JP6622444B1 - 多層配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)第1金属箔上に第1絶縁層及び第2金属箔を順に積層して第1積層体を形成する工程と、
(b)前記第2金属箔にパターニングを施して第2配線層を形成する工程と、
(c)前記第2配線層が形成された前記第1積層体上に第2絶縁層及び第3金属箔を順に積層して第2積層体を形成する工程と、
(d)前記第2積層体に対して前記第1金属箔及び前記第3金属箔の各々からレーザー加工を施して、前記第1金属箔及び前記第1絶縁層を貫通して前記第2配線層に到達する第1ビアホールと、前記第3金属箔及び前記第2絶縁層を貫通して前記第2配線層に到達する第2ビアホールとを形成する工程と、
(e)前記第2積層体の両面に対して、前記第1ビアホール、前記第2配線層及び前記第2ビアホールを介した電気的接続が形成されるようにめっき及びパターニングを施して、前記第1絶縁層に隣接する第1配線層、前記第2金属箔に由来する第2配線層、及び前記第2絶縁層に隣接する第3配線層を含む多層配線板を形成する工程と、
を含み、
前記第2金属箔の少なくとも前記第1絶縁層と対向する面は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)により測定される波長10.6μmのレーザーの反射率が80%以上であり、かつ、ISO25178に準拠して測定される山の頂点密度Spdが7000個/mm2以上15000個/mm2以下である、方法が提供される。
本発明を特定するために用いられるパラメータの定義を以下に示す。
本発明は、多層配線板の製造方法に関する。本発明の方法は、(1)第1積層体の形成、(2)第2配線層の形成、(3)第2積層体の形成、(4)所望により行われるキャリアの剥離、(5)第1及び第2ビアホールの形成、(6)第1及び第3配線層の形成の各工程を含む。
図1(i)及び(ii)に示されるように、第1金属箔16を用意し、この第1金属箔16上に第1絶縁層18及び第2金属箔20を順に積層して第1積層体22を形成する。第1金属箔16はキャリア付金属箔10の形態で供されてもよい。キャリア付金属箔10は、典型的には第1キャリア12、第1剥離層14、及び第1金属箔16を順に備える。また、第1キャリア12の両面に上下対称となるように各種層を順に備えてなる構成としてもよい。あるいは、キャリア付金属箔10の第1キャリア12側がプリプレグ等の仮支持体(図示せず)に貼り付けられて剛性が付与されてもよい。この場合、仮支持体の両面にキャリア付金属箔10が上下対称に貼り付けられ、得られた積層体の両面に上下対称となるように後述する各層が形成され、その後仮支持体が第1キャリア12とともに除去されるのが好ましい。なお、プリプレグとは、合成樹脂板、ガラス板、ガラス織布、ガラス不織布、紙等の基材に合成樹脂を含浸させた複合材料の総称である。
図1(iii)に示されるように、第2金属箔20にパターニングを施することにより第2配線層24を形成する。パターニングは公知の手法によって行えばよい。好ましい回路形成手法は、第2金属箔20をそのまま又は一部として用いて第2配線層24を形成する手法であり、より好ましくは、第2金属箔20上にめっき等を行わずに、第2金属箔20をそのまま用いて第2配線層24を形成する手法が挙げられる。このような回路形成が可能な手法の好ましい例としてはサブトラクティブ法が挙げられる。サブトラクティブ法による回路形成の一例としては、まず第2金属箔20の表面にドライフィルムを貼り付け、所定のパターンで露光及び現像を行い、エッチングレジスト(図示せず)を形成する。次いで、第2金属箔20を構成する金属を溶解可能なエッチング液で処理することにより、エッチングレジスト間から露出した金属を溶解除去した後、エッチングレジストを剥離して第2配線層24とすることができる。
図2(iv)に示されるように、第2配線層24が形成された第1積層体22上に第2絶縁層26及び第3金属箔28を積層して第2積層体30を形成する。こうすることで、第2配線層24が第1絶縁層18と第2絶縁層26の間に埋め込まれた内層回路となる。第2絶縁層26及び第3金属箔28の構成は第1絶縁層18及び第1金属箔16の各々に準じたものとすればよい。したがって、第1金属箔16及び第1絶縁層18に関する好ましい態様は第3金属箔28及び第2絶縁層26の各々にもそのまま当てはまる。また、第3金属箔28は第3キャリア(図示せず)、第3剥離層(図示せず)及び第3金属箔28を順に備えたキャリア付金属箔の形態で供されてもよい。第3キャリア及び第3剥離層の構成は上述した第1キャリア12及び第1剥離層14に準じたものとすればよく、特に限定されない。
