JP4462872B2 - Wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Description
本発明は、各種AV機器や家電機器,通信機器,コンピュータ装置およびその周辺機器等の電子機器に使用される配線基板に関する。 The present invention relates to a wiring board used in electronic devices such as various AV devices, home appliances, communication devices, computer devices and peripheral devices.
従来、IC,LSI等の半導体素子等の能動素子および容量素子や抵抗素子等の受動素子を多数搭載して所定の電子回路を構成して成る混成集積回路に用いられる配線基板は、通常、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて成る絶縁基板の上下面に銅箔を接着し、これをサブトラクティブ法により配線パターン状の配線導体に加工した後、ドリルによって配線導体と絶縁基板とを貫通する貫通孔(スルーホール)を形成し、この貫通孔内部にめっき法により導体層を被着して成る貫通導体を形成することによって基体を製作し、その主面にソルダーレジストと呼ばれる絶縁層を積層することによって製作される。または、配線密度をより上げるために、上記の基体の主面に、エポキシ樹脂等から成る絶縁層を積層し、レーザ光を照射することにより絶縁層に貫通孔(ビアホール)を形成した後、めっき法により貫通孔の内部に導体層を形成するとともに、絶縁層の表面に配線導体を形成するという工程を数回繰り返すことにより、ビルドアップ部を形成することによって製作される。 Conventionally, a wiring board used for a hybrid integrated circuit in which a predetermined electronic circuit is configured by mounting a large number of active elements such as semiconductor elements such as IC and LSI and passive elements such as capacitive elements and resistance elements is usually made of glass. A copper foil is bonded to the top and bottom surfaces of an insulating substrate made by impregnating an epoxy resin into a cloth, and this is processed into a wiring conductor in the form of a wiring pattern by a subtractive method. A base is manufactured by forming a hole (through hole) and forming a through conductor formed by depositing a conductor layer by plating within the through hole, and an insulating layer called a solder resist is laminated on the main surface. It is manufactured by. Alternatively, in order to further increase the wiring density, an insulating layer made of an epoxy resin or the like is laminated on the main surface of the above-mentioned base, and a through hole (via hole) is formed in the insulating layer by irradiating laser light, and then plating is performed. It is manufactured by forming a build-up part by repeating a process of forming a conductor layer in the through hole by the method and forming a wiring conductor on the surface of the insulating layer several times.
一般に、電子機器は、小型化,薄型化,軽量化,高速動作や低消費電力等の高性能化、各接続部の接続性や耐候性等の点で高信頼性化が要求されており、このような電子機器に搭載される配線基板も、配線導体の微細化,高密度化が必要となってきており、基体に形成される貫通導体も直径が200μm以下、隣接する貫通導体の間隔が300μm以下と微細化および狭間隔化が必要となってきている。このため、貫通導体を形成するためにドリル加工よりも微細加工が可能なレーザ加工が用いられるようになってきた。 In general, electronic devices are required to be highly reliable in terms of miniaturization, thinning, weight reduction, high performance such as high-speed operation and low power consumption, and connectivity and weather resistance of each connection part. Wiring boards mounted on such electronic devices are also required to have finer and higher density wiring conductors, and the through conductors formed on the base also have a diameter of 200 μm or less and the distance between adjacent through conductors. Refinement and narrowing of the distance to 300 μm or less are required. For this reason, in order to form a penetration conductor, the laser processing which can perform fine processing rather than drill processing has come to be used.
しかしながら、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて成る絶縁基板は、ガラスクロスをレーザ光により穿設加工することが困難なため、貫通導体の微細化には限界があり、また、ガラスクロスの厚みが不均一なために均一な孔径の貫通導体を形成することが困難であるという問題点を有していた。また、ガラスクロスとエポキシ樹脂との密着性が悪いため、ガラスクロスとエポキシ樹脂との界面で貫通導体の導体のマイグレーションが発生しやすく、隣接する貫通導体間の間隔を狭くすると、高温バイアス試験で貫通導体同士がショートして絶縁不良が発生してしまうという問題点も有していた。 However, an insulating substrate formed by impregnating a glass cloth with an epoxy resin has a limit to miniaturization of the through conductor because it is difficult to drill the glass cloth with a laser beam, and the thickness of the glass cloth is limited. Due to the non-uniformity, it is difficult to form a through conductor having a uniform hole diameter. In addition, since the adhesion between the glass cloth and the epoxy resin is poor, migration of the conductor of the through conductor is likely to occur at the interface between the glass cloth and the epoxy resin. There was also a problem that the through conductors were short-circuited to cause insulation failure.
このような問題点を解決するために、絶縁基板の材料として液晶ポリマーフィルムを用いることが検討されている(特許文献1参照)。液晶ポリマーフィルムは、変形し難い直線状の分子で構成されているとともに分子同士がある程度規則的に並んだ構成をしているため、高耐熱性,高弾性率,高寸法安定性および低吸湿性を示し、従ってガラスクロスのような強化材を用いる必要がなく、また、微細加工性にも優れるという特性を有している。さらに、高周波領域においても低比誘電率,低誘電損失であり、高周波特性に優れるという特性を有している。
しかしながら、従来の絶縁基板はその厚みが0.4mm〜0.8mm程度であり、このような厚みの液晶ポリマーフィルムで形成した絶縁基板を用いて基体を製作した場合、液晶ポリマーフィルムは厚み方向の熱膨張係数が大きいために200℃以上の高温下では液晶ポリマーフィルムの厚み方向の寸法変化が大きくなって、液晶ポリマーフィルムに形成した貫通導体に極度の応力が加わることとなり、貫通導体が断線してしまうという問題点を有していた。また、液晶ポリマーフィルムと配線導体との接着性および液晶ポリマーフィルムと絶縁層との接着性が悪く、高温高湿下で剥離を生じてしまい、その結果、積層不良が発生するという問題点も有していた。 However, a conventional insulating substrate has a thickness of about 0.4 mm to 0.8 mm, and when a base is manufactured using an insulating substrate formed of a liquid crystal polymer film having such a thickness, the liquid crystal polymer film is in the thickness direction. Since the coefficient of thermal expansion is large, the dimensional change in the thickness direction of the liquid crystal polymer film becomes large at a high temperature of 200 ° C. or higher, and extreme stress is applied to the through conductor formed in the liquid crystal polymer film, and the through conductor is disconnected. It had the problem that it ended up. In addition, the adhesion between the liquid crystal polymer film and the wiring conductor and the adhesion between the liquid crystal polymer film and the insulating layer are poor, and peeling occurs at high temperature and high humidity, resulting in poor stacking. Was.
さらに近年、より高密度化が要求されるようになり、ビルドアップ部の貫通導体の数の増加や配線導体のパターンの複雑化が進行してきており、このようにビルドアップ部の絶縁層に多数の貫通導体を形成したり、複雑なパターンの配線導体を形成すると、ビルドアップ部の熱膨張による寸法変化が絶縁層自体のものと大きく異なってくる傾向があり、ビルドアップ部の貫通導体の数や配線導体のパターンが配線基板の上下でわずかに異なっただけでも配線基板に反りが生じやすく、その結果、配線基板表面の電子部品との接続部において断線が生じてしまうという問題点も有していた。 In recent years, higher density has been demanded, and the number of through conductors in the build-up part has increased and the pattern of wiring conductors has become more complex. If a through-conductor is formed or a wiring conductor with a complicated pattern is formed, the dimensional change due to the thermal expansion of the build-up part tends to be greatly different from that of the insulating layer itself, and the number of through-conductors in the build-up part Also, even if the wiring conductor pattern is slightly different between the upper and lower sides of the wiring board, the wiring board is likely to be warped, and as a result, there is a problem that disconnection occurs at the connection portion with the electronic component on the surface of the wiring board. It was.
また、LSIの高速化・高機能化に伴い、シリコン表面に低誘電率材料が用いられる傾向がある。最も低誘電率の材料は空気であるが、回路の保持に問題があるため、低誘電率材料の候補は多くの気泡を含んだ材料となる傾向がある。多くの気泡を含んだ低誘電率材料は強度が低いため、これを用いたシリコンチップを実装するパッケージはシリコンチップとの熱膨張率差をできる限り小さくし、シリコンチップに熱応力を生じさせないものでなければならない。このため、パッケージ基板の熱膨張率はシリコンチップの熱膨張率に限りなく近いものが求められている。 In addition, with the increase in speed and functionality of LSIs, there is a tendency that low dielectric constant materials are used on the silicon surface. Although the lowest dielectric constant material is air, there is a problem in circuit retention, so low dielectric constant material candidates tend to be materials containing many bubbles. A low dielectric constant material containing many bubbles has low strength, so the package that mounts a silicon chip using this material minimizes the difference in coefficient of thermal expansion from the silicon chip and does not cause thermal stress in the silicon chip. Must. For this reason, the thermal expansion coefficient of the package substrate is required to be as close as possible to the thermal expansion coefficient of the silicon chip.
