WO2007094129A1

WO2007094129A1 - 回路基板の製造方法および回路基板

Info

Publication number: WO2007094129A1
Application number: PCT/JP2007/000069
Authority: WO
Inventors: Masayoshi Kondo; Toshio Komiyatani
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co., Ltd.
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2007-02-08
Publication date: 2007-08-23
Also published as: CN101385404B; TW200806142A; CN101385404A; JP5012794B2; MY147728A; US20100212937A1; JPWO2007094129A1; US8042263B2; EP1986480A1; KR20080093051A

Abstract

　導体ポストを有する第一の基板と、前記導体ポストを受ける導体パッドを有する第二の基板とを層間接着剤を介して積層し、前記導体ポストと前記導体パッドとを電気的に接続する回路基板の製造方法であって、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記層間接着剤を介して、前記導体パッドが前記導体ポストと対向するように配置した状態で、所定の第一の条件で熱圧着して、前記導体パッドと前記導体ポストを接合する第一の工程と、前記導体パッドと前記導体ポストが接合した状態で、前記第一の基板と前記第二の基板とを所定の第二の条件で熱圧着する工程と、前記導体パッドと前記導体ポストが接合した状態で、前記第一の基板と前記第二の基板とを所定の第三の条件で熱圧着する工程とを含み、前記第一、第二および第三の条件がそれぞれ異なることを特徴とする製造方法が提供される。

Description

明細書

回路基板の製造方法および回路基板

技術分野

[0001 ] 本発明は、回路基板の製造方法および回路基板に関する。

背景技術

[0002] 近年、電子機器の高密度化に伴い、これに用いられるフレキシブルプリント配線板等の回路基板の多層化が進んでいる。このような多層の回路基板を積層する技術として、ビルドアップ法が採用されている。ビルドアップ法とは、樹脂のみで構成される樹脂層と導体層とを積み重ねながら、単層間で層間接続をする方法である。

[0003] このビルドアップ法は、樹脂層にビアホールを形成してから層間接続する方法と、層間接続部を形成してから樹脂層を積層する方法に大別される。また、層間接続部は、ビアホールをめつきで形成する場合と、導電性ペーストで形成する場合等に分けられる。

[0004] スタックドビアが可能で、かつ高密度化および配線設計の簡易化できる技術として、樹脂層に層間接続用の微細ビアホールをレーザーで形成し、ビアホールを銅ペースト等の導電性接着剤で穴埋めし、この導電性接着剤により電気的に接続を得る方法が開示されている（例えば特許文献 1参照）。しかし、この方法では、層間の電気的接続を導電性接着剤で行っているため、信頼性が十分でない場合がある。また、微細なビアホールに導電性接着剤を埋め込む高度な技術も必要となり、配線パターンの更なる微細化に対応することが困難である。

[0005] そこで、導電性接着剤をビアホールに埋め込む手法に代わって、金属製の突起物（導体ポスト）を使用する技術が使用されている。しかし、導体ボストを使用する場合でも、層間接続する際に導体ポストが、層間接着剤を物理的に排除して導体パッドと接続する方法が開示されている（例えば特許文献しかし、この方法では、導体ポストと導体パッドとの間の層間接着剤を完全に除去することは難しく、信頼性が不十分となる場合があつた。

[0006] また、先端部に半田層を形成した前記導体ポストを用いて、前記半田の溶融温度より低温で未硬化の樹脂層および未硬化の接着剤層に該導体ボストを貫通させて、導体パッドに 2 . 5 M P a程度で加圧した後、該接着剤層を硬化させ、更に前記半田を溶融■冷却することで半田接合を形成する方法もある（例えば特許文献 3参照）。

しかし、このように加圧により層間接続を行って回路基板を製造する際には、内層回路が歪んだり、内層回路の歪みに起因して回路基板が波打つ形になつたりする現象があった。特に内層回路を重ねる枚数が多いほど、前記歪みや浪打ちは顕著となる傾向があつた。

[0007] 特許文献 1 ：特開平 8 _ 3 1 6 5 9 8号公報

特許文献 2：特開平 1 1—5 4 9 3 4号公報

特許文献 3：特開平 8 _ 1 9 5 5 6 0号公報

発明の開示

[0008] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、層間接続を行って回路基板を製造する方法において、内層回路の歪や、内層基板の波打のない製造方法を提供するものである。

[0009] 本発明による回路基板の製造方法は、導体ポストを有する第一の基板と、前記導体ボストを受ける導体パッドを有する第二の基板とを層間接着剤を介して積層し、前記導体ポストと前記導体パッドとを電気的に接続する回路基板の製造方法であって、前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記層間接着剤を介して、前記導体パッドが前記導体ポストと対向するように配置した状態で、所定の第一の条件で熱圧着して、前記導体パッドと前記導体ポストを接合する第一の工程と、前記導体パッドと前記導体ボス卜が接合した状態で、前記第一の基板と前記第二の基板とを所定の第二の条件で熱圧着するェ程と、前記導体パッドと前記導体ポストが接合した状態で、前記第一の基板と前記第二の基板とを所定の第三の条件で熱圧着する工程とを含み、前記第一、第二および第三の条件がそれぞれ異なることを特徴とする。本発明によれば、第一の基板と第二の基板とを接合するにあたり、上記の

3工程を含む。 3つの工程により、導体パッドと導体ポストとの間に層間接着剤が残存せず、良好な接続が得られる。

好ましい実施形態においては、第一の工程において、導体ポストと導体パッドとの間の層間接着剤が排除され、第二の工程において、導体ポストがフィレツトを形成し、第三の工程において、導体ポストと導体パッドとが合金化する。

本発明は、層間接着剤の排除、フィレット形成および合金化に最適な所定の条件の各工程を含む。これにより、内層回路の歪や、内層基板の浪打のない回路基板を製造することができる。

