JP2005236216A - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
Abstract
【課題】 貫通導体と配線導体とが正確かつ確実に接続されており両者の電気的な接続信頼性が高いとともに、反りが小さく電子部品の実装が容易な配線基板を提供すること。
【解決手段】 縦糸および横糸で織られたガラスクロス１に未硬化の熱硬化性樹脂２を含浸させた複数の絶縁性基材３を準備し、次に複数の絶縁性基材３を積層して未硬化の絶縁基体４を形成するとともに、絶縁基体４を未硬化のままで熱硬化性樹脂２の流動開始温度以上の温度に加熱しながらプレスし、次にプレスされた未硬化の絶縁基体４に複数の貫通孔Ｈを形成し、次に貫通孔Ｈ内に未硬化の熱硬化性樹脂を含む導体ペースト６ｐを充填し、貫通孔Ｈ内に導体ペースト６ｐが充填された未硬化の絶縁基体４の表面に銅箔から成る配線導体５を転写法により被着させ、最後に配線導体５が被着された絶縁基体４および貫通孔Ｈ内に充填された導体ペースト６ｐを熱硬化させる。
【選択図】 図２
【解決手段】 縦糸および横糸で織られたガラスクロス１に未硬化の熱硬化性樹脂２を含浸させた複数の絶縁性基材３を準備し、次に複数の絶縁性基材３を積層して未硬化の絶縁基体４を形成するとともに、絶縁基体４を未硬化のままで熱硬化性樹脂２の流動開始温度以上の温度に加熱しながらプレスし、次にプレスされた未硬化の絶縁基体４に複数の貫通孔Ｈを形成し、次に貫通孔Ｈ内に未硬化の熱硬化性樹脂を含む導体ペースト６ｐを充填し、貫通孔Ｈ内に導体ペースト６ｐが充填された未硬化の絶縁基体４の表面に銅箔から成る配線導体５を転写法により被着させ、最後に配線導体５が被着された絶縁基体４および貫通孔Ｈ内に充填された導体ペースト６ｐを熱硬化させる。
【選択図】 図２
Description
本発明は半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するための配線基板の製造方法に関する。
従来、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板として、ガラス繊維の束から成る縦糸および横糸で織ったガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁性基材から成る絶縁基体と銅箔から成る配線導体とが交互に複数積層された積層基板の上面から下面にかけて内面にスルーホール導体が被着されたスルーホールが形成されており、絶縁基体を挟んで上下に位置する配線導体同士がスルーホール導体により電気的に接続されて成る多層プリント配線基板が知られている。このような多層プリント配線基板は、まず、表面に銅箔が被着された絶縁基体を準備するとともに絶縁基体の表面に被着した銅箔をエッチングして所定パターンの配線導体を形成し、次に配線導体が形成された絶縁基体を熱硬化性樹脂から成る接着材を間に挟んで複数枚積層圧着して積層基板を製作し、次にドリル加工により積層基板を貫通するスルーホールを形成し、しかる後、スルーホールの内面に銅めっきを被着して上下に位置する配線導体間を電気的に接続するスルーホール導体を形成することによって製作される。
ところで近時の電子機器の小型化、高密度化に伴って、半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板に対する配線密度向上の要求も益々高まってきている。しかしながら、上述の多層プリント配線基板は、上下の配線導体同士を接続するためのスルーホール導体が積層基板を貫通して設けられており、各絶縁基体におけるスルーホールの占有面積が大きなものとなるために配線密度を高くすることが困難であった。
このような問題点を解決するために、積層基板の表裏を貫通するスルーホール構造に代えて、各絶縁基体層毎に必要箇所にだけ貫通孔を形成し、この貫通孔に貫通導体を充填して上下の各配線導体間を電気的に接続したインナービアホール構造の配線基板が実用化されている。このようなインナービアホール構造の配線基板は、ガラス繊維束から成る縦糸および横糸で織られたガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた未硬化の絶縁性基材にレーザ加工により貫通孔を形成した後、それらの貫通孔内に金属粉末および熱硬化性樹脂を含有する貫通導体用の導体ペーストを充填し、次にその絶縁性基材の上下面に銅箔から成る配線導体を転写法により被着させ、次に配線導体が被着された複数の絶縁性基材を積層するとともに上下から加圧しながら加熱することにより絶縁基材および導体ペーストを熱硬化させることによって製作される。なお、絶縁基材用のガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させるには、ロール状に巻かれたガラスクロスのロールから長尺帯状のガラスクロスを引き出して熱硬化性樹脂のワニスが入った含浸槽に浸漬した後、加熱ゾーンを通して乾燥させる方法が採用されている。