また、LSIは同時に多くのデータを処理するため大型化する傾向がある。LSIが大型化するとデータのインプットとアウトプットを行うI/Oを増やす必要がある。I/Oは現在数千程度であるが、将来は一万に達すると予測されている。そのため、配線基板には配線の微細化が求められている。また、数千を超える微細な配線を接続するためには、絶縁層の間を電気的に接続するスルーホールの間隔を狭くして、スルーホール密度を高くすることも求められている。 Also, LSIs tend to be large because they process a lot of data at the same time. As LSIs become larger, it is necessary to increase I / O for data input and output. I / O is currently on the order of thousands, but is expected to reach 10,000 in the future. For this reason, wiring boards are required to have finer wiring. In addition, in order to connect fine wiring exceeding several thousand, it is also required to increase the through-hole density by narrowing the interval between through-holes electrically connecting between insulating layers.
多層配線板は、通常、内層回路を形成した内層回路板の上に絶縁層を形成し、その上に金属層を形成して、配線板全体を貫通する孔をあけたり、内層回路に達するバイアホールを形成して内層回路と金属箔とを電気的に接続し、金属箔の不要な箇所をエッチング除去して製造しているが、通常の絶縁材では、熱膨張率が約16PPM/℃であり、シリコンチップの3PPM/℃との間に大きな差があった。この差が大きいとリフローなどの加熱に余って、シリコンチップとパッケージ用基板の間に熱膨張率差が原因で熱応力が生じ、これが原因となってシリコンチップ表面の低誘電率層を破壊する問題があった。また、通常の絶縁基材は補強材としてガラスクロスを用いているため、スルーホールの微細加工が難しいという問題もあった。 In a multilayer wiring board, an insulating layer is usually formed on an inner circuit board on which an inner layer circuit is formed, a metal layer is formed thereon, a hole penetrating the entire wiring board is formed, and a via reaching the inner layer circuit is formed. A hole is formed to electrically connect the inner layer circuit and the metal foil, and unnecessary portions of the metal foil are removed by etching. With a normal insulating material, the coefficient of thermal expansion is about 16 PPM / ° C. There was a big difference between 3PPM / ° C. of silicon chip. If this difference is large, heating such as reflow is excessive and thermal stress is generated between the silicon chip and the package substrate due to the difference in thermal expansion coefficient, which causes the low dielectric constant layer on the surface of the silicon chip to be destroyed. There was a problem. Further, since a normal insulating base material uses glass cloth as a reinforcing material, there is a problem that it is difficult to finely process through holes.
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、高密度な配線を有するとともに、接続信頼性および積層信頼性に優れた配線基板を提供することにある。 The present invention has been completed in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a wiring board having high-density wiring and excellent connection reliability and lamination reliability.
本発明の配線基板は、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤層を介して該接着剤層よりも厚い10乃至200μmの厚みの液晶ポリマーフィルムが4層以上積層されているとともに、最上層および最下層にも前記接着剤層が配置され、両主面に貫通導体を介して互いに電気的に接続された配線導体がそれぞれ形成されてなる基体と、該基体の両主面に積層された絶縁層とを具備することを特徴とするものである。 Wiring board of the present invention, together with a liquid crystal polymer film having a thickness of 10 to 200μm thicker than the adhesive layer with an adhesive layer mainly composed of a thermosetting resin are stacked four or more layers, the top layer and also in the lowest layer is disposed the adhesive layer, a wiring conductor which is electrically connected to each other via a through conductor on both principal surfaces and the substrate ing respectively formed, are laminated on both main surfaces of the base body and it is characterized in that it comprises an insulating layer.
また、本発明の配線基板によれば、前記液晶ポリマーフィルムの総厚みと前記接着剤層の総厚みとの和に対して、前記接着剤層の総厚みが5〜30%であることが望ましい。 Further, according to the wiring board of the present invention, it is desirable that the total thickness of the adhesive layer is 5 to 30% with respect to the sum of the total thickness of the liquid crystal polymer film and the total thickness of the adhesive layer. .
また、本発明の配線基板によれば、前記液晶ポリマーフィルムの平面方向の熱膨張率が、25〜200℃の温度範囲で負であることが望ましい。 Moreover, according to the wiring board of this invention, it is desirable for the thermal expansion coefficient of the planar direction of the said liquid crystal polymer film to be negative in the temperature range of 25-200 degreeC.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層がエポキシ系樹脂を主成分とすることが望ましい。 Moreover, according to the wiring board of this invention, it is desirable that an adhesive bond layer has an epoxy resin as a main component.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層がPPE系樹脂又はPPO系樹脂を主成分とすることが望ましい。 Moreover, according to the wiring board of the present invention, it is desirable that the adhesive layer has a PPE resin or a PPO resin as a main component.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層が無機充填材を10〜70体積%含有することが望ましい。 Moreover, according to the wiring board of this invention, it is desirable for an adhesive bond layer to contain 10-70 volume% of inorganic fillers.
また、本発明の配線基板によれば、無機充填材が酸化珪素、酸化アルミニウム、炭化珪素および窒化アルミニウムから選ばれるいずれかを主成分とすることが望ましい。 Moreover, according to the wiring board of the present invention, it is desirable that the inorganic filler is mainly composed of any one selected from silicon oxide, aluminum oxide, silicon carbide, and aluminum nitride.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層の硬化後の25〜200℃の熱膨張係数が50×10−6/℃以下であることが望ましい。 Further, according to the wiring board of the present invention, it is desirable thermal expansion coefficient of 25 to 200 ° C. after curing of the adhesive layer is 50 × 10 -6 / ℃ or less.
本発明の配線基板の製造方法は(a)液晶ポリマーフィルムの少なくとも片面に接着剤層を具備する絶縁フィルムに貫通孔を形成する工程と、(b)前記貫通孔にビアを形成する工程と、(c)(a)および(b)の工程で作製したビアを具備する絶縁フィルムを複数層積層する工程とを具備することを特徴とする。 The method for producing a wiring board of the present invention includes (a) a step of forming a through hole in an insulating film having an adhesive layer on at least one surface of a liquid crystal polymer film, and (b) a step of forming a via in the through hole, And (c) a step of laminating a plurality of insulating films each having a via formed in the steps (a) and ( b ).
また、本発明の配線基板の製造方法は、(a)の工程において前記貫通孔をレーザー光により形成することが望ましい。 A method of manufacturing a wiring board of the present invention, it is desirable to Rikatachi formed by the laser beam through the through hole in the step of (a).
本発明の配線基板によれば、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤層を介して該接着剤層よりも厚い10乃至200μmの厚みの液晶ポリマーフィルムが4層以上積層されているとともに、最上層および最下層にも前記接着剤層が配置され、両主面に貫通導体を介して互いに電気的に接続された配線導体がそれぞれ形成されてなる基体と、該基体の両主面に積層された絶縁層とを具備することから、液晶ポリマーフィルムの厚みが10乃至200μmと薄いので液晶ポリマーフィルムの厚み方向の熱膨張による寸法変化をある程度小さい値に抑制し、液晶ポリマーフィルムに形成された貫通導体に加わる応力を小さくすることができる。即ち、1層の厚い液晶ポリマーフィルムを用いた場合には貫通導体に大きな応力が加わるのに対して、1層の厚い液晶ポリマーフィルムと合計が同じ厚さでも10乃至200μmと厚みの薄い液晶ポリマーフィルムを接着剤層を介して4層以上積層した方が応力を分散させることができる。その結果、高温下でも貫通導体が断線してしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。また、液晶ポリマーフィルムと配線導体とが接着剤層を介して積層され、液晶ポリマーフィルムと絶縁層とが接着剤層を介して積層されているため、強固に接着することができる。その結果、高温高湿下でも液晶ポリマーフィルムと配線導体とが剥離せず、液晶ポリマーフィルムと絶縁層とが剥離することのない積層信頼性に優れた配線基板とすることもできる。 According to the wiring board of the present invention, four or more liquid crystal polymer films having a thickness of 10 to 200 μm thicker than the adhesive layer are laminated via an adhesive layer mainly composed of a thermosetting resin , It is arranged the adhesive layer to the top and bottom layers, and the substrate ing respectively formed wiring conductors which are electrically connected to each other via a through conductor on both main surfaces, on both major surfaces of the base body from that it comprises a laminated insulating layer, the thickness of the liquid crystal polymer film 10 to 200μm and thin to suppress the dimensional change due to thermal expansion in the thickness direction of the liquid crystal polymer film to a certain small value, it is formed on the liquid crystal polymer film The stress applied to the penetrating conductor can be reduced. That is, when a single layer of a liquid crystal polymer film is used, a large stress is applied to the through conductor, whereas a thin liquid crystal polymer of 10 to 200 μm is thin even if the total thickness is the same as that of a single layer of liquid crystal polymer film. Stress can be dispersed by laminating four or more films through an adhesive layer. As a result, it is possible to provide a wiring board with excellent connection reliability in which the through conductor does not break even at high temperatures. Further, a liquid crystal polymer film and the wiring conductor are stacked via an adhesive layer, since the liquid crystal polymer film and the insulating layer are laminated through an adhesive layer can be bonded firmly. As a result, no peeling and wiring conductors and liquid crystal polymer film at high temperature and high humidity, can be a wiring substrate and a liquid crystal polymer film and the insulating layer is excellent in not laminated reliability be peeled.