図面の簡単な説明

[0010] 上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

[図 1 ]第一および第二の基板を示す断面図である。

[図 2]第一の工程を示す断面図である。

[図 3]第二の工程を示す断面図である。

[図 4]第三の工程を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[001 1 ] 以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、共通する構成要素には同一符号を付し、以下の説明において詳細な説明を適宜省略する。

[0012] 図 1ないし図 4は、本発明による回路基板 2 0の製造方法の一実施形態を示す断面図である。

図 1 ( a ) は第一の基板、図 1 ( b ) は第二の基板の断面図である。図 2 は第一の工程、図 3は第二の工程、図 4は第三の工程を示す断面図である。

[0013] 本発明の一実施形態による回路基板 2 0の製造方法は、導体ボスト 1 4を有する第一の基板 1 6と、導体ポスト 1 4を受ける導体パッド 1 7有する第二の基板 1 8とを層間接着剤 1 3を介して積層接着し、導体ポスト 1 4と導体パッド 1 7を電気的に接続する回路基板の製造方法であり、第一の基板 1 6と前記第二の基板 1 8とを、層間接着剤 1 3を介して、導体パッド 1 7が導体ポスト 1 4と対向するように配置して、導体パッド 1 7と導体ポスト 1 4を所定の第一の条件で接合する第一の工程（図 2 ) と、導体パッド 1 7と導体ポスト 1 4が接合した状態で、所定の第二の条件で保持する工程（図 3 ) と、導体パッド 1 7と導体ポスト 1 4が接合した状態で、所定の第三の条件で保持する工程と含む。ここで、第一の条件、第二の条件、第三の条件はそれぞれ、温度および圧力において異なる。

[0014] 以下、各工程について説明する。

[001 5] 導体ボスト 1 4を有する第一の基板 1 6と導体ボスト 1 4を受ける導体パッド 1 7を有する第二の基板 1 8を用意する（図 1 ( a ) 、（b ) ) 。第一基材及び第二基材 1 2としては、例えばポリイミドフイルム、ポリエ一テルエーテルケトンフイルム、ポリエーテルサルホンフイルム、液晶ポリマーフイルム等の樹脂フイルム、エポキシ樹脂積層板、フエノール樹脂積層板、シァネート樹脂積層板等の積層板等が挙げられる。これらの中でもポリイミドフイルムに代表される樹脂フイルムが好ましい。これにより、耐熱性を向上することができる。更に、フレキシブル性を発揮することもできる。第一基材及び第二基材 1 2の厚さは、特に限定されないが、 9 ~ 5 0 m が好ましく、特に 1 2 ~ 2 5 mが好ましい。厚さが前記範囲内であると、導体ボスト 1 4を形成するためのめっき時間を短縮することができる。

[001 6] 第一導体回路 1 1及び導体パッド 1 7を構成する材料としては、例えば銅はく、アルミニウム等が挙げられる。これらの中でも銅はくが好ましい。特に限定されないが、 5〜5 0 jU mが好ましく、特に 9〜3 5 jU mが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特にエッチング処理による回路形成性に優れる。更に、第一導体回路 1 1を形成した後の第一基材 1 2のハンドリング性 (取り扱い性）にも優れる。 [0017] 層間接着剤 1 3を構成する材料としては、例えばエポキシ樹脂系接着剤、ァクリル樹脂系接着剤等が挙げられるこれらの中でもフラックス活性を有するエポキシ樹脂系接着剤が好ましい。これにより、前記ポリイミドフイルム等の第一基材 1 2との密着性が特に優れる。

[0018] 層間接着剤 1 3の厚さは、特に限定されないが、 8〜3 0 ju mが好ましく

、特に 1 0〜2 5 ju mが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に密着性及び接着剤の染み出し抑制の双方に優れる。

層間接着剤 1 3は、第一基材 1 2に液状塗布する方法、真空ラミネータ等で加熱加圧する方法等があるが、後者の方がより簡便で、層間接着剤 1 3の厚みが安定する。

[0019] 導体ボスト 1 4は、例えばペースト又はめつき法等で、銅ボストを形成する。引き続き、金属被覆層 1 5を合金等で形成する。導体ポスト 1 4の高さは、特に限定されないが、第一基材 1 2の第一導体回路 1 1が形成されている面と反対側の面から 2 ~ 3 O m突出されることが好ましく、特に 5 ~ 1 5 m突出させることが好ましい。高さが前記範囲にあると、導体ポスト 1 4と導体パッド 1 7との接続安定性に優れる。

[0020] 金属被覆層 1 5は、例えば金属または合金で構成されている。前記金属としては、例えば錫で構成されていることが好ましい。前記合金としては、錫、鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモン、銅から選ばれた少なくとも 2種類以上の金属で構成される金属被覆層 1 5であることが好ましい。例えば、錫 —鉛系、錫一銀系、錫一亜鉛系、錫一ビスマス系、錫一アンチモン系、錫一銀一ビスマス系、錫一銅系等があるが、金属組み合わせや組成に限定されず、最適なものを選択すればよい。金属被覆層の厚さは、特に限定されないが、 2 ju m以上が好ましく、特に 3〜2 O jU mが好ましい。厚さが前記範囲内であると導体ポスト 1 4と導体パッド 1 7との接続の安定性に優れ、それによって信頼性が向上する。

[0021 ] 次に第一の工程について説明する（図 2 ) 。第一の工程では、金属被覆層

1 5と導体パッド 1 7との間の層間接着剤 1 3を排除して、第一の基板 1 6 と第二の基板 1 8が電気的接続を得ている状態である。

予め、第一の基板 1 6と第二の基板 1 8の位置を合わせるため、導体バターンとして形成されているマークを画像認識装置により読み取り位置合わせする方法、ピンで位置合わせする方法など用いて、位置合わせを行う。位置合わせした基板を真空中で所定の温度、圧力でプレスする。