第1金属箔16及び/又は第3金属箔28がキャリア付金属箔の形態で供される場合には、図2(v)に示されるように、第1キャリア12及び/又は第3キャリア(図示せず)を第2積層体30から剥離する。こうすることで、後述する第1及び第2ビアホールの形成工程において、第1金属箔16及び第3金属箔28の各々からレーザー加工を施すことが可能となる。また、第2積層体30は第1絶縁層18及び第2絶縁層26により剛性が増大しているため、キャリアを剥離した状態でも十分なハンドリング性を確保することができる。なお、前述したようにキャリア付金属箔がプリプレグ等の仮支持体(図示せず)に貼り付けられている場合には、仮支持体は第1キャリア12及び/又は第3キャリア(図示せず)とともに第2積層体30から除去されることになる。
図3(vi)に示されるように、第2積層体30に対して第1金属箔16及び第3金属箔28の各々からレーザー加工を施すことにより、第1金属箔16及び第1絶縁層18を貫通して第2配線層24に到達する第1ビアホール32と、第3金属箔28及び第2絶縁層26を貫通して第2配線層24に到達する第2ビアホール34とを形成する。レーザー加工には炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー、UVレーザー、YAGレーザー等の様々なレーザーが使用可能であるが、炭酸ガスレーザーを用いるのが特に好ましい。本発明の方法によれば、ビアホールの形成工程において、レーザー加工による第2配線層24の貫通を極めて効果的に防止することが可能となる。
図3(vii)に示されるように、第2積層体30の両面に対して、第1ビアホール32、第2配線層24及び第2ビアホール34を介した電気的接続が形成されるようにめっき及びパターニングを施して、第1絶縁層18に隣接する第1配線層38、第2金属箔20に由来する第2配線層24、及び第2絶縁層26に隣接する第3配線層40を含む多層配線板42を形成する。第1配線層38は典型的には第1金属箔16に由来するものであり、第1金属箔16に由来の金属を典型的には含むが、第1金属箔16の表面プロファイルのみを引き継いだ新たな配線層(第1金属箔16に由来の金属を含まない)として形成されてもよい。同様に、第3配線層40は典型的には第3金属箔28に由来するものであり、第3金属箔28に由来の金属を典型的には含むが、第3金属箔28の表面プロファイルのみを引き継いだ新たな配線層(第3金属箔28に由来の金属を含まない)として形成されてもよい。第1配線層38及び第3配線層40の形成方法についての工法は特に限定されず、サブトラクティブ法、MSAP(モディファイド・セミ・アディティブ・プロセス)法、SAP(セミアディティブ)法等の公知の手法が使用可能である。ここで、図3(vii)はMSAP法により回路形成を行ったものである。MSAP法による回路形成の一例としては、まず第1金属箔16及び第3金属箔28の表面にフォトレジスト(図示せず)を所定のパターンで形成する。フォトレジストは感光性フィルムであるのが好ましく、この場合は露光及び現像により所定の配線パターンをフォトレジストに付与すればよい。次いで、第1金属箔16及び第3金属箔28の露出表面(すなわちフォトレジスト層でマスキングされていない部分)、並びに第1ビアホール32及び第2ビアホール34に電気めっき層36を形成する。このとき、第1ビアホール32及び第2ビアホール34にめっき金属が充填されるため、第2積層体30の両面が第1ビアホール32、第2配線層24及び第2ビアホール34を介して電気的に接続される。電気めっきは公知の手法により行えばよく、特に限定されない。フォトレジスト層を剥離した後、第1金属箔16、第3金属箔28及び電気めっき層36をエッチング加工することにより、第1配線層38及び第3配線層40が形成された多層配線板42を得ることができる。
多層配線板の内層金属箔として用いるための銅箔を6種類用意し、各種評価を行った。具体的な手順は以下のとおりである。
表1に示される各パラメータを少なくとも一方の面に有する厚さ12μmの電解銅箔を6種類用意した。これらの銅箔のうち幾つかは市販品であり、その他は公知の方法に基づき別途作製したものである。用意した銅箔の各パラメータの測定ないし算出方法は以下のとおりである。
