JP2012209322A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、仮基板上に剥離できる状態でビルドアップ配線層を形成する配線基板の製造方法で、何ら不具合の発生なく、信頼性よく低コストで製造できる方法を提供する。
【解決手段】プリプレグ上の配線形成領域Ａに下地層が配置され、下地層より大きな金属箔が配線形成領域Ａの外周部Ｂに接するように、下地層を介して金属箔をプリプレグ上に配置し、加熱・加圧によってプリプレグを硬化させることにより、仮基板を得ると同時に、仮基板に金属箔を接着する。その際に下地層と金属箔の密着強度が０．０１Ｎ／ｃｍ〜０．０４／ｃｍとなるような構成とする。その後に、金属箔の上にビルドアップ配線層を形成し、その構造体の下地層の周縁部分を切断することにより、前記仮基板から金属箔を分離して、金属箔の上にビルドアップ配線層が形成された配線部材を得る。その後、金属箔を取り除いて、コア基材のない配線基板を得るものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、配線基板の製造方法および電子部品実装構造体の製造方法に係り、さらに詳しくは、電子部品の実装基板に適用できる配線基板およびその配線基板に電子部品を実装する為の電子部品実装構造体の製造方法に関する。

従来、電子部品が実装される配線基板として、仮基板の上に剥離できる状態で所要の配線層を形成した後に、配線層を仮基板から分離して配線基板を得る方法がある。

特許文献１には、プリプレグ上の配線形成領域に下地層が配置され、前記下地層の大きさより大きな金属箔が前記配線形成領域の外周部に接するように、前記下地層を介して前記金属箔を前記プリプレグ上に配置し、過熱・加圧によってプリプレグを硬化させることにより、仮基板を得て、その上にビルドアップ配線層を形成した後に、前記下地層の周縁部分を切断することにより、銅箔およびビルドアップ配線層を樹脂基板から分離して配線基板を得る方法が記載されている。

また、特許文献２には、コア基板の上に、第一の金属層の外周縁の位置が第二の金属層の外周縁の位置よりも内側になるように積層して両者を接着フィルムで接着し、第二の金属層の上にビルドアップ配線層を形成した後に、配線基板の第一の金属層の周縁部分を切断することにより第二の金属層及びビルドアップ配線層を第一の金属層及びコア基板から分離する方法が記載されている。

しかしながら、前記下地層もしくは第一の金属層と前記下地層より大きな銅箔もしくは第二の金属層の密着強度が高すぎるとビルドアップ配線層を樹脂基板から剥離する際に断線・クラック・層間剥離等が発生し、密着強度が低すぎるとビルドアッププロセスにおいて、基材の寸法変化に伴いしわが発生するという問題が発生する。

特開２００７−１５８１７４号公報 特開２００４−２３５３２３号公報

そこで本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、仮基板の上に剥離できる状態で所要の配線層を形成した後に、配線層を仮基板から分離して配線基板を得る製造方法において、なんら不具合が発生することなく、製造できる配線基板の製造方法およびその配線基板に電子部品を容易に実装する為の電子部品実装構造体の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、仮基板上に剥離できる状態でビルドアップ配線層を形成する配線基板の製造方法であって、プリプレグ上の配線形成領域Ａに下地層が配置され、
前記下地層の大きさより大きい金属箔層が、前記プリプレグ上の前記配線形成領域Ａと、その外周部Ｂを覆うように積層され、
加熱・加圧によってプリプレグを硬化させることにより、前記プリプレグ、前記下地層、前記金属箔層よりなる前記仮基板を得る工程と、
前記仮基板上の前記第金属箔層の上に、銅、金、ニッケル、すずの内、少なくともひとつを含む配線層を含むビルドアップ配線層を形成する工程と、
前記仮基板上に前記ビルドアップ配線層が形成された構造体の前記下地層の周縁すなわち前記外周部Ｂと前記配線形成領域Ａの一部に対応する部分を切断し除去する工程と、
さらに、前記仮基板の下地層から、前記金属箔層及び前記ビルドアップ配線層よりなる積層物を剥離して、前記金属箔層の上に前記ビルドアップ配線層が形成されてなる配線部材を得る工程と、
前記配線部材の前記銅、金、ニッケル、すずの内、少なくともひとつを含む前記配線層以外の前記金属箔層を選択的に除去することにより、前記配線部材の前記ビルドアップ配線層の最下配線層の下面を露出させる工程と、
を有する配線基板の製造方法において、
前記下地層と前記金属箔層を密着強度０．０１Ｎ／ｃｍ〜０．０４Ｎ／ｃｍ（９０°ピール試験、スピード５０ｍｍ／ｍｉｎ）で密着させることを特徴とする配線基板の製造方法である。

