JP2012038772A - プリント配線板の製造方法及びプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題を解決するため、絶縁層を介して、接着面の表面粗さ(Rzjis)が2μm以下であり且つ厚さが5μm以下の無粗化銅箔を用いて形成された銅箔層と、導体層とを積層した構成を備える積層体を形成し、銅箔層側からブラインドビアを形成し、銅箔層上に無電解銅めっき層を形成し、当該絶縁層上に設けられる銅層の合計厚さが15μm以下となるように、電解銅めっき層を形成すると共に、ブラインドビアの充填めっきを完了し、厚さが15μm以下のエッチングレジスト層を形成し、エッチング処理を施し、配線パターンを形成する方法を採用した。
【選択図】図2
Description
まず、本件発明に係るプリント配線板100について説明する。本件発明に係るプリント配線板100は、両面プリント配線板、或いは、導体パターンを3層以上有する多層プリント配線板である。本件発明に係るプリント配線板は、微細な配線パターンの形成が可能であるため、例えば、パッケージ基板、インターポーザ等と称される半導体素子搭載用のプリント配線板として好適に用いることができる。また、半導体素子搭載用のプリント配線板だけではなく、マザーボードや内層回路として用いてもよく、当該プリント配線板の用途に特に限定はない。また、以下において、図1に示す銅層10を構成する導体パターンと、導体層30を構成する導体パターンとを区別するために、銅層10を構成する導体パターンを配線パターン(図示略)と称し、導体層30を構成する導体パターンを回路パターン31と称する。
銅層10は、半導体素子が搭載される外層導体層であり、上述した通り、銅箔層11と、無電解銅めっき層12と、電解銅めっき層13とが順に積層された構成を有する。当該銅層10の合計厚さ(D)は、15μm以下に形成されている。ここで、銅層10の合計厚さ(D)とは、銅箔層11の層厚(D1)と、無電解銅めっき層12の層厚(D2)と、電解銅めっき層13の層厚(D3)とを合計した合計厚さ(D=D1+D2+D3)をいう。絶縁層20上に形成されたこれら各層から成る銅層10の合計厚さ(D)を15μm以下とすることにより、サブトラクティブ法によりピッチ幅40μm、或いは、配線パターンのライン/スペース幅(以下、L/S)が20μm/20μm以下の微細な配線パターンを形成することができる。微細な配線パターンを形成可能とするため、銅層10の合計厚さ(D)は、13μm以下であることが好ましく、10μm以下であることが更に好ましい。後述する本件発明に係るプリント配線板の製造方法によれば、銅層10の合計厚さ(D)を10μm以下にすることが可能であり、より微細な配線パターンの形成が可能である。但し、本件発明に係るプリント配線板100において、ピッチ幅40μm、或いは、L/S=20μm/20μmを超える配線パターンを形成してもよいのは勿論である。以下、銅層10を構成する各層について説明する。
銅箔層11は、接着面の表面粗さ(Rzjis)が2μm以下であり、且つ、厚さが5μm以下の無粗化銅箔を用いて形成されたものである。この無粗化銅箔を絶縁層20上に積層する際は、表面粗さ(Rzjis)が2μm以下の平滑な接着面を絶縁層20上に積層する。このように、平滑な接着面を有する無粗化銅箔を絶縁層20に積層することにより、粗化処理部分を完全に溶解するためのオーバーエッチングを不要にすることができ、トップ幅の減少を防止することができる。また、5μm以下の無粗化銅箔を用いることにより、ハーフエッチング工程を不要にすることができる。一方、5μmを超える厚さの銅箔を用いると、ハーフエッチング工程により、銅箔層11の厚みを削減する必要が生じる。この場合、銅箔層の面内バラツキが大きくなり、回路形成精度に影響を与えるため好ましくない。
ここで、プライマ樹脂層の形成方法としては、プライマ樹脂フィルムを用意して、絶縁層20上にプライマ樹脂フィルムを介して無粗化銅箔を積層し、熱間プレス加工等を行うことにより、絶縁層20と銅箔層11との間にプライマ樹脂層を形成することができる。当該方法に代えて、プライマ樹脂組成物を絶縁層20の表面に塗布してプライマ樹脂層を形成し、プライマ樹脂層上に銅箔を積層して、熱間プレス加工等を行う方法を採用してもよい。
