JP3865088B2 - Manufacturing method of multilayer printed wiring board for wire bonding - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤボンディング用多層プリント配線板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の小型化、高性能化、多機能化に伴い、多層プリント配線板には、より高密度化が求められるようになってきており、この要望を満たすために、層間の薄型化、配線の微細化、層間接続穴の小径化が行われ、また、隣接する層間の導体のみを接続するインタースティシャルバイアホール(以下、IVHという。)や、ベリードバイアホール(以下、BVHという。)が用いられるようになり、このIVHやBVHもさらに小径化されつつある。
【0003】
配線の多層化には、通常、複数の回路層と該間の層間絶縁層をまとめて重ね、加熱加圧して積層一体化し、必要な箇所に穴をあけ接続する多層配線板と、回路を形成した上に層間絶縁層を形成し、その上に回路を形成し、必要な箇所に穴を設け、というように回路層と絶縁層とを順次形成するビルドアップ多層配線板とがある。
【0004】
このビルドアップ多層配線板の一例を示すと、めっきスルーホールと内層回路とが形成された内層回路板のスルーホールに、シルクスクリーン印刷法などによって熱硬化性樹脂を穴が完全に塞がるように埋め、加熱して硬化した後、穴からはみ出した樹脂を研磨等により除去し、熱硬化性の樹脂を塗布し、加熱硬化して絶縁層を形成し、その絶縁層の一部を選択的に除去することによって層間接続用の穴を設け、めっきなどによってその層間接続用の穴内壁の金属化を行うと共に、絶縁層上に回路導体を形成し、さらに回路を形成する。この回路を形成したものを内層回路板とすれば、上記と同様の操作によりさらに1層の絶縁層及び回路層の形成ができ、これを繰り返すことによって、必要とする多層回路が形成できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このようなビルドアップ多層配線板は、強度が低くなることが多い。というのも、通常ならば、ガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させたプリプレグを用いるので、ガラス布の強化材によって、絶縁層の強度を保つことができるが、ビルドアップ多層配線板の場合には、絶縁層をシルクスクリーン印刷法によって形成したり、層間接続用の穴を形成しやすくするために、強化材を用いていないからである。この強度がないことは、単に配線板としての機能のみに着目すれば、強度を必要としない箇所に用いるとか、あるいは、別途補強板を付けるとかすればよいのであるが、高密度が要求される配線板には、端子間隔の狭い半導体装置を実装したり、あるいは、半導体そのものを配線板に実装することが多々あり、半導体の機械特性とのバランスや、あるいは直接実装する場合に用いるワイヤボンディングを確実に行える土台を提供する必要がある。
【0006】
本発明は、層間の薄型化、配線の微細化、また、IVH、BVHの小径化に優れ、かつ強度に優れ、ワイヤボンディング性に優れた多層プリント配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のワイヤボンディング用多層プリント配線板の製造方法は、以下の工程を、この順序に行うことを特徴とする。
a.熱硬化性樹脂ワニスに平均直径が0.3〜3μmで、平均長さが平均直径の5倍以上、100μm以下の電気絶縁性セラミック系ウィスカを配合し、撹拌により前記電気絶縁性セラミック系ウィスカを前記熱硬化性樹脂ワニス中に均一に分散させた後、銅箔の粗化面に塗布し、加熱半硬化させ、熱硬化性樹脂層を形成し、予めめっきスルーホールと導体回路を形成した内層板の上に、前記熱硬化性樹脂層を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程。
b.前記銅箔上にエッチングレジストを形成し、そのエッチングレジストから露出した銅箔部分を、IVHを形成するための穴の形状にエッチング除去する工程。
c.エッチングレジストを除去する工程。
d.IVHを形成するための穴の形状にエッチング除去された銅箔の微細穴から露出した、前記熱硬化性樹脂層を、レーザ光を照射することにより、前記内層板の回路導体が露出するまで除去して、バイアホールとする工程。
e.バイアホール壁面の硬化した前記熱硬化性樹脂層を、粗化剤を用いて粗化する工程。
f.前記内層板の回路導体と前記銅箔とを電気的に接続するために、めっきを行う工程。
g.前記銅箔上にエッチングレジストを形成し、該エッチングレジストから露出した銅箔をエッチング除去する工程。
h.前記エッチングレジストを除去する工程。
【0008】
上記工程a〜hは、必要な回数繰り返し、2層以上のバイアホールを形成することもできる。
【0009】
(熱硬化性樹脂)
本発明の熱硬化性樹脂には、種々のものが使用できるが、中でも、単独ではフィルム形成能のない樹脂を用いることができることに大きな特徴がある。
ここでいう、フィルム形成能とは、その樹脂を溶媒に溶解しワニスとし、そのワニスをキャリアフィルムに塗布するときに厚さの制御が容易であり、かつ、加熱乾燥して半硬化状としたものを、搬送、切断、積層するときに、樹脂割れや欠落を生じにくく、さらにその後の加熱加圧成形時に絶縁層としての最少厚さを確保できる性能のことをいう。
このような熱硬化性樹脂としては、従来においてガラス布に含浸して使用していた樹脂があり、例えば、分子量が30,000を越えない樹脂であって、エポキシ樹脂、ビストリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、珪素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、イソシアネート樹脂、またはこれらの変性樹脂等がある。
なかでも、エポキシ樹脂、ビストリアジン樹脂、及びポリイミド樹脂は、Tgや弾性率、硬度が高く、好ましい。
エポキシ樹脂としては、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、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、サリチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ヒダントイン型エポキシ樹脂、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、脂肪族環状エポキシ樹脂、ならびにこれらのハロゲン化物、水素添加物から選択されたものを使用でき、併用することもできる。なかでも、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂と、サリチルアルデヒドノボラック型エポキシ樹脂は、耐熱性に優れ、好ましい。
【0010】
(電気絶縁性セラミック系ウィスカ)
本発明の電気絶縁性セラミック系ウィスカには、弾性率が200MPa以上必要であり、200MPa未満では、剛性が不足し、必要とするワイヤボンディング性が得られない。
このような電気絶縁性セラミック系ウィスカには、例えば、ほう酸アルミニウム、ウォラスナイト、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、窒化珪素、及びα−アルミナのなかから選択して用いることができる。なかでも、ほう酸アルミニウムと、チタン酸カリウムは、モース硬度が従来のEガラスと同程度であり、従来のプリプレグと同等のワイヤボンディング性が得られ、さらに、ほう酸アルミニウムは、弾性率が400MPaと高い上に、ワニスと混合しやすく、好ましい。
この電気絶縁性セラミック系ウィスカの形状としては、平均直径が0.3〜3μm、平均長さが平均直径の5倍以上であることが必要である。
平均直径が、0.3μm未満であると、樹脂ワニスへの混合が困難となり、3μmを越えると、樹脂への分散が十分でなく、塗布した表面の凹凸が大きくなり好ましくない。この平均直径は、0.3〜1μmの範囲がより好ましい。
平均長さが、5倍未満であると、樹脂の剛性が得られず、さらには20倍以上であることがより好ましい。また、上限として、100μm以下であることが好ましく、この数値は、内層回路の回路間隔より小さいことが必要であり、現状では内層回路間隔が100μm未満のものがないためである。この平均長さが、内層回路の間隔を越えると、両回路に接触した場合に、電気絶縁性セラミック系ウィスカに沿って銅イオンのマイグレーションが起こり易く、回路が短絡する可能性が高いので好ましくない。
この電気絶縁性セラミック系ウィスカと熱硬化性樹脂との濡れ性を高めるために、電気絶縁性セラミック系ウィスカの表面をカップリング剤で処理したものを用いることが好ましく、このようなカップリング剤には、シリコン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、ジルコアルミニウム系カップリング剤、クロム系カップリング剤、ボロン系カップリング剤、リン系カップリング剤、アミノ系カップリング剤等から選択して使用できる。
【0011】
(硬化剤)
本発明の熱硬化性樹脂に用いる硬化剤には、上記した樹脂に用いる硬化剤であればどのようなものでも使用でき、例えば、樹脂にエポキシ樹脂を用いる場合には、ジシアンジアミド、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ポリビニルフェノール樹脂、ノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂ならびにこれらのハロゲン化物から選択して使用でき、なかでもビスフェノールAノボラック樹脂が耐熱性に優れ好ましい。
この硬化剤の前記熱硬化性樹脂に対する配合比は、前記熱硬化性樹脂100重量部に対して、2〜100重量部の範囲が好ましく、ジシアンジアミドであれば2〜5重量部、それ以外の上記硬化剤では30〜80重量部の範囲が好ましい。2重量部未満であると、硬化不足となり、耐熱性が低下し、80重量部を越えると、電気特性や耐熱性が低下する。
【0012】
