JP2022070565A

JP2022070565A - 回路基板の製造方法、回路基板、積層基板および支持基板

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Publication number: JP2022070565A
Application number: JP2020179693A
Authority: JP
Inventors: 貴章加藤; Takaaki Kato
Original assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Current assignee: Aoi Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-10-27
Filing date: 2020-10-27
Publication date: 2022-05-13

Abstract

【課題】特殊な支持基板を用いることなく回路基板を製造する。【解決手段】回路基板の製造方法は、金属材料からなる第１金属層を有する支持基板の表面に、回路基板の回路パターンに対応する第１層を形成する第１形成工程と、支持基板の一部と第１層とを除去することにより、支持基板から第１配線層を形成する第２形成工程と、第１配線層を封止する封止層を形成する封止工程と、封止層上に第２配線層を形成する第３形成工程と、第１配線層を残して支持基板を除去する除去工程と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、回路基板の製造方法、回路基板、積層基板および支持基板に関する。

いわゆるチップラスト型（ＲＤＬファースト型）の半導体装置は、一時的に使用する仮の支持基板（キャリア）上に配線層及び絶縁層を形成し、半導体チップを配置してモールドした後、仮の支持基板を除去する工程を経て製造される。仮の支持基板の除去は、モールドされた半導体チップ、配線層および絶縁層から、仮の支持基板を機械的に引き剥がして分離することにより行われる。
特許文献１には、キャリアが備える剥離層上に形成された極薄銅層上に積層体を形成した後、キャリアを除去することにより製造されたプリント配線板（半導体装置）が開示されている。

特開２０１８－０２９１８４号公報

特許文献１のプリント配線板は、気相法により成膜された極薄銅層の表面に電気銅めっき層が形成された配線層を有する。しかし、配線層を形成するために、剥離層を有する特殊な支持基板を使用するため、プリント配線板の製造コストがかかるという問題がある。

本発明の第１の態様によれば、回路基板の製造方法は、金属材料からなる第１金属層を有する支持基板の表面に、前記回路基板の回路パターンに対応する第１層を形成する第１形成工程と、前記支持基板の一部と前記第１層とを除去することにより、前記支持基板から第１配線層を形成する第２形成工程と、前記第１配線層を封止する封止層を形成する封止工程と、前記封止層上に第２配線層を形成する第３形成工程と、前記第１配線層を残して前記支持基板を除去する除去工程と、を有する。
本発明の第２の態様によれば、回路基板は、金属材料からなる複数の配線層と、前記複数の配線層の間に形成された封止層とを備え、前記複数の配線層のうちの少なくとも１つは多孔質金属層である。

本発明によれば、特殊な支持基板を用いることなく回路基板が得られる。

実施の形態における回路基板の概略構成を示す断面図である。第１の実施の形態における回路基板の製造方法を説明する図である。第１の実施の形態における回路基板の製造方法を説明する図であり、図２に続く工程を示す図である。第１の実施の形態における回路基板の製造方法を説明する図であり、図３に続く工程を示す図である。第１の実施の形態における回路基板の製造方法を説明する図であり、図４に続く工程を示す図である。第１の実施の形態の変形例における支持基板の構造を模式的に示す断面図である。第２の実施の形態における回路基板の製造方法を説明する図である。第２の実施の形態における回路基板の製造方法を説明する図であり、図７に続く工程を示す図である。実施例における各サンプルの計測データを示す図である。実施例における多孔質金属層の断面を示す図である。

図面を参照しながら、本発明の実施の形態による回路基板について説明する。
図１は、本実施の形態の回路基板３０の概略構成を示す断面図である。回路基板３０は、複数の配線層（本実施の形態においては、第１配線層３１と、第２配線層３３と、第３配線層３７）と、封止層３２、３５とを含む積層体３８によって構成される。第１配線層３１は、例えばＣｕからなる金属層であり、回路基板３０の暴露面（図１における下方の面）に配置される。第２配線層３３と第３配線層３７とは、例えばＣｕやＡｇからなる金属層である。第１配線層３１、第２配線層３３および第３配線層３７の少なくとも１つは、多孔質金属層である。なお、以下の説明では、第２配線層３３および第３配線層３７の少なくとも１つが多孔質金属層である場合を例に挙げる。
封止層３２、３５は、ガラス転移温度が２００℃以上の材料、例えば、エポキシ樹脂による絶縁樹脂により形成される絶縁層である。封止層３２は、第１配線層３１の側面に形成された封止層３２－１と、第１配線層３１の上方に形成された封止層３２－２とを有する。第１配線層３１の厚さは、例えば１５μｍ以下程度であり、封止層３２の厚さは、３０μｍ以下程度である。すなわち、封止層３２－１の厚さも１５μｍ以下程度である。
なお、図１では、回路基板３０の積層体３８が封止層３５と第３配線層３７とを含む場合の断面図を一例として示しているが、積層体３８が封止層３５と第３配線層３７とを含まなくてもよく、また、封止層３５と第３配線層３７の上部に複数の封止層と配線層とを含んでもよい。