前記所定の温度は、 2 1 0〜 2 2 0 °Cが好ましく、特に 2 1 5〜 2 2 0 °C が好ましい。温度が前記範囲内であると層間接着剤 1 3が軟化し且つ、金属被覆層 1 5が溶融前であるため、金属被覆層 1 5と導体パッド 1 7との間の層間接着剤 1 3を排除することができる。前記温度より低いと層間接着剤 1 3の軟化レベルが低く、また前記温度より高いと金属被覆層 1 5が溶融するため、完全には層間接着剤 1 3を排除することができない。

前記所定の圧力は、 1〜 4 M P aが好ましく、特に 1 . 5〜 3 M P aが好ましい。圧力が前記範囲内であると金属被覆層 1 5と導体パッド 1 7との間の層間接着剤 1 3を排除することができる。前記圧力より低いと完全には層間接着剤 1 3を排除することができない。前記圧力より高いと第一の基板 1 6及び第二の基板 1 8が歪んだり、歪に起因して基板が波打つ形になる。また層間接着剤の染み出し量も多くなり、層間厚みが不安定になる可能性がある。上記の条件により、金属被覆層 1 5と導体パッド 1 7の間の層間接着剤 1 3を適度に排除できるとともに、残存した層間接着剤 1 3により、第一の基板 1 6と第二の基板 1 8とが強固に接続される。

次に第二の工程について説明する（図 3 ) 。第二の工程では、金属被覆層 1 5が溶融しフィレツト形状を形成する状態である。フィレツトを形成することにより、導体パッド 1 7と金属被覆層 1 5との物理的強度が高められる温度は 2 1 5〜 2 2 5 °Cが好ましく、特に 2 2 1〜 2 2 5 °Cが好ましい。温度が前記範囲であると金属被覆層 1 5が溶融し良好なフィレツトを形成することで、第一の基板 1 6と第二の基板の電気的接続性が安定する。

圧力は 0 . 3〜2 M P aが好ましく、特に 0 . 8〜 1 . 5 M P aが好ましし、。圧力が前記範囲であるとフィレットの形状が安定する。更に、金属被覆層 1 5が溶融しており、圧力が前記範囲であれば第一の工程で第一の基板 1 6及び第二の基板 1 8に歪みが生じた場合でも緩和することができる。

[0023] 第一の工程と第二の工程を合わせた処理時間は、 2 0秒以上、 1 2 0秒以下が好ましく、特に 2 5秒〜 4 5秒が好ましい。処理時間が前記範囲より少ないと層間接着剤 1 3が排除できないことがある。処理時間が前記範囲より多いと層間接着剤 1 3が硬化し金属被覆層 1 5がフィレツトを形成することができないことがある。

[0024] 次に第三の工程について説明する（図 4 ) 。第三の工程では、金属被覆層

1 5と導体ポスト 1 4、導体パッド 1 7との間で金属合金層 4 1を形成する状態である。

温度は 2 4 0〜 2 8 0 °Cが好ましく、特に 2 5 0〜 2 7 0 °Cが好ましい。温度が前記範囲であると安定した金属合金層を形成することができ、第一の基板 1 6と第二の基板の電気的接続信頼性が向上する。

圧力は 0 . 3 ~ 2 M P aが好ましく、特に 0 . 8 ~ 1 . 5 M P aが好ましし、。圧力が前記範囲であると基板の内部応力が少なく寸法が安定し、基板の熱収縮によるボイドも発生しない。

[0025] 第三の工程の処理時間は、 1 ~ 1 0分が好ましく、特に 3 ~ 8分が好ましし、。前記範囲より少ないと金属合金層が形成されにくく、前記範囲より多いと基板に内部応力を与えることになる。

[0026] 第一の工程から第三の工程まで連続して行う必要はないが、連続して行つた方が作業時間の短縮になり、また安定した基板を得られるため好ましい。また、第一の工程から第三の工程で用いられる温度は、第三、第二、第一の工程の温度の順で高くなるような温度であってもよい。例えば、第一のェ程で 2 1 8 °C、第二の工程で 2 2 5 °C、第三の工程で 2 6 0 °Cの温度を用いることができる。

[0027] 第一の工程から第三の工程まで所定の温度、圧力、処理時間を得ることができる装置であれば、特に限定されないが、予め所定の温度までに加熱した熱板を用いて行うもの、或いは急昇温ヒータを用いて行うものであっても良い。

[0028] 以上、図面を参照して本発明の実施形態による回路基板の作製方法について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。

例えば、本実施形態では、第一の基板、第二の基板を積層接着する工程について説明してきたが、第一の基板に導体パッドを形成し、第一の基板の上層に導体ボストを含む基板を積層接着した回路基板の製造方法であってもよし、。この様に、複数の層を所望する第一の基板や第二の基板に追加すれば良い。

[0029] 次いで、本発明の回路基板の製造において用いられる層間接着剤について説明する。

[0030] 本発明の層間接着剤は、カルボキシル基およびまたはフエノール性水酸基を有するフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂と、フイルム形成性樹脂とを含む。以下、各成分について説明する。

[0031 ] カルボキシル基およびまたはフヱノール性水酸基を有するフラックス化合物とは、分子中に力ルポキシル基およびまたはフエノール性水酸基が少なくとも 1つ以上存在する化合物をいい、液状であっても固体であってもよい。

[0032] カルボキシル基を有するフラックス化合物としては、脂肪族酸無水物、脂環式酸無水物、芳香族酸無水物、脂肪族カルボン酸、芳香族カルボン酸等が挙げられる。フエノール性水酸基を有するフラックス活性化合物としては、フエノール類が挙げられる。

[0033] 脂肪族酸無水物としては、無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物ポリセバシン酸無水物等が挙げられる。

