JP5083906B2

JP5083906B2 - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP5083906B2
Application number: JP2008280577A
Authority: JP
Inventors: 隆一中馬
Original assignee: 京セラＳｌｃテクノロジー株式会社
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-10-30
Also published as: JP2010109198A

Description

本発明は、配線基板の絶縁層となる絶縁シートにレーザ加工により貫通孔を穿孔するとともに、その貫通孔内に導電ペーストを充填した後、絶縁シートの主面に金属箔から成る配線導体を、前記導電ペーストの端部を覆うように埋入する工程を含む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配線基板として、ガラスクロス等の耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた絶縁シートを熱硬化させて成る絶縁層と銅箔等の金属箔から成る配線導体とを交互に積層すると共に、絶縁層を挟んで上下に位置する配線導体同士を、絶縁層に形成された貫通孔内に充填された導電ペーストを硬化させて成る貫通導体により電気的に接続して成る配線基板が知られている。

この配線基板は、例えば下記のようにして製造される。
（ａ）まず、耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた厚みが３０〜２００μｍ程度の絶縁シートの両主面にポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂から成る厚みが１０〜３０μｍ程度の樹脂フィルムを剥離可能に貼着する。
（ｂ）次に、樹脂フィルムが貼着された絶縁シートに一方の主面側から樹脂フィルムを通して出力が２〜３ｍＪでパルス幅が２０〜４０μｓのレーザ光を一箇所につき４〜８回繰り返し照射することにより上下の樹脂フィルムおよび絶縁シートを連通する貫通孔を穿孔する。このように、出力が２〜３ｍＪと低くパルス幅が２０〜４０μｓと短いレーザ光を一箇所につき４〜８回繰り返し照射することによりレーザ光の照射によるエネルギーが貫通孔周辺の絶縁シートおよび樹脂フィルムに大きな変形を起こさないようにしている。
（ｃ）次に、樹脂フィルムおよび絶縁シートを連通する貫通孔内に金属等の導電粉末および未硬化の熱硬化性樹脂組成物から成る導電ペーストを前記一方の主面側の樹脂フィルム上からスクリーン印刷（圧入）で充填する。なお、この場合、貫通孔の形成された樹脂フィルムが印刷用のマスクとして用いられ、貫通孔内に導電ペーストを充填した後に前記主面側の樹脂フィルム上を無塵布で拭き、樹脂フィルム上に残った導電ペーストを除去するとともに充填された導電ペーストの表面を平坦化する。
（ｄ）次に、貫通孔内に導電ペーストが充填された絶縁シートの両主面から樹脂フィルムを剥離して除去する。このとき、絶縁シートの貫通孔内に充填された導電ペーストは樹脂フィルムの厚み分に対応して絶縁シートの主面から突出した状態となる。
（ｅ）次に、別途、支持フィルム上に金属箔から成る配線導体を所定パターンに剥離可能に形成しておいた転写シートを、絶縁シートの少なくとも一方の主面に、前記配線導体が導電ペーストの端部を覆うようにして圧接して埋入させた後、絶縁シートの主面から支持フィルムを剥離除去することにより配線導体を転写する。
（ｆ）ついで、配線導体が転写された絶縁シートを複数枚積層し、１８０〜２４０℃の温度で数分〜数時間、熱プレスを用いて加熱加圧し、前記絶縁シートおよび前記導電ペーストを硬化させて配線基板を得る。

しかしながら、この従来の配線基板の製造方法においては、貫通孔内に導電ペーストを充填した後、前記主面側の樹脂フィルム上を無塵布で拭き取る際に貫通孔内に充填された導電ペーストの一部が無塵布により掻き取られ、その分、樹脂フィルムを除去した後の絶縁シートの主面から突出する導電ペーストの高さが低くなる。このように絶縁シートの主面から突出する導電ペーストの高さが低い場合、絶縁シートの主面に金属箔から成る配線導体を導電ペーストの端部を覆うようにして圧接して埋入させる際、配線導体と導電ペーストとが十分に圧接されずに導電ペーストが硬化した貫通導体とこれに接続された配線導体との間の電気的接続信頼性が低下してしまう。

