(57)【要約】【課題】導体抵抗が低くでき、かつ幅方向の微細なパターンが形成できると共に引き剥がし強度が大きい回路基板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】貫通孔１０５に導電性材料１０６を充填した絶縁性基板１０１の少なくとも一面に粗化層１０７、導電性層１０８および導電層１１１からなる配線パターン１１２を粗化層１０７の面から埋め込み、この配線パターン１１２の間に絶縁部材１１３を充填した回路基板であり、配線パターン１１２の間に絶縁性基板１０１とは別に絶縁部材１１３を充填し、配線パターン１１２の外的機械応力による変形や倒れを少なくなくするばかりでなく、絶縁性基板１０１の絶縁部材１１３の量は微妙な調整が不要であり、金属酸化物の微粒子を混入するなどして膨張係数を配線パターン１１２に近づけて温度による応力を緩和および熱伝導を良くして放熱効率を向上するなどの調整も可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔に導電性材料を充填した絶縁性基板の少なくとも一面に粗化層、導電性層および導電層からなる配線パターンを前記粗化層面から埋め込み、この配線パターン間に絶縁部材を充填した回路基板。
【請求項２】
配線パターンの表面と充填した絶縁部材の表面とをほぼ同一面とした請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
導電性層の表面に粗化層を形成した金属基板を前記粗化層面から絶縁性基板に接着する工程と、前記金属基板を除去して導電性層を露出させる工程と、この露出した導電性層表面に所定の感光性樹脂パターンを形成する工程と、前記露出する導電性層表面に導電層を形成する工程とを含む回路基板の製造方法。
【請求項４】
粗化層を除く導電性層の厚さを５μｍ以下とした請求項１に記載の回路基板。
【請求項５】
粗化層の厚みを３μｍ以上とした請求項１に記載の回路基板。
【請求項６】
絶縁性基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性材料を充填する請求項３に記載の回路基板の製造方法。
【請求項７】
感光性樹脂パターンを除去し、この感光性樹脂パターンの下面の導電性層表面を露出させ、この露出した導電性層を除去して配線パターンを形成する工程と、この配線パターン間を絶縁部材で充填する請求項３に記載の回路基板の製造方法。
【請求項８】
導電性層の表面に粗化層を形成した金属基板を前記粗化層面から絶縁性基板に接着する工程を前記絶縁性基板が完全硬化以下の温度で熱プレスして前記粗化層を絶縁性基板に埋め込み硬化させる請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項９】
配線パターンの間に導電層表面とほぼ同一高さまで絶縁部材を充填する請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１０】
導電層を形成して配線パターンの間に配線パターン表面と同一またはそれ以上の高さまで絶縁部材を充填する工程と、配線パターン表面を露出する工程とからなる請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１１】
配線パターン間に導電性層の厚さの１／４以上絶縁部材を充填する請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１２】
配線パターン間への絶縁部材の充填を配線パターンの幅が導電性層および導電層の合計の厚さの１０倍以下の部分とする請求項７に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１３】
金属基板上に形成する導電性層表面に感光性樹脂パターンを形成する工程と、前記導電性層表面に導電層を形成する工程と、前記感光性樹脂パターンを除去する工程と、導電性層を選択的に除去する工程と、前記金属基板の導電層側の面を絶縁性基板に接着する工程と、前記金属基板を除去する工程とを含む回路基板の製造方法。
【請求項１４】
導電層の形成を金属基板および導電性層からの通電による電気めっきとする請求項１３に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１５】
導電性層および金属基板を選択エッチングにより除去が可能な材料とし、前記金属基板をエッチングにより除去する請求項１３に記載の回路基板の製造方法。
【請求項１６】
