JP5881173B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路素子等の半導体素子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。

半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための配線基板の製造方法として、配線導体の形成に転写方法を用いたものがある。

このような配線基板の製造方法における従来の例を図７〜図１０を基に説明する。先ず、図７（ａ）に示すように、絶縁シート１１ａと、樹脂フィルム１２ａ・１２ｂとを準備する。絶縁シート１１ａ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。また、樹脂フィルム１２ａ・１２ｂ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７（ｂ）に示すように、絶縁シート１１ａの上下両主面に樹脂フィルム１２ａ・１２ｂ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７（ｃ）に示すように、上下面に樹脂フィルム１２ａ・１２ｂが貼着された絶縁シート１１ａに複数の貫通孔１３ａを形成する。貫通孔１３ａの形成は、上下に樹脂フィルム１２ａ・１２ｂが貼着された絶縁シート１１ａ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、その上面側からレーザ光を照射することにより行われる。このとき上面側の樹脂フィルム１２ｂ上には、貫通孔１３ａの開口部に樹脂フィルム１２ｂの一部が溶けてできたリング状の突起１４が形成される。

次に、図８（ａ）に示すように、樹脂フィルム１２ａ・１２ｂおよび絶縁シート１１ａを連通する貫通孔１３ａ内に導体ペースト１５ａを充填する。貫通孔１３ａ内に導体ペースト１５ａを充填するには、上面側の樹脂フィルム１２ｂ上に導体ペースト１５ａ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体ペースト１５ａ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１３ａ内に充填された導体ペースト１５ａは、突起１４の高さまで充填される。

次に、図８（ｂ）に示すように、絶縁シート１１ａの両主面から樹脂フィルム１２ａ・１２ｂを剥離して除去する。このとき、貫通孔１３ａに充填された導体ペースト１５ａは、樹脂フィルム１２ａ・１２ｂの厚みに応じた高さだけ絶縁シート１１ａの上下面から突出した状態となる。なお、絶縁シート１１ａの上面側に突出する導体ペースト１５ａは、突起１４の高さ分がさらに高くなる。

次に、図９（ａ）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１７ａ・１７ｂの一方の主面上に銅箔等の金属箔から成る配線導体１６ａ・１６ｂが剥離可能に貼着された転写シート１８ａ・１８ｂを準備する。この転写シート１８ａ・１８ｂの配線導体１６ａ・１６ｂは、支持フィルム１７ａ・１７ｂ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１６ａ・１６ｂの厚みは５〜３０μｍ程度である。

次に、図９（ｂ）に示すように、配線導体１６ａ・１６ｂが導体ペースト１５ａの端部を覆うようにして転写シート１８ａ・１８ｂを絶縁シート１１ａの上下面に重ねて上下からプレスすることにより配線導体１６ａ・１６ｂを絶縁シート１１ａに埋入した後、図９（ｃ）に示すように、支持フィルム１７ａ・１７ｂを除去することにより、配線導体１６ａ・１６ｂを両面に転写する。

さらに、図１０（ａ）に示すように、貫通孔１３ｂ内に導体ペースト１５ｂが充填されている絶縁シート１１ｂと、支持フィルム１７ｃの一方の主面上に銅箔等の金属箔から成る配線導体１６ｃが剥離可能に貼着された転写シート１８ｃとを別途準備し、配線導体１６ａ・１６ｂが転写された絶縁シート１１ａ上に配置する。なお、絶縁シート１１ｂおよび導体ペースト１５ｂは、絶縁シート１１ａおよび導体ペースト１５ａと同様の材料および同様の方法により形成されている。また、転写シート１７ｃは、転写シート１７ａ・１７ｂと同様の材料および同様の方法により形成されている。

