JP2008085111A - 配線基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コア基板が薄い場合においても熱履歴により発生する反りやうねりを抑制することができる配線基板を目的とする。
【解決手段】絶縁層２１にビアホールが形成されこれらのビアホール内に層間接続するための導電性ペースト２２が充填された第１のビア２３を有するコア基板２４と、このコア基板２４の少なくとも一方の面に形成され層間接続するための第２のビア２５が形成されたビルドアップ層２６とを有するビルドアップ配線板であって、前記コア基板２４が有機繊維あるいは無機繊維からなる芯材を含む樹脂複合絶縁材料で構成され、かつ厚みが２００μｍ以下であり、前記ビルドアップ層２６はその厚さが層間絶縁性を確保できる最小の厚さ以上確保され、かつフィルム状の樹脂絶縁材料で構成されていることを特徴とする配線基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、パソコン、移動体通信用電話機、ビデオカメラ等の各種電子機器に広く用いられる多層配線基板およびその製造方法に関するものである。

最近、モバイル商品としてパソコン、デジタルカメラ、携帯電話などが普及し、特にその小型、薄型、軽量、高精細、多機能化等の要望が強く、それに対応するため多層プリント配線板の最外層における絶縁層の薄型化、およびビアの小径化が求められている。

以下に従来の多層プリント配線板の製造方法について説明する。先ず、回路パターンが形成されたコア基板上の片面又は両面上の少なくとも該パターン加工部分に、接着フィルムの樹脂組成物層を直接覆い重ねた状態で、市販の真空積層機を用いて、真空条件下、加熱、加圧し積層する。上記接着フィルムに保護フィルムが存在している場合には保護フィルムを除去後、真空条件下、樹脂組成物層を支持ベースフィルム側より加圧、加熱しながら貼り合わせる。ラミネート時の樹脂流れが内層回路の導体厚以上である条件でラミネートすることにより、内層回路パターンの被覆が良好に行われる。

次に、該樹脂組成物を熱硬化する。その後、レーザ及び／又はドリルにより穴開けを行う。穴開けには、市販の炭酸ガス、ＵＶ−ＹＡＧ、エキシマ等のレーザ穴開け機及び／又はドリル穴開け機を使用して、公知慣用の方法で所定の位置に行える。接着フィルムは支持ベースフィルムに離型層を有していることにより、熱硬化性樹脂組成物の熱硬化後に容易に剥離できる。

その後、該樹脂組成物表面を粗化処理し、次いでその上層に導体層をめっきにより形成する。このように樹脂組成物表面に凸凹のアンカーを形成した後、無電解、電解めっき等のめっきにより導体層を形成する。その後、公知慣用のサブトラクティブ法やセミアディティブ法に従って、回路を形成する。

なお、この発明の出願に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。
特開２００１−１９６７４３号公報 特許第３７８５７４９号公報

コア基板に厚み、剛性があればコア基板とビルドアップ層に熱膨張係数差があってもコア基板が反りやうねりの発生原因となる内部応力が発生しても抑制することが可能であるが、コア基板が薄いとき、特に２００μｍ以下になると、従来の製造方法では、特にビルドアップ層の半硬化工程において、コア基板とビルドアップ層の熱膨張係数が大幅に異なるためにコア基板が反りやうねりの発生原因となる内部応力を抑えきれなくなり、基板の平坦形状を維持することが困難となっていた。そのため、薄いコア基板を用いてビルドアップ層を形成したビルドアップ多層基板を形成することは困難であった。本発明は、上記課題を鑑みて成されたものであり、ビルドアップ層を半硬化するときに発生する内部応力を抑制することにより、基板の平坦形状を良好に維持するものである。

