JP2005159201A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 片面に積層体を形成する配線基板において、空洞のスルーホールを裏面樹脂で充填する方法を採用した場合に、コア基板の積層体形成面に流れ出した裏面樹脂を除去する工程を省く配線基板の製造方法およびそれを用いた配線基板を提供することである。
【解決手段】 コア基板の第一主表面に、積層体を有する配線基板において、コア基板の第二主表面に熱硬化型材料を含む複合材料を堆積して裏面絶縁層を形成し、かつ裏面絶縁層と同種の複合材料をコア基板に形成されたスルーホールに充填し、さらに第一主表面に、同種の複合材料を堆積して第一絶縁層を形成する。その後、第一主表面に残りの積層体を形成する。第一絶縁層の膜厚は、裏面絶縁層より薄く形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板およびその製造方法に関する。

微細な配設をするための配線基板として、両面プリント配線基板をコア層とし、これに薄い絶縁性樹脂層と導体層を交互に積み上げて形成するビルドアップ基板が開発された。そして導体回路のファインパターン化に対する設計のし易さや、低重量化などのために、このビルドアップ工法が普及している。

プリント配線板は、金属箔張りの積層板の表面に回路形成を行うなどして製造される。この積層板は、プリプレグを用いて作製される。プリプレグは、一般に、ガラス布やアラミド繊維布等の基材にエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの合成樹脂を含浸し、乾燥させて半硬化させて得られたものである。プリプレグは、有機樹脂製のフィルム体であって、加熱されると樹脂成分が粘性液体になって時間の経過とともに漸次硬化する特性を有している。その為、これによって、積層された各層の基板セグメント同士を接着して一体化することができる。

多層配線板の製造は、内層回路が形成された内層用基板にプリプレグを介して銅箔等の外層用金属箔を積層して積層体とし、この積層体を加熱加圧することによって得られる多層板を用いて行われることが多い。

多層配線板としては、多層板の外層用金属箔に加工を施して外層回路を形成すると共に、プリプレグが硬化して形成された絶縁層に孔をあけてビアホールを形成し、このビアホールにめっきを施して外層回路と内層回路を導通させて製造されるものがある。

ビルドアップ法により製造する多層プリント配線板は、従来の積層方式の多層プリント配線板に比較して高い配線設計自由度を有するものであるが、この特徴を活かして高性能プリント配線板として用いられるために、層間絶縁層の更なる薄手化、回路パターンの平坦性の向上が要求されている。ビルドアップ多層配線基板は、セラミック製または樹脂製のコア基板の両面上に樹脂絶縁層を積層した両面積層の多層基板や、コア基板の片面上に樹脂絶縁層を積層した片面積層の多層配線基板がある。

しかしその片面上にのみビルドアップ層を形成した配線基板では、積層により基板の反りが増大する。さらにビルドアップ層およびコア基板の熱膨張率の差に起因して、反りが発生してしまうという問題があった。そこで配線基板の裏面に裏面樹脂を付着することにより、反りを防止する方法がある。そして、このように裏面樹脂を使用し、配線基板の反りを防止する方法を採用した場合、一対のコア基板を仮接着する時に、空洞のスルーホールを裏面樹脂で充填するという方法がある。

しかしながらこのようなプロセスを採用した場合、裏面樹脂が、コア基板のビルドアップ層を形成する面に流れ出し、これを除去せずにビルドアップ層を形成すると、基板の平坦度が悪くなったり、界面にデラミネーションが生じやすくなったりする。したがってビルドアップ層を形成する前にコア基板のスルーホールから流れ出た裏面樹脂を除去しなければならなかった。

図５に従来の技術を示しながら説明する。板状のコア基板２は、表面と裏面との間を貫通する複数のスルーホール導体４と、コア基板２の表面と裏面とに形成されたコア配線層１０，１１とを備える。コア基板２には、複数のスルーホール３が形成され、各スルーホール３には、銅メッキ製のスルーホール導体４が形成されている。またコア基板２の裏面側でコア配線層１１の所定の位置には、配線基板の反りを抑制するために、裏面絶縁層（裏面樹脂層）１２が形成されている。各スルーホール導体４の内側には、裏面樹脂と同種の充填樹脂５が充填されている。