次に、図１０（ｂ）に示すように、配線導体１６ｂが導体ペースト１５ｂの端部を覆うようにして絶縁シート１１ｂを絶縁シート１１ａ上に重ねるとともに、配線導体１６ｃが導体ペースト１５ｂの端部を覆うようにして転写シート１８ｃを絶縁シート１１ｂ上に重ねて上下からプレスすることにより導体ペースト１５ｂと配線導体１６ｂとの間、絶縁シート１１ｂと絶縁シート１１ａおよび配線導体１６ａとの間を密着させるとともに配線導体１６ｃを絶縁シート１１ｂに埋入する。

最後に、図１０（ｃ）に示すように、支持フィルム１７ｃを除去することにより積層体を形成した後、この積層体を上下から加圧しながら加熱して絶縁シート１１ａ・１１ｂおよび導体ペースト１５ａ・１５ｂを熱硬化させることにより配線基板２０が完成する。

しかしながら、上述した方法によると、絶縁シート１１ｂでは、その片面のみに配線導体１６ｃが埋入されるものの、絶縁シート１１ａにおいては、その両面に配線導体１６ａ・１６ｂが埋入される。つまり、絶縁シート１１ｂの導体ペースト１５ｂは絶縁シート１１ｂの上下面から突出した高さに加えて配線導体１６ｃの１層分だけ圧縮されることになり、他方、絶縁シート１１ａの導体ペースト１５ａは絶縁シート１１ａの上下面から突出した高さに加えて配線導体１６ａおよび１６ｂの２層分だけ圧縮されることになる。したがって、絶縁シート１１ａの導体ペースト１５ａの方が絶縁シート１１ｂの導体ペースト１５ｂより大きく圧縮されてしまい、貫通孔１３ａ内に収容しきれない分の導体ペースト１５ａが絶縁シート１１ａの表面と配線導体１６ｂとの間に押し広げられて配線導体１６ｂの外側に食み出してしまいやすくなる。このような食み出しは、配線導体１６ｂ同士の間の電気的な絶縁信頼性を低下させてしまう。

特開２０１０−１０９１９８号公報 特開２００９−２６０２６３号公報

本発明は、絶縁シートに埋入された配線導体から導体ペーストが食み出すことを有効に防止して配線導体間の絶縁信頼性が高い配線基板を提供することを課題とする。

本発明の配線基板の製造方法は、未硬化の熱硬化性樹脂を含有する第１および第２の絶縁シートを準備する工程と、前記第１および第２の絶縁シートに複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に導体ペーストを前記第１および第２の絶縁シートの両面から突出するように充填する工程と、前記第１の絶縁シートの両面に前記導体ペーストを覆うようにして金属箔から成る配線導体を転写埋入する工程と、前記第２の絶縁シートの一方の面に前記導体ペーストを覆うようにして金属箔から成る配線導体を転写埋入するとともに該第２の絶縁シートの他方の面を前記第１の絶縁シートの一方の面に積層する工程と、前記第１および第２の絶縁シートならびに前記導体ペーストを硬化させる工程とを行なう配線基板の製造方法において、前記第１の絶縁シートの両面から突出する前記導体ペーストの両方の高さの和を、前記第２の絶縁シートの両面から突出する前記導体ペーストの両方の高さの和よりも小さいものとしておくことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、両面に配線導体が転写埋入される第１の絶縁シートの両面から突出する導体ペーストの両方の高さの和を、片面に配線導体が転写埋入される第２の絶縁シートの両面から突出する導体ペーストの両方の高さの和よりも低いものとしておくことから、第１の絶縁シートの両面に導体ペーストを覆うようにして配線導体を転写埋入させた際に、第１の絶縁シートの導体ペーストが大きく圧縮されることを低減することができる。その結果、絶縁シートに埋入された配線導体から導体ペーストが食み出すことを有効に防止して配線導体間の絶縁信頼性が高い配線基板を提供することができる。

図１は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図２は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図３は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図４本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図５は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図６は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図７は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 図８は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 図９は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。 図１０は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。

次に、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を添付の図１〜図６を基にして説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、絶縁シート１ａと樹脂フィルム２ａおよび２ｂとを準備する。

