JP2008235910A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線導体と半導体素子との電気的な接続信頼性に優れた配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】一方面が粗面であり、他方面が微粗面である電解金属箔を複数準備する工程と、一部の金属箔の微粗面に転写フィルムを貼着して第１の配線導体３ａ用転写フィルムを形成する工程と、他の金属箔の粗面に転写フィルムを貼着して第２の配線導体３ｂ用転写フィルムを形成する工程と、第１および第２の配線導体３ａ、３ｂ用転写フィルムの金属箔をそれぞれパターン加工した後、露出した金属箔の表面を粗化する工程と、パターン加工された第１および第２の配線導体用転写フィルムの金属箔を絶縁層１に転写する工程と、第１の配線導体３ａ用転写フィルムの金属箔が最外層となり、第２の配線導体３ｂ用転写フィルムの金属箔が内層となるように、金属箔が転写された絶縁層１を積層する工程とを具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための配線基板の製造方法に関するものである。

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化、薄型化、軽量化が要求されており、このような電子機器に使用される半導体素子を搭載するための配線基板にも小型化、薄型化、多端子化が求められている。そして、それを実現するために、配線基板における信号導体等を含む配線導体の幅を細くするとともに配線導体同士の間隔を狭くし、さらには配線導体層と絶縁層とを多層に積層して配線することにより配線基板の高密度配線化が図られている。

このような高密度配線の配線基板として、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁層を複数積層して成る絶縁基板の表面および絶縁層間に金属箔から成る配線導体が配設されて成る配線基板が知られている。あるいは、このように表面および絶縁層間に金属箔から成る配線導体が配設された絶縁基板の上下面にさらに熱硬化性樹脂から成る樹脂層とめっき金属層から成る配線導体とが交互に積層されて成る配線基板が知られている。

なお、上記の配線基板に使用される絶縁基板は、一般的にはガラス繊維基材にエポキシ樹脂を含浸させて熱硬化させた硬化済の複数の絶縁層をガラス繊維基材に未硬化のエポキシ樹脂を含浸させて成る接着層を介して積層するとともに接着層のエポキシ樹脂を熱硬化させることにより製作されている。また、絶縁基板の内部および表面に配設された金属箔から成る配線導体は、絶縁層の上下面に予め銅箔を貼着しておくとともにその銅箔を配線パターン状にエッチングすることにより形成されており、各絶縁層の表面から銅箔の厚み分突出した状態で配設されている。そのため、絶縁基板の絶縁層の間に配設された配線導体の間に接着層が充分に充填されずに隙間が生じてしまい、その隙間に湿気が浸入し配線導体間の電気的な絶縁性が低下してしまうという問題点があった。また、絶縁層の表面と配線導体の表面との高さの相違により絶縁基板の表面が凹凸状態になってしまい、その上に樹脂層とめっき金属層から成る配線導体とを交互に積層させた場合には、めっき金属層による微細な配線導体を良好に形成することが困難であった。

そこで、このような問題点を解決するために、耐熱性樹脂から成る転写フィルムの表面に予め配線パターン状に形成された金属箔から成る配線導体を、未硬化の熱硬化樹脂を含有する絶縁シートの表面に圧接して埋入させた後、転写フィルムを除去することによって配線導体が転写された未硬化の絶縁層を複数枚作成し、これらを積層圧着後、一括して熱硬化させる一括硬化によって絶縁基板を製作するとともに絶縁基板の表面および絶縁層間に金属箔から成る配線導体を配設する方法が提案されている。

この方法によれば、転写時に金属箔から成る配線導体を未硬化状態の絶縁層にその表面と配線導体の表面とが略同一面となるように埋入することができるので、絶縁基板における絶縁層と配線導体との間に隙間が生じることがないとともに、絶縁基板の表面に配線導体に起因する凹凸が形成されることがない。したがって、絶縁基板に配設された配線導体間に湿気が侵入することによる電気的な絶縁性の低下がないとともに、絶縁基板上に樹脂層とめっき金属層から成る配線導体とを積層した場合には、めっき金属層による微細な配線導体を良好に形成することができる。

ところで、このような配線基板において絶縁基板の表面や絶縁層間に配設される配線導体として用いられる金属箔は、一般的には表面が平滑な電着ドラムの表面に電解めっき法によって金属膜を析出させる方法により成形された電解金属箔が用いられる。そして電解金属箔の一方の面は金属めっきの粒成長によって算術平均粗さが１〜２μｍの凹凸のついたマット面と呼ばれる粗面となり、他方の面は算術平均粗さが０．１〜０．３μｍのドラム表面に対応したシャイニー面と呼ばれる微粗面となる。また、転写フィルムに対しては微粗面側が接着されており、金属箔の絶縁層に埋入される側の主面は、凹凸のついた粗面となっている。なお、金属箔は、配線パターン状にエッチング処理されるため、その側面は算術平均粗さが０．０５〜０．１μｍのエッチング面となっている。
特許第３０３７６６２号公報

しかしながら、上記の方法により複数の絶縁層が積層された絶縁基板を得るとともに絶縁基板の表面および絶縁層間に金属箔から成る配線導体を配設した場合、配線導体の絶縁層に埋入された側の主面は凹凸のついた粗面となっているので絶縁層との接着強度が大きいが、他方の主面は微粗面となっているため、この微粗面に積層される他の絶縁層との接着強度が極端に小さく、そのため配線基板に半導体素子を実装するための熱や半導体素子が作動時に発生する熱が加えられると、配線導体の微粗面と絶縁層との間に隙間が生じ、その隙間を起点とするクラックが発生して周囲の配線導体を切断してしまうという問題点があった。