＜第１の実施の形態＞
以下、図２～図５を参照して、上述した回路基板３０の製造方法の第１の実施の形態について説明する。回路基板３０の製造方法は、金属材料からなる第１金属層１１である支持基板１０の表面に、回路基板３０の回路パターンに対応する第１層１２を形成する工程（第１形成工程）と、支持基板１０の一部を除去し、さらに第１層１２を除去することにより、支持基板１０から第１配線層３１を形成する工程（第２形成工程）と、第１配線層３１を封止する封止層３２を形成する工程（封止工程）と、封止層３２上に第２配線層３３を形成する工程（第３形成工程）と、第１配線層３１を残して支持基板１０を除去する工程（除去工程）と、を有する。
以下、各工程についての詳細な説明を行う。

（第１形成工程）
図２（ａ）は、製造工程の初期における支持基板１０の断面を示す図である。支持基板１０は、１層の第１金属層１１であり、本実施の形態においては金属板である。支持基板１０の材料は、回路基板３０の第１配線層３１（すなわち、多孔質金属層以外の配線層）として使用する材料を用いることができ、本実施の形態においては、例えばＣｕである。支持基板１０の厚さ（図中の上下方向の長さ）は、回路基板３０の第１配線層３１の厚さ以上の厚さを有していればよい。すなわち、支持基板１０の厚さは、１０μｍ以上であればよい。本実施の形態においては、支持基板１０の厚さを、一例として１００μｍであるものとする。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す支持基板１０と、支持基板１０の主面（おもて側の面であって、図中の上方の面）に形成された第１層１２の断面を示す図である。第１層１２は、支持基板１０の主面の全面にドライフィルムを貼り付け（ラミネート）、このドライフィルムに回路基板３０の第１配線層３１の形状に対応するパターンを形成し（露光）、上記のパターン以外を除去する（現像）ことにより形成される。パターンの幅は１５０μｍ以下、パターン間距離は１５０μｍ以下とすることが望ましい。

（第２形成工程）
図２（ｃ）は、支持基板１０の第１金属層１１の一部に回路基板３０の第１配線層３１を形成した状態を示している。図２（ｂ）に示す支持基板１０の主面側にエッチング処理を施して、支持基板１０の一部（すなわち、支持基板１０の主面のうち第１層１２が形成されていない領域１２１）を除去した後、第１層１２を除去する。エッチング処理としては、例えば、一般的なウエットエッチングやドライエッチングを採用することができる。このエッチング処理により、領域１２１は第１配線層３１の表面に対して、所定の深さを有する凹部１２２として形成される。このとき、凹部１２２の下面と第１配線層３１の上面とにより形成される段差（深さ）が、回路基板３０における第１配線層３１の厚さである１０μｍ程度となる。なお、凹部１２２は、第１配線層３１の厚さに所定の厚さ（例えば５μｍ）を加えた深さを有するように形成されてもよい。

（封止工程）
第２形成工程の後、支持基板１０及び第１配線層３１を封止層３２により封止する。
図３（ａ）は、封止工程により凹部１２２の主面（図中の上側の面）に封止層３２－１を形成した状態を示している。本実施の形態においては、スクリーン印刷、ポッティング加工、ラミネート加工等により絶縁樹脂による封止層３２－１を形成する。封止層３２－１として用いる絶縁樹脂の好ましい例としては、エポキシ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＥＮ樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、ナイロン樹脂、液晶ポリマー、ＰＥＥＫ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＴＦＥ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂等が挙げられる。これらの絶縁樹脂により、凹部１２２、すなわち第１配線層３１の側面が充填される。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す状態から、さらに第１配線層３１および封止層３２－１の主面（図中の上側の面）に封止層３２－２を形成し、封止層３２－１と封止層３２－２とにより封止層３２を形成した状態を示している。封止層３２－２は、封止層３２－１を形成した場合と同様の方法と同様の絶縁樹脂を用いて形成する。なお、封止層３２の厚さは、例えば２０μｍである。すなわち、第１配線層３１の厚さである１０μｍ程度に対応する段差である凹部１２２に封止された封止層３２－１の上部と第１配線層３１の上部とに１０μｍ程度の厚さを有する封止層３２－２が形成される。
なお、封止層３２－１の形成と封止層３２－２の形成とを同時に行ってもよい。
上記のようにして形成された封止層３２は、上述したようにガラス転移温度が２００℃以上の材料からなり、２００℃以上３００℃以下の高温環境下に６時間晒されたときのガラス転移温度の変化が１０℃以内である。

図３（ｃ）は、封止工程により形成された封止層３２に開口部３４が設けられた状態を示している。この開口部３４は、第１配線層３１の上部の少なくとも一部を露出させるために形成される。開口部３４は、回路基板３０の第１配線層３１と第２配線層３３との導通を目的としたビア穴であり、例えばレーザドリルによる加工で開口される。開口処理の際に生じた樹脂残渣をデスミア処理により除去してもよい。
なお、開口部３４を形成するものに代えて、封止層３２－１が形成された後、第１配線層３１と第２配線層３３とを導通させる位置にＡｕボールや半田ボールを付着させて、封止層３２－２が形成された後に露出させてもよい。このとき、Ａｕボールや半田ボールは、例えばφ５０μｍとすることができる。