工程を簡略化するため、裏面絶縁層１２形成とスルーホールの充填とを同種のプリプレグを用いた場合、図５（ａ）に示すように、プレス後プリプレグが表面にはみ出す。ビルドアップ層と裏面絶縁層とは、配線基板の反りを防止するため、異なる高分子材料を用いて形成されており、この状態で、第一ビルドアップ層１５を、はみ出したプリプレグとは異なる樹脂を用いて形成した場合、図５（ｂ）に示すように、第一ビルドアップ層１５の平坦性が低下する原因となる。さらにこれらの樹脂間の接着性が悪く、デラミネーションの原因ともなる。そこでこれを防ぐためには、スルーホールからはみ出したプリプレグを除去する工程が必要となり、コスト高を招くことにもなる。

そこで本発明の課題は、片面に積層体を形成する配線基板において、空洞のスルーホールを裏面樹脂で充填する方法を採用した場合、コア基板の積層体形成面に流れ出した裏面樹脂を除去する工程を省く配線基板の製造方法およびそれを用いた配線基板を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

上記課題を解決するために、本発明の配線基板の製造方法は、
コア基板の第一主表面に、絶縁層と配線層とを交互に積層した積層体を有する配線基板の製造方法であって、
コア基板の第二主表面に熱硬化型材料を含む複合材料を堆積して裏面絶縁層を形成し、
かつ裏面絶縁層と同種の複合材料を前記コア基板に形成されたスルーホールに充填し、
さらに第一主表面に、同種の複合材料を堆積して第一絶縁層を形成し、
その後、第一主表面に残りの積層体を形成する。

コア基板の第二主表面に熱硬化型材料を含む複合材料を堆積して裏面絶縁層を形成し、同種の複合材料をスルーホールに充填するとともに、第一主表面にも、同種の複合材料を堆積して第一絶縁層を形成する。すなわち裏面絶縁層とスルーホールと第一絶縁層とを同種の複合材料によって形成する。

この製造方法によると、裏面に熱硬化型材料による裏面絶縁層を形成することで、配線基板の反りを抑制することができる。またスルーホールから第一絶縁層へはみ出した複合材料と、第一絶縁層を形成する複合材料とが、異なる場合、ビルドアップ層（積層体）の平坦性が低下したり、デラミネーション（層間剥離）を起こしたりする原因となるが、スルーホールを充填する複合材料と、第一絶縁層を形成する複合材料とが、同種であるために、ビルドアップ層の平坦性低下やデラミネーションを防ぐことができる。つまり同種の高分子材料を使用するために、はみ出しという概念が不要となり、第一絶縁層を平坦に形成することができる。また第一絶縁層において異種の材料が混ざり合うために生じるデラミネーションを防ぐこともできる。加えて、裏面絶縁層とスルーホールと第一絶縁層とを同種の複合材料によって形成するため、工程を簡略化することができる。なお絶縁層としては、例えば熱硬化型高分子材料を使用することができる。また熱硬化型材料を含む複合材料には、無機繊維を含んでもよい。さらに第二絶縁層以上の層は、裏面絶縁層や第一絶縁層とは異なる高分子材料によって形成することもでき、これによれば裏面絶縁層による配線基板の反り抑制効果を保つことができる。

また本発明の配線基板の製造方法は、
コア基板の第一主表面に、絶縁層と配線層とを交互に積層した積層体を有する配線基板の製造方法であって、
コア基板の第二主表面に熱硬化型材料を含む複合材料を堆積して裏面絶縁層を形成して、二つのコア基板の第二主表面を対向させて貼り合わせ、
かつ裏面絶縁層と同種の複合材料をコア基板に形成されたスルーホールに充填し、
さらに第一主表面に、同種の複合材料を堆積して第一絶縁層を形成し、
その後、第一主表面に残りの前記積層体を形成し、貼り合わされた二つの裏面絶縁層同士を引き剥がす。

二つのコア基板の第二主表面同士を対向させて貼り合わせた後ビルドアップ層を形成する方法において、貼り合わせの際に、裏面絶縁層形成とスルーホール充填と第一絶縁層形成とを、同時に行い、裏面絶縁層、スルーホール、第一絶縁層を同種の複合材料で形成することができる。なお、第二主表面を対向させて貼り合わせるとは、裏面に裏面絶縁層を形成して二つのコア基板を貼り合わせるため、第二主表面の裏面絶縁層同士を貼り合わせることになる。この方法によると、同時に行うため、工程を簡略化することもできる。前述の方法と同様に、裏面に熱硬化型材料による裏面絶縁層を形成することで、配線基板の反りを抑制することができる。また裏面絶縁層とスルーホールと第一絶縁層とを同種の複合材料によって形成するため、ビルドアップ層の平坦性低下やデラミネーションを防ぐことができる。

