JP2022039763A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] (A)内層回路基板上に、樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を形成する工程、及び
(B)絶縁層の表面にプラズマ処理を行い、ビアホール又はトレンチを形成する工程、を含み、
樹脂組成物が、無機充填材を含み、無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上であり、
プラズマ処理に用いるガスが、SF6を含む、プリント配線板の製造方法。
[2] (A)内層回路基板上に、樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を形成する工程、及び
(B)絶縁層の表面にプラズマ処理を行い、ビアホール又はトレンチを形成する工程、を含み、
樹脂組成物が、無機充填材を含み、無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100体積%とした場合、40体積%以上であり、
プラズマ処理に用いるガスが、SF6を含む、プリント配線板の製造方法。
[3] さらに、(D)導体層を形成する工程を含む、[1]又は[2]に記載のプリント配線板の製造方法。
[4] 工程(D)が、スパッタにより導体層を形成する、[3]に記載のプリント配線板の製造方法。
[5] プラズマ処理に用いるガスが、SF6と、Ar及びO2から選択される1種以上のガスとを含む混合ガスを含む、[1]~[4]のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法。
[6] 樹脂組成物が、硬化性樹脂を含む、[1]~[5]のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法。
[7] 無機充填材を含み、
無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上である、プリント配線板の絶縁層にプラズマ処理によるビアホール又はトレンチを形成するための樹脂組成物。
[8] 無機充填材を含み、
無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100体積%とした場合、40体積%以上である、プリント配線板の絶縁層にプラズマ処理によるビアホール又はトレンチを形成するための樹脂組成物。
[9] さらに、硬化性樹脂を含む、[7]又は[8]に記載の樹脂組成物。
硬化体の形成に用いられる樹脂組成物は、樹脂組成物の硬化物である絶縁層の表面にプラズマ処理を行い、ビアホール又はトレンチを形成する工程にて用いられるものでありうる。一実施形態において、樹脂組成物は、(a)無機充填材を含む。樹脂組成物は、(a)成分に加えて、必要に応じて、さらに、(b)硬化性樹脂、(c)硬化促進剤、(d)熱可塑性樹脂、及び(e)その他の添加剤を含んでいてもよい。以下、樹脂組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
樹脂組成物は、(a)無機充填材を含有し、(a)無機充填材の含有量は、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上である。樹脂組成物は(a)無機充填材を多く含むので、所定のガスによるプラズマ照射によって無機充填材は削り取られ、樹脂成分の硬化物が掘り出されても、ビアホール底面及び側壁の凹凸の頻度を少なくすることが可能となり、側壁及び底面が不均一な面となることを抑制することができる。結果として導体層の厚みを均一にすることが可能となる。ここで、「樹脂成分」とは、別に断らない限り、樹脂組成物に含まれる不揮発成分のうち、無機充填材以外の成分をいう。
樹脂組成物は、(b)硬化性樹脂を含有していてもよい。(b)硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂が挙げられるが、プリント配線板の絶縁層を形成する際に使用され得る熱硬化性樹脂が好ましい。
樹脂組成物は、(c)硬化促進剤を含有していてもよい。硬化促進剤としては、例えば、リン系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤、金属系硬化促進剤等が挙げられ、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤が好ましく、アミン系硬化促進剤がより好ましい。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。
樹脂組成物は、(d)熱可塑性樹脂を含有していてもよい。(d)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、ポリオレフィン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられ、フェノキシ樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂は、1種単独で用いてもよく、又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂組成物は、上述した成分以外に、任意の成分として、更にその他の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、難燃剤;有機充填材;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;増粘剤;消泡剤;レベリング剤;密着性付与剤;着色剤等の樹脂添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。それぞれの含有量は当業者であれば適宜設定できる。
