(57)【要約】【課題】配線導体の高密度化により配線導体の線幅が狭くなり、配線導体と絶縁層の接着強度が弱い。【解決手段】一方の面が平均結晶粒径０．７μｍ以下の銅結晶１が露出したシャイニー面２、他方の面が平均結晶粒径１μｍ以上の銅結晶１が露出したマット面３であり、銅結晶１をシャイニー面２からマット面３に向けてその結晶粒径が大きくなるように析出させて成る電解銅箔４をシャイニー面２が表面となるようにして転写用シート基材５に貼着して成る転写用シート６と耐熱性繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁シート７とを用意する工程と、転写用シート６の電解銅箔４を配線パターン状にエッチングして配線導体８を形成するとともに配線導体８の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶１が露出するまでシャイニー面２側からマイクロエッチングする工程を含む配線基板の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面が平均結晶粒径０．７μｍ以下の銅結晶が露出したシャイニー面、他方の面が平均結晶粒径１μｍ以上の銅結晶が露出したマット面であり、銅結晶を前記シャイニー面から前記マット面に向けてその結晶粒径が大きくなるように析出させて成る電解銅箔を前記シャイニー面が表面となるようにして転写用シート基材に貼着して成る転写用シートと耐熱性繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁シートとを用意する工程と、
前記転写用シートの前記電解銅箔を配線パターン状にエッチングして配線導体を形成するとともに該配線導体の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶が露出するまで前記シャイニー面側からマイクロエッチングする工程と、
前記絶縁シートにレーザ光の照射により前記絶縁シートを貫通する貫通孔を穿孔する工程と、
該貫通孔内に導電性粉末と未硬化の熱硬化性樹脂とから成る導体ペーストを充填して貫通導体を形成する工程と、
前記配線導体と前記貫通導体とを接合するように前記絶縁シートの表面に前記転写用シートを積層して熱圧着した後、前記配線導体が転写された前記絶縁シートから前記転写用シート基材を剥離する工程と、
前記配線導体が転写された前記絶縁シートの複数枚を上下の前記配線導体を前記貫通導体で接合するように積層し加熱加圧して前記絶縁シートおよび前記導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化する工程と
を行なう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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するための配線基板の製造方法に関し、特に、半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際の配線導体との接続信頼性に優れた配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来、プリント基板は、ガラス繊維基材にエポキシ樹脂を含浸させるとともに硬化させて成る絶縁層の上下面に銅箔を被着した後、銅箔をエッチングして微細な配線導体を形成し、しかる後、プリプレグを介して複数の配線導体を形成した絶縁層を積層・硬化し、さらに、積層・硬化した絶縁層の所望位置にマイクロドリルにより貫通孔を形成し、その貫通孔の内壁に銅めっき膜を付着させて貫通導体を形成し、この貫通導体により上下に位置する各配線導体間を電気的に接続することにより製作されている。
【０００３】
しかしながら、上記のプリント基板は、絶縁層の積層数が増加するとともに貫通導体の数も増加し、配線導体に必要なスペースが確保できなくなり、その結果、電子部品の軽薄短小化にともなう配線基板の多層化、配線導体の微細化の要求に答えられないという問題点を有していた。
【０００４】
このような問題点を解決するために、特開平１０−２７９５９号公報には、各絶縁層の貫通導体を貫通孔中に導電性粉末および未硬化の熱硬化性樹脂を含む導体ペースト等を充填して形成するとともにこの貫通導体の上に配線導体を被着し、これらの貫通導体・配線導体が被着形成された絶縁層を複数積層して配線基板を製造する方法が提案されている。
【０００５】
この配線基板の製造方法は、転写用シート基材に接着剤を介して電解銅箔を貼着した転写用シートと、耐熱性繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁シートとを用意する工程と、転写用シートの電解銅箔を配線パターン状にエッチングして配線導体を形成するとともにその表面をマイクロエッチングして粗化する工程と、絶縁シートにレーザ光の照射により絶縁シートを貫通する貫通孔を穿孔する工程と、この貫通孔内に導電性粉末と未硬化の熱硬化性樹脂とから成る導体ペーストを充填して貫通導体を形成する工程と、配線導体と貫通導体とを接合するように絶縁シートの表面に転写用シートを積層して熱圧着した後、配線導体が転写された絶縁シートから転写用シート基材を剥離する工程と、配線導体が転写された絶縁シートの複数枚を上下の配線導体を貫通導体で接合するように積層し加熱加圧して絶縁シートおよび導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化する工程とを順次行なうことにより配線基板を製造する方法である。
