JP3953616B2 - 配線基板とその製造方法 - Google Patents

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線パターン基板に関するもので、特に量産性に優れた配線パターン基板とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子機器の高密度化に伴い、これに用いられる配線基板においても、高密度化の要求に対応するため、金属配線の片面配線から両面配線への転換、更に多層化、薄型化も進められている。
このような中、配線基板の金属配線の形成は、一般には、絶縁性の基板の上全面に金属配線部を形成するための金属層を形成しておき、これをエッチング等により金属層の所定領域を除去して配線部を形成するサブトラクティブ法、あるいはめっき等により形成された金属配線部を直接ないし間接的に絶縁性の基板に、付け加え形成していくアディティブ法が用いられている。
サブトラクティブ法の場合は、通常、絶縁性基板に貼りつけられた金属層(銅箔)をエッチング加工により配線部を形成するもので、技術的に完成度が高く、コストも安いが、金属層の厚さ等によるる制約から配線部の微細加工が難しいという問題がある。
一方、アディティブ法の場合は、めっきにより金属配線部を形成するため、配線部の微細化は可能であるが、コスト信頼性の面で難がある。
尚、配線基板のベース基板としてはBTレジン基板等の、ガラスクロスをその中に含んだ絶縁性のエポキシ樹脂基板が一般に用いられる。そして、ベース基板の一面ないし両面に金属配線部を形成したものが単層の配線基板である。
【0003】
多層配線基板は、ベース基板の片面ないし両面に金属配線部を形成した単層の配線基板、複数層を、各単層の配線基板間にガラス布にエポキシ樹脂等を含浸させた半硬化状態のプリプレグを置き、加圧積層したものである。
多層配線基板の単層配線基板同志の接続は、通常、ドリル加工により作成されたスルホール内部に無電界メッキを施す等により行っており、その作製が煩雑で製造コスト面でも問題があった。
また、バイアホールを作成することにより層間接続を行う場合には、複雑なフォトリソグラフィー工程が必要であり、製造コストの低減の妨げとなっていた。
【0004】
結局、サブトラックティブ法により作製された多層基板は、配線の微細化に限界があるという理由で高密度化には限界があり、且つ、製造面や製造コスト面でも問題があった。
これに対応するため、基材上に、めっきにより形成された金属層(銅めっき層)をエッチングすることにより作成された金属配線(配線部)と絶縁層とを順次積層して作製する多層基板の作製方法が試みられるようになってきた。
この方法の場合には、高精細の配線と任意の位置での金属配線間の接続が可能となる。
絶縁性の基材上ないし絶縁層上への金属層(銅めっき層)からなる配線部の形成は、通常、絶縁性の基材上ないし絶縁層上へスパッタリング、蒸着、無電解めっき等で導通層となる金属薄膜を直接形成した後、電気めっき等により全面に厚付け金属層を形成し、次いで該金属層上にレジストを所定のパターンに形成して、該レジストを耐腐蝕マスクとしてレジストの開口部から露出した部分のみをエッチングすることにより行う。
しかし、この多層基板の作製方法は、金属層のめっき形成工程、レジストのパターニング工程、エッチング工程を交互に複数回行うため、工程が複雑となる。
また、基材上に金属配線(配線部)、絶縁層を1層づつ積み上げる直接プロセスのため、中間工程でトラブルが発生すると、製品の再生が困難となり、製造コストの低減に支障を来すという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の配線部を複数層設けた多層配線基板としては、その作製方法から、配線の微細化に対応でき、且つ量産性に優れた構造のものは得られていなかった。
本発明は、これに対応するもので、配線の微細化に対応でき、量産性に優れ、且つ多層配線にも対応できる配線基板を提供しようとするものである。
同時に、そのような配線基板の製造方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、ベース基板上に直接、あるいは金属配線層が設けられたベース基板の金属配線層上に、ベース基板側から絶縁層、接着剤からなる絶縁部を介して、あるいはベース基板側から接着剤、絶縁層、接着剤からなる絶縁部を介して、めっき形成された金属配線層が転写形成されており、該絶縁部は金属配線層下にのみ形成され、且つベース基板と金属配線層とがほぼ同じ熱膨張係数を持つ配線基板であって、前記絶縁部は、重量5%減少の熱分解温度を、絶縁層が配線基板作製のためにさらされる処理温度や配線基板を実使用したときにさらされる処理温度の中で一番高い温度Tpm以上とするもので、前記温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで金属配線層のソリが発生しないように、温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで、絶縁部の絶縁層の熱膨張係数が、配線基板のベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲内であることを特徴とするものである。