JP2006310347A

JP2006310347A - 積層基板の製造方法

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Publication number: JP2006310347A
Application number: JP2005127522A
Authority: JP
Inventors: Masashi Goto; 真史後藤; Hajime Kuwajima; 一桑島; Kenichi Kawabata; 賢一川畑
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2025-04-26
Also published as: JP4093425B2; US7563342B2; TW200702087A; US20060237131A1; TWI289490B; KR100847632B1; CN100527922C; CN1856223A; KR20060112221A

Abstract

【課題】コア基板に対してRCCを圧着する際に、コア基板外周部において従来発生していた凸部分を低減する。
【解決手段】プレス工程において、クッション材の長辺及び短辺がRCCの長辺及び短辺と対応するようにステンレス板を介してRCC上面にクッション材を配置する。その際、該クッション材の長辺及び短辺が、各々RCCの長辺及び短辺以下の長さとなるように予め設定しておく。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、樹脂付金属箔を基板両面に貼り合せることにより製造される所謂多層配線基板に代表される電子部品及び該電子部品の製造方法に関する。より詳細には、後工程としての研磨等の処理を効果的に施すことを可能とする表面平坦性に優れた積層基板及び該積層基板の製造方法に関する。

多層配線基板と呼称される電子部品は、電子機器の高密度化に対応するために開発されたものであり、これまでプリント基板上に存在した種々の配線を、積層化された基板内部に形成することにより高密度実装を可能とするものである。具体的な製造方法としては、心材となる基板の上下面に配線、電極等を形成した後に、絶縁体である樹脂層が形成された銅箔（Resin Coated Cupper:以下RCCと述べる。）を、これら配線等の上面に対して樹脂層側が向かうようにして貼り付け、該配線等と銅箔とを電気的に接合すると同時に空間を樹脂により充填し、その後銅箔に配線パターンを形成する。このような工程を繰り返すことにより、内部に配線等を有する絶縁層を積層した多層配線基板が得られる。

例えば、特許文献１に示されるように、RCCの貼り付け工程においては、RCCはプレス用の加圧手段によって直接基板に対して圧接されるのではない。即ち、実際のプレス工程においては、RCCと加圧手段との間に、ステンレス等からなる中間金属板、及び紙、シリコンゴムのシート等からなるクッション材が介在させられている。これら部材の存在によって、RCCの全面においてより均一な荷重が効果的に付与されることとなる。なお、クッション材には、特許文献１に示されるようなクッション性、耐久性、熱盤との離形性が求められる場合があると同時に、特許文献２に開示されるように流動性が求められる場合も存在する。

特開２００３−１２４６０３号公報特開平１０−１９０２２５号公報

近年の電子部品の小型化、高性能化等に伴って、多層配線基板の表面平坦性（基板の厚さ均一性）が求められてきている。特に、絶縁層の誘電率等を制御して精度の良い電子部品として機能させる場合、厚さ数μmの絶縁層のばらつきが電子部品の特性のばらつきとして現出してしまうことが知られている。このため、用途に応じて、積層工程終了後に例えば基板表面に研磨等の処理を施し、機械的に基板厚さの均一化をはかる方法も行われつつある。

ここで、例えば前述した特許文献１に示した手法によって多層配線基板を得ようとした場合、基板の外周近傍に樹脂層が盛り上がった領域、即ち絶縁層の厚さが不均一に増加した領域が存在することが確認されている。このような領域の存在はプレス後の多層配線基板そのままの使用を困難とするのみならず、平坦化のための研磨工程に対しても影響を及ぼす。即ち、研磨時における基準面を確定することが困難となる、研磨精度をある程度以上高めることが困難となる、研磨量が増加して加工効率が低下する、等の問題が生じる恐れがある。また、積層数を更に増加させた場合、このような基板にそのまま積層を行うと、積層時に位置ずれが生じる危険性が増加する、積層圧力が基板に対して均一に付加されない、等の事態も考えられる。

本発明は以上の状況に鑑みて為されたものであり、積層時のプレス工程後において、基板等の面内厚みのばらつきを低減する、より具体的には基板等周辺領域に形成される凸部分を低減するクッション構成を提供することを目的とするものである。即ち、本発明は、表面平坦性に優れた積層基板及び該基板の製造方法の提供を目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る積層基板の製造方法は、コア基板に対して樹脂付金属箔を積層圧着して積層型の樹脂基板を製造する積層基板の製造方法であって、コア基板の一面に対して樹脂付金属箔の樹脂層形成面を対向させてコア基板に樹脂付金属箔を積層し、樹脂付金属箔における非樹脂層形成面に対して、平板状の金属板及び平板状の緩衝材を積層してなる緩衝構造物の金属板を接触させ、緩衝構造物における緩衝材に対して圧力を付加することによりコア基板に対して樹脂付金属箔を圧接する工程を有し、緩衝材は、緩衝材の長辺及び短辺が樹脂付金属箔の長辺及び短辺と対応するように金属板を介して配置され、緩衝材の長辺及び短辺は、各々樹脂付金属箔の長辺及び短辺以下の長さとされることを特徴としている。

