JP4553402B2 - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、エポキシアクリレートなどの樹脂からなる層間樹脂絶縁層は、金属である導体回路との密着性が悪いため、その絶縁層表面ならびに導体回路のいずれか少なくとも一方の表面を必ず粗化しなければならない。ところが、このことは、高周波数の信号を伝搬させた場合、信号は表皮効果により粗化された導体回路表面部分のみを伝搬するようになる。そのために、表面の凹凸によって信号にノイズが生じてしまうという問題があった。この問題は、セラミック基板に比べて高周波数の信号を伝搬できる低誘電率および低誘電正接をもつ樹脂基板を使用する場合に、特に顕著であった。
コア基板と、そのコア基板上に形成された下層の導体回路と、前記コア基板上及び前記下層の導体回路上に形成されているビルドアップ層とを備え、該ビルドアップ層が下層の層間樹脂絶縁層と、その下層の層間樹脂絶縁層上に形成された上層の導体回路と、その上層の導体回路を被覆した状態で前記下層の層間樹脂絶縁層上に形成された上層の層間樹脂絶縁層とを有する多層プリント配線板の製造方法において、
前記下層の層間樹脂絶縁層上に、無電解めっき膜と電解めっき膜とからなる上層の導体回路をセミアディティブ法により形成する工程と、
前記上層の導体回路の表面を粗化することなく、その上面にSnからなる金属層を形成する工程と、
前記下層の層間樹脂絶縁層上に前記上層の導体回路を被覆した状態で、下記構造式で示される1種の繰り返し単位からなるポリオレフィン系樹脂からなる上層の層間樹脂絶縁層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする。
前記上層の導体回路の表面は平坦であることが好ましい。
また、前記上層の層間樹脂絶縁層は、熱硬化型ポリオレフィン樹脂または熱可塑型ポリオレフィン樹脂のいずれかにて構成されていることが好ましい。
なお、出願人は先に、特開平7−147483号として、セラミック基板や樹脂基板の片面に樹脂をスピンコートなどで塗布形成し、その樹脂層上に導体回路を形成し、この導体回路上にNi層等を形成する技術を提案したが、基板の片面にのみ樹脂層等を形成する技術であり、本発明とは異なるものである。
前記下層の層間樹脂絶縁層上に、無電解めっき膜と電解めっき膜とからなる上層の導体回路をセミアディティブ法により形成する工程と、
前記上層の導体回路の表面を粗化することなく、その上面にSnからなる金属層を形成する工程と、
前記下層の層間樹脂絶縁層上に前記上層の導体回路を被覆した状態で、前記下層の層間樹脂絶縁層上に前記上層の導体回路を被覆した状態で、下記構造式で示される1種の繰り返し単位からなるポリオレフィン系樹脂からなる上層の層間樹脂絶縁層を形成する工程と、
を含む点に特徴がある。
さらに、これらの金属による金属層を形成すると、導体回路表面には粗化層を設けなくとも、上層導体回路との必要な密着性を確保することができ、その結果、高周波帯域の信号を伝搬させても伝搬遅延が生じないという効果を奏する。
なお、導体回路をエッチングにより形成する場合には、前述した金属層は、エッチングレジストとして作用し、ファインパターンの形成に寄与する。
熱可塑性樹脂としては、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)などのエンジニアリングプラスチックなどを用いることが望ましい。
(1).下記構造式で示される1種の繰り返し単位からなる樹脂。
a.前記(1)〜(3)の樹脂において、繰り返し単位中のXとして採用されるアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基から選ばれる少なくとも1種以上であることが望ましい。
b.前記繰り返し単位中のXとして採用されるC2〜C3の不飽和炭化水素としては、CH2 =CH−、CH3 CH=CH−、CH2 =C(CH3 ) −、アセチレン基から選ばれる少なくとも1種以上であることが望ましい。
c.前記繰り返し単位中のXとして採用されるオキシド基としては、エポキシ基、プロポキシ基が望ましく、ラクトン基としては、β−ラクトン基、γ−ラクトン基、δ−ラクトン基から選ばれる少なくとも1種以上であることが望ましい。
これらのうち、前記(1),(2),(3)の群から選ばれる2種以上の樹脂を混合する場合は、樹脂粉末を有機溶剤に溶解させるか、あるいは熱溶融させて混合する。
また、前記(1),(2),(3)の群から選ばれる樹脂と熱硬化性樹脂を混合する場合も樹脂粉末を有機溶剤に溶解させて混合する。この場合に混合する熱硬化性樹脂としては、熱硬化型ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン(BT)樹脂から選ばれる少なくとも1種以上を用いることが望ましい。
