(57)【要約】【課題】配線基板のコア基板に損傷が生じることを抑制する。【解決手段】配線基板の製造方法は、コア基板に樹脂層を積層する積層工程と、前記樹脂層を硬化させるための加熱処理と、前記加熱処理後に前記樹脂層を冷却する冷却処理と、を行う熱処理工程と、を備える。熱処理工程では、少なくとも前記冷却処理において、コア基板側に向けて樹脂層に圧力を加える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板の製造方法であって、
コア基板に樹脂層を積層する積層工程と、
前記樹脂層を硬化させるための加熱処理と、前記加熱処理後に前記樹脂層を冷却する冷却処理と、を行う熱処理工程と、を備え、
前記熱処理工程では、少なくとも前記冷却処理において、前記コア基板側に向けて前記樹脂層に圧力を加えることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載された配線基板の製造方法であって、
前記圧力が、０．３ＭＰａ以上１．３ＭＰａ以下であることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された配線基板の製造方法であって、
前記冷却処理における冷却速度が、１０℃／分、以下であることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載された配線基板の製造方法であって、
更に、前記熱処理工程に先立って、前記コア基板および前記樹脂層の少なくとも一方を貫通するビアを形成する工程を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載された配線基板の製造方法であって、
前記積層工程では、複数の樹脂層が前記コア基板に積層され、
前記熱処理工程が、前記積層工程において樹脂層が積層される毎に行われることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された配線基板の製造方法であって、
更に、前記熱処理工程の後に、前記コア基板および前記樹脂層を切断して複数の配線基板に個片化する切断工程を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載された配線基板の製造方法であって、
前記コア基板が、ガラス、シリコン、セラミック、のうちの少なくともいずれか１つの材料によって構成されていることを特徴とする配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板として、ＩＣパッケージ基板やインターポーザとして利用されるビルドアップ配線基板が知られている。ビルドアップ配線基板は、多層構造を有しており、コア基板の片面または両面に、絶縁層としての樹脂層と、配線層とが交互に積層されている。
【０００３】
こうした配線基板に関し、例えば、特許文献１に記載された技術では、コア層の外周端面に、端面層を設けることで、コア層に作用する剪断応力を緩和し、コア層にクラックが発生することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された技術では、端面層を、すべての製造工程が終了した後に形成しているため、例えば、基板を切断（個片化）する際にコア層にクラックが発生することまでを防止することはできない。そのため、配線基板の製造中や製造後にかかわらず、コア基板に損傷が生じることを抑制可能な技術が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、配線基板の製造方法が提供される。この製造方法は、コア基板に樹脂層を積層する積層工程と；前記樹脂層を硬化させるための加熱処理と、前記加熱処理後に前記樹脂層を冷却する冷却処理と、を行う熱処理工程と、を備える。そして、前記熱処理工程では、少なくとも前記冷却処理において、前記コア基板側に向けて前記樹脂層に圧力を加える。このような形態の製造方法であれば、樹脂層を冷却する際に樹脂層を加圧して拘束するため、コア基板と樹脂層との熱膨張差に起因した引っ張り応力が、樹脂層の冷却後に樹脂層に残留することを抑制することができる。そのため、このような残留応力に起因して配線基板の製造中や製造後にコア基板に損傷が生じてしまうことを抑制することができる。
【０００８】
（２）上記形態の配線基板の製造方法において、前記圧力が、０．３ＭＰａ以上１．３ＭＰａ以下であってもよい。このような圧力で樹脂層に外力を加えれば、コア基板に損傷が生じることを効果的に抑制することができる。