なお、上述した積層基板の製造方法においては、樹脂付金属箔と緩衝材とは、各々の平板形状における中心が積層方向において略一致して配置されることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る積層基板の製造方法は、コア基板に対して樹脂付金属箔を積層圧着して積層型の樹脂基板を製造する積層基板の製造方法であって、コア基板の一面に対して樹脂付金属箔の樹脂層形成面を対向させてコア基板に樹脂付金属箔を積層し、樹脂付金属箔における非樹脂層形成面に対して、平板状の金属板及び平板状の緩衝材を積層してなる緩衝構造物の金属板を接触させ、緩衝構造物における緩衝材に対して圧力を付加することによりコア基板に対して樹脂付金属箔を圧接する工程を有し、緩衝材は金属板を介して樹脂付金属箔と平行に配置され、緩衝材を構成する面を積層方向において樹脂付銅箔を構成する面に投影した際に樹脂付銅箔の端部に対して2.5mm以内の突出量或いは5.5mm以内の後退量を有するように緩衝材の形状が定められていることを特徴としている。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る積層基板の製造方法は、コア基板に対して樹脂付金属箔を積層圧着して積層型の樹脂基板を製造する積層基板の製造方法であって、コア基板の一面に対して樹脂付金属箔の樹脂層形成面を対向させてコア基板に樹脂付金属箔を積層し、樹脂付金属箔における非樹脂層形成面に対して、平板状の金属板及び平板状の緩衝材を積層してなる緩衝構造物の金属板を接触させ、緩衝構造物における緩衝材に対して圧力を付加することによりコア基板に対して樹脂付金属箔を圧接する工程を有し、緩衝材は金属板を介して樹脂付金属箔と平行に配置され、樹脂付金属箔の一辺に対する緩衝材の一辺の比率が92％以上104％以下であることを特徴としている。

本発明によれば、積層状態において、絶縁層の厚みにおいてμm単位での管理を行うことを可能とする平坦性に優れた積層基板を提供することが可能となる。従って、例えばプレス工程後に研磨工程を付加する場合であっても、研磨量の低減が可能となり、研磨工程の容易化と同時に研磨精度の向上も図ることが可能となる。また、従来問題とされていた、基板周部の凸領域はプレス工程における基板面内での荷重の集中に起因するものであったが、本発明によればこのような荷重の集中を防止することが可能となり、結果的に基板に付与する局部的な荷重も低減及び均一化することも可能となる。

本発明の一実施形態について、以下に図面を参照して説明する。図１Ａ及び１Ｂは、本発明の一実施形態に係るプレス工程時におけるクッション構成を示すものであって、クッション材、プレス板、基板、RCC等の積層状態についてその断面構成を示している。図１Ａはこれら構成全般を示すものであり、図１Ｂは図１Ａにおける領域１Ｂを拡大して示すものである。プレス工程においては、略薄板状の基板３を中心として、RCC５、ステンレス板７、及びクッション材９をこの順序にて積層して配置し、更にこれらの外側にプレス装置のプレス板（図４参照）が配置される。なお、RCC５は、銅箔５ａと樹脂層５ｂとを積層して構成されており、樹脂層５ｂの形成側が基板３に対向するように配置されている。ここで、基板３はコア基板として作用し、RCC５は樹脂付金属箔として作用する。ステンレス板７は金属板として作用し、クッション材９は緩衝材として作用し、ステンレス板７及びクッション材９は積層されて緩衝構造物として作用する。

なお、比較例として、図２Ａ及び２Ｂに、図１Ａ及び１Ｂと同様の様式にて従来のクッション構成を示す。当該図面において、図１Ａ等に示される構成と同様の構成に関しては同一の参照符号を用いて説明することとする。プレス工程においては、不図示のプレス板から加えられる荷重は、クッション材９を介して、剛性を有するステンレス等の金属からなる板材７に伝達される。RCC５等のプレス対象物に対しては、この板材７（以下ステンレス板７と称する。）によって荷重の付加が為される。従来工程においては、図２Ａに示すように、ステンレス板７及びクッション材９は略同じ大きさを有し且つRCC５に対して十分に大きなものが用いられていた。