(硬化促進剤)
本発明の熱硬化性樹脂と硬化剤には、さらに、硬化促進剤が必要であり、熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合には、硬化促進剤には、イミダゾール化合物、有機リン化合物、第三級アミン、第四級アンモニウム塩等を使用することができる。
この硬化促進剤の配合比は、前記熱硬化性樹脂100重量部に対し、0.01〜20重量部の範囲が好ましく、0.1〜1.0の範囲がより好ましい。0.01重量部未満であると、硬化不足となり耐熱性が低下し、20重量部を越えると、Bステージの寿命が短くなり耐熱性が低下する。
【0013】
(希釈剤)
上記熱硬化性樹脂、電気絶縁性セラミック系ウィスカ、硬化剤、硬化促進剤は、溶剤に希釈して用い、この溶剤には、アセトン、メチルエチルケトン、トルエン、キシレン、メチルイソブチレン、酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテル、メタノール、エタノール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等が使用できる。
この希釈剤の上記熱硬化性樹脂に対する配合比は、上記熱硬化性樹脂100重量部に対し、1〜200重量部の範囲が好ましく、30〜100重量部の範囲がより好ましい。1重量部未満であると、粘度が高くなり塗りむらができやすく、200重量部を越えると、粘度が低くなりすぎ必要な厚さにまで塗布することができない。
【0014】
(熱硬化性樹脂と電気絶縁性セラミック系ウィスカの割合)
熱硬化性樹脂と電気絶縁性セラミック系ウィスカの割合は、硬化した熱硬化性樹脂の中で電気絶縁性セラミック系ウィスカが5〜50vol%となるように調整することが必要である。さらには、20〜40vol%であることがより好ましい。
5vol%未満であると、熱硬化性樹脂のフィルム形成能が少なく、切断時に飛散する等、取り扱いが困難であり、剛性も低く、ワイヤボンディング性が低下する。50vol%を越えると、前記工程a、a1、またはa3において、加熱加圧成形時に、内層回路板の穴や回路間隙への埋め込みが不十分で、成形後にボイドやかすれを生じ、絶縁性が低下する。
【0015】
【発明の実施の形態】
(工程a)
a.熱硬化性樹脂ワニスに電気絶縁性セラミック系ウィスカを配合し、撹拌により前記電気絶縁性セラミック系ウィスカを前記熱硬化性樹脂中に均一に分散させた後、銅箔の粗化面に塗布し、加熱半硬化させ、熱硬化性樹脂層を形成し、予めめっきスルーホールと導体回路を形成した内層板の上に、前記熱硬化性樹脂層を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程。
この工程において、銅箔に、熱硬化性樹脂と電気絶縁性セラミック系ウィスカを塗布するには、上記熱硬化性樹脂、硬化剤、硬化促進剤、及び希釈剤を混合した溶液(以下、熱硬化性樹脂ワニスという。)に、電気絶縁性セラミック系ウィスカを混合し、撹拌したワニスを、塗布し、加熱して、半硬化させるものであり、ブレードコータ、ロッドコータ、ナイフコータ、スクイズコータ、リバースロールコータ、あるいはトランスファロールコータ等、銅箔と平行な方向に剪断力を負荷できるか、あるいは銅箔の面に垂直な方向に圧縮力を負荷できる塗布方法を選択することが好ましい。
この熱硬化性樹脂ワニスの樹脂フローは、500μm以上あり、熱硬化性樹脂層の半硬化後の厚さが25〜100μmの範囲であることが好ましい。この樹脂フローとは、樹脂の厚さが50μmの銅箔付プリプレグに30mm角の穴をあけ、銅張り積層板の銅箔面に樹脂が接触するように重ね、170℃、2.5MPaで60分間、加熱加圧して積層接着したときに30mm角の穴の縁から銅箔表面に流れ出した樹脂の最少距離とする。
この樹脂フローは500μm〜10mmの範囲に調整することが好ましく、500μm未満であると、内層銅箔の埋め込み性が小さく表面に凹凸を生じ、10mmを越えると積層後の端部の厚さが薄く、絶縁性が低下する。
【0016】
(工程a1,a2)
a1.熱硬化性樹脂に電気絶縁性セラミック系ウィスカを配合し、撹拌により前記電気絶縁性セラミック系ウィスカを前記熱硬化性樹脂中に均一に分散させた後、樹脂との接着に適した粗さを有すると共に回路となる銅層と、全体としての金属層として取り扱いに十分な強度を有するキャリア層からなり、2層が容易に剥離可能な複合金属箔の銅層の粗化面に塗布し、加熱半硬化させ、熱硬化性樹脂層を形成し、予めめっきスルーホールと導体回路を形成した内層板の上に、前記熱硬化性樹脂層を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程。
a2.キャリア層のみを除去する工程。
この工程は、上記工程aに代えて、工程a1,及びa2を用いるものであり、工程aにおいて扱う銅箔が、非常に薄くなると、取り扱う行程で、折れたり、しわになることがあるため、薄い銅箔とキャリアからなる複合金属箔を使用し、取り扱いを容易にしておいて、内層回路板に積層した後に、キャリアを剥離して、薄い銅箔を加工して回路を形成することが、回路導体のより微細な加工を可能にするものである。
【0017】
(工程a3,a4,a5)
a3.熱硬化性樹脂に電気絶縁性セラミック系ウィスカを配合し、撹拌により前記電気絶縁性セラミック系ウィスカを前記熱硬化性樹脂中に均一に分散させた後、樹脂との接着に適した粗さを有すると共に回路となる1〜9μmの厚さの第1の銅層と、全体としての金属層として取り扱いに十分な強度を有する厚さ10〜150μmの第2の銅層と、その2層の中間に設けられた厚さが0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層からなる複合金属箔の第1の銅層の粗化面に塗布し、加熱半硬化させ、熱硬化性樹脂層を形成し、予めめっきスルーホールと導体回路を形成した内層板の上に、前記熱硬化性樹脂層を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程。
a4.第2の銅層のみを除去する工程。
a5.ニッケル−リン合金層のみを除去する工程。
この工程は、薄い銅箔を扱う場合に、物理的に剥離可能なキャリアでは、取り扱いの行程で、銅箔表面に傷の発生や異物の付着が起こることもあり、これを防ぐために、密着度の高い複合金属箔を用い、キャリアの除去に、回路導体と異なる化学的除去条件を有する金属層を用いるものである。ところで、このような金属層は、厚くすると経済的でなく、また、工程も長くなるので、エッチングを止めたい位置に、中間層として用いるものである。
また、第2の銅層のみをエッチング除去する溶液としては、塩素イオンとアンモニウムイオンと銅イオンを含む溶液(以下、アルカリエッチャントという。)を用いる。処理方法は、浸漬、噴霧等の溶液に接触させることによって行う。
さらに、ニッケル−リン合金層のみを除去する工程では、硝酸と過酸化水素を主成分とする液に、添加剤としてカルボキシル基を有する有機酸、環構成員として、−NH−,−N=の形で窒素を含む複素環式化合物を配合した水溶液に浸漬するか、あるいはそのような水溶液を噴霧して行う。
【0018】
(工程b)
b.前記銅箔上にエッチングレジストを形成し、そのエッチングレジストから露出した銅箔部分を、IVHを形成するための穴の形状にエッチング除去する工程。
この工程では、通常の配線板の回路導体を形成する方法と同じ方法によって、IVHを形成するための穴の形状にエッチング除去することができる。ここで用いるエッチングレジストは、レジストインクを、シルクスクリーン印刷法によって銅箔の表面に印刷する方法や、レジストフィルムを銅箔の表面にラミネートし、フォトマスクを介して、回路部分が残るように紫外線を照射し、回路部分以外を現像して除去する方法を使用することができる。
銅箔をエッチングするには、前記に形成したエッチングレジストから露出している銅箔に、化学エッチング液を接触させ、選択的に除去するものであり、このような化学エッチング液としては、塩化第二銅溶液や塩化第二鉄溶液等がある。
【0019】
(工程c)
c.エッチングレジストを除去する工程。
この工程では、上記で使用したエッチングレジストを、化学的に除去するものであり、通常は、溶剤やアルカリ水溶液を用いて除去する。
【0020】
(工程d)
d.IVHを形成するための穴の形状にエッチング除去された銅箔の微細穴から露出した、前記熱硬化性樹脂層を、レーザ光を照射することにより、前記内層板の回路導体が露出するまで除去して、バイアホールとする工程。
この工程において使用できるレーザは、炭酸ガスレーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ等があり、生産性の点から炭酸ガスレーザが好ましい。このときのレーザ光の照射条件は、時間が短く、出力の大きなパルス状の発振をするものが好ましく、例えば、1パルスの幅が1〜40μsecで、パルス繰り返し周波数が150〜10,000Hz、繰り返しパルス数が1〜10パルスの条件で、出力の大きさが、2〜5パルスの範囲で、穴加工できる出力の出せるレーザ発振器が、発振、制御が容易となり好ましい。この出力は、エネルギー密度にして、15〜40J/cm2の範囲である。
時間あたりの出力が、上記範囲未満であると、樹脂層を蒸発、発散することができず、上記範囲を越えると、必要以上の穴径となり制御が困難で、一旦蒸発した樹脂が炭化して付着することもあり、付着した炭化物の除去を行わなければならない。
【0021】
(工程e)
e.バイアホール壁面の硬化した前記熱硬化性樹脂層を、粗化剤を用いて粗化する工程。
この粗化剤は、樹脂を膨潤、溶解するものであればどのようなものでも使用でき、通常は、アルカリ過マンガン酸水溶液を使用することが好ましい。
【0022】
(工程f)
f.前記内層板の回路導体と前記銅箔とを電気的に接続するために、めっきを行う工程。
このめっきは、通常の配線板のスルーホールめっきと同様の技術を用いる。すなわち、パラジウム等のめっきの核になる物質を、前記粗化した樹脂層に付着させ、イオン化しためっき金属と、めっき金属の錯化剤と、そのめっき金属の還元剤とを有する無電解めっき液に接触させ、その核にめっきを析出させ、さらにめっきの先にめっきを析出させ、核になる物質を付着した壁全体にめっき金属を析出させる。このように、めっきを行うと、外層の銅箔と、IVHの壁面と、内層板の回路導体とを電気的に接続することができる。
