JP2012174710A

JP2012174710A - 多層配線板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2012174710A
Application number: JP2011031975A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Itabashi; 敦板橋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】歪みの発生を防止することが可能な多層配線板を提供する。
【解決手段】第１絶縁層２の一主面に配置された第１配線１、１ａと、第２絶縁層１２の一主面に配置された第２配線１０と、第１絶縁層１の一主面及び第２絶縁層１２の他の主面の間に配置された接着層１４、並びに第２絶縁層１２を貫通して設けられ、第１及び第２配線１ａ、１０の間に配置されたビア絶縁体１６と、接着層１４及び第２絶縁層１２を貫通して設けられ、第１及び第２配線１、１０を電気的に接続するビア導体１８とを備える。ビア絶縁体１６及びビア導体１８は、接着層１４より大きなヤング率を有する
【選択図】図１

Description

本発明は、実装部品と多層配線板との電気的な接続信頼性を改善した多層配線板及び多層配線板の製造方法に関する。

携帯電子機器や薄型を要求される平面ディスプレイ（ＦＰＤ）では、半導体チップや部品の小型化および端子の狭ピッチ化が進んでいる。これと同時に、情報関連機器では、信号周波数の広域化に対応して部品間を連結する配線の短距離化が求められている。このため、高密度、高性能を達成するためのプリント配線板（ＰＣＢ）の多層化は必要不可欠となっている。

流動性を有する接着材を使用して一括プレスすることにより多層配線板を製造する方法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された製造方法では、電極部等の比較的に硬い部分の有無により表面に歪みが生じるおそれがある。このような歪みが存在する多層配線板の実装面に半導体素子等の部品をフリップチップボンディングにより実装するような場合、はんだバンプが形状不良となる。この結果、接続信頼性の高い状態で部品を多層配線板に実装することが困難になる。

多層配線板表面の歪みに起因する不具合を解消する方法として、多層配線板の両面を研磨して平坦化する方法（特許文献２参照）や、歪みが生じた箇所にソルダーレジストを塗布した後に、レーザ等により配線の接続部が露出するように形成した開口部に導電ペーストを埋める方法（特許文献３参照）が提案されている。

特開平６−２６８３４５号公報特開平６−１３７５５号公報特開２００８−４８７０号公報

しかしながら、多層配線板を研磨して平坦化する方法では、多層配線板の表面に形成された接続部を含む配線の導体パターンも研磨されることになる。このため、導体パターンが薄化して回路抵抗が増大するといった不具合を招くおそれがある。更に、導体パターンの厚みよりも大きな歪みを解消することができないといった不具合も生じる。

ソルダーレジストを用いて歪みを解消する方法では、ソルダーレジストの厚みよりも大きな歪みを解消することができないといった問題がある。

上記問題点を鑑み、本発明の目的は、歪みの発生を防止することが可能な多層配線板及び多層配線板の製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、第１絶縁層の一主面に配置された第１配線と、第２絶縁層の一主面に配置された第２配線と、第１絶縁層の一主面及び第２絶縁層の他の主面の間に配置された接着層、並びに第２絶縁層を貫通して設けられ、第１及び第２配線の間に配置されたビア絶縁体と、接着層、及び第２絶縁層を貫通して設けられ、第１及び第２配線を電気的に接続するビア導体とを備え、ビア絶縁体及びビア導体は、接着層より大きなヤング率を有する多層配線板が提供される。

本発明の第２の態様によれば、第１絶縁層の一主面に第１配線を形成する工程と、第２絶縁層の一主面に第２配線を形成する工程と、第２絶縁層の他の主面に接着層及びマスクフィルムを積層する工程と、第１配線の中で第２配線と電気的に絶縁される第１配線に対応する位置において、第２配線の一部が露出するようにマスクフィルム、接着層及び第２絶縁層を貫通するダミービアホールを形成する工程と、ダミービアホールに接着層より大きなヤング率を有する絶縁性フィラーを含有する絶縁性ペーストを充填する工程と、第１配線の中で第２配線と電気的に接続される第１配線に対応する位置において、第２配線の一部が露出するようにマスクフィルム、接着層及び第２絶縁層を貫通するビアホールを形成する工程と、ビアホールに金属を含有する導電性ペーストを充填する工程と、マスクフィルムを除去して、絶縁性ペースト及び導電性ペーストを、それぞれに対応する第１配線に接触させる工程と、接着層を第１絶縁層に押圧しながら加熱することより、接着層と第１絶縁層を接着すると共に、導電性ペーストを硬化して第１及び第２配線を電気的に接続するビア導体を形成し、絶縁性ペーストを硬化して第１及び第２配線の間にビア絶縁体を形成する工程とを含む多層配線板の製造方法が提供される。

本発明によれば、歪みの発生を防止することが可能な多層配線板及び多層配線板の製造方法を提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係る多層配線板の一例を示す断面図である。本発明の実施形態に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その１）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その２）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その３）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その４）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その５）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その６）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その７）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その８）である。本発明の実施形態１に係る多層配線板の製造方法の一例を示す工程断面図（その９）である。本発明の実施形態に係る多層配線板の他の例を示す断面図である。本発明の実施形態に係る多層配線板の他の例を示す断面図である。

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る多層配線板は、図１に示すように、第１配線１、１ａ、第１絶縁層２、第２配線１０、第２絶縁層１２、接着層１４、ビア絶縁体１６、ビア導体１８を備える。第１配線１、１ａは、第１絶縁層２の一主面に配置される。第２配線１０は、第２絶縁層１２の一主面に配置される。接着層１４は、第１絶縁層２の一主面と、第２絶縁層１２の他の主面との間に配置される。ビア絶縁体１６及びビア導体１８は、接着層１４と第２絶縁層１２とを貫通して設けられる。

ビア絶縁体１６は、第２配線１０と、第２配線１０に電気的に絶縁される第１配線１ａとの間に配置される。ビア導体１８は、第２配線１０と、第２配線１０に電気的に接続される第１配線１との間に配置される。

第１配線１の間のピッチは０．３５ｍｍ〜０．４５ｍｍである。第２配線１０のビア導体１８が配置される部分は、配線中に設けられた径が２５０μｍ程度のランド等の電極部である。

第１及び第２配線１、１０として、銅等の低抵抗金属膜が用いられる。第１及び第２絶縁層２、１２として、ポリイミド、液晶ポリマー等の厚さが３０μｍ以下の樹脂フィルムが用いられる。接着層１４として、エポキシ系等の熱硬化性樹脂フィルム、熱可塑性ポリイミド等の熱可塑性接着材、あるいは、ワニス等の流動性を有する樹脂が用いられる。

ビア絶縁体１６として、接着層１４より大きな弾性係数を有する絶縁性フィラーを含有する絶縁性ペースト等を熱硬化した絶縁性部材が用いられる。絶縁性ペーストとしては、アルミナやホウ酸アルミニウム等の粒状の絶縁性フィラーとエポキシ樹脂とを混合したペーストが用いられる。絶縁性フィラーには、粒状のアクリル樹脂等が含まれてもよい。

ビア導体１８として、導電性ペースト等を熱硬化した導電性部材が用いられる。導電性ペーストとして、銀、金、銅、錫、ニッケル等の低抵抗金属フィラーを含有する導電性ペーストが用いられる。

従来の多層配線板においては、図１に示したような電気的に接続されない第１配線１ａと第２配線１０の間にはビアが配置されない。また、電気的に接続される第１配線１と第２配線１０の間にはビア導体１８が配置される。ビア導体１８には金属フィラーが含まれているので、流動性を有する樹脂から成る接着層１４に比べて弾性係数が大きい。例えば、ビア導体１８のヤング率は約１０ＧＰａ〜約１００ＧＰａであるのに対し、接着層１４のヤング率は１ＧＰａより小さい。このような場合、導電性ペーストを熱硬化してビア導体１８を形成すると、第１配線１の近傍ではビア導体１８により表面の平坦性が保持される。一方、第１配線１ａの上方では接着層１４が流動するため、第１配線１ａの上方に位置する第２配線１０の近辺に歪による凹みが生じてしまう。そのため、回路部品をフリップチップ実装する場合、第１配線１ａの上方の第２配線１０に接続されるハンダバンプが形状不良となり、接続信頼性の高い実装が困難となる。

一方、実施の形態に係る多層配線板では、図１に示したように、電気的に接続されない第１配線１ａと第２配線１０の間にビア絶縁体１６が配置される。ビア絶縁体１６には、アルミナやホウ酸アルミニウム等の絶縁性フィラーが含まれている。したがって、ビア絶縁体１６の弾性係数は、接着層１４より大きい。その結果、導電性ペーストの熱硬化の際に生じる歪を抑制することができる。

