JP2018046308A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】低粗度でありながら、導体層との密着強度が高い絶縁層を形成できると共に、スミア除去性にも優れたプリント配線板の製造方法の提供。【解決手段】(A)支持体と、該支持体と接合する樹脂組成物層とを含む支持体付き樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板に積層する工程、(B)支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程、(C)絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程、(D)デスミア処理を行う工程、(E)支持体を剥離する工程、及び(F)絶縁層の表面に導体層を形成する工程をこの順序で含む、プリント配線板の製造方法。【選択図】なし

Description

本発明は、プリント配線板の製造方法に関する。
各種電子機器に広く使用されているプリント配線板は、電子機器の小型化、高機能化のために、層の薄型化や回路の微細配線化が求められている。プリント配線板の製造技術としては、内層回路基板に絶縁層と導体層を交互に積み重ねるビルドアップ方式による製造方法が知られている。ビルドアップ方式による製造方法において、絶縁層は、例えば樹脂組成物層を有する接着フィルム等を用いて樹脂組成物層を内層回路基板に積層し、樹脂組成物層を熱硬化させることにより形成される。次いで、形成された絶縁層に穴あけ加工してビアホール(via hole)を形成し、デスミア処理することによって、ビアホール内部の樹脂残渣(スミア)の除去と絶縁層表面の粗化が同時に行われる(例えば、特許文献1)。
特開2008−37957号公報
ビルドアップ方式による製造方法においては、デスミア処理の後に絶縁層の表面に導体層が形成される。このとき、デスミア処理後の絶縁層表面の凹凸が大きいと微細配線化の妨げになることから、絶縁層表面の粗度は、導体層との十分な密着強度を実現し得る限りにおいて低く抑えることが望ましい。例えば、デスミア処理に高い耐性を有する樹脂組成物を使用して絶縁層を形成することによって絶縁層表面の粗度は低く抑えることはできる。しかし斯かる方法では、ビアホール内部(特にビアホール底部)のスミアの除去性も低下してしまう。
他方、スミアの除去性を高めるべく、比較的強いデスミア処理条件を採用すると、絶縁層表面の粗度が高くなるため、微細配線の形成に不利となる。そればかりか、無機充填材含有量の高い樹脂組成物を使用して絶縁層を形成する場合には、絶縁層表面の粗度が高いにもかかわらず、絶縁層と導体層との密着強度が低下する傾向のあることが見出された。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、低粗度でありながら、導体層との密着強度が高い絶縁層を形成できると共に、スミア除去性にも優れたプリント配線板の製造方法を提供することである。
本発明者らは、上記の課題につき鋭意検討した結果、下記特定の方法によりプリント配線板を製造することにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
[1] (A)支持体と、該支持体と接合する樹脂組成物層とを含む支持体付き樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板に積層する工程、
(B)支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程、
(C)絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程、
(D)デスミア処理を行う工程、
(E)支持体を剥離する工程、及び
(F)絶縁層の表面に導体層を形成する工程
をこの順序で含む、プリント配線板の製造方法。
[2] 工程(D)のデスミア処理が、湿式デスミア処理、乾式デスミア処理又はこれらの組み合わせである、[1]に記載のプリント配線板の製造方法。
[3] 工程(F)が、
絶縁層の表面を粗化処理すること、及び
絶縁層の表面に湿式メッキして導体層を形成すること
をこの順序で含む、[1]又は[2]に記載のプリント配線板の製造方法。
[4] 工程(F)が、
絶縁層の表面に乾式メッキして金属層を形成すること、及び
金属層の表面に湿式メッキして導体層を形成すること
をこの順序で含む、[1]又は[2]に記載のプリント配線板の製造方法。
[5] 支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層が、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を含む、[1]〜[4]のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法。
[6] 硬化剤が、活性エステル系硬化剤を含む、[5]に記載のプリント配線板の製造方法。
[7] 無機充填材の平均粒径が、0.01μm〜3μmである、[5]又は[6]に記載のプリント配線板の製造方法。
[8] 樹脂組成物層中の無機充填材の含有量が、樹脂組成物層の不揮発成分を100質量%としたとき、40質量%〜95質量%である、[5]〜[7]のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法。
[9] 無機充填材が、表面処理剤で表面処理されている、[5]〜[8]のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法。
[10] [1]〜[9]のいずれかに記載の方法で製造されたプリント配線板。
[11] [10]に記載のプリント配線板を含む半導体装置。
本発明によれば、低粗度でありながら、導体層との密着強度が高い絶縁層を形成できると共に、スミア除去性にも優れたプリント配線板の製造方法を提供することができる。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。
[プリント配線板の製造方法]
本発明のプリント配線板の製造方法は、下記工程(A)乃至(F)をこの順序で含む。
(A)支持体と、該支持体と接合する樹脂組成物層とを含む支持体付き樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板に積層する工程
(B)支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程
(C)絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程
(D)デスミア処理を行う工程
(E)支持体を剥離する工程
(F)絶縁層の表面に導体層を形成する工程
なお本発明において、工程(A)乃至(F)についていう「この順序で含む」とは、工程(A)乃至(F)の各工程を含み且つ工程(A)乃至(F)の各工程がこの順序で実施される限り、他の工程を含むことを妨げるものではない。
以下、工程又は処理についていう「この順序で含む」に関しても、同様とする。
<支持体付き樹脂シート>
各工程について詳細に説明する前に、本発明の製造方法で使用する支持体付き樹脂シートについて説明する。
本発明の製造方法で使用する支持体付き樹脂シートは、支持体と、該支持体と接合する樹脂組成物層とを含む。
(支持体)
支持体としては、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔(銅箔、アルミニウム箔等)、離型紙が挙げられ、プラスチック材料からなるフィルムが好適に用いられる。プラスチック材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート(以下「PEN」と略称することがある。)等のポリエステル、ポリカーボネート(以下「PC」と略称することがある。)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル、環状ポリオレフィン、トリアセチルセルロース(TAC)、ポリエーテルサルファイド(PES)、ポリエーテルケトン、ポリイミドなどが挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましく、安価なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。好適な一実施形態において、支持体は、ポリエチレンテレフタレートフィルムである。
支持体は、樹脂組成物層と接合する面にマット処理、コロナ処理を施してあってもよい。
また、支持体としては、樹脂組成物層と接合する面に離型層を有する離型層付き支持体を使用してもよい。離型層付き支持体の離型層に使用する離型剤としては、例えば、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群から選択される1種以上の離型剤が挙げられる。
本発明において、離型層付き支持体は、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、アルキド樹脂系離型剤を主成分とする離型層を有するPETフィルムである、リンテック(株)製の「SK−1」、「AL−5」、「AL−7」などが挙げられる。
支持体の厚さは、特に限定されないが、10μm〜70μmの範囲が好ましく、20μm〜60μmの範囲がより好ましい。なお、支持体が離型層付き支持体である場合、離型層付き支持体全体の厚みが上記範囲であることが好ましい。