そして、上記における温度Tpmは、ベース基板が樹脂基板である場合には250°C、金属基板である場合には350°Cであることを特徴とするものである。そしてまた、上記において、配線基板のベース基板がステンレス基板(SUS304)あるいはガラスクロス入りのエポキシ基板であり、絶縁部の絶縁層は、前記温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで熱膨張係数が、ベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲内であることを特徴とするものである。また、上記における絶縁層は、感光性絶縁性レジストをパターンニングして形成したものであることを特徴とするものである。また、上記において、絶縁部の基板側でない接着剤層は、電着またはスクリーン印刷により形成されたものであることを特徴とするものである。
【0007】
本発明の配線基板の製造方法は、ベース基板上に直接、あるいは金属配線層が設けられたベース基板の金属配線層上に、ベース基板側から絶縁層、接着剤層からなる絶縁部を介して、あるいはベース基板側から接着剤層、絶縁層、接着剤層からなる絶縁部を介して、めっき形成された金属配線層が転写形成されており、該絶縁部は金属配線層下にのみ形成され、且つベース基板と金属配線層とがほぼ同じ熱膨張係数を持つ配線基板の製造方法であって、順次、(a)ベース基板上に直接、あるいは金属配線層が設けられたベース基板の金属配線層上に、そのままじかにあるいは接着剤層を介して絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、(b)前記絶縁層上に接着剤層を介して、金属配線層を転写形成する転写工程とを有することを特徴とするものである。そして、上記における絶縁層形成工程は、ベース基板上に感光性絶縁性レジストを全面塗布し、塗布された感光性絶縁性レジストをパターンニングしてこれを絶縁層とするものであることを特徴とするものであり、該感光性絶縁性レジストの塗布をスクリーン印刷で行うことを特徴とするものである。そしてまた、上記における絶縁層形成工程は、スクリーンマスクあるいはメタルマスクを用いて、ベース基板上へ直接パターンニング形成して絶縁層を形成するものであることを特徴とするものである。また、上記における絶縁層形成工程は、ベース基板上に感光性レジストを全面塗布し、塗布された感光性レジストをパターンニングした後、パターンニングにより形成された凹部に、所定の絶縁材料を埋め込み、さらにパターンニングにされた感光性レジストのみを除去して、前記所定の絶縁材料からなる絶縁層を形成するものであることを特徴とするものである。また、上記における絶縁層形成工程は、ベース基板上に感光性レジストを全面塗布し、塗布された感光性レジストをパターンニングした後、パターンニングにより形成された凹部に、所定の絶縁材料を埋め込み、さらにパターンニングにされた感光性レジストのみを除去して、前記所定の絶縁材料からなる絶縁層を形成するものであることを特徴とするものである。また、上記において、絶縁層および接着剤層は、重量5%減少の熱分解温度を、絶縁層が配線基板作製のためにさらされる処理温度や配線基板を実使用したときにさらされる処理温度の中で一番高い温度Tpm以上とするもので、且つ、前記温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで金属配線層のソリが発生しないように、温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで、絶縁部の絶縁層の熱膨張係数が、配線基板のベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲内であることを特徴とするものである。
【0008】
尚、絶縁部の絶縁層の熱膨張係数が、配線基板のベース基板の熱膨張係数と近いとは、ここでは、配線部(金属配線部)が、配線基板から絶縁層とともに剥がれる剥がれや、配線部(金属配線部)のソリが発生しない程度に近いと言う意味で、ベース基板としてステンレス基板やガラスクロス入りのエポキシ基板(いずれも銅の金属配線とほぼ同じ熱膨張係数を持つ)を用いた場合には、ベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲内がこれにあたる。
また、ベース基板とは、ここでは、配線基板を作製する上でベースとなる基板を言っている。
また、熱分解温度についてはJIS K7120に規定される。
熱膨張係数は、JIS用語331に規定されるもので、1°C当たりの熱膨張を示す係数である。
尚、ここでは、セイコー電子工業株式会社製のTMA−SSにより、加重2gにて0°Cから350°Cの範囲で熱膨張係数を測定した。