導電性層の厚さを３μｍ以下とした請求項１３に記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子、集積回路、電子部品等を搭載するための回路基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路基板の導電性層の形成は一般的に絶縁性基板に銅箔を熱プレスによって接着し、感光性樹脂によって所定パターン形成し感光性樹脂パターンをマスクとして用いて銅箔をエッチングしていたが、導電性層の微細化に伴ってさらに銅箔を薄くすることによって対応してきている。
【０００３】
従来の回路基板の製造方法としては図２１〜図２５に示すものがある。
【０００４】
図２１〜図２５は従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。図２１に示すようにエッチングが容易な１０μｍ程度の厚さの基材４１６としての銅箔や例えば４０μｍのアルミニュウム表面に配線パターンを形成するためのエッチングストッパーとしての厚さ３μｍ程度のニッケルからなるストッパー層４１７が形成され、さらにその表面に配線パターンとなる粗化層４１８を有する導電性層４１９としての銅が厚さ１０μｍ程度で形成されている。なお基材４１６の支持のための機械的強度が必要で裏面はさらなる機械的な補強とエッチングの保護の目的で発泡剤を含んだ接着剤で樹脂基板４２０に接着ざれている。
【０００５】
そして、図２２に示すように導電性層４１９表面に感光性樹脂４２１によって所定の配線パターンを形成し、図２３に示す如く導電性層４１９としての銅をエッチングする。この時導電性層４１９としての銅のエッチング時間が長くなってもニッケルからなるストッパー層４１７によって基材４１６が保護され、図２４に示すように導電性層４１９の銅のみがエッチングされ配線パターンが形成される。そして発泡剤を加熱発泡して接着剤の接着性を無くして樹脂基板４２０から剥離し、図２５に示す如く貫通孔４０５に導電性材料４０６を充填したガラスエポキシ基板４０１に接着した基材４１６としての銅箔およびエッチングストッパーとなるニッケルによるストッパー層４１７を順次エッチングにより除去して回路基板を形成する方法が提案されていた。
【０００６】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平１０−１５９５８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、通常絶縁性基板４０１に銅箔を直接接着してエッチングする場合には配線パターンの表面は突起状になっており、特に微細な配線パターンにおいては絶縁性基板４０１の表面と平行方向からの機械的な応力によってパターンが倒れてしまい断線や隣の配線パターンとのショート（短絡）が発生するという問題があった。また上記説明した従来の回路基板の製造方法では配線パターンは絶縁性基板４０１のエポキシ層に埋め込まれているために配線パターンの倒れが起こりにくくなっているが、感光性樹脂による所定パターンを形成して導電性層４１９としての銅をエッチングによって配線パターンに形成する際にサイドエッチングによって感光性樹脂による所定パターンよりさらに細くなってしまう。その結果所定の配線パターンが得られず感光性樹脂の解像度限界まで微細な場合には配線パターンのサイドエッチングで細くなってしまいエッチングの途中で感光性樹脂が剥離する場合もあった。すなわちエッチングの際の横方向へのエッチングすなわちサイドエッチングが両側から進行することにより実際の銅パターン寸法は感光性樹脂パターンより細くなってしまい微細な幅のパターン形成が困難であり、サイドエッチングを少なくするために導電性層４１９としての銅の厚さを薄くすれば銅からなる配線パターンの配線抵抗が高くなる。さらにエッチングした配線パターンの側壁は滑らかな状態であるため配線パターンの表面のみを粗化で配線パターンと絶縁性基板４０１との剥離強度が得られないという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は導体抵抗が低くでき、幅方向の微細な配線パターンが形成できると共に引き剥がし強度が大きい回路基板およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の発明は、貫通孔に導電性材料を充填した絶縁性基板の少なくとも一面に粗化層、導電性層および導電層からなる配線パターンを前記粗化層面から埋め込み、この配線パターン間に絶縁部材を充填した回路基板であり、配線パターンの間に絶縁性基板とは別に絶縁物を充填し、配線パターンの外的機械応力による変形や倒れを少なくするばかりでなく、絶縁性基板の絶縁部材の量は微妙な調整が不要であり、金属酸化物の微粒子を混入するなどして膨張係数を配線パターンに近づけて温度による応力を緩和および熱伝導を良くして放熱効率を向上するなどの調整も可能である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、配線パターンの表面と絶縁部材の表面とをほぼ同一面とした請求項１に記載の回路基板であり、配線パターンの間に絶縁性基板とは別の絶縁部材を充填し、配線パターンの表面と絶縁部材の表面とがほぼ同一面を成すことによって配線パターンは絶縁部材に埋め込まれ表面だけが露出しているので外的機械的応力による変形や倒れを無くすることができ、絶縁性基板の絶縁部材の量には微妙な調整が不要であり、金属酸化物の微粒子を混入するなどして膨張係数を配線パターンに近づけて温度による応力を緩和および熱伝導を良くして放熱効率を向上させるなどの調整も可能であり、部品や半導体を突起すなわちバンプによって実装する場合においても多少の位置ずれが生じても押さえ付けによるずれが無く十分な接続が得られる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、導電性層の表面に粗化層を形成した金属基板を前記粗化層面から絶縁性基板に接着する工程と、前記金属基板を除去して導電性層を露出させる工程と、この露出した導電性層表面に所定の感光性樹脂パターンを形成する工程と、前記露出する導電性層表面に導電層を形成する工程とを含む回路基板の製造方法であり、表面が粗化された配線パターンを金属基板で補強することによって取り扱いを容易とし、マイクロクラックの発生を防止することができ、感光性樹脂をマスクとして用いて配線パターンを形成するためサイドエッチングが無く感光性樹脂パターンの解像限界まで微細なパターン形成が可能である。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、粗化層を除く導電性層の厚さを５μｍ以下とした請求項１に記載の回路基基板であり、表面の粗化により絶縁性基板との密着性を向上させ、絶縁性基板に形成された貫通孔に充填された導電性材料との電気的接続をより確実にすることができ、粗化層を除いた導電性層の厚さが５μｍ以下の薄いものとすることで露出した部分をエッチング除去する時間を短くすることで配線パターンのエッチングによる変形が小さくでき、さらに微細化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、粗化層の厚みを３μｍ以上とした請求項１に記載の回路基板であり、この粗化層の凹凸により絶縁性基板との密着性が向上し、絶縁性基板に形成された貫通孔に充填された導電性材料との電気的接続をより確実にすることができ、特に厚みを３μｍ以上とすることで絶縁性基板の膨張または収縮による応力が生じても電気的接続を損なうこと無く高い信頼性が確保できる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、絶縁性基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性材料を充填する請求項３に記載の回路基板の製造方法であり、貫通孔に充填された導電性材料によって絶縁性基板の両面での配線パターンの電気的接続が金属を高温で溶融して接続することなく容易に接続が可能である。
【００１６】
本発明の請求項７に記載の発明は、感光性樹脂パターンを除去し、この感光性樹脂パターンの下面の導電性層表面を露出させ、この露出した導電性層を除去して配線パターンを形成する工程と、この配線パターン間を絶縁部材で充填する請求項３に記載の回路基板の製造方法であり、絶縁部材で導電性層および導電層による配線パターンを埋め込むことによってパターンの剥離強度を向上させると共にパターンの変形や倒れを防止することができる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、導電性層の表面に粗化層を形成した金属基板を前記粗化層面から絶縁性基板に接着する工程を前記絶縁性基板が完全硬化以下の温度で熱プレスして前記粗化層を絶縁性基板に埋め込み硬化させる請求項７に記載の回路基板の製造方法であり、導電性層を絶縁性基板への接着が熱プレスであって絶縁性基板の樹脂が完全硬化以下の温度とすることで熱プレスの時に絶縁性基板の絶縁部材を半溶融状態とすることができるため埋め込みが容易になると共に絶縁部材を熱硬化することで樹脂を安定かつ接着を完全にすることができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、配線パターンの間に導電層表面とほぼ同一高さまで絶縁部材を充填する請求項７に記載の回路基板の製造方法であり、埋め込みが絶縁