また、樹脂フィルムの除去後に樹脂シートの主面から突出する導電ペーストは、その側面が保持されていないので形状が崩れ易く、そのため貫通孔周辺の絶縁シート主面上に滲んだり広がったりしやすい。そのような滲みや広がりがあると、絶縁シートの主面に金属箔から成る配線導体を導電ペーストの端部を覆うように圧接して転写した際に、細い配線導体であると導電ペーストが配線導体からはみ出してしまい、その結果、隣接する配線導体間の電気的な絶縁信頼性が低下するため、配線導体の微細化が困難であるという問題があった。
特開２００３−２８３１２９号公報

本発明の課題は、貫通孔内に導電ペーストが充填された絶縁シートの主面に金属箔から成る配線導体を導電ペーストの端部を覆うように圧接して転写した際に、配線導体と導電ペーストとが良好に圧接されるとともに導電ペーストが配線導体からはみ出すことがなく、その結果、導電ペーストが硬化した貫通導体と配線導体との間の電気的な接続信頼性に優れるとともに隣接する配線導体間における電気的な絶縁信頼性の高い微細配線の配線基板を提供することである。

本発明の発明者は、両主面に樹脂フィルムが貼着された絶縁シートに一方の主面側から樹脂フィルムを通してレーザ光を照射して樹脂フィルムおよび絶縁シートを連通する貫通孔を穿孔する際に、出力が５〜９ｍＪの高出力でかつパルス幅が６０〜１００μｓと長パルスのレーザ光を照射することにより穿孔すると、レーザ光の照射によるエネルギーにより貫通孔周囲の樹脂フィルムおよび絶縁シートが軟化溶融するとともに、貫通孔におけるレーザ光が入射された側の開口縁に絶縁シートを構成する熱硬化性樹脂組成物から成るリング状のバリが絶縁シートの主面から５〜２０μｍの高さに立設されるとともに、その外側に樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂から成るリング状の突起が前記バリ以上の高さに形成されることを知見し、それを基に本発明を案出するに至った。

本発明における配線基板の製造方法は、熱硬化性樹脂組成物を含有する絶縁シートの両主面に熱可塑性樹脂から成る樹脂フィルムを剥離可能に貼着させる工程と、前記樹脂フィルムが貼着された前記絶縁シートに一方の主面側から前記樹脂フィルムを通してレーザ光を照射することにより前記樹脂フィルムおよび前記絶縁シートを連通する貫通孔を穿孔する工程と、前記樹脂フィルムおよび前記絶縁シートを連通する前記貫通孔内に前記一方の主面側から導電ペーストを充填する工程と、前記貫通孔内に前記導電ペーストが充填された前記絶縁シートの両主面から前記樹脂フィルムを剥離して除去する工程と、前記樹脂フィルムが除去された前記絶縁シートの前記主面に金属箔から成る配線導体を前記導電ペーストの端部を覆うように埋入する工程とを具備する配線基板の製造方法であって、前記貫通孔を穿孔する工程において、前記貫通孔における前記一方の主面側の開口縁に前記レーザ光の照射によるエネルギーで前記絶縁シートの前記一方の主面から隆起された前記熱硬化性樹脂組成物から成るリング状のバリを形成するとともに、前記バリの外側に前記レーザ光の照射によるエネルギーで溶融されて前記樹脂フィルム上に前記バリ以上の高さに突出する前記熱可塑性樹脂から成るリング状の突起を形成し、前記導電ペーストを充填する工程において、前記突起の高さまで前記導電ペーストを充填した後、該導電ペーストを前記バリの高さまで拭き取ることを特徴とするものである。

本発明の配線基板の製造方法によれば、熱可塑性樹脂から成る樹脂フィルムが貼着された熱硬化性樹脂組成物を含有する絶縁シートに一方の主面側から樹脂フィルムを通してレーザ光を照射することにより樹脂フィルムおよび絶縁シートを連通する貫通孔を穿孔する工程において、前記貫通孔における前記一方の主面側の開口縁にレーザ光の照射によるエネルギーで絶縁シートの前記一方の主面から隆起された熱硬化性樹脂組成物から成るリング状のバリを形成するとともに、該バリの外側にレーザ光の照射によるエネルギーで溶融されて樹脂フィルム上に前記バリ以上の高さに突出する熱可塑性樹脂から成るリング状の突起を形成し、次に、樹脂フィルムおよび絶縁シートを連通する貫通孔内に前記一方の主面側から導電ペーストを充填する工程において、前記突起の高さまで導電ペーストを充填した後、該導電ペーストを前記バリの高さまで拭き取ることから、絶縁シートの前記一方の主面から突出する導電ペーストの高さを前記バリの高さに応じた十分な高さとすることができるとともに、絶縁シートの前記一方の主面から突出する導電ペーストは前記バリにより側面が保持されるので、滲んだり広がったりすることがない。したがって、本発明の配線基板の製造方法によれば、貫通孔内に導電ペーストが充填された絶縁シートの主面に金属箔から成る配線導体を導電ペーストの端部を覆うように圧接して転写した際に、配線導体と導電ペーストとが良好に圧接されるとともに導電ペーストが配線導体からはみ出すことがなく、その結果、導電ペーストが硬化した貫通導体と配線導体との間の電気的な接続信頼性に優れるとともに隣接する配線導体間における電気的な絶縁信頼性の高い微細配線の配線基板を提供することできる。