請求項２の発明は、前記プリプレグが、硬化後の耐熱試験（１９０℃、２時間加熱）時の寸法収縮が０．０４％未満であることを特徴とする請求項１の発明に記載の配線基板の製造方法である。

請求項３の発明は、前記下地層が、金属箔Ｅまたは離型フィルム又は離型剤であることを特徴とする請求項１または請求項２の発明に記載の配線基板の製造方法である。

請求項４の発明は、前記離型フィルムが、エンボス加工された離型フィルムであり、その厚みが１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。

請求項５の発明は、前記金属箔層が、片面粗化処理された銅箔であり、その銅箔の粗化処理された面が前記下地層の表面側に積層されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のの発明のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。

本発明の一つの好適な形態では、半硬化状態のプリプレグ、エンボス加工された離型フィルム、そして片面粗化処理された金属箔層を用意する。プリプレグ上の配線形成領域に離型フィルムが配置され、離型フィルムより大きさが一回り大きな金属箔層がプリプレグの配線形成領域Ａの外周部Ｂを覆うにように、その粗化処理面が離型フィルム表面側と密着するよう前記金属箔層がプリプレグ上に配置される。

その後に、前記プリプレグ、前記離型フィルム及び前期金属箔層を加熱・加圧することにより、前記プリプレグを硬化させて前記仮基板を得ると同時に、前記下地層と前記金属箔層を密着させる。このとき、前記離型フィルムと前記金属箔は加圧により前記金属箔の凹凸が離型フィルムに埋め込まれることで物理的・機械的に密着した状態となっている。

次いで、前記金属箔の上に所要のビルドアップ配線層を形成する。さらに、前記仮基板上に前記離型フィルム、前記金属箔層及び前記ビルドアップ配線層が形成された構造体の前記下地層の周縁に対応する部分を切断する。これにより、前記仮基板の前記外周部Ｂが取り除かれ、前記下地層の前記離型フィルムと前記金属箔層とが重なる領域が得られる。前記離型フィルムと前記金属箔層の密着強度は０．０１Ｎ／ｃｍ〜０．０４Ｎ／ｃｍ（９０°ピール試験、スピード５０ｍｍ／ｍｉｎ）なので容易に分離することができる。

このようにして、前記金属箔層の上に前記ビルドアップ配線層が形成された配線部材が得られる。

以上説明したように、本発明では、何ら不具合が発生することなくコア基板をもたない配線基板を製造することができる効果を有するものである。

図1（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その１）である 図２（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その２）である 図３（ａ）〜（c）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その３）である 図４（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その４）である 図５（ａ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その５）である 図６（ａ）〜（ｂ）は本発明の実施形態の配線基盤の製造方法を示す断面図（その６）である

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１〜図４は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を順に示す断面図である。

図１（ａ）に示すように、まず、ガラスクロス（織布）、ガラス不織布又はアラミド繊維などにエポキシ樹脂などの樹脂を含侵させて構成されるプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）１０ａを用意する。プリプレグ１０ａはＢ−ステージ（半硬化状態）のものが使用される。前記プリプレグは、硬化後の耐熱試験（１９０℃、２時間加熱）時の寸法収縮が０．０４％未満であると望ましい。プリプレグの寸法収縮が大きいと反り等の発生により配線基板の良品率が低下する。