【0009】
【作用】
本発明の配線基板は、このような構成にすることにより、配線の微細化に対応でき、量産性に優れ、且つ多層配線にも対応できる配線基板の提供を可能としている。
詳しくは、ベース基板上に直接、あるいは金属配線層が設けられたベース基板の金属配線層上に、ベース基板側から絶縁層、接着剤からなる絶縁部を介して、あるいはベース基板側から接着剤、絶縁層、接着剤からなる絶縁部を介して、めっき形成された金属配線層が転写形成されており、該絶縁部は金属配線層下にのみ形成され、且つベース基板と金属配線層とがほぼ同じ熱膨張係数を持つ配線基板であって、前記絶縁部は、重量5%減少の熱分解温度を、絶縁層が配線基板作製のためにさらされる処理温度や配線基板を実使用したときにさらされる処理温度の中で一番高い温度Tpm以上とするもので、前記温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで金属配線層のソリが発生しないように、温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで、絶縁部の絶縁層の熱膨張係数が、配線基板のベース基板の熱膨張係数と近いことにより、これを達成している。
具体的には、多層基板の処理工程や、実使用における処理工程における最高温度Tpmは、ハンダ処理等における熱処理温度約250°となり、この温度以下で、ガラスクロス入りのエポキシ基板等の配線基板用のベース基板の熱膨張係数(約17ppm)に近い熱膨張係数をもつ絶縁層が好ましく、特に熱膨張係数がベース基板±15ppmの範囲、即ち2ppm〜32ppmの範囲であるものが好ましい。この理由は微細化された配線層(めっき形成された金属配線層)が、基板から絶縁層とともに剥がれたり、ソルことがないようにするため、配線基板のベース基板と絶縁層の熱膨張係数をできるだけ近くしておき、応力の発生を抑制するのである。
絶縁層は、感光性絶縁性レジストをパターンニングして形成したものであることにより、また、絶縁部の基板側でない接着剤層を、電着により形成されたものとすることにより、その製造を簡単化できる。
【0010】
本発明の配線基板の製造方法は、このような構成にすることにより、本発明の配線の微細化に対応でき、量産性に優れ、且つ多層配線にも対応できる配線基板の製造を可能としている。詳しくは、アディティブ法により金属配線部を製造するために、配線部の微細化に対応でき、転写工程により作製するために量産性の良いものとしている。更に、絶縁層の重量5%減少の熱分解温度を、絶縁層がさらされる最高温度Tpm以上とし、且つ絶縁層の熱膨張係数を、温度Tpm以下の絶縁層がさらされる温度のもとで、配線基板のベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲内であることにより、品質的にも、配線部の剥がれやソリが発生しないようにできる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明を図面を参照にして説明する。
図1(a)は本発明の配線基板の実施の形態の第1の例を示した断面図で、図2(a)は第2の例を示した断面図であり、図1(b)は、図1(a)のA1−A2におけるの拡大断面図であり、図2(b)は、図2(a)のB1−B2におけるの拡大断面図であり、図3は絶縁部の構造の変形例である。
図1、図2中、100、200は配線基板、110、210は基板(ベース基板)、120、220は絶縁部、121、221は絶縁層、123、223は電着接着剤層、130、230、235は金属配線である。
【0012】
まず、実施の形態の第1の例について説明する。
図1に示す第1の例の配線基板100は、基板110上に直接、基板側から絶縁層121、電着接着剤層123からなる絶縁部120を介して、めっき形成された金属配線層130が転写形成され、且つ基板(ベース基板)110と金属配線層130とがほぼ同じ熱膨張係数を持つ配線基板である。絶縁部120は金属配線層130の下にのみ形成されている。
そして、絶縁部120が配線基板作製中、および実使用においてさらされる最高温度Tpm以下の絶縁部120がさらされる温度のもとで、金属配線層130に剥がれや、ソリが生じないように、温度Tpm以下で絶縁部120の絶縁層121の熱膨張係数が、配線基板100のベース基板110の熱膨張係数と近くしてある。
例えば、基板(ベース基板)110としてステンレス基板(SUS 304)を用い、金属配線層130としてめっき銅配線層を用いることにより、基板(ベース基板)110と金属配線層130とがほぼ同じ熱膨張係数を持つようにできるが、第1の例は更に、温度Tpm以下の絶縁部120がさらされる温度のもとでこれら(金属配線層130や基板(ベース基板)110)の熱膨張係数に絶縁部120の熱膨張係数を合わしたものである。
また、配線基板の品質的な安定性の面から、絶縁部120は、重量5%減少の熱分解温度を、絶縁層が配線基板作製のためにさらされる処理温度や配線基板を実使用したときにさらされる処理温度の中で一番高い温度Tpm以上とするものである。
