(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）転写シートの一面に形成された金属箔をエッチング処理して、底角が０°〜４０°の略台形形状の断面を有する最小配線間隔が３０μｍ以下のパターンの配線層を形成する工程と、
ｂ）上記転写シートを軟質の絶縁シートの表面に圧接後、前記転写シートを剥離して、前記配線層を前記絶縁シートの表面に埋設形成する工程と、
ｃ）前記配線層の前記パターンにおける前記最小配線間隔を３０μｍ以下に維持しつつ、前記絶縁シート表面に形成された前記配線層の底角が４５°〜８５°になるまで、絶縁シートおよび配線層の表面を除去する工程と、を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
ａ）転写シートの一面に形成された金属箔をエッチング処理して、底角が０°〜４０°の略台形形状の断面を有する最小配線間隔が３０μｍ以下のパターンの配線層を形成する工程と、
ｂ）上記転写シートを軟質の絶縁シートの表面に圧接後、前記転写シートを剥離して、前記配線層を前記絶縁シートの表面に埋設形成する工程と、
ｃ）前記配線層の前記パターンにおける前記最小配線間隔を３０μｍ以下に維持しつつ、前記絶縁シート表面に形成された前記配線層の底角が４５°〜８５°になるまで、配線層の表面のみを除去する工程と、を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項３】
さらに、ｄ）前記ａ）〜ｃ）を経て作製された配線層を具備する絶縁シートを複数枚積層する工程と、を具備することを特徴とする請求項１または請求項２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、例えば半導体素子収納用パッケージなどに用いられる配線基板とその製造方法に関し、特に、絶縁シート表面に高密度の配線層を形成した配線基板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
多層配線基板や半導体素子収納用パッケージなどに使用される配線基板は、各種電子機器の高性能化に伴って今後益々高密度化が進み、配線幅や配線ピッチを２０μｍ以下にすることが要求されており、バイアホールもインタースティシャルバイアホール（ＩＶＨ）にする必要やＩＣチップの実装方法もワイヤーボンディングからフリップチップと代わるため、基板自体の平坦度を小さくする必要も生じている。
【０００３】
このような配線基板としては、例えば、熱硬化性樹脂などの有機樹脂を含有する絶縁基板の表面や内部に配線層を形成したものが知られている。このような有機系の配線基板は、例えば、絶縁基板の表面に接着された金属箔に対して不要部分をエッチング除去して配線パターンを形成することが行なわれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エッチング等の薬液により、絶縁基板が劣化してしまったり、金属箔を用いて形成した配線層は、絶縁基板表面に載置されているのみであるため、この配線層と絶縁基板とに密着不良が生じ両者の界面に空隙が生じ易く、ひいては配線不良に至り使用不能となるなどの問題があった。また多層化にあたってはＩＶＨを形成するのに逐次積層によらねばならず、一括積層を行うことができない等の問題があった。
【０００５】
さらに、絶縁基板の内部や表面に所定の厚みをもって形成される配線層によって絶縁基板の表面は平坦度が低く、フリップチップ実装に要求される平坦度を満足するものではなかった。
【０００６】
そこで、本発明者らは、転写シートの表面に接着された金属箔に対してエッチング条件等を制御して、断面が台形形状の金属箔からなる配線層を形成し、これを軟質状態の絶縁シート表面に圧接することによって、絶縁シートの表面に断面が逆台形形状の配線層を埋設させることができ、これによって配線層の厚みによる平坦度の低下を防止するとともに、絶縁シートを薬液と接触させる必要がないという効果を有する。
【０００７】
この方法は銅箔のマット面からエッチングを行うため、通常のサブトラクティブ法で大きな問題となっている銅箔の足残りが発生しないため、平易な方法で微細配線が形成できる特徴があった。
【０００８】
ところが、図５（ａ）に示すように、転写シート２１の表面に接着された金属箔に対して、最小配線間隔ｗが４０μｍよりも小さい高密度パターンからなる配線層２２を形成するにあたって、エッチングによって断面が台形形状の配線層２２を形成すると、図５（ａ）に示すように、隣接する配線層２２と裾部が重なり、あるいは非常に近接してしまう結果、配線層２２の線幅に図５（ｂ）に示すようなばらつきが大きくなったり、場合によって隣接する配線層間で短絡してしまうなどの問題があった。
