(57)【要約】【課題】導電性ペーストを用いて層間接続を行う積層回路基板の製造時において、導電性ペーストの充填後に絶縁基板から保護フィルムを剥離する際に、保護フィルム側に導電性ペーストが残留することを抑制する技術を提供する。【解決手段】積層回路基板の製造方法は、一面又は両面に保護フィルムが貼付された絶縁基板に形成された貫通孔に導電性ペーストを充填する充填工程と、充填工程において貫通孔に充填された導電性ペーストを冷却して凝固させる冷却凝固工程と、冷却凝固工程の後、絶縁基板から保護フィルムを剥離する剥離工程とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面又は両面に保護フィルムが貼付された絶縁基板に形成された貫通孔に導電性ペーストを充填する充填工程と、
前記充填工程において前記貫通孔に充填された導電性ペーストを冷却して凝固させる冷却凝固工程と、
前記冷却凝固工程の後、前記絶縁基板から前記保護フィルムを剥離する剥離工程と、
を有する積層回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記冷却凝固工程において、前記導電性ペーストに含まれる樹脂材料の凝固点以下の目標温度まで前記導電性ペーストを冷却する、請求項１に記載の積層回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記剥離工程の後に、凝固した状態の前記導電性ペーストを解凍する解凍工程を更に有する、請求項１又は２に記載の積層回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層回路基板における特定の層間を接続する方法として、導電性ペーストを用いて層間ビアを形成する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この場合、積層回路基板の製造過程において、一面又は両面に保護フィルムが貼付されたプリプレグ等の絶縁基板に穿孔された貫通孔に導電性ペーストを充填した後、加熱プレス機による加熱加圧を行う手法が広く採用されている。なお、絶縁基板に貼付された保護フィルムは、導電性ペーストを充填した後、加熱プレス機により加熱加圧を行う前に剥離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３５７０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−９６９００号公報
【特許文献３】特許第２６０３０５３号公報
【特許文献４】特開２０１０−２４５１９３号公報
【特許文献５】特開２０１１−１０８９６４号公報
【特許文献６】特開平１０−１９３４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、実装部品の高速化、高密度化に伴い、基板端子ピッチの微細化が要求されている。基板端子ピッチの微細化に伴って層間ビアの径が小さくなると、保護フィルムの孔部のアスペクト比（フィルム厚さ／孔径）が相対的に大きくなる。そのため、保護フィルムをプリプレグ等の絶縁基板から剥離する際に、保護フィルムの孔部壁面に導電性ペーストが付着した状態で残り易くなる。そうすると、絶縁基板に形成された貫通孔への導電性ペーストの充填が不十分となるペースト抜け等の充填不良を招き、接続信頼性が低下する虞がある。
【０００５】
本件の目的は、導電性ペーストを用いて層間接続を行う積層回路基板の製造時において、導電性ペーストの充填後に絶縁基板から保護フィルムを剥離する際に、保護フィルム側に導電性ペーストが残留することを抑制する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本件の一観点による積層回路基板の製造方法は、一面又は両面に保護フィルムが貼付された絶縁基板に形成された貫通孔に導電性ペーストを充填する充填工程と、前記充填工程において前記貫通孔に充填された導電性ペーストを冷却して凝固させる冷却凝固工程と、前記冷却凝固工程の後、前記絶縁基板から前記保護フィルムを剥離する剥離工程と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本件によれば、導電性ペーストを用いて層間接続を行う積層回路基板の製造時において、導電性ペーストの充填後に絶縁基板から保護フィルムを剥離する際に、保護フィルム側に導電性ペーストが残留することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る配線基板ユニットの断面図である。
