JP2012044081A

JP2012044081A - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2012044081A
Application number: JP2010185803A
Authority: JP
Inventors: Koichi Osumi; 孝一大隅; Kazunori Hayashi; 和徳林; Tomoharu Tsuchida; 知治土田
Original assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Current assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2012-03-01
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: JP5565950B2; US8578601B2; US20120145665A1

Abstract

【課題】配線導体の幅および間隔が例えば３０μｍ以下の高密度配線を有する薄型の配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】上下面を有する絶縁層１にその上下面間を貫通する貫通孔２を設け、次に少なくとも貫通孔２内およびその周囲の上下面に貫通孔２を充填する第１のめっき導体４を被着させ、次に第１のめっき導体４をエッチングして上下面の第１のめっき導体４を除去するとともに、少なくとも貫通孔２の上下方向の中央部を充填するように第１のめっき導体４を残し、次に貫通孔２内の第１のめっき導体４よりも外側の部分を充填するとともに上下面で配線導体を形成する第２のめっき導体６をセミアディティブ法により形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板の製造方法に関するものである。

従来、薄型の配線基板として、薄い絶縁層に例えばテーパ状の複数の貫通孔を設け、これらの貫通孔内をめっき導体で充填するとともに絶縁層の上下面に同じめっき導体から成る配線導体を形成した配線基板が知られている。

しかしながら、このような配線基板では、貫通孔内を充填するめっき導体と絶縁層の上下面のめっき導体とが同じめっき導体から成るため、貫通孔内を十分に充填するだけのめっき導体を形成しようとすると絶縁層の上下面にも例えば厚みが４０μｍ程度の厚いめっき導体が形成されてしまう。このように絶縁層の上下面に形成されるめっき導体の厚みが４０μｍ程度と厚いと、これのめっき導体層により形成される配線導体の幅および間隔としては、めっき導体の厚み及びアンカー深さを考慮すると配線導体幅は、５０μｍ程度、配線導体同士の間隔においては、６０μｍ程度が限界となり、それ以上に細い幅および狭い間隔の配線導体を形成することは困難である。したがって、このような従来の配線基板においては、例えば配線導体の幅および間隔が３０μｍ以下の高密度配線を有する薄型の配線基板を得ることはできなかった。

特開２００２−４３７５２号公報

本発明は、貫通孔が設けられた薄い絶縁層の貫通孔内をめっき導体で充填するとともに絶縁層の上下面にめっき導体から成る配線導体を備えた配線基板において、配線導体の幅および間隔が例えば３０μｍ以下の高密度配線を有する薄型の配線基板の製造方法を提供することを課題とするものである。

本発明の製造方法は、上下面を有する絶縁層に前記上下面間を貫通する貫通孔を設ける工程と、少なくとも前記貫通孔内およびその周囲の前記上下面に前記貫通孔を充填する第１のめっき導体を形成する工程と、前記第１のめっき導体をエッチングして前記上下面の前記第１のめっき導体を除去するとともに、少なくとも前記貫通孔の上下方向の中央部を充填するように前記第１のめっき導体を残す工程と、前記貫通孔内の前記第１のめっき導体よりも外側の部分を充填するとともに前記上下面で配線導体を形成する第２のめっき導体をセミアディティブ法により形成する工程とを行なう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によれば、貫通孔を有する絶縁層の貫通孔内および上下面に貫通孔内を充填する第１のめっき導体を形成した後、貫通孔内の上下方向の中央部に貫通孔を充填する第１のめっき導体が残るように上下面の第１のめっき導体をエッチング除去し、しかる後、貫通孔内の第１のめっき導体よりも外側の部分を充填するとともに絶縁層の上下面で配線導体を形成する第２のめっき導体をセミアディティブ法により形成することから、第２のめっき導体は、貫通孔の上下両端部のみを充填する厚みに被着させればよいので、絶縁層の上下面での厚みを例えば２０μｍ以下の薄いものとすることができ、しかもセミアディティブ法により形成することで幅および間隔が３０μｍ以下の微細な配線導体を高密度で形成することができ、それにより高密度配線で薄型の配線基板を製造可能となる。

図１（ａ）〜（ｈ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。図２（ａ）〜（ｈ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の別の例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。図３（ａ）〜（ｈ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の更に別の例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。

次に、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を添付の図１（ａ）〜（ｈ）を基に説明する。なお、図１（ａ）〜（ｈ）は、配線基板となる領域の一部のみを示しており、実際には大型の基板中に配線基板となる領域が縦横の並びに多数配列されてその周りに捨て代領域を有する多数個取り基板の形態で製造される。