【０００９】
従って、本発明は、配線層の絶縁シートへの埋設させるとともに、高密度パターンの配線層の配線幅のばらつきが少なく、また隣接する配線層間の短絡などの発生のない高い信頼性の配線基板とその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【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、ａ）転写シートの一面に形成された金属箔をエッチング処理して、底角が０°〜４０°の略台形形状の断面を有する最小配線間隔が３０μｍ以下のパターンの配線層を形成する工程と、ｂ）上記転写シートを軟質の絶縁シートの表面に圧接後、前記転写シートを剥離して、前記配線層を前記絶縁シートの表面に埋設形成する工程と、ｃ）前記配線層の前記パターンにおける前記最小配線間隔を３０μｍ以下に維持しつつ、前記絶縁シート表面に形成された前記配線層の底角が４５°〜８５°になるまで絶縁シートおよび配線層の表面を除去するか、または前記配線層の前記パターンにおける前記最小配線間隔を３０μｍ以下に維持しつつ、前記絶縁シート表面に形成された前記配線層の底角が４５°〜８５°になるまで、配線層の表面のみを除去する工程と、を具備することを特徴とするものであって、さらにはｄ）前記ａ）〜ｃ）を経て作製された配線層を具備する絶縁シートを複数枚積層する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００１２】
即ち、本発明によれば、転写シートの表面に底角が０°〜４０°の略台形形状の高密度回路パターンからなる配線層を形成し、これを軟質の絶縁シートの表面に転写した後に、その逆台形形状の配線層の底角が４５°〜８５°になるまで除去することによって、配線層の絶縁シートへの埋設性を阻害することなく、また高密度パターンの配線層の配線幅のばらつきが少なく、また隣接する配線層間の短絡などの発生のない高い信頼性の回路パターンを具備する配線基板を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の配線基板を図によって説明する。
【００１４】
図１は、本発明の配線基板の概略断面図を示すものであり、図２は配線層形成部分の要部拡大断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の配線基板は、複数の絶縁層１ａ〜１ｃを積層してなる絶縁基板１の表面あるいは内部に配線層２が被着形成されており、また異なる層の配線層２間を電気的に接続するために貫通孔に導体ペーストを充填して形成されたビアホール導体３が形成されている。
【００１６】
かかる配線基板においては、配線層２の最小配線間隔が３０μｍ以下、特に２５μｍ以下、さらには２０μｍ以下の高密度の回路パターンが形成されている。そして、このように高密度に形成された配線層２の概略断面図に示すように、配線層２は、その配線層の配線方向に対して直交する断面が図２に示すように上面幅ｗ２が下面幅ｗ１より大きい逆台形形状を有するものである。このような配線層２の断面が逆台形形状であると、後述する製造方法で明らかなように絶縁層１ａ〜１ｃへの埋設性を高めることができる結果、配線基板の平坦性を高めることができる。
【００１７】
また、この配線層２の逆台形形状における底角αが４５°〜８５°、特に４５°〜８０°であることが重要である。これは底角α°が８５°より大きいと後述する製造方法から明らかなように、配線層２の厚みが非常に薄くなってしまう。また４５°より小さいと隣接する配線層２間で絶縁不良が発生したり、配線層２の線幅のばらつきが大きくなる。
【００１８】
また、絶縁層１ａ〜１ｃ中に埋設されている配線層２の側面２ａや下面２ｂは表面粗さ（Ｒａ）が２００ｎｍ以上、特に４００ｎｍ以上に粗面化されていることが望ましく、これによって絶縁層１ａ〜１ｃとの間でアンカリングによって配線層２と絶縁層１ａ〜１ｃとを強固に接着することができる。さらに、絶縁層１ａ〜１ｃ間に配置されている配線層２に対しては、その他の絶縁層１ａ〜１ｃと接触する上面２ｃも上記と同様に２００ｎｍ以上、特に４００ｎｍ以上に粗面化することによって他の絶縁層との密着性を高めることができる。
【００１９】
配線基板Ａを構成する絶縁基板１は、例えば有機樹脂とともに無機フィラー、無機繊維、有機繊維から選ばれる少なくと１種含む複合材料等からなる。なお、無機フィラー、無機繊維、有機繊維は有機樹脂中に合計２０〜８０体積％の割合で均一に分散されたものを用いると良い。
【００２０】