さらに上記方法に加えて、裏面絶縁層と第一絶縁層とを、同時に加熱処理することもできる。裏面絶縁層と第一絶縁層とは、同種の複合材料からなり、同時に加熱処理を施すことができる。これにより工程を簡略化することができる。

上記課題を解決するために、本発明の配線基板は、
コア基板の第一主表面に、絶縁層と配線層とを交互に積層した積層体を有する配線基板であって、
コア基板の前記第一主表面に形成された第一絶縁層と、コア基板の第二主表面に形成された裏面絶縁層と、コア基板に形成されたスルーホールとが、熱硬化型材料を含む同種の複合材料によって形成され、
第一絶縁層を除く積層体は、裏面絶縁層を形成する複合材料とは異なる高分子材料によって形成される。

第一主表面にのみ積層体を形成する片面積層配線基板では、その積層体によって基板の反りが生じてしまうため、コア基板の第二主表面に裏面絶縁層を形成することにより、基板の反りを抑制することができる。さらにスルーホールに裏面絶縁層を形成する複合材料を使用することにより、工程を簡略化することができる。スルーホールから第一主表面にはみ出した複合材料によって、第一絶縁層の平坦性が損なわれることを防ぐため、第一絶縁層にも、裏面絶縁層とスルーホールとに使用した複合材料と同種の複合材料を使用する。つまりこの構造によれば、はみ出しにより、第一絶縁層で異なる樹脂が混ざり合うことによる不具合や、或いは、それを防ぐために、はみ出した複合材料を除去する工程を加える必要性がなくなる。第二絶縁層以上においては、第一絶縁層とは、異なる高分子材料を用いることにより、積層体の収縮による配線基板の反りを、裏面絶縁層によって抑制することができる。

また上記特徴に加え、本発明の配線基板の第一絶縁層の膜厚は、裏面絶縁層より薄いことを特徴とする。裏面絶縁層は、コア基板第一主表面に形成された積層体による配線基板の反りを抑制する働きがある。しかしながら第一絶縁層の膜厚が厚ければ、配線基板の反りを抑制する効果が十分得られなくなる。そこで第一絶縁層の膜厚は、裏面絶縁層より薄く製造することにより、配線基板の反りを裏面絶縁層によって効果的に抑制することができる。

上記配線基板では、第一絶縁層を除く積層体は、エポキシ樹脂とシリカフィラーからなる樹脂フィルムによって形成することができる。フィルムタイプの絶縁材は、加工性に優れている。

以下、図面に示す実施例を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。図１に本発明の配線基板１の断面図を示す。耐熱性樹脂板（例えば、ビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や繊維強化樹脂板（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等で構成された板状のコア基板２と、このコア基板２の表面と裏面との間を貫通する複数のスルーホール導体４と、コア基板２の表面と裏面とに形成されたコア配線層１０，１１とを備える。コア基板２の表面、つまり配線層１０側を第一主表面、コア基板２の裏面、つまり配線層１１側を第二主表面とする。

コア基板２には、複数のスルーホール３が形成され、各スルーホール３には、銅メッキ製のスルーホール導体４が形成されている。また各スルーホール導体４の内側には、裏面樹脂と同種の充填樹脂５が充填されている。

さらにコア基板２の表面側、つまり第一主表面側には、高分子材料からなる複数のビルドアップ絶縁層１５，２３やソルダーレジスト層２９、複数のビルドアップ配線層２１，２７とが形成され、ビルドアップ絶縁層１５，２３やソルダーレジスト層２９とビルドアップ配線層２１，２７とが交互に積層されて、積層体（ビルドアップ層）が形成されている。ビルドアップ絶縁層１５は、第一絶縁層、ビルドアップ絶縁層２３は、第二絶縁層である。コア配線層１０とビルドアップ配線層２１，２７とを接続するために、ビルドアップ絶縁層１５，２３には、銅メッキ製のフィルドビア導体１６，２４が形成されている。

