JPH11214839A

JPH11214839A - 回路基板の製造方法

Info

Publication number: JPH11214839A
Application number: JP1155198A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Tateno; 周一立野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-23
Also published as: JP3554171B2

Abstract

(57)【要約】【課題】導体ペーストの充填によって形成されたビアホ
ール導体の緻密化と低抵抗化を図り、高い信頼性を確保
できる回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも有機樹脂を含む絶縁シート１１
の所定箇所に、レーザ光の照射により他の領域よりもホ
ール周囲が盛り上がるような盛り上がり部１３、望まし
くは盛り上がり部の高さが、絶縁シートの厚みの１０〜
９０％となるようなビアホール１２を形成し、そのビア
ホール１２内に盛り上がり部１３領域まで導体ペースト
を充填する。その後、ビアホール周囲の盛り上がり部１
３に圧力を加えて、盛り上がり部１３を絶縁シート１１
中に押し込み、ビアホール形成部を含む絶縁シート１１
の表面に配線層１５を被着形成して、ビアホール導体の
緻密化と低抵抗化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度、高機能回
路基板の製造方法に関し、特にビアホール部の形成に関
わる回路基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来より、多層配線基板、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、高密度の配線が可能なセラミック多層配線基板が
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凹部が形成され、この凹部に
半導体素子が収納され、蓋体によって凹部を気密に封止
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
基板の絶縁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、製造工程又は搬送工程におい
て、セラミックスの欠けや割れ等が発生しやすく、半導
体素子の気密封止が損なわれることがあるために歩留ま
りが低い等の問題があった。

【０００４】また、多層セラミック配線基板において
は、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。

【０００５】そこで、最近では、銅箔を接着した有機樹
脂を含む絶縁基板表面にエッチング法により微細な回路
を形成し、しかる後にこの基板を積層して多層化したプ
リント基板や、銅などの金属粉末を含むペーストを絶縁
層に印刷して配線層を形成した後、これを積層し、ある
いは積層後に、所望位置にマイクロドリルやパンチング
等によりビアホールを形成し、そのビア内壁にメッキ法
により金属を付着させて配線層を接続して多層化したプ
リント配線基板が提案されている。

【０００６】このような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
状の無機材料を分散させた絶縁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。

【０００７】このようなプリント配線板の多層化、配線
の微細化の要求に対応して、最近では、有機樹脂を含む
絶縁シートの表面に銅などの低抵抗金属を含む導体ペー
ストで回路を形成したり、各絶縁シートに対してビアホ
ールを形成し、そのビアホール内に低抵抗金属粉末を含
む導体ペーストを充填してビアホール導体を形成した
後、導体層を形成し、絶縁シートを積層して多層配線化
した配線基板を製造する試みが行われている。

【０００８】

【発明が解決すべき課題】しかしながら、低抵抗金属を
含む導体ペースト中には、絶縁層への印刷性を高めると
ともに、金属粉末を互いに結合させるために結合剤及び
溶剤が配合されるため、金属粉末の周囲はこの結合剤や
溶剤で囲まれており金属粉末同士の接触が悪く、通常の
銅箔や銅メッキにより形成された導体層よりも抵抗値が
高いという問題があった。そのため、導体ペーストを印
刷した後に、結合剤及び溶剤を加熱分解したり、印刷さ
れた配線層を加圧して緻密化することが行われている。
しかしながら、このようにして得られた導体配線層中に
おいても結合剤や溶剤を完全に除去できず、抵抗率はせ
いぜい７×１０^-4Ω−ｃｍ程度であり、低抵抗化が困難
であるという欠点を有していた。

【０００９】また、結合剤及び溶剤を除去できても低抵
抗金属粒子間に隙間が多量に存在するため、この隙間に
水分が侵入し、導体粉末が酸化したり、基板の温度が上
昇した時に基板が破裂するなどの問題があった。

【００１０】そこで、本発明は、これらの問題点を除去
し、導体ペーストの充填によって形成されたビアホール
導体の緻密化と低抵抗化を図り、高い信頼性を確保でき
る回路基板の製造方法を提供するものである。

【００１１】

【問題点を解決しようとする手段】本発明者は、上記の
課題に対して検討を重ねた結果、絶縁シートに対して、
ビアホールを形成する際に、ビアホールの周囲に盛り上
がり部が形成されるように形成して、そのビアホールに
導体ペーストを充填した後、その盛り上がり部を加圧し
て絶縁シートに埋め込みことにより、ビアホール導体に
おける金属粉末の充填率が向上し、ビアホール導体の低
抵抗化が図れることを見いだし、本発明に至った。

