JP2015115334A - プリント配線板及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 上層との密着性の高い樹脂絶縁層及び導体層を備えるプリント配線板を提供する。【解決手段】 第1樹脂絶縁層50Aと第1導体層58Aとにμ波プラズマ処理による樹脂改質層82A、導体改質層84Aが形成されているため、該樹脂改質層82A、導体改質層84Aを介して第1樹脂絶縁層50A及び第1導体層58Aと上層の第2樹脂絶縁層50Bとの密着性が改善される。【選択図】 図1
Description
本発明は、導体層及び樹脂絶縁層を交互に積層されてなるプリント配線板、及び該プリント配線板の製造方法に関する。
ビルドアップ式の多層基板においては、樹脂絶縁層に高い密着性が求められる。特許文献1は、層間樹脂絶縁層に、可溶性粒子、難溶性粒子を含む難溶性樹脂を用い、層間樹脂絶縁層表面に露出する可溶性粒子を溶解することで、蛸壺状の粗化層を形成し、上層の樹脂絶縁層との密着性を高めている。また、導体層には酸化−還元処理により粗化層を設け、上層の樹脂絶縁層、ソルダーレジスト層との密着性を確保している。
ファイン化の目的で導体層のライン幅を狭めるため、樹脂絶縁層に平滑性を高めることが求められる。特許文献1のように、可溶性粒子を溶解して蛸壺状の粗化層を形成する方法では、所定以上導体層のライン幅を狭めることが困難になった。
本発明の目的は、上層との密着性の高い樹脂絶縁層及び導体層を備えるプリント配線板及び該プリント配線板の製造方法を提供することである。
本発明に係るプリント配線板は、樹脂絶縁層と、前記樹脂絶縁層の表面に形成された導体層と、前記樹脂絶縁層を貫通し、該樹脂絶縁層の両面の前記導体層を接続するビア導体とを備え、前記導体層及び前記樹脂絶縁層が交互に積層されてなる。そして、前記樹脂絶縁層と該樹脂絶縁層上の導体層とにプラズマ処理による改質層が形成され、前記樹脂絶縁層上の改質層と、前記導体層上の改質層との種類が異なる。
本発明のプリント配線板の製造方法は、樹脂絶縁層上に導体層を形成することと、前記樹脂絶縁層及び前記導体層に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気中でμ波プラズマ処理を施し、前記樹脂絶縁層上、前記導体層上に種類を異とする改質層を形成することとを有する。
本願発明のプリント配線板では、樹脂絶縁層と該樹脂絶縁層上の導体層とにプラズマ処理による改質層が形成されているため、該改質層を介して上層の樹脂絶縁層、又は、ソルダーレジスト層との密着性を改善することができる。このため、樹脂絶縁層に溶解性の粒子を含ませ、該粒子を溶解することで、蛸壺状の粗化面を形成して、樹脂絶縁層間の密着性を保つ必要が無くなる。即ち、樹脂絶縁層の表面が平坦性の高い状態で導体層を設けることができるため、導体層をファインピッチに形成することができる。また、導体層に粗化層を設け、上層の樹脂絶縁層との密着性を高める必要が無いため、上層の樹脂絶縁層が粗化層によって波打たず、該上層の樹脂絶縁層上の導体層をファインピッチに形成することができる。
例えば、樹脂絶縁層上の改質層がC≡N、C−NH2、−COOHである場合、樹脂絶縁層表面にC−N系極性基を導入してあるため、上層の樹脂絶縁層との密着性が改善できる。また、樹脂絶縁層上にソルダーレジスト層が積層される場合、樹脂絶縁層側のC≡NH+、C−NH2+とソルダーレジスト層側のカルボン酸COO-と水素結合し、密着性が改善される。
本発明のプリント配線板の製造方法では、樹脂絶縁層及び導体層に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気中でμ波プラズマ処理を施し、樹脂絶縁層上、導体層上に改質層を形成する。例えば、樹脂絶縁層上の改質層として、C≡N、C−NH2、−COOHが形成され、導体層上の改質層としてC≡N+C−NH2が形成される。改質層を介して上層の樹脂絶縁層、又は、ソルダーレジスト層との密着性を改善することができる。このため、樹脂絶縁層の表面が平坦性の高い状態で、導体層を設けることができるため、導体層をファインピッチに形成することができる。また、導体層に粗化層を設け、上層の樹脂絶縁層との密着性を高める必要が無いため、上層の樹脂絶縁層が粗化層によって波打たず、該上層の樹脂絶縁層上の導体層をファインピッチに形成することができる。