上記目的を達成するために、本発明は、絶縁層にビアホールが形成されこれらのビアホール内に層間接続するための導電性ペーストが充填された第１のビアを有するコア基板と、このコア基板の少なくとも一方の面に形成され層間接続するための第２のビアが形成されたビルドアップ層とを有するビルドアップ配線板であって、前記コア基板が有機繊維あるいは無機繊維からなる芯材を含む樹脂複合絶縁材料で構成され、かつ厚みが２００μｍ以下であり、前記ビルドアップ層はその厚さが層間絶縁性を確保できる最小の厚さ以上確保され、かつフィルム状の樹脂絶縁材料で構成される配線基板のビルドアップ層を半硬化する工程において、前記ビルドアップ層を加圧加熱しながら硬化させる配線基板の製造方法を用いている。このような構成にすることにより、基板内に発生する内部応力を抑制することができ、反りやうねりが抑制された配線基板を得ることが可能となる。

以上のように本発明は、ビルドアップ層を半硬化する工程において、コア基板の剛性不足によって発生する反りやうねりを加圧加熱しながら硬化させる製造方法を用いることによりコア基板が薄い場合においてもビルドアップ層を半硬化する工程において発生する反りやうねりを抑制することができ、コア基板の厚さが２００μｍ以下の薄型のビルドアップ配線基板を得ることが可能となる。

（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

図１，図２は、本発明の実施の形態１における配線基板の断面図である。図１，図２に示すように、本実施の形態の配線基板は、絶縁層２１にビアホールが形成され、これらのビアホール内に層間接続するための導電性ペースト２２が充填された第１のビア２３を有するコア基板２４と、このコア基板２４の少なくとも一方の面に形成され、層間接続するための第２のビア２５が形成されたビルドアップ層２６とを有する構成となっている。さらに、コア基板２４は、有機繊維あるいは無機繊維からなる芯材を含む樹脂複合絶縁材料で構成され、かつ厚みが２００μｍ以下である。また、ビルドアップ層２６は、その厚さが層間絶縁性を確保できる最小の厚さすなわち２０μｍ以上確保され、かつフィルム状の樹脂絶縁材料で構成されている。

本実施の形態では、コア基板２４が芯材を含む樹脂複合絶縁材料で構成されているが、厚みが２００μｍ以下であるためビルドアップ層の半硬化工程における熱履歴により発生する反りやうねりをコア基板の剛性のみで抑制することは困難である。

また、本実施の形態において、コア基板２４の熱膨張係数がビルドアップ層２６の熱膨張係数よりも小さく、具体的にはコア基板２４の熱膨張係数が５〜３０ｐｐｍ／℃、ビルドアップ層２６の熱膨張係数が１００〜２００ｐｐｍ／℃であるため、熱膨張係数差も大きく、これに起因する内部応力によって発生する反りやうねりもコア基板の剛性のみで抑制することは困難である。

そこで、図３（ｅ）に示すような、加圧加熱しながらビルドアップ層２６を半硬化させる方法を用いて、ビルドアップ層を半硬化するときに発生する内部応力を抑制することにより、基板の平坦形状を良好に維持している。

なお、本実施の形態において、第２のビア２５の形状は、図１のようなコンフォーマルビアであっても、図２のようなフィルドビアであっても良い。

以上のように、コア基板を有機繊維あるいは無機繊維からなる芯材を含む樹脂複合絶縁材料で、かつビルドアップ層をその厚さが層間絶縁性を確保できる最小の厚さ以上確保される構成としているので、コア基板が２００μｍ以下のような薄い場合においても、反りやうねりを抑制することができる配線基板を得ることが可能となる。

以下本発明の配線基板の製造方法について、図面を参照しながら説明する。

図３，図４は本発明の配線基板の製造方法を示す工程断面図である。

まず、絶縁層２１にビアホール２０を形成し（図３，４（ａ））、ビアホール２０に導電性ペースト２２を充填し、第１のビア２３を形成する（図３，４（ｂ））。次に、絶縁層２１の表面に配線パターン２７を形成して、コア基板２４を形成する（図３，４（ｃ））。本実施の形態におけるコア基板は、有機繊維あるいは無機繊維からなる芯材を含む樹脂複合絶縁材料で構成され、かつ厚みが２００μｍ以下である。