[0034] 脂環式酸無水物としては、メチル亍トラヒドロ無水フタル酸、メチルへキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、へキサヒドロ無水フタル酸、亍トラヒドロ無水フタル酸、トリアルキル亍トラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロへキセンジカルボン酸無水物等が挙げられる。

[0035] 芳香族酸無水物としては、無水フタル酸無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフエノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート、グリセロールトリストリメリテート等が挙げられる。

[0036] 脂肪族カルボン酸としては、下記式（1 ) で示される化合物が挙げられる

HOOC- (CH₂) _n_COOH (1 )

上記式（1 ) において、 nは、 0以上 20以下の整数である。

また、フラックス活性、接着時のアウトガス及び接着剤の硬化後の弾性率やガラス転移温度のバランスから、上記式（1 ) 中の nは、 3以上 1 0以下が好ましい。 nを 3以上とすることにより、接着剤の硬化後の弾性率の増加を抑制し、被接着物との接着性を向上させることができる。また、 nを 1 0 以下とすることにより、弾性率の低下を抑制し、接続信頼性をさらに向上させることができる。

上記式（1 ) で示される化合物として、たとえば、 n = 3のグルタル酸（ HOOC- (CH₂) 3-COOH) 、 n = 4のアジピン酸（HOOC— (CH 2) ₄_COOH) 、 n = 5のピメリン酸 (HOOC- (CH₂) ₅_COOH) 、 n = 8のセバシン酸（HOOC— (CH₂) ₈— COOH) および n = 1 0の HOOC- (CH₂) ₁₀_ COOH—が挙げられる。

他の脂肪族カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、ピバル酸カブロン酸、力プリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、ォレイン酸、フマル酸、マレイン酸、シユウ酸、マロン酸、琥珀酸等が挙げられる。

[0037] 芳香族カルボン酸としては、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、亍レフタル酸、へミメリット酸、トリメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレートニ酸、ピロメリット酸、メリット酸、トリイル酸、キシリル酸、へメリト酸、メシチレン酸、プレーニチル酸、トルィル酸、ケィ皮酸、サリチル酸、 2， 3_ジヒドロキシ安息香酸、 2， 4_ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（2， 5—ジヒドロキシ安息香酸）、 2， 6—ジヒドロキシ安息香酸、 3， 5—ジヒドロキシ安息香酸、浸食子酸（3， 4， 5 _トリヒドロキシ安息香酸）、 1 ， 4—ジヒドロキシ一 2 _ナフトェ酸、 3， 5 _ジヒド口キシ一 2 _ナフトェ酸等のナフトェ酸誘導体；フエノールフタリン；ジフェノール酸等が挙げられる。

[0038] フヱノール性水酸基を有するフラックス活性化合物としては、フヱノール、 o _クレゾール、 2， 6 _キシレノール、 p _クレゾール、 m _クレゾ一ル、 o _ェチルフエノール、 2， 4 _キシレノール、 2， 5キシレノール、 m _ェチルフエノール、 2， 3 _キシレノール、メジ！ ^一ル、 3， 5—キシレノール、 p—ターシヤリブチルフヱノール、カ亍コール、 p—ターシャリアミルフヱノール、レゾルシノール、 p—ォクチルフヱノール、 p—フエ二ルフヱノール、ビスフヱノール A、ビスフヱノール F、ビスフヱノール A F 、ビフエノール、ジァリルビスフエノール F、ジァリルビスフエノール A、トリスフヱノール、テトラキスフヱノール等のフヱノール性水酸基を含有するモノマー類、フヱノールノポラック樹脂、 o _クレゾールノポラック樹脂、ビスフヱノール Fノポラック樹脂、ビスフヱノール Aノポラック樹脂等が挙げられる。

[0039] フラックス活性化合物は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂との反応で三次元的に取り込まれるため、 1分子中にエポキシ樹脂に付加することができる少なくとも 2個のフエノール性水酸基と、金属酸化膜にフラックス作用を示す芳香族に直接結合したカルボキシル基を一分子中に少なくとも 1個有する化合物が好ましい。このような化合物としては、 2， 3—ジヒドロキシ安息香酸、 2， 4—ジヒドロキシ安息香酸、ゲンチジン酸（2， 5 _ジヒドロキシ安息香酸）、 2， 6—ジヒドロキシ安息香酸、 3， 4—ジヒドロキシ安息香酸、没食子酸（3， 4， 5—トリヒドロキシ安息香酸）等の安息香酸誘導体； 1 ， 4—ジヒドロキシ一 2 _ナフトェ酸、 3， 5—ジヒドロキシ一 2 _ナフトェ酸、 3， 7—ジヒドロキシ一 2 _ナフトェ酸等のナフトェ酸誘導体；フヱノールフタリン；およびジフヱノール酸等が挙げられる。これらのフラックス活性化合物は、単独で用いても、 2種以上を組み合わせて用いてもよい。

[0040] フラックス活性化合物の配合量は、フラックス活性を向上させる観点では、接着剤の配合成分の合計量に対して、 1重量％以上、好ましくは 5重量％以上とする。熱硬化樹脂と未反応のフラックス活性化合物が残留していると、マイグレーションの原因となる。したがって、熱硬化性樹脂と反応しないフラックス活性化合物が残らないようにするためには、フラックス活性化合物の配合量は、 3 0重量％以下、好ましくは 2 5重量％以下とする。また、上記範囲内であると、銅はく表面の酸化膜を還元し強度の大きい良好な接合が得られる。

[0041 ] 熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ォキセタン樹脂、フエノール樹脂、（メタ）ァクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジァリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等が用いられる。中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。

[0042] エポキシ樹脂は、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂のうち、いずれを用いてもよい。また、樹脂が室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂とを含んでもよい。これにより、樹脂の溶融挙動の設計の自由度をさらに高めることができる。