部材を充填することで埋め込みのためプレスを必要とせず、かつ所定の深さに配線パターンを埋め込むことが可能であり、工程の簡略化と十分な埋め込みによって配線パターンの剥離強度を向上させると共に配線パターンの変形や倒れを確実に防止することができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、導電層を形成して配線パターンの間に配線パターン表面と同一またはそれ以上の高さまで絶縁部材を充填する工程と、配線パターン表面を露出する工程とからなる請求項７に記載の回路基板の製造方法であり、配線パターンの表面を絶縁部材と同一平面上に形成することができ、配線パターンに外部から機械的な応力がかかることを防止することができると共に実装時においても少々の位置ずれが生じても十分な電気的接続を得ることができる。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、配線パターン間に導電性層の厚さの１／４以上絶縁部材を充填する請求項７に記載の回路基板の製造方法であり、配線パターンを十分に埋め込むことによって剥離強度を向上させると共に配線パターンの横方向の応力による倒れを確実に防止することができる。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、配線パターン間への絶縁部材の充填を配線パターンの幅が導電性層および導電層の合計の厚さの１０倍以下の部分とする請求項７に記載の回路基板の製造方法であり、配線パターンの幅に対して厚さの大きい場合に特に横方向の応力に対して防護することができる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は、金属基板上に形成する導電性層表面に感光性樹脂パターンを形成する工程と、前記導電性層表面に導電層を形成する工程と、前記感光性樹脂パターンを除去する工程と、導電性層を選択的に除去する工程と、前記金属基板の導電層側の面を絶縁性基板に接着する工程と、前記金属基板を除去する工程とを含む回路基板の製造方法であり、導電性層に感光性樹脂のパターンと同じ精度で微細な導電層の配線パターンを形成することができ、導電性層によって感光性樹脂の剥離によって金属基板が化学的に腐食されることが無いという作用効果が得られると共に絶縁部材を充填する工程が無くても埋め込むことができるという作用効果も得られ、さらに金属基板に形成された配線パターンが突起状となっているために絶縁性基板の貫通孔に充填された導電性材料を強く圧縮するものの金属基板によって全体に接着の際の圧力を全体に均一にすることができ部分的な亀裂や部分的に過度の圧力を防止でき、貫通孔に充填された導電性材料と配線パターンとの接続を電気的、機械的に良好な状態とすることができ、その信頼性を向上させることができる。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、導電層の形成を金属基板および導電性層からの通電による電気めっきとする請求項１３に記載の回路基板の製造方法であり、金属基板が導電性であるため金属基板の所定の部分から自由に通電することにより、電気めっきによって感光性樹脂パターンの無い露出した領域の導電性層にのみ選択的に導電層による配線パターンが感光性樹脂の解像度で決められる微細なパターンまで形成することができる。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、導電性層および金属基板を選択エッチングにより除去が可能な材料とし、前記金属基板をエッチングにより除去する請求項１３に記載の回路基板の製造方法であり、金属基板のみを機械的応力のかからないエッチングで選択的に除去でき、絶縁性基板に接着した配線パターンに引っ張り等の機械的応力を与えること無く回路基板が製造でき、貫通孔に充填された導電性材料と配線パターンとの接続の電気的、機械的に良好な状態を損なうことなく高い信頼性を確保することができる。
【００２５】
請求項１６に記載の発明は、導電性層の厚さを３μｍ以下とした請求項１３に記載の回路基板の製造方法であり、導電性層を薄くすることによって電気めっきによる導電層の配線パターンの厚さを安定して形成することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように本発明は、貫通孔に導電性材料を充填した絶縁性基板の少なくとも一面に粗化層、導電性層および導電層からなる配線パターンを前記粗化層面から埋め込み、この配線パターン間に絶縁部材を充填した回路基板であり、配線パターンの間に絶縁性基板とは別に絶縁物を充填し、配線パターンの外的機械応力による変形や倒れを少なくするばかりでなく、絶縁性基板の絶縁部材の量は微妙な調整が不要であり、金属酸化物の微粒子を混入するなどして膨張係数を配線パターンに近づけて温度による応力を緩和および熱伝導を良くして放熱効率を向上するなどの調整も可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１（ａ）、（ｂ）は本発明の実施の形態１における回路基板の構成を示す断面図である。