【0013】
絶縁部120は、絶縁層121と電着接着剤層123とからなるもので、基本的には金属配線部150の絶縁性、耐熱性などの信頼性を確保するとともに、基板110上の位置を確保するものであり、基板上において絶縁部120を境として基板110から剥がれたり、金属配線層130にソリが生じることは許されない。
第1の例で、例えば、ベース基板110としてステンレス基板(SUS304)を用い、金属配線層130としてめっき銅を用いた場合、金属配線層130の剥がれやソリを防止するために、絶縁部120としては、重量5%減少の熱分解温度を、温度Tpm(熱処理温度350°C)以下で、且つ、温度Tpm(350°C)以下の絶縁部120がさらされる温度のもとで、ステンレス基板(SUS304)の膨張係数17ppmに近いものが用いられる。ベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲、即ち、この場合は、熱膨張係数が2〜32ppmの範囲のものが用いられる。
図1に示す第1の例においては、基板110と絶縁層121との間に接着剤層を設けていないため、絶縁層121としては、常温もしくは加熱により接着性を示すものである必要がある。
熱可塑性樹脂はもちろんのこと、熱硬化性樹脂でも良い。また、塗膜の強度を出すために有機あるいは無機のフィラーを含むものでも良い。
具体的には、絶縁層121としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾイミダゾール樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などが挙げられ、スクリーン印刷法やマスクを介して塗布する方法、ディスペンス法などの加工方法に応じ、粘度や流動特性を調節して適用する。
また、絶縁層121として、感光性絶縁性レジストをパターンニングして形成したものを用いた場合には、製造工程を簡単化できる。
【0014】
基板(ベース基板)110としては、アルミニウム、銅、ニッケル、鉄、ステンレス、チタン等の導電性の金属板、あるいは、ガラス板、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリエチレン、アクリル等の絶縁性樹脂基板等が挙げられる。
尚、配線基板の金属配線層130としてめっき銅配線層が用いられる場合には、ベース基板の材質としては、銅の熱膨張係数に近い熱膨張係数をもつもの、例えばステンレス(SUS304)やBTレジン等のプリント基板に用いられるガラスクロス入りのエポキシ樹脂が用いられる。
ステンレス(SUS304)やBTレジン等のプリント基板に用いられるガラスクロス入りのエポキシ樹脂の熱膨張係数は、銅とほぼ同じで、17ppmである。
【0015】
電着接着剤層123は、後述する製造方法により、金属配線130上に電着により設けられたものをそのまま接着剤層として用いたものであり、金属配線130の形成と電着接着剤層123の形成を連続して行うことができ、これにより量産性の良いものとなる。
電着接着剤層123は、電着性を持ち、常温もしくは、加熱により粘着性を示すものであれば良く、例えば、使用する高分子としては、粘着性を有するアニオン性、またはカチオン性合成高分子樹脂を挙げることができる。
【0016】
次に、実施の形態の第2の例について説明する。
図2に示す第2の例の配線基板200は、ガラスクロス入りの基板(BTレジン)をベース基板210として、その上に金属配線層235を設けた配線基板に対し、更に金属配線層235上にめっき形成された金属配線層230を絶縁部220を介して転写形成したもので、配線層が2層の多層配線基板である。
基板(ベース基板)210と金属配線層230とがほぼ同じ熱膨張係数を持つ配線基板で、絶縁部120は金属配線層130の下にのみ形成されている。
そして、第2の例も、第1の例の場合と同様、基板210側から絶縁層221、電着接着剤層223からなる絶縁部220を介して、金属配線層230が形成された配線基板で、絶縁部220が配線基作製中、および実使用においてさらされる最高温度Tpmが250°C(ハンダ処理の温度)の配線基板であり、Tpm(250°C)以下の絶縁部220がさらされる温度のもとで、金属配線層230に剥がれや、ソリが生じないように、温度Tpm以下の絶縁部220がさらされる温度のもとで、絶縁部220の絶縁層221の熱膨張係数がベース基板210の熱膨張係数と近くしてある。
尚、ベース基板210の熱膨張係数に近い熱膨張係数を持つ金属配線層230の材質としてと、銅が挙げられる。
絶縁部220の各層等の材質としては、第1の例において挙げたものの中で、適宜選ぶことができる。
【0017】
図3(a)、図3(b)に示すものは、それぞれ、絶縁部120、220の変形構造であり、それぞれ対応する位置での状態を示している。
接着剤層125、225としては、常温もしくは加熱により接着性(粘着性)を示すものである必要がある。
