JP4291420B2 - 多層配線板の製造方法 - Google Patents

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。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の軽薄短小化、高機能化に伴い、配線板には高密度化が要求されてきている。
このため、配線板は、配線層数を増やす多層化、同一層内の配線収容量を増やすための微細配線化、層間の接続を行うための接続穴の微細化が行われてきた。
しかし、高密度化に伴い、必要とする接続穴数が増大し、従来の貫通穴では穴数の増加と共に、その貫通穴部分には必要とする層以外の層にも配線できない領域が増加するため、配線収容量を充分に増やすことができないという課題があった。
そこで、このような課題を解決する方法として、必要な層間だけを接続するＩＶＨ（インタスティシャルバイアホール）構造の多層配線板が提案されている。
【０００３】
例えば、図３（ａ）に示すように、貫通穴をあけた後に、穴内をめっき後、エッチングで配線を形成した両面銅張積層板を、内層配線板１０４や外層配線板１０２として使用し、このものの必要枚数を、図３（ｂ）に示すように、プリプレグ１０３と共に積層して多層化し、その後、図３（ｃ）に示すように、必要な箇所に貫通穴をあけ、めっきによってスルーホール内壁の導体化を行ない、図３（ｄ）に示すように、最外層の配線形成を行なうことによって、ＩＶＨ構造の配線板を製造する方法が知られている。
この方法は、工程数が多く、しかもめっき回数が多いので、外層の導体が厚くなり、最後に行なう配線形成のときに、微細な配線形成が困難であるという課題がある。
【０００４】
そこで、これらの課題を解決するために、金属箔にＢステージ状の接着剤層を形成した接着剤付金属箔に、予め穴をあけ、配線を形成した内層配線板と積層接着し、必要に応じて貫通穴をあけ、穴内の導体化を行ない、不要な銅箔をエッチング除去することによってＩＶＨを有する多層配線板を製造する方法が、特開平６−１９６８６２号公報によって提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平６−１９６８６２号公報に記載の方法は、接着剤付金属箔の接着剤層で、内層配線板の配線部分を完全に埋め、ＩＶＨとなる穴内への樹脂のしみ出しを最小限に抑える必要があるため、接着剤層の樹脂流れを最小限にするため、積層接着後の基板表面の凹凸が大きくなり、そのため、その後の配線形成時に基板の表面凹凸に、めっきレジストあるいはエッチングレジストが追従せず、めっき液のしみ込みあるいはエッチング液のしみ込み等により、回路欠陥が多く発生していた。
【０００６】
本発明は、歩留まり良く、生産効率に優れたＩＶＨ付き多層配線板を製造する方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線板の製造方法は、
ａ．内層配線板を作製する工程、
ｂ．金属箔と絶縁性樹脂接着剤層からなる接着剤付金属箔に穴あけする工程、
ｃ．前記内層配線板と前記接着剤付金属箔を、積層治具と積層物との間に積層工程において塑性流動するシートを介在させ、積層接着する工程、
ｄ．積層接着物に配線形成を行う工程、
からなる多層配線板の製造方法において、
工程ｄで形成される外層ラインと直交する位置に相当する、工程ａで形成される内層配線板の内層ラインを、ライン間隙が０．２〜１．０ｍｍとなる範囲を回避して形成することを特徴とする。
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、外層ラインと直行する内層配線板のラインとラインの間隙が０．２〜１．０ｍｍになると、基板表面と外層形成時に使用するめっき又はエッチングレジストが基板表面に追従せず、めっき液又はエッチング液が間隙に侵入し易くなり、めっき液が侵入すると回路短絡が発生し、エッチング液が侵入すると回路断線が発生することを発見し、本発明をなすに至った。
また、この表面の凹凸により、レジストの形成に使用する焼付けネガも追従しずらくなり、光の散乱、密着不足によりにじみ等が発生し、回路欠陥が発生することも発見した。
