JPH10200236A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平坦度の良好な高密度微細回路パターンを有
する配線基板の製造補法を提供する。 【解決手段】 絶縁膜３にレーザーで回路パターン用の
溝６を形成する工程と、金属超微粒子を溶媒中に分散さ
せてなる導電ペースト７を絶縁膜３の上に塗布する工程
と、熱処理により塗布された導電ペースト７の溶媒を除
去するとともに金属超微粒子を焼成する工程と、絶縁膜
３の表面を研磨する工程とを有する配線基板の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板の製造方
法に関し、特にその回路パターンの形成方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】導電体として導電ペーストを用いて回路
パターンを形成して配線基板を製造する方法は、メッキ
やエッチングいう化学的な処理を伴わないことから廃液
処理等を含めた付帯設備が不必要であるため、配線基板
を安価に製造でき、広く採用されるようになってきてい
る。この導電ペーストを用いた配線基板の製造方法の具
体例としては、周知のスクリーン印刷法によるものの
他、例えば、特開平８−３７３７６号公報に開示された
ものがある。

【０００３】そこで、同公報に開示されている多層回路
基板の製造方法について図２を参照して説明する。図２
は、同公報に開示されている多層回路基板の製造工程を
示す断面図である。まず、図２（ａ）に示すように、窒
化アルミニウム、シリコン等よりなる絶縁基板１の上に
一層目の配線２を形成する。その後に、絶縁基板１の上
に２０μｍ程度の厚さの絶縁膜３を形成し、その絶縁膜
３によって一層目の配線２を覆うようにする。絶縁膜３
としてポリイミドを使用する場合には、液状のポリイミ
ドを絶縁基板１の上にスピンコーティングし、これを加
熱固化して絶縁膜３を形成する。

【０００４】この後に、図２（ｂ）に示すように、例え
ば熱可塑性ポリイミドからなる厚さ２０μｍ程度の保護
フィルム４を絶縁膜３の上に貼り付ける。次に、図２
（ｃ）に示すように、一層目の配線２の一部の上にある
保護フィルム４と絶縁膜３にエキシマレーザを照射し、
それらの照射領域に孔を開ける。これによって、絶縁膜
３に２０μｍ×２０μｍの大きさのビアホール５を形成
する。

【０００５】続いて、エキシマレーザの照射エネルギー
を低減し、保護フィルム４のうち二層目の配線を形成し
ようとする領域にそのエキシマレーザを照射する。これ
により、保護フィルム４のうち二層目の配線に沿った部
分に開口部（溝）６を形成する。

【０００６】その後、図２（ｄ）に示すように、金や銀
パラジウムのような導電体の金属超微粒子を有機溶媒に
分散させてなる導電ペースト７を保護フィルム４上に塗
布するとともに、その導電ペースト７をビアホール５と
開口部６の中に充填する。続いて、絶縁基板１を減圧雰
囲気中で３００℃程度の温度で加熱して、導電ペースト
７中の有機溶媒を気化させるとともに、導電ペースト７
中の金属超微粒子を焼成させて膜形状にする。