【0023】
(工程g)
g.前記銅箔上にエッチングレジストを形成し、該エッチングレジストから露出した銅箔をエッチング除去する工程。
工程bと同様にして、外層の回路を形成する。
【0024】
(工程h)
h.前記エッチングレジストを除去する工程。
工程cと同様にして、エッチングレジストを除去する。
【0025】
【実施例】
実施例1
・工程a3:
図1(a)に示すように、厚さ0.6mmのガラス布−エポキシ樹脂含浸両面銅張り積層板であるMCL−E−679(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用し、穴あけ、無電解銅めっきを行い、通常のサブトラクト法によってスルーホール101を有する内層板1を作製した。
図1(b)に示すように、厚さ5μmの第1の銅層/厚さ0.2μmのニッケル−リン合金層/厚さ15μmの第2の銅層からなる複合金属箔3の第1の銅層の面に、以下の組成の熱硬化性樹脂ワニスに対して、30vol%のほう酸アルミニウムウィスカを混合、撹拌し、ナイフコータで塗布し、150℃で10分間乾燥して、半硬化させた厚さ50μmの熱硬化性樹脂層2を有する銅箔付き接着フィルムを作製した。
(熱硬化性樹脂ワニスの組成)
・ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂・・・・・・・・100重量部
(エポキシ当量:200)
・ビスフェノールAノボラック樹脂・・・・・・・・・・・・・・60重量部
(水酸基当量:106)
・2−エチル−4−メチルイミダゾール・・・・・・・・・・・0.5重量部
(硬化剤)
・メチルエチルケトン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100重量部
(希釈溶剤)
このようにして作製した内層板1と銅箔付き接着フィルムとを、内層板1の回路導体と接着フィルムの熱硬化性樹脂層2とが接するように重ね、170℃で、60分間、2.5MPaの圧力で、加熱加圧して積層一体化した。この条件によって、樹脂フローは、3mmであった。
・工程a4:
第2の銅層のみを、以下のアルカリエッチャントでエッチング除去した。
(アルカリエッチャント)
・CuO・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・175g/l
・NH4OH ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・154g/l
・NH4Cl ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・236g/l
液温50℃
・工程a5:
ニッケル−リン合金層のみを、以下の組成のエッチング液で、エッチング除去した。
(エッチング液組成)
・硝酸・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・200g/l
・過酸化水素(35%)・・・・・・・・・・・・・・・・・・10ml/l
・カルボキシル基を含む有機酸・・・・・・・・・・・・・・・100g/l
(DLリンゴ酸)
・ベンゾトリアゾール・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・5g/l
・工程b:
図1(c)に示すように、前記第1の銅箔上に、ドラフィルムフォテックH−K425(日立化成工業株式会社製、商品名)によるエッチングレジストを形成し、そのエッチングレジストから露出した銅箔部分を、バイアホールを形成するための銅箔の開口部4として、直径100μmの円形の形状にエッチング除去した。
・工程c:
エッチングレジストを、2重量%のNaOH水溶液によって、40℃で2分間の条件で除去した。
・工程d:
図1(d)に示すように、銅箔の開口部4から露出した、前記硬化した熱硬化性樹脂層2を、炭酸ガスレーザ光によって、エネルギー密度20J/cm2、発振時間1μsec、発振周波数150Hz,4パルスの条件で、照射することにより、前記内層板の回路導体が露出するまで除去して、バイアホール5とした。
・工程e:
バイアホール壁面の前記硬化した熱硬化性樹脂層を、粗化剤である、7%のアルカリ過マンガン酸水溶液を用いて、液温70℃、時間5分間の条件で粗化した。
・工程f:
前記内層板の回路導体と前記銅箔とを電気的に接続するために、以下の組成の無電解めっき液を用いて、液温70℃の条件で、めっきを行った。
(無電解めっき液の組成)
・CuSO4・5H2O・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10g/l
・EDTA・4Na・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・40g/l
・37%HCHO・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・3ml/l
・NaOH・・・・・・・・・・・・・・・・・・・pHを12.3とする量
・工程g:
前記銅箔上にドライフィルムフォテックH−W440(日立化成工業株式会社製、商品名)によるエッチングレジストを形成し、そのエッチングレジストから露出した銅箔部分を、エッチング除去した。
・工程h:
図1(e)に示すように、前記エッチングレジストを除去した。
・工程i:
図1(f)〜(i)に示すように、前記工程a3〜hを繰り返し行った。但し、図1(h)に示すように、レーザ光により前記内層板の回路導体が露出するまで除去して、バイアホール10とした後に、スルーホール11となる穴をあけ、工程eと同様に粗化を行った。
さらに、ソルダーレジスト16を形成し、ボンディングパッド部に以下の組成の無電解ニッケルめっきを液温90℃で12分間行った。その結果めっきの厚さは5μmであった。
(無電解ニッケルめっき液組成)
・硫酸ニッケル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30g/l
・次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10g/l
・酢酸ナトリウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10g/l
・pH:5
次に、以下の組成の無電解金めっきを、液温90℃で7分間行った。その結果めっきの厚さは0.5μmであった。
(無電解金めっき液組成)
・シアン化金カリウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・2g/l
・塩化アンモニウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・75g/l
・クエン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・50g/l
・次亜リン酸ナトリウム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10g/l
【0026】
実施例2
熱硬化性樹脂ワニスに対して、10vol%のほう酸アルミニウムウィスカを混合、撹拌した以外は、全て実施例1と同様に行った。
レーザ穴あけ条件は、炭酸ガスレーザで、エネルギー密度20J/cm2、発振時間1μsec、発振周波数150Hz、パルス数3であった。
【0027】
実施例3
熱硬化性樹脂ワニスに対して、45vol%のほう酸アルミニウムウィスカを混合、撹拌した以外は、全て実施例1と同様に行った。
レーザ穴あけ条件は、炭酸ガスレーザで、エネルギー密度20J/cm2、発振時間1μsec、発振周波数150Hz、パルス数5であった。
【0028】
実施例4
実施例1の工程a3〜a5に代えて、以下の工程a1及びa2を用いた以外は、実施例1と同様にして作製した。
・工程a1:
厚さ0.6mmのガラス布−エポキシ樹脂含浸両面銅張り積層板であるMCL−E−679(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用し、穴あけ、無電解銅めっきを行い、通常のサブトラクト法によって内層板1を作製した。
厚さ5μmの薄い銅層/厚さ70μmのキャリア銅層からなる複合金属箔の薄い銅層の面に、以下の組成の熱硬化性樹脂ワニスに対して、30vol%のほう酸アルミニウムウィスカを混合、撹拌し、ナイフコータで塗布し、150℃で10分間乾燥して、半硬化させた銅箔付き接着フィルムを作製した。
(熱硬化性樹脂ワニスの組成)
・ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂・・・・・・・・100重量部
(エポキシ当量:200)
・ビスフェノールAノボラック樹脂・・・・・・・・・・・・・・60重量部
(水酸基当量:106)
・2−エチル−4メチルイミダゾール・・・・・・・・・・・・0.5重量部
(硬化剤)
・メチルエチルケトン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100重量部
(希釈溶剤)
このようにして作製した内層板1と銅箔付き接着フィルムとを、内層板1の回路導体と接着フィルムの熱硬化性樹脂層が接するように重ね、170℃で、60分間、2.5MPaの圧力で、加熱加圧して積層一体化した。この条件によって、樹脂フローは、5mmであった。
・工程a2:
キャリア層のみを、引き剥がして除去した。
【0029】
比較例1
実施例1の銅箔付き接着剤に代えて、以下のプリプレグを用いた。
(プリプレグ)
(熱硬化性樹脂ワニスの組成)
・ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂・・・・・・・・100重量部
(エポキシ当量:200)
・ビスフェノールAノボラック樹脂・・・・・・・・・・・・・・60重量部
(水酸基当量:106)
・2−エチル−4−メチルイミダゾール・・・・・・・・・・・0.5重量部
(硬化剤)
・メチルエチルケトン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100重量部
(希釈溶剤)
・ガラス布
【0030】