【０００９】
（３）上記形態の配線基板の製造方法において、前記冷却処理における冷却速度が、１０℃／分、以下でもよい。このような冷却速度で冷却を行えば、製造効率の低下を抑制しつつ、応力が樹脂層に残留することを抑制することができる。
【００１０】
（４）上記形態の配線基板の製造方法は、更に、前記熱処理工程に先立って、前記コア基板および前記樹脂層の少なくとも一方を貫通するビアを形成する工程を備えてもよい。このような製造方法であれば、ビアの形成後に行われる熱処理工程において、コア基板の損傷を抑制するための処理（冷却および加圧）を行うことができる。
【００１１】
（５）上記形態の配線基板の製造方法において、前記積層工程では、複数の樹脂層が前記コア基板に積層され、前記熱処理工程が、前記積層工程において樹脂層が積層される毎に行われてもよい。このような製造方法であれば、複数の樹脂層のそれぞれに応力が残留することを抑制することができる。
【００１２】
（６）上記形態の配線基板の製造方法は、更に、前記熱処理工程の後に、前記コア基板および前記樹脂層を切断して複数の配線基板に個片化する切断工程を備えてもよい。このような製造方法であれば、配線基板の個片化の際に樹脂層に残留する応力に起因してコア基板に損傷が発生することを抑制することができる。
【００１３】
（７）上記形態の配線基板の製造方法において、前記コア基板が、ガラス、シリコン、セラミック、のうちの少なくともいずれか１つの材料によって構成されてもよい。このような材料によってコア基板が形成されている場合には、コア基板と樹脂層との熱膨張差が大きくなるため、より効果的にコア基板に損傷が生じることを抑制することができる。
【００１４】
本発明は、上述した配線基板の製造方法としての形態に限らず、種々の形態で実現することが可能である。例えば、配線基板や、配線基板を備えた電子機器等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態としての配線基板の製造方法を示す工程図である。
【図２】図１の各工程における配線基板の製造状態を示す図である。
【図３】熱処理工程における温度プロファイルを示す図である。
【図４】冷却時に加圧を行うことなく製造した配線基板を模式的に示す図である。
【図５】冷却時に加圧を行って製造した配線基板を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態としての配線基板の製造方法を示す工程図である。図２は、この製造方法の各工程における配線基板の製造状態を示す図である。この製造方法によって製造される配線基板は、例えば、ＩＣパッケージ基板やインターポーザとして利用される。
【００１７】
本実施形態の製造方法では、まず、コア基板１０が準備される（ステップＳ１０）。本実施形態では、コア基板１０として、１５０ｍｍ四方で厚さが０．１ｍｍのホウケイ酸系ガラスによって構成されたガラス基板を準備した。なお、以下では、製造途中の配線基板のことを、単に「基板」という。
【００１８】
続いて、基板（コア基板１０）の両面に、シランカップリング剤を塗布して乾燥させるシランカップリング処理が行われ、その後に、基板に樹脂ラミネート加工を施すことにより、コア基板１０の両面に樹脂層１１が積層される（ステップＳ２０）。シランカップリング処理をガラス基板に施すことにより、コア基板１０と樹脂層１１との密着性が向上する。本実施形態では、最高圧力０．７ＭＰａ、１１０℃の条件において、厚さ２０μｍの樹脂材料を熱プレスによりコア基板１０に積層することにより樹脂ラミネートを行った。本実施形態では、樹脂層の材料として、熱硬化性樹脂であるシクロオレフィンポリマーフィルムを用いた。
【００１９】
基板に樹脂層１１が積層された後には、プレキュアと呼ばれる熱処理が行われる。このプレキュアは、樹脂層１１を予備硬化させるための処理である。本実施形態では、このプレキュアを、樹脂層１１のガラス転移点を下回る温度である１６５℃で、３０分間行った。
【００２０】
樹脂層１１に対してプレキュアが行われると、続いて、基板（コア基板１０および樹脂層１１）を貫通するビア１２が形成される（ステップＳ３０）。ビア１２の形成は、例えば、炭酸ガスレーザやＵＶ−ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどを用いたレーザ加工によって行われる。本実施形態では、炭酸ガスレーザにより、基板の両面から複数回、ショット加工を施すことにより、開口径１００μｍのビア１２を形成した。
【００２１】