また、本発明の配線基板によれば、上記構成において曲がり難い性質を示すが脆くて割れやすい接着剤層よりも柔軟性のある液晶ポリマーフィルムを厚くすることにより、接着剤層の曲げに対する脆さを補うことができ、さらに、液晶ポリマーフィルムの上下には曲がり難い接着剤層が存在することにより基体の曲げ強度が向上する。その結果、配線基板の上下に位置するビルドアップ部の絶縁層の熱膨張による寸法変化の違いによる応力が生じたとしても、配線基板に反りが発生して配線基板表面の電子部品の接続部において断線が生じるのを防ぐことができる。 In addition, according to the wiring board of the present invention, the adhesive layer is brittle with respect to bending by increasing the thickness of the liquid crystal polymer film that is more flexible than the adhesive layer that is difficult to bend in the above configuration but is brittle and fragile. Furthermore, the presence of adhesive layers that are difficult to bend above and below the liquid crystal polymer film improves the bending strength of the substrate. As a result, even if stress is generated due to the difference in dimensional change due to thermal expansion of the insulating layers of the build-up part located above and below the wiring board, the wiring board warps and the connection part of the electronic component on the surface of the wiring board It is possible to prevent disconnection.
また、本発明の配線基板によれば、前記液晶ポリマーフィルムの総厚みと前記接着剤層の総厚みとの和に対して、前記接着剤層の総厚みが5〜30%であることが望ましい。 Further, according to the wiring board of the present invention, it is desirable that the total thickness of the adhesive layer is 5 to 30% with respect to the sum of the total thickness of the liquid crystal polymer film and the total thickness of the adhesive layer. .
また、本発明の配線基板によれば、前記液晶ポリマーフィルムの平面方向の熱膨張率が、25〜200℃の温度範囲で負であることが望ましい。このように、液晶ポリマーフィルムの平面方向の熱膨張率を25〜100℃の温度範囲で負とすることで、配線基板全体の熱膨張係数を大幅に小さくすることができ、低熱膨張係数の半導体素子などの電気素子との接続信頼性を大幅に改善することができる。 Moreover, according to the wiring board of this invention, it is desirable for the thermal expansion coefficient of the planar direction of the said liquid crystal polymer film to be negative in the temperature range of 25-200 degreeC. Thus, by making the thermal expansion coefficient in the planar direction of the liquid crystal polymer film negative in the temperature range of 25 to 100 ° C., the thermal expansion coefficient of the entire wiring board can be greatly reduced, and the semiconductor having a low thermal expansion coefficient Connection reliability with electrical elements such as elements can be greatly improved.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層がエポキシ系樹脂を主成分とすることが望ましい。接着剤層として、エポキシ系樹脂を用いることで、熱サイクルがかかるような場合でも、信頼性や位置精度の高い配線基板を提供できる。 Moreover, according to the wiring board of this invention, it is desirable that an adhesive bond layer has an epoxy resin as a main component. By using an epoxy resin as the adhesive layer, it is possible to provide a wiring board with high reliability and high positional accuracy even when a thermal cycle is applied.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層がPPE系樹脂又はPPO系樹脂を主成分とすることが望ましい。これらの熱硬化性樹脂は耐熱性と電気特性に優れており、望ましい。 Moreover, according to the wiring board of the present invention, it is desirable that the adhesive layer has a PPE resin or a PPO resin as a main component. These thermosetting resins are desirable because of their excellent heat resistance and electrical characteristics.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層が無機充填材を10〜70体積%含有することが望ましい。このように接着剤層に、特に、無機充填剤の量を10体積%以上添加することで、接着剤層の強度を向上させたり、耐湿性を向上させることができる。また、70体積以下とすることで、接着剤層の接着力を確保することができる。 Moreover, according to the wiring board of this invention, it is desirable for an adhesive bond layer to contain 10-70 volume% of inorganic fillers. Thus, especially the quantity of an inorganic filler is added to an adhesive bond layer by 10 volume% or more, The intensity | strength of an adhesive bond layer can be improved or moisture resistance can be improved. Moreover, the adhesive force of an adhesive bond layer is securable by setting it as 70 volume or less.
また、本発明の配線基板によれば、無機充填材が酸化珪素、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化アルミニウムから選ばれるいずれかを主成分とすることが望ましい。これらのうち、酸化珪素、酸化アルミニウムは入手しやすく、比較的安価であるという点で望ましく、また、炭化珪素、窒化アルミニウムは熱伝導率が高いという点で望ましい。 Moreover, according to the wiring board of the present invention, it is desirable that the inorganic filler is mainly composed of any one selected from silicon oxide, aluminum oxide, silicon carbide, and aluminum nitride. Of these, silicon oxide and aluminum oxide are desirable because they are readily available and relatively inexpensive, and silicon carbide and aluminum nitride are desirable because of their high thermal conductivity.
また、本発明の配線基板によれば、接着剤層の硬化後の25〜200℃の熱膨張係数が50×10−6/℃以下であることが望ましい。このように接着剤層の熱膨張係数を上記の範囲に制御することで配線基板全体の熱膨張係数を小さくすることができ、熱膨張係数が小さい、半導体素子などの電気素子を搭載した場合に、高い接続信頼性を実現することができる。 Moreover, according to the wiring board of this invention, it is desirable that the thermal expansion coefficient of 25-200 degreeC after hardening of an adhesive bond layer is 50x10 < -6 > / degrees C or less. In this way, by controlling the thermal expansion coefficient of the adhesive layer within the above range, the thermal expansion coefficient of the entire wiring board can be reduced, and when an electrical element such as a semiconductor element having a low thermal expansion coefficient is mounted. High connection reliability can be realized.
本発明の配線基板の製造方法は(a)液晶ポリマーフィルムの少なくとも片面に接着剤層を具備する絶縁フィルムに貫通孔を形成する工程と、(b)前記貫通孔にビアを形成する工程と、(c)(a)および(b)の工程で作製したビアを具備する絶縁フィルムを複数層積層する工程とを具備することを特徴とする。 The method for producing a wiring board of the present invention includes (a) a step of forming a through hole in an insulating film having an adhesive layer on at least one surface of a liquid crystal polymer film, and (b) a step of forming a via in the through hole, And (c) a step of laminating a plurality of insulating films each having a via formed in the steps (a) and ( b ).
このような製造方法により、本発明の配線基板を容易に作製できる。 With such a manufacturing method, the wiring board of the present invention can be easily manufactured.
また、本発明の配線基板の製造方法は、(a)の工程において前記貫通孔をレーザー光により形成することが望ましい。レーザー光により貫通孔を作製することで、微細な貫通孔を再現よく作製できる。また、ドリルを用いる場合に比べ、消耗品がほとんどないため、コストが安くなる。 A method of manufacturing a wiring board of the present invention, it is desirable to Rikatachi formed by the laser beam through the through hole in the step of (a). By producing a through-hole with laser light, a fine through-hole can be produced with good reproducibility. Moreover, since there are few consumables compared with the case where a drill is used, cost becomes cheap.