樹脂シートは、支持体と、該支持体上に設けられた、樹脂組成物で形成された樹脂組成物層を含む。樹脂組成物は、[樹脂組成物]欄において説明したとおりである。
本発明のプリント配線板の製造方法は、
(A)内層回路基板上に、樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を形成する工程、及び
(B)絶縁層の表面にプラズマ処理を行い、ビアホール又はトレンチを形成する工程を含み、プラズマ処理に用いるガスが、SF6を含む。
(C)絶縁層表面を粗化処理する工程、
(D)絶縁層の表面に導体層を形成する工程、を含んでいてもよい。
工程(A)は、内層回路基板上に、樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を形成する工程である。工程(A)では、通常、内層回路基板の主表面上に絶縁層を形成する。内層回路基板の主表面とは、絶縁層が設けられる、内層回路基板の表面を表す。ここで使用される樹脂組成物は、上記で説明した樹脂組成物である。
工程(B)は、絶縁層の表面にプラズマ処理を行い、絶縁層表面にビアホール又はトレンチを形成する工程である。(B)工程の詳細は、図1に一例を示すように、所定のガスによるプラズマにて絶縁層100中に含まれる樹脂組成物の硬化物1020の除去及び無機充填材1010を削ることでビアホール110を形成する。通常は、樹脂成分の硬化物1020及び無機充填材1010がプラズマによりエッチングされる。無機充填材1010をエッチングするためにプラズマ処理を続けると、樹脂成分の硬化物1020の一部が掘り出される。掘り出された樹脂成分の硬化物1020はビアホール110の側壁又は底面から脱落し、ビアホール110の側壁又は底面に樹脂成分の硬化物1020が掘り出された箇所1030(凹凸)が生じうる。通常、無機充填材1010がエッチングされた部分には凹みが形成されることはない。無機充填材1010の含有量は樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合60質量%以上であり、無機充填材1010の含有量は樹脂成分よりも多いので、ビアホール110の底面及び側壁の樹脂成分の硬化物1020が掘り出された箇所1030の頻度を少なくすることができる。即ち底面及び側壁の凹凸の数を少なくすることができ、不均一な面の形成が抑制される。その結果、後述する工程(D)においてビアホール110内に形成された導体層の厚みを均一にすることが可能となる。
工程(C)は、絶縁層表面を粗化処理する工程であり、詳細は、工程(B)により脱落した樹脂組成物の樹脂成分の固形物等の異物を、処理液によりビアホール又はトレンチから除去する工程である。工程(B)後の絶縁層の表面には、異物が存在する。この異物には、例えばプラズマ処理によって掘り出された樹脂組成物の樹脂成分の固形物が含まれ得る。この異物は導体層の密着強度の低下の原因となり得る。そこで、これら異物を除去するために工程(C)を行う。工程(C)の詳細は、工程(B)終了後、絶縁層表面を処理液に接触させて前記の異物を除去する工程である。工程(C)は1回行ってもよく、複数回行ってもよい。
工程(D)は、絶縁層の表面に導体層を形成する工程である。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。
本発明の半導体装置は、プリント配線板を含む。本発明の半導体装置は、本発明の製造方法により得られたプリント配線板を用いて製造することができる。
無機充填材1:球形シリカ(アドマテックス社製「SC2500SQ」、平均粒径0.63μm、比表面積11.2m2/g)100部に対して、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM573)1部で表面処理したもの。
無機充填材2:球状シリカ(アドマテックス社製「SC1500SQ」、平均粒径0.3μm、比表面積11m2/g)100部に対して、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM573)2部で表面処理したもの。
無機充填材3:球形シリカ(アドマテックス社製「SC4500SQ」、平均粒径1.0μm、比表面積4.5m2/g)100部に対して、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、KBM573)1部で表面処理したもの。