そこで、転写フィルムに対して金属箔の粗面側を接着するとともにこれを配線パターン状にエッチングした後、金属箔の露出面を酸処理して化学的に粗化することにより配線導体の全ての面を粗面とした後に絶縁シートに転写することが提案されている。しかしながら、絶縁基板の表面に配設された配線導体においては、凹凸の大きな粗面が露出することになるので、これに半導体素子の電極や外部電気回路基板の配線導体を接続させると、配線導体と半導体素子や外部電気回路基板との良好な接続が困難となってしまう。また、絶縁基板の表面に樹脂層とめっき金属層から成る配線導体とを積層した場合には、絶縁基板の表面の金属箔から成る配線導体とめっき金属層から成る配線導体との良好な接続が困難となってしまう。

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、配線基板に半導体素子を実装する際の熱や半導体素子が作動時に発生する熱が加えられても配線導体と絶縁層との間に剥離が生じず、しかも絶縁基板の表面の金属箔から成る配線導体に半導体素子や外部電気回路基板の配線導体が接続される場合には、半導体素子や外部電気回路基板との電気的な接続信頼性に優れる配線基板の製造方法を提供することにあり、絶縁基板の表面に樹脂層とめっき金属層から成る配線導体とが積層されている場合には銅箔から成る配線導体とめっき導体から成る配線導体との電気的な接続信頼性に優れる配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、該絶縁基板の表面に配設された第１の配線導体と、前記絶縁層の層間に配設された第２の配線導体とを具備する配線基板の製造方法であって、一方面が粗面であり、他方面が前記粗面よりも算術平均粗さの小さい微粗面である電解金属箔を複数準備する工程と、前記複数の金属箔のうちの一部の金属箔の前記微粗面に転写フィルムを貼着して前記第１の配線導体用転写フィルムを形成する工程と、前記複数の金属箔のうちの他の金属箔の前記粗面に転写フィルムを貼着して前記第２の配線導体用転写フィルムを形成する工程と、前記第１の配線導体用転写フィルムおよび前記第２の配線導体用転写フィルムの前記金属箔をそれぞれパターン加工した後、露出した前記金属箔の表面を粗化する工程と、前記パターン加工された第１の配線導体用転写フィルムおよび第２の配線導体用転写フィルムの前記金属箔を前記絶縁層に転写する工程と、前記第１の配線導体用転写フィルムの前記金属箔が最外層となり、前記第２の配線導体用転写フィルムの前記金属箔が内層となるように、前記金属箔が転写された絶縁層を積層する工程とを具備することを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法において好ましくは、前記絶縁基板の表面に、前記第１の配線導体の一部を露出させる開口部を有する樹脂層を積層する工程をさらに具備することを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法において好ましくは、前記第１の配線導体の前記開口部から露出する面をエッチングして平滑化する工程をさらに具備することを特徴とする。

本発明の配線基板の製造方法によれば、粗面および側面の凹凸と絶縁層の熱硬化性樹脂とが噛みあって最表層の絶縁層に強固に密着するとともに、絶縁基板の表面に露出する側の主面が微粗面となるので大きな凹凸が形成されず、そのため配線導体と半導体素子や外部電気回路基板とを良好に接続することができる。また、絶縁層の間に配設された第２の配線導体は、微粗面および側面が化学的に粗化されているとともに該粗化された微粗面側が絶縁層に埋入されていることから、その全面が粗化面となり、全面に形成された凹凸と絶縁層の熱硬化性樹脂とが噛みあって樹脂層と強固に密着し、絶縁層との間に剥離が発生することはない。

次に、本発明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って得られる配線基板の第１の形態例を示す断面図であり、図２はその要部拡大断面図である。これらの図において、１は絶縁層、２は絶縁基板、３ａは絶縁基板２の表面に配設された金属箔から成る第１の配線導体、３ｂは絶縁層１の間に配設された金属箔から成る第２の配線導体、４は貫通導体であり、複数の絶縁層１が積層一体化されることにより絶縁基板２が形成され、この絶縁基板２の表面に第１の配線導体３ａおよび絶縁層１の間に第２の配線導体３ｂが配設されるとともに上下の配線導体３ａ、３ｂが絶縁層１を貫通して設けられた貫通導体４により電気的に接続されることにより第１の形態例の配線基板が構成されている。なお、本例の配線基板においては、絶縁基板２の上下面に第１の配線導体３ａの一部を露出させるようにしてソルダーレジストとして機能する樹脂層５を被着させた例を示している。

絶縁基板２を構成する各絶縁層１は、アラミド繊維やガラス繊維等の耐熱性繊維の不織布または織布から成る耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させて成り、それぞれが金属箔から成る第１の配線導体３ａや第２の配線導体３ｂを支持するとともに上下に位置する第１配線導体３ａと第２の配線導体３ｂとの間および第２の配線導体３ｂ同士の間における電気的な絶縁性を保持する機能を有する。このような絶縁層１は、耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた厚みが５０〜１５０μｍ程度の絶縁シートに種々の加工を施した後、そのような絶縁シートを複数枚積層するとともに熱硬化させることにより互いに一体化されている。

なお、絶縁層１を形成するための絶縁シートは、アラミド繊維やガラス繊維等の耐熱性繊維の不織布または織布を、熱硬化性樹脂、架橋剤、エラストマーおよび適当な溶剤を混合してなる液状の熱硬化性樹脂組成物に浸漬することによって、あるいはこの組成物をアラミド繊維やガラス繊維等の耐熱性繊維の不織布または織布に塗布し含浸させることによって製作される。耐熱性繊維基材が織布から成る場合、その織り方は特に制限されず、一般的には平織、綾織、朱子織等の織布が用いられる。このような耐熱性繊維基材の含有率は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して５０〜１３０質量部が好ましい。耐熱性繊維基材の含有率が熱硬化性樹脂１００質量部に対して５０質量部より少ないと、絶縁層１の硬化時に熱硬化性樹脂が流動し、第１の配線導体３ａや第２の配線導体３ｂが歪んでしまい易くなる傾向があり、１３０質量部より多いと耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂を良好に含浸できなくなる傾向にある。従って、耐熱性繊維基材の含有率は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、５０〜１５０質量部が好ましい。

