(57)【要約】【課題】確実に層間接続でき、且つ、接着剤層にボイドが発生しない多層配線板を提供する。【解決手段】導体回路と、導体ポストと、半田層と、接着剤層を有する接続層と、該導体ポストとの接続部を有する被接続層とを、半田接合させて層間接続部を得る多層配線板の製造方法で、前記接続層と被接続層とが非接触の状態で、かつ、非酸化性雰囲気下で、前記半田層を形成する半田の融点以上に加熱する工程と、前記接続層と被接続層とを減圧雰囲気下で仮圧着する工程と、前記半田の融点以上の温度で加熱して半田層を溶融させる工程と、前記接続層と被接続層とを圧着する工程を行うことを特徴とする多層配線板の製造方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体回路と、該導体回路上に形成された導体ポストと、該導体ポストの先端表面に形成された半田層と、少なくとも半田層を覆うように形成された接着剤層を有する接続層と、該導体ポストとの接続部を有する被接続層とを、半田接合させて層間接続部を得る多層配線板の製造方法であって、
前記接続層と被接続層とが非接触の状態で、かつ、非酸化性雰囲気下で、前記半田層を形成する半田の融点以上に加熱する工程と、前記接続層と被接続層とを減圧雰囲気下で仮圧着する工程と、前記半田の融点以上の温度で加熱して半田層を溶融させる工程と、前記接続層と被接続層とを圧着する工程を、この順序で行うことを特徴とする多層配線板の製造方法。
【請求項２】
非酸化性雰囲気が、還元性雰囲気、不活性雰囲気、または、減圧雰囲気である請求項１記載の多層配線板の製造方法。
【請求項３】
前記接続層と被接続層とを圧着する工程における加熱温度が、前記接続層と被接続層とが非接触状態での加熱温度よりも低い温度である請求項１または２に記載の多層配線板の製造方法。
【請求項４】
接着剤層が、金属表面清浄化機能を有する接着剤からなるものである請求項１〜３のいずれかに記載の多層配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化と高密度実装化が進んでいる。プリント配線板も、この軽薄短小化の要求によって配線密度がより高く、配線層数が複数になるなど、より高精度な加工プロセスが望まれるようになってきている。
【０００３】
従来の回路基板は、一般的に、ガラス繊維の織布もエポキシ樹脂を含浸させた積層板からなるガラスエポキシ板に張り付けられた銅箔をパターニングした後、複数枚重ねて積層接着し、ドリルで貫通穴を開けて、この穴の壁面に銅めっきを行ってビアを形成し層間の電気接続を行った配線基板の使用が主流であった。しかし、搭載部品の小型化、高密度化が進み、上記の配線基板では配線密度が不足して、部品の搭載に問題が生じるようになってきている。
【０００４】
このような背景により近年、ビルドアップ多層配線板が採用されている。ビルドアップ多層配線板は、樹脂のみで構成される絶縁層と、導体回路とを積み重ねながら成形される。このビルドアップ多層配線板はその構成材料及び構造から超高密度化と高速化に適したものと考えられているが、導体回路と絶縁層との相互間の密着性を確保することと、配線板同士の導通信頼性を確保することが大きな問題とされている。即ち、絶縁層とこれの上に形成した導電材との密着性と電気的導通の確実性の二点であるが、これらの密着性と電気的導通の確実性が確保されないと、多層配線板即ち配線板の信頼性の上で望ましくない。
【０００５】
それに対応するため、近年では、絶縁フィルムの少なくとも片面に配線パターンを有し、絶縁フィルムの表裏面を貫通して導電性のビア穴を有し、そのビア穴と電気的に接続された表裏面の任意の場所に接続用電極を設けた回路基板同士を、絶縁層（接着剤層）を介して複数枚積層した構造の多層回路基板が公開されている（例えば、特許文献１参照。）。ここで用いる回路基板は、表面に銅被膜が形成された絶縁フィルムの裏面からビア穴を形成し、貫通させずにビア穴内から銅被膜を露出させる工程と、銅めっきにより前記ビア穴内を埋め込み、絶縁フィルム裏面から突出するまでめっきを続けてビア穴に突起電極を形成し、接続金属としての錫めっきを行う工程により形成される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２９４９３３号公報（第５頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の工法においては、ビア穴（以下、導体ポストという）と絶縁層とは密着（接着）しているわけではなく、接しているだけであって、微小な隙間が存在する。