JP4181778B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化、多機能化に伴い、電子機器に搭載される実装基板に対しても、より高密度の電子部品の実装が要求されてきている。この実装基板において、電子部品を高密度に実装するためには、電子部品の小型化のみならず、プリント配線基板への微細かつ高精度の配線加工も要求されている。
一方、昨今の環境負荷低減のためには、上記実装基板のリサイクルについても考慮しなくてはならない。そこで注目されたのが熱可塑性樹脂を主材料とした配線基板である。
この配線基板は、スーパーエンジニアリングプラスチックと称される耐熱性に優れた熱可塑性樹脂を用いたもので、微細かつ高精度の配線加工ができるのみならず、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性等の特徴を有し、しかも、リサイクルが比較的容易である等の種々の利点を有しているので、配線の高密度化に対応するために、プリント配線基板の基板材料として高耐熱性の熱可塑性樹脂を使用する研究が進められている。
【０００３】
この基板材料に適合する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマーや熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。
また、この熱可塑性樹脂を用いたプリント配線基板では、従来の汎用のプリント配線基板と同様、プリント配線基板上に銅箔を積層し、次いで、ウェットエッチング等により前記銅箔を配線パターンとなるようにエッチング加工するという、いわゆるウェットプロセスによりプリント配線基板上に所定の配線回路を形成している。
【０００４】
また、プリント配線基板上に配線回路を形成する他の方法として、ドライプロセスにより配線回路を形成する方法がある。
この方法は、スクリーン印刷法あるいはディスペンス法等を用いて、プリント配線基板上に所定の配線パターンの導電性ペーストを印刷し、この導電性ペーストを熱処理することにより、プリント配線基板上に所定の配線回路を形成している。
この導電性ペーストを印刷する方法は、従来の銅箔をエッチング加工する方法と比較して、ウエットエッチング工程が不要となるために、製造工程をドライな工程に転換することが可能となり、したがって、ますます環境に優しくなるという利点がある。
この熱可塑性樹脂は、工程タクトの短縮化を図り、その優れた成形性や可塑性という利点を生かすことで、基板材料としてより好適な材料と考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の高耐熱性の熱可塑性樹脂においては、高耐熱性の基板材料として有利である分、この熱可塑性樹脂を積層して一体化する際には、この樹脂の融点近傍まで加熱し熱融着する必要があるが、この加熱・熱融着の際に、融点近傍での弾性率の大幅な低下によるレジンフローが配線回路を構成する導体に歪みを生じさせるという問題点があった。
一方、従来のプリント配線基板の製造ラインは、多量少品種に適した製造ラインであるから、生産設備が大きくなる傾向がある。また、プリント配線基板上に配線回路を形成する際においては、一般にケミカルエッチング（ウェットエッチング）やめっき法が用いられているが、環境負荷の点からも好ましくない。
【０００６】
また、上述したように、ドライプロセスによる配線形成の方法として、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法やディスペンス法が挙げられるが、いずれの方法においても、年々進歩する高密度実装の要求からくる高精細かつ高精度な導体配線を実現するには限界がある。
また、上述のように、導電性ペーストにより配線回路を形成した熱可塑性樹脂の積層体では、これらの熱可塑性樹脂を融着して一体化しようとすると、熱可塑性樹脂の融点近傍まで加熱して加圧する必要があり、配線がファインピッチ化するにつれ、積層時の樹脂流動による配線歪みが基板設計上無視できないものになっている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高耐熱性を有し、かつ樹脂流動が起こらずに低温融着が可能であり、しかも、高精度かつ高精細な導体配線が可能であり、さらに、少量多品種という製造形態に好適に適用され且つ環境面でも負荷の少ない配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、熱可塑性樹脂からなる基板と導電性ペーストによる配線パターンとを組み合わせて配線基板を作製することができれば、高性能でかつ環境にも優しい多層配線基板を実現することができると考え、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の配線基板の製造方法は、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材の一方の面側に金属箔を介して凹凸転写治具を配置するとともに、他方の面側に前記絶縁基材のガラス転移温度以下で前記絶縁基材より弾性率が低い弾性フィルムを配置し、次いで、前記凹凸転写治具を前記絶縁基材に押圧して、前記弾性フィルムのガラス転移温度以上かつ前記絶縁基材の結晶化開始温度未満の温度にて熱成形することにより、前記凹凸転写治具の凸部に対応する位置の金属箔のみを前記絶縁基材に融着させると共に、前記凸部に対応する位置以外の金属箔を前記絶縁基材から剥離除去することを特徴とする。
この配線基板の製造方法では、前記弾性フィルムは、シンジオタクチックポリスチレンからなることが好ましい。
【００１０】
この多層配線基板の製造方法では、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材の一方の面側に、金属箔を介して凹凸転写治具を配置し、他方の面側に前記絶縁基材のガラス転移温度以下で前記絶縁基材より弾性率が低い弾性フィルムを配置した状態で、前記弾性フィルムのガラス転移温度以上かつ前記絶縁基材の結晶化開始温度未満の温度にて前記凹凸転写治具を前記絶縁基材に押圧して熱成形することにより、前記凹凸転写治具の凸部に対応する位置の金属箔のみが前記絶縁基材に強固に融着すると共に、前記凸部に対応する位置以外の金属箔が前記絶縁基材から剥離除去する。
これにより、優れた耐熱性、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性を有するとともに、高精度かつ高精細な導体配線を有する多層配線基板が容易に作製される。その結果、電気的特性及び信頼性に優れた多層配線基板を容易に作製することが可能になる。
【００１１】
また、前記絶縁基材の数やそれに形成される配線回路を適宜選択することで、多種多様の絶縁基材及び導体配線が可能になり、これらを組み合わせることで、様々な仕様の多層配線基板に対して容易に対応可能となり、少量多品種の多層配線基板を容易かつ短時間で作製することが可能になる。また、製造過程においては、導電性ペーストにより電気的に接続するというドライプロセスを採用することにより、ウェットプロセスによる配線形成工程が不要になり、製造過程における環境面での負荷が少なくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の各実施の形態について説明する。
「第１実施形態」
図１は本発明の第１実施形態の多層配線基板を示す断面図であり、図において、符号１は最上層基材（最上層の配線基材）、２は最下層基材（最下層の配線基材）、３、４は最上層基材１と最下層基材４との間に挟まれた内層基材（配線基材）である。
【００２２】
最上層基材１は、通常１００μｍ以下の厚みのフィルム、薄板状またはシート状のもので、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１１の一方の面（この図では上側）に、配線回路形成用の溝部１２が形成されるとともに、絶縁基材１１を貫通するバイアホール（貫通孔）１３が形成され、この溝部１２に金属箔１４が表面が表出した状態で埋設され、バイアホール１３には導電性ペーストを硬化してなる導電材１５が充填されている。この金属箔１４を含む絶縁基材１１の表面、及び裏面は平坦化されている。
