JP4788256B2 - 多層基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層基板の製造方法に関する。

多層基板の製造方法として、従来、例えば特許文献１に記載されているように、基板間にプリプレグ（接着剤）を介在させた積層体を密封室に収容し、この密封室内を真空吸引する方法が知られている。真空吸引は、積層体の接着剤に含まれる空気や接着剤の揮発成分から成る気泡を脱泡する目的で行われる。
特開昭５７−１１８６９８号公報

積層体内の接着剤は、露出部分を殆ど有さない。そのため、上述した方法では、真空吸引を行っても接着剤から気泡を十分に脱泡することができない。その結果、接着剤が硬化する際にボイドが形成されてしまう。ボイドが形成されると、基板間に接着不良が発生するという問題が生じてしまう。基板間に接着不良があると、例えば、基板に複数の機能素子が形成されている場合には、機能素子毎に切断して複数のチップを得た際に、かかるチップの歩留まりが悪くなってしまう。

そこで、本発明は、接着不良が少ない多層基板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明に係る多層基板の製造方法は、第１基板及び第２基板を用意する基板用意工程と、大気圧とされた雰囲気圧力下で、第１基板の一方の主面上に接着剤を付着させる接着剤付着工程と、第１基板に接着剤を付着させた後、雰囲気圧力を大気圧より低い第１気圧まで減圧する減圧工程と、雰囲気圧力を第１気圧まで減圧した後、雰囲気圧力を第１気圧よりも高く且つ大気圧よりも低い第２気圧まで昇圧する第１昇圧工程と、雰囲気圧力を第２気圧まで昇圧した後、第２基板の一方の主面と第１基板の一方の主面とを接着剤を介して接着する接着工程と、第１基板と第２基板とを接着した後、第２気圧とされた雰囲気圧力を大気圧まで昇圧する第２昇圧工程と、雰囲気圧力を大気圧まで昇圧した後、接着剤を硬化させる接着剤硬化工程と、を含むことを特徴とする。

本発明の多層基板の製造方法では、大気圧とされた雰囲気圧力下で第１基板の主面上に接着剤を付着させた後、第１基板と第２基板とを接着する前に、雰囲気圧力を大気圧より低い第１気圧まで減圧する。よって、接着剤を十分に露出させた状態で減圧することとなるため、接着剤内に含まれる気泡を効率的に脱泡することができる。減圧後、雰囲気圧力を第１気圧よりも高く且つ大気圧よりも低い第２気圧まで昇圧する。第１気圧から第２気圧に昇圧すると、ボイル・シャルルの法則に従って、接着剤内部に残存する気泡の体積が減少する。体積が減少した気泡は接着剤表面に浮き上がり、外に放散される。よって、第２基板を接着する前に、接着剤内部から気泡を十分に取り除いておくことができる。第２気圧に昇圧してから第１基板と第２基板とを接着剤を介して接着し、接着後に雰囲気圧力を大気圧まで昇圧する。これにより、基板接着の際に空気が接着剤内に混ざり込んだ場合であっても、混ざり込んだ空気の気泡は、ボイル・シャルルの法則に従って、その体積が減少する。体積が減少した気泡は、接着剤の露出面から外に放散される。このようにして減圧と２度の昇圧とによって接着剤から確実に気泡を取り除いた後に、かかる接着剤を硬化させるので、ボイドの形成を十分に抑制することができる。したがって、本発明にかかる多層基板の製造方法によれば、接着不良が少ない多層基板を得ることができる。

また、基板用意工程では、用意した第１基板及び第２基板をチャンバ内に収容し、減圧工程では、第１基板に接着剤を付着させた後、チャンバを密閉して当該チャンバ内の気圧を第１気圧とすることにより、雰囲気圧力を第１気圧とし、第１昇圧工程では、密閉したチャンバ内の気圧を第２気圧とすることにより、雰囲気圧力を第２気圧とし、第２昇圧工程では、密閉したチャンバ内の気圧を大気圧とすることにより、雰囲気圧力を大気圧とすることが好ましい。この場合、減圧工程以降の処理は、密閉したチャンバ内で実施されるため、雰囲気圧力の調整が容易となる。

また、基板用意工程では、用意した第１基板をチャンバ内に設けられたホルダに載置すると共に、用意した第２基板をチャンバ内に設けられた移動自在な支持手段に支持させ、接着工程では、支持手段に支持された第２基板がホルダに載置された第１基板に近づく方向に移動して当該第１基板と接着するように、支持手段を移動させることが好ましい。この場合、位置が固定された第１基板に第２基板を接着することとなるので、接着を安定した状態で行うことができる。

