JP3593351B2 - Method for manufacturing multilayer wiring board - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、層間絶縁膜を有する多層配線基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の高機能化及び半導体デバイスの高集積化に伴い、プリント基板も高密度化が求められており、現在では層間絶縁膜を有する多層配線基板がその主流となっている。多層プリント配線板の製造方法としては、大きく分けて、積層接着法とビルドアップ法の2つの方法が知られている。
【0003】
積層接着法としては、例えば、特開昭62−205690号公報にみられるように、片面あるいは両面に所定の導電パターンを形成した複数の絶縁基板を、上記導電パターンの保護、層間絶縁、及び層間接着の役目を果たすプリプレグを介して積層し、プレスにより成形して多層のプリント配線基板とし、上記各層の導電パターン間において接続導通する必要のある個所にはスルーホールを設け、このスルーホール内をめっきすることにより各層間の導通をとる方法が一般的である。また、スルーホールはドリルにより穴明けするため、その口径は200ミクロン程度が限界である。
【0004】
一方、民生用各種電子機器等の小型化や薄型化に伴い、所定の電気回路を構成する配線基板を収納するスペースは非常に限られたものとなってきており、この限られたスペース内に所望通りの電気回路を構成する配線基板を収納するためには、多層プリント配線板もビルドアップ法による薄板化と高密度化が必要になってきた。
【0005】
従来のビルドアップ法としては、例えば、特開昭57−72398号公報にみられるように、スルーホールめっきされた銅張り積層板をエッチングにより一層目の回路を形成し、ランド部を残して層間絶縁膜となる絶縁樹脂によりマスキングを行い、その上に導電性ペーストインクを印刷して回路を形成した後、導電性ペーストインク上及びスルーホール部に化学銅めっき皮膜を形成して二層目の配線回路を形成する。この二層目の配線回路の形成工程を複数回繰り返すことで多層化する方法等がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の積層接着法は、プリプレグを介して積層し、プレスにより成形して製造するため、装置及び材料費等が嵩みコストが高くなり、且つ、各層の位置合わせが難しく多層化が困難である。また、各層の導電パターン間において接続導通する必要のある個所には貫通スルーホールをドリルで穿設し、このスルーホール内にスルーホールめっきを施して導通をとるため、スルーホールが回路配線の高密度化を妨げるという欠点があった。
【0007】
一方、ビルドアップ法では、確かにコストは低くなるが、この方法では導電性ペーストを印刷により塗布するため、微細配線の形成が困難であると共に、導電性ペーストとめっき皮膜との接着が困難である。基材あるいは層間絶縁膜とめっき皮膜との接着性に関しては、その向上方法が例えば特公昭55−48715号公報等にもみられるが、この方法では、接着剤中のゴム変性物を酸化力の強いクロム硫酸等によってエッチングし粗面を形成するので、接着力に対しては効果があるが、配線回路及び層間接続部であるスルーホールめっき膜(いずれも銅)が容易に溶解し、導通不良の原因となる。また、接着剤中にゴム変性物を混合するため、耐熱性に難点がある。
【0008】
さらに、特開平4−148590号公報にみられるようなビルドアップ法では、微細配線の形成は達成されるが、層間絶縁膜形成工程における樹脂の硬化が光硬化のみで行われるため、層間絶縁膜と配線層を形成するめっき皮膜間の接着力が弱く、剥離等の問題があり信頼性が低い。
【0009】
したがって、本発明の目的は上記従来技術のビルドアップ法における問題点を解消することにあり、特に層間絶縁膜の表層部をエッチングにより粗面化して層間絶縁膜とそれを介して積層される配線パターンとの接着力を向上させる際の問題点を解消し、信頼性の高い高密度多層配線板の製造に好適な改良された多層配線基板の製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、第一の配線層を有する配線基板上に、▲1▼光硬化性と熱硬化性とを兼ね備えた絶縁樹脂層を形成する工程と、▲2▼所定のマスクを介して前記絶縁樹脂層を露光、現像することによりビアホールを形成し、前記第一の配線層の層間接続領域を露出せしめる工程と、▲3▼前記ビアホール内の配線層露出部表面に耐粗化液性を有する導電性保護膜を形成する工程と、▲4▼前記絶縁樹脂層の表面を酸化力の大きな粗化液でエッチングし粗化面を形成する工程と、▲5▼前記ビアホール内の導電性保護膜表面を含む絶縁樹脂層の粗化面上に下地導電膜を形成する工程と、▲6▼前記粗化面が形成された絶縁樹脂層を熱硬化処理により完全硬化する工程と、▲7▼前記下地導電膜上にめっき膜を形成する工程と、▲8▼前記下地導電膜及びめっき膜を所定の回路パターンの形成されたレジストマスクを介してエッチングし、第二の配線層となる回路パターンを形成する工程とを有すると共に、前記▲1▼の絶縁樹脂層を形成する工程から▲8▼の第二の配線層となる回路パターンを形成する工程までの各工程を多層配線の積層数に見合った回数分だけ繰り返す工程を有して成る多層配線基板の製造方法により、達成される。
【0011】
そして、好ましくは上記▲3▼のビアホール内の配線層露出部表面に耐粗化液性を有する導電性保護膜を形成する工程を、前記配線層露出部表面にめっき触媒を形成し、前記導電性保護膜を無電解めっきで形成する工程とすると共に、上記▲5▼のビアホール内の導電性保護膜表面を含む絶縁樹脂層の粗化面上に下地導電膜を形成する工程を、少なくとも前記絶縁樹脂層の粗化面上にめっき触媒を形成し、前記下地導電膜を無電解めっきで形成する工程とすることである。
【0012】
上記第一の配線層を有する配線基板としては、例えば、銅張り積層板の少なくとも一方の面に予め通常の方法で配線パターンが形成された積層基板で構成したもの、さらには次に示すように絶縁基板上に上記第二の配線層の形成方法と同一原理で第一の配線層を積み上げて配線基板としたものが挙げられる。
【0013】
すなわち、絶縁基板上に▲1▼光硬化性と熱硬化性とを兼ね備えた絶縁樹脂層を形成する工程と、▲2▼前記絶縁樹脂層を露光して半硬化状態とする工程と、▲4▼前記半硬化状態の絶縁樹脂層表面を酸化力の大きな粗化液でエッチングし粗化面を形成する工程と、▲5▼前記絶縁樹脂層の粗化面上に下地導電膜を形成する工程と、▲6▼前記粗化面が形成された絶縁樹脂層を熱硬化処理により完全硬化する工程と、▲7▼前記下地導電膜上にめっき膜を形成する工程と、▲8▼前記下地導電膜及びめっき膜を所定の回路パターンの形成されたレジストマスクを介してエッチングし、第一の配線層となる回路パターンを形成する工程とで形成して成る配線基板であり、この場合は第一の配線層から積み上げて行くもので完全ビルドアップ法ともいえる。
【0014】
このような本発明において配線基板のベースとなる基板としては、例えば、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸した通称「ガラスエポキシ基板」と称される有機基板、あるいは良熱伝導性の金属板(ヒートシンクとする)上に絶縁層を形成した基板、更にこれらの絶縁基板上には回路形成膜となる銅箔を張り合わせた通称「銅張り積層板」と称されるもの等を含むものである。
【0015】
【作用】
以下、図1に示した本発明の一製造工程例を代表して具体的に説明する。
図1(a)に示すように、両面銅張り積層板100に予め周知のエッチング方法で回路パターン101を形成し、第一の配線層とする。
【0016】
図1(b)に示すように、両面に光硬化性と熱硬化性とを兼ね備えた絶縁樹脂層(以下、単に絶縁樹脂層と称す)102を成膜する。なお、この図では説明の都合上、片面に成膜した場合を示している。
【0017】
図1(c)に示すように、絶縁樹脂層102をレジストマスクを介して露光、現像し、ビアホール103を形成する。なお、ビアホール103の形状を、図示の如く正テーパ形状とすることが望ましく、そのためには樹脂の組成にもよるが露光処理を2段階で行うのが好ましい。最初はパターン形成に最適な露光量(通常、光硬化成分を完全に反応させずに未硬化成分を少し残存させる)でパターン形成を行い、残りの光硬化成分をその後の露光処理で完全に反応させる。
【0018】
図1(d)に示すように、ビアホール103部の露出した回路パターン表面をめっき触媒により活性化し、露出した回路パターン101の表面に耐粗化液性を有する導電性保護膜104を形成する。
【0019】
