JP6323310B2 - Through-hole filling paste and wiring board manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、スルーホール充填用ペースト及び配線基板の製造方法に関し、より詳しくは、印刷方法により貫通孔に充填され、乾燥硬化後のペーストはみ出し部分を研磨する際に、容易に研磨処理をすることが出来、生産性を向上させることが可能な充填用ペーストであって、ＬＳＩ、ＩＣやチップ部品を搭載した配線基板の製造に用いられる充填用ペースト、及び配線基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a through-hole filling paste and a method for manufacturing a wiring board, and more particularly, when a through-hole is filled by a printing method and the paste protruding portion after drying and curing is polished, it is easily polished. In particular, the present invention relates to a filling paste that can be used for manufacturing a wiring board on which LSI, IC, and chip components are mounted, and a method for manufacturing the wiring board.
電子機器の小型化、軽量化、薄型化に伴い、部品の高密度実装が求められている。配線基板には表裏の配線で導通を取るためにスルーホールと呼ばれる複数の層に渡る貫通孔が設けられているが、この貫通孔が開いたままだとその上に配線を形成することが出来ず、配線の自由度に劣り高密度化が困難であった。また、基板を多層化する際にも貫通孔上への配線や更なる層内結合孔の形成が出来ないという問題点があった。
配線基板とは、樹脂などでできた板状の部品で、電子部品や集積回路（ＩＣ）、それらを繋ぐ金属配線などを高密度に実装したものを指す。
最近ではこの貫通孔内に樹脂ペーストを充填して、貫通孔上にも配線を出来るようにして配線の高密度化や多層化が行われている。このペーストには、例えば特許文献１に示されるように、球状銀粉をビヒクルに分散させたペースト組成物が知られている。
また、特許文献２に示されるように、樹脂ペーストには硬化時の熱収縮を抑える目的で一般にシリカ等の無機フィラーが配合されている場合がある。
さらに、貫通孔に充填されたペースト硬化物と貫通孔上に形成する配線パターンとの密着性を向上させるために、例えば特許文献３に示されるように銅粉またはニッケル粉を含有させることがある。
As electronic devices become smaller, lighter, and thinner, high-density mounting of components is required. The wiring board has through-holes that go through multiple layers, called through-holes, in order to establish electrical continuity between the front and back wirings. If these through-holes remain open, wiring cannot be formed on them. Because of the poor degree of freedom of wiring, it was difficult to increase the density. In addition, there is a problem that even when the substrate is multi-layered, it is impossible to form a wiring on the through-hole or a further intra-layer coupling hole.
The wiring board is a plate-like component made of resin or the like, and is an electronic component, an integrated circuit (IC), or a metal wiring that connects them, which is mounted with high density.
Recently, a resin paste is filled in the through hole so that wiring can be formed also on the through hole to increase the density and multilayer of the wiring. As this paste, for example, as shown in Patent Document 1, a paste composition in which spherical silver powder is dispersed in a vehicle is known.
In addition, as shown in Patent Document 2, an inorganic filler such as silica may generally be blended in the resin paste for the purpose of suppressing thermal shrinkage during curing.
Furthermore, in order to improve the adhesiveness between the cured paste filled in the through hole and the wiring pattern formed on the through hole, for example, as shown in Patent Document 3, copper powder or nickel powder may be included. .
これらの充填用ペーストを用いて貫通孔を充填する配線基板の製造工程の一例を以下に示す。
基板には、予めスルーホールの壁面にめっきなどを施して層間の導通が得られるようにする。この貫通孔にペーストを印刷法により充填し、乾燥工程を経てペーストを硬化させる。硬化したペーストは、基板表面に対し貫通孔より凸状にはみ出した部分を生じる様に充填しているので、研磨工程によりその凸状にはみ出した部分が基板表面と一致して平坦になるまで研磨する。平坦になった基板表面上にめっきにより銅箔層を形成する。
An example of the manufacturing process of the wiring board that fills the through holes using these filling pastes is shown below.
The substrate is plated in advance on the wall surface of the through hole so that conduction between layers is obtained. The through holes are filled with paste by a printing method, and the paste is cured through a drying process. Since the hardened paste is filled so as to produce a protruding part from the through-hole on the substrate surface, polishing is performed until the protruding part is flush with the substrate surface by the polishing process. To do. A copper foil layer is formed on the flat substrate surface by plating.
特許文献１に示されているペースト組成物には、金属粉として、特定の比表面積を有する球状銀粉が、ペーストに良好な流動性を与え、多層回路基板の歩留りを向上させる目的で添加されている。
また、特許文献２に示されているペースト組成物には、シリカが硬化時の熱収縮を抑える目的で添加されており、特許文献３に示されているペースト組成物には、銅粉がめっきにより形成される銅箔との密着性を向上させる目的で添加されているが、これらの添加粉末は硬化した樹脂よりも硬いため、前述の研磨の工程において更に研磨性を阻害する要因となり、研磨時間を増大させ生産性を低下させるという問題があった。
In the paste composition shown in Patent Document 1, spherical silver powder having a specific specific surface area is added as a metal powder for the purpose of imparting good fluidity to the paste and improving the yield of the multilayer circuit board. Yes.
In addition, silica is added to the paste composition shown in Patent Document 2 for the purpose of suppressing thermal shrinkage at the time of curing, and copper powder is plated on the paste composition shown in Patent Document 3. It is added for the purpose of improving the adhesion with the copper foil formed by the above, but since these additive powders are harder than the cured resin, it becomes a factor that hinders the polishability in the polishing process described above, and polishing. There was a problem of increasing time and reducing productivity.