図1(A)は、第1実施形態のプリント配線板の断面図であり、図1(B)は、図1(A)のプリント配線板にICチップを実装した応用例の断面図であり、図1(C)は、図1(A)の一部拡大図である。
図1(C)に示されるようにプリント配線板10は、第1樹脂絶縁層50Aと、第2樹脂絶縁層50Bとを備える。第1樹脂絶縁層50Aの下面には凹部51Aが形成され、該凹部51A内にパッド31が形成されている。該パッド31上に半田バンプ74が形成されている。プリント配線板の下面側は凹部51A内に半田バンプを形成するソルダーレジスト層の無い構成である。第1樹脂絶縁層50A上面には第1導体層58Aが形成され、第1導体層58Aとパッド31とは第1樹脂絶縁層50Aを貫通するビア導体60Aで接続されている。第1導体層58Aはビア導体60Aのビアランドを含む。第2樹脂絶縁層50B上面には第2導体層58Bが形成されており、第2導体層58Bと第1導体層58Aとは第2樹脂絶縁層50Bを貫通するビア導体60Bを介して接続されている。第2導体層58Bはビア導体60Bのビアランドを含む。第2導体層58B及び第2樹脂絶縁層50は、ソルダーレジスト層70に被覆されており、第2導体層58Bのパッド部71Pはソルダーレジスト層70に形成された開口71により露出され、該パッド部71Pには半田バンプ76が形成されている。
第1樹脂絶縁層50Aの表面にはμ波プラズマ処理により樹脂改質層82Aが形成され、第1導体層58Aには該μ波プラズマ処理により導体改質層84Aが形成され、樹脂改質層82A、導体改質層84Aを介して第1樹脂絶縁層50A、第1導体層58Aと上層の第2樹脂絶縁層50Bとの密着性が高められている。第2樹脂絶縁層50Bの表面には樹脂改質層82Bが形成され、第2導体層58Bには導体改質層84Bが形成され、樹脂改質層82B、導体改質層84Bを介して第2樹脂絶縁層50B、第2導体層58Bと上層のソルダーレジスト層70との密着性が高められている。
第1樹脂絶縁層50A、第2樹脂絶縁層50Bは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、又は、フッ素樹脂を主として成り、樹脂改質層82A、82Bは、C≡N、C−NH2、−COOHから成る。第1導体層58A、第2導体層58Bは銅めっきにより形成され、導体改質層84A、84Bは、C≡N+C−NH2から成る。樹脂改質層82A、82Bの厚みは1〜3nmであり、導体改質層84A、84Bの厚みは1〜10nmである。ソルダーレジスト層70はカルボン酸を有する。
樹脂改質層82A、82B、導体改質層84A、84Bを形成するμ波プラズマ処理は、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気中で行われている。第1、第2導体層58A、58B上の導体改質層84A、84Bは、該導体層58A、58Bの粗化層の上に形成されることも、第1、第2導体層58A、58B上に粗化層を設けることなく導体改質層84A、84Bを設けることもできる。
ここで、粗化層を形成せず、導体改質層84A、84Bを形成した場合、第1導体層58A上層の第2樹脂絶縁層50Bが粗化層によって波打たず、該上層の樹脂絶縁層50B上の第2導体層58Bをファインピッチに形成することができる。
第1実施形態のプリント配線板では、第1樹脂絶縁層50Aと該樹脂絶縁層上の第1導体層58Aとにμ波プラズマ処理による樹脂改質層82A、導体改質層84Aが形成され、第2樹脂絶縁層50Bと該樹脂絶縁層上の第2導体層58Bとにμ波プラズマ処理による樹脂改質層82B、導体改質層84Bが形成されているため、該樹脂改質層82A、導体改質層84Aを介して第1樹脂絶縁層50A及び第1導体層58Aと上層の第2樹脂絶縁層50Bとの密着性が改善され、該樹脂改質層82B、導体改質層84Bを介して第2樹脂絶縁層50B及び第2導体層58Bと上層のソルダーレジスト層70との密着性が改善される。このため、樹脂絶縁層に溶解性の粒子を含ませ、該粒子を溶解することで、蛸壺状の粗化面を形成して、樹脂絶縁層間の密着性を保つ必要が無くなる。即ち、第1、第2樹脂絶縁層50A、50Bの表面が平坦性の高い状態で第1、第2導体層58A、58Bを設けることができるため、導体層58A、58Bをファインピッチに形成することができる。