【０００７】次に、保護フィルム４を絶縁膜３から剥が
すと、図２（ｅ）に示すように、絶縁膜３のビアホール
５内にはビア８が形成され、絶縁膜３の上には、金属超
微粒子の焼成物からなる二層目の配線９が形成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この製
造方法では、図２（ｅ）に示すように表面に凹凸ができ
るため、この上に更に絶縁膜を形成して三層目の配線を
形成して多層化を図る場合に、絶縁膜の充分な平面性が
得られず、微細配線を精度良く形成することが困難であ
る。また、この表面に部品を実装しようとした場合に
も、凹凸があるためその実装性が阻害されるという問題
もある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みなされたものであり、請求項１に係る発明は、「絶
縁膜にレーザ加工機を用いて回路パターン用の溝を形成
する工程と、導電性物質の超微粒子を溶媒中に分散させ
てなる導電ペーストを該絶縁膜の上に塗布する工程と、
熱処理により塗布された該導電ペーストの該溶媒を除去
するとともに該導電性物質の超微粒子を焼成する工程
と、該絶縁膜の表面を研磨する工程とを有する配線基板
の製造方法。」を提供するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図１を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の配線基板
の製造方法の製造工程を示す断面図である。本発明に係
る配線基板は、例えばエポキシ樹脂製、ガラス繊維強化
エポキシ樹脂製などの平板状の絶縁基板１を基台として
用いる。そして、図１（ａ）に示すように、この絶縁基
板１の表面上に一層目の配線２を形成する。一層目の配
線２の形成方法の詳細は省略するが、例えば、以下のよ
うにすればよい。すなわち、絶縁基板１の上に予め銅箔
が積層された所謂銅張り積層板を使用し、この銅箔にド
ライフィルムを張り付けてフォトマスクを通して紫外光
で露光し、更に、１％炭酸ソーダ水溶液によって現像し
た後、塩化第二銅水溶液でエッチング処理する。そして
エッチング処理終了後、ドライフィルムを剥離して一層
目の配線２を得る。

【００１１】次に、図１（ｂ）に示すように、一層目の
配線２を形成した絶縁基板１の上に絶縁膜３を塗布・形
成する。この絶縁膜３は、酸化剤に対して難溶性を示す
液状の樹脂を主体とし、この樹脂（樹脂液）の中に酸化
剤に対して可溶性を示す無機粉末を分散させて積層して
いる。更に、この樹脂（樹脂液）の中にはこの他、機械
加工時の耐衝撃性を持たせるための応力緩和剤とか、添
加剤などを少量含ませている。

【００１２】後述するように、絶縁膜３の上に導電ペー
スト７を塗布する前に、絶縁膜３を化学粗化処理するに
際して有害物を使用することなく、無害な過マンガン酸
塩を主とした酸化剤で化学粗化処理ができるよう、絶縁
膜３の材料を予め下記のように選定している。また、絶
縁膜３内の無機粉末は、後述するように酸化剤を用いて
絶縁膜３の表面を粗面化する際に、酸化剤により絶縁体
層３の表面に露出した無機粉末が溶け出して表面アラサ
が形成されるものであり、表面アラサ及びレーザ加工を
加味して無機粉末（炭酸カルシウム）の粒径を１５μｍ
以下（平均粒径：１μｍ〜５μｍで、より好ましくは２
μｍ〜４μｍが良い）、また含有量を１５〜３５重量部
にそれぞれ設定している。

【００１３】ここで、上記絶縁膜３の材料を更に詳しく
述べると、 ．酸化剤に対して難溶性を示す樹脂（樹脂液）とし
て、例えば、 ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂…… １００重量部 硬化剤 …… １０重量部 ．酸化剤に対して可溶性を示す無機粉末として、 炭酸カルシウム（平均粒径：１μｍ〜５μｍ）……１５〜３５重量部 ．機械加工時の耐衝撃性を持たせる材料として、 応力緩和剤（ポリブタジエン） ……１０〜２０重量部 ．その他の材料として、 添加剤 …… 少量 を用意し、〜に示した複数の上記材料を液状状態で
十分拡散させた後、一層目の配線２を形成した絶縁基板
１の上にカーテンコート法とかスクリーン印刷法などを
用いて５０μｍ〜１００μｍ程度の厚さで塗布して、更
に約１５０°Ｃの炉中で４０分程度時間かけて熱硬化さ
せることにより、絶縁膜３が形成される。本実施の形態
では７５μｍ程度に厚さに形成してある。