【００１２】即ち、本発明の回路基板の製造方法は、有
機樹脂と無機材料との複合体からなる絶縁シートの所定
箇所に、他の領域よりもホール周囲が盛り上がるように
ビアホールを形成する工程と、該ビアホール内に前記盛
り上がり領域まで導体ペーストを充填する工程と、該ビ
アホール周囲の盛り上がり領域に圧力を加えて、盛り上
がり領域を絶縁シート中に押し込む工程と、前記ビアホ
ール形成部を含む前記絶縁シートの表面に導体層を被着
形成する工程とを具備することを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、本発明の回路基板の製造方法は、前
記ビアホールをレーザ光の照射により形成すること、前
記ビアホールの周囲の盛り上がり部の高さが、前記絶縁
シートの厚みの１０〜９０％であることを特徴とするも
のである。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の回路基板１は、例えば、
図１に示すように、少なくとも有機樹脂を含む絶縁層２
ａ〜２ｄが積層され、その絶縁層２ａ〜２ｄの各層間あ
るいは表面には、配線層３が被着形成されており、異な
る層間の配線層３を接続するためにビアホール導体４が
内蔵されている。

【００１５】絶縁層２ａ〜２ｄに含まれる有機樹脂とし
て、例えば、エポキシ系樹脂、トリアジン系樹脂、ポリ
ブタジエン系樹脂、フェノール樹脂、フッ素系樹脂、ジ
アリルフタレート系樹脂、ポリイミド系樹脂など一般に
回路基板に使用される樹脂であればいずれでもよい。

【００１６】また、本発明によれば、回路基板の絶縁層
はその中に絶縁層あるいは基板全体の強度を高めるため
に、前記有機樹脂に対して無機フィラーを複合させるの
が望ましい。有機樹脂と複合される無機フィラーとして
は、ガラス繊維に樹脂を含浸させたシート（プリプレ
グ）、また、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ₂、Ａｌ
Ｎ、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢａＴｉＯ₃、ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ゼオライト、ＣａＴｉＯ₃、ほう酸アルミニウム
粒子等の公知の材料が使用できる。

【００１７】一方、配線層３は、銅などの低抵抗金属か
らなる金属箔や、銅、アルミニウム、銀、金などの低抵
抗金属粉末を含む導体から形成される。低抵抗化の上で
は、金属箔から構成されることが望ましい。

【００１８】さらに、ビアホール導体４は、例えば、
銅、銀、アルミニウム、金の群から選ばれる少なくとも
１種、又は２種以上の合金を主体とする低抵抗金属粉末
を含むものである。低抵抗金属としては、特に銅又は銅
を含む合金が望ましい。充填される低抵抗金属粉末は、
平均粒径が０．１〜１０μｍのものが望ましい。

【００１９】また、場合によっては、上記の金属以外
に、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、又は合金化しても良い。更に低抵抗化
のために、前記低抵抗金属よりも低融点の金属、例え
ば、半田、錫等の低融点金属を導体組成物中に含んでも
よい。

【００２０】また、ビアホール導体中には、上記の抵抵
抗金属以外に、金属粉末間の結合材として、あるいは金
属粉末の充填性を向上させるために結合剤及び溶剤が添
加される。

【００２１】次に、本発明の回路基板の製造方法につい
て図２の工程図をもとに説明する。

【００２２】まず、有機樹脂、あるいは有機樹脂と無機
質フィラーとからなる組成物を用いて図１（ａ）に示す
ような絶縁シート１１を形成する。この絶縁シート１１
は、上記組成物からなるスラリーを用いて、ドクターブ
レード法、圧延法、射出成形法などによりシート状に成
形することにより得られる。また、上記以外にプリプレ
グ等を用いることもできる。

【００２３】次に、図１（ｂ）に示すように、上記の絶
縁シート１１に対して、ビアホール１２を形成する。こ
のビアホール１２は、直径が０．０５〜０．３ｍｍ程度
の微小なホールである。本発明によれば、このビアホー
ル１２の形成にあたって、絶縁シート１１のビアホール
１２以外の他の領域よりもビアホール１２周囲が盛り上
がるようにビアホールを形成することが重要である。