このような複合材料を構成する有機樹脂としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル樹脂）、ＢＴレジン（ビスマレイドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミノビスマレイミド等の樹脂からなり、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂であることが望ましい。
【００２１】
他方、前記無機フィラーとしては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ3、ＳｒＴｉＯ3、ＭｇＴｉＯ3、ゼオライト、ＣａＴｉＯ3、ほう酸アルミニウム等の公知の材料が使用できる。また、その形状としては球状、針状など任意のものとすることができる。
【００２２】
さらに、無機又は有機の繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、セルロース繊維等があり、織布、不織布など任意の性状のものを用いれば良い。いずれにしても、配線基板Ａの強度を高めて高信頼性の基板とするためには、繊維を含む絶縁層を少なくとも１層以上含むことが望ましい。
【００２３】
また、上記配線層２を構成する低抵抗金属材料としては、銅、アルミニウム、金、銀から選ばれる少なくとも１種を含むことが望ましい。また、回路の必要に応じて、Ｎｉ−Ｃｒ等の高抵抗の金属を用いる場合もある。さらに、ビアホール導体３中に充填される金属粉末としては、銅、アルミニウム、銀、金のうち少なくとも１種の低抵抗金属からなることが望ましい。
【００２４】
次に、本発明の配線基板の製造方法について図３の工程図をもとに説明する。
【００２５】
まず、絶縁シートを作製する（図３（ａ））。有機樹脂と無機フィラーとからなる絶縁シートを作製する場合を例にとると、無機質フィラーに液状の有機樹脂を加えた組成物を混練機（ニーダ）や３本ロール等の手段によって十分に混合する。その後、その混合物を圧延法、押し出し法、射出法、ドクターブレード法によってシート状に成形して絶縁シート１１を作製する。この時、絶縁シート１１を半硬化させることによって取り扱いを容易にすることができる。
【００２６】
絶縁性スラリーは、好適には、絶縁シート１１を構成する前述したような有機樹脂と無機フィラーの複合材料に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メタノール、メチルセロソルブアセテート、イソプロピルアルコール、メチルイソブチルケトン、ジメチルホルムアシド等の溶媒を添加して所定の粘度を有する流動体からなる。かかる観点から、スラリーの粘度は、形成方法にもよるが１００〜３０００ポイズが適当である。
【００２７】
半硬化には、有機樹脂は熱可塑性樹脂の場合には、加熱下で混合したものを冷却し、熱硬化性樹脂の場合には、完全固化するに十分な温度よりもやや低い温度に加熱すればよい。また、織布、不織布を用いる場合には、織布、不織布等の繊維にワニス状の樹脂を含浸、乾燥させ半硬化のプリプレグを作製することもできる。
【００２８】
次に、上記のようにして作製した絶縁シート１１に対して、打ち抜き法やレーザー加工により所望の貫通孔を形成して導体ペーストを充填してビアホール導体１２を形成する（図３（ｂ））。導体ペースト中に配合される金属粉末としては、銅、アルミニウム、銀、金のうち少なくとも１種の低抵抗金属からなることが望ましく、有機溶剤とバインダーを添加しペーストを得ることができる。
【００２９】
次に、この半硬化状の絶縁シート１１に配線層を形成するにあたり、まず、転写シートの表面に配線層を形成する。この配線層の形成工程を図４に示す。まず、図４（ａ）に示すように樹脂フィルムからなる転写シート１３の表面に接着剤を介して銅、金、銀、アルミニウム等から選ばれる少なくとも１種、または２種以上の合金からなる金属箔１４を貼り合せたものを準備する。この時、銅または銅を含む合金が最も望ましい。
【００３０】
次に、図４（ｂ）に示すように所望の高密度回路パターンによるレジスト層１５を印刷等によって付設する。そして、エッチング法により、図４（ｃ）に示すようにレジスト層１５形成部分に、断面形状が台形形状となる配線層１６を形成する。この時、台形の底辺１６ａと横辺１６ｂがなす角は、配線層１６間の間隔が非常に狭くなると、台形形状の裾部が近接、あるいは重なりあうことによってこの底角βは、０〜４５°となる。このような台形形状の配線層を形成するためには、エッチング速度を２〜５０μｍ／分にするのが良い。
【００３１】
