JPH05299801A - 両面基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実質的に銅箔とポリイミド樹脂層とからなる
両面基板であって、耐薬品性や熱接着性に優れ、両面の
銅箔を導通させるための導通路を形成した両面基板およ
びその製造方法を提供する。 【構成】 熱可塑性ポリイミド樹脂層２を介在させてな
る絶縁性基板の両面に金属層もしくは導体パターン層１
および１’を形成し、熱可塑性ポリイミド樹脂層２のみ
に貫通孔を設けたのち、メッキなどの手段によって金属
物質を充填して導通路３を形成する。ポリイミド樹脂層
２はポリイミド前駆体溶液として塗布することによっ
て、作業性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は両面基板およびその製造
方法に関し、詳しくは両面に設けた金属層もしくは導体
パターンを熱可塑性ポリイミド樹脂層の厚み方向に形成
した導通路によって、電気的に接続してなる両面基板お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器が軽量化や薄型化、小型
化するのに伴い、半導体素子や半導体装置を搭載する回
路基板も薄型化や高密度化する必要性が生じており、両
面に導電回路を設けた両面回路基板や、導電回路を多層
に積層した多層回路基板などが用いられている。

【０００３】このような両面基板においては両面の各回
路を導通させるため、一般的にはドリルなどを用いた機
械的方法や、薬液によるウエットエッチングや感光性樹
脂のフォトリソグラフィーなどを用いた化学的方法など
によって絶縁性樹脂層（基板）にスルーホールを形成し
ている。そして、形成したスルーホール内壁面にまず無
電解メッキや蒸着などの手法によって薄膜層（種層）を
形成したのち、さらに電解メッキなどによってこの薄膜
層を厚膜化して導通路を形成するという煩雑な方法が採
用されている。

【０００４】しかしながら、このような方法ではスルー
ホールの孔径が小さい場合、スルーホール内壁面への薄
膜形成不良が生じたり、また製造工程も煩雑となる。特
に、スルーホールの工程があまりに微細であると、導通
路形成時に用いるメッキ液が充分にスルーホール内に浸
透せず、導通が確実にとれないだけでなく、スルーホー
ル内壁面とメッキによって形成される金属の薄膜層との
界面での密着性が充分でなかったり、導通路の電気抵抗
値が大きくなる傾向を示す。さらにスルーホールの形成
を両面基板の作製後に行うので、スルーホール形成精度
の確認検査が全製造工程の後半となるため、不良品発生
のチェックが遅くなり製造効率の点からも決して好まし
いものとは云えない。

【０００５】また、上記スルーホールメッキ法を用いた
場合、両面に形成された金属層と絶縁性樹脂層との界面
での接着強度をさらに向上させることがあまり期待でき
ず、両面基板作製時の加熱圧着条件によっては界面剥離
を生じることもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題に鑑みてなされたものであって、両面基板における微
細ピッチの導通路の形成を比較的簡単に行え、しかも確
実な導通がとれると共に、導通路の形成確認も容易に行
える両面基板を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明の他の目的は上記両面基板の
製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、絶縁性
基板として加熱圧着による接着性に優れた熱可塑性ポリ
イミド樹脂を用い、予め形成した片面基板に導通路用の
微細な貫通孔を形成したのち、この貫通孔にメッキなど
の手段によって金属物質を充填してなる片面基板を用い
ることによって、上記目的を達成した両面基板が得られ
ることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明は熱可塑性ポリイミド樹脂層
の両面に金属層もしくは導体パターン層を形成してなる
両面基板であって、表裏面の金属層もしくは導体パター
ンが前記熱可塑性ポリイミド樹脂層の厚み方向に形成さ
れた貫通孔内に金属物質を充填した導通路によって電気
的に接続されていることを特徴とする両面基板を提供す
るものである。

【００１０】また、本発明の第１の製造方法は熱可塑性
ポリイミド樹脂層の片面に金属層もしくは導体パターン
が形成されてなる片面基板の熱可塑性ポリイミド樹脂層
のみに貫通孔を形成したのち、該貫通孔に金属物質を充
填して導通路とすると共に、熱可塑性ポリイミド樹脂層
表面から金属物質をバンプ状に突出させてなる片面基板
の金属物質の突出部側に、金属層を圧着することを特徴
とするものである。

【００１１】さらに、本発明の第２の製造方法は熱可塑
性ポリイミド樹脂層の片面に金属層もしくは導体パター
ンが形成されてなる片面基板の熱可塑性ポリイミド樹脂
層のみに貫通孔を形成したのち、該貫通孔に金属物質を
充填して導通路とすると共に、熱可塑性ポリイミド樹脂
層表面から金属物質をバンプ状に突出させてなる片面基
板の金属物質の突出部と、前記片面基板において金属物
質を充填していない片面基板の貫通孔形成部とを相対す
るように位置合わせして圧着することを特徴とするもの
である。