この場合は、絶縁層121、221としては、熱可塑性樹脂はもちろんのこと、熱硬化性樹脂でも良く、また、塗膜の強度を出すために有機あるいは無機のフィラーを含むものでも良い。
【0018】
次いで、本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の1例を、図4をもとに説明する。
図4に示す工程は、図1に示す配線基板の実施の形態の第1の例で、ベース基板、金属配線層を、それぞれ、ステンレス基板(SUS304)、めっき銅とした配線基板を作製する工程を示したものである。
まず、ステンレス(SUS304)基板440(図4(a))上に絶縁性の感光性レジスト450を全面に塗布し(図4(b))、これを金属配線430に対応する形状の所定のパターン版を用いて露光して、現像処理して、所定形状とする。(図4(c))
感光性のレジスト450としては、特に限定されないが、処理性の良いものが好ましい。
次いで、ステンレス(SUS304)基板440の感光性のレジスト450から露出した部分に、所定の硫酸銅めっき浴にて、銅めっきを施し、金属配線層430を得る。(図4(d))
通常、金属配線層430は、図4(d)に示すように、ステンレス基板440の感光性のレジスト450から露出した幅よりも大きい幅に、感光性のレジスト450の厚さよりも厚く、めっきを施し、めっき部の断面形状をいわゆるマッシュルーム型とする。
【0019】
次いで、金属配線層430上に、更に、電着により電着接着剤層423を形成する。(図4(f))
前述のとおり、電着接着剤層423は、電着性を持ち、常温もしくは、加熱により粘着性を示すものであれば良く、例えば、使用する高分子としては、粘着性を有するアニオン性、またはカチオン性合成高分子樹脂を挙げることができる。
アニオン性合成高分子樹脂としては、アクリル性樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油樹脂、ボリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を単独で、あるいは、これらの樹脂の任意の組合せによる混合物として使用できる。さらに、上記のアニオン性合成樹脂とメラミン樹脂、フエノール樹脂、ウレタン樹脂等の架橋性樹脂とを併用しても良い。
また、カチオン性合成高分子樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂等を単独で、あるいは、これらの任意の組合せによる混合物として使用できる。さらに、上記のカチオン性合成高分子樹脂とポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等の架橋性樹脂を併用しても良い。
また、上記の高分子樹脂に粘着性を付与するために、ロジン系、テルペン系、石油樹脂等の粘着性付与樹脂を必要に応じて添加することも可能である。
上記高分子樹脂は、後述する製造方法においてアルカリ性または酸性物質により中和して水に可溶化された状態、または水分散状態で電着法に供される。すなわち、アニオン性合成高分子樹脂は、トリメチルアミン、ジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等のアミン類、アンモニア、苛性カリ等の無機アルカリで中和する。カチオン性合成高分子樹脂は、酢酸、ぎ酸、プロピオン酸、乳酸等の酸で中和する。そして、中和された水に可溶化された高分子樹脂は、水分散型または溶解型として水に希釈された状態で使用される。
【0020】
一方、別のステンレス(SUS304)からなる配線基板のベース基板410(図4(f))の配線形成側の面上に、感光性絶縁レジスト421Aを全面に塗布し(図4(g))、これを金属配線430に対応する形状の所定のパターン版を用いて露光して、現像処理して所定形状とし、これを絶縁層421とする。(図4(h))
感光性のレジストとしては、特に限定されないが、処理性の良いものが好ましく、更に、所定形状とされて作製する配線基板の絶縁層421となるため、重量5%減の熱分解温度が、配線基板作製中でさらされる温度や実使用される際にさらされる温度の中で最高の温度Tpmよりも以上であり、且つ、熱膨張係数がこの温度Tpm以下の絶縁層421がさらされる温度のもとでベース基板410の熱膨張係数±15ppmの範囲に入っているものである。
【0021】
次いで、所定の熱および圧をかけて(図4(i))、ステンレス(SUS304)基板440の金属配線430を、別のステンレス(SUS304)からなる配線基板のベース基板410へ、絶縁層421、電着接着剤層423を介して転写して、配線基板400を得る。(図4(j))
【0022】
【実施例】
(実施例1)
実施例1は、図1に示す配線基板を図4に示す配線基板の製造方法にて作製したものである。
図4に基づいて説明する。
先ず、ステンレス(SUS304)基板440の配線形成側の面上に、感光性絶縁レジスト421AとしてOMR−83(東京応化株式会社製)を全面に塗布し、これを金属配線430に対応する形状の所定のパターン版を用いて露光して、現像処理して、所定形状とした。(図4(c))
