JP2010147047A

JP2010147047A - 多層配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2010147047A
Application number: JP2008319330A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Watanabe; 弘樹渡邊
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】容易に品質の安定した多層配線板を製造することのできる多層配線板の製造方法を提供するものである。
【解決手段】第１基板（４１）の下面に第１配線（１５）、および層間電極部（１６）を形成した第１配線板（Ｌ１）と、該第１配線板（Ｌ１）の上側に、予め、第２基板（４２）の下面に第２配線（１７）および層間電極部（１８）を形成した第２配線板（Ｌ２）を積層し、前記第１配線板の下側に、予め、第３基板（４３）の下面に第３配線（１９）とランド（２０）、また、層間電極部（２１）を形成した第３配線板（Ｌ３）を積層した多層配線板であることを特徴とする多層配線板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線板の製造方法の改良に関するものである。

最近電子機器の小型軽量化に伴い、これらを構成する実装基板は高密度、高信頼性のものが要求されている。その多層配線板を製造するには、長い工程を繰り返しおこなうため作製が終わるまでに非常に長い日数を要し、さらに高密度、多層化により設計が煩雑化するのと併せて高額化となってしまう。また、多層配線板の小型化、高密度化の一手法として、配線層が形成された絶縁基板上に絶縁層を介して配線層を形成し、その配線層上さらに絶縁層を介して配線層を形成する、といういわゆるビルドアップ工法を用い、配線層間にバイアホールを形成するという多層配線板が使用されている。

ここでは、従来より知られている多層配線板のビルドアップ工法の一例（図４）を示す。

まず、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させた絶縁樹脂基板（１０１）の両側に銅箔（１０２）を貼り合わせた基板を用意する（図４（ａ））。両面の銅箔をエッチングしてパターニングする（図４（ｂ））。さらに前記基板の両面に、予め一方の面に銅箔（１０３）が貼着された絶縁基板を１８０℃〜２００℃程度の温度で、加熱、加圧を行い、貼り合わせる（図４（ｃ））。次に、バイアホールを形成する部分（１０４ａ）の銅箔をエッチングにより除去する（図４（ｄ））。この際、後の絶縁層の孔あけ工程をレーザー加工で行う場合もある。そして、レーザー加工により、バイアホールを形成する部分の絶縁層を除去（図４（ｅ））し、バイアホール（１０４ｂ）を形成する。形成後、両面に無電解めっき及び電解めっきを行い、バイアホール（１０４ｂ）内にも銅めっき層（１０５）を形成する（図４（ｆ））。銅箔および銅めっき層からなる、両面の銅層をフォトレジストを用いてエッチングし、パターニングする（図４（ｇ））。さらに必要に応じて、図４（ｃ）〜図４（ｇ）の工程を繰り返すことにより、さらに多層のプリント配線板を得ることができる。

このような多層配線板の製造方法においては、長い工程を繰り返す必要があり、作製が終わるまでに非常に長い日数を要し、さらに各層の配線パターンに対して重ね合わせをおこなうため、層間における加工制限が生じ、高密度、多層化が進むことより設計が煩雑化するのと併せて高額化となってしまう。また、高密度においては配線および配線間などの微細形成に限界が生じてくる（特許文献１、２参照）。
さらに、製造された多層配線板の良否を検査し、不具合を発見した場合、不具合箇所を特定するために多くの検査時間を要していた。
特開２００１−３３２８５８号公報特開平１１−２４２１３０３号公報

本発明は、従来技術の問題点を解決するものであり、容易に品質の安定した多層配線板を製造することのできる多層配線板の製造方法を提供するものである。

本発明に於いて上記課題を達成するために、第１基板の表面に配線、および前記基板を貫通する層間電極部が設けられた第１配線板に、予め第２基板に配線、および電極を形成した第２配線板を積層すること。また、前記第２配線板を、前記第１配線板の両面に積層することを特徴とする多層配線板としたものである。

また、前記第１配線板は、予め配線形状、および層間電極部形状に対応する形状の凹部を有する第１基板の、前記凹部にめっき処理により配線、および電極を形成することにより製造され、前記第１基板は、透明な硬化型樹脂であり、前記第１基板が不完全硬化状態で、前記第２配線板を積層し、積層後完全硬化させることを特徴とする多層配線板としたものである。