比較例2
実施例1の銅箔付き接着剤に代えて、以下の熱硬化性樹脂ワニスを塗布したものを用いた。
(熱硬化性樹脂ワニスの組成)
・ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂・・・・・・・・100重量部
(エポキシ当量:200)
・ビスフェノールAノボラック樹脂・・・・・・・・・・・・・・60重量部
(水酸基当量:106)
・2−エチル−4−メチルイミダゾール・・・・・・・・・・・0.5重量部
(硬化剤)
・メチルエチルケトン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100重量部
(希釈溶剤)
【0031】
比較例3
実施例1の銅箔付き接着剤に代えて、以下の熱硬化性樹脂ワニスを、内層板1の上に直接、シルクスクリーン印刷法によって塗布し、銅箔を上に重ねて、加熱加圧して積層一体化したものを用いた。
(熱硬化性樹脂ワニスの組成)
・ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂・・・・・・・・100重量部
(エポキシ当量:200)
・ビスフェノールAノボラック樹脂・・・・・・・・・・・・・・60重量部
(水酸基当量:106)
・2−エチル−4−メチルイミダゾール・・・・・・・・・・・0.5重量部
(硬化剤)
・メチルエチルケトン・・・・・・・・・・・・・・・・・・・100重量部
(希釈溶剤)
【0032】
以上のようにして作製した基板に、以下の試験を行った。結果を表1に示す。
(試験)
・ワイヤボンディング性:
図2に示すように、作製した基板に、ダイボンド材15によってICチップ13を固定し、このICチップ13と作製した基板を接続するために、直径28μmの金線14を用い、ワイヤボンダであるHW22U−H(九州松下電器株式会社製、商品名)を用い、基板加熱温度150℃と200℃の条件でワイヤボンディングした。
ワイヤボンディングした金線の引っ張り強度を、プルテスターPTR−01(株式会社レスカ製、商品名)を用いて測定した。結果を、表1に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明によって、層間の薄型化、配線の微細化、また、IVH、BVHの小径化に優れ、かつ強度に優れ、ワイヤボンディング性に優れた多層プリント配線板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(i)は、それぞれ本発明の一実施例を説明するための各工程を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
1.内層板 2,7.熱硬化性樹脂層
3,8.銅箔 4,9.銅箔の開口部
5,10.バイアホール
11.スルーホール 13.ICチップ
14.金線 15.ダイボンド材
16.ソルダーレジスト 101.スルーホール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer printed wiring board for wire bonding.
[0002]
[Prior art]
As electronic devices become smaller, higher performance, and multifunctional, multilayer printed wiring boards are increasingly required to have higher density. To meet this demand, thinner layers and wiring between layers are required. The interlayer connection hole is reduced in size and the interstitial via hole (hereinafter referred to as IVH) for connecting only the conductors between adjacent layers, or the belly via hole (hereinafter referred to as BVH). The IVH and BVH are also becoming smaller in diameter.
[0003]
For wiring multilayering, usually multiple circuit layers and interlayer insulation layers between them are stacked together, heated and pressed to integrate and stack, and a multilayer wiring board that connects holes is formed and circuits are formed. There is a build-up multilayer wiring board in which an interlayer insulating layer is formed thereon, a circuit is formed thereon, a hole is provided at a necessary location, and a circuit layer and an insulating layer are sequentially formed.
[0004]
As an example of this build-up multilayer wiring board, the thermosetting resin is buried in the through hole of the inner layer circuit board in which the plated through hole and the inner layer circuit are formed so that the hole is completely blocked by a silk screen printing method or the like. After curing by heating, the resin protruding from the hole is removed by polishing, etc., thermosetting resin is applied, heat curing is performed to form an insulating layer, and a part of the insulating layer is selectively removed Thus, a hole for interlayer connection is provided, and the inner wall of the hole for interlayer connection is metalized by plating or the like, a circuit conductor is formed on the insulating layer, and a circuit is further formed. If this circuit is formed as an inner circuit board, one more insulating layer and circuit layer can be formed by the same operation as described above, and a necessary multilayer circuit can be formed by repeating this.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Such build-up multilayer wiring boards often have low strength. This is because normally, since a prepreg in which a glass cloth is impregnated with an epoxy resin or the like is used, the strength of the insulating layer can be maintained by the reinforcing material of the glass cloth, but in the case of a build-up multilayer wiring board, This is because no reinforcing material is used in order to easily form the insulating layer by silk screen printing or to form holes for interlayer connection. The lack of strength means that if only focusing on the function as a wiring board, it can be used in places where strength is not required, or a separate reinforcing plate may be attached, but high density is required. In many cases, a semiconductor device with a small terminal interval is mounted on the wiring board, or the semiconductor itself is mounted on the wiring board, and the balance with the mechanical characteristics of the semiconductor or wire bonding used for direct mounting is used. There is a need to provide a reliable foundation.