第1樹脂絶縁層50A上の樹脂改質層82AはC≡N、C−NH2、−COOHである。この場合、第1樹脂絶縁層表面にC−N系極性基を導入してあるため、上層の第2樹脂絶縁層50Bとの密着性が改善できる。また、第2樹脂絶縁層50B上の樹脂改質層82BもC≡N、C−NH2、−COOHである。この場合、第2樹脂絶縁層50B側のC≡NH+、C−NH2+とソルダーレジスト層70側のカルボン酸COO-と水素結合し、第2樹脂絶縁層とソルダーレジスト層との密着性が改善される。
[第1実施形態の製造方法]
図2〜図5を参照して第1実施形態のプリント配線板の製造方法が以下に説明されている。
(1)図2(A)に示される下面には凹部51Aが形成され、該凹部51A内にパッド31が形成されている第1樹脂絶縁層50Aが用意される。第1樹脂絶縁層50Aの下面側は図示しない支持板により保持され、プリント配線板の完成と共に該支持板からプリント配線板が分離される。このパッド31を備える第1樹脂絶縁層50Aは、例えば、特開2012−191204号公報の製造方法で製造される。
図2〜図5を参照して第1実施形態のプリント配線板の製造方法が以下に説明されている。
(1)図2(A)に示される下面には凹部51Aが形成され、該凹部51A内にパッド31が形成されている第1樹脂絶縁層50Aが用意される。第1樹脂絶縁層50Aの下面側は図示しない支持板により保持され、プリント配線板の完成と共に該支持板からプリント配線板が分離される。このパッド31を備える第1樹脂絶縁層50Aは、例えば、特開2012−191204号公報の製造方法で製造される。
第1樹脂絶縁層50A、エポキシ樹脂からなり無機フィラー等を含んでいる。又、例えばガラス繊維の布にエポキシ樹脂を含浸させて熱硬化処理し、得られるフィルム状のガラスクロス入り樹脂絶縁層でもよい。ただし、これに限定されず、各樹脂絶縁層の材料は任意である。
(2)レーザにより第1樹脂絶縁層50Aにパッド31に至る開口53が形成される(図2(B))。ここで、開口53はビア導体が形成されるビア用開口である。
(3)無電解銅めっき処理により、第1樹脂絶縁層50Aの表面及び開口53内に厚み1μmの銅シード層52が形成される(図4(C))。
(4)所定パターンの銅めっきレジスト54が銅シード層52上に形成される(図2(D))。
(5)電解銅めっき処理により、銅めっきレジスト非形成部に電解銅めっき膜56が形成される(図3(A))。この際に、開口53内壁の銅シード層52内に電解銅めっき膜が充填されビア導体60Aが形成され、また、銅シード層52及び電解銅めっき膜56から成る第1導体層58Aが上面側に形成される。第1導体層58Aの厚みは15μm〜20μmである。
(6)銅めっきレジストが剥離される(図3(B))。電解銅めっき膜56非形成部分の銅シード層52が除去され、第1樹脂絶縁層50A上に第1導体層58Aの形成された第1中間体101が完成する(図3(C))。
(7)第1中間体101にμ波プラズマ処理が施され、第1導体層58Aの表面にCu3N+Cu(NH)xから成る導体改質層84Aが、第1樹脂絶縁層50Aの表面にC≡N、C−NH2、−COOHから成る樹脂改質層82Aが形成される(図4(A))。樹脂改質層82Aの厚みは1〜3nmであり、導体改質層84Aの厚みは1〜10nmである。μ波プラズマ処理は、μ波プラズマ処理装置の真空チャンバー内で第1中間体を収容して行われる。真空チャンバー内は、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気にされる。なお、μ波プラズマ処理は等方性処理なので、第1導体層58Aの表面と共に、側面もほぼ同じ厚み改質層が形成されている。
μ波プラズマ処理は、発生するラジカル濃度が非常に高く、反応性が高い。即ち、周波数が高く、常に新しい電子を加速させるため、プラズマ濃度が高く、且つ、プラズマ発生部位から基板(第1中間体101)までの距離が長いため、プラズマ中のイオン・電子は再結合消失し、化学修飾やアッシングに効果の高いラジカルだけ残る。また、μ波プラズマ処理は、低温で化学修飾でき基板(第1中間体101)への損傷が低い。即ち、プラズマは誘電体を通過させて真空チャンバー内へ導かれるため、誘電体を通過する際にエネルギーが吸収され、真空チャンバー内にマイクロ波が入ってこないため、基板上のプラズマは電子エネルギーが低く、基板温度の上昇が抑制される。