(樹脂組成物層)
樹脂組成物層に用いる樹脂組成物は特に限定されず、その硬化物が十分な硬度と絶縁性を有するものであればよい。例えば、(a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤及び(c)無機充填材を含む樹脂組成物を用いることができる。樹脂組成物層に用いる樹脂組成物は、必要に応じて、さらに熱可塑性樹脂、硬化促進剤、難燃剤及びゴム粒子等の添加剤を含んでいてもよい。
なお、本発明において、樹脂組成物を構成する各成分の含有量は、樹脂組成物中の不揮発成分の合計を100質量%としたときの値である。
(a)エポキシ樹脂
エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノールエポキシ樹脂、ナフトールノボラックエポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、tert-ブチル-カテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂及びトリメチロール型エポキシ樹脂等が挙げられる。エポキシ樹脂は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を含むことが好ましい。エポキシ樹脂の不揮発成分を100質量%とした場合に、少なくとも50質量%以上は1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であるのが好ましい。中でも、1分子中に2個以上のエポキシ基を有し、温度20℃で液状のエポキシ樹脂(以下「液状エポキシ樹脂」という。)と、1分子中に3個以上のエポキシ基を有し、温度20℃で固体状のエポキシ樹脂(以下「固体状エポキシ樹脂」という。)とを含むことが好ましい。エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用することで、優れた可撓性を有する樹脂組成物が得られる。また、樹脂組成物の硬化物の破断強度も向上する。
液状エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、又はナフタレン型エポキシ樹脂が好ましく、ナフタレン型エポキシ樹脂がより好ましい。液状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC(株)製の「EXA4032SS」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、「HP4032」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、「HP4032D」(ナフタレン型エポキシ樹脂)、三菱化学(株)製の「jER828EL」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂)、「jER807」(ビスフェノールF型エポキシ樹脂)、「jER152」(フェノールノボラック型エポキシ樹脂)、新日鐵化学(株)製の「ZX1059」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品)等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。
固体状エポキシ樹脂としては、4官能ナフタレン型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノールエポキシ樹脂、ナフトールノボラックエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、又はナフチレンエーテル型エポキシ樹脂が好ましく、4官能ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、又はナフチレンエーテル型エポキシ樹脂がより好ましい。固体状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC(株)製の「HP−4700」(4官能ナフタレン型エポキシ樹脂)、「N−690」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)、「N−695」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂)、「HP−7200」(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂)、「EXA7311」(ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂)、「EXA7310」(ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂)、「EXA7311−G3」(ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂)、日本化薬(株)製の「EPPN−502H」(トリスフェノールエポキシ樹脂)、「NC7000L」(ナフトールノボラックエポキシ樹脂)、「NC3000H」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、「NC3000」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、「NC3000L」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、「NC3100」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、東都化成(株)製の「ESN475」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、「ESN485」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、新日鐵化学(株)製の「ESN475V」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂)、三菱化学(株)製の「YX4000H」(ビフェニル型エポキシ樹脂)、「YX4000HK」(ビキシレノール型エポキシ樹脂)等が挙げられる。
エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用する場合、それらの量比(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂)は、質量比で、1:0.1〜1:5の範囲が好ましい。液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂との量比を斯かる範囲とすることにより、i)樹脂シートの形態で使用する場合に適度な粘着性がもたらされる、ii)樹脂シートの形態で使用する場合に十分な可撓性が得られ、取り扱い性が向上する、並びにiii)十分な破断強度を有する硬化物を得ることができるなどの効果が得られる。上記i)〜iii)の効果の観点から、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂の量比(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂)は、質量比で、1:0.3〜1:4.5の範囲がより好ましく、1:0.6〜1:4の範囲がさらに好ましい。
樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、3質量%〜35質量%が好ましく、5質量%〜30質量%がより好ましく、5質量%〜25質量%がさらに好ましく、7質量%〜20質量%が特に好ましい。
(b)硬化剤
硬化剤としては、エポキシ樹脂を硬化する機能を有する限り特に限定されないが、例えば、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤、及びシアネートエステル系硬化剤が挙げられる。硬化剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤としては、耐熱性及び耐水性の観点から、ノボラック構造を有するフェノール系硬化剤、又はノボラック構造を有するナフトール系硬化剤が好ましい。また、導体層との密着強度の観点から、含窒素フェノール系硬化剤が好ましく、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤がより好ましい。中でも、耐熱性、耐水性、及び導体層との密着強度を高度に満足させる観点から、硬化剤としてトリアジン骨格含有フェノールノボラック樹脂を用いることが好ましい。
フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤の具体例としては、例えば、明和化成(株)製の「MEH−7700」、「MEH−7810」、「MEH−7851」、日本化薬(株)製の「NHN」、「CBN」、「GPH」、東都化成(株)製の「SN170」、「SN180」、「SN190」、「SN475」、「SN485」、「SN495」、「SN375」、「SN395」、DIC(株)製の「LA7052」、「LA7054」、「LA3018」、「LA1356」等が挙げられる。
