JP3941271B2 - プリント配線板の製造方法およびプリント配線板 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板の製造での絶縁膜形成プロセスにおいて、絶縁膜に形成されたビアサイズを微細化するとともに、導体層との密着性を確保するための表面粗化を容易に実現し、絶縁膜の特性向上を実現するための絶縁膜材料、形成プロセス、および、それを用いた絶縁膜形成方法、さらには、この絶縁膜を用いたプリント配線板の製造方法、ならびに、この製造方法によって製造されたプリント配線板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の軽薄短小化に伴い、プリント配線板には、高密度化と電気特性の向上が求められてきており、製造プロセスに要求される配線および分離幅は非常に微細化され、これに伴い形成される導体層と絶縁層との密着性の確保が重要な課題となっている。
一般的に、このような微細パターン形成に対応する絶縁膜の形成では、絶縁膜を形成した後、レーザ照射などによりホール(ビア)パターン形成を行う、あるいは、フォトリソグラフィ技術によりホールパターンを形成し、その後に、ウェットエッチングによる絶縁膜表面の粗面化処理を行う。さらに、メッキなどにより、絶縁層上に導体層を形成、さらにパターニング処理を行うことにより導体回路を形成する。粗面化処理は、形成した導体層と絶縁層の密着性を向上させる手法として非常に重要な工程である。
【0003】
上記からわかるように、絶縁層の形成においては、絶縁膜表面の粗面化技術、ビアパターン形成技術が非常に重要になる。
粗面化技術としては、絶縁層中に予めウェットエッチング溶液に溶解しやすい成分を粒子状に混合しておき、絶縁層を形成した後に、ウェットエッチング処理を行い、絶縁層中の粒子成分を溶解除去することにより、表面粗化を実現している。
【0004】
例えば、特開平8−64961号公報は、エポキシ樹脂あるいは感光性樹脂の中に、酸化剤で溶解除去可能な金属粒子、無機粒子、あるいはアルカリに可溶な樹脂粒子などを混合し、膜形成後にこれらの成分をエッチングし、表面を粗面化する方法が提案されている。さらに、特公平5-33840号公報では、エポキシ樹脂成分の中に、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体から成るゴム粒子を混合したもので絶縁層を形成し、重クロム酸カリウム、硫酸、などの混合物からなる酸化剤により化学的にエッチングすることにより、絶縁層表面を粗面化する方法が提案されている。
【0005】
しかし、混合する成分が、金属あるいは無機粒子の場合には、絶縁特性を低下させる可能性が高く、また、ゴム粒子などの成分を混合する場合には、表面粗化を実現するためにゴム粒子などの樹脂粒子のうちの表面部分は除去されるが、大部分の粒子は絶縁層中に残存するため絶縁層の特性低下を生じるだけでなく、熱膨張などが関与する熱機械特性を低下させる問題がある。そのため、これらの手法を用いて製造したプリント配線板は、電気特性、熱機械特性が劣化する問題が残る。
【0006】
さらに、多層基板製造では、上下の導体回路パターンの導通を確保するために、ホール(ビア)を形成する必要がある。ビアパターン形成には、ドリリングあるいはレーザを用いた穴あけ、さらには、フォトリソグラフィが用いられているが、ドリリングあるいはレーザ穴あけでは、100μmサイズのビア形成が限界であり、また、感光性の絶縁材料を用いたフォトリソグラフィ技術では層間絶縁膜の膜厚が厚い場合、露光光が絶縁層下部まで届かないため厚膜化できないという問題がある。
【0007】
【本発明の解決しようとする課題】
以上説明したように、従来の層間絶縁層中に表面粗化のための粒子状物質を混合する方法では、電気特性、熱機械特性の向上には限界がある。また、微細ビア形成においては、露光光強度の吸収劣化により、解像できる層間絶縁層の膜厚には限界があった。また、レーザー、ドリリングでは、形成可能な穴径に限界があった。
【0008】
本発明は、特性に優れる絶縁層であり、かつ導体層との密着性を確保するための表面粗化に適した絶縁層から構成される多層構造にすることにより、絶縁層の電気特性、熱機械特性を向上させるだけでなく、従来技術の加工限界を超える微細なビア形成を実現するプリント配線板の製造方法およびプリント配線板を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、基材上に第1の絶縁層を形成し、この第1の絶縁層をパターニングする工程と、このパターニングした第1の絶縁層上に、この第1の絶縁層と架橋層を形成し得ることができ、かつ化学的に溶解できる粒子が混合された第2の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層と接する前記第2の絶縁層に架橋層を形成する工程と、この架橋層を残して前記第2の絶縁層を溶解する工程と、前記架橋層の粒子を化学的に溶解して架橋層表面を粗面化する工程と、この粗面化した架橋層上に導体層を形成する工程を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【0010】