このような状況下、半導体業界においてはコストダウンが強く求められているため、貫通孔（スルーホール）に充填されたペーストの乾燥硬化後のはみ出し部分を研磨する際に、容易に研磨処理をすることが出来、生産性を向上させることのできるペーストが望まれていた。 Under these circumstances, the semiconductor industry is strongly demanded to reduce the cost. Therefore, when polishing the protruding portion after drying and hardening of the paste filled in the through hole (through hole), the polishing process is easily performed. Therefore, there has been a demand for a paste that can improve productivity.
本発明の目的は、かかる従来技術の状況に鑑み、印刷方法により貫通孔に充填されたペーストの乾燥硬化後のはみ出し部分を研磨する際に、１回の研磨で除去できる量（研磨量）を増やすことにより、研磨速度を高める、すなわち生産性を向上させることが可能となる充填用ペーストを提供することである。 In view of the state of the prior art, the object of the present invention is to reduce the amount (polishing amount) that can be removed by one polishing when polishing the protruding portion after drying and hardening of the paste filled in the through-hole by a printing method. The increase is to provide a filling paste that can increase the polishing rate, that is, improve the productivity.
本発明者らは、上記のような従来技術の問題点を解決できるスルーホール用充填用ペーストについて鋭意検討を重ねた結果、熱収縮を抑える目的で一般的に添加されている無機フィラーのシリカに着目し、これの少なくとも一部を易崩壊性の脆性材料に変更することで他の特性を損ねることなく研磨時の摩擦抵抗を低下させて研磨性を向上させることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of intensive studies on the filling paste for through-holes that can solve the problems of the prior art as described above, the present inventors have developed an inorganic filler silica generally added for the purpose of suppressing thermal shrinkage. Attention is focused on, and at least a part of this is changed to an easily disintegrating brittle material, and it is found that the friction resistance at the time of polishing is reduced without impairing other characteristics to improve the abradability, and the present invention is completed. It came to.
すなわち、本発明の第１の発明によれば、電子回路基板中に形成されたスルーホールに充填される充填用ペーストにおいて、前記ペーストが金属粉、熱硬化性樹脂、硬化剤、及び非導電性フィラーにより構成される樹脂組成物からなり、前記非導電性フィラーが、脆性材料、脆性材料を含む無機フィラーもしくは有機フィラーから選択されるいずれかの材料であり、前記脆性材料を含む無機フィラーを用いる場合、該脆性材料が、非導電性フィラー全体の２０重量％以上配合されることを特徴とするスルーホール充填用ペーストが提供される。 That is, according to the first invention of the present invention, in the filling paste filled in the through holes formed in the electronic circuit board, the paste is a metal powder, a thermosetting resin, a curing agent, and a non-conductive material. The resin composition is composed of a filler, and the non-conductive filler is any material selected from a brittle material, an inorganic filler containing a brittle material, or an organic filler, and an inorganic filler containing the brittle material is used. In this case, a paste for filling a through hole is provided in which the brittle material is blended in an amount of 20% by weight or more of the whole non-conductive filler .
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、樹脂がエポキシ系樹脂であることを特徴とするスルーホール充填用ペーストが提供される。
また、本発明の第３の発明によれば、第１又は第２の発明において、金属粉が銅粉またはニッケル粉であることを特徴とするスルーホール充填用ペーストが提供される。
また、本発明の第４の発明によれば、第１〜第３のいずれかの発明において、前記脆性材料が多孔質シリコンであり、また、有機フィラーが多孔質フッ素樹脂であることを特徴とするスルーホール充填用ペーストが提供される。
According to the second invention of the present invention, there is provided a paste for filling a through-hole, characterized in that, in the first invention, the resin is an epoxy resin.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a paste for filling a through hole according to the first or second aspect, wherein the metal powder is copper powder or nickel powder.
According to a fourth invention of the present invention, in any one of the first to third inventions, the brittle material is porous silicon, and the organic filler is a porous fluororesin. A through-hole filling paste is provided.
さらに、本発明の第５の発明によれば、前記第１〜４のいずれかの発明のスルーホール充填用ペーストをスルーホールに充填・硬化し、スルーホールから凸状にはみ出した部分を研磨して平坦にした後、めっき処理を行うことを特徴とする配線基板の製造方法が提供される。 Further, according to the fifth aspect of the present invention, the through-hole filling paste according to any one of the first to fourth aspects is filled and cured in the through-hole, and the portion protruding from the through-hole is polished. Then, a method of manufacturing a wiring board is provided in which plating is performed after flattening.
本発明によれば、充填用ペーストに金属粉と非導電性フィラーを含み熱硬化性樹脂の添加量を相対的に少なくすることで硬化収縮量を抑え、さらに、硬いシリカなどの無機フィラーを含まないか、減らして易崩壊性の脆性材料や有機フィラーの比率を多くすることにより、研磨時に抵抗となる研磨単位面積当たりの樹脂硬化物や硬い無機フィラーの量が少なくなり、研磨時間を短縮することが可能となる。 According to the present invention, the filling paste contains a metal powder and a non-conductive filler, and the amount of thermosetting resin is relatively reduced to suppress the amount of curing shrinkage, and further includes an inorganic filler such as hard silica. By reducing or increasing the ratio of easily disintegrating brittle materials and organic fillers, the amount of cured resin and hard inorganic filler per polishing unit area that becomes resistance during polishing is reduced, and polishing time is shortened. It becomes possible.