まず、図１（ａ）に示すように、上面および下面を有する絶縁層１の上面から下面にかけて貫通孔２を形成する。絶縁層１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。絶縁層１の厚みは１５０〜２５０μｍ程度である。このような絶縁層１は、ガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させたプリプレグの両面に厚みが２〜１８μｍ程度の金属箔を被着させたものを熱硬化させた後、両面の金属箔をエッチング除去することにより得られる。このとき、金属箔の絶縁層１側の面に微細な凹凸を設けておくと、絶縁層１の露出面にも微細な凹凸を形成することができ、それにより絶縁層１の上下面にめっき導体を極めて強固に被着させることができる。なお、捨て代領域の金属箔はエッチングせずに残しておく。捨て代領域に残した金属箔は、後述する第１のめっき導体４や第２のめっき導体６を形成する際にめっき装置と接続するための電極として利用できる。

貫通孔２は、レーザ加工により形成される。レーザ加工では、貫通孔２におけるレーザの入射側の開口径が出射側の開口径よりも大きくなる。貫通孔２の開口径は、レーザの入射側で８０〜１００μｍ程度、出射側で３０〜６０μｍ程度である。したがって、貫通孔２はテーパ形状となる。貫通孔２がこのようにテーパ形状であると、貫通孔２の内部をめっき導体で良好に充填することが容易となる。なお、貫通孔２を形成した後には、デスミア処理をすることが好ましい。

次に、絶縁層１の上下面および貫通孔２内壁に厚みが０．１〜１μｍ程度の薄い無電解めっき層（不図示）を被着させた後、図１（ｂ）に示すように、貫通孔２およびその周辺を露出させる開口部を有するめっきレジスト３を絶縁層１の上下面に形成する。無電解めっき層は、後述する第１のめっき導体４の下地金属として機能し、例えば、無電解銅めっき層が好適に用いられる。

次に、図１（ｃ）に示すように、めっきレジスト３から露出する貫通孔２内およびその周囲の絶縁層１の上下面に電解めっき法により第１のめっき導体４を析出させて貫通孔２の内部を第１のめっき導体４で完全に充填する。このとき、貫通孔２およびその周辺上にも第１のめっき導体４が例えば４０μｍ程度の厚みに形成される。なお、第１のめっき導体４としては、電解銅めっきが好適に用いられる。

次に、図１（ｄ）に示すように、めっきレジスト３の開口部内に露出した第１のめっき導体４をエッチングして絶縁層１の上下面の第１めっき導体４を除去するとともに、少なくとも貫通孔２の上下方向の中央部を充填するように第１のめっき導体４を残す。このとき、貫通孔２内に残った第１のめっき導体４が絶縁層１の上下面からそれぞれ５〜４０μｍ凹む程度までエッチングする。貫通孔２内に残った第１のめっき導体４が絶縁層１の上下面から５μｍより浅く凹むようにエッチングした場合、絶縁層１の上下面に第１のめっき導体４が部分的に残留して微細な配線導体の形成を妨げる危険性が大きくなり、逆に４０μｍよりも深く凹むようにエッチングすると、後述する第２のめっき導体６を形成する際にその凹みを完全に充填するために絶縁層１の上下面に析出する第２のめっき導体６の厚みが２０μｍを超える厚いものとなって、微細な配線導体を形成することが困難となる。

次に、図１（ｅ）に示すように、絶縁層１の上下面からめっきレジスト３を除去するとともに、少なくとも第１のめっき導体４が除去された表面に、厚みが０．１〜１μｍ程度の薄い無電解めっき層（不図示）を被着させる。この無電解めっき層は、前述した無電解めっき層と共に後述する第２のめっき導体６の下地金属として機能し、例えば、無電解銅めっき層が好適に用いられる。

次に、図１（ｆ）に示すように、絶縁層１の上下面に配線導体のパターンに対応する開口パターンを有するめっきレジスト５を形成する。めっきレジスト５の開口パターンは、幅および間隔が３０μｍ以下のパターンを含んでいる。

次に、図１（ｇ）に示すように、めっきレジスト５の開口パターンから露出する絶縁層１および第１のめっき導体４の表面に、電解めっき法により第２のめっき導体６を析出させる。この第２のめっき導体６は、貫通孔２の第１のめっき導体４よりも外側の部分を充填するとともに絶縁層１の上下面で１０〜２０μｍ程度の厚みとなるように形成する。この場合、貫通孔２の厚み方向の中央部は既に第１のめっき導体４により充填されているので、第２のめっき導体６は、貫通孔２の上下端部のみを充填する厚みに被着させればよいので、絶縁層１の上下面に厚みが１０〜２０μｍの薄い第２のめっき導体６を形成することができる。なお、第２のめっき導体６としては、電解銅めっきが好適に用いられる。