プリプレグ１０ａの両面側には、配線形成領域Ａとその外側の外周部Ｂがそれぞれ画定されている。配線形成領域Ａは、プリプレグ１０ａの両面側において一つずつ区画されてもよいし、複数で区画されていてもよい。

その後に、図１（ｂ）に示すように、下地層１２ａと厚みが１２〜７０μｍの片面粗化処理された金属箔層１２ｂ（金属銅箔）とを用意する。下地層１２ａとしては、銅箔などの金属箔または、離型フィルム又は離型剤が使用される。離型フィルムとしては、ポリエステル又はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）のフィルムに薄いフッ素樹脂（ＥＴＦＥ）層を積層したもの、若しくは、ポリエステル又はＰＥＴのフィルムの表面にシリコーン離型処理を施したものが使用される。

離型フィルムを用いる場合は、エンボス加工されたものが望ましい。離型フィルムはエンボス加工されていないと、ビルドアッププロセスにおいてしわが発生する可能性がある。離型フィルムの厚みは１０〜５０μｍであることが望ましい。離型フィルムの厚みが５０μｍ以上であると、配線領域での平坦性が低下し、パターニング不良・絶縁樹脂厚ばらつき等が発生し配線基板の良品率が低下する。離型フィルムの厚みが１０μｍ以下であると積層時の取り扱いが困難となる。また、離型剤を用いる場合は、シリコーン系離型剤やフッ素系離型剤が使用される。

下地層１２ａはプリプレグ１０ａの配線形成領域Ａと同等な大きさに設定される。また、金属箔層１２ｂはプリプレグ１０ａの配線形成領域Ａ及び外周部Ｂを覆う大きさであり、下地層１２ａよりも一回り大きな大きさに設定される。

そして、プリプレグ１０ａの両面側に下から順に下地層１２ａと金属箔層１２ｂをそれぞれ配置する。金属箔層１２ｂは粗化処理された面が下地層側に配置される。下地層１２ａはプリプレグ１０ａ上の配線形成領域Ａに対応して配置され、金属箔層１２ｂは下地層１２ａ上に重なると共に、その周縁部がプリプレグ１０ａの配線形成領域Ａの外周部Ｂに接した状態で配置される。そして、プリプレグ１０ａ、下地層１２ａ及び金属箔層１２ｂを両面側から真空雰囲気で１９０〜２００℃の温度で加熱・加圧する。

これにより、図１（ｃ）に示すように、プリプレグ１０ａが硬化してガラスエポキシ樹脂などからなる仮基板１０が得られると共に、プリプレグ１０ａの硬化に伴って仮基板１０の両面に下地層１２ａ及び金属箔層１２ｂがそれぞれ接着される。下地層１２ａはその全体が仮基板１０に接着し、金属箔層１２ｂはその周縁部が仮基板１０の配線形成領域Ａの外周部Ｂに部分的に接着する。下地層１２ａと金属箔層１２ｂとが重なる領域では、両者が加圧により金属箔層の凹凸が下地層に埋め込まれることで物理的・機械的に密着した状態となっている。後述するようにその領域では下地層１２ａと金属箔層１２ｂとの密着強度は０．０１Ｎ／ｃｍ〜０．０４Ｎ／ｃｍで容易に分離できるようになっている。

なお、下地層１２ａとして離型剤を使用する場合は、金属箔層１２ｂの下面の下地層１２ａが配置される領域に上記したような離型剤を塗布や噴射によって形成し、離型剤を介して金属箔層１２ｂをプリプレグ１０ａ上に配置し、加熱・加圧して接着する。これにより、離型剤（下地層１２ａ）が設けられた部分の金属箔層１２ｂと仮基板１０とが容易に分離できるようになる。

