JPH1027959A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】多層基板の導体回路によって生じる凹凸の発生
をなくし、積層時に生じていた空隙による回路の断線や
変形による配線基板としての精度の劣化を防止する。 【解決手段】表面に金属から成る導体回路２が形成され
た転写シート１と、少なくとも有機樹脂を含む半硬化状
態の絶縁層３とを準備し、次に前記転写シート１に形成
された導体回路２と半硬化状態の絶縁層３とを圧接して
導体回路２を絶縁層３に転写埋入させ、しかる後、前記
導体回路２が転写埋入された絶縁層３から転写シート１
を除去し絶縁層３の表面に導体回路２が埋入された回路
基板４を得、最後に前記回路基板４を複数枚積層して一
体化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、多層配線
基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層
配線基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、配線基板、例えば、半導体素
子を収納するパッケージに使用される多層配線基板とし
て、比較的高密度の配線が可能な多層セラミック配線基
板が多用されている。この多層セラミック配線基板は、
アルミナなどの絶縁基板と、その表面に形成されたＷや
Ｍｏ等の高融点金属からなる配線導体とから構成される
もので、この絶縁基板の一部にキャビティが形成され、
このキャビティ内に半導体素子が収納され、蓋体によっ
てキャビティを気密に封止されるものである。

【０００３】ところが、このようなセラミック多層配線
基板を構成するセラミックスは、硬くて脆い性質を有す
ることから、製造工程または搬送工程において、セラミ
ックスの欠けや割れ等が発生しやすく、半導体素子の気
密封止性が損なわれることがあるために歩留りが低い等
の問題があった。また、焼結前のグリーンシートにメタ
ライズインクを印刷して、印刷後のシートを積層して焼
結させて製造されるが、その製造工程において、高温で
の焼成により焼成収縮が生じるために、得られる基板に
反り等の変形や寸法のばらつき等が発生しやすいという
問題があり、回路基板の超高密度化やフリップチップ等
のような基板の平坦度の厳しい要求に対して、十分に対
応できないという問題があった。

【０００４】そこで、最近では、有機樹脂を含む絶縁性
基板表面に銅箔を接着した後、これをエッチングして微
細な導体回路を形成し、しかる後、この基板を複数枚積
層圧着して多層化した多層プリント配線基板が提案され
ている。また、このような多層配線プリント基板におい
ては、その強度を高めるために、有機樹脂に対して、球
状あるいは繊維状の無機質フィラーを分散させた基板も
提案されており、これらの複合材料からなる絶縁基板上
に多数の半導体素子を搭載したマルチチップモジュール
（ＭＣＭ）等への適用も検討されている。

【０００５】上記多層プリント配線基板の製造方法によ
れば、有機樹脂を含む絶縁性基板の表面には、銅箔の厚
みに相当する厚みの導体回路が形成されるために、この
絶縁性基板を複数枚積層して多層プリント配線基板とな
した場合、該多層プリント回路基板は、導体回路形成部
と非形成部とで厚みが異なるものとなりその表面は凹凸
な状態となる。そこで、前記有機樹脂を含む絶縁性基板
自体に若干の可塑性を持たせ、複数の絶縁性基板を積層
圧着して多層プリント配線基板とする際に、絶縁性基板
の導体回路に当接する部位を該導体回路の厚みに対応し
て塑性変形させることにより導体回路を絶縁性基板中に
埋入させ、多層プリント配線基板の表面に凹凸が形成さ
れないようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】最近では従来よりも更
に精細な導体回路を有する多層配線基板が求められるよ
うになっているが、このような超精細回路導体を有する
配線基板を上記のような従来法で作製すると、図２に示
すように、絶縁性基板１１の表面に形成された所定厚み
の導体回路１２の回路間に存在する凹部は、その上に積
層された若干の可塑性を有する絶縁性基板１１の積層圧
着時の塑性変形のみでは完全に埋めることができず、最
終的に得られる多層プリント配線基板において導体回路
１２の周辺で空隙１３が形成され、該空隙１３に水分等
が浸入すると、導体回路２２間の絶縁性が劣化して回路
に短絡が発生したり、導体回路１２が腐食してしまった
りする。しかも、絶縁性基板が積層圧着時に導体回路の
厚みに対応して十分に塑性変形できない場合、上層に形
成された回路も変形するために、下層の導体回路と上層
の導体回路が平面的にみて交差するような場合には、上
層の導体回路の変形が大きくなり、回路の断線を引き起
こすこともある。