次に、本発明のスルーホール充填用ペースト及び配線基板の製造方法を詳細に説明する。すなわち、本発明は、非導電性フィラーとして、脆性材料、脆性材料を含む無機フィラーもしくは有機フィラーから選択されるいずれかの材料を配合したスルーホール充填用ペーストおよび配線基板の製造方法である。 Next, the through-hole filling paste and wiring board manufacturing method of the present invention will be described in detail. That is, the present invention is a method for manufacturing a through-hole filling paste and a wiring board in which any material selected from a brittle material, an inorganic filler containing a brittle material, or an organic filler is blended as a non-conductive filler.
１．充填用ペースト
（Ｉ）金属粉
金属粉としては、銀、銅、ニッケル、亜鉛、錫、鉛、ビスマス等の金属から選ばれる少なくとも１種の金属粉を用いることができるが、安価で銅めっきに悪影響を及ぼさない銅粉またはニッケル粉を用いるのが好ましい。中でもスルーホール充填材上に形成する銅めっきとの密着性を、容易に確保できるため、銅粉を用いるのが特に好ましい。
1. Filling paste (I) Metal powder As the metal powder, at least one metal powder selected from metals such as silver, copper, nickel, zinc, tin, lead and bismuth can be used. It is preferable to use copper powder or nickel powder that does not have an adverse effect. Among them, it is particularly preferable to use copper powder because adhesion with the copper plating formed on the through-hole filler can be easily ensured.
金属粉の平均粒径としては、０．０５〜１０μｍのものを好適に用いることができる。より好ましくは０．１〜５μｍ、特に好ましくは、０．１〜３μｍである。平均粒径が０．０５μｍ未満のものは入手しにくいだけでなく分散性が悪く、１０μｍを超えるものは研磨性が悪いので好ましくない。 As an average particle diameter of metal powder, a 0.05-10 micrometers thing can be used conveniently. More preferably, it is 0.1-5 micrometers, Most preferably, it is 0.1-3 micrometers. Those having an average particle size of less than 0.05 μm are not only difficult to obtain but also have poor dispersibility, and those having a particle size exceeding 10 μm are not preferable because of poor polishing.
金属粉の添加量は、組成物全体に対して６０〜９５重量％の範囲にするのが好ましい。金属粉成分を６０重量％未満にすると、ペーストを硬化させた際、硬化物内の電気抵抗率が高くなったり、あるいは硬化物の熱伝導率が低下してしまったりする傾向がある。また、金属粉によるアンカー効果が弱くなり、めっき銅箔層からの剥離を生じる場合がある。金属粉成分を９５重量％よりも多くすると、金属粉同士を繋ぎ止める樹脂成分量が不足するため、粘度が非常に高くなり、ペースト状態を維持できなくなってしまい、ペースト状の組成物を製造するのが困難となり、作業性が低下する場合があるため、好ましくない。 The amount of metal powder added is preferably in the range of 60 to 95% by weight with respect to the entire composition. If the metal powder component is less than 60% by weight, when the paste is cured, the electrical resistivity in the cured product tends to increase, or the thermal conductivity of the cured product tends to decrease. Moreover, the anchor effect by a metal powder becomes weak and may peel from a plating copper foil layer. If the amount of the metal powder component is more than 95% by weight, the amount of the resin component for joining the metal powders is insufficient, so that the viscosity becomes very high and the paste state cannot be maintained, and a paste-like composition is produced. Is difficult, and workability may be reduced, which is not preferable.
（ＩＩ）樹脂
樹脂には、熱硬化性樹脂を好適に用いることができる。その具体例としては、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。中でも、入手が容易で硬化収縮をより抑制するためにエポキシ系樹脂を用いることが好ましい。
エポキシ系樹脂としては、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂等が好適に用いられる。
上記エポキシ系樹脂の中でも、硬化収縮抑制の観点から、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂が特に好ましい。
(II) Resin A thermosetting resin can be suitably used as the resin. Specific examples thereof include an epoxy resin, an acrylic resin, a fluorine resin, and a polyurethane resin. Among these, it is preferable to use an epoxy resin because it is easily available and suppresses curing shrinkage.
As the epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, glycidyl amine type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin and the like are preferably used.
Among the epoxy resins, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, and phenol novolac type epoxy resin are particularly preferable from the viewpoint of suppressing curing shrinkage.
樹脂のペースト組成物中の含有量は、５〜５０重量％とすることができ、１０〜４０重量％がより好ましく、１５〜３０重量％が特に好ましい。 The content of the resin in the paste composition can be 5 to 50% by weight, more preferably 10 to 40% by weight, and particularly preferably 15 to 30% by weight.
また、上記のようなエポキシ系樹脂などの熱硬化性樹脂と、アルキド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、キシレン系樹脂のうちの１種以上との混合物も用いることができる。ただし、その場合は、アルキド系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、又はキシレン系樹脂の混合率を、樹脂混合物中５０重量％までとすることが望ましい。 A mixture of a thermosetting resin such as an epoxy resin as described above and one or more of an alkyd resin, a melamine resin, a phenol resin, and a xylene resin can also be used. However, in that case, it is desirable that the mixing ratio of the alkyd resin, melamine resin, phenol resin, or xylene resin is 50% by weight or more in the resin mixture.
（ＩＩＩ）硬化剤
樹脂の硬化剤としては、特に限定はなく、イミダゾール系、フェノール系、ジシアンジアミド、酸無水物、アミン化合物などが挙げられるが、エポキシ系樹脂の場合、硬化効率を考慮すると、イミダゾール系の硬化剤が好ましい。
その具体例としては、イミダゾール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール、２−エチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−エチル−４−メチル−イミダゾール、１−シアノエチル−２−ウンデシルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール等が挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上用いてもよく、また他の硬化剤と併用してもよい。
(III) Curing Agent The curing agent for the resin is not particularly limited, and examples include imidazole-based, phenol-based, dicyandiamide, acid anhydride, and amine compound. In the case of epoxy-based resin, imidazole is considered in view of curing efficiency. System curing agents are preferred.