最下層基材２は、上述した最上層基材１と全く同様の構成であり、絶縁基材１１の下側の面に配線回路形成用の溝部１２が形成されている点が異なる。
【００２３】
内層基材３は、通常１００μｍ以下の厚みのフィルム、薄板状またはシート状のもので、上述した最上層基材１と全く同様の熱可塑性樹脂組成物からなる薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１１の一方の面（この図では上側）に、配線回路形成用の溝部１２が形成され、この溝部１２の一部に絶縁基材１１を貫通するバイアホール１３が形成され、この溝部１２及びバイアホール１３に導電性ペーストを硬化してなる導電材１５が充填されている。この導電材１５を含む絶縁基材１１の表面、及び裏面は平坦化されている。
内層基材４は、上述した内層基材３と全く同様の構成であり、絶縁基材１１の下側の面に配線回路形成用の溝部１２が形成されている点が異なる。
【００２４】
これら最下層基材２、内層基材４、３及び最上層基材１は、この順に積層されて熱融着により接着されて一体化され、これら基材１〜４の配線回路及び各基材１〜４間を電気的に接続する配線は、導電性ペーストを硬化してなる導電材１５により構成されている。
【００２５】
上記の絶縁基材１１を構成する熱可塑性樹脂組成物の主成分である、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂は、その構造単位に芳香核結合、エーテル結合およびケトン結合を含む熱可塑性樹脂であり、その代表例としては、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン等がある。 なお、ポリエーテルエーテルケトンは、「ＰＥＥＫ１５１Ｇ」、「ＰＥＥＫ３８１Ｇ」、「ＰＥＥＫ４５０Ｇ」（いずれもＶＩＣＴＲＥＸ社の商品名）等として市販されている。
【００２６】
また、非晶性ポリエーテルイミド樹脂は、その構造単位に芳香核結合、エーテル結合およびイミド結合を含む非晶性熱可塑性樹脂であり、特に制限されるものではない。なお、ポリエーテルイミドは、「Ｕｌｔｅｍ ＣＲＳ５００１」、「Ｕｌｔｅｍ １０００」（いずれもゼネラルエレクトリック社の商品名）等として市販されている。
【００２７】
上記の熱可塑性樹脂組成物の樹脂組成は、ポリアリールケトン樹脂７０〜２５重量％と、非晶性ポリエーテルイミド樹脂３０〜７５重量％とからなる熱可塑性樹脂組成物１００重量部に対して、無機充填材を２０重量部以上かつ５０重量部以下で混合してなる組成物が好ましい。
【００２８】
ここで、ポリアリールケトン樹脂の含有率を７０〜２５重量％と限定した理由は、含有率が７０重量％を超えると、結晶性が高いために多層化する際の積層性が低下するからであり、また、含有率が２５重量％未満であると、組成物全体としての結晶性自体が低くなり、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であってもリフロー耐熱性が低下するからである。
また、非晶性ポリエーテルイミド樹脂の含有率を３０〜７５重量％と限定した理由は、含有率が３０重量％未満では、結晶性が高いために多層化する際の積層性が低下するからであり、また、含有率が７５重量％を超えると、組成物全体としての結晶性自体が低くなり、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であってもリフロー耐熱性が低下するからである。
【００２９】
上述した熱可塑性樹脂組成物に対して無機充填材を添加することも出来る。
無機充填材としては、特に制限はなく、公知のいかなるものも使用できる。例えば、タルク、マイカ、雲母、ガラスフレーク、窒化ホウ素（ＢＮ）、板状炭カル、板状水酸化アルミニウム、板状シリカ、板状チタン酸カリウム等が挙げられる。これらは１種類を単独で添加してもよく、２種類以上を組合せて添加してもよい。特に、平均粒径が１５μｍ以下、アスペクト比（粒径／厚み）が３０以上の鱗片状の無機充填材が、平面方向と厚み方向の線膨張係数比を低く抑えることができ、熱衝撃サイクル試験時の基板内のクラック発生を抑制することができるので、好ましい。
【００３０】
この無機充填材の添加量は、熱可塑性樹脂組成物１００重量部に対して２０重量部以上かつ５０重量部以下が好ましい。５０重量部を超えると、無機充填材の分散不良の問題が発生し、線膨張係数がばらつき易くなるからであり、また、２０重量部未満では、熱成形に用いるガラススタンパーと絶縁基材１１の線膨張係数の差により、絶縁基材１１に寸法収縮が発生するからであり、さらに、線膨張係数を低下させて寸法安定性を向上させる効果が小さく、リフロー工程において線膨張係数差に起因する内部応力が発生し、基板にそりやねじれが発生するからである。
【００３１】
上記の熱可塑性樹脂組成物に対しては、その性質を損なわない程度に、他の樹脂や無機充填材以外の各種添加剤、例えば、安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、核剤、着色剤、滑剤、難燃剤等を適宜添加してもよい。
これら無機充填材を含めた各種添加剤を添加する方法としては、公知の方法、例えば下記に挙げる方法（ａ）、（ｂ）を用いることができる。
【００３２】
（ａ）各種添加剤をポリアリールケトン樹脂及び／または非晶性ポリエーテルイミド樹脂等の基材（ベース樹脂）に高濃度（代表的な含有量としては１０〜６０重量％程度）に混合したマスターバッチを別途作製しておき、これを使用する樹脂に濃度を調整して混合し、ニーダーや押出機等を用いて機械的にブレンドする方法。
（ｂ）使用する樹脂に直接各種添加剤をニーダーや押出機等を用いて機械的にブレンドする方法。
これらの方法の中では、（ａ）の方法が分散性や作業性の点から好ましい。さらに、絶縁基材１１の表面にはハンドリング性の改良等のために、エンボス加工やコロナ処理等を適宜施しても構わない。
【００３３】
また、上記の導電材１５は、導電性ペーストを加熱し硬化させたもので、導電性ペーストとしては、樹脂系低温焼成タイプの銀（Ａｇ）ペースト、銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）ペースト、銅（Ｃｕ）ペースト等が好適に用いられる。
【００３４】
次に、本実施形態の多層配線基板の製造方法について図２〜図６に基づき説明する。
ここでは、まず、最外層基材（最上層基材及び最下層基材）及び内層基材各々の製造方法について説明し、次いで、これらの最外層基材及び内層基材を用いた多層配線基板の製造方法について説明する。
【００３５】
（１）最外層基材の製造方法
まず、図２（ａ）に示すように、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材２１を用意する。
この絶縁基材２１は、フィルム、薄板状またはシート状で提供される。成形方法としては、公知の方法、例えばＴダイを用いる押出キャスト法、あるいはカレンダー法等を採用することができ、特に限定されるものではないが、シートの製膜性や安定生産性等の面から、Ｔダイを用いる押出キャスト法が好ましい。Ｔダイを用いる押出キャスト法での成形温度は、組成物の流動特性や製膜性等によって適宜調整されるが、概ねポリアリールケトン樹脂の結晶融解ピーク温度（２６０℃）以上、４３０℃以下である。
【００３６】
次いで、図２（ｂ）に示すように、絶縁基材２１の所定位置に、レーザもしくは機械ドリル等を用いて絶縁基材２１を貫通する貫通孔２２を形成し、バイアホール１３とする。
次いで、図２（ｃ）に示すように、スキージ印刷等によりバイアホール１３内に導電性ペースト２３を充填し、その後、この導電性ペースト２３を１２０℃〜１６０℃で、３０分〜６０分加熱して硬化させ、導電材１５とする。
【００３７】
次いで、機械的研磨等により、絶縁基材２１上に残っている導電材１５を研削して除去し、図２（ｄ）に示すように、バイアホール１３に導電性ペーストを硬化してなる導電材１５が充填され、かつ絶縁基材２１の表面が所定の表面粗さに平坦化された配線基材２４を得る。
【００３８】
次いで、図３（ａ）に示すように、絶縁基材２１の上側（一方の面側）に金属箔３１を介して一主面に凹凸を有する凹凸転写治具３２を配置するとともに、下側（他方の面側）に絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）以下で絶縁基材２１より弾性率が低い弾性フィルム３３を配置し、次いで、図３（ｂ）に示すように、絶縁基材２１に凹凸転写治具３２を押圧し、弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）以上かつ絶縁基材２１の結晶化開始温度（Ｔｃｓ）未満の温度にて熱成形する。
