(57)【要約】【課題】配線導体と貫通導体との接続信頼性に優れた配線基板。【解決手段】転写用シート基材１に配線導体２を被着した転写用シート３と、絶縁シート４とを用意する工程と、これにレーザ光の照射により絶縁シート４を貫通する貫通孔５を穿孔するとともに、この内面および周囲の未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させて厚みが５〜80μｍの硬化層６を形成する工程と、貫通孔５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７を形成する工程と、配線導体２と貫通導体７とを接合するように絶縁シート４の表面に転写用シート３を積層して熱圧着後、配線導体２が転写された絶縁シート４から転写用シート基材１を剥離する工程と、配線導体２が転写された絶縁シート４の複数枚を上下の配線導体２を貫通導体７で接合するように積層し加熱加圧して絶縁シート４と導体ペースト中の熱硬化性樹脂とを熱硬化する工程とを順次行なう。【選択図】  図１
2004207522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性樹脂から成る転写用シート基材に接着剤を介して金属箔から成る配線導体を被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、
該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とともに、該貫通孔の内面およびその周囲の前記未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させて硬化層を形成する工程と、
前記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
を順次行なうことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記硬化層は、その厚みが５〜８０μｍであることを特徴とする請求項１記載の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、貫通導体の導通抵抗が小さく、かつ配線導体と貫通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。
【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た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、その貫通孔の内面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・配線導体の高密度化の要求に答えられないという問題点を有していた。
【０００４】
そこで、耐熱性樹脂から成る転写用シート基材に接着剤を介して金属箔から成る配線導体を被着した転写用シートと、耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させてる絶縁層用の絶縁シートとを用意する工程と、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貫通導体用の導体ペーストを充填する工程と、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が提案されている。
【０００５】
この製造方法によれば、従来の貫通孔の内面に銅めっき膜を形成して上下に位置する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。
【０００６】
【特許文献１】
特開2000−77800号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の配線基板の製造方法では、配線導体を貫通導体の導電ペーストと接合するように転写した絶縁シートを複数枚積層した後の加圧・加熱する際の圧力により、導電ペーストの導電性粉末同士を接触させて貫通導体の導通を発現しているが、絶縁シートは耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させていることから貫通孔周囲の保形性も良好なものではなく、加圧・加熱時に貫通孔がその径が大きくなる等の変形をしてしまい、その結果、導電性粉末間に圧力が十分に印加されずに隙間ができ、貫通導体の導通抵抗が高くなってしまう、あるいは貫通導体と配線導体との接続が不十分になってしまうという問題点を有していた。
【０００８】
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、貫通導体の導電性粉末同士を確実に接触させることができ、貫通導体の導通抵抗の低い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。
【０００９】
【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、耐熱性樹脂から成る転写用シート基材に接着剤を介して金属箔から成る配線導体を被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、この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とともに、この貫通孔の内面およびその周囲の前記未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させて硬化層を形成する工程と、前記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順次行なうことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の配線基板の製造方法によれば、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とともに、この貫通孔内面およびその周囲の未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させて硬化層を形成することから、配線導体を貫通導体の導電ペーストと接合するように転写した絶縁シートを複数枚積層した後の加圧により導電ペーストの導電性粉末同士を接触させて貫通導体の導通を発現させる際に、貫通孔はその径が大きくなる等の変形をすることはなく、その結果、導電性粉末間に十分な圧力が印加され導電性粉末間の接触が十分なものとなり、貫通導体の導通抵抗が低く、かつ貫通導体と配線導体との接続信頼性の良好な配線基板を提供することができる。
【００１１】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、上記構成において、前記硬化層の厚みが５〜80μｍである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、上記構成において、硬化層の厚みを５〜80μｍとした場合には、貫通導体の導通抵抗を20ｍΩ以下とより小さな値とすることができるとともに、貫通導体間の絶縁抵抗を109Ω以上とより大きな値とすることができ、より接続信頼性の良好な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。