請求項2に係る発明は、請求項1記載のプリント配線板の製造方法において、第1の絶縁層が、酸を発生しうる、あるいは酸を含む絶縁膜で構成され、かつ、第2の絶縁層が、酸の存在により架橋反応を起こす成分を含み、前記第1の絶縁層からの酸の供給により架橋層を形成するものである。
【0011】
請求項3に係る発明は、基材上に第1の絶縁層を形成し、この第1の絶縁層をパターニングする工程と、このパターニングした第1の絶縁層上に、この第1の絶縁層と不溶層を形成し得ることができ、かつ化学的に溶解できる粒子が混合された第2の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とを相溶させ、前記第1の絶縁層と接する前記第2の絶縁層に不溶層を形成する工程と、この不溶層を残して前記第2の絶縁層を溶解する工程と、前記不溶層の粒子を化学的に溶解して不溶層表面を粗面化する工程と、この粗面化した不溶層上に導体層を形成する工程を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項1あるいは請求項3に記載のプリント配線板の製造方法において、第2の絶縁層中の粒子が、酸溶液、アルカリ溶液、あるいは、有機溶媒に可溶であるものである。
【0013】
請求項5に係る発明は、請求項1あるいは請求項3に記載のプリント配線板の製造方法において、第1の絶縁層と第2の絶縁層が複数層形成されるものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るプリント配線板の絶縁層形成方法を説明するためのプロセスフロー図である。図1を参照しながら、この実施の形態におけるプリント配線板の製造方法を説明する。
【0016】
先ず、図1のステップ1に示すように、プリント配線板基材(コア基板)3に、適当な加熱処理により内部に酸を発生する機構をもつ第1の絶縁材料を塗布し、第1の絶縁層1を形成する(例えば、厚さ10〜70μm程度)。
この第1の絶縁層1は、コア基板3上にスピンコート、カーテンコート、ディップ浸積などにより第1の絶縁材料を塗布し、次に、プリべーク(70〜150℃で1分〜60分程度の熱処理)を施して、塗布した第1の絶縁材料中の溶剤を蒸発させて形成する。
【0017】
次に、第1の絶縁層1に、ビアホールパターンを形成する。このビアホールパターン形成方法としては、ドリリングによる方法、あるいは、炭酸ガス(CO2)やエキシマレーザにより、ビア形成(穴あけ)を行う手法が適用可能である。さらに、このビアホールパターン形成(穴あけ)は、第1の絶縁層1に感光性材料を用いる場合には、フォトリソグラフィにより形成することも可能であり、図1ステップ2に示すようなビアパターンを含む絶縁層パターン1aを形成する。
【0018】
ここで用いる第1の絶縁層1の形成に用いる材料は、適当な加熱処理により内部に酸性成分が発生する機構を用いた絶縁材料であればよく、液状レジスト、フィルム状レジストのどちらでも良く、また、ポジ型、ネガ型レジストのどちらでもよい。
例えば、第1の絶縁材料としては、エポキシ樹脂あるいは、エポキシ変性されたアクリレート樹脂を主成分とする材料、あるいはエポキシ樹脂のカチオン重合を利用する材料、あるいは、フェノール樹脂とメラミン樹脂で構成される材料、あるいは、これらの混合物で構成される材料などが挙げられる。さらには、カルボキシ変性されたエポキシアクリレートとエポキシ樹脂の混合物で構成される材料、あるいは珪皮酸エステルとエポキシ樹脂から構成される材料などが挙げられる。
【0019】
フォトリソグラフィによりパターン形成可能なエポキシ樹脂のカチオン重合を利用する材料の例としては、シプレイ・ファーイースト社製のXP9500などが挙げられる。
なお、ここで用いられる第1絶縁膜形成用の材料は、上述したものに限定されるものではなく、酸性成分を発生する機構を持つ絶縁材料であれば特に限定されるものではなく、その他のものでもよい。
【0020】
次に、図1ステップ3に示すように、酸の存在により架橋する架橋性の材料を主成分とし、図1の第1の絶縁層1を溶解しない第2の絶縁材料を塗布して第2の絶縁層2を形成する。
塗布方法は、第1の絶縁層1上に均一に塗布可能であれば、特に限定されるものではなく、スプレーによる塗布、回転塗布、カーテンコート、あるいはディッピングにより塗布することも可能である。また、フィルム状レジストをラミネートしても良い。第2の絶縁材料の塗布後、必要に応じてこれをプリベークし(例えば、85℃、5分程度)、第2の絶縁層2を形成する。