基板にビア１２が形成されると、セミアディティブ法を用いて配線層を形成するためのシード層が基板の表面全体に形成される（ステップＳ４０）。シード層は、例えば、基板全体に無電解銅めっきや銅スパッタを施すことで形成される。本実施形態では、無電解銅めっきによって、基板の表面全体に銅を析出させることにより、シード層を形成した。
【００２２】
シード層が形成されると、続いて、基板（シード層）上に、レジストの形成、電解銅めっき、レジストの剥離、エッチングによる不要なシード層の除去が、この順で行われることにより、配線層１３が形成される（ステップＳ５０）。本実施形態では、ドライフィルムを基板にラミネートし、その後、露光、現像を行うことによりレジストを形成した。エッチング後の配線層１３の厚みは、９μｍであった。
【００２３】
配線層１３が形成された後には、基板に対して熱処理工程が行われる（ステップＳ６０）。この熱処理工程は、「ポストキュア」または、単に、「キュア」とも呼ばれる。
【００２４】
図３は、熱処理工程における温度プロファイルを示す図である。本実施形態では、上記ステップＳ６０における熱処理工程において、樹脂層１１を硬化させるための加熱処理と、加熱処理後に樹脂層１１を冷却するための冷却処理とが行われる。加熱処理は、無加圧状態において、樹脂層１１が硬化する１８０℃まで基板を昇温させ、その温度において、所定時間、温度を保持させる。この、加熱処理は、例えば、３０分間行われる。冷却処理では、コア基板１０側に向けて樹脂層１１に圧力を加えながら、所定の冷却速度で、基板を徐冷する。冷却処理において基板を加圧する圧力は、０．３ＭＰａ以上１．３ＭＰａが好ましく、本実施形態では、０．５ＭＰａの圧力で加圧を行った。また、冷却処理における基板の冷却速度は、１℃／分以上、１０℃／分以下であることが好ましく、本実施形態では、５℃／分の冷却速度で徐冷を行った。本実施形態では、この熱処理工程を、基板に対して加圧と加熱とが可能なラミネータ装置を利用して行った。冷却速度の制御は、基板の温度を測定しつつ、その温度変化が目標の冷却速度となるよう、ラミネータ装置による加熱温度を調整することで行った。所定の温度（例えば、室温）まで基板が徐冷された後には、加圧は解除される。
【００２５】
熱処理工程が行われた後には、基板に、周知のビルドアップ処理が行われる（ステップＳ７０）。このビルドアップ処理では、既に基板上に形成されている配線層（配線層１３）を覆う樹脂層（樹脂層１５）の形成、その樹脂層を貫通するビア（ビア１６）の形成、電解銅めっきによる配線層（配線層１７）の形成、が繰り返される。このビルドアップ処理により、コア基板１０上に、樹脂層と配線層とが交互に複数形成される。図２には、図示の都合上、ステップＳ７０において、樹脂層と配線層とがそれぞれ１層ずつ形成された例を示している。上記ステップＳ７０におけるビルドアップ処理では、樹脂層と配線層とが形成される毎に、図３の温度プロファイルを用いたステップＳ６０と同様の熱処理工程が行われる。
【００２６】
ビルドアップ処理が行われた後には、周知の手法により、ソルダーレジスト１８と半田バンプ１９とが形成される（ステップＳ８０）。ソルダーレジスト１８と半田バンプ１９とが形成された後には、ダイサーによって切断加工が施され、基板が所定のサイズ（本実施形態では、２０ｍｍ四方）に個化片される（ステップＳ９０）。以上で説明した一連の処理によって、配線基板２０が製造される。
【００２７】
Ｂ．評価結果：
続いて、上記実施形態の製造方法によって製造した配線基板に対して評価試験を行った結果について説明する。表１には、この試験の結果を示した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
この試験では、表１に示すように、７種類の配線基板のサンプル（サンプルＮｏ．１〜７）を作製した。サンプルＮｏ．１は、上記実施形態に従って作製したサンプルである。これに対して、サンプルＮｏ．２〜７は、熱処理工程における圧力と冷却速度とを様々な条件に変化させることで作製されている。各サンプルには、コア基板１０の上下に、それぞれ、３層ずつ、配線層と樹脂層とが積層されている。また、各サンプルの大きさは、２０ｍｍ四方である。各サンプルの製造にあたり、上述した製造方法のステップＳ８０の工程（ソルダーレジスト１８と半田バンプ１９の形成）は省略している。ソルダーレジスト１８と半田バンプ１９とは、この評価試験の結果に影響を与えないためである。各サンプルに対しては、外観試験と加速試験とが行われ、それらの試験結果が表１に示されている。
【００３０】
