JP2016058615A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁樹脂の種類によらず、絶縁樹脂層の上に、容易に剥離可能な保護層を形成できるプリント配線板およびその製造方法を提供する。【解決手段】プリント配線板の製造方法は、絶縁基板上に、絶縁樹脂層を形成し、その上に第１金属配線層を形成する工程と、絶縁樹脂層を絶縁樹脂層および第１金属配線層上に形成し、絶縁樹脂層を加熱硬化する工程と、絶縁樹脂層上に、保護層を形成する工程と、絶縁樹脂層および保護層を部分的に除去し、第１金属配線層上にビアホールを形成する工程と、保護層を剥離する工程と、絶縁樹脂層上に第２金属配線層を形成する工程とを含む。【選択図】図１

Description

本発明はプリント配線板およびその製造方法に関する。

半導体素子を搭載するための多層プリント配線板ないし多層配線基板の積層構造は、主として、パターン化された複数の配線層と、各配線層を電気的に隔絶するための複数の絶縁層と、所定の配線層を電気的に接続するための絶縁層を貫通する複数のビアとによって構成されている。

レーザ照射により絶縁層に対してビアホールを形成する際、蒸発・飛散するに至らなかった炭化あるいは溶解した樹脂が残渣としてビアホールの底部に残留する。そのため、この状態でビアホールにビアを形成すると、ビアと配線層との間に残渣が介在することになり、残渣が接続不良や低信頼性の原因となる。一方、蒸発・飛散した樹脂は、その少なくとも一部がビアホール周辺の絶縁層上に堆積する。そのため、この状態で絶縁層上に配線層を形成すると、配線層と絶縁層との間の密着力不足の原因となる。そこで、残渣を除去するために、一般的にデスミア処理が施されるが、デスミア処理は、残渣の除去とともに、絶縁層表面を粗化（凹凸を形成）してしまう問題がある。そこで、絶縁層表面の粗化を防ぐ技術として、ビアホール形成時に生じる残渣を除去するためのデスミア処理を行う前に、絶縁樹脂層上に保護層を形成する技術がある。

また上記問題に加え、レーザ光照射によるビアホール形成は、高速に加工するため強いエネルギーで加工を行った場合、絶縁樹脂層表面付近に加わるダメージが大きく、ビアホール周辺の凹凸の程度が大きくなり、特に微細なランド周辺においては、回路パターンの形成不良となるなどの問題がある。この対策の為、上記と同様に絶縁樹脂層上に保護層を形成する技術がある。

この保護層を形成する技術として、図２に示す様に、絶縁樹脂層４と保護層５が一体となったフィルムを配線層１０上に形成し、絶縁樹脂層４の熱硬化後、レーザ光照射によりビアホール７を形成した後、デスミア処理を行い、その後、保護層５を剥離する方法がある。しかし、絶縁樹脂の種類又は熱硬化条件により、絶縁樹脂層４と保護層５との密着が強固となり、容易に剥離出来なくなるという問題があった。

特開２０１０−６２４７８号公報

上述のように、従来の多層ビルドアップ配線板の製造方法では、レーザー光による絶縁樹脂層の表面へのダメージを防ぎ、かつ、ビア底に付着したスミアを除去するデスミア工程に於いて、絶縁樹脂層表面にダメージを与えない為の保護層が、熱硬化工程により絶縁樹脂層と密着性が強固になり、容易に剥離出来ないことがあった。本発明は、この課題に鑑みてなされたものであり、絶縁樹脂の種類によらず、絶縁樹脂層の上に、容易に剥離可能な保護層を形成できるプリント配線板およびその製造方法を提供する。

上記課題を解決するための本発明の一局面は、絶縁基板上に、絶縁樹脂層を形成し、その上に第１金属配線層を形成する工程と、絶縁樹脂層を絶縁樹脂層および第１金属配線層上に形成し、絶縁樹脂層を加熱硬化する工程と、絶縁樹脂層上に、保護層を形成する工程と、絶縁樹脂層および保護層を部分的に除去し、第１金属配線層上にビアホールを形成する工程と、保護層を剥離する工程と、絶縁樹脂層上に第２金属配線層を形成する工程とを含む、プリント配線板の製造方法である。

また、本発明の他の局面は、絶縁基板と、絶縁基板上に積層された、１層以上の熱硬化性絶縁樹脂層と、熱硬化性絶縁樹脂層と交互に積層された、１層以上の金属配線層とを備えた、全ての熱硬化性絶縁樹脂層の表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、プリント配線板である。

本発明によれば、絶縁樹脂の種類によらず、絶縁樹脂層の上に、容易に剥離可能な保護層を形成できるので、レーザ光による絶縁樹脂層の表面にダメージを防ぎ、かつ、ビア底に付着したスミアを除去するデスミア工程において絶縁樹脂層表面にダメージを与えない製造方法を提供出来る。

本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法を示すフロー図 従来技術に係るプリント配線板の製造方法を示すフロー図