絶縁シートを構成する熱硬化性樹脂組成物に含有される熱硬化性樹脂としては、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂やエポキシ樹脂、変性ポリオレフィン樹脂等が用いられる。この熱硬化性樹脂の分子量は、後述する第１および第２の配線導体３ａ、３ｂの転写が行ないやすいように、１００００〜５０００００の範囲であることが好ましい。

また、架橋剤としては、トリアリルイソシアヌレート等のトリアジン化合物が用いられる。架橋剤の含有率は、熱硬化性樹脂１００質量部に対して、１〜１０質量部であることが好ましい。架橋剤の含有率が熱硬化性樹脂１００質量部に対して１質量部より少ないと、絶縁層１の架橋密度が上がらずに絶縁基板２が吸湿し易くなる傾向があり、１０質量部より多いと絶縁層１が脆くなる傾向にある。したがって、架橋剤の含有率は熱硬化性樹脂１００質量部に対して１〜１０質量部であることが好ましい。

さらに、エラストマーとしては、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）やスチレン−エチレン−プロピレン−スチレン（ＳＥＰＳ）等の熱可塑性エラストマーが用いられる。エラストマーの含有率は熱硬化性樹脂１００質量部に対して、１０〜４０質量部が好ましい。エラストマーの含有率が熱硬化性樹脂１００質量部に対して１０質量部より少ないと絶縁層１が脆くなる傾向にあり、４０質量部を超えると絶縁層１の剛性が低くなる傾向にある。したがって、エラストマーの含有率は熱硬化性樹脂１００質量部に対して１０〜４０質量部が好ましい。

絶縁基板２の表面に配設された第１の配線導体３ａおよび各絶縁層１の間に配設された第２の配線導体３ｂは、それぞれ厚みが５〜５０μｍ程度の銅やアルミニウム、銀等の金属箔から成り、配線基板に搭載される半導体素子の各電極を外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続する導電路の一部として機能する。これらの配線導体３ａ、３ｂは、幅が２０〜２００μｍ程度の信号用導体や広面積の接地または電源用導体を含んでおり、一般的には絶縁基板２の表面において微細な高密度配線が施されている。そして、例えば絶縁基板２の上面に配設された第１の配線導体３ａの一部が半導体素子６の電極に半田バンプ７ａを介して電気的に接続される半導体素子接続パッドを形成しているとともに絶縁基板２の下面に配設された第１の配線導体３ａの一部が外部電気回路基板の配線導体に半田バンプ７ｂを介して電気的に接続される外部接続パッドを形成している。

このような配線導体３ａ、３ｂは、マット面と呼ばれる粗面およびシャイニー面と呼ばれる微粗面を有する電解金属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上に接着剤を介して剥離可能に貼着するとともにエッチングにより所定の配線パターンにパターン加工した後、そのパターン加工された金属箔の露出面を化学的に粗化して転写フィルム上に配線導体３ａや３ｂを形成し、次にこの転写フィルム上の配線導体３ａや３ｂを絶縁層１用の絶縁シートの表面に熱プレスを用いて熱圧着して埋入させておき、それを絶縁シートとともに積層することにより絶縁基板２の表面や絶縁層１の間に配設される。

なお、この第１の形態例においては、絶縁基板２の表面に配設された第１の配線導体３ａは、金属箔の微粗面を転写フィルム上に貼着して製作されており、その粗面および側面が化学的に粗化されているとともに粗面側が絶縁層１の表面に埋入されている。他方、絶縁層１の間に配設された第２の配線導体３ｂは、金属箔の粗面を転写フィルム上に貼着して製作されており、微粗面および側面が化学的に粗化されているとともに微粗面側が絶縁層１の表面に埋入されている。そして、この第１の形態例においてはこのことが重要である。

絶縁基板２の表面に配設された第１の配線導体３ａは、粗面および側面が化学的に粗化されているとともに粗面側が絶縁層１の表面に埋入されていることから、化学的に粗化された粗面および側面の凹凸と絶縁層１の熱硬化性樹脂とが噛み合って絶縁層１に強固に密着するとともに、絶縁基板２の表面に露出する面が微粗面となるので露出面に大きな凹凸が形成されることはない。したがって、第１の配線導体３ａと半導体素子６や外部電気回路基板とを良好に接続することができる。

また、絶縁層１の間に配設された第２の配線導体３ｂは、微粗面および側面が化学的に粗化されているとともに微粗面側が絶縁層１の表面に埋入されていることから、第２の配線導体３ｂが埋入された側の絶縁層１の熱硬化性樹脂と配線導体３ｂの化学的に粗化された微粗面および側面の凹凸と噛み合って強固に密着するとともに反対側の粗面の凹凸とこれに接する絶縁層１の熱硬化性樹脂とが噛み合って上下の絶縁層１に強固に密着する。

したがって、第１の形態例の配線基板によれば、半導体素子６を実装する際の熱や半導体素子６が作動時に発生する熱が加えられても、配線導体３ａや３ｂと絶縁層１との間に剥離が発生することはなく、また半導体素子６や外部電気回路基板との電気的な接続信頼性に優れる配線基板を提供することができる。

なお、絶縁基板２の表面に配設された第１の配線導体３ａは、化学的に粗化された粗面面の算術平均粗さが１μｍ未満であると、絶縁層１との密着力が弱いものとなり、配線導体３ａに半導体素子６や外部電気回路基板を接続する際等に応力が加えられると、絶縁基板２から剥離してしまう危険性が大きくなり、他方、２μｍを超えると、配線導体３ａを形成する際に微細な配線パターンを良好に形成することが困難になる。したがって、絶縁基板２の表面に配設された第１の配線導体３ａの、化学的に粗化された粗面の算術平均粗さは１〜２μｍであることが好ましい。

