JP2017005193A - 導体回路を有する構造体及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
また、レーザーを用いて層間絶縁材に開口を形成する場合、複数の開口を1つずつ形成しなければならない。このため、多数の微細な開口を設ける必要がある場合に時間が掛かること、また開口の周辺に樹脂の残渣が残るため、残渣を除去しない限り、得られるプリント配線基板の信頼性が低下することといった問題もある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、感光性樹脂組成物を除去して開口を形成する際の感光性樹脂組成物の除去性が良好な、導体回路を有する構造体及びその製造方法並びに感光性樹脂組成物を提供することである。
(1) 支持体と
支持体の表面に形成された導体回路と、
前記導体回路を覆うように前記支持体の表面に積層された絶縁層と、
前記導体回路のうちの一部が露出するように、前記絶縁層に形成された開口と、
前記開口内に露出した前記導体回路の一部に電気的に接続するように、前記絶縁層に形成された配線部と、
を含む構造体の製造方法であって、
前記導体回路が覆われるように、前記支持体上に第1の感光性樹脂層を形成する第1の感光性樹脂層形成工程と、
前記第1の感光性樹脂層がパターン化するように、前記第1の感光性樹脂層に露光処理及び現像処理を施す第1のパターン化工程と、
前記第1の感光性樹脂層のパターンを覆うように前記支持体上に熱硬化性樹脂層を形成する熱硬化性樹脂層形成工程と、
前記熱硬化性樹脂層の一部を除去して前記第1の感光性樹脂層のパターンの所定箇所を前記熱硬化性樹脂層から露出させるパターン露出工程と、
前記熱硬化性樹脂層から露出した前記第1の感光性樹脂層を除去して前記導体回路を露出させる開口を前記熱硬化性樹脂層に形成する開口形成工程と、を備え、
前記第1のパターン化工程は、前記露光処理及び前記現像処理の後に、前記第1の感光性樹脂層のパターンを加熱処理する加熱処理、及び、前記第1の感光性樹脂層のパターンに紫外線を照射する紫外線照射処理の少なくとも一方を行う、構造体の製造方法。
前記シード層が覆われるように、第2の感光性樹脂層を前記シード層に形成し、前記第2の感光性樹脂層がパターン化するように、前記第2の感光性樹脂層に露光処理及び現像処理を施す第2のパターン化工程と、
前記シード層の少なくとも一部が覆われるように、配線部を形成し、前記第2のパターン化工程で形成されたパターンをはく離して、配線パターンを形成する配線部パターン化工程と、
配線部が形成されていない領域のシード層を除去するシード層除去工程とを備える、(1)に記載の構造体の製造方法。
(a)バインダーポリマーと、
(b)エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する光重合性化合物と、
(c)光重合開始剤と、を含有する、感光性樹脂組成物。
次いで、図1(b)に示すように、導体回路2a及び導体回路2bがそれぞれ支持体1bの表面及び裏面に形成されるように、金属箔2のうち不要な金属箔をエッチングにより除去して、プリント配線基板10を得る。
第1の感光性樹脂層3の厚さT1は、好ましくは2μm〜50μmであり、より好ましくは5μm〜30μmである。
第1の感光性樹脂層3の厚さT1を2μm以上とすると、第1の感光性樹脂層3の形成に用いる感光性樹脂組成物を成膜し易くなるため、プリント配線基板の製造に用いるフィルム状の感光性樹脂組成物を容易に作製することができる。第1の感光性樹脂層3の厚さT1を50μm以下とすると、第1の感光性樹脂層3に微細なパターンを形成することが容易になる。
なお、第1の感光性樹脂層3の厚さT1とは、第1の感光性樹脂層3のうち、導体回路2a及び導体回路2bの表面に形成された部分の厚さをいう。
露光量は、使用する装置や感光性樹脂組成物の組成によって異なるが、10mJ/cm2〜600mJ/cm2とすることが好ましく、20mJ/cm2〜400mJ/cm2とすることがより好ましい。露光量を10mJ/cm2以上とすると感光性樹脂組成物を充分に光硬化させることができ、露光量を600mJ/cm2以下とすると光硬化が過剰となり過ぎず、現像後に第1の感光性樹脂層3で形成されたパターン3a(図3参照)及びパターン3bを安定して形成することができる。
なお、第1の感光性樹脂層のパターン3a及びパターン3bは、後述の開口形成工程において除去され、熱硬化性樹脂層4に形成される微細な開口となる(図6参照)。