【００１２】また、本発明の第３の製造方法は熱可塑性
ポリイミド樹脂層の片面に金属層もしくは導体パターン
が形成されてなる片面基板の熱可塑性ポリイミド樹脂層
のみに貫通孔を形成したのち、該貫通孔に金属物質を充
填して導通路とすると共に、熱可塑性ポリイミド樹脂層
表面から金属物質をバンプ状に突出させてなる片面基板
と、別途作製した前記片面基板の金属物質の突出部とを
相対するように位置合わせして圧着することを特徴とす
るものである。

【００１３】本発明の両面基板に用いる絶縁性基板は熱
可塑性ポリイミド樹脂からなるものであって、電気的絶
縁性を有する。このような熱可塑性ポリイミド樹脂から
なり通常、厚み１〜２００μｍの絶縁性基板の両面に、
銅箔などの金属層やこれを所望の回路パターンにエッチ
ングした導体パターンを形成して本発明の両面基板とす
る。本発明における熱可塑性ポリイミド樹脂とは、ガラ
ス転移温度が２００℃以上で、しかも３９０℃における
溶融粘度が１×１０⁹ ポイズ以下の性質を有するものと
定義される。このようなポリイミド樹脂は塗工作業性の
点から、ポリイミド前駆体溶液の状態で製造に供したの
ち、加熱、脱水閉環してイミド化することが好ましい。

【００１４】上記熱可塑性ポリイミド樹脂としては、テ
トラカルボン酸成分とジアミン成分との重合反応によっ
て得ることができ、例えばテトラカルボン酸成分として
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水
物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン二
無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサ
フルオロプロパン二無水物、３，３’，４，４’−ベン
ゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、２，２−ビス
（３，４−ジカルボキシフェニル）プロパン二無水物、
ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ジフルオロメタ
ン二無水物の少なくとも一種を用いる。

【００１５】一方、ジアミン成分としてはビス〔４−
（３−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、ビス
〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕スルホン、
ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕ヘキサ
フルオロプロパン、３，３’−ジアミノジフェニルスル
ホン、３，４’−ジアミノジフェニルスルホン、４，
４’−ジアミノジフェニルスルホン、ビス〔４−（３−
アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス〔４−
（４−アミノフェノキシ）フェニル〕エーテル、ビス
〔４−（３−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、
ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパ
ン、３，３’−ジアミノジフェニルプロパン、３，３’
−ジアミノベンゾフェノンの少なくとも一種を用いて重
合反応させたものを用いることが好ましい。

【００１６】上記各成分の重合にはＮ−メチル−２−ピ
ロリドンや、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−
ジメチルホルムアミドなどの有機溶剤を用いて上記各成
分を略等モル量溶解混合して行なう。

【００１７】なお、上記熱可塑性ポリイミド樹脂のう
ち、分子内の水素原子の一部をフッ素原子にて置換した
含フッ素熱可塑性ポリイミド樹脂は、誘電率が３．０以
下の低誘電率を示すので、例えばコンピュータ向け基板
のように信号伝達速度を高速化する必要がある両面基板
を提供する場合には好適である。含フッ素化するには重
合時に用いるテトラカルボン酸成分およびジアミン成分
の少なくとも一方にフッ素置換したものを用いて重合す
ればよい。

【００１８】本発明においては上記のようにして得られ
る熱可塑性ポリイミド樹脂もしくはその前駆体を銅箔な
どの金属層上にロールコーターやコンマコーター、ナイ
フコーター、ドクターブレードなどを用いて塗布乾燥し
て片面基板を作製する。なお、このときの乾燥工程はポ
リイミド前駆体を用いた場合には、６０〜１８０℃程度
の温度下で行い、有機溶剤除去のみを行なうようにして
ポリイミド前駆体の脱水閉環、イミド化が進行しないよ
うにし、有機溶剤除去終了後、不活性ガス雰囲気下で４
００℃以上の高温に加熱することによって、ポリイミド
前駆体層を脱水、閉環してイミド化する。加熱には熱風
循環式加熱炉、遠赤外線加熱炉などの装置を用いる。加
熱温度が４００℃以下であると、充分にイミド化が進行
せずにポリイミド特有の特性が充分に発揮できない。ま
た、イミド化時に酸素が存在すると金属層表面が酸化さ
れるだけでなく、熱可塑性ポリイミド樹脂が熱分解を起
こす恐れがあり好ましくない。通常、酸素濃度は４％以
下、好ましくは２％以下とする。なお、上記イミド化に
は加熱法以外に無水酢酸／ピリジンによる化学閉環法も
採用することができる。