Specific examples thereof include imidazole, 2-undecylimidazole, 2-heptadecylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4-methyl-imidazole, 1-cyanoethyl-2-undecylimidazole, 2-phenylimidazole etc. are mentioned. These may be used alone, in combination of two or more, or in combination with other curing agents.
イミダゾール系の硬化剤が好ましい理由は、一般に、イミダゾール系硬化剤をエポキシ樹脂に添加すると、分子内錯体を形成しながら重合が進んでいくためである（高分子刊行会、「入門エポキシ樹脂」ｐ．９８〜ｐ．９９を参照。）。分子内錯体が形成されると、反応速度は低下するものの、代わりに重合停止反応は起こりにくくなる、すなわち、エポキシ樹脂の重合反応を阻害するような、外部からの影響を受け難くなるため、充填された各部において均一な硬化反応が得られるためである。硬化剤の含有量は樹脂に対して３重量％以下、好ましくは１重量％以下である。 The reason why an imidazole-based curing agent is preferable is that when an imidazole-based curing agent is added to an epoxy resin, polymerization proceeds while forming an intramolecular complex (Polymer Publications, “Introduction Epoxy Resin” p. .98-p.99). When an intramolecular complex is formed, the reaction rate decreases, but instead, the polymerization termination reaction is less likely to occur, i.e., it is less susceptible to external influences that inhibit the epoxy resin polymerization reaction. This is because a uniform curing reaction can be obtained in each of the parts. The content of the curing agent is 3% by weight or less, preferably 1% by weight or less based on the resin.
（ＩＶ）非導電性フィラー
（ＩＶ−１ａ）無機フィラー
エポキシ樹脂の添加剤として、これまで無機フィラーを用いる場合があり、その際にはシリカ、アルミナ、酸化鉄、電解鉄粉などが使用されている。本発明において、これらの無機フィラーを用いる場合は、これらの中でも熱膨張率の小さいシリカが好ましく、さらに、スルーホール用充填剤の粘度の上昇を抑えつつ、より多量に含有させるためには、球状シリカがより好ましい。
しかしながら、シリカは前記したとおり硬い材料である。スルーホールから凸状にはみ出た硬化物を研磨する際には、これらの無機フィラーも一緒に研磨することになるので大量に添加した場合研磨するのに時間がかかってしまい、生産性が低下してしまう問題がある。このため、本発明では、上記無機フィラーを用いる場合は、少なくともその一部を、脆性材料または有機フィラーに置換する必要がある。
(IV) Non-conductive filler (IV-1a) Inorganic filler In the past, inorganic fillers may be used as additives for epoxy resins, in which case silica, alumina, iron oxide, electrolytic iron powder, etc. are used. Yes. In the present invention, when these inorganic fillers are used, silica having a small coefficient of thermal expansion is preferable among them, and in order to contain a larger amount while suppressing an increase in the viscosity of the filler for through holes, Silica is more preferred.
However, silica is a hard material as described above. When polishing the cured product that protrudes from the through hole, these inorganic fillers are also polished together. Therefore, if a large amount is added, it takes time to polish and the productivity decreases. There is a problem. For this reason, in this invention, when using the said inorganic filler, it is necessary to substitute at least one part with a brittle material or an organic filler.
（ＩＶ−１ｂ）脆性材料
脆性材料は、外力を加えてから破断に至るまでのひずみの小さい性質を有する材料であり、引張強さが小さい反面、圧縮強さが大きい性質を有するものである。そのため、樹脂が硬化収縮する際の圧力には十分耐えて形状を保っているが、研磨時のせん断応力に対しては容易に破壊されるものである。
(IV-1b) Brittle material A brittle material is a material having a property of small strain from application of external force to breaking, and has a property of high compressive strength while having low tensile strength. Therefore, the resin can withstand the pressure when the resin is cured and contracted and maintains its shape, but it is easily destroyed by the shear stress during polishing.
本発明でペースト中に無機フィラーとともに特定の脆性材料を配合し、スルーホール充填用ペースト組成物を構成すると、樹脂や硬い無機フィラーの添加量が相対的に少なくなり硬化収縮量を抑え、さらに、脆性材料の前記性質により、研磨時間を大幅に短縮することが可能となる。
本発明では脆性材料として、多孔質シリコン、シリコーンレジンパウダー、エアロジル等の微細シリカ粉末、シラスバルーン、タイミクロン等の微細アルミナ粉末を例示することができる。
In the present invention, by blending a specific brittle material together with an inorganic filler in the paste, and constituting a paste composition for filling a through hole, the amount of resin and hard inorganic filler added is relatively reduced, and the amount of cure shrinkage is suppressed. Due to the properties of the brittle material, the polishing time can be greatly reduced.
In the present invention, examples of the brittle material include fine silica powder such as porous silicon, silicone resin powder and aerosil, and fine alumina powder such as shirasu balloon and tymicron.
多孔質シリコンとは、その表面に１０１１個／ｃｍ２程度の密度で、数ｎｍの径の微細孔が形成された結晶シリコン材料である。
シラスバルーンは、火山灰として噴出し地表に堆積した天然素材（シラス）を１０００℃程度の高温で焼成・発泡させた微粒の中空体である。このシラスバルーンの特徴は、無毒・無臭・無菌・無機質で化学的に安定し、高い耐薬品性・吸湿性、低い熱伝導率を有し、流動性・混合性にも優れている。その平均粒径は、一般的には２〜５００μｍ程度とされ、大粒径のものは粉砕して使用される。
Porous silicon is a crystalline silicon material having fine pores with a diameter of several nanometers formed on its surface at a density of about 10 11 pieces / cm 2 .