しかしながら、無粗化銅箔の接着面にこれらの層が予め設けられたプライマ樹脂層付無粗化銅箔を用いることがより好ましい。プライマ樹脂層が予め無粗化銅箔の接着面に設けられていることにより、上記積層体を形成する際にこれらの層を形成するための工程を省くことができる。このようなプライマ樹脂層付無粗化銅箔として、例えば、三井金属鉱業株式会社製の「MultiFoil(登録商標)G(略称:MFG)」、日立化成工業株式会社製の「PF−E」等を用いることができる。これらのプライマ樹脂層付無粗化銅箔は、5μm以下の厚さの無粗化銅箔の接着面にプライマ樹脂層が設けられており、無粗化銅箔の接着面と反対側の面にはキャリアが設けられている。従って、無粗化銅箔の取り扱い性も良好であるほか、形成する銅箔層11の層厚(D1)に応じて、適切な厚さの無粗化銅箔を選定することができる。
無電解銅めっき層12は、銅箔層11の表面及び上記ブラインド孔41の内壁面に、無電解めっき法により形成された銅めっき層1である。ブラインド孔41の内壁面に無電解銅めっき層12を形成することにより、ブラインド孔41を電解銅めっきにより充填することが可能になる。当該無電解銅めっき層12自体の層厚(D2)は特に規定しないが、上述した通り、上記銅箔層11の層厚(D1)と、当該無電解銅めっき層12の層厚(D2)とを合計したときの厚さ(D1+D2)が3μm以下になるように無電解銅めっき層12を形成することが好ましい。無電解銅めっき層12は、ブラインド孔41の内壁面に導通性を与える目的で設けられる層であるため、無電解銅めっき層の層厚(D2)は、電解めっきの下地層として十分な厚みがあれば足り、0.5μm程度の厚みがあれば十分である。
電解銅めっき層13は、絶縁層20上に設けられる銅層10の合計厚さ(D)が15μm以下となるように、無電解銅めっき層12上に形成された層である。また、当該電解銅めっき層13の形成とともに、ブラインド孔41の充填めっきが完了される。本件発明において、電解銅めっき層13自体の層厚(D3)は特に規定していない。銅箔層11の層厚(D1)と、無電解銅めっき層12の層厚(D2)とに基づいて、銅層10の合計厚さ(D)が15μm以下になるように電解銅めっき層13を形成することで、上述した通り、サブトラクティブ法によりL/S=20μm/20μm以下の微細な配線パターンを形成することができるためである。
フィルドビア40は、上述した通り、銅層10及び絶縁層20を貫通し、導体層30を構成する回路パターン31を底部とする非貫通孔であり、電解銅めっきにより、絶縁層20上に形成された電解銅めっき層13の表面と同位置程度まで充填されたものである。本件発明において、ブラインド孔41内の充填めっきは、絶縁層20上に設けられる銅層10の合計厚さが15μm以下となるように、前記無電解銅めっき層12の表面に電解銅めっき層13を形成すると共に完了されたものである。ブラインド孔41の孔径は、20μm〜120μm程度であることが好ましく、アスペクト比は、0.5〜1程度であることが好ましい。ブラインド孔41の孔径及びアスペクト比が上記範囲を逸脱すると、電解銅めっき層13を所定の厚さまで形成するまでの間に、電解銅めっき層の表面と同位置程度までブラインド孔41の充填を完了させにくくなる。その結果、絶縁層20上に形成する銅層10の合計厚さ(D)を厚くする必要性が生じる。
次に、絶縁層20について説明する。本件発明において、絶縁層20を形成する材料について、特に規定はない。エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シアネート樹脂、BT樹脂、熱硬化性PPE樹脂等の絶縁性樹脂を主成分とするフィルム状の接着シート等を用いることができる。また、上記絶縁性樹脂をガラスクロスやアラミド樹脂の繊維からなる不織布等に含浸させたプリプレグ等を用いてもよい。さらに絶縁性樹脂は、無機フィラーを含むものであってもよい。無機フィラーを含むことにより、絶縁層20に剛性を与え、部品実装性を高めると共に、レーザーの加工性が向上する。また、導電層30上に、絶縁層20と、銅箔層11とを積層する際に、上記無粗化銅箔の接着面に樹脂層が予め設けられた樹脂付無粗化銅箔を用いてもよい。さらに、当該絶縁性樹脂を主成分とするワニス等を用いて、導体層30上にワニスを塗布して、塗布膜を形成し、乾燥、熱処理等の工程を経て形成されたものであってもよい。