このことから、設計的に内層配線のラインとラインの間隙を０．２〜１．０ｍｍの範囲を避けて設計することにより、これらの不具合を防止することができるのである。また、ライン間隙０．２ｍｍ未満では、レジストにより間隙が埋められ、更に内層の凹凸を拾いにくくなり欠陥が発現せず、ライン間隙１．０ｍｍを越えると、レジストが追従できる間隙が確保でき、更に表面凹凸もなだらかになるため、これも回路欠陥が発現しないのである。
【０００９】
本発明に用いる内層配線板は、通常の配線板に用いることのできるものであればどのようなものでも使用できる。
【００１０】
本発明の、金属箔と絶縁性樹脂接着剤層とからなる接着剤付金属箔に用いる金属箔は、銅箔やアルミニウム箔が使用でき、中でも通常の配線板に用いる銅箔が好ましく、絶縁性樹脂接着剤層との接着のために粗化しているものを用いることが好ましい。
また、厚さについては、通常の配線板に用いる５μｍ〜７０μｍの厚さのものを用いることができる。配線パターンの精度や、配線密度に高いものが要求される場合、できるだけ薄いものを用いることが好ましい。
この金属箔には、配線形成より前に物理的もしくは化学的の剥離除去可能なキャリア層を有する複合箔を用いることができ、前記薄い金属箔を使用するときに、キャリアにより支持されたものを用いれば、金属箔の取扱性が高く、好ましい。
このようなキャリアにより支持された銅箔としては、剥離が容易なような処理を界面に行なったアルミニウムをキャリアとした銅箔や、厚さ３〜７μｍの第１の銅層／中間層として厚さ０．１〜０．３μｍのニッケル−リン層／キャリアとして厚さ３０〜４０μｍの第２の銅層からなる複合金属箔等が使用できる。
【００１１】
絶縁性樹脂接着剤層には、耐熱性、機械特性、電気特性、耐薬品性などの特性が総合的に優れたエポキシ樹脂が、高特性を要求される多層配線板に適している。
接着剤付金属箔の絶縁性樹脂接着剤に高分子量エポキシ重合体を主体とする樹脂を用いる場合、可撓化剤や変性をしなくとも硬化後にある程度の可撓性を保ち、また積層接着時の加熱時にも樹脂粘度を高く保つことができ、本発明の目的に適している。
【００１２】
この高分子量エポキシ重合体を主体とする樹脂には、二官能エポキシ樹脂とハロゲン化二官能フェノール類の配合当量比をエポキシ基／フェノール水酸基＝１／０．９〜１．１とし、触媒の存在下、加熱して重合させたフィルム形成能を有する分子量１００，０００以上の高分子量エポキシ重合体及び架橋剤、多官能エポキシ樹脂を構成成分とする熱硬化性エポキシ樹脂を用い、ワニス状の前記熱硬化性エポキシ樹脂を銅箔の粗化面に塗布し、加熱により半硬化状態にして、銅箔上に直接エポキシ樹脂層を形成したり、前記熱硬化性エポキシ樹脂をフィルム基材上に塗布しフィルム化した後に、銅箔とラミネートして形成することもできる。
【００１３】
（熱硬化性エポキシ樹脂の組成）
本発明で使用する、二官能エポキシ樹脂とハロゲン化二官能フェノール類の配合当量比をエポキシ基／フェノール水酸基＝１／０．９〜１．１とし、触媒の存在下、加熱して重合させたフィルム形成能を有する分子量１００，０００以上の高分子量エポキシ重合体及び架橋剤、多官能エポキシ樹脂を構成成分とする熱硬化性エポキシ樹脂組成物は、フィルム形成能を有する高分子量エポキシ重合体および架橋剤、多官能エポキシ樹脂を構成成分とする。
【００１４】
（高分子量エポキシ重合体）
フィルム形成能を有する高分子量エポキシ重合体は、重量平均分子量が１００，０００以上の、いわゆる高分子量エポキシ重合体であり、二官能エポキシ樹脂とハロゲン化二官能フェノール類を二官能エポキシ樹脂と二官能フェノール類の配合当量比を、エポキシ基／フェノール性水酸基＝１／０．９〜１．１とし、触媒の存在下、沸点が１３０℃以上のアミド系またはケトン系溶媒中、反応固形分濃度５０重量％以下で、加熱し重合させて得られる。
【００１５】
二官能エポキシ樹脂は、分子内に二個のエポキシ基をもつ化合物であればどのようなものでもよく、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、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、脂肪族鎖状エポキシ樹脂などがある。これらの化合物の分子量はどのようなものでもよい。これらの化合物は何種類かを併用することができる。また、二官能エポキシ樹脂以外の成分が不純物として含まれていてもかまわない。
【００１６】