導体層との密着強度を高める観点から、活性エステル系硬化剤も好ましい。活性エステル系硬化剤はまた、粗化後の絶縁層表面の粗度を低く抑える効果も奏する。すなわち、活性エステル系硬化剤は、低粗度でありながら、導体層との密着強度が高い絶縁層をもたらすことができる。このように活性エステル系硬化剤は優れた効果を奏するものであるが、その一方で、デスミア処理において除去し難い樹脂残渣(スミア)に帰着するという問題も有していた。なお、比較的強いデスミア処理条件を採用することにより、スミアを除去することは可能となるが、その場合には絶縁層表面の粗度が高くなってしまい、活性エステル系硬化剤が本来的に奏する優れた効果が減殺されることとなる。
詳細は後述するが、本発明のプリント配線板の製造方法によれば、絶縁層表面の低粗度はそのままに、スミア除去性を高めることが可能であり、活性エステル系硬化剤が本来的に奏する優れた効果を有利に享受し得る。
活性エステル系硬化剤としては、特に制限はないが、一般にフェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N−ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等の反応活性の高いエステル基を1分子中に2個以上有する化合物が好ましく用いられる。当該活性エステル系硬化剤は、カルボン酸化合物及び/又はチオカルボン酸化合物とヒドロキシ化合物及び/又はチオール化合物との縮合反応によって得られるものが好ましい。特に耐熱性向上の観点から、カルボン酸化合物とヒドロキシ化合物とから得られる活性エステル系硬化剤が好ましく、カルボン酸化合物とフェノール化合物及び/又はナフトール化合物とから得られる活性エステル系硬化剤がより好ましい。カルボン酸化合物としては、例えば安息香酸、酢酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。フェノール化合物又はナフトール化合物としては、例えば、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フェノールフタリン、メチル化ビスフェノールA、メチル化ビスフェノールF、メチル化ビスフェノールS、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、カテコール、α−ナフトール、β−ナフトール、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、フロログルシン、ベンゼントリオール、ジシクロペンタジエニルジフェノール、フェノールノボラック等が挙げられる。
活性エステル系硬化剤としては、ジシクロペンタジエニルジフェノール構造を含む活性エステル化合物、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物、フェノールノボラックのアセチル化物を含む活性エステル化合物、フェノールノボラックのベンゾイル化物を含む活性エステル化合物が好ましく、中でもナフタレン構造を含む活性エステル化合物、ジシクロペンタジエニルジフェノール構造を含む活性エステル化合物がより好ましい。
活性エステル系硬化剤の市販品としては、ジシクロペンタジエニルジフェノール構造を含む活性エステル化合物として、「EXB9451」、「EXB9460」、「EXB9460S」、「HPC−8000−65T」(DIC(株)製)、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物として「EXB9416−70BK」(DIC(株)製)、フェノールノボラックのアセチル化物を含む活性エステル化合物として「DC808」(三菱化学(株)製)、フェノールノボラックのベンゾイル化物を含む活性エステル化合物として「YLH1026」(三菱化学(株)製)などが挙げられる。
ベンゾオキサジン系硬化剤の具体例としては、昭和高分子(株)製の「HFB2006M」、四国化成工業(株)製の「P−d」、「F−a」が挙げられる。
シアネートエステル系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールAジシアネート、ポリフェノールシアネート(オリゴ(3−メチレン−1,5−フェニレンシアネート)、4,4‘−メチレンビス(2,6−ジメチルフェニルシアネート)、4,4’−エチリデンジフェニルジシアネート、ヘキサフルオロビスフェノールAジシアネート、2,2−ビス(4−シアネート)フェニルプロパン、1,1−ビス(4−シアネートフェニルメタン)、ビス(4−シアネート−3,5−ジメチルフェニル)メタン、1,3−ビス(4−シアネートフェニル−1−(メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4−シアネートフェニル)チオエーテル、及びビス(4−シアネートフェニル)エーテル等の2官能シアネート樹脂、フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等から誘導される多官能シアネート樹脂、これらシアネート樹脂が一部トリアジン化したプレポリマーなどが挙げられる。シアネートエステル系硬化剤の具体例としては、ロンザジャパン(株)製の「PT30」及び「PT60」(いずれもフェノールノボラック型多官能シアネートエステル樹脂)、「BA230」(ビスフェノールAジシアネートの一部又は全部がトリアジン化され三量体となったプレポリマー)等が挙げられる。
エポキシ樹脂と硬化剤との量比は、[エポキシ樹脂のエポキシ基の合計数]:[硬化剤の反応基の合計数]の比率で、1:0.2〜1:2の範囲が好ましく、1:0.3〜1:1.5の範囲がより好ましく、1:0.4〜1:1の範囲がさらに好ましい。ここで、硬化剤の反応基とは、活性水酸基、活性エステル基等であり、硬化剤の種類によって異なる。また、エポキシ樹脂のエポキシ基の合計数とは、各エポキシ樹脂の固形分質量をエポキシ当量で除した値をすべてのエポキシ樹脂について合計した値であり、硬化剤の反応基の合計数とは、各硬化剤の固形分質量を反応基当量で除した値をすべての硬化剤について合計した値である。エポキシ樹脂と硬化剤との量比を斯かる範囲とすることにより、樹脂組成物の硬化物の耐熱性が向上する。
上記のとおり、低粗度でありながら、導体層との密着強度が高い絶縁層を得る観点から、硬化剤は、活性エステル系硬化剤を含むことが好ましい。硬化剤全体に占める活性エステル系硬化剤の割合は、硬化剤の反応基の数を基準として、10%以上が好ましく、30%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましく、60%以上が特に好ましい。該割合の上限は特に限定されず、100%であってよいが、硬化反応性向上の観点から、90%以下が好ましく、80%以下がより好ましい。なお、硬化剤として活性エステル系硬化剤と他の硬化剤との混合物を用いる場合、他の硬化剤としては、組成物のポットライフを得ながら、低粗度かつ導体層との密着強度が高い絶縁層を実現する観点から、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤が好ましい。
(c)無機充填材
無機充填材としては、例えば、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、ホウ酸アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、ジルコン酸バリウム、及びジルコン酸カルシウム等が挙げられる。これらの中でも無定形シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、中空シリカ等のシリカが特に好適である。またシリカとしては球状シリカが好ましい。無機充填材は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。市販されている球状溶融シリカとして、(株)アドマテックス製「SOC2」、「SOC1」が挙げられる。
無機充填材の平均粒径は0.01μm〜3μmの範囲が好ましく、0.05μm〜2μmの範囲がより好ましく、0.1μm〜1μmの範囲がさらに好ましく、0.3μm〜0.8μmの範囲が特に好ましい。無機充填材の平均粒径はミー(Mie)散乱理論に基づくレーザー回折・散乱法により測定することができる。具体的にはレーザー回折散乱式粒度分布測定装置により、無機充填材の粒度分布を体積基準で作成し、そのメディアン径を平均粒径とすることで測定することができる。測定サンプルは、無機充填材を超音波により水中に分散させたものを好ましく使用することができる。レーザー回折散乱式粒度分布測定装置としては、株式会社堀場製作所製LA−500等を使用することができる。
無機充填材は、耐湿性向上のため、アミノシラン系カップリング剤、エポキシシラン系カップリング剤、メルカプトシラン系カップリング剤、シラン系カップリング剤、オルガノシラザン化合物、チタネート系カップリング剤などの1種又は2種以上の表面処理剤で処理されていることが好ましい。表面処理剤の市販品としては、例えば、信越化学工業(株)製「KBM403」(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業(株)製「KBM803」(3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業(株)製「KBE903」(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業(株)製「KBM573」(N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業(株)製「SZ−31」(ヘキサメチルジシラザン)等が挙げられる。