図1(e)に示すように、この基板を酸化力の大きな粗化液、例えば特定範囲組成のクロム硫酸処理液に浸漬して絶縁樹脂層102の表面をエッチング作用により粗化面102´を形成し、アルカリ水溶液により中和処理を行ない表面劣化層残渣を取り除く。この粗化処理は、絶縁樹脂層102の光硬化成分が、上記露光により光硬化し樹脂全体として半硬化状態となった時に行うことが重要であり、熱硬化成分は反応させずに残しておく。
【0020】
図1(f)に示すように、熱硬化により絶縁樹脂層102を完全硬化する工程を含み、導電性保護膜104の表面を含む絶縁樹脂層の粗化面102´上に接着強度に優れた下地導電膜105を形成する。この熱硬化による絶縁樹脂層102の完全硬化は、絶縁樹脂層中の熱硬化成分を加熱により完全に硬化するためのものであり、熱硬化処理のタイミングは、粗化処理後であれば下地導電膜105の形成工程前後のいずれでもよいが、好ましくは下地導電膜105を形成した後が接着力をより強化する上から望ましい。
【0021】
図1(g)に示すように、下地導電膜105上にめっき導電膜106を形成する。
図1(h)に示すように、下地導電膜105及びめっき導電膜106上にレジストマスクを形成し、図1(a)の回路パターン形成工程と同様にしてエッチングにより回路パターン105´及び106´を形成し、第二の配線層とする。
【0022】
この後、多層配線の積層数に応じて図1(b)の絶縁樹脂層102を成膜する工程から図1(h)の回路パターン105´及び106´形成工程までを繰り返すことで多層化する。
【0023】
以上の各製造工程を作用と共に更に詳細に説明すると、以下の通りとなる。
(1)図1(a)の第一の配線層となる回路パターン101の形成工程としては、両面銅張り積層板100上の銅箔を導体とし、これを所定の回路パターンが形成されたドライフィルム、電着レジスト等を用いて周知のエッチング方法により回路パターン101を形成する。
【0024】
(2)図1(b)の絶縁樹脂層102の形成工程としては、基板上に周知のスクリーン印刷やロールコータ、スプレーコータ等により膜厚約50μm程度に塗布し、予備乾燥して成膜する。
【0025】
(3)図1(c)のビアホール103の形成工程としては、所定ビアホールのパターンが形成されたフィルムマスクを介してUV光を露光した後、現像してビアホール103を形成する。必要によっては、前述したとおり露光処理を2段階とし、このビアホール103形成後に、さらに全面にUV光を照射し、光硬化成分を完全に硬化させて絶縁樹脂層102の光硬化をより強固にすることもできる。
【0026】
(4)図1(d)の導電性保護膜104の形成工程としては、先ず、ビアホール103部の露出した回路パターン表面を硫酸パラジウム、塩化パラジウム等のめっき触媒により活性化し、露出した回路パターン表面に耐粗化液性を有する導電性保護膜104を無電解めっきにより形成する。後工程(絶縁樹脂層の粗面化処理工程)に用いる粗化液(無水クロム酸等の酸化力の大きい水溶液)は、容易に銅回路を溶解し、その結果、導通不良、層間接続不良となる。
【0027】
従ってこのような不良を防ぐ目的で導電性保護膜104を形成するものであり、銅回路表面に導電性保護膜104を形成する工程は、図1(a)の回路パターン101の形成後でも良く工程順を特定するものではない。耐粗化液性を有する導電性保護膜104としては、例えば、Ni−P、Ni−Bの如き無電解めっきが有効である。
【0028】
(5)図1(e)の絶縁樹脂層102の表面粗化処理工程としては、粗化液を酸化力の大きな薬剤液、例えば、硫酸、無水クロム酸の混合溶液で構成する場合には、液温50〜80℃で、図2に示すような斜線部内の濃度範囲が好ましい。すなわち、硫酸(3.6〜6mol/l)水溶液と無水クロム酸(硫酸濃度に対する溶解度範囲内で2mol/l以上、飽和点濃度以下)を含む処理液とし、これに3分〜10分間浸漬し、後にアルカリ水溶液に5〜10分間浸漬して中和処理を行ない、エッチングによる表面劣化層残渣を取り除くことにより達成される。
【0029】
(6)図1(f)の下地導電膜105の形成工程としては、スパッタ等の気相法で成膜しても良いし、また、無電解めっき法で成膜しても良い。成膜材料としては、銅、ニッケル等が実用上好ましく、接着力は銅よりもニッケルの方が優れている。また、膜厚としては実用的に0.1〜0.5μmが好ましい。
【0030】
無電解めっき法で形成する場合には、予め絶縁樹脂層の粗化面102´上にパラジウム等の触媒を付与し、活性を行なう。何れにしても、下地導電膜105は、絶縁樹脂層102と強い接着強度を必要とする。これは、絶縁樹脂層102の表面を粗化する工程、下地導電膜105を形成する工程、熱硬化により絶縁樹脂を完全硬化する工程を含む接着強度向上処理を行うことで達成される。
【0031】
この接着強度を向上させる処理は、露光された絶縁樹脂層102表面を粗化する工程、粗化された表面層102´上に下地導電膜103を形成する工程、熱硬化により表面層102´を含む絶縁樹脂層102を完全硬化する工程の順を経て行うか、あるいは熱硬化により完全硬化する工程の順を入れ替えて、露光された絶縁樹脂102表面を粗化する工程の後に、熱硬化により絶縁樹脂層を完全硬化する工程を行い、その後に導電性保護膜104表面を含む絶縁樹脂層の粗化表面102´に下地導電膜105を形成する工程の順を経て行う。
【0032】
この熱硬化による完全硬化の工程は、好ましくは前者の下地導電膜105を形成した後の方が良い。これは、下地導電膜105を凹表面に入り込ませた後、熱硬化処理で入り込んだ下地導電膜周辺を締め付けることにより接着強度をさらに向上させることができるからである。以上の工程順を経ることにより接着強度向上が達成できる。
【0033】
そして、接着強度を向上させるためには、前述の通り絶縁樹脂層102として光硬化と熱硬化の併用により完全硬化するものを用い、さらにUV光による露光硬化後、加熱して樹脂層を完全硬化してしまわず、半硬化の状態で粗化処理することが重要である。絶縁樹脂層表面と下地導電膜の接着は、粗化された樹脂層表面102´と下地導電膜105とのアンカー効果を利用しており、樹脂層が半硬化の状態で粗化されると表面に有効な凸凹が形成され、接着強度を大きくすることができる。
【0034】
また、露光により半硬化状態となった樹脂102表面を粗化処理する前に、樹脂層102の表面を予めO2プラズマやUV/O3によりエッチングしておくことも接着強度向上に有効である。
【0035】
(7)図1(g)のめっき導電膜106の形成工程としては、下地導電膜105の上に、めっきにより厚い導電膜(膜厚約20μm)を形成するが、めっきとしては電気めっきでも無電解めっきでも良い。さらに、無電解めっきの場合には下地導電膜105とその上の厚い導電膜106とを区別せず連続して形成することもできる。また、めっき導電膜106の形成工程の代わりにスパッタによる形成も可能である。
【0036】
(8)図1(h)の第二の配線層となる回路パターンの形成工程としては、第一の配線層101の回路パターン形成工程と同様に、所定の配線回路パターンが形成されたレジストマスクを用いて周知の方法でエッチング処理を行い、回路パターン105´及び106´を形成する。この回路パターン形成後に、アルカリ水溶液に浸漬して無電解めっき時の前処理工程として付与した不要部のめっき触媒(回路形成により絶縁樹脂層が露出した部分に付着していたもの)を除去する。不要部にめっき触媒が残ると、同一平面上の隣接する回路間及び積層間に絶縁不良を引き起こすので、これを除去しておくことが信頼性向上の点から望ましい。
【0037】
ここで、絶縁樹脂層102を構成する絶縁樹脂について更に詳述する。
本発明に用いる絶縁樹脂は、前述の如く回路パターンとの接着強度向上のために光で重合可能な骨格(光硬化性)と、熱で重合可能な骨格(熱硬化性)とを含んでいることが条件となる。さらに、この絶縁樹脂の具備すべき特性を列挙すると次のようになる。
【0038】
a)UV露光の際には、フィルムマスクを樹脂表面に密着して露光するので、フィルムマスクと樹脂が接着しないよう、予備乾燥段階で樹脂表面は固化していなければならない。そこで、本発明の絶縁樹脂には、少なくとも室温で固形の樹脂が含まれていることが必要である。
【0039】
b)フォトリソグラフィでビアホールを形成を可能とするため、UV光照射により硬化した部分と未硬化部分の現像液に対する溶解度差が適切で、かつ現像後の溶解度が良好であることが必須である。換言すれば適当な溶剤による優れた現像性を備えていなければならない。
【0040】
c)塗布性が良好であることが必須である。すなわち、基板上にスクリーン印刷やロールコータ、スプレーコータ等で樹脂を塗布する際、厚さが均一で、且つ、ボイドが残らないように、適切なインクとしての粘度特性を備えている必要がある。
【0041】
d)繰返しはんだ付けに耐える良好な耐熱性を有することが必須である。すなわち、およそ260℃、10秒のはんだ浸漬を約5回繰り返しても、あるいは、これに相当する熱風、赤外線、溶剤蒸気等によるはんだ付けによっても、樹脂層に膨潤、剥離等の異常が生じないことが必須である。
【0042】