【０００６】
この製造方法によれば、従来の貫通孔の内壁に銅めっき膜を形成して配線導体間を接続する方法に比較して、貫通導体の径を小さくできるとともに貫通導体の形成位置を自由に設計できることから、高密度の配線導体の形成が可能であり、また、各絶縁シートを積層して一括して硬化させることが可能となるために、工程数が少ない等の利点を有する。
【０００７】
このような配線基板において配線導体に用いられる金属箔は、一般的には表面が平滑な電着ドラムの表面に電解めっき法によって金属膜を析出させる方法により成形される。そして金属箔の電着ドラム面側がドラム表面から細かい結晶（平均結晶粒径が０．７μｍ程度以下）を析出した鏡面のシャイニー面となり、反対面側が金属めっきの粒成長によって平均結晶粒径が１μｍ程度以上となるため、算術平均粗さが１〜２μｍの凹凸のついたマット面となる。また、転写フィルムに対してはマット面側が接着されており、金属箔の絶縁層に埋入される側の面は、鏡面のシャイニー面となっており、絶縁層との接着力を向上するため、有機カルボン酸化合物／銅イオン／ｐＨ調整剤／界面活性剤から成る粗化液で表面から１〜３μｍの深さまでマイクロエッチングしており、そのマイクロエッチングされた面の算術平均粗さが０．１〜０．３μｍとなっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２７９５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近の配線基板の高密度化により、配線導体の線幅が狭くなっており、上記の配線基板の製造方法では、細い配線導体において、転写される配線導体と絶縁層との接着強度が充分でなく、配線基板に半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際に印加される熱応力により両者間で剥離が発生するという問題点があった。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、配線導体と絶縁層の接着強度の向上と、配線基板に半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際の熱履歴による剥離が生じず、接続信頼性に優れた配線基板の製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板の製造方法は、一方の面が平均結晶粒径０．７μｍ以下の銅結晶が露出したシャイニー面、他方の面が平均結晶粒径１μｍ以上の銅結晶が露出したマット面であり、銅結晶を前記シャイニー面から前記マット面に向けてその結晶粒径が大きくなるように析出させて成る電解銅箔を前記シャイニー面が表面となるようにして転写用シート基材に貼着して成る転写用シートと耐熱性繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁シートとを用意する工程と、前記転写用シートの前記電解銅箔を配線パターン状にエッチングして配線導体を形成するとともに該配線導体の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶が露出するまで前記シャイニー面側からマイクロエッチングする工程と、前記絶縁シートにレーザ光の照射により前記絶縁シートを貫通する貫通孔を穿孔する工程と、該貫通孔内に導電性粉末と未硬化の熱硬化性樹脂とから成る導体ペーストを充填して貫通導体を形成する工程と、前記配線導体と前記貫通導体とを接合するように前記絶縁シートの表面に前記転写用シートを積層して熱圧着した後、前記配線導体が転写された前記絶縁シートから前記転写用シート基材を剥離する工程と、前記配線導体が転写された前記絶縁シートの複数枚を上下の前記配線導体を前記貫通導体で接合するように積層し加熱加圧して前記絶縁シートおよび前記導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化する工程とを行なうことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の配線基板の製造方法によれば、転写用シートの電解銅箔を配線パターン状にエッチングして配線導体を形成するとともに配線導体の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶が露出するまでシャイニー面側からマイクロエッチングしたことから、配線導体の表面は、その算術平均粗さを０．３〜０．８μｍとすることができ、細い配線導体においても、転写される配線導体と絶縁層との接着強度が充分に得られ、配線基板に半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際に印加される熱応力により両者間で剥離が発生することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板の製造方法を、図１に基づいて詳細に説明する。
