JP2012109430A - 配線基板の製造方法および電子部品実装構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の製造方法において、信頼性よく低コストで製造できる方法を提供する。
【解決手段】非粘着性基板の外周の一部を含むように形成され、非粘着性基板の厚さが他の部分よりも小さい領域からなるプリプレグ形成領域の片面若しくは両面に、プリプレグを配置し、全体として厚さが均一になるように第１の仮基板を形成する工程と、金属箔を積層する工程と、プリプレグを硬化し、金属箔と第１の仮基板を接着して第２の仮基板を得る工程と、金属箔上に、少なくとも絶縁層と配線パターンの組を交互に積層した１組以上の配線層を形成して第３の仮基板を得る工程と、プリプレグ形成領域を含む領域を切断除去することにより、非粘着性基板から金属箔の上に配線層が形成された配線基板を分離する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【選択図】図６

Description

本発明は配線基板の製造方法および電子部品実装構造体の製造方法に係り、さらに詳しくは、電子部品の実装基板に適用できる配線基板およびその配線基板に電子部品を実装する為の電子部品実装構造体の製造方法に関する。

従来、電子部品が実装される配線基板として、仮基板の上に剥離できる状態で所要の配線層を形成した後に、配線層を仮基板から分離して配線基板を得る方法がある。特許文献１には、樹脂基板の上に銅箔をその周縁側のみを接着層で接着して形成し、その上にビルドアップ配線層を形成した後に、配線基盤の接着層の内側部分を切断することにより、銅箔およびビルドアップ配線層を樹脂基板から分離して配線基板を得る方法が記載されている。

また、特許文献２には、プリプレグ上の配線形成領域に下地層が配置され、前記下地層の大きさより大きな金属箔が前記配線形成領域の外周部に接するように、前記下地層を介して前記金属箔を前記プリプレグ上に配置し、過熱・加圧によってプリプレグを硬化させることにより、仮基板を得て、その上にビルドアップ配線層を形成した後に、前記下地層の周縁部分を切断することにより、銅箔およびビルドアップ配線層を樹脂基板から分離して配線基板を得る方法が記載されている。

特開２００５−２３６２４４号広報 特開２００７−１５８１７４号広報

しかしながら、上記した特許文献では、廃棄するプリプレグの量が多くなり、コスト等の面において無駄が増えるといった問題があった。また、従来の方法では、プリプレグを基板に形成した際に、その形状が崩れることにより配線を形成する領域の内側にプリプレグが入ってしまい、前記下地層の周縁部分を切断した後にも、金属箔と配線層がくっついた状態になってしまうという問題があった。

本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、仮基板の上に剥離できる状態で所要の配線層を形成した後に、配線層を仮基板から分離して配線基板を得る製造方法において、なんら不具合が発生することなく、プリプレグの破棄量を軽減し、低コストで製造できる配線基板の製造方法およびその配線基板に電子部品を容易に実装する為の電子部品実装構造体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為、本発明の請求項１の発明は配線基板の製造方法に係り、少なくとも非粘着性基板の外周の一部を含むように形成され、前記非粘着性基板の厚さが他の部分よりも小さい領域からなるプリプレグ形成領域の片面若しくは両面に、プリプレグを配置し、全体として厚さが均一になるように第１の仮基板を形成する工程と、前記第１の仮基板表面に金属箔を積層する工程と、前記プリプレグを硬化し、前記金属箔と前記第１の仮基板を接着して第２の仮基板を得る工程と、前記第２の仮基板の片面若しくは両面上に形成された前記金属箔上に、少なくとも絶縁層と配線パターンの組を交互に積層した１組以上の配線層を形成して第３の仮基板を得る工程と、前記第３の仮基板のうち少なくとも前記プリプレグ形成領域を含む領域を切断除去することにより、前記非粘着性基板から前記金属箔の上に前記配線層が形成された配線基板を分離する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法である。
また、本発明の請求項２の発明は、前記配線部材を得る工程の後に、前記金属箔を除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法である。
また、本発明の請求項３の発明は、前記第２の仮基板を得る工程が、前記非粘着性基板の前記プリプレグ形成領域内に設けられたスリットを介して、プリプレグにより接着することを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法である。
また、本発明の請求項４の発明は前記配線層を形成する配線形成領域は、前記非粘着性基板の両面側において少なくとも１つずつ区画されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法である。
また、本発明の請求項５の発明は、前記プリプレグは、ガラス織布もしくは不織布に樹脂を含侵させたものからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法である。
また、本発明の請求項６の発明は、前記非粘着性基板は、フッ素樹脂板、フッ素樹脂加工された樹脂板及び金属板からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法である。
そして、本発明の請求項７の発明は、前記第３の仮基板を得る工程と、前記非粘着性基板から前記金属箔の上に前記配線層が形成された配線基板を分離する工程との間に、前記配線層の最上の配線層に電気的に接続される電子部品を実装する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子部品実装構造体の製造方法である。
そして、本発明の請求項８の発明は、前記非粘着性基板から前記金属箔の上に前記配線層が形成された配線基板を分離する工程と、前記金属箔を除去する工程との間に、前記配線層の最上の配線層に電子部品を電気的に接続して実装する工程を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の電子部品実装構造体の製造方法である。