[0043] 室温で固形のエポキシ樹脂としては、特に限定されるものではなく、ビスフエノール A型エポキシ樹脂、ビスフエノール S型エポキシ樹脂、フエノールノポラック型エポキシ樹脂、クレゾールノポラック型エポキシ樹脂、グリシジルァミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、 3官能エポキシ樹脂、 4官能エポキシ樹脂等が挙げられる。さらに具体的には、固形 3官能エポキシ樹脂とクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とを含んでもよい。

[0044] また、室温で液状のエポキシ樹脂は、ビスフエノール A型エポキシ樹脂またはビスフエノール F型エポキシ樹脂とすることができる。また、これらを組み合わせて用いてもよい。 [0045] これらの熱硬化性樹脂の配合量は、接着剤の配合成分の合計量に対して、好ましくは、 2 5重量％以上 7 5重量％以下であり、より好ましくは 4 5重量％以上 7 0重量％以下である。上記範囲とすることにより、良好な硬化性が得られると共に、良好な溶融挙動の設計が可能となる。

[0046] 熱硬化性樹脂は、硬化剤を含んでもよい。硬化剤としては、フエノール類、アミン類、チオール類が挙げられる。熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂が用いられる場合、このエポキシ樹脂との良好な反応性、効果時の低寸法変化および硬化後の適切な物性（例えば、耐熱性、耐湿性等）が得られるという点で、フヱノール類が好適に用いられる。

[0047] 硬化剤として用いられるフエノール類としては、限定されるものではない力接着剤の硬化後の物性を考えた場合、 2官能以上が好ましい。これらのフエノール類としては、ビスフエノール A、亍トラメチルビスフエノール A 、ジァリルビスフエノール A、ビフエノール、ビスフエノール F、ジァリルビスフエノール F、トリスフエノール、テトラキスフエノール、フエノールノポラック類、クレゾールノポラック類等が挙げられる。溶融粘度、ェポキシ樹脂との反応性および硬化後の物性を考えた場合、フエノールノボラック類およびクレゾールノポラック類を好適に用いることができる。

[0048] 硬化剤としてフエノールノボラック類が用いられる場合、その配合量は、熱硬化性樹脂を確実に硬化させる観点では、例えば、接着剤の配合成分の合計量に対して、 5重量％以上、好ましくは 1 0重量％以上とする。エポキシ樹脂と未反応のフエノールノポラック類が残留していると、マイグレーションの原因となる。したがって、残渣として残らないようにするためには、 3 0 重量％以下、好ましくは 2 5重量％以下とする。

熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂である場合、フエノールノボラック類の配合量は、エポキシ樹脂に対する当量比できていしてもよい。具体的には、ェポキシ樹脂に対するフエノールノボラック類の当量比は、 0 . 5以上 1 . 2以下であり、好ましくは 0 . 6以上 1 . 1以下であり、さらに好ましくは 0 . 7以上 0 . 9 8以下である。エポキシ樹脂に対するフエノールノボラック樹脂の当量比を 0 . 5以上とすることで、硬化後の耐熱性、耐湿性を確保することができ、この当量比を 1 . 2以下とすることで、硬化後のエポキシ樹脂と未反応の残留フエノールノボラック樹脂の量を低減することができ、耐マィグレーション性が良好となる。

[0049] 他の硬化剤としては、例えば、融点が 1 5 0 °C以上のィミダゾール化合物を使用することができる。イミダゾール化合物の融点が低すぎると、半田粉が電極表面へ移動する前に接着剤の樹脂が硬化してしまい接続が不安定になつたり、接着剤の保存性が低下する懸念がある。そのため、イミダゾール化合物の融点は、 1 5 0 °C以上が好ましい。融点が 1 5 0 °C以上のイミダゾール化合物としては、 2 _フエニルヒドロキシイミダゾール、 2 _フエニル一 4—メチルヒドロキシイミダゾール等が挙げられる。なお、イミダゾール化合物の融点の上限に特に制限はなく、例えば回路基板の接着温度に応じて適宜設定することができる。

[0050] 硬化剤としてイミダゾール化合物が使用される場合、その配合量は、例えば、接着剤の配合成分の合計量に対して、 0 . 0 0 5重量％以上 1 0重量⁰ /₀ 以下、好ましくは 0 . 0 1重量⁰ /₀以上 5重量⁰ /₀以下とする。イミダゾール化合物の配合比を 0 . 0 0 5重量％以上とすることにより、熱硬化性樹脂の硬化触媒としての機能をさらに効果的に発揮させて、接着剤の硬化性を向上させることができる。また、イミダゾール化合物の配合比を 1 0重量％以下とすることにより、半田が溶融する温度において樹脂の溶融粘度が高すぎず、良好な半田接合構造が得られる。また、接着剤の保存性をさらに向上させることができる。

これらの硬化剤は、単独で用いてもよいし、 2種類以上を組み合わせて用いてもよい。

[0051 ] フィルム形成性樹脂としては、たとえば、フヱノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、シロキサン変性ポリイミド樹脂、ポリブタジエン、ポリプロピレン、スチレン一ブタジエン一スチレン共重合体、スチレン一エチレン一ブチレン一スチレン共重合体、ポリアセタール樹脂、ポリビニルプチラール樹脂、ポリビニルァセタール樹脂、プチルゴ厶、クロロプレンゴム、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル一ブタジエン共重合体、アクリロニトリル一ブタジエン一アクリル酸共重合体、ァクリロニトリル一ブタジエン一スチレン共重合体、ポリ酢酸ビニル、ナイロン、ァクリルゴム等を用いることができる。これらは、単独で用いても、 2種以上を組み合わせて用いてもよい。