【００１４】
図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための各工程毎の断面図であり、図２は、転写用シート基材に電解銅箔を被着した転写用シートの模式断面図である。これらの図において、１は銅結晶、２はシャイニー面、３はマット面、４は電解銅箔、５は転写用シート基材、６は転写用シート、７は絶縁シート、８は配線導体、９は貫通孔、１０は貫通導体、１１は絶縁シート７を硬化して成る絶縁層である。
【００１５】
まず、図１（ａ）に断面図で示すように、電解銅箔４をシャイニー面２が表面となるようにして転写用シート基材５に貼着して成る転写用シート６と耐熱性繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁シート７とを用意する。
【００１６】
このような電解銅箔４は、平滑な電着ドラムの表面に電解めっき法によって銅膜を析出させる方法により成形される。そして、図２に示すように、電解銅箔４の電着ドラム面側がドラム表面から細かい結晶（平均結晶粒径が０．７μｍ程度以下）を析出した鏡面のシャイニー面２となり、反対面側が銅めっきの粒成長によって平均結晶粒径が１μｍ程度以上となるため、算術平均粗さが１〜２μｍの凹凸のついたマット面３となる。また、転写フィルム６に対してはマット面３側が接着されており、電解銅箔４の絶縁層１１に埋入される側の面は、鏡面のシャイニー面２となっている。
【００１７】
なお、電解銅箔４の銅結晶１の平均結晶粒径の算出は、ＥＢＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法を用いて行っている。この（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）法とは、試料の傾斜面に対して電子線を照射して発生したＥＢＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｅｄ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ）をＣＣＤカメラを具備する方位解析装置で結晶方位を検出するもので、本発明では、結晶方位が５ｄｅｇｒｅｅ以上相違するものを異なる結晶とみなし、銅結晶の粒径は、結晶粒子を円相当として算出した直径に面積比を乗じた値の和を示している。
【００１８】
また、電解銅箔４は、その厚みは５〜３５μｍが好ましく、さらには１０〜１８μｍが好ましい。電解銅箔４の厚みが５μｍ未満であると配線導体８の抵抗値が大きなものとなる傾向があり、また、３５μｍを超えると積層・熱圧着時に絶縁シート７への配線導体８の埋め込み量が多くなり、絶縁シート７の歪みが大きくなり熱硬化性樹脂の硬化後に基板が変形を起こしやすくなる傾向がある。従って電解銅箔４の厚みは５〜３５μｍが好ましい。
【００１９】
転写用シート基材５は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂やポリカーボネート（ＰＣ）等の耐熱性樹脂が用いられ、電解銅箔４をエッチングして配線導体８を形成する際の支持体、および配線導体８を絶縁シート７に転写する際の支持体としての機能を有する。その厚みは２０〜５０μｍが好ましく、厚みが２０μｍ未満であると剛性が低下し電解銅箔４をエッチングする際に配線導体８が変形し易くなる傾向にあり、５０μｍを超えると柔軟性が低下し絶縁シート７から剥離し難くなる傾向にある。従って、転写用シート基材５の厚みは２０〜５０μｍが好ましい。
【００２０】
このような転写用シート６は、例えば厚みが２０〜３０μｍ程度のポリエチレンテレフタレート等の耐熱性樹脂から成る転写シート基材５の一方の主面全面に接着材を介して厚みが５〜３５μｍ程度の電解銅箔を剥離可能に接着している。
【００２１】
他方、絶縁シート７は、配線基板における絶縁層１１となるものであり、その厚みは５０〜２００μｍが好ましく、厚みが５０μｍ未満であると絶縁性が低下する傾向があり、２００μｍを超えると配線基板を軽量化できなくなる傾向がある。従って、絶縁シート７の厚みは５０〜２００μｍが好ましい。
【００２２】
このような絶縁シート７は、ガラスクロスやアラミド繊維等の耐熱性繊維にエポキシ樹脂や変性ポリフェニレン樹脂等から成る熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化させたものから成り、その表面は配線導体８を埋入可能な程度の可塑性を備えている。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に断面図で示すように、電解銅箔４上にフィルム状感光性レジストを被着するとともにこのレジストを露光・現像して配線導体２のパターンに対応するパターンのエッチングマスクを形成し、しかる後、塩化第二鉄水溶液中に浸漬して電解銅箔４の非パターン部をエッチング除去し、感光性レジストを剥離除去することにより配線導体２を形成した。その後、有機カルボン酸化合物／銅イオン／ｐＨ調整剤／界面活性剤から成る粗化液で平均結晶粒径０．８μｍ以上の銅結晶１が露出するまで、表面から４〜８μｍの深さまでマイクロエッチングした。配線導体８の表面の算術平均粗さは０．３〜０．８μｍとなった。