e)多層配線の層間絶縁膜を構成することから高い絶縁性を保持できることが必須である。すなわち、配線層間の絶縁劣化を生じない優れた絶縁性、特に、吸湿時の絶縁性を保持できることが必要である。
【0043】
このような条件を満足する絶縁樹脂としては、例えば、少なくとも室温で固形の多官能不飽和化合物、エポキシ樹脂、アクリレートモノマー、光重合開始剤、及びアミン系の熱硬化剤を含む絶縁樹脂や、少なくとも不飽和基を付加反応させた2官能以上の多官能固形エポキシ樹脂、アクリレートモノマー、光重合開始剤、及びアミン系の熱硬化剤を含む絶縁樹脂等が代表的なものとして挙げられる。
【0044】
これら成分の内、特にアミン系熱硬化剤に関しては、ジシアンジアミドあるいはジアミノトリアジン化合物を用いるとめっき膜との接着性向上に効果がある。このような絶縁樹脂としては、本発明者等が先に提案した例えば、特開昭62−265321号公報に記載のもの等を利用することができる。
【0045】
なお、本発明は、内層に抵抗体、コンデンサー、インダクタンス等の機能を搭載した多層回路基板の製造にも適用可能であり、それらを妨げるものではない。
【0046】
【実施例】
以下、本発明の多層配線基板の製造方法について、幾つかの代表的な実施例を示し、これらに従って本発明をさらに具体的に説明する。
〈実施例1〉
図1に従って説明すると、先ず、図1(a)に示す配線基板100として、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸固化し、その片面に銅箔を張り合わせた積層板(80mm×80mm×厚さ0.6mm、銅箔厚さ18ミクロン)を準備し、銅箔に予め周知の方法により第一の配線層として回路パターン101形成したものを試料基板とした。
【0047】
次いで図1(b)に示すように、この配線基板上に下記の手順で調整した絶縁樹脂をスプレーコータで厚さ約50ミクロン塗布し、80℃で30分間の予備乾燥を施し、絶縁樹脂層102を形成した。
【0048】
〈絶縁樹脂の調整〉
下記(イ)〜(ヘ)よりなる樹脂組成物を調整し、絶縁樹脂層102を形成する樹脂とした。
先ず、上記(イ)〜(ハ)と適量の溶剤(エチルセロソルブ)を混合し、80℃で30分間加熱撹拌した。次に、樹脂組成物を常温にした後、他の成分(ニ)〜(ト)を混合し三本ロールにて混練し、絶縁樹脂を得た。
【0049】
次いで、図1(c)に示すように、ビアホールのパターンが形成されたネガマスクを介して400w高圧水銀ランプを用い2分間UV光で露光し、現像により所望部にビアホール103を形成した。本実施例では、現像液に1.1.1.トリクロロエタンを用い1分間スプレー現像を行って、孔径約100ミクロンのビアホール103を得た。
【0050】
次いで、図1(d)に示すように、ビアホール部の表面に、後工程の粗化液から露出した回路表面を守り、導通不良、層間接続不良を防ぐために耐粗化液性を有する導電性保護膜104を下記の無電解めっき液組成及び条件に従って形成した。保護膜104としては、Ni−P、もしくはNi−Bの無電解めっきを用いた。図3にCuとNi−Pとの耐粗化液性について比較した一例を示す。なお、図3にはNi−Bの例を載せていないがNi−Pと同様の特性を示した。
【0051】
〈めっき液組成及び条件〉
(1)触媒処理液
硫酸水溶液 10vol%
硫酸パラジウム 0.2g/l
液温 室温
浸漬時間 1分
(2)無電解ニッケルめっき液
ブルーシューマー*(Ni−P) 原液使用
液温 80℃
めっき時間 5分
*カニゼン社製のめっき液に対する商品名
次いで、図1(e)に示すように、絶縁樹脂層102と後工程の下地導電膜との接着強度を確保するために、樹脂層102の表面粗化処理を行い、粗化面102´を形成した。絶縁樹脂層表面の粗化処理方法としては、液温50〜80℃で、図2に示すような斜線部内の条件、すなわち、硫酸(3.6〜6mol/l)水溶液と無水クロム酸(硫酸濃度に対する溶解度範囲内で2mol/l以上、飽和点濃度以下)を含む処理液に3分〜10分間浸漬し、後にアルカリ水溶液に5〜10分間浸漬して中和処理を行ない表面劣化層残渣を取り除いた。
【0052】
次に、図1(f)に示すように下地導電膜105(膜厚0.1〜0.5ミクロン)を形成した。本実施例では保護膜104の表面を含む絶縁樹脂表面102´にパラジウム触媒を付与し活性を行ない、下記の処理条件で無電解めっき法による下地導電膜形成を行なった。
【0053】
〈処理液及び処理条件〉
(1)触媒処理液(何れもシップレー社製の商品名で表示)
▲1▼キャタプリップ404 (270g/l) 30℃、3分
▲2▼キャタプリップ404 (270g/l) 40℃、5分
キャタポジット44 (30ml/l)
▲3▼アクセレータ (170ml/l) 室温、3分
(2)下地導電膜(何れもシップレー社製の商品名で表示)
カッパーミックス 328A (125ml/l) 室温、1分
カッパーミックス 328L (125ml/l)
カッパーミックス 328C (25ml/l)
次いで、絶縁樹脂層102を完全硬化するため150℃で30分間加熱硬化を行った。
【0054】
次に、図1(g)に示すように厚付け電気銅めっき106を下記の処理液及び処理条件で行った。
【0055】
〈処理液及び処理条件〉
(1)銅めっき前処理
ニュートラクリーン* (50vol%) 室温、3分
硫酸洗浄 (10vol%) 室温、1分
*シップレー社製の界面活性剤の商品名
(2)厚付け電気銅めっき
CuSO4・5H2O (75ml/l)
H2SO4 (98ml/l)
HCl (0.15ml/l)
Cu−ボードHAメーキャップ*(10ml/l)
液温 室温
電流密度 2A/dm2
めっき厚さ 20ミクロン
*(株)荏原ユージライト製の界面活性剤に対する商品名
次いで、図1(h)に示すように常法により基板に感光性エッチングドライフィルムをラミネートし、所定のマスクパターンを介して露光し、現像、エッチング、剥離の各工程により、絶縁樹脂層上に幅約50ミクロンの回路パターンを形成し、不要な回路間の触媒を除去し第二の配線層105´、106´を形成した。なお、触媒の除去は、5wt%NaOHの強アルカリ水溶液に10分間浸漬して行った。触媒の残渣については、螢光X線分析で、Sn、Pdに相当するピークのカウント数で測定でき、図4に示すように約10分程度で除去できることがわかった。すなわち、図4は50℃におけるSn、Pdの付着量と浸漬時間との関係を示したものである。
【0056】
この後、第三の配線層形成についても、上記図1(b)の絶縁樹脂層102の形成から図1(h)の第二の配線層を形成する工程までを繰返すことにより、三層構造の多層配線基板を製造した。
【0057】
本実施例の多層配線基板の特性評価については、各実施例共に共通して主に重要な絶縁層に関連した下記の項目に従って判定した。
1)現像性:1,1,1,トリクロロエタンあるいは他の溶剤のスプレー現像を常温で1分間行った際、未露光部が完全に溶解し、かつ、露光部の樹脂に膨潤等がない正テーパのフォトビアホールが形成できたものを良とした。
2)耐熱性:260℃のはんだ槽に10秒間浸漬して、室温まで空冷する。この操作を5回繰り返した後の観察で、樹脂に膨れ、剥離、あるいは、めっき皮膜のクラック、膨れ、剥離等の異常が無いものを良とした。
3)絶縁性:吸湿時の基板の絶縁抵抗が1010Ω以上となるものを良とした。
4)接着性:回路パターンと樹脂層との接着性をはかるのが目的であり、電気銅めっき工程後、1cm幅にナイフで切り込み、90度に引き剥がしたときのピール強を測定した。また、実用性を加味し目標値を500g/cmと定めることとした。
【0058】
以上の項目に従って多層配線基板の特性について評価を行った結果を表1に示す。これから明らかなように得られた多層配線板は、いずれの評価項目についても優れていることがわかった。
【0059】
【表1】
【0060】
〈実施例2〉
層間絶縁膜として実施例1と同様の絶縁樹脂を用い、図5に示す工程に従って多層配線基板を製造した。この実施例の特徴は、第一の配線層から第三の配線層まで、全ての配線層をビルドアップ法により積層したことにある。
先ず、図5(a)に示すように、ガラス布基材にエポキシ樹脂を含浸固化した積層板(80mm×80mm×厚さ0.6mm)を基板として準備した。
次いで、図5(b)に示すように、この基板上にスプレーコータで厚さ約50ミクロン塗布し、80℃で30分間の予備乾燥を施し、絶縁樹脂層102を形成した。
【0061】
次いで、図5(c)に示すように、400w高圧水銀ランプを用い2分間UV光で露光し、絶縁樹脂層102を光硬化することにより半硬化状態とした。この状態で粗化液を用いて絶縁樹脂層102の表面粗化処理を行い、粗化面102´を形成した。なお、絶縁樹脂層102の表面粗化処理方法は、実施例1と同様である。
【0062】
次いで、図5(d)に示すように、樹脂層を完全硬化するため150℃で30分間加熱硬化を行った。次に、粗化層表面102´を活性化するため触媒液に浸漬し、下地導電膜105を無電解めっきし、後に厚付け電気銅めっき106を施した。処理液及び処理条件は下記に示す通りである。
