JP3610588B2

JP3610588B2 - 多層配線板及びその製造法

Info

Publication number: JP3610588B2
Application number: JP1704694A
Authority: JP
Inventors: 禎一稲田; 義之 ▲つる▼; 伸高根沢
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: JPH07226590A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は多層配線板及びその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、高密度化が進み、それに伴い、多層配線板の薄型化、高密度の要求が大きくなっている。従来の多層配線板の薄型化、高密度化の要求が大きくなっている。。従来の多層配線板の製造方法である、プリプレグを多層積層後にドリルまたはパンチによる穴明けする方式では、コストの点でネックとなっており、製法の転換が必要になっていた。製法転換の例として、層間接続用穴を予め、接着シートにドリル、パンチなどを用いて形成して後、積層する、いわゆる先穴明け、ビルドアップ方式があるが、この方式では積層時に穴から絶縁接着材料のしみだしが大きいため穴が絶縁接着材料で埋まることによる接続不良などの問題あり、小径穴が出来ないという問題点があった。
【０００３】
これらの問題を解決しようとする方法として、適当な腐食液を用いて金属あるいは絶縁体に穿孔する方法は公知である。この一例としてまたアルカリ溶解性樹脂を用いる方法が特開平５−２５９６４９号公報に開示されている。これは外層銅箔層、アルカリ溶解性樹脂層、内層回路基板の構成とし、外層銅箔層をレジストとして銅箔除去パターン部下の樹脂層をアルカリで溶解除去することによってブラインドビアホールを形成するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとするブラインドビアホール形成に関する従来技術の課題は、特開平５−２５９６４９号公報に開示されているブラインドビアホール形成法における問題点である。この公報に示される方法の問題点は、以下の通りである。
（１）アルカリ溶解型樹脂を使用するため耐薬品性、特に耐アルカリ性に劣る。
（２）（１）に記した理由により無電解めっきを行うことが難しい。
（３）ブラインドビアホール形成後のアルカリ溶解樹脂の熱硬化時に、樹脂のしみだしによりビアホール接続面積が減少する。
（４）アルカリによるケミカルエッチングに制限されるため、流動性の良好な低分子量エポキシ樹脂を用いることが出来ない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路基板上に絶縁層を形成し、層間接続を含む回路形成を行うことを繰り返すことにより多層配線板を形成する多層配線板及びその製造法において、ケミカルエッチング可能な低分子量エポキシ樹脂を主成分とするシート状絶縁接着材料と銅箔、もしくは銅箔に絶縁接着材料を塗工して得た絶縁接着材料付き銅箔を回路上に積層し、層間接続のための穴となるべき部分の銅箔除去、低分子量エポキシ樹脂を主成分とするシート状絶縁接着材料と銅箔、もしくは銅箔絶縁接着材料を塗工して得た絶縁接着材料付き銅箔をケミカルエッチングすることのできる溶液を用いた絶縁接着層の化学的除去、絶縁接着層の硬化、層間接続を含む回路形成を繰り返すことを特徴とする多層配線板及びその製造法に関するものである。
【０００６】
以下、絶縁接着材料の組成、製造方法についてそれぞれ述べる。
