JP5042495B2

JP5042495B2 - 配線基板の製造方法

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Publication number: JP5042495B2
Application number: JP2005371360A
Authority: JP
Inventors: 博一山田; 直樹三好; 正治安田; 逸朗宍戸
Original assignee: 京セラＳｌｃテクノロジー株式会社
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2025-12-26
Also published as: JP2007173658A

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板の製造方法に関するものである。

従来から、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる高密度多層配線基板として、ビルドアップ配線基板がある。図５は、一般的なビルドアップ配線基板を示す概略断面図である。同図に示すように、このビルドアップ配線基板８０は、厚みが０．２〜２．０ｍｍ程度のガラス−樹脂板８１の両面に銅箔から成る配線導体８２を有するコア基板８３と、このコア基板８３の両面に、それぞれの厚みが１０〜１００μｍ程度の樹脂から成る絶縁層８４と、めっき膜から成る配線導体８５とを交互に積層して成る。このようなビルドアップ配線基板８０は、例えば下記の方法により製作される。

まず、ガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを準備する。次に、この絶縁シートの両面に銅箔を貼着するとともに、絶縁シート中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて両面銅張り板を得る。この両面銅張り板に、その上下面を貫通するスルーホールを穿孔するとともに、前記スルーホール内壁にめっき膜を被着させて、上下面の銅箔をスルーホール内のめっき膜で電気的に接続する。そして、スルーホール内を樹脂で充填した後、上下面の銅箔を所定パターンにエッチングすることにより、ガラス−樹脂板８１の両面に銅箔から成る配線導体８２を有するコア基板８３を得る。

次に、このコア基板８３の上下面にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂に無機絶縁性フィラーを分散させた樹脂フィルムを貼着するとともに、樹脂フィルム中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて絶縁層８４を形成する。この絶縁層８４に、レーザ加工によりビアホールを穿孔するとともに、ビアホール内を含む絶縁層８４の表面に、セミアディティブ法で、めっき膜から成る配線導体８５を上下面同時に形成する。そして、次層の絶縁層８４や配線導体８５の形成を複数回繰り返すことにより、ガラス−樹脂板８１の両面に銅箔から成る配線導体８２を有するコア基板８３と、このコア基板８３の両面に樹脂から成る絶縁層８４と、めっき膜とから成る配線導体８５とを交互に積層して成るビルドアップ配線基板８０が製作される。

しかしながら、このようなビルドアップ配線基板８０は、高密度配線が可能であるものの、コア基板８３として厚みが０．２〜２．０ｍｍ程度のガラス−樹脂板８１を使用することから、配線基板８０の全体厚みを薄くすることが困難であるという問題点があった。

そこで、特許文献１には、金属板の一面側に配線導体と絶縁層とを、半導体素子搭載面側から外部接続端子装着面側に向けて順次多層に形成した後、前記金属板をエッチング除去することにより半導体装置用の多層基板を製造する方法が記載されている。この特許文献１に示された方法によれば、半導体素子搭載面が平坦であり、且つ薄型の半導体装置用の多層基板を提供できるとしている。

しかしながら、この方法によると、半導体装置用の多層基板を構成する配線導体と絶縁層とを、金属板の一面側に、半導体素子搭載面側から外部接続端子装着面側に向けて１層ずつ順次積層していく必要があるとともに、最終的に金属板をエッチングで除去する必要があることから、その製造工程が極めて煩雑であるという解決すべき問題点を有していた。さらに、前記金属板を除去した際には、基板に残留応力による反りや、うねりが発生するおそれがある。
特許第３６３５２１９号公報