次に、本発明の一実施形態例にかかる配線基板の製造方法について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）乃至図４（ｍ）は、本実施形態例の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の概略説明図であり、図５は、図１（ｃ）における要部拡大図、図６は、図２（ｄ）における要部拡大図、図７は、図２（ｅ）における要部拡大図、図８は、図２（ｆ）における要部拡大図である。

先ず、図１（ａ）に示すように、配線基板の絶縁層となる絶縁シート１と、樹脂フィルム２とを準備する。絶縁シート１は、厚みが３０〜２００μｍ程度、幅および長さがそれぞれ２０〜６０ｃｍ程度の長方形であり、耐熱繊維の束を縦横に織ってシート状にした耐熱繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた後、乾燥あるいは半硬化状態としたものである。耐熱繊維としては、例えばガラス繊維やアラミド繊維・全芳香族エステル繊維等が用いられ、また熱硬化性樹脂組成物としては、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂組成物が用いられる。また、樹脂フィルム２は、厚みが１０〜３０μｍ程度であり、例えばポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂から成るフィルムが用いられる。

次に、図１（ｂ）に示すように、絶縁シート１の上下両主面に樹脂フィルム２を、図示しない粘着層を介して剥離可能に貼着する。次に、図１（ｃ）に示すように、上下面に樹脂フィルム２が貼着された絶縁シート１に複数の貫通孔３を形成する。貫通孔３の形成は、上下に樹脂フィルム２が貼着された絶縁シート１を図示しない平坦な吸着テーブル上に載置するとともに、その上面側から出力が５〜９ｍＪでかつパルス幅が６０〜１００μｓのレーザ光を各貫通孔３の形成位置に対してそれぞれ３回ずつ照射することにより行われる。このとき、出力が５〜９ｍＪの高出力でかつパルス幅が６０〜１００μｓと長パルスのレーザ光を照射することから、図５に要部拡大図で示すように、レーザ光の照射によるエネルギーにより貫通孔３の周囲の樹脂フィルム２および絶縁シート１が軟化溶融するとともに、貫通孔３におけるレーザ光が入射された側の開口縁に絶縁シート１を構成する熱硬化性樹脂組成物から成るリング状のバリ１ａが絶縁シート１の上面に５〜２０μｍの高さに立設されるとともに、その外側の樹脂フィルム２上に樹脂フィルム２を構成する熱可塑性樹脂から成るリング状の突起２ａが前記バリ１ａ以上の高さに形成される。

このように貫通孔３におけるレーザ光が入射された側の開口縁に絶縁シート１を構成する熱硬化性樹脂組成物から成るリング状のバリ１ａが形成されるのは、出力が５〜９ｍＪの高出力で長パルス幅が６０〜１００μｓの長パルスのレーザ光の照射により分解されて貫通孔３から上方に噴出する高温のガスにより貫通孔３の周囲の軟化溶融した熱硬化性樹脂組成物が前記噴出の圧力で上方に押し出されるためであると推察される。また、バリ１ａの外側の樹脂フィルム２上に樹脂フィルム２を構成する熱可塑性樹脂から成るリング状の突起２ａが前記バリ１ａ以上の高さに形成されるのは、レーザ光の照射によるエネルギーで貫通孔３の周囲の樹脂フィルム２が大きく溶け広がるとともにその溶け広がった縁が表面張力の影響でリング状に盛り上がるためであると推察される。