また、表面処理剤で表面処理された無機充填材は、溶剤(例えば、メチルエチルケトン(MEK))により洗浄処理した後の無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量を測定することができる。具体的には、溶剤として十分な量のMEKを表面処理剤で表面処理された無機充填材に加えて、25℃で5分間超音波洗浄する。上澄液を除去し、固形分を乾燥させた後、カーボン分析計を用いて無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量を測定することができる。カーボン分析計としては、堀場製作所製「EMIA−320V」等を使用することができる。
無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量は、無機充填材の分散性向上の観点から、0.02mg/m以上が好ましく、0.1mg/m以上がより好ましく、0.2mg/m以上が更に好ましい。一方、樹脂ワニスの溶融粘度やシート形態での溶融粘度の上昇を防止するという点で、1mg/m以下が好ましく、0.8mg/m以下がより好ましく、0.5mg/m以下が更に好ましい。
本発明者らは、先に述べたとおり、無機充填材含有量の高い樹脂組成物を用いて絶縁層を形成する場合に、絶縁層と導体層との密着強度が低下し易いことを見出したが、本発明のプリント配線板の製造方法によれば、無機充填材含有量の高い樹脂組成物を用いる場合にも絶縁層と導体層との十分な密着強度を実現することができる。
樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、絶縁層の熱膨張率を低下させて、絶縁層と導体層との熱膨張の差によるクラックや回路歪みの発生を防止する観点から、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、65質量%以上が特に好ましい。
本発明のプリント配線板の製造方法においては、絶縁層と導体層との密着強度を低下させることなく、樹脂組成物中の無機充填材の含有量を更に高めることができる。例えば、樹脂組成物中の無機充填材の含有量は、66質量%以上、68質量%以上、70質量%以上、72質量%以上、又は74質量%以上にまで高めてよい。
無機充填材の含有量の上限は、絶縁層の機械強度の観点から、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下がさらに好ましい。
一実施形態において、樹脂組成物層に使用する樹脂組成物は、上述の(a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤及び(c)無機充填材を含む。中でも、樹脂組成物は、(a)エポキシ樹脂として液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂との混合物(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂の質量比は好ましくは1:0.1〜1:5、より好ましくは1:0.3〜1:4.5、さらに好ましくは1:0.6〜1:4)を、(b)硬化剤として活性エステル系硬化剤、フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤からなる群から選択される1種以上を、(c)無機充填材としてシリカを、それぞれ含むことが好ましい。低粗度かつ導体層との密着強度が高い絶縁層をより有利に形成できる観点から、(a)エポキシ樹脂として液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂との混合物(液状エポキシ樹脂:固体状エポキシ樹脂の質量比は好ましくは1:0.1〜1:5、より好ましくは1:0.3〜1:4.5、さらに好ましくは1:0.6〜1:4)を、(b)硬化剤として活性エステル系硬化剤を含む硬化剤を、(c)無機充填材としてシリカを、それぞれ含むことがより好ましい。斯かる特定の成分を組み合わせて含む樹脂組成物層に関しても、(a)エポキシ樹脂、(b)硬化剤、及び(c)無機充填材の好適な含有量は上述のとおりであるが、中でも、(a)エポキシ樹脂の含有量が3質量%〜35質量%、(c)無機充填材の含有量が40質量%〜90質量%であることが好ましく、(a)エポキシ樹脂の含有量が5質量%〜25質量%、(c)無機充填材の含有量が50質量%〜90質量%であることがより好ましい。(b)硬化剤の含有量に関しては、(a)エポキシ樹脂のエポキシ基の合計数と、(b)硬化剤の反応基の合計数との比が、1:0.2〜1:2となるように含有させることが好ましく、1:0.3〜1:1.5となるように含有させることがより好ましく、1:0.4〜1:1となるように含有させることがさらに好ましい。
樹脂組成物層に用いる樹脂組成物は、必要に応じて、さらに熱可塑性樹脂、硬化促進剤、難燃剤及びゴム粒子等の添加剤を含んでいてもよい。
熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、及びポリスルホン樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
熱可塑性樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は8,000〜70,000の範囲が好ましく、10,000〜60,000の範囲がより好ましく、20,000〜60,000の範囲がさらに好ましい。熱可塑性樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法で測定される。具体的には、熱可塑性樹脂のポリスチレン換算の重量平均分子量は、測定装置として(株)島津製作所製LC−9A/RID−6Aを、カラムとして昭和電工(株)製Shodex K−800P/K−804L/K−804Lを、移動相としてクロロホルム等を用いて、カラム温度40℃にて測定し、標準ポリスチレンの検量線を用いて算出することができる。
フェノキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格、ビスフェノールS骨格、ビスフェノールアセトフェノン骨格、ノボラック骨格、ビフェニル骨格、フルオレン骨格、ジシクロペンタジエン骨格、ノルボルネン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、アダマンタン骨格、テルペン骨格、及びトリメチルシクロヘキサン骨格からなる群から選択される1種以上の骨格を有するフェノキシ樹脂が挙げられる。フェノキシ樹脂の末端は、フェノール性水酸基、エポキシ基等のいずれの官能基でもよい。フェノキシ樹脂は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。フェノキシ樹脂の具体例としては、三菱化学(株)製の「1256」及び「4250」(いずれもビスフェノールA骨格含有フェノキシ樹脂)、「YX8100」(ビスフェノールS骨格含有フェノキシ樹脂)、及び「YX6954」(ビスフェノールアセトフェノン骨格含有フェノキシ樹脂)が挙げられ、その他にも、東都化成(株)製の「FX280」及び「FX293」、三菱化学(株)製の「YL7553」、「YL6794」、「YL7213」、「YL7290」及び「YL7482」等が挙げられる。
ポリビニルアセタール樹脂の具体例としては、電気化学工業(株)製の電化ブチラール4000−2、5000−A、6000−C、6000−EP、積水化学工業(株)製のエスレックBHシリーズ、BXシリーズ、KSシリーズ、BLシリーズ、BMシリーズ等が挙げられる。
ポリイミド樹脂の具体例としては、新日本理化(株)製の「リカコートSN20」及び「リカコートPN20」が挙げられる。ポリイミド樹脂の具体例としてはまた、2官能性ヒドロキシル基末端ポリブタジエン、ジイソシアネート化合物及び四塩基酸無水物を反応させて得られる線状ポリイミド(特開2006−37083号公報記載のもの)、ポリシロキサン骨格含有ポリイミド(特開2002−12667号公報及び特開2000−319386号公報等に記載のもの)等の変性ポリイミドが挙げられる。
ポリアミドイミド樹脂の具体例としては、東洋紡績(株)製の「バイロマックスHR11NN」及び「バイロマックスHR16NN」が挙げられる。ポリアミドイミド樹脂の具体例としてはまた、日立化成工業(株)製のポリシロキサン骨格含有ポリアミドイミド「KS9100」、「KS9300」等の変性ポリアミドイミドが挙げられる。
ポリエーテルスルホン樹脂の具体例としては、住友化学(株)製の「PES5003P」等が挙げられる。
ポリスルホン樹脂の具体例としては、ソルベイアドバンストポリマーズ(株)製のポリスルホン「P1700」、「P3500」等が挙げられる。
樹脂組成物中の熱可塑性樹脂の含有量は、0.1質量%〜20質量%であることが好ましい。熱可塑性樹脂の含有量を斯かる範囲とすることにより、樹脂組成物の粘度が適度となり、厚さやバルク性状の均一な樹脂組成物を形成することができる。樹脂組成物中の熱可塑性樹脂の含有量は、0.5質量%〜10質量%であることがより好ましい。
硬化促進剤としては、例えば、有機ホスフィン化合物、イミダゾール化合物、アミンアダクト化合物、及び3級アミン化合物などが挙げられる。硬化促進剤の含有量は、(a)エポキシ樹脂と(b)硬化剤の不揮発成分の合計を100質量%としたとき、0.05質量%〜3質量%の範囲で使用することが好ましい。硬化促進剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