本発明の課題は、薄型で高密度な配線基板を効率よく製造することが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
（１）支持基板の主面上に絶縁層と配線導体とを交互に積層して前記絶縁層と前記配線導体とから成るコア積層体を形成する工程と、前記支持基板から前記コア積層体を剥離する工程と、剥離した前記コア積層体の上下両面上に、それぞれ配線導体と絶縁層とを交互に積層する工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
（２）前記支持基板の主面が平坦である前記（１）記載の配線基板の製造方法。
（３）前記配線導体がセミアディティブ法で形成される前記（１）または（２）記載の配線基板の製造方法。
（４）前記コア積層体を形成する工程は、前記支持基板とコア積層体との間に所定の接着層を介在させる工程を含み、前記支持基板から前記コア積層体を剥離する工程は、前記接着層の接着力を低下もしくは消失させた後、前記支持基板から前記コア積層体を剥離する工程である前記（１）〜（３）のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
（５）前記コア積層体を形成する工程が、前記支持基板の上下両面上に、それぞれ絶縁層と配線導体とを交互に積層して前記絶縁層と前記配線導体とから成るコア積層体を形成する工程である前記（１）〜（４）のいずれかに記載の配線基板の製造方法。

前記（１）によれば、支持基板の主面上に絶縁層と配線導体とを交互に積層してコア積層体を形成した後、前記支持基板から剥離したコア積層体の上下両面上に、それぞれ配線導体と絶縁層とを交互に積層することから、ガラス−樹脂板を使用することによる配線基板の全体厚みを薄くすることができないという問題がなく、薄型で高密度の配線基板を提供することができる。しかも、コア積層体の上下面に配線導体を形成する際に、上下の配線導体同士を同時に加工することができるので、薄型で高密度な配線基板を効率よく製造することができるとともに、加工に伴う反りや、うねりの発生を抑制することができ、その結果、平坦度が高く実装性に優れる配線基板を提供することができる。

前記（２）によれば、本発明にかかる配線基板の平坦度をより高くすることができる。前記（３）によれば、本発明にかかる配線導体を簡単に効率よく形成することができる。前記（４）によれば、コア積層体を破損することなく簡単に支持基板から剥離することができる。前記（５）によれば、コア積層体を効率よく形成することができる。

本発明における配線基板の製造方法の一例について、図面を参照して詳細に説明する。図１〜図３は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の概略断面図である。これらの図面うち、図１（ａ）〜（ｄ）は、コア積層体を形成する工程を示す概略断面図であり、図２は、支持基板からコア積層体を剥離した状態を示す概略断面図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、コア積層体の上下両面に配線導体と絶縁層とを交互に積層する工程を示す概略断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、平坦な主面を有する支持基板１を準備する。支持基板１は、その主面上に下記で説明するコア積層体１０を仮支持するための仮支持体として機能する。このため、例えばガラスやセラミックス、硬質樹脂、金属等の硬質材料から成るのが好ましい。また、支持基板１は厚みが０．２〜２．０ｍｍ程度で、１辺の長さが３００〜１０００ｍｍ程度の略四角形の平板で構成されているが、これに限定されるものではない。

次に、図１（ｂ）に示すように、支持基板１の主面に第１の絶縁層１１を積層する。具体的には、まず、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂に、無機絶縁性フィラーを分散させた樹脂フィルムを、支持基板１の主面に貼着する。前記樹脂フィルムの厚みは１０〜１００μｍ程度であるのが好ましい。ついで、貼着された樹脂フィルム中の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより、絶縁層１１が積層される。

次に、図１（ｃ）に示すように、第１の絶縁層１１の表面に第１の配線導体２１を積層する。この第１の配線導体２１は、例えば銅めっき膜等のめっき膜から成り、セミアディティブ法で形成するのが好ましい。セミアディティブ法は、微細配線化に優れるので、本発明にかかる配線導体を簡単に効率よく形成することができる。具体的には、まず、第１の絶縁層１１の表面を必要に応じて粗化し、その表面に無電解銅めっき膜を０．１〜２．０μｍ程度の厚みで被着させる。

前記無電解銅めっき膜の表面に、配線導体２１に対応した開口部を有するめっきレジスト層を形成する。このめっきレジスト層は、感光性の樹脂フィルムを前記無電解銅めっき膜上に貼着するとともに、その樹脂フィルムにフォトリソグラフィー技術を採用して、露光・現像処理を施すことにより、前記開口部を有するように形成される。