[0052] フィルム形成性樹脂として、フヱノキシ樹脂が用いられる場合、その数平均分子量が 5 0 0 0〜 1 5 0 0 0であるフエノキシ樹脂が好ましい。このようなフエノキシ樹脂を用いることにより、硬化前の接着剤の流動性を抑制し、層間厚みを均一にすることができる。フエノキシ樹脂の骨格は、ビスフエノール Aタイプ、ビスフエノール「タイプ、ビフエニル骨格タイプなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、飽和吸水率が 1 %以下であるフエノキシ樹脂が、接合時やはんだ実装時の高温下においても発泡や剥離などの発生を抑えることができるため、好ましい。

[0053] また、上記フイルム形成性樹脂として、接着性や他の樹脂との相溶性を向上させる目的で、二トリル基、エポキシ基、水酸基、カルボキシル基を有するものを用いてもよく、このような樹脂として、たとえばアクリルゴムを用いることができる。

フイルム形成性樹脂として、アクリルゴムが用いられる場合、接着剤をフイルム状に作製する際の成膜安定性を向上させることができる。また、接着剤の弾性率を低下させ、被接着物と接着剤間の残留応力を低減することができるため、被接着物に対する密着性を向上させることができる。

[0054] フィルム形成性樹脂の配合量は、例えば、接着剤の配合成分の合計量に対して、 5重量⁰ /₀以上 4 5重量⁰ /₀以下とすることができる。フィルム形成性樹脂が上記範囲内で配合される場合、成膜性の低下が抑制されるとともに、接着剤の硬化後の弾性率の増加が抑制されるため、被接着物との密着性をさらに向上させることができる。また、上記範囲内とすることにより、接着剤の溶融粘度の増加が抑制される。 [0055] また、この接着剤は、シランカップリング剤をさらに含んでもよい。シランカップリング剤を含む構成とすることにより、接着剤の被接着物への密着性をさらに高めることができる。シランカップリング剤としては、エポキシシランカップリング剤、芳香族含有ァミノシランカップリング剤等が挙げられる。これらは単独で用いても、 2種以上を組み合わせて用いてもよい。シランカップリング剤の配合量は、接着剤の配合成分の合計量に対して、たとえば 0. 0 1〜5重量⁰ /₀とすることができる。

[0056] さらに、この接着剤は、上記以外の成分を含んでいてもよい。例えば、樹脂の相溶性、安定性、作業性等の核種特性向上のため、添加剤を適宜添加してもよい。

[0057] 本発明の接着剤の作製方法について説明する。接着剤は、フラックス活性化合物、熱硬化性樹脂およびフィルム形成性樹脂を混合し、所定の温度で乾燥することにより得られる。

[0058] 本発明の一実施形態において、接着剤は、酸化処理した銅板の表面に接着剤を塗布して、大気中、 230°Cで 1分間還元処理したとき、下記式（ 1 ) で表される銅板の酸化銅還元率が 70<½以上である。フラックス活性化合物は、回路基板の電極表面の酸化膜を還元し、酸化膜を取り除く還元力を有する。酸化膜が取り除かれて、接続不良の発生が防止されるのに十分な酸化銅還元率は、 70<½以上である。また、接合確率を高め、接合後の種々の環境下における接合信頼性を考慮すると、酸化銅還元率は 75<½以上であることが好ましく、さらに好ましくは 800/₀以上である。

次に、この酸化銅還元条件（230°C、 1分間）について説明する。フラックス活性化合物の、酸化銅に対する還元作用は、フラックス活性化合物の融点より高い温度で発現するため、酸化銅還元温度はフラックス活性化合物によって適宜変更することが可能である。一方、回路基板の層間接続の際には、 S nZ3. 5 P b (22 1。C) 、 S n— 3. 0 A g-O. 5 C u (2 1 7°C) 、 S n _58 B i ( 1 39 °C) などの鉛フリーの半田が使用され、これらのほとんどの融点は、 230°C以下である。従って、本発明の実施形態において、 230°Cの酸化銅還元温度を用いる。また、還元時間は、フラックス活性化合物が溶融し、酸化銅の表面に濡れ、および還元作用を示す時間、ならびに還元作用のばらつきを考慮して、 1分間とする。

酸化銅（C uO) 還元率は、以下の式（1 ) で表され、下記の測定方法により求められる。

(定義）

酸化銅還元率（％) =

{ 1 - (還元処理後の O原子濃度） Z (酸化処理後の O原子濃度） } X 1 0 0

■ ■ ■式（1 )

(測定方法）

(1 ) 70〃m厚の銅板（三井金属（株）社製、 3 EC_3、 2〜 3〃 m厚 ) を市販のエッチング液でソフトエッチングする。

(2) ソフトエッチングした銅板をオーブンで、大気中、 220°Cで、 30 分間酸化処理する。

(3) 酸化処理した銅板の表面に 25 m厚の接着剤を塗布し、大気中、 2 30°Cで、 1分間還元処理をする。

(4) 工程（3) の還元処理後、 1分以内に、還元処理した銅板の表面にある接着剤成分をアセトンで除去する。

(5) 樹脂成分を除去した銅板を速やかに真空デシケータに移し、真空乾燥を実施し銅板方面を乾燥させる。また、銅板は ESC A測定まで真空を維持した状態で保存する。

(6) 酸化処理のみの銅板および還元処理した銅板の表面 4 OAをプラズマ処理により除去する。次いで、 ESCA (U LVAC PH I社製）により C uおよび O原子濃度を測定する。プラズマ処理と E S C A測定は真空中雰囲気で実施する。銅板の表面 4 OAをプラズマ処理により除去する目的は、測定時のハンドリングの際に、表面が酸化された分の影響を取り除くためであ^ o また、用いる ESCA測定条件は以下である：