最後に、図１（ｈ）に示すように、絶縁層１の上下面からめっきレジスト５を除去するとともに第２のめっき導体６から露出する無電解めっき層（不図示）をエッチング除去する。これによって、貫通孔２内が第１のめっき導体４および第２のめっき導体６で充填されているとともに絶縁層１の上下面に第２のめっき導体６から成る配線導体が形成された配線基板が完成する。この第２のめっき導体６から成る配線導体の形成方法は、セミアディティブ法と呼ばれるものであり、下地金属である無電解めっき層の上に、配線導体に対応したパターンの第２のめっき導体６を選択的に析出させた後、第２のめっき導体６から露出する下地の無電解めっき層をエッチング除去することにより配線導体を形成するので、配線導体を形成する第２のめっき導体６が大きくエッチングされることがない。したがって、セミアディティブ法によれば、微細な幅および間隔の配線導体であっても形成可能である。本例の場合、絶縁層１上下面の第２のめっき導体６は厚みが２０μｍ以下の薄いものであるとともに、第２のめっき導体６から成る配線導体がセミアディティブ法により形成されることから、幅および間隔が３０μｍ以下の微細な配線導体を高密度で形成することができ、それにより高密度配線で薄型の配線基板が製造可能である。

次に、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の別の例を添付の図２（ａ）〜（ｈ）を基に説明する。なお、図２（ａ）〜（ｈ）は、図１（ａ）〜（ｈ）の場合と同様に配線基板となる領域の一部のみを示しており、実際には大型の基板中に配線基板となる領域が縦横の並びに多数配列されてその周りに捨て代領域を有する多数個取り基板の形態で製造される。なお、この例において、上述した一例と同様の箇所には同様の符号を付し、煩雑を避けるためにその詳細な説明は省略する。

まず、図２（ａ）に示すように、上面および下面を有する絶縁層１の上面から下面にかけて貫通孔２を形成する。絶縁層１は、厚みが１５０〜２５０μｍ程度のコア層１ａの上下面に厚みが４〜７μｍのプライマー樹脂層１ｂが被着されている。コア層１ａは、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。プライマー樹脂層１ｂは、粗化液により微細な粗化が可能なエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。この例では、このようなプライマー樹脂層１ｂを備えることにより、このプライマー樹脂層１ｂの表面を化学的に微細に粗化し、その上に幅および間隔が例えば２０μｍ以下、更には１５μｍ以下の極めて微細な配線導体を高密度で形成することが可能となる。

このようなプライマー樹脂層１ｂを上下面に有する絶縁層１は、ガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させたコア層１ａ用のプリプレグの両面に、片面に厚みが２〜１８μｍ程度の金属箔が被着された金属箔付の未硬化のプライマー樹脂層１ｂを金属箔が外側となるようにして積層したものを熱硬化させた後、両面の金属箔をエッチング除去することにより得られる。このとき、金属箔のプライマー樹脂層１ｂ側の面を平滑な面としておくと、プライマー樹脂層１ｂの表面を平滑な面とすることができる。そして、その平滑な面を化学的に粗化することによりプライマー樹脂層１ｂの表面に極めて微細な粗化面を形成することができ、その粗化面にめっき導体を極めて微細なパターンで強固に被着させることができる。なお、貫通孔２は、上述の一例と同様にレーザ加工により形成される。

次に、プライマー樹脂層１ｂの表面を例えば、過マンガン酸カリウムを含むデスミア液で処理することにより算術平均粗さＲａで２００〜６００nｍ程度の極めて微細な粗化面となるように粗化した後、絶縁層１の上下面および貫通孔２内壁に厚みが０．１〜１μｍ程度の薄い無電解めっき層（不図示）を被着させ、しかる後、図２（ｂ）に示すように、貫通孔２およびその周辺を露出させる開口部を有するめっきレジスト３を絶縁層１の上下面に形成する。

次に、図２（ｃ）に示すように、めっきレジスト３から露出する貫通孔２内およびその周囲の絶縁層１の上下面に電解めっき法により第１のめっき導体４を析出させて貫通孔２の内部を第１のめっき導体４で完全に充填する。