さらに、絶縁基板２の表面に配設された第１の配線導体３ａは、その化学的に粗化された側面の算術平均粗さが０．３μｍ未満であると、側面と絶縁層１との接合力が弱いものとなる傾向にあり、０．７μｍを越えると、第１の配線導体３ａを形成す際に微細な配線パターンを良好に形成することが困難になる。したがって、絶縁基板２の表面に配設された第１の配線導体３ａは、その粗化された側面の算術平均粗さが０．３〜０．７μｍであることが好ましい。

さらに、絶縁層１の間に配設された第２の配線導体３ｂは、その化学的に粗化された微粗面および側面の算術平均粗さが０．３μｍ未満であると、絶縁層１との密着力が小さく、絶縁層１との間で剥離してしまう危険性が大きくなり、０．７μｍを超えると、配線導体３ｂを形成する際に微細な配線パターンを形成することが困難となる。したがって、絶縁層１の間に配設された第２の配線導体３ｂは、その化学的に粗化された微粗面および側面の算術平均粗さが０．３〜０．７μｍであることが好ましい。また、絶縁層１の間に配設された第２の配線導体３ｂは、その粗面の算術平均粗さが１μｍ未満であると、絶縁層１との密着力が小さく、絶縁層１との間で剥離してしまう危険性が大きくなり、２μｍを超えると、第２の配線導体３ｂを形成する際に微細な配線パターンを形成することが困難となる。したがって、絶縁層１の間に配設された第２の配線導体３ｂは、その粗面の算術平均粗さが１〜２μｍであることが好ましい。

また、絶縁層１を貫通して設けられた貫通導体４は、例えば、錫７０〜９０質量％と銀とビスマスと銅とから成る合金粉末および熱硬化性樹脂を含有する導電性材料から成り、貫通導体４に含有される合金粉末同士が互いに接触するとともに合金粉末と配線導体３ａや３ｂを構成する銅箔とが接触することにより第１の配線導体３ａと第２の配線導体３ｂとの間や第２の配線導体３ｂ同士の間を電気的に接続する。

この貫通導体４は、配線導体３ａや３ｂ用の銅箔が埋入される前の絶縁層１用の絶縁シートにレーザ加工により直径が３０〜２００μｍ程度の貫通孔を穿孔しておくとともに、その貫通孔内に錫７０〜９０質量％と銀とビスマスと銅とから成る合金粉末および未硬化の熱硬化性樹脂を含有する金属ペーストを充填しておき、その金属ペーストを絶縁層１用の絶縁シートとともに熱硬化させることにより形成される。

なお、貫通導体４を形成する導電性材料における金属粉末の含有量は８０〜９５質量％が好ましい。金属粉末の含有量が８０質量％より少ないと導電性材料における金属粉末同士の良好な接触が妨げられて貫通導体４の電気抵抗が上昇してしまう傾向があり、９５質量％を超えると導電性材料用の金属ペーストの粘度が高くなり、貫通孔内への良好な充填が妨げられてしまう傾向にある。したがって、貫通導体４を形成する導電性材料における金属粉末の含有量は８０〜９５質量％が好ましい。

また、貫通導体４用の導電性材料に含有される金属粉末は、錫と銀とビスマスと銅とを含有する合金から成り、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。平均粒径が５μｍより小さいと導電性材料用の金属ペーストの粘度が高くなり、貫通孔内への良好な充填が妨げられてしまう傾向があり、１０μｍより大きいと金属粉末が高密度充填されずに貫通導体４の電気抵抗が高くなってしまう傾向がある。したがって、貫通導体４用の導電性材料に含有される金属粉末の平均粒径は５〜１０μｍが好ましい。

また、貫通導体４の熱硬化性樹脂は、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が好ましい。

さらに、絶縁基板２の上下面には第１の配線導体３ａの一部として形成された半導体素子接続パッドや外部接続パッドの中央部を露出させる開口部を有する樹脂層５が積層されている。樹脂層５は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成り、半導体接続パッド同士や外部接続パッド同士が半田バンプ７ａや７ｂにより互いに電気的に短絡するのを防止するためのソルダーレジストとして機能し、感光性を有する未硬化の熱硬化性樹脂のシートを絶縁基板２の上下面に貼着するとともに露光および現像した後、紫外線および熱硬化させることによって形成される。なお、絶縁基板２の表面に樹脂層５が積層されている場合、第１の配線導体３ａは樹脂層５と接する面が算術平均粗さで０．３〜０．７μｍとなるように化学的に粗化された微粗面であることが好ましい。第１の配線導体３ａの樹脂層５と接する面が算術平均粗さ０．３〜０．７μｍとなるように化学的に粗化された微粗面であると、化学的に粗化された微粗面の凹凸と樹脂層５の樹脂とが噛み合って樹脂層５とこれに接する第１の配線導体３ａとが強固に密着する。また、樹脂層５の開口部から露出する第１の配線導体３ａの表面は、ニッケルや金等のめっき金属層または鉛−錫合金や錫−銀合金等の半田が被着されており、それにより半田バンプ７ａや７ｂとの接合性が良好となっている。なお、このように第１の配線導体３ａの表面にめっき金属層や半田が被着されている場合、第１の配線導体３ａのめっき金属層や半田が被着された表面が算術平均粗さ０．０５〜０．１μｍとなるようにマイクロエッチングにより平滑化されていることが好ましい。第１の配線導体３ａのめっき金属層や半田が被着された表面が算術平均粗さ０．０５〜０．１μｍとなるようにマイクロエッチングにより平滑化されていることにより、第１の配線導体３ａとめっき金属層や半田とが強固に密着する。

そして、この例の配線基板は、樹脂層５から露出した半導体素子接続パッドに半導体素子６の電極を半田バンプ７ａを介して電気的に接続することによって半導体装置となり、この半導体装置における外部接続パッドを半田バンプ７ｂを介して外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続することによって、外部電気回路基板に実装されることとなる。