【００２４】盛り上がり部１３の高さＬは、絶縁シート
１１の厚みａの１０〜９０％，特に２０〜７０％である
ことが望ましい。この盛り上がり部１３は、例えば、ビ
アホール１２をレーザーの照射によって形成し、その際
の後述する実施例に示される通り、ビームの走査回数ま
たは／及びビームのパルス周波数により容易に制御する
ことができ、走査回数を増大する程、あるいはパルス周
波数が小さいほど、盛り上がり比率を大きくすることが
できる。なお、ビアホールの形成に使用されるレーザ
は、炭酸ガスレーザ、ＹＡＧレーザ、及びエキシマレー
ザ等の公知の方法が使用できる。

【００２５】その後、図１（ｃ）に示すように、周囲に
盛り上がり部１３が形成されたビアホール１２に対し
て、導体ペーストを盛り上がり部１３まで充填してビア
ホール導体１４を形成する。導体ペーストは、前述した
低抵抗金属粉末１００重量部に対して、エチルセルロー
ス等の有機樹脂を０．１〜５重量部、イソプロピルアル
コール、オクタノール、テルピネオール等の溶剤を４〜
１０重量部の組成からなることが望ましい。

【００２６】その後、図１（ｄ）に示すように、このビ
アホール導体１４が形成された絶縁シート１１の、ビア
ホール導体１４形成部を含む表面に配線層を１５を形成
する。配線層１５は、ａ）絶縁シート１１の表面に金属
箔を被着形成してフォトレジスト法により所定領域をエ
ッチング除去して回路パターンを形成する、ｂ）フィル
ム表面にａ）と同様にして金属箔からなる回路パターン
を形成後、絶縁シート１１にフィルムを重ね合わせて圧
着した後、フィルムのみを剥がすことにより配線層を転
写する、ｃ）導体ペーストをスクリーン印刷法等により
印刷塗布する、等の方法によって形成する。

【００２７】これらの中で、ａ）の方法では、ビアホー
ル導体中の隙間にエッチング液が浸透して悪影響を及ぼ
すことがあり、ｃ）は抵抗が高いために、ｂ）の方法が
最も望ましい。

【００２８】そして、該ビアホール周囲の盛り上がり部
１３に圧力を加えて、図１（ｅ）に示すように、盛り上
がり部１３を絶縁シート１１中に押し込む。この圧力の
印加は、盛り上がり部１３が絶縁シート１１に押し込ま
れ、ビアホール導体１４形成部が他の領域を含め平坦化
するに十分な圧力であれば、特に限定するものではない
が、１０〜１００ｋｇ／ｃｍ²程度が最も望ましい。

【００２９】本発明によれば、この圧力の印加により、
盛り上がり部１３を有するビアホール１２内に充填され
ていた導体ペーストの体積が盛り上がり部１３の絶縁シ
ート１１への押し込みによって収縮される結果、ビアホ
ール導体１４中の金属粉末の充填率を高めることがで
き、その結果、ビアホール導体の抵抗を低減することが
できる。

【００３０】なお、本発明において、この盛り上がり部
の高さを前述した範囲に限定したのは、絶縁シートの厚
みの１０％より小さいと、盛り上がり部１３が絶縁シー
ト１１内へ押し込まれると同時に盛り上がり部に充填さ
れていた導体ペーストの押し込まれる量が少なく、ビア
ホール導体の充填率を高める作用が小さいためである。

【００３１】一方、前記盛り上がりの高さが絶縁シート
の厚みの９０％より高くなると、圧力を印加してもホー
ル周囲の盛り上がり部１３を完全に絶縁シート１１内に
押し込むことができず、形成された基板の平坦度が悪く
なる場合がある。

【００３２】なお、本発明によれば、配線層１５を形成
する場合に、盛り上がり部１３によって配線層１５の位
置ずれ等を発生する場合には、予め、盛り上がり部１３
を押し込み処理した後に、配線層１５を形成してもよ
い。

【００３３】また、盛り上がり部１３の絶縁シート１１
への圧力印加による押し込み処理は、ビアホール導体１
４の表面に、前述したｂ）の手法によって配線層１５を
転写する際の圧力の印加と同時に行ってもよい。さらに
は、ビアホール導体１４および配線層１５を形成した絶
縁シート１１を同様にして複数形成し、それらを位置合
わせして積層圧着する際に同時に行ってもよい。