まず、絶縁接着材料の成分としては、エポキシ樹脂としては分子量１２００以下のビスフェノールＡ型及びビスフェノールＦ型エポキシ樹脂が使用可能である。例として挙げれば、エピコート８１２、８２８、８３４（油化シェル株式会社製、商品名）などが使用可能である。またエポキシ樹脂の硬化剤としてはノボラック型フェノール樹脂、クレゾール型フェノール樹脂などが使用可能である。また可とう性付与成分としては、カルボキシル基変性ＮＢＲであるＰＮＲ−１（日本合成ゴム株式会社製、商品名）などを用いることが可能である。また銅箔と絶縁接着材料との接着性を向上させるためシランカッブリング剤のＮＵＣ−Ａ１８７、Ａ１８９、Ａ１１６０（日本ユニカー株式会社製、商品名）などを用いることが好ましい。また熱抵抗低減、穴明け性向上のために高熱伝導率の無機フィラーを添加することが可能であり、この例としてアルミナ、シリカ、窒化アルミなどを使用することが出来た。
【０００７】
絶縁接着材料のケミカルエッチング液には引火点が高く、安全性に優れたグリコールエーテル系溶剤あるいは、アミノ系溶剤などと水との混合溶液系（準水系エッチング液）を用いる。これらの溶剤系を用いることによりこのようなエッチング液を用いる利点としては、安全性が高いこと、回路基板に対する浸食性、腐食性が無いことが挙げられる。
【０００８】
本発明のエッチング液は、水と蒸気圧１３３Ｐａ（２５℃）以下の有機溶剤を混合した液であり、さらにアルカリ成分のホウ砂及びアルカーノアミンを加えたエッチング液である。蒸気圧１３３Ｐａ（２５℃）以下の有機溶剤の水との混合比率は、消防法の規制対象外となる４０ｖｏｌ％以下であり、エッチングの点で好ましい範囲は１０〜３０ｖｏｌ％の範囲である。
【０００９】
蒸気圧１３３Ｐａ（２５℃）以下の有機溶剤でエッチング液として好ましいものは、トリエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール、２−ブトキシエタノール、２−（メトキシエタノール、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコール、などが挙げられる。
【００１０】
アルカリ成分としては、ホウ砂及びアルカノールアミンを用いる。
アルカノールアミンとしては、２アミノエタノール、２−（ジメチルアミノ）エタノール、２−（ジエチルアミノ）エタノール、ジエタノールアミン、Ｎ−ブチルジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンを用いることができる。
【００１１】
次にシート状絶縁性の製造法について述べる。ワニスを銅箔、離型紙、離型フィルムに塗工、乾燥して作製するが、塗工方法としてバーコータ、ディップコータなどであるがクレータ、ボイドなどの欠陥が少なく、塗膜厚をほぼ均一に塗工できる方法ならば、どのような方法でも良い。乾燥、硬化条件については銅箔上に１層または、２層以上に分けて塗工を行う。塗工、乾燥の方法については硬化時のふくれの原因になる塗膜中の残溶剤量が少ない、また耐電圧低下の原因となるボイド、クラックが発生しない方法なら特に制限するものではない。
【００１２】
次に、シート状絶縁接着材料または、絶縁接着材料付き銅箔の層構成ついては、銅箔上に塗膜第１層としてワニスを塗工し、これをＢステージ状態に加熱硬化することにより、フロー性を小さくする。この上に塗膜第２層を塗工し、これをＡまたはＢステージ状態に加熱硬化する。このような方法をとることにより、第１層はフロー性が低いため絶縁接着材料をはさむ銅箔上下間の絶縁層を確保することができ、第２層はフロー性が大きいため銅箔パターンの間隙を埋めることができる。このような２層構成にすることにより絶縁接着層の膜厚を薄くすることが可能であり、また絶縁接着層の膜厚が薄い場合であっても、絶縁信頼性は確保され、かつパターン埋め性が高いため、表面平坦性が高い。なお、この場合、Ａ、Ｂステージは絶縁接着材料の硬化の程度を示す。Ａステージはほぼ未硬化でゲル化していない状態であり、全硬化発熱量の０〜２０％の発熱を終えた状態である。Ｂステージは若干硬化、ケル化が進んだ状態であり、全硬化発熱量の２０〜６０％の発熱を終えた状態である。