レジストは乾燥後1μ厚に塗布し、露光量60mj(光源は超高圧水銀灯、405nm)で、指定現像液にて現像した。
次いで、下記のめっき浴組成、条件にて硫酸銅めっきを行い、レジストから露出した部分に厚さ10μmの銅めっきを施し金属配線430を形成した。(図4(d))
〔電解めっきの液組成および条件〕
硫酸銅(5水塩) 75 g/l
硫酸 190 g/l
塩素イオン 60 mg/l
スルカップAC−90M 2.5 ml/l
温度 25 ℃
電流密度 2.5A/dm2
但し、スルカップAC−90Mは上村工義製の添加剤
【0023】
次いで、下記に示す液調整法により電着液を作り、これを用いて電着を行い、熱分解温度400°C、ガラス転移温度320°C、熱膨張係数α=40ppmの電着接着剤層423を銅めっきからなる金属配線430上に電着形成した。(図4(e))
液調整は、固形分濃度20%のポリイミド溶液100gにNMP(Nメチル−2−2ピロリドン)400gを加え攪拌した後、中和剤としてエタノールアミンを2g添加して十分に攪拌し、更に水50gを加え攪拌を一昼夜行ったものである。
尚、液調整に先立ち、モノマー、ビス(4−(4−(アミノフエノキシ)フエノキシ)フエニル)スルホン30.835g(0.05mol)、およびピロメリット酸二無水物10.9g(0.05mol)を仕込み、それぞれのモル比のモノマー材料とトルエン、NMP(Nメチル−2−ピロリドン)240gを仕込み、窒素雰囲気下で200°C、10時間還流し、熱イミド化してポリイミド溶液を合成した。
合成した溶液の対数粘度は(NMPを溶媒とし、温度35°C、濃度0.5g/100mlで測定)1.7dl/gであった。
また、トルエンは縮合水とともにコンデンサーにより回収した。
電着条件は、金属配線430が形成されたステンレス基板440全体を水洗後、電着液に浸漬させ、ステンレス基板440を陽極として、同面積のステンレス板を陰極として両極間を50mmに対向させ、50Vで10分間連続電圧を印加することにより、銅めっきからなる金属配線430上にポリイミド膜からなる電着接着剤層423を電着形成した。この膜厚は硬化後約1μmとした。
【0024】
一方、別のステンレス(SUS304)からなる配線基板のベース基板(ステンレス基板410)の配線形成側の面上に、感光性絶縁性レジスト421Aを全面に塗布し(図4(g))、これを金属配線430に対応する形状の所定のパターン版を用いて露光して、現像処理して所定形状とし、これを絶縁層421とする。(図4(h) )
感光性絶縁性レジスト421Aとしては 熱分解温度370°C、熱膨張係数15ppmの株式会社日本ゼオン製のZFPI6000を用いた。
硬化後の膜厚を7μmとした。
【0025】
次いで、ベース基板410の絶縁層421とステンレス(SUS304)基板440の金属配線430上に形成された電着接着剤層423とを位置合わせしながら両基板(410と440)を合わせ、温度180°C、圧1Kg/cm2 を1分間かけ(図4(i)、ステンレス(SUS304)基板440から金属配線430を絶縁層421、電着接着剤層423とを介してステンレス(SUS304)基板410へ転写し、この後N2 雰囲気下で300°Cで熱処理を施し、絶縁層421を硬化して配線基板400を得た。(図3(j))
【0026】
(実施例2)
実施例2は、実施例1において感光性絶縁性レジスト421Aとして熱分解温度350°C、熱膨張係数30ppmの日立化成株式会社製のPL8009xを用いたものである。硬化後の膜厚を5μmとした。
さらに実施例1の電着接着剤423に代え、金属配線430上に接着剤層として、TOBCOAT 7012N(日本エイブルスティック株式会社製)を硬化後3μmの厚みで形成し、転写して配線基板を得た。
【0027】
(実施例3)
実施例3は、実施例1において感光性絶縁性レジスト421Aとして、熱分解温度400°C、熱膨張係数10ppmの株式会社日本ゼオン製のZFPI5500、100部に低膨張性フィラー、フューズレックスFF(熱膨張係数0.5ppm、龍森株式会社製)を20部分散混合して、熱膨張係数を3ppmとした絶縁組成物を用いたものである。硬化後の膜厚を7μmとした。
【0028】
(比較例1)
比較例1は、実施例1において感光性絶縁性レジスト421Aとして熱分解温度400°C、熱膨張係数40ppmの株式会社東レ製のUR3140を用いたものである。硬化後の膜厚を6μmとした。
【0029】
(実施例4)
実施例4は、実施例1におけるステンレス(SUS304)基板410上への感光性絶縁性レジスト421Aに代え感光性絶縁性ペーストの全面塗布をスクリーン印刷により行ったものであり、印刷後の感光性絶縁性ペースト(421Aに相当)を金属配線430に対応する形状の所定のパターン版を用いて露光して、現像処理して所定形状とし、これを絶縁層421として形成したものである。それ以外については、実施例1と同様に行ったのである。