【００２４】
本発明の配線基板の製造方法では、転写用シート６の電解銅箔４を配線パターン状にエッチングして配線導体８を形成するとともに配線導体８の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶１が露出するまでシャイニー面２側からマイクロエッチングすることが重要である。そして、マイクロエッチングして露出した結晶粒径が０．８μｍ未満であると、細い配線導体８を形成した場合、転写される配線導体８と絶縁層１１との接着強度が充分でなく、配線基板に半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際に印加される熱応力により両者間で剥離が発生するという傾向にある。従って、マイクロエッチングして露出した結晶粒径が０．８μｍ以上でなければならない。
【００２５】
そして、本発明の配線基板の製造方法によれば、転写用シート６の電解銅箔４を配線パターン状にエッチングして配線導体８を形成するとともに配線導体８の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶１が露出するまでシャイニー面２側からマイクロエッチングしたことから、配線導体８の表面は、その算術平均粗さを０．３〜０．８μｍとすることができ、狭い線幅の配線導体８においても、転写される配線導体８と絶縁層１１との接着強度が充分に得られ、配線基板に半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際に印加される熱応力により両者間で剥離が発生することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に断面図で示すように、絶縁シート７にレーザ光の照射により貫通孔９を穿孔する。このような貫通孔９は、絶縁シート７に従来周知の炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザなどを用いることにより形成される。貫通孔９の径は３０〜２００μｍであることが好ましく、径が３０μｍより小さいと導体ペーストが良好に充填されず電気抵抗が大きくなってしまう傾向にあり、２００μｍより大きいと高密度配線ができなくなる傾向にある。従って、貫通孔９の径は３０〜２００μｍであることが好ましい。
【００２７】
次に、図１（ｄ）に断面図で示すように、貫通孔９内に導電性粉末と未硬化の熱硬化性樹脂とから成る導体ペーストを充填して貫通導体１０を形成する。このような導体ペーストとしては、銅や銀等の導電性粉末に未硬化のエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と液状の硬化剤とを混練したものが好ましく、導体ペーストを熱硬化して成る貫通導体１０を低抵抗化するという観点からは、金属粉末に少なくとも鉛や錫を含む低融点金属を含有させても良い。さらに、貫通孔９への導体ペーストの充填は、貫通孔９に対応する孔を有するメタルマスクを用いたスクリーン印刷法で行なわれる。
【００２８】
次に、図１（ｅ）に断面図で示すように、配線導体８と貫通導体１０とが接合するようにして絶縁シート７の表面に転写用シート６を積層するとともにそれらを加熱加圧して配線導体８と絶縁シート７とを熱圧着した後、絶縁シート７から転写用シート基材５を剥離して絶縁シート７に配線導体８を転写する。熱圧着は、熱プレス機を用いて温度が１００〜１５０℃、圧力が０．５〜５ＭＰａの条件で数分間加圧することにより行なわれ、転写用シート６を絶縁シート７に圧接して、配線導体８を絶縁シート７に転写埋入させる。なお、熱圧着は加熱に先行して加圧のみを行なう方が良い。加熱を先に行なうと熱によって転写用シート６が伸び、配線導体８と貫通導体１０の正確な位置合わせが困難となる傾向がある。従って、熱圧着は加熱に先行して加圧のみを行なうことが好ましい。また、絶縁シート７はロール状の連続体ではなく、１枚ずつカットされて供給されることが望ましい。これは、転写用シート６がロール状の連続体で供給されるため、絶縁シート７を動かして細かな位置の調整を行い、転写用シート６との位置合わせを行ったほうが、位置合わせ機構がコンパクトになるためである。さらに、転写用シート６と絶縁シート７の位置合わせはＣＣＤにより、光学的に行なうことができるが、その他、様々な公知の方法も使用しても良い。
【００２９】
次に、配線導体８が転写された絶縁シート７から転写用シート基材５を剥離する。この時、絶縁シート７から転写用シート基材５を絶縁シート７と転写用シート基材５とのなす角度が６０°以上で剥離することが望ましい。剥離の角度が６０°未満の場合、配線導体８の転写不良が生じ易くなる傾向がある。この剥離の角度はできるだけ大きいほうが良く、望ましくは１００°〜１８０°、最適には１１０°〜１７０°が用いられる。
【００３０】