さらに、前記(1),(2),(3)の群から選ばれる樹脂を互いに架橋させる場合は、C2〜C3の不飽和炭化水素、オキシド基、ラクトン基、水酸基および分子主鎖中の二重結合、オキシド構造、ラクトン構造を架橋のための結合手とする。
270℃)などを用いることができる。なお、TPXは、前記繰り返し単位におけるXがイソブチル基の樹脂であり、SPSは、当該Xがフェニル基でシンジオタクティック構造の樹脂である。
また、このポリオレフィン系樹脂は、誘電率が3以下、誘電正接が0.05以下でエポキシ樹脂のそれよりも低く、高周波数の信号でも伝搬遅延がない。しかも、このポリオレフィン系樹脂は、耐熱性がエポキシ樹脂に比べて遜色がなく、はんだ溶融温度でも導体回路の剥離がみられない。その上、破壊靱性値が大きいため、ヒートサイクル時に導体回路と層間樹脂絶縁層との境界を起点とするクラックを発生することがない。
(1)まず、樹脂基板の表面に下層の導体回路を形成した配線基板を作製する。樹脂基板としては、無機繊維を含む樹脂基板を用いることが望ましく、たとえば、ガラス布エポキシ基板、ガラス布ポリイミド基板、ガラス布ビスマレイド−トリアジン樹脂基板あるいはガラス布フッ素樹脂基板などのうちから選ばれるものが好適である。
前記下層の導体回路の形成は、樹脂基板の両面に銅箔を張った銅張積層板をエッチングすることにより行う。そして、この基板にドリルで貫通孔を穿け、貫通孔の壁面および銅箔表面に無電解めっきを施して導体を付与したスルーホールを形成する。ここで、上記無電解めっきの方法としては、銅めっきがよい。なお、フッ素樹脂基板のように、めっきのつきまわりが悪い基板については、有機金属ナトリウムからなる前処理液による処理、プラズマ処理などの表面改質を行う。
なお、スルーホール内壁および電解めっき膜表面を粗化処理して層間絶縁層面としてもよい。粗化処理としては、黒化(酸化)−還元処理、有機酸と第二銅錯体の混合水溶液によるスプレー処理、あるいは銅−ニッケル−リン針状合金めっきによる処理などがある。
また、必要に応じてスルーホール内に導電ペーストを充填し、この導電ペーストを覆う導体層を無電解めっきもしくは電解めっきにて形成することもできる。
と酸素の混合プラズマやコロナ放電などで処理してもよい。また、低圧水銀ランプを用いて紫外線を照射することにより、表面改質することもできる。
特にCF4 と酸素の混合プラズマは、樹脂表面に、水酸基やカルボニル基などの親水性基を導入することができ、後のCVDやPVD処理がしやすいため、有利である。
PVD法としては、スパッタリング、イオンビームスパタリングなどの蒸着法が有効である。また、CVD法としては、アリルシクロペンタジフェニルパラジウム、ジメチルゴールドアセチルアセテート、スズテトラメチルアクリロニトリル、ジコバルトオクタカルボニルアクリロニトリルなどの有機金属(MO)を供給材料とするPE−CVD(Plasma Enhanced CVD)などが好適である。
この無電解めっきおよび/または前記の第4A族から第1B族で第4〜第7周期に属する金属 (ただし、Cuを除く) , Al, Snから選ばれる金属の少なくとも1種からなる薄い金属層が導体層となり、めっきリードとして機能する。
この工程での前記金属層の形成は、無電解めっき法によって形成することがとくに好ましい。
その後、前記無電解めっき膜および前記金属層をめっきリードとして、電気めっきを行い、導体回路の厚付け処理を行う。この処理における電気めっき膜の厚みは、5〜30μm程度がよい。
なお、このエッチング処理においては、前記金属層が、エッチングレジストとして機能し、L/S=15/15μmのような独立した導体回路の形成に役立つ。
(1)コア基板としては、BT(ビズマレイミドトリアジン)樹脂からなる厚さ0.8mmの基板1の両面に18μmの銅箔2がラミネートされているBTレジン銅張積層板(三菱ガス化学製、商品名:HL830-0.8T12D)を用いた(図1(a)参照)。まず、この銅張積層板をドリル削孔して貫通孔を穿け(図1(b)参照)、次いでパラジウム−スズコロイドを付着させ、下記組成の無電解めっき水溶液で下記条件にて無電解めっきを施し、基板全面に0.7μmの無電解めっき膜を形成した。
〔無電解めっき水溶液〕
EDTA 150g/l
硫酸銅 20g/l
HCHO 30ml/l
NaOH 40g/l
α、α’−ビピリジル 80mg/l
PEG 0.1g/l
〔無電解めっき条件〕
70℃の液温度で30分
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 180 g/l
硫酸銅 80 g/l
添加剤(アトテックジャパン製、商品名:カパラシドGL)
1 ml/l
〔電解めっき条件〕
電流密度 1A/dm2
時間 30分
温度 室温
。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 180 g/l
硫酸銅 80 g/l
添加剤(アトテックジャパン製、商品名:カパラシドGL)
1 ml/l