【００１４】次に、図１（ｃ）に示すように、絶縁基板
１に形成した一層目の配線２と、絶縁膜３の上に形成す
る二層目の配線９とを電気的に接続するために、一層目
の配線２の上方で絶縁膜３の表面側の所定の位置からレ
ーザ光を照射して、ビアホール５を穿設し、一層目の配
線２を露出させる。また、この時同様に、絶縁膜３上の
その他の二層目の配線を形成すべき位置にもレーザ光を
照射して開口部（溝）６を形成する。一般にレーザ光は
無機物には余り適さないといわれているが、ここでは、
絶縁膜３内に含有した炭酸カルシウムの粉末の粒径及び
含有量を上記したように設定し、下記に示す条件下でレ
ーザ光を照射することによりビアホール５を容易に穿設
できる。

【００１５】また、ビアホール５の断面形状は、一層目
の配線２側のランドが細径で、二層目の配線９側のラン
ドが太径のテーパ形状となるようにし、後述するように
ビアホール５の中に導電ペースト７を充填し易くしてい
る。この点は、開口部６も同様である。このテーパ形状
は、レーザ光の焦点位置の制御、パルス幅の制御、レー
ザ光のエネルギー密度の制御、パルスエネルギーの制御
等により実現することができる。

【００１６】配線基板加工用のレーザ光としては、種々
提案されているが、絶縁膜３にビアホール５や開口部６
を穿設する場合のレーザ光としては、短パルスＣＯ２レ
ーザと、ＫｒＦレーザとが使用可能である。実用的には
レーザ光源の入手の容易性、加工時間の迅速性などから
短パルスＣＯ２レーザが最適である。ここで、レーザ光
をパルス的に照射する理由は、絶縁膜３に対して過剰な
熱エネルギーを加えることなく、絶縁膜３の熱変形を防
止できる程度の熱エネルギーを加えるためであり、短パ
ルスＣＯ２レーザ光のパルス間隔は例えば０．００３秒
〜０．０２秒程度に設定している。

【００１７】また、絶縁膜３にビアホール５や開口部６
を穿設するレーザ加工法には、コンフォーマルマスク
法、マスクイメージング法、コンタクトマスク法、ダイ
レクトイメージング法等があるが、マスクイメージング
法とダイレクトイメージング法とが好適である。

【００１８】このようにして、ビアホール５や開口部６
を穿設した後、絶縁基板１の上に形成した絶縁膜３の表
面、ビアホール５の内壁、開口部６の内壁を粗面化する
ために、過マンガン酸塩を主とした酸化剤を用いて酸化
剤処理（化学粗化処理）を施す。

【００１９】ここで、酸化剤処理として、第１工程の潤
滑化に、カセイソーダ、溶剤、他、の水溶液 第２工程の粗面化に、過マンガン酸カリウム（過マンガ
ン酸塩）、カセイソーダ、他、の水溶液 第３工程の酸洗に、硫酸、他、の水溶液 を用いている。

【００２０】とくに、酸化剤処理時（化学粗化処理時）
に、先に説明したように、絶縁膜３の表面、ビアホール
５の内壁、開口部６の内壁の一部には、酸化剤に対して
難溶性を示す樹脂と、酸化剤に対して可溶性を示す炭酸
カルシウムとが露出しているものの、露出した炭酸カル
シウムだけが過マンガン酸カリウム（過マンガン酸塩）
により容易に溶け出して粗面化される。

【００２１】上記過マンガン酸カリウム（過マンガン酸
塩）は、無害な酸化剤であり、酸化剤処理時（化学粗化
処理時）に何等の支障もなく、且つ、汎用性のある処理
システムを用いることができると共に、廃水処理に気を
使う必要もないことから環境汚染の問題を起こすことも
なく、ランニングコストが小となる。

【００２２】次に、図１（ｄ）に示すように、金や銀パ
ラジウムのような導電体の金属超微粒子を有機溶媒に分
散させてなる導電ペースト７を絶縁膜３の表面に塗布
し、その導電ペースト７をビアホール５と開口部６の中
に充填する。続いて、これを減圧雰囲気中で３００℃程
度の温度で加熱して、導電ペースト７中の有機溶媒を気
化させるとともに、導電ペースト７中の金属超微粒子を
焼成させる。