加熱処理の条件としては、特に限定されるものではないが、例えば、パターン3a及びパターン3bが形成されたプリント配線基板10を、予め160℃〜200℃に設定した、加熱炉で、30分〜1時間の条件で処理することができる。
紫外線照射の条件としては、特に限定されるものではないが、例えば、パターン3a及びパターン3bが形成されたプリント配線基板10を、紫外線照射装置に投入して、紫外線を露光量2J/cm2で照射することができる。
本発明の導体回路を有する構造体の製造方法は、第1のパターン化工程の加熱処理及び紫外線照射処理を有することで、後の開口形成工程において、良好な第1の感光性樹脂層の除去性が得られる。
第1のパターン化工程の露光処理及び現像処理の後に、加熱処理又は紫外線照射処理を経ずに、第1の感光性樹脂層のパターンを覆うように、プリント配線基板10の両面に熱硬化性樹脂層を形成する熱硬化性樹脂層形成工程を行った場合、用いる熱硬化性樹脂組成物の種類によっては、第1の感光性樹脂層のパターン中に含まれる未反応のカルボン酸と熱硬化性樹脂組成物中の成分(例えば、エポキシ樹脂)が反応してしまうことがある。このような反応で反応物が生じることで、開口形成工程において、感光性樹脂層のパターンが十分に除去されないという問題が生じていると考えられる。
そこで、第1のパターン化工程の露光処理及び現像処理の後に、加熱処理又は紫外線照射処理を経ることで、第1の感光性樹脂層のパターン中の未反応成分を効果的に低減し、開口形成工程において、第1の感光性樹脂層のパターンを十分に除去できると考えている。
熱硬化性樹脂層の形成に用いる熱硬化性樹脂組成物としては、液状及びフィルム状のいずれも適用可能であるが、熱硬化性樹脂層4の厚さを精度良く制御するには、予め厚さを管理しているフィルム状のものを好適に用いることができる。
熱硬化性樹脂層4の厚さT2を2μm以上とすると、熱硬化性樹脂層4の形成に用いる熱硬化性樹脂組成物を成膜し易くなるため、プリント配線基板10の製造に用いるフィルム状の熱硬化性樹脂組成物を容易に作製することができる。
熱硬化性樹脂層の厚さT2を50μm以下とすると、熱硬化性樹脂層4に微細なパターンを形成することが容易になる。
熱硬化性樹脂層4の厚さT2とは、熱硬化性樹脂層4のうち、導体回路2a及び導体回路2bの表面に形成された部分の厚さをいう。
比(T2/T1)を1.0以上とすると、熱硬化性樹脂層形成工程において、パターン3a及びパターン3bを熱硬化性樹脂組成物で埋め込みやすくなるため、得られる多層プリント配線基板100(図10参照)の信頼性をより高めることができる。
一方、比(T2/T1)を2.0以下とすると、短時間で熱硬化性樹脂層4に開口を形成でき、多層プリント配線基板100(図10参照)をより効率的に製造することができるため、デスミア処理を用いた場合に薬液の劣化を防ぐことができる。
熱硬化工程において、温度を150℃〜250℃とし、加熱時間を30分〜300分とすることが好ましい。また、温度を160℃〜200℃とし、加熱時間を30分〜120分とすることがより好ましい。
温度を150℃以上、加熱時間を30分以上とすると、熱硬化性樹脂層4を充分に硬化することができるため、その後のパターン露出工程及び開口形成工程において、熱硬化性樹脂層4を除去し易くなり、導体回路2a及び導体回路2bを露出し易くなる。
一方、温度を250℃以下、加熱時間を300分以下とすると、導体回路2a及び導体回路2bの表面の酸化を抑えることができる。このため、熱硬化性樹脂層4が導体回路2a及び導体回路2bの界面ではく離することを抑えられる。なお、熱硬化工程では、クリーンオーブンが一般的に用いられ、銅の酸化を抑制するため、窒素等の不活性ガスの雰囲気中で硬化を行ってもよい。
デスミア処理は、例えば、過マンガン酸ナトリウム液、水酸化ナトリウム液、過マンガン酸カリウム液、クロム液及び硫酸等の混合液に被処理基板を浸漬することによって実施できる。
具体的には、熱湯や所定の膨潤液を用いて被処理基板を膨潤処理した後、過マンガン酸ナトリウム液等で残渣等を除去し、還元(中和)を行った後、水洗、湯洗、乾燥を行う。1回の処理を行っても充分な開口が形成されない場合は複数回処理を行ってもよい。
なお、デスミア処理は上記のものに限定されない。また、デスミア処理後に、再度、熱硬化工程を行ってもよい。用いる熱硬化性樹脂によっても効果は異なるが、熱硬化させること、ガラス転移温度を上げることができるだけでなく、低熱膨張化を図ることができるからである。