【００２９】
図１（ａ）に示すように貫通孔１０５に導電性材料１０６を充填したガラスクロス１０３およびエポキシ層１０４からなる絶縁性基板１０１の両面に表面が凹凸状の粗化層１０７の上に形成した導電性層１０８、この導電性層１０８の上に形成した導電層１１１からなる配線パターン１１２の粗化層１０５が埋め込まれ、さらにこの配線パターン１１２の間に絶縁部材１１３が充填された構成となっている。なお粗化層１０７を除く導電性層１０８の厚みを５μｍ以下としている。この厚みとすることにより、粗化層１０７により絶縁性基板１０１との密着性を向上させ、絶縁性基板１０１に形成された貫通孔１０５に充填された導電性材料との電気的接続をより確実にすることができ、粗化層１０７を除いた導電性層１０８の厚さが５μｍ以下の薄いものとすることで露出した部分のエッチングにより除去する時間を短くすることで配線パターン１１２のエッチングによる変形が小さくでき、さらに微細化することができる。
【００３０】
また、粗化層１０７の厚みを３μｍ以上としている。この厚みに設定することによりこの粗化層１０７の凹凸により絶縁性基板１０１との密着性が向上し、絶縁性基板１０１に形成された貫通孔１０５に充填された導電性材料１０６との電気的接続をより確実にすることができ、特に厚みを３μｍ以上とすることで絶縁性基板１０１の膨張または収縮による応力が生じても電気的接続を損なうこと無く高い信頼性が確保できる。
【００３１】
図１（ｂ）に示すように図１（ａ）に示す回路基板の配線パターン１１２の間に絶縁部材１１３を充填して配線パターン１１２の表面とほぼ同一とした構成となっている。この構成により配線パターン１１２の間に絶縁性基板１０１とは別の絶縁部材１１３を充填し、配線パターン１１２の表面と絶縁部材１１３の表面とがほぼ同一面を成すことによって配線パターン１１２は絶縁部材１１３に埋め込まれ表面だけが露出しているので外的機械応力による変形や倒れを無くすることができ、絶縁性基板１０１の絶縁部材１１３の量には微妙な調整が不要であり、金属酸化物の微粒子を混入するなどして膨張係数を配線パターン１１２に近づけて温度による応力を緩和および熱伝導を良くして放熱効率を向上させるなどの調整も可能であり、部品や半導体を突起状電極すなわちバンプによって実装する場合においても多少の位置ずれが生じても押さえ付けによるずれが無く十分な接続を得ることができる。
【００３２】
図２〜図１０は本発明の実施の形態１における回路基板の製造方法を示す摸式断面図である。
【００３３】
図２に示すようにアラミド樹脂やガラス等の絶縁性繊維として、例えばガラス繊維を縦糸と横糸として布状に織ったいわゆるガラスクロス（ガラス織布）１０３に樹脂としてエポキシ樹脂を含浸させ、さらにガラスクロス１０３の両面に厚さ例えば５〜２０μｍ程度のエポキシ層１０４を形成した絶縁性基板１０１に炭酸ガスレーザー等の光学的手法やドリル等の機械的手法によって貫通孔１０５を形成する。ここでガラスクロス１０３の場合、縦方向や横方向の温度等による寸法変化がガラス繊維の物性値すなわち熱膨張係数などで決まるため寸法変化に対するパターンの位置設計や別のパターンとの位置合わせが容易である。
【００３４】
次に、図３に示すように貫通孔１０５に１〜５０μｍの銅粒子を樹脂に３０〜８０容量％混入した導電性材料１０６すなわち導電性ペーストを印刷やノズルからの噴射などによって充填する。
【００３５】
ここで、エポキシ層１０４に１〜１００μｍ程度のガラスやアルミナ等の絶縁性粒子を３０〜９０容量％混入すれば貫通孔１０５に充填された導電性材料１０６の銅粒子が後工程でのプレスによる圧力によってエポキシ層１０４に流出するのを防止する効果が得られる。
【００３６】
また、絶縁性基板１０１として絶縁性繊維を布状に織った織布の代わりにアラミド樹脂繊維を紙状にしたいわゆる不織布にエポキシを含浸させたものであればプレスによる圧力でアラミド繊維の不織布が圧縮により縮むので導電性材料１０６がより強く圧縮されるため銅粒子の接触が改善され低抵抗の接続が得られる。
【００３７】