ビキシレノール型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「YX4000HK」、エポキシ当量約185)6部、ナフタレン型エポキシ樹脂(新日鉄住金化学社製「ESN475V」、エポキシ当量約332)5部、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「YL7760」、エポキシ当量約238)15部、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂(DIC社製「HP6000L」、エポキシ当量約213)2部、シクロヘキサン型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「ZX1658GS」、エポキシ当量約135)2部、フェノキシ樹脂(三菱ケミカル社製「YX7553BH30」、固形分30質量%のシクロヘキサノン:メチルエチルケトン(MEK)の1:1溶液、Mw=35000)2部を、ソルベントナフサ20部及びシクロヘキサノン10部の混合溶剤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、トリアジン骨格含有クレゾールノボラック系硬化剤(DIC社製「LA-3018-50P」、水酸基当量約151、固形分50%の2-メトキシプロパノール溶液)4部、活性エステル系樹脂(DIC社製「EXB-8000L-65TM」、活性基当量約220、不揮発成分65質量%のトルエン:メチルエチルケトン(MEK)の1:1溶液)6部、無機充填材1を85部、アミン系硬化促進剤(4-ジメチルアミノピリジン(DMAP))0.05部を混合し、高速回転ミキサーで均一に分散した後に、カートリッジフィルター(ROKITECHNO社製「SHP020」)で濾過して、樹脂組成物1を調製した。
樹脂組成物1の調製において、
活性エステル系樹脂(DIC社製「EXB-8000L-65TM」、活性基当量約220、不揮発成分65質量%のトルエン:メチルエチルケトン(MEK)の1:1溶液)6部を、活性エステル系樹脂(DIC社製「EXB-8200L-65T」、活性基当量約233、固形分65質量%のトルエン溶液)6部に変え、
無機充填材1 85部を無機充填材2 82部に変えた。
以上の事項以外は樹脂組成物1の調製と同様にして樹脂組成物2を調製した。
樹脂組成物1の調製において、
フェノキシ樹脂(三菱ケミカル社製「YX7553BH30」、固形分30質量%のシクロヘキサノン:メチルエチルケトン(MEK)の1:1溶液、Mw=35000)2部を、フェノキシ樹脂(三菱化学社製「YL7500BH30」、固形分30質量%のシクロヘキサノン:メチルエチルケトン(MEK)の1:1溶液、Mw=44000)2部に変え、
無機充填材1 85部を、無機充填材3 110部に変えた。
以上の事項以外は樹脂組成物1の調製と同様にして樹脂組成物3を調製した。
樹脂組成物1の調製において、無機充填材1の量を85部から48部に変えた。以上の事項以外は樹脂組成物1の調製と同様にして樹脂組成物4を調製した。
支持体として、アルキド樹脂系離型剤(リンテック社製「AL-5」)で離型処理したPETフィルム(東レ社製「ルミラーR80」、厚み38μm、軟化点130℃、「離型PET」)を用意した。各樹脂組成物を支持体の離型剤上に、乾燥後の樹脂組成物層の厚みが35μmとなるよう、ダイコーターにて均一に塗布し、70℃から95℃で2分間乾燥することにより、離型PET上に樹脂組成物層を得た。次いで、樹脂シート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(王子エフテックス社製「アルファンMA-411」、厚み15μm)の粗面を、樹脂組成物層と接合するように積層した。これにより、離型PET(支持体)、樹脂組成物層、及び保護フィルムの順からなる樹脂シートAを得た。
樹脂組成物層の厚みは、接触式膜厚計(ミツトヨ社製、MCD-25MJ)を用いて測定した。
(1)銅張積層板の用意
銅張積層板として、両面に銅箔層を積層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3μm、基板厚み0.15mm、三菱ガス化学社製「HL832NSF LCA」、255×340mmサイズ)を用意し、130℃のオーブンに投入後30分間乾燥した。
作製した各樹脂シートAから保護フィルムを剥がし、バッチ式真空加圧ラミネーター(ニッコー・マテリアルズ社製、2ステージビルドアップラミネーター、CVP700)を用いて、樹脂組成物層が銅張積層板と接するように、銅張積層板の両面にラミネートした。ラミネートは、30秒間減圧して気圧を13hPa以下とし、130℃、圧力0.74MPaにて45秒間圧着させることにより実施した。次いで、120℃、圧力0.5MPaにて75秒間熱プレスを行った。
樹脂シートAがラミネートされた銅張積層板を、100℃のオーブンに投入後30分間、次いで180℃のオーブンに移し替えた後30分間、熱硬化して絶縁層を形成し、支持体を剥離した。これにより35μmの絶縁層が形成された銅張積層板Aを得た。
上記絶縁層が形成された銅張積層板Aの絶縁層表面に厚さ20μmのドライフィルム(ニッコー・マテリアルズ社製、「ALPHO 20A263」)を貼りあわせた。ドライフィルムの積層は、バッチ式真空加圧ラミネーター(名機製作所社製「MVLP-500」)を用いて、30秒間減圧して気圧を13hPa以下にした後、圧力0.1MPa、温度70℃にて、20秒間加圧して行った。その後、トレンチパターンを有するガラスマスクをドライフィルムの保護層であるポリエチレンテレフタレートフィルム上に置き、UVランプにより照射強度150mJ/cm2にてUV照射を行った。UV照射後、30℃の1%炭酸ナトリウム水溶液を用いて噴射圧0.15MPaにて30秒間スプレー処理した。その後、水洗を行い、配線幅が20μmのトレンチパターンが形成されるようなパターニングを行い、これにより、トレンチ加工基板を得た。
