JP4520606B2

JP4520606B2 - 多層回路基板の製造方法

Info

Publication number: JP4520606B2
Application number: JP2000274518A
Authority: JP
Inventors: 直杉山
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2020-09-11
Also published as: JP2002094236A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多層回路基板の製造方法としては、銅張積層板に所定の回路パターンを形成したプリント基板を、接着剤を介して複数枚積層し、一括プレスすることにより多層化する方法がある。
【０００３】
このような多層回路基板において、最外層には半導体チップが搭載されるために、配線やランドの高密度化および高い精度が要求される場合がある。しかし、上記のような一括プレスによる製造方法においては、プレスの際の位置ずれ等を考慮しなければならないために、高密度化および精度の向上に限界がある。このため、半導体チップを搭載する側の最外層の形成については、一括プレスにより形成された積層基板上にさらに絶縁層と導体層とを順次積層し、所定の導体回路を形成させるビルドアップ工法が採用されることがある。このような方法によれば、最外層においては絶縁層および導体層を積層後にビアホールや導体回路を形成させるため、プレス時の位置ずれ等を考慮する必要がなく、高密度の回路形成を実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような方法では、絶縁層および導体層は積層基板の片面側にのみ積層されるため、積層した絶縁層を硬化させる際の収縮等によって、多層回路基板が反り変形を起こしてしまう場合があった。
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、反り変形を防止できる多層回路基板の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための請求項１の発明に係る多層回路基板の製造方法は、絶縁層の表裏両面のうち一面側に導体層を形成したプリント基板の複数枚を積層して多層回路基板を製造する方法であって、前記多層回路基板を構成する複数枚の前記プリント基板を互いに接着剤を介して積層したプリント基板群を形成すると共に、両面に接着層を備えた中間部材の両側に前記プリント基板群を互いに表裏が逆向きとなるように積層し、これらを加圧することにより接着して一体化する積層工程と、この積層工程によって前記２群のプリント基板群を一体化した状態のままそのプリント基板群の両最外面に熱硬化性樹脂を塗布し、この熱硬化性樹脂を加熱硬化させて絶縁層を形成し、この絶縁層上に導体層を形成させることで絶縁層と導体層とを順次積み上げて回路を形成するビルドアップ工程と、その後、前記各プリント基板群を前記中間部材部分から剥離して２群に分離する分離工程とを経るものであり、かつ、前記中間部材の前記接着層は、前記積層工程における加圧時の温度よりも高温に加熱することにより接着性を失うことを特徴とする。
【０００７】
ここで、中間部材としては、例えば基材の両面に接着層を形成させたものを使用できる。この中間部材に用いられる基材の材質としては特に制限はなく、例えば紙、布または不織布等の繊維加工物、プラスチックまたはゴム等のポリマー、あるいはそれらの積層体を使用することができる。また、基材の形状は、両面にプリント基板を積層可能なものであれば特に制限はなく、例えば板状、シート状、ネット状に形成したものを使用することができる。
【０００８】
また、中間部材の接着層に使用する接着剤としては特に制限はなく、例えばゴム系接着剤、アクリル系接着剤、スチレン・共役ジエンブロック共重合体系接着剤、シリコーン系接着剤などを用いることができる。なお、接着剤には、必要に応じて架橋剤、粘着性付与剤、可塑剤、充填剤、老化防止剤などの適宜な添加剤が配合されていてもよい。
【００１０】