【０００７】そのために、多層プリント配線基板を作製
する時に、各絶縁性基板の厚みを十分に大きくして下層
の導体回路による影響が上層の導体回路に及ばないよう
にするか、または導体回路が交差しないようにするなど
の対策が講じられているが、導体回路の配線密度が低下
し、多層プリント配線基板全体の容積が増える等の問題
が生じている。

【０００８】また、各絶縁性基板の可塑性を極めて大き
なものとなし、これにより各絶縁性基板を加圧積層する
際に各絶縁性基板を導体回路の厚みに対して十分に塑性
変形可能とし、各絶縁性基板間に空隙が形成されること
を防止するとともに多層プリント配線基板の表面が凹凸
となることを防止することも考えられるが、この場合、
可塑性を大きなものとすると絶縁性基板を形成する有機
樹脂同士の結合が極めて弱いものとなり、該絶縁性基板
に接着させた銅箔をエッチングして導体回路を形成する
際に、エッチング液により絶縁性基板が大きく侵されて
しまい、所定の多層プリント配線基板を得ることができ
ないという不都合が誘発される。

【０００９】尚、シリコンチップの配線基板への実装方
法がワイヤーボンディング法からフリップチップ法に変
わってくるにつれ基板表面の平坦度の要求値が厳しくな
っている。この場合、導体回路による凹凸は時に致命的
な欠陥となり、シリコンチップの実装さえ不可能になる
場合がある。このような回路の超精細はさらに進むと考
えられ、それらの要求に応えうる超精細の多層配線基板
の製造技術の完成が待たれている。

【００１０】従って、本発明は、叙上のような回路の超
精細化の要求に対応してなされたもので、多層配線基板
を構成するの各基板に形成された導体回路によって生じ
る凹凸をなくすとともに各基板間に空隙の発生すること
のない多層配線基板の製造方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の配線基板の製造
方法は、表面に金属から成る導体回路が形成された転写
シートと、少なくとも有機樹脂を含む半硬化状態の絶縁
層とを準備する工程と、前記転写シートに形成された導
体回路と半硬化状態の絶縁層とを圧接して導体回路を絶
縁層に転写埋入させる工程と、前記導体回路が転写埋入
された絶縁層から転写シートを除去し絶縁層の表面に導
体回路が埋入された回路基板を得る工程と、前記回路基
板を複数枚積層して一体化する工程とを具備することを
特徴とするものであり、転写シート上に形成された導体
回路を半硬化状態の絶縁層に圧接することにより絶縁層
の表面に導体回路が形成されることから、導体回路を半
硬化状態の絶縁層上でエッチングにより形成する必要は
なく、従って、半硬化状態の絶縁層を極めて可塑性の大
きなものとして、導体回路を絶縁層中に容易、且つ十分
に埋入させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１をもとに説明
する。図１は、本発明の多層配線基板の製造方法を説明
するための工程毎の断面図である。

【００１３】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、図１（ａ）に示すように、まず、表面に導体回路２
が形成された転写シート１と、少なくとも有機樹脂を含
む半硬化状態の絶縁層３を準備する。

【００１４】前記転写シート１表面に形成された導体回
路２は、例えば銅、アルミニウム、金、銀の群から選ば
れる少なくとも１種、または２種以上の合金からなるこ
とが望ましく、特に、銅、または銅を含む合金が最も望
ましい。場合によっては、回路の抵抗調整のためにＮｉ
−Ｃｒ合金などの高抵抗の金属を混合または合金化して
もよい。

【００１５】この導体回路２は、所望の金属箔をエッチ
ング法またはレーザー加工して形成したり、メッキ法に
よっても形成できる。例えば、エッチング法では、前記
転写シート１の表面に上記導体回路形成金属からなる金
属箔を一面に接着した後、前記金属箔上にフォトレジス
ト、スクリーン印刷等の方法で導体回路状にレジストを
形成し、不要な部分をエッチング除去することで所望の
導体回路２を得る。

【００１６】この時、上記レジストは、一般には、金属
箔の不要部分をエッチング除去した後にレジスト除去液
等により取り除き、洗浄する工程が必要であるが、上記
レジストを後述する絶縁層３と同一材料で、有機樹脂を
含む、例えば有機樹脂と無機質フィラーからなる絶縁性
材料から構成すれば、レジストの除去等を行う必要がな
いため、工程の簡略化を図ることができる上で有利であ
る。

【００１７】一方、前記絶縁層３は、少なくとも有機樹
脂を含む絶縁材料からなるもので、半硬化状態のもので
あり、有機樹脂としては例えば、ＰＰＥ（ポリフェニレ
ンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジ
ン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フ
ェノール樹脂等の樹脂が望ましく、とりわけ原料として
室温で液体の熱硬化性樹脂であることが望ましい。