また、前記第２配線板は、予め配線形状、および電極形状に対応する形状の凹部を有する第２基板の、前記凹部にめっき処理により配線、および電極を形成することにより製造され、前記第２基板は、透明な硬化型樹脂であり、前記第２基板は、不完全硬化状態で積層し、積層後完全硬化させることを特徴とする多層配線板としたものである。

本発明の製造方法では、第１配線板と第２配線板を製造した段階で、それぞれの配線板を検査し、良品のみを用いて多層配線板を製造することができるので、製造された多層配線板の検査は、簡便にでき、不具合の特定も容易となる。

また、予め第１基板、第２基板に、電極、配線に相当する位置、形状、大きさの凹部を設け、この凹部にめっき処理により、電極、配線を形成するので、目的とする電極、配線を容易に製造することができる。

また、第１基板、第２基板を透明な基板とすることで、第１配線板と第２配線板を積層後、外部から多層配線板を検査することができるので、電気的検査と組み合わせることで、より確実な検査が可能となる。

また、第１基板、第２基板を透明な基板とすることで、第１配線板と第２配線板を積層後、外部からレーザー照射、マイクロ波溶融接合の手段を用いて、導通接続を行うことが可能となった。

また、第１基板、第２基板を積層する際、少なくとも第２基板を不完全硬化状態で積層し、積層後、完全に硬化させることで、第１配線板と第２配線板を強固な積層状態とすることができる。

本発明は、図１に示すように、第１基板（４１）の下面に第１配線（１５）、および層間電極部（１６）を形成した第１配線板（Ｌ１）と、該第１配線板（Ｌ１）の上側に、予め、第２基板（４２）の下面に第２配線（１７）および層間電極部（１８）を形成した第２配線板（Ｌ２）を積層する。
一方、前記第１配線板の下側に、予め、第３基板（４３）の下面に第３配線（１９）とランド（２０）、また、層間電極部（２１）を形成した第３配線板（Ｌ３）を積層した多層配線板である。
ここで、図１では、３層構成の多層配線板について説明したが、第２配線板を積層する２層構成の多層配線板、さらに、配線板を積層した４層以上の多層配線板であってもよい。

以下本発明の実施の形態につき説明する。３層構成の多層配線板の製造方法を示す。

本発明の配線板を製造する際に用いるモールドの製造方法の一実施例を（図２（ａ）〜（ｆ））を用いて説明する。図２（ａ）における基板（１）としては、耐熱性基板であり、具体的にはガラス基板を用いた。

先ず、図２（ｂ）に示すように、基板（１）上に感光性樹脂を塗布し、感光性樹脂層（２）を形成する。次に、図２（ｂ）〜（ｅ）に示すように、基板上に塗布した感光性樹脂へのパターン露光、及び現像処理によりパターン形成され、図２（ｆ）に示すように、パターン形成後の加熱によって微小凸部（８）を形成する。このようなパターン形成のための感光性樹脂として、ノボラック樹脂を用いたポジ型感光性樹脂が好適なものである。（但し、型部材原版のパターン構成によっては、ネガ型感光性樹脂を用いることもある。）具体的には、感光性樹脂（２）は、ノボラック樹脂を用いたポジ型感光性樹脂（東京応化工業（株）製、品番ＴＭＲ−Ｐ３）を使用し、基板（１）上にスピンコート法により乾燥後の膜厚が約５〜１０ｕｍになるように塗布した。塗布後に９０℃、９０秒のベーキングをおこなった。

次に、図２（ｃ）に示すように、フォトマスク（３）を用いてＵＶ光照射（４）により露光をおこなう。具体的には、光源には超高圧水銀灯を用いた。照射量としては、感光性樹脂の膜厚１ｕｍあたり３３〜４０ｍｊ／ｃｍ^２（ａｔ３６５ｎｍ）が適切なものである。露光後に浸漬現象をおこない図２（ｄ）に示すような感光性樹脂のパターン（５）を形成した。