そして、めっきレジスト層の開口部内に露出する前記無電解銅めっき膜上に電解銅めっき膜を５〜３０μｍ程度の厚みで被着させた後、めっきレジスト層を剥離する。最後に、前記無電解銅めっき膜および電解銅めっき膜の露出部を、配線導体２１間の無電解銅めっき膜が消失するまで全体的にエッチングして、配線導体２１が形成される。この配線導体２１の厚みは５〜３０μｍ程度であるのが好ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、第１の絶縁層１１および第１の配線導体２１上に第２の絶縁層１２および第２の配線導体２２を積層し、その上に第３の絶縁層１３および第３の配線導体２３を積層し、その上に第４の絶縁層１４および第４の配線導体２４を積層し、さらにその上に第５の絶縁層１５を積層する。これにより、支持基板１の表面上に絶縁層１１、１２、１３、１４、１５と、配線導体２１、２２、２３、２４とを交互に積層して成るコア積層体１０が形成される。

第２〜第５の絶縁層１２〜１５は、第１の絶縁層１１と同様の材料から成るのが好ましく、第１の絶縁層１１の場合と同様の樹脂フィルムを下層となる絶縁層および配線導体の上に貼着するとともに、それを熱硬化させることによって形成される。このとき、第２〜第４の絶縁層１２〜１４には、下層の配線導体と上層の配線導体とを電気的に接続するための通路となるビアホールＶＨをレーザ加工やフォトリソグラフィー加工等により穿孔しておく。また、第２〜第４の配線導体２２〜２４は、第１の配線導体２１と同様のめっき膜から成るのが好ましく、第１の配線導体２１と同様のセミアディティブ法で形成されるのが好ましい。

ここで、各絶縁層１２〜１５の厚みは、第１の絶縁層１１で例示した厚みと同じ厚みを例示することができ、各配線導体２２〜２４の厚みは、第１の配線導体２１で例示した厚みと同じ厚みを例示することができる。そして、コア積層体１０の厚みは１００〜５００μｍ程度であるのが好ましく、コア積層体１０の厚みがこの範囲となるように、各絶縁層１１〜１５および各配線導体２１〜２４の厚みを上記範囲内で調整するのがよい。
一方、コア積層体１０の厚みが５００μｍを超えると、配線基板の全体厚みを薄くすることが困難となり、１００μｍより薄いと、コア積層体１０の強度が低下するので好ましくない。

次に、図２に示すように、コア積層体１０を支持基板１から剥離する。コア積層体１０を支持基板１から剥離する方法としては、特に限定されるものではないが、本発明では、支持基板１とコア積層体１０との間に特定の接着層を介在させるのが好ましい。これによると、コア積層体１０を破損することなく簡単に支持基板１から剥離することができる。具体的には、支持基板１の主面上に第１の絶縁層１１を形成する際に、支持基板１と第１の絶縁層１１との間に、例えば熱の印加や紫外線の照射等により、接着力が低下もしくは消失する接着層（不図示）を予め介在させておき、コア積層体１０の完成後にその接着層に熱の印加や紫外線の照射を行って接着層の接着力を低下もしくは消失させた後、支持基板１からコア積層体１０を引き剥がす。これにより、コア積層体１０を破損することなく簡単に剥離することができる。

熱の印加により接着力が低下もしくは消失する前記接着層としては、例えば粘着剤中に、加熱により容易にガス化して膨張する物質を、弾性を有する殻内に内包させた熱膨張性微小球を配合した接着性樹脂材料等が例示できる。ここで、前記粘着剤としては、例えばゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ビニルアルキルエーテル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、ポリエステル系粘着剤、ポリアミド系粘着剤、ウレタン系粘着剤、スチレン−ジエンブロック共重合体系粘着剤等が挙げられ、前記加熱により容易にガス化して膨張する物質としては、例えばイソブタン、プロパン、ペンタン等が挙げられ、前記弾性を有する殻を構成する組成としては、例えば塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスルホン等が挙げられる。

