(57)【要約】【課題】  層間接続信頼性の高い多層配線板の製造方法を提供する。【解決手段】  導体回路と、絶縁層と、前記絶縁層を貫通して前記導体回路上に形成された複数の導体ポストと、前記導体ポスト上面に前記絶縁層を突出して形成された半田層とを有する接続層と、前記半田層と相対する位置に層間接続用ランドを有する被接続層とを、接着剤層を介して、前記半田層が前記接着剤層と接触するように貼り合わせた後、加熱及び加圧して圧着し、前記導体ポストと前記層間接続用ランドとを半田接合して多層配線板を製造する方法において、前記半田接合が、前記導体ポストと前記層間接続用ランドとを形成する金属により、前記半田層が合金層となるまで圧力を保持して行われる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、絶縁層と、前記絶縁層を貫通して前記導体回路上に形成された複数の導体ポストと、前記導体ポスト上面に前記絶縁層を突出して形成された半田層とを有する接続層と、前記半田層と相対する位置に層間接続用ランドを有する被接続層とを、接着剤層を介して、前記半田層が前記接着剤層と接触するように貼り合わせた後、加熱及び加圧して圧着し、前記導体ポストと前記層間接続用ランドとを半田接合して多層配線板を製造する方法において、前記半田接合が、前記導体ポストと前記層間接続用ランドとを形成する金属により、前記半田層が合金層となるまで圧力を保持して行われることを特徴とする多層配線板の製造方法。
【請求項２】
前記半田層が合金層となるまで圧力を保持する際に、加熱しながら圧力を保持して行う請求項１に記載の多層配線板の製造方法。
【請求項３】
前記圧着は、前記半田層が前記接着剤層と接触するように貼り合わせた後、前記半田層を形成する半田の融点以上の温度で加熱して、半田層を溶融し、次いで、前記接続層と前記被接続層とを加圧して行う請求項１または２に記載の多層配線板の製造方法。
【請求項４】
前記合金層が、前記半田層より、高い融点を有するものである請求項１乃至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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属層と、金属層上の絶縁層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を有する接続層上の微細な半田層を用いて層間接続を行う場合において、半田接合に必要な表面清浄化機能を有する接着剤層を、導電体回路層間に介在させ、密着して、半田溶融温度まで加熱した後、加圧する工程を経て、半田接合して、層間接続する方法があった（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、加熱工程において、該接着剤層の金属表面清浄化機能により、半田層が溶融して、その表面張力により、凸形状を形成した後、凸形状の半田層が溶融した状態のまま、加圧して、被接続用金属ランドと半田接合させるというものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７６２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の技術においては、半田層と、被接続用金属ランドおよび導体ポストとの接合界面で、特に、被接続用金属ランドと半田層との接合界面で剥離が生じ、層間接続信頼性の低い多層配線板が得られる問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、層間接続信頼性の高い多層配線板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、半田接合する際の加熱、加圧工程において、半田層が溶融状態、即ち、合金の形成が十分になされないまま、加圧が開放されることにより、起因するものであることを付きとめ、更に検討を進めることにより、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、
１．  導体回路と、絶縁層と、前記絶縁層を貫通して前記導体回路上に形成された複数の導体ポストと、前記導体ポスト上面に前記絶縁層を突出して形成された半田層とを有する接続層と、前記半田層と相対する位置に層間接続用ランドを有する被接続層とを、接着剤層を介して、前記半田層が前記接着剤層と接触するように貼り合わせた後、加熱及び加圧して圧着し、前記導体ポストと前記層間接続用ランドとを半田接合して多層配線板を製造する方法において、前記半田接合が、前記導体ポストと前記層間接続用ランドとを形成する金属により、前記半田層が合金層となるまで圧力を保持して行われることを特徴とする多層配線板の製造方法、
２．  前記半田層が合金層となるまで圧力を保持する際に、加熱しながら圧力を保持して行う第１項に記載の多層配線板の製造方法、
３．  前記圧着は、前記半田層が前記接着剤層と接触するように貼り合わせた後、前記半田層を形成する半田の融点以上の温度で加熱して、半田層を溶融し、次いで、前記接続層と前記被接続層とを加圧して行う第１項または第２項に記載の多層配線板の製造方法、
４．  前記合金層が、前記半田層より、高い融点を有するものである第１項乃至第３項のいずれかに記載の多層配線板の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被接続用金属ランドと半田層の接合界面、また、導体ポストと半田層の接合界面での剥離が生じることのない、層間接続信頼性の高い多層配線板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、多層配線板の層間接続工程において、導体ポストおよび該導体ポストに相対する層間接続用ランドを形成する金属により、半田層が合金層となるまで配線板への圧力を保持することで、接合強度の高い層間接続信頼性の高い多層配線板の製造方法を提供するものである。