（第３形成工程）
第３形成工程では、開口工程により形成された開口部３４を含む所定の範囲に第２配線層３３を形成する。
図４（ａ）は、第２配線層３３の形状に応じて、開口部３４を含む所定の範囲に導電性ペースト（金属ペースト）が塗布された状態を示している。導電性ペーストは、導電性材料である金属粒子と分散媒とを含む。導電性ペーストは有機材料（樹脂）等のバインダーを含んでいてもよいが、主材料である金属粒子が８０重量パーセント以上であるとよい。金属粒子としては、例えばＣｕ粒子またはＡｇ粒子がある。金属粒子としてＣｕ粒子を用いる場合には、導電性ペーストはバインダーを含まなくてよく、金属粒子としてＡｇ粒子を用いる場合には、導電性ペーストとしてバインダーを含んでよい。導電性ペーストに含まれる金属粒子の平均径が１μｍ以下のナノペーストを用いることができる。
分散媒としては特に限定されず、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤等が挙げられる。分散媒としては、上記の１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

導電性ペーストを塗布する方法としては、印刷法が好ましい。印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。導電性ペーストが塗布された支持基板１０を加熱する焼成処理を施すことにより、導電性ペーストに含まれる分散媒と、バインダーが含まれる場合にはバインダーとが除去され、第２配線層３３が形成される。焼成処理は、例えば２００℃以上かつ３００℃以下の焼成温度にて行われる。第２配線層３３がＡｇを材料として形成された場合、多孔質金属層である第２配線層３３の体積抵抗率は３．０μΩ・ｃｍ未満であるとよい。
上記のように封止工程で形成された封止層３２と第３形成工程にて形成された第２配線層３３との線膨張係数の差は、上述した封止層３２のガラス転移温度以下の領域で３×１０^－５／℃未満、ガラス転移温度より大きい領域で２×１０^－５／℃未満である。
なお、第２配線層３３を導電性ペーストにより形成するものに代えて、電解または無電解めっきにより形成したものであってもよい。

第２配線層３３を形成した後、図４（ｂ）に示すように、第２配線層３３および封止層３２の主面に封止層３５を形成する。封止層３５は、封止層３２を形成した場合と同様の絶縁樹脂を用いて同様の方法にて形成する。
封止層３５を形成した後、図４（ｃ）に示すように、封止層３５に開口部３６が設けられる。この開口部３６は、第２配線層３３の上部の少なくとも一部を露出させるために形成される。開口部３６は、図３（ｃ）に示す開口部３４を形成する場合と同様にして加工されることにより形成される。
開口部３６を形成した後、図５に示すように、形成された開口部３６を含む所定の範囲に第３配線層３７を形成する。第３配線層３７は、第３形成工程にて第２配線層３３を形成した場合と同様の材料を用いて、同様の工程を行うことにより形成される。

上記の各工程により、支持基板１０の主面には、第１配線層３１、封止層３２、第２配線層３３、封止層３５および第３配線層３７の複数の層が積層された積層体３８が形成される。なお、積層体３８の配線層と封止層との層数を図示の例よりも増やす場合には、第３配線層３７の主面に、図４（ｂ）～図５を用いて説明した工程を繰り返すことにより、所望の層数の積層体３８を形成することができる。この結果、積層体３８と支持基板１０とからなる、積層基板５０が得られる。この積層基板５０においては、積層体３８の第１配線層３１（すなわち、多孔質金属層ではない配線層）が支持基板１０の一部に形成されている。

（除去工程）
上述のようにして形成された積層体３８から支持基板１０を除去する。上述したように、第１配線層３１は支持基板１０の一部に形成されているので、除去工程においては、第１配線層３１の部分を残して支持基板１０を除去する。除去工程では、図５に示す支持基板１０の主面と反対側の面（図中の下側）に対してエッチング処理を施すことにより、積層体３８から支持基板１０のうち第１配線層３１以外の支持基板１０を除去する。エッチング処理としては、例えば、一般的なウエットエッチングやドライエッチングを採用することができる。エッチング処理により、支持基板１０の主面と反対側の面から、図５に破線で示す除去位置Ａまで支持基板１０の除去を行う。除去位置Ａは、支持基板１０の主面の反対側の面からみて、支持基板１０の厚さ１００μｍから、第１配線層３１の厚さ１０μｍを除いた９０μｍの位置である。この結果、支持基板１０の一部に形成された第１配線層３１は除去されることなく、積層体３８を構成することができる。
なお、除去工程としてエッチング処理を行う例に限定されず、機械的に支持基板１０を研磨して除去してもよい。この場合も、除去位置Ａまで支持基板１０を研磨する。
上記の工程により、図１に示す回路基板３０を製造することができる。
なお、上述した説明においては、配線層と封止層とからなる積層体３８が形成された後、除去工程により支持基板１０を除去する場合を例に挙げたが、この例に限定されない。例えば、配線層に半導体素子を接続（ボンディング）し、封止工程と同様の処理により封止を行った後、除去工程を行ってもよい。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）回路基板３０の製造方法は、金属材料からなる第１金属層１１を有する支持基板１０の表面に、回路基板３０の回路パターンに対応する第１層１２を形成する第１形成工程と、支持基板１０の一部と第１層１２とを除去することにより、支持基板１０から第１配線層３１を形成する第２形成工程と、第１配線層３１を封止する封止層３２を形成する封止工程と、封止層３２上に第２配線層３３を形成する第３形成工程と、支持基板１０のうち第１配線層３１以外を除去する除去工程と、を有する。これにより、剥離層を有する支持基板を用いずに、汎用性のある金属板を用いて回路基板３０を製造することができるので、材料コストと製造工数とを削減することができる。また、支持基板１０の一部から回路基板３０の第１配線層３１を形成することができるので、ペースト等により形成された金属配線と比較して、第１配線層３１の強度を確保することが可能となる。