The Shirasu balloon is a fine hollow body made by firing and foaming a natural material (shirasu) ejected as volcanic ash and deposited on the ground surface at a high temperature of about 1000 ° C. The characteristics of this Shirasu balloon are non-toxic, odorless, sterile, inorganic, chemically stable, high chemical resistance, moisture absorption, low thermal conductivity, and excellent fluidity and mixing. The average particle size is generally about 2 to 500 μm, and those having a large particle size are used after being pulverized.
さらに、シリコンレジンパウダーは、シリコーンレジンを微細な粉末状に分散硬化したもので、製造方法により、球状微粒子のものと不定形粉体がある。特に球状シリコーンパウダーは、比重が軽い、耐熱性、潤滑性、撥水性等に優れる材料である。シリコンレジンの中には、分散性、潤滑性、耐熱性等に優れた、シロキサン結合が（ＲＳｉＯ３/２）ｎで表される三次元網目状に架橋した構造を持つ、ポリオルガノシルセスキオキサン硬化物粉末などもあり好適に用いることができる。 Furthermore, the silicone resin powder is obtained by dispersing and curing a silicone resin in a fine powder form, and there are spherical fine particles and amorphous powders depending on the production method. In particular, spherical silicone powder is a material having a low specific gravity, excellent heat resistance, lubricity, water repellency and the like. Among silicone resins, polyorganosilsesquioki has a structure in which siloxane bonds are cross-linked in a three-dimensional network represented by (RSiO 3/2 ) n and have excellent dispersibility, lubricity, heat resistance and the like. There are also sun-cured powders and the like, which can be suitably used.
脆性材料としては、平均粒径が５〜５０μｍのものを用いることができ、好ましくは１０〜３０μｍであり、より好ましくは１５〜２０μｍである。平均粒径が５〜５０μｍを外れると金属粉、無機フィラーなどへの混合、分散性の面で好ましくない場合がある。
非導電性フィラーとして脆性材料を含む無機フィラーを用いる場合、該脆性材料が、非導電性フィラー全体の２０重量％以上配合されることが好ましい。脆性材料が、非導電性フィラー全体の２０重量％未満であると配線基板の表面の研磨性が落ち、研磨速度が上がらないため好ましくない。該脆性材料は、非導電性フィラー全体の５０重量％以上配合されることがより好ましく、７５重量％以上がさらに好ましく、９０重量％以上が特に好ましい。
As a brittle material, an average particle diameter of 5-50 micrometers can be used, Preferably it is 10-30 micrometers, More preferably, it is 15-20 micrometers. If the average particle size is outside the range of 5 to 50 μm, it may be unfavorable in terms of mixing and dispersibility in metal powder, inorganic filler and the like.
When an inorganic filler containing a brittle material is used as the nonconductive filler, the brittle material is preferably blended in an amount of 20% by weight or more based on the whole nonconductive filler. If the brittle material is less than 20% by weight of the total amount of the non-conductive filler, it is not preferable because the polishing property of the surface of the wiring board is lowered and the polishing rate is not increased. The brittle material is more preferably blended in an amount of 50% by weight or more of the whole non-conductive filler, more preferably 75% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more.
（ＩＶ−２）有機フィラー
本発明では、上記非導電性フィラーの少なくとも一部を、有機フィラーとすることもできる。有機フィラーとしては、多孔質フッ素樹脂を好適に用いることができる。
多孔質フッ素樹脂としては、放出型多孔質フッ素樹脂、連続気孔性多孔質フッ素樹脂等を例示することができる。
(IV-2) Organic filler In this invention, at least one part of the said nonelectroconductive filler can also be made into an organic filler. As the organic filler, a porous fluororesin can be suitably used.
Examples of the porous fluororesin include a release porous fluororesin and a continuous porous porous fluororesin.
放出型多孔質フッ素樹脂とは、複数の結節点が、複数のフッ素樹脂からなる繊維でネットワークを形成するように繋がっているものであり、市販のものを使用することができる。
連続気孔性多孔質フッ素樹脂とは、気孔径が０．１μｍから数μｍ程度と極めて微細で柔軟性に富み、その空隙率は一般的に１５〜９５％の範囲内にあり、その中でも５０〜９５％程度のものが好適に使用される。このような連続気孔性多孔質フッ素樹脂材料は、例えば前記フッ素繊維紙やフッ素樹脂基材として使用可能なフッ素樹脂に、抽出や溶解によって除去される物質を混和して成形した後、これらの物質を除去する方法（特開昭６２−１９２４３１号公報、特開昭６１−１５２７３９号公報等）、あるいは成形した後で延伸することにより孔をあける方法等により得ることができる。この場合、フッ素樹脂材料の種類は特に限定されないが、特公昭４２−１３５６０号に代表される延伸法により製造される連続気孔性多孔質四フッ化エチレン樹脂は、その内部構造として、繊維と繊維によって相互に連結された結節とからなり、空隙率、孔径の調整が容易である点で好ましい材料である。
The release-type porous fluororesin is such that a plurality of nodes are connected so as to form a network with fibers made of a plurality of fluororesins, and commercially available products can be used.