μ波プラズマ処理で、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気中の水素ガス濃度は、体積比で0.1〜5%の範囲であり、圧力は25〜100Pa、ガス流量は、300〜1200sccm(N2)、10〜50sccm(H2)、マイクロ波の周波数は2.56GHz、投入電力は3KW、処理時間は20〜60秒、処理温度は150℃以下30℃以上である。
図6は、μ波プラズマ処理による樹脂絶縁層、導体層の表面改質の模式図である。
図6(A)に示す樹脂から成る樹脂絶縁層及びCuから成る導体層に、N2+H2プラズマが加えられ、高濃度NH*ラジカルによって、導体層の表面にCu3N+Cu(NH)xが、樹脂の表面にC≡N、C−NH2、−COOHが形成され、官能基が付与される(図6(B))。該官能基を介して、下側の樹脂絶縁層(第1樹脂絶縁層50A)と上側の樹脂絶縁層(第2樹脂絶縁層50B)との密着性が改善される(図6(C))。
図6(A)に示す樹脂から成る樹脂絶縁層及びCuから成る導体層に、N2+H2プラズマが加えられ、高濃度NH*ラジカルによって、導体層の表面にCu3N+Cu(NH)xが、樹脂の表面にC≡N、C−NH2、−COOHが形成され、官能基が付与される(図6(B))。該官能基を介して、下側の樹脂絶縁層(第1樹脂絶縁層50A)と上側の樹脂絶縁層(第2樹脂絶縁層50B)との密着性が改善される(図6(C))。
(8)導体改質層84Aの形成された第1導体層58A、樹脂改質層82Aの形成された第1樹脂絶縁層50A上に、該第1樹脂絶縁層と同じ材質の第2樹脂絶縁層50Bが積層される(図4(B))。上述したように、官能基(樹脂改質層82A、導体改質層84A)を介して、第1樹脂絶縁層50Aと第2樹脂絶縁層50Bとの密着性が改善される。
(9)図2(B)〜図3(C)と同様な工程を経て、ビア導体60Bを備える第2樹脂絶縁層50B上に第2導体層58Bの形成された第2中間体102が完成する(図4(C))。
(10)第2中間体102に図4(A)と同様なμ波プラズマ処理が施され、第2導体層58Bの表面にCu3N+Cu(NH)xから成る導体改質層84Bが、第2樹脂絶縁層50Bの表面にC≡N、C−NH2、−COOHから成る樹脂改質層82Bが形成される(図5(A))。樹脂改質層82Bの厚みは1〜3nmであり、導体改質層84Bの厚みは1〜10nmである。
図6を参照して上述されたように、図6(A)に示す樹脂から成る樹脂絶縁層及びCuから成る導体層に、N2+H2プラズマが加えられ、高濃度NH*ラジカルによって、導体層の表面にCu3N+Cu(NH)xが、樹脂の表面にC≡N、C−NH2、−COOHが形成され、官能基が付与される(図6(B))。該官能基がソルダーレジスト層中のカルボン酸(COO-)と水素結合し、樹脂絶縁層(第2樹脂絶縁層50B)とソルダーレジスト層(ソルダーレジスト層70)との密着性が改善される(図6(D))。
(11)導体改質層84Bの形成された第2導体層58B、樹脂改質層82Bの形成された第2樹脂絶縁層50B上に、ソルダーレジスト組成物70αが塗布され(図5(B))、露光.現像を経て、第2導体層のパッド部71Pを露出する開口71を備えるソルダーレジスト層70が形成される(図5(C))。上述したように、官能基がソルダーレジスト層中のカルボン酸(COO-)と水素結合し、樹脂絶縁層(第2樹脂絶縁層50B)とソルダーレジスト層(ソルダーレジスト層70)との密着性が改善される。ここで、上述した図示しない支持板とプリント配線板とが分離される。なお、パッド部71P、パッド31にNi/Au膜、Ni/Pd/Au膜、Sn膜等の金属膜又はOSP膜を形成することができる。
(12)パッド部71P、パッド31に半田ボールが搭載され、リフローを経て半田バンプ76、74が形成され、プリント配線板10が完成する(図1(A))。
プリント配線板の半田バンプ76を介して、ICチップのパッド92が接続され、該プリント配線板にICチップ90が実装される(図1(B))。