最上層のビルドアップ配線層２７上の所定の位置には、ソルダーレジスト層２９を貫通し配線基板の第一主表面３０を突出するように、プリント配線基板に電子部品を実装するためのハンダ接続部（ハンダバンプ）３１が形成されている。このハンダバンプ３１は、例えばＳｎ−Ａｇ系などの低融点合金からなる。

またコア基板２の裏面側、つまり第二主表面側でコア配線層１１の所定の位置には、無機繊維と熱硬化型高分子材料との複合材料により、裏面絶縁層（裏面樹脂層）１２が形成されている。複合材料としては、ガラス繊維または炭素繊維を含有した樹脂が挙げられる。つまりプリプレグを使用することができる。さらにその樹脂としては、２次元重合型（網目状高分子）の樹脂、例えば、ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）樹脂を使用するとよい。または、１次元重合型（線状高分子）の樹脂、例えばエポキシ樹脂を使用することもできる。この裏面絶縁層１２の所定の位置には、第二主表面３２に開口する開口部１４が形成され、コア配線層１１の一部が露出している。このコア配線層１１は、その表面にＮｉおよびＡｕメッキが被覆され、マザーボードなどのプリント基板との接続端子となる。

裏面絶縁層１２は、無機繊維と熱硬化型高分子材料との複合材料（無機繊維を含む樹脂）により形成され、コア基板２の表面に形成されたビルドアップ層の熱収縮とのバランスを保つことができ、これによって配線基板１の反りを抑制することができる。ビルドアップ層による反りを防止するという観点からは、特に２次元重合型（網目状高分子）の樹脂を使用するのが望ましい。

またスルーホール３を充填する複合材料、第一ビルドアップ絶縁層１５を形成する複合材料は、裏面絶縁層１２を形成する複合材料と同一の樹脂により形成されている。裏面絶縁層１２と充填樹脂５と第一ビルドアップ層１５とを同種の複合材料によって形成するため、ビルドアップ層の平坦性低下やデラミネーションを防ぐことができる。さらに第二ビルドアップ層２３は、第一ビルドアップ層１５や裏面絶縁層１２とは、異なる複合材料を用いることで、裏面樹脂による配線基板の反り抑制効果を得ることができる。

図２から図４において、本発明の裏面樹脂層を形成するまでの工程を示す。まず図２（ａ）に示すように、耐熱性樹脂板や繊維強化樹脂板等で構成された板状のコア基板２の表面と裏面に銅箔１０，１１を貼り付ける。次に図２（ｂ）に示すように、このコア基板２の所定の位置をレーザー照射か、またはドリルによって孔をあける。こうして複数のスルーホール３が形成される。

次にコア基板２の全面に、無電解銅メッキおよび電解銅メッキを施す。これによって図２（ｃ）に示すように、各スルーホール３の内壁の表面にスルーホール導体４が形成される。次に、公知のフォトリソグラフィー技術、エッチング技術にて、配線層を形成する。まず銅メッキ層上に、エッチングレジスト層を形成した後、エッチングレジスト層に覆われていない銅メッキ層および銅箔をエッチングして除去する。これにより図２（ｄ）に示すように、所定のパターンの配線層１０，１１が形成される。

さらに図３（ａ）に示すように、コア基板２の裏面上に裏面絶縁層１２を形成する。この裏面絶縁層１２は、例えばＢＴ樹脂にガラス繊維を含有させたものである。裏面樹脂層１２上には、離型シート１３が取り付けられる。さらに裏面樹脂層を形成する樹脂でスルーホール３内も充填される。ところが、スルーホールのコア基板の第一主表面側からスルーホール内の樹脂がはみ出してくる。そこで（ｂ）に示すように、コア基板２上に形成する第一ビルドアップ絶縁層１５も同じ樹脂で形成する。次に図３（ｃ）に示すように離型シート１３を挟む形態で、２つのコア基板を接合する。ここで真空熱プレスによって、裏面樹脂やスルーホール内の充填樹脂、第一ビルドアップ層の樹脂の熱処理を行う。

裏面絶縁層１２の膜厚に対し、第一ビルドアップ絶縁層１５の膜厚は、薄くなるようにする。第一ビルドアップ絶縁層１５の膜厚が、裏面絶縁層１２の膜厚と同程度またはそれ以上である場合、裏面絶縁層１２による配線基板１の反り抑制効果が得られなくなる。したがって例えば、裏面絶縁層１２を６０μｍ〜９０μｍとし、第一ビルドアップ絶縁層１５の膜厚を３０μｍとする。このようにすることで、裏面絶縁層１２によって、ビルドアップ層による配線基板１の反りを抑制する効果を得ることができる。