（２）第２形成工程において、支持基板１０の表面のうち第１層１２に覆われていない領域１２１と、第１層１２とを除去する。これにより、支持基板１０の一部から回路基板３０の第１配線層３１を形成することが可能となる。

（３）除去工程において、支持基板１０の第１配線層３１が形成されている面と反対側の面に対してエッチングすることにより、支持基板１０を除去する。これにより、積層体３８が支持基板１０の一部から形成された第１配線層３１を有するように製造された場合であっても、積層体３８から支持基板１０を除去して回路基板３０を製造することができる。

（４）回路基板３０が備える複数の配線層のうち少なくとも１つが多孔質金属層であり、多孔質金属層は、金属ペーストを２００℃以上かつ３００℃以下の焼成温度にて焼成されることにより形成される。従来から、導電性ペーストに含有される金属粒子の大きさをφ１μｍ以下にし、金属粒子間の結合を誘導させることで印加される熱エネルギーを抑制させることにより、２００℃以下の低温焼成で形成可能な導電性ペーストが知られている。しかし、金属材料として用いられるＡｇやＣｕの融点は１０００℃前後であり、この融点の半分の温度の５００℃を超えなければ金属粒子間のシンタリング（焼結）が促進されない。このため、２００℃以下の温度で焼成をした場合、金属粒子どうしが点接触している状態であり、金属粒子が溶解して金属粒子の集合体である粒体を形成している状態ではない。その結果、配線層の抵抗自体が各金属固有の値を大きく上回り、配線パターンが長くなった時の電気的損失が無視できないという問題がある。これに対して本実施の形態では、２００℃以上の焼成温度にて焼成することにより配線層を形成することで、配線層の抵抗による電気的損失を抑制することができる。

（５）回路基板３０が備える封止層３２、３５は、ガラス転移温度が２００℃以上の材料からなる。これにより、配線層を形成する際に、焼成温度が２００℃以上の高温条件下にて焼成処理が行われた場合であっても、封止層３２、３５が高温条件下で分解することを抑制し、封止層３２、３５の組成を安定させることができる。また、第２配線層３３、第３配線層３７を焼成処理により形成する場合、封止層３２に対して加わる熱ストレスに起因する劣化を抑制することができる。

（６）回路基板３０が備える封止層３２、３５と、各配線層との線膨張係数の差は、ガラス転移温度以下の領域で３×１０^－５／℃未満であり、ガラス転移温度よりも大きい領域で２×１０^－５／℃未満である。これにより、回路基板３０を駆動させた際の発熱による配線層が熱膨張し、整列して実装された各半導体のピッチが狂う事による不具合、及び、配線層と封止層３２、３５の熱膨張係数の差にて反りや、断線が生じることを抑制できる。

以上で説明した第１の実施の形態を次のように変形することができる。
支持基板１０が１層の金属層１１からなるものに代えて、材料の異なる複数の金属層を有してよい。図６（ａ）は、変形例における支持基板１０１の概略構造を示す断面図である。なお、支持基板１０１は、第１の実施の形態の支持基板１０と同様に１００μｍの厚さを有するものとする。

支持基板１０１は、第１金属層１１と、第２金属層１４と、ベース層１３とを有する。ベース層１３は、実施の形態における支持基板１０と同様に金属からなる金属板である。ただし、ベース層１３を構成する金属の材料はＣｕではなくてよく、汎用性のある材料から製造された材料コストの低いものであることが好ましい。支持基板１０１では、第２金属層１４は、後述する第１金属層１１とは異なる金属材料からなり、第１金属層１１の第１層１２を形成する面とは反対側の面に形成される。第２金属層１４は、ベース層１３とも異なる金属材料、例えばＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｌ等からなる群から選択される少なくとも１種類以上の金属を材料とする金属層であり、ベース層１３の上面に形成される。Ｃｕのエッチング液に耐性のあるＴｉ、Ｃｒがより好ましい。第２金属層１４は、例えばめっきによりベース層１３上に形成される。