図１（ａ）〜（ｅ）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、これらの図において、１は転写用シート基材、２は配線導体、３は転写用シート、４は絶縁シート、５は貫通孔、６は硬化層、７は貫通導体、８は絶縁シート４を硬化して成る絶縁層である。
【００１４】
まず、図１（ａ）に断面図で示すように、耐熱性樹脂から成る転写用シート基材１に金属箔から成る配線導体２を被着して成る転写用シート３と、耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁シート４とを用意する。
【００１５】
転写用シート基材１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、金属箔をエッチングして配線導体２を形成する際の支持体、および配線導体２を絶縁シート４に転写する際の支持体としての機能を有する。転写用シート基材１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金属箔をエッチングする際に配線導体２が変形し易くなる傾向にあり、また、50μｍを超えると柔軟性が低下し絶縁シート４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１の厚みは20〜50μｍが好ましい。
【００１６】
また、配線導体２は、例えば金・銀・銅・アルミニウムの少なくとも１種を含む低抵抗金属の電解金属箔から成り、その厚みは１〜35μｍが好ましく、さらには５〜18μｍが好ましい。配線導体２の厚みが１μｍ未満であると配線導体２の抵抗値が大きなものとなる傾向があり、また、35μｍを超えると絶縁シート４に転写する際に絶縁シート４への配線導体２の埋め込み量が多くなり、絶縁シート４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し易くなる傾向がある。従って、配線導体２の厚みは１〜35μｍが好ましい。
【００１７】
このような転写用シート３は、例えば厚みが25μｍ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１の一方の主面全面に接着材を介して厚みが１〜35μｍの銅やアルミニウムから成る金属箔を剥離可能に接着した後、金属箔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、塩化第二鉄溶液等のエッチング液中に浸漬して金属箔の非パターン部をエッチング除去し、最後に、感光性レジストを剥離除去して配線導体２を形成することにより製作される。
【００１８】
また、絶縁シート４は、配線基板における絶縁層８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４の厚みは50〜200μｍが好ましい。
【００１９】
このような絶縁シート４は、ガラスクロスやアラミド繊維等の耐熱性繊維基材にエポキシ樹脂や変性ポリフェニレン樹脂等から成る未硬化の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２を埋入可能な程度の可塑性を備えている。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に断面図で示すように、絶縁シート４にレーザ光の照射により貫通孔５を穿孔するとともに、貫通孔５の内面およびその周囲の未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させて硬化層６を形成する。そして本発明においては、このことが重要である。
【００２１】
本発明の配線基板の製造方法によれば、絶縁シート４にレーザ光の照射により貫通孔５を穿孔するとともに、貫通孔５の内面およびその周囲の未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させて硬化層６を形成することから、後述する配線導体２を貫通導体７の導電ペーストと接合するように転写した絶縁シート４を複数枚積層した後の加圧により導電ペーストの導電性粉末同士を接触させて貫通導体７の導通を発現させる際に、貫通孔５はその径が大きくなる等の変形をすることはなく、その結果、導電性粉末間に十分な圧力が印加され導電性粉末間の接触が十分なものとなり、貫通導体７の導通抵抗が低く、かつ貫通導体７と配線導体２との接続信頼性の良好な配線基板を提供することができる。
【００２２】
また、本発明の配線基板の製造方法においては、硬化層６の厚みを５〜80μｍとすることが好ましい。本発明の配線基板の製造方法においては、硬化層６の厚みを５〜80μｍとした場合には、貫通導体７の導通抵抗を20ｍΩ以下とより小さな値とすることができるとともに、貫通導体７間の絶縁抵抗を109Ω以上とより大きな値とすることができ、より接続信頼性の良好な配線基板とすることができる。
なお、ここで硬化層６の厚みとは、貫通孔５の中心を通る縦断面において、貫通孔５の内面から硬化した熱硬化性樹脂と未硬化の熱硬化性樹脂との境界までの距離をいい、貫通孔５を穿孔後、貫通孔５の中心を通る縦断面を顕微鏡等の測定装置を用いることによって測定できる。
【００２３】
なお、硬化層６はその厚みが５μｍより薄いとその保形性が低下する傾向があり、貫通孔５内に導電性粉末と未硬化の熱硬化性樹脂とから成る導電ペーストを充填し、次にこの導電ペーストと接合するようにして絶縁シート４上に配線導体２を転写した後、そのような絶縁シート４を複数枚積層して加熱加圧する際に圧力をかけると、貫通孔５が広がり導電性粉末間に隙間ができ易くなり、その結果、貫通導体７の導通抵抗が高くなってしまう傾向がある。また、80μｍを超えると絶縁シート４の熱硬化性樹脂が劣化して貫通導体７間の絶縁性が低下し易くなる傾向がある。従って、硬化層６の厚みは５〜80μｍとすることが好ましい。
【００２４】
このような硬化層６は、例えば次に述べる方法により形成することができる。
図２は、貫通孔５を穿孔する際の照射するレーザ光のエネルギー分布を示す模式図であり、熱硬化性樹脂の硬化層６は、貫通孔５の内面およびその周囲の領域において熱硬化性樹脂の分解エネルギーのしきい値（0.5Ｊ／ｃｍ2）以下で、硬化エネルギー（0.1Ｊ／ｃｍ2）以上のエネルギー分布をもつレーザ光を照射することにより形成される。なお、硬化層６を形成する具体的なレーザ条件としては、照射モードがレーザ光のエネルギー分布が中央部で高く、外周部で低いガウス分布を示すガルシアンモード、パルスエネルギーが２〜25ｍＪ、中央部のエネルギー密度が0.8〜２Ｊ／ｃｍ2、パルス幅が１〜200μｓ、ショット数が２〜10回が挙げられる。
【００２５】
また、貫通孔５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５の径は30〜200μｍであることが好ましい。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に断面図で示すように、貫通孔５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７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５への導体ペーストの充填は、貫通孔５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。