特開２００２−１８７９６６号公報
特開２００２−３１４２２２号公報
しかしながら、絶縁基体を構成する絶縁性基材は、縦糸および横糸で織られたガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させる際に、ガラスクロスが引き出される方向、即ち縦糸方向に張力が加わった状態で熱硬化性樹脂のワニスが含浸され乾燥される。このためワニスが乾燥された後の未硬化の絶縁性基材にはワニスを含浸させる際に加えられた張力による応力が残留した状態となっている。そして、このような残留応力を有する絶縁性基材を使用して配線基板を作製すると、各絶縁基体を形成するための複数の絶縁性基材を積層して上下から加圧しながら加熱する際に、熱硬化性樹脂が硬化前に一旦流動化することに伴って絶縁性基材に残留していた応力が開放され、その結果、ガラスクロスの縦糸方向に大きく収縮するという現象が発生する。このため絶縁性基材から成る絶縁基体に形成した貫通導体や配線導体が所定の位置から大きくずれてしまいやすく、貫通導体と配線導体とが正確かつ確実に接続されずに配線導体と貫通導体との電気的な接続信頼性が低いという問題があった。
またさらに絶縁性基材の一方向への収縮が大きいことにより、作製された配線基板に大きな反りが発生し、その配線基板への半導体素子等の電子部品の実装が困難であるという問題があった。
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、貫通導体と配線導体とが正確かつ確実に接続されており両者の電気的な接続信頼性が高いとともに、反りが小さく電子部品の実装が容易な配線基板を提供することにある。
本発明の配線基板の製造方法は、ガラス製の縦糸およびガラス製の横糸で織られたガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた複数の絶縁性基材を準備する工程と、複数の前記絶縁性基材を積層して未硬化の絶縁基体を形成するとともに、該絶縁基体を未硬化のままで前記熱硬化性樹脂の流動開始温度以上の温度に加熱しながらプレスする工程と、該プレスされた未硬化の前記絶縁基体に複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に未硬化の熱硬化性樹脂を含む導体ペーストを充填する工程と、前記貫通孔内に前記導体ペーストが充填された未硬化の前記絶縁基体の表面に銅箔から成る配線導体を転写法により被着させる工程と、前記配線導体が被着された前記絶縁基体および前記貫通孔内に充填された前記導体ペーストを熱硬化させる工程とを具備することを特徴とするものである。
また本発明の配線基板の製造方法は、好ましくは、前記絶縁性基材は、前記縦糸および前記横糸の方向が積層方向で隣接する前記絶縁性基材の前記縦糸および前記横糸に対してそれぞれ直交していることを特徴とするものである。
本発明の配線基板の製造方法は、ガラス製の縦糸およびガラス製の横糸で織られたガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた複数の絶縁性基材を積層して成る絶縁基体を未硬化のままで熱硬化性樹脂の流動開始温度以上の温度に加熱しながらプレスすることから、プレスの際に絶縁基体の各絶縁性基材に含有される熱硬化性樹脂が流動して各絶縁性基材に残留する応力が開放される。その後、絶縁基体に貫通孔を形成するとともに貫通孔内に導体ペーストを充填し、さらに絶縁基体の表面に配線導体を転写により被着させ、最後に絶縁基体および導体ペーストを熱硬化させることから、絶縁基体および導体ペーストを熱硬化させる際に絶縁基体に一方向に偏った収縮が発生することはない。したがって、絶縁基体に形成した貫通導体や配線導体が所定の位置から大きくずれることはなく、貫通導体と配線導体とが正確かつ確実に接続され両者の電気的な接続信頼性が高いとともに、反りが小さく電子部品の実装が容易な配線基板を提供することができる。