絶縁シート１ａは、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り、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る。また熱硬化性樹脂としては、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が用いられる。

樹脂フィルム２ａは、例えばポリエチレンテレフタレート等の耐熱性を有する熱可塑性樹脂から成り、厚みが５〜１５μｍ程度である。また、樹脂フィルム２ｂは、２枚の樹脂樹脂フィルム２ｂａと樹脂フィルム２ｂｂとが剥離可能に積層された積層フィルムであり、樹脂フィルム２ｂａの厚みが樹脂フィルム２ａと同じ５〜１５μｍ程度、樹脂フィルム２ｂｂの厚みがそれよりも厚い２０〜１００μｍ程度である。樹脂フィルム２ｂａ・２ｂｂは、共にポリエチレンテレフタレート等の耐熱性を有する熱可塑性樹脂から成る。なお、樹脂フィルム２ａ・２ｂの絶縁シート１ａ側の表面には図示しない粘着層が被着されている。

次に、図１（ｂ）に示すように、絶縁シート１ａの下面に粘着層を介して樹脂フィルム２ａを貼着するとともに絶縁シート１ａの上面に粘着層を介して樹脂フィルム２ｂを貼着する。なお、この場合、樹脂フィルム２ｂａと樹脂フィルム２ｂｂとの間の密着力を、樹脂フィルム２ｂａと絶縁シート１ａとの間の密着力よりも弱いものとしておく。

次に、図１（ｃ）に示すように、樹脂フィルム２ａ・２ｂが貼着された絶縁シート１ａに樹脂フィルム２ｂの側から複数の貫通孔３ａを形成する。貫通孔３ａの形成は、樹脂フィルム２ａ・２ｂが貼着された絶縁シート１ａを図示しない平坦な吸着テーブル上に樹脂フィルム２ａを下にして載置するとともに、その上面側からレーザ光を照射することにより行われる。このとき上面側の樹脂フィルム２ｂにおいては、貫通孔３ａの開口部に上面側の樹脂フィルム２ｂｂの一部が溶けてできたリング状の突起４ａが形成される。

次に、図２（ａ）に示すように、樹脂フィルム２ｂにおける下面側の樹脂フィルム２ｂａ上から上面側の樹脂フィルム２ｂｂを剥離して除去する。これにより絶縁シート１ａの上面にはリング状の突起４ａのない樹脂フィルム２ｂａが残ることとなる。このとき、樹脂フィルム２ｂａと樹脂フィルム２ｂｂとの間の密着力が樹脂フィルム２ｂａと絶縁シート１ａとの間の密着力よりも弱いので、樹脂フィルム２ｂａ上から樹脂フィルム２ｂｂを剥離しても樹脂フィルム２ｂａと絶縁シート１ａとの間に剥離が起こることはなく、極めて容易かつ良好に樹脂フィルム２ｂａ上から樹脂フィルム２ｂｂを剥離することができる。

次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁シート１および樹脂フィルム２ａ・２ｂａを連通する貫通孔３ａ内に導体ペースト５ａを充填する。貫通孔３ａ内に導体ペースト５ａを充填するには、上面側の樹脂フィルム２ｂａ上に導体ペースト５ａ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体ペースト５ａ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、上面側の樹脂フィルム２ｂａ上には突起４ａが残っていないので、樹脂フィルム２ｂａの貫通孔３ａ内には樹脂フィルム２ｂａの厚みに応じた分だけの導体ペースト５ａが充填されることになる。

導体ペースト５ａ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、金属粉末同士の接触により導電性を呈する。なお、金属粉末の含有量は、導体ペースト５ａ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体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。したがって、金属粉末の含有量は８０〜９５重量％が好ましい。