また、接着剤付着工程は、第１基板及び当該第１基板に付着した接着剤を加熱することが好ましい。このように第１基板及び接着剤を加熱することにより、第１基板に付着させた接着剤の粘度を十分に低下させることができる。その結果、接着剤からの気泡の脱泡がより容易となる。

また、接着剤付着工程は、第１基板の一方の主面の中央部分に接着剤を付着させることが好ましい。この場合、第１基板と第２基板とを接着したときに、接着剤は中央から外側に向かって略放射状に広がっていくこととなる。従って、例えば第１基板の不特定箇所に接着剤を付着させた場合と比べて、接着剤同士が広がっていく際に空気を巻き込む、ということが少なくなる。よって、接着剤への空気の混ざり込みをより確実に抑制することができる。

本発明によれば、基板間の接着不良が発生しにくい多層基板の製造方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本実施形態に係る多層基板の製造方法によって製造される多層基板１の構成について説明する。図１は、多層基板１の分解斜視図である。

多層基板１は、第１フェライト基板（第１基板）２と第２フェライト基板（第２基板）４とを、接着層３を介して接着したものである。第１フェライト基板２は、フェライトウエハ７と、磁性層９とを有している。フェライトウエハ７は６インチウエハであって、焼結フェライト、複合フェライト（粉状のフェライトを含有した樹脂）等を含んでいる。フェライトウエハ７の一方の主面７ａ側には、複数の機能素子８が形成されている。

フェライトウエハ７の一方の主面７ａ上には、磁性層９が積層されている。この磁性層９は、エポキシ樹脂及びフェライト粉末を含む樹脂組成物を主面７ａに塗布した後、硬化させることによって形成される。なお、樹脂組成物に含まれる樹脂は、エポキシ樹脂ではなく、フェノール樹脂やエポキシフェノール樹脂等であってもよい。

接着層３は、エポキシ樹脂を主成分とする接着剤を硬化させることによって形成される。第２フェライト基板４は、焼結フェライトや複合フェライト等を含む基板であって、６インチ以上の大きさを有している。

続いて、図２〜図５を参照して、上述した多層基板１の製造方法を説明する。図２は、本実施形態に係る多層基板の製造方法を説明するためのフロー図である。図３及び図４は、本実施形態に係る多層基板の製造方法を概略的に示す模式図である。図５は、本実施形態に係る多層基板の製造方法における、チャンバ内の気圧の変化を示すグラフである。

まず、第１フェライト基板２及び第２フェライト基板４を用意する（図２、ステップＳ１００）。用意する第１フェライト基板２は、上述したように、複数の機能素子８が形成されたフェライトウエハ７に磁性層９を積層したものである。第２フェライト基板４は、焼結フェライト、複合フェライト等を含む基板である。

次に、用意した第１フェライト基板２及び第２フェライト基板４をチャンバ１０内に収容して配置する（図２、ステップＳ１０１）。ここで、チャンバ１０について説明する。チャンバ１０は、図３（ａ）に示されるように、蓋部１１と、底部１３とを備えている。蓋部１１は、底部１３から遠ざかる方向及び底部１３に近づく方向、すなわち矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向、に移動自在となっている。底部１３上には、第２フェライト基板４を支持するための一対の受けピン（支持手段）１８が設けられている。各受けピン１８は、矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に移動自在となっている。各受けピン１８は切欠部１８ａを有しており、この切欠部１８ａによって第２フェライト基板４の端部が支持されることとなる。一対の受けピン１８の間には、第１フェライト基板２を載置するためのホルダ１５が配設されている。ホルダ１５には、ヒータ（図示せず）が設けられている。ホルダ１５と対向するように、上定盤部２０が設けられている。この上定盤部２０は、矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向に移動自在となっている。

上述したチャンバ１０の蓋部１１を矢印Ａ方向に移動させて、チャンバ１０を大気に開放する。そして、用意した第１フェライト基板２を、主面２ａが上となるように、上述したチャンバ１０のホルダ１５に載置する。第２フェライト基板４の端部を一対の受けピン１８の切欠部１８ａに引っ掛けて、第２フェライト基板４を一対の受けピン１８に支持させる。

次に、第１フェライト基板２の一方の主面２ａ上に、接着層３となる接着剤５を付着させる（図２、ステップＳ１０２）。接着剤５は、エポキシ樹脂を主成分とするものである。接着剤５の付着位置は、第１フェライト基板２の主面２ａの中央部分とする。チャンバ１０は大気に開放されているため、接着剤５の付着は、大気圧とされた雰囲気圧力下で行われることとなる。

