JP3899544B2

JP3899544B2 - 多層配線板の製造方法

Info

Publication number: JP3899544B2
Application number: JP4878496A
Authority: JP
Inventors: 昭士中祖; 健斑目; 浩清水; 信之小川; 和仁小林; 徳雄岡野; 直之浦崎
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd; Showa Denko Materials Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: JPH09246728A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線板の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、多層配線板の層間の電気的接続を導電性ペーストで行い、内層配線板、層間接続用導電性ペースト、絶縁性接着剤層および金属箔を加圧加熱積層工程で同時に一体化する多層配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
導電性ペーストで層間接続を行う多層配線板の製造方法として接着性を有する基材に貫通穴をあけ、その貫通穴に導電性ペーストを充填し、その両面に回路導体を重ねて加圧加熱一体化して層間の導通化と多層化積層を同時に行う方法が特開平６-２１６１９号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６-２１６１９号公報の方法は半硬化状態の接着性樹脂を有する基材に層間接続のための貫通穴をあけ、その貫通穴に導電性ペーストを充填した後、回路導体と重ね合わせて加圧加熱して一体化するものである。この製法では基材が回路導体で拘束されていないために半硬化状態の樹脂が加圧加熱工程で流動や硬化収縮することにより、層間接続のために設けた導電性ペーストを充填した貫通穴の位置がずれる心配がある。多層板では導通穴と内層回路の位置が一致していることが基本的に重要であり、特開平６-２１６１９号公報ではこの位置ずれを避けるために加圧加熱工程で変形しにくい芳香族ポリアミド繊維布を基材として使用している。芳香族ポリアミド繊維は堅くて変形しにくいという長所がある反面、高価であり、多層板の製造工程で不可欠の位置合わせ用穴あけや外形加工で従来のドリルマシンやパンチングマシン、ルータマシン等の使用が困難であったり、加工速度が著しく低いという問題がある。本発明は、加工性が容易であり配線の高密度化と薄板化が可能な多層配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、導電性ペーストで層間接続を行う多層配線板の製造方法において、以下の工程を含み以下の工程順に行うことを特徴とする多層配線板の製造方法である。（ａ）金属箔の片面に絶縁性接着剤層、更にその絶縁性接着剤層の表面に引き剥がし可能な有機フィルムを積層してなる多層配線板用材料の有機フィルム面の側にレーザを照射して、層間の電気的接続を行う場所に、金属箔に到達する非貫通穴をあける工程、（ｂ）この非貫通穴に導電性ペーストを充填し、この導電性ペーストを半硬化状態にする工程、（ｃ）有機フィルムを引き剥がす工程、（ｄ）内層回路を形成した配線基板の表面に（ｃ）の工程で得た材料を金属箔が外側になるように位置合わせして重ね、加圧加熱して一体化させて半硬化状態の導電性ペーストと絶縁性接着剤層を接着し層間の電気的接続を行う工程、（ｅ）エッチング法で外側の金属箔に導体パターンを形成する工程、（ｆ）更に多層化する場合に（ａ）から（ｅ）までの工程を含みその工程順に繰り返して多層配線板を製造する工程。
【０００５】
また、本発明は、導電性ペーストを非貫通穴に充填し、乾燥させて導電性ペーストを半硬化状態にした後、有機フィルムを引き剥がした後の導電性ペーストの非貫通穴への充填高さが絶縁性接着剤層面の表面から０〜０．０２５ｍｍである多層配線板の製造方法である。そして、本発明は、導電性ペーストの固形分／溶剤分比率と引き剥がし可能な有機フィルムの厚さを選ぶことにより、導電性ペーストを非貫通穴に充填し、乾燥させて導電性ペーストを半硬化状態にした後、有機フィルムを引き剥がした後の導電性ペーストの非貫通穴への充填高さが絶縁性接着剤層の表面から０〜０．０２５ｍｍにする多層配線板の製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明で使用する金属箔は銅、ニッケル、アルミニウム等の箔である。