なお、このような配線基板は、以下に述べる方法により製作される。まず、金属箔は、例えば金属箔が銅箔である場合、銅イオンを含有する電解液に浸漬した電着ドラム（カソード体）と鉛容器（アノード体）との間に、電流密度が数１０〜数１００Ａ／ｄｍ２の電流を通電して電着ドラム表面に１０〜３０μｍ程度の銅箔を析出させ、その後、電着ドラム表面から銅箔を剥離する。このとき、電着ドラム側の面は電着ドラムの表面に対応した算術平均粗さが０．１〜０．３μｍのシャイニー面と呼ばれる微粗面となり、反対側の面は銅の結晶が析出するに伴ってこぶ状に成長して形成される算術平均粗さが１〜２μｍのマット面と呼ばれる粗面となっている。

次に、厚みが２０〜５０μｍ程度の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上記の銅箔を貼着する。このとき、絶縁基板２の表面に配設する第１の配線導体３ａ用の銅箔は、その微粗面側を転写フィルム側にして貼着し、絶縁層１の間に配設する第２の配線導体３ｂ用の銅箔は、その粗面側を転写フィルム側にして貼着する。

次に、転写フィルムに貼着した銅箔上に耐エッチング樹脂を被着するとともにこの耐エッチング樹脂を露光および現像して銅箔を配線導体３ａや３ｂの配線パターン状に被覆する耐エッチング樹脂層を形成し、しかる後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬して銅箔の露出部をエッチング除去した後、耐エッチング樹脂層を剥離して転写フィルム上に配線導体３ａや３ｂを形成する。その後、配線導体３ａや３ｂの露出表面を酸処理により化学的に粗化する。このとき、絶縁基板２の表面に配設する第１の配線導体３ａは、露出する粗面の算術平均粗さが１〜２μｍであるとともに露出する側面の算術平均粗さが０．３〜０．７μｍとなるように粗化する。他方、絶縁層１の間に配設する第２の配線導体３ｂは、露出する微粗面および側面の算術平均粗さが０．３〜０．７μｍとなるように粗化する。なお、この粗化処理は、塩酸や硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸などの酸処理による化学的な薬品処理によって多数の尖頭状を有する突起を施すことができるが、特に酸溶液を配線導体３ａや３ｂに噴霧することが望ましい。

次に、耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させて成る絶縁層１用の絶縁シートを複数枚準備するとともにこれらの絶縁シートにレーザ光の照射により貫通導体４を形成するための貫通孔を穿孔する。このような貫通孔は、絶縁シートの表面に保護フィルムを貼着するとともにその上から炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ等のレーザ光を照射することにより形成される。

次に、絶縁層１用の絶縁シートに形成した貫通孔内に導電性粉末と未硬化の熱硬化性樹脂とから成る金属ペーストを充填する。貫通孔への金属ペーストの充填は、スクリーン印刷法により行なわれ、印刷用のマスクとしては貫通孔に対応する孔を有するメタルマスクや貫通孔を形成する際に貼着した保護フィルムそのものを用いることができる。

次に、絶縁層１用の絶縁シートから保護フィルムを剥離した後、転写フィルム上に形成した配線導体３ａや３ｂと貫通孔内の金属ペーストとが接触するようにして絶縁シートの表面に配線導体３ａや３ｂを熱プレスを用いて熱圧着して埋入させた後、絶縁シートから転写フィルムを剥離して配線導体３ａや３ｂを転写する。熱圧着は、熱プレス機を用いて温度が１００〜１５０℃、圧力が０．５〜５ＭＰａの条件で数分間加圧することにより行なわれる。このとき、絶縁基板２の表面に配設される第１の配線導体３ａは、化学的に粗化された粗面側が絶縁シートに埋入され、微粗面が表面に露出する。また、絶縁層１の間に配設される第２の配線導体３ｂは、化学的に粗化された微粗面側が絶縁シートに埋入され、粗面が表面に露出する。

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３ａや３ｂと貫通導体４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。

また、絶縁層１用の絶縁シートはロール状の連続体ではなく、１枚ずつカットされて供給されることが望ましい。これは通常、配線導体３ａや３ｂがロール状の連続体で供給されるため、絶縁シートを動かして細かな位置の調整を行ない、配線導体３ａや３ｂとの位置合わせを行なった方が、位置合わせ機構がコンパクトになるためである。なお、配線導体３ａや３ｂと絶縁シートとの位置合わせは画像認識装置により、光学的に行なうことができるが、その他、様々な公知の方法も使用しても良い。

最後に、配線導体３ａや３ｂが転写された絶縁シートの複数枚を、各絶縁シートに転写された配線導体３ａと３ｂとの間や３ｂ同士の間が貫通孔に充填した金属ペーストで接続されるようにして積層するとともに、それらを加熱加圧して絶縁シートおよび金属ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化させる。これにより、複数の絶縁層１が積層された絶縁基板２の表面に、化学的に粗化された粗面および側面が埋入された第１の配線導体３ａが配設されているとともに絶縁層１の間に微粗面および側面が化学的に粗化された第２の配線導体３ｂが配設された本発明を実施するための第１の形態例に示した配線基板が得られる。なお、積層体の加熱処理にあたっては、積層体をフッ素系樹脂などから成る離型性シートで上下から１〜５ＭＰａの圧力で挟みこみ、それを１５０〜２４０℃の温度で熱処理して、絶縁シートおよび金属ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化させることが好ましい。

次に、本発明の製造方法によって得られる配線基板の第２の形態例を図３および図４を基にして説明する。これらの図において、１１は絶縁層、１２は絶縁基板、１３ａは絶縁基板１２の表面に配設された金属箔から成る第１の配線導体、１３ｂは絶縁層１１の間に配設された金属箔から成る第２の配線導体、１４は貫通導体、１５は樹脂層、１６はめっき金属層から成る第３の配線導体であり、複数の絶縁層１１が積層一体化されることにより絶縁基板１２が形成され、この絶縁基板１２の表面に第１の配線導体１３ａおよび絶縁層１１の間に第２の配線導体１３ｂが配設されているとともに上下の配線導体１３ａ、１３ｂが絶縁層１１を貫通して設けられた貫通導体１４により電気的に接続されており、さらに絶縁基板１２の表面に樹脂層１５およびめっき金属層から成る第３の配線導体１６が積層されることにより本発明を実施するための第２の形態例の配線基板が構成されている。なお、本例では最表層の樹脂層１５の表面に耐半田樹脂層１７を被着させた例を示している。

