆工程で絶縁層3の樹脂成分などが配線回路層5の表面5aの少なくとも一部を被覆するほど樹脂を流動させることにより、配線回路層5の側面と絶縁層3とが強固に密着されることになり、また、その後、配線回路層5の表面5aの少なくとも一部を被覆した被覆膜11を除去することにより、絶縁層3と配線回路層5の密着力を格段に高めることができるとともに、例えば、配線回路層5にめっきを施す際、あるいは配線回路層5に他の部品などをはんだ等の金属を介して実装する際には、配線回路層5にめっきあるいははんだ等の金属を良好に形成することができ、格段に信頼性の高い配線基板1を容易に作製することができるのである。
As described above, the resin flows such that the resin component of the insulating
なお、配線基板1の絶縁層3は、樹脂フィルム3により形成されることが望ましく、熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテルに種々の官能基が結合した樹脂など)や熱可塑性樹脂(例えば、液晶ポリマー、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトンなど)のフィルムを用いることができる。この構成によれば、薄く、かつ屈曲性のある配線基板1を容易に作製することができる。
The insulating
この樹脂フィルム3は吸水率が0.5質量%以下、望ましくは0.3質量%以下であることが望ましい。吸水率を0.5質量%以下とすることにより、水分の影響を受けて貫通導体7の抵抗が上昇するのを防止することができる。
The
また絶縁層3としては、比誘電率(εr)が5.3以下、望ましくは4.3以下、誘電正接(tanδ)が350×10−4以下、望ましくは300×10−4以下が良い。比誘電率(εr)を5.3以下とすることで、信号の伝送速度を実用上問題のない範囲にでき、誘電正接(tanδ)を350×10−4以下とすることで信号の伝送損失を小さくできる。
The insulating
本実施例では、絶縁層3として樹脂フィルム3を用いたが、これ以外に、繊維と樹脂との複合体を用いることができる。この場合には、まず、絶縁層3の前駆体シートを形成する。例えばガラス繊維含浸プリプレグを形成する場合、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテルに種々の官能基が結合した樹脂などに、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン等の溶媒を添加して粘度調整を行った樹脂スラリーを作製する。作製した樹脂スラリーに、例えばEガラスやSガラスの織布または不織布を浸し、ガラスに樹脂を含浸させる。その後40〜100℃で0.5〜5時間加熱乾燥して前駆体シートを作製する。
In this embodiment, the
この構成によれば、剛性が高く、電子回路部品を実装し易い配線基板1を容易に作製することができる。
According to this configuration, the
また、絶縁層3として、無機フィラーと樹脂との複合体を用いても良い。無機フィラーを含む樹脂シートで絶縁層3を作製する場合、樹脂と無機フィラーからなる組成物を混錬機や3本ロールなどの手段によって充分に混合し、これを圧延法、押し出し法、射出法、ドクターブレード法などによってシート状に成型した後、樹脂を半硬化して前駆体シートを作製する。半硬化には樹脂が熱可塑性の場合には、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、完全硬化するに十分な温度よりも低い温度にすればよい。
Further, as the insulating
用いる無機フィラーとしては、熱膨張係数を調整したり機械的強度を向上するための酸化アルミニウムや酸化珪素・酸化チタン・酸化バリウム・酸化ストロンチウム・酸化ジルコニウム・酸化カルシウム・ゼオライト・窒化珪素・窒化アルミニウム・炭化珪素・チタン酸カリウム・チタン酸バリウム・チタン酸ストロンチウム・チタン酸カルシウム・ホウ酸アルミニウム・スズ酸バリウム・ジルコン酸バリウム・ジルコン酸ストロンチウム等の充填材、あるいは、充填材との親和性を高めこれらの接合性向上と機械的強度を高めるためのシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤を含有してもよい。 Inorganic fillers used include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, barium oxide, barium oxide, strontium oxide, zirconium oxide, calcium oxide, zeolite, silicon nitride, aluminum nitride, for adjusting the thermal expansion coefficient and improving mechanical strength. Fillers such as silicon carbide, potassium titanate, barium titanate, strontium titanate, calcium titanate, aluminum borate, barium stannate, barium zirconate, strontium zirconate, etc. A coupling agent such as a silane coupling agent or a titanate coupling agent for improving the bondability and mechanical strength may be contained.