導体層30は、回路パターン31により構成された層であり、上述した通り、銅層10と層間接続される層である。例えば、回路パターン31が形成された、多層プリント配線板100の内層回路層が相当する。また、導体層30を構成する回路パターン31は、銅又は銅合金等の導電性材料を用いて形成されていればよく、その材料や層厚等について特に規定はない。なお、本件明細書においては、説明が複雑化することを防止するため、銅層10を構成する配線パターンと電気的に接続される部分を単に回路パターン31と称している。また、回路パターン31の形成方法や、回路パターン31のピッチ幅等についても、特に限定されるものではない。また、上述した通り、本件発明に係るプリント配線板100は、両面プリント配線板であってもよい。この場合、当該導体層30は、銅層10の他面側に形成された回路パターン31により構成された層に相当する。
次に、本件発明に係るプリント配線板の製造方法について説明する。本件発明に係るプリント配線板の製造方法は、積層体形成工程と、ブラインド孔形成工程と、無電解銅めっき工程と、パネルめっき工程と、エッチングレジスト形成工程と、エッチング工程とを備えている。当該各工程を経ることにより、上述した本件発明に係るプリント配線板100を製造することができる。以下、工程順に説明する。
本件発明に係る積層体形成工程は、導体層30と、絶縁層20と、接着面の表面粗さ(Rzjis)が2μm以下であり且つ厚さが5μm以下の無粗化銅箔を用いて形成された銅箔層11とを積層した積層体を形成する工程である。ここでは、まず、導体層30が多層プリント配線板の内層回路層である場合について説明する。
次に、ブラインド孔形成工程について説明する。ブラインド孔形成工程は、上記積層体形成工程において形成された積層体に対して、銅箔層11側から、導体層30を底部とするブラインド孔41を形成する工程である。ブラインド孔41は、レーザー加工により形成する。このとき、必要に応じて、レーザーによるブラインド孔41の形成を容易にするため、孔開け前に銅箔層11に黒化処理を施してもよい。例えば、上記積層体の銅箔層11側から、炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー等を照射することにより、銅箔層11及び絶縁層20を貫通し、導体層30に形成された回路パターン31を底部とするブラインド孔41を形成することができる。なお、次の無電解銅めっき工程に先立って、ブラインド孔41を形成した後、ブラインド孔41内に残留した樹脂スミアを除去するデスミア処理や、銅箔層11表面の酸化物を除去するソフトエッチング処理を行ってもよい。
無電解銅めっき工程は、絶縁層20上に積層された銅箔層11の表面及び上記ブラインド孔41の内壁面上に無電解銅めっき層12を形成する工程である。無電解銅めっき工程では、まず、前処理として、例えば、プリディップし、パラジウム(Pd)、すず(Sn)コロイド溶液からなるキャタリストで触媒(Pd−Sn)を銅箔層11の表面及びブラインド孔41の内壁面に付着させる。そして、アクセレータ液ですずを除去し、銅箔層11の表面及びブラインド孔41の内壁面に無電解銅めっきを行うためのパラジウムを核付けする。そして、ロシェル塩タイプの無電解銅めっき液、EDTAタイプの無電解銅めっき液等、公知の無電解銅めっき液を適宜調製し、銅箔層11の表面及びブラインド孔41の内壁面に無電解銅めっき層12を形成する。このときに析出させる無電解銅めっき層12の層厚(D2)は上述した通りである。当該無電解銅めっき工程により、ブラインド孔41の内壁面に導通性を与えることができ、次工程である電解銅めっき法によるブラインド孔41の充填めっきが可能になる。
パネルめっき工程は、絶縁層20上に設けられる銅層10の合計厚さ(D)が15μm以下となるように、無電解銅めっき層12の表面に電解銅めっき層13を形成すると共に、当該電解銅めっき層13の表面と同位置程度までブラインド孔41の充填めっきを完了する工程である。ここで、絶縁層20上に設けられる銅層10の合計厚さ(D)とは、上述した通り、絶縁層20上に設けられる銅箔層11の層厚(D1)と、この銅箔層11上に形成された無電解銅めっき層12の層厚(D2)と、この無電解銅めっき層12上に形成される電解銅めっき層13の層厚(D3)とを合計した銅層10の合計厚さ(D)を指す。従って、パネルめっき工程において、電解銅めっき層13の層厚(D3)が、D3≦15−(D1+D2)になるように電解銅めっきを無電解銅めっき層12上に析出させる。パネルめっき工程においては、電解銅めっき層13の層厚(D3)が、D3≦15−(D1+D2)になるように電解銅めっきを無電解銅めっき層12上に析出させると共に、ブラインド孔41の充填めっきを完了させる。