【図２】積層回路基板の製造過程において、プリプレグ基板を示す図である。
【図３】積層回路基板の製造過程において、プリプレグ基板の両面に保護フィルムを貼り付けた状態を示す図である。
【図４】積層回路基板の製造過程において、保護フィルムが両面に貼付されたプリプレグ基板に貫通孔を穿孔した状態を示す図である。
【図５】積層回路基板の製造過程において、貫通孔に導電性ペーストを充填した状態を示す図である。
【図６】積層回路基板の製造過程において、貫通孔に導電性ペーストが充填された状態のプリプレグ基板を冷却している状態を示す図である。
【図７】積層回路基板の製造過程において、プリプレグ基板から保護フィルムを剥離した状態を示す図である。
【図８】積層回路基板の製造過程において、導電性ペーストを解凍している状態を示す図である。
【図９】積層回路基板の製造過程において、プリプレグ基板を挟むようにして第１配線層と第２配線層を配置した状態を示す図である。
【図１０】積層回路基板の製造過程において、加熱プレス処理を行っている状態を示す図である。
【図１１】冷却凝固工程において導電性ペーストを冷却する際の冷却設定温度をパラメータとして変化させた場合のペースト充填率と冷却設定温度との関係を示す図である。
【図１２】導電性ペーストに含まれる金属粒子粉末の含有量をパラメータとして変化させた場合のペースト充填率と金属粒子粉末の含有量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、発明を実施するための実施形態に係る積層回路基板の製造方法について例示的に詳しく説明する。
【００１０】
図１は、実施形態に係る積層回路基板１の断面構造を示す図である。積層回路基板１は、第１配線層１０と、第２配線層２０と、これらを接合する絶縁層３０とを備える。第１配線層１０は、絶縁樹脂層１１と、この絶縁樹脂層１１の表面に形成された導体パッド１２とを備える。また、第２配線層２０も同様に、絶縁樹脂層２１と、この絶縁樹脂層２１の表面に形成された導体パッド２２とを備える。
【００１１】
絶縁樹脂層１１及び絶縁樹脂層２１は、例えばガラスエポキシ樹脂等の樹脂基材であるが、これには限定されない。また、導体パッド１２及び導体パッド２２は、例えば銅といった導電材料により形成される。但し、導体パッド１２及び導体パッド２２の表面には、金めっき膜等などの貴金属めっき膜やニッケルめっき膜等が形成されてもよい。
【００１２】
絶縁層３０には、第１配線層１０及び第２配線層２０における層間を電気的に接続する層間ビア３１が形成されている。層間ビア３１は、絶縁層３０に設けられた貫通孔を導電性の接合材で満たすことによって形成されている。層間ビア３１の接合材は、後述する導電性ペーストを加熱硬化したものであり、第１配線層１０側の導体パッド１２と第２配線層２０側の導体パッド２２とを電気的に接続する。これによって、第１配線層１０及び第２配線層２０における電気的接続が確立される。
【００１３】
次に、図面を参照して積層回路基板１の製造方法について説明する。図２〜１０は、積層回路基板１の製造方法（製造過程）を示す図である。まず、図２に示されるように、プリプレグ基板４０が用意される。プリプレグ基板４０は、例えば、ガラス繊維クロスの基材にエポキシ樹脂等といった熱硬化性の絶縁樹脂を含浸させた半硬化状のプリプレグである。但し、プリプレグ基板４０を形成する基材は、ガラス繊維クロスに限られず、他の材