この構成によれば、配線基板1の熱膨張率、熱伝導率を任意の値に調整することが可能となり、電子回路部品を実装し易い配線基板1を作製することができる。
According to this configuration, the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity of the
また、絶縁層3が第1〜3層の3層の積層体であり、前記第1層および第3層は、加熱により軟化し接着が可能となるシートを用いても良い。このような構成とすることで、配線回路層埋め込み工程、または硬化工程において、配線回路層を絶縁層3に埋め込み易くできる。その結果、絶縁層3と配線回路層5との密着性を高めることが可能となる。
The insulating
また、絶縁層3として液晶ポリマー層を含んでいることが望ましい。液晶ポリマー層は、高耐熱性・高弾性率・高寸法安定性・低吸湿性という特性を有するため、ガラスクロスのような強化材を用いなくとも、剛性のある絶縁層3を構成することが可能となる。その結果、配線回路層埋め込み工程における貫通導体の流れが少ない、信頼性の高い配線基板1を作製することができる。
The insulating
なお、液晶ポリマー層のようにガラス転移点が比較的高いものを用いる場合には、液晶ポリマー層を、液晶ポリマー層よりもガラス転移点の低い熱可塑性樹脂などで狭持することにより、配線回路層5との密着性の高い絶縁層3とすることができる。
When using a liquid crystal polymer layer having a relatively high glass transition point, the wiring circuit is formed by sandwiching the liquid crystal polymer layer with a thermoplastic resin having a glass transition point lower than that of the liquid crystal polymer layer. The insulating
また、貫通導体7を形成するための貫通孔を形成する方法としては、CO2、YAGレーザー、エキシマレーザー、フェムト秒レーザー等のレーザー光を照射して貫通孔の加工を行う方法が小径化や生産性の点で望ましい。
In addition, as a method of forming a through hole for forming the through
本発明の配線基板1の貫通導体7は、前記絶縁層3に設けた貫通孔に、金属粉末を含有する導電性ペーストを充填して形成する方法や、メッキにより形成する方法で作製することができる。絶縁層3の吸水や環境への負荷やコストを考慮すると前者の導電性ペーストを充填するほうが望ましい。貫通導体7は、少なくとも金、銀、銅、アルミニウムのいずれかから選ばれる低抵抗金属および樹脂を含有し、特に導体成分として、錫、ビスマス、インジウムから選ばれる低融点金属を含有することによって、貫通導体7の高温、多湿、熱サイクルなどの過酷な環境に対する信頼性を向上させることができ、電気抵抗の劣化を防止できる。
The through
また、配線回路層5は、貫通孔を形成した絶縁層3に、公知のフォトレジストを用いたサブトラクティブ法によりパターン形成した、例えば、銅から成る金属箔5を転写法等により被着形成することにより形成することが好ましい。
Further, the
具体的には、支持基材9であるフィルム9に銅から成る金属箔5を接着剤を介して接着した金属箔転写用フィルム10を用意し、次に、フィルム9上の金属箔5を公知のフォトレジストを用いたサブトラクティブ法を使用してパターン状にエッチングする。
Specifically, a metal
フィルム9としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート・ポリイミド・ポリフェニレンサルファイド・塩化ビニル・ポリプロピレン等公知のものが使用できる。フィルム9の厚みは10〜100μmが適当であり、望ましくは25〜50μmが良い。フィルム9の厚みが10μm未満であるとフィルム9の変形や折れ曲がりにより形成した配線回路層5が断線し易くなり、厚みが100μmを超えるとフィルム9の柔軟性がなくなって、フィルム9の剥離が困難となる傾向がある。また、フィルム9表面に電解金属箔5を接着するために、アクリル系やゴム系・シリコン系・エポキシ系等公知の接着剤を使用してもよい。
As the
また、配線回路層5は絶縁層3との密着性を高めるためにその表面にバフ研磨・ブラスト研磨・ブラシ研磨・薬品処理等の処理で絶縁層3に埋設される側の表面5bを粗化しておくことが好ましい。
Further, the
図4(a)〜図5(d)は、本発明の配線基板の製造方法の他の実施例を示す工程図である。 FIGS. 4A to 5D are process diagrams showing another embodiment of the method for manufacturing a wiring board according to the present invention.