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Next, the wiring board of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。同図において5は基体、6は絶縁層であり、主にこれらで本発明の配線基板7が構成されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an embodiment of a wiring board according to the present invention. In the figure,
なお、本実施の形態における配線基板7は、基体5の上下両主面に2層の絶縁層6、その表面および層間に形成した配線導体8、および絶縁層6の上下に形成した配線導体8同士あるいは配線導体4と配線導体8とを電気的に接続する貫通導体9とから成るビルドアップ部を形成したものであり、以下この構成について説明する。
Note that the wiring board 7 in the present embodiment has two insulating layers 6 on the upper and lower main surfaces of the
基体5は、熱硬化性樹脂を主成分とする接着剤層を介して該接着剤層よりも厚い10乃至200μmの厚みの液晶ポリマーフィルムが4層以上積層されているとともに、最上層および最下層にも前記接着剤層が配置され、両主面に貫通導体を介して互いに電気的に接続された配線導体がそれぞれ形成されたものである。なお、図1の配線基板7では、液晶ポリマーフィルム1を3層積層しているものを示したが、液晶ポリマーフィルム1は4層以上積層されていることが必要である。
そして、本発明の配線基板7は、基体5と、この基体5の主面に積層された絶縁層6とを具備している。この構成により、液晶ポリマーフィルム1を10乃至200μmと薄くすることで液晶ポリマーフィルム1の厚み方向の熱膨張による寸法変化をある程度小さい値に抑制し、液晶ポリマーフィルム1に形成された貫通導体3に加わる応力を小さくすることができる。即ち、1層の厚い液晶ポリマーフィルム1を用いた場合には貫通導体3に大きな応力が加わるのに対して、1層の厚い液晶ポリマーフィルム1と合計が同じ厚さでも薄い液晶ポリマーフィルム1を接着剤層2を介して複数積層した方が応力を分散させることができる。その結果、高温下でも貫通導体3が断線してしまうことのない接続信頼性に優れた配線基板7とすることができる。
The wiring board 7 of the present invention includes a
また、液晶ポリマーフィルム1と配線導体4とが接着剤層2を介して積層され、液晶ポリマーフィルム1と絶縁層6とが接着剤層2を介して積層されているため、両者を強固に接着することができる。その結果、高温高湿下でも液晶ポリマーフィルム1と配線導体4とが剥離せず、液晶ポリマーフィルム1と絶縁層6とが剥離することのない積層信頼性に優れた配線基板7とすることもできる。 Further, a liquid crystal polymer film 1 and the wiring conductor 4 are laminated via an adhesive layer 2, since the liquid crystal polymer film 1 and the insulating layer 6 are laminated via the adhesive layer 2, firmly both Can be glued. As a result, no peeling and the liquid crystal polymer film 1 and the wiring conductor 4 even at high temperature and high humidity, as the wiring board 7 where the liquid crystal polymer film 1 and the insulating layer 6 is excellent in not laminated reliability be peeled You can also.
なお、ここで液晶ポリマーとは、溶融状態あるいは溶液状態において、液晶性を示すポリマーあるいは光学的に複屈折性を示すポリマーを指し、一般に溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーや溶融時に液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマー、あるいは、熱変形温度で分類される1型,2型,3型すべての液晶ポリマーを含むものであり、本発明に用いる液晶ポリマーとしては、温度サイクル試験における信頼性,半田耐熱性,加工性の観点から、230〜420℃の温度、特に270〜380℃の温度に融点を有するものが好ましい。 Here, the liquid crystal polymer refers to a polymer exhibiting liquid crystallinity or an optically birefringent polymer in a molten state or a solution state, and generally a lyotropic liquid crystal polymer exhibiting liquid crystallinity in a solution state or a liquid crystal property when melted. Including thermotropic liquid crystal polymers exhibiting the following, or liquid crystal polymers of type 1, type 2 and type 3 classified by heat distortion temperature, and the liquid crystal polymers used in the present invention include reliability in a temperature cycle test, From the viewpoint of solder heat resistance and workability, a material having a melting point of 230 to 420 ° C., particularly 270 to 380 ° C. is preferable.
また、液晶ポリマーフィルム1の厚みは10乃至200μmである。200μmを超えると、液晶ポリマーフィルム1の厚み方向の熱膨張による寸法変化が大きくなって液晶ポリマーフィルム1に形成された貫通導体3に加わる応力が大きくなる傾向がある。また、10μm未満では配線基板7の強度が低下し易くなる。 The thickness of the liquid crystal polymer film 1 is 10 to 200 μm. When it exceeds 200 μm, the dimensional change due to thermal expansion in the thickness direction of the liquid crystal polymer film 1 becomes large, and the stress applied to the through conductor 3 formed in the liquid crystal polymer film 1 tends to increase. Moreover, if it is less than 10 micrometers, the intensity | strength of the wiring board 7 will fall easily.
また、液晶ポリマーフィルム1の平面方向の熱膨張係数は、25〜200℃の温度範囲で負であることが望ましい。特に、望ましくは、−5〜−10×10−6/℃がよい。 Moreover, it is desirable that the thermal expansion coefficient in the planar direction of the liquid crystal polymer film 1 is negative in the temperature range of 25 to 200 ° C. In particular, −5 to −10 × 10 −6 / ° C. is desirable.
さらに、基体5を構成する液晶ポリマーフィルム1の層数は、厚み方向の熱膨張による寸法変化によって貫通導体3に加わる応力を1箇所ではなく複数箇所に小さな応力として分散させるという観点から、4層以上である。
Further, the number of layers of the liquid crystal polymer film 1 constituting the
また、液晶ポリマーフィルム1は、フィルムとしての物性を損なわない範囲内で、熱安定性を改善するための酸化防止剤や耐光性を改善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難燃性を付加するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難燃性剤、アンチモン系化合物やホウ酸亜鉛,メタホウ酸バリウム,酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改善するための高級脂肪酸や高級脂肪酸エステル,高級脂肪酸金属塩,フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤、熱膨張係数を調整するためや機械的強度を向上するための酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化チタン,酸化バリウム,酸化ストロンチウム,酸化ジルコニウム,酸化カルシウム,ゼオライト,窒化珪素,窒化アルミニウム,炭化珪素,チタン酸カリウム,チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウム,チタン酸カルシウム,ホウ酸アルミニウム,スズ酸バリウム,ジルコン酸バリウム,ジルコン酸ストロンチウム等の充填材を含有してもよい。 In addition, the liquid crystal polymer film 1 is a light stabilizer such as an antioxidant for improving thermal stability and an ultraviolet absorber for improving light resistance, and flame retardancy within a range that does not impair the physical properties of the film. Flame retardants such as halogen or phosphoric acid for the addition of flame retardants, flame retardants such as antimony compounds, zinc borate, barium metaborate, zirconium oxide, higher fatty acids or higher fatty acids for improving lubricity Lubricants such as esters, higher fatty acid metal salts, fluorocarbon surfactants, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, barium oxide, strontium oxide, zirconium oxide for adjusting thermal expansion coefficient and improving mechanical strength, Calcium oxide, zeolite, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, potassium titanate, barium titanate, titanium titanate Strontium, calcium titanate, aluminum borate, barium stannate, barium zirconate, may contain a filler such as strontium zirconate.
なお、上記の充填材等の粒子形状は、略球状,針状,フレーク状等があり、充填性の観点からは略球状が好ましい。また、粒子径は、0.1〜15μmであり、液晶ポリマーフィルム1の厚みよりも小さいことがよい。 The particle shape of the filler and the like includes a substantially spherical shape, a needle shape, a flake shape, and the like, and a substantially spherical shape is preferable from the viewpoint of filling properties. The particle diameter is 0.1 to 15 μm and is preferably smaller than the thickness of the liquid crystal polymer film 1.
また、液晶ポリマーフィルム1は、接着剤層2との密着性を良好とするために、その表面をバフ研磨,ブラスト研磨,ブラシ研磨,プラズマ処理,コロナ処理,紫外線処理,薬品処理等の方法を用いて表面処理しておくことが好ましく、特に水との接触角が3〜65゜であって、かつ表面エネルギーが45〜80mJ/m2となるように処理しておくことが好ましい。 The liquid crystal polymer film 1 has a surface buffing, blasting, brushing, plasma treatment, corona treatment, ultraviolet treatment, chemical treatment, etc. in order to improve the adhesion with the adhesive layer 2. It is preferable that the surface treatment be carried out so that the contact angle with water is 3 to 65 ° and the surface energy is 45 to 80 mJ / m 2.
液晶ポリマーフィルム1に対する水の濡れ性は、液晶ポリマーフィルム1の上下面の水素結合可能な活性基の存在する割合と相関関係にあり、好ましくは液晶ポリマーフィルム1の上下面を水との接触角を3〜65°とすることにより、接着剤層2が液晶ポリマーフィルム1の上下面と強い分子間力で結合して、液晶ポリマーフィルム1と接着剤層2との密着性をさらに良好なものとなすことができる。 The wettability of water with respect to the liquid crystal polymer film 1 is correlated with the ratio of active groups capable of hydrogen bonding on the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer film 1, and preferably the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer film 1 are contact angles with water. By setting the angle to 3 to 65 °, the adhesive layer 2 is bonded to the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer film 1 with a strong intermolecular force, and the adhesion between the liquid crystal polymer film 1 and the adhesive layer 2 is further improved. Can be
液晶ポリマーフィルム1の上下面は、水との接触角が3°より小さいと、水との親和性が極度に強くなり、空気中の水が液晶ポリマーフィルム1上に吸着され易くなって、液晶ポリマーフィルム1および接着剤層2を複数重ねるとともに加熱加圧して積層する際に吸着した水が気化し、液晶ポリマーフィルム1と接着剤層2との界面で剥がれが生じ易くなる。また、65°を超えると液晶ポリマーフィルム1と接着剤層2との密着性が低下して両者間で剥離し易くなる。 If the liquid crystal polymer film 1 has an upper and lower surface where the contact angle with water is smaller than 3 °, the affinity with water becomes extremely strong, and water in the air is easily adsorbed on the liquid crystal polymer film 1, and the liquid crystal A plurality of polymer films 1 and adhesive layers 2 are stacked and water adsorbed when they are laminated by heating and pressing are vaporized, and peeling is likely to occur at the interface between the liquid crystal polymer film 1 and the adhesive layer 2. On the other hand, when the angle exceeds 65 °, the adhesion between the liquid crystal polymer film 1 and the adhesive layer 2 is lowered, and it becomes easy to peel between the two.