料、例えばアラミド繊維クロス等を使用してもよい。その他、プリプレグ基板４０に用いる絶縁樹脂としては、エポキシ樹脂の他、ポリエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂といった熱可塑性樹脂から形成されてもよい。プリプレグ基板４０は、絶縁基板の一例である。なお、本実施形態では、絶縁基板の一例としてプリプレグ基板４０を使用しているが、例えば銅貼り樹脂基板の銅箔をエッチングして得られた絶縁樹脂基板等であってもよい。
【００１４】
次に、図３に示すように、プリプレグ基板４０の両面は、離形性の保護フィルム４１ａ，４１ｂが貼り付けられることで被覆される。保護フィルム４１ａ，４１ｂは、例えばポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）によって形成されている。但し、保護フィルム４１ａ，４１ｂに用いる材料はＰＥＴに限られず、種々の材料を使用することができる。また、プリプレグ基板４０の代わりに、絶縁樹脂基板を用いる場合には、この絶縁樹脂基板の両面に保護フィルム４１ａ，４１ｂを貼り付けるようにすればよい。
【００１５】
次に、図４に示すように、保護フィルム４１ａ，４１ｂが両面に貼付されたプリプレグ基板４０に貫通孔４２を穿孔する。プリプレグ基板４０及び保護フィルム４１ａ，４１ｂに対する貫通孔４２の孔開け手法として、例えばレーザによるアブレーション加工、ドリルによる切削加工、パンチング金型による打ち抜き加工等を適宜採用できる。また、レーザの種類としては、例えば炭酸ガスレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を挙げることができる。
【００１６】
次に、図５に示すように、貫通孔４２に導電性ペースト４３をスキージングによって充填する（充填工程）。導電性ペースト４３は、錫粒子の粉末や錫ビスマス粉末等といった金属粒子粉末を、樹脂製バインダーに混ぜ合わせたものである。個々の錫粒子中には銅が過飽和固溶している。また、樹脂製バインダーは、例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂材から形成されている。また、導電性ペースト４３に用いる材料は上掲の例に限られず、例えば、カーボン、銀、又は銅の微粒子を高濃度で粘性のある熱可塑性樹脂のバインダーに混ぜ合わせたペーストとしてもよい。その他、導電性ペースト４３には、活性剤として機能する有機酸が含まれていてもよい。
【００１７】
次に、図６に示すように、貫通孔４２に導電性ペースト４３が充填された状態のプリプレグ基板４０を冷凍庫２内に載置し、冷却する。これにより、貫通孔４２孔に充填された導電性ペースト４３を冷却して、凝固させる（冷却凝固工程）。冷凍庫２内は、導電性ペースト４３に含まれる樹脂製バインダーの凝固点（例えば、−１０℃）以下の冷却設定温度に調節されており、導電性ペースト４３が上記冷却設定温度まで冷却されることで凝固し、冷凍状態となる。本実施形態では、例えば冷凍庫２の温度設定を−２０℃とし、プリプレグ基板４０を冷凍庫２内に載置する冷却時間を一時間に設定している。但し、上記冷却設定温度及び冷却時間は適宜変更することができる。このような冷却凝固工程を経て、導電性ペースト４３が凝固した状態となる。
【００１８】
なお、本実施形態では、貫通孔４２に導電性ペースト４３が充填された状態のプリプレグ基板４０を冷凍庫２内に載置する方式により導電性ペースト４３を冷却したが、冷却方法はこれに限られず種々の方法を採用できる。例えば、プリプレグ基板４０全体を冷却するのではなく、送気ノズルからの冷風を導電性ペースト４３に送ることによって、導電性ペースト４３を局所的に冷却し、凝固させてもよい。
【００１９】
次に、図７に示すように、プリプレグ基板４０から保護フィルム４１ａ，４１ｂを剥離する（剥離工程）。ここで、保護フィルム４１ａ，４１ｂに形成されている貫通孔の部分を、孔部４４と称する。導電性ペースト４３は凝固した状態にあるため、保護フィルム４１ａ，４１ｂを剥離した際に、孔部４４の壁面に導電性ペースト４３が付着した状態で残留することを抑制できる。すなわち、導電性ペースト４３が孔部４４の壁面に付着した状