難燃剤としては、例えば、有機リン系難燃剤、有機系窒素含有リン化合物、窒素化合物、シリコーン系難燃剤、金属水酸化物等が挙げられる。難燃剤は1種単独で用いてもよく、又は2種以上を併用してもよい。樹脂組成物中の難燃剤の含有量は特に限定はされないが、0.5質量%〜10質量%が好ましく、1質量%〜9質量%がより好ましく、1質量%〜8質量%がさらに好ましい。
ゴム粒子としては、例えば、後述する溶剤に溶解せず、上述のエポキシ樹脂、硬化剤、及び熱可塑性樹脂などとも相溶しないものが使用される。このようなゴム粒子は、一般には、ゴム成分の分子量を溶剤や樹脂に溶解しないレベルまで大きくし、粒子状とすることで調製される。
ゴム粒子としては、例えば、コアシェル型ゴム粒子、架橋アクリロニトリルブタジエンゴム粒子、架橋スチレンブタジエンゴム粒子、アクリルゴム粒子などが挙げられる。コアシェル型ゴム粒子は、コア層とシェル層とを有するゴム粒子であり、例えば、外層のシェル層がガラス状ポリマーで構成され、内層のコア層がゴム状ポリマーで構成される2層構造、又は外層のシェル層がガラス状ポリマーで構成され、中間層がゴム状ポリマーで構成され、コア層がガラス状ポリマーで構成される3層構造のものなどが挙げられる。ガラス状ポリマー層は、例えば、メチルメタクリレート重合物などで構成され、ゴム状ポリマー層は、例えば、ブチルアクリレート重合物(ブチルゴム)などで構成される。ゴム粒子は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ゴム粒子の平均粒径は、好ましくは0.005μm〜1μmの範囲であり、より好ましくは0.2μm〜0.6μmの範囲である。ゴム粒子の平均粒径は、動的光散乱法を用いて測定することができる。例えば、適当な有機溶剤にゴム粒子を超音波などにより均一に分散させ、濃厚系粒径アナライザー(FPAR−1000;大塚電子(株)製)を用いて、ゴム粒子の粒度分布を質量基準で作成し、そのメディアン径を平均粒径とすることで測定することができる。樹脂組成物中のゴム粒子の含有量は、好ましくは1質量%〜10質量%であり、より好ましくは2質量%〜5質量%である。
樹脂組成物層に用いる樹脂組成物は、必要に応じて、他の添加剤を含んでいてもよい。斯かる他の添加剤としては、例えば、有機銅化合物、有機亜鉛化合物及び有機コバルト化合物等の有機金属化合物、並びに有機フィラー、増粘剤、消泡剤、レベリング剤、密着性付与剤、着色剤及び硬化性樹脂等の樹脂添加剤等が挙げられる。
支持体付き樹脂シートにおいて、樹脂組成物層の厚さは、3μm〜100μmが好ましく、5μm〜80μmがより好ましく、20μm〜60μmがさらに好ましい。
支持体付き樹脂シートにおいて、樹脂組成物層は、二層以上からなる複層構造であってもよい。複層構造の樹脂組成物層を使用する場合、全体の厚さが上記範囲にあることが好ましい。
支持体付き樹脂シートは、支持体上に樹脂組成物層を形成することによって製造することができる。
樹脂組成物層は、公知の方法で、支持体上に形成することができる。例えば、溶剤に樹脂組成物を溶解した樹脂ワニスを調製し、この樹脂ワニスを、ダイコーターなどの塗布装置を用いて支持体の表面に塗布し、樹脂ワニスを乾燥させて樹脂組成物層を設けることができる。
樹脂ワニスの調製に用いる溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン及びシクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート及びカルビトールアセテート等の酢酸エステル系溶媒、セロソルブ及びブチルカルビトール等のカルビトール系溶媒、トルエン及びキシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド及びN−メチルピロリドン等のアミド系溶媒等を挙げることができる。溶剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂ワニスの乾燥は、加熱、熱風吹きつけ等の公知の乾燥方法により実施してよい。樹脂組成物層中に溶剤が多く残留すると、硬化後に膨れが発生する原因となるため、樹脂組成物中の残留溶剤量が通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下となるように乾燥させる。樹脂ワニス中の有機溶剤の沸点によっても異なるが、例えば30質量%〜60質量%の溶剤を含む樹脂ワニスを用いる場合、50℃〜150℃で3〜10分乾燥させることにより、樹脂組成物層を形成することができる。
支持体付き樹脂シートにおいて、樹脂組成物層の支持体と接合していない面(即ち、支持体とは反対側の面)には、支持体に準じた保護フィルムをさらに積層することができる。保護フィルムの厚さは、特に限定されないが、例えば、1μm〜40μmである。保護フィルムを積層することにより、樹脂組成物層の表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。支持体付き樹脂シートは、ロール状に巻きとって保存することが可能であり、プリント配線板を製造する際には、保護フィルムを剥がすことによって使用可能となる。
斯かる支持体付き樹脂シートは、低粗度でありながら導体層との密着強度に優れる絶縁層に帰着することから、プリント配線板の絶縁層用、特に層間絶縁層用として有用である。
以下、各工程について説明する。
<工程(A)>
工程(A)において、支持体と、該支持体と接合する樹脂組成物層とを含む支持体付き樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板に積層する。
工程(A)において使用する支持体付き樹脂シートの構成は上述のとおりである。また、「内層回路基板」とは、ガラスエポキシ基板、金属基板、ポリエステル基板、ポリイミド基板、BTレジン基板、熱硬化型ポリフェニレンエーテル基板等の基板の片面又は両面にパターン加工された導体層(回路)を有し、プリント配線板を製造する際に、さらに絶縁層及び導体層が形成されるべき中間製造物をいう。
工程(A)における支持体付き樹脂シートと内層回路基板との積層は、従来公知の任意の方法で実施してよいが、ロール圧着やプレス圧着等で、支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層が内層回路基板と接合するようにラミネート処理することが好ましい。中でも、減圧下でラミネートする真空ラミネート法がより好ましい。ラミネートの方法は、バッチ式でも連続式であってもよい。
ラミネート処理は、一般に、圧着圧力を1kgf/cm〜11kgf/cm(0.098MPa〜1.078MPa)の範囲とし、圧着温度を70℃〜120℃の範囲とし、圧着時間を5秒間〜180秒間の範囲とし、空気圧が20mmHg(26.7hPa)以下の減圧下で実施することが好ましい。
ラミネート処理は、市販されている真空ラミネーターを用いて実施することができる。市販されている真空ラミネーターとしては、例えば、(株)名機製作所製の真空加圧式ラミネーター、ニチゴー・モートン(株)製のバキュームアップリケーター等が挙げられる。
工程(A)において、支持体付き樹脂シートは、内層回路基板の片面に積層してもよく、両面に積層してもよい。
<工程(B)>
工程(B)において、支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する。
樹脂組成物層の熱硬化条件は特に限定されず、プリント配線板の絶縁層を形成するに際して通常採用される条件を使用してよい。
例えば、樹脂組成物層の熱硬化条件は、樹脂組成物の種類等によっても異なるが、硬化温度は120℃〜240℃の範囲(好ましくは150℃〜210℃の範囲、より好ましくは170℃〜190℃の範囲)、硬化時間は5分間〜90分間の範囲(好ましくは10分間〜75分間、より好ましくは15分間〜60分間)とすることができる。
樹脂組成物層を熱硬化させる前に、樹脂組成物層を硬化温度よりも低い温度にて予備加熱してもよい。例えば、樹脂組成物層を熱硬化させるのに先立ち、50℃以上120℃未満(好ましくは60℃以上110℃以下、より好ましくは70℃以上100℃以下)の温度にて、樹脂組成物層を5分間以上(好ましくは5分間〜150分間、より好ましくは15分間〜120分間)予備加熱してもよい。
<工程(C)>
工程(C)において、絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する。
ビアホールは、層間の電気接続のために設けられ、絶縁層の特性を考慮して、ドリル、レーザー、プラズマ等を用いる公知の方法により形成することができる。例えば、支持体上からレーザー光を照射して、絶縁層にビアホールを形成することができる。ビアホールの開口の大きさは、搭載する部品の微細度で選択されるが、トップ径40μm〜500μmの範囲が好ましい。
レーザー光源としては、例えば、炭酸ガスレーザー、YAGレーザー、エキシマレーザー等が挙げられる。中でも、加工速度、コストの観点から、炭酸ガスレーザーが好ましい。
レーザー光源として炭酸ガスレーザー装置を使用する場合、一般に9.3μm〜10.6μmの波長のレーザー光が使用される。また、ショット数は、形成すべきビアホールの深さ、孔径によっても異なるが、通常1〜10ショットの範囲で選択される。加工速度を高めてプリント配線板の生産性を向上させる観点から、ショット数は少ない方が好ましく、1〜5ショットの範囲であることが好ましく、1〜3ショットの範囲であることがより好ましい。なお、ショット数が2ショット以上である場合、バーストモード、サイクルモードの何れのモードでレーザー光を照射してもよい。