ここで、積層工程における加圧時の温度よりも高温に加熱することにより接着性を失わせるためには、例えば接着層において、積層工程における加圧時の温度よりも高温で発泡する発泡剤を混入した接着剤を用いることができる。かかる場合に発泡剤としては、例えば炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、亜硝酸アンモニウム、水素化ホウ素ナトリウム、アジド類などの分解型の無機系発泡剤、またはトリクロロモノフルオロメタンやジクロロモノフルオロメタンなどのフッ化アルカン、アゾビスイソブチロニトリルやアゾジカルボンアミド、バリウムアゾジカルボキシレートなどのアゾ系化合物、パラトルエンスルホニルヒドラジドやジフェニルスルホン−３，３'−ジスルホニルヒドラジド、４，４'−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、アリルビス（スルホニルヒドラジド）などのヒドラジン系化合物、ρ−トルイレンスルホニルセミカルバジドや４，４'−オキシビス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）のなどのセミカルバジド系化合物、５−モルホリル−１，２，３，４−チアトリアゾールなどのトリアゾール系化合物、Ｎ，Ｎ'−ジニトロソペンタメチレンテトラミンやＮ，Ｎ'−ジメチル−Ｎ，Ｎ'−ジニトロソテレフタルアミドなどのＮ−ニトロソ系化合物のような有機系発泡剤等が使用できる。
【００１１】
【発明の作用、および発明の効果】
請求項１の発明によれば、複数のプリント基板を積層したプリント基板群の２群を、中間部材を挟んでその両面側で表裏が逆向きとなるように積層して一体化し、その両最外面にビルドアップ工程により絶縁層と導体層とを順次積層して回路形成した後に、プリント基板群を中間部材から剥離して２組の多層回路基板を製造する。このような方法によれば、ビルドアップ工程において、一体化された２群のプリント基板群の両最外面に絶縁層と導体層とを形成させることになる。このため、絶縁層の収縮等によって両最外面で働く反り応力は互いに相殺されて、積層基板全体としては反り変形を抑制することができる。
【００１２】
また、中間部材の接着層は、積層工程における加圧時の温度よりも高温に加熱することにより接着性を失う。これにより、中間部材とプリント基板との積層工程およびビルドアップ工程においては、接着層の接着性が保持される。一方、剥離工程においては、積層工程よりも高温に加熱することによって、中間部材とプリント基板群との剥離を容易に行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図１〜図１１を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
多層回路基板１を形成するプリント基板２の出発材料は、片面銅張積層板３である。片面銅張積層板３は、例えば板状のガラス布エポキシ樹脂により形成される絶縁性基板４（本発明の絶縁層に該当する）の一方の面（図１において下面側）に、全面に銅箔５（本発明の導体層に該当する）が貼り付けられた周知の構造である（図１Ａ）。
【００１５】
この絶縁性基板４の所定の位置に、絶縁性基板４の銅箔５とは反対側の面（図１において上面側）からレーザ照射を行い、絶縁性基板４の厚さ方向に貫通して銅箔５に到達する、内径１００μｍのビアホール６を形成する（図１Ｂ）。レーザ加工は、例えばパルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行うことが可能であり、その場合には、パルスエネルギーが２．０ｍＪ〜１０．０ｍＪ、パルス幅が１μｓ〜１００μｓ、パルス間隔が０．５ｍｓ以上、ショット数が３〜５０という条件で形成することが望ましい。
【００１６】
この後、生成されたビアホール６の内部に残留する樹脂を取り除くためのデスミア処理を行う。デスミア処理は、例えば過マンガン酸カリウム処理、酸素プラズマ放電、コロナ放電処理等により行うことができる。
【００１７】
次に、銅箔５を例えばポリエチレンテレフタレート製の保護フィルム（図示せず）で覆った状態で、ビアホール６内に、銅箔５を一方の電極とした電気めっき法により、めっき導体７を形成させる（図１Ｃ）。めっき導体７の充填量は、その上面が絶縁性基板４の表面から僅かに低くなる程度とするのが好ましい。めっき金属としては、銅がもっとも好ましいが、スズ、銀、はんだ、銅／スズ、銅／銀等、めっき可能な金属であればよい。
【００１８】
ビアホール６内のめっき導体７に重ねるようにして、バンプめっきにより例えばスズ等の低融点材料からなる導電性バンプ８を形成させる。導電性バンプ８は、絶縁性基板４の上面から僅かに突出されるように充填される（図１Ｄ）。この後、前記の保護フィルムを銅箔５から剥ぎ取った後、銅箔５を周知のエッチング手法によりエッチングすることにより、導体回路９を形成させる（図１Ｅ）。