次に、図２（ｅ）に示すように、感光性樹脂のパターン（５）の全面に、波長約３００ｎｍ以下のＵＶ光を取り除いたＵＶ光照射（６）をおこなった。光源には超高圧水銀灯を用い、波長約３００ｎｍ以下のＵＶ光を取り除くフィルタ（７）を用いた。照射量としては、感光性樹脂の膜厚１ｕｍあたり約１４〜約１４０ｍｊ／ｃｍ^２（ａｔ３６５ｎｍ）が適切なものである。

前記のように、ノボラック樹脂を用いたポジ型感光性樹脂には、ＵＶ光照射の照射量が多いと、感光性樹脂のパターンの表面が硬化する傾向がみられ、このＵＶ光照射の後の加熱により形成する微小凸部の表面の断面形状が損なわれる傾向があるが、照射するＵＶ光の波長において、波長３００ｎｍ以下のＵＶ光がパターンの表面を硬化させるのに大きく影響しているものであり、照射するＵＶ光から、この波長約３００ｎｍ以下のＵＶ光を取り除くことにより、パターンの表面の硬化を防ぐことができ、またＵＶ照射量の適切な範囲が拡大されてくるものとなる。また、加熱により形成する微小凸部の表面の断面形状をより精度良く安定して容易に形成することができる。

次にホットプレートを用い加熱処理をおこない図２（ｆ）に示すように、微小凸部（８ａ）を形成した。加熱処理の条件としては、約１５０〜１７０℃、約２〜５分が適切なものである。

得られた微小凸部（８ａ）は、配線形成するには高さが得られていない場合もあるので、得られた微小凸部（８ａ）上に、前記の形成方法（図２（ａ）〜（ｆ））にて繰り返しで微小凸部（８ｂ）を形成する。その際、一段目の微小凸部（８ａ）上に二段目の微小凸部（８ｂ）を形成する際には、感光性樹脂の反り返り及び形状ズレを防ぐために一段目よりも片側短面より約２〜３ｕｍ内側になるように形成するのが望ましい。また、前記同様に二段目上に三段目の微小凸部（８ｃ）を形成する場合も同じく、二段目よりも片側単面より約１〜３ｕｍ内側になるように形成していくのが望ましい。

なお、微小凸部は、ビア部分および配線部分などの配線設計により、形状を箱形（図５（ａ））、楔形（図５（ｂ））、鏡餅形（図５（ｃ））、台形（図５（ｄ））と設定することができる。

前記の方法により、基板（９ａ）上に微小凸部（８）を形成する。その際には、図３（ａ）に示すよう平坦層（９ｂ）上に１から３段となるように積み上げをおこない、ビア部分（層間電極部分）（１３）および配線部分（１４）を形成したパターン原版（３０）を作製した。前記パターン原版（３０）より凸形状の主となる電鋳金型を形成する。必要によっては、凸形状表面に離型処理材料を薄く塗布する処理を施すこともある。また、多層配線基板の設計によっては、凸形状の電鋳金型より反転させた凹形状の二次電鋳金型を形成する場合もある。

次に、前記電鋳金型上に光硬化樹脂材料を塗布した硬化樹脂層（１１）を設け、該樹脂層（１１）上に、例えば、その上に石英ガラスからなる透明基板（１０）を載せて、完全に硬化しない、いわゆる不完全硬化と成り得る光照射量にて半硬化状態とする（図３（ｂ））。その後、光照射後に基板（９ａ）を剥離させる（図３（ｃ））。なお、光照射は紫外線波長領域とする。その時点において、前記硬化樹脂層（１１）は層間電極（１３）となる部分および配線部分（１４）となるところは凹状態（または貫通状態）となっている（図３（ｄ））。

また、各硬化樹脂層（１１）を無電解銅めっき又は電解銅めっきにて、前記凹み部分が銅材料にて充填されるところまでめっき処理を施し、銅めっき層（１２）を形成する（図３（ｅ））。その際、成形基板全体に銅が付着していることより、銅めっき処理後に表裏に対して研磨を施し、凹み部分以外の不要となる銅を除去すると同時に成形基板表面の平坦化と厚み調整を行い、第一配線板を形成する（図３（ｆ））。なお、研磨処理の一例としては、半導体製造における研磨技術であるＣＭＰ処理（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学機械研磨）を用いると平坦性が良く、接合時に密着が良く、強固な接合を得ることができる。