なお、接触角を評価するための水は、JIS K 0050「化学分析方法通則」に規定される蒸留法もしくはイオン交換法によって精製した水、または逆浸透法,拘留法,イオン交換法等を組み合わせた方法によって精製した水を用いるのがよい。 The water used for evaluating the contact angle is water purified by the distillation method or ion exchange method specified in JIS K 0050 “General Rules for Chemical Analysis”, or a combination of reverse osmosis method, detention method, ion exchange method, etc. It is recommended to use water purified by the above method.
また、液晶ポリマーフィルム1は、表面の活性化された比較的熱運動しやすい分子層と接着剤層2とが良好に絡み合って結合し、両者の密着をさらに強固なものとするという観点からは、その表面エネルギーを45〜80mJ/m2とすることが好ましい。 In addition, the liquid crystal polymer film 1 has a surface layer that is activated and relatively easy to thermally move, and the adhesive layer 2 is entangled and bonded, thereby further enhancing the adhesion between the two. The surface energy is preferably 45 to 80 mJ / m 2 .
液晶ポリマーフィルム1の上下面の表面エネルギーが45mJ/m2未満であると、液晶ポリマーフィルム1表面の分子層が十分に活性化されず、接着剤層2と良好に絡み合って結合することが困難となる傾向があり、80mJ/m2を超えると液晶ポリマーフィルム1の表面が非常に反応性が高くなって空気中の酸素と反応してその表面に機械的強度の弱い酸化物が形成され、その結果、液晶ポリマーフィルム1と接着剤層2との密着性が低下して両者間で剥離し易くなる傾向がある。 When the surface energy of the upper and lower surfaces of the liquid crystal polymer film 1 is less than 45 mJ / m 2 , the molecular layer on the surface of the liquid crystal polymer film 1 is not sufficiently activated, and it is difficult to entangle and bond with the adhesive layer 2 well. When the surface area exceeds 80 mJ / m 2 , the surface of the liquid crystal polymer film 1 is very reactive and reacts with oxygen in the air to form an oxide with low mechanical strength on the surface. As a result, there is a tendency that the adhesion between the liquid crystal polymer film 1 and the adhesive layer 2 is lowered, and it is easy to peel between the two.
次に、接着剤層2は、熱硬化性樹脂から成り、後述する配線導体4を被着形成する際の接着剤の機能を有するとともに、液晶ポリマーフィルム1同士を積層する際の接着剤の役目を果たす。 Next, the adhesive layer 2 is made of a thermosetting resin and has a function of an adhesive when depositing and forming a wiring conductor 4 to be described later, and also serves as an adhesive when laminating the liquid crystal polymer films 1 to each other. Fulfill.
このような熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂,シアネート樹脂,フェノール樹脂,熱硬化性ポリイミド樹脂,アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂等の加熱により硬化反応する樹脂が用いられ、とりわけ熱サイクル試験での信頼性や配線導体4を形成する際の位置精度の観点から、エポキシ樹脂,シアネート樹脂,アリル変性ポリフェニレンエーテル等の熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂、またはこれらを混合したものが好ましい。特に高周波伝送特性を良好にするという観点からは、液晶ポリマーフィルム1と同程度に低い比誘電率(2.6〜3.3)、低誘電損失(誘電正接で10×10−4〜40×10−4)を示す熱硬化性ポリフェニレンエーテルやシアネート樹脂を含有することが好ましい。 As such thermosetting resins, epoxy resins, cyanate resins, phenol resins, thermosetting polyimide resins, thermosetting polyphenylene ether resins such as allyl-modified polyphenylene ether resins, and bismaleimide triazine resins are cured. Resin is used, especially from the viewpoint of reliability in thermal cycle test and positional accuracy when forming the wiring conductor 4, thermosetting polyphenylene ether resin such as epoxy resin, cyanate resin, allyl-modified polyphenylene ether, or these What mixed is preferable. In particular, from the viewpoint of improving the high-frequency transmission characteristics, the dielectric constant is as low as the liquid crystal polymer film 1 (2.6 to 3.3), and the low dielectric loss (dielectric loss tangent is 10 × 10 −4 to 40 × It is preferable to contain the thermosetting polyphenylene ether and cyanate resin which show 10-4).
また、液晶ポリマーフィルム1の厚さは、曲がり難い性質を示すが脆くて割れやすい接着剤層2の曲げに対する脆さを補うという観点からは、接着剤層2よりも厚くすることが好ましい。また、接着剤層2を形成する際の厚みばらつきを防止するという観点から、接着剤層2の厚さは5μm以上であることが好ましい。 In addition, the thickness of the liquid crystal polymer film 1 is preferably thicker than the adhesive layer 2 from the viewpoint of compensating for the brittleness of the adhesive layer 2 which is difficult to bend but is brittle and easily broken. Further, from the viewpoint of preventing thickness variation when the adhesive layer 2 is formed, the thickness of the adhesive layer 2 is preferably 5 μm or more.
さらに、接着剤層2の割れを防止するという観点から、接着剤層2の厚さは100μm以下であることが好ましい。 Furthermore, from the viewpoint of preventing the adhesive layer 2 from cracking, the thickness of the adhesive layer 2 is preferably 100 μm or less.
また、接着剤層2の硬化後の熱膨張係数は、配線基板7全体の熱膨張係数を小さくするために、25〜200℃の温度範囲で、50×10−6/℃以下であることが望ましい。また、液晶ポリマーフィルム1の総厚みと、接着剤層の総厚みとの和に対して、前記接着剤層2の総厚みが5〜30%であることが望ましい。 In addition, the thermal expansion coefficient of the adhesive layer 2 after curing may be 50 × 10 −6 / ° C. or less in a temperature range of 25 to 200 ° C. in order to reduce the thermal expansion coefficient of the entire wiring board 7. desirable. Moreover, it is desirable that the total thickness of the adhesive layer 2 is 5 to 30% with respect to the sum of the total thickness of the liquid crystal polymer film 1 and the total thickness of the adhesive layer.
特に、配線基板7に、熱膨張係数が低く、強度の低い電気素子を搭載する場合には、接着剤層2の総厚みを前記の範囲とすることで、配線基板7の熱膨張係数を低くすることができる。 In particular, when an electrical element having a low thermal expansion coefficient and low strength is mounted on the wiring board 7, the thermal expansion coefficient of the wiring board 7 is lowered by setting the total thickness of the adhesive layer 2 within the above range. can do.