このような従来のクッション構成においては、図２Ｂに示すように、基板３の外周近傍に対応する位置において、RCC５の樹脂層５ａがステンレス板７に向かって盛り上がる現象が生じている。本発明者はこのような現象発現の理由を模索し、RCC５の端部に対する応力の集中が生じていることを見出した。即ち、RCC５の端部を境界として、RCC５の存在しない領域に対してもプレス板からの荷重の伝達がなされ、本来荷重に対して自由端となる部分に加えられる荷重の何割かが当該境界に付加されることになることが確認された。プレス工程によってRCC５を基板３に圧着した場合、基板３上に形成された不図示の電極等の存在によって樹脂層５ａは押しのけられ、過剰な樹脂は基板３の上面領域から外部に漏洩していく。しかし、RCC５の端部に過剰な荷重の付加が為された場合、この過剰な樹脂は漏洩先を失い厚さ方向に逃げることとなり、その結果凸領域が生じると考えられる。また、荷重集中によって当該領域の熱伝導性が高まり、樹脂の固化も優先的に進行することが考えられる。この場合、樹脂の漏洩は該固化部分によっても妨げられ、外方に向かう樹脂の流れと固化部分によって押し戻された樹脂の流れとの相互作用によって更に凸領域の形成作用が大きくなる。

従って、RCC５端部に対する荷重集中を避けることによって、凸部の形成は防止可能であると考えられる。そこで、本発明においては、図１Ａに示すように、クッション材９の大きさをRCC５よりも小さくすることにより、RCC５端部に対応するステンレス板７に対する荷重の付加をなくすこととした。当該構成とすることにより、プレス荷重によってRCC５に生じるステンレス板７に対する抗力が大きい場合には、ステンレス板７が不図示のプレス板側に逃げることが可能となり、RCC５端部に対する荷重集中をより効果的に防止することが可能となる。その結果、図１Ｂに示すように、樹脂層５ａの基板３外方に向かう流動が容易となり、過剰な樹脂を基板３外方に漏洩させることが可能となる。従って、凸部の形成を防止することが可能となる。

なお、クッション材９の大きさが、RCC５の大きさと比較して過剰に小さい場合には、RCC５を基板３に対する押し付け自体が不十分となる恐れもある。この場合、基板３の周囲でのRCC５の基板３に対する密着性の低下と共に外方に流動した樹脂の滞留を招き、クッション材９の存在しない領域に樹脂層の厚みの増加が生じる。そこで、RCCに対するクッション材の大きさを変更し、RCCの中央部に対応する製品エリアでの樹脂厚さ（製品高さ）と外周領域での樹脂厚さ（製品高さ）の差を確認した。該検討結果を図３に示す。

図３によれば、クッション材が小さい領域においては外周部分に大きな凸部が存在しており、クッション材が大きくなるにつれて凸部高さが小さくなり、ある領域において最低の凸部高さとなった後に再度凸部の高さが増加していることが分かる。即ち、図３に示すように、クッション材の大きさをRCCの大きさに対して−11mm〜+5mmの範囲とすることにより、或いはクッション材の大きさを比率にして92％〜104％の範囲とすることにより、製品高さの差を10μm以下とすることが可能となる。また、クッション材の大きさをRCCの大きさに対して−10.5mm〜−2mmの範囲とすることにより、或いはクッション材の大きさを比率にして93％〜99％の範囲とすることにより、製品高さの差を5μm以下とすることが可能となる。即ち、RCCの大きさに対するクッション材の大きさを、これら関係を満たすものとすることにより、平坦性に優れた配線基板を得ることが可能となることが確認された。

図３の結果を更に検討することにより、クッション材９はステンレス板７を介してRCC５と平行に配置され、クッション材９における平面を積層方向においてRCC５における平面に投影した際に、クッション材９の端部がRCC５の端部に対して2.5mm以内の突出量或いは5.5mm以内の後退量を有するように緩衝材の形状が定められることにより突出部分の高さを抑制することが可能となることが分かる。なお、ここで述べる2.5mm及び5.5mmの数値は、上述した両端までのクッション材の長さを考慮した値である+5mm及び-11mmを一方の端部にのみ展開することで得られたものである。この場合より好適な値は、各々-5.3mm、-1.0mmとなる。