[0006]
It is an object of the present invention to provide a method for producing a multilayer printed wiring board that is excellent in thinning between layers, miniaturizing wiring, and reducing the diameter of IVH and BVH, excellent in strength, and excellent in wire bonding. To do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the multilayer printed wiring board for wire bonding of this invention performs the following processes in this order.
a. For thermosetting resin varnish The average diameter is 0.3 to 3 μm, and the average length is not less than 5 times the average diameter and not more than 100 μm. After blending the electrically insulating ceramic whisker and stirring the electrically insulating ceramic whisker uniformly in the thermosetting resin varnish, it is applied to the roughened surface of the copper foil, heated and semi-cured, A step of forming a thermosetting resin layer, layering the thermosetting resin layer on an inner layer plate in which plated through holes and conductor circuits are formed in advance, and stacking and integrating them by heating and pressing.
b. A step of forming an etching resist on the copper foil and etching away the copper foil portion exposed from the etching resist into the shape of a hole for forming IVH;
c. A step of removing the etching resist.
d. The thermosetting resin layer exposed from the fine hole of the copper foil etched away in the shape of the hole for forming IVH is removed by irradiating the laser beam until the circuit conductor of the inner layer plate is exposed. And the process of making a via hole.
e. A step of roughening the thermosetting resin layer cured on the via hole wall surface with a roughening agent.
f. A step of plating in order to electrically connect the circuit conductor of the inner layer plate and the copper foil.
g. Forming an etching resist on the copper foil and etching away the copper foil exposed from the etching resist;
h. Removing the etching resist.
[0008]
The steps a to h can be repeated as many times as necessary to form two or more via holes.
[0009]
(Thermosetting resin)
Although various things can be used for the thermosetting resin of this invention, it has the big characteristics that resin which does not have a film formation ability independently can be used among them.
As used herein, the film-forming ability means that the resin is dissolved in a solvent to form a varnish, the thickness can be easily controlled when the varnish is applied to a carrier film, and heat-dried to form a semi-cured form. It refers to the ability to prevent resin cracking and chipping when transporting, cutting, and laminating, and to ensure a minimum thickness as an insulating layer during subsequent heat and pressure molding.
As such a thermosetting resin, there is a resin that has been impregnated in a glass cloth in the past. For example, a resin having a molecular weight not exceeding 30,000, such as epoxy resin, bistriazine resin, polyimide resin Phenol resin, melamine resin, silicon resin, unsaturated polyester resin, cyanate ester resin, isocyanate resin, or modified resins thereof.
Of these, epoxy resins, bistriazine resins, and polyimide resins are preferable because of high Tg, elastic modulus, and hardness.
Epoxy resins include bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A novolak type epoxy resin, salicylaldehyde novolac type epoxy resin, bisphenol F novolak type epoxy resin, An alicyclic epoxy resin, a glycidyl ester type epoxy resin, a glycidyl amine type epoxy resin, a hydantoin type epoxy resin, an isocyanurate type epoxy resin, an aliphatic cyclic epoxy resin, and a halide or hydrogenated product thereof. Can be used together. Of these, bisphenol A novolac type epoxy resins and salicylaldehyde novolak type epoxy resins are preferred because of their excellent heat resistance.
[0010]
(Electrically insulating ceramic whisker)
The electrically insulating ceramic whisker of the present invention requires an elastic modulus of 200 MPa or more, and if it is less than 200 MPa, the rigidity is insufficient and the required wire bonding property cannot be obtained.
Such an electrically insulating ceramic whisker can be selected from, for example, aluminum borate, wollastonite, potassium titanate, basic magnesium sulfate, silicon nitride, and α-alumina. Among them, aluminum borate and potassium titanate have Mohs hardness comparable to that of conventional E glass, and wire bonding properties equivalent to those of conventional prepregs can be obtained. Furthermore, aluminum borate has a high elastic modulus of 400 MPa. Moreover, it is easy to mix with varnish and is preferable.
As the shape of this electrically insulating ceramic whisker, it is necessary that the average diameter is 0.3 to 3 μm and the average length is at least 5 times the average diameter.
When the average diameter is less than 0.3 μm, mixing with the resin varnish becomes difficult, and when it exceeds 3 μm, the dispersion into the resin is not sufficient, and the unevenness of the applied surface becomes large, which is not preferable. The average diameter is more preferably in the range of 0.3 to 1 μm.
If the average length is less than 5 times, the rigidity of the resin cannot be obtained, and more preferably 20 times or more. Further, the upper limit is preferably 100 μm or less, and this value needs to be smaller than the circuit interval of the inner layer circuit, and at present, there is no case where the inner layer circuit interval is less than 100 μm. If this average length exceeds the distance between the inner layer circuits, copper ions are likely to migrate along the electrically insulating ceramic whisker when they are in contact with each other, and the circuit is likely to short-circuit, which is not preferable. .
In order to increase the wettability between the electrically insulating ceramic whisker and the thermosetting resin, it is preferable to use the surface of the electrically insulating ceramic whisker treated with a coupling agent. Silicon coupling agent, titanium coupling agent, aluminum coupling agent, zirconium coupling agent, zircoaluminum coupling agent, chromium coupling agent, boron coupling agent, phosphorus coupling agent , Selected from amino coupling agents and the like.
[0011]
(Curing agent)
As the curing agent used in the thermosetting resin of the present invention, any curing agent used in the above-described resin can be used. For example, when an epoxy resin is used as the resin, dicyandiamide, bisphenol A, bisphenol F, polyvinyl phenol resin, novolak resin, bisphenol A novolac resin and halides thereof can be selected and used. Among them, bisphenol A novolak resin is preferable because of its excellent heat resistance.
The blending ratio of the curing agent to the thermosetting resin is preferably in the range of 2 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermosetting resin. In the case of the curing agent, the range of 30 to 80 parts by weight is preferable. If it is less than 2 parts by weight, curing will be insufficient and heat resistance will be reduced, and if it exceeds 80 parts by weight, electrical properties and heat resistance will be reduced.
[0012]
(Curing accelerator)
The thermosetting resin and the curing agent of the present invention further require a curing accelerator. When the thermosetting resin is an epoxy resin, the curing accelerator includes an imidazole compound, an organic phosphorus compound, a third compound. Secondary amines, quaternary ammonium salts and the like can be used.
The blending ratio of the curing accelerator is preferably in the range of 0.01 to 20 parts by weight and more preferably in the range of 0.1 to 1.0 with respect to 100 parts by weight of the thermosetting resin. If it is less than 0.01 part by weight, curing is insufficient and heat resistance is lowered, and if it exceeds 20 part by weight, the life of the B stage is shortened and heat resistance is lowered.
[0013]
(Diluent)
The above thermosetting resin, electrically insulating ceramic whisker, curing agent, and curing accelerator are diluted in a solvent and used as acetone, methyl ethyl ketone, toluene, xylene, methyl isobutylene, ethyl acetate, ethylene glycol monomethyl. Ether, methanol, ethanol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like can be used.
The mixing ratio of the diluent to the thermosetting resin is preferably in the range of 1 to 200 parts by weight, more preferably in the range of 30 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the thermosetting resin. If it is less than 1 part by weight, the viscosity becomes high and uneven coating tends to occur, and if it exceeds 200 parts by weight, the viscosity becomes too low to be applied to the required thickness.