【０００９】
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（ｈ）は得られる多層配線板の構造を示す断面図である。
【００１０】
本発明における多層配線板の製造方法について、添付図面に従って説明する。本発明の多層配線板の製造方法としては、まず、金属層１０１と絶縁層１０２からなる２層構造体を用意し、前記１０２にビア１０３を形成する（第１図（ａ））。２層構造体は、金属層１０１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。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。
【００１１】
ビア１０３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。前記レーザーとしては、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１０３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１０３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１０３を形成することもできる。
【００１２】
次に、金属層１０１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１０４をビア１０３に形成し、続いて、導体ポスト１０４の先端表面に、絶縁層１０２を突出して半田層１０５を形成する（第１図（ｂ））。
導体ポストの形成方法としては、電解めっきにより導体ポスト１０４を形成すれば、導体ポスト１０４の先端の形状を自由に制御することができ、導体ポストの高さは、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。表層面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１０４の材質としては、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１０４が得られる。
半田層１０５の形成方法としては、無電解めっきにより形成する方法、金属層１０１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などが挙げられる。印刷による方法では、印刷用マスクを導体ポスト１０４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１０４の先端表面以外に、半田層１０５が形成されることがないため、導体ポスト１０４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様多種であり、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のに必要な量となる厚みで形成されていれば良い。
半田層１０５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。
【００１３】
次に、金属層１０１を選択的にエッチングすることにより、導体回路１０６を形成して、接続層１１０を得る（第１図（ｃ））。
【００１４】
次に、接続層１１０の絶縁層１０２の表面に、接着剤層１０８を形成する（第１図（ｄ））。
接着剤層１０８の形成方法としては、使用する接着剤に応じて適した方法で良く、接着剤ワニスを、印刷、カーテンコート、バーコート等の方法で直接塗布したり、ドライフィルムタイプの接着剤を、真空ラミネート、真空プレス等の方法で積層したりする方法などが挙げられる。この時、ドライフィルムの形成方法としては、例えば、接着剤ワニスを、ポリエチレンテレフタレートフィルムなどの基材上に塗布し乾燥させる方法が挙げられるが、ドライフィルムを提供できるのであれば、その方法は何ら制限するところではない。
接着剤層１０８は、金属の表面清浄化機能と接着機能の２機能を有することが、より好ましい。前者は半田接合を実現するために重要な機能であり、後者は接続層１１０と被接続層１２０とを接着するために重要な機能である。なお、第１図に示す例では、絶縁層１０２の表面に接着剤層１０８を形成する例を示したが、少なくとも半田層が、接着剤層と接触していれば良い。半田が接着剤層と接触していることで、半田溶融時に接着剤層中で溶融して、凸形状を形成することができる。また、接着剤層１０８形成時における接着剤層の厚みが、少なくとも半田溶融時の凸形状頂点部と、相対する層間接続用ランドとが、非接触を保てる厚みより厚く形成されると良い。
【００１５】
ここで、被接続層１２０は、層間接続用ランドを有するものであれば、どのような構造でも構わないが、図１では、接続される接続層１１０の導体ポスト１０４と接続するための層間接続用ランド１０７と、層間接続用ランド１０７を支える基材１０９から構成された例を示している。層間接続用ランド１０７は、図１に示すように、基材１０９と一方の面を接して基材１２３表面から突出していても良いし、一方の面を露出するように基材１０９に埋め込まれていても良い（図示無し）。層間接続用ランド１０７の材質としては、半田層１０５と金属接合可能な金属であればどのようなものでもよいが、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｐｄ等が挙げられ、特に銅を用いることで、低抵抗で安定した層間接続用ランド１０７が得られる。
【００１６】
次に、接続層１１０の半田層１０５と被接続層１２０の層間接続用ランド１０７が相対するように位置合わせする（第１図（ｅ））。