その後、コア基板２４の少なくとも一方の面に、例えばフィルム状のエポキシ樹脂からなる樹脂絶縁材料で構成されたビルドアップ層２６を真空ラミネータを用い、真空条件下で加圧加熱してラミネートし形成する（図３，４（ｄ））。ビルドアップ層２６の厚さは、層間絶縁性が確保される最小の導体間距離である２０μｍ以上必要であり、かつフィルム状の樹脂絶縁材料で構成されている。また、コア基板２４の熱膨張係数はビルドアップ層２６の熱膨張係数より小さいものを用いており、コア基板の熱膨張係数は５〜３０ｐｐｍ／℃、ビルドアップ層の熱膨張係数は１００〜２００ｐｐｍ／℃である。

次に、第１の硬化工程として、ビルドアップ層２６を積層した基板の上下を、フッ素樹脂からなる離型性を有するシート３１を挟み、さらにシート３１の上下をステンレス等の金属からなる剛性板２８で挟んで、温度９０〜１７０℃、圧力５．５Ｋｇ以下の条件で加圧加熱しながらビルドアップ層２６を半硬化させる（図３，４（ｅ））。本工程で使用するシート３１の熱膨張係数は、コア基板２４の熱膨張係数と概同等あるいはそれ以上で、かつビルドアップ層２６の熱膨張係数よりも小さい数値であり、本実施の形態において使用したコア基板の熱膨張係数は１２〜１４ｐｐｍ／℃のものを用いた。

本実施の形態では、シート３１を挟むことにより、ビルドアップ層２６と剛性板２８との熱膨張係数の差を緩和することができ、その結果基板内の内部応力を緩和することが可能となる。また、図３，４（ｅ）の工程において、半硬化時の圧力は、配線板の平坦性を維持できる圧力以上であり、かつ次工程以降での粗化工程において粗化形状にムラを生じない圧力である。

ここで、「粗化形状のムラ」に関して言及する。この粗化処理は、次工程のレーザビア加工の後に実施される工程で、半硬化した後のビルドアップ層の表面に施すものである。主な目的は２つで、レーザ加工後にビア内に生じる加工後の樹脂残渣や炭化物の除去と、次工程で形成されるめっき膜とビルドアップ層との密着性向上のためである。特にめっき膜との密着性を向上させるための粗化は、粗化処理条件でも形状変化を生じるが、ビルドアップ層のラミネート条件や半硬化条件、特に圧力パラメータによって形状変化を起こしやすい。本実施の形態で用いたビルドアップ層は半硬化状態のとき、硬化状態と未硬化状態の分子がランダムに混在しており、粗化処理工程で未硬化部分を溶解することで粗化形状を形成するものであるが、ラミネート工程や半硬化工程において加熱と同時に圧力が加わる場合、表面近くの樹脂分子が圧力によって潰され、結果として粗化形状に変化を生じるのである。従って、圧力が高ければ高いほど樹脂分子が潰されてしまい「粗化形状のムラ」を生じ易くなる。「粗化形状のムラ」を生じるとめっき膜との密着性にもムラが生じ、基板面内の導体密着力にばらつきを生じることにつながるため、基板の信頼性劣化の一因となる可能性が高くなるのである。ところで、粗化形状の形成のみに限っていえば、圧力が低ければ低いほど均一で細かい粗化形状を形成でき、圧力なしの状態が最も理想的な粗化形状が形成できる。しかしながら、ラミネート工程や、本発明のように基板の平坦形状を維持するためには加圧は不可欠であり、「粗化形状のムラ」を生じない程度の圧力をかけざるを得ないのである。実験的に検証した結果、本実施の形態では５．５Ｋｇ／ｃｍ^２以下の圧力であれば「粗化形状のムラ」を生じないことがわかっている。