なお、照射されるレーザ光の出力が５ｍＪ未満、または照射されるレーザ光のパルス幅が６０μｓ未満であると、高さが５〜２０μｍのバリ１ａを良好に形成することが困難となり、照射されるレーザ光の出力が９ｍＪを超える、または照射されるレーザ光のパルス幅が１００μｓを超えると、絶縁シート１の熱硬化性樹脂組成物が熱劣化し、配線導体との貼着性が低下するので、後述する転写工程おいて配線導体が剥離してしまう危険がある。したがって、照射されるレーザ光は、その出力が５〜９ｍＪでパルス幅が６０〜１００μｓの範囲であることが好ましい。また、バリ１ａの絶縁シート１の上面からの高さが５μｍ未満であると、絶縁シート１の上面から突出する導電ペースト４の高さを、バリ１ａで側面が保持された状態で十分に高いものとすることができず、後述する配線導体５の転写工程において配線導体５と導電ペースト４とが十分に圧接されずに導電ペースト４が硬化した貫通導体１４とこれに接続された配線導体５との間の電気的接続信頼性が低下してしまい、２０μｍを超えると、そのような高さのバリ１ａを形成するために出力が９ｍＪを超え、かつパルス幅が１００μｓを超える高エネルギーのレーザ光を照射しなければならず、そのような高エネルギーのレーザ光の照射により絶縁シート１およびこれを載置する吸着テーブルへのダメージが大きなものとなってしまう。したがって、バリ１ａの絶縁シート１の上面からの高さは５〜２０μｍの範囲であることが好ましい。

次に、図２（ｄ）に示すように樹脂フィルム２および絶縁シート１を連通する貫通孔３内に導電ペースト４を充填する。貫通孔３内に導電ペースト４を充填するには、上面側の樹脂フィルム２上に導電ペースト４を供給するとともに、その上を硬質ゴム製のスキージを導電ペースト４を掻きながら摺動させることにより充填する方法が採用される。このとき、貫通孔３内に充填された導電ペースト４は、図６に要部拡大図で示すように、突起２ａの高さまで充填される。なお、導電ペースト４は、例えば錫と銀とビスマスと銅との合金から成る金属粉末とトリアリルシアヌレートやトリアリルイソシアヌレート、トリスエポキシプロピルイソシアヌレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート等のトリアジン系熱硬化性樹脂とを含有している。そして、前記金属粉末同士の接触により導電性を呈する。なお、前記金属粉末の含有量は、導電ペースト４の総量に対して、８０〜９５重量％が好ましい。金属粉末の含有量が８０重量％より少ないと、トリアジン系熱硬化性樹脂により金属粉末同士の接続が妨げられ、導通抵抗が上昇してしまう傾向があり、９５重量％を超えると、金属粉末およびトリアジン系熱硬化性樹脂を含有した導電ペーストの粘度が上がり過ぎて良好に充填ができない傾向にある。その後、図２（ｅ）に示すように、上面側の樹脂フィルム２の表面を無塵布Ａにより拭いて樹脂フィルム２上に残った導電ペースト４を拭き取るとともに貫通孔３に充填された導電ペースト４の表面を平坦化する。このとき、図７に要部拡大図で示すように、貫通孔３に充填された導電ペースト４に含有される金属粉末のうち、大きな粉末が優先的に拭き取られて導電ペースト４の高さがバリ１ａと同じ高さになるとともに貫通孔３の上面側の開口近傍には小さな金属粉末が多く残る。このように、導電ペースト４の高さをバリ１ａの高さに応じた十分な高さとするとともに導電ペースト４の貫通孔３の開口付近に小さな金属粉末を多く残すと、後述するように、絶縁シート１の上面に金属箔から成る配線導体５を転写する際に、導電ペースト４と配線導体５とを良好に圧接させることができるとともに両者の間の接触点が増え、その結果、導電ペースト４と配線導体５との電気的な接続信頼性を極めて高いものとすることができる。

次に、図２（ｆ）に示すように、絶縁シート１の両主面から樹脂フィルム２を剥離して除去する。このとき、図８に要部拡大図で示すように、絶縁シート１の上面から突出する導電ペースト４は、その側面がバリ１ａに保持されるので、絶縁シート１の上面に滲んだり広がったりすることがない。したがって、後述するように、絶縁シート１の上面に金属箔から成る配線導体５を転写する際に、導電ペースト４が配線導体５からはみ出すことがなく、その結果、隣接する配線導体５間における電気的な絶縁信頼性を高いものとすることができる。