レーザー光源として炭酸ガスレーザー装置を使用する場合、レーザー光のエネルギーは、ショット数、ビアホールの深さ、支持体の厚さにもよるが、好ましくは0.25mJ以上、より好ましくは0.5mJ以上、さらに好ましくは1mJ以上に設定される。レーザー光のエネルギーの上限は、好ましくは20mJ以下、より好ましくは15mJ以下、さらに好ましくは10mJ以下である。
穴あけ加工は、市販されているレーザー装置を用いて実施することができる。市販されている炭酸ガスレーザー装置としては、例えば、日立ビアメカニクス(株)製のLC−2E21B/1C、三菱電機(株)製のML605GTWII、松下溶接システム(株)製の基板穴あけレーザ加工機が挙げられる。
<工程(D)>
工程(D)において、デスミア処理を行う。
工程(C)において形成されたビアホール内部(特にビアホール底部)には、一般に、樹脂残渣(スミア)が付着している。斯かるスミアは、層間の電気接続不良の原因となるため、工程(D)においてスミアを除去する処理(デスミア処理)を実施する。
本発明の多層プリント配線板の製造方法においては、絶縁層に支持体が付着した状態でデスミア処理を行う。支持体を剥離した後にデスミア処理を実施する従来技術とは異なり、絶縁層の表面は支持体に保護されているため、絶縁層の表面が粗化されることなく、ビアホール内部のスミアを除去することができる。また、絶縁層の表面がダメージを受けるという制約がないため、広範なデスミア処理方法およびデスミア処理条件を採用することができる。これにより、絶縁層を形成するための樹脂組成物として、デスミア処理において除去し難い樹脂残渣(スミア)に帰着する活性エステル系硬化剤を含む樹脂組成物を使用する場合であっても、絶縁層表面の粗度を高めることなく、スミアを効果的に除去することが可能となる。
工程(D)において、デスミア処理は、特に制限なく、公知の各種方法により行うことができる。一実施形態において、デスミア処理は、乾式デスミア処理、湿式デスミア処理又はこれらの組み合わせとし得る。
乾式デスミア処理としては、例えば、プラズマを用いたデスミア処理等が挙げられる。プラズマを用いたデスミア処理に関しては、プラズマによる絶縁層の表面変性等に起因して絶縁層と導体層との密着強度が低下し易いことが知られているが、絶縁層に支持体が付着した状態でデスミア処理を行う本発明の方法においては、絶縁層の表面変性なしに、有利にデスミア処理することができる。
プラズマを用いたデスミア処理は、市販のプラズマデスミア処理装置を使用して実施することができる。市販のプラズマデスミア処理装置の中でも、プリント配線板の製造用途に好適な例として、(株)ニッシン製のマイクロ波プラズマ装置、積水化学工業(株)製の常圧プラズマエッチング装置等が挙げられる。
乾式デスミア処理としてはまた、研磨材をノズルから吹き付けて処理対象を研磨し得る乾式サンドブラスト処理を用いてもよい。乾式サンドブラスト処理は、市販の乾式サンドブラスト処理装置を用いて実施することができる。研磨材として、水溶性の研磨材を使用する場合には、乾式サンドブラスト処理後に水洗処理することにより、研磨材がビアホール内部に残留することもなく、スミアを効果的に除去することができる。
湿式デスミア処理としては、例えば、酸化剤溶液を用いたデスミア処理等が挙げられる。酸化剤溶液を用いてデスミア処理する場合、膨潤液による膨潤処理、酸化剤溶液による酸化処理、中和液による中和処理をこの順に行うことが好ましい。膨潤液としては、例えば、アトテックジャパン(株)製の「スウェリング・ディップ・セキュリガンスP(Swelling Dip Securiganth P)」、「スウェリング・ディップ・セキュリガンスSBU(Swelling Dip Securiganth SBU)」等を挙げることができる。膨潤処理は、ビアホールの形成された基板を、60℃〜80℃に加熱した膨潤液に5分間〜10分間浸漬させることにより行うことが好ましい。酸化剤溶液としては、アルカリ性過マンガン酸水溶液が好ましく、例えば、水酸化ナトリウムの水溶液に過マンガン酸カリウムや過マンガン酸ナトリウムを溶解した溶液を挙げることができる。酸化剤溶液による酸化処理は、膨潤処理後の基板を、60℃〜80℃に加熱した酸化剤溶液に10分間〜30分間浸漬させることにより行うことが好ましい。アルカリ性過マンガン酸水溶液の市販品としては、例えば、アトテックジャパン(株)社製の「コンセントレート・コンパクトP」、「コンセントレート・コンパクトCP」、「ド−ジングソリューション・セキュリガンスP」等が挙げられる。中和液による中和処理は、酸化処理後の基板を、30℃〜50℃の中和液に3分間〜10分間浸漬させることにより行うことが好ましい。中和液としては、酸性の水溶液が好ましく、市販品としては、例えば、アトテックジャパン(株)製の「リダクションソリューシン・セキュリガントP」が挙げられる。
湿式デスミア処理としてはまた、研磨材と分散媒とをノズルから吹き付けて処理対象を研磨し得る湿式サンドブラスト処理を用いてもよい。湿式サンドブラスト処理は、市販の湿式サンドブラスト処理装置を用いて実施することができる。
乾式デスミア処理と湿式デスミア処理を組み合わせて実施する場合、乾式デスミア処理を先に実施してもよく、湿式デスミア処理を先に実施してもよい。
<工程(E)>
工程(E)において、支持体を剥離する。これにより、絶縁層の表面が露出する。
支持体の剥離は、手動で剥離してもよく、自動剥離装置により機械的に剥離してもよい。また、支持体として金属箔を使用した場合は、エッチング溶液により金属箔をエッチングして除去してもよい。
工程(D)におけるデスミア処理の間、絶縁層の表面は支持体により保護されていたため、本工程において露出する絶縁層の表面は低い粗度を有利に有する(絶縁層表面の粗度の値については後述する。)。
<工程(F)>
工程(F)において、絶縁層の表面に導体層を形成する。
導体層に使用する導体材料は特に限定されない。好適な実施形態では、導体層は、金、白金、パラジウム、銀、銅、アルミニウム、コバルト、クロム、亜鉛、ニッケル、チタン、タングステン、鉄、スズ及びインジウムからなる群から選択される1種以上の金属を含む。導体層は、単金属層であっても合金層であってもよく、合金層としては、例えば、上記の群から選択される2種以上の金属の合金(例えば、ニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金及び銅・チタン合金)から形成された層が挙げられる。中でも、導体層形成の汎用性、コスト、パターニングの容易性等の観点から、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅の単金属層、又はニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金、銅・チタン合金の合金層が好ましく、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅の単金属層、又はニッケル・クロム合金の合金層がより好ましく、銅の単金属層が更に好ましい。
導体層は、単層構造であっても、異なる種類の金属若しくは合金からなる単金属層又は合金層が2層以上積層した複層構造であってもよい。導体層が複層構造である場合、絶縁層と接する層は、クロム、亜鉛若しくはチタンの単金属層、又はニッケル・クロム合金の合金層であることが好ましい。
導体層の厚さは、所望のプリント配線板のデザインによるが、一般に3μm〜35μm、好ましくは5μm〜30μmである。
導体層は、フルアディティブ法、セミアディティブ法等の従来公知の各種方法を用いて絶縁層の表面に形成することができる。
一実施形態において、工程(F)は、
絶縁層の表面を粗化処理すること、及び
絶縁層の表面に湿式メッキして導体層を形成すること
をこの順序で含む(以下、斯かる工程を「工程(F−1)」という。)。
粗化処理としては、例えば、乾式粗化処理、湿式粗化処理が挙げられ、これらを組み合わせて粗化処理を実施してもよい。
乾式粗化処理は、先に述べた乾式デスミア処理と同様にして行うことができる。また、湿式粗化処理は、先に述べた湿式デスミア処理と同様にして行うことができる。
乾式粗化処理と湿式粗化処理を組み合わせて実施する場合、乾式粗化処理を先に実施してもよく、湿式粗化処理を先に実施してもよい。
斯かる粗化処理は、絶縁層の露出表面の粗化を目的とするものであるが、ビアホール内部のスミア除去に関しても一定の効果を奏する。そのため、工程(D)を温和な条件で実施した場合にも、スミアの残留を防止することができる。
工程(F−1)においては、絶縁層の表面を粗化処理した後、絶縁層の表面に湿式メッキして導体層を形成する。
例えば、セミアディティブ法、フルアディティブ法等の従来公知の技術により、絶縁層の表面に湿式メッキして、所望の配線パターンを有する導体層を形成することができる。以下、導体層をセミアディティブ法により形成する例を示す。
まず、絶縁層の表面に、無電解メッキによりメッキシード層を形成する。次いで、形成されたメッキシード層上に、所望の配線パターンに対応してメッキシード層の一部を露出させるマスクパターンを形成する。露出したメッキシード層上に、電解メッキにより金属層を形成した後、マスクパターンを除去する。その後、不要なメッキシード層をエッチングなどにより除去して、所望の配線パターンを有する導体層を形成することができる。
他の実施形態において、工程(F)は、
絶縁層の表面に乾式メッキして金属層を形成すること、及び
金属層の表面に湿式メッキして導体層を形成すること
をこの順序で含む(以下、斯かる工程を「工程(F−2)」という。)。