【００１９】上記のようにして得られた金属層／熱可塑
性ポリイミド樹脂層の構造を有する片面基板における熱
可塑性ポリイミド樹脂層の所定位置に貫通孔を形成して
貫通孔底部に金属層を露出させる。形成する貫通孔の孔
径は両面基板の用途や導体パターンの大きさなどによっ
て任意に設定することができるが、通常１〜２００μｍ
程度の大きさとする。

【００２０】貫通孔の形成方法としては、アルカリ溶液
などによるウエットエッチング法、レーザーやプラズマ
などによるドライエッチング法、パンチングやドリルな
どによる機械的加工法などが挙げられる。これらのう
ち、加工精度や加工速度、加工形状の多様性などを考慮
すると、レーザー加工法が好ましく、特に４００ｎｍ以
下の発振波長を有する紫外光レーザーによるアブレーシ
ョンが好ましい。このような紫外光レーザーとしてはエ
キシマレーザーやＹＡＧレーザーの第４高調波などがあ
る。

【００２１】次に、形成された貫通孔に金属物質を充填
し、さらに熱可塑性ポリイミド樹脂層表面からバンプ状
に金属物質を突出させる。金属物質の充填は金属層もし
くは導体パターンを陰極に接続することによる電解メッ
キによる方法が充填しやすさや充填の確実性の点から好
ましく、充填する金属物質としては、金、銀、銅、ニッ
ケル、コバルト、錫、鉛、インジウムなどの金属やこれ
らを主成分とする各種合金などが例示される。また、熱
可塑性ポリイミド樹脂層から金属突出物を突出させるに
は、メッキ時間を調整することによって容易に行うこと
ができるが、突出高さは通常、１〜３０μｍ程度に調整
することが、後の工程で２枚の片面基板を貼り合わせて
両面基板を作製する際の位置合わせや、確実な導通路形
成の点から好ましい。

【００２２】本発明では以上のように金属物質の充填に
よって形成した導通路を有する片面基板を利用して両面
基板を作製する。なお、熱可塑性ポリイミド樹脂層の両
面に形成されている金属層を所望の回路パターンにエッ
チング処理する工程は、上記片面基板作製後でも、後述
する両面基板作製後に行ってもよい。

【００２３】第１の製造方法としては、上記片面基板の
金属物質突出側に銅箔などの金属層を圧着することによ
って作製することができる。

【００２４】第２の製造方法としては、上記片面基板の
金属物質の突出部と、別途形成した金属物質を充填せず
に貫通孔のみを形成した片面基板の貫通孔形成部とを相
対するように位置合わせして圧着することによって作製
することができる。

【００２５】第３の製造方法としては、上記片面基板の
金属物質の突出部と、別途同様にして形成した片面基板
の金属物質の突出部を相対するように位置合わせして圧
着することによって作製することができる。

【００２６】上記圧着工程においてはラミネートロール
や熱圧プレスなどが用いられ、これによって熱可塑性ポ
リイミド樹脂層の接着性が発現して強固に接着して、本
発明の両面基板が得られるのである。なお、第２の製造
方法における金属物質を充填していない片面基板の貫通
孔の孔径は、確実な導通路の形成のために金属物質を充
填している片面基板の貫通孔の孔径と略同じか、または
若干大きくしておく必要がある。加熱圧着時の条件とし
ては、熱可塑性ポリイミド樹脂のガラス転移温度よりも
約３０〜１５０℃高い温度で、約５〜５００ｋｇ／ｃｍ
² 程度の圧力で不活性ガス雰囲気下で行うことが確実に
接着させるために好ましい。

【００２７】なお、本発明の製造方法において圧着する
片面基板の熱可塑性ポリイミド樹脂層や金属層の厚み
は、最終的に本発明の両面基板が得られるのであれば、
特に同一にする必要はないことは云うまでもない。

【００２８】以下に本発明の両面基板およびその製造方
法を図面を用いて説明する。

【００２９】図１は本発明の両面基板を断面図であり、
金属層１および１’が熱可塑性ポリイミド樹脂層２の両
面に接着形成されており、両面の金属層は貫通孔に金属
物質を充填して形成された導通路３によって電気的に接
続している。

【００３０】図２は上記にて説明した本発明の両面基板
の第１の製造方法を説明するための断面図、図３は本発
明の両面基板の第２の製造方法を説明するための断面
図、図４は本発明の両面基板の第３の製造方法を説明す
るための断面図を示す。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を示し、さらに具体
的に説明する。