【００３９】
ここで、絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）及び結晶化開始温度（Ｔｃｓ）、弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）は、示差走査熱量（ＤＳＣ）を測定することで分かる。これらの温度は、例えば、被測定試料を加熱速度１０℃／分で加熱したときに得られるＤＳＣプロファイルより求めることができる。
例えば、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂を４０重量％、非晶性ポリエーテルイミド樹脂を６０重量％含む絶縁基材の場合、ガラス転移温度（Ｔｇ１）は１８５℃、結晶化開始温度（Ｔｃｓ）は２２５℃である。
【００４０】
また、弾性フィルム３３は、絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）以下で絶縁基材２１より弾性率が低いものであればよく、例えば、シンジオタクチックポリスチレンからなるフィルム状の弾性体が好適に用いられる。この弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）は１００℃である。
【００４１】
図４は、絶縁基材２１及び弾性フィルム３３の弾性率温度依存性を示す図であり、図中、Ａは結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂を４０重量％、非晶性ポリエーテルイミド樹脂を６０重量％含む絶縁基材、Ｂはシンジオタクチックポリスチレンからなる弾性フィルムである。
【００４２】
図４によれば、絶縁基材２１が軟化する以前に弾性フィルム３３が軟化し、それにつれて絶縁基材２１は撓むが塑性変形は起こらず、金属箔３１を効率よく切断することが可能となる。
熱成形の温度は、弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）以上、かつ絶縁基材２１の結晶化開始温度（Ｔｃｓ）未満が好ましく、より好ましくは絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）以下である。
【００４３】
この熱成形により、図３（ｃ）に示すように、弾性フィルム３３と絶縁基材２１の弾性率差により金属箔３１が打ち抜かれ、凹凸転写治具３２の凹凸による圧力差に応じた融着強度差が生じる。例えば、絶縁基材２１内に埋設された金属箔３１ａは融着強度が強く、絶縁基材２１に強固に接着しているが、これ以外の金属箔３１ｂは融着強度が極めて弱く、絶縁基材２１から容易に剥離可能である。
したがって、図３（ｄ）に示すように、不用な金属箔３１ｂは絶縁基材２１から簡単に剥離除去することが可能となる。
【００４４】
なお、金属箔３１の下面には、必ずしも導電性ペーストを硬化してなる導電材１５及びバイアホール１３が存在する必要はないが、全ての金属箔３１の下面に導電材１５が存在することで、融着強度差が大きくなり、より容易に不用な金属箔３１ｂを除去することが可能である。また、金属箔３１の種類および厚みは制限されるものではないが、金属箔３１の厚みとしては、凹凸転写治具３２の凹凸高さ以下の厚みがより好適である。一例として、凹凸転写治具３２の凹凸高さ５０μｍに対して、９〜３５μｍの厚みを有する表面粗化電解銅箔（金属箔）を用いたが、いずれの厚みにおいても不用の電解銅箔の剥離は可能であった。
【００４５】
この絶縁基材２１から不用な金属箔３１ｂを除去した後、図３（ｅ）に示すように、図示しない成形金型を用いて金属箔３１ａ及び導電材１５を含む絶縁基材２１の両面に、０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ2の圧力かつ絶縁基材２１の結晶化開始温度（Ｔｃｓ）未満の温度で熱成形を施し、金属箔３１ａ及び導電材１５を含む絶縁基材２１の両面を平坦化した。
以上により、最外層基材、すなわち絶縁基材２１に金属箔１４が表面が表出した状態で埋設され、バイアホール１３に導電材１５が充填された最上層基材３４（または最下層基材３５）を得ることができる。
【００４６】
（２）内層基材の製造方法
まず、図５（ａ）に示すように、上記の最外層基材と同様の熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材２１の表面（一方の面）に、スタンパ４１の凸部４２を熱転写する。この熱転写の条件は、例えば、温度：１７５℃〜２０５℃、圧力：２０ｋｇ／ｃｍ2〜６０ｋｇ／ｃｍ2である。
この熱転写により、図５（ｂ）に示すように、絶縁基材２１の表面に配線回路形成用溝部４３が形成される。
【００４７】
スタンパ４１は、絶縁基材２１に対して離型性の良好な材質、例えば、ガラス、セラミックス等により構成されたもので、特に、３〜５ｍｍの厚みの耐熱ガラスが好適に用いられる。このスタンパ４１は、耐熱ガラス板上にフォトリソグラフ法を用いてレジストマスクを形成し、その後、このレジストマスクを用いてサンドブラスト法により配線回路パターンに対応する凸部４２を形成することにより作製される。
【００４８】
次いで、図５（ｃ）に示すように、絶縁基材２１の所定位置に、レーザもしくは機械ドリル等を用いて絶縁基材２１を貫通する貫通孔４４を形成し、バイアホール１３とする。このバイアホール１３は、スタンパ４１により配線回路形成用溝部４３と同時に成形しても構わない。
次いで、図５（ｄ）に示すように、スキージ印刷等により配線回路形成用溝部４３及びバイアホール１３内に導電性ペースト４５を充填し、その後、この導電性ペースト４５を１２０℃〜１６０℃で、３０分〜６０分加熱して硬化させ、導電材１５とする。これにより、絶縁基材２１の所定位置に導電回路４６及び層間導通部４７が形成される。
【００４９】
次いで、図５（ｅ）に示すように、研磨機４８を用いて絶縁基材２１上に残っている導電材１５を研削して除去するとともに、絶縁基材２１の表面を平坦化し、図５（ｆ）に示すように、絶縁基材２１の所定位置に導電回路４６及び層間導通部４７が形成された内層基材４９（または内層基材５０）を得ることができる。
【００５０】
（３）多層配線基材の製造方法
まず、図６（ａ）に示すように、積層治具５１内に、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２、最下層基材３５、内層基材４９、内層基材５０、最上層基材３４、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２をこの順に重ね、その後、温度：２００〜２６０℃、圧力：２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2の条件で熱融着することにより、最下層基材３５〜最上層基材３４を接着して一体化する。
以上により、図６（ｂ）に示すように、最下層基材３５、内層基材４９、内層基材５０及び最上層基材３４が積層されて熱融着により一体化された多層配線基板５３を得ることができる。
【００５１】
本実施形態によれば、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材１１に配線回路形成用の溝部１２を形成するとともに、絶縁基材１１を貫通するバイアホール１３を形成し、この溝部１２に金属箔１４を表面が表出した状態で埋設し、バイアホール１３に導電性ペーストを硬化してなる導電材１５を充填して配線基材としたので、優れた耐熱性、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性を有する上に、樹脂流動を起こすことなく低温融着を行うことができ、樹脂流動に起因する配線歪みの問題を解消することができ、高精度かつ高精細な導体配線とすることができる。したがって、電気的特性及び信頼性に優れた多層配線基板を提供することができる。
【００５２】