工程(F−2)においては、まず、絶縁層の表面に乾式メッキして金属層を形成する。乾式メッキとしては、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、レーザーアブレーション等の物理気相成長(PVD)法、熱CVD、プラズマCVD等の化学気相成長(CVD)法が挙げられ、中でも蒸着、スパッタリングが好ましい。金属層は、これら乾式メッキの2種を組み合わせて形成してもよい。
次いで、形成された金属層をメッキシード層として用い、セミアディティブ法により該金属層に湿式メッキして導体層を形成することができる。
なお、工程(F−2)においては、絶縁層の表面を粗化処理せずとも絶縁層と導体層との十分な密着強度を達成することができるが、絶縁層の表面を粗化処理してもよい。この場合、工程(F−2)は、
絶縁層の表面を粗化処理すること、
絶縁層の表面に乾式メッキして金属層を形成すること、及び
金属層の表面に湿式メッキして導体層を形成すること
をこの順序で含む。
本発明のプリント配線板の製造方法は、低粗度でありながら、導体層との密着強度が高い絶縁層(層間絶縁層)を形成できると共に、優れたスミア除去性を奏する。よって、本発明のプリント配線板の製造方法は、層間の電気接続不良を生じることなく、プリント配線板の微細配線化に著しく寄与するものである。
[プリント配線板]
本発明の方法により製造されるプリント配線板に関しては、絶縁層の表面の算術平均粗さ(Ra)が180nm以下であることが好ましく、140nm以下であることがより好ましく、100nm以下であることがさらに好ましく、90nm以下、80nm以下、70nm以下、又は60nm以下であることが特に好ましい。Ra値の下限は特に限定はされないが、0.5nm以上が好ましく、1nm以上がより好ましい。また絶縁層の表面の二乗平均平方根粗さ(Rq)は250nm以下であることが好ましく、200nm以下であることがより好ましく、150nm以下であることがさらに好ましく、130nm以下、110nm以下、又は90nm以下であることが特に好ましい。Rq値の下限は特に限定されないが、導体層との密着強度を安定化させるために、10nm以上、30nm以上などとなる。
絶縁層の表面の算術平均粗さ(Ra)及び二乗平均平方根粗さ(Rq)は、非接触型表面粗さ計を用いて測定することができる。非接触型表面粗さ計の具体例としては、ビーコインスツルメンツ製の「WYKO NT3300」が挙げられる。
本発明の方法により製造されるプリント配線板は、絶縁層表面の粗度が上記のとおり低いもかかわらず、該絶縁層表面に十分な密着強度(剥離強度)、即ち、好ましくは0.4kgf/cm以上、より好ましくは0.45kgf/cm以上、さらに好ましくは0.5kgf/cm以上、を呈する導体層を備える。剥離強度は高い程好ましいが、一般的に1.5kgf/cmが上限となる。
絶縁層と導体層との剥離強度の測定は、JIS C6481に準拠して行うことができる。
[半導体装置]
本発明の方法により製造されたプリント配線板を用いて、半導体装置を製造することができる。
かかる半導体装置としては、電気製品(例えば、コンピューター、携帯電話、デジタルカメラ及びテレビ等)及び乗物(例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等)等に供される各種半導体装置が挙げられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下において、「部」及び「%」は、別途明示のない限り、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
まず、各種測定方法・評価方法について説明する。
〔測定・評価用サンプルの調製〕
(1)内層回路基板の下地処理
内層回路を形成したガラス布基材エポキシ樹脂両面銅張積層板(銅箔の厚さ18μm、基板厚み0.3mm、松下電工(株)製「R5715ES」)の両面を、メック(株)製「CZ8100」にて1μmエッチングして銅表面の粗化処理をおこなった。
(2)支持体付き樹脂シートの積層
実施例及び比較例で作製した支持体付き樹脂シートを、バッチ式真空加圧ラミネーター((株)名機製作所製「MVLP-500」)を用いて、樹脂組成物層が内層回路基板と接するように、内層回路基板の両面に積層した。積層は、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とした後、100℃、圧力0.74MPaにて30秒間ラミネート処理することにより行った。
(3)樹脂組成物の硬化
積層された支持体付き樹脂シートを、80℃で30分間、次いで170℃で30分間加熱し、樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成した。
(4)ビアホールの形成
日立ビアメカニクス(株)製COレーザー加工機「LC−2E21B/1C」を使用して、支持体上から絶縁層を穴あけ加工して、ビアホールを形成した。絶縁層表面におけるビアホールのトップ径(直径)は50μmであった。なお、穴あけ加工の条件は、マスク径1.60mm、フォーカスオフセット値0.050、パルス幅25μs、エネルギー0.33mJ/ショット(出力0.66W、周波数2000Hz)、アパーチャー13、ショット数2、バーストモードであった。
(5)デスミア処理
ビアホールの形成後、絶縁層を形成した内層回路基板を、支持体の付着した状態のまま、デスミア処理した。デスミア処理後の基板について、ビアホール底部のスミア除去性を評価した。なお、デスミア処理としては、下記湿式デスミア処理又は乾式デスミア処理を実施した。
湿式デスミア処理:
絶縁層を形成した内層回路基板を、膨潤液(アトテックジャパン(株)製「スエリングディップ・セキュリガントP」、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及び水酸化ナトリウムの水溶液)に60℃で5分間、次いで酸化剤溶液(アトテックジャパン(株)製「コンセントレート・コンパクトP」、過マンガン酸カリウム濃度約6%、水酸化ナトリウム濃度約4%の水溶液)に80℃で20分間、最後に中和液(アトテックジャパン(株)製「リダクションショリューシン・セキュリガントP」、硫酸水溶液)に40℃で5分間、浸漬した後、80℃で15分間乾燥した。
乾式デスミア処理:
絶縁層を形成した内層回路基板を、真空プラズマエッチング装置(Tepla社製100−E PLASMA SYSTEM)を使用して、O/CF(混合ガス比)=25/75、真空度100Paの条件にて、5分間処理を行った。
(6)支持体の剥離
支持体を剥離して、絶縁層の表面を露出させた。
(7)導体層の形成
絶縁層の露出表面に導体層を形成した。導体層は、下記湿式法又は乾式法により形成した。なお、下記湿式法は先述の工程(F−1)に、下記乾式法は工程(F−2)に、それぞれ対応する。
湿式法:
絶縁層を形成した内層回路基板を、膨潤液(アトテックジャパン(株)製「スエリングディップ・セキュリガントP」、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及び水酸化ナトリウムの水溶液)に60℃で10分間、次いで粗化液(アトテックジャパン(株)製「コンセントレート・コンパクトP」、過マンガン酸カリウム濃度約6%、水酸化ナトリウム濃度約4%の水溶液)に80℃で20分間、最後に中和液(アトテックジャパン(株)製「リダクションショリューシン・セキュリガントP」、硫酸水溶液)に40℃で5分間、浸漬した後、80℃で30分間乾燥した。乾燥後の基板を「評価基板A」と称する。
その後、評価基板Aを、PdClを含む無電解メッキ用溶液に40℃で5分間浸漬し、次いで無電解銅メッキ液に25℃で20分間浸漬した。150℃にて30分間加熱してアニール処理を行った後に、セミアディティブ法に従って、エッチングレジストを形成し、露光・現像によるパターン形成の後に、硫酸銅電解メッキを行い、25μmの厚さで導体層を形成した。導体パターン形成後、190℃にて60分間加熱してアニール処理を行った。得られたプリント配線板を「評価基板B」と称する。
乾式法:
乾式法においては、支持体を剥離して絶縁層の表面を露出させた基板を「評価基板A」と称する。評価基板Aに、スパッタリング装置(キャノンアネルバ(株)製「E−400S」)を用いて、チタン層(厚さ30nm)、次いで銅層(厚さ300nm)を形成した。得られた基板を、150℃にて30分間加熱してアニール処理を行った後に、セミアディティブ法に従って、エッチングレジストを形成し、露光・現像によるパターン形成の後に、硫酸銅電解メッキを行い、25μmの厚さで導体層を形成した。導体パターン形成後、190℃にて60分間加熱してアニール処理を行った。得られたプリント配線板を「評価基板B」と称する。
<算術平均粗さ(Ra値)、二乗平均平方根粗さ(Rq値)の測定及び評価>
評価基板Aについて、非接触型表面粗さ計(ビーコインスツルメンツ社製「WYKO NT3300」)を用いて、VSIコンタクトモード、50倍レンズにより測定範囲を121μm×92μmとして得られる数値によりRa値、Rq値を求めた。それぞれ、無作為に選んだ10点の平均値を求めることにより測定した。
<絶縁層と導体層の密着強度(剥離強度)の測定>
絶縁層と導体層の剥離強度の測定は、評価基板Bについて、JIS C6481に準拠して行った。具体的には、評価基板Bの導体層に、幅10mm、長さ100mmの部分の切込みをいれ、この一端を剥がしてつかみ具で掴み、室温中にて、50mm/分の速度で垂直方向に35mmを引き剥がした時の荷重(kgf/cm)を測定し、剥離強度を求めた。測定には、引っ張り試験機((株)TSE製「AC−50C−SL」)を使用した。