第１金属層１１は、実施の形態の第１金属層１１（すなわち支持基板１０）と同様の金属材料（例えばＣｕ）から形成される。なお、第１金属層１１の材料は、回路基板３０の第１配線層３１として使用する材料を用いることができる。第１金属層１１は、少なくとも回路基板３０の第１配線層３１の厚さを有していればよい。本変形例においても、第１金属層１１が回路基板３０における第１配線層３１の厚さである１０μｍを有する場合を例に示す。なお、第１金属層１１が、第１配線層３１の厚さに所定の厚さ（例えば５μｍ）を加えた厚さ（すなわち１５μｍ）を有していてもよい。第１金属層１１は、上記の第２金属層１４の上に、例えばめっきにより形成される。第１金属層１１の主面（図中の上方の面）に対して、実施の形態において図２～図５を参照しながら説明した工程と同様の工程を行うことにより、支持基板１０１上に積層体３８を形成する。この結果、積層体３８と支持基板１０１とからなる、積層基板５１が得られる。この積層基板５１においては、積層体３８の第１配線層３１（すなわち、多孔質金属層ではない配線層）が支持基板１０１の一部に形成されている。

図６（ｂ）は、支持基板１０１上に積層体３８が形成された場合の構造を模式的に示す断面図である。上述したように、支持基板１０１の第１金属層１１上に、図２～図５を参照して説明した工程と同様の工程により積層体３８が形成される。図６（ｂ）に示す状態から、除去工程により、支持基板１０１を積層体３８から除去する。除去工程においては、第１金属層１１を残して、第２金属層１４とベース層１３とを除去する。なお、第１金属層１１が第１配線層３１の厚さよりも厚い場合には、第１配線層３１は支持基板１０１の第１金属層１１の一部に形成されているので、除去工程においては、第２金属層１４とベース層１３とを除去し、さらに第１金属層１１のうち第１配線層３１の部分を残し、それ以外の第１金属層１１を除去する。

変形例においても、除去工程では、図６（ｂ）に示す支持基板１０１の主面と反対側の面（図中の下側）に対してエッチング処理を施す。ただし、ベース層１３と第２金属層１４とは異なる金属材料から構成されるため、ベース層１３と第２金属層１４とに対して異なる条件にてエッチング処理を施す。例えば、ベース層１３のエッチング処理に用いるエッチング剤を第２金属層１４のエッチング処理に用いるエッチング剤とは異なるものとすることができる。この場合、ベース層１３の材料がＣｕであれば、一例としてＨ_２Ｏ_２を主成分としたエッチング剤を使用し、第２金属層１４の材料がＮｉであれば、一例として過酸化水素タイプや希硫酸タイプのエッチング剤を使用することができる。また、第２金属層１４を構成する金属材料によっては、ベース層１３の除去をウエットエッチングにより行い、第２金属層１４の除去をドライエッチングにより行ってもよい。エッチング処理により、支持基板１０１の主面と反対側の面から、図６（ｂ）に破線で示す除去位置Ｂまで支持基板１０１の除去を行う。除去位置Ｂは、第１金属層１１と第２金属層１４との境界面に位置する。すなわち、除去位置Ｂは、支持基板１０の主面と反対側の面からみて、支持基板１０１の厚さ１００μｍから、第１配線層３１の厚さ１０μｍを除いた９０μｍの位置である。この結果、第２金属層１４が存在することにより、ベース層１３に対するエッチング処理によって第１金属層１１から形成された第１配線層３１が除去されることを防ぐことができる。これにより、支持基板１０１の第１金属層１１の一部から形成された第１配線層３１は除去されることなく、積層体３８を構成することができる。
上記の工程により、図１に示す回路基板３０を製造することができる。

変形例においては、支持基板１０１は、第１層１２を形成する面と反対側の面に、第１金属層１１とは異なる金属材料からなる第２金属層１４を有する。これにより、支持基板１０１の除去を行う際に、第２金属層１４が存在することにより、ベース層１３に対するエッチング処理により第１金属層１１から形成された第１配線層３１まで除去されてしまうことを防ぐことができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、図７～図８を参照して、図１に示す回路基板３０の製造方法の第２の実施の形態について説明する。以下の説明では、第１の実施の形態と同じ構成要素には同じ符号を付して相違点を主に説明する。特に説明しない点については、第１の実施の形態と同じである。

第２の実施の形態における回路基板３０の製造方法は、金属材料からなる第１金属層２１を有する支持基板２０の表面に、回路基板３０の回路パターンに対応する第２層２３を形成する工程（第１形成工程）と、第１金属層２１の一部と第２層２３とを除去することにより、支持基板２０から第１配線層３１を形成する工程（第２形成工程）と、第１配線層３１を封止する封止層３２を形成する工程（封止工程）と、封止層３２上に第２配線層３３を形成する工程（第３形成工程）と、支持基板２０のうち第１配線層３１以外を除去する工程（除去工程）と、を有する。
以下、各工程についての詳細な説明を行う。