この金属箔が薄い場合には金属箔の剛性が低くなり、加圧加熱積層時に非貫通穴の位置ずれが起こり易くなるため、ある程度の厚さが必要である。また、絶縁性接着剤層を金属箔に塗布することによって金属箔と絶縁性接着剤層を製造する場合、あるいは別途製造した絶縁性接着剤層と金属箔を貼り付ける場合においても、金属箔の取り扱い性が容易であることが必要であり、これらの点から金属箔が単独層の場合にその厚さは少なくとも１２μｍ必要である。厚さの上限に制限はないが、実用性の点から２００μｍである。また配線のライン／スペースが５０μｍ／５０μｍ未満の極めて微細な配線を形成する場合には、金属箔の厚さが３〜９μｍの極薄銅箔とその極薄銅箔の強化層からなる複合箔を使用する。この強化層は加圧加熱積層後に、引き剥がしによって剥離するか、もしくはエッチングによって除去する。引き剥がし可能な複合箔の例としては、７０μｍ厚さの銅箔と９μｍの極薄銅箔からなるピーラブル銅箔（古河サーキットホイル株式会社、商品名）がある。エッチングによって強化層が除去できるものとしてアルミニウム箔に５μｍの極薄銅箔を複合化した複合箔（三井金属工業株式会社製）があり、アルミニウム箔をエッチングで除去する等がある。
【０００７】
絶縁性接着剤層としては、通常のプリント配線板に用いられている接着剤を用いることができ、フィルム形態、ワニス形態のいずれでも使用できる。絶縁性接着剤層は、後に加熱加圧される際に流動性が大きいと非貫通穴の位置ずれを生じるので流動性が大きくないエポキシやポリイミド類等を成分として含む、例えば、分子量１０万以上の高分子量エポキシ重合体を主成分としたエポキシ系接着剤を銅箔に塗工したＭＣＦ-３０００（日立化成工業株式会社製、商品名）や変成ゴムを添加したエポキシ系接着剤を銅箔に塗工したＧＦ-３５００（日立化成工業株式会社製、商品名）を好ましく好適に用いることができる。また、ポリイミド系接着フィルムとしてはＡＳ-２５００（日立化成工業株式会社製、商品名）があり使用できる。さらに、直径が０.１μｍ〜６μｍで長さが約５μｍ〜１ｍｍの繊維状物質をエポキシ系樹脂中に分散させたエポキシ系接着剤を銅箔に塗工したＭＣＦ-６０００（日立化成工業株式会社製、商品名）がある。一般にポリイミド系接着剤はエポキシ系接着剤に比べてレーザ加工性に劣り、特に非貫通穴をレーザ穴あけした場合にポリイミド系接着剤は、内層銅表面に樹脂が残りやすいため、電気的接続の障害になることがある。この点から絶縁性接着剤層としてはポリイミド系接着剤よりもエポキシ系接着剤が好ましい。
【０００８】
これらの絶縁性接着剤層は、図１（ａ）に示すように引き剥がし可能な有機フィルムや、あるいは図２（ａ）に示すように金属箔に絶縁性接着剤層を溶剤に溶解したワニスを塗布した後、溶剤を乾燥除去することによって得られる。絶縁性接着剤層の厚さは内層回路の厚さと関係しており、内層回路充填性の点から、少なくとも内層回路の厚さ以上であることが必要である。内層回路の厚さが１２μｍの場合には５０μｍ程度の厚さのものにする。内層回路の厚さが５μｍ程度の厚さであれば、３０μｍ程度の厚さでも内層回路を充填することができる。一般にはこの絶縁性接着剤層の厚さは１０〜５００μｍの範囲である。金属箔の片面に絶縁性接着剤層、更にその絶縁性接着剤層の表面に引き剥がし可能な有機フイルムを積層してなる多層配線板用材料を得るには、図１（ｂ）に示すように、引き剥がし可能なフイルムに塗布した絶縁性接着剤層に銅箔等の金属箔を貼り付けることによって得られる。また、図２（ｂ）のように、金属箔に塗布した絶縁性接着剤層に引き剥がし可能な有機フイルムを貼り付けることによっても得られる。あるいは図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、金属箔に塗布した絶縁性接着剤層と引き剥がし可能な有機フイルムに塗布した絶縁性接着剤層を貼り合わせることによっても得られる。
【０００９】
引き剥がし可能な有機フイルムは、非貫通穴をあけるために用いるレーザで容易に加工できることが必要である。この点から有機フイルムが好適である。絶縁性接着剤層を塗布する有機フイルムとしては、塗布後に溶剤を加熱乾燥除去するために、この加熱温度での耐熱性や耐溶剤性が必要である。このような有機フイルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリフッ化エチレン等が使用できる。金属箔上に絶縁性接着剤層形成後に貼り付ける有機フイルムとしては、耐熱性は要求されないので、上記の有機フイルムは勿論使用可能であるが、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の耐熱性の低い有機フイルムの使用が可能である。