<スミア除去性の評価>
ビアホール底部の周囲を走査電子顕微鏡(SEM)にて観察し、得られた画像からビアホール底部の壁面からの最大スミア長を測定した。スミア除去性は、以下の基準に従って評価した。
評価基準:
○:最大スミア長が3μm未満
×:最大スミア長が3μm以上
〔作製例1〕
(1)樹脂ワニス1の調製
ビスフェノール型エポキシ樹脂(エポキシ当量約165、新日鐵化学(株)製「ZX1059」、ビスフェノールA型とビスフェノールF型の1:1混合品)5部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(エポキシ当量約185、三菱化学(株)製「YX4000HK」)10部、ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量約290、日本化薬(株)製「NC3000H」)10部、及びフェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のメチルエチルケトン(MEK)溶液)10部を、ソルベントナフサ20部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却した後、そこへ、ナフトール系硬化剤(水酸基当量215、新日鐵化学(株)製「SN−485」、固形分60%のMEK溶液)18部、トリアジン含有フェノールノボラック系硬化剤(水酸基当量146、DIC(株)製「LA−1356」、固形分60%のMEK溶液)6部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、固形分2質量%のMEK溶液)4部、難燃剤(三光(株)製「HCA−HQ」、10-(2,5-ジヒドロキシフェニル)-10-ヒドロ-9-オキサ-10-フォスファフェナンスレン-10-オキサイド、平均粒径2μm)2部、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SOC2」、単位面積当たりのカーボン量0.39mg/m)120部、を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニス1を調製した。
(2)支持体付き樹脂シート1の作製
支持体として、アルキド樹脂系離型剤で離型処理したPETフィルム(リンテック(株)製「AL5」、厚さ38μm)を用意した。該支持体の離型面に、ダイコーターにて樹脂ワニス1を塗布し、180℃〜120℃(平均100℃)にて5分間乾燥させ、樹脂組成物層1を形成した。樹脂組成物層1の厚さは30μmであった。次いで、樹脂組成物層1の支持体と接合していない面に、保護フィルムとしてポリプロピレンフィルム(王子特殊紙(株)製「アルファンMA−411」、厚さ15μm)の平滑面側を貼り合わせて、保護フィルム/樹脂組成物層1/支持体という層構成を有する支持体付き樹脂シート1を得た。
〔作製例2〕
(1)樹脂ワニス2の調製
ビスフェノール型エポキシ樹脂(エポキシ当量約165、新日鐵化学(株)製「ZX1059」、ビスフェノールA型とビスフェノールF型の1:1混合品)5部、ビキシレノール型エポキシ樹脂(エポキシ当量約185、三菱化学(株)製「YX4000HK」)10部、ビフェニル型エポキシ樹脂(エポキシ当量約290、日本化薬(株)製「NC3000H」)10部、及びフェノキシ樹脂(三菱化学(株)製「YL7553BH30」、固形分30質量%のMEK溶液)10部を、ソルベントナフサ30部に撹拌しながら加熱溶解させた。室温にまで冷却した後、そこへ、活性エステル化合物(活性基当量約223、DIC(株)製「HPC8000−65T」、不揮発成分65質量%のトルエン溶液)20部、ナフトール系硬化剤(水酸基当量215、新日鐵化学(株)製「SN−485」、固形分60%のMEK溶液)12部、硬化促進剤(4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、固形分2質量%のMEK溶液)4部、難燃剤(三光(株)製「HCA−HQ」、10-(2,5-ジヒドロキシフェニル)-10-ヒドロ-9-オキサ-10-フォスファフェナンスレン-10-オキサイド、平均粒径2μm)2部、アミノシラン系カップリング剤(信越化学工業(株)製、「KBM573」)で表面処理された球形シリカ(平均粒径0.5μm、(株)アドマテックス製「SOC2」、単位面積当たりのカーボン量0.39mg/m)150部、を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散して、樹脂ワニス2を調製した。
(2)支持体付き樹脂シート2の作製
上記(1)で調製した樹脂ワニス2を使用して、作製例1と同様にして、保護フィルム/樹脂組成物層2/支持体という層構成を有する支持体付き樹脂シート2を得た。
支持体付き樹脂シート1及び2の樹脂組成物層の組成を表1にまとめて示す。
Figure 2018046308
<実施例1>
支持体付き樹脂シート1を用いて、上記〔測定・評価用サンプルの調製〕の手順に従って、プリント配線板を製造した。
実施例1においては、デスミア処理として乾式デスミア処理を実施すると共に、乾式法により導体層を形成した。各評価結果を表2に示す。
<実施例2>
支持体付き樹脂シート2を用いて、上記〔測定・評価用サンプルの調製〕の手順に従って、プリント配線板を製造した。
実施例2においては、デスミア処理として湿式デスミア処理を実施すると共に、湿式法により導体層を形成した。各評価結果を表2に示す。
<実施例3>
支持体付き樹脂シート2を用いて、上記〔測定・評価用サンプルの調製〕の手順に従って、プリント配線板を製造した。
実施例3においては、デスミア処理として乾式デスミア処理を実施すると共に、湿式法により導体層を形成した。各評価結果を表2に示す。
<比較例1>
上記〔測定・評価用サンプルの調製〕の手順において、(5)デスミア処理と(6)支持体の剥離との順番を入れ替えた以外は、実施例1と同様にしてプリント配線板を製造した。各評価結果を表2に示す。
なお、比較例1においては、乾式デスミア処理後の基板を「評価基板A」として使用した。
<比較例2>
上記〔測定・評価用サンプルの調製〕の手順において、(5)デスミア処理を省いた以外は、実施例2と同様にしてプリント配線板を製造した。各評価結果を表2に示す。
<比較例3>
上記〔測定・評価用サンプルの調製〕の手順において、(5)デスミア処理と(6)支持体の剥離との順番を入れ替えた以外は、実施例2と同様にしてプリント配線板を製造した。各評価結果を表2に示す。
Figure 2018046308
絶縁層に支持体が付着した状態でデスミア処理を行う実施例1〜3においては、低粗度でありながら、導体層との密着強度(剥離強度)が高い絶縁層を形成できると共に、優れたスミア除去性も奏することが確認された。一方、比較例1、3においては、絶縁層表面の粗度が高いにもかかわらず、絶縁層と導体層との密着強度(剥離強度)は低い結果となった。また、比較例2においては、ビアホール底部のスミアを十分に除去することができなかった。

Claims (10)

  1. (A)支持体と、該支持体と接合する樹脂組成物層とを含む支持体付き樹脂シートを、樹脂組成物層が内層回路基板と接合するように、内層回路基板に積層する工程、
    (B)支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層を熱硬化して絶縁層を形成する工程、
    (C)絶縁層に穴あけ加工してビアホールを形成する工程、
    (D)デスミア処理を行う工程、
    (E)支持体を剥離する工程、及び
    (F)絶縁層の表面に導体層を形成する工程
    をこの順序で含む、プリント配線板の製造方法であって、
    支持体がプラスチックフィルムであり、
    工程(F)が、絶縁層の表面に乾式メッキして金属層を形成することを含む、プリント配線板の製造方法。
  2. 工程(D)のデスミア処理が、湿式デスミア処理、乾式デスミア処理又はこれらの組み合わせである、請求項1に記載のプリント配線板の製造方法。
  3. 工程(F)が、
    前記金属層を形成すること、及び
    金属層の表面に湿式メッキして導体層を形成すること
    をこの順序で含む、請求項1又は2に記載のプリント配線板の製造方法。
  4. 支持体付き樹脂シートの樹脂組成物層が、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填材を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法。
  5. 硬化剤が、活性エステル系硬化剤を含む、請求項4に記載のプリント配線板の製造方法。
  6. 無機充填材の平均粒径が、0.01μm〜3μmである、請求項4又は5に記載のプリント配線板の製造方法。
  7. 樹脂組成物層中の無機充填材の含有量が、樹脂組成物層の不揮発成分を100質量%としたとき、40質量%〜95質量%である、請求項4〜6のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法。
  8. 無機充填材が、表面処理剤で表面処理されている、請求項4〜7のいずれか一項に記載のプリント配線板の製造方法。
  9. 請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法で製造されたプリント配線板。
  10. 請求項9に記載のプリント配線板を含む半導体装置。
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