パターン3a及びパターン3bは、多層プリント配線基板中間体10cにデスミア処理を施すことによって除去することが好ましい。こうして、熱硬化性樹脂層4に開口4hが形成される。
熱硬化性樹脂層4a及び熱硬化性樹脂層4bの厚さT2が厚い場合には、サンドブラスト、機械研磨及び化学機械研磨(CMP)等による研磨処理により熱硬化性樹脂層4a及び熱硬化性樹脂層4bを除去することが好ましい。
また、開口形成工程において、デスミア処理の代わりに、プラズマ処理を用いてパターン3a及びパターン3bを除去してもよいし、デスミア処理とプラズマ処理を併用してパターン3a及びパターン3bを除去してもよい。
パターン露出工程及び開口形成工程は各々個別の装置で行ってもよいし、これら処理を一連の工程として組み込んだ装置で行ってもよい。
また、熱硬化性樹脂層4a及び熱硬化性樹脂層4bに形成する開口のうち、最小の開口の直径Dminに対する当該開口の深さDの比(D/Dmin)を、0.1〜1.0とすることが好ましく、0.2〜0.8とすることがより好ましい。比(D/Dmin)を0.1以上とすると、熱硬化性樹脂層4a及び熱硬化性樹脂層4bの厚さが薄くなり過ぎないため、熱硬化性樹脂層4a及び熱硬化性樹脂層4bに微細な開口を形成する場合であっても、開口4hの形状を安定に保つことができる。
一方、比(D/Dmin)を1.0以下とすると、第1の感光性樹脂層3が除去し易くなり、直径60μm以下の微細な開口をより形成し易くなる。開口4hの形状は、円形状であるが、楕円形等であってもよい。なお、開口の形成が円以外の場合、直径Dminは、円相当直径を用いればよい。
シード層形成工程では、開口4hが設けられていない部分の熱硬化性樹脂層4a及び熱硬化性樹脂層4bの表面4sと、開口4hが設けられた部分における熱硬化性樹脂層4aの壁面4w及び露出している導体回路2a及び導体回路2bの表面とに、シード層5を形成する。
シード層5の厚さは特に制限はないが、通常0.1〜1.0μmとすることが好ましい。シード層5は、無電解銅めっき法及びスパッタ法で形成することができる。スパッタ法におけるターゲットは適宜選択できるが、Tiの後にCuを蒸着するのが一般的である。TiやCuの厚さは特に制限はないが、Tiで20〜100nm、Cuで100〜500nm程度が好適である。
多層プリント配線基板中間体10eの両面に形成された第2の感光性樹脂層のパターン6a及びパターン6bは、半導体素子を実装する面により近い部分に微細な配線パターンを形成するため、第2の感光性樹脂層のパターン6bよりも第2の感光性樹脂層のパターン6aの方がパターンのピッチが狭くなっている。
この工程では、シード層5の表面のうち、第2の感光性樹脂層のパターン6a及びパターン6bが形成されている領域以外の表面に配線部7を形成する。
開口4hが形成された領域では、壁面4w、導体回路2a及び導体回路2bの表面に形成されたシード層5上に配線部7を形成する。
配線部7の厚さは、1μm〜20μmとすることが好ましい。
次いで、エッチング液を用いて、配線部7が形成されていない領域のシード層5をエッチングにより除去する(シード層除去工程)。
例えば、多層プリント配線基板200は、第1の感光性樹脂層形成工程からシード層除去工程の一連の工程を3回繰り返し行うことにより、配線部(配線パターン7a及び配線パターン7b)を3層有したものである。多層プリント配線基板200は、各熱硬化性樹脂層4に形成された配線部(配線パターン7a及び配線パターン7b)がそれぞれ電気的に接続されている。
(a)バインダーポリマーと、
(b)エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する光重合性化合物と、
(c)光重合開始剤と、
を含有する、ことが好ましい。この感光性樹脂組成物は、第1の感光性樹脂層及び第2の感光性樹脂層の両方の層を形成する際に用いることができる。
また、このようなプリント配線基板100は、熱硬化性樹脂層4が有する開口4hの直径が60μm以下であるため、ピン数が数万ピンから数十万ピンの半導体素子を実装するのに適したものとなる。また、プリント配線基板100は、プリント配線基板に一般的に行われている各種加工処理、例えば、表面配線パターン上のニッケル/金めっきやはんだ処理等を施すことができる。
<導体回路を有するプリント配線基板の準備>
まず、厚さ12μmの金属箔2が両面に貼着された銅張積層体1(日立化成株式会社製、MCL−E−679FG)を準備した。銅張積層体1の厚さは400μmであった(図1(a)参照)。金属箔2をエッチング処理し、所定パターン形状に加工した(図1(b)参照)。