The continuous porous porous fluororesin is extremely fine with a pore diameter of about 0.1 μm to several μm, and its porosity is generally in the range of 15 to 95%. About 95% is preferably used. Such a continuous porous porous fluororesin material is formed, for example, by blending a material to be removed by extraction or dissolution into a fluororesin that can be used as the fluorofiber paper or fluororesin substrate, and then molding these materials. Can be obtained by a method of removing the surface (JP-A-62-192431, JP-A-61-152739, etc.) or a method of forming holes by stretching after molding. In this case, the type of the fluororesin material is not particularly limited, but the continuous porous porous tetrafluoroethylene resin produced by the stretching method represented by Japanese Examined Patent Publication No. 42-13560 is composed of fibers and fibers as its internal structure. This is a preferable material because it is easy to adjust the porosity and the pore diameter.
非導電性フィラーとして有機フィラーを用いる場合、該有機フィラーが、非導電性フィラー全体の２０重量％以上配合されることが好ましい。有機フィラーが、非導電性フィラー全体の２０重量％未満であると配線基板の表面の研磨性が落ち、研磨速度が上がらないため好ましくない。有機フィラーは、非導電性フィラー全体の５０重量％以上配合されることがより好ましく、７５重量％以上がさらに好ましく、９０重量％以上が特に好ましい。 When an organic filler is used as the nonconductive filler, the organic filler is preferably blended in an amount of 20% by weight or more based on the whole nonconductive filler. If the organic filler is less than 20% by weight of the whole non-conductive filler, the polishing property of the surface of the wiring board is lowered and the polishing rate is not increased, which is not preferable. The organic filler is more preferably blended in an amount of 50% by weight or more of the whole non-conductive filler, more preferably 75% by weight or more, and particularly preferably 90% by weight or more.
（Ｖ）その他の添加剤
本発明のスルーホール充填用ペースト中に、ペースト樹脂組成物の添加剤として、本発明の効果を損なわない範囲で、熱膨張率及び熱伝導率等を調整するために、必要に応じて前記以外の無機物フィラー、例えば窒化ケイ素などの窒化物、タングステンシリサイドなどのケイ化物、タングステンカーバイドなどの炭化物などを含有させてもよい。
また、成形能や弾性率を調整するために、ポリウレタン樹脂、ポリビニルブチラート樹脂、ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂や、ブチルゴム等を混合することもできる。また必要に応じて、消泡剤、レベリング剤等の微量添加剤を添加しても良い。
これらの添加剤は、ペースト樹脂組成物１００重量部に対して、０．０１〜５重量部程度の添加量で配合することができる。
(V) Other additives In the paste for filling through-holes of the present invention, as an additive for the paste resin composition, in order to adjust the thermal expansion coefficient, thermal conductivity, etc., as long as the effects of the present invention are not impaired. If necessary, inorganic fillers other than those described above, for example, nitrides such as silicon nitride, silicides such as tungsten silicide, carbides such as tungsten carbide, and the like may be included.
Moreover, in order to adjust a moldability and an elasticity modulus, thermoplastic resins, such as a polyurethane resin, polyvinyl butyrate resin, a polyimide resin, butyl rubber, etc. can also be mixed. Moreover, you may add trace additives, such as an antifoamer and a leveling agent, as needed.
These additives can be blended in an amount of about 0.01 to 5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the paste resin composition.
２．配線基板の製造方法
本発明の配線基板の製造方法は、スルーホールに前記スルーホール充填用ペーストを充填・硬化し、スルーホールから凸状にはみ出した部分を研磨して平坦にした後、めっき処理を行うことを特徴とする。
配線基板の製造方法としては、例えば、以下のような工程が用いられる。
まずポリイミド基板にスルーホールを形成（スルーホール形成工程）し、スルーホール内壁面をめっきして基板上下の導通を取り、次いで形成されたスルーホールに本発明の脆性材料あるいは有機フィラーを含みシリカ等の無機フィラーを含むことができる充填用ペーストを充填（ペースト充填工程）し、次いで充填されたペーストを熱硬化させ（ペースト硬化工程）、次いで硬化して表面に突出または付着している余剰の充填用ペーストを研磨除去（研磨工程）することにより、コア部（スルーホール穴埋め部）上に形成される配線積層部の平坦性を向上させ、そして、めっき等により配線を形成（めっき工程）することにより配線基板が得られる。
このように配線基板のスルーホールにペーストを充填して表面を平坦にして配線を形成することは、積層配線基板を製造する際にも必要な製造工程である。すなわち、得られた配線基板を積層する際に、コア部での凹凸がなく平坦な表面が得られているので、積層する際に配線基板間の歪や傾きを生じることなく、好適な積層配線基板が得られるというものである。
2. Wiring board manufacturing method The wiring board manufacturing method of the present invention includes filling and curing the through hole filling paste in a through hole, and polishing and flattening the protruding portion from the through hole, followed by plating treatment. It is characterized by performing.
As a method for manufacturing a wiring board, for example, the following steps are used.
First, a through hole is formed in the polyimide substrate (through hole forming step), the inner wall surface of the through hole is plated to establish conduction between the upper and lower sides of the substrate, and then the brittle material or the organic filler of the present invention is contained in the formed through hole. Filled with a paste for filling that can contain inorganic filler (paste filling step), then heat-cured the paste (paste curing step), then cured and overfilled to stick or stick to the surface By polishing and removing the polishing paste (polishing step), the flatness of the wiring laminated portion formed on the core portion (through hole filling portion) is improved, and the wiring is formed by plating or the like (plating step) Thus, a wiring board can be obtained.
In this way, filling the through holes of the wiring board with the paste to form a wiring with a flat surface is a manufacturing process necessary for manufacturing a multilayer wiring board. That is, when laminating the obtained wiring board, a flat surface is obtained without unevenness in the core portion, so that suitable laminating wiring can be obtained without causing distortion or inclination between the wiring boards when laminating. A substrate is obtained.