さらに、貫通孔１０５の周辺が密集するアラミド繊維で覆われているため貫通孔１０５に充填された導電性材料１０６の銅粒子が流れ出すのを防止して貫通孔１０５の両面の導電性層１０８と導電性材料１０６との電気的接続やその信頼性を良好なものとすることができる。尚、絶縁性基板１０１としてポリイミドや液晶ポリマーなどのフィルムであれば厚さが７０μｍ以下の薄い基板とすることも可能で、ＹＡＧレーザーによって容易に貫通孔１０５の形成も可能である。
【００３８】
一方、別の工程で図４に示すように金属基板１０９として厚さ２０〜１００μｍとして例えばアルミニュウムの表面に鉄や亜鉛もしくはパラジュウムなどの銅めっきの形成のため中間層を形成して厚さ５μｍ以下の薄い２μｍ程度の厚さで導電性層１０８の銅を電気めっきで形成し、電流密度を極端に大きくして異常めっきを応用した粗化層１０７を形成し、導電性層１０８を有する金属基板１０９を形成する。この異常めっきによる粗化層１０７は微細な銅の粒子が多数付着して形成される。
【００３９】
ここで、導電性層１０８は所定パターンを電気めっきで形成する際の導電路としての厚さがあれば良く５μｍ程度以下で良い。また所定パターンを電気めっきで形成してエッチングによる除去を考慮すれば薄い方が良く、厚さ２μｍ程度が適当である。またアルミニュウムは銅との選択エッチング、例えば塩酸によってアルミニュウムはエッチングできるが銅は侵されない。しかし過硫酸アンモニュウムや過硫酸ナトリュウムまたは硫酸と過酸化水素の混合液では反対に銅はエッチングできるがアルミニュウムは侵されない。またエッチング速度は１／３以下と非常に遅いものである。このことはエッチング液の選択によって所望の材料のみを選択的にエッチングしたり、銅をエッチングしてアルミニュウムが露出すれば自動的に進行を止めることができるものである。
【００４０】
次に、図５に示すように貫通孔１０５に導電性材料１０６を充填した絶縁性基板１０１の両面に金属基板１０９としてのアルミニュウム表面に導電性層１０８と粗化層１０７をそれぞれめっき形成した金属基板１０９を例えば真空熱プレスによって接着する。この真空熱プレスの真空によって接着界面に空気やガスなどの残留を防止することができる。なお真空熱プレスの際の温度は１００〜２６０℃で、再度真空熱プレスする場合はエポキシ樹脂のガラス転移温度より低い温度１２０℃程度で、真空熱プレスを行わず完全にエポキシ樹脂を硬化させる場合にはガラス転移温度より高い２４０℃程度とする。
【００４１】
ここで、真空熱プレスによって貫通孔１０５に充填された導電性材料１０６が圧縮され導電性材料１０６の導通抵抗を小さくすると共に粗化層１０７の凹凸によって導電性材料１０６との接触面積を大きくして電気的な接続抵抗を小さくするばかりでなく、エポキシ層１０４に食い込んで引き剥がし強度を大きくすることができる。またこのような構造とすることで通常の貫通孔１０５に電気めっきによって同程度の導通を得る方法に比べて全層ＩＶＨ構造を可能とし内層のどこにでも層間導通を可能とし外層に至っては部品実装場所を自由に選択することができる。しかしながら貫通孔１０５に充填された導電性材料１０６は銅などの金属粒子を樹脂に混入しており、この混入比率と圧縮率が重要であり、この比率によっては接続の信頼性を低下させることがある。当然エポキシ層１０４の厚さとしてのエポキシ樹脂量も重要である。これらに均一に圧力がかかる場合にはバランスが保たれるが、配線パターンなど突起があれば均一に圧力がかからなくなり、樹脂およびエポキシ樹脂の流動により、接続不良や信頼性の低下や接着不良が発生する。アルミニュウムを選択的にエッチングし、銅を侵さないエッチング液として例えば２０〜７０容量％の塩酸や数％〜５０重量％の水酸化ナトリュウムの３０℃以上の加温液によってアルミニュウムのみをエッチングすることで、図６に示すように導電性層１０８を露出させる。さらに必要に応じて０．５μｍ以下のほんの少し銅をエッチングすることで鉄や亜鉛もしくはパラジュウムなどの銅めっき形成のための中間層を除去するが、ほとんどこれら中間層はアルミニュウムと共に除去される。この時基板表面は導電性層１０８である銅で全面覆われているため全面に導電性層１０８の銅が露出するもので、銅がパターンで形成されていた従来の方法のように銅のパターン周辺に溝が形成されることは無い。
【００４２】
次に、図７に示すように露出した導電性層１０８の表面に絶縁性樹脂パターンとして感光性樹脂１１０によるパターン形成を行い、所定パターンの導電性層１０８の表面を再度露出させる。この感光性樹脂１１０によるパターンは例えばドライフィルムレジストを加熱圧着すなわちラミネートしたり液状レジストをスピンコートやロールコートなどで塗布して形成し、所定パターンの導電性層１０８の表面をマスクによる露光を行い現像することによって容易に形成することができる。この感光性樹脂１１０によるパターンは１μｍ以下の誤差でマスクとほとんど同じ寸法に形成することが可能で、露光により感光性材料１１０が現像で除去されるポジタイプであれば厚さ１５μｍでも５μｍ程度の解像度が得られる。