[0014]
(Ratio of thermosetting resin and electrically insulating ceramic whisker)
The ratio of the thermosetting resin to the electrically insulating ceramic whisker needs to be adjusted so that the electrically insulating ceramic whisker is 5 to 50 vol% in the cured thermosetting resin. Furthermore, it is more preferable that it is 20-40 vol%.
If it is less than 5 vol%, the film-forming ability of the thermosetting resin is small, it is difficult to handle such as scattering at the time of cutting, the rigidity is low, and the wire bonding property is lowered. If it exceeds 50 vol%, in the step a, a1, or a3, during heating and press molding, the inner circuit board is not sufficiently embedded in the holes and circuit gaps, resulting in voids and fading after molding, resulting in a decrease in insulation. To do.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Process a)
a. An electrically insulating ceramic whisker is blended in the thermosetting resin varnish, and the electrically insulating ceramic whisker is uniformly dispersed in the thermosetting resin by stirring, and then applied to the roughened surface of the copper foil. A step of heat-semi-curing to form a thermosetting resin layer, laminating the thermosetting resin layer on an inner layer plate in which plated through holes and conductor circuits have been formed in advance, and laminating and integrating them by heating and pressing.
In this step, in order to apply the thermosetting resin and the electrically insulating ceramic whisker to the copper foil, a solution in which the above thermosetting resin, curing agent, curing accelerator, and diluent are mixed (hereinafter, thermosetting). Is mixed with electrically insulating ceramic whisker, and applied, heated and semi-cured, blade coater, rod coater, knife coater, squeeze coater, reverse roll It is preferable to select a coating method such as a coater or transfer roll coater that can apply a shearing force in a direction parallel to the copper foil, or can apply a compressive force in a direction perpendicular to the surface of the copper foil.
The resin flow of this thermosetting resin varnish is 500 μm or more, and the thickness after semi-curing of the thermosetting resin layer is preferably in the range of 25 to 100 μm. This resin flow means that a 30 mm square hole is made in a prepreg with a copper foil having a resin thickness of 50 μm, and the resin is placed on the copper foil surface of a copper-clad laminate so that the resin comes into contact at 170 ° C. and 2.5 MPa. The minimum distance of the resin that flows out from the edge of a 30 mm square hole to the copper foil surface when heated and pressurized for minutes and laminated.
This resin flow is preferably adjusted in the range of 500 μm to 10 mm. If the thickness is less than 500 μm, the embedding property of the inner layer copper foil is small and the surface is uneven, and if it exceeds 10 mm, the thickness of the end portion after lamination is thin. As a result, the insulation is reduced.
[0016]
(Process a1, a2)
a1. An electrically insulating ceramic whisker is blended with a thermosetting resin, and the electrically insulating ceramic whisker is uniformly dispersed in the thermosetting resin by stirring, and then has a roughness suitable for adhesion to the resin. In addition, a copper layer to be a circuit and a carrier layer having sufficient strength as a metal layer as a whole are coated on the roughened surface of the copper layer of a composite metal foil that can be easily peeled off, and heated halfway A step of curing, forming a thermosetting resin layer, and stacking and integrating the thermosetting resin layer on an inner layer plate on which plated through holes and conductor circuits have been previously formed, and applying heat and pressure.
a2. A process of removing only the carrier layer.
This step uses steps a1 and a2 in place of the step a. If the copper foil handled in the step a is very thin, it may be broken or wrinkled in the handling step. Using a composite metal foil consisting of thin copper foil and carrier, making it easy to handle, after laminating on the inner circuit board, peeling the carrier, processing the thin copper foil to form a circuit, It enables finer processing of circuit conductors.
[0017]
(Steps a3, a4, a5)
a3. An electrically insulating ceramic whisker is blended with a thermosetting resin, and the electrically insulating ceramic whisker is uniformly dispersed in the thermosetting resin by stirring, and then has a roughness suitable for adhesion to the resin. In addition, a first copper layer having a thickness of 1 to 9 μm that becomes a circuit, a second copper layer having a thickness of 10 to 150 μm that has sufficient strength for handling as a metal layer as a whole, and the middle of the two layers The applied thickness is applied to the roughened surface of the first copper layer of the composite metal foil made of a nickel-phosphorus alloy layer having a thickness of 0.04 to 1.5 μm, and heated and semi-cured to form a thermosetting resin layer. And a step of stacking and integrating the thermosetting resin layer on an inner layer plate in which plated through holes and conductor circuits are formed in advance, and applying heat and pressure.
a4. Removing only the second copper layer;
a5. Removing only the nickel-phosphorus alloy layer;
In this process, when handling a thin copper foil, the physically peelable carrier may cause scratches and foreign matter on the surface of the copper foil during the handling process. A metal layer having a chemical removal condition different from that of the circuit conductor is used for removing the carrier. By the way, if such a metal layer is made thick, it is not economical and the process becomes long. Therefore, the metal layer is used as an intermediate layer at a position where etching is to be stopped.
In addition, as a solution for removing only the second copper layer by etching, a solution containing chlorine ions, ammonium ions, and copper ions (hereinafter referred to as an alkali etchant) is used. The treatment method is performed by contacting with a solution such as dipping or spraying.
Furthermore, in the step of removing only the nickel-phosphorus alloy layer, a liquid mainly composed of nitric acid and hydrogen peroxide, an organic acid having a carboxyl group as an additive, and -NH-, -N = as ring members It is immersed in an aqueous solution containing a heterocyclic compound containing nitrogen in the form or sprayed with such an aqueous solution.
[0018]
(Process b)
b. A step of forming an etching resist on the copper foil and etching away the copper foil portion exposed from the etching resist into the shape of a hole for forming IVH;
In this step, it can be removed by etching into the shape of the hole for forming the IVH by the same method as the method for forming the circuit conductor of a normal wiring board. The etching resist used here is a method of printing resist ink on the surface of the copper foil by silk screen printing, or laminating a resist film on the surface of the copper foil and leaving a circuit part through a photomask. Can be used to develop and remove the parts other than the circuit portion.
In order to etch the copper foil, a chemical etching solution is brought into contact with and selectively removed from the copper foil exposed from the etching resist formed as described above. There are a cupric solution and a ferric chloride solution.
[0019]
(Process c)
c. A step of removing the etching resist.
In this step, the etching resist used above is chemically removed, and is usually removed using a solvent or an alkaline aqueous solution.
[0020]
(Process d)
d. The thermosetting resin layer exposed from the fine hole of the copper foil etched away in the shape of the hole for forming IVH is removed by irradiating the laser beam until the circuit conductor of the inner layer plate is exposed. And the process of making a via hole.
Lasers that can be used in this step include a carbon dioxide laser, YAG laser, and excimer laser, and a carbon dioxide laser is preferred from the viewpoint of productivity. The irradiation conditions of the laser beam at this time are preferably those that oscillate in a pulse shape with a short time and a large output. For example, the width of one pulse is 1 to 40 μsec, and the pulse repetition frequency is 150 to 10,000 Hz. A laser oscillator capable of producing an output that can be drilled when the number of pulses is 1 to 10 and the output magnitude is in the range of 2 to 5 pulses is preferable because oscillation and control are easy. This output is 15-40 J / cm in energy density. 2 Range.
If the output per hour is less than the above range, the resin layer cannot evaporate and diverge, and if it exceeds the above range, the hole diameter becomes more than necessary and is difficult to control. In some cases, the adhering carbides must be removed.
[0021]
(Process e)
e. A step of roughening the thermosetting resin layer cured on the via hole wall surface with a roughening agent.
Any roughening agent can be used as long as it swells and dissolves the resin, and it is usually preferable to use an alkaline permanganate aqueous solution.