【００１３】
また、絶縁接着材料は２層以上に分けて塗工することが可能であり、その場合、前述した２層塗工の効果に加えて、さらにボイド、クレータなどの塗膜欠陥による絶縁信頼性の低下防止の効果がより多く期待できる。
【００１４】
次に層間接続方法について述べる。まず層間接続用穴明けについては、シート状絶縁接着材料と銅箔、もしくは絶縁接着材料付き銅箔を回路基板上に加圧加熱下で積層一体化した後、まず層間接続用穴を明ける部分の銅箔をエッチングし、その後絶縁接着材料を準水系エッチング液で膨潤溶解せしめ除去し穴明けを行う。なお膨潤溶解する場合、噴流、振動、超音波、エッチング液への研磨剤の添加などの物理的効果を利用するか、あるいはまた加熱、ｐＨの調整などを併用することにより膨潤溶解速度を促進することを行うことを本発明は制限しない。層間接続に関しては導電ペースト、めっき、ワイヤボンディング、などによる方法を用いることがてきる。
【００１５】
積層方法については特に制限するものではないが、プレス、ホットロールラミネータ、真空ラミネータなどを用いて積層することが可能である。このうち、真空ラミネータ、ホットロールラミネータを用いて連続的に積層することにより、製造工程の簡略化とコスト低減を図ることができる。
【００１６】
回路基板については特に制限するものではないが、ガラスエポキシ積層板、フェノール積層板、金属ベース配線板、金属コア配線板などを用いることが出来、このうち金属ベース配線板、金属コア配線板については、放熱性の向上が期待できる。
【００１７】
【作用】
本発明によれば、回路基板上に絶縁層を形成し、層間接続を含む回路形成を行うことを１回または複数繰り返すことにより多層配線板を形成する多層配線板及びその製造方法において、ケミカルエッチング可能なシート状絶縁接着材料と銅箔もしくは銅箔に絶縁接着材料を塗工して得られる絶縁接着材料付き銅箔を回路基板上に積層し、層間接続のための穴となるべき部分の銅箔除去、絶縁接着層のケミカルエッチング、絶縁接着層の硬化、層間接続を含む回路形成を繰り返すことにより、耐アルカリ性が向上し、無電解めっき工程を含む層間接続が可能になった。
【００１８】
【実施例】
実施例１
（１）下表に示した材料を混合し、ワニスを作製する、厚さ３５μｍの銅箔に乾燥後の膜厚が７０μｍになるように上記ワニスを塗工後、８０℃にて１０分乾燥後さらに１００℃にて５分乾燥しシート状絶縁接着材料を作製する。
（２）配線パターンの厚さが３５μｍの回路基板と上記のシート状絶縁接着材料をホットロールラミネータで加熱圧着する。
（３）穴明け部の銅箔を直径２００μｍにエッチング後、グリコールエーテル系溶剤と水の混合溶媒中で絶縁接着材料を膨潤溶解し、穴明けした。
（４）穴明け部に銀ペーストを塗布した後、１７０℃３０分熱処理を行い、多層配線板を得た。
【００１９】
実施例２
（１）下表に示した材料を混合し、ワニスを作製する。厚さ３５μｍの銅箔に第１層として、乾燥後の膜厚が７０μｍになるように上記ワニスを塗工後、８０℃にて１０分乾燥後さらに１００℃にて５分乾燥した後、塗膜第２層として乾燥後の膜厚が１、２層合わせて、１４０μｍになるように上記ワニスを塗工後、８０℃にて１０分乾燥後さらに１００℃にて５分乾燥し絶縁接着材料付き銅箔を形成する。
（２）配線パターンの厚さが７０μｍの回路基板と上記のシート状絶縁接着材料をホットロールラミネータで加熱圧着する。
（３）穴明け部の銅箔を直径２００μｍにエッチング後、グリコールエーテル系溶剤と水の混合溶媒中で絶縁接着材料を膨潤溶解し、穴明けした。
（４）穴明け部に銀ペーストを塗布した後、１７０℃３０分熱処理を行い、多層配線板を得た。
【００２０】
実施例３
絶縁接着材料をＤＭＦ、水混合溶液中で膨潤溶解し、穴明けする他は、実施例１と同様である。