【００１９】
次いで、プリント基板２において導電性バンプ８を形成させた面上に、熱硬化性の接着剤１０（例えば、エポキシ樹脂製のものを使用できる。）を例えばロールコート法により塗布する（図１Ｆ）。
【００２０】
このようにして形成されたプリント基板２の複数枚を、それぞれ一面側に位置する導電性バンプ８が隣接するプリント基板２の導体回路９に接続可能とされるように積層して、１群のプリント基板群１４を形成させる。そして、このプリント基板群１４の２群を、熱剥離シート１１（本発明の中間部材に該当する）を挟んで重ね合わせる（図２）。
【００２１】
ここで、熱剥離シート１１は、例えばポリエステル製のフィルム１２の両面に発泡剤を含有する接着層１３が形成された構造とされている。そして、この熱剥離シート１１の一面側（図２において上面側）に、１群のプリント基板群１４Ａが、その導体回路９側を下側、すなわち熱剥離シート１１側に向けて積層される。そして、最上面に積層されたプリント基板２は絶縁性基板４側を外側に向けて配されており、その表面には銅箔５が積層される。また、熱剥離シート１１の他面側（図２において下面側）には、上面側に積層したものと同一のプリント基板群１４Ｂおよび銅箔５が上下反転されて積層されている。
【００２２】
そして、例えば１８０℃、７０分で加熱真空プレスすることにより、接着剤１０を硬化させてプリント基板群１４Ａ、１４Ｂおよび銅箔５を接着する（図３）。このとき、プレスの温度は熱剥離シート１１の接着層１３が接着力を失う剥離温度よりも低いから、接着層１３の接着力は保持されており、熱剥離シート１１とその両側に配されたプリント基板群１４Ａ、１４Ｂが接着されて一体化される。続いて、プリント基板群１４Ａ、１４Ｂの両最外面の銅箔５をエッチングし、所定の導体回路９を形成させる（図４）。
【００２３】
次に、このプリント基板群１４Ａ、１４Ｂが一体化された状態のままで、感光性の硬化性樹脂（例えば感光性のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂が使用できる）を例えばロールコート法により塗布して、最外絶縁層１６を形成させる。この最外絶縁層１６が指触乾燥した後に、その表面にビアホールの形状に合わせてマスクを施しておき、露光、現像を行うことにより、最外絶縁層１６にビアホール６を形成させる（図５）。
【００２４】
この後、加熱処理を行うことにより最外絶縁層１６を硬化させる。この硬化反応の際には、最外絶縁層１６の収縮によってプリント基板群１４Ａ、１４Ｂに反り応力が働くが、この反り応力はプリント基板群１４Ａ、１４Ｂの両最外面において互いに逆方向に向かうため、応力同士が相殺される。このため、プリント基板群１４Ａ、１４Ｂ全体としては反り変形が防止される。
【００２５】
次に、この最外絶縁層１６の表面粗化処理を行った後に、例えばパラジウム触媒（アトテック製）により触媒核を付与しておく。そして、プリント基板群１４Ａ、１４Ｂ全体を無電解銅めっき水溶液に浸漬することにより、最外絶縁層１６の表面全域に無電解銅めっき膜１７を形成させる（図６）。
【００２６】
この無電解銅めっき膜１７の面上に、感光性のレジスト１８を積層しておき、所定のパターンをマスクした状態で露光・現像処理を行うことにより、レジスト１８に所定の最外導体回路２０に対応するパターンを形成する。次に、電解めっきを行うことにより、無電解銅めっき膜１７上のレジスト１８により覆われていない部分に銅を析出させ、電解めっき層１９を形成させるとともに、ビアホール６の充填を行う（図７）。次いで、レジスト１８を剥離し、そのレジスト１８の下の無電解銅めっき膜１７をライトエッチングすることにより除去し、所定の最外導体回路２０を形成させる（図８）。
【００２７】
最後に、感光性のソルダレジスト２４を全面に塗布し、所定のパターンで露光・現像処理することにより、最外導体回路２０の一部に形成されたバンプパッドの中央部を開放する開口部を設ける（図９）。この後、熱剥離シート１１を剥離温度で処理することにより、接着層１３に含まれる発泡剤を発泡させて、熱剥離シート１１とプリント基板群１４Ａ、１４Ｂとを剥離させ、２組の多層回路基板１を形成させる（図１０）。
【００２８】
そして、ＩＣチップ２１の下面側に形成されたはんだボール２２をバンプパッド上に位置合わせして載置し、リフローすることによって、ＩＣチップ２１を多層回路基板１に固着する。また、その周縁部には、例えばガラスエポキシ樹脂製の絶縁性基板４によりロの字型に形成された補強枠２３を貼りつけておく（図１１）。