最後に、図１（ｆ）に断面図で示すように、配線導体８が転写された絶縁シート７の複数枚を、各絶縁シート７に転写された配線導体８同士が貫通導体１０で接続されるようにして積層するとともにそれらを加熱加圧して絶縁シート７および導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化する。なお、加熱処理にあたっては、絶縁シート７の積層体をフッ素系樹脂などから成る離型性シートで上下から挟みこみ、１〜５ＭＰａの圧力で１５０〜２４０℃の温度で熱処理することにより、絶縁シート７および導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて、絶縁層１１および貫通導体１０を形成する。
【００３１】
かくして、本発明の配線基板の製造方法によれば、転写用シート６の電解銅箔４を配線パターン状にエッチングして配線導体８を形成するとともに配線導体８の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶１が露出するまでシャイニー面２側からマイクロエッチングしたことから、配線導体８の表面は、その算術平均粗さを０．３〜０．８μｍとすることができ、狭い線幅の配線導体８においても、転写される配線導体８と絶縁層１１との接着強度が充分に得られ、配線基板に半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際に印加される熱応力により両者間で剥離が発生することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００３２】
なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００３３】
【実施例】
電子部品を実装する際に本発明の配線基板の配線導体と絶縁層との接着性を評価するために、次のような配線基板を製作して評価を行なった。
【００３４】
まず、転写用シート基材に接着剤を介して電解銅箔をシャイニー面が表面となるようにして貼着した転写用シートと、耐熱性繊維に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁シートとを用意した後、転写用シートの電解銅箔を配線パターン状にエッチングして配線導体を形成するとともに図１に示す条件でシャイニー面をマイクロエッチングして粗化して、絶縁シートにレーザ光の照射により絶縁シートを貫通する貫通孔を穿孔した、その後、この貫通孔内に導電性粉末と未硬化の熱硬化性樹脂とから成る導体ペーストを充填して貫通導体を形成した後、配線導体と貫通導体とを接合するように絶縁シートの表面に転写用シートを積層して熱圧着し、配線導体が転写された絶縁シートから転写用シート基材を剥離した後、配線導体が転写された絶縁シートの複数枚を上下の配線導体を貫通導体で接合するように積層し加熱加圧して絶縁シートおよび導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化して配線基板を作成した。この配線基板に電子部品を実装した後に、超音波探傷装置で配線導体と絶縁層との剥離の状態を評価した。
【００３５】
【表１】
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表１から、マイクロエッチング量が２μｍである平均結晶粒径が０．８μｍ未満の銅結晶が露出した試料（試料Ｎｏ．１）では、表面の算術平均粗さが０．２μｍとなり、電子部品の実装時に配線導体と絶縁層と接着力が低いため剥離してしまった。それに対して、マイクロエッチング量が４μｍ以上である平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶が露出した試料（試料Ｎｏ．２〜４）では、表面の算術平均粗さが０．４〜０．６μｍとなり、電子部品の実装時に配線導体と絶縁層との間で剥離もなく、絶縁層と配線導体との接続信頼性が高いことが判った。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の配線基板の製造方法によれば、転写用シートの電解銅箔を配線パターン状にエッチングして配線導体を形成するとともに配線導体の表面を平均結晶粒径が０．８μｍ以上の銅結晶が露出するまでシャイニー面側からマイクロエッチングしたことから、配線導体の表面は、その算術平均粗さを０．３〜０．８μｍとすることができ、狭い線幅の配線導体においても、転写される配線導体と絶縁層との接着強度が充分に得られ、配線基板に半導体素子や抵抗器等の電子部品を実装する際に印加される熱応力により両者間で剥離が発生することはない接続信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図２】本発明の配線基板の製造方法における転写用シート基材に電解銅箔を被着した転写用シートの模式断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・銅結晶
２・・・・・・シャイニー面
３・・・・・・マット面
４・・・・・・電解銅箔
５・・・・・・転写用シート基材
６・・・・・・転写用シート
７・・・・・・絶縁シート
８・・・・・・配線導体
９・・・・・・貫通孔
１０・・・・・・貫通導体
１１・・・・・・絶縁層
【図１】
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【図２】
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