実施例1~3、比較例1は、プラズマドライエッチング装置(オックスフォード・インストゥルメンツ社製PlasmaPro100)を使用して、Ar/SF6/O2を混合比10:40:8(sccm)にて、真空度:50mTorr、RF電力:120W、ICP電力:0Wの条件にて、5分間処理を行い、トレンチ加工基板上の絶縁層に、幅約25μmのトレンチ、ビア加工基板上の絶縁層に、トップ系(直径)が約15μmのビアホールを形成し、その後ドライフィルムを剥離し、トレンチ評価基板を得た。
比較例2は、砥粒として炭化ケイ素(平均粒径0.6μm、修正モース硬度13、信濃電気精錬社製「SER-A06」)を用いて加工圧力0.2MPaでトレンチ加工基板上の絶縁層のサンドブラスト処理を行うことでトレンチを形成し、その後ドライフィルムを剥離しサンドブラストトレンチ評価基板を作製した。
比較例3は、UV-YAGレーザー加工機(ビアメカニクス株式会社製「LU-2L212/M50L」)を使用して、銅張積層板Bの絶縁層にレーザー光を照射して、トップ径(直径)が約15μmの複数個のビアホールを形成した。レーザー光の照射条件は、パワー0.08W、ショット数25であった。この基板をレーザー評価基板とする。
トレンチ評価基板、ビア評価基板、サンドブラストトレンチ評価基板、及びサンドブラストビア評価基板を150℃で30分間加熱した後、スパッタリング装置(キャノンアネルバ社製「E-400S」)を用いて、絶縁層上に銅層(厚さ200nm)を形成した。その後FIB-SEM複合装置(SIIナノテクノロジー社製「SMI3050SE」)を用いて、断面観察を行い以下の基準で評価した。
〇:絶縁層に形成されたトレンチの壁面又はビアホールの壁面に銅層が均一且つ途切れることなく形成されている。
×:凹凸により銅層が均一に形成されていない。
ビア評価基板、サンドブラストビア評価基板、及びレーザー評価基板を、光学顕微鏡(ハイロックス社製「KH8700」)で観察した。詳細には、ビアホールの周辺の絶縁層を、光学顕微鏡(CCD)を用いて、ビア評価基板の上部から観察した。ビアホールの寸法観察は、ビアトップに光学顕微鏡の焦点を合わせて行った。観察された画像から、ビアホールのトップ径(Lt)を測定した。ビアホールの周囲に、当該ビアホールのビアトップのエッジから連続して、絶縁層が白色に変色したドーナツ状のハローイング部が見られるか観察を行った。観察された像から、ビアホールのビアトップの半径(ハローイング部の内周半径に相当)r1と、ハローイング部の外周半径r2とを測定し、これら半径r1と半径r2との差r2-r1を、その測定地点のビアトップのエッジからのハローイング距離として算出した。
100U 導体層とは反対側の絶縁層の面
110 ビアホール
120 ビアボトム
120C ビアボトムの中心
130 ビアトップ
140 変色部
150 ビアホールのビアボトムのエッジ
160 間隙部
170 間隙部の外周側の端部
180 ビアトップのエッジ
190 変色部の外周側の縁部
200 内層基板
210 金属層
1010 無機充填材
1020 樹脂成分の硬化物
1030 樹脂成分の硬化物が掘り出された箇所
Lb ビアホールのボトム径
Lt ビアホールのトップ径
Wb ビアボトムのエッジからのハローイング距離
Wt ビアトップのエッジからのハローイング距離
Claims (9)
- (A)内層回路基板上に、樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を形成する工程、及び
(B)絶縁層の表面にプラズマ処理を行い、ビアホール又はトレンチを形成する工程、を含み、
樹脂組成物が、無機充填材を含み、無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上であり、
プラズマ処理に用いるガスが、SF6を含む、プリント配線板の製造方法。 - (A)内層回路基板上に、樹脂組成物の硬化物を含む絶縁層を形成する工程、及び
(B)絶縁層の表面にプラズマ処理を行い、ビアホール又はトレンチを形成する工程、を含み、
樹脂組成物が、無機充填材を含み、無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100体積%とした場合、40体積%以上であり、
プラズマ処理に用いるガスが、SF6を含む、プリント配線板の製造方法。 - さらに、(D)導体層を形成する工程を含む、請求項1又は2に記載のプリント配線板の製造方法。
- 工程(D)が、スパッタにより導体層を形成する、請求項3に記載のプリント配線板の製造方法。
- プラズマ処理に用いるガスが、SF6と、Ar及びO2から選択される1種以上のガスとを含む混合ガスを含む、請求項1~4のいずれか1項に記載のプリント配線板の製造方法。
- 樹脂組成物が、硬化性樹脂を含む、請求項1~5のいずれか1項に記載のプリント配線板の製造方法。
- 無機充填材を含み、
無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上である、プリント配線板の絶縁層にプラズマ処理によるビアホール又はトレンチを形成するための樹脂組成物。 - 無機充填材を含み、
無機充填材の含有量が、樹脂組成物中の不揮発成分を100体積%とした場合、40体積%以上である、プリント配線板の絶縁層にプラズマ処理によるビアホール又はトレンチを形成するための樹脂組成物。 - さらに、硬化性樹脂を含む、請求項7又は8に記載の樹脂組成物。
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