また、熱可塑性樹脂組成物及び導体配線の種類や形状を適宜選択することで配線基材の多様化を図ることができ、様々な仕様の配線基材を組み合わせることにより、様々な仕様の多層配線基板を容易に実現することができる。
また、様々な仕様の配線基材を組み合わせることで、少量多品種という製造形態に適用することができる。また、導電性ペーストにより電気的に接続することにより、ウェットプロセスによる配線形成が不要になり、環境面での負荷が少ない。
【００５３】
「第２実施形態」
図７は本発明の第２実施形態のＩＣパッケージ基板（半導体装置搭載基板）を示す断面図である。
このＩＣパッケージ基板は、最下層基材３５、内層基材４９及び内層基材５０が、この順に積層され熱融着により一体化されて多層インターポーザー基板６１とされ、ＩＣチップ（半導体装置）搭載部となる内層基材５０上に、直接ＩＣチップ（半導体装置）６３が固定されるとともに、このＩＣチップ６３のピン（端子）６４と導電回路４６とが電気的に接続され、さらに、このＩＣチップ６３がエポキシ樹脂等の封止樹脂６５により封止された構成である。
【００５４】
このＩＣパッケージ基板を製造するには、まず、図８（ａ）に示すように、積層治具５１内に、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２、最下層基材３５、内層基材４９、内層基材５０、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２をこの順に重ね、その後、温度：２００〜２６０℃、圧力：２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2の条件で熱融着することにより、最下層基材３５〜内層基材５０を接着して一体化し、多層インターポーザー基板６１とする。
【００５５】
次いで、図８（ｂ）に示すように、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上の所定位置にＩＣチップ６３を載置し、このＩＣチップ６３を熱盤６８により所定の温度、例えば、絶縁基材の結晶化開始温度以下の１７５〜２０５℃に保持した状態で熱圧着し、図８（ｃ）に示すように、ＩＣチップ６３のピン６４と導電回路４６とを電気的に接続する。
次いで、ＩＣチップ６３を覆うようにエポキシ樹脂等の封止樹脂剤６９を塗布し、この封止樹脂剤６９を加熱して硬化させ、封止樹脂６５とする。
【００５６】
このように、ＩＣチップ６３搭載時の温度は、絶縁基材の結晶化開始温度以下の１７５〜２０５℃とすることで、その後の低温積層が可能となる。また、内層基材５０上に急速熱硬化タイプのエポキシ樹脂を供給し、熱圧着によって接合しても構わない。
【００５７】
本実施形態においても、第１実施形態の多層配線基板と同様の効果を奏することができる。
しかも、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上に、直接ＩＣチップ６３を固定したので、高精度、高精細かつ高密度のＩＣパッケージ基板を得ることができる。
【００５８】
「第３実施形態」
図９は本発明の第３実施形態のＩＣパッケージ基板（半導体装置搭載基板）を示す断面図である。
このＩＣパッケージ基板が、第２実施形態のＩＣパッケージ基板と異なる点は、第２実施形態のＩＣパッケージ基板では、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上に、直接ＩＣチップ６３を固定したのに対し、本実施形態のＩＣパッケージ基板では、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上にＩＣチップ固定用接着剤６２を介してＩＣチップ６３を固定した点である。
【００５９】
このＩＣパッケージ基板を製造するには、第２実施形態のＩＣパッケージ基板と同様にして多層インターポーザー基板６１を作製し、次いで、図１０（ａ）に示すように、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上にＩＣチップ固定用接着剤６２を塗布し、このＩＣチップ固定用接着剤６２上の所定位置にＩＣチップ６３を載置し、このＩＣチップ６３を熱盤６８により所定の温度、例えば、絶縁基材の結晶化開始温度以下の１７５〜２０５℃に保持した状態で熱圧着し、図１０（ｂ）に示すように、ＩＣチップ６３のピン６４と導電回路４６とを電気的に接続する。
次いで、ＩＣチップ６３及びＩＣチップ固定用接着剤６２を覆うようにエポキシ樹脂等の封止樹脂剤６９を塗布し、この封止樹脂剤６９を加熱して硬化させ、封止樹脂６５とする。
【００６０】
本実施形態においても、第１実施形態の多層配線基板と同様の効果を奏することができる。
しかも、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上に、ＩＣチップ固定用接着剤６２を介してＩＣチップ６３を固定したので、内層基材５０とＩＣチップ６３との間の絶縁性が十分確保できない場合においても、ＩＣチップ固定用接着剤６２により絶縁性を確保することができ、高精度、高精細かつ高密度のＩＣパッケージ基板を得ることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の配線基板の製造方法によれば、凹凸転写治具を絶縁基材に押圧して、弾性フィルムのガラス転移温度以上かつ絶縁基材の結晶化開始温度未満の温度にて熱成形することにより、凹凸転写治具の凸部に対応する位置の金属箔のみを絶縁基材に融着させると共に、凸部に対応する位置以外の金属箔を絶縁基材から剥離除去するので、優れた耐熱性、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性を有するとともに、高精度かつ高精細な導体配線を有する配線基板を容易に作製することができ、その結果、電気的特性及び信頼性に優れた配線基板を容易に得ることができる。
【００６２】
また、絶縁基材の数やそれに形成される配線回路を適宜選択することで、多種多様の絶縁基材及び導体配線を得ることができ、これらを組み合わせることで、様々な仕様の配線基板に対して容易に適合することができ、少量多品種の配線基板を容易かつ短時間に得ることができる。
また、製造過程においては、導電性ペーストにより電気的に接続するというドライプロセスを採用したので、ウェットプロセスによる配線形成工程が不要となり、製造過程における環境面での負荷が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の多層配線基板を示す断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図３】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図４】 絶縁基材及び弾性フィルムの弾性率温度依存性を示す図である。
【図５】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図６】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図７】 本発明の第２実施形態のＩＣパッケージ基板を示す断面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態のＩＣパッケージ基板の製造方法を示す過程図である。
【図９】 本発明の第３実施形態のＩＣパッケージ基板を示す断面図である。
【図１０】 本発明の第３実施形態のＩＣパッケージ基板の製造方法を示す過程図である。
【符号の説明】
１ 最上層基材（最上層の配線基材）
２ 最下層基材（最下層の配線基材）
３、４ 内層基材（配線基材）
１１ 絶縁基材
１２ 配線回路形成用の溝部
１３ バイアホール（貫通孔）
１４ 金属箔
１５ 導電材
２１ 絶縁基材
２２ 貫通孔
２３ 導電性ペースト
２４ 配線基材
３１ 金属箔
３２ 凹凸転写治具
３３ 弾性フィルム
３４ 最上層基材
３５ 最下層基材
４３ 配線回路形成用溝部
４４ 貫通孔
４５ 導電性ペースト
４９、５０ 内層基材
５３ 多層配線基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化、多機能化に伴い、電子機器に搭載される実装基板に対しても、より高密度の電子部品の実装が要求されてきている。この実装基板において、電子部品を高密度に実装するためには、電子部品の小型化のみならず、プリント配線基板への微細かつ高精度の配線加工も要求されている。