本発明では、まず、配線層が後に積層される配線形成領域Ａと配線形成領域に対し高さが低く（非粘着性基板の厚さが小さく）形成されたプリプレグ形成領域を有する外周からなる非粘着性基板を用意し、この非粘着性基板のプリプレグ形成領域にプリプレグが配置され（第１の仮基板）、非粘着性基板より大きさが一回り大きな金属箔が前記外周に接するように、非粘着性基板及びプリプレグ形成領域上に配置され、積層される。この際、プリプレグ形成領域は凹状や傾斜型など様々な形を有するが、プリプレグを型崩れすることなく非粘着性基板と接着することが可能なように、凹状にすることがより好ましい。

その後に、非粘着性基板、プリプレグ及び金属箔を加熱・加圧することにより、プリプレグを溶融・硬化させて非粘着性基板に固定し、プリプレグの硬化に伴ってプリプレグに金属箔がそれぞれ接着される（第２の仮基板）。このとき、プリプレグがなく非粘着性基板と金属箔が重なる領域では、両者が単に接触した状態となっている。

次いで、金属箔の上に所要の配線層を形成する。さらに、非粘着性基板、プリプレグ及び金属箔よりなる第２の仮基板上に、配線層が形成された構造体のプリプレグ上の部分を切断する。勿論のことであるが、このときプリプレグ上の切断される部分には配線形成は行われておらず不要な部分のみが切り取られる。これにより、非粘着性基板の配線形成領域と金属箔とが重なる領域が得られ、非粘着性基板と金属箔を容易に分離することができる。

このようにして、金属箔の上に少なくとも絶縁層と配線パターンを一組以上積層した配線層が形成された配線部材が得られる。本発明では、非粘着性基板外周に形成されたプリプレグ形成領域の接着機能をもつプリプレグを硬化させることで仮基板上の金属箔の外周が接着された構造を容易に形成することができる。また、なんら不具合が発生することなく、プリプレグの破棄量を軽減し、低コストで製造できる配線基板の製造方法およびその配線基板に電子部品を容易に実装する為の電子部品実装構造体の製造方法を提供することができる。

以上説明したように、本発明では、なんら不具合が発生することなく、プリプレグの破棄量を軽減し、プリプレグを基板に形成した際に、その形状が崩れにより配線を形成する領域の内側に入ってしまい、下地層の周縁部分（外周部分）を切断した後にも、金属箔と配線層がくっついた状態になってしまうという問題を発生することなくコア基板をもたない配線基板及び電子部品実装構造体を低コストで製造することができる。

図１（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その１）である 図２（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その２）である 図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その３）である 図４（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その４）である 図５（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その５）である 図６（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その６）である

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
（実施の形態）
図１〜図４は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を順に示す断面図である。
図１（ａ）に示すように、まず、フッ素樹脂板、フッ素樹脂加工した樹脂版及び金属板等、非粘着性基板１０ａを用意する。非粘着性基板１０ａを使用することで、後述するプリプレグを容易に分離することができる。非粘着性基板１０ａの両面側には、配線形成領域Ａとその外側の外周部Ｂ及びプリプレグ形成領域がそれぞれ画定されている。配線形成領域Ａは、非粘着性基板１０ａの両面側において一つずつ区画されてもよいし、複数で区画されていてもよい。外周部Ｂ内に形成されたプリプレグ形成領域は配線形成領域Ａに対して段差が設けられており、その高さは後述するプリプレグの厚みと同様とする。そして、プリプレグ形成領域Ａにプリプレグが形成される（第１の仮基板）。