【００４３】
次に、図８に示すように導電性層１０８からの通電による金属例えば銅の電気めっきで導電層１１１を形成する。この導電層１１１の銅の電気めっきは電流密度が１０Ａ／ｄｍ2以下のめっき焼けなど異常めっきが起こらない例えば２Ａ／ｄｍ2で、めっき表面を光沢にするための光沢剤を添加した光沢めっきによればめっきパターンの異なる寸法や１０μｍ程度の微細な領域にもほぼ均一に形成することができる。
【００４４】
ここで、光沢剤によってめっきの成長が縦方向でなく横方向に大きくなるため均一に成長ができ、導電性層１０８とは結晶粒の大きさや方向が異なる。
【００４５】
また、電気めっきでは導電性層１０８の露出した部分にのみ選択的に形成され、感光性樹脂１１０によるパターン寸法通りに形成されるもので所望パターンで寸法が高精度に形成できる。
【００４６】
次に、図９に示すように感光性樹脂１１０を例えば濃度３％の水酸化ナトリュウムで除去すれば銅は全く侵されずに感光性樹脂１１０で被覆されていた導電性層１０８の表面だけを露出させることができる。
【００４７】
そして、図１０に示すように露出した導電性層１０８をエッチングにより除去する。このエッチングには塩化アンモニュウムとアンモニア錯塩の混合液や硫酸と過酸化水素の混合液などが電気めっきにより形成した導電層１１１と露出した導電性層１０８との結晶組識の大きさや方向の違いなどによる選択性が良くなるために用いられ、特に硫酸が１０％以下例えば４％と過酸化水素が５％以下例えば２％と水とを主成分とする混合液であればエッチングの選択性は向上する。なお導電層１１１は電気めっきの後結晶化が安定して粒になるまで２時間程度以上要するため、めっき形成後少なくとも２時間以上経過してエッチングする方が好ましい。この時間を短縮させるためには例えば５０℃以上で１０分以上の熱処理を行っても良い。
【００４８】
以上説明した実施の形態１において絶縁性基板１０１と導電性層１０８の密着は微細な銅の粒子が多数付着した形状に形成された粗化層１０７が食い込み。アンカー効果によって強固なものとなっている。粗化層１０７と導電性層１０８および第２の導電層１１１で構成される配線パターン１１２も導電層１１１すなわち感光性樹脂１１０で決められた微細で且つ高精度に電気めっきで形成され、導電性層１０８のエッチングにおいてもその厚さが２μｍ程度と薄いため配線パターン１１２に影響がなく、高精度で微細な配線パターン１１２が形成できるという効果を有する。
【００４９】
なお、導電層１１１表面にさらに鉛と錫の合金であるはんだや錫を１μｍの厚さ電気めっきや蒸着やスパッタリングで被着形成して導電性層１０８をエッチングすれば配線パターン１１２を残すことが可能であり、はんだや錫は硝酸のエッチング液によって銅を侵さず容易に選択的に除去することができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図１１〜図１３は本発明の実施の形態２における回路基板の製造方法を示す摸式断面図である。
【００５１】
実施の形態１における図１０に示す導電層１１１を形成し感光性樹脂１１０を除去してさらに導電性層１０８と粗化層１０７とで構成される導電性層１０８をエッチングにより除去して形成された回路基板を図１１に示すように導電性層２０８と粗化層２０７とで構成される導電性層２０８とさらにその表面に電気めっきで形成された導電層２１１による配線パターン２１２をエポキシ層２０４に埋め込む。この埋め込みは金属基板１０２を接着する真空熱プレスの際の温度がエポキシ樹脂のガラス転移温度より低い例えば１２０℃程度で行って配線パターン２１２を形成し、再度真空熱プレスすることでガラス転移点以下の温度で未硬化であったエポキシ層２０４が溶融状態になり埋め込むことができる。この時の温度がエポキシ樹脂のガラス転移点以上の例えば２３０℃であればエポキシである絶縁性基板の樹脂を硬化することができる。これにより配線パターン２１２が硬化されたエポキシ層２０４に埋め込まれているため、配線パターン２１２が微細であっても引き剥がし強度が向上する。
【００５２】