一方、昨今の環境負荷低減のためには、上記実装基板のリサイクルについても考慮しなくてはならない。そこで注目されたのが熱可塑性樹脂を主材料とした配線基板である。
この配線基板は、スーパーエンジニアリングプラスチックと称される耐熱性に優れた熱可塑性樹脂を用いたもので、微細かつ高精度の配線加工ができるのみならず、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性等の特徴を有し、しかも、リサイクルが比較的容易である等の種々の利点を有しているので、配線の高密度化に対応するために、プリント配線基板の基板材料として高耐熱性の熱可塑性樹脂を使用する研究が進められている。
【０００３】
この基板材料に適合する熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマーや熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。
また、この熱可塑性樹脂を用いたプリント配線基板では、従来の汎用のプリント配線基板と同様、プリント配線基板上に銅箔を積層し、次いで、ウェットエッチング等により前記銅箔を配線パターンとなるようにエッチング加工するという、いわゆるウェットプロセスによりプリント配線基板上に所定の配線回路を形成している。
【０００４】
また、プリント配線基板上に配線回路を形成する他の方法として、ドライプロセスにより配線回路を形成する方法がある。
この方法は、スクリーン印刷法あるいはディスペンス法等を用いて、プリント配線基板上に所定の配線パターンの導電性ペーストを印刷し、この導電性ペーストを熱処理することにより、プリント配線基板上に所定の配線回路を形成している。
この導電性ペーストを印刷する方法は、従来の銅箔をエッチング加工する方法と比較して、ウエットエッチング工程が不要となるために、製造工程をドライな工程に転換することが可能となり、したがって、ますます環境に優しくなるという利点がある。
この熱可塑性樹脂は、工程タクトの短縮化を図り、その優れた成形性や可塑性という利点を生かすことで、基板材料としてより好適な材料と考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の高耐熱性の熱可塑性樹脂においては、高耐熱性の基板材料として有利である分、この熱可塑性樹脂を積層して一体化する際には、この樹脂の融点近傍まで加熱し熱融着する必要があるが、この加熱・熱融着の際に、融点近傍での弾性率の大幅な低下によるレジンフローが配線回路を構成する導体に歪みを生じさせるという問題点があった。
一方、従来のプリント配線基板の製造ラインは、多量少品種に適した製造ラインであるから、生産設備が大きくなる傾向がある。また、プリント配線基板上に配線回路を形成する際においては、一般にケミカルエッチング（ウェットエッチング）やめっき法が用いられているが、環境負荷の点からも好ましくない。
【０００６】
また、上述したように、ドライプロセスによる配線形成の方法として、導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法やディスペンス法が挙げられるが、いずれの方法においても、年々進歩する高密度実装の要求からくる高精細かつ高精度な導体配線を実現するには限界がある。
また、上述のように、導電性ペーストにより配線回路を形成した熱可塑性樹脂の積層体では、これらの熱可塑性樹脂を融着して一体化しようとすると、熱可塑性樹脂の融点近傍まで加熱して加圧する必要があり、配線がファインピッチ化するにつれ、積層時の樹脂流動による配線歪みが基板設計上無視できないものになっている。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高耐熱性を有し、かつ樹脂流動が起こらずに低温融着が可能であり、しかも、高精度かつ高精細な導体配線が可能であり、さらに、少量多品種という製造形態に好適に適用され且つ環境面でも負荷の少ない配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討を重ねた結果、熱可塑性樹脂からなる基板と導電性ペーストによる配線パターンとを組み合わせて配線基板を作製することができれば、高性能でかつ環境にも優しい多層配線基板を実現することができると考え、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の配線基板の製造方法は、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材の一方の面側に金属箔を介して凹凸転写治具を配置するとともに、他方の面側に前記絶縁基材のガラス転移温度以下で前記絶縁基材より弾性率が低い弾性フィルムを配置し、次いで、前記凹凸転写治具を前記絶縁基材に押圧して、前記弾性フィルムのガラス転移温度以上かつ前記絶縁基材の結晶化開始温度未満の温度にて熱成形することにより、前記凹凸転写治具の凸部に対応する位置の金属箔のみを前記絶縁基材に融着させると共に、前記凸部に対応する位置以外の金属箔を前記絶縁基材から剥離除去することを特徴とする。
この配線基板の製造方法では、前記弾性フィルムは、シンジオタクチックポリスチレンからなることが好ましい。
【００１０】
この多層配線基板の製造方法では、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材の一方の面側に、金属箔を介して凹凸転写治具を配置し、他方の面側に前記絶縁基材のガラス転移温度以下で前記絶縁基材より弾性率が低い弾性フィルムを配置した状態で、前記弾性フィルムのガラス転移温度以上かつ前記絶縁基材の結晶化開始温度未満の温度にて前記凹凸転写治具を前記絶縁基材に押圧して熱成形することにより、前記凹凸転写治具の凸部に対応する位置の金属箔のみが前記絶縁基材に強固に融着すると共に、前記凸部に対応する位置以外の金属箔が前記絶縁基材から剥離除去する。
これにより、優れた耐熱性、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性を有するとともに、高精度かつ高精細な導体配線を有する多層配線基板が容易に作製される。その結果、電気的特性及び信頼性に優れた多層配線基板を容易に作製することが可能になる。
【００１１】
また、前記絶縁基材の数やそれに形成される配線回路を適宜選択することで、多種多様の絶縁基材及び導体配線が可能になり、これらを組み合わせることで、様々な仕様の多層配線基板に対して容易に対応可能となり、少量多品種の多層配線基板を容易かつ短時間で作製することが可能になる。また、製造過程においては、導電性ペーストにより電気的に接続するというドライプロセスを採用することにより、ウェットプロセスによる配線形成工程が不要になり、製造過程における環境面での負荷が少なくなる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の各実施の形態について説明する。
「第１実施形態」
図１は本発明の第１実施形態の多層配線基板を示す断面図であり、図において、符号１は最上層基材（最上層の配線基材）、２は最下層基材（最下層の配線基材）、３、４は最上層基材１と最下層基材４との間に挟まれた内層基材（配線基材）である。
【００２２】
最上層基材１は、通常１００μｍ以下の厚みのフィルム、薄板状またはシート状のもので、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１１の一方の面（この図では上側）に、配線回路形成用の溝部１２が形成されるとともに、絶縁基材１１を貫通するバイアホール（貫通孔）１３が形成され、この溝部１２に金属箔１４が表面が表出した状態で埋設され、バイアホール１３には導電性ペーストを硬化してなる導電材１５が充填されている。この金属箔１４を含む絶縁基材１１の表面、及び裏面は平坦化されている。
最下層基材２は、上述した最上層基材１と全く同様の構成であり、絶縁基材１１の下側の面に配線回路形成用の溝部１２が形成されている点が異なる。
【００２３】