（第１形成工程）
図７（ａ）は、製造工程の初期における支持基板２０の断面を示す図である。支持基板２０は、金属材料からなる第１金属層２１と、非金属材料からなる非金属層２２とを有する。第１金属層２１の材料は、回路基板３０の第１配線層３１として使用する材料を用いることができ、本実施の形態においては、例えばＣｕである。第１金属層２１の厚さ（図中の上下方向の長さ）は、回路基板３０の第１配線層３１の厚さ以上の厚さを有していればよい。本実施の形態においては、第１金属層２１は、回路基板３０における第１配線層３１の厚さである１０μｍの厚さを有する場合を例に挙げる。なお、第１金属層２１が、第１配線層３１の厚さに所定の厚さ（例えば５μｍ）を加えた厚さを有してもよい。非金属層２２は、第１金属層２１の主面（図中の上方の面）とは反対側の面に設けられる。非金属層２２の材料は、例えば、高い耐熱性を有するポリイミド等の高分子材料や、ガラスやセラミック等の無機材料である。
上記の構成を有する支持基板２０を使用することにより、回路基板３０の製造コストを低減させることが可能となる。ただし、支持基板２０の第１金属層２１が所望の厚さ（すなわち第１配線層３１の厚さ）よりも厚い場合には、第１金属層２１の主面を、例えばエッチング処理等により、所望の厚さ（すなわち第１配線層３１の厚さ）となるように加工してよい。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す支持基板２０と、支持基板２０の主面（おもて側の面であって、図中の上方の面）に形成された第２層２３との断面を示す図である。第２層２３を形成するために、支持基板２０の第１金属層２１の主面に、回路基板３０の回路パターンに応じて導電性ペーストが塗布される。導電性ペーストの塗布は、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷法が好ましい。導電性ペーストとしては、第１の実施の形態において第２配線層３３の形成に用いられる導電性ペーストと同様であり、例えばＣｕ粒子またはＡｇ粒子等の金属粒子と分散媒とを含み、バインダーを含んでもよい。塗布された導電性ペーストは、支持基板２０を加熱する焼成処理を施すことにより、導電性ペーストに含まれる分散媒と、バインダーが含まれる場合にはバインダーとが除去され、第２層２３が形成される。
なお、第２層２３をめっきにより形成してもよい。

（第２形成工程）
図７（ｃ）は、支持基板２０の第１金属層２１の一部に回路基板３０の第１配線層３１を形成した状態を示している。図７（ｂ）に示す支持基板２０の主面側に、第１の実施の形態における第２形成工程と同様にエッチング処理を施して、支持基板２０の一部（すなわち、支持基板２０の主面のうち第２層２３が形成されていない領域）を除去し、さらに第２層２３を除去する。エッチング処理としては、例えば、一般的なウエットエッチングやドライエッチングを採用することができる。

（封止工程）
第２形成工程の後、支持基板２０及び第１配線層３１を封止層３２により封止する。図７（ｄ）は、封止層３２が形成された状態の概略構成を示す断面図である。第２の実施の形態においても、第１の実施の形態の場合と同様の絶縁樹脂を用いて同様の工法を用いて封止層３２を形成する（図３（ｂ）参照）。なお、図７（ｄ）においても、封止層３２が第１配線層３１の側面を封止する封止層３２－１と、第１配線層３１と封止層３２－１の上面を封止する封止層３２－２とを有する場合を示している。

図７（ｅ）は、封止工程により形成された封止層３２に開口部３４が設けられた状態を示している。この開口部３４は、第１配線層３１の上部の少なくとも一部を露出させるために形成されるものであり、第１の実施の形態において説明した工法と同様にして形成される（図３（ｃ）参照）。

（第３形成工程）
図８（ａ）は、第３形成工程において、開口工程により形成された開口部３４を含む所定の範囲に第２配線層３３を形成した状態を模式的に示す断面図である。本実施の形態においても、第１の実施の形態における第３形成工程と同様に、導電性ペーストを塗布することにより第２配線層３３が形成される（図４（ａ）参照）。なお、第２配線層３３を電解または無電解めっきにより形成してもよい。

第２配線層３３を形成した後、図８（ｂ）に示すように、第２配線層３３および封止層３２の主面に封止層３５を形成する。封止層３５は、第１の実施の形態において封止層３５を形成した場合と同様の絶縁樹脂を用いて同様の方法により形成する（図４（ｂ）参照）。
封止層３５を形成した後、図８（ｃ）に示すように、封止層３５に開口部３６が設けられる。この開口部３６は、第２配線層３３の上部の少なくとも一部を露出させるために形成される。開口部３６は、第１の実施の形態において開口部３６を形成した場合と同様にして加工されることにより形成される（図４（ｃ）参照）。
開口部３６を形成した後、図８（ｄ）に示すように、形成された開口部３６を含む所定の範囲に第３配線層３７を形成する。第３配線層３７は、第１の実施の形態において第３配線層３７を形成した場合と同様の材料を用いて、同様の工程を行うことにより形成することができる（図５参照）。

上記の処理により、支持基板２０の主面上には、第１配線層３１、封止層３２、第２配線層３３、封止層３５および第３配線層３７の複数の層が積層された積層体３８が形成される。なお、第２の実施の形態においても、積層体３８の配線層と封止層との層数を図示の例よりも増やす場合には、第３配線層３７の主面に、図８（ｂ）～図８（ｄ）用いて説明した工程を繰り返すことにより、所望の層数の積層体３８を形成することができる。この結果、積層体３８と支持基板２０とからなる、積層基板５２が得られる。この積層基板５２においては、積層体３８の第１配線層３１（すなわち、多孔質金属層ではない配線層）が支持基板２０の一部に形成されている。