次に、図３（ｇ）に示すように、別途、ポリエチレンナフタレート等の樹脂フィルムから成る支持フィルム６の一方の主面上に銅箔等の金属箔から成る配線導体５が剥離可能に貼着された転写シート７を準備する。この支持フィルム６上の配線導体５は、支持フィルム６の一方の主面に銅箔等の金属箔を間に図示しない粘着材を介して貼着した後、その金属箔をフォトリソグラフィー技術により所定のパターンにエッチングすることにより形成される。配線導体５の厚みは５〜３０μｍ程度である。

次に、図３（ｈ）に示すように、絶縁シート１の上面に支持フィルム６上の配線導体５を導電ペースト４の端部を覆うように重ねてプレスにより圧接して埋入した後、図３（ｉ）に示すように、支持フィルム６を除去することにより、配線導体５を転写する。このとき、絶縁シート１の上面から突出する導電ペースト４は、バリ１ａにより側面が保持された状態で十分な高さを有しており、絶縁シート１の上面に滲んだり広がったりすることがない。したがって、配線導体５と導電ペースト４とが良好に圧接されるとともに導電ペースト４が配線導体５からはみ出すことがない。

次に、図４（ｊ）に示すように、上述のようにして貫通孔３に導電ペースト４が充填されているとともに表面に配線導体５が埋入された絶縁シート１を配線基板の製造に必要な形態で複数枚揃える（ここでは絶縁シート１が３枚の場合を示している）とともに、図４（ｋ）に示すように、それらの絶縁シート１を所定の配置で上下に積層した状態でプレスしながら加熱し、絶縁シート１の熱硬化性樹脂組成物および導電ペースト４の熱硬化性樹脂組成物を熱硬化させることにより、複数の絶縁シート１が硬化した絶縁層１１と配線導体５とが交互に積層されているとともに、導電ペースト４が硬化した貫通導体１４により上下の配線導体５が電気的に接続された配線基板１０が得られる。このとき、上述したように、配線導体５と導電ペースト４とが良好に圧接されているとともに導電ペースト４が配線導体５からはみ出していないので、導電ペースト４が硬化した貫通導体１４と配線導体５との間の電気的な接続信頼性に優れるとともに隣接する配線導体５間における電気的な絶縁信頼性の高い微細配線の配線基板１０を提供することが可能となる。

（ａ）〜（ｃ）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。（ｄ）〜（ｆ）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。（ｇ）〜（ｉ）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。（ｊ），（ｋ）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。は、図１（ｃ）における要部拡大図である。は、図２（ｄ）における要部拡大図である。は、図２（ｅ）における要部拡大図である。は、図２（ｆ）における要部拡大図である。

符号の説明

１絶縁シート
１ａバリ
２樹脂フィルム
２ａ突起
３貫通孔
４導電ペースト
５配線導体
１０配線基板

Claims

熱硬化性樹脂組成物を含有する絶縁シートの両主面に熱可塑性樹脂から成る樹脂フィルムを剥離可能に貼着させる工程と、前記樹脂フィルムが貼着された前記絶縁シートに一方の主面側から前記樹脂フィルムを通してレーザ光を照射することにより前記樹脂フィルムおよび前記絶縁シートを連通する貫通孔を穿孔する工程と、前記樹脂フィルムおよび前記絶縁シートを連通する前記貫通孔内に前記一方の主面側から導電ペーストを充填する工程と、前記貫通孔内に前記導電ペーストが充填された前記絶縁シートの両主面から前記樹脂フィルムを剥離して除去する工程と、前記樹脂フィルムが除去された前記絶縁シートの前記主面に金属箔から成る配線導体を前記導電ペーストの端部を覆うように埋入する工程とを具備する配線基板の製造方法であって、前記貫通孔を穿孔する工程において、前記貫通孔における前記一方の主面側の開口縁に前記レーザ光の照射によるエネルギーで前記絶縁シートの前記一方の主面から隆起された前記熱硬化性樹脂組成物から成るリング状のバリを形成するとともに、前記バリの外側に前記レーザ光の照射によるエネルギーで溶融されて前記樹脂フィルム上に前記バリ以上の高さに突出する前記熱可塑性樹脂から成るリング状の突起を形成し、前記導電ペーストを充填する工程において、前記突起の高さまで前記導電ペーストを充填した後、該導電ペーストを前記バリの高さまで拭き取ることを特徴とする配線基板の製造方法。
前記バリの前記絶縁シート主面からの高さが５〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
前記貫通孔を形成する工程において、前記レーザ光の出力が５〜９ｍＪでパルス幅が６０〜１００μｓであることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。