【0063】
〈処理液及び処理条件〉
(1)触媒処理液(何れもシップレー社製の商品名で表示)
▲1▼キャタプリップ404 (270g/l) 45℃、3分
▲2▼キャタプリップ404 (270g/l) 45℃、5分
キャタポジット44 (30ml/l)
▲3▼アクセレータ (170ml/l) 室温、3分
(2)下地導電膜の無電解めっき液(何れもシップレー社製の商品名で表示)
カッパーミックス 328A (125ml/l) 室温、1分
カッパーミックス 328L (125ml/l)
カッパーミックス 328C (25ml/l)
(3)銅めっき前処理
ニュートラクリーン (50vol%) 室温、3分
硫酸洗浄 (10vol%) 室温、1分
(3)厚付け電気銅めっき液及びめっき条件
CuSO4・5H2O (75mg/l)
H2SO4 (98ml/l)
HCl (0.15ml/l)
Cu−ボードHAメーキャップ(10ml/l)
液温 室温
電流密度 2A/dm2
めっき厚さ 20μm
以上、上記処理条件によりめっき処理を行った。
【0064】
次いで、図5(e)に示すように、常法により基板のめっき膜上に感光性エッチングドライフィルムをラミネートし、所定の回路パターンが形成されたマスクを介して露光し、現像、エッチング、剥離の各工程を経て、絶縁樹脂層上に幅約100ミクロンの第一の配線層となる回路パターン101を形成した。
次いで、不要な回路間(エッチングにより露出した絶縁層)の触媒を除去するために、5wt%NaOHの強アルカリ水溶液に10分間浸漬した。
【0065】
以下、第二の配線層及び第三の配線層形成についても図5(f)〜図5(h)に示すように、それぞれ実施例1と同様の工程を繰返し、三層の多層配線基板を製造した。
【0066】
実施例1と同様、得られた多層配線基板の特性について評価を行った結果を表2に示す。実施例1の場合と同様に、いずれの試料についても優れた特性を有していることがわかった。
【0067】
【表2】
【0068】
〈実施例3〉
層間絶縁膜として実施例1と同様の絶縁樹脂を用い、実施例1と同様の工程で多層配線基板を製造した。ただし、製造工程上実施例1と異なる点は、絶縁樹脂層を完全硬化するための、150℃で30分間の加熱硬化処理を実施例1とは逆に下地導電膜105の形成工程前に行ったことである。つまり、この例は粗化処理後の絶縁樹脂層を完全に硬化するタイミングが下地導電膜105の形成工程前後でどのように変化するかを調べるために行ったものである。
【0069】
実施例1と同様にして、得られた多層配線基板の特性について評価を行った結果を表3に示す。この場合も良好な結果が得られているが、接着性については、実施例1の場合よりも少し低下しているものが認められた。従って、加熱により絶縁樹脂層を完全に硬化するタイミングは、下地導電膜105を形成した後の方が好ましいことを示している。例えば、表1の粗化条件3の試料(実施例1)と表3の粗化条件21の試料(実施例3)とを対比してみると、前者は873g/cmであったのに対して、後者は825g/cmであった。
【0070】
【表3】
【0071】
〈実施例4〉
層間絶縁膜として実施例1と同様の絶縁樹脂を用い、実施例1と同様の工程で多層配線基板を製造した。ただし、製造工程上実施例1と異なる点は、下地導電膜105を無電解銅めっきとした代わりに、無電解ニッケルめっきとした点である。つまり、この例は下地導電膜105の材質の違いが接着力にどのような影響を与えるかを調べるために行ったものである。用いた無電解ニッケルめっき液(2種類)及びめっき条件は下記の通りである。
【0072】
〈無電解ニッケルめっき液及びめっき条件〉
(1)無電解ニッケルめっき液▲1▼
SB−55 (Ni−B)* 原液使用
液温 60℃
めっき時間 1分
(2)無電解ニッケルめっき液▲2▼
ブルーシューマー(Ni−P)* 原液使用
液温 80℃
めっき時間 1分
*何れもカニゼン社製めっき液の商品名
実施例1と同様にして、得られた多層配線基板の特性について評価を行った結果を表4に示す。いずれの試料も優れた特性を有していることがわかった。特に、下地導電膜105を銅で形成したときより、ニッケルを用いた方が絶縁樹脂との接着強度が大きい傾向にあることがわかった。これは、銅よりニッケルの方が硬いためと考える。例えば、表1の粗化条件5の試料(実施例1)と表4の粗化条件29の試料(実施例4)とを対比してみると、前者は956g/cmであったのに対して、後者は1645g/cmであった。
【0073】
【表4】
【0074】
〈実施例5〉
層間絶縁膜として実施例1と同様の絶縁樹脂を用い、実施例1と同様の工程で多層配線基板を製造した。ただし、製造工程上実施例1と異なる点は、絶縁樹脂層102の表面粗化処理方法において、前工程としてドライで表層をエッチングする工程を付加したことにある。ここでは、前工程としてO2プラズマアッシャ及びUV/O3処理の二通りの工程付加し、次いで、実施例1と同様にクロム硫酸系の処理液で粗化を行った。前処理工程として用いたドライエッチング装置及び条件は次の通りである。
【0075】
(1)O2プラズマアッシャ(アネルバ社製のDEM−451Mを使用)
O2流量 50sccm
ガス圧 10Pa
PFパワー 300W
セルブバイアス −710V
処理時間 5〜20min
(2)UV/O3処理
O3流量 8NL/min
一時電流 5A
温度 160℃±10
ランプからの距離 15cm
処理時間 5〜20min
実施例1と同様にして、得られた多層配線基板の特性について評価を行った結果を表5に示す。いずれの試料も優れた特性を有していることがわかった。接着性について実施例1の表1と比較して見ると、例えば表1の粗化条件8の試料(実施例1)は1529g/cmであったのに対して、本実施例の粗化条件37の試料では1540g/cm、粗化条件41の試料では1600g/cmであり、いずれもドライエッチングの前処理工程を付加した場合の方が優れている。
【0076】
【表5】
【0077】
〈実施例6〉
この例は、実施例1と基本的に同一工程で製造したものであるが、ビアホール形成工程時のUV露光条件を一部変更したものである。すなわち、実施例1の図1(c)に示したUV光よる露光、現像により所望部にビアホール103を形成した後、再度絶縁樹脂層102の全面にわたり2分間UV光を露光し、絶縁樹脂中に含まれる光硬化成分を全て硬化した。その結果、実施例1におけるビアホール103の正テーパ歩留まりが90%であったものが、100%に向上した。
【0078】
ビアホール103の形状が正テーパから外れて逆テーパになると、この後の導電性保護膜104、下地導電膜105、厚つけめっき膜106等のめっき工程での歩留まりが低下したり、ビアホール103が当初の設計パターン幅より大きくなり、線幅が実質的に拡張されて高精細パターンの実現を困難にする等の問題を生じさせるが、正テーパとすることにより格段に信頼性の高い配線導体を形成することができる。
【0079】
〈比較例1〉
層間絶縁膜として実施例1と同様の絶縁樹脂を用い、実施例1と同様の工程で多層配線基板を製造した。ただし、実施例1と異なる点は、絶縁樹脂層を150℃で30分間で完全硬化させた後に、粗化処理を行ったことである。すなわち、粗化処理工程のタイミングを樹脂の半硬化状態でなく、完全硬化後としものである。
【0080】
実施例1と同様、得られた多層配線基板の特性について評価を行い、その結果を表6の粗化条件の試料43〜46、49、50に示す。表から明らかなように、この工程で製造した多層配線板は、評価項目1)の現像性については、優れた特性であったものの、それ以外の2)〜4)の項目については、いずれも粗化処理時間が1時間以下で不良となった。これは、実施例1と比較し、接着強度が格段に弱いためである。また、粗化時間(処理液浸漬時間)を長くすれば、不十分ではあるが、ある程度の強度がでる。これは、絶縁樹脂を完全硬化したため、耐薬品性が向上し、粗化し難くなったためと考えられる。さらには、これらの結果から、本発明により、粗化面形成時間の短縮に有効であることもわかった。また、熱硬化を全くおこなわないものについては、評価項目1)のみが良好なだけであることがわかった。
【0081】
【表6】
【0082】
〈比較例2〉
層間絶縁膜として実施例1と同様の絶縁樹脂を用い、実施例1と同様の工程で多層配線基板を製造した。ただし、実施例1と異なる点は、保護膜104を形成せずに樹脂の粗化を行なったことである。実施例1と同様、基板特性について評価を行い、その結果を表6の粗化条件の試料47、48、51に示す。しかし、いずれの試料も粗化処理工程の段階でビアホール103内に露出した回路パターンあるいは層間接続部の銅めっきが溶解し接続不良となった。
【0083】
〈比較例3〉