【００１８】また、絶縁層３中には、絶縁層３あるいは
配線基板全体としての強度を高めるために、有機樹脂に
対して無機質フィラーを複合化させることが望ましい。
有機樹脂と複合化される無機質フィラーとしては、Ｓｉ
Ｏ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂ 、ＡｌＮ、Ｓｉ
Ｃ、ＢａＴｉＯ₃ 、ＳｒＴｉＯ₃ 、ゼオライト、ＣａＴ
ｉＯ₃ 、ほう酸アルミニウム等の公知の材料が使用でき
る。フィラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特に１
０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末の
他、平均アスペクト比が２以上、特に５以上の繊維状の
ものや、織布物も使用できる。

【００１９】なお、有機樹脂と無機質フィラーとの複合
材料においては、有機樹脂：無機質フィラーとは、体積
比率で１５：８５〜５０：５０の比率で複合化されるの
が適当である。

【００２０】次に、図１（ｂ）に示すように、前記上面
に導体回路２が形成された転写シート１と絶縁層３とを
重ねるとともにこれらを従来周知のプレス装置を用いて
上下から圧接し、導体回路２を絶縁層３中に転写埋入さ
せる。

【００２１】このとき、絶縁層３は、先端が半球状で直
径３００μｍの針を１００ｇｆの力で侵入させたときの
針侵入深さが１０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、
最適には５０μｍ以上の柔らかさであることが好まし
く、前記針浸入深さが１０μｍ未満であると導体回路２
を絶縁層３中に十分に埋入させることが困難となる傾向
にある。

【００２２】尚、前記絶縁層３を前記針侵入深さが１０
μｍ以上の柔らかさとするには、絶縁層３中に溶剤や可
塑剤を適量含有させる方法や、絶縁層３を加熱軟化させ
る方法が採用され得る。

【００２３】更にこのときの圧接圧力は１０ｋｇｆ／ｃ
ｍ² 以上であることが望ましい。前記圧接圧力が１０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 未満の場合には、回路導体２を絶縁層３中
に十分に埋入させることが困難となる傾向にある。ま
た、圧接する時の温度は室温〜１５０℃が良く、望まし
くは３０〜１３０℃が良い。温度が室温より低いと絶縁
層３の硬度が高く、導体回路２が十分に埋入できない場
合があり、１５０℃より高いと絶縁層３の変形が大きく
なり、導体回路２上を樹脂が被覆し、後述する回路基板
に設けたバイアホール内に充填される導電性インクとの
接続信頼性が低下する場合がある。

【００２４】上記のようにして絶縁層３中に導体回路２
を埋め込んだ後に、絶縁層３から転写シート１を剥がす
ことにより、図１（ｃ）に示すように、導体回路２の表
面と絶縁層３の表面とが同一平面上に存在する平滑性に
優れた単層の回路基板４を作製することができる。

【００２５】そして、図１（ａ）〜（ｃ）のようにして
複数の回路基板を作製し、所望により打ち抜き法やレー
ザーを用いた方法でバイアホールを形成し、導電性樹脂
や金属フィラーを含有する導電性インク等をバイアホー
ル内に充填する。そして、得られた回路基板４を図１
（ｄ）に示すように、所望の枚数を所定位置に積層し加
圧もしくは加熱して密着し一体化して多層配線基板を作
製することができる。

【００２６】かかる態様においては、転写シート１表面
に形成された導体回路２の表面は、絶縁層３との界面と
なるもので、導体回路２の絶縁層３への密着性を決定す
る要因である。かかる観点から、導体回路２の絶縁層３
との密着強度を高める上で、転写シート１表面に形成さ
れる金属箔、言い換えれば導体回路２の表面粗さは、
０．１μｍ以上、特に０．３μｍ〜３μｍ、最適には
０．３〜１．５μｍであるのがよい。

【００２７】このように、本発明の多層配線基板の製造
方法によれば、１層毎の回路基板において導体回路の表
面と絶縁層との表面が同一平面に存在するか、または導
体回路が絶縁性基板内に何ら空隙の発生なく完全に埋め
込まれているために、従来のような導体回路による凹凸
の発生がなく、従来、回路基板の積層時に生じていた空
隙による回路の断線や変形による精度の劣化を防止する
ことができる。これにより、今後の半導体の主要な実装
形式と考えられているフリップチップ方式の実装に適し
た高精度な表面平坦度を有する高密度多層配線基板が得
られる。