赤外分光光度計(Thermo Fisher SCIENTIFIC社製、Nicolet Nexus 640 FT−IR Spectrometer)を用いて、銅箔表面に対して下記条件にて測定を行い、IRスペクトルデータを取得した。取得したIRスペクトルデータを解析することにより、波長10.6μmのレーザーの反射率を算出した。
<測定条件>
‐測定法:正反射法
‐バックグラウンド:Au蒸着ミラー
‐分解能:4cm−1
‐スキャン回数:64scan
‐検出器:DTGS(Deuterium Tri−Glycine Sulfate)検出器
レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、VK−X100)を用い、Sフィルターによるカットオフ波長0.8μm、倍率2000倍(測定面積107μm×143μm)の条件で、ISO25178に準拠して銅箔表面の山の頂点密度Spdを測定した。
レーザー顕微鏡(株式会社キーエンス製、VK−X100)を用い、倍率2000倍、カットオフ値0.8μm、測定長さ100μmの条件で、JIS B 0601−1994に準拠して銅箔表面の十点平均粗さRzを測定した。
用意した銅箔について、各種特性の評価を以下のとおり行った。
上記(1)で用意した銅箔を内層金属箔として用いてレーザー加工性評価用積層体を以下のように作製した。まず、厚さ2μmの銅箔を第1金属箔16として用意し、第1金属箔16上に第1絶縁層18として厚さ0.02mmのプリプレグ(三菱瓦斯化学株式会社製、GHPL−830NSF)を積層した。次いで、第2金属箔20として、上記(1)で用意した銅箔を、表1に示される各パラメータを有する側の面が第1絶縁層18上に当接するように積層し、圧力4.0MPa、温度220℃で90分間の熱間プレス成形を行って第1積層体22を得た。第2金属箔20の表面をマイクロエッチング液で1μmエッチングした後、ドライフィルムを貼り付け、所定のパターンで露光及び現像を行い、エッチングレジストを形成した。第2銅箔表面を塩化銅エッチング液で処理して、エッチングレジスト間から銅を溶解除去した後、エッチングレジストを剥離して第2配線層24を形成した。第2配線層24表面に対して粗化処理(CZ処理)を施した。粗化処理後における第2配線層24の厚さは9μmであった。したがって、第2配線層の厚さT2(9μm)に対する第1金属箔の厚さT1(2μm)の比であるT1/T2は2/9=約0.22であった。その後、第2配線層24が形成された第1積層体22上に厚さ0.02mmのプリプレグ(三菱瓦斯化学株式会社製、GHPL−830NSF)及び厚さ2μmの銅箔をそれぞれ第2絶縁層26及び第3金属箔28として順に積層し、圧力4.0MPa、温度220℃で90分間の熱間プレス成形を行った。このようにして、レーザー加工性評価用積層体を得た。得られたレーザー加工性評価用積層体に対して、炭酸ガスレーザーを用いて9.5MW/cm2の出力密度で第1金属箔16側からレーザー加工を施し、第1金属箔16及び第1絶縁層18を貫通して第2配線層24に到達する直径65μmのビアホールを形成した。このビアホールを第1金属箔16側から金属顕微鏡にて観察し、第2配線層24の貫通の有無を判定した。各例につきビアホールの形成及び貫通判定を88穴ずつ行い、ビアホールの形成数及び第2配線層24の貫通数から、レーザー加工後における第2配線層24の貫通率を算出した。
厚さ0.1mmのプリプレグ(三菱瓦斯化学株式会社製、GHPL−830NSF)3枚を積層し、積層したプリプレグに上記(1)で用意した銅箔を、表1に示される各パラメータを有する側の面が当接するように積層し、圧力4.0MPa、温度220℃で90分間の熱間プレス成形を行って銅張積層板サンプルを作製した。この銅張積層板サンプルの両面にドライフィルムを張り合わせて、エッチングレジスト層を形成した。そして、その両面のエッチングレジスト層に、0.8mm幅の剥離強度測定試験用の回路を露光現像し、エッチングパターンを形成した。その後、銅エッチング液で回路エッチングを行い、エッチングレジストを剥離して回路を得た。こうして形成された回路(厚み12μm、回路幅0.8mm)をJIS C 6481−1996に準拠してプリプレグ表面に対して90°方向に剥離してピール強度(kgf/cm)を測定した。