スクリーン印刷は、スクリーン印刷機34GX(ニューロング社製)を用い、250メッシュのステンレスからなるスクリーン版を用い、押込1mmで、熱分解温度350°C、熱膨張係数25ppmの株式会社東レ製のUR5100の絶縁性のペーストを印刷して、硬化させ6μmの膜厚に感光性絶縁性ペースト(421A)をステンレス(SUS304)基板410上に全面塗布した。
【0030】
(比較例2)
比較例2は、実施例4におけるスクリーン印刷用の絶縁性のペーストとして熱分解温度240°C、熱膨張係数20ppmの株式会社日本ペイント製のプロピコート5000インクを用いたものである。この場合は熱処理をN2 雰囲気下で250°Cで熱処理をしたが、後の工程処理中にガス発生し、所望厚の絶縁層421は得られなかった。
【0031】
(実施例5)
実施例5は、実施例1におけるステンレス(SUS304)基板410上への絶縁層421の形成を、基板410上に膜厚30μmの感光性レジストHB−37(日本合成ゴム株式会社製)を全面塗布し、塗布された感光性レジストをパターンニングした後、パターンニングにより形成された凹部に、所定の絶縁材料SP042(株式会社東レ製)を埋め込み、さらにパターンニングにされた感光性レジストのみを除去して、絶縁材料SP042からなる絶縁層421を厚さ8μmに形成したものである。この場合は熱処理をN2 雰囲気下で350°Cで熱処理をした。
絶縁材料SP042の熱分解温度は370°C、熱膨張係数19ppmである。
それ以外については、実施例1と同様に行った。
【0032】
(実施例6)
実施例5において、凹部に埋め込む絶縁材料として絶縁材料PLX3500(日立化成製)を絶縁層421を厚さ5μmに形成したものである。
絶縁材料PLX3500の熱分解温度は350°C、熱膨張係数30ppmである。
それ以外については、実施例5と同様に行った。
【0033】
(比較例3)
実施例5において、凹部に埋め込み絶縁材料として、絶縁材料ユピファインST(宇部興産株式会社製)に低膨張性フィラー、フューズレックスFF(熱膨張係数0.5ppm、龍森株式会社製)を100部分散混合して、熱膨張係数を3ppmとしたものを用い、絶縁層421を厚さ7μmに形成したものである。
この絶縁材料の熱分解温度は600°C、熱膨張係数1ppmである。
それ以外については、実施例5と同様に行った。
【0034】
(比較例4)
実施例5において、凹部に埋め込み絶縁材料として絶縁材料SP433(株式会社東京レ製)を絶縁層421を厚さ6μmに形成したものである。
絶縁材料SP433の熱分解温度は400°C、熱膨張係数40ppmである。
それ以外については、実施例5と同様に行った。
【0035】
(実施例7)
実施例7は、実施例1におけるステンレス(SUS304)基板410上への絶縁層421の形成を、スクリーン印刷にて直接所定形状に形成したものである。
スクリーン印刷用ペーストとしてはTOBCOAT7012N(日本エイブルステック株式会社製)を用い6μmの厚さに形成した。
TOBCOAT7012N(絶縁層421)の熱分解温度は350°C、熱膨張係数20ppmである。
それ以外については、実施例1と同様に行った。
【0036】
上記実施例および比較例の配線基板に、熱処理を施した場合の配線部のソリを検査した結果を図5、図6に示す。
図5、図6に示す検査結果からも分かるように、熱分解温度が絶縁層421がさらされる温度以上であり、且つ、熱膨張係数がベース基板(ここではステンレス基板)の熱膨張率17±15ppmの範囲である各実施例の配線基板にはソリの発生がみられなかった。
これに対し、熱分解温度が絶縁層421がさらされる温度以下であるか、熱膨張係数がベース基板(ここではステンレス基板)の熱膨張率17±15ppmの範囲の外である比較例1、比較例3、比較例4の配線基板にはソリの発生がみられた。
また、熱分解温度が絶縁層421がさらされる温度以下の比較例2の配線基板基板の場合には、熱処理により絶縁層421がガス発生し、重量5%以上減少し、所望の膜厚が得られなかった。
【0037】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、配線の微細化に対応でき、量産性に優れ、且つ多層配線にも対応できる配線基板の提供を可能としている。
同時に、そのような配線基板の製造方法の提供を可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板の実施の形態の第1の例を示した断面図
【図2】本発明の配線基板の実施の形態の第2の例を示した断面図
【図3】絶縁部の構造の変形例を示した断面図
【図4】本発明の配線基板の製造方法の実施の形態の1例を示した工程図
【図5】実施例および比較例の配線基板の作製条件および検査結果を示した図
【図6】実施例および比較例の配線基板の作製条件および検査結果を示した図
【符号の説明】
100、200 配線基板
110、210 基板(配線基板のベース基板)
120、220 絶縁部
121、221 絶縁層
123、223 電着接着剤層
125、225 接着剤層