半硬化工程の後、ビルドアップ層２６に、炭酸ガスやＵＶなどのレーザによって層間接続をとるための第２のビア２５を形成し（図３，４（ｆ））、ビルドアップ層２６の表面と第２のビア２５の内壁面を粗化する（図３，４（ｇ））。その後、めっき等によりビルドアップ層２６の表面に金属層２９を形成し（図３，４（ｈ））、さらに配線パターン３０を形成し、その後第２の硬化工程により本硬化させることにより配線基板を完成させる（図３，４（ｉ））。

なお、本実施の形態では、第２のビア２５の形状を、図３のようにコンフォーマルビアで形成しても、図４のようにフィルドビアで形成しても良い。

以上のように、本実施の形態によれば、第１の硬化工程においてビルドアップ層を加熱加圧しながら硬化させるので、コア基板が２００μｍ以下のような薄い場合においても、熱履歴により発生する反りやうねりを抑制することができる配線基板を得ることが可能となる。

本発明にかかるビルドアップ多層プリント配線基板は総厚を薄型に形成でき、また層間接続構造は、高い層間接続信頼性を得ることができるため、微細な配線パターンや半導体実装等のより高い信頼性基準を満足する必要のある半導体パッケージや小型モジュール部品等の実装基板に関する用途に適用できる。

本発明の実施の形態における配線基板を示す断面図 本発明の実施の形態における配線基板を示す断面図 本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を示す工程断面図 本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を示す工程断面図

符号の説明

２０ ビアホール
２１ 絶縁層
２２ 導電性ペースト
２３ 第１のビア
２４ コア基板
２５ 第２のビア
２６ ビルドアップ層
２７，３０ 配線パターン
２８ 剛性板
２９ 金属層
３１ シート

Claims (8)

1. 絶縁層にビアホールが形成されこれらのビアホール内に層間接続するための導電性ペーストが充填された第１のビアを有するコア基板と、このコア基板の少なくとも一方の面に形成され層間接続するための第２のビアが形成されたビルドアップ層とを有するビルドアップ配線板であって、前記コア基板が有機繊維あるいは無機繊維からなる芯材を含む樹脂複合絶縁材料で構成され、かつ厚みが２００μｍ以下であり、前記ビルドアップ層はその厚さが層間絶縁性を確保できる最小の厚さ以上確保され、かつフィルム状の樹脂絶縁材料で構成されていることを特徴とする配線基板。
2. コア基板の熱膨張係数がビルドアップ層の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 絶縁層にビアホールを形成する工程と、前記ビアホールに導電性ペーストを充填して第１のビアを形成する工程と、前記絶縁層表面に配線パターンを形成してコア基板を形成する工程と、前記コア基板の少なくとも一面にビルドアップ層をラミネートする工程と、前記ビルドアップ層を第１の硬化工程により半硬化させる工程と、前記ビルドアップ層に第２のビアを形成する工程と、前記ビルドアップ層表面と第２のビア内壁面を粗化する工程と、前記ビルドアップ層表面と第２のビア内に金属層を形成する工程と、前記金属層をパターニングする工程と、前記ビルドアップ層を第２の硬化工程により本硬化させる工程と、を備えた配線基板の製造方法であって、前記第１の硬化工程は前記ビルドアップ層を加圧加熱しながら硬化させる配線基板の製造方法。
4. 第１の硬化工程は、ビルドアップ層と剛性板との間に離型性を有するシートを介して加圧加熱しながら硬化させることを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。
5. 第１の硬化工程における圧力は、配線基板の平坦性を維持できる圧力以上であり、かつ次工程での粗化工程において粗化形状にムラを生じない圧力に抑制されることを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。
6. コア基板の熱膨張係数がビルドアップ層の熱膨張係数よりも小さいものを用いて形成する請求項３に記載の配線基板の製造方法。
7. 離型性を有するシートの熱膨張係数は、コア基板の熱膨張係数以上であり、かつビルドアップ層の熱膨張係数よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の配線基板の製造方法。
8. 離型性を有するシートは、フッ素樹脂からなる請求項４に記載の配線基板の製造方法。

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