【0021】
次に、図1ステップ4に示すように、コア基板3に形成された絶縁層パターン1aと、この上に形成された第2の絶縁層2とを加熱処理する。加熱温度は、例えば85℃〜160℃程度であり、第1の絶縁層1が変形しない温度範囲とする。加熱処理により、絶縁層パターン1aから酸の拡散を促進させ、第2の絶縁層2中へ供給し、絶縁層パターン1aの上面に接する第2のレジスト2との界面において、架橋反応を発生させる。この場合の加熱処理温度/時間は、例えば85℃〜160℃/1〜60分であり、用いる絶縁層材料の種類、必要とする反応層の厚みにより、最適な条件に設定すれば良い。
この加熱処理により、架橋反応を起こした架橋層4が、絶縁層パターン1aを被覆するように第2の絶縁層2の中に形成される。
【0022】
次に、図1ステップ5に示すように、水、あるいは、水溶性の有機溶剤の水溶液、あるいはTMAH等のアルカリ水溶液の現像液、あるいは有機溶剤など第2の絶縁層2の未架橋部分を溶解できる溶媒を用いて、架橋していない第2の絶縁層2を洗浄除去する。さらに、酸溶液処理により、架橋層4中の粒子成分(酸溶液溶解成分)を溶解除去し、絶縁層2の架橋層4の表面部分を粗面化する。以上の処理により、ビア内径を縮小するとともに、第1の絶縁層1上に表面が粗面化された絶縁層5を形成することが可能となる。
【0023】
次に、図1ステップ6に示すように、メッキなどにより粗面化された絶縁層5上に導体層を形成し、さらに、ステップ1から6を繰り返すことにより、多層配線を持つプリント配線板を製造することが可能となる。
以上、図1を参照して説明した絶縁層の形成方法では、絶縁層パターン1a上に第2の絶縁層2を形成に、適当な加熱処理により絶縁層パターン1a中の酸を、第2のレジスト2へ拡散させる方法について説明した。
【0024】
ここで、第2の絶縁層2に用いられる第2の絶縁材料について説明する。
第2の絶縁材料としては、架橋性の水溶性樹脂の単独、あるいはそれらの2種類以上の混合物を用いることができる。また、水溶性架橋剤の単独、あるいはそれらの2種類以上の混合物が用いられる。さらに、これら水溶性樹脂と水溶性架橋剤との混合物が用いられる。
第2の絶縁材料として混合物を用いる場合には、それらの材料組成は、適用する第1の絶縁層材料、あるいは設定した反応条件などにより、最適な組成を設定すれば良く、特に限定されるものではない。
【0025】
第2の絶縁材料の具体例としては、図3に示すような、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン樹脂、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、などが特に有効に適用可能であり、また、酸性成分存在下で架橋反応を生じる、あるいは、水溶性の架橋剤と混合が可能であれば、特に限定されない。水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂なども適用可能である。また、これらを単独で用いても、混合物として用いても有効である。
【0026】
次に、第2の絶縁材料に用いることができる水溶性架橋剤としては、具体的には、図4に示すような尿素誘導体、アルコキシエチレン尿素、N−アルコキシエチレン尿素、エチレン尿素、エチレン尿素カルボン酸などの尿素系架橋剤、メラミン、アルコキシメチレンメラミン、などのメラミン系架橋剤、ベンゾグアナミン、グリコールウリル等のアミノ系架橋剤などが適用可能である。しかし、アミノ系架橋剤に特に限定されるものではなく、酸によって架橋を生じる水溶性架橋剤であれば特に限定されるものではない。
【0027】
さらに第2の絶縁材料に用いられる具体的な水溶性レジスト材料としては、上述したような水溶性樹脂の単独あるいは混合物に、同じく上述したような水溶性架橋剤の単独又は混合物を、相互に混合して用いることも有効である。
例えば、具体的には、水溶性樹脂組成物としてはポリビニルアセタール樹脂を用い、水溶性架橋剤としてはメトキシメチロールメラミン、あるいはエチレン尿素などを混合して用いることなどが挙げられる。この場合、水溶性が高いため、混合溶液の保存安定性が優れている。
なお、第2の絶縁材料は、水溶性あるいは、第1の絶縁層を溶解しない水溶性有機溶媒に可溶であり、かつ、酸成分の存在下で、架橋反応を生じる材料であれば特に限定されるものではない。
【0028】
さらに必要に応じて、第2の絶縁材料として、酸化剤で溶解除去可能な金属粒子、無機粒子、あるいはアルカリに可溶な樹脂粒子などを混合する、あるいは、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体から成るゴム粒子を混合し、第2の絶縁層を形成し、第1の絶縁層と接するこの第2の絶縁層中に第1の絶縁層との反応層を形成した後に、重クロム酸カリウム、硫酸、などの混合物からなる酸化剤により化学的にエッチングして、絶縁層表面を粗面化することも可能である。