多層配線板表面の歪を抑制するためには、ビア絶縁体１６の弾性係数は、ビア導体１８と同じ程度の大きさが望ましい。即ち、ビア絶縁体１６の弾性係数が、ビア導体１８より小さければ、ビア絶縁体１６近傍の表面に凹みが生じ、ビア導体１８より大きければ、ビア絶縁体１６近傍の表面に突起が生じる。ビア絶縁体１６のヤング率は、ビア導体１８のヤング率に対して、０．１倍〜１０倍の範囲が望ましい。ビア絶縁体１６のヤング率をビア導体１８のヤング率に対して、０．１倍〜１０倍の範囲とすることにより、ビア絶縁体１６近傍の表面の平坦度が０．２％の許容範囲内に保持される。例えば、アルミナ９０ｗｔ％、樹脂１０ｗｔ％の絶縁性ペーストを用いることにより、上記範囲のビア絶縁体１６を得ることができる。

このように、実施の形態によれば、ビア導体１８が配置されない箇所にビア絶縁体１６を配置することにより、多層配線板の表面に生じる歪を防止することができる。その結果、多層配線板表面の平坦性を保持することができ、実装される回路部品の接続信頼性を向上させることが可能となる。

実施の形態に係る多層配線板の製造方法を、図２〜図１０を参照して説明する。なお、出発材料として、厚さが約２０μｍ〜３０μｍのポリイミドフィルムからなる第１及び第２絶縁層２、１２の表面に銅箔を張り合わせた銅張積層板（ＣＣＬ）が用いられる。

図２に示すように、第１絶縁層２の一主面に第１配線１、１ａを形成する。例えば、第１絶縁層２に貼り合わされた銅箔の表面にレジストパターンを形成する。レジストパターンをマスクとして、ウェットエッチング等により銅箔を選択的に除去する。レジストパターンを除去して、第１配線１、１ａが形成される。

図３に示すように、第２絶縁層１２の一主面に第２配線１０を形成する。例えば、第２絶縁層１２に貼り合わされた銅箔の表面にレジストパターンを形成する。レジストパターンをマスクとして、ウェットエッチング等により銅箔を選択的に除去する。レジストパターンを除去して、第２配線１０が形成される。

図４に示すように、第２絶縁層１２の他の主面に、約１００℃で約３０秒間の熱ラミネート等により、接着層１４及びマスクフィルム１５を積層する。接着層１４は、例えば、厚さが約２５μｍの流動性を有する熱硬化性樹脂フィルムである。マスクフィルム１５は導電性ペースト印刷用で、例えば、厚さが約２５μｍのポリイミドフィルムである。

図５に示すように、所定の位置で、ＹＡＧレーザ等により、第２配線１０の一部が露出するようにマスクフィルム１５、接着層１４、及び第２絶縁層１２を貫通するダミービアホール５６を形成する。ダミービアホール５６は、第２配線１０と電気的に絶縁される第１配線１ａに対応する位置に形成される。

図６に示すように、スクリーン印刷等により、ダミービアホール５６に絶縁性ペースト６６を印刷して充填する。例えば、絶縁性ペースト６６はアルミナ等の絶縁性フィラーとエポキシ樹脂とを９０ｗｔ％／１０ｗｔ％で混合したペーストである。

図７に示すように、所定の位置で、ＹＡＧレーザ等により、第２配線１０の一部が露出するようにマスクフィルム１５、接着層１４、及び第２絶縁層１２を貫通するビアホール５８を形成する。ビアホール５８は、第２配線１０と電気的に接続される第１配線１に対応する位置に形成される。

図８に示すように、スクリーン印刷等により、ビアホール５８に導電性ペースト６８を印刷して充填する。例えば、導電性ペースト６８は、銀等のはんだ材料を主成分とする導電性フィラーを含有する導電性ペーストである。

図９に示すように、マスクフィルム１５を除去する。そして、絶縁性ペースト６６を第１配線１ａに接触させる。同時に、導電性ペースト６８を第１配線１に接触させる。

図１０に示すように、接着層１４を第１絶縁層２に押圧しながら加熱することより、接着層１４と第１絶縁層２を接着する。同時に、導電性ペースト６８を硬化して第１配線１と第２配線１０を電気的に接続するビア導体１８を形成する。また、絶縁性ペースト６６を硬化して第１配線１ａと第２配線１０の間にビア絶縁体１６を形成する。このようにして、図１に示した多層配線板が製造される。

上述のように、ビア絶縁体１６の形成は、ビア導体１８の形成工程に準じて行うことができる。したがって、新たな工程や装置は不要であり、ビア絶縁体１６の形成工程による製造コストの増加を抑制することができる。また、図９に示した導電性ペースト６８及び絶縁性ペースト６６の接着層１４から突出した部分は押圧されて、それぞれ第１配線１、１ａ上に広がる。