【００２８】

【実施例】ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂
からなる転写シートの表面に接着剤を塗布して粘着性を
もたせ、厚さ１２μｍ、表面粗さ０．８μｍの銅箔を一
面に接着した。その後、該導体箔上面に後述する絶縁層
と同一組成のスラリーからなるレジストを導体回路に対
応したパターンに形成した後、これを塩化第二鉄溶液中
に浸漬して導体箔の非パターン部をエッチング除去して
導体配線を有する転写シートを得た。なお、作製した回
路は、導体回路の線幅が１００μｍ、配線と配線との間
隔が１００μｍ以下の微細なパターンである。

【００２９】一方、絶縁性スラリーとして、ポリイミド
樹脂３５体積％と、無機質フィラーとして球状シリカを
６５体積％の割合で混合し、この混合物にメチルエチル
ケトンからなる溶媒を加えてミキサーによって十分に混
合して粘度２０００ポイズのスラリーを調製した。

【００３０】そして、このスラリーをキャリアシート上
に、ドクターブレード法により１２５μｍの厚みで流し
込んだ後、１１０℃−１０分加熱処理してスラリー中の
溶媒を一部除去して半硬化させ、しかる後、これをキャ
リアシートから剥離して半硬化状態の絶縁層を得た。こ
のとき、絶縁層は、先端が半球状で直径３００μｍの針
を１００ｇｆの力で侵入させたときの針侵入深さが５０
μｍであり、またこれに含有される溶媒の量は、１．８
重量％であった。

【００３１】次に前記半硬化状態の絶縁層を導体回路が
形成された転写シート上に重ね、これを真空積層装置に
より３０ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力、５０℃の温度で転写シ
ート上の導体回路を半硬化状態の絶縁層中に転写埋入さ
せ、しかる後、前記絶縁層から転写シートを剥離して表
面に導体回路を有する絶縁基板を得た。このとき、導体
回路は絶縁層中にほぼ完全に埋入され、導体回路の表面
と絶縁層の表面とは実質的に同一平面上となった。

【００３２】同様にして厚さ１２５μｍの８枚の配線基
板を作製した後、レーザーによりバイアホールを形成し
そのホール内にＣｕ−Ａｇ合金粉末を含む銅ペーストを
充填し、そしてこれらを位置合わせして積層し５０ｋｇ
／ｃｍ² 程度の圧力、５０℃の温度で圧着して２００℃
−５時間加熱処理して完全硬化させて多層配線基板を作
製した。

【００３３】得られた多層配線基板に対して、断面にお
ける配線回路形成付近を観察した結果、空隙は全く認め
られず、また、各配線の導通テストを行った結果、何ら
配線の断線は認められなかった。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明の多層配線
基板の製造方法によれば、一層の回路基板において導体
回路による凹凸が全くないために、従来、回路基板の積
層時に生じていた空隙による回路の断線や変形による精
度の劣化を防止することができる。これにより、今後の
半導体の主要な実装形式と考えられているフリップチッ
プ方式の実装に適した高精度な表面平坦度を有する高密
度多層配線基板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の第１の態様の工程を説明す
るための図である。

【図２】従来の方法による多層配線基板の構造を説明す
るための図である。

【符号の説明】

１・・転写シート ２・・導体回路 ３・・絶縁層 ４・・回路基板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面に金属から成る導体回路が形成された
   転写シートと、少なくとも有機樹脂を含む半硬化状態の
   絶縁層とを準備する工程と、前記転写シートに形成され
   た導体回路と半硬化状態の絶縁層とを圧接して導体回路
   を絶縁層に転写埋入させる工程と、前記導体回路が転写
   埋入された絶縁層から転写シートを除去し絶縁層の表面
   に導体回路が埋入された回路基板を得る工程と、前記回
   路基板を複数枚積層して一体化する工程とを具備するこ
   とを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 【請求項２】前記半硬化状態の絶縁層は、該絶縁層に先
   端が半球状で直径３００μｍの針を１００ｇｆの力で侵
   入させたときの針侵入深さが室温で１０μｍ以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造
   方法。
3. 【請求項３】前記導体回路と絶縁層とを圧接する圧力が
   １０ｋｇｆ／ｃｍ² 以上であることを特徴とする請求項
   １に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 【請求項４】前記絶縁層が無機質フィラーを含有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方
   法。
5. 【請求項５】前記導体回路が、銅、アルミニウム、金、
   銀のうちから選ばれる少なくとも１種以上からなる請求
   項１に記載の多層配線基板の製造方法。