このように、本実施形態では、接着層を特別に使用することなく、プリプレグ１０ａ上に下地層１２ａ及び金属箔層１２ｂを配置して加熱・加圧することにより、仮基板１０上に下地層１２ａ及び銅箔１２ｂが接着された構造を得ることができる。

次いで、図２（ａ）に示すように、仮基板１０の両面側に、所要部に開口部１６ｘが設けられためっきレジスト膜１６を形成する。さらに、金属箔層１２ｂをめっき給電層に利用する電解めっきにより、めっきレジスト膜１６の開口部１６ｘに銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はすず（Ｓｎ）などからなる第１配線層１８を形成する。その後に、図２（ｂ）に示すように、めっきレジスト膜１６が除去される。第１配線層１８は後に説明するように内部接続パッドＣ１として機能する。

続いて、図３（ａ）に示すように、仮基板１０の両面側に第１配線層１８及び金属箔層１２ｂを被覆する第１絶縁層２０をそれぞれ形成する。第１絶縁層２０の材料としては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂などが使用される。第１絶縁層２０の形成方法の一例としては、仮基板１０の両面側に樹脂フィルムをそれぞれラミネートした後に、樹脂フィルムをプレス（押圧）しながら８０〜１５０℃の温度で熱処理して硬化させることにより第１絶縁層２０を得る。

次いで、同じく図３（ａ）に示すように、仮基板１０の両面側の第１配線層１８が露出するように第１絶縁層２０をレーザなどで加工して第１ビアホール２０ｘをそれぞれ形成する。

なお、第１絶縁層２０は、感光性樹脂膜をフォトリソグラフィによりパターニングして形成してもよいし、あるいは、スクリーン印刷により開口部が設けられた樹脂膜をパター
ニングしてもよい。

続いて、図３（ｂ）に示すように、仮基板１０の両面側に、第１ビアホール２０ｘを介して第１配線層１８に接続される銅（Ｃｕ）などからなる第２配線層１８ａを第１絶縁層２０上にそれぞれ形成する。第２配線層１８ａは、例えばセミアディティブ法により形成される。詳しく説明すると、まず、無電解めっき又はスパッタ法により、第１ビアホール２０ｘ内及び第１絶縁層２０の上にＣｕシード層（不図示）を形成した後に、第２配線層１８ａに対応する開口部を備えたレジスト膜（不図示）を形成する。

次いで、Ｃｕシード層をめっき給電層に利用した電解めっきにより、レジスト膜の開口部にＣｕ層パターン（不図示）を形成する。続いて、レジスト膜を除去した後に、Ｃｕ層パターンをマスクにしてＣｕシード層をエッチングすることにより、第２配線層１８ａを得る。
第２配線層１８ａの形成方法としては、上記したセミアディティブ法の他にサブトラクティブ法などの各種の配線形成方法を採用できる。

次いで、図４（ａ）に示すように、同様な工程を繰り返すことにより、仮基板１０の両面側に、第２配線層１８ａを被覆する第２絶縁層２０ａをそれぞれ形成した後に、第２配線層１８ａ上の第２絶縁層２０ａの部分に第２ビアホール２０ｙをそれぞれ形成する。さらに、第２ビアホール２０ｙを介して第２配線層１８ａに接続される第３配線層１８ｂを仮基板１０の両面側の第２絶縁層２０ａ上にそれぞれ形成する。

続いて、図４（ｂ）に示すように、仮基板１０の両面側に、第３配線層１８ｂ上に開口部２２ｘが設けられたソルダレジスト膜２２をそれぞれ形成する。これにより、ソルダレジスト膜２２の開口部２２ｘ内に露出する第３配線層１８ｂの部分が外部接続パッドＣ２となる。なお、必要に応じてソルダレジスト膜２２の開口部２２ｘ内の第３配線層１８ｂにＮｉ／Ａｕめっき層などのコンタクト層を形成してもよい。