この隙間にめっき液の残渣などが存在すると、回路基板を積層する加熱・加圧時に、めっき液の残渣などがガス成分となり、接着剤層にボイドが発生する恐れがある。また、上記接着剤層の接着剤は、半田溶融温度まで加熱されるため、粘度が低下し接着剤の一部の構成成分または吸湿成分が沸点近くまで達する場合、接着剤層にボイドが発生する恐れがある。さらには、半田層をめっきで形成した場合には、半田層内にめっき液中に存在する添加物成分が取り込まれている場合があり、半田溶融時に気化し、接着剤層にボイドが発生する恐れもある。このようなボイドの発生は、安定した半田接合の妨げになり、さらには、ボイドが存在するような多層配線板では、ハンダリフローにおけるリフロークラックの発生や、吸湿、耐熱性を始めとする各種信頼性の低下が問題となる。
【０００８】
本発明は、多層配線板における層間接続のこのような現状の問題点に鑑み、確実に層間接続でき、且つ、接着剤層にボイドが発生しない多層配線板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、導体回路と、該導体回路上に形成された導体ポストと、該導体ポストの先端表面に形成された半田層と、少なくとも半田層を覆うように形成された接着剤層を有する接続層と、該導体ポストとの接続部を有する被接続層とを、半田接合させて層間接続部を得る多層配線板の製造方法であって、
前記接続層と被接続層とが非接触の状態で、かつ、非酸化性雰囲気下で、前記半田層を形成する半田の融点以上に加熱する工程と、前記接続層と被接続層とを減圧雰囲気下で仮圧着する工程と、前記半田の融点以上の温度で加熱して半田層を溶融させる工程と、前記接続層と被接続層とを圧着する工程を、この順序で行うことを特徴とする多層配線板の製造方法である。
前記非酸化性雰囲気としては、還元性雰囲気、不活性雰囲気、または、減圧雰囲気が好ましい。
また、前記接続層と被接続層とを圧着する工程における加熱温度は、前記接続層と被接続層とが非接触状態での加熱温度よりも低い温度であることが好ましい。
更に、前記接着剤層が、金属表面清浄化機能を有する接着剤からなるものであることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、接続層１１０と被接続層１２０を非接触に保持した状態（開放状態）で、半田溶融温度に加熱して半田溶融温度における気化成分を発生させた後、接続層１１０と被接続層１２０を仮圧着させた状態（密閉状態）で、半田溶融温度に加熱して半田接合させることで、接着剤層１０５に気化成分によるボイドの発生を防止するところにあり、また、第１回目の加熱を非酸化性雰囲気下で行うことで半田溶融時の酸化の影響を無くすことができ、減圧雰囲気下で仮圧着することで良好な密閉状態を形成することができ、さらに、２回目の加熱（半田接合時）を１回目の加熱温度より低くすることで、接着剤層１０５にボイドの発生をなくするものである。
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
図１は、本発明の実施形態である多層配線板の製造方法の例を説明するための図で、図１（ｄ）は得られる多層配線板の構造を示す断面図である。
【００１２】
まず、導体回路１０１、絶縁層１０２、導体ポスト１０３、半田層１０４および接着剤層１０５からなる接続層１１０と、被接合部１０６を有する被接続層１２０を用意し、接続層１１０と被接続層１２０とを非接触に保つ（図１（ａ））。
ここで、接続層１１０と被接続層１２０を、それぞれ、加圧ステージ（図示せず）に保持することで、非接触に保つことができる。保持する手段としては、機械的保持、真空吸着、あるいは、静電吸着などが挙げられる。また、接続層１１０と被接続層１２０とは、予め形成されている位置決めマークを画像認識装置により読み取る方法などにより、位置合せしておくことが好ましい。なお、接続層１１０は、公知の工程により得ることができる。一方、被接続層１２０は、公知のサブトラクティブ法により容易に得ることができるため、説明を省略する。
【００１３】
次に、非酸化性雰囲気下にて、接続層１１０を半田層１０４の半田の融点以上に加熱して、半田層を溶融させる（図１（ｂ））。