層間絶縁膜として実施例1と同様の工程で多層配線基板を製造した。ただし、実施例1と異なる点は、(1)用いた樹脂の熱硬化剤が酸無水物を用いたもの、また、(2)用いた樹脂の組成が光硬化成分のみであるものについて、それぞれ、実施例1と同様に、得られた多層配線基板の特性について評価を行った。用いた2種類の絶縁樹脂の組成は、以下の通りである。
【0084】
(1)樹脂組成物
(イ)ジアリルフタレート樹脂 100g
(ロ)エピコート828* 30g
(ハ)ペンタエリスリトールトリアクリレート 20g
(ニ)ベンゾインイソプロピルエーテル 4g
(ホ)無水ピロメリット酸** 10g
(ヘ)その他(塗布特性向上のための添加剤) 適量
*シェル石油社製のエポキシ樹脂の商品名
**熱硬化剤(酸無水物)
(2)樹脂組成物
(イ)ジアリルフタレート樹脂 100g
(ロ)ペンタエリスリトールトリアクリレート 20g
(ハ)ベンゾインイソプロピルエーテル 4g
(ニ)その他(塗布特性向上のための添加剤) 適量
この比較例で製造された多層配線板は、評価項目1)の現像性については、優れた特性であったものの、それ以外の2)〜4)の項目については、いずれも不良となった。これは、実施例1と比較し、接着強度が弱いためである。これらの結果から、本発明による特定の熱硬化剤の重要性、さらには光硬化性成分のみならず、熱硬化性樹脂成分の重要性が明らかとなった。
【0085】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明により所期の目的を達成することができた。すなわち、絶縁基板上に形成される導電膜の接着力が強く、信頼性の高い、高密度多層配線基板が容易に製造することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理及び一実施例を説明するための製造工程を示した要部断面図。
【図2】同じく絶縁樹脂層の表面を粗化処理する粗化液の条件を示した特性図。
【図3】同じく導電性保護膜の耐粗化液性の一例を示す特性図。
【図4】同じく配線パターン形成後の触媒除去効果を示す特性図。
【図5】同じく他の実施例の製造工程を示した要部断面図。
【符号の説明】
100…両面銅張り積層板、 101…回路パターン、
102…絶縁樹脂層、 102´…絶縁樹脂層の粗化面、
103…バイヤホール、 104…導電性保護膜、
105、105´…下地導電膜、106、106´…めっき導電膜。[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer wiring board having an interlayer insulating film.
[0002]
[Prior art]
As electronic devices become more sophisticated and semiconductor devices become more highly integrated, printed circuit boards are also required to have higher densities. At present, multilayer wiring boards having interlayer insulating films are the mainstream. As a method of manufacturing a multilayer printed wiring board, there are broadly known two methods, a lamination bonding method and a build-up method.
[0003]
As a lamination bonding method, for example, as disclosed in JP-A-62-205690, a plurality of insulating substrates having a predetermined conductive pattern formed on one or both surfaces are protected by protecting the conductive pattern, interlayer insulation, and interlayer insulation. Laminated via a prepreg that plays the role of bonding, formed by pressing to form a multilayer printed wiring board, and through holes are provided in places where there is a need to connect and conduct between the conductive patterns of each layer, and inside this through hole In general, a method of conducting between layers by plating is used. Further, since the through hole is formed by a drill, the diameter of the through hole is limited to about 200 microns.
[0004]
On the other hand, as various types of consumer electronic devices have become smaller and thinner, the space for accommodating wiring boards constituting a predetermined electric circuit has become very limited. In order to accommodate a wiring board constituting a desired electric circuit, a multilayer printed wiring board also needs to be thinned and densified by a build-up method.
[0005]
As a conventional build-up method, for example, as disclosed in JP-A-57-72398, a first-layer circuit is formed by etching a copper-clad laminate plated with through holes, and an interlayer is formed while leaving a land portion. After performing masking with an insulating resin to be an insulating film and printing a conductive paste ink thereon to form a circuit, a chemical copper plating film is formed on the conductive paste ink and in a through hole to form a second layer. Form a wiring circuit. There is a method of forming a multilayer by repeating the process of forming the second-layer wiring circuit a plurality of times.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional laminating method involves laminating via a prepreg and molding by pressing, manufacturing costs are increased due to equipment and material costs, and the alignment of each layer is difficult, and it is difficult to form a multilayer. It is. In addition, through holes are drilled in places where there is a need to connect and conduct between the conductive patterns of each layer, and through holes are plated in these through holes to achieve conduction. There was a drawback that it hindered densification.