次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁シート１ａの両主面から樹脂フィルム２ａ・２ｂａを剥離して除去する。このとき、樹脂フィルム２ｂａの貫通孔３ａ内には、上述したように樹脂フィルム２ｂａの厚みに応じた分だけの導体ペースト５ａが充填されているので、導体ペースト５ａは樹脂フィルム２ａ・２ｂａの厚みに応じた分だけ絶縁シート１ａの上下面から突出した状態となる。なおこのとき、樹脂フィルム２ａ・２ｂａの厚みが５μｍ未満であると、絶縁シート１ａの主面から突出する導体ペースト５ａの高さが低いものとなって、後述するように、絶縁シート１ａの両面に導体ペースト５ａの端部を覆うように配線導体６ａ・６ｂを積層する際に、導体ペースト５ａと配線導体６ａ・６ｂとの密着が弱いものとなる危険性が高くなり、逆に１５μｍを超えると、絶縁シート１ａの主面から突出する導体ペースト５ａの高さが高いものとなって、絶縁シート１ａの表面に導体ペースト５ａの端部を覆うように配線導体６ａ・６ｂを積層する際に、導体ペースト５ａの突出部が横に大きく潰れて配線導体６ａ・６ｂからはみ出してしまう危険性が高くなる。したがって、樹脂フィルム２ａ・２ｂａの厚みは５〜１５μｍの範囲が好ましい。

次に、図３（ａ）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７ａ・７ｂの一方の主面上に銅箔等の金属箔から成る配線導体６ａ・６ｂが剥離可能に貼着された転写シート８ａ・８ｂを準備する。この転写シート８ａ・８ｂの配線導体６ａ・６ｂは、支持フィルム７ａ・７ｂ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６ａ・６ｂの厚みは５〜３０μｍ程度である。

次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁シート１ａの上に転写シート８ａ・８ｂの配線導体６ａ・６ｂを導体ペースト５ａの端部を覆うように重ねてプレスすることにより積層した後、図３（ｃ）に示すように、支持フィルム７ａ・７ｂを除去することにより、配線導体６ａ・６ｂを転写する。このとき、導体ペースト５ａは絶縁シート１の表面から樹脂フィルム２ａ・２ｂａの厚みに応じた適正な高さだけ突出した状態となっていたので、導体ペースト５ａが配線導体６ａ・６ｂからはみ出すことが有効に防止される。

さらに、図４（ａ）に示すように、絶縁シート１ｂと樹脂フィルム２ｃ・２ｄとを別途準備する。絶縁シート１ｂは、上述した絶縁シート１ａと同様の材料および大きさである。また、樹脂フィルム２ｃ・２ｄは、上述した樹脂フィルム２ａと同様の材料であり、厚みが１０〜３０μｍ程度でる。

次に、図４（ｂ）に示すように、絶縁シート１ｂの上下両主面に樹脂フィルム２ｂ・２ｃ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４（ｃ）に示すように、上下面に樹脂フィルム２ｃ・２ｄが貼着された絶縁シート１ｂに複数の貫通孔３ｂを形成する。貫通孔３ｂの形成は、上下に樹脂フィルム２ｃ・２ｄが貼着された絶縁シート１ｂ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、その上面側からレーザ光を照射することにより行われる。このとき上面側の樹脂フィルム２ｄ上には、貫通孔３ｂの開口部に樹脂フィルム２ｄの一部が溶けてできたリング状の突起４ｂが形成される。

次に、図５（ａ）に示すように、樹脂フィルム２ｃ・２ｄおよび絶縁シート１１ｂを連通する貫通孔３ｂ内に導体ペースト５ｂを充填する。貫通孔３ｂ内に導体ペースト５ｂを充填するには、上述した導体ペースト５ａと同様の方法が用いられる。このとき、貫通孔３ｂ内に充填された導体ペースト５ｂは、突起４ｂの高さまで充填される。