第１フェライト基板２に付着した接着剤５は、ホルダ１５のヒータによって第１フェライト基板２と共に加熱される（ステップＳ１０３）。このようにヒータで加熱することにより、第１フェライト基板２に付着した接着剤５の粘度を下げることができる。

次に、雰囲気圧力を大気圧より低い第１気圧まで減圧する。すなわち、チャンバ１０内の気圧を第１気圧まで減圧する（ステップＳ１０４）。チャンバ１０内の気圧を減圧するにあたっては、図３（ｂ）に示されるように、チャンバ１０の上定盤部２０及び蓋部１１を矢印Ｂ方向に移動させる。矢印Ｂ方向に移動した上定盤部２０は、第２フェライト基板４及び一対の受けピン１８の上面１８ｂに当接することとなる。同じく矢印Ｂ方向に移動した蓋部１１は、その縁部１１ａが底部１３に当接する。これにより、チャンバ１０は密閉されることとなる。密閉空間となったチャンバ１０内を真空ポンプ（図示せず）で真空吸引して、図５に示されるように、チャンバ１０内の気圧を大気圧Ｐ１より低い第１気圧Ｐ２に減圧する。ここで、第１気圧Ｐ２は、例えば５０Ｐａといった値である。この減圧により、接着剤５内に存在する空気の気泡、及び接着剤５の揮発成分の気泡が脱泡されることとなる。特に、比較的沸点の低い接着剤５の揮発成分の気泡は、この工程により殆どが脱泡される。チャンバ１０内の気圧が第１気圧Ｐ２である状態は、所定時間Ｔ１の間維持される。ここで、所定時間Ｔ１は、例えば３０分といった長さである。第１気圧Ｐ２の状態を所定時間維持することにより、接着剤５内の気泡をより多く脱泡することが可能となる。

次に、雰囲気圧力を第２気圧まで昇圧する。より具体的には、図５に示されるように、チャンバ１０内の気圧を第１気圧Ｐ２から第２気圧Ｐ３まで昇圧する。（図２、ステップＳ１０５）。第２気圧Ｐ３は、第１気圧Ｐ２よりも高く且つ大気圧Ｐ１よりも低い気圧であり、例えば１００Ｐａといった値である。チャンバ１０内の気圧を第２気圧Ｐ３まで昇圧すると、ボイル・シャルルの法則により、接着剤５に残存する気泡の体積が減少する。体積が減少した気泡は、接着剤５の表面まで浮上し、外に放散される。チャンバ１０内の気圧が第２気圧Ｐ３である状態は、所定時間Ｔ２の間維持される。ここで、所定時間Ｔ２は、例えば３０分といった長さである。第２気圧Ｐ３の状態を所定時間維持することにより、接着剤５内に残存する気泡をより多く脱泡することが可能となる。

次に、第１フェライト基板２の一方の主面２ａと、第２フェライト基板４の一方の主面とを接着する（図２、ステップＳ１０６）。第１フェライト基板２と第２フェライト基板４とを接着するにあたっては、図４（ａ）に示されるように、一対の受けピン１８を矢印Ｂ方向に移動させる。受けピン１８の移動に伴い、受けピン１８に当接していた上定盤部２０と、受けピン１８に支持されていた第２フェライト基板４とが、第１フェライト基板２の一方の主面２ａに近づく方向、すなわち矢印Ｂ方向に移動する。そして、第２フェライト基板４の第１フェライト基板２と対向する主面、すなわち第２フェライト基板４の一方の主面４ａが、接着剤５を介して第１フェライト基板２に接着される。また、上定盤部２０が第２フェライト基板４を押圧するため、第１フェライト基板２の中央部分に付着していた接着剤５が第２フェライト基板４と第１フェライト基板２との間に広がる。接着剤５は、中央部分から第１フェライト基板２及び第２フェライト基板４の縁部に向かって、略放射状に広がっていくこととなる。略放射状に広がる場合には、広がる途中で接着剤５同士が混ざり合うことが少ない。従って、接着剤５が広がる際に空気を巻き込む、ということが少なくなる。