130、230、235 金属配線
400 配線基板
410 ベース基板(ステンレス基板)
421 絶縁層
421A 感光性絶縁性レジスト
423 電着接着剤層
430 金属配線
440 ステンレス基板
450 感光性のレジスト

Claims (12)

  1. ベース基板上に直接、あるいは金属配線層が設けられたベース基板の金属配線層上に、ベース基板側から絶縁層、接着剤からなる絶縁部を介して、あるいはベース基板側から接着剤、絶縁層、接着剤からなる絶縁部を介して、めっき形成された金属配線層が転写形成されており、該絶縁部は金属配線層下にのみ形成され、且つベース基板と金属配線層とがほぼ同じ熱膨張係数を持つ配線基板であって、前記絶縁部は、重量5%減少の熱分解温度を、絶縁層が配線基板作製のためにさらされる処理温度や配線基板を実使用したときにさらされる処理温度の中で一番高い温度Tpm以上とするもので、前記温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで金属配線層のソリが発生しないように、温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで、絶縁部の絶縁層の熱膨張係数が、配線基板のベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲内であることを特徴とする配線基板。
  2. 請求項1における温度Tpmは、ベース基板が樹脂基板である場合には250°C、金属基板である場合には350°Cであることを特徴とする配線基板。
  3. 請求項1または2において、配線基板のベース基板がステンレス基板(SUS304)あるいはガラスクロス入りのエポキシ基板であることを特徴とする配線基板。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の絶縁層は、感光性絶縁性レジストをパターンニングして形成したものであることを特徴とする配線基板。
  5. 請求項1からのいずれか1項において、絶縁部の基板側でない接着剤層は、電着またはスクリーン印刷により形成されたものであることを特徴とする配線基板。
  6. ベース基板上に直接、あるいは金属配線層が設けられたベース基板の金属配線層上に、ベース基板側から絶縁層、接着剤層からなる絶縁部を介して、あるいはベース基板側から接着剤層、絶縁層、接着剤層からなる絶縁部を介して、めっき形成された金属配線層が転写形成されており、該絶縁部は金属配線層下にのみ形成され、且つベース基板と金属配線層とがほぼ同じ熱膨張係数を持つ配線基板の製造方法であって、順次、(a)ベース基板上に直接、あるいは金属配線層が設けられたベース基板の金属配線層上に、そのままじかにあるいは接着剤層を介して絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、(b)前記絶縁層上に接着剤層を介して、金属配線層を転写形成する転写工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
  7. 請求項6における絶縁層形成工程は、ベース基板上に感光性絶縁性レジストを全面塗布し、塗布された感光性絶縁性レジストをパターンニングしてこれを絶縁層とするものであることを特徴とする配線基板の製造方法。
  8. 請求項7における感光性絶縁性レジストの塗布をスクリーン印刷で行うことを特徴とする配線基板の製造方法。
  9. 請求項6における絶縁層形成工程は、スクリーンマスクあるいはメタルマスクを用いて、ベース基板上へ直接パターンニング形成して絶縁層を形成するものであることを特徴とする配線基板の製造方法。
  10. 請求項6における絶縁層形成工程は、ベース基板上に感光性レジストを全面塗布し、塗布された感光性レジストをパターンニングした後、パターンニングにより形成された凹部に、所定の絶縁材料を埋め込み、さらにパターンニングにされた感光性レジストのみを除去して、前記所定の絶縁材料からなる絶縁層を形成するものであることを特徴とする配線基板の製造方法。
  11. 請求項6から10のいずれか1項において、絶縁層および接着剤層は、重量5%減少の熱分解温度を、絶縁層が配線基板作製のためにさらされる処理温度や配線基板を実使用したときにさらされる処理温度の中で一番高い温度Tpm以上とするもので、且つ、前記温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで金属配線層のソリが発生しないように、温度Tpm以下の絶縁部がさらされる温度のもとで、絶縁部の絶縁層の熱膨張係数が、配線基板のベース基板の熱膨張係数±15ppmの範囲内であることを特徴とする配線基板の製造方法。
  12. 請求項11における温度Tpmは、ベース基板が樹脂基板である場合には250°C、金属基板である場合には350°Cであることを特徴とする配線基板の製造方法。
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