【００３２】実施例１ ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水
物と、ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕
スルホンをＮ−メチル−２−ピロリドン中にて重合して
熱可塑性ポリイミド前駆体溶液を調製し、これを圧延銅
箔（厚み３５μｍ）上にコンマコーターを用いて流延塗
布して、１００℃で加熱してＮ−メチル−２−ピロリド
ンを乾燥除去した。

【００３３】次に、窒素置換によって酸素濃度を１．５
％以下にした連続加熱炉中にて３６０℃に加熱してポリ
イミド前駆体を脱水閉環し、厚み２５μｍの熱可塑性イ
ミド樹脂層を形成した。

【００３４】次いで、熱可塑性ポリイミド樹脂層のみに
２００ｍＪ／パルス、発振波長２４８ｎｍのＫｒＦエキ
シマレーザー光を照射して、直径５０μｍの貫通孔を形
成し、下層の銅箔表面を露出させた。

【００３５】そして、銅箔を陰極としてニッケルメッキ
浴にて電解メッキを行い、貫通孔内にニッケルを充填
し、熱可塑性ポリイミド樹脂層表面からニッケルが２５
μｍ高さまでメッキ成長した際に電解メッキを終了して
第１の片面基板を作製した。

【００３６】他方、上記第１の片面基板の作製において
ニッケル充填工程を行わなかった以外は、同様にして第
２の片面基板を作製した。

【００３７】以上のようにして得られた第１の片面基板
および第２の片面基板を、熱可塑性ポリイミド樹脂層同
士を向かい合わせ、貫通孔形成部が一致するようにして
位置合わせしたのち、窒素ガス雰囲気下、連続ラミネー
トロールによって３５０℃、１００ｋｇ／ｃｍ² の条件
で加熱圧着して熱可塑性ポリイミド樹脂層同士を接着
し、第２の製造方法によって本発明の両面基板を得た。

【００３８】得られた両面基板の断面を走査型電子顕微
鏡にて観察したところ、熱可塑性ポリイミド樹脂層の厚
みは５０μｍであり、両面の銅箔の導通検査の結果、確
実に導通していた。

【００３９】また、この両面基板の引き剥がし試験を行
なったところ、接着した熱可塑性ポリイミド樹脂層の界
面での剥離は起こらず、銅箔と熱可塑性ポリイミド樹脂
層との界面で剥離が起こった。なお、４００℃、３０秒
の半田ディップ試験でもボイドの発生はなく、耐熱性に
おいても全く問題はなかった。

【００４０】実施例２ ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロ
プロパン二無水物と、ビス〔４−（４−アミノフェノキ
シ）フェニル〕ヘキサフルオロプロパンを用いて実施例
１と同様の操作にてポリイミド前駆体溶液を調製し、圧
延銅箔上に塗布乾燥、イミド化を行なって、厚み５０μ
ｍの熱可塑性ポリイミド樹脂層を形成した。

【００４１】次いで、熱可塑性ポリイミド樹脂層のみに
２００ｍＪ／パルス、発振波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエ
キシマレーザー光を照射して、直径５０μｍの貫通孔を
形成し、実施例１と同様にして貫通孔内にニッケル充填
を行ない、熱可塑性ポリイミド樹脂層表面からニッケル
が１μｍ高さまでメッキ成長した際に電解メッキを終了
して片面基板を作製した。

【００４２】このようにして得られた片面基板の熱可塑
性ポリイミド樹脂層に銅箔（１８μｍ）を真空熱圧プレ
スによって４００℃、２０ｋｇ／ｃｍ² の条件で加熱圧
着して第１の製造方法によって本発明の両面基板を得
た。

【００４３】得られた両面基板における両面の銅箔の導
通検査を行なった結果、確実に導通していた。

【００４４】また、この両面基板の引き剥がし試験を行
なったところ、銅箔と熱可塑性ポリイミド樹脂層との界
面で剥離が起こった。なお、４００℃、３０秒の半田デ
ィップ試験でもボイドの発生はなく、耐熱性においても
全く問題はなかった。さらに、この両面基板の導通路を
形成していない部分を切り出して、１ｋＨｚにおける誘
電率を測定したところ、２．５という比較的低い誘電率
を示した。

【００４５】実施例３ 実施例１と同様にして圧延銅箔上に２５μｍ厚の熱可塑
性ポリイミド樹脂層を形成したのち、熱可塑性ポリイミ
ド樹脂層のみに１５０ｍＪ／パルス、発振波長２６６ｎ
ｍのＮｄ−ＹＡＧレーザー光の第３高周波を照射して、
直径５０μｍの貫通孔を形成し、実施例１と同様にして
貫通孔内にニッケル充填を行ない、熱可塑性ポリイミド
樹脂層表面からニッケルが１μｍ高さまでメッキ成長し
た際に電解メッキを終了して第１の片面基板を作製し
た。