本発明の配線基板は、例えば、図5(d)に示すように、少なくとも樹脂を含有する絶縁層23と、貫通導体27と、絶縁層23に埋設された配線回路層25とを具備してなり、複数の絶縁層23が積層されてなるものである。
The wiring board of the present invention comprises, for example, an insulating
このような配線基板21は、例えば以下のように作製することができる。
Such a
まず、エポキシ樹脂フィルムからなる絶縁層23を準備する。次に、絶縁層23にレーザーを用いて貫通孔を形成し、この貫通孔に導電ペーストをスクリーン印刷法によって埋め込み、貫通導体27を形成する。
First, an insulating
次に、支持基材9(図示せず)であるフィルム9上に銅から成る金属箔25を接着剤を介して接着した金属箔転写用フィルムを用意する。次に、フィルム上の金属箔25を公知のフォトレジストを用いたサブトラクティブ法を使用してパターン状にエッチングする。
Next, a metal foil transfer film is prepared by bonding a
そして、この金属箔転写用フィルムを絶縁層23となる樹脂フィルムと位置あわせし、仮積層する。
Then, this metal foil transfer film is aligned with a resin film to be the insulating
次に、パターン形成した例えば銅の金属箔25を、温度が100〜200℃で圧力が0.5〜10MPaの条件で3分〜1時間ホットプレスして熱圧着し、配線回路層25を絶縁層23に埋設させる。
Next, the patterned
次に、支持基材9であるフィルム9を剥離除去して金属箔25を絶縁層23表面に転写させることにより、絶縁層23に配線回路層25を形成する。
Next, the
つぎに、このようにして作製した配線回路層25と貫通導体27とを具備する絶縁層23を、図4(a)に示すように複数積層する。
Next, a plurality of insulating
次に、図4(b)に示すように配線回路層25と貫通導体27を具備してなる絶縁層23を積層方向に熱圧着し、配線回路層25と貫通導体27が形成された絶縁層23を硬化させ、図5(c)のように配線回路層25の外側の表面25aを絶縁層23の一部で被覆させ、被覆層31を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the insulating
次に、図5(d)に示すように、配線回路層25の表面25aを被覆した被覆層31を除去することにより配線基板21を作製することができる。
Next, as shown in FIG. 5D, the
なお、本発明の配線基板21の製造方法では、硬化工程では、図5(c)に示すように絶縁層23の樹脂を配線回路層25の表面25aの少なくとも一部を被覆するほど樹脂を流動させることが重要である。その後、配線回路層25を被覆した被覆層31を図5(d)に示すように除去することも重要である。
In the method of manufacturing the
このような製造方法により、単層の配線基板1と同様に信頼性の高い多層化された配線基板21を容易に作製することができる。
By such a manufacturing method, the highly reliable
なお、配線基板21を多層化するに際しても、種々の条件は単層の配線基板1を作製する場合と同様であるのはいうまでもない。
Needless to say, the various conditions for forming the
次に本発明の配線基板1の製造方法を用いて、以下のサンプルを製作し、信頼性評価を実施した。
Next, using the method for manufacturing the
まず、絶縁層3として4種類用意した。
First, four types of insulating
始めに、PETフィルムの上面にエポキシに種々の官能基が結合した樹脂に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン等の溶媒を添加して粘度調整を行った樹脂ワニスをドクターブレード法により塗布し、厚さ約100μmの乾燥状態のエポキシ樹脂前駆体シートを製作した。 First, a resin varnish whose viscosity was adjusted by adding a solvent such as toluene, butyl acetate or methyl ethyl ketone to a resin having various functional groups bonded to epoxy on the upper surface of the PET film was applied by the doctor blade method. An epoxy resin precursor sheet in a dry state of about 100 μm was produced.
2つめの絶縁層3として、エポキシ樹脂を含む上記ワニスをガラス織布に含浸させた後、乾燥させて、前駆体シートを用意した。なお、含有比率はエポキシ樹脂50体積%、ガラスの織布50体積%とした。
As the second insulating
3つめの絶縁層3として、エポキシ樹脂に平均粒径が0.6μmの球状溶融シリカをその含有量が50体積%となるように加え、さらに樹脂の硬化を促進させるための触媒を添加し、1時間混合して上記ワニスを調整し、PETフィルムの上面に上記ワニスをドクターブレード法により塗布し、厚さ約100μmの乾燥状態のエポキシ樹脂前駆体シートを製作した。
As the third insulating
4つ目の絶縁層3として、厚みが約50μm、融点が320℃の液晶ポリマー層の表面をプラズマ処理して、Ra=0.7μmに粗化処理した後、この液晶ポリマー層の上面に、上記エポキシ樹脂を含むワニスを、ドクターブレード法により塗布し、厚さ約20μmの乾燥状態のエポキシ樹脂層を成形した。そして、この液晶ポリマー層の下面にも同様にエポキシ樹脂層を成形し、絶縁層となる前駆体シートを製作した。
As the fourth insulating
これらの前駆体シートに、UV−YAGレーザーにより直径65μmの貫通孔を形成し、前記貫通孔に銅粉末と有機バインダを含有する導体ペーストをスクリーン印刷により埋め込むことにより貫通導体7を形成した。
A through-hole having a diameter of 65 μm was formed in these precursor sheets by a UV-YAG laser, and a through-
次に、回路状に形成した厚さ12μmの銅箔5が付いた転写用支持フィルム9と、貫通導体7が形成された絶縁層3となる前駆体シートとを位置合わせして、真空積層機により3MPaの圧力で300秒加圧し、配線回路層5を前駆体シート3に埋設した後、転写用支持フィルム9を剥離した。