その後、図４（ａ）に示すように、ビルドアップ絶縁層１５中にフィルドビア導体１６が形成され、さらにビルドアップ絶縁層１５上にビルドアップ配線層２１が形成される。以後、ビルドアップ絶縁層２３、ビア導体２４、ビルドアップ配線層２７、絶縁層（ソルダーレジスト層）２９が形成される。第２層以上のビルドアップ絶縁層は、第一ビルドアップ絶縁層１５と異なる材質のものを使用する。例えば、ビルドアップ絶縁層２３は、エポキシ樹脂とシリカフィラーからなる絶縁材料を使用する。最後にＩＣチップを接続するためのハンダバンプ３１が形成される。こうしてビルドアップ層を形成した後、図４（ｂ）に示すように、コア基板２を離型シート１３から分離する。

裏面絶縁層１２に開口部１４を形成し、配線層１１が露出している配線基板１が、図１に示すように製造される。これにより裏面側に導通を取ることができる。さらにプリント配線基板１のビルドアップ層が形成された上面は、ＩＣチップ等を実装するために、ハンダバンプ３１等を形成し、これらハンダバンプ３１が互い融着しないようにソルダーレジスト層２９が設けられている。ソルダーレジストは絶縁性樹脂により構成されており、これは実装されるＩＣチップと配線層が所定の接続位置以外で短絡することを防止するためのものである。

ＩＣチップをはんだを用いて配線基板の配線層に接合した後、アンダーフィルをＩＣチップとプリント配線基板との間に充填する。このアンダーフィルは、流動性を有した状態で、ＩＣチップとプリント配線基板との間に充填し、その後、加熱処理を行うことによって硬化させる。ＩＣチップを実装した後、配線基板１の熱処理を行い、ＩＣチップの接着を完了する。

本発明の配線基板の断面図。 本発明の配線基板の製造工程を示す図。 図２に続く本発明の配線基板の製造工程を示す図。 図３に続く本発明の配線基板の製造工程を示す図。 従来の配線基板の製造工程を説明する図。

符号の説明

１ 配線基板
２ コア基板
１２ 裏面絶縁層（裏面樹脂層）
１３ 離型シート
１５，２３ ビルドアップ絶縁層
２９ ソルダーレジスト層

Claims (4)

1. コア基板の第一主表面に、絶縁層と配線層とを交互に積層した積層体を有する配線基板の製造方法であって、
   前記コア基板の第二主表面に熱硬化型材料を含む複合材料を堆積して裏面絶縁層を形成し、
   かつ前記裏面絶縁層と同種の前記複合材料を前記コア基板に形成されたスルーホールに充填し、
   さらに前記第一主表面に、同種の前記複合材料を堆積して第一絶縁層を形成し、
   その後、前記第一主表面に残りの前記積層体を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. コア基板の第一主表面に、絶縁層と配線層とを交互に積層した積層体を有する配線基板の製造方法であって、
   前記コア基板の第二主表面に熱硬化型材料を含む複合材料を堆積して裏面絶縁層を形成して、二つの前記コア基板の第二主表面を対向させて貼り合わせ、
   かつ前記裏面絶縁層と同種の前記複合材料を前記コア基板に形成されたスルーホールに充填し、
   さらに前記第一主表面に、同種の前記複合材料を堆積して第一絶縁層を形成し、
   その後、前記第一主表面に残りの前記積層体を形成し、貼り合わされた二つの前記裏面絶縁層同士を引き剥がすことを特徴とする配線基板の製造方法。
3. コア基板の第一主表面に、絶縁層と配線層とを交互に積層した積層体を有する配線基板であって、
   前記コア基板の前記第一主表面に形成された第一絶縁層と、前記コア基板の第二主表面に形成された裏面絶縁層と、前記コア基板に形成されたスルーホールとが、熱硬化型材料を含む同種の複合材料によって形成され、
   前記第一絶縁層を除く前記積層体は、前記裏面絶縁層を形成する前記複合材料とは異なる高分子材料によって形成されることを特徴とする配線基板。
4. 前記第一絶縁層の膜厚は、前記裏面絶縁層より薄いことを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
   
   

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