本発明のペーストを用いた上記研磨工程では、充填用ペーストとして、脆性材料や有機フィラーを含有しているので研磨速度が向上し生産性が高まるという利点がある。また、本発明で添加する非導電性フィラーは、研磨する際に除去されやすく、その除去された後の凹みにめっきが入り込み、アンカー効果によりめっき密着性が向上するという利点もある。
なお、研磨工程はコア部の少なくとも積層される側の片面に行えばよいが、めっき配線の密着性が向上することから両面について行なうことがより好適である。
In the polishing step using the paste of the present invention, since the brittle material or the organic filler is contained as the filling paste, there is an advantage that the polishing rate is improved and the productivity is increased. Further, the non-conductive filler added in the present invention is easily removed when polishing, and there is also an advantage that plating enters the dent after the removal and the plating adhesion is improved by the anchor effect.
The polishing step may be performed on at least one side of the core portion on which the core is laminated. However, it is more preferable to perform both sides because the adhesion of the plated wiring is improved.
３．得られた配線基板
前記製造方法により、充填用ペーストとして特定の無機フィラーと脆性材料もしくは有機フィラーを用いることにより、樹脂の添加量が相対的に少なくなり硬化収縮量を抑え、研磨時に主に抵抗となる研磨単位面積当たりの樹脂硬化物の量も少なくなって、めっき特性も改善された配線基板を得ることができる。
3. The resulting wiring board wherein manufacturing how, by using a specific inorganic filler and brittle material or an organic filler as a filler paste, suppressing the curing shrinkage amount becomes amount of resin is relatively small, mainly during polishing The amount of cured resin per unit polishing area that becomes resistance can be reduced, and a wiring board with improved plating characteristics can be obtained.
次に本発明のペーストを、実施例を示して更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 Next, the paste of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.
（実施例１）
ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂と、イミダゾール系の硬化剤を、３本ロールを用いて混合分散させてバインダーを製造した。金属粉には平均粒径７．５μｍの銅粉を選択し、非導電性フィラーとして平均粒径５μｍの高耐熱性の崩壊性多孔質シリコン（脆性材料）を選択した。金属粉、バインダー及び脆性材料を重量比で７０：２０：１０の割合で混合した。
得られたペーストを１６０℃の温度で１時間加熱し、１ｃｍ角のサイズに加工した。得られたサンプルに５Ｋｇ／ｃｍ２の荷重を加えて、０．１μｍ径の砥粒を含んだスラリーで１時間研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、１０１μｍという高い研磨性が得られた。
Example 1
A binder was manufactured by mixing and dispersing a bisphenol F type epoxy resin and an imidazole-based curing agent using three rolls. Copper powder having an average particle diameter of 7.5 μm was selected as the metal powder, and highly heat-resistant collapsible porous silicon (brittle material) having an average particle diameter of 5 μm was selected as the non-conductive filler. Metal powder, binder and brittle material were mixed in a weight ratio of 70:20:10.
The obtained paste was heated at a temperature of 160 ° C. for 1 hour and processed into a 1 cm square size. A load of 5 kg / cm 2 was applied to the obtained sample, and polishing was performed for 1 hour with a slurry containing abrasive grains having a diameter of 0.1 μm, and the polishing amount at that time was measured. As a result, high polishability of 101 μm was obtained.
（実施例２）
ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂と、イミダゾール系の硬化剤を、３本ロールを用いて混合分散させてバインダーを製造した。金属粉には平均粒径７．５μｍの銅粉を選択し、有機フィラーとして平均粒径５μｍの崩壊性多孔質フッ素樹脂を選択した。金属粉、バインダー及び有機フィラーを重量比で８０：１５：５の割合で混合した。
得られたペーストを１６０℃の温度で１時間加熱し、１ｃｍ角のサイズに加工した。得られたサンプルを、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、９２μｍという高い研磨性が得られた。
(Example 2)
A binder was manufactured by mixing and dispersing a bisphenol F type epoxy resin and an imidazole-based curing agent using three rolls. Copper powder having an average particle diameter of 7.5 μm was selected as the metal powder, and a disintegrating porous fluororesin having an average particle diameter of 5 μm was selected as the organic filler. Metal powder, binder and organic filler were mixed at a weight ratio of 80: 15: 5.
The obtained paste was heated at a temperature of 160 ° C. for 1 hour and processed into a 1 cm square size. The obtained sample was polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, a high polishing property of 92 μm was obtained.
（実施例３）
非導電性フィラーとして、それぞれ平均粒径５μｍの通常のシリカ（無機フィラー）と高耐熱性の崩壊性多孔質シリコン（脆性材料）を２５：７５の重量比で混合したものを用いた以外は、実施例１と同様にしてサンプルを得た。
このサンプルを、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、実施例１には及ばないが約９０μｍと高い研磨性が得られた。
(Example 3)
As the non-conductive filler, except that a normal silica (inorganic filler) having an average particle diameter of 5 μm and a highly heat-resistant collapsible porous silicon (brittle material) were mixed at a weight ratio of 25:75, A sample was obtained in the same manner as in Example 1.
This sample was polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, although not reaching Example 1, a high polishability of about 90 μm was obtained.
（実施例４）
非導電性フィラーとして、それぞれ平均粒径５μｍの通常のシリカ（無機フィラー）と高耐熱性の崩壊性多孔質シリコン（脆性材料）を５０：５０の重量比で混合したものを用いた以外は、実施例１と同様にしてサンプルを得た。
このサンプルを、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、実施例３より低下したものの約７０μｍと高い研磨性が得られた。
Example 4
As the non-conductive filler, except that a normal silica (inorganic filler) having an average particle diameter of 5 μm and a highly heat-resistant collapsible porous silicon (brittle material) were mixed at a weight ratio of 50:50, A sample was obtained in the same manner as in Example 1.