【0029】
本実施の形態においては、第1の絶縁層1と第2の絶縁層2との架橋反応を制御し、絶縁層パターン1a上に形成される架橋層4の厚みを制御することが重要である。架橋反応の制御は、適用する第1の絶縁材料と第2の絶縁材料との反応性絶縁層パターン1aの形状、必要とする架橋反応層4の厚み、などに応じて、最適化することが望ましい。
【0030】
第1の絶縁層1と第2の絶縁層2との架橋反応の制御は、プロセス条件の調整による手法と、第2の絶縁材料の組成を調整する手法がある。
架橋反応のプロセス的な制御手法としては、(1)加熱処理温度、処理時間を調整する、などの手法が有効である。特に、加熱して架橋する時間を調整することにより、架橋層4の厚みを制御することが可能であり、非常に反応制御性の高い手法といえる。
また、第2の絶縁層2に用いる第2の絶縁材料の組成面からは、(2)適当な2種類以上の水溶性樹脂を混合し、その混合比を調整することにより、第1の絶縁層1との反応量を制御する、(3)水溶性樹脂に、適当な水溶性架橋剤を混合し、その混合比を調整することにより、第1の絶縁層1との反応量を制御する、などの手法が有効である。
【0031】
しかしながら、これらの架橋反応の制御は、一元的に決定されるものではなく、(1)第2の絶縁材料と第1の絶縁材料との反応性、(2)絶縁層パターン1aの形状、膜厚、(3)必要とする架橋層の膜厚、(4)使用可能な露光条件、あるいはMB条件、(5)塗布条件、などの様々な条件を勘案して決定する必要がある。特に、第1の絶縁層と第2の絶縁層との反応性は、第1の絶縁材料の組成により、影響を受けることが分かっており、そのため、実際に本発明を適用する場合には、上述した要因を勘案し、第2の絶縁材料の組成を最適化することが望ましい。
従って、第2の絶縁材料として用いられる水溶性材料の種類とその組成比は、特に限定されるものではなく、用いる材料の種類、熱処理条件などに応じて、最適化して用いる。
【0032】
実施の形態2.
次に、酸の拡散により架橋させる手法に代わって、第1の絶縁層と第2の絶縁層がその界面で相互溶解することにより現像液に不溶化し、第1の絶縁層1上に新たな樹脂層を形成する方法について説明する。
図2は、この場合の絶縁層パターンの形成方法を説明するためのプロセスフロー図である。
【0033】
図2のステップ1、2は、実施の形態1と同様である。さらに、ステップ3に示すように、絶縁層パターン1a上に、第1の絶縁層1と相互溶解する第2の絶縁材料を主成分として構成されていることを特徴とする第2の絶縁層2を形成する。
第2の絶縁材料の塗布方法は、第1の絶縁層1上に均一に塗布可能であれば、特に限定されるものではなく、スプレーによる塗布、回転塗布、カーテンコート、あるいは第2の絶縁材料溶液中に浸漬(ディッピング)することにより塗布することも可能である。また、フィルム状レジストをラミネートしても良い。次に、第2の絶縁材料の塗布後、必要に応じてこれをプリベークし(例えば、85℃、5分程度)、第2の絶縁層2を形成する。
【0034】
次に、図2ステップ4に示すように、コア基板3に形成された絶縁層パターン1aと、この上に形成された第2の絶縁層2とを加熱処理する。加熱温度は、例えば85℃〜160℃程度であり、第1の絶縁層1が変形しない温度範囲とする。加熱処理により、絶縁層パターン1aと、第2の絶縁層2中の相互溶解を発生させることにより、絶縁層パターン1aの上面に接する第2の絶縁層2との界面において、不溶化層4を形成する。
この場合の加熱処理温度/時間は、例えば85℃〜160℃/1〜60分であり、用いる絶縁層材料の種類、必要とする反応層の厚みにより、最適な条件に設定すれば良い。
この加熱処理により、相互溶解による不溶化層4が、絶縁層パターン1aを被覆するように第2の絶縁層2の中に形成される。
【0035】
次に、図2ステップ5に示すように、水、あるいは、水溶性の有機溶剤の水溶液、あるいはTMAH等のアルカリ水溶液の現像液、あるいは有機溶剤など第2の絶縁層2の不溶化されていない部分を溶解できる溶媒を用いて、第2の絶縁層2を洗浄除去する。さらに、酸溶液処理により、不溶化層4中の粒子成分を溶解除去し、不溶化層4の表面部分を粗面化した絶縁層5を形成する。以上の処理により、ビア内径を縮小するとともに、第1の絶縁層1上に表面が粗面化された絶縁層5を形成することが可能となる。
【0036】
次に、図2ステップ6では、実施の形態1のステップ6と全く同様な処理を行う。
【0037】