次に、図２（ｄ）に示すように、めっきレジスト３の開口部内に露出した第１のめっき導体４をエッチングして絶縁層１の上下面の第１めっき導体４を除去するとともに、少なくとも貫通孔２の上下方向の中央部を充填するように第１のめっき導体４を残す。

次に、図２（ｅ）に示すように、絶縁層１の上下面からめっきレジスト３を除去するとともに、少なくとも第１のめっき導体４が除去された表面に、厚みが０．１〜１μｍ程度の薄い無電解めっき層（不図示）を被着させる。

次に、図２（ｆ）に示すように、絶縁層１の上下面に配線導体のパターンに対応する開口パターンを有するめっきレジスト５を形成する。

次に、図２（ｇ）に示すように、めっきレジスト５の開口パターンから露出する絶縁層１および第１のめっき導体４の表面に、電解めっき法により第２のめっき導体６を析出させる。この第２のめっき導体６は、貫通孔２の第１のめっき導体４よりも外側の部分を充填するとともに絶縁層１の上下面で１０〜２０μｍ程度の厚みとなるように形成する。この場合、貫通孔２の厚み方向の中央部は既に第１のめっき導体４により充填されているので、第２のめっき導体６は、貫通孔２の上下端部のみを充填する厚みに被着させればよいので、絶縁層１の上下面に厚みが１０〜２０μｍの薄い第２のめっき導体６を形成することができる。

最後に、図２（ｈ）に示すように、絶縁層１の上下面からめっきレジスト５を除去するとともに第２のめっき導体６から露出する無電解めっき層（不図示）をエッチング除去する。これによって、貫通孔２内が第１のめっき導体４および第２のめっき導体６で充填されているとともに絶縁層１の上下面のプライマー樹脂層１ｂ上に第２のめっき導体６から成る配線導体が形成された配線基板が完成する。この例においても、絶縁層１上下面に形成された第２のめっき導体６は厚みが２０μｍ以下の薄いものであるとともに、第２のめっき導体６から成る配線導体がセミアディティブ法により形成されることから、幅および間隔が２０μｍ以下の微細な配線導体を高密度で形成することができ、それにより高密度配線で薄型の配線基板を製造可能である。さらに、本例においては、プライマー樹脂層１ｂの表面を算術平均粗さＲａで２００〜６００nｍ程度の極めて微細な粗化面とすることにより、その粗化面における微細な窪み内に入り込んだ無電解めっき層をエッチング除去するのに長時間を要しないので、その分、更に微細なパターンの配線導体を更に微細な間隔で形成することができ、例えば幅が１２μｍで間隔が１３μｍ程度の極めて微細な配線導体を高密度で有する薄型の配線基板を提供することが可能となる。

次に、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の更に別の例を添付の図３（ａ）〜（ｈ）を基に説明する。なお、図３（ａ）〜（ｈ）は、図１（ａ）〜（ｈ）および図２（ａ）〜（ｈ）の場合と同様に配線基板となる領域の一部のみを示しており、実際には大型の基板中に配線基板となる領域が縦横の並びに多数配列されてその周りに捨て代領域を有する多数個取り基板の形態で製造される。なお、この例において、上述した一例および別の例と同様の箇所には同様の符号を付し、煩雑を避けるためにその詳細な説明は省略する。

まず、図３（ａ）に示すように、上面および下面に金属箔７が被着された絶縁層１の上面から下面にかけて貫通孔２を形成する。なお、金属箔７には、貫通孔２およびその周囲の絶縁層１の上下面を露出させる開口部をエッチングにより予め形成しておく。絶縁層１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。絶縁層１の厚みは４０〜２５０μｍ程度である。金属箔７は、例えば銅箔から成り、２〜８μｍ程度の厚みである。このような金属箔７付きの絶縁層１は、ガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させたプリプレグの両面に厚みが２〜８μｍ程度の金属箔を被着させたものを熱硬化させた後、金属箔を部分的にエッチングすることにより得られる。なお、貫通孔２は、上述の一例および別の例と同様にレーザ加工により形成される。

次に、絶縁層１の露出する上下面および貫通孔２内壁ならびに金属箔７の表面に厚みが０．１〜１μｍ程度の薄い無電解めっき層（不図示）を被着させた後、図３（ｂ）に示すように、貫通孔２およびその周辺を露出させる開口部を有するめっきレジスト３を上下の金属箔７上に形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、めっきレジスト３から露出する貫通孔２内およびその周囲の絶縁層１の上下面に電解めっき法により第１のめっき導体４を析出させて貫通孔２の内部を第１のめっき導体４で完全に充填する。