本発明の配線基板7によれば、曲がり難い性質を示すが脆くて割れやすい接着剤層2よりも柔軟性のある液晶ポリマーフィルム1を厚くすることにより、接着剤層2の曲げに対する脆さを補うことができ、さらに、液晶ポリマーフィルム1の上下には曲がり難い接着剤層2が存在することにより基体5の曲げ強度が向上する。その結果、配線基板7の上下のビルドアップ部の絶縁層6の熱膨張による寸法変化の違いによる応力が生じたとしても、配線基板7に反りが発生して配線基板7表面の電子部品の接続部において断線が生じるのを防ぐことができる。
According to the wiring board 7 of the present invention, the adhesive layer 2 is made brittle with respect to bending by increasing the thickness of the liquid crystal polymer film 1 that exhibits flexibility and is more fragile than the adhesive layer 2 that is brittle and easily broken. Further, the bending strength of the
また、基体5の最上層および最下層の接着剤層2は、それ以外の接着剤層2よりも厚いことが好ましい。これにより、基体5の曲げ強度がさらに向上するとともに、絶縁層6と液晶ポリマーフィルム1との熱膨張による寸法変化の違いによる応力を緩和することができる。
Further, the uppermost layer and the lowermost adhesive layer 2 of the
接着剤層2は、弾性率を調整するためのゴム成分や熱安定性を改善するための酸化防止剤、耐光性を改善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難燃性を付加するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難燃性剤、アンチモン系化合物やホウ酸亜鉛,メタホウ酸バリウム,酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改善するための高級脂肪酸,高級脂肪酸エステル,高級脂肪酸金属塩,フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤、熱膨張係数を調整したり機械的強度を向上するための酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化チタン,酸化バリウム,酸化ストロンチウム,酸化ジルコニウム,酸化カルシウム,ゼオライト,窒化珪素,窒化アルミニウム,炭化珪素,チタン酸カリウム,チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウム,チタン酸カルシウム,ホウ酸アルミニウム,スズ酸バリウム,ジルコン酸バリウム,ジルコン酸ストロンチウム等の充填材、あるいは、充填材との親和性を高めこれらの接合性向上と機械的強度を高めるためのシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤を含有してもよい。 The adhesive layer 2 adds a light stabilizer such as a rubber component for adjusting the elastic modulus, an antioxidant for improving thermal stability, an ultraviolet absorber for improving light resistance, and flame retardancy. Flame retardants for halogen or phosphate, flame retardants such as antimony compounds, zinc borate, barium metaborate, zirconium oxide, higher fatty acids, higher fatty acid esters, higher grades for improving lubricity Lubricants such as fatty acid metal salts, fluorocarbon surfactants, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, barium oxide, strontium oxide, zirconium oxide, calcium oxide, zeolite for adjusting thermal expansion coefficient and improving mechanical strength , Silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, potassium titanate, barium titanate, strontium titanate, calcium titanate Silane coupling agents and titanates to improve the bondability and mechanical strength of fillers such as aluminum borate, barium stannate, barium zirconate, strontium zirconate, etc. A coupling agent such as a system coupling agent may be contained.
特に液晶ポリマーフィルム1と接着剤層2を積層加圧して基体5を形成する際に、接着剤層2の流動性を抑制し、基体5の厚みばらつきを防止するという観点から、接着剤層2は充填材として10体積%以上の無機絶縁粉末を含有することが好ましい。また、液晶ポリマーフィルム1との接着界面および配線導体4との接着界面での半田リフロー時の剥離を防止するという観点から、無機絶縁粉末の含有量を70体積%以下とすることが好ましい。従って、接着剤層2は10〜70体積%の無機絶縁粉末を含有させておくことが好ましい。
In particular, when the
なお、上記の無機絶縁粉末の形状は、略球状,針状,フレーク状等があり、充填性の観点からは、粒子径が0.1〜10μmの略球状であることが好ましい。 In addition, the shape of said inorganic insulating powder has substantially spherical shape, needle shape, flake shape, etc., and it is preferable from a filling viewpoint that it is a substantially spherical shape with a particle diameter of 0.1-10 micrometers.
また、本発明の配線基板7は、基体5の両主面に貫通導体3を介して互いに電気的に接続された配線導体4がそれぞれ形成されている。配線導体4および貫通導体3は、厚さ2〜30μmで銅や金等の良導電性の金属から成り、配線基板7に搭載される電子部品(図示せず)を外部電気回路(図示せず)に電気的に接続する機能を有する。
In the wiring board 7 of the present invention, the wiring conductors 4 electrically connected to each other through the through conductors 3 are formed on both main surfaces of the
このような基体5は、例えば粒径が0.1〜10μm程度の酸化珪素等の無機絶縁粉末に、熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂、溶剤、可塑剤、分散剤等を添加して得たペーストを、従来周知のドクタブレード法等のシート成型法により接着剤層2となるシートに成形した後、このシートとプラズマ処理等の表面処理を施した厚さが10乃至200μmの液晶ポリマーフィルム1とを複数枚積層し、さらに、最上層および最下層に配線導体4となる銅箔等の金属箔を積層し、これらを温度が150〜300℃で圧力が0.5〜10MPa(メガパスカル)の条件で30分〜24時間ホットプレスして完全硬化させることにより、上下両主面に金属箔が付いた基板を製作し、しかる後、従来周知のフォトレジストを用いてエッチングにより基板の金属箔をパターン加工した後、炭酸ガスレーザ,YAGレーザ,UV−YAGレーザ,金属蒸気レーザ,エキシマレーザ等を用いたレーザ加工により、配線導体4と液晶ポリマーフィルム1と接着剤層2とを貫通する貫通孔を形成し、さらにめっき法により貫通孔内面に導体層を形成することにより、上下主面の配線導体4同士を電気的に接続する貫通導体3を形成して製作される。
Such a
なお、金属箔のレーザ加工性を良くするために金属箔表面に粗化処理や黒化処理を施しても良い。また、めっき処理を良好にするために貫通孔を形成後、貫通孔内部に付着した樹脂を除くデスミア処理や超音波処理等で貫通孔内面を浄化しても良い。 In order to improve the laser processability of the metal foil, the surface of the metal foil may be roughened or blackened. Further, in order to improve the plating process, after the through hole is formed, the inner surface of the through hole may be purified by a desmear process or an ultrasonic process that removes the resin adhering to the inside of the through hole.
また、貫通導体3の内側には、熱硬化性樹脂等から成る樹脂10が充填されている。このような樹脂10は、貫通導体3の空洞部に充填され、貫通導体3の内面を保護する機能を有し、エポキシ樹脂,シアネート樹脂,フェノール樹脂,熱硬化性ポリイミド樹脂,熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂等が用いられる。 Further, a resin 10 made of a thermosetting resin or the like is filled inside the through conductor 3. Such a resin 10 is filled in the hollow portion of the through conductor 3 and has a function of protecting the inner surface of the through conductor 3, and includes an epoxy resin, a cyanate resin, a phenol resin, a thermosetting polyimide resin, and a thermosetting polyphenylene ether. Resin, bismaleimide triazine resin or the like is used.
さらに、本発明の配線基板7は、基体5の主面に絶縁層6が積層されている。
Furthermore, in the wiring board 7 of the present invention, the insulating layer 6 is laminated on the main surface of the
絶縁層6は、配線導体4を保護するための従来周知のソルダーレジストであっても良く、あるいは、配線をより高密度化するために配線導体8を1層あるいはそれ以上形成したビルドアップ部を形成するための絶縁層6であっても良い。 The insulating layer 6 may be a conventionally well-known solder resist for protecting the wiring conductor 4, or a build-up portion in which one or more wiring conductors 8 are formed in order to increase the density of the wiring. The insulating layer 6 for forming may be used.
このような絶縁層6は、エポキシ樹脂,シアネート樹脂,フェノール樹脂,熱硬化性ポリイミド樹脂,熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂,ビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂、またはポリフェニレンエーテル樹脂,ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられ、とりわけ熱サイクル試験における信頼性や位置精度の観点から、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。 Such an insulating layer 6 is made of epoxy resin, cyanate resin, phenol resin, thermosetting polyimide resin, thermosetting polyphenylene ether resin, thermosetting resin such as bismaleimide triazine resin, or polyphenylene ether resin, polyimide resin. A thermoplastic resin is used, and in particular, a thermosetting resin such as an epoxy resin is preferably used from the viewpoint of reliability and positional accuracy in a thermal cycle test.
さらに、絶縁層6は、弾性率を調整するためのゴム成分や熱安定性を改善するための酸化防止剤、耐光性を改善するための紫外線吸収剤等の光安定剤、難燃性を付加するためのハロゲン系もしくはリン酸系の難燃性剤、アンチモン系化合物,ホウ酸亜鉛,メタホウ酸バリウム,酸化ジルコニウム等の難燃助剤、潤滑性を改善するための高級脂肪酸,高級脂肪酸エステル,高級脂肪酸金属塩,フルオロカーボン系界面活性剤等の滑剤、熱膨張係数を調整したり機械的強度を向上するための酸化アルミニウム,酸化珪素,酸化チタン,酸化バリウム,酸化ストロンチウム,酸化ジルコニウム,酸化カルシウム,ゼオライト,窒化珪素,窒化アルミニウム,炭化珪素,チタン酸カリウム,チタン酸バリウム,チタン酸ストロンチウム,チタン酸カルシウム,ホウ酸アルミニウム,スズ酸バリウム,ジルコン酸バリウム,ジルコン酸ストロンチウム等の充填材、あるいは、充填材との親和性を高めこれらの接合性を向上させるためと機械的強度を高めるためのシラン系カップリング剤やチタネート系カップリング剤等のカップリング剤を含有してもよい。 Furthermore, the insulating layer 6 is added with a rubber component for adjusting the elastic modulus, an antioxidant for improving thermal stability, a light stabilizer such as an ultraviolet absorber for improving light resistance, and a flame retardancy. Flame retardants such as halogen or phosphoric acid, antimony compounds, zinc borates, barium metaborate, zirconium oxide and other flame retardants, higher fatty acids, higher fatty acid esters to improve lubricity, Higher fatty acid metal salts, lubricants such as fluorocarbon surfactants, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, barium oxide, strontium oxide, zirconium oxide, calcium oxide for adjusting the coefficient of thermal expansion and improving mechanical strength, Zeolite, silicon nitride, aluminum nitride, silicon carbide, potassium titanate, barium titanate, strontium titanate, calcium titanate Silanes to improve the bondability and the mechanical strength of fillers such as aluminum, aluminum borate, barium stannate, barium zirconate, strontium zirconate, etc. A coupling agent such as a coupling agent or a titanate coupling agent may be contained.