また、紫外線の照射により接着力が低下もしくは消失する接着層としては、アクリル系粘着ポリマー(例えば、アクリル酸２−エチルヘキシルおよびアクリル酸)、紫外線硬化型オリゴマー(例えばウレタンアクリエートオリゴマー)、光開始剤(例えば1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン)などを含有させた接着性樹脂材料等が例示できる。前記接着層の厚さは、特に限定されないが、通常５〜３０μｍ程度である。

上記のようにして得られたコア積層体１０の上下両面上に、それぞれ配線導体と絶縁層とを交互に積層する。これにより、ガラス−樹脂板を使用することによる配線基板の全体厚みを薄くすることができないという問題がなく、薄型で高密度な配線基板を効率よく製造することができると共に、加工に伴う反りや、うねりの発生を抑制することができる。これに対し、コア積層体１０の片面のみに配線導体と絶縁層とを交互に積層すると、前記効率が低下するだけでなく、配線基板に反りや、うねりが発生するおそれがある。

具体的には、まず、図３（ａ）に示すように、剥離したコア積層体１０の表層に位置する第１の絶縁層１１および第５の絶縁層１５にビアホールＶＨを形成する。ついで、第１の絶縁層１１上に第５の配線導体２５を積層し、第５の絶縁層１５上に第６の配線導体２６を積層する。

なお、絶縁層１１、１５のビアホールＶＨは、絶縁層１２〜１４の場合と同様のレーザ加工やフォトリソグラフィー加工等により形成される。配線導体２５、２６は配線導体２１〜２４と同様のめっき膜から成るのが好ましく、配線導体２１〜２４と同様のセミアディティブ法で形成するのが好ましい。また、配線導体２５、２６の各厚みは、第１の配線導体２１で例示した厚みと同じ厚みを例示することがでる。このとき、配線導体２５と２６は、同時に形成することができる。したがって、本発明における配線基板の製造効率が高いものとなる。

次に、図３（ｂ）に示すように、第１の絶縁層１１および第５の配線導体２５上に第６の絶縁層１６および第７の配線導体２７を形成し、第５の絶縁層１５および第６の配線導体２６上に第７の絶縁層１７および第８の配線導体２８を形成する。第６の絶縁層１６と第７の絶縁層１７は、他の絶縁層１１〜１５と同様の材料から成るのが好ましく、絶縁層１１〜１５の場合と同様の樹脂フィルムを、配線導体２５、２６が形成されたコア積層体１０の上下面に貼着するとともに、該樹脂フィルムを熱硬化させることにより形成される。このとき、絶縁層１６と絶縁層１７は、樹脂フィルムの貼着や熱硬化等を両者同時に行うことができる。したがって、本発明における配線基板の製造効率が高いものとなる。形成された絶縁層１７、１８の各厚みは、第１の絶縁層１１で例示した厚みと同じ厚みを例示することができる。

絶縁層１６および絶縁層１７には、ビアホールＶＨを他の絶縁層１１〜１５の場合と同様の方法で形成しておく。第７の配線導体２７と第８の配線導体２８は、他の配線導体２１〜２６と同様のめっき膜から成るのが好ましく、配線導体２１〜２６の場合と同様のセミアディティブ法で形成するのが好ましい。また、第７の配線導体２７と第８の配線導体２８の各厚みは、第１の配線導体２１で例示した厚みと同じ厚みを例示することができる。このとき、配線導体２７と配線導体２８は同時に形成することができる。したがって、本発明における配線基板の製造効率が高いものとなる。

最後に、図３（ｃ）に示すように、第６の絶縁層１６および第７の配線導体２７上に第８の絶縁層１８を形成し、第７の絶縁層１７および第８の配線導体２８上に第９の絶縁層１９を形成する。第８および第９の絶縁層１８、１９は、表層の配線導体２７、２８の電気的な絶縁信頼性を高めるとともに、半田付け時の短絡を防止するための保護層として機能する。

第８および第９の絶縁層１８、１９は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性樹脂と光重合開始剤等とからなる混合物にシリカやタルク等の無機絶縁性フィラーを含有させた感光性樹脂ペーストをスクリーン印刷やロールコート法により１０〜３０μｍ程度の厚みに塗布し、しかる後、フォトリソグラフィー技術を採用して所定のパターンに露光・現像した後、それを紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。あるいは、前記感光性樹脂ペーストを厚みが１０〜３０μｍ程度のフィルム状に加工した感光性樹脂フィルムを真空ラミネート装置により貼着した後、同様に露光・現像・硬化させることにより形成される。