態で、保護フィルム４１ａ，４１ｂがプリプレグ基板４０から剥離されることが抑制される。その結果、プリプレグ基板４０における貫通孔４２に対する導電性ペースト４３の欠け、抜け等といった導電性ペースト４３の充填不良が起こることを抑制できる。
【００２０】
次に、図８に示すように、プリプレグ基板４０を冷凍庫２から取り出し、導電性ペースト４３を解凍する（解凍工程）。解凍工程における導電性ペースト４３の解凍は、常温解凍を行うようにした。これにより、導電性ペースト４３に予熱されることがなく、導電性ペースト４３の品質が変化することを抑制できる。なお、上記剥離工程を、冷凍庫２からプリプレグ基板４０を取り出した状態で行ってもよい。
【００２１】
次いで、図９に示すように、プリプレグ基板４０を挟むようにして、第１配線層１０と第２配線層２０を配置する（位置合わせ工程）。具体的には、図示しない真空加熱プレス機内において、第１配線層１０、プリプレグ基板４０、第２配線層２０が層状に重ねられる。ここで、第１配線層１０及び第２配線層２０は、絶縁層３０の製造工程とは別の工程で製造し、用意してもよい。なお、第１配線層１０の絶縁樹脂層１１と、第２配線層２０の絶縁樹脂層２１の表面には、レーザ加工等によって貼り合わせ用のアライメントマーク（図示せず）が形成されている。また、プリプレグ基板４０の表面にも、レーザ加工等によって貼り合わせ用のアライメントマーク（図示せず）が形成されている。
【００２２】
位置合わせ工程においては、絶縁樹脂層１１、絶縁樹脂層２１、及びプリプレグ基板４０に形成されたアライメントマークを基準として、これらの位置合わせが行われる。この位置合わせにより、第１配線層１０における導体パッド１２、第２配線層２０における導体パッド２２、及びプリプレグ基板４０の貫通孔４２に充填されている導電性ペースト４３の各々の平面位置が相互に一致するようにして配置される。なお、プリプレグ基板４０が正規の位置に位置合わせされた際に、導電性ペースト４３と導体パッド１２，２２との平面位置が上下に重なるように、プリプレグ基板４０に形成された貫通孔４２の配置パターンが設計されている。
【００２３】
次に、図１０に示すように、加熱プレス機によって、プリプレグ基板４０を第１配線層１０及び第２配線層２０に挟んだ状態で加熱下にて積層方向に加熱加圧することで加熱プレス処理を行う（加熱プレス処理工程）。加熱プレス処理に際しての加熱温度や圧力は適宜、例えばプリプレグ基板４０の特性等を考慮して決定するとよい。
【００２４】
加熱プレス処理が開始されると、プリプレグ基板４０に含まれる絶縁樹脂が溶融、軟化する。このようにして軟化したプリプレグ基板４０は、加熱プレス機に加圧されることによって溶融した絶縁樹脂が周囲の隙間空間に流れ込み、導体パッド１２，２２等によって第１配線層１０及び第２配線層２０の表面に形成された凹凸が吸収される。また、加熱プレス処理において、導電性ペースト４３に含まれる樹脂製バインダーが溶融するとともに、金属粒子が凝集する。その後、プリプレグ基板４０における絶縁樹脂及び導電性ペースト４３の樹脂製バインダーが硬化する。これにより、図１に示す如く絶縁層３０が形成されると共に、絶縁層３０を間に挟んで第１配線層１０及び第２配線層２０が積層され、図１に示した積層回路基板１が完成する。
【００２５】
以上のように、本実施形態に係る積層回路基板１の製造方法によれば、充填工程の後であって剥離工程の前に、貫通孔４２孔に充填された導電性ペースト４３を冷却して、凝固させる冷却凝固工程を実施する。このように、導電性ペースト４３を冷凍してからプリプレグ基板４０から保護フィルム４１ａ，４１ｂを剥離することにより、保護フィルム４１ａ，４１ｂを剥離する際に導電性ペースト４３が剥ぎ取られることを抑制できる。つまり、保護フィルム４１ａ，４１ｂ側に導電性ペースト４３が残留することを抑制できる。その結果、貫通孔４２に対する導電性ペースト４３の充填不良が抑制され、積層回路基板１