また、ビルドアップ部を形成した場合、絶縁層6に形成される配線導体8や貫通導体9の導体層は、銅や金等の良導電性の金属から成るのがよく、配線基板7に搭載される電子部品を外部電気回路に良好に電気的に接続する機能を有する。
When the build-up portion is formed, the conductor layer of the wiring conductor 8 and the through
このような配線導体8や貫通導体9の導体層は、基体5の主面に絶縁層6をラミネートあるいは塗布により形成した後、炭酸ガスレーザ,YAGレーザ,UV−YAGレーザ,金属蒸気レーザ,エキシマレーザ等を用いたレーザ加工により絶縁層6を貫通する貫通孔を形成し、しかる後、絶縁層6表面および貫通孔の内面にめっき法により形成することにより形成される。
Such a conductor layer of the wiring conductor 8 and the through
なお、基体5の表面や絶縁層6の表面、配線導体8の表面は、基体5と絶縁層6との密着性および絶縁層6と配線導体8との密着性を良くするために、バフ研磨,ブラスト研磨,ブラシ研磨,プラズマ処理,コロナ処理,紫外線処理,薬品処理等の表面処理等の方法により粗化しておくことが好ましい。
The surface of the
かくして、本発明の配線基板7によれば、上記構成の配線基板7の上面に形成した配線導体4、あるいは配線導体8の一部から成る接続パッドに半田等の導体バンプを介して半導体素子等の電子部品を電気的に接続するとともに、配線基板7の下面に形成した配線導体4、あるいは配線導体8の一部から成る接続パッドに半田等の導体バンプを形成することにより、配線密度が高く接続信頼性に優れた混成集積回路を製作することができる。 Thus, according to the wiring board 7 of the present invention, a semiconductor element or the like is provided on a connection pad formed on a top surface of the wiring board 7 having the above configuration or a part of the wiring conductor 8 via a conductor bump such as solder. The wiring density is increased by electrically connecting these electronic components and forming conductor bumps such as solder on the connection pads formed on the lower surface of the wiring board 7 or on a part of the wiring conductor 8. A hybrid integrated circuit with excellent connection reliability can be manufactured.
先ず、熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂に平均粒径が0.6μmの球状溶融シリカをその含有量が40体積%となるように加え、これに溶剤としてトルエン、さらに樹脂の硬化を促進させるための触媒(2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン)を添加し、1時間混練してワニスを作製した。次に、このワニスをPET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム上面にドクターブレード法により塗布し、接着剤層2としてのシートを成形した。 First, spherical fused silica having an average particle size of 0.6 μm is added to a thermosetting polyphenylene ether resin so that the content thereof becomes 40% by volume, and toluene is used as a solvent, and further a catalyst for promoting the curing of the resin. (2,5-Dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane) was added and kneaded for 1 hour to prepare a varnish. Next, this varnish was applied to the upper surface of a PET (polyethylene terephthalate) film by a doctor blade method to form a sheet as the adhesive layer 2.
そして、融点が290℃である種々の厚みの液晶ポリマーフィルム1を用意し、この上下面に、真空プラズマ装置を用いて電圧を27kV、雰囲気をO2およびCF4(ガス流量がそれぞれ80cm3/分)、片面15分×2回の条件で表面処理を施した。 Then, liquid crystal polymer films 1 of various thicknesses having a melting point of 290 ° C. were prepared, and a voltage of 27 kV, an atmosphere of O 2 and CF 4 (gas flow rates of 80 cm 3 / Min), and surface treatment was performed under conditions of 15 minutes per side x 2 times.
次に、上記の接着剤層2としてのシートと液晶ポリマーフィルム1とを交互に積層し、さらに最上層および最下層のシートに厚みが12μmの銅箔を積層した後、温度が200℃で圧力が3MPaの条件で完全硬化させるとともに銅箔を接着させた。 Next, the sheet as the adhesive layer 2 and the liquid crystal polymer film 1 are alternately laminated, and further a copper foil having a thickness of 12 μm is laminated on the uppermost layer and the lowermost sheet, and then the pressure is 200 ° C. Was completely cured under the condition of 3 MPa and the copper foil was adhered.
そして、フォトレジストを用いて、回路パターンを形成するように銅箔をエッチング処理し、これに炭酸ガスレーザを照射して直径が100μmで間隔が200μmの貫通孔を形成後、無電解めっき法および電解めっき法で貫通孔内に導体層(Cu)を被着して貫通導体3を形成することにより基体5を製作した。
Then, the copper foil is etched using a photoresist so as to form a circuit pattern, and this is irradiated with a carbon dioxide gas laser to form through-holes having a diameter of 100 μm and an interval of 200 μm. The
さらに、この基体5の上下主面にエポキシ樹脂から成る絶縁層6をラミネートして熱硬化させ、これに炭酸ガスレーザで基体5上の配線導体4が一部露出するように貫通孔を穿設後、無電解めっき法および電解めっき法により配線導体8(Cu)および貫通孔内に導体層(Cu)を形成した。
Further, an insulating layer 6 made of an epoxy resin is laminated on the upper and lower main surfaces of the
さらにまた、これらの工程を繰り返して、絶縁層6が2層のビルドアップ部を形成し、配線基板7を製作した。 Furthermore, by repeating these steps, the insulating layer 6 forms a two-layer build-up portion, and the wiring board 7 is manufactured.
また、比較例として、400μmの厚みの液晶ポリマーフィルム1の上下主面に12μmの銅箔を積層した後、温度が300℃で圧力が3MPaの条件で銅箔を接着させた後、上記と同様の方法で回路パターンの形成とビルドアップ部の形成を行い、接着剤層2がない配線基板7を製作した。 Further, as a comparative example, after laminating a 12 μm copper foil on the upper and lower main surfaces of the liquid crystal polymer film 1 having a thickness of 400 μm, the copper foil was adhered under the conditions of a temperature of 300 ° C. and a pressure of 3 MPa, and then the same as above. A circuit pattern and a build-up portion were formed by the above method, and a wiring board 7 without the adhesive layer 2 was manufactured.
なお、接続信頼性の評価は、貫通導体3を介して電気的に接続された配線基板7上下の配線導体4のパッド間の導通抵抗を測定し、次に配線基板7を260℃の半田槽に30秒浸漬することを10回繰り返した後の導通抵抗を測定し、導通抵抗の変化率を算出することにより評価した。接続信頼性の良否の判断は、導通抵抗の変化率が15%以下であるものを良とし、15%を超えるものを不良とした。 The connection reliability was evaluated by measuring the conduction resistance between the pads of the wiring conductors 4 above and below the wiring board 7 electrically connected through the through conductors 3, and then connecting the wiring board 7 to a solder bath at 260 ° C. In this case, the conduction resistance after repeating the immersion for 30 seconds in 10 minutes was measured, and the change rate of the conduction resistance was calculated and evaluated. Judgment of good or bad connection reliability was made good when the change rate of the conduction resistance was 15% or less, and bad when it exceeded 15%.
また、積層信頼性の評価、即ち最上層または最下層の接着剤層2と配線導体4との間が剥がれたり、最上層または最下層の接着剤層2と絶縁層6との間が剥がれて水分等に起因したマイグレーションによって貫通導体3間の絶縁性が劣化したか否かの評価は、試料を温度が130℃で相対湿度が85%の条件で、印加電圧5.5Vの高温バイアス試験を行ない、試験後の絶縁抵抗を測定することにより行なった。積層信頼性の良否の判断は、絶縁抵抗が1.0×108Ω以上を良とし、1.0×108Ω未満を不良とした。 In addition, evaluation of lamination reliability, that is, the uppermost or lowermost adhesive layer 2 and the wiring conductor 4 are peeled off, or the uppermost or lowermost adhesive layer 2 and the insulating layer 6 are peeled off. Whether the insulation between the through conductors 3 has deteriorated due to migration due to moisture or the like is evaluated by performing a high temperature bias test with an applied voltage of 5.5 V on a sample at a temperature of 130 ° C. and a relative humidity of 85%. This was done by measuring the insulation resistance after the test. Judgment of the quality of the lamination reliability was judged as good when the insulation resistance was 1.0 × 10 8 Ω or more, and poor when less than 1.0 × 10 8 Ω.