（除去工程）
上述のようにして形成された積層体３８から支持基板２０を除去する。上述したように、第１配線層３１は支持基板２０の第１金属層２１の一部から形成されているので、除去工程においては、支持基板２０のうち第１配線層３１以外の支持基板２０、すなわち非金属層２２を除去する。第２の実施の形態における除去工程では、図８（ｄ）に示す支持基板２０の主面と反対側の面（図中の下側）の非金属層２２を薬液により溶解することにより除去する。なお、非金属層２２を機械加工による切削や、レーザ照射により除去してもよい。この結果、支持基板２０の一部から形成された第１配線層３１は除去されることなく、積層体３８を構成することができる。
上記の工程により、第２の実施の形態においても、図１に示す回路基板３０を製造することができる。
なお、第２の実施の形態においても、配線層と封止層とからなる積層体３８が形成された後、除去工程により支持基板２０を除去する場合に限定されず、例えば、配線層に半導体素子を接続し、封止工程と同様の処理により封止を行った後、除去工程を行ってもよい。

上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態により得られる作用効果（１）、（２）、（４）、（５）、（６）に加えて、次の作用効果が得られる。
（７）支持基板１０１は、第１層１２を形成する面とは反対側の面に、非金属材料からなる層（非金属層２２）を有する。これにより、汎用性のある部材を用いて回路基板３０を製造することができるので、材料コストと製造工数とを削減することができる。

（８）除去工程において、非金属材料からなる非金属層２２を除去する。これにより、積層体３８が支持基板２０の一部から形成された第１配線層３１を有するように製造された場合であっても、積層体３８を支持基板２０から除去して回路基板３０を製造することができる。

［実施例］
上述した第１および第２の実施の形態における回路基板３０の配線層を形成した多孔質金属層の実施例について説明する。
実施例においては、ガラス基板上に、１０ｍｍ×１０ｍｍの範囲に２５μｍの厚さにて導電性ペーストを印刷法により塗布し、異なる条件下で焼成処理を行うことにより第１～第４のサンプルを得た。金属材料としてＡｇを使用した。
第１のサンプルの焼成条件は焼成温度１５０℃で１時間であり、第２のサンプルの焼成条件は焼成温度２００℃で１時間である。第３のサンプルの焼成条件は、焼成温度２００℃で１時間の後、焼成温度２５０℃で１時間である。第４のサンプルの焼成条件は、焼成温度２００℃で１時間の後、焼成温度３００℃で１時間である。

図９は第１～第４のサンプルのそれぞれについての計測データを示す。
第１のサンプルにおいては、焼成後の膜厚は１２．９μｍであり、導電性ペーストを塗布した際の厚さ２５μｍとの差分に基づき算出した減衰率は５２％である。第１のサンプルの体積抵抗値は４．５０μΩ・ｃｍである。第２のサンプルにおいては、焼成後の膜厚は１２．６μｍであり、焼成による減衰率は５０％である。第２のサンプルの体積抵抗値は３．０８μΩ・ｃｍである。第３のサンプルにおいては、焼成後の膜厚は１０．８μｍであり、焼成による減衰率は４３％である。第３のサンプルの体積抵抗値は２．３２μΩ・ｃｍである。第４のサンプルにおいては、焼成後の膜厚は９．４μｍであり、焼成による減衰率は３８％である。第４のサンプルの体積抵抗値は１．８３μΩ・ｃｍである。

図１０は、第１～第４のサンプルの断面を示し、図１０（ａ）は第１のサンプルの断面、図１０（ｂ）は第２のサンプルの断面、図１０（ｃ）は第３のサンプルの断面、図１０（ｄ）は、第４のサンプルの断面である。図１０（ｃ）、図１０（ｄ）に示すように、焼成温度が２５０℃を以上の場合に導電性ペーストが十分に焼成し、多孔質金属層が形成されることが分かる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

１０、２０、１０１…支持基板
１１、２１…第１金属層
１２…第１層
１３…ベース層
１４…第２金属層
２２…非金属層
３０…回路基板
３１…第１配線層
３２…封止層
３３…第２配線層
５０、５１、５２…積層基板