以上、図2を参照して説明した絶縁層5の形成方法では、絶縁層パターン1a上に第2の絶縁層2を形成し、適当な加熱処理により絶縁層パターン1a成分を、第2の絶縁層2へ拡散させることにより、第1の絶縁層パターン表面に不溶化層5を形成する方法について説明した。
【0038】
ここで、第2の絶縁層2に用いられる材料について説明する。第1の絶縁層1と相溶して不溶化層を形成するために用いられる第2の絶縁材料としては、ポリフェニルシリセスシロキサン、ポリメチルシリセスシロキサンあるいは、メラミン樹脂、などが挙げられるが、これらに限定されるものではなく、用いる第1の絶縁材料の種類に応じて、最適な相溶性を持つ樹脂材料を適宜選択すれば良く、特に限定されるものではない。
【0039】
また、これらの材料を用いる場合には、第2の絶縁材料を溶解させる溶媒の選択が重要であり、その溶媒としては、キシレン、アニソール、テトラヒドロフラン、N−メチルピロリドン、γ―ブチロラクトン、あるいはこれらの混合溶媒などが挙げられ、第2の絶縁材料を溶解するとともに、第1の絶縁層と適度に相溶することが必要であり、特に限定されるものではなく、第2の絶縁材料を溶解し、かつ第1の絶縁層と相溶可能であればこれらに限定されるものではなない。
【0040】
さらに必要に応じて、第2の絶縁材料に、酸化剤で溶解除去可能な金属粒子、無機粒子、あるいはアルカリに可溶な樹脂粒子などを混合する、あるいは、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体から成るゴム粒子を混合し、絶縁層(相互溶解した反応層)5を形成した後に、重クロム酸カリウム、硫酸、などの混合物からなる酸化剤により化学的にエッチングすることにより、絶縁層5表面を粗面化することも可能である。
【0041】
本実施の形態においては、第1の絶縁層1と第2の絶縁層2との相互溶解を制御し、絶縁層パターン1a上に形成される不溶化層4の厚みを制御することが重要である。不溶化層の制御は、適用する第1の絶縁材料と第2の絶縁材料との反応性、絶縁層パターン1aの形状、必要とする不溶化層4の厚み、などに応じて、最適化することが望ましい。
【0042】
第1の絶縁層と第2の絶縁層との相互溶解の制御は、プロセス条件の調整による手法と、第2の絶縁材料の組成を調整する手法がある。
相互溶解のプロセス的な制御手法としては、(1)加熱処理温度、処理時間を調整する、などの手法が有効である。特に、加熱して相互溶解する時間を調整することにより、不溶化層の厚みを制御することが可能であり、非常に反応制御性の高い手法といえる。
また、第2の絶縁層に用いる第2の絶縁材料の組成面からは、(2)適当な2種類以上の樹脂材料を混合し、その混合比を調整することにより、第1の絶縁層との相互溶解を制御する、(3)第2の絶縁材料を溶解する溶媒に混合溶媒を用い、それらの溶媒の混合比を調整することにより、第1の絶縁層との相互溶解量を制御する、などの手法が有効である。
【0043】
しかしながら、これらの反応の制御は、一元的に決定されるものではなく、(1)第2の絶縁層と第1の絶縁層との相溶性、(2)絶縁層パターンの形状、膜厚、(3)必要とする不溶化層の膜厚などの様々な条件を勘案して決定する必要がある。特に、第1の絶縁層と第2の絶縁層との相溶性は、第1の絶縁材料の組成により、影響を受けることが分かっており、そのため、実際に本発明を適用する場合には、上述した要因を勘案し、第2の絶縁材料の組成を最適化することが望ましい。
従って、第2の絶縁層に用いられる第2の絶縁材料とこの材料を溶解している溶媒の種類とその組成比は、特に限定されるものではなく、用いる材料の種類、熱処理条件などに応じて、最適化して用いる。
【0044】
上記実施の形態1および2のプリント配線板の製造方法によれば、表面粗化促進のための成分を含まない第1の絶縁層を形成しパターニングした後、さらに、すでに形成した第1の絶縁層上に、表面粗化を促進させる粒子を含む第2の絶縁層を形成し、この第2の絶縁層の第1の絶縁層と接する面内部に反応層を形成することにより、絶縁層の特性向上を実現するとともに、すでに形成されているパターン内壁に新たな反応による絶縁層を形成することにより、パターンサイズを初期サイズからさらに縮小することにより、微細パターン形成の解像限界を向上させることができる。
【0045】
また、上記プリント配線板の製造方法を採用して構成され、コア基材1上のパターニングされた第1の絶縁層1と、第1の絶縁層1上に第1の絶縁層1と反応して形成され、化学的に溶解する粒子を含み、その表面の粒子を除去して粗面化された反応層4,5と、反応層4,5上に形成された導体層6を備えたプリント配線板は、絶縁性が高い絶縁層と微細パターン形成の解像限界を向上させたものが得られる。
【0046】
【実施例】
次に、前記の実施の形態1および2に関連した実施例について説明する。以下の実施例は、一つ以上の実施の形態に関係する場合がある。
【0047】
実施例1.