このようにして、仮基板１０上の金属箔層１２ｂの上に所要のビルドアップ配線層が形成される。上記した例では、３層のビルドアップ配線層（第１〜第３配線層１８〜１８ｂ）を形成したが、ｎ層（ｎは１以上の整数）のビルドアップ配線層を形成してもよい。また、仮基板１０の片面のみにビルドアップ配線層を形成してもよい。

前述したように、本実施形態では、下地層１２ａと金属箔層１２ｂとが重なる領域では、両者が機械的に密着した状態となっている。密着強度が０．０１Ｎ／ｃｍ未満となると、金属箔層１２ｂの上にビルドアップ配線層を形成するとき、仮基板１０とビルドアップ配線層の寸法変化率・熱膨張係数が大きく異なる為、両者において熱膨張・硬化収縮する度合が異なることから、密着が剥がれビルドアップ配線層にしわが発生する。このような観点から、密着強度０．０１Ｎ／ｃｍ以上の構成とすることが望ましい。たとえば粗化面粗さＲｚ１０μｍの金属箔層である銅箔とエンボス加工された離型フィルムを使用することで０．０２Ｎ／ｃｍ程度の密着強度を得ることができる。

このようにすることにより、製造工程で熱がかかるとしても下地層１２ａと金属箔層１２ｂの密着が剥がれることはなく、ビルドアップ配線層にしわが発生することが防止される。これにより、ビルドアップ配線層の製造歩留りや信頼性を向上させることができる。

次いで、図５（ａ）に示すように、図４（ｂ）の構造体の下地層１２ａの周縁に対応する部分を切断することにより、金属箔層１２ｂの周縁部を含む外周部Ｂを廃棄する。これにより、図６（ａ）に示すように、下地層１２ａと金属箔層１２ｂとが機械的に密着する配線形成領域Ａが得られ、密着強度０．０４Ｎ／ｃｍ以下であれば金属箔層１２ｂと下地
層１２ａとを容易に分離することができる。このようにして、金属箔層１２ｂ及びその上に形成されたビルドアップ配線層を仮基板１０上の下地層１２ａから分離することができる。これによって、仮基板１０の両面側から金属箔層１２ｂとその上に形成されたビルドアップ配線層とからなる配線部材３０がそれぞれ得られる。

前述したように、本実施形態では、下地層１２ａと金属箔層１２ｂとが重なる領域では、両者が機械的に密着した状態となっている。密着強度が０．０４Ｎ／ｃｍより大きくなると、金属箔層１２ｂと下地層１２ａとを分離するとき、断線・クラック・層間剥離等が発生しビルドアップ配線層の製造歩留まり、信頼性を低下させる。このような観点から、密着強度０．０４Ｎ／ｃｍ以下の構成とすることが望ましい。

その後に、図６（ｂ）に示すように、配線部材３０の金属箔層１２ｂを第１配線層１８及び第１絶縁層２０に対して選択的に除去する。例えば、塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液又は過硫酸アンモニウム水溶液などを用いたウェットエッチングにより、第１配線層１８（Ａｕなど）及び第１絶縁層２０に対して金属箔層１２ｂを選択的にエッチングして除去することができる。

これにより、図６（ｂ）に示すように、第１配線層１８の下面が露出して内部接続パッドＣ１が得られる。以上により、配線基板１が製造される。

本実施形態の好適な形態では、仮基板１０の両面側に複数の配線形成領域Ａがそれぞれ画定され、複数の配線形成領域Ａからなるブロック領域に下地層１２ａが配置された状態でその最外周部に金属箔層１２ｂの周縁側が選択的に接着される。そして、それらの各配線形成領域Ａにビルドアップ配線層がそれぞれ形成される。その後に、その構造体の下地層１２ａの周縁部を切断して得られる配線部材３０から金属箔層１２ｂを除去した後に、個々の配線基板が得られるように分割する。

なお、金属箔層１２ｂを除去せずにパターニングして第１配線層１８に接続される電極を形成してもよい。

また、本実施形態の配線基板１の好適な例では、内部接続パッドＣ１（第１配線層１８）に半導体チップが電気的に接続されて実装され、外部接続パッドＣ２（第３配線層１８ｂ）に外部接続端子が設けられる。