[0007]
On the other hand, although the cost is certainly reduced by the build-up method, since the conductive paste is applied by printing, formation of fine wiring is difficult, and adhesion between the conductive paste and the plating film is difficult. is there. With respect to the adhesiveness between the base material or the interlayer insulating film and the plating film, a method for improving the adhesiveness can be found in, for example, Japanese Patent Publication No. 55-48715. In this method, a rubber-modified product in the adhesive has a strong oxidizing power. Since etching is performed with chromic sulfuric acid to form a rough surface, it is effective for adhesive strength, but the through-hole plating film (both copper), which is a wiring circuit and interlayer connection portion, is easily dissolved, resulting in poor conduction. Cause. Further, since a rubber-modified product is mixed in the adhesive, there is a problem in heat resistance.
[0008]
Further, in the build-up method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-148590, formation of fine wiring is achieved, but since the resin is cured only by photo-curing in the interlayer insulating film forming step, the interlayer insulating film is hardened. Adhesion between the metal film and the plating film forming the wiring layer is weak, and there is a problem such as peeling and the reliability is low.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems in the above-described conventional build-up method, and in particular, the surface layer of an interlayer insulating film is roughened by etching to form an interlayer insulating film and a wiring laminated therethrough. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an improved multilayer wiring board suitable for manufacturing a highly reliable high-density multilayer wiring board by solving the problem of improving the adhesive strength to a pattern.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to provide: (1) a step of forming an insulating resin layer having both photocurability and thermosetting properties on a wiring substrate having a first wiring layer; Forming a via hole by exposing and developing the insulating resin layer to expose an interlayer connection region of the first wiring layer; and (3) a roughening solution is applied to the surface of the wiring layer exposed portion in the via hole. (4) forming a conductive protective film having an insulating property;Roughening liquidForming a roughened surface by etching in a step; 5) forming a base conductive film on the roughened surface of the insulating resin layer including the surface of the conductive protective film in the via hole; and 6) forming the roughened surface. (7) a step of completely curing the insulating resin layer having the surface formed thereon by a thermosetting treatment, (7) a step of forming a plating film on the underlying conductive film, and (8) a step of forming the underlying conductive film and the plating film into a predetermined circuit. Etching through a resist mask on which a pattern is formed to form a circuit pattern to be a second wiring layer, and from the step of forming an insulating resin layer of (1) to the second of (8). This is achieved by a method of manufacturing a multilayer wiring board having a step of repeating each step up to the step of forming a circuit pattern to be a wiring layer by the number of times corresponding to the number of stacked multilayer wirings.
[0011]
Preferably, the step (3) of forming a conductive protective film having a roughening liquid resistance on the surface of the wiring layer exposed portion in the via hole is performed by forming a plating catalyst on the surface of the wiring layer exposed portion. Forming the conductive protective film by electroless plating, and forming the underlying conductive film on the roughened surface of the insulating resin layer including the conductive protective film surface in the via hole in the above (5) at least A step of forming a plating catalyst on the roughened surface of the insulating resin layer and forming the underlying conductive film by electroless plating.
[0012]
Examples of the wiring board having the first wiring layer include, for example, a wiring board having a wiring pattern formed on at least one surface of a copper-clad laminate in advance by a usual method, as further shown below. The first wiring layer may be stacked on an insulating substrate according to the same principle as the method for forming the second wiring layer to form a wiring substrate.
[0013]
That is, (1) a step of forming an insulating resin layer having both photocurability and thermosetting properties on an insulating substrate; (2) a step of exposing the insulating resin layer to a semi-cured state; ▼ The surface of the semi-cured insulating resin layer has a large oxidizing power.Roughening liquid(5) forming a base conductive film on the roughened surface of the insulating resin layer, and (6) heating the insulating resin layer on which the roughened surface is formed. (7) a step of forming a plating film on the underlying conductive film, and (8) a step of forming the underlying conductive film and the plating film through a resist mask on which a predetermined circuit pattern is formed. A wiring board formed by etching and forming a circuit pattern to be a first wiring layer. In this case, the wiring board is built up from the first wiring layer, which can be said to be a complete build-up method.
[0014]
In the present invention, as a substrate serving as a base of the wiring substrate, for example, an organic substrate called a so-called “glass epoxy substrate” in which a glass cloth base material is impregnated with an epoxy resin, or a metal plate having good heat conductivity ( A substrate having an insulating layer formed thereon (hereinafter referred to as a heat sink), and a substrate called a "copper-clad laminate" in which a copper foil serving as a circuit forming film is laminated on these insulating substrates.
[0015]
[Action]
Hereinafter, one example of the manufacturing process of the present invention shown in FIG. 1 will be specifically described.
As shown in FIG. 1A, a
[0016]
As shown in FIG. 1B, an insulating resin layer (hereinafter simply referred to as an insulating resin layer) 102 having both photocurability and thermosetting properties is formed on both surfaces. In this figure, a case where the film is formed on one side is shown for convenience of explanation.
[0017]
As shown in FIG. 1C, the insulating
[0018]
As shown in FIG. 1D, the exposed surface of the circuit pattern in the via
[0019]
As shown in FIG. 1 (e), this substrate isRoughening liquidFor example, the surface of the insulating
[0020]
As shown in FIG. 1F, the method includes a step of completely curing the insulating
[0021]
As shown in FIG. 1G, a plating
As shown in FIG. 1H, a resist mask is formed on the underlying
[0022]
Thereafter, the process is repeated from the step of forming the insulating
[0023]
Each of the above manufacturing steps will be described in more detail together with the operation as follows.
(1) In the step of forming the
[0024]
(2) In the step of forming the insulating
[0025]
(3) In the step of forming the via
[0026]
(4) In the step of forming the conductive
[0027]
Therefore, the conductive
[0028]
(5) In the step of roughening the surface of the insulating
[0029]
(6) In the step of forming the underlying
[0030]
When forming by an electroless plating method, a catalyst such as palladium is applied on the roughened
[0031]
The treatment for improving the adhesive strength includes a step of roughening the exposed surface of the insulating
[0032]
The step of complete curing by thermal curing is preferably performed after the former base
[0033]
Then, in order to improve the adhesive strength, as described above, the insulating
[0034]
Before the surface of the
[0035]
(7) In the step of forming the plated
[0036]
(8) In the step of forming a circuit pattern to be the second wiring layer in FIG. 1H, a resist mask having a predetermined wiring circuit pattern formed thereon is similar to the step of forming the circuit pattern of the
[0037]
Here, the insulating resin forming the insulating
As described above, the insulating resin used in the present invention includes a skeleton that can be polymerized by light (photocuring) and a skeleton that can be polymerized by heat (thermosetting) to improve the adhesive strength to the circuit pattern. That is the condition. Further, the properties that the insulating resin should have are listed below.
[0038]
a) At the time of UV exposure, since the film mask is exposed in close contact with the resin surface, the resin surface must be solidified in the preliminary drying stage so that the film mask and the resin do not adhere. Therefore, it is necessary that the insulating resin of the present invention contains a resin that is solid at least at room temperature.
[0039]
b) In order to be able to form a via hole by photolithography, it is essential that the difference in solubility between the part cured by irradiation with UV light and the uncured part in the developer is appropriate and that the solubility after development is good. In other words, it must have excellent developability with an appropriate solvent.
[0040]
c) Good coatability is essential. That is, when a resin is applied on a substrate by screen printing, a roll coater, a spray coater, or the like, it is necessary to have a viscosity characteristic as an appropriate ink so that the thickness is uniform and no void remains. .
[0041]
d) It is essential to have good heat resistance to withstand repeated soldering. In other words, even if solder immersion at 260 ° C. for 10 seconds is repeated about 5 times, or by soldering with hot air, infrared rays, solvent vapor, or the like corresponding thereto, abnormalities such as swelling and peeling do not occur in the resin layer. It is essential.