接着剤層１０５が金属表面清浄化機能を有する接着剤からなる場合には、半田層１０４の表面の酸化膜が還元されて溶融し、溶融半田の表面張力により、良好な凸形状を形成することができる。ここで、接着剤層１０５の接着剤は、半田溶融温度まで加熱されるため、粘度が低下し接着剤の一部の構成成分または吸湿成分が沸点近くまで達する場合、接着剤層にボイドが発生する恐れがあり、また、半田層内にめっき液中に存在する添加物成分が取り込まれている場合、半田溶融時に気化し、接着剤層にボイドが発生する恐れがあるなど、従来技術では問題となる恐れがあった。しかしながら、本発明においては、接続層１１０と被接続層１２０が非接触に保たれているため、そのような気化成分が接着剤層１０５中にボイドとして存在するのではなく、接続層１１０が置かれている雰囲気中に気化していく。なお、この時点でほとんどの気化成分が接続層１１０の雰囲気中に気化していくため、この工程以降において、接続層１１０を半田の融点以上に加熱しても、気化成分が発生することはない。
【００１４】
ここで、酸素存在下（酸化性雰囲気下）での加熱は、導体回路１０１、絶縁層１０２、接着剤層１０５などの酸化の進行により、電気特性の変化や劣化が発生する恐れがある。また、半田層１０４の酸化が進行すると、接着剤層１０５の金属酸化膜除去機能で十分酸化膜が除去されずに、その後の半田接合がうまく行われない恐れもある。従って、本工程においては、非酸化性雰囲気下で行われる必要があり、例えば、不活性雰囲気下、減圧雰囲気下、還元性雰囲気下などが挙げられる。前記不活性雰囲気および還元性雰囲気としては、窒素などの不活性ガス、水素などの還元性ガスの雰囲気とするものである。減圧雰囲気下の場合、接続層１１０および被接続層１２０を加圧ステージに保持する手段として、真空吸着では保持力が不足するため、機械的保持または静電吸着を用いることが好ましく、特に、加圧ステージ全面で保持が可能な静電吸着を用いることがより一層好ましい。
【００１５】
通常、電解めっきまたは無電解めっきにより得られた半田層１０４は、半田を構成する各金属が結晶として析出しただけであり、半田として有効に機能させるためには、半田層１０４にフラックスを塗布してリフローさせる方法がある。このように半田層１０４をリフローさせた後、接続層１１０と被接続層１２０とを熱圧着することが好ましいが、リフローおよびフラックス洗浄の工程が増えるだけでなく、フラックスの洗浄不良（フラックス残渣）の心配があり、この方法を採用するのは得策ではない。また、せっかく半田層表面の酸化膜を除去したとしても、洗浄などの工程を経ることで、再度酸化するなどの弊害が生じることになる。
【００１６】
次に、接続層１１０と被接続層１２０とを減圧雰囲気下で仮圧着する（図１（ｃ））。ここでは、接続層１１０と被接続層１２０との間に、空気や周囲のガスを巻き込み、ボイドとなることを防止するために、減圧雰囲気下で仮圧着する必要がある。仮圧着する方法としては、例えば、真空プレスまたは加圧式真空ラミネータを用いて、加熱・加圧することにより、接着剤層１０５を軟化させる方法が挙げられる。本工程においては、少なくとも半田層１０４と被接合部１０６が空気に接触せず、接着剤層表面または接着剤層中で接触していると良く、また、半田層１０４と被接合部１０６とが非接触に保たれていると良い。この工程は減圧雰囲気下で行われるため、接続層１１０および被接続層１２０を加圧ステージに保持する手段として、前記同様に、静電吸着を用いることが好ましい。
【００１７】
次に、任意の雰囲気下において、接続層１１０と被接続層１２０とを、半田層１０４を形成する半田の融点以上の温度に加熱し半田を溶融させた後、加圧して圧着する（図１（ｄ））。
ここで、接続層１１０および被接続層１２０とは既に仮圧着された状態であるため、半田接合を良好に行うために、雰囲気を特別に限定する必要は無い。ただし、接続層１１０および被接続層１２０の最外層面の酸化を防止したい場合には、非酸化性雰囲気下または減圧雰囲気下でこの工程を実施することが好ましい。また、この工程において、半田層１０４は、その半田の融点温度以上にまで加熱されることで半田の液滴となり、その後、加圧して凸形状を形成した半田層１０４の頂点部と被接合部１０６とが接触し、その接点から同心円状に半田が濡れ広がって半田接合される。接着剤層１０５は、半田の融点以上の温度での加熱に伴って粘度が低下していくが、軟化した接着剤層中で半田層を溶融することで、より良好な凸形状を形成すると共に、被接続層の被接合部を形成する金属表面を清浄化することができ、半田が被接合部１０６表面に接触したとき、被接合部１０６表面に対して濡れ拡がろうとする力が働き、半田接合部における接着剤層が排除され、半田接合を容易にする。これより、接着剤層を用いた半田接合には、樹脂残りが発生しにくく、且つその電気的接続信頼性は高いものとなる。