外観試験では、各サンプルの製造後にコア基板１０の側面にクラックが発生しているか否かを拡大鏡を用いて目視にて確認すると共に、各サンプルに反りが生じているか否かを確認した。反りについては、非接触レーザ法により、各サンプルの反り量を測定し、最大の反り量が１００μｍを超えるものを反りが発生していると判断した。この外観試験では、クラックの有無と反りの有無とを確認した結果、クラックおよび反りのいずれか一方でも発生している場合には、不合格、クラックも反りも発生していない場合には、合格と判定した。
【００３１】
加速試験では、高温高湿条件で測定対象にバイアス電圧を印加するバイアスＨＡＳＴ試験を実施した。このバイアスＨＡＳＴ試験では、図１のステップＳ７０（ビルドアップ処理）において配線基板２０の同一表面上に２つの櫛形配線パターン（Ｌ／Ｓ＝２０μｍ）を非接触状態で対向させるように形成し、ＪＥＤＥＣ規格に基づき、測定条件を、１３０℃、８５％ＲＨ、９６時間とした上で、櫛形配線パターン間にバイアス電圧（１０Ｖ）を印加した。そして、試験終了後に２つの櫛形配線パターン間の抵抗値を測定し、測定された抵抗値が１ＭΩ以上であれば、合格と判定した。
【００３２】
表１に示した外観試験および加速試験の評価結果（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は、１つのサンプルにつき、そのサンプルと同じ製造条件（圧力および冷却速度）によって２５個の配線基板を作製し、その２５個のうちの合格した配線基板の割合を示している。作製した２５個の配線基板のうち、９５％以上の配線基板が合格であれば（つまり、合格率が９５％以上であれば）、そのサンプルについては、評価結果を「Ａ」とした。また、合格率が９０％以上９５％未満であれば、そのサンプルについては、評価結果を「Ｂ」とした。また、合格率が７０％以上９０％未満であれば、評価結果を「Ｃ」とした。また、合格率が７０％未満であれば、評価結果を「Ｄ」とした。なお、「−」については、その試験を行わなかったことを示している。
【００３３】
表１に示した外観試験の評価結果によれば、熱処理工程中の冷却処理において基板に圧力を加えたサンプルＮｏ．１〜６については、合格率が９０％以上であった。特に、これらのサンプルのうち、冷却速度が速いサンプルＮｏ．３（１０℃／分）よりも、冷却速度が遅いサンプルＮｏ．１，２，４〜６（１または５℃／分）ほど、クラックの発生率が低く、反り量が小さい傾向が見られた。ただし、サンプルＮｏ．１〜６の反り量は全て１００μｍ以下であった。
【００３４】
上記のとおり、サンプルＮｏ．１〜６については、外観試験の評価は良好であったものの、熱処理工程中の冷却処理において基板に圧力を加えなかったサンプルＮｏ．７については、外観試験の評価が低かった。このサンプルＮｏ．７については、クラックの発生率が高かったため、反りの評価と加速試験とは実施しなかった。なお、サンプルＮ０．７には、加圧は行われていないものの、大気圧（０．１ＭＰａ）は加えられている。
【００３５】
また、表１に示した加速試験の評価結果によれば、基板に加える圧力が他のサンプルよりも大きかったサンプルＮｏ．４（１．５ＭＰａ）の評価はやや低かったものの、他のサンプルＮｏ．１〜３，５，６（０．３〜１．３ＭＰａ）は、高い評価となった。
【００３６】
以上で説明した評価試験の結果によれば、図１に示した熱処理工程の冷却処理では、基板に対して大気圧（０．１ＭＰａ）以上の圧力を加えることが好ましく、０．３〜１．３ＭＰａの圧力を加えることがより好ましいことが示された。圧力は、０．３ＭＰａよりも低いと、サンプルＮｏ．７のように、コア基板１０にクラックが発生しやすくなる。また、１．３ＭＰａを超えると、サンプルＮｏ．４のように、電気的な信頼性が低下する。電気的な信頼性が低下するのは、圧力を高くすると、配線層を構成する配線にズレが生じ、配線層間の電気的な接続信頼性が低下するためであると考えられる。
【００３７】
また、以上で説明した評価試験の結果によれば、図１に示した熱処理工程の冷却処理では、冷却速度は１〜１０℃／分であることが好ましいことが示された、冷却速度は、遅いほど、基板に残留する応力を緩和する効果（詳細は後述）が高くなるが、遅すぎると、配線基板２０の製造効率が低下する。よって、表１に示されているように、冷却速度は１０℃／分以下が好ましく、５℃／分以下がより好ましい。
【００３８】
図４および図５は、熱処理工程の冷却処理時に加圧を行いながら冷却を行うことの効果を説明するための図である。より具体的には、図４は、冷却処理時に加圧を行うことなく製造した配線基板を模式的に示し、図５は、冷却処理時に加圧を行って製造した配線基板を模式的に示している。