〔電解めっき条件〕
電流密度 1A/dm2
時間 30分
温度 室温
(7)そして、エッチングレジスト8を形成していない部分のめっき膜を、硫酸と過酸化水素の混合液を用いるエッチングにて溶解除去し、さらに、めっきレジスト8を5%KOHで剥離除去して、独立した上層の導体回路9および導電ぺースト5を覆うスルーホール被覆導体層(以下、この導体層のことを単に「ふためっき層」という。)10を形成した(図2(b)参照)。
その形成方法は以下のようである。即ち、基板を酸性脱脂してソフトエッチングし、次いで、塩化パラジウムと有機酸からなる触媒溶液で処理して、Pd触媒を付与し、この触媒を活性化した後、硫酸銅8g/l、硫酸ニッケル0.6g/l、クエン酸15g/l、次亜リン酸ナトリウム29g/l、ホウ酸31g/l、界面活性剤(日信化学工業製、サーフィノール465)0.1g/lの水溶液からなるpH=9の無電解めっき浴にてめっきを施し、導体回路9およびふためっき層10の全表面にCu−Ni−P合金の粗化層11を設けた。ついで、ホウフッ化スズ0.1mol/l、チオ尿素1.0mol/lの水溶液を用い、温度50℃、pH=1.2の条件でCu−Snの置換反応により、粗化層11の表面に、厚さ0.3μmのSn層を設けた(Sn層については図示しない)。
なお、酸素プラズマ処理条件は、電力800W、500mTorr、20分間である。
さらに、塩化ニッケル30g/l、次亜リン酸ナトリウム10g/l、クエン酸ナトリウム10g/lの水溶液からなるpH=5の無電解ニッケルめっき液に1分間浸漬して、図3(c)に示すように、めっきレジスト16の開口部上部に、厚さ0.1μmのニッケルめっき層19を形成した。
その後さらに、この多層プリント配線板の表面に(11)の条件でスパッタリングを行って、図4(a)に示すように、最上層の導体回路の側面および上面にニッケル層を形成した。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器、DVL-B型)で60rpmの場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3によった。
(19)次いで、70℃で30分間の乾燥処理を行った後、1000mJ/cm2の紫外線で露光し、DMTG現像処理した。さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件で加熱処理し、バイアホール、ランド、格子状の電源層の上面の一部が開口した(開口径200μm)ソルダーレジスト層(厚み20μm)18を形成した。
(21) そして、ソルダーレジスト層18の開口部に、はんだペーストを印刷して
200℃でリフローすることによりはんだバンプ21を形成し、はんだバンプ21を有するプリント配線板を製造した(図4(b)参照)。
本実施例では、ポリオレフィン系樹脂として、三井化学製のTPX(商品名)を使用し、実施例1と同じ酸素プラズマ条件にてデスミア処理し、次いで低圧水銀ランプにて紫外線を30〜60秒照射して表面改質を行うことにより、OH基およびカルボニル基を導入した。本実施例ではさらに、Pdを、気圧0.6Pa、温度100℃、電力200W、時間2分間の条件でポリオレフィン系樹脂絶縁層および導体回路表面に厚さ0.1μmで付着させたこと以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
本実施例では、ポリオレフィン系樹脂として、出光石油化学製のSPS(商品名)を使用し、Tiを、気圧0.6Pa、温度100℃、電力200W、時間5分間の条件でポリオレフィン系樹脂絶縁層および導体回路に厚さ0.1μmで付着させたこと以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
本実施例は、NiにかえてCr、Sn、Mo、W、Feをスパッタリングしたこと以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。なお、スパッタリングは、気圧0.6Pa、温度100℃、電力200W、時間2分間の条件でポリオレフィン系樹脂絶縁層表面および導体回路に厚さ0.1μmで付着させた。
(1)本比較例は、層間樹脂絶縁層を構成するポリオレフィン系樹脂にかえて下記に示す方法で調製したクレゾールノボラック型アクリレートを使用し、後述する(2)〜(10)の方法で導体回路を形成したこと以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
(a).クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬製、分子量2500)の25%アクリル化物を35重量部、感光性モノマー(東亜合成製、アロニックスM315)3.15重量部、消泡剤(サンノプコ製、S−65)0.5重量部、NMPを3.6重量部を攪拌混合した。