( i ) 光電子脱出角 45 d e g

( i i ) X線源 A I kひ線（モノクロ）

( i i i ) 分析範囲 0. 8 mmO)。

(7) 上記の式（1 ) により、酸化銅還元率を算出する。

[0060] 本発明の一実施形態において、接着剤は、接着剤上に直径が 500 jumのスズ含有半田ボールを配置し、半田ボールの融点より 30°C高い温度で 20 秒加熱したとき、下記式（2) で表される半田濡れ拡がり率が 40%以上である。フラックス活性化合物は、半田バンプの酸化膜を還元し、半田の表面張力を低下させ、半田の濡れを良くする作用を有する。半田バンプを用いて回路基板を金属接合する場合、半田の濡れ拡がり率が大きい程、金属間結合が助長され、接合強度が増加する。接合不良の発生が防止されるのに十分な半田濡れ拡がり率は、 40<½以上である。また、接合確率を高め、接合後の種々の環境下における接合信頼性を考慮すると、半田濡れ拡がり率は、 45 o/o以上であることが好ましく、さらに好ましくは 500/₀以上である。

次に、半田濡れ拡がり率の測定条件（半田ポールの融点より 30°C高い温度で、 20秒加熱）について説明する。少なくとも S nZ3. 5 P b (22 1 °C) 、 S n -3. 0 A g-0. 5 C u (21 7 °C) 、 S n - 58 B i (1 39 °C) などの鉛フリ一の半田ポールの融点より高くする必要がある。また、半田ポールが濡れ拡がる程度のばらつきを低減するために、本発明の実施形態においては、半田ポールの融点よりも 30°C高い温度で加熱する。加熱時間は、フラックス活性化合物が溶融し、半田ボールの表面に移動し、半田ボールが濡れ拡がるまでの時間、および半田が濡れ拡がる程度のばらつきを考慮して、 20秒とする。

[0061] 半田濡れ拡がり率は、以下の式（2) で表され、下記の測定方法により求められる。

(定義）

半田濡れ拡がり率 (。/。) = [ { (半田ボールの直径）一（濡れ拡がり後の半田厚み） } / (半田ポールの直径） ] X 1 00 ■ ■ ■式（2) (測定方法）

(1 ) ベア C u板（平井精密工業社（株）製）に、接着剤を厚み 1 5 mになるように塗布する。

(2) 接着剤上に下記の直径が 500 mの半田ボールを静置する。

( i ) S n/63 P b (融点 1 83°C、千住金属工業（株）社製）

( i i ) M31 (S nZA gZC u、融点 21 7°C、千住金属工業（株）社製）

( i i i ) L 20 (S n/B i、融点 1 38°C、千住金属工業（株）社製

)

(3) AS TM B 545に準じて、各半田の融点よりも 30°C高い温度にホットプレートを加熱し、上記サンプルをホットプレート上で 20秒間加熱する。

(4) ベア C u板上に濡れ拡がった半田ポールの高さを計測する。

(5) 上記の式（2) により、半田濡れ拡がり率を算出する。

[0062] 本発明の一実施形態において、接着剤は、厚み 1 00 m、 223°Cにおける溶融粘度が 1 0 P a ■ s以上 1 0000 P a ■ s以下である。 1 0 P a

■ s以上の溶融粘度とすることにより、加熱時に接着剤が被接着物からはみ出すことによる接着信頼性の低下を抑制でき、また、はみ出しによる周辺部材の汚染も抑制することができる。また、気泡の発生、上下回路基板の未充填等の不良も防止することができる。さらに、半田が濡れ拡がりすぎてしまし、、隣接電極間でショートするといつた問題も防止することが可能となる。

1 0000 P a ■ s以下とすることで、半田バンプと回路基板電極が金属接合する際に、半田バンプと回路基板電極間の樹脂が排除されるため接合不良を抑制することが可能となる。溶融粘度は、好ましくは 1 OO P a ■ s以上 3000 P a ■ s以下であり、特に好ましくは 300 P a以上 1 500 P a

■ s以下である。

[0063] 接着剤の溶融粘度は、以下の測定方法により求められる。 (測定方法）

厚み 1 OO mの接着剤を、粘弾性測定装置（ジャスコインターナショナル（株）社製）で昇温速度 30°CZm i n、周波数 1. 0 H zで、歪み一定 —応力検知で測定し、 S nZ3. 5 A gの融点である雰囲気温度が 223°C の時の粘度を測定値とする。

[0064] 本発明の接着剤は、上記範囲の酸化銅還元率、半田濡れ拡がり率および溶融粘度のうちの 1つ、好ましくは 2つ、さらに好ましくは全てを満たす。

[0065] 以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。

[0066] (実施例 1 )

(層間接着剤の調製）

ビスフエノール A型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業（株）製ェピクロン 840— S) を 40重量部、ノポラック型フエノール樹脂（住友べ一クライト（株）製 PR—53647) を 20重量部、フエノキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製 Y L— 6954 数平均分子量： 1 450 0) を 20重量部、フエノールフタリン（関東化学（株）製試薬）を 20 重量部、アセトン 1 00重量部を測り取り混合攪拌して層間接着剤を得た。この層間接着剤の、酸化銅還元率、半田濡れ拡がり率及び溶融粘度を上記の方法により測定したところ、以下の結果が得られた。

■酸化銅還元率： 85 %

■半田濡れ拡がり率：

半田ボール

S n P t 55%

S n A g C u 52%

S n B i 54%

■溶融粘度： 1 000 P a ■ s

(回路基板の作製）図 1 ~ 4で説明した工程に沿つて回路基板を作製した。

すなわち、銅はくが 1 2 m、基材がポリイミドフイルム厚み 25 の 2層片面回路基板（宇部興産製 S E 1 31 0) を、銅はくとは反対面から、 UVレーザーにより 50 jU m径のビアを形成した。めっき高さを基材からの突起量を 2 3 jU mとし、エッチングにより回路を形成した。この導体ボスト付基板と層間接着剤を真空ラミネータにて 1 30°C、 0. 1 MP aの条件で熱圧着した。次に銅はくが 1 2jum、基材がポリイミドフィルム厚み 25 jU mの 2層両面回路基板（有沢製作所製 PKW1 01 2 ECU) をエッチングにより回路形成した。画像処理による位置合わせ積層を行い、真空プレスにて 21 8°C、 2M P aで熱圧着、 225°C、 1 MP aを 40秒間でプレスした。その後、 260°C、 1 MP aで 5分間ホールドした。