【００３９】
図４に示すように、例えば、銅めっき処理後に加熱処理を行って樹脂層１１を硬化させた後に、加圧を行わずにそのまま冷却処理を行うと、コア基板１０（ガラス基板）と樹脂層１１との熱膨張差に起因して、樹脂層１１に引っ張り応力が生じ、冷却後にその応力が配線基板２０内に残留してしまう。そのため、配線基板２０を個片化する際に、その残留応力により、コア基板１０が引っ張られ、コア基板１０の側面にクラックが生じてしまうおそれがある。また、個片化のタイミングでクラックが生じなかったとしても、個片化後の熱衝撃試験や製品の使用時に、コア基板１０にクラックが生じる可能性がある。
【００４０】
これに対して、図５に示すように、加熱処理後の冷却処理において、基板に対して加圧を行えば、樹脂層１１を拘束する方向に外力を与えることができるので、コア基板１０との熱膨張差によって樹脂層１１に発生する引っ張り応力を緩和する（打ち消す）ことができる。そのため、個片化の際や、個片化後の熱衝撃試験、あるいは、製品の使用時に、コア基板１０にクラックが生じることを抑制することができる。また、樹脂層１１に残留する応力は、配線基板２０の反りの原因ともなるため、上記実施形態のように、熱処理工程において加圧を行えば、配線基板２０の反りを抑制することもできる。
【００４１】
更に、上記実施形態の製造方法では、樹脂層の加圧を、熱処理工程における冷却の際に行うため、特別な製造工程を追加する必要がない。そのため、コア基板１０の破損を抑制するために、製造コストが増大してしまうことを抑制することができる。
【００４２】
また、上記実施形態の製造方法のビルドアップ処理の際には、樹脂層および配線層が積層される毎に、加圧を伴う熱処理工程が行われる。そのため、複数の樹脂層のそれぞれに応力が残留することを抑制することができる。なお、加圧を伴う熱処理工程は、クラックの発生が抑制可能であれば、すべての樹脂層ではなく、一部の樹脂層にだけ行うこととしてもよい。
【００４３】
Ｃ．変形例：
＜第１変形例＞
上記実施形態では、コア基板と樹脂層との熱膨張差によって応力が発生する冷却処理中に加圧を行っている。これに対して、加圧は、冷却処理中だけではなく、加熱処理中に行っても構わない。
【００４４】
＜第２変形例＞
上記実施形態では、図１，２におけるステップＳ６０の熱処理工程を、ステップＳ５０によって配線を形成した後に行っている。これに対して、ステップＳ６０の熱処理工程は、ステップＳ４０とステップＳ５０との間、すなわち、シード層を形成した後で、かつ、配線を形成する前に行ってもよい。
【００４５】
＜第３変形例＞
上記実施形態における熱処理工程では、個片化後に実施される熱衝撃試験で加えられる応力を考慮して圧力を設定してもよい。熱衝撃試験で加えられる応力を考慮して圧力を設定すれば、出荷前の熱衝撃試験によってコア基板にクラックが発生してしまうことを抑制することが可能である。
【００４６】
＜第４変形例＞
上記実施形態では、コア基板としてガラス基板を用いたが、コア基板は、シリコンやセラミックなどの他の無機材料によって構成されていてもよい。また、これらの材料の複合材によって構成されていてもよい。コア基板がガラスやシリコン、セラミックによって構成されている場合には、樹脂層との熱膨張差が大きいため、効果的にコア基板に損傷が生じることを抑制することができる。なお、コア基板の材料は、これらの材料に限らず、樹脂層と熱膨張差がある素材であれば、どのような材料によって構成されていてもよい。
【００４７】
＜第５変形例＞
上記実施形態における製造方法では、最終的に個片化が行われているが、大きな配線基板を形成する際などには、個片化は行われなくてもよい。
【００４８】
＜第６変形例＞
上記実施形態において説明した各種材料は例であり、配線基板の仕様に応じて、適宜、種々の材料を使用可能である。
【００４９】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態や実施例、変形例の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…コア基板
１１…樹脂層
１２…ビア
１３…配線層
１５…樹脂層
１６…ビア
１７…配線層
１８…ソルダーレジスト
１９…半田バンプ
２０…配線基板
【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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