[0022]
(Process f)
f. A step of plating in order to electrically connect the circuit conductor of the inner layer plate and the copper foil.
For this plating, the same technique as the through-hole plating of a normal wiring board is used. That is, an electroless plating solution having a plating metal such as palladium attached to the roughened resin layer and ionized plating metal, a complexing agent of the plating metal, and a reducing agent of the plating metal , The plating is deposited on the core, the plating is further deposited on the tip of the plating, and the plating metal is deposited on the entire wall to which the material to be the nucleus is attached. Thus, when plating is performed, the outer layer copper foil, the wall surface of the IVH, and the circuit conductor of the inner layer plate can be electrically connected.
[0023]
(Process g)
g. Forming an etching resist on the copper foil and etching away the copper foil exposed from the etching resist;
In the same manner as in step b, an outer layer circuit is formed.
[0024]
(Process h)
h. Removing the etching resist.
In the same manner as in step c, the etching resist is removed.
[0025]
【Example】
Example 1
-Step a3:
As shown in FIG. 1 (a), a 0.6 mm thick glass cloth-epoxy resin impregnated double-sided copper-clad laminate MCL-E-679 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name) is used for drilling. Then, electroless copper plating was performed, and an
As shown in FIG. 1B, the first composite metal foil 3 composed of a first copper layer having a thickness of 5 μm / a nickel-phosphorus alloy layer having a thickness of 0.2 μm / a second copper layer having a thickness of 15 μm. On the surface of the copper layer, 30 vol% aluminum borate whisker was mixed with the thermosetting resin varnish of the following composition, stirred, coated with a knife coater, dried at 150 ° C. for 10 minutes, and semi-cured. An adhesive film with a copper foil having a
(Composition of thermosetting resin varnish)
・ Bisphenol A novolac epoxy resin ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Epoxy equivalent: 200)
・ Bisphenol A novolac resin ... 60 parts by weight
(Hydroxyl equivalent: 106)
・ 2-ethyl-4-methylimidazole ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.5 parts by weight
(Curing agent)
・ Methyl ethyl ketone ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Diluted solvent)
The
Step a4:
Only the second copper layer was etched away with the following alkaline etchant.
(Alkali etchant)
・ CuO ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 175g / l
・ NH Four OH ... 154g / l
・ NH Four Cl ... 236g / l
Liquid temperature 50 ℃
-Process a5:
Only the nickel-phosphorus alloy layer was removed by etching with an etching solution having the following composition.
(Etching solution composition)
・ Nitric acid ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 200g / l
・ Hydrogen peroxide (35%) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 10ml / l
・ Organic acid containing carboxyl group …… 100g / l
(DL malic acid)
・ Benzotriazole ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 5g / l
-Process b:
As shown in FIG.1 (c), the etching resist by Dorafilm Photec H-K425 (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., brand name) was formed on the first copper foil, and was exposed from the etching resist. The copper foil part was removed by etching into a circular shape having a diameter of 100 μm as an opening 4 of the copper foil for forming a via hole.
-Process c:
The etching resist was removed with a 2 wt% NaOH aqueous solution at 40 ° C. for 2 minutes.
-Process d:
As shown in FIG. 1D, the cured
-Process e:
The cured thermosetting resin layer on the via-hole wall surface was roughened using a 7% alkaline permanganate aqueous solution as a roughening agent at a liquid temperature of 70 ° C. for 5 minutes.
-Process f:
In order to electrically connect the circuit conductor of the inner layer plate and the copper foil, plating was performed using an electroless plating solution having the following composition at a liquid temperature of 70 ° C.
(Composition of electroless plating solution)
・ CuSO Four ・ 5H 2 O ... 10g / l
・ EDTA ・ 4Na ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 40g / l
・ 37% HCHO ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 3ml / l
・ NaOH ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Amount to adjust pH to 12.3
・ Process g:
An etching resist was formed on the copper foil by dry film Photec H-W440 (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and the copper foil portion exposed from the etching resist was removed by etching.
-Process h:
As shown in FIG. 1E, the etching resist was removed.
-Process i:
As shown in FIGS. 1 (f) to (i), the steps a3 to h were repeated. However, as shown in FIG. 1 (h), the circuit conductor of the inner layer plate is removed by laser light until it is exposed to form a via hole 10, and then a hole to be a through hole 11 is formed, as in step e. Roughening was performed.
Further, a solder resist 16 was formed, and electroless nickel plating having the following composition was performed on the bonding pad portion at a liquid temperature of 90 ° C. for 12 minutes. As a result, the plating thickness was 5 μm.
(Electroless nickel plating solution composition)
・ Nickel sulfate ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 30g / l
・ Sodium hypophosphite ... 10g / l
・ Sodium acetate ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 10g / l
・ PH: 5
Next, electroless gold plating of the following composition was performed at a liquid temperature of 90 ° C. for 7 minutes. As a result, the plating thickness was 0.5 μm.
(Electroless gold plating solution composition)
・ Golden potassium cyanide ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 2g / l
・ Ammonium chloride ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 75g / l
・ Sodium citrate ... 50g / l
・ Sodium hypophosphite ... 10g / l
[0026]
Example 2
The same procedure as in Example 1 was conducted except that 10 vol% aluminum borate whisker was mixed and stirred with respect to the thermosetting resin varnish.
Laser drilling conditions are carbon dioxide laser, energy density 20J / cm 2 The oscillation time was 1 μsec, the oscillation frequency was 150 Hz, and the number of pulses was 3.
[0027]
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that 45 vol% aluminum borate whisker was mixed and stirred with respect to the thermosetting resin varnish.
Laser drilling conditions are carbon dioxide laser, energy density 20J / cm 2 The oscillation time was 1 μsec, the oscillation frequency was 150 Hz, and the number of pulses was 5.
[0028]
Example 4
It was produced in the same manner as in Example 1 except that the following steps a1 and a2 were used instead of the steps a3 to a5 in Example 1.
Step a1:
A 0.6 mm thick glass cloth-epoxy resin impregnated double-sided copper-clad laminate MCL-E-679 (made by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name) is used for drilling, electroless copper plating, The
On the surface of the thin copper layer of the composite metal foil consisting of a thin copper layer having a thickness of 5 μm / carrier copper layer having a thickness of 70 μm, 30 vol% aluminum borate whisker is mixed with a thermosetting resin varnish having the following composition. The mixture was stirred, applied with a knife coater, and dried at 150 ° C. for 10 minutes to produce a semi-cured adhesive film with copper foil.
(Composition of thermosetting resin varnish)
・ Bisphenol A novolac epoxy resin ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Epoxy equivalent: 200)
・ Bisphenol A novolac resin ... 60 parts by weight
(Hydroxyl equivalent: 106)
・ 2-ethyl-4methylimidazole ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.5 parts by weight
(Curing agent)
・ Methyl ethyl ketone ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Diluted solvent)
The
-Step a2:
Only the carrier layer was removed by peeling off.
[0029]
Comparative Example 1
The following prepreg was used in place of the adhesive with copper foil of Example 1.
(Prepreg)
(Composition of thermosetting resin varnish)
・ Bisphenol A novolac epoxy resin ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Epoxy equivalent: 200)
・ Bisphenol A novolac resin ... 60 parts by weight
(Hydroxyl equivalent: 106)
・ 2-ethyl-4-methylimidazole ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.5 parts by weight
(Curing agent)
・ Methyl ethyl ketone ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Diluted solvent)
・ Glass cloth
[0030]
Comparative Example 2
Instead of the adhesive with copper foil of Example 1, the one coated with the following thermosetting resin varnish was used.