[0042]
e) Since the interlayer insulating film of the multilayer wiring is formed, it is essential that high insulation can be maintained. That is, it is necessary that excellent insulation properties that do not cause insulation deterioration between wiring layers, especially insulation properties at the time of moisture absorption be maintained.
[0043]
Examples of the insulating resin that satisfies such conditions include, for example, an insulating resin containing a polyfunctional unsaturated compound that is solid at least at room temperature, an epoxy resin, an acrylate monomer, a photopolymerization initiator, and an amine-based thermosetting agent, Representative examples include a bifunctional or higher polyfunctional solid epoxy resin having an unsaturated group added thereto, an acrylate monomer, a photopolymerization initiator, and an insulating resin containing an amine-based thermosetting agent.
[0044]
Among these components, particularly, with respect to the amine-based thermosetting agent, the use of a dicyandiamide or diaminotriazine compound is effective in improving the adhesion to the plating film. As such an insulating resin, for example, those described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-265321, which has been proposed by the present inventors, can be used.
[0045]
Note that the present invention is applicable to the manufacture of a multilayer circuit board having a function such as a resistor, a capacitor, and an inductance in an inner layer, and does not hinder them.
[0046]
【Example】
Hereinafter, several typical examples of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention will be described, and the present invention will be described more specifically with reference to these examples.
<Example 1>
Referring to FIG. 1, first, as a
[0047]
Then, as shown in FIG. 1 (b), an insulating resin prepared by the following procedure was applied to the wiring board by a spray coater to a thickness of about 50 μm, and preliminarily dried at 80 ° C. for 30 minutes to form an insulating resin layer. 102 was formed.
[0048]
<Adjustment of insulating resin>
A resin composition comprising the following (a) to (f) was prepared to obtain a resin for forming the insulating
First, the above (a) to (c) and an appropriate amount of a solvent (ethyl cellosolve) were mixed and heated and stirred at 80 ° C. for 30 minutes. Next, after the resin composition was cooled to room temperature, the other components (d) to (g) were mixed and kneaded with a three-roll mill to obtain an insulating resin.
[0049]
Next, as shown in FIG. 1C, the substrate was exposed to UV light for 2 minutes using a 400-w high-pressure mercury lamp through a negative mask on which a via-hole pattern was formed, and a via-
[0050]
Then, as shown in FIG. 1 (d), a conductive material having a roughening solution resistance is provided on the surface of the via hole to protect the circuit surface exposed from the roughening solution in a later process and to prevent a conduction failure and an interlayer connection failure. The
[0051]
<Plating solution composition and conditions>
(1) Catalyst treatment liquid
Sulfuric acid aqueous solution 10vol%
Palladium sulfate 0.2g / l
Liquid temperature Room temperature
(2) Electroless nickel plating solution
Blue Schumer * (Ni-P) undiluted solution used
Liquid temperature 80 ℃
* Product name for plating solution manufactured by Kanigen
Next, as shown in FIG. 1 (e), in order to secure the adhesive strength between the insulating
[0052]
Next, as shown in FIG. 1F, a base conductive film 105 (having a thickness of 0.1 to 0.5 μm) was formed. In this embodiment, a palladium catalyst was applied to the insulating resin surface 102 'including the surface of the
[0053]
<Treatment liquid and treatment conditions>
(1) Catalytic treatment liquid (both are represented by trade names manufactured by Shipley)
(1) Cataplip 404 (270 g / l) 30 ° C, 3 minutes
(2) Cataplip 404 (270 g / l) 40 ° C, 5 minutes
Cataposit 44 (30ml / l)
(3) Accelerator (170ml / l) Room temperature, 3 minutes
(2) Underlying conductive film (all are represented by the trade name of Shipley)
Copper Mix 328A (125ml / l) room temperature, 1 minute
Copper Mix 328L (125ml / l)
Copper Mix 328C (25ml / l)
Next, heat curing was performed at 150 ° C. for 30 minutes to completely cure the insulating
[0054]
Next, as shown in FIG. 1 (g), thick electrolytic copper plating 106 was performed under the following processing solutions and processing conditions.
[0055]
<Treatment liquid and treatment conditions>
(1) Copper plating pretreatment
Neutraclean * (50vol%) room temperature, 3 minutes
Sulfuric acid washing (10 vol%) room temperature, 1 minute
* Shipley surfactant brand name
(2) Thick copper electroplating
CuSO4・ 5H2O (75ml / l)
H2SO4 (98ml / l)
HCl (0.15ml / l)
Cu-board HA makeup * (10ml / l)
Liquid temperature Room temperature
Current density 2A / dm2
Plating
* Trade name for surfactants manufactured by EBARA Eugerite Co., Ltd.
Next, as shown in FIG. 1 (h), a photosensitive etching dry film is laminated on the substrate by a conventional method, exposed through a predetermined mask pattern, and developed, etched and peeled to form an insulating resin layer on the insulating resin layer. A circuit pattern having a width of about 50 microns was formed, and unnecessary catalysts between circuits were removed to form second wiring layers 105 'and 106'. The removal of the catalyst was performed by immersing in a strong alkaline aqueous solution of 5 wt% NaOH for 10 minutes. The catalyst residue can be measured by X-ray fluorescence analysis based on the counts of peaks corresponding to Sn and Pd, and as shown in FIG. 4, it can be seen that the catalyst residue can be removed in about 10 minutes. That is, FIG. 4 shows the relationship between the amounts of Sn and Pd deposited at 50 ° C. and the immersion time.
[0056]
Thereafter, the formation of the third wiring layer is also repeated by repeating the steps from the formation of the insulating
[0057]
Regarding the evaluation of the characteristics of the multilayer wiring board of this embodiment, judgment was made in accordance with the following items mainly relating to an important insulating layer in common in each embodiment.
1) Developability: When spray-developed with 1,1,1, trichloroethane or another solvent at room temperature for 1 minute, the unexposed portion is completely dissolved, and the exposed portion of the resin has a positive taper without swelling or the like. The one in which the photo via hole was formed was regarded as good.
2) Heat resistance: dipped in a 260 ° C. solder bath for 10 seconds and air-cooled to room temperature. Observation after repeating this
3) Insulation: The insulation resistance of the substrate when absorbing moisture is 1010Those which became Ω or more were regarded as good.
4) Adhesion: The purpose was to measure the adhesion between the circuit pattern and the resin layer. After the copper electroplating step, the peel strength was measured by cutting with a knife to a width of 1 cm and peeling off at 90 degrees. In consideration of practicality, the target value was determined to be 500 g / cm.
[0058]
Table 1 shows the results of evaluating the characteristics of the multilayer wiring board according to the above items. As is clear from this, the obtained multilayer wiring board was found to be excellent in all the evaluation items.
[0059]
[Table 1]
[0060]
<Example 2>
Using the same insulating resin as in Example 1 as the interlayer insulating film, a multilayer wiring board was manufactured according to the process shown in FIG. The feature of this embodiment is that all the wiring layers from the first wiring layer to the third wiring layer are stacked by the build-up method.
First, as shown in FIG. 5A, a laminate (80 mm × 80 mm × 0.6 mm thick) obtained by impregnating and solidifying a glass cloth base material with an epoxy resin was prepared as a substrate.
Next, as shown in FIG. 5B, the substrate was coated with a thickness of about 50 μm by a spray coater and pre-dried at 80 ° C. for 30 minutes to form an insulating
[0061]
Next, as shown in FIG. 5C, the insulating
[0062]
Next, as shown in FIG. 5D, heat curing was performed at 150 ° C. for 30 minutes to completely cure the resin layer. Next, in order to activate the roughened
[0063]
<Treatment liquid and treatment conditions>
(1) Catalytic treatment liquid (both are represented by trade names manufactured by Shipley)
(1) Cataplip 404 (270 g / l) 45 ° C, 3 minutes
(2) Cataplip 404 (270 g / l) 45 ° C, 5 minutes
Cataposit 44 (30ml / l)
(3) Accelerator (170ml / l) Room temperature, 3 minutes
(2) Electroless plating solution for underlying conductive film (all are indicated by trade names manufactured by Shipley)
Copper Mix 328A (125ml / l) room temperature, 1 minute
Copper Mix 328L (125ml / l)
Copper Mix 328C (25ml / l)
(3) Pretreatment of copper plating
Neutraclean (50vol%) room temperature, 3 minutes
Sulfuric acid washing (10 vol%) room temperature, 1 minute
(3) Thick electrolytic copper plating solution and plating conditions
CuSO4・ 5H2O (75mg / l)
H2SO4 (98ml / l)
HCl (0.15ml / l)
Cu-board HA makeup (10ml / l)
Liquid temperature Room temperature
Current density 2A / dm2
Plating thickness 20μm
As described above, the plating was performed under the above processing conditions.