その後、第二配線板（Ｌ２）および第三配線板（Ｌ３）、第ｎ配線板を前記工程を繰り返し、配線基板を形成し、配線設計と成り得る様に所望の各層配線基板（図３（ｇ）−Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）同士を位置合わせをおこないながら重ね合わせる。重ね合わせた後に部材全体に光照射をおこない１００％硬化状態とし、多層配線板を製造する（図３（ｈ））。積層状態の多層配線板の基板樹脂が硬化する際に、同一樹脂材料が結合と樹脂収縮が生じることにより、銅材料同士が接触するところが樹脂収縮に合わせて圧縮接合することとなり、層間接合が成され多層配線基板が作製することができる。

また、前述した接合以外に樹脂部分に熱硬化接着剤を塗布し、貼り合わせた後に銅材料接合箇所と成り得る部分に斜めにレーザー照射をおこない照射箇所表面の銅が溶解し銅同士の溶融接合を施すことも可能である。

多層配線基板作製後、従来の多層配線基板は樹脂材料色により内部の検査は、検査装置を駆使して外観検査や破壊検査をおこなっていたが、本発明の多層配線板は樹脂材料を透明としていることにより、目視または顕微鏡検査にて層内の検査を容易におこなうことが可能となる。

また、多層配線板作製後に貫通孔加工などを施す必要が生じた場合には、外観上より基板内配線状態が目視や顕微鏡にて確認することが出来ることより、破壊確認などをおこなうことなく、ドリル加工や切削加工、断裁加工の後加工処理を容易に施すことができる。

本発明の一実施形態に係る多層配線板の部分断面図本発明の一実施形態に係るモールド型の説明図微小凸部の製造方法の一実施形態の説明図ビルドアップ工法による多層配線板の説明図微小凸部の一実施形状の説明図

符号の説明

１：基板
２：感光性樹脂層
３：フォトマスク
４：ＵＶ光照射
５：感光性樹脂のパターン
６：波長約３００ｎｍ以下のＵＶ光を取り除いたＵＶ光照射
７：波長約３００ｎｍ以下のＵＶ光を取り除くフィルタ
８、８ａ、８ｂ、８ｃ：微小凸部
９ａ：パターン原版
９ｂ：平坦層
１０：石英ガラス
１１：硬化樹脂層
１２：銅めっき層
１３：層間電極部
１４：配線部
１５：第一配線
１６、１８、２１：層間電極部
１７：第二配線
１９：第三配線
２０：主ランド、ランド
２２：硬化樹脂基板
３０：パターン原版
４１：第一基板
４２：第二基板
４３：第三基板
Ｌ１：第一配線基板
Ｌ２：第二配線基板
Ｌ３：第三配線基板
１０１：絶縁樹脂基板
１０２、１０３：銅箔
１０４ａ、１０４ｂ：バイアホールを形成する部分
１０５：銅めっき層

Claims

第１基板の表面に配線、および前記基板を貫通する層間電極部が設けられた第１配線板に、予め第２基板に配線、および電極を形成した第２配線板を積層することを特徴とする多層配線板の製造方法。
前記第２配線板を、前記第１配線板の両面に積層することを特徴とする請求項１に記載の多層配線板の製造方法。
前記第２配線板は、予め配線形状、および電極形状に対応する形状の凹部を有する第２基板の、前記凹部にめっき処理により配線、および電極を形成することにより製造されることを特徴とする請求項１または２に記載の多層配線板の製造方法。
前記第２基板は、透明な硬化型樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層配線板の製造方法。
前記第２配線板は、前記第２基板が不完全硬化状態で積層し、積層後完全硬化させることを特徴とする請求項４に記載の多層配線板の製造方法。
前記第１配線板は、予め配線形状、および層間電極部形状に対応する形状の凹部を有する第１基板の、前記凹部にめっき処理により配線、および電極を形成することにより製造されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の多層配線板の製造方法。
前記第１基板は、透明な硬化型樹脂であることを特徴とする請求項６に記載の多層配線板の製造方法。
前記第１配線板は、前記第１基板が不完全硬化状態で、前記第２配線板を積層し、積層後完全硬化させることを特徴とする請求項５に記載の多層配線板の製造方法。