(下地パターンの形成(感光性の場合))
コア基板3に三菱瓦斯化学社製の型名:FR4基板(銅箔20μm)を用い、その上にシプレイ社製の感光性絶縁樹脂材料XP9500をカーテンコートにより塗布、90℃で30分加熱乾燥し、樹脂膜厚50μmの第1の絶縁層2を形成した。さらに、図3に示すような直径100μmの円形パターンを持つマスクを用いて、UV露光機(USHIO電機社製)を用いて1.5J/cm2の紫外線を照射し、さらに、90℃30分加熱処理を行った後現像し、図4に示すような直径100μmのホールパターンを持つ絶縁層1aを得た。
【0048】
実施例2.
(酸架橋型材料の調製)
第2の絶縁材料として、1Lメスフラスコを用い、積水化学社製のポリビニルアセタール樹脂エスレックKW3:50gに、三和ケミカル社製のエチレン尿素、型名:MX280を150gと、純水280g、イソプロピルアルコール20gを混合し、室温で2時間攪拌混合した後、さらに、粒径5μmと1μmのブタジエン/アクリロニトリル共重合体をそれぞれ15gずつを混合し、さらに室温で6時間攪拌混合することにより、第2の絶縁材料溶液を得た。
【0049】
実施例3.
(相互溶解型材料の調製)
三井サイナミド社製のメトキシメチロールメラミン370gおよびサイメル200gと、N―メチルピロリドン100g、純水180g、イソプロピルアルコール20gを混合し、室温で6時間攪拌混合した後、さらに、粒径5μmと1μmのブタジエン/アクリロニトリル共重合体をそれぞれ15gずつを混合し、さらに室温で6時間攪拌混合することにより、第2の絶縁材料溶液を得た。
【0050】
実施例4.
(エポキシ樹脂とゴム粒子混合材料の調製)
油化シェル製のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂エピコート180の50%アクリル化物120g、油化シェル製のビスフェノールA型エポキシ樹脂(E1001)80g、ジアリルテレフタレート30g、チバガイギー社製のイルガキュア907(型名)6g、溶媒としてブチルセロソルブアセテート100gを混合し室温下で3時間攪拌混合することにより、第1の絶縁材料溶液を得た。
さらに、粒径5μmと1μmのブタジエン/アクリロニトリル共重合体をそれぞれ15gずつ混合し、室温下で3時間攪拌混合することにより、ゴム粒子成分を含んだ第1の絶縁材料溶液をあわせて得た。
【0051】
比較例1.
(実施例4を用いたパターン)
コア基板3に三菱瓦斯化学社製FR4基板(銅箔20μm)を用い、その上に実施例4で得たゴム粒子成分を含まない第1の絶縁材料溶液をカーテンコートで塗布し、80℃で30分加熱乾燥し、膜厚50μmの第1の絶縁層1を形成した。さらに、図3に示すような直径100μmの円形パターンを持つマスクを用いて、超高圧水銀灯(USHIO電機社製)を用いて1.5J/cm2の紫外線を照射し、さらに、90℃30分加熱処理を行った後、現像処理し、さらに、超高圧水銀灯により1.5J/cm2の紫外線照射を行い、図5に示すような直径100μmのホールパターンを持つ絶縁層1aを得た。
【0052】
比較例2.
(実施例4を用いたパターン、メッキまで実施)
コア基板3に三菱瓦斯化学社製FR4基板(銅箔20μm)を用い、その上に実施例4で得たゴム粒子成分を含む第1の絶縁材料溶液をカーテンコートで塗布し、80℃で30分加熱乾燥し、膜厚50μmの第1の絶縁層1を形成した。さらに、図3に示すような直径100μmの円形パターンを持つマスクを用いて、超高圧水銀灯(USHIO電機社製)を用いて2.0J/cm2の紫外線を照射し、さらに、90℃30分加熱処理を行った後、現像処理し、さらに、超高圧水銀灯により2.0J/cm2の紫外線照射を行い、図6に示すような直径100μmのホールパターンを持つ絶縁層1aを得た。
次に、この基板をクロム酸(CrO3)500g/L水溶液で構成した酸化剤に50℃で15分間浸漬揺動して絶縁層表面を粗化した後、シプレイ社製中和剤OM950に浸漬した後水洗した。さらに、無電解メッキ処理と電解メッキ処理を行い、膜厚20μmのCuを形成した。
【0053】
実施例5.