その後、レジスト層１５を除去する（図４（ｄ））。また、配線層１６を形成した後に、配線層１６の上面１６ａと側面１６ｂの表面粗さＲａを２００ｎｍ以上とするために、ギ酸あるいはＮａＣｌＯ2、ＮａＯＨ、Ｎａ3ＰＯ4の混合液等で表面処理することが望ましい。この表面粗さは、粗化速度で制御でき、１μｍ／分以上の粗化速度で良好に粗化できる。
【００３２】
次に、図４のようにして作製した配線層１６を付設した転写シート１３を、図３においてビアホール導体１２を形成した絶縁シート１１に位置合わせして積層し、１０〜５００ｋｇ／ｃｍ2程度の圧力で印加する（図３（ｃ））。そして、転写シート１３を接着層（不図示）とともに剥離することにより断面が逆台形形状の配線層１６が絶縁シート１１の表面に埋没形成された１層の配線基板を作製することができる（図３（ｄ））。
【００３３】
上記の製造方法によれば、絶縁シート１１の表面に転写する配線層１６の断面形状を前記所定の台形形状とすることにより、配線層１６を絶縁シート１１表面に圧接した際に、配線層１６の周辺の絶縁シート１１の変形が抑制される結果、その圧力が配線層１６の略逆台形の側面、下面にわたって、絶縁シート１１と圧接され、配線層１６の断面が矩形の場合に比較して、配線の絶縁シート１１への密着性を大幅に向上させることができる。
【００３４】
しかし、最小配線幅が３０μｍ以下の場合、図３（ｄ）のまま状態では、高密度回路パターンによる各配線層１６の線幅などのばらつき等が大きく、隣接するパターン間で短絡などが発生しやすくなる。
【００３５】
本発明によれば、隣接する配線層１６同士の絶縁性を保つために、配線層１６の略逆台形形状の断面形状における底角が０〜４０°から、４５〜８５°、特に４５〜８０°になるように加工することによって、配線層１６の線幅のばらつきや隣接する配線層間の短絡などの発生を防止することができる。
【００３６】
即ち、この時の底角αが４５°よりも小さいと線幅のばらつきや隣接する配線層間での絶縁信頼性が低くなり、８５°よりも大きいと、除去量を大きくする必要があるために配線層の厚みが非常に薄くなってしまう。
【００３７】
この底角は、配線層１６の断面における側面が湾曲した面によって形成されていることから、少なくとも配線層１６の表面から平行に除去することによって、底角を徐々に大きくすることができ、その除去の深さの調整によって底角を任意の値に調整できる。
【００３８】
この除去は、ａ）平面研摩、ｂ）サンドブラスト、ｃ）エッチング等で実施できる。ａ）ｂ）の方法では、図３（ｅ１）に示すように、配線層１６よび絶縁シート１１の表面を同時に除去することによって配線層１６の底角を大きくすることができる。また、ｃ）エッチングなどの化学的方法の場合には、そのエッチング条件を調整することによって図３（ｅ２）に示すように、配線層１６のみを選択的にエッチング除去することができ、これによっても底角を大きくすることができる。
【００３９】
特に、ｃ）の方法では、絶縁シートの厚みが変化することがないために、配線基板のサイズの設計に影響を及ぼすことがない。また、絶縁シートがプリプレグなどのようにガラスクロスと樹脂との複合体からなる場合、絶縁シートの強度などの特性に対しても影響を与えることがないことから好適である。
【００４０】
このようにして作製した１層の配線基板は、この後に、絶縁シート１１中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する条件で熱処理することによって、両面または片面に配線層が形成された配線基板を作製することができる。
【００４１】
さらには、この配線基板をコア基板とし、その表面に周知のビルドアップ法により感光性樹脂からなる絶縁層と、メッキなどの薄膜形成法により形成された配線やビアホール導体を順次積層して高密度の配線基板を作製することもできる。
【００４２】
また、図３、図４と同様にして作製した複数の配線基板を位置合わせして積層圧着した後に、一括して熱硬化することによって多層構造の配線基板を作製することができる。
【００４３】
【実施例】
ＢＴレジン、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）またはポリイミド熱硬化性樹脂に平均粒径が５μｍの球状ＳｉＯ2、ＢａＴｉＯ3、ＭｇＴｉＯ3を５０体積％加え、これに溶媒として酢酸ブチル、トルエン、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）等を加え、さらに有機樹脂の硬化を促進させるための触媒を添加し、攪拌翼が公転および自転する攪拌機により１時間混合した後、スラリーをドクターブレード法により厚さ２００μｍの絶縁シートを作製した（表１の試料１〜２０）。