第1実施形態のプリント配線板の製造方法では、樹脂絶縁層及び導体層に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気中でμ波プラズマ処理を施し、樹脂絶縁層上に樹脂改質層、導体層上に導体改質層を形成する。例えば、第1、第2樹脂絶縁層50A、50B上の樹脂改質層82A、82Bとして、C≡N、C−NH2、−COOHが形成され、第1、第2導体層58A、58B上の導体改質層84A、84BとしてC≡N+C−NH2が形成される。樹脂改質層、導体改質層を介して上層の樹脂絶縁層、又は、ソルダーレジスト層との密着性を改善することができる。このため、第1、第2樹脂絶縁層50A、50Bの表面が平坦性の高い状態で、第1、第2導体層58A、58Bを設けることができるため、第1、第2導体層をファインピッチに形成することができる。また、第1導体層に粗化層を設け、第2樹脂絶縁層50Bとの密着性を高める必要が無いため、上層の第2樹脂絶縁層50Bが粗化層によって波打たず、該第2樹脂絶縁層上の第2導体層58Bをファインピッチに形成することができる。
上述した実施形態では、コアレスのビルドアップ積層プリント配線板を例示したが、本発明の構成をコア基板を備えるビルドアッププリント配線板に適用することも可能である。
10 プリント配線板
50A 第1樹脂絶縁層
50B 第2樹脂絶縁層
58A 第1導体層
60A ビア導体
70 ソルダーレジスト層
82A、82B 樹脂改質層
84A、84B 導体改質層
50A 第1樹脂絶縁層
50B 第2樹脂絶縁層
58A 第1導体層
60A ビア導体
70 ソルダーレジスト層
82A、82B 樹脂改質層
84A、84B 導体改質層
Claims (11)
- 樹脂絶縁層と、
前記樹脂絶縁層の表面に形成された導体層と、
前記樹脂絶縁層を貫通し、該樹脂絶縁層の両面の前記導体層を接続するビア導体とを備え、前記導体層及び前記樹脂絶縁層が交互に積層されてなるプリント配線板であって、
前記樹脂絶縁層と該樹脂絶縁層上の導体層とにプラズマ処理による改質層が形成され、
前記樹脂絶縁層上の改質層と、前記導体層上の改質層との種類が異なる。 - 請求項1のプリント配線板であって、
前記樹脂絶縁層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、又は、フッ素樹脂を主として成り、
前記樹脂絶縁層上の改質層は、C≡N、C−NH2、−COOHから成り、
前記導体層は銅めっきにより形成され、その改質層はCu3N+Cu(NH)xから成る。 - 請求項2のプリント配線板であって、
前記導体層上の改質層の厚みは1〜10nmである。 - 請求項1のプリント配線板であって、
前記プラズマ処理は、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気中で行われている。 - 請求項1のプリント配線板であって、
前記導体層上の改質層は、該導体層の粗化層の上に形成されている。 - 請求項1のプリント配線板であって、
前記改質層の形成された樹脂絶縁層と導体層上にソルダーレジスト層が形成されている。 - プリント配線板の製造方法であって、
樹脂絶縁層上に導体層を形成することと、
前記樹脂絶縁層及び前記導体層に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気中でμ波プラズマ処理を施し、前記樹脂絶縁層上、前記導体層上に種類を異とする改質層を形成することとを有する。 - 請求項7のプリント配線板の製造方法であって、
前記樹脂絶縁層は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、又は、フッ素樹脂を主として成り、
前記樹脂絶縁層上の改質層としてC≡N、C−NH2、COOHが形成され
前記導体層は銅めっきにより形成され、
前記導体層上の改質層としてCu3N+Cu(NH)xが形成される。 - 請求項7のプリント配線板の製造方法であって、
前記μ波プラズマ処理は、圧力25〜100Paで、前記水素ガス濃度は体積比0.1〜5%で、処理温度は150℃以下、30℃以上である。 - 請求項7のプリント配線板の製造方法であって、
前記改質層の形成された前記樹脂絶縁層、前記導体層上にソルダーレジスト層を更に形成する。 - 請求項7のプリント配線板の製造方法であって、
前記樹脂絶縁層上に前記導体層を形成後、前記樹脂絶縁層及び前記導体層に前記改質層を形成する前に、前記導体層上に粗化処理を施す。
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