の層間ビア３１における接続信頼性を向上させることができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る積層回路基板１の製造方法においては、剥離工程の後であって加熱プレス処理工程の前に、凝固した状態の導電性ペースト４２を解凍する解凍工程を実施するようにしたので、以下の効果を奏する。すなわち、加熱プレス処理の前に、導電性ペースト４３が予熱されないため、導電性ペースト４３の品質が変化することを抑制できる。また、加熱プレス処理の前に導電性ペースト４３を常温に戻しておくことで、加熱プレス処理時における導電性ペースト４３の急激な温度変化が緩和される。これによれば、導電性ペースト４３に気泡（ボイドとも呼ばれる）が生じにくくなり、以って、積層回路基板１の層間ビア３１における接続信頼性が低下することを抑制できる。
【００２７】
〈実施例〉
ここで、本実施形態に係る積層回路基板１の製造方法を採用した場合の、プリプレグ基板４０に対する導電性ペースト４３の充填率（以下、「ペースト充填率」という）について検証する実施例を説明する。実施例において、プリプレグ基板４０の厚さを５０μｍ、保護フィルム４１ａ，４１ｂの厚さを２５μｍとした。また、プリプレグ基板４０に穿孔する貫通孔４２の直径φを８０μｍとした。ペースト充填率は、貫通孔４２の容積に対する、プリプレグ基板４０から保護フィルム４１ａ，４１ｂを剥離した後に貫通孔４２に残留する導電性ペースト４３の容積の割合として定義する。なお、ここでいう貫通孔４２の容積には、保護フィルム４１ａ，４１ｂの剥離前において、保護フィルム４１ａ，４１ｂの孔部４４に相当する容積が含まれている。なお、ペースト充填率の測定は、上記図５〜７で示した充填工程、冷却凝固工程、剥離工程を経た後、プリプレグ基板４０の貫通孔４２に残留する導電性ペースト４３の外観を検査することによって行った。
【００２８】
図１１は、冷却凝固工程において導電性ペースト４３を冷却する際の冷却設定温度をパラメータとして変化させた実施例１に係るペースト充填率と冷却設定温度との関係を示す図である。図１２は、導電性ペースト４３に含まれる金属粒子粉末の含有量をパラメータとして変化させた実施例２に係るペースト充填率と金属粒子粉末の含有量との関係を示す図である。なお、各実施例で用いる導電性ペースト４３に含まれる樹脂製バインダーは、凝固点は−１０℃のエポキシ樹脂を使用し、冷却凝固工程における導電性ペースト４３の冷却時間を１時間に設定した。また、実施例１においては、導電性ペースト４３に含まれる金属粒子粉末の含有量を一律５０ｖｏｌ％とした。実施例２においては、冷却凝固工程において導電性ペースト４３を冷却する際の冷却設定温度を−２０℃とした。
【００２９】
図１１に示す実施例１は、上記のように冷却凝固工程において導電性ペースト４３を冷却する際の冷却設定温度をパラメータとして変化させた際のペースト充填率を検証するものである。実施例１では、冷却凝固工程において導電性ペースト４３を冷却する冷却設定温度が導電性ペースト４３に含まれる樹脂製バインダーの凝固点である−１０℃以下のケースでペースト充填率が１００％になるという結果を得た。また、導電性ペースト４３を冷却する冷却設定温度が樹脂製バインダーの凝固点よりも高いケース（例えば、冷却設定温度が０℃、５℃、２５℃）では、冷却設定温度が高いほどペースト充填率が低くなるという結果を得た。
【００３０】
以上より、冷却設定温度を樹脂製バインダーの凝固点以下の温度に設定することで、導電性ペースト４３を良好に凍結（凝固）させることができ、保護フィルム４１ａ，４１ｂを剥離する際に導電性ペースト４３が保護フィルム４１ａ，４１ｂ側に付着することを抑止できるという結果を得た。従って、積層回路基板１の製造方法において、冷却凝固工程では、導電性ペースト４３に含まれる樹脂材料の凝固点以下の目標温度まで導電性ペースト４３を冷却するとよい。
【００３１】