絶縁基板１２を構成する各絶縁層１１は、前述した第１の形態例における絶縁層１と同様の材料および方法により形成されており、それぞれが金属箔から成る第１の配線導体１３ａや第２の配線導体１３ｂを支持するとともに上下に位置する第１の配線導体１３ａと第２の配線導体１３ｂとの間および第２の配線導体１３ｂ同士間の電気的な絶縁性を保持する機能を有する。

絶縁基板１２の表面に配設された第１の配線導体１３ａおよび絶縁層１１の間に配設された第２の配線導体１３ｂは、それぞれが前述した第１の形態例における第１の配線導体３ａ、第２の配線導体３ｂと同様の材料および方法により形成されており、配線基板に搭載される半導体素子１８の各電極を外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続する導電路の一部として機能する。これらの配線導体１３ａ、１３ｂは、幅が２０〜２００μｍ程度の信号用導体や広面積の接地または電源用導体を含んでおり、一般的には絶縁基板１２の表面において微細な高密度配線が施されている。

なお、この第２の形態例においては、絶縁基板１２の表面に配設された第１の配線導体１３ａは、金属箔の微粗面を転写フィルム上に貼着して製作されており、その粗面および側面が化学的に粗化されているとともに粗面側が最表層の絶縁層１１の表面に埋入されている。他方、絶縁層１１の間に配設された第２の配線導体１３ｂは、金属箔の粗面を転写フィルム上に貼着して製作されており、微粗面および側面が化学的に粗化されているとともに微粗面側が絶縁層１１の表面に埋入されている。そして、この第２の形態例においてはこのことが重要である。

絶縁基板１２の表面に配設された第１の配線導体１３ａは、粗面および側面が化学的に粗化されているとともに粗面側が絶縁層１１の表面に埋入されていることから、化学的に粗化された粗面および側面の凹凸と絶縁層１１の熱硬化性樹脂とが噛み合って絶縁層１１に強固に密着するとともに、絶縁基板１２の表面に露出する面が微粗面となるので露出面に大きな凹凸が形成されることがない。したがって第１の配線導体１３ａと後述するめっき金属層から成る第３の配線導体１６とが良好に接続される。

また、絶縁層１１の間に配設された第２の配線導体１３ｂは、微粗面および側面が化学的に粗化されているとともに微粗面側が絶縁層１１の表面に埋入されていることから、第２の配線導体１３ｂが埋入された側の絶縁層１１の熱硬化性樹脂と第２の配線導体１３ｂの化学的に粗化された微粗面および側面の凹凸と噛み合って強固に密着するとともに反対側の粗面の凹凸とこれに接する絶縁層１１の熱硬化性樹脂とが噛み合って上下の絶縁層１１に強固に密着する。

したがって、第２の形態例の配線基板によれば、半導体素子１８を実装する際の熱や半導体素子１８が作動時に発生する熱が加えられても、配線導体１３ａや１３ｂと絶縁層１１との間に剥離が発生することはないとともに第１の配線導体１３ａと第３の配線導体１６との電気的接続信頼性に優れる配線基板を提供することができる。

なお、絶縁基板１２の表面に配設された第１の配線導体１３ａは、化学的に粗化された粗面の算術平均粗さが１μｍ未満であると、絶縁層１１との密着力が弱いものとなり、第１の配線導体１３ａに熱や応力が加えられると、絶縁基板１２から剥離してしまう危険性が大きくなり、他方、２μｍを超えると、第１の配線導体１３ａを形成する際に微細な配線パターンを良好に形成することが困難になる。したがって、絶縁基板１２の表面に埋設された第１の配線導体１３ａの、化学的に粗化された粗面の算術平均粗さは１〜２μｍであることが好ましい。

さらに、第１の配線導体１３ａは、その化学的に粗化された側面の算術平均粗さが０．３μｍ未満であると、側面と絶縁層１１との接合力を向上させることが困難であり、０．７μｍを超えると、第１の配線導体１３ａを形成する際に微細な配線パターンを良好に形成することが困難になる。したがって、絶縁基板１２の表面に配設された第１の配線導体１３ａは、その化学的に粗化された側面の算術平均粗さが０．３〜０．７μｍであることが好ましい。

またさらに、絶縁層１１の間に配設された第２の配線導体１３ｂは、その化学的に粗化された微粗面および側面の算術平均粗さが０．３μｍ未満であると、絶縁層１１との密着力が小さく、絶縁層１１との間で剥離してしまう危険性が大きくなり、０．７μｍを超えると、第２の配線導体１３ｂを形成する際に微細な配線パターンを形成することが困難となる。したがって、絶縁層１１の間に配設された第２の配線導体１３ｂは、その化学的に粗化された微粗面および側面の算術平均粗さが０．３〜０．７μｍであることが好ましい。また、絶縁層１１の間に配設された第２の配線導体１３ｂは、その粗面の算術平均粗さが１μｍ未満であると、絶縁層１１との密着力が小さく、絶縁層１１との間で剥離してしまう危険性が大きくなり、２μｍを超えると、第２の配線導体１３ｂを形成する際に微細な配線パターンを形成することが困難となる。したがって、絶縁層１１の間に配設された第２の配線導体１３ｂは、その粗面の算術平均粗さが１〜２μｍであることが好ましい。