[0064]
Next, as shown in FIG. 5 (e), a photosensitive etching dry film is laminated on the plating film of the substrate by a conventional method, exposed through a mask having a predetermined circuit pattern formed thereon, developed, etched, and peeled. Through these steps, a
Next, in order to remove an unnecessary catalyst between circuits (insulating layer exposed by etching), the substrate was immersed in a strong alkaline aqueous solution of 5 wt% NaOH for 10 minutes.
[0065]
Hereinafter, as shown in FIGS. 5F to 5H, the same steps as those of the first embodiment are repeated for the formation of the second wiring layer and the third wiring layer, respectively. Manufactured.
[0066]
As in Example 1, the results of evaluation of the characteristics of the obtained multilayer wiring board are shown in Table 2. As in the case of Example 1, it was found that all the samples had excellent characteristics.
[0067]
[Table 2]
[0068]
<Example 3>
Using the same insulating resin as in Example 1 as the interlayer insulating film, a multilayer wiring board was manufactured in the same process as in Example 1. However, the difference from the first embodiment in the manufacturing process is that the heat curing treatment at 150 ° C. for 30 minutes for completely curing the insulating resin layer is performed before the step of forming the underlying
[0069]
Table 3 shows the results of evaluating the characteristics of the obtained multilayer wiring board in the same manner as in Example 1. In this case, good results were obtained, but the adhesiveness was slightly lower than that in Example 1. Therefore, the timing at which the insulating resin layer is completely cured by heating is preferably after the formation of the base
[0070]
[Table 3]
[0071]
<Example 4>
Using the same insulating resin as in Example 1 as the interlayer insulating film, a multilayer wiring board was manufactured in the same process as in Example 1. However, the difference from the first embodiment in the manufacturing process is that the underlying
[0072]
<Electroless nickel plating solution and plating conditions>
(1) Electroless nickel plating solution (1)
SB-55 (Ni-B) * Using undiluted solution
Liquid temperature 60 ℃
(2) Electroless nickel plating solution (2)
Blue Schumer (Ni-P) * Using undiluted solution
Liquid temperature 80 ℃
* All are brand names of plating solution manufactured by Kanigen
Table 4 shows the results of evaluating the characteristics of the obtained multilayer wiring board in the same manner as in Example 1. All the samples were found to have excellent characteristics. In particular, it was found that the use of nickel tends to have a higher adhesive strength to the insulating resin than the case where the base
[0073]
[Table 4]
[0074]
<Example 5>
Using the same insulating resin as in Example 1 as the interlayer insulating film, a multilayer wiring board was manufactured in the same process as in Example 1. However, the difference from the first embodiment in the manufacturing process is that in the method for roughening the surface of the insulating
[0075]
(1) O2Plasma Asher (using DEM-451M manufactured by Anelva)
O2Flow rate 50sccm
Gas pressure 10Pa
PF power 300W
Self bias -710V
Processing time 5-20min
(2) UV / O3processing
O3Flow rate 8NL / min
Temporary current 5A
Temperature 160 ℃ ± 10
15cm from the lamp
Processing time 5-20min
Table 5 shows the results of evaluating the characteristics of the obtained multilayer wiring board in the same manner as in Example 1. All the samples were found to have excellent characteristics. In comparison with Table 1 of Example 1 for the adhesiveness, for example, the sample under roughening condition 8 in Table 1 (Example 1) was 1529 g / cm, whereas the roughening condition of this example was The sample of 37 was 1540 g / cm, and the sample of roughening condition 41 was 1600 g / cm. In each case, the case where a pre-treatment step of dry etching was added was superior.
[0076]
[Table 5]
[0077]
<Example 6>
This example is manufactured by basically the same process as that of the first example, but partially changes the UV exposure conditions in the via hole forming process. That is, after a via
[0078]
When the shape of the via
[0079]
<Comparative Example 1>
Using the same insulating resin as in Example 1 as the interlayer insulating film, a multilayer wiring board was manufactured in the same process as in Example 1. However, the difference from the first embodiment is that the roughening treatment is performed after the insulating resin layer is completely cured at 150 ° C. for 30 minutes. That is, the timing of the roughening process is not after the resin is in a semi-cured state but after complete curing.
[0080]
In the same manner as in Example 1, the characteristics of the obtained multilayer wiring board were evaluated, and the results are shown in Tables 43 to 46, 49, and 50 under roughening conditions. As is clear from the table, the multilayer wiring board manufactured in this step had excellent characteristics with respect to the developability of the evaluation item 1), but all of the other items 2) to 4) were not evaluated. Failure occurred when the roughening treatment time was 1 hour or less. This is because the adhesive strength is much lower than in Example 1. In addition, if the roughening time (treatment liquid immersion time) is lengthened, a certain degree of strength can be obtained, although not sufficiently. This is presumably because the insulating resin was completely cured, so that the chemical resistance was improved and it was difficult to roughen. Furthermore, from these results, it was found that the present invention is effective for shortening the time for forming a roughened surface. In addition, it was found that only the evaluation item 1) was favorable for those that did not undergo any thermal curing.
[0081]
[Table 6]
[0082]
<Comparative Example 2>
Using the same insulating resin as in Example 1 as the interlayer insulating film, a multilayer wiring board was manufactured in the same process as in Example 1. However, the difference from the first embodiment is that the resin is roughened without forming the
[0083]
<Comparative Example 3>
A multilayer wiring board was manufactured in the same process as in Example 1 as an interlayer insulating film. However, the difference from Example 1 was that (1) the resin used was an acid anhydride as the thermosetting agent, and (2) the resin used was a photocurable component only. In the same manner as in Example 1, the characteristics of the obtained multilayer wiring board were evaluated. The compositions of the two types of insulating resins used are as follows.
[0084]
(1) Resin composition
(A) 100 g of diallyl phthalate resin
(B) Epicoat 828 * 30g
(C) Pentaerythritol triacrylate 20g
(D) Benzoin isopropyl ether 4g
(E) Pyromellitic anhydride ** 10 g
(F) Others (additives for improving coating characteristics)
* Shell Oil's product name of epoxy resin
** Thermosetting agent (acid anhydride)
(2) Resin composition
(A) 100 g of diallyl phthalate resin
(B) Pentaerythritol triacrylate 20g
(C) Benzoin isopropyl ether 4g
(D) Others (additives for improving coating characteristics)
The multilayer wiring board manufactured in this comparative example had excellent characteristics in terms of the developability of the evaluation item 1), but all of the other items 2) to 4) were defective. This is because the adhesive strength is lower than that of Example 1. From these results, the importance of the specific thermosetting agent according to the present invention and the importance of not only the photocurable component but also the thermosetting resin component became clear.
[0085]
【The invention's effect】
As described above, the intended object has been achieved by the present invention. That is, the adhesive strength of the conductive film formed on the insulating substrate is strong, and a highly reliable, high-density multilayer wiring substrate can be easily manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a fragmentary cross-sectional view showing a manufacturing process for explaining the principle of the present invention and one embodiment.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing conditions of a roughening solution for roughening the surface of the insulating resin layer.
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of the roughening liquid resistance of the conductive protective film.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a catalyst removing effect after a wiring pattern is formed.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a principal part showing a manufacturing process of another embodiment.
[Explanation of symbols]
100: double-sided copper-clad laminate, 101: circuit pattern,
102: an insulating resin layer; 102 ': a roughened surface of the insulating resin layer;
103: Via hole, 104: Conductive protective film,
105, 105 ': underlying conductive film; 106, 106': plated conductive film.
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