ハロゲン化二官能フェノール類は、ハロゲン原子が置換し、しかも二個のフェノール性水酸基を持つ化合物であればどのようなものでもよく、例えば、単環二官能フェノールであるヒドロキノン、レゾルシノール、カテコール、多環二官能フェノールであるビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ナフタレンジオール類、ビスフェノール類、およびこれらのアルキル基置換体などのハロゲン化物などがある。これらの化合物の分子量はどのようなものでもよい。これらの化合物は何種類かを併用することができる。また、ハロゲン化二官能フェノール類以外の成分が不純物として含まれていてもかまわない。
【００１７】
触媒は、エポキシ基とフェノール性水酸基のエーテル反応を促進させるような触媒能を持つ化合物であればどのようなものでもよく、例えば、アルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化合物、イミダゾール類、有機りん化合物、第二級アミン、第三級アミン、第四級アンモニウム塩などがある。中でもアルカリ金属化合物が最も好ましい触媒であり、アルカリ金属化合物の例としては、ナトリウム、リチウム、カリウムの水酸化物、ハロゲン化物、有機酸塩、アルコラート、フェノラート、水素化物、ホウ水素化物、アミドなどがある。これらの触媒は併用することができる。
【００１８】
反応溶媒としては、アミド系またはケトン系溶媒が好ましく、アミド系溶媒としては、沸点が１３０℃以上で、原料となるエポキシ樹脂とフェノール類を溶解すれば、特に制限はないが、例えば、ホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル尿素、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、カルバミド酸エステルなどがある。これらの溶媒は併用することができる。また、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒などに代表されるその他の溶媒と併用してもかまわない。また、ケトン系溶媒としては、シクロヘキサノン、アセチルアセトン、ジイソブチルケトン、ホロン、イソホロン、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノンなどがある。
【００１９】
重合体の合成条件としては、二官能エポキシ樹脂とハロゲン化二官能フェノール類の配合当量比は、エポキシ基／フェノール性水酸基＝１／０．９〜１．１とされる。
重合反応温度は、６０〜１５０℃であることが好ましく、６０℃未満であると、高分子量化反応が著しく遅く、１５０℃を越えると、副反応が多くなり直鎖状に高分子量化しない。
溶媒を用いた重合反応の際の固形分濃度は、５０重量％以下であればよいが、さらには３０重量％以下にすることが好ましい。
【００２０】
このようにすることにより、フィルム形成能を有する分子量が１００，０００以上の、いわゆる高分子量エポキシ重合体が得られる。
この高分子量エポキシ重合体の架橋剤として、架橋剤の反応性制御が容易でワニスの保存安定性が確保し易い、イソシアネート類を他の活性水素を持つ化合物でマスク（ブロック）したマスクイソシアネート類を用いるのが好ましい。
【００２１】
イソシアネート類は分子内に２個以上のイソシアネート基を有するものであればどのようなものでもよく、例えば、フェノール類、オキシム類、アルコール類などのマスク剤でマスクされたヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートなどが挙げられる。特に、硬化物の耐熱性の向上のためフェノール類でマスクされたイソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネートが好ましい。
この架橋剤の量は、高分子量エポキシ重合体のアルコール性水酸基１．０当量に対し、イソシアネート基が０．１〜１．０当量にすることが好ましい。
【００２２】
（多官能エポキシ樹脂）