また、クッション材９とRCC５の長さの比率によって検討する場合に関しても、クッション材９がステンレス板７を介してRCC５と平行に配置され、この場合においてRCC５の一辺に対するクッション材９の一辺の比率が92％以上104％以下と設定されることが好ましい。なお、これら値は、樹脂の流動性、硬化温度、樹脂層の厚さ、クッション材の厚さ或いは材質、剛性を有する金属板の剛性等により各々変動する可能性がある。従って、製品高さのばらつきを好適に抑制するクッション材の大きさは、RCCの大きさと同等の大きさ以下であって且つRCCの大きさのより11mm小さいサイズ以上、或いはRCCの大きさに対して93％以上のサイズとすることが好ましいと考えられる。即ち、本発明において、クッション材９は、クッション材９の長辺及び短辺がRCC５の長辺及び短辺と対応するようにステンレス板７を介して配置され、その際に、クッション材９の長辺及び短辺は、各々RCC５の長辺及び短辺以下の長さとされることとなる。

次に、本発明を実施した場合に得られた結果について述べる。図４は、本発明の実施に際して用いたクッション構成、及び該クッション構成を付加したプレス装置の主要部を模式的に示している。なお、上述した実施形態において説明した構成と同様の構成については同様の参照符号を用いることとし、その詳細についての説明は省略する。図１Ａに示した基板３、基板３を挟んで配置される一対のRCC５、RCC５の外側に配置される一対のステンレス板７、更にはステンレス板７の外側に配置される一対のクッション材９が、プレス装置において平行に配置された一対のプレス熱板１５の間に配置される。なお、プレス時にRCC等に付加される圧力は40kg/cm²であり、プレス時の保持温度は150℃にて一時間保持した後、200℃にて三時間保持して樹脂層の硬化を図ることとしている。また、プレス工程を行う際には周囲環境を減圧下とし、その際の真空度が30Torr以下となるように設定されている。

プレス熱板１５の表面にはクッション材７との貼り付きを防止し且つプレス熱板１５の表面平坦性を補償するフッ素系シート１７が、フッ素系シート支持板１９を介して保持されている。プレス熱板１５は熱媒体等によって温度管理が可能となっており、RCC等のプレス工程時にこれらを所定の温度下にてプレス可能な構成となっている。実際のプレス工程においては、基板３及びRCC５を所定時間挟持してこれらを所定の温度とした後に一定圧力にてこれらを挟み込み、RCC５と基板３とを貼り合せている。

以上の装置構成において、クッション材９を紙からなるもとし、その大きさを順次変更すると共に、得られた積層基板における層厚さを対角方向に測定した結果を図５Ａ〜図５Ｄにそれぞれ示す。なお、RCC５には134mm×134mmの大きさのものを用い、ステンレス板７には厚さ1mm且つ134mm×134mmの大きさのものを用いている。各々の図中の数値は方形状のクッション材９の一辺の値を示している。また、図中の小さな四角枠は実際に切り出されて製品となる領域を示し、大きな四角枠はRCCが配置される領域を示している。

クッション材９の大きさがRCC５より大きい図５Ａにおいては、周囲に凸状の領域が明確に存在している。クッション材９が小さくなるにつれて、即ち図５Ａに示す条件から図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄに示す条件に移行するに従って、凸状領域の凸部分の高さが小さくなることが分かる。凸部分の高さの減少に伴って、また、図５Ｃに示す条件から図５Ｄに示す条件に移行するに従って、RCC外周近傍に荷重の付加が不足して十分に圧着されなかった領域が発生、拡大していることが分かる。

以上結果に対し、更なる条件を付加して得られた結果をグラフ化したものを図６に示す。図６から明らかなように、RCCの大きさに対して、クッション材の大きさを適当なもの、換言すればRCCの大きさ以下とし、これらの中心を一致させてプレス工程を実施することにより、周囲に凸部を形成することなく基板３とRCC５との貼り合わせを行うことが可能となる。なお、上述した実施形態における図３及び本図６において示す寸法及び比率は、あくまで全面の大きさを比較したものであって、一端部に着目した場合これら値は略1/2倍して用いることが好ましい。

なお、本実施例おいては、剛性を有する金属板としてステンレス板７を用いているが、本発明の適用対象は当該ステンレス板からなる構成に限定されない。また、クッション材として紙からなるものを用いたが、ゴム等通常クッション材として用いられる種々の構成を用いた場合であっても、本発明の効果は同様に得られる。また、RCCの金属箔面とステンレス板との間には、樹脂の付着防止のための不図示のフィルム或いは金属箔が存在しても良い。また、プレス熱板１５等の構成についても、公知の種々の構成をこれらに替えて用いることが可能である。

本発明は、基板に対してRCCを貼り付ける工程を対象とするものである。しかしながら、例えば接着剤を用い且つ個々の部材に加圧することで略平板状の部材同士を貼り合せる工程においても、本発明を適用することは可能である。