[0067] (実施例 2)

220°C、 2M P aで熱圧着、 221 °C、 1 M P aを 25秒間でプレスした。それ以外は、実施例 1 と同様な方法で作製した。

[0068] (比較例 1 )

21 8°C、 2M P aで熱圧着、 225°C、 1 M P aを 1 80秒間でプレスした。それ以外は、実施例 1 と同様な方法で作製した。

[0069] (比較例 2)

21 8°C、 5M P aで熱圧着、 225°C、 5 M P aを 40秒間でプレスした。それ以外は、実施例 1 と同様な方法で作製した。

[0070] (比較例 3 )

21 8°C、 5M P aで熱圧着、 225°C、 5 M P aを 40秒間でプレスした後、 230°C、 1 MP aで 5分間ホールドした。それ以外は、実施例 1 と同様な方法で作製した。

[0071] 実施例 1、 2、比較例 1、 2、 3の方法で処理した基板の評価結果を表 1 に示す。実施例 1、 2は良好であるが、比較例 1、 2、 3は、基板の性能上不具合があった。

[0072] ほ 1]

Claims

請求の範囲

[1] 導体ボストを有する第一の基板と、前記導体ボストを受ける導体パッドを有する第二の基板とを層間接着剤を介して積層し、前記導体ポストと前記導体パッドとを電気的に接続する回路基板の製造方法であって、

前記第一の基板と前記第二の基板とを、前記層間接着剤を介して、前記導体パッドが前記導体ポストと対向するように配置した状態で、所定の第一の条件で熱圧着して、前記導体パッドと前記導体ボストを接合する第一の工程前記導体パッドと前記導体ボス卜が接合した状態で、前記第一の基板と前記第二の基板とを所定の第二の条件で熱圧着する工程と、

前記導体パッドと前記導体ボス卜が接合した状態で、前記第一の基板と前記第二の基板とを所定の第三の条件で熱圧着する工程と、

を含み、前記第一、第二および第三の条件がそれぞれ異なることを特徴とする製造方法。

[2] 前記導体ボストは、金属被覆層で覆われている、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

[3] 前記第一の工程において、前記導体ポストと前記導体パッドとの間の前記層間接着剤が排除されて、前記導体ポストと前記導体パッドが接合される、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

[4] 前記第一の条件は、 21 0°C以上、 220°C以下の温度、 1 MP a以上、

4MP a以下の圧力である、請求項 3に記載の回路基板の製造方法。

[5] 前記第二の工程において、前記導体ボス卜がフィレツトを形成する、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

[6] 前記第二の条件は、 21 5°C以上、 225°C以下の温度、 0. 3MP a以上、 2MP a以下の圧力である、請求項 5に記載の回路基板の製造方法。

[7] 前記第三の工程において、前記導体ポストと前記導体パッドとが合金化される、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

[8] 前記第三の条件は、 240°C以上、 280°C以下の温度、 0. 3MP a以上、 2 M P a以下の圧力である、請求項 7に記載の回路基板の製造方法。前記第一の工程と前記第二の工程の合計時間が、 2 0秒以上、 1 2 0秒以下である、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

前記第三の工程の時間が、 1分以上、 1 0分以下である、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

前記第一から第三の条件における熱圧着の温度は、第三の条件の温度、第二の条件の温度、第一の条件の温度の順に高い、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

前記層間接着剤は、カルボキシル基おょびまたはフエノール性水酸基を有するフラックス活性化合物と、熱硬化性樹脂と、フィルム形成性樹脂とを含む、請求項 1に記載の回路基板の製造方法。

前記熱硬化性樹脂はエポキシ樹脂である、請求項 1 2に記載の回路基板の製造方法。

前記熱硬化性樹脂は硬化剤を含む、請求項 1 2に記載の回路基板の製造方法。

前記硬化剤はィミダゾール化合物である、請求項 1 4に記載の回路基板の製造方法。

前記フイルム形成性樹脂はフヱノキシ樹脂またはァクリルゴムである、請求項 1 2に記載の回路基板の製造方法。

前記層間接着剤はシランカップリング剤をさらに含む、請求項 1 2に記載の回路基板の製造方法。

請求項 1 2に記載の回路基板の製造方法であって、前記層間接着剤は、酸化処理した銅板の表面に前記層間接着剤を塗布し、大気中、 2 3 0 °Cで 1分間還元処理したとき、以下の式（1 ) で表される前記銅板の酸化銅還元率が

7 0 %以上である、製造方法。

酸化銅還元率（％) = { 1 - (還元処理後の O原子濃度） Z (酸化処理後の O原子濃度） } X 1 0 0 ■ ■ ■式（1 )

請求項 1 2に記載の回路基板の製造方法であって、前記層間接着剤は、直径が 500 U mの錫含有半田ポールを前記層間接着剤上に配置し、前記半田ポールの融点より 30°C高い温度で 20秒加熱したとき、以下の式（2) で表される半田濡れ拡がり率が 40<½以上である、製造方法。

半田濡れ拡がり率 (0/0) = [ { (半田ボールの直径）一（濡れ拡がり後の半田の厚み） } / (半田ボールの直径） ] X 1 00 ■ ■ ■式（2)

[20] 請求項 1 2に記載の回路基板の製造方法であって、前記層間接着剤は、厚み 1 00〃 m、 2 23 °Cにおける溶融粘度が 1 0 P a ■ s以上、 1 0000 P a ■ s以下である、製造方法。

[21] 請求項 1〜20のいずれかに記載の回路基板の製造方法により得られる回路¾板。