これらのフイルムの厚さは、しわ等がなく貼付ることより５μｍ以上が好ましく、レーザ加工速度の点からは薄いことが望ましい。取り扱い性の点からはある程度の厚さが必要である。このような点から望ましい厚さは１０μｍ〜７０μｍであるとより好ましい。この有機フイルムは非貫通穴に導電性ペーストを印刷充填した後に引き剥がされる。導電性ペーストの非貫通穴への充填は印刷法が好ましい。この印刷時に非貫通穴の周辺部分にも導電性ペーストが塗布されるため、この不都合な導電性ペーストを除去する必要があるが、本発明では塗布された導電性ペーストをこの有機フイルムの引き剥がしによって除去することが可能となる。
【００１０】
非貫通穴の穴あけには、レーザを使用する。レーザとしては、エキシマレーザ、炭酸ガスレーザ等があるが、加工速度や加工費等の点から炭酸ガスレーザが好適である。
非貫通穴に充填する導電性ペーストとしては、金属粒子、導電性有機物、カーボン等の導電性粒子を混入した熱硬化性の導電性ペーストあるいは紫外線硬化性と熱硬化性を併用した導電性ペースト、同じく金属粒子、導電性有機物、カーボン等の導電性粒子を混入した熱可塑性の導電性ペーストが使用できる。これらの導電性ペーストは印刷等によって非貫通穴に充填され、印刷後に引き剥がし可能なフイルムを除去する。その結果、フイルムの厚さに関係した量ほど厚く導電性ペーストが印刷される。導電性ペーストの充填量は絶縁性接着剤層とほぼ同じ高さが望ましい。加熱により導電性ペースト中の溶剤を除去すると共に半硬化状態にすると、溶剤が抜けた分導電性ペーストは収縮してしまう。この収縮量は溶剤濃度に左右される。したがって、望ましい充填量は、フイルムの厚さと導電ペーストの固形分／溶剤分の組み合わせを最適化することにより得られる。非貫通穴に充填させた導電性ペーストは、絶縁性接着剤層面とほぼ同じ高さとなるように、低いときは、固形分濃度が高いものを選んだり、多数回塗工したり、有機フィルムの厚みを厚いものにする。逆に高いときは、溶剤を加えて固形分濃度を低くするか有機フィルムの厚みを薄くする。そして、導電性ペーストを半硬化状態にして、有機フィルムを引き剥がしたとき、絶縁性接着剤層面と導電性ペーストを非貫通穴へ充填したときの面がほぼ同じ高さになるようにする。ほぼ同じ高さとは、この後の加熱加圧して一体化する工程で導電性ペーストが流動し隣接の回路との導通が得られないような高さであり、約０．０２５ｍｍ以内とするのが好ましい。
【００１１】
本発明で使用する内層板としては、紙基材やガラス基材を含むエポキシ系、フェノール系、ポリイミド系の両面金属張積層板が使用される。また、これらの基材と樹脂からなる片面金属張積層板が使用される。これらの基板を使用してエッチング法やめっきとエッチングの両方を用いて導体パターンを形成する。また、紙基材やガラス基材を含むエポキシ系、フェノール系、ポリイミド系基板にアディティブ法で導体パターンを形成したものも使用できる。また、金属基板やセラミック基板等の表面に導体パターンを形成したものも使用できる。これらの内層板と非貫通穴に導電性ペーストを充填した絶縁性接着剤層とが接するように、位置合わせを行い、加圧加熱して一体化させる。この工程で、半硬化状態の導電性ペーストと絶縁性接着剤層が接着して層間の電気的接続が行われると同時に多層化される。加熱温度は使用する樹脂に依存するが、一般には１６０℃〜２８０℃の範囲である。圧力は一般に５ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲である。この後、表面の銅箔等の金属箔をエッチング法によって配線形成する。更にこの表面に多層化する場合には、同様の工程を経て製造した導電性ペースト充填絶縁性接着剤層を重ね合わせて多層化し、表面の金属箔をエッチング法によって配線形成する。
【００１２】
本方法は、上記したように、多層化積層工程と層間接続工程を同時化しているので、従来複雑な工程を経て製造していた多層板の製造工程が大幅に簡略化できる。また、レーザによって非貫通穴をあけるために直径が０.１ｍｍレベルの微小径が加工できること、更に均一な厚さの銅箔等の金属箔のみをエッチング法で配線形成するので板内でのエッチング量が一定になり高密度の多層板の製造が可能である。
【００１３】
【実施例】
（実施例）