【００２１】
実施例４
配合Ａにかえて配合Ｂを用いること及び積層される回路基板が配線パターンの厚さが７０μｍの金属ベース基板である他は、実施例１と同様である。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【表２】

【００２４】
尚、これらの試験項目についての評価基準を、以下に示す。
（回路充填性）
顕微鏡観察を行い、下層銅箔と絶縁接着材料との間に、直径１０μｍを越える空隙の発生がないものを良好とし、直径が１０μｍ以上の空隙が発生しているものを不良とした。
（層間接続信頼性）
基板内の、１００箇所の層間接続部について、接続抵抗値を測定し、全ての接続箇所の接続抵抗が１Ω以下であるものを良好とし、１Ωを越えるものは不良とした。
（最小接続穴径）
絶縁接着材料のしみだしによって被覆されず、表面に露出する下層銅箔の直径が１００μｍ以上になるときの、最小の孔径を測定した。
【００２５】
以上の実施例の、回路充填性、層間接続信頼性は、何れの例でも良好であり、また接続穴径は２００μｍであり、微細接続の要求に十分適合することが可能である。またそれに加えて実施例４の高放熱フィラーと金属ベース基板を組み合わせた系では、熱抵抗の低減の効果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に多層配線板及びその製造法には次の効果がある。
（１）準水系エッチング液を用いたケミカルエッチングにより層間接続用穴を形成することにより耐アルカリ性の向上、表面平坦性向上、穴径が小さい場合の接続信頼性向上をはかることができた。また無電解めっきが可能になることにより、めっきによる層間接続が可能になった。
（２）（１）の効果により信頼性が高く、コストが低い、ブラインドホール付き耐配線板を得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図１】シート状絶縁接着材料を用いた多層金属ベース配線板の断面図である。
【符号の説明】
１銅パターン
２接着シート
３銅パターン
４絶縁層
５金属板

Claims

ケミカルエッチング可能なシート状絶縁接着材料と銅箔、もしくは銅箔にケミカルエッチング可能な絶縁接着材料を塗工して得られる絶縁接着材料付き銅箔を回路基板に積層し、層間接続のための穴となるべき部分の銅箔除去、絶縁接着層のケミカルエッチング、絶縁接着層の硬化、層間接続を含む回路形成を繰り返す多層配線板の製造法であって、
前記ケミカルエッチング可能な絶縁接着材料が、分子量１２００以下のエポキシ樹脂と、ノボラック型フェノール樹脂またはノボラック型クレゾール樹脂とを含み；
前記ケミカルエッチングにおいて、水と２５℃での蒸気圧が１３３Ｐａ以下の有機溶剤を混合した溶液を用いることを特徴とする多層配線板の製造法。
前記有機溶剤がグリコールエーテル系溶剤またはアミノ系溶剤である請求項１記載の多層配線板の製造法。
前記ケミカルエッチングに用いられる溶液がさらにアルカリ成分を含む請求項１または２記載の多層配線板の製造法。
前記アルカリ成分がホウ砂及びアルカノールアミンである請求項３記載の多層配線板の製造法。
前記絶縁接着材料が、回路基板への積層後にＡまたはＢステージになっている請求項１〜４のいずれかに記載の多層配線板の製造法。
前記回路基板へのシート状絶縁接着材料と銅箔、または絶縁接着材料付き銅箔の積層方法がホットロールラミネートである請求項１〜５のいずれかに記載の多層配線板の製造法。
前記絶縁接着材料が積層される回路基板が金属板を基本とし、ガラス布、紙などの基材を使用しない絶縁層と銅箔とによって構成されている金属ベース配線板もしくは、金属コア配線板である請求項１〜６のいずれかに記載の多層配線板の製造法。
請求項１〜７のいずれかに記載の多層配線板の製造法によって得られる多層配線板。