また、本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基体の複数の絶縁性基材におけるガラスクロスの縦糸および横糸の方向が積層方向で隣接する絶縁性基材のガラスクロスの縦糸および横糸に対してそれぞれ直交している場合、絶縁基体を熱硬化させる際に積層方向で隣接する絶縁性基材の収縮が相互に作用して平均化されるので極めて安定した収縮の配線基板を提供することができる。
次に、本発明の配線基板の製造方法を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の製造方法により製造される配線基板の実施の形態例を示す断面図であり、図中、１はガラスクロス、２は熱硬化性樹脂、３は絶縁性基材、４は絶縁基体、５は配線導体、６は貫通導体である。
本発明の製造方法により製造される配線基板は、ガラスクロス１に熱硬化性樹脂２を含浸させた絶縁性基材３を複数積層して成る絶縁基体４の上下面に銅箔から成る配線導体５が被着形成されているとともに絶縁基体４を挟んで上下に位置する配線導体５同士が絶縁基体４に設けられた貫通導体６により電気的に接続されている。なお、本例では２枚の絶縁性基材３が積層されることにより絶縁基体４が形成されており、そのような絶縁基体４が４層積層され、さらに最表層にソルダーレジスト層７が形成された例を示している。
絶縁性基材３を構成するガラスクロス１は、ガラス繊維の束から成る縦糸および横糸が平織りや綾織り、朱子織等に織られて成り、絶縁性基材３に機械的な強度を与えるとともに絶縁性基材３の熱膨張係数を小さいものとするための補強部材として機能する。なお、ガラスクロス１の厚みが１０μｍより薄いと、縦糸および横糸が非常に細くなり均等に織ることが困難となる傾向にあり、５０μｍより厚いと、絶縁基体４が不要に厚くなり配線基板の薄型化が困難となる傾向にある。したがって、ガラスクロス１の厚みは１０〜５０μｍであることが好ましい。また、ガラスクロス１の表面には、熱硬化性樹脂２との密着性を向上させるために、シランカップリング処理がなされていることが好ましい。また、ガラスクロス１は通常Ｅガラスと呼ばれるガラスが使用されているが、ＤガラスやＳガラスあるいは高誘電率ガラス等を用いてもよい。
ガラスクロス１に含浸された熱硬化性樹脂２は、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等から成り、絶縁性基材３に良好な絶縁性を付与するとともに絶縁性基材３同士や絶縁基体４と配線導体５とを強固に接合させるための接着剤として機能する。
複数の絶縁性基材３が積層されて成る絶縁基体４は、配線導体５および貫通導体６を支持する支持体として機能し、その上下面に銅箔から成る配線導体５が形成されているとともに上面から下面にかけて金属粉末および熱硬化性樹脂を含有する導電性材料から成る貫通導体６が形成されている。そして、この配線基板においては、絶縁基体４を挟んで上下に位置する配線導体５同士が絶縁基体４を貫通する貫通導体６を介して電気的に接続されることにより立体的な高密度配線が可能となっている。
また、配線基板の最表層に形成されたソルダーレジスト層７は、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質量％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、最表層の配線導体５同士の電気的な絶縁信頼性を高めるとともに、最表層の配線導体５と絶縁基体４との接合強度を向上させる機能を有する。
次に、上述した配線基板を本発明の製造方法に従って製造する方法を説明する。先ず、図２（ａ）に示すように、ガラス繊維束から成る縦糸および横糸で織られたガラスクロス１に未硬化の熱硬化性樹脂２を含浸させた絶縁性基材３を２枚ずつ準備する。なお、熱硬化性樹脂２には界面活性剤や無機フィラー等が添加されていてもよい。このような絶縁性基材３は、ロール状に巻かれたガラスクロス１のロールから長尺帯状のガラスクロス１を引き出して熱硬化性樹脂２のワニスが入った含浸槽に浸漬した後、加熱ゾーンを通して熱硬化性樹脂２を乾燥させることによって製作される。このとき、ガラスクロス１が引き出される方向、即ち縦糸方向に張力が加わった状態で未硬化の熱硬化性樹脂２が含浸され乾燥される。そのため熱硬化性樹脂２が乾燥された後の未硬化の絶縁性基材３には熱硬化性樹脂２を含浸させる際に加えられた張力による応力が残留した状態となっている。