本発明の一実施形態に係るクッション構成を模式的に示す図である。図１Ａに示す構成において領域１Ｂを拡大して示す図である。従来のクッション構成を模式的に示す図である。図２Ａに示す構成において領域２Ｂを拡大して示す図である。クッション材の大きさをRCCの大きさに対して変化させた場合における外周部分と製品エリアとの製品高さの差を示す図である。本発明の一実施例におけるプレス装置の主要部構成を模式的に示す図である。クッション材の大きさを変化させた場合における基板上の樹脂厚さの変化を示す図である。クッション材の大きさを変化させた場合における基板上の樹脂厚さの変化を示す図である。クッション材の大きさを変化させた場合における基板上の樹脂厚さの変化を示す図である。クッション材の大きさを変化させた場合における基板上の樹脂厚さの変化を示す図である。図５Ａ乃至５Ｄに示した結果に更なる点を付加し、クッション材の大きさをRCCの大きさに対して変化させた場合における外周部分と製品エリアとの製品高さの差として得られた結果を示す図である。

符号の説明

３：基板、５：RCC、７：ステンレス板、９：クッション材、１５：プレス熱板、１７：フッ素系シート、１９：フッ素系シート支持部材

Claims

コア基板に対して樹脂付金属箔を積層圧着して積層型の樹脂基板を製造する積層基板の製造方法であって、
前記コア基板の一面に対して前記樹脂付金属箔の樹脂層形成面を対向させて前記コア基板に前記樹脂付金属箔を積層し、
前記樹脂付金属箔における非樹脂層形成面に対して、平板状の金属板及び平板状の緩衝材を積層してなる緩衝構造物の前記金属板を接触させ、
前記緩衝構造物における前記緩衝材に対して圧力を付加することにより前記コア基板に対して前記樹脂付金属箔を圧接する工程を有し、
前記緩衝材は、前記緩衝材の長辺及び短辺が前記樹脂付金属箔の長辺及び短辺と対応するように前記金属板を介して配置され、
前記緩衝材の前記長辺及び前記短辺は、各々前記樹脂付金属箔の前記長辺及び前記短辺以下の長さとされることを特徴とする積層基板の製造方法。
前記樹脂付金属箔と前記緩衝材とは、各々の平板形状における中心が積層方向において略一致して配置されることを特徴とする請求項１に記載の積層基板の製造方法。
コア基板に対して樹脂付金属箔を積層圧着して積層型の樹脂基板を製造する積層基板の製造方法であって、
前記コア基板の一面に対して前記樹脂付金属箔の樹脂層形成面を対向させて前記コア基板に前記樹脂付金属箔を積層し、
前記樹脂付金属箔における非樹脂層形成面に対して、平板状の金属板及び平板状の緩衝材を積層してなる緩衝構造物の前記金属板を接触させ、
前記緩衝構造物における前記緩衝材に対して圧力を付加することにより前記コア基板に対して前記樹脂付金属箔を圧接する工程を有し、
前記緩衝材は前記金属板を介して前記樹脂付金属箔と平行に配置され、前記緩衝材を構成する面を積層方向において前記樹脂付銅箔を構成する面に投影した際に前記樹脂付銅箔の端部に対して2.5mm以内の突出量或いは5.5mm以内の後退量を有するように前記緩衝材の形状が定められていることを特徴とする積層基板の製造方法。
前記樹脂付金属箔と前記緩衝材とは、各々の平板形状における中心が積層方向において略一致して配置されることを特徴とする請求項３に記載の積層基板の製造方法。
コア基板に対して樹脂付金属箔を積層圧着して積層型の樹脂基板を製造する積層基板の製造方法であって、
前記コア基板の一面に対して前記樹脂付金属箔の樹脂層形成面を対向させて前記コア基板に前記樹脂付金属箔を積層し、
前記樹脂付金属箔における非樹脂層形成面に対して、平板状の金属板及び平板状の緩衝材を積層してなる緩衝構造物の前記金属板を接触させ、
前記緩衝構造物における前記緩衝材に対して圧力を付加することにより前記コア基板に対して前記樹脂付金属箔を圧接する工程を有し、
前記緩衝材は前記金属板を介して前記樹脂付金属箔と平行に配置され、前記樹脂付金属箔の一辺に対する前記緩衝材の一辺の比率が92％以上104％以下であることを特徴とする積層基板の製造方法。
前記樹脂付金属箔と前記緩衝材とは、各々の平板形状における中心が積層方向において略一致して配置されることを特徴とする請求項５に記載の積層基板の製造方法。