その後に、図１（ｂ）に示すように、ガラスクロス（織布）、ガラス不織布又はアラミド繊維などにエポキシ樹脂などの樹脂を含侵させて構成されるプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）１２ａを用意する。プリプレグ１２ａはＢ−ステージ（半硬化状態）のものが使用される。プリプレグ１２ａは非粘着性基板１０ａの外周部Ｂを覆う形状にカットされており、前述した段差にはめ込む形で、外周部Ｂに配置する。また、図１（ｂ）では、額縁状のプリプレグを配置した図が記載されているが、例えば外周部の４つ辺ごとにプリプレグを分割し配置してもかまわない。一般的な配線基板に使用されているプリプレグを使用することで外周部Ｂの製造工程に耐えうる剛性が得られる。また、後述する切断時に一般的な配線基板で使用されている外形加工装置を流用することができる。

その後に、図２（ａ）に示すように、厚みが１２〜３５μｍの銅箔１２ｃ（金属箔）を用意する。
銅箔１２ｃは、１０ａの配線形成領域Ａ及び外周部Ｂ（即ち、ここではプリプレグ形成領域）を覆う大きさである。そして、非粘着性基板１０ａの上側に下から順にプリプレグ１２ａと銅箔１２ｃをそれぞれ配置する。また、非粘着性基板１０ａの下側に上から順にプリプレグ１２ａと銅箔１２ｃをそれぞれ配置する。プリプレグ１２ａは非粘着性基板１０ａ上の外周部Ｂ内のプリプレグ形成領域に対応して配置され、銅箔１２ｃは非粘着性基板１０ａの配線形成領域Ａ上に重なると共に、その周縁部がプリプレグ１２ａに接した状態で配置される。そして、非粘着性基板１０ａ、プリプレグ１２ａ及び銅箔１２ｃを両面側から真空雰囲気で１８０〜２２０℃の温度で加熱・加圧する。これにより、図２（ｂ）に示すように、２枚のプリプレグ１２ａが溶融し非粘着性基板１０ａに設けられたスリット１２ｂに樹脂成分が流れ込み、硬化することで、非粘着性基板１０ａに固定されると共に、プリプレグ１２ａの硬化に伴ってプリプレグ１２ａに銅箔１２ｃがそれぞれ接着される。非粘着性基板１０ａの配線形成領域と銅箔１２ｃとが重なる領域では、両者が単に接触した状態となっており、後述するようにその領域では非粘着性基板１０ａと銅箔１２ｃとを容易に分離できるようになっている。

このように、本実施形態では、非粘着性基板１０ａ上にプリプレグ１２ａ及び銅箔１２ｃを配置して加熱・加圧することにより、非粘着性基板１０ａ上に銅箔１２ｃが接着された第２の仮基板１０を得ることができる。

次いで、図３（ａ）に示すように、仮基板１０の両面側に、所要部に開口部１６ｘが設けられためっきレジスト膜１６を形成する。さらに、銅箔１２ｃをめっき給電層に利用する電解めっきにより、めっきレジスト膜１６の開口部１６ｘに銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はすず（Ｓｎ）などからなる第１配線層１８を形成する。その後に、図３（ｂ）に示すように、めっきレジスト膜１６が除去される。第１配線層１８は後に説明するように内部接続パッドＣ１として機能する。

続いて、図３（ｃ）に示すように、仮基板１０の両面側に第１配線層１８及び銅箔１２ｃを被覆する第１絶縁層２０をそれぞれ形成する。第１絶縁層２０の材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが使用される。第１絶縁層２０の形成方法の一例としては、仮基板１０の両面側に樹脂フィルムをそれぞれラミネートした後に、樹脂フィルムをプレス（押圧）しながら９０〜１５０℃の温度で熱処理して硬化させることにより第１絶縁層２０を得る。

次いで、同じく図３（ｃ）に示すように、仮基板１０の両面側の第１配線層１８が露出するように第１絶縁層２０をレーザなどで加工して第１ビアホール２０ｘをそれぞれ形成する。

なお、第１絶縁層２０は、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィによりパターニングして形成してもよいし、あるいは、スクリーン印刷により開口部が設けられた樹脂膜をパターニングしてもよい。