【００１８】
また前記非酸化性雰囲気下における半田層溶融工程（図１（ｂ））により、半田溶融温度まで加熱した際に発生する気化成分は、周囲の雰囲気中に気化しているため、この加圧圧着における加熱工程（図１（ｄ））においては、気化成分が発生することなく、結果的に接着剤層１０５中にボイドが発生することはない。ここで、前記２回目の加熱温度（図１（ｄ）参照）を、前記１回目の加熱温度（図１（ｂ）参照）よりも低くすることで、１回目の加熱で発生した気化成分が、２回目の加熱で発生することがなく、好ましい。製造時のばらつきなどで、２回目の加熱温度の方が高いと、１回目の加熱時に発生し切れなかった気化成分が発生して、ボイドとなる可能性があるため、１回目の加熱温度に対して、２回目の加熱温度を５℃以上低くすることが好ましく、さらには１０℃以上低くすることがより一層好ましい。
【００１９】
また、このとき、接着剤層１０５の溶融粘度は５０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。５０Ｐａ・ｓより高いと、半田層１０４の凸形状の形成、ならびに、被接合部１０６と接触、および、半田のぬれ広がりを阻害して、十分な半田接合が行われない恐れがある。更に、加熱して、接着剤層１０５を硬化させて、接続層１１０と被接続層１２０とを接着することができる。
【００２０】
以上の工程により、導体ポスト１０３と被接合部１０６とを半田層１０４にて半田接合し、各層間を接着剤層１０５にて接着した多層配線板を得ることができる（図１（ｄ））。なお、図１（ｄ）では、被接続層１２０に対して、接続層１１０を１層のみ積層した例を示したが、図１（ｄ）で得られた積層体１３０の上に、さらに、もう１層または２層以上積層して、より層数の多い多層配線板を得ることもできる。
【００２１】
続いて、前記接続層１１０を得る工程の一例について簡単に説明する。まず、金属箔（図示せず）と絶縁層１０２からなる２層構造体を用意し、絶縁層１０２にビアホール（図示せず）を形成する。２層構造体は、金属箔上に樹脂ワニスを印刷、カーテンコート、バーコート等の方法で直接塗布することにより得ることができる。ここで、金属箔は、この他、金属膜、金属板などの金属層であっても良い。さらには、市販の樹脂付銅箔（例えば、ポリイミド付銅箔）のような２層構造体を用意しても良い。また、２層構造体は、ガラスエポキシ両面銅張積層板の一方の銅箔を全面エッチングして得ることもできる。
【００２２】
ビアホールの形成方法としては、この製造方法に適する方法であれば、どのような方法でも良く、レーザー、プラズマによるドライエッチング、ケミカルエッチング等が挙げられる。レーザーとしては、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザー、エキシマレーザー等を使用することができる。絶縁層１０２が、ガラスエポキシ積層板のように補強繊維を含む場合には、樹脂とガラスクロスを貫通して、ビアホールを形成することができる炭酸ガスレーザーを使用することが好ましい。絶縁層１０２がポリイミド等の補強繊維を含まない場合には、より微細なビアホールを形成できる紫外線レーザーを使用することが好ましい。また、絶縁層１０２を感光性樹脂とした場合には、絶縁層１０２を選択的に感光し、現像することでビアホールを形成することもできる。
【００２３】
次に、金属箔を電解めっき用リード（給電用電極）として、電解めっきにより、導体ポスト１０３をビアホールに形成し、続いて、導体ポスト１０３の先端表面に、半田層１０４を形成する。電解めっきにより導体ポスト１０３を形成すれば、導体ポスト１０３の先端の形状を自由に制御することができ、導体ポストは、絶縁層１０２の表層面と同じか、もしくは、表層面より突出していることが望ましい。表面層より導体ポストを突出させることで、導体ポスト先端に形成された半田が溶融し、補強構造を形成した半田接合が得られる。導体ポスト１０３の材質としては、この製造方法に適するものであれば、どのようなものでも良く、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀、パラジウム等が挙げられる。さらには、銅を用いることで、低抵抗で安定した導体ポスト１０３が得られる。