初めに、図２を参照して、従来技術に係るプリント配線板の製造方法を説明する。図２は、従来技術に係るプリント配線板の製造方法を示すフロー図である。
まず、絶縁基板１上に、第１絶縁樹脂層２を形成し、その上に第１金属配線層３を形成して、回路基板１０を作成する（図２の（ａ））。次に、保護層５を支持材とした第２絶縁樹脂層４のシートを、加熱および加圧して、回路基板１０上に貼り付け、第２絶縁樹脂層４を加熱硬化する（図２の（ｂ））。次に、レーザ照射により、第２絶縁樹脂層４と保護層５とを部分的に除去し、第１金属配線層３上にビアホール７を形成する。次に、プラズマ処理にてデスミアを行い、ビア底の絶縁樹脂残渣を除去する（図２の（ｃ））。次に、保護層５を剥離する（図２の（ｄ））。その後、第２金属配線層６を形成し、多層プリント配線板（多層ビルドアップ配線板）を製造する（図２の（ｅ））。
この時、絶縁樹脂の加熱硬化により、第２絶縁樹脂層４と保護層５との密着性が強固になり、保護層５が剥離できなくなることがあった。

次に、図１を参照して、本発明に係るプリント配線板の製造方法の実施形態を説明する。図１は、本発明に係るプリント配線板の製造方法の実施形態を示すフロー図である。
まず、絶縁基板１上に、第１絶縁樹脂層２を形成し、その上に第１金属配線層３を形成した回路基板１０を作成する（図１の（ａ））。

次に、支持材に積層されている第２絶縁樹脂層４のシートを、加熱および加圧して、回路基板１０上に貼り付けた後、支持材を剥離し、第２絶縁樹脂層４を加熱硬化する。
第２絶縁樹脂層４としては、熱硬化型絶縁樹脂が好ましい。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイソシアネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂などが挙げられる。この時、第２絶縁樹脂層４の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下であるのが好ましい。第２絶縁樹脂層４の厚みが５μｍ未満では配線間の絶縁を確保することが困難となる可能性があり、また、第２絶縁樹脂層４の厚みが４０μｍを超えると、レーザ照射により第２絶縁樹脂層４に作製されるビアホールの形成が困難となるためである。次に、第２絶縁樹脂層４を、熱風循環式のオーブンなどの加熱装置で加熱硬化する（図１の（ｂ））。

次に、この第２絶縁樹脂層４上に、保護層５を形成する。保護層５の形成方法としては、加熱および加圧により貼り付けることが挙げられる。接着剤を含まない保護層５であれば、保護層５の剥離後に、第２絶縁樹脂層４に残った接着剤の除去をする工程が不要であり、好ましい。例えば、保護層５の一方の面が、自己粘着性であることが好ましい。保護層５は、好ましくは、ＰＥＴフィルム、ポリエステルフィルムなどをラミネートすることにより形成してもよいし、フィルム状の感光材料をラミネートすることにより形成してもよい。保護層５の厚みは、５μｍ以上４０μｍ以下であるのが好ましい。保護層の厚みが５μｍ未満ではレーザ照射、プラズマによるドライエッチングから第２絶縁樹脂層４を保護することが困難となる可能性がある。また、保護層５の厚みが４０μｍを超えると、レーザ照射による第２絶縁樹脂層４への開口部の形成が困難となるためである（図１の（ｃ））。

次に、レーザ照射により、第２絶縁樹脂層４と保護層５を部分的に除去し、第１金属配線層３上にビアホール７を形成する。レーザとしては、炭酸ガスレーザやＵＶ−ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどが挙げられるが、生産性の観点から炭酸ガスレーザが望ましい（図１の（ｄ））。

次に、プラズマ処理にてデスミアを行い、ビア底の絶縁樹脂残渣を除去する。好ましくは、酸素ガスによるプラズマ処理によりビア底に残る樹脂残渣を除去する。保護層５を第２絶縁樹脂層４の上に残したまま酸素プラズマによりデスミア処理を行うことで、第２絶縁樹脂層４の表面形状を気にすることなく、樹脂残渣を除去することができ、第２絶縁樹脂層４の表面が過剰に荒れることを防ぐことができる。

次に、保護層５を剥離する。この時、絶縁樹脂の加熱硬化後に、第２絶縁樹脂層４上に保護層５を形成するので、第２絶縁樹脂層４上から、容易に保護層５を剥離することが出来る（図１の（ｅ））。

次に、第２絶縁樹脂層４の表面をウエットエッチングにより粗化する。具体的には、所定温度（例えば、６０℃以上９０℃以下）に昇温したアルカリエッチング液中に所定時間（例えば、５分以上１５分以下の間）浸漬することにより行う。アルカリエッチング液としては、過マンガン酸塩を含む溶液などが挙げられる。ビアホールの樹脂残渣はプラズマエッチングにより除去されているため、アルカリエッチング液に浸漬する時間は第２絶縁樹脂層４の表面粗化形状により決めることができる。これにより、ビアホールの壁面と第２絶縁樹脂層４の表面に接触形成される第２金属配線層６との間において十分なアンカー効果が得られる（図１の（ｆ））。このときの、第２絶縁樹脂層４の、算術平均粗さＲａは、材料を変えることにより適宜選択出来るが、アンカー効果を考慮すると、１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが好ましい。