また、図１２に示す実施例２は、上記のように導電性ペースト４３に含まれる金属粒子粉末の含有量をパラメータとして変化させた際のペースト充填率を検証するものである。実施例２では、金属粒子粉末の含有量が５２ｖｏｌ％以下としたケースでペースト充填率が１００％になるという結果を得た。また、金属粒子粉末の含有量が５２ｖｏｌ％を超えた場合、ペースト充填率が１００％より低い結果となり、且つ、金属粒子粉末の含有量が多いほどペースト充填率が低くなるという結果を得た。
【００３２】
ここで、冷却凝固工程を経て凍結（凝固）状態にある導電性ペースト４３において、その外形を保持しようとする強度（以下、「凍結強度」という）の大小は、主として導電性ペースト４３に含まれる樹脂製バインダーの含有量が寄与するものと考えられる。そして、実施例２において、導電性ペースト４３に含まれる金属粒子粉末の含有量が多いほど、樹脂製バインダーの含有量が相対的に少なくなる。従って、導電性ペースト４３における金属粒子粉末の含有量がある一定割合を超えると、導電性ペースト４３における樹脂製バインダーの含有量が不足してしまい、たとえ導電性ペースト４３が凝固しても、十分な凍結強度が得られないことがある。
【００３３】
本実施例では、金属粒子粉末の含有量が５２ｖｏｌ％を超えた場合に、剥離工程において導電性ペースト４３の外形を保持するために必要な凍結強度を十分に得ることができず、その一部が保護フィルム４１ａ，４１ｂ側に付着したものと考えられる。以上より、導電性ペースト４３における金属粒子粉末の含有量は、導電性ペースト４３を冷却した際にその凍結強度を確保する観点から定められる第１基準値（例えば、本実施例では約５０ｖｏｌ％）以下とすることが好ましい。この第１基準値として適正な値は、樹脂製バインダーの種類やその他の諸条件に応じて変化し得る。そのため、第１基準値は、導電性ペースト４３の仕様やその他の諸条件に応じて定めてもよい。
【００３４】
なお、導電性ペースト４３における金属粒子粉末の含有量を多くし過ぎると、導電性ペースト４３の粘度が過度に高くなり、貫通孔４２に導電性ペースト４３を充填する際の充填性が低下する虞がある。また、導電性ペースト４３における金属粒子粉末の含有量が過度に少ない場合、積層回路基板１の製造後において層間ビア３１の接続信頼性が低下することも懸念される。そこで、導電性ペースト４３に含まれる金属粒子粉末の含有量は、導電性ペースト４３の充填性、或いは層間ビア３１の接続信頼性を確保する観点から定められる第２基準値以上とすることが好ましい。なお、第２基準値として適正な値は、樹脂製バインダーの種類やその他の諸条件に応じて変化し得る。そのため、第２基準値は、導電性ペースト４３の仕様やその他の諸条件に応じて定めてもよい。
【００３５】
以上述べた実施形態は、本件の本旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。例えば、本実施形態では、図３に示したように、プリプレグ基板４０の両面に保護フィルム４１ａ，４１ｂを貼り付けているが、プリプレグ基板４０の一方の面（一面）に保護フィルムを貼り付けてもよい。このように、縁樹脂シート４０の一方の面（一面）に保護フィルムが貼り付けられている場合においても、充填工程と剥離工程の間に冷却凝固工程を実施することにより、貫通孔４２に対する導電性ペースト４３の充填不良を抑制できる。また、本実施形態では、プリプレグ基板４０の一面、例えば上面のみに保護フィルムを貼り付ける場合、第１配線層１０の上面にプリプレグ基板４０を配置した状態で導電性ペースト４３を貫通孔４２に充填してもよい。その後は、上述の冷却凝固工程、剥離工程、解凍工程、加熱プレス処理工程を行い、第１配線層１０及び第２配線層２０を積層すればよい。
【符号の説明】
【００３６】
１・・・積層回路基板
２・・・冷凍庫
１０・・・第１配線層
１１，２１・・・絶縁樹脂層
１２，２２・・・導体パッド
２０・・・第２配線層
３０・・・絶縁層
４０・・・プリプレグ基板
４１ａ，４１ｂ・・・保護フィルム
４２・・・貫通孔
４３・・・導電性ペースト
４４・・・孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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