以上説明したように、本実施形態の配線基板の製造方法では、プリプレグ１０ａの両面に下地層１２ａとそれより大きな金属箔層１２ｂを重ねてそれぞれ配置し、加熱・加圧によってプリプレグ１０ａを硬化させて仮基板１０を得る。このとき同時に、仮基板１０の両面に接着層を使用することなく下地層１２ａ及び金属箔層１２ｂを接着することができる。続いて、金属箔層１２ｂ上にビルドアップ配線層を形成する。

さらに、その構造体の下地層１２ａの周縁に対応する部分を切断することにより、下地層１２ａと金属箔層１２ｂとを分離する。
これによって、仮基板１０の両面側から、金属箔層１２ｂ及びその上に形成されたビルドアップ配線層からなる配線基板１がそれぞれ得られる。

前述したように、下地層１２ａと金属箔層１２ｂの密着強度が０．０１Ｎ／ｃｍ〜０．０４Ｎ／ｃｍとなるような構成とすることで、ビルドアップ配線層を樹脂基板から剥離する際の断線・クラック・層間剥離等、ビルドアッププロセスにおける、基材の寸法変化に伴いしわが発生するという問題を解決することができる。

１…配線基板
１０…仮基板
１０ａ…プリプレグ
１２ａ…下地層
１２ｂ…金属箔層：薄膜銅箔（又は銅箔）
１８…第１配線パターン
１８ａ…第２配線パターン
１８ｂ…第３配線パターン
２０…第１絶縁層
２０ａ…第２絶縁層
２２…ソルダレジスト膜
２０ｘ，２０ｙ，２２ｘ…開口部
３０…配線部材

Claims (5)

1. 仮基板上に剥離できる状態でビルドアップ配線層を形成する配線基板の製造方法であって、プリプレグ上の配線形成領域Ａに下地層が配置され、
   前記下地層の大きさより大きい金属箔層が、前記プリプレグ上の前記配線形成領域Ａと、その外周部Ｂを覆うように積層され、
   加熱・加圧によってプリプレグを硬化させることにより、前記プリプレグ、前記下地層、前記金属箔層よりなる前記仮基板を得る工程と、
   前記仮基板上の前記第金属箔層の上に、銅、金、ニッケル、すずの内、少なくともひとつを含む配線層を含むビルドアップ配線層を形成する工程と、
   前記仮基板上に前記ビルドアップ配線層が形成された構造体の前記下地層の周縁すなわち前記外周部Ｂと前記配線形成領域Ａの一部に対応する部分を切断し除去する工程と、
   さらに、前記仮基板の下地層から、前記金属箔層及び前記ビルドアップ配線層よりなる積層物を剥離して、前記金属箔層の上に前記ビルドアップ配線層が形成されてなる配線部材を得る工程と、
   前記配線部材の前記銅、金、ニッケル、すずの内、少なくともひとつを含む前記配線層以外の前記金属箔層を選択的に除去することにより、前記配線部材の前記ビルドアップ配線層の最下配線層の下面を露出させる工程と、
   を有する配線基板の製造方法において、
   前記下地層と前記金属箔層を密着強度０．０１Ｎ／ｃｍ〜０．０４Ｎ／ｃｍ（９０°ピール試験、スピード５０ｍｍ／ｍｉｎ）で密着させることを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記プリプレグは、硬化後の耐熱試験（１９０℃、２時間加熱）時の寸法収縮が０．０４％未満であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
3. 前記下地層は、金属箔Ｅまたは離型フィルム又は離型剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配線基板の製造方法。
4. 前記離型フィルムは、エンボス加工された離型フィルムであり、その厚みが１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
5. 前記金属箔層が、片面粗化処理された銅箔であり、その銅箔の粗化処理された面が前記下地層の表面側に積層されることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４のいずれかに記載の配線基板の製造方法。

Images