次に、図２（ｂ）に示すように、２枚の絶縁性基材３を積層して未硬化の絶縁基体４を形成するとともに絶縁基体４を未硬化のままで熱硬化性樹脂２の流動開始温度以上の温度に加熱しながらプレスする。このとき、絶縁基体４の各絶縁性基材３に含有される熱硬化性樹脂２が加熱およびプレスにより流動して各絶縁性基材３に残留する応力が開放される。なお、絶縁基体４は、積層された絶縁性基材３のガラスクロス１の縦糸および横糸の方向が上下の絶縁性基材３のガラスクロス１の縦糸および横糸に対してそれぞれ直交するようにして積層されることが好ましい。このように絶縁性基材３のガラスクロス１の縦糸および横糸の方向が上下の絶縁性基材３のガラスクロス１の縦糸および横糸に対してそれぞれ直交するようにして積層されることにより、後述するように、絶縁基体４を熱硬化させる際に上下の絶縁性基材３の収縮が相互に作用して平均化されるので極めて安定した収縮の配線基板を提供することができる。
次に、図２（ｃ）に示すように、プレスされた未硬化の絶縁基体４にレーザ加工により貫通導体６を形成するための複数の貫通孔Ｈを形成する。
次に、図２（ｄ）に示すように、未硬化の絶縁基体４に形成された貫通孔Ｈの内部に未硬化の熱硬化性樹脂を含有する導体ペースト６ｐをスクリーン印刷法を採用して充填する。導体ペースト６ｐは、例えば錫と銀とビスマスと銅との合金から成る金属粉末とトリアリルシアヌレートやトリアリルイソシアヌレート、トリスエポキシプロピルイソシアヌレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート等のトリアジン系熱硬化性樹脂とを含有して成る。なお、導体ペースト６ｐにおける金属粉末の含有量が８０質量％より少ないと、熱硬化性樹脂により金属粉末同士の接続が妨げられて貫通導体６の電気抵抗が高いものとなってしまう傾向にあり、９５質量％を超えると、導体ペースト６ｐの粘度が上がりすぎて絶縁基体４に設けた貫通孔内に良好に埋め込むことが困難となる傾向にある。したがって、導体ペースト６ｐにおける金属粉末の含有量は８０〜９５質量％が好ましい。また、導体ペースト６ｐに含有される金属粉末が錫と銀とビスマスと銅との合金から成る場合、錫を７０〜９０質量％含有することが好ましい。さらに、金属粉末の平均粒径は５〜１０μｍが好ましい。
次に、図２（ｅ）に示すように、貫通孔Ｈ内に導体ペースト６ｐが充填された未硬化の絶縁基体４の表面に配線導体５を転写法を採用して被着させる。絶縁基体４の表面に配線導体５を転写法により被着させるには、まず、配線導体５となる厚みが１０〜３０μｍ程度の銅箔を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フィルムの片面に接着剤を介して貼着し、次にこの銅箔をフォトリソグラフィー技術を採用して所定のパターンにエッチングすることにより転写フィルム上に配線導体５を形成し、このようにして転写フィルム上に形成された配線導体５を未硬化の絶縁基体４の表面に熱プレスを用いて熱圧着して埋入させた後、転写フィルムを剥離することによって被着させる方法が採用される。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、熱によって転写フィルムが伸び、配線導体５と貫通導体６との正確な位置合わせが困難となる傾向がある。したがって、熱圧着は加熱に先行して加圧のみを行なうことが好ましい。
次に図２（ｆ）に示すように、このようにして貫通導体６用の導体ペースト６ｐが充填されるとともに配線導体５が転写された未硬化の絶縁基体４を複数枚作製するとともに図２（ｇ）に示すように積層し、これを熱プレス機を用いて１５０〜２００℃の温度で数時間加熱しながらプレスして絶縁基体４および導体ペースト６ｐを熱硬化させることにより、複数の絶縁基体４および配線導体５が積層一体化されるとともに絶縁基体４を挟んで上下に位置する配線導体５同士が絶縁基体４を貫通する貫通導体６により電気的に接続された配線基板が完成する。このとき、積層された各絶縁基体４は、ガラスクロス１に熱硬化性樹脂２を含浸させる際に各絶縁性基材３に残留した応力が絶縁基体４を未硬化のままで熱硬化性樹脂２の流動開始温度以上の温度に加熱しながらプレスすることにより予め開放されていることから、絶縁基体４および導体ペースト６ｐが熱硬化する際に絶縁基体４に一方向に偏った収縮が発生することはない。