次いで、図2に示すように、感光性樹脂組成物としてドライフィルムレジスト(日立化成株式会社製Photec H−7025)をベースに、膜厚が10μmから40μmのものを準備し、ロールラミネーターで両面に貼着し、パターンを形成したフォトツールを密着させ、株式会社オーク製作所製EXM‐1201型露光機を使用して、50mJ/cm2のエネルギー量で露光を行った。次いで、30℃の1質量%炭酸ナトリウム水溶液で、90秒間スプレー現像を行い、感光性樹脂組成物を開口させて第1の感光性樹脂層のパターン3a、3bを形成した(図3参照)。
実施例1において、第1の感光性樹脂層のパターンを形成した銅張積層体1を180℃に加熱した乾燥炉に、60分間投入しなかった以外は実施例1と同様の操作を行い、比較例1の評価基板を得た。
実施例1及び比較例1におけるプリント配線基板の製造時における開口形成プロセス条件を表2に示す。
(観察条件)
・倍率:×150倍,×1000倍
・加速電圧:3kV
1b…支持体
2…金属箔
2a、2b…導体回路(銅箔)
3…第1の感光性樹脂層
3a、3b…第1の感光性樹脂層のパターン
4…熱硬化性樹脂層
4a、4b…熱硬化性樹脂層
4h…開口
4s…表面
4w…壁面
5…シード層
6a、6b…第2の感光性樹脂層のパターン
7…配線部
7a、7b…配線パターン
8…ソルダーレジスト
9…ニッケル/金層
10…プリント配線基板(内層基板)
100…多層プリント配線基板
200…ソルダーレジスト及びニッケル/金層を有する多層プリント配線基板
Claims (5)
- 支持体と
支持体の表面に形成された導体回路と、
前記導体回路を覆うように前記支持体の表面に積層された絶縁層と、
前記導体回路のうちの一部が露出するように、前記絶縁層に形成された開口と、
前記開口内に露出した前記導体回路の一部に電気的に接続するように、前記絶縁層に形成された配線部と、
を含む構造体の製造方法であって、
前記導体回路が覆われるように、前記支持体上に第1の感光性樹脂層を形成する第1の感光性樹脂層形成工程と、
前記第1の感光性樹脂層がパターン化するように、前記第1の感光性樹脂層に露光処理及び現像処理を施す第1のパターン化工程と、
前記第1の感光性樹脂層のパターンを覆うように前記支持体上に熱硬化性樹脂層を形成する熱硬化性樹脂層形成工程と、
前記熱硬化性樹脂層の一部を除去して前記第1の感光性樹脂層のパターンの所定箇所を前記熱硬化性樹脂層から露出させるパターン露出工程と、
前記熱硬化性樹脂層から露出した前記第1の感光性樹脂層を除去して前記導体回路を露出させる開口を前記熱硬化性樹脂層に形成する開口形成工程と、を備え、
前記第1のパターン化工程は、前記露光処理及び前記現像処理の後に、前記第1の感光性樹脂層のパターンを加熱処理する加熱処理、及び、前記第1の感光性樹脂層のパターンに紫外線を照射する紫外線照射処理の少なくとも一方を行う、構造体の製造方法。 - さらに、熱硬化性樹脂層の少なくとも一部が覆われるように、シード層を形成するシード層形成工程と、
前記シード層が覆われるように、第2の感光性樹脂層を前記シード層に形成し、前記第2の感光性樹脂層がパターン化するように、前記第2の感光性樹脂層に露光処理及び現像処理を施す第2のパターン化工程と、
前記シード層の少なくとも一部が覆われるように、配線部を形成し、前記第2のパターン化工程で形成されたパターンをはく離して、配線パターンを形成する配線部パターン化工程と、
配線部が形成されていない領域のシード層を除去するシード層除去工程とを備える、請求項1に記載の構造体の製造方法。 - 前記第1の感光性樹脂層形成工程から前記シード層除去工程を単一多層プリント配線形成工程とし、前記単一多層プリント配線形成工程を繰り返し行う、請求項2に記載の構造体の製造方法。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の構造体の製造方法で製造される、構造体。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の構造体の製造方法で用いられる感光性樹脂組成物であって、
(a)バインダーポリマーと、
(b)エチレン性不飽和結合を少なくとも1つ有する光重合性化合物と、
(c)光重合開始剤と、を含有する、感光性樹脂組成物。
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