【００３４】そして、上記のようにして押し込み処理を
施した絶縁シートを、単層あるいは複数層からなる積層
体を絶縁シート中の熱硬化性樹脂が硬化するに十分な温
度に加熱することにより、単層あるいは多層の回路基板
を作製することができる。

【００３５】

【実施例】ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）
あるいはＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）樹脂
に、無機質フィラー（強化物）としてＳｉＯ₂粉末を６
０体積％混合した組成物をドクターブレード法により厚
み１００μｍのシート状に成形した。また、ＰＰＥ樹脂
又はＢＴレジン樹脂をガラスクロスへ含浸してなる厚み
１００μｍのプリプレグを絶縁シートとして準備した。

【００３６】各絶縁シートに、ビーム径２０μｍのＹＡ
Ｇレーザビームを表１、２に示すような条件で、ビーム
の走査回数またはパルス周波数を変化させながら照射、
走査し、直径１００μｍのビアホールを１０００個形成
した。形成したビアホールの周囲の盛り上がり部の最大
高さＬの平均値の絶縁シートの厚さ１００μｍに対する
比率を算出した。

【００３７】次に、形成したビアホールへ平均粒径５μ
ｍのＡｇとＣｕの合金粉末１００重量部に、エチルセル
ロースを０．２重量部、溶剤として２−オクタノールを
６重量部添加混合して作製した導体ペーストを印刷法に
て充填した。

【００３８】この絶縁シート表面に対して、フィルム表
面に予め形成した厚み１８μｍのＣｕ箔からなる配線層
を圧力３０ｋｇ／ｃｍ²で加圧しながら転写させると同
時に、ビホアールの盛り上がり部を絶縁シート中に埋め
込んだ。

【００３９】その後、この絶縁基板を１２０℃で２時
間、窒素中で処理して、ビアホール導体中の溶剤および
バインダーを除去した後、７０ｋｇ／ｃｍ²で加圧しな
がら２５０℃で１０分間熱処理して単層の回路基板を作
製した。

【００４０】導体ペースト充填前におけるヴィアホール
内の絶縁材料の屑及び炭化物の観察を光学顕微鏡を用い
て観察した。また、ビアホール導体における金属粉末の
充填性を光学顕微鏡で観察するとともに、ビアホール導
体の抵抗率を４端子法により測定した。その評価結果を
表１、２に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】表１、表２によれば、盛り上がり部を全く
形成せずに作製した試料Ｎo.１、８、１５、２２、２
９、３６、４３、５０はいずれもビアホール導体の抵抗
率が１×１０^-4Ω−ｃｍを越えるものであったが、本発
明に従い、作製した回路基板は、いずれもビアホール導
体の抵抗率が１×１０^-5Ω−ｃｍ以下の低抵抗のもので
あった。なお、盛り上がり比率が９０％を越える試料Ｎ
o.７、１４、２１、２８、３５、４２、４９、５６で
は、低抵抗であるものの、ビアホール導体部の平坦度が
低下したが、９０％以下のものは、ビアホール導体回り
の盛り上がりもなく、平坦度に優れた回路基板であっ
た。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の回路基板
の製造方法によれば、ビアホール導体の導体抵抗が低
く、ビアホール回りの盛り上がりもなくなり平坦度に優
れた回路基板が製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における回路基板の概略断面図である。

【図２】本発明の製造方法を説明するための工程図であ
る。

【符号の説明】

１回路基板２絶縁シート３配線層４ビアホール導体１１絶縁シート１２ビアホール１３盛り上がり部１４ビアホール導体１５配線層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも有機樹脂を含む絶縁シートの所
定箇所に、他の領域よりもホール周囲が盛り上がるよう
にビアホールを形成する工程と、該ビアホール内に前記
盛り上がり領域まで導体ペーストを充填する工程と、該
ビアホール周囲の盛り上がり領域に圧力を加えて、盛り
上がり領域を絶縁シート中に押し込む工程と、前記ビア
ホール形成部を含む前記絶縁シートの表面に導体層を被
着形成する工程とを具備する回路基板の製造方法。
【請求項２】前記ビアホールをレーザ光の照射により形
成することを特徴とする請求項１記載の回路基板の製造
方法。
【請求項３】前記ビアホールの周囲の盛り上がり部の高
さが、前記絶縁シートの厚みの１０〜９０％である請求
項１記載の回路基板の製造方法。