図４の（ａ）に示すように、金属箔として厚さ１８μｍの銅箔の片面に、絶縁性接着剤層として厚さ５５μｍのエポキシ系接着層を設けたＭＣＦ-３０００Ｅ（日立化成工業株式会社製、商品名）を用い、絶縁性接着剤層の表面に引き剥がし可能な有機フィルムとして厚さ１５μｍのポリエチレンテレフタレートフイルムをロールラミネータで貼り合わせた多層配線板用材料を準備した。次に図４（ｂ）に示すように、層間の電気的接続を行なう場所に炭酸ガスレーザを照射して銅箔面まで届く直径０.１２ｍｍの非貫通穴をあけた。次に図４（ｃ）に示すように、銅ペーストＮＦ-２０００（タツタ電線株式会社製、商品名）をポリエチレンテレフタレートフイルム面上から印刷して非貫通穴に銅ペーストを充填し、１５０℃で１０分間乾燥し半硬化状態にした後、ポリエチレンテレフタレートフイルムを引き剥がした。このとき、絶縁性接着層面と非貫通穴に充填した半硬化性の銅ペーストの高さは、ほぼ同じ高さであり、２〜５μｍ銅ペーストが高くなっただけであった。次に銅箔の厚さが１８μｍで全体の厚さが０.２ｍｍのガラスエポキシ片面銅張積層板をエッチング法で配線パターンを形成し、次に、その配線表面に非貫通穴に銅ペーストを充填した多層配線板用材料を重ね合わせて、圧力３ＭＰａ、温度１７０℃で６０分間、加圧加熱して多層板を作製し、表面の銅箔をエッチング法により配線形成した。更に図（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に示すように、同様の工程を繰り返して第３層、第４層、第５層の多層配線板を製造した。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によって、簡略な工程で配線の高密度化と薄板化が可能な多層配線板の製造が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線板用材料の製造例を示す断面図で、（ａ）は、引き剥がし可能な有機フィルムの片面に絶縁性接着剤層を設けた断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に金属箔を積層した多層配線板用材料の断面図である。
【図２】本発明の多層配線板用材料の製造例を示す断面図で、（ａ）は、金属箔の片面に絶縁性接着剤層を設けた断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に引き剥がし可能な有機フィルムを積層した多層配線板用材料の断面図である。
【図３】本発明の多層配線板用材料の製造例を示す断面図であり、（ａ）は金属箔に絶縁性接着剤層を設けた断面図であり、（ｂ）は引き剥がし可能な有機フィルムに絶縁性接着剤層を設けた断面図であり、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）の絶縁性接着剤層同士を積層した多層配線板用材料の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｈ）は、本発明の多層配線板の製造工程を示す断面図である。

Claims

導電性ペーストで層間接続を行う多層配線板の製造方法において、以下の工程を含み以下の工程順に行うことを特徴とする多層配線板の製造方法。
（ａ）金属箔の片面に絶縁性接着剤層、更にその絶縁性接着剤層の表面に引き剥がし可能な有機フィルムを積層してなる多層配線板用材料の有機フィルム面の側にレーザを照射して、層間の電気的接続を行う場所に、金属箔に到達する非貫通穴をあける工程、（ｂ）この非貫通穴に導電性ペーストを充填し、この導電性ペーストを半硬化状態にする工程、（ｃ）有機フィルムを引き剥がす工程、（ｄ）内層回路を形成した配線基板の表面に（ｃ）の工程で得た材料を金属箔が外側になるように位置合わせして重ね、加圧加熱して一体化させて半硬化状態の導電性ペーストと絶縁性接着剤層を接着し層間の電気的接続を行う工程、（ｅ）エッチング法で外側の金属箔に導体パターンを形成する工程、（ｆ）更に多層化する場合に（ａ）から（ｅ）までの工程を含みその工程順に繰り返して多層配線板を製造する工程。
導電性ペーストを非貫通穴に充填し、乾燥させて導電性ペーストを半硬化状態にした後、有機フィルムを引き剥がした後の導電性ペーストの非貫通穴への充填高さが絶縁性接着剤層面の表面から０〜０．０２５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の多層配線板の製造方法。
導電性ペーストの固形分／溶剤分比率と引き剥がし可能な有機フィルムの厚さを選ぶことにより、導電性ペーストを非貫通穴に充填し、乾燥させて導電性ペーストを半硬化状態にした後、有機フィルムを引き剥がした後の導電性ペーストの非貫通穴への充填高さが絶縁性接着剤層の表面から０〜０．０２５ｍｍにすることを特徴とする請求項１に記載の多層配線板の製造方法。