【００２３】次に、絶縁膜３の表面の余剰の焼成された
金属超微粒子を研磨して取り除く。この研磨は、例えば
バフ掛けによって行う。これにより、図１（ｅ）に示す
ような配線基板を得る。

【００２４】以上説明した本発明の実施の形態に係る配
線基板の製造方法によれば、レーザを用いて、絶縁膜３
上に二層目の配線９やビア８を形成すべき開口部６又は
ビアホール５を穿設するため、これらの極めて高い位置
精度が実現でき、高密度な配線パターンを実現すること
ができる。具体的には、従来の例えばスクリーン印刷で
は、配線のパターン幅が２５０μｍ、パターン間の間隔
が５００μｍ程度が限界であったの対し、本実施の形態
に係る製造方法によれば、配線のパターン幅は１００μ
ｍ、パターン間の間隔も１００μｍを実現することがで
きる。

【００２５】また、ビアホール５と開口部６に導電ペー
スト７を充填し、焼成された余剰の金属超微粒子を研磨
して除去するため、その表面の平面度は極めて高いもの
とすることができる。この点についても例えば従来のス
クリーン印刷と比較するなら、スクリーン印刷では、平
坦度が１０〜４０μｍであるのに対し、本実施の形態に
係る製造方法では１０μｍ以下を実現することができ
る。

【００２６】このため、図１（ｅ）の絶縁膜３の上に更
に他の絶縁膜を形成し図１（ｃ）以下のプロセスを繰り
返して多層化を図る場合にも各絶縁膜は充分な平坦度が
得られ高精度な微細配線の形成が可能となるとともに、
絶縁膜３上への部品の実装性も良好なものとなる。な
お、ここで説明した実施の形態では、一層目の配線２は
絶縁基板１上に積層された銅箔をエッチングして形成す
る例について説明したが、銅箔が積層されていない絶縁
基板１上にレーザにより開口部（溝）６を直接形成し、
これに導電ペーストを充填して二層目の配線９と同様の
処理を行うようにしてもよい。

【００２７】また、ここで説明した実施の形態では、絶
縁基板１の片面に一層目の配線２と二層目の配線９を形
成したが、本発明は、これに限られることなく、絶縁基
板１の両面に各配線層を形成するようにしてもよいこと
は勿論である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の配線基板
の製造方法によれば、レーザを用いて、絶縁膜上に配線
やビア等の回路パターン用の溝を穿設するため、これら
の極めて高い位置精度が実現でき、高密度な微細回路パ
ターンを実現することができ、パターンの幅や厚みが一
定になるため導体抵抗も安定する。

【００２９】また、これらの溝に導電ペーストを充填
し、熱処理した後、絶縁膜の表面を研磨して、余剰の金
属超微粒子を除去するようにしたため、その表面の平面
度を極めて高いものとすることができる。このため、基
板の多層化に際しても、高精度な微細配線の形成が可能
となるとともに、絶縁膜上への部品の実装性も良好なも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板の製造方法の製造工程を示す
断面図である。

【図２】特開平８−３７３７６号公報に開示された多層
回路基板の製造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁基板 ２ 一層目の配線 ３ 絶縁膜 ４ 保護フィルム ５ ビアホール ６ 開口部 ７ 導電ペースト ８ ビア ９ 二層目の配線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁膜にレーザ加工機を用いて回路パター
   ン用の溝を形成する工程と、導電性物質の超微粒子を溶
   媒中に分散させてなる導電ペーストを該絶縁膜の上に塗
   布する工程と、熱処理により塗布された該導電ペースト
   の該溶媒を除去するとともに該導電性物質の超微粒子を
   焼成する工程と、該絶縁膜の表面を研磨する工程とを有
   する配線基板の製造方法。