Next, the
最後に、この配線回路層5が形成された前駆体シート3を、表1に示す圧力で200℃の温度で5時間加熱処理して配線回路層5の表面5a被覆層11を形成した後、被覆層11をプラズマ処理、研磨処理、化学処理により除去した。
Finally, the
比較例として、配線回路層5が形成された前駆体シート3を、0.3MPaの圧力下で200℃の温度で5時間加熱処理して完全硬化させた。なお、この場合には被覆層11は形成されなかった。
As a comparative example, the
まず、プラズマ処理の条件としては、40Paの減圧下、反応ガスはO2、被覆層11の除去速度は200nm/min、処理時間は2〜20minで行なった。処理時間を変化させることにより、配線回路層5の表面粗さ(Ra)を表1のように変化させた。
First, plasma treatment conditions were as follows: under reduced pressure of 40 Pa, the reaction gas was O 2 , the removal rate of the
また、研磨処理条件を、ブラシの材質としてナイロン、ブラシの番手は#1000、ブラシの回転数は1500r.p.m.として、配線回路層5の表面5aを被覆した被覆層11を除去した。
Also, the polishing conditions were nylon as the brush material, # 1000 for the brush count, and 1500 r. p. m. As a result, the covering
また、過マンガン酸カリウム水溶液を用いてスプレー方式で1分間処理し、配線回路層5の表面5aを被覆した被覆層11を化学的に除去した。
Moreover, it processed for 1 minute by the spray system using potassium permanganate aqueous solution, and the
配線基板1の配線回路層5の表面粗さ(Ra)は原子間力顕微鏡(AFM)により測定した。また、配線基板1の平坦度は、レーザー3次元測定器を用いて測定した。
The surface roughness (Ra) of the
配線基板1の配線回路層5と絶縁層3の密着状態は、絶縁層3の表面に形成した配線回路層5を90°で引き剥がし試験を行ない、その荷重より計算した。また、配線基板1に対して、260℃、30秒のはんだ耐熱試験を5回行ない、配線回路層5が絶縁層3から剥れが発生した場合に不良と判定した。なお、試験数は20個の配線基板で行なった。
The adhesion state between the
また、はんだ濡れ性試験は200μmφの配線回路層5を260℃のはんだ槽に浸漬して配線回路層5全面に付着したものを良品、それ以外を不良品とした。なお、試験数は20個で行なった。
In the solder wettability test, a non-defective product was obtained by immersing the
表1に、その結果を示す。
表1の結果より、本発明の範囲外である被覆層11を設けなかった試料No.8〜10でははんだ耐熱試験で約半数の試料において不良が発生しており、信頼性に難があることが判る。
From the results shown in Table 1, the sample No. in which the
また、本発明の範囲外である被覆層11を設けたものの、被覆層11の除去を行わなかった試料No.5、14、16、18では、絶縁層3の形態によらず、配線基板1の表面に形成した配線回路層5の表面5aに被覆層11が存在するため、表面回路層5をはんだが濡らすことができずに、はんだ濡れ性試験において20個中、14〜16個のサンプルにおいて、不良が発生した。
Moreover, although the
一方、本発明の配線基板1の硬化後に配線回路層5の外側の表面5aに被覆層11を設け、その後、被覆層11を除去した試料No.1〜4、6、7、11〜13、15、17の配線基板1はピール強度も高く、はんだ耐熱試験後にも配線回路層5の剥れがなく、良好な信頼性を示した。
On the other hand, after hardening the
そして、配線回路層5の表面粗さをRa0.05〜0.5μmの範囲で変化させた試料No.1〜4ではいずれも、ピール強度、はんだ耐熱試験、はんだ濡れ性試験において良好な結果が得られた。
And sample No. which changed the surface roughness of the
また、被覆層11の除去方法を変化させた試料No.2、11、12においても、ピール強度、はんだ耐熱試験、はんだ濡れ性試験において良好な結果が得られた。
In addition, the sample No. 1 in which the removal method of the
そして、絶縁層3の形態を変化させた試料No.2、13、15、17では、ピール強度、はんだ耐熱試験、はんだ濡れ性試験において良好な結果が得られた。特に、絶縁層3として、熱硬化性フィルムを用いた試料No.11と、繊維と樹脂の混合体を用いた試料No.13では、高いピール強度が得られた。
And the sample No. which changed the form of the insulating
1、21・・・配線基板
3、23・・・絶縁層
5、25・・・配線回路層、金属箔
5a、25a・・・配線回路層の表面
7、27・・・貫通導体
9・・・支持基材
11、31・・・被覆層
1, 21...
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JP2003368794A JP2005136051A (en) | 2003-10-29 | 2003-10-29 | Manufacturing method of wiring board |
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Cited By (1)
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KR100802621B1 (en) | 2006-07-10 | 2008-02-14 | 엘지전자 주식회사 | Printed circuit board and method for shaping via of printed circuit board |
-
2003
- 2003-10-29 JP JP2003368794A patent/JP2005136051A/en active Pending
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