続いて、図４（ａ）に示すように、仮基板１０の両面側に、第１ビアホール２０ｘを介して第１配線層１８に接続される銅（Ｃｕ）などからなる第２配線層１８ａを第１絶縁層２０上にそれぞれ形成する。第２配線層１８ａは、例えばセミアディティブ法により形成される。詳しく説明すると、まず、無電解めっき又はスパッタ法により、第１ビアホール２０ｘ内及び第１絶縁層２０の上にＣｕシード層（不図示）を形成した後に、第２配線層１８ａに対応する開口部を備えたレジスト膜（不図示）を形成する。次いで、Ｃｕシード層をめっき給電層に利用した電解めっきにより、レジスト膜の開口部にＣｕ層パターン（不図示）を形成する。続いて、レジスト膜を除去した後に、Ｃｕ層パターンをマスクにしてＣｕシード層をエッチングすることにより、第２配線層１８ａを得る。
第２配線層１８ａの形成方法としては、上記したセミアディティブ法の他にサブトラクティブ法などの各種の配線形成方法を採用できる。

次いで、図４（ｂ）に示すように、同様な工程を繰り返すことにより、仮基板１０の両面側に、第２配線層１８ａを被覆する第２絶縁層２０ａをそれぞれ形成した後に、第２配線層１８ａ上の第２絶縁層２０ａの部分に第２ビアホール２０ｙをそれぞれ形成する。さらに、第２ビアホール２０ｙを介して第２配線層１８ａに接続される第３配線層１８ｂを仮基板１０の両面側の第２絶縁層２０ａ上にそれぞれ形成する。

続いて、図５（ａ）に示すように、仮基板１０の両面側に、第３配線層１８ｂ上に開口部２２ｘが設けられたソルダレジスト膜２２をそれぞれ形成する。これにより、ソルダレジスト膜２２の開口部２２ｘ内に露出する第３配線層１８ｂの部分が外部接続パッドＣ２となる。なお、必要に応じてソルダレジスト膜２２の開口部２２ｘ内の第３配線層１８ｂにＮｉ／Ａｕめっき層などのコンタクト層を形成してもよい。

このようにして、第２の仮基板１０上に所要の配線層が形成される（第３の仮基板）。上記した例では、３層の配線層（第１〜第３配線層１８〜１８ｂ）を形成したが、ｎ層（ｎは１以上の整数）の配線層を形成してもよい。また、仮基板１０の片面のみに配線層を形成してもよい。

次いで、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）の構造体のスリット１２ｂに対応する部分を切断することにより、図６（ａ）に示すように、非粘着性基板１０ａと銅箔１２ｂとが単に接触する配線形成領域Ａが得られ、銅箔１２ｃと非粘着性基板１０ａとを容易に分離することができる。このようにして、銅箔１２ｃ及びその上に形成された配線層を非粘着性基板１０ａから分離することができる。これによって、仮基板１０の両面側から銅箔１２ｃとその上に形成された配線層とからなる配線基板３０がそれぞれ得られる。また、プリプレグを非粘着性基板の外周部の部分又は全体に形成することによりプリプレグの使用及び破棄量を低減することが可能となる。さらには、プリプレグを基板に形成した際に、その形状が崩れることにより配線を形成する領域の内側に入ってしまい、下地層の周縁部分を切断した後にも、金属箔と配線層がくっついた状態になってしまうという問題を発生することなくコア基板をもたない配線基板を低コストで製造することができる。

その後に、図６（ｂ）に示すように、配線基板３０の銅箔１２ｂを第１配線層１８及び第１絶縁層２０に対して選択的に除去する。例えば、塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液又は過硫酸アンモニウム水溶液などを用いたウェットエッチングにより、第１配線層１８（Ａｕなど）及び第１絶縁層２０に対して銅箔１２ｃを選択的にエッチングして除去することができる。

これにより、図６（ｂ）に示すように、第１配線層１８の下面が露出して内部接続パッドＣ１が得られる。以上により、第１実施形態の配線基板１が製造される。
また、本発明では、構造体のスリット１２ｂに対応する部分を切断した後に最上の配線層に電子部品を電気的に接続して実装することが可能である。このとき、前述した例では、構造体のスリット１２ｂに対応する部分を切断した後に最上の配線層に電子部品を電気的に接続して実装したが、構造体のスリット１２ｂに対応する部分を切断する前に電子部品を電気的に接続して実装しても良い。そして、その後に配線部材３０の銅箔１２ｂを第１配線層１８及び第１絶縁層２０に対して選択的にエッチングして除去することにより、配線基板に電子部品を実装した電子部品実装構造体を作成することも可能となる。