エッチングレジスト形成工程は、以上の様にして形成された銅層10の表面に厚さが15μm以下のエッチングレジスト層を形成する工程である。銅層10の表面に形成するエッチングレジスト層の厚さが15μmを超えると、銅層10の厚みが15μm以下であっても、L/S=20μm/20μm以下の微細な配線パターンをエッチング処理により形成するのが困難になる。解像度が悪くなり、エッチング液の液回りが悪くなるためである。また、配線パターンを良好なエッチングファクターで形成するためには、エッチングレジスト層の厚さは10μm以下であることがより好ましい。
エッチング工程では、上記銅層10に対してエッチング処理を施し、外層回路を成す配線パターンを形成する。このとき、銅層10を上述のように形成することにより、L/S=20μm/20μm以下の配線パターンを形成することが可能となる。但し、L/S=20μm/20μmを超える配線パターンの形成が可能であるのは勿論である。
11・・・銅箔層
12・・・無電解銅めっき層
13・・・電解銅めっき層
20・・・絶縁層
30・・・導体層
100・・・プリント配線板
Claims (7)
- 絶縁層を介して、接着面の表面粗さ(Rzjis)が2μm以下であり且つ厚さが5μm以下の無粗化銅箔を用いて形成された銅箔層と、導体層とを積層した構成を備える積層体を形成する積層体形成工程と、
当該積層体に対して、当該銅箔層と絶縁層とを貫通し、前記導体層を底部とするブラインド孔を形成するブラインド孔形成工程と、
当該銅箔層の表面及び当該ブラインド孔の内壁面上に無電解銅めっき層を形成する無電解銅めっき工程と、
絶縁層上に設けられる銅層の合計厚さが15μm以下になるように、前記無電解銅めっき層の表面に電解銅めっき層を形成すると共に、当該電解銅めっき層の表面と同位置程度までブラインド孔を充填するパネルめっき工程と、
当該銅層の表面に、厚さが15μm以下のエッチングレジスト層を形成するエッチングレジスト形成工程と、
エッチングレジスト層形成後の銅層をエッチングし、配線パターンを形成するエッチング工程と、
を備えることを特徴とするプリント配線板の製造方法。 - 前記無電解銅めっき工程において、前記無電解銅めっき後の前記無粗化銅箔層の層厚と前記無電解銅めっき層の層厚とを合計したときの厚さが3μm以下である請求項1に記載のプリント配線板の製造方法。
- 前記エッチング工程において形成する配線パターンがL/S=20μm/20μm以下である請求項1又は請求項2に記載のプリント配線板の製造方法。
- 前記積層体形成工程において、前記絶縁層を介して、前記無粗化銅箔と前記導体層とを積層する際に、前記無粗化銅箔の接着面に、前記絶縁層との接着性を確保するためのプライマ樹脂層を備えたプライマ樹脂層付無粗化銅箔を用いる請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法。
- 絶縁層を介して、銅層と、導体層とが、当該導体層を底部とするフィルドビアにより層間接続されたプリント配線板であって、
当該銅層は接着面の表面粗さ(Rzjis)が2μm以下であり且つ厚さが5μm以下の無粗化銅箔を用いて形成された銅箔層、無電解銅めっき層及び電解銅めっき層を順に積層した構成を備えるものであり、
前記電解銅めっき層は、パネルめっき法により、絶縁層上に設けられる銅層の合計厚さ(D)が15μm以下になるように、前記無電解銅めっき層の表面に形成されたものであり、
前記フィルドビアは、前記電解銅めっき層が形成されると共に、前記電解銅めっき層の表面と同位置程度まで電解銅めっきによる充填が完了したものであることを特徴とするプリント配線板。 - 前記銅層において、前記無粗化銅箔層の層厚と、前記無電解銅めっき層の層厚とを合計したときの厚さが3μm以下である請求項5に記載のプリント配線板。
- 前記銅層に形成された配線パターンは、L/S=20μm/20μm以下である請求項5又は請求項6に記載のプリント配線板。
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