上述の銅張積層板サンプルの表面に回路高さが20μmになるまで電気めっきを行った。こうして形成された電気めっき層の表面にドライフィルムを貼り付け、露光及び現像を行い、エッチングレジストを形成した。塩化銅エッチング液で処理することにより、エッチングレジスト間から銅を溶解除去し、回路高さ20μm、ライン/スペース=25μm/25μmの直線状配線パターンを形成した。こうして得られた直線状配線パターンを倍率1000倍の条件で真上(観察角度0°)からSEMで観察した。取得したSEM画像をデジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス製、VHX500)に取り込み、回路ボトム幅を100点測長した。測長結果から、中央値を平均値の代わりに用いて標準偏差σ(μm)を算出し、3σ−(−3σ)、すなわち6σを回路直線性の値として採用した。
厚さ12μmの電解銅箔の代わりに、表1に示される各パラメータを少なくとも一方の面に有する厚さ9μmの電解銅箔を用いたこと以外は、例1〜6と同様にして各種特性の評価を行った。なお、レーザー加工性評価用積層体における粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さは7μmであり、T1/T2は2/7=約0.29であった。
厚さ12μmの電解銅箔の代わりに、表1に示される各パラメータを少なくとも一方の面に有する厚さ7μmの電解銅箔を用いたこと以外は、例1〜6と同様にして各種特性の評価を行った。なお、レーザー加工性評価用積層体における粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さは5μmであり、T1/T2は2/5=0.40であった。
例1〜16において得られた評価結果は表1に示されるとおりであった。
1)第1金属箔16及び第3金属箔28として厚さ2μmの銅箔の代わりに、厚さ3μmの銅箔をそれぞれ用いたこと、2)エッチング量を調整して粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さを5μmとした(すなわちT1/T2を3/5=0.60とした)こと、及び3)炭酸ガスレーザーの出力密度を9.5MW/cm2から9.75MW/cm2に変更したこと以外は、例11と同様にしてレーザー加工性の評価を行った。
1)第1金属箔16及び第3金属箔28として厚さ2μmの銅箔の代わりに、厚さ3μmの銅箔をそれぞれ用いたこと、及び2)炭酸ガスレーザーの出力密度を9.5MW/cm2から9.75MW/cm2に変更したこと以外は、例16と同様にしてレーザー加工性の評価を行った。なお、レーザー加工性評価用積層体における粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さは5μmであり、T1/T2は3/5=0.60であった。
1)第1金属箔16及び第3金属箔28として厚さ2μmの銅箔の代わりに、厚さ3μmの銅箔を用いたこと、及び2)炭酸ガスレーザーの出力密度を9.5MW/cm2から9.75MW/cm2に変更したこと以外は、例14と同様にしてレーザー加工性の評価を行った。なお、レーザー加工性評価用積層体における粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さは5μmであり、T1/T2は3/5=0.60であった。
1)第1金属箔16及び及び第3金属箔28として厚さ3μmの銅箔の代わりに、厚さ5μmの銅箔をそれぞれ用いたこと、及び2)炭酸ガスレーザーの出力密度を9.75MW/cm2から10.25MW/cm2に変更したこと以外は、例17と同様にしてレーザー加工性の評価を行った。なお、レーザー加工性評価用積層体における粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さは5μmであり、T1/T2は5/5=1.0であった。
1)第1金属箔16及び及び第3金属箔28として厚さ3μmの銅箔の代わりに、厚さ5μmの銅箔をそれぞれ用いたこと、及び2)炭酸ガスレーザーの出力密度を9.75MW/cm2から10.25MW/cm2に変更したこと以外は、例18と同様にしてレーザー加工性の評価を行った。なお、レーザー加工性評価用積層体における粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さは5μmであり、T1/T2は5/5=1.0であった。