内層基材３は、通常１００μｍ以下の厚みのフィルム、薄板状またはシート状のもので、上述した最上層基材１と全く同様の熱可塑性樹脂組成物からなる薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１１の一方の面（この図では上側）に、配線回路形成用の溝部１２が形成され、この溝部１２の一部に絶縁基材１１を貫通するバイアホール１３が形成され、この溝部１２及びバイアホール１３に導電性ペーストを硬化してなる導電材１５が充填されている。この導電材１５を含む絶縁基材１１の表面、及び裏面は平坦化されている。
内層基材４は、上述した内層基材３と全く同様の構成であり、絶縁基材１１の下側の面に配線回路形成用の溝部１２が形成されている点が異なる。
【００２４】
これら最下層基材２、内層基材４、３及び最上層基材１は、この順に積層されて熱融着により接着されて一体化され、これら基材１〜４の配線回路及び各基材１〜４間を電気的に接続する配線は、導電性ペーストを硬化してなる導電材１５により構成されている。
【００２５】
上記の絶縁基材１１を構成する熱可塑性樹脂組成物の主成分である、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂は、その構造単位に芳香核結合、エーテル結合およびケトン結合を含む熱可塑性樹脂であり、その代表例としては、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン等がある。 なお、ポリエーテルエーテルケトンは、「ＰＥＥＫ１５１Ｇ」、「ＰＥＥＫ３８１Ｇ」、「ＰＥＥＫ４５０Ｇ」（いずれもＶＩＣＴＲＥＸ社の商品名）等として市販されている。
【００２６】
また、非晶性ポリエーテルイミド樹脂は、その構造単位に芳香核結合、エーテル結合およびイミド結合を含む非晶性熱可塑性樹脂であり、特に制限されるものではない。なお、ポリエーテルイミドは、「Ｕｌｔｅｍ ＣＲＳ５００１」、「Ｕｌｔｅｍ １０００」（いずれもゼネラルエレクトリック社の商品名）等として市販されている。
【００２７】
上記の熱可塑性樹脂組成物の樹脂組成は、ポリアリールケトン樹脂７０〜２５重量％と、非晶性ポリエーテルイミド樹脂３０〜７５重量％とからなる熱可塑性樹脂組成物１００重量部に対して、無機充填材を２０重量部以上かつ５０重量部以下で混合してなる組成物が好ましい。
【００２８】
ここで、ポリアリールケトン樹脂の含有率を７０〜２５重量％と限定した理由は、含有率が７０重量％を超えると、結晶性が高いために多層化する際の積層性が低下するからであり、また、含有率が２５重量％未満であると、組成物全体としての結晶性自体が低くなり、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であってもリフロー耐熱性が低下するからである。
また、非晶性ポリエーテルイミド樹脂の含有率を３０〜７５重量％と限定した理由は、含有率が３０重量％未満では、結晶性が高いために多層化する際の積層性が低下するからであり、また、含有率が７５重量％を超えると、組成物全体としての結晶性自体が低くなり、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であってもリフロー耐熱性が低下するからである。
【００２９】
上述した熱可塑性樹脂組成物に対して無機充填材を添加することも出来る。
無機充填材としては、特に制限はなく、公知のいかなるものも使用できる。例えば、タルク、マイカ、雲母、ガラスフレーク、窒化ホウ素（ＢＮ）、板状炭カル、板状水酸化アルミニウム、板状シリカ、板状チタン酸カリウム等が挙げられる。これらは１種類を単独で添加してもよく、２種類以上を組合せて添加してもよい。特に、平均粒径が１５μｍ以下、アスペクト比（粒径／厚み）が３０以上の鱗片状の無機充填材が、平面方向と厚み方向の線膨張係数比を低く抑えることができ、熱衝撃サイクル試験時の基板内のクラック発生を抑制することができるので、好ましい。
【００３０】
この無機充填材の添加量は、熱可塑性樹脂組成物１００重量部に対して２０重量部以上かつ５０重量部以下が好ましい。５０重量部を超えると、無機充填材の分散不良の問題が発生し、線膨張係数がばらつき易くなるからであり、また、２０重量部未満では、熱成形に用いるガラススタンパーと絶縁基材１１の線膨張係数の差により、絶縁基材１１に寸法収縮が発生するからであり、さらに、線膨張係数を低下させて寸法安定性を向上させる効果が小さく、リフロー工程において線膨張係数差に起因する内部応力が発生し、基板にそりやねじれが発生するからである。
【００３１】
上記の熱可塑性樹脂組成物に対しては、その性質を損なわない程度に、他の樹脂や無機充填材以外の各種添加剤、例えば、安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、核剤、着色剤、滑剤、難燃剤等を適宜添加してもよい。
これら無機充填材を含めた各種添加剤を添加する方法としては、公知の方法、例えば下記に挙げる方法（ａ）、（ｂ）を用いることができる。
【００３２】
（ａ）各種添加剤をポリアリールケトン樹脂及び／または非晶性ポリエーテルイミド樹脂等の基材（ベース樹脂）に高濃度（代表的な含有量としては１０〜６０重量％程度）に混合したマスターバッチを別途作製しておき、これを使用する樹脂に濃度を調整して混合し、ニーダーや押出機等を用いて機械的にブレンドする方法。
（ｂ）使用する樹脂に直接各種添加剤をニーダーや押出機等を用いて機械的にブレンドする方法。
これらの方法の中では、（ａ）の方法が分散性や作業性の点から好ましい。さらに、絶縁基材１１の表面にはハンドリング性の改良等のために、エンボス加工やコロナ処理等を適宜施しても構わない。
【００３３】
また、上記の導電材１５は、導電性ペーストを加熱し硬化させたもので、導電性ペーストとしては、樹脂系低温焼成タイプの銀（Ａｇ）ペースト、銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）ペースト、銅（Ｃｕ）ペースト等が好適に用いられる。
【００３４】
次に、本実施形態の多層配線基板の製造方法について図２〜図６に基づき説明する。
ここでは、まず、最外層基材（最上層基材及び最下層基材）及び内層基材各々の製造方法について説明し、次いで、これらの最外層基材及び内層基材を用いた多層配線基板の製造方法について説明する。
【００３５】
（１）最外層基材の製造方法
まず、図２（ａ）に示すように、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材２１を用意する。
この絶縁基材２１は、フィルム、薄板状またはシート状で提供される。成形方法としては、公知の方法、例えばＴダイを用いる押出キャスト法、あるいはカレンダー法等を採用することができ、特に限定されるものではないが、シートの製膜性や安定生産性等の面から、Ｔダイを用いる押出キャスト法が好ましい。Ｔダイを用いる押出キャスト法での成形温度は、組成物の流動特性や製膜性等によって適宜調整されるが、概ねポリアリールケトン樹脂の結晶融解ピーク温度（２６０℃）以上、４３０℃以下である。
【００３６】
次いで、図２（ｂ）に示すように、絶縁基材２１の所定位置に、レーザもしくは機械ドリル等を用いて絶縁基材２１を貫通する貫通孔２２を形成し、バイアホール１３とする。
次いで、図２（ｃ）に示すように、スキージ印刷等によりバイアホール１３内に導電性ペースト２３を充填し、その後、この導電性ペースト２３を１２０℃〜１６０℃で、３０分〜６０分加熱して硬化させ、導電材１５とする。
【００３７】
次いで、機械的研磨等により、絶縁基材２１上に残っている導電材１５を研削して除去し、図２（ｄ）に示すように、バイアホール１３に導電性ペーストを硬化してなる導電材１５が充填され、かつ絶縁基材２１の表面が所定の表面粗さに平坦化された配線基材２４を得る。
【００３８】
次いで、図３（ａ）に示すように、絶縁基材２１の上側（一方の面側）に金属箔３１を介して一主面に凹凸を有する凹凸転写治具３２を配置するとともに、下側（他方の面側）に絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）以下で絶縁基材２１より弾性率が低い弾性フィルム３３を配置し、次いで、図３（ｂ）に示すように、絶縁基材２１に凹凸転写治具３２を押圧し、弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）以上かつ絶縁基材２１の結晶化開始温度（Ｔｃｓ）未満の温度にて熱成形する。