多官能エポキシ樹脂としては、分子内に２個以上のエポキシ基を持つ化合物であればどのようなものでもよく、例えば、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、レゾール型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂などのフェノール類のグリシジルエーテルであるフェノール型エポキシ樹脂や脂環式エポキシ樹脂、エポキシ化ポリブタジエン、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、イソシアヌレート型エポキシ樹脂、可撓性エポキシ樹脂などであり、エポキシ樹脂ならば何を用いてもかまわないが、特にフェノール型エポキシ樹脂、または、フェノール型エポキシ樹脂と多官能エポキシ樹脂との混合物が、耐熱性の向上のために好ましい。この多官能エポキシ樹脂の量は、高分子量エポキシ重合体１００重量部に対し、２０〜１００重量部にすることが好ましい。
また、この多官能エポキシ樹脂は、接着成分および成形時の樹脂流れとして働くため、内層銅箔の厚さやその回路の密度によって、適正な量に調節することができる。これらの多官能エポキシ樹脂は、単独でまたは２種類以上混合して用いてもかまわない。
【００２３】
（添加剤）
さらに、多官能エポキシ樹脂の硬化剤および硬化促進剤を用いることが好ましい。エポキシ樹脂の硬化剤および硬化促進剤としては、ノボラック型フェノール樹脂、ジシアンジアミド、酸無水物、アミン類、イミダゾール類、フォスフィン類などが挙げられる。また、これらを組み合わせて用いてもかまわない。
さらにシランカップリング剤を添加することは、エポキシ樹脂層の接着力、特に銅箔との接着力を向上させるので好ましい。添加するシランカップリング剤としては、エポキシシラン、アミノシラン、尿素シラン等が好ましい。
【００２４】
（塗布）
このような組成の混合物を、溶剤により希釈し、銅箔の表面に塗布する。このときの塗布方法は、ブレードコータ、ロッドコータ、ナイフコータ、リバースロールコータ、リップコータ、ダイコータ等により塗布すことができる。
また、塗布した後に、１３０〜１５０℃、２〜３０分の条件で乾燥し、半硬化状にする。
【００２５】
この接着剤付金属箔に穴あけする工程は、通常の配線板を製造するときに用いる数値制御式のドリルマシンやプレス金型を用いることができる。
【００２６】
本発明の、積層工程において塑性流動するシートには、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、これらの共重合体などを主体とする樹脂が使用できる。
この積層工程において塑性流動するシートの厚さは、クッション効果が得られる厚さであればよく、３０μｍ〜２ｍｍの範囲は好ましく、積層接着時の温度で粘度低下が充分に大きければ、３０〜２００μｍで充分である。３０μｍ未満であると、クッション効果がなく、２ｍｍを越えると、積層工程において塑性流動するシートの価格が高くなるだけではなく、熱盤から積層物への伝熱性が低下する。
また、この積層工程において塑性流動するシートには、積層工程において塑性流動するシートと離型性のフィルムを同時に押出し成形した２層構造のシートあるいは、前記２種類の材料を組み合わせた３層構造のシートを用いることもできる。
【００２７】
積層接着後、前記積層工程において塑性流動するシートを物理的に剥離除去するのは、通常の配線板を製造するときに行なうように、冷却し、圧力を下げて、プレス熱盤を開き、積層物を取り出して、鏡板やクッションを人手によって解体することによって行なわれる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に、実施例によって具体的に述べる。
【００２９】
【実施例】
（１）内層配線板の作製
ガラス布にエポキシ樹脂を含浸した基材の両面に銅箔を積層した両面銅張積層板であるＭＣＬ−Ｅ６７（日立化成工業株式会社製、商品名）の不要な銅箔をエッチング除去することによって、ＩＶＨ接続部分にランドを設けた内層配線を有する内層配線板４を作製した。このときに、ライン幅を０．２、０．５、１．０、２．０ｍｍ、ラインとラインの間隙を０．１〜１．５ｍｍと変化させたパターンを形成した。
（２）接着剤付金属箔の作製