また、絶縁層１１を貫通して設けられた貫通導体１４は、前述した第１の形態例における貫通導体４と同様の材料および方法により形成され、貫通導体１４に含有される合金粉末同士が互いに接触するとともに合金粉末と配線導体１３ａや１３ｂを構成する銅箔とが接触することにより第１の配線導体１３ａと第２の配線導体１３ｂとの間や第２の配線導体１３ｂ同士の間を電気的に接続する。

さらに、絶縁基板１２の表面には、第１の配線導体１３ａの一部を露出させる開口部を有する樹脂層１５が積層されており、樹脂層１５の表面および開口部内には第１の配線導体１３ａに電気的に接続された銅めっき等のめっき金属層から成る第３の配線導体１６が被着されている。

樹脂層１５は、第３の配線導体１６の支持体としての機能を有し、その厚みが１０〜８０μｍであり、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に平均粒径が０．１〜２μｍのシリカやアルミナ等の無機絶縁フィラーを１０〜５０質量％程度分散させた絶縁樹脂材料から成る。

この樹脂層１５は、未硬化の熱硬化性樹脂に平均粒径０．１〜２μｍの無機絶縁フィラーを分散させてシート状に形成した樹脂シートを、絶縁基板１２の表面に真空プレスにより貼着し、その後、樹脂シート中の熱硬化性樹脂を１５０〜２００℃で熱硬化することにより絶縁基板１２の表面に積層される。また開口部は樹脂層１５にレーザ加工を施すことにより形成される。なお、絶縁基板１２の表面を例えばバフロールを用いた機械的研磨法により算術平均粗さが０．１〜２μｍとなるように粗化しておくと、絶縁基板１２と樹脂層１５とを強固に密着させることができる。したがって、絶縁基板１２の表面は、その算術平均粗さが０．１〜２μｍとなるように粗化されていることが好ましい。また、第１の配線導体１３ａは、その樹脂層１５に接する表面を算術平均粗さが０．１〜２μｍとなるように化学的に粗化した微粗面としておくと、第１の配線導体１３ａとこれに接する樹脂層１５とを強固に密着させることができる。したがって、第１の配線導体１３ａの樹脂層１５に接する表面は、その算術平均粗さが０．３〜０．７μｍとなるように化学的に粗化した微粗面であることが好ましい。

樹脂層１５の表面および開口部内に被着された配線導体１６は、下地としての厚みが１〜２μｍの無電解銅めっきと、その上の主導体としての厚みが１０〜３０μｍの電解銅めっきとから成り、配線基板に搭載される半導体素子１８の各電極と絶縁基板１２表面の第１の配線導体１３ａとの間を高密度で接続する機能を有する。そして、例えば上面側の最表層の樹脂層１５上に配設された第３の配線導体１６の一部が半導体素子１８の電極に半田バンプ１９ａを介して電気的に接続される半導体素子接続パッドを形成しているとともに下面側の最表層の樹脂層１５上に配設された第３の配線導体１６の一部が外部電気回路基板の配線導体に半田バンプ１９ｂを介して電気的に接続される外部接続パッドを形成している。

この第３の配線導体１６は、セミアディティブ法により形成される。具体的には、まず樹脂層１５の表面および開口部の内壁を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬し表面を算術平均粗さが０．２〜１．０μｍとなるように化学的に粗化する。樹脂層１５の表面および開口部の内壁を算術平均粗さが０．２〜１．０μｍとなるように化学的に粗化することにより樹脂層１５と第３の配線導体１６とを強固に密着させることができる。したがって、樹脂層１５の表面および開口部の内壁を算術平均粗さが０．２〜１．０μｍとなるように化学的に粗化することが好ましい。次に開口部から露出する第１の配線導体１３ａの表面をマイクロエッチングして算術平均粗さが０．０５〜０．１μｍとなるように平滑化する。開口部から露出する第１の配線導体１３ａの表面を算術平均粗さが０．０５〜０．１μｍとなるようにマイクロエッチングにより平滑化することにより第１の配線導体１３ａと第３の配線導体１６とを強固に密着させることができる。したがって、樹脂層１５の開口部から露出する第１の配線導体１３ａの表面を算術平均粗さが０．０５〜０．１μｍとなるようにマイクロエッチングにより平滑化することが好ましい。その後、無電解めっき用パラジウム触媒の水溶液中に浸漬して樹脂層１５の表面および開口部内にパラジウム触媒を付着させる。次に、硫酸銅とホルマリンとＥＤＴＡナトリウム塩と安定剤とを含有する無電解銅めっき液中に約３０分間浸漬して樹脂層１５の表面および開口部内の全面に厚みが１〜２μｍ程度の無電解銅めっきを析出させる。次に、樹脂層１５の表面および開口部内の全面に被着させた無電解銅めっきの表面に第３の配線導体１６の配線パターン形状に対応する開口部を有するめっきレジスト層を被着する。次に、硫酸と硫酸銅５水和物と塩素と光沢剤とを含有する電解銅めっき液中に数Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら数時間浸漬することによりめっきレジスト層の開口部から露出した無電解銅めっき上に厚みが１０〜３０μｍの電解銅めっきを被着する。その後、めっきレジスト層を水酸化ナトリウムで剥離し、さらに、めっきレジスト層を剥離したことにより露出する無電解銅めっきを硫酸と過酸化水素水の混合物等の硫酸系水溶液によりエッチング除去して第３の配線導体１６が形成される。

さらにこの第２の形態例では、最外層の樹脂層１５上に耐半田樹脂層１７が被着されている。耐半田樹脂層１７は、その厚みが１０〜５０μｍであり、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、隣接する第３の配線導体１６同士が半田により電気的に短絡することを防止するとともに、第３の配線導体１６と樹脂層１５との接合強度を向上させる機能を有する。

この耐半田樹脂層１７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樹脂層１５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樹脂層１５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開口部を形成し、これを紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。

そして、この例の配線基板は、上面側に露出する半導体素子接続パッドに半導体素子１８の各電極を電気的に接続することにより半導体装置となり、この半導体装置における外部接続パッドを外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続することにより搭載する半導体素子１８が外部の電気回路に接続されることとなる。