Claims

回路基板の製造方法であって、
金属材料からなる第１金属層を有する支持基板の表面に、前記回路基板の回路パターンに対応する第１層を形成する第１形成工程と、
前記支持基板の一部と前記第１層とを除去することにより、前記支持基板から第１配線層を形成する第２形成工程と、
前記第１配線層を封止する封止層を形成する封止工程と、
前記封止層上に第２配線層を形成する第３形成工程と、
前記第１配線層を残して前記支持基板を除去する除去工程と、を有する回路基板の製造方法。
請求項１に記載の回路基板の製造方法において、
前記第２形成工程において、前記支持基板の表面のうち前記第１層に覆われていない領域と、前記第１層とを除去する回路基板の製造方法。
請求項２に記載の回路基板の製造方法において、
前記第２形成工程において、前記領域と前記第１層とを除去することにより前記支持基板の表面に形成される段差の深さが前記第１配線層の厚みとなる回路基板の製造方法。
請求項１から３までのいずれか一項に記載の回路基板の製造方法において、
前記除去工程において、前記支持基板を前記第１配線層が形成されている面と反対側の面に対してエッチングすることにより、前記支持基板を除去する回路基板の製造方法。
請求項１から４までのいずれか一項に記載の回路基板の製造方法において、
前記支持基板は、前記第１金属層の前記第１層を形成する面と反対側の面に、前記第１金属層とは異なる金属材料からなる第２金属層を有する回路基板の製造方法。
請求項５に記載の回路基板の製造方法において、
前記除去工程において、前記第２金属層と、前記第１金属層のうち前記第１配線層以外とを除去する回路基板の製造方法。
請求項５または６に記載の回路基板の製造方法において、
前記第２金属層はＮｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ａｌからなる群から選択される少なくとも１種類以上の金属により形成される回路基板の製造方法。
請求項１または２に記載の回路基板の製造方法において、
前記支持基板は、前記第１層を形成する面とは反対側の面に、非金属材料からなる層を有する回路基板の製造方法。
請求項８に記載の回路基板の製造方法において、
前記第１金属層の厚さは前記第１配線層の厚さに形成され、
前記第２形成工程において、前記第１金属層のうち前記第１層に覆われていない領域を除去し、
前記除去工程において、前記非金属材料からなる層を除去する回路基板の製造方法。
請求項８または９に記載の回路基板の製造方法において、
前記非金属材料は、高分子材料または無機材料である回路基板の製造方法。
請求項１から１０までのいずれか一項に記載の回路基板の製造方法において、
前記第１金属層はＣｕである回路基板の製造方法。
請求項１から１１までのいずれか一項に記載の回路基板の製造方法において、
前記第３形成工程において、導電性ペーストにより前記第２配線層を形成する回路基板の製造方法。
金属材料からなる複数の配線層と、
前記複数の配線層の間に形成された封止層とを備え、
前記複数の配線層のうちの少なくとも１つは多孔質金属層である、回路基板。
請求項１３に記載の回路基板において、
前記封止層は、ガラス転移温度が２００℃以上の材料からなる、回路基板。
請求項１３または１４に記載の回路基板において、
前記封止層は、エポキシ系樹脂を含む、回路基板。
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の回路基板において、
前記封止層は、２００℃以上の高温環境下に６時間晒されたときのガラス転移温度の変化が１０℃以内である、回路基板。
請求項１４から１６までのいずれか一項に記載の回路基板において、
前記封止層と前記配線層との線膨張係数の差は、ガラス転移温度以下の領域で３×１０^－５／℃未満である、回路基板。
請求項１４から１７までのいずれか一項に記載の回路基板において、
前記封止層と前記配線層との線膨張係数の差は、ガラス転移温度よりも大きい領域で２×１０^－５／℃未満である、回路基板。
請求項１４から１８までのいずれか一項に記載の回路基板において、
前記多孔質金属層は、金属ペーストを２００℃以上かつ３００℃以下の焼成温度で焼成されることにより形成される、回路基板。
請求項１９に記載の回路基板において、
前記多孔質金属層は、金属ペーストに含まれる金属粒子の平均径が１μｍ以下のナノペーストにより形成される、回路基板。
請求項１９または２０に記載の回路基板において、
前記焼成温度で形成された前記多孔質金属層の断面は、前記多孔質金属層の膜厚の２０％以上の空隙を１個以上有する、回路基板。
請求項２１に記載の回路基板において、
前記膜厚は略１０μｍである、回路基板。
請求項１３から２２までのいずれか一項に記載の回路基板において、
前記金属材料は、ＡｇまたはＣｕである、回路基板。
請求項２３に記載の回路基板において、
前記多孔質金属層はＡｇからなり、体積抵抗率が３．０μΩ・ｃｍ未満である、回路基板。
請求項２３または２４に記載の回路基板において、
前記多孔質金属層は、金属粒子を８０重量パーセント以上を含む、回路基板。
請求項２３に記載の回路基板において、
前記複数の配線層のうちの第１配線層はＣｕを主材料として形成され、前記複数の配線層のうち第２配線層はＡｇを主材料として形成され、前記第１配線層と前記第２配線層とはビアにより接続される、回路基板。
請求項２６に記載の回路基板において、
前記第１配線層は電解または無電解めっきにより形成される、回路基板。
請求項２６に記載の回路基板において、
前記第１配線層はＣｕを主材料とする多孔質金属層である、回路基板。
請求項１３から２８までのいずれか一項に記載の回路基板と、
前記回路基板を支持する支持基板と、を備え、
前記支持基板の一部が前記複数の配線層のうちの前記多孔質金属層以外の配線層を形成する、積層基板。
請求項１３から２８までのいずれか一項に記載の回路基板を形成するための支持基板であって、
前記複数の配線層のうちの前記多孔質金属層以外の配線層を形成する金属材料により形成される第１金属層を有し、
前記第１金属層の一部が、前記多孔質金属層以外の配線層を形成する、支持基板。
請求項３０に記載の支持基板において、
前記第１金属層を形成する金属材料とは異なる金属材料から形成される第２金属層を有し、
前記第１金属層は、前記第２金属層の上部に形成される、支持基板。
請求項３０に記載の支持基板において、
非金属材料から形成される非金属層を有し、
前記第１金属層は、前記非金属層の上部に形成される、支持基板。