次に、雰囲気圧力を大気圧まで昇圧する。より具体的には、図５に示されるように、チャンバ１０内の気圧を第２気圧Ｐ３から大気圧Ｐ１まで昇圧する。（ステップＳ１０７）。チャンバ１０内の気圧を大気圧Ｐ１まで昇圧すると、第２フェライト基板４を接着した際に接着剤５内に混ざりこんだ空気の気泡は、ボイル・シャルルの法則に基づき、その体積が減少することとなる。体積が減少した気泡は、接着剤５の露出面５ａから外に放散される。

雰囲気圧力を大気圧まで昇圧した後、接着剤５を硬化させる（図２、ステップＳ１０８）。硬化した接着剤５は、接着層３となる。接着剤５を硬化させた後、図４（ｂ）に示されるように、チャンバ１０の蓋部１１及び上定盤部２０を矢印Ａ方向に移動させる。そして、チャンバ１０内から製造された多層基板１を取り出す。

このように、本実施形態に係る多層基板の製造方法では、チャンバ１０に第１フェライト基板２及び第２フェライト基板４を収容し、第１フェライト基板２上に接着剤５を付着させた後、チャンバ１０内の気圧を大気圧から第１気圧Ｐ２まで減圧する。この場合、第２フェライト基板４の接着前に減圧を行うこととなるため、十分に露出した接着剤５から気泡を効率的に脱泡することができる。

減圧後、チャンバ１０内の気圧を第１気圧Ｐ２よりも高く且つ大気圧Ｐ１よりも低い第２気圧Ｐ３に昇圧する。これにより、ボイル・シャルルの法則に従って、接着剤５内部に残存する気泡の体積を減少させることができる。体積が減少した気泡は接着剤５の表面に浮き上がり、外に放散される。そのため、第２フェライト基板４を接着する前に、接着剤５に含まれる気泡を十分に取り除くことができる。

第２気圧Ｐ３に昇圧してから、第１フェライト基板２と第２フェライト基板４とを接着剤５を介して接着させ、接着後にチャンバ１０内の気圧を大気圧Ｐ１まで昇圧する。これにより、接着の際に空気が接着剤５内に混ざり込んだ場合であっても、ボイル・シャルルの法則に従って、混ざり込んだ空気の気泡の体積を減少させることができる。体積が減少した気泡は、接着剤５の露出面５ａから外に放散される。このように、減圧と２度の昇圧とによって接着剤５から気泡を確実に取り除いた後、かかる接着剤５を硬化させるので、接着層３におけるボイドの形成を十分に抑制することができる。したがって、接着不良が少ない多層基板１を得ることができる。この多層基板１を、第１フェライト基板２上に形成された機能素子毎に切断して複数のチップを得た場合には、かかるチップの歩留まりを向上させることが可能となる。

また、本実施形態に係る多層基板の製造方法では、第２フェライト基板４が、第１フェライト基板２に近づく方向、すなわち矢印Ｂ方向に移動して第１フェライト基板２と接着するように、第２フェライト基板４を支持する一対の受けピン１８を移動させる。このとき、第１フェライト基板２はホルダ１５上に載置されているので、位置が固定された第１フェライト基板２に第２フェライト基板４を接着することとなる。したがって、接着を安定した状態で行うことができる。

また、本実施形態に係る多層基板の製造方法では、密閉可能なチャンバ１０を用いるので、製造する際の雰囲気圧力を容易に調整することができる。更に、第１フェライト基板２及び接着剤５を、ホルダ１５に設けられたヒータにより加熱するので、第１フェライト基板２に付着させた接着剤５の粘度を十分に低下させることができる。その結果、接着剤５からの気泡の脱泡がより容易となる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第１フェライト基板２、第２フェライト基板４、及び接着剤５に用いられる材料は、上述したものに限られない。また、基板はフェライト基板に限られず、基板の枚数は２枚に限られない。

本実施形態に係る多層基板の製造方法が適用される多層基板の分解斜視図である。 本実施形態に係る多層基板の製造方法を説明するためのフロー図である。 本実施形態に係る多層基板の製造方法を概略的に示す模式図である。 本実施形態に係る多層基板の製造方法を概略的に示す模式図である。 本実施形態に係る多層基板の製造方法における、チャンバ内の気圧の変化を示すグラフである。

符号の説明

１・・・多層基板、２・・・第１フェライト基板、２ａ・・・主面、３・・・接着層、４・・・第２フェライト基板、４ａ・・・主面、５・・・接着剤、１０・・・チャンバ。

Claims (5)