したがって、本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁基体４に形成した貫通導体６や配線導体５が所定の位置から大きくずれることはなく、貫通導体６と配線導体５とが正確かつ確実に接続され両者の電気的な接続信頼性が高いとともに、反りが小さく電子部品の実装が容易な配線基板を提供することができる。さらに、各絶縁基体４における絶縁性基材３のガラスクロス１の縦糸および横糸の方向を上下の絶縁性基材３のガラスクロス１の縦糸および横糸に対してそれぞれ直交するようにして積層すると、絶縁基体４を熱硬化させる際に上下の絶縁性基材３の収縮が相互に作用して平均化されるので極めて安定した収縮の配線基板を提供することができる。
最後に、図２（ｈ）に示すように、配線基板の上下面に必要に応じてソルダーレジスト層７を被着させてもよい。このようなソルダーレジスト層７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の樹脂フィルムを最外層の絶縁基体４の表面に被着させるか、あるいは、感光性樹脂と光開始材と無機粉末フィラーとから成る未硬化の樹脂ワニスを最外層の絶縁基体４の表面に塗布して未硬化の感光性樹脂層を形成し、しかる後、その未硬化の感光性樹脂層を露光および現像して最表層の配線導体５の一部を露出させる開口部を形成した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。
かくして、本発明の配線基板によれば、配線導体５と貫通導体６とが正確かつ確実に接続されており両者の電気的な接続信頼性が高いとともに、反りが小さく電子部品の実装が容易な配線基板を提供することができる。
なお、本発明の配線基板は上述の実施の形態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、例えば上述の実施形態例では絶縁基体４は２枚の絶縁性基材３を積層することによって形成されていたが、絶縁基体４は３枚以上の絶縁性基材３を積層することによって形成されていてもよい。さらに上述の実施の形態例では、上下面に銅箔から成る配線導体５および上面から下面にかけて貫通導体６が形成された絶縁基体４が複数積層されることにより、本発明の配線基板が形成されていたが、上下面に銅箔から成る配線導体５および上面から下面にかけて貫通導体６が形成された１層のみの絶縁基体４により本発明の配線基板が形成されてもよい。さらにまた、上下面に銅箔から成る配線導体５および上面から下面にかけて貫通導体６が形成された絶縁基体４が単独あるいは複数積層された配線基板の表面に熱硬化性樹脂から成る絶縁層と銅めっきから成る配線導体とから成るビルドアップ配線部を積層してビルドアップ配線基板としてもよい。
１：ガラスクロス
２：熱硬化性樹脂
３：絶縁性基材
４：絶縁基体
５：配線導体
６：貫通導体
６ｐ：貫通導体６用の導体ペースト
２：熱硬化性樹脂
３：絶縁性基材
４：絶縁基体
５：配線導体
６：貫通導体
６ｐ：貫通導体６用の導体ペースト
Claims (2)
- ガラス製の縦糸およびガラス製の横糸で織られたガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた複数の絶縁性基材を準備する工程と、複数の前記絶縁性基材を積層して未硬化の絶縁基体を形成するとともに、該絶縁基体を未硬化のままで前記熱硬化性樹脂の流動開始温度以上の温度に加熱しながらプレスする工程と、プレスされた未硬化の前記絶縁基体に複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に未硬化の熱硬化性樹脂を含む導体ペーストを充填する工程と、前記貫通孔内に前記導体ペーストが充填された未硬化の前記絶縁基体の表面に銅箔から成る配線導体を転写法により被着させる工程と、前記配線導体が被着された前記絶縁基体および前記貫通孔内に充填された前記導体ペーストを熱硬化させ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。
- 前記絶縁性基材は、前記縦糸および前記横糸の方向が積層方向で隣接する前記絶縁性基材の前記縦糸および前記横糸の方向に対してそれぞれ直交していることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
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