【００２７】
次に、図１（ｄ）に断面図で示すように、配線導体２と導体ペーストとが接続するようにして絶縁シート４の表面に転写用シート３を積層するとともにそれらを加熱加圧して配線導体２と絶縁シート４とを熱圧着した後、絶縁シート４から転写用シート基材１を剥離して絶縁シート４に配線導体２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３を絶縁シート４に圧接して、配線導体２を絶縁シート４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３が伸び、配線導体２と導体ペーストと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。
【００２８】
また、絶縁シート４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３がロール状の連続体で供給されるため、絶縁シート４を動かして細かな位置の調整を行い、転写用シート３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３と絶縁シート４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】
また、絶縁シート４から転写用シート基材１を剥離する際には、絶縁シート４と剥離された側の転写用シート基材１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２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（ｅ）に断面図で示すように、配線導体２が転写された絶縁シート４の複数枚を、各絶縁シート４に転写された配線導体２同士が導体ペースト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４および導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化し、絶縁シート４が硬化した絶縁層８の上下面の配線導体２同士が導体ペーストの硬化した貫通導体７で接続された配線基板が完成する。
【００３１】
このとき本発明の配線基板の製造方法によれば、貫通孔５の内面およびその周囲に硬化層６が形成されていることから、積層された絶縁シート４の上下から圧力をかけても貫通孔５が広がらず導電ペーストの導電性粉末間に圧力が十分に印加されて導電性粉末同士を確実に接触させることができ、貫通導体７の導通抵抗の低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、加熱加圧処理にあたっては、絶縁シート４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４および導体ペースト中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて、導電性粉末同士を確実に接触させることができる。
【００３３】
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。
【００３４】
【実施例】
本発明の配線基板の製造方法における硬化層の効果を確認するため、次の試料を作成し、硬化層の厚みと貫通導体の導通抵抗および貫通導体間の絶縁抵抗を測定して評価した。
【００３５】
まず、ガラス繊維に未硬化のポリフェニレンエーテル樹脂を含浸させた厚みが100μｍの絶縁シートを用意する。次に、絶縁シートを載物台上に載置する。そして、絶縁シートに、レーザ光の条件を径が100μｍの貫通孔を穿孔できる条件および貫通孔の周囲に表１に示すエネルギー密度および照射範囲でレーザ光を照射し、貫通孔を穿孔するとともに貫通孔の周りに熱硬化性樹脂の硬化層を形成した。その後、貫通孔に導体ペーストを充填し、配線導体と導体ペーストとが接続するようにして絶縁シートの表面に転写用シートを積層するとともにそれらを加熱加圧して配線導体と絶縁シートとを熱圧着した後、絶縁シートから転写用シート基材を剥離することにより配線導体を転写した。次に、配線導体を転写した絶縁シートを複数枚積層・熱硬化し配線基板を得、その後、配線基板の貫通導体の導通抵抗と貫通導体間の絶縁抵抗を測定した。その結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2004207522.tif 000003
【００３７】
硬化層が形成されなかった試料（Ｎｏ．１、９）では、貫通導体間の絶縁抵抗が1010Ω以上と高い値を示すことが確認できたが、貫通導体の導通抵抗も50ｍΩ以上と高い値となった。
【００３８】
これに対して、硬化層が形成された試料（Ｎｏ．２〜８）では、貫通導体の導通抵抗が25ｍΩ以下、貫通導体間の絶縁抵抗が108Ω以上と高い値を示すことがわかった。さらに、硬化層の厚みを、５〜80μｍの範囲とすることにより、貫通導体の導通抵抗を20ｍΩ以下、貫通導体間の絶縁抵抗を109Ω以上とできることがわかった。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の配線基板の製造方法によれば、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とともに、この貫通孔内面およびその周囲の未硬化の熱硬化性樹脂を硬化させて硬化層を形成することから、配線導体を貫通導体の導電ペーストと接合するように転写した絶縁シートを複数枚積層した後の加圧により導電ペーストの導電性粉末同士を接触させて貫通導体の導通を発現させる際に、貫通孔はその径が大きくなる等の変形をすることはなく、その結果、導電性粉末間に十分な圧力が印加され導電性粉末間の接触が十分なものとなり、貫通導体の導通抵抗が低く、かつ貫通導体と配線導体との接続信頼性の良好な配線基板を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、上記構成において、硬化層の厚みを５〜80μｍとした場合には、貫通導体の導通抵抗を20ｍΩ以下とより小さな値とすることができるとともに、貫通導体間の絶縁抵抗を109Ω以上とより大きな値とすることができ、より接続信頼性の良好な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）〜（ｅ）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】照射するレーザ光のエネルギー分布を示す模式図である。
【符号の説明】
１・・・・・・転写用シート基材
２・・・・・・配線導体
３・・・・・・転写用シート
４・・・・・・絶縁シート
５・・・・・・貫通孔
６・・・・・・硬化層
７・・・・・・貫通導体
８・・・・・・絶縁層
【図１】
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【図２】
2004207522.tif 000005