1)第1金属箔16及び及び第3金属箔28として厚さ3μmの銅箔の代わりに、厚さ5μmの銅箔を用いたこと、及び2)炭酸ガスレーザーの出力密度を9.75MW/cm2から10.25MW/cm2に変更したこと以外は、例19と同様にしてレーザー加工性の評価を行った。なお、レーザー加工性評価用積層体における粗化処理(CZ処理)後の第2配線層24の厚さは5μmであり、T1/T2は5/5=1.0であった。
例17〜22において得られた評価結果は表2に示されるとおりであった。
Claims (10)
- 多層配線板の製造方法であって、
(a)第1金属箔上に第1絶縁層及び第2金属箔を順に積層して第1積層体を形成する工程と、
(b)前記第2金属箔にパターニングを施して第2配線層を形成する工程と、
(c)前記第2配線層が形成された前記第1積層体上に第2絶縁層及び第3金属箔を順に積層して第2積層体を形成する工程と、
(d)前記第2積層体に対して前記第1金属箔及び前記第3金属箔の各々からレーザー加工を施して、前記第1金属箔及び前記第1絶縁層を貫通して前記第2配線層に到達する第1ビアホールと、前記第3金属箔及び前記第2絶縁層を貫通して前記第2配線層に到達する第2ビアホールとを形成する工程と、
(e)前記第2積層体の両面に対して、前記第1ビアホール、前記第2配線層及び前記第2ビアホールを介した電気的接続が形成されるようにめっき及びパターニングを施して、前記第1絶縁層に隣接する第1配線層、前記第2金属箔に由来する第2配線層、及び前記第2絶縁層に隣接する第3配線層を含む多層配線板を形成する工程と、
を含み、
前記第2金属箔の少なくとも前記第1絶縁層と対向する面は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)により測定される波長10.6μmのレーザーの反射率が80%以上であり、かつ、ISO25178に準拠して測定される山の頂点密度Spdが7000個/mm2以上15000個/mm2以下である、方法。 - 前記第2金属箔における前記第1絶縁層と対向する面の十点平均粗さRzが0.2μm以上2.0μm以下である、請求項1に記載の方法。
- 前記第2配線層の前記第2絶縁層と対向する面は、フーリエ変換赤外分光光度計(FT−IR)により測定される波長10.6μmのレーザーの反射率が80%以上であり、かつ、ISO25178に準拠して測定される山の頂点密度Spdが7000個/mm2以上15000個/mm2以下である、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第2配線層の厚さが3μm以上12μm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1金属箔、前記第2金属箔及び前記第3金属箔がいずれも銅箔である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1金属箔及び前記第3金属箔の各々の厚さが0.1μm以上12μm以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第2配線層の厚さT2に対する前記第1金属箔の厚さT1の比であるT1/T2が0.23以上である、且つ/又は前記第2配線層の厚さT2に対する前記第3金属箔の厚さT3の比であるT3/T2が0.23以上である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記T1/T2が1.0以下である、且つ/又は前記T3/T2が1.0以下である、請求項7に記載の方法。
- 前記第1ビアホール及び前記第2ビアホールの直径がいずれも30μm以上80μm以下である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1金属箔が、第1キャリア、第1剥離層、及び前記第1金属箔を順に備えたキャリア付金属箔の形態で供され、前記第2積層体の形成後で、かつ、前記第1金属箔に対するレーザー加工前に、前記第1キャリアが前記第2積層体から剥離される、かつ/又は
前記第3金属箔が、第3キャリア、第3剥離層、及び前記第3金属箔を順に備えたキャリア付金属箔の形態で供され、前記第2積層体の形成後で、かつ、前記第3金属箔に対するレーザー加工前に、前記第3キャリアが前記第2積層体から剥離される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
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