接続層と被接続層との位置合わせ方法としては、接続層１１０および被接続層１２０に、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り、位置合わせする方法、位置合わせ用のピン等で位置合わせする方法等を用いることができる。
【００１７】
次に、接着剤層１０８を介して、接続層１１０と被接続層１２０とを、それぞれが有する半田層１０５および層間接続用ランド１０７が、接着剤層１０８と接触するように貼り合わせる（第１図（ｆ））。
接続層の半田層および被接続層の層間接続用ランドと接着剤層とを接触させる方法としては、例えば、真空プレスまたは加圧式真空ラミネーターを用いて、加熱・加圧することにより、接着剤層１０８を軟化させる方法が挙げられる。上記工程においては、少なくとも半田層と層間接続用ランドが空気に接触せず又は接着剤層と接触していると良く、また、半田層１０５と層間接続用ランド１０７とは非接触を保たれていると良い。
【００１８】
次いで、接続層１１０と被接続層１２０とを、半田層１０５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、加圧して圧着して半田接合し、半田層１０５が導体ポスト１０４および層間接続用ランド１０７を形成する金属により、合金層となるまで圧力を保持する（第１図（ｇ、ｈ））。
接続層と被接続層との加熱、加圧工程においては、例えば、真空プレスを用いて、半田層１０５を、その半田の融点温度以上にまで加熱することで、接着剤層１０８（好ましくは表面清浄化機能を有する接着剤）により、半田層１０５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、接着剤層１０８内で、凸形状の半田層１０５を形成させる。このとき、前記接着剤層１０８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軟化していくが、軟化した接着剤層中で半田層を溶融することで、より凸形状を形成させると共に半田接合を容易にすることができる。この時の粘度は５０Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。５０Ｐａ・ｓより高いと、半田層１０５の凸形状の形成、並びに、層間接続用ランド１０７と接触、および、半田の濡れ拡がりを阻害して、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１０８を硬化させて、接続層１１０と被接続層１２０とを接着して、多層配線板１３０を得ることができる。
【００１９】
ここで、形成される合金層としては、導体ポスト１０４、層間接続用ポスト１０７および半田層１０５の材質にもよるが、一例を示すと、次のような合金からなるものが挙げられる。すなわち、導体ポスト１０４および層間接続用ランド１０７の少なくとも表面を構成する金属がＣｕであり、半田層１０５を構成する金属がＳｎである場合には、導体ポスト１０４側から層間接続用ランド１０７に向けて、Ｃｕ（導体ポスト１０４）、Ｃｕ3Ｓｎ1（合金層）、Ｃｕ6Ｓｎ5（合金層）、Ｃｕ（層間接続用ランド１０７）のような層構成となる。ここで、形成される合金層Ｃｕ3Ｓｎ1およびＣｕ6Ｓｎ5は、半田層１０５を構成するＳｎの融点２３２℃より高い融点を有し、信頼性の高い接合部が得られる。
【００２０】
なお、加熱・加圧により、半田層１０５が全て合金層となることが、より好ましい。しかしながら、全てが合金層となるのに時間を要することで、生産性が低下する場合には、導体ポスト１０４から層間接続用ランド１０７に至る配線板の厚み方向において、一部でも半田層が全て合金層となる部分、即ち、半田層内の一部に合金ポストの部分ができれば、必ずしも全てが合金化する必要は無い。言い換えれば、導体ポスト→合金層→層間接続用ランドの構成と、導体ポスト→半田層→層間接続用ランドの構成、導体ポスト→合金層→半田層→合金層→層間接続用ランドの構成とが、１つの層間接続部に混在している状態であれば構わない。また、前記合金化の工程において、圧力保持中に加熱を行うことでより合金化を促進し、製造時間をより短縮することができる。
【００２１】
本発明に用いる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。
【００２２】
本発明において好ましい接着剤に用いる少なくとも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。
【００２３】
本発明において好ましい接着剤に用いるフェノール性水酸基を有する樹脂の、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。
【００２４】
前記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。フェノール性水酸基を有する樹脂の硬化剤の配合量は、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。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による多層配線板の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１      金属層
１０２      絶縁層
１０３      ビア
１０４      導体ポスト
１０５      半田層又は半田バンプ
１０６      導体回路
１０７      層間接続用ランド
１０８      接着剤層
１０９      基材
１１０      接続層
１２０      被接続層
１３０      多層配線板
【図１】
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