なお、本発明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、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の製造方法により得られた配線基板における配線導体と絶縁層との接着性を評価するために、次のような評価用の試料を製作して評価を行なった。

まず、粗面と微粗面とを有するとともに粗面の算術平均粗さがそれぞれ異なる数種類の電解銅箔を準備した。次にそれらの銅箔の微粗面側を転写フィルムに接着するとともにその銅箔を幅が３０〜１００μｍの配線パターン状にエッチングした後、露出した粗面および側面を蟻酸の噴霧により化学的に粗化して絶縁基板の表面に配設するための第１の配線導体を転写フィルム上に形成した。また、上記と同様の銅箔の粗面側を転写フィルムに接着するとともにその銅箔を上記と同様にして幅が３０〜１００μｍのパターンにエッチングした後、露出した微粗面および側面を上記と同様にして粗化することにより絶縁層の間に配設するための第２の配線導体を転写フィルム上に形成した。

次にガラスクロスに未硬化のアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂を含浸させた絶縁シートの表面に上記の転写フィルム上の配線導体をそれぞれ熱プレスにより埋入させた後、転写フィルムを除去することにより配線導体を転写した。

次に絶縁基板の表面に配設するための第１の配線導体が転写された絶縁シートと、絶縁層の間に配設するための第２の配線導体が転写された絶縁シートとを重ねて熱プレスすることにより絶縁基板の表面に第１の配線導体が配設されているとともに絶縁層の間に第２の配線導体が配設された絶縁基板を得た。

次にこれらの絶縁基板の表面に銅箔から成る配線導体の一部を露出させる開口部を有するエポキシ樹脂から成る樹脂層を積層するとともに開口部内に露出した銅箔から成る配線導体の表面をマイクロエッチングして算術平均粗さが０．０５〜０．１μｍとなるように平滑化した後、樹脂層の表面および開口部内にセミアディティブ法を用いて銅めっきから成る配線導体を被着させて本発明による試料を得た。また、転写フィルム上の配線パターン状にエッチングされた電解銅箔の露出面を粗化処理しないで転写した以外は上述の方法と同様の方法により作製することにより本発明の範囲外の比較のための試料を得た。
これらの試料においては、銅箔から成る配線導体と銅めっきから成る配線導体とは強固に密着しており、両者の電気的な接続は良好であった。

次にこれらの試料をＭＩＬ−ＳＴＤ−８８３ＤのＣｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｂに規定の−５５〜＋１２５℃の温度サイクル試験に１０００サイクル入れた後、絶縁層と配線導体との間に剥離が発生するかどうかを確認した。また、各配線導体のパターン形状についてもその良否を確認した。

その結果を表１に示す。なお、表１において、試料番号＊１の試料は本発明の範囲外の比較のための試料である。

表１に示すように、本発明による試料（試料番号２〜５）においては、配線導体と絶縁層との間に剥離が発生することなく、両者が強固に密着していることが分かる。これに対し、本発明の範囲外の比較のための試料（試料番号＊１）においては、配線導体と絶縁層との間に剥離が発生した。

また、本発明による試料（試料番号２〜５）のうち、第１の配線導体における粗面および側面の算術平均粗さがそれぞれ２．５μｍ、１．０μｍであり、かつ第２の配線導体における微粗面および側面の算術表面粗さがそれぞれ１．０μｍである試料番号５の試料は、第１および第２の配線導体のパターン形状が悪く、高密度配線には不向きであるが、第１の配線導体における粗面および側面の算術平均粗さがそれぞれ１．０〜２．０μｍ、０．３〜０．７μｍであり、かつ第２の配線導体における微粗面および側面の算術平均粗さがそれぞれ０．３〜０．７μｍである試料番号２〜３の試料は、第１および第２の配線導体のパターン形状が良好であり高密度配線が可能であることが分かる。

本発明を実施するための第１の形態例を示す断面図である。 図１に示す形態例の要部拡大断面図である。 本発明を実施するための第２の形態例を示す断面図である。 図３に示す形態例の要部拡大断面図である。

符号の説明

１，１１：絶縁層
２，１２：絶縁基板
３ａ，１３ａ：第１の配線導体
３ｂ，１３ｂ：第２の配線導体
１６：第３の配線導体
５，１５：樹脂層

Claims (3)

1. 絶縁層が積層されて成る絶縁基板と、該絶縁基板の表面に配設された第１の配線導体と、前記絶縁層の層間に配設された第２の配線導体とを具備する配線基板の製造方法であって、
   一方面が粗面であり、他方面が前記粗面よりも算術平均粗さの小さい微粗面である電解金属箔を複数準備する工程と、
   前記複数の金属箔のうちの一部の金属箔の前記微粗面に転写フィルムを貼着して前記第１の配線導体用転写フィルムを形成する工程と、
   前記複数の金属箔のうちの他の金属箔の前記粗面に転写フィルムを貼着して前記第２の配線導体用転写フィルムを形成する工程と、
   前記第１の配線導体用転写フィルムおよび前記第２の配線導体用転写フィルムの前記金属箔をそれぞれパターン加工した後、露出した前記金属箔の表面を粗化する工程と、
   前記パターン加工された第１の配線導体用転写フィルムおよび第２の配線導体用転写フィルムの前記金属箔を前記絶縁層に転写する工程と、
   前記第１の配線導体用転写フィルムの前記金属箔が最外層となり、前記第２の配線導体用転写フィルムの前記金属箔が内層となるように、前記金属箔が転写された絶縁層を積層す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。
2. 前記絶縁基板の表面に、前記第１の配線導体の一部を露出させる開口部を有する樹脂層を積層する工程をさらに具備す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。
3. 前記第１の配線導体の前記開口部から露出する面をエッチングして平滑化する工程をさらに具備することを特徴とする請求項２記載の配線基板の製造方法。
   

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