This sample was polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, although it was lower than that in Example 3, a high polishing property of about 70 μm was obtained.
（実施例５）
非導電性フィラーとして、それぞれ平均粒径５μｍの通常のシリカ（無機フィラー）と高耐熱性の崩壊性多孔質シリコン（脆性材料）を７５：２５の重量比で混合したものを用いた以外は、実施例１と同様にしてサンプルを得た。
このサンプルを、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、実施例３より低下したものの約５０μｍと高い研磨性が得られた。
(Example 5)
As the non-conductive filler, except that a normal silica (inorganic filler) having an average particle diameter of 5 μm and a highly heat-resistant collapsible porous silicon (brittle material) were mixed at a weight ratio of 75:25, A sample was obtained in the same manner as in Example 1.
This sample was polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, although it was lower than that of Example 3, a high polishing property of about 50 μm was obtained.
（実施例６）
無機フィラーとして、平均粒径３μｍのシリコーンレジンパウダーを用いた以外は、実施例１と同様にしてサンプルを得た。このサンプルを、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、８６μｍという高い研磨性が得られた。
(Example 6)
A sample was obtained in the same manner as in Example 1 except that a silicone resin powder having an average particle diameter of 3 μm was used as the inorganic filler. This sample was polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, a high polishing property of 86 μm was obtained.
（比較例１）
ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂と、イミダゾール系の硬化剤を用いてバインダーを製造した。金属粉には平均粒径７．５μｍの銅粉を選択し、無機フィラーとして平均粒径５μｍの通常のシリカを添加した。金属粉、バインダー及び無機フィラーを重量比で７０：２０：１０の割合で混合した。
得られたペーストを１６０℃の温度で１時間加熱し、１ｃｍ角のサイズに加工した。得られたサンプルを、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、２０μｍという低い研磨性であった。
(Comparative Example 1)
A binder was produced using a bisphenol F type epoxy resin and an imidazole-based curing agent. Copper powder having an average particle diameter of 7.5 μm was selected as the metal powder, and ordinary silica having an average particle diameter of 5 μm was added as an inorganic filler. Metal powder, binder, and inorganic filler were mixed at a weight ratio of 70:20:10.
The obtained paste was heated at a temperature of 160 ° C. for 1 hour and processed into a 1 cm square size. The obtained sample was polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, the polishing property was as low as 20 μm.
（比較例２）
金属粉と、ビスフェノールＦ型のエポキシ樹脂と、イミダゾール系の硬化剤を用いてバインダーを製造した。金属粉には平均粒径７．５μｍの銅粉を選択し、無機フィラーは添加しなかった。金属粉及びバインダーを重量比で６０：４０の割合で混合した。
得られたペーストを１６０℃の温度で１時間加熱し、１ｃｍ角のサイズに加工した。得られたサンプルを、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、約４０μｍという低い研磨性であった。
(Comparative Example 2)
A binder was manufactured using metal powder, a bisphenol F type epoxy resin, and an imidazole-based curing agent. Copper powder having an average particle size of 7.5 μm was selected as the metal powder, and no inorganic filler was added. Metal powder and binder were mixed at a weight ratio of 60:40.
The obtained paste was heated at a temperature of 160 ° C. for 1 hour and processed into a 1 cm square size. The obtained sample was polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, the polishing performance was as low as about 40 μm.
（比較例３）
金属粉及びバインダーを重量比で９０：１０の割合で混合する以外は、比較例２と同様にしてペーストを得た。得られたペーストを用いてサンプルを加工し、実施例１と同様の条件で研磨して、その際の研磨量を測定した。その結果、１８μｍという低い研磨性であった。
(Comparative Example 3)
A paste was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the metal powder and the binder were mixed at a weight ratio of 90:10. A sample was processed using the obtained paste, polished under the same conditions as in Example 1, and the polishing amount at that time was measured. As a result, the polishing property was as low as 18 μm.
「評価」
上記実施例１〜６によれば、非導電性フィラーのすべてもしくは一部を脆性材料か有機フィラーに置換することにより、高い研磨性が得られることがわかる。
一方、非導電性フィラーとして脆性材料ではなく通常のシリカのみを用いた比較例１、及び金属粉及びバインダーのみで脆性材料を配合しない比較例２、３では、極めて低い研磨性しか得られないことがわかる。
以上より、本発明の充填用ペーストを用いることにより、研磨性が優れ生産性を向上させることができ、従来よりも低コストの配線基板を得ることが可能となる。
"Evaluation"
According to the said Examples 1-6, it turns out that high polishability is acquired by replacing all or one part of a nonelectroconductive filler with a brittle material or an organic filler.
On the other hand, in Comparative Example 1 using only ordinary silica instead of a brittle material as a non-conductive filler, and Comparative Examples 2 and 3 in which a brittle material is not blended only with a metal powder and a binder, extremely low abrasiveness can be obtained. I understand.
As described above, by using the filling paste of the present invention, it is possible to improve the polishing property and improve the productivity, and it is possible to obtain a wiring board at a lower cost than the conventional one.
本発明のスルーホール充填用ペーストは、少なくとも一部が脆性材料もしくは有機フィラーである非導電性フィラーを含有しているため、樹脂の添加量が相対的に少なくなることにより硬化収縮量が抑えられ、さらに、研磨時間を短縮することが可能となるため、配線基板の製造に好適に利用できる。 The through-hole filling paste of the present invention contains a non-conductive filler that is at least partially a brittle material or an organic filler. Furthermore, since the polishing time can be shortened, it can be suitably used for manufacturing a wiring board.
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