【００３９】
ここで、絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）及び結晶化開始温度（Ｔｃｓ）、弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）は、示差走査熱量（ＤＳＣ）を測定することで分かる。これらの温度は、例えば、被測定試料を加熱速度１０℃／分で加熱したときに得られるＤＳＣプロファイルより求めることができる。
例えば、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂を４０重量％、非晶性ポリエーテルイミド樹脂を６０重量％含む絶縁基材の場合、ガラス転移温度（Ｔｇ１）は１８５℃、結晶化開始温度（Ｔｃｓ）は２２５℃である。
【００４０】
また、弾性フィルム３３は、絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）以下で絶縁基材２１より弾性率が低いものであればよく、例えば、シンジオタクチックポリスチレンからなるフィルム状の弾性体が好適に用いられる。この弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）は１００℃である。
【００４１】
図４は、絶縁基材２１及び弾性フィルム３３の弾性率温度依存性を示す図であり、図中、Ａは結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂を４０重量％、非晶性ポリエーテルイミド樹脂を６０重量％含む絶縁基材、Ｂはシンジオタクチックポリスチレンからなる弾性フィルムである。
【００４２】
図４によれば、絶縁基材２１が軟化する以前に弾性フィルム３３が軟化し、それにつれて絶縁基材２１は撓むが塑性変形は起こらず、金属箔３１を効率よく切断することが可能となる。
熱成形の温度は、弾性フィルム３３のガラス転移温度（Ｔｇ２）以上、かつ絶縁基材２１の結晶化開始温度（Ｔｃｓ）未満が好ましく、より好ましくは絶縁基材２１のガラス転移温度（Ｔｇ１）以下である。
【００４３】
この熱成形により、図３（ｃ）に示すように、弾性フィルム３３と絶縁基材２１の弾性率差により金属箔３１が打ち抜かれ、凹凸転写治具３２の凹凸による圧力差に応じた融着強度差が生じる。例えば、絶縁基材２１内に埋設された金属箔３１ａは融着強度が強く、絶縁基材２１に強固に接着しているが、これ以外の金属箔３１ｂは融着強度が極めて弱く、絶縁基材２１から容易に剥離可能である。
したがって、図３（ｄ）に示すように、不用な金属箔３１ｂは絶縁基材２１から簡単に剥離除去することが可能となる。
【００４４】
なお、金属箔３１の下面には、必ずしも導電性ペーストを硬化してなる導電材１５及びバイアホール１３が存在する必要はないが、全ての金属箔３１の下面に導電材１５が存在することで、融着強度差が大きくなり、より容易に不用な金属箔３１ｂを除去することが可能である。また、金属箔３１の種類および厚みは制限されるものではないが、金属箔３１の厚みとしては、凹凸転写治具３２の凹凸高さ以下の厚みがより好適である。一例として、凹凸転写治具３２の凹凸高さ５０μｍに対して、９〜３５μｍの厚みを有する表面粗化電解銅箔（金属箔）を用いたが、いずれの厚みにおいても不用の電解銅箔の剥離は可能であった。
【００４５】
この絶縁基材２１から不用な金属箔３１ｂを除去した後、図３（ｅ）に示すように、図示しない成形金型を用いて金属箔３１ａ及び導電材１５を含む絶縁基材２１の両面に、０．５〜１０ｋｇ／ｃｍ2の圧力かつ絶縁基材２１の結晶化開始温度（Ｔｃｓ）未満の温度で熱成形を施し、金属箔３１ａ及び導電材１５を含む絶縁基材２１の両面を平坦化した。
以上により、最外層基材、すなわち絶縁基材２１に金属箔１４が表面が表出した状態で埋設され、バイアホール１３に導電材１５が充填された最上層基材３４（または最下層基材３５）を得ることができる。
【００４６】
（２）内層基材の製造方法
まず、図５（ａ）に示すように、上記の最外層基材と同様の熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材２１の表面（一方の面）に、スタンパ４１の凸部４２を熱転写する。この熱転写の条件は、例えば、温度：１７５℃〜２０５℃、圧力：２０ｋｇ／ｃｍ2〜６０ｋｇ／ｃｍ2である。
この熱転写により、図５（ｂ）に示すように、絶縁基材２１の表面に配線回路形成用溝部４３が形成される。
【００４７】
スタンパ４１は、絶縁基材２１に対して離型性の良好な材質、例えば、ガラス、セラミックス等により構成されたもので、特に、３〜５ｍｍの厚みの耐熱ガラスが好適に用いられる。このスタンパ４１は、耐熱ガラス板上にフォトリソグラフ法を用いてレジストマスクを形成し、その後、このレジストマスクを用いてサンドブラスト法により配線回路パターンに対応する凸部４２を形成することにより作製される。
【００４８】
次いで、図５（ｃ）に示すように、絶縁基材２１の所定位置に、レーザもしくは機械ドリル等を用いて絶縁基材２１を貫通する貫通孔４４を形成し、バイアホール１３とする。このバイアホール１３は、スタンパ４１により配線回路形成用溝部４３と同時に成形しても構わない。
次いで、図５（ｄ）に示すように、スキージ印刷等により配線回路形成用溝部４３及びバイアホール１３内に導電性ペースト４５を充填し、その後、この導電性ペースト４５を１２０℃〜１６０℃で、３０分〜６０分加熱して硬化させ、導電材１５とする。これにより、絶縁基材２１の所定位置に導電回路４６及び層間導通部４７が形成される。
【００４９】
次いで、図５（ｅ）に示すように、研磨機４８を用いて絶縁基材２１上に残っている導電材１５を研削して除去するとともに、絶縁基材２１の表面を平坦化し、図５（ｆ）に示すように、絶縁基材２１の所定位置に導電回路４６及び層間導通部４７が形成された内層基材４９（または内層基材５０）を得ることができる。
【００５０】
（３）多層配線基材の製造方法
まず、図６（ａ）に示すように、積層治具５１内に、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２、最下層基材３５、内層基材４９、内層基材５０、最上層基材３４、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２をこの順に重ね、その後、温度：２００〜２６０℃、圧力：２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2の条件で熱融着することにより、最下層基材３５〜最上層基材３４を接着して一体化する。
以上により、図６（ｂ）に示すように、最下層基材３５、内層基材４９、内層基材５０及び最上層基材３４が積層されて熱融着により一体化された多層配線基板５３を得ることができる。
【００５１】
本実施形態によれば、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材１１に配線回路形成用の溝部１２を形成するとともに、絶縁基材１１を貫通するバイアホール１３を形成し、この溝部１２に金属箔１４を表面が表出した状態で埋設し、バイアホール１３に導電性ペーストを硬化してなる導電材１５を充填して配線基材としたので、優れた耐熱性、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性を有する上に、樹脂流動を起こすことなく低温融着を行うことができ、樹脂流動に起因する配線歪みの問題を解消することができ、高精度かつ高精細な導体配線とすることができる。したがって、電気的特性及び信頼性に優れた多層配線基板を提供することができる。
【００５２】
また、熱可塑性樹脂組成物及び導体配線の種類や形状を適宜選択することで配線基材の多様化を図ることができ、様々な仕様の配線基材を組み合わせることにより、様々な仕様の多層配線基板を容易に実現することができる。
また、様々な仕様の配線基材を組み合わせることで、少量多品種という製造形態に適用することができる。また、導電性ペーストにより電気的に接続することにより、ウェットプロセスによる配線形成が不要になり、環境面での負荷が少ない。
【００５３】
「第２実施形態」
図７は本発明の第２実施形態のＩＣパッケージ基板（半導体装置搭載基板）を示す断面図である。