次に、図３（ｄ）に示すように、めっきレジスト３の開口部内に露出した第１のめっき導体４をエッチングして絶縁層１の上下面の第１めっき導体４を除去するとともに、少なくとも貫通孔２の上下方向の中央部を充填するように第１のめっき導体４を残す。

次に、図３（ｅ）に示すように、金属箔７上からめっきレジスト３を除去するとともに、少なくとも第１のめっき導体４が除去された表面に、厚みが０．１〜１μｍ程度の薄い無電解めっき層（不図示）を被着させる。

次に、図３（ｆ）に示すように、上下の金属箔７上に配線導体のパターンに対応する開口パターンを有するめっきレジスト５を形成する。

次に、図３（ｇ）に示すように、めっきレジスト５の開口パターンから露出する絶縁層１および第１のめっき導体４ならびに金属箔７の表面に、電解めっき法により第２のめっき導体６を析出させる。この第２のめっき導体６は、貫通孔２の第１のめっき導体４よりも外側の部分を充填するとともに絶縁層１の上下面および金属箔７上で１０〜２０μｍ程度の厚みとなるように形成する。この場合、貫通孔２の厚み方向の中央部は既に第１のめっき導体４により充填されているので、第２のめっき導体６は、貫通孔２の上下端部のみを充填する厚みに被着させればよいので、絶縁層１の上下面および金属箔７上に厚みが１０〜２０μｍの薄い第２のめっき導体６を形成することができる。

最後に、図３（ｈ）に示すように、金属箔７上からめっきレジスト５を除去するとともに第２のめっき導体６から露出する無電解めっき層（不図示）および金属箔７をエッチング除去する。これによって、貫通孔２内が第１のめっき導体４および第２のめっき導体６で充填されているとともに絶縁層１の上下面に金属箔７を下地とした第２のめっき導体６から成る配線導体が形成された配線基板が完成する。この例においても、絶縁層１上下面に形成された第２のめっき導体６は厚みが２０μｍ以下の薄いものであるとともに、第２のめっき導体６から成る配線導体がセミアディティブ法により形成されることから、幅および間隔が３０μｍ以下の微細な配線導体を高密度で形成することができ、それにより高密度配線で薄型の配線基板を製造可能である。さらに、本例においては、第２のめっき導体６から成る配線導体の下地金属として絶縁層１の上下面に被着された金属箔７を用いることから、第２のめっき導体６から成る配線導体を絶縁基板１の上下面に金属箔７を介して極めて強固に接合させることができる。

なお、本発明は、上述した実施形態の例に限定されるものではなく、種々の変更は可能である。例えば、上述の実施形態の一例および別の例では、貫通孔２およびその周囲を露出させるめっきレジスト３を形成した後、めっきレジスト３から露出する貫通孔２内およびその周囲の絶縁層１の上下面に第１のめっき導体４を析出させて貫通孔２の内部を第１のめっき導体４で完全に充填させたが、絶縁層１に貫通孔２を設けた後、めっきレジスト層３を設けることなく、そのままの状態で貫通孔２内および絶縁層１の上下面の全面に第１のめっき導体４を析出させて貫通孔２の内部を第１のめっき導体４で完全に充填させてもよい。また、例えば、上述の実施形態の更に別の例では、金属箔７に貫通孔２およびその周囲の絶縁層１の上下面を露出させる開口部をエッチングにより予め形成した後にレーザ加工により貫通孔を形成したが、金属箔７に開口部を設けずに金属箔７上からレーザを直接照射し、銅箔および絶縁層１に貫通孔２を形成してもよい。

１絶縁層
１ｂプライマー樹脂層
２貫通孔
４第１のめっき導体
６第２のめっき導体
７金属箔

Claims

上下面を有する絶縁層に前記上下面間を貫通する貫通孔を設ける工程と、少なくとも前記貫通孔内およびその周囲の前記上下面に前記貫通孔を充填する第１のめっき導体を形成する工程と、前記第１のめっき導体をエッチングして前記上下面の前記第１のめっき導体を除去するとともに、少なくとも前記貫通孔の上下方向の中央部を充填するように前記第１のめっき導体を残す工程と、前記貫通孔内の前記第１のめっき導体よりも外側の部分を充填するとともに前記上下面で配線導体を形成する第２のめっき導体をセミアディティブ法により形成する工程とを行なうことを特徴とする配線基板の製造方法。
前記絶縁層は、前記上下面がプライマー樹脂層から成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。
前記絶縁層は、前記貫通孔およびその周囲を除く上下面に、前記第２のめっき導体の下地金属として金属箔が被着され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。