二官能エポキシ樹脂として、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用い、ハロゲン化二官能フェノールとして、ハロゲン化ビスフェノールＡを用い、触媒として、アルカリ金属化合物を用い、反応溶媒として、アミド系溶媒を用い、重合体の合成条件として、二官能エポキシ樹脂とハロゲン化二官能フェノール類の配合当量比を、エポキシ基／フェノール性水酸基＝１／１とし、重合反応温度を１４０℃とし、重合反応の固形分濃度を２５重量％として合成した、平均分子量が１００，０００以上の高分子量エポキシ重合体と、架橋剤に、イソシアネート類をマスクして用い、多官能エポキシ樹脂にレゾール型エポキシ樹脂を用いた、エポキシ樹脂ワニスＡＳ３０００（日立化成工業株式会社製、商品名）を、金属箔３２である厚さ１８μｍの銅箔の粗化面に、乾燥後の厚さが５０μｍとなるように塗布し、１４０℃で、２５分間乾燥して、Ｂステージ状態とし、この接着剤付金属箔３に、ＩＶＨ接続用の直径０．１５ｍｍの穴を、ドリルであけた。
（３）積層接着
図１（ａ）に示すように、前記工程（１）で作製した内層配線板４に、前記工程（２）で作製した、穴あきの接着剤付金属箔３を、絶縁性樹脂接着剤層３１が内層配線板に接するようにして重ね、積層工程において塑性流動するシート２として、厚さ１５０μｍのポリスチレンシートを、鏡板と積層物との間に挿入し、１６０℃、３ＭＰａ、９０分の条件で加熱加圧して、積層接着した。
（４）剥離
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示すように、積層接着後、鏡板１、及び積層工程において塑性流動するシート２を積層物から剥離除去した。
（５）配線の形成
積層物を水洗、乾燥した後、ドリルでスルーホール接続用の穴あけを行なった（図示せず。）。
この後、アルカリ過マンガン酸処理、触媒処理など一連のめっき前処理を行なった後、図１（ｅ）に示すように、無電解銅めっき液であるＬ−５９めっき液（日立化成工業株式会社製、商品名）に、液温７０℃で、７時間浸漬し、１５μｍの厚さのめっき８を行ない、内層ラインと直交するように、不要な銅箔を選択的にエッチング除去して、配線９の形成を行なって、図１（ｆ）に示す、ＩＶＨ付多層配線板を得た。
欠陥発生率は、金属顕微鏡で外層ラインの幅が設計値の２／３以下に狭くなっている箇所の数／内層ラインと外層ラインの直交する箇所の全数によって計算し、試料の数は、１００枚調査した。
この結果、図２に示すように、ライン間隔が、０．２〜１．０ｍｍの範囲で、欠陥率が大きいことが分かった。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明により、微細なＩＶＨを有する多層配線板を歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ本発明の一実施例を説明するための各工程における断面図である。
【図２】本発明の一実施例の結果を説明するための内層配線板の内層ラインの間隔と外層回路の欠陥発生率の関係を示す線図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ従来例の製造工程を説明するための各工程における断面図である。
【符号の説明】
１．鏡板 ２．積層工程において塑性流動するシート
３．接着剤付金属箔 ３１．絶縁性樹脂接着剤層
３２．金属箔 ３３．キャリア
４．内層配線板 ５．積層物
６．ＩＶＨ用穴 ８．めっき
９．ＩＶＨ １０２．外層板
１０３．プリプレグ １０４．内層板
１０５．積層物 １０６．ＩＶＨ用穴
１０７．積層物 １０８．スルーホール
１０９．ＩＶＨ

Claims (2)

1. ａ．内層配線板を作製する工程、
   ｂ．金属箔と絶縁性樹脂接着剤層からなる接着剤付金属箔に穴あけする工程、
   ｃ．前記内層配線板と前記接着剤付金属箔を、積層治具と積層物との間に積層工程において塑性流動するシートを介在させ、積層接着する工程、
   ｄ．積層接着物に配線形成を行う工程、からなる多層配線板の製造方法において、工程ｄで形成される外層ラインと直交する位置に相当する、工程ａで形成される内層配線板の内層ラインを、ライン間隙が０．２〜１．０ｍｍとなる範囲を回避して形成することを特徴とするインタスティシャルバイアホール付き多層配線板の製造方法。
2. 絶縁性樹脂接着剤層が、高分子量エポキシ重合体を主体とする樹脂層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。

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