本実施形態の好適な形態では、非粘性基板１０ａの両面側に複数の配線形成領域Ａがそれぞれ画定され、複数の配線形成領域Ａからなるブロック領域の最外周部にプリプレグ１２ｂを介して銅箔１２ｃの周縁側が選択的に接着される。そして、それらの各配線形成領域Ａに配線層がそれぞれ形成される。その後に、その構造体のプリプレグ１２ｂ上を切断・除去して得られる配線基板３０から銅箔１２ｃを除去した後に、個々の配線基板が得られるように分割する。

また、本実施形態の配線基板１の好適な例では、内部接続パッドＣ１（第１配線層１８）に半導体チップが電気的に接続されて実装され、外部接続パッドＣ２（第３配線層１８ｂ）に外部接続端子が設けられる。勿論、本実施形態はこの例に限定されるものではなく、配線層の最も下の配線層が外部接続パッドとなり、配線層の最上の配線層が、電子部品を実装するための内部接続パッドとしても良い。

以上説明したように、本実施形態の配線基板の製造方法では、非粘性基板１０ａの両面の外周のプリプレグ形成領域にプリプレグ１２ｂを配置（第１の仮基板）し、それより大きな銅箔１２ｂを重ねて、加熱・加圧によってプリプレグ１２ｂを硬化させて第２の仮基板１０を得る。このとき同時に、仮基板１０の両面に接着層を使用することなく銅箔１２ｃを接着することができる。続いて、銅箔１２ｃ上に配線層を形成する（第３の仮基板）。さらに、その構造体のプリプレグ１２ｂに対応する部分を切断することにより、非粘性基板１０ａと銅箔１２ｃとを分離する。これによって、第２の仮基板１０の両面側から、銅箔１２ｂ及びその上に形成された配線層からなる配線基板３０及びこの配線部材に電子部品を実装した電子部品実装構造体がそれぞれ得られる。

１…配線基板、１０…第２の仮基板、１０ａ…非粘着性基板，１２ａ…プリプレグ、１２ｂ…スリット、１２ｃ…薄膜銅箔（又は銅箔）、１８…第１配線パターン、１８ａ…第２配線パターン、１８ｂ…第３配線パターン、２２…ソルダレジスト膜、２０ｘ，２０ｙ，２２ｘ…開口部、２０…第１絶縁層、２０ａ…第２絶縁層、３０…配線部材

Claims (8)

1. 少なくとも非粘着性基板の外周の一部を含むように形成され、前記非粘着性基板の厚さが他の部分よりも小さい領域からなるプリプレグ形成領域の片面若しくは両面に、プリプレグを配置し、全体として厚さが均一になるように第１の仮基板を形成する工程と、
   前記第１の仮基板表面に金属箔を積層する工程と、
   前記プリプレグを硬化し、前記金属箔と前記第１の仮基板を接着して第２の仮基板を得る工程と、
   前記第２の仮基板の片面若しくは両面上に形成された前記金属箔上に、少なくとも絶縁層と配線パターンの組を交互に積層した１組以上の配線層を形成して第３の仮基板を得る工程と、
   前記第３の仮基板のうち少なくとも前記プリプレグ形成領域を含む領域を切断除去することにより、前記非粘着性基板から前記金属箔の上に前記配線層が形成された配線基板を分離する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記配線基板を得る工程の後に、前記金属箔を除去する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記第２の仮基板を得る工程が、前記非粘着性基板の前記プリプレグ形成領域内に設けられたスリットを介して、プリプレグにより接着することを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記配線層を形成する配線形成領域は、前記非粘着性基板の両面側において少なくとも１つずつ区画されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
5. 前記プリプレグは、ガラス織布もしくは不織布に樹脂を含侵させたものからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法
6. 前記非粘着性基板は、フッ素樹脂板、フッ素樹脂加工された樹脂板及び金属板からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
7. 前記第３の仮基板を得る工程と、前記非粘着性基板から前記金属箔の上に前記配線層が形成された配線基板を分離する工程との間に、前記配線層の最上の配線層に電気的に接続される電子部品を実装する工程を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子部品実装構造体の製造方法。
8. 前記非粘着性基板から前記金属箔の上に前記配線層が形成された配線基板を分離する工程と、前記金属箔を除去する工程との間に、前記配線層の最上の配線層に電子部品を電気的に接続して実装する工程を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の電子部品実装構造体の製造方法。

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