(Composition of thermosetting resin varnish)
・ Bisphenol A novolac epoxy resin ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Epoxy equivalent: 200)
・ Bisphenol A novolac resin ... 60 parts by weight
(Hydroxyl equivalent: 106)
・ 2-ethyl-4-methylimidazole ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.5 parts by weight
(Curing agent)
・ Methyl ethyl ketone ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Diluted solvent)
[0031]
Comparative Example 3
Instead of the adhesive with copper foil of Example 1, the following thermosetting resin varnish was applied directly on the
(Composition of thermosetting resin varnish)
・ Bisphenol A novolac epoxy resin ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Epoxy equivalent: 200)
・ Bisphenol A novolac resin ... 60 parts by weight
(Hydroxyl equivalent: 106)
・ 2-ethyl-4-methylimidazole ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 0.5 parts by weight
(Curing agent)
・ Methyl ethyl ketone ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ 100 parts by weight
(Diluted solvent)
[0032]
The following tests were performed on the substrates manufactured as described above. The results are shown in Table 1.
(test)
・ Wire bonding property:
As shown in FIG. 2, an
The tensile strength of the wire-bonded gold wire was measured using a pull tester PTR-01 (trade name, manufactured by Leska Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.
[0033]
[Table 1]
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a method for producing a multilayer printed wiring board that is excellent in thinning between layers, miniaturizing wiring, and reducing the diameter of IVH and BVH, excellent in strength, and excellent in wire bonding. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1I are cross-sectional views showing respective steps for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1.
3,8.
5,10. Via hole
11. Through
14 Gold wire 15. Die bond material
16. Solder resist 101. Through hole
Claims (6)
a.熱硬化性樹脂ワニスに平均直径が0.3〜3μmで、平均長さが平均直径の5倍以上、100μm以下の電気絶縁性セラミック系ウィスカを配合し、撹拌により前記電気絶縁性セラミック系ウィスカを前記熱硬化性樹脂ワニス中に均一に分散させた後、銅箔の粗化面に塗布し、加熱半硬化させ、熱硬化性樹脂層を形成し、予めめっきスルーホールと導体回路を形成した内層板の上に、前記熱硬化性樹脂層を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程。
b.前記銅箔上にエッチングレジストを形成し、そのエッチングレジストから露出した銅箔部分を、IVHを形成するための穴の形状にエッチング除去する工程。
c.エッチングレジストを除去する工程。
d.IVHを形成するための穴の形状にエッチング除去された銅箔の微細穴から露出した、前記硬化した熱硬化性樹脂層を、レーザ光を照射することにより、前記内層板の回路導体が露出するまで除去して、バイアホールとする工程。
e.バイアホール壁面の前記硬化した熱硬化性樹脂層を、粗化剤を用いて粗化する工程。
f.前記内層板の回路導体と前記銅箔とを電気的に接続するために、めっきを行う工程。
g.前記銅箔上にエッチングレジストを形成し、該エッチングレジストから露出した銅箔をエッチング除去する工程。
h.前記エッチングレジストを除去する工程。The manufacturing method of the multilayer printed wiring board for wire bonding characterized by performing the following processes in this order.
a. An electrically insulating ceramic whisker having an average diameter of 0.3 to 3 μm and an average length of 5 to 100 μm is blended with the thermosetting resin varnish, and the electrically insulating ceramic whisker is mixed by stirring. After being uniformly dispersed in the thermosetting resin varnish, it is applied to the roughened surface of the copper foil, heated and semi-cured to form a thermosetting resin layer, and an inner layer in which plated through holes and conductor circuits are previously formed A step of stacking and integrating the thermosetting resin layer on a plate and heating and pressing.
b. A step of forming an etching resist on the copper foil and etching away the copper foil portion exposed from the etching resist into the shape of a hole for forming IVH;
c. A step of removing the etching resist.
d. The circuit conductor of the inner layer plate is exposed by irradiating the cured thermosetting resin layer exposed from the fine hole of the copper foil etched away to the shape of the hole for forming the IVH with a laser beam. The process of removing up to a via hole.
e. A step of roughening the cured thermosetting resin layer on the via hole wall surface with a roughening agent.
f. A step of plating in order to electrically connect the circuit conductor of the inner layer plate and the copper foil.
g. Forming an etching resist on the copper foil and etching away the copper foil exposed from the etching resist;
h. Removing the etching resist.
a1.熱硬化性樹脂ワニスに平均直径が0.3〜3μmで、平均長さが平均直径の5倍以上、100μm以下の電気絶縁性セラミック系ウィスカを配合し、撹拌により前記電気絶縁性セラミック系ウィスカを前記熱硬化性樹脂ワニス中に均一に分散させた後、樹脂との接着に適した粗さを有すると共に回路となる銅層と、全体としての金属層として取り扱いに十分な強度を有するキャリア層からなり、この2層が容易に剥離可能な複合金属箔であって、その銅層の粗化面に塗布し、加熱半硬化させ、熱硬化性樹脂層を形成し、予めめっきスルーホールと導体回路を形成した内層板の上に、前記熱硬化性樹脂層を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程。
a2.キャリア層のみを除去する工程。The method for producing a multilayer printed wiring board for wire bonding according to claim 1, comprising the following steps instead of step a.
a1. An electrically insulating ceramic whisker having an average diameter of 0.3 to 3 μm and an average length of 5 to 100 μm is blended with the thermosetting resin varnish, and the electrically insulating ceramic whisker is mixed by stirring. After being uniformly dispersed in the thermosetting resin varnish, a copper layer having a roughness suitable for adhesion to the resin and serving as a circuit, and a carrier layer having sufficient strength for handling as a metal layer as a whole The two layers are composite metal foils that can be easily peeled off, applied to the roughened surface of the copper layer, heated and semi-cured to form a thermosetting resin layer, and previously plated through holes and conductor circuits A step of superimposing the thermosetting resin layer on the inner layer plate on which is formed, and laminating and integrating by heating and pressing.
a2. A process of removing only the carrier layer.
a3.熱硬化性樹脂ワニスに平均直径が0.3〜3μmで、平均長さが平均直径の5倍以上、100μm以下の電気絶縁性セラミック系ウィスカを配合し、撹拌により前記電気絶縁性セラミック系ウィスカを前記熱硬化性樹脂中ワニスに均一に分散させた後、樹脂との接着に適した粗さを有すると共に回路となる1〜9μmの厚さの第1の銅層と、全体としての金属層として取り扱いに十分な強度を有する厚さ10〜150μmの第2の銅層と、その2層の中間に設けられた厚さが0.04〜1.5μmのニッケル−リン合金層からなる複合金属箔の第1の銅層の粗化面に塗布し、加熱半硬化させ、熱硬化性樹脂層を形成し、予めめっきスルーホールと導体回路を形成した内層板の上に、前記熱硬化性樹脂層を重ね、加熱加圧して積層一体化する工程。
a4.第2の銅層のみを除去する工程。
a5.ニッケル−リン合金層のみを除去する工程。The method for producing a multilayer printed wiring board for wire bonding according to claim 1, comprising the following steps instead of step a.
a3. An electrically insulating ceramic whisker having an average diameter of 0.3 to 3 μm and an average length of 5 to 100 μm is blended with the thermosetting resin varnish, and the electrically insulating ceramic whisker is mixed by stirring. After uniformly dispersing in the varnish in the thermosetting resin, the first copper layer having a thickness of 1 to 9 μm having a roughness suitable for adhesion to the resin and serving as a circuit, and the metal layer as a whole A composite metal foil comprising a second copper layer having a thickness of 10 to 150 μm having sufficient strength for handling and a nickel-phosphorus alloy layer having a thickness of 0.04 to 1.5 μm provided between the two layers The thermosetting resin layer is applied to the roughened surface of the first copper layer, semi-cured by heating, a thermosetting resin layer is formed, and the plated through hole and the conductor circuit are previously formed on the inner layer plate. The process of laminating and laminating and integrating by heating and pressing.
a4. Removing only the second copper layer;
a5. Removing only the nickel-phosphorus alloy layer;
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