(実施例1と実施例2(酸架橋))
図7に示すように、実施例1で得た100μm径のバイアホールパターンを形成した第1の絶縁層1が形成されたコア基板3上に、実施例2で得た溶液をカーテンコート法により塗布、80℃で20分間プリベークし、第2の絶縁層2を形成した。次に、120℃/15分、120℃/30分、120℃/45分、120℃/60分、130℃/30分、140℃/30分のそれぞれの温度で加熱処理を行い、第1の絶縁層1と第2の絶縁層2の界面での第2の絶縁層2面内に架橋反応を進行させた。さらに、純水スプレイ現像(スプレイ圧=1.2Kg/cm2)で基板を洗浄し、絶縁層2中の未架橋部分を除去し、第1の絶縁層1上に、架橋層4aを形成した。この時のバイアホール径は、処理前の第1の絶縁層1に形成されていたバイアホール径100μmよりもいずれの場合も小さいサイズのホール径が得られた(表1)。また、得られたホール径は、加熱処理温度依存性が確認され、温度が高くなるに従ってホール径は小さくなった。また、120℃で処理した場合は、処理時間が長くなるにつれ、ホール径は小さくなった。
【0054】
【表1】
【0055】
次に、この基板をクロム酸(CrO3)500g/L水溶液で構成した酸化剤に50℃で15分間浸漬揺動して絶縁層表面を粗化した後、シプレイ社製中和剤OM950に浸漬した後水洗した。
さらに、無電解メッキ処理と電解メッキ処理を行い、膜厚20μmのCuを形成し、ピール強度を測定した(90度剥離)結果、950g/cmであり、十分な剥離強度が実現できていることが確認された。
【0056】
実施例6.
(実施例1と実施例3(相互溶解))
図8に示すように、実施例1で得た100μm径のバイアホールパターンを形成した第1の絶縁層1が形成されたコア基板3上に、実施例3で得た溶液をカーテンコートにより塗布、90℃で30分間プリベークし、第2の絶縁層2を形成した。さらに、120℃/30分、130℃/30分、140℃/15分、30分、45分のそれぞれの温度で加熱処理を行い、第1の絶縁層1と第2の絶縁層2の界面で相互溶解を進行させ、不溶化層4bを形成した。さらに、N−メチルピロリドンを用いたスプレイ現像(スプレイ圧=1.2Kg/cm2)で基板を洗浄し、絶縁層2中の溶解部分を除去し、第1の絶縁層1上に、不溶化層4bを形成した。この時のバイアホール径は、処理前の第1の絶縁層1に形成されていたバイアホール径100μmよりもいずれの場合も小さいサイズのホール径が得られた(表2)。また、得られたホール径は、加熱処理温度依存性が確認され、温度が高くなるに従ってホール径は小さくなった。また、120℃で処理した場合は、処理時間が長くなるにつれ、ホール径は小さくなった。
【0057】
【表2】
【0058】
次に、この基板をクロム酸(CrO3)500g/L水溶液で構成した酸化剤に50℃で15分間浸漬揺動して絶縁層表面を粗化した後、シプレイ社製中和剤OM950に浸漬した後水洗した。
さらに、無電解メッキ処理と電解メッキ処理を行い、膜厚20μmのCuを形成し、ピール強度を測定した(90度剥離)結果、950g/cmであり、十分な剥離強度が実現できていることが確認された。
【0059】
実施例7.
(実施例6(相互溶解)と比較例2(ゴム粒子混合エポキシ)の比較)
図9に示すように、比較例1で得た100μmのホールパターンを持つゴム粒子成分を含まない絶縁層1aを形成した基板上に、実施例2の第2の絶縁材料溶液をカーテンコート法で塗布し、80℃で20分間プリベークし、第2の絶縁層2を形成した。次に、120℃/30分、130℃/30分、140℃/30分のそれぞれの温度で加熱処理を行い、第1の絶縁層1aと第2の絶縁層2の界面に架橋反応を進行させた。さらに、純水スプレイ現像(スプレイ圧=1.2Kg/cm2)で基板を洗浄し、絶縁層2中の未架橋部分を除去し、第1の絶縁層1a上に、架橋層4aを形成した。この時のバイアホール径は、処理前の第1の絶縁層に形成されていたバイアホール径100μmよりもいずれの場合も小さいサイズのホール径が得られた(表3)。また、得られたホール径は、加熱処理温度依存性が確認され、温度が高くなるに従ってホール径は小さくなった。
【0060】
【表3】
【0061】
次に、この基板をクロム酸(CrO3)500g/L水溶液で構成した酸化剤に50℃で15分間浸漬揺動して絶縁層表面を粗化した後、シプレイ社製中和剤OM950に浸漬した後水洗した。さらに、無電解メッキ処理と電解メッキ処理を行い、膜厚20μmのCuを形成し、プリント配線板を得た。
【0062】
実施例8.