上記のようにして、本発明の製造方法による配線基板１００が完成する。この配線基板１００は、厚さが２００〜５００μｍ程度であり、加工に伴う反りや、うねりの発生が抑制されているので、平坦度が高く実装性に優れる。

次に、本発明の配線基板の製造方法における他の例について、図面を参照して詳細に説明する。図４は、この例にかかるコア積層体を形成する工程を示す概略断面図であり、上記で説明した図１（ｄ）に相当する。なお、図４においては、前述した図１〜３の構成と同一または同等な部分には同一の符号を付して説明は省略する。

図４に示すように、この例では、コア積層体１０を形成する工程が、支持基板１の上下両面上に、それぞれ絶縁層と配線導体とを交互に積層して前記絶縁層と前記配線導体とから成るコア積層体１０を形成する工程である。これにより、上記で説明した支持基板１の主面にコア積層体１０を形成する場合と比較して、コア積層体１０を形成する効率を約２倍に高めることができる。
ここで、支持基板１は平坦な主面（上面）を有するが、この例の場合には、支持基板１の下面も平坦、すなわち支持基板１の上下両面が平坦であるのが好ましい。

なお、本発明は上述の実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。例えば上述の実施の形態例では、コア積層体１０を構成する絶縁層の数は５層であり、その上に積層する絶縁層の数が上下２層ずつの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コア積層体１０を構成する絶縁層の数やその上に積層される絶縁層の数等は配線基板に要求される仕様等に応じて適宜変更可能である。また、コア積層体１０の上下面のうち、いずれの面が電子部品の搭載面側となっても良い。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板の製造方法にかかるコア積層体を形成する工程を示す概略断面図である。支持基板からコア積層体を剥離した状態を示す概略断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、コア積層体の上下両面に配線導体と絶縁層とを交互に積層する工程を示す概略断面図である。本発明の他の例にかかるコア積層体を形成する工程を示す概略断面図である。一般的なビルドアップ配線基板を示す概略断面図である。

符号の説明

１・・・支持基板
１０・・・コア積層体
１１〜１９・・・絶縁層
２１〜２８・・・配線導体
１００・・・配線基板

Claims

支持基板の主面上に熱硬化性樹脂に無機絶縁性フィラーを分散させた厚みが１０〜１００μｍの樹脂フィルムを貼着後に熱硬化させた第１絶縁層と該第１絶縁層の表面に被着させためっき膜から成る厚みが５〜３０μｍの第１配線導体とを前記主面側から逐次交互に複数積層して前記第１絶縁層と前記第１配線導体とから成る厚みが１００〜５００μｍのコア積層体を形成する工程と、
前記支持基板から前記コア積層体を剥離する工程と、
剥離した前記コア積層体の上下両面上それぞれに、前記第１配線導体と同じ厚みかつ同じ材料からなる第２配線導体と前記第１絶縁層と同じ厚みかつ同じ材料からなる第２絶縁層とを上面側と下面側とで同時に逐次交互に積層する工程とを含み、厚みが２００〜５００μｍの配線基板を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
前記支持基板の主面が平坦である請求項１記載の配線基板の製造方法。
前記配線導体がセミアディティブ法で形成される請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
前記コア積層体を形成する工程は、前記支持基板とコア積層体との間に所定の接着層を介在させる工程を含み、
前記支持基板から前記コア積層体を剥離する工程は、前記接着層の接着力を低下もしくは消失させた後、前記支持基板から前記コア積層体を剥離する工程である請求項１〜３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
前記コア積層体を形成する工程が、前記支持基板の上下両面上に、それぞれ前記第１絶縁層と前記第１配線導体とを交互に複数積層して前記第１絶縁層と前記第１配線導体とから成るコア積層体を形成する工程である請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板の製造方法。