【００４４】
また、別の絶縁シートとしてガラス布、ガラス不織布、アラミド不織布にＢＴレジン、ポリイミドを５０体積％含浸乾燥させ厚さ２００μｍの絶縁シートを構成するための半硬化のプリプレグを作製した（表１の試料２１〜２４）。
【００４５】
これらの絶縁シートを１５０ｍｍ□にカットし、ＣＯ2レーザーにより直径１００μｍのビアホールを形成した。このビアホールに銅−銀合金粉末を主成分とする銅ペーストをスクリーン印刷により埋め込んだ。
【００４６】
一方、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の転写シート表面に接着剤を塗布して厚み１２μｍの電解銅箔を接着した。そして、前記絶縁スラリーをレジストとして前記銅箔の表面に感光性のレジストを塗布し、ガラスマスクを通して露光してパターンを形成した後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬して非パターン部を３μｍ／分のエッチング速度でエッチング除去した。レジスト剥離後、配線層の上面及び側面を１０％のギ酸で処理して表面粗さＲａを０．４μｍ以下に粗化処理した。なお、作製した配線層は、配線は底幅が３０μｍ、配線と配線との最小配線間隔（配線ピッチ）が２０μｍの微細な回路パターンである。
【００４７】
そして、配線層を形成した転写シートと絶縁シートを位置合わせして真空積層機により３０ｋｇ／ｃｍ2の圧力で３０秒加圧した後、転写シートと接着層のみを剥離して配線層を絶縁シートの表面に転写した。転写された配線層は、ほとんどが絶縁シートの表面に埋没されており、配線層の表面と絶縁層の表面は、ほとんど同一平面であった。この時の配線基板における配線層に対して５箇所の電子顕微鏡写真をとり、その逆台形形状の底角を測定しその平均値を除去前の底角として表１に示した。
また、この配線層および絶縁シートをバフ研磨機でバフ研磨によって絶縁シートおよび配線層の表面を研磨するか、または２μｍ／分の速度でハーフエッチングして配線層のみを選択的に研磨し、その研磨量を変化させた。
【００４８】
その後、２００〜２４０℃で１時間熱処理して完全硬化させて配線基板を作製した。各配線基板の配線層の底角を前記と同様に走査型電子顕微鏡写真に基づき求め除去後の底角βとして表１に示した。
【００４９】
得られた配線基板に対して、長さ０．５ｍｍの配線層における最大配線幅Ｗｍａｘと最小配線幅Ｗｍｉｎを測定し、その配線幅の差（Ｗｍａｘ−Ｗｍｉｎ）を表１に示した。
【００５０】
【表１】
0004605939.tif 000002
【００５１】
表１から明らかなように、表面を研磨除去し、前記底角α°（＝β°）を４５°〜８５°とすることにより、配線層の配線幅の差を３μｍ以下にでき、高信頼性の配線基板を得ることができた。
【００５２】
また、上記の硬化前の、配線層を転写した絶縁シートを５枚積層し、２００℃で１時間加熱し多層配線基板を作製した。この多層配線基板について、表面平滑性を３次元測定機で測定した結果、いずれも基板表面のうねりは１０μｍ以下のフリップチップ実装ができるレベルのものであった。
【００５３】
【発明の効果】
叙上のように、本発明によれば、配線層の絶縁シートへの埋設性を阻害することなく、最小配線間隔が３０μｍ以下の高密度パターンであっても、配線層の配線幅のばらつきが小さく、隣接する配線層間で短絡などの発生のない高い信頼性の回路パターンを具備する配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の概略断面図である。
【図２】図１における配線層形成部分の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の配線基板を製造方法を説明するための工程図である。
【図４】本発明における配線層を有する転写シートの製造方法を説明するための図である。
【図５】従来の方法における転写シート上の配線層の構造を説明するための概略断面図（ａ）とこれを絶縁シートに転写した場合の配線層の形状を示す平面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｃ  絶縁層
１  絶縁基板
２  配線層
３  ビアホール導体
１１  絶縁シート
１２  ビアホール導体
１３  転写シート
１４  金属箔
１５  レジスト層
１６  配線層
【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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