【００２９】
以上のように本実施形態によれば、プリント基板群１４Ａ、１４Ｂを、熱剥離シート１１を挟んでその両面側で表裏が逆向きとなるように積層して一体化し、その両最外面に最外絶縁層１６と最外導体回路２０とを順次形成した後に、熱剥離シート１１からプリント基板群１４Ａ、１４Ｂを剥離して２組の多層回路基板１を製造する。このような方法によれば、ビルドアップの工程においてはプリント基板群１４Ａ、１４Ｂの両最外面において反り応力が互いに相殺されて、プリント基板群１４Ａ、１４Ｂ全体としては反り変形を抑制することができる。
【００３０】
また、熱剥離シート１１の接着層１３はプレスを行う温度よりも高温の剥離温度において接着性を失う。これにより、熱剥離シート１１とプリント基板２との積層時およびビルドアップの工程においては接着層の接着性が保持される。一方、熱剥離シート１１を剥離する工程においては、プリント基板群１４Ａ、１４Ｂを剥離温度下に置くことによって容易に剥離を行うことができる。
【００３１】
なお、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
（１）本実施形態では、プリント基板群１４Ａ、１４Ｂの両最外面にそれぞれ１層の最外絶縁層１６と最外導体回路２０とを形成させたが、本発明によればビルドアップ工程において形成させる絶縁層および導体層の数は本実施形態の限りではなく、それぞれ２層あるいはそれ以上であってもよい。
（２）本実施形態では、補強枠２３として絶縁性基板４を使用したが、本発明によれば補強枠の材質は本実施形態の限りではなく、絶縁性の板材であればよい。また、補強枠は必ずしもＩＣチップが積層された側の面に設けられていなくてもよく、ピンが形成された側の面に設けられていてもよい。
（３）本実施形態では、熱剥離シート１１の上下両面に同じ枚数のプリント基板２を積層したが、本発明によれば積層させるプリント基板の枚数は本実施形態の限りではなく、熱剥離シートの両面側で異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】プリント基板の製造工程を示す断面図
（Ａ）銅張積層板の断面図
（Ｂ）銅張積層板にビアホールを形成したときの断面図
（Ｃ）ビアホールにめっき導体を充填したときの断面図
（Ｄ）ビアホールに導電性バンプを形成させたときの断面図
（Ｅ）銅箔をエッチングして導体回路を形成させたときの断面図
（Ｆ）プリント基板に接着剤が塗布されたときの断面図
【図２】プリント基板群を熱剥離シートを挟んで積層した断面図
【図３】プリント基板群および熱剥離シートを接着した断面図
【図４】プリント基板群の両面側に導体回路を形成させた断面図
【図５】プリント基板群の両面側に最外絶縁層を形成させた断面図
【図６】最外絶縁層上に無電解銅めっき膜を形成させた断面図
【図７】最外絶縁層上に電解めっき層を形成させた断面図
【図８】最外絶縁層上に最外導体回路を形成させた断面図
【図９】最外層上にソルダレジストを形成させた断面図
【図１０】熱剥離シートを剥離して多層回路基板を形成させた断面図
【図１１】多層回路基板にＩＣチップを搭載し、ピンを形成させた断面図
【符号の説明】
１…多層回路基板
２…プリント基板
４…絶縁性基板（絶縁層）
９…導体回路（導体層）
１０…接着剤
１１…熱剥離シート（中間部材）
１３…接着層
１４…プリント基板群
１６…最外絶縁層（絶縁層）
２０…最外導体回路（導体層）

Claims

絶縁層の表裏両面のうち一面側に導体層を形成したプリント基板の複数枚を積層して多層回路基板を製造する方法であって、
前記多層回路基板を構成する複数枚の前記プリント基板を互いに接着剤を介して積層したプリント基板群を形成すると共に、両面に接着層を備えた中間部材の両側に前記プリント基板群を互いに表裏が逆向きとなるように積層し、これらを加圧することにより接着して一体化する積層工程と、
この積層工程によって前記２群のプリント基板群を一体化した状態のままそのプリント基板群の両最外面に熱硬化性樹脂を塗布し、この熱硬化性樹脂を加熱硬化させて絶縁層を形成し、この絶縁層上に導体層を形成させることで絶縁層と導体層とを順次積み上げて回路を形成するビルドアップ工程と、
その後、前記各プリント基板群を前記中間部材部分から剥離して２群に分離する分離工程とを経るものであり、かつ、
前記中間部材の前記接着層は、前記積層工程における加圧時の温度よりも高温に加熱することにより接着性を失うことを特徴とする多層回路基板の製造方法。