(比較例1と実施例7(ゴム粒子有無)の特性比較)
比較例1で得たプリント配線板と実施例7で得たプリント配線板を用いて、絶縁層の誘電率を測定した(25℃、1KHz)。その結果、誘電率は、表4に示す結果となり、第1の絶縁層に表面粗面化処理用のゴム粒子が含まれず、第2の絶縁層にゴム粒子を含ませた場合に誘電特性はよくなることが確認された。
【0063】
【表4】
【0064】
次に、プリント配線板の垂直方向の熱膨張率(80℃〜120℃)を測定した結果、第1の絶縁層に表面粗面化処理用のゴム粒子を含ます、第2の絶縁層にゴム粒子を含ませた場合に熱膨張率は小さくなることが確認された(表5)。
【表5】
さらに、プリント配線板の銅箔と絶縁層の密着強度について、90度剥離によるピール強度測定を実施した。その結果、第1の絶縁層に表面粗面化処理用のゴム粒子を含いだ場合と第2の絶縁層にゴム粒子を含ませた場合で密着強度はほぼ同じ値であることが確認された(表6)。
【表6】
【0065】
【発明の効果】
この発明のプリント配線板の製造方法は、表面粗化促進のための成分を含まない絶縁層を形成した後、さらに、すでに形成した絶縁層上に、表面粗化を促進させる成分を含む絶縁層を形成することにより、絶縁層の特性向上を実現するとともに、すでに形成されているビアなどのパターン内壁に新たな反応による絶縁層を形成することにより、ビアサイズなどのパターンサイズを初期サイズからさらに縮小することにより、微細パターン形成の解像限界を向上させることができる効果がある。
【0066】
また、この発明のプリント配線板の製造方法を採用して構成されたプリント配線板は絶縁性が高い絶縁層と微細パターン形成の解像限界を向上させたものが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明におけるプリント配線基板の製造方法の実施の形態1を説明するためのプロセスフロー図である。
【図2】 この発明におけるプリント配線基板の製造方法の実施の形態2を説明するためのプロセスフロー図である。
【図3】 この発明の実施例1で用いるビアパターンを形成するためのマスクパターンを説明するための図である。
【図4】 第1の絶縁層にビアパターンを形成する方法を説明するための工程フロー図である。
【図5】 第1の絶縁層にビアパターンを形成する方法を説明するための工程フロー図である。
【図6】 比較例2のプリント配線板の製造方法を説明するための工程フロー図である。
【図7】 実施例5のプリント配線板の製造方法を説明するための工程フロー図である。
【図8】 実施例6のプリント配線板の製造方法を説明するための工程フロー図である。
【図9】 実施例7のプリント配線板の製造方法を説明するための工程フロー図である。
【符号の説明】
1 第1の絶縁層、 2 第2の絶縁層、3コア基板、4 反応層(架橋層、不溶層)、5 反応層の粗面、6 導体層
Claims (5)
- 基材上に第1の絶縁層を形成し、この第1の絶縁層をパターニングする工程と、このパターニングした第1の絶縁層上に、この第1の絶縁層と架橋層を形成し得ることができ、かつ化学的に溶解できる粒子が混合された第2の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層と接する前記第2の絶縁層に架橋層を形成する工程と、この架橋層を残して前記第2の絶縁層を溶解する工程と、前記架橋層の粒子を化学的に溶解して架橋層表面を粗面化する工程と、この粗面化した架橋層上に導体層を形成する工程を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
- 第1の絶縁層が、酸を発生しうる、あるいは酸を含む絶縁膜で構成され、かつ、第2の絶縁層が、酸の存在により架橋反応を起こす成分を含み、前記第1の絶縁層からの酸の供給により架橋層を形成することを特徴とする請求項1記載のプリント配線板の製造方法。
- 基材上に第1の絶縁層を形成し、この第1の絶縁層をパターニングする工程と、このパターニングした第1の絶縁層上に、この第1の絶縁層と不溶層を形成し得ることができ、かつ化学的に溶解できる粒子が混合された第2の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層と前記第2の絶縁層とを相溶させ、前記第1の絶縁層と接する前記第2の絶縁層に不溶層を形成する工程と、この不溶層を残して前記第2の絶縁層を溶解する工程と、前記不溶層の粒子を化学的に溶解して不溶層表面を粗面化する工程と、この粗面化した不溶層上に導体層を形成する工程を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法。
- 第2の絶縁層中の粒子が、酸溶液、アルカリ溶液、あるいは、有機溶媒に可溶であることを特徴とする請求項1あるいは請求項3に記載のプリント配線板の製造方法。
- 第1の絶縁層と第2の絶縁層が複数層形成されることを特徴とする請求項1あるいは請求項3に記載のプリント配線板の製造方法。
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