このＩＣパッケージ基板は、最下層基材３５、内層基材４９及び内層基材５０が、この順に積層され熱融着により一体化されて多層インターポーザー基板６１とされ、ＩＣチップ（半導体装置）搭載部となる内層基材５０上に、直接ＩＣチップ（半導体装置）６３が固定されるとともに、このＩＣチップ６３のピン（端子）６４と導電回路４６とが電気的に接続され、さらに、このＩＣチップ６３がエポキシ樹脂等の封止樹脂６５により封止された構成である。
【００５４】
このＩＣパッケージ基板を製造するには、まず、図８（ａ）に示すように、積層治具５１内に、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２、最下層基材３５、内層基材４９、内層基材５０、弾性及び離型性を有するクッションフィルム５２をこの順に重ね、その後、温度：２００〜２６０℃、圧力：２０〜６０ｋｇ／ｃｍ2の条件で熱融着することにより、最下層基材３５〜内層基材５０を接着して一体化し、多層インターポーザー基板６１とする。
【００５５】
次いで、図８（ｂ）に示すように、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上の所定位置にＩＣチップ６３を載置し、このＩＣチップ６３を熱盤６８により所定の温度、例えば、絶縁基材の結晶化開始温度以下の１７５〜２０５℃に保持した状態で熱圧着し、図８（ｃ）に示すように、ＩＣチップ６３のピン６４と導電回路４６とを電気的に接続する。
次いで、ＩＣチップ６３を覆うようにエポキシ樹脂等の封止樹脂剤６９を塗布し、この封止樹脂剤６９を加熱して硬化させ、封止樹脂６５とする。
【００５６】
このように、ＩＣチップ６３搭載時の温度は、絶縁基材の結晶化開始温度以下の１７５〜２０５℃とすることで、その後の低温積層が可能となる。また、内層基材５０上に急速熱硬化タイプのエポキシ樹脂を供給し、熱圧着によって接合しても構わない。
【００５７】
本実施形態においても、第１実施形態の多層配線基板と同様の効果を奏することができる。
しかも、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上に、直接ＩＣチップ６３を固定したので、高精度、高精細かつ高密度のＩＣパッケージ基板を得ることができる。
【００５８】
「第３実施形態」
図９は本発明の第３実施形態のＩＣパッケージ基板（半導体装置搭載基板）を示す断面図である。
このＩＣパッケージ基板が、第２実施形態のＩＣパッケージ基板と異なる点は、第２実施形態のＩＣパッケージ基板では、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上に、直接ＩＣチップ６３を固定したのに対し、本実施形態のＩＣパッケージ基板では、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上にＩＣチップ固定用接着剤６２を介してＩＣチップ６３を固定した点である。
【００５９】
このＩＣパッケージ基板を製造するには、第２実施形態のＩＣパッケージ基板と同様にして多層インターポーザー基板６１を作製し、次いで、図１０（ａ）に示すように、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上にＩＣチップ固定用接着剤６２を塗布し、このＩＣチップ固定用接着剤６２上の所定位置にＩＣチップ６３を載置し、このＩＣチップ６３を熱盤６８により所定の温度、例えば、絶縁基材の結晶化開始温度以下の１７５〜２０５℃に保持した状態で熱圧着し、図１０（ｂ）に示すように、ＩＣチップ６３のピン６４と導電回路４６とを電気的に接続する。
次いで、ＩＣチップ６３及びＩＣチップ固定用接着剤６２を覆うようにエポキシ樹脂等の封止樹脂剤６９を塗布し、この封止樹脂剤６９を加熱して硬化させ、封止樹脂６５とする。
【００６０】
本実施形態においても、第１実施形態の多層配線基板と同様の効果を奏することができる。
しかも、ＩＣチップ搭載部となる内層基材５０上に、ＩＣチップ固定用接着剤６２を介してＩＣチップ６３を固定したので、内層基材５０とＩＣチップ６３との間の絶縁性が十分確保できない場合においても、ＩＣチップ固定用接着剤６２により絶縁性を確保することができ、高精度、高精細かつ高密度のＩＣパッケージ基板を得ることができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の配線基板の製造方法によれば、凹凸転写治具を絶縁基材に押圧して、弾性フィルムのガラス転移温度以上かつ絶縁基材の結晶化開始温度未満の温度にて熱成形することにより、凹凸転写治具の凸部に対応する位置の金属箔のみを絶縁基材に融着させると共に、凸部に対応する位置以外の金属箔を絶縁基材から剥離除去するので、優れた耐熱性、高い機械的強度、優れた電気的絶縁性を有するとともに、高精度かつ高精細な導体配線を有する配線基板を容易に作製することができ、その結果、電気的特性及び信頼性に優れた配線基板を容易に得ることができる。
【００６２】
また、絶縁基材の数やそれに形成される配線回路を適宜選択することで、多種多様の絶縁基材及び導体配線を得ることができ、これらを組み合わせることで、様々な仕様の配線基板に対して容易に適合することができ、少量多品種の配線基板を容易かつ短時間に得ることができる。
また、製造過程においては、導電性ペーストにより電気的に接続するというドライプロセスを採用したので、ウェットプロセスによる配線形成工程が不要となり、製造過程における環境面での負荷が少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の多層配線基板を示す断面図である。
【図２】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図３】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図４】 絶縁基材及び弾性フィルムの弾性率温度依存性を示す図である。
【図５】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図６】 本発明の第１実施形態の多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図７】 本発明の第２実施形態のＩＣパッケージ基板を示す断面図である。
【図８】 本発明の第２実施形態のＩＣパッケージ基板の製造方法を示す過程図である。
【図９】 本発明の第３実施形態のＩＣパッケージ基板を示す断面図である。
【図１０】 本発明の第３実施形態のＩＣパッケージ基板の製造方法を示す過程図である。
【符号の説明】
１ 最上層基材（最上層の配線基材）
２ 最下層基材（最下層の配線基材）
３、４ 内層基材（配線基材）
１１ 絶縁基材
１２ 配線回路形成用の溝部
１３ バイアホール（貫通孔）
１４ 金属箔
１５ 導電材
２１ 絶縁基材
２２ 貫通孔
２３ 導電性ペースト
２４ 配線基材
３１ 金属箔
３２ 凹凸転写治具
３３ 弾性フィルム
３４ 最上層基材
３５ 最下層基材
４３ 配線回路形成用溝部
４４ 貫通孔
４５ 導電性ペースト
４９、５０ 内層基材
５３ 多層配線基板
Claims (2)
- 結晶融解ピーク温度が２６０℃以上であるポリアリールケトン樹脂と非晶性ポリエーテルイミド樹脂を主成分とする熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材の一方の面側に金属箔を介して凹凸転写治具を配置するとともに、他方の面側に前記絶縁基材のガラス転移温度以下で前記絶縁基材より弾性率が低い弾性フィルムを配置し、
次いで、前記凹凸転写治具を前記絶縁基材に押圧して、前記弾性フィルムのガラス転移温度以上かつ前記絶縁基材の結晶化開始温度未満の温度にて熱成形することにより、前記凹凸転写治具の凸部に対応する位置の金属箔のみを前記絶縁基材に融着させると共に、前記凸部に対応する位置以外の金属箔を前記絶縁基材から剥離除去することを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記弾性フィルムは、シンジオタクチックポリスチレンからなることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
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