【００２４】
半田層１０４の形成方法としては、無電解めっきにより形成する方法、金属箔を電解めっき用リード（給電用電極）として、電解めっきにより形成する方法、半田を含有するペーストを印刷する方法が挙げられる。印刷による方法では、印刷用マスクを導体ポスト１０３に対して、精度良く位置合せする必要があるが、無電解めっきや電解めっきによる方法では、導体ポスト１０３の先端表面以外に、半田層１０４が形成されることがないため、導体ポスト１０３の微細化・高密度化にも対応しやすい。特に、電解めっきによる方法では、無電解めっきによる方法よりも、めっき可能な金属が多種多様であり、また薬液の管理も容易であるため、非常に好適である。また、形成される半田層の厚みとしては、加熱して半田を溶融する際に、凸形状、より好ましくはドーム形状、雫状の形状を形成するに必要な量となる厚みで形成されていれば良い。半田層１０４の材質としては、ＳｎやＩｎ、もしくはＳｎ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｐｂ、Ｉｎ、Ａｕの少なくとも二種からなる半田を使用することが好ましい。より好ましくは、環境に優しいＰｂフリー半田である。
【００２５】
次に、金属箔を選択的にエッチングすることにより導体回路１０１を形成して、続いて、絶縁層１０２の表面に接着剤層１０５を形成することにより、接続層１１０を得ることができる。
【００２６】
本発明に用いる接着剤として、金属表面浄化機能を有する好ましい接着剤としては、例えば、少なくとも１つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂と、その硬化剤からなる樹脂組成物が挙げられる。
前記少なくとも１つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、アルキルフェノールノボラック樹脂、レゾール樹脂、および、ポリビニルフェノール樹脂から選ばれるのが好ましく、これらの１種以上を用いることができる。また、フェノールフタリン、２，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，５−ジヒドロキシ安息香酸なども好ましい。
前記硬化剤としては、エポキシ樹脂やイソシアネート樹脂等が用いられる。具体的にはいずれも、ビスフェノール系、フェノールノボラック系、アルキルフェノールノボラック系、ビフェノール系、ナフトール系やレソルシノール系等のフェノールベースのものや、脂肪族、環状脂肪族や不飽和脂肪族等の骨格をベースとして変性されたエポキシ化合物やイソシアネート化合物が挙げられる。
前記少なくとも１つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂は、接着剤中に、５重量％以上８０重量％以下で含まれることが好ましい。５重量％未満であると、金属表面を清浄化する作用が低下し、半田接合できなくなる恐れがある。また、８０重量％より多いと、十分な硬化物が得られず、接合強度と信頼性が低下する恐れがある。前記硬化剤の配合量は、例えば、エポキシ基当量またはイソシアネート基当量が、少なくとも１つ以上のフェノール性水酸基を有する樹脂のヒドロキシル基当量に対し０．５倍以上、１．５倍以下が好ましいが、良好な金属接合性と硬化物物性が得られる場合は、この限りではない。また、接着剤には、上記成分の他に、無機充填材、硬化触媒、着色料、消泡剤、難燃剤、カップリング剤等の各種添加剤や、溶剤を添加しても良い。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、確実に層間接続でき、且つ、接着剤層にボイドが発生しない多層配線板の製造方法を提供でき、電子部品の高密度集積化や高密度実装化を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による多層配線板の製造方法の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０１　　　導体回路
１０２　　　絶縁層
１０３　　　導体ポスト
１０４　　　半田層
１０５　　　接着剤層
１０６　　　被接合部
１１０　　　接続層
１２０　　　被接続層
１３０　　　多層配線板（積層体）
【図１】
2004134618.tif 000003