次に、図５（ｂ）に示すように、絶縁シート１ｂの両主面から樹脂フィルム２ｃ・２ｄを剥離して除去する。このとき、貫通孔３ｂに充填された導体ペースト５ｂは、樹脂フィルム２ｃ・２ｄの厚みに応じた高さだけ絶縁シート１ｂの上下面から突出した状態となる。なお、絶縁シート１ｂの上面側に突出する導体ペースト５ｂは、突起４ｂの高さ分がさらに高くなる。したがって、絶縁シート１ｂの上下面から突出する導体ペースト５ｂの両方の高さの和は、絶縁シート１ａの上下面から突出する導体ペースト５ａの両方の高さの和よりも大きいものとなる。

さらに、図６（ａ）に示すように、支持フィルム７ｃの一方の主面上に銅箔等の金属箔から成る配線導体６ｃが剥離可能に貼着された転写シート８ｃを別途準備し、配線導体６ａ・６ｂが転写された絶縁シート１上に、導体ペースト５ｂが充填された絶縁シート１ｂを挟んで配置する。なお、転写シート８ｃは、転写シート８ａ・８ｂと同様の材料および同様の方法により形成されている。また、絶縁シート１ｂは、導体ペースト５ｂの突出高さが高い方を絶縁シート１ａ側に向ける。

次に、図６（ｂ）に示すように、配線導体６ｂが導体ペースト５ｂの端部を覆うようにして絶縁シート１ｂを絶縁シート１ａ上に重ねるとともに配線導体６ｃが導体ペースト５ｂの端部を覆うようにして転写シート８ｃを絶縁シート１ｂ上に重ねて上下からプレスすることにより導体ペースト５ｂと配線導体６ｂとの間、絶縁シート１ｂと絶縁シート１ａおよび配線導体６ａとの間を密着させるとともに配線導体６ｃを絶縁シート１ｂに埋入する。このとき、導体ペースト５ｂは、絶縁シート１ｂの一方の面から突出する高さが突起４ｂの高さ分高くなっていることから、配線導体６ｃの埋入により十分に圧縮されて配線導体６ｂ・６ｃと電気的に良好に接続される。また、導体ペースト５ｂは絶縁シート１ｂの上下面から突出した高さに加えて配線導体６ｃの１層分だけ圧縮されることから、導体ペースト５ａの場合と比較してその圧縮量が大きくなることはない。したがって、導体ペースト５ｂが配線導体６ｂ・６ｃから食み出すことはない。

最後に、図６（ｃ）に示すように、支持フィルム７ｃを除去することにより積層体を形成した後、この積層体を上下から加圧しながら加熱して絶縁シート１ａ・１ｂおよび導体ペースト５ａ・５ｂを熱硬化させることにより配線基板１０が完成する。かくして本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁シート１ａ・１ｂに埋入された配線導体６ａ・６ｂ・６ｃから導体ペースト５ａ・５ｂが食み出すことを有効に防止して配線導体６ａ・６ｂ・６ｃ間の絶縁信頼性が高い配線基板１０を提供することができる。

１ａ・１ｂ 絶縁層
３ａ・３ｂ 貫通孔
５ａ・５ｂ 導体ペースト
６ａ・６ｂ・６ｃ 配線導体

Claims (1)

1. 未硬化の熱硬化性樹脂を含有する第１および第２の絶縁シートを準備する工程と、前記第１および第２の絶縁シートに複数の貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に導体ペーストを前記第１および第２の絶縁シートの両面から突出するように充填する工程と、前記第１の絶縁シートの両面に前記導体ペーストを覆うようにして金属箔から成る配線導体を転写埋入する工程と、前記第２の絶縁シートの一方の面に前記導体ペーストを覆うようにして金属箔から成る配線導体を転写埋入するとともに該第２の絶縁シートの他方の面を前記第１の絶縁シートの一方の面に積層する工程と、前記第１および第２の絶縁シートならびに前記導体ペーストを硬化させる工程とを行なう配線基板の製造方法において、前記第１の絶縁シートの両面から突出する前記導体ペーストの両方の高さの和を、前記第２の絶縁シートの両面から突出する前記導体ペーストの両方の高さの和よりも小さいものとしておくことを特徴とする配線基板の製造方法。

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