硬化したビア絶縁体１６及びビア導体１８のヤング率は、それぞれ１ＧＰａ〜１００ＧＰａであり、接着層１４より大きなヤング率を有する。したがって、多層配線基板の歪を低減して表面の平坦性を保持することができ、接続信頼性を向上させることが可能となる。

また、多層配線板の歪みを低減できるため、接着層１４に流動性の小さな材料を選定する必要がなくなる。そのため、一般的に用いられている既存の材料を使用することが可能となり、信頼性の低下や材料コストの増加を回避することができる。

また、上記説明では、ダミービアホール５６に絶縁性ペースト６６を充填後に、ビアホール５８を形成しているが、ダミービアホール５６の形成前にビアホール５８を形成してもよい。この場合、形成したビアホール５８に導電性ペースト６８を充填した後に、ダミービアホール５６が形成される。

また、第１及び第２絶縁層２、１２として、液晶ポリマー等の熱可塑性基材を用いてもよい。熱可塑性基材は、押圧条件により流動性を生じさせることができる。そのため、例えば図１に示した接着層１４を使用せず、第１及び第２絶縁層２、１２を直接接着させた構成を用いることが可能となる。

なお、実施の形態において、２層配線板を用いて説明したが、配線板の積層数は限定されず、３層以上の多層配線板であってもよい。例えば、図１１に示すように、第２配線１０を有する第２絶縁層１２の上に、更に接着層２４を介して第３配線２０を有する第３絶縁層２２を積層してもよい。第３配線２０は、ビア導体２８により第２配線１０と電気的に接続される。また、図１２に示すように、第３配線２０と電気的に接続されない第２配線１０ａがある場合は、第３配線２０と第２配線１０ａとの間にビア絶縁体２６を配置すればよい。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明は、多層配線板及びその製造方法に適用することができる。

１、１ａ…第１配線
２…第１絶縁層
１０、１０ａ…第２配線
１２…第２絶縁層
１４…接着層
１５…マスクフィルム
１６…ビア絶縁体
１８…ビア導体
５６…ダミービアホール
５８…ビアホール
６６…絶縁性ペースト
６８…導電性ペースト

Claims

第１絶縁層の一主面に配置された第１配線と、
第２絶縁層の一主面に配置された第２配線と、
前記第１絶縁層の一主面及び前記第２絶縁層の他の主面の間に配置された接着層、並びに前記第２絶縁層を貫通して設けられ、前記第１及び第２配線の間に配置されたビア絶縁体と、
前記接着層、及び前記第２絶縁層を貫通して設けられ、前記第１及び第２配線を電気的に接続するビア導体とを備え、
前記ビア絶縁体及び前記ビア導体は、前記接着層より大きなヤング率を有することを特徴とする多層配線板。
前記ビア絶縁体のヤング率は、前記ビア導体のヤング率に対して、０．１倍〜１０倍の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の多層配線板。
第１絶縁層の一主面に第１配線を形成する工程と、
第２絶縁層の一主面に第２配線を形成する工程と、
前記第２絶縁層の他の主面に接着層及びマスクフィルムを積層する工程と、
前記第１配線の中で前記第２配線と電気的に絶縁される第１配線に対応する位置において、前記第２配線の一部が露出するように前記マスクフィルム、前記接着層及び前記第２絶縁層を貫通するダミービアホールを形成する工程と、
前記ダミービアホールに前記接着層より大きなヤング率を有する絶縁性フィラーを含有する絶縁性ペーストを充填する工程と、
前記第１配線の中で前記第２配線と電気的に接続される第１配線に対応する位置において、前記第２配線の一部が露出するように前記マスクフィルム、前記接着層及び前記第２絶縁層を貫通するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールに金属を含有する導電性ペーストを充填する工程と、
前記マスクフィルムを除去して、前記絶縁性ペースト及び前記導電性ペーストを、それぞれに対応する前記第１配線に接触させる工程と、
前記接着層を前記第１絶縁層に押圧しながら加熱することより、前記接着層と前記第１絶縁層を接着すると共に、前記導電性ペーストを硬化して前記第１及び第２配線を電気的に接続するビア導体を形成し、前記絶縁性ペーストを硬化して前記第１及び第２配線の間にビア絶縁体を形成する工程
とを含むことを特徴とする多層配線板の製造方法。