表1に接続信頼性および積層信頼性の結果を示す。
表1より、液晶ポリマーフィルム1の厚みが10μm未満のもの(試料1)では配線基板7の強度が弱く、配線基板7が製作中に破損してしまった。また、液晶ポリマーフィルム1の厚みが200μmを超えるもの(試料7〜10)は、導通抵抗の変化率が15%を超え、接続信頼性に劣ることがわかった。 From Table 1, when the thickness of the liquid crystal polymer film 1 is less than 10 μm (sample 1), the strength of the wiring board 7 is weak, and the wiring board 7 is damaged during the production. Moreover, when the thickness of the liquid crystal polymer film 1 exceeded 200 μm (samples 7 to 10), it was found that the rate of change in conduction resistance exceeded 15% and the connection reliability was poor.
それらに対して、本発明の配線基板7(試料2〜6)では、導通抵抗の変化率が15%以下であり、接続信頼性に優れていることがわかった。 In contrast, in the wiring board 7 (Samples 2 to 6) of the present invention, the change rate of the conduction resistance was 15% or less, and it was found that the connection reliability was excellent.
さらに、積層信頼性においても、本発明の配線基板7(試料2〜6)は、高温バイアス試験後でも絶縁抵抗が高く優れていることがわかった。 Furthermore, also in the lamination reliability, it was found that the wiring board 7 (samples 2 to 6) of the present invention has high insulation resistance even after the high temperature bias test.
接着剤層2の厚みを種々に変化させて実施例1と同様にして各種配線基板7を製作した。なお、絶縁層6に形成した貫通導体9は、配線基板7の上側では直径が40μmで間隔が150μmのものとしたのに対し、下側では直径が100μmで間隔が400μmのものとすることにより、上下の配線密度の差を大きくして反りやすい条件にした。
Various wiring boards 7 were manufactured in the same manner as in Example 1 by changing the thickness of the adhesive layer 2 in various ways. The through
また、比較例として、400μmおよび800μmの厚みの液晶ポリマーフィルム1の上下主面に12μmの銅箔を積層した後、温度が300℃で圧力が3MPaの条件で銅箔を接着させた後、実施例1と同様にして回路パターンの形成とビルドアップ部の形成を行い、接着剤層2がない配線基板7を製作した。 Further, as a comparative example, after laminating a 12 μm copper foil on the upper and lower main surfaces of the liquid crystal polymer film 1 having a thickness of 400 μm and 800 μm, the copper foil was bonded at a temperature of 300 ° C. and a pressure of 3 MPa. In the same manner as in Example 1, a circuit pattern and a build-up part were formed, and a wiring board 7 without the adhesive layer 2 was manufactured.
そして、この配線基板7に半導体素子を半田バンプを介して搭載し、260℃のリフロー炉に投入することにより電気的接続を行なった。 Then, a semiconductor element was mounted on the wiring board 7 via a solder bump, and was electrically connected by putting it in a 260 ° C. reflow furnace.
これらをリフロー炉に投入した後の試料の外観および切断断面を観察した結果を表2に示す。
表2より、接着剤層2のない配線基板7(試料19,20)では、配線基板7に反りが発生し、半導体素子との接続部において接続不良が発生した。また、接着剤層2の厚みが液晶ポリマーフィルム1の厚み以上のもの(試料13,14,17,18)では、接着剤層2にクラックが発生していることがわかった。 From Table 2, in the wiring board 7 without the adhesive layer 2 (samples 19 and 20), the wiring board 7 was warped, and a connection failure occurred in the connection portion with the semiconductor element. In addition, it was found that cracks occurred in the adhesive layer 2 when the thickness of the adhesive layer 2 was greater than the thickness of the liquid crystal polymer film 1 (samples 13, 14, 17, and 18).
それらに対して、配線基板7(試料11,12,15,16)では、反りが発生して半導体素子との接続部で接続不良が発生することがなく、また、接着剤層2にクラックが発生することもなく、優れていることがわかった。 On the other hand, in the wiring substrate 7 (samples 11, 12, 15, and 16), the warp does not occur and no connection failure occurs at the connection portion with the semiconductor element, and the adhesive layer 2 is cracked. It did not occur and was found to be excellent.
なお、本発明の配線基板7は上述の実施の形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施例では3層の液晶ポリマーフィルム1を積層することによって基体5を製作したが、2層あるいは4層以上の液晶ポリマーフィルム1を積層して基体5を製作してもよい。また、本発明の配線基板7の上下表面に積層された絶縁層6は、1層や3層以上であってもよい。
The wiring board 7 of the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above embodiment, the
液晶ポリマーフィルム1の厚みと、熱膨張係数、そして、接着剤層2の厚み、無機充填剤の含有量、樹脂の種類と積層枚数を表3に示すように変化させ、実施例1と同様にして各種配線基板7を製作した。そして、実施例1、2と同様の評価を行った。また、この配線基板7にダミーチップを半田実装して、実装後のダミーチップの状態を確認した。その結果を表3に示す。
表3より、接着剤層2の厚さと、接着剤層2の厚さと液晶ポリマーフィルム1の厚みとの和との比を変化させた試料No.21〜25のうち、前記の比が5〜30%の範囲にある試料No.22〜25では、いずれの評価項目においても良好な結果が得られたが、前記の比が30%を越えた試料No.21では、ダミーチップにわずかなクラックが認められた。 From Table 3, sample No. 1 was obtained by changing the ratio of the thickness of the adhesive layer 2 and the sum of the thickness of the adhesive layer 2 and the thickness of the liquid crystal polymer film 1. 21 to 25, the above-mentioned ratio is in the range of 5 to 30%. In Nos. 22 to 25, good results were obtained in any of the evaluation items, but sample Nos. In which the ratio exceeded 30% were obtained. In No. 21, a slight crack was observed in the dummy chip.
液晶ポリマーフィルム1の熱膨張係数を変化させた試料No.26〜30においては、液晶ポリマーフィルム1の熱膨張係数が負の値を示す試料No.26〜29においては、いずれの評価項目においても良好な結果が得られたが、液晶ポリマーフィルム1の熱膨張係数が5×10−6/℃である試料No.30では、ダミーチップにわずかなクラックが認められた。 Sample No. 1 in which the coefficient of thermal expansion of the liquid crystal polymer film 1 was changed. In samples 26 to 30, sample Nos. 1 and 2 in which the liquid crystal polymer film 1 showed a negative thermal expansion coefficient. Samples in 26-29, although good results in any of the evaluation items were obtained, the thermal expansion coefficient of the liquid crystal polymer film 1 is 5 × 10 -6 / ℃ No. In No. 30, a slight crack was recognized in the dummy chip.
また、接着剤層2の無機充填剤として非晶質の球状シリカを添加して、その含有量を10〜70体積%の範囲で変化させた試料No.31〜34では、無機充填剤の添加量の変化に伴い接着剤層2の熱膨張係数も変化した。これらの試料では、いずれの評価項目においても良好な結果が得られた。 Further, sample No. 1 was prepared by adding amorphous spherical silica as an inorganic filler of the adhesive layer 2 and changing the content thereof in the range of 10 to 70% by volume. In 31-34, the thermal expansion coefficient of the adhesive bond layer 2 also changed with the change of the addition amount of an inorganic filler. In these samples, good results were obtained for all the evaluation items.
また、接着剤層2として種々の樹脂を用いた試料No.35〜41においても、すべての評価項目で良好な結果が得られた。 Sample Nos. Using various resins as the adhesive layer 2 were used. Also in 35-41, the favorable result was obtained by all the evaluation items.
1・・・・・・・・液晶ポリマーフィルム
2・・・・・・・・接着剤層
3・・・・・・・・貫通導体
4・・・・・・・・配線導体
5・・・・・・・・基体
6・・・・・・・・絶縁層
7・・・・・・・・配線基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...... Liquid crystal polymer film 2 ...... Adhesive layer 3 ...... Through-conductor 4 ......
Claims (10)
(a)液晶ポリマーフィルムの少なくとも片面に接着剤層を具備する絶縁フィルムに貫通孔を形成する工程と、
(b)前記貫通孔にビアを形成する工程と、
(c)(a)および(b)の工程で作製したビアを具備する絶縁フィルムを複数層積層する工程とを具備する
ことを特徴とする配線基板の製造方法。 Of claims 1 to 8 A method for manufacturing a wiring board according to any one,
(A) forming a through hole in an insulating film having an adhesive layer on at least one side of the liquid crystal polymer film;
(B) forming a via in the through hole;
(C) (a) and (b) A method for manufacturing a wiring substrate in a feature by including a step of a plurality of layers laminated insulating film having a via fabricated in step.
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