その後、第２絶縁樹脂層４上に第２金属配線層６を形成する。上述の絶縁樹脂層、金属配線層の形成工程を繰り返すことで、多層プリント配線板（多層ビルドアップ配線基板）を製造することができる。

（実施例１）
図１を参照して、本発明に係るプリント配線板の製造方法の実施例について説明する。
まず、絶縁基板１上に、第１絶縁樹脂層２を形成した。第１絶縁樹脂層２として半硬化状態の熱硬化性エポキシ樹脂フィルム（膜厚：４０μｍ、商品名：ＡＢＦ−ＧＹ１１、味の素株式会社製）を積層した後、大気圧下にて１００℃で３０分加熱後、さらに１７０℃で３０分加熱し、第１絶縁樹脂層２を硬化させた。その上に、銅めっきにて、第１金属配線層３を形成した（図１の（ａ））。
次に、第１絶縁樹脂層２と同じ材料を用いて、第２絶縁樹脂４を形成した（図１の（ｂ））。

次に、保護層５として、ＰＥＴフィルムを加熱および加圧により貼り付けた。保護層５の厚みは、３８μｍとした（図１の（ｃ））。

次に、レーザ照射により、熱硬化性である第２絶縁樹脂層４と保護層５を部分的に除去し、第１金属配線層３上にビアホール７を形成した。レーザとして、炭酸ガスレーザを用いた（図１の（ｄ））。

次に、酸素ガスによるプラズマ処理により、形成したビアホール７の底に残る樹脂残渣の除去、すなわちデスミアを行った。保護層５を第２絶縁樹脂層４の上に残したまま酸素プラズマによりデスミア処理を行うことで、第２絶縁樹脂層４の表面形状を気にすることなく、樹脂残渣を除去することができ、第２絶縁樹脂層４の表面が過剰に荒れることを防ぐことができた。

次に、保護層５を剥離した。この時、保護層５は、第２絶縁樹脂層４の上に形成してから剥離までの工程間に、絶縁樹脂の熱硬化工程が無いので、容易に剥離できた。（図１の（ｅ））

次に、第２絶縁樹脂層４の表面をウエットエッチングにより粗化した。７０℃に昇温した過マンガン酸塩を含む溶液中に７分間浸漬した（図１の（ｆ））。その後、中和処理を行った。第２絶縁樹脂層４の表面における、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１で定義される算術平均粗さＲａは１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であった。

（実施例２）
実施例１において、第２絶縁樹脂４として、半硬化状態の熱硬化性エポキシ樹脂フィルム（膜厚：４０μｍ、商品名：ＡＢＦ−ＧＸ１３、味の素株式会社製）を用い、大気圧下にて１００℃で３０分加熱後、さらに１７０℃で３０分加熱し、第２絶縁樹脂層４を硬化させた以外は、実施例１と同様の条件で実施した。中和処理後、第２絶縁樹脂層４の表面における、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１で定義される算術平均粗さＲａは４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であった。

（比較例）
比較例として、保護層５である支持材に積層されている熱硬化性を有する第２絶縁樹脂層４のシートを、加熱および加圧して、回路基板１０上に貼り付けた。次に、熱硬化性である第２絶縁樹脂層４を、熱風循環式のオーブンにより加熱硬化した。次に、支持材を剥離しようとしたが、第２絶縁樹脂層４と剥離層の密着が強固となり、容易に剥離出来なかった。第２絶縁樹脂層４が一部剥離した。

以上の結果から、第２絶縁樹脂層４を加熱硬化後に、保護層５を形成することにより、容易に剥離可能な保護層５を形成できることが確認できた。

本発明によれば、多層ビルドアップ配線板の製造において、絶縁樹脂層表面のダメージの少ないビアホール加工を実現でき、プリント配線板の製造等に有用である。

１ 絶縁基板
２ 第１絶縁樹脂層
３ 第１金属配線層
４ 第２絶縁樹脂層
５ 保護層
６ 第２金属配線層
７ ビアホール
１０ 回路基板

Claims (2)

1. 絶縁基板上に、絶縁樹脂層を形成し、その上に第１金属配線層を形成する工程と、
   絶縁樹脂層を前記絶縁樹脂層および前記第１金属配線層上に形成し、前記絶縁樹脂層を加熱硬化する工程と、
   前記絶縁樹脂層上に、保護層を形成する工程と、
   前記絶縁樹脂層および前記保護層を部分的に除去し、前記第１金属配線層上にビアホールを形成する工程と、
   前記保護層を剥離する工程と、
   前記絶縁樹脂層上に第２金属配線層を形成する工程とを含む、プリント配線板の製造方法。
2. 絶縁基板と、
   前記絶縁基板上に積層された、１層以上の熱硬化性絶縁樹脂層と、
   前記熱硬化性絶縁樹脂層と交互に積層された、１層以上の金属配線層とを備え、
   全ての前記熱硬化性絶縁樹脂層の表面の算術平均粗さが１０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である、プリント配線板。

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