1. 第１基板及び第２基板を用意する基板用意工程と、
   大気圧とされた雰囲気圧力下で、前記第１基板の一方の主面上に接着剤を付着させる接着剤付着工程と、
   前記第１基板に前記接着剤を付着させた後、前記雰囲気圧力を大気圧より低い第１気圧まで減圧する減圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第１気圧まで減圧した後、前記雰囲気圧力を前記第１気圧よりも高く且つ大気圧よりも低い第２気圧まで昇圧する第１昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第２気圧まで昇圧した後、前記第２基板の一方の主面と前記第１基板の一方の主面とを前記接着剤を介して接着する接着工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とを接着した後、前記第２気圧とされた前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧する第２昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧した後、前記接着剤を硬化させる接着剤硬化工程と、を含み、
   前記基板用意工程では、用意した前記第１基板及び前記第２基板をチャンバ内に収容し、
   前記減圧工程では、前記第１基板に前記接着剤を付着させた後、前記チャンバを密閉して当該チャンバ内の気圧を前記第１気圧とすることにより、前記雰囲気圧力を前記第１気圧とし、
   前記第１昇圧工程では、密閉した前記チャンバ内の気圧を前記第２気圧とすることにより、前記雰囲気圧力を前記第２気圧とし、
   前記第２昇圧工程では、密閉した前記チャンバ内の気圧を大気圧とすることにより、前記雰囲気圧力を大気圧とすることを特徴とする多層基板の製造方法。
2. 前記基板用意工程では、用意した前記第１基板を前記チャンバ内に設けられたホルダに載置すると共に、用意した前記第２基板を前記チャンバ内に設けられた移動自在な支持手段に支持させ、
   前記接着工程では、前記支持手段に支持された前記第２基板が前記ホルダに載置された前記第１基板に近づく方向に移動して当該第１基板と接着するように、前記支持手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載の多層基板の製造方法。
3. 第１基板及び第２基板を用意する基板用意工程と、
   大気圧とされた雰囲気圧力下で、前記第１基板の一方の主面上に接着剤を付着させる接着剤付着工程と、
   前記第１基板に前記接着剤を付着させた後、前記雰囲気圧力を大気圧より低い第１気圧まで減圧する減圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第１気圧まで減圧した後、前記雰囲気圧力を前記第１気圧よりも高く且つ大気圧よりも低い第２気圧まで昇圧する第１昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第２気圧まで昇圧した後、前記第２基板の一方の主面と前記第１基板の一方の主面とを前記接着剤を介して接着する接着工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とを接着した後、前記第２気圧とされた前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧する第２昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧した後、前記接着剤を硬化させる接着剤硬化工程と、を含み、
   前記接着剤付着工程では、前記第１基板及び当該第１基板に付着した前記接着剤を加熱することを特徴とする多層基板の製造方法。
4. 第１基板及び第２基板を用意する基板用意工程と、
   大気圧とされた雰囲気圧力下で、前記第１基板の一方の主面上に接着剤を付着させる接着剤付着工程と、
   前記第１基板に前記接着剤を付着させた後、前記雰囲気圧力を大気圧より低い第１気圧まで減圧する減圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第１気圧まで減圧した後、前記雰囲気圧力を前記第１気圧よりも高く且つ大気圧よりも低い第２気圧まで昇圧する第１昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第２気圧まで昇圧した後、前記第２基板の一方の主面と前記第１基板の一方の主面とを前記接着剤を介して接着する接着工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とを接着した後、前記第２気圧とされた前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧する第２昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧した後、前記接着剤を硬化させる接着剤硬化工程と、を含み、
   前記接着剤付着工程では、前記第１基板の一方の主面の中央部分に前記接着剤を付着させることを特徴とする多層基板の製造方法。
5. 第１基板及び第２基板を用意する基板用意工程と、
   大気圧とされた雰囲気圧力下で、前記第１基板の一方の主面上に接着剤を付着させる接着剤付着工程と、
   前記第１基板に前記接着剤を付着させた後、前記雰囲気圧力を大気圧より低い第１気圧まで減圧する減圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第１気圧まで減圧した後、前記雰囲気圧力を前記第１気圧よりも高く且つ大気圧よりも低い第２気圧まで昇圧し、前記第２気圧である状態を所定時間維持する第１昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を前記第２気圧まで昇圧した後、前記第２基板の一方の主面と前記第１基板の一方の主面とを前記接着剤を介して接着する接着工程と、
   前記第１基板と前記第２基板とを接着した後、前記第２気圧とされた前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧する第２昇圧工程と、
   前記雰囲気圧力を大気圧まで昇圧した後、前記接着剤を硬化させる接着剤硬化工程と、を含むことを特徴とする多層基板の製造方法。

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