【００４６】他方、上記第１の片面基板の作製と同様の
方法によって同じバンプ状のニッケル突出物を有する第
２の片面基板を作製した。

【００４７】以上のようにして得られた第１の片面基板
および第２の片面基板を、熱可塑性ポリイミド樹脂層同
士を向かい合わせ、貫通孔形成部が一致するようにして
位置合わせしたのち、窒素ガス雰囲気下、連続ラミネー
トロールによって３５０℃、１００ｋｇ／ｃｍ² の条件
で加熱圧着して熱可塑性ポリイミド樹脂層同士を接着
し、第３の製造方法によって本発明の両面基板を得た。

【００４８】得られた両面基板の断面を走査型電子顕微
鏡にて観察したところ、熱可塑性ポリイミド樹脂層の厚
みは５０μｍであり、両面の銅箔の導通検査の結果、確
実に導通していた。

【００４９】また、この両面基板の引き剥がし試験を行
なったところ、接着した熱可塑性ポリイミド樹脂層の界
面での剥離は起こらず、銅箔と熱可塑性ポリイミド樹脂
層との界面で剥離が起こった。なお、４００℃、３０秒
の半田ディップ試験でもボイドの発生はなく、耐熱性に
おいても全く問題はなかった。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の両面基板は加熱
圧着による接着性に優れる熱可塑性ポリイミド樹脂層の
両面に金属層もしくは導体パターンを形成し、両面導通
には金属物質をメッキ充填した貫通孔によって行ってい
るので、微細ピッチの導通路の形成が比較的簡単に行な
え、しかも確実が導通がとれるものである。また、本発
明の製造方法によれば、片面基板に金属物質を充填した
導通路を予め形成しているので導通検査も比較的簡単に
行え、しかもレーザーによる穿孔処理を行うと導通路の
微細化も可能となり、高密度化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の両面基板の具体例を示す断面図であ
る。

【図２】 本発明の両面基板の第１の製造方法を説明す
るための断面図である。

【図３】 本発明の両面基板の第２の製造方法を説明す
るための断面図である。

【図４】 本発明の両面基板の第３の製造方法を説明す
るための断面図である。

【符号の説明】

１，１’ 金属層 ２，２’ 熱可塑性ポリイミド樹脂層 ３，３’ 導通路 ４ 貫通孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性ポリイミド樹脂層の両面に金属
   層もしくは導体パターン層を形成してなる両面基板であ
   って、表裏面の金属層もしくは導体パターンが前記熱可
   塑性ポリイミド樹脂層の厚み方向に形成された貫通孔内
   に金属物質を充填した導通路によって電気的に接続され
   ていることを特徴とする両面基板。
2. 【請求項２】 熱可塑性ポリイミド樹脂層の片面に金属
   層もしくは導体パターンが形成されてなる片面基板の熱
   可塑性ポリイミド樹脂層のみに貫通孔を形成したのち、
   該貫通孔に金属物質を充填して導通路とすると共に、熱
   可塑性ポリイミド樹脂層表面から金属物質をバンプ状に
   突出させてなる片面基板の金属物質の突出部側に、金属
   層を圧着することを特徴とする両面基板の製造方法。
3. 【請求項３】 熱可塑性ポリイミド樹脂層の片面に金属
   層もしくは導体パターンが形成されてなる片面基板の熱
   可塑性ポリイミド樹脂層のみに貫通孔を形成したのち、
   該貫通孔に金属物質を充填して導通路とすると共に、熱
   可塑性ポリイミド樹脂層表面から金属物質をバンプ状に
   突出させてなる片面基板の金属物質の突出部と、前記片
   面基板において金属物質を充填していない片面基板の貫
   通孔形成部とを相対するように位置合わせして圧着する
   ことを特徴とする両面基板の製造方法。
4. 【請求項４】 熱可塑性ポリイミド樹脂層の片面に金属
   層もしくは導体パターンが形成されてなる片面基板の熱
   可塑性ポリイミド樹脂層のみに貫通孔を形成したのち、
   該貫通孔に金属物質を充填して導通路とすると共に、熱
   可塑性ポリイミド樹脂層表面から金属物質をバンプ状に
   突出させてなる片面基板と、別途作製した前記片面基板
   の金属物質の突出部とを相対するように位置合わせして
   圧着することを特徴とする両面基板の製造方法。