(b).ポリエーテルスルフォン(PES)12重量部、エポキシ樹脂粒子(三洋化成製、ポリマーポール)の平均粒径1.0μmのものを7.2重量部、平均粒径0.5μmのものを3.09重量部を混合した後、さらにNMP30重量部を添加し、ビーズミルで攪拌混合した。
(c).イミダゾール硬化剤(四国化成製、2E4MZ-CN)2重量部、光開始剤(チバガイギー製、イルガキュアI−907)2重量部、光増感剤(日本化薬製、DETX−S)0.2重量部、NMP1.5重量部を攪拌混合した。これらを混合して無電解めっき用接着剤を得た。
(6)粗面化処理(粗化深さ5μm)を行った基板に対し、パラジウム触媒(アトテック製)を付与することにより、接着剤層およびバイアホール用開口の表面に触媒核を付与した。
〔無電解めっき水溶液〕
EDTA 150g/l
硫酸銅 20g/l
HCHO 30ml/l
NaOH 40g/l
α、α’−ビピリジル 80mg/l
PEG 0.1g/l
〔無電解めっき条件〕
70℃の液温度で30分
(9)次いで、10〜35℃の水で基板を水洗した後、以下の条件にて電解銅めっきを施し、厚さ15μmの電解銅めっき膜を形成した。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸銅 180g/l
硫酸銅 80g/l
添加剤(アトテックジャパン製、商品名:カパラシドGL)
1ml/l
〔電解めっき条件〕
電流密度 1A/dm2
時間 30分
温度 室温
その後、実施例1と同様に処理して、はんだバンプを有するプリント配線板を製造した(図5(b)参照) 。
本比較例は、実施例1と同様であるが、ポリオレフィン系樹脂を片面にのみ積層した。
基板として窒化アルミニウム基板を使用したこと以外は、比較例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
基板として銅板を使用したこと以外は、比較例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。
さらに、配線板を−55℃〜125℃で500サイクル試験した。
加えて、ICチップを実装した後、相対湿度100%雰囲気下で、室温で1000時間駆動した後のマイグレーションの有無を評価した。マイグレーションの有無は、層間導通の有無で判断した。また、製造できる最小のL/Sを調べ、これらの結果を表1に示す。
また、本発明の実施例にかかる配線板は、放熱性が悪いにも関わらず、Ni、Pdなどの金属により銅の拡散が抑制されているので、マイグレーションもなく層間絶縁が確保されていた。
一方、比較例2から理解できるように、片面にのみポリオレフィン系樹脂層、Ni層および銅めっき層、銅めっき層のNi層を設けても、クラックを抑制することはできない。また、比較例1では、両面にビルドアップ層が形成されているが、クラックを抑制できない。
即ち、樹脂基板の両面にビルドアップ層が形成され、かつ、導体回路の表面に設けられた、周期律表の第IVa族から第Ib族で第4〜第7周期の金属であってCuを除いた金属から選ばれる少なくとも1種以上の金属層が形成されることにより、本発明の効果を奏することがわかる。
また、本発明では、L/S=15/15μmの微細な配線を形成することができる。
2 銅箔
3 スルーホール
4,11 粗化層
5 樹脂充填材
6,14 無電解めっき膜
7,15 電解めっき膜
8 エッチングレジスト
9 導体回路
10 導体層(ふためっき層)
12 層間樹脂絶縁層
13 バイアホール用開口
16 めっきレジスト
17 バイアホール
18 ソルダーレジスト層
19 ニッケルめっき層
20 金めっき層
21 はんだバンプ(はんだ体)
Claims (2)
- コア基板と、そのコア基板上に形成された下層の導体回路と、前記コア基板上及び前記下層の導体回路上に形成されているビルドアップ層とを備え、該ビルドアップ層が下層の層間樹脂絶縁層と、その下層の層間樹脂絶縁層上に形成された上層の導体回路と、その上層の導体回路を被覆した状態で前記下層の層間樹脂絶縁層上に形成された上層の層間樹脂絶縁層とを有する多層プリント配線板の製造方法において、
前記下層の層間樹脂絶縁層上に、無電解めっき膜と電解めっき膜とからなる上層の導体回路をセミアディティブ法により形成する工程と、
前記上層の導体回路の表面を粗化することなく、その上面にSnからなる金属層を形成する工程と、
前記下層の層間樹脂絶縁層上に前記上層の導体回路を被覆した状態で、下記構造式で示される1種の繰り返し単位からなるポリオレフィン系樹脂からなる上層の層間樹脂絶縁層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
- 前記上層の導体回路は、その表面が平坦となるように形成される請求項1に記載の多層プリント配線板の製造方法。
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