さらに、配線パターン２１２に横方向の応力が加わっても、配線パターン２１２の側面の硬化されたエポキシ樹脂２０４によって補強されているため配線パターン２１２の変形や倒れを防止することができる。また配線パターン２１２のエポキシ層２０４への埋め込みは図１２に示すように配線パターン２１２の間に別の絶縁部材２１３として例えばエポキシ樹脂にアルミナ微粒子を２０〜８０容量％混入した樹脂を充填することによっても可能である。この充填は液状のアルミナ混入のエポキシ樹脂を回転塗布や液状のアルミナ混入のエポキシ樹脂を塗布してスキージーで掻き取る印刷法や液状のアルミナ混入のエポキシ樹脂層に浸漬して後表面をスキージーで掻き取るなどして充填することができる。ここでアルミナはエポキシに比べて熱伝導が良く膨張係数も銅に近いため、実装した半導体や銅配線からの発熱を周辺に良く伝導することで放熱効果が向上すると共に温度の変化による膨張収縮を銅と近づけることにより配線パターンへの応力を小さくすることで微細な配線の断線などを防止することができる。
【００５３】
すなわち絶縁性基板２０１と特性の異なる絶縁部材２１３を用いることができる。そしてこのエポキシ樹脂を加熱して硬化する。この加熱を真空状態下で行えば充填した絶縁部材２１３としてのエポキシ層に気泡の混入が防止できる。これによって配線パターン２１２を埋め込むことができ、配線パターン２１２が微細であっても引き剥がし強度が強化されている。さらに配線パターン２１２に横方向の応力が加わっても配線パターン２１２の側面の硬化されたエポキシ樹脂２０４によって補強されているため配線パターン２１２の変形や倒れを防止することができる。
【００５４】
ここで、配線パターン２１２の倒れは配線パターン２１２の厚さに比べて埋め込み量が少ない場合には効果が少なく、導電性層２０８および導電層２１１で構成される配線パターン２１２の厚さの１／４以上の埋め込みがあれば配線パターン２１２の変形や倒れを防止できる。そして、導電性層２０８、導電層２１１で構成される配線パターン２１２の変形や倒れは配線パターン２１２の厚さに比べて幅が小さい程起こりやすく、微細な配線パターン２１２ほど配線パターン２１２の高さに対して配線パターン２１２のエポキシ層２０４との接着面積が小さく変形や倒れが起こりやすい。従って微細な配線パターン２１２で埋め込む必要があり、少なくとも導電性層２０８、導電層２１１で構成される配線パターン２１２の厚さの１０倍以下のパターン幅の微細な部分に適用することによって、回路基板間のこすれ合いや他のものとの接触による横方向の応力に対して補強効果が大きく、回路基板における配線パターン２１２の変形や倒れを防止することができる。
【００５５】
また、配線パターン２１２の間に別の絶縁部材２１３として例えばエポキシ樹脂にアルミナ粒子を２０〜８０容量％混入した樹脂を配線パターン２１２の表面が埋まる程度に充填して、別の絶縁部材２１３としてのアルミナ混入のエポキシ樹脂が少なくとも流れてべたついて付かないすなわちタック性が無い程度に硬化し、機械や機械化学的な方法などで研磨することで、図１３に示すように配線パターン２１２の表面が露出した平坦な表面とすることができ、必要によって硬化を行う。これによって実装した半導体や銅配線からの発熱を周辺に良く伝導することで放熱効果が向上すると共に温度変化による膨張収縮を銅と近づけることにより配線パターン２１２への応力を小さくすることができ、微細な配線の断線などを防止することができる。
【００５６】
すなわち絶縁性基板２０１と特性の異なる絶縁部材２１３を用いることができる。また配線パターン２１２は平坦面に埋め込まれているため外的な機械的応力がかかることが無く、配線パターン２１２の変形や倒れが起こらない。さらに配線パターン２１２へのバンプによる部品や半導体の実装に対して、配線パターン２１２が突起状になっている場合、位置ずれにより加圧時の横ずれや変形や倒れが起こることが無く、高い歩留まりの実装が可能となる。なお実施の形態１における図１０に示す導電層１１１を形成して導電層１１１の表面にフッ素系や炭化水素系やシリコン系の皮膜を被着して感光性樹脂１１０を除去することによって導電層１１１の表面を撥水性とし、配線パターン２１２の間に別の樹脂２１３としてアルミナを混入したエポキシ樹脂を配線パターン２１２の表面が埋まる程度に充填して配線パターン２１２表面に別の絶縁部材２１３としてのエポキシ樹脂がはじかれ付着することが防止でき、余分な別の絶縁部材２１３としてのアルミナを混入したエポキシ樹脂を掻き取るだけで比較的容易に配線パターン２１２の表面が露出した平坦な表面とすることができる。
【００５７】
なお、実施の形態２において金属材料や樹脂材料は特にこれを限定するものではない。
【００５８】
（実施の形態３）
図１４〜図２０は本発明の実施の形態３における回路基板の製造方法を示す摸式断面図である。
【００５９】
図１４に示すように厚さ２０〜１００μｍの金属基板として例えばアルミニュウムの表面に厚さ３μｍ程度以下の薄い例えば１μｍの導電性層３１４を形成する金属基板３０９を形成し、導電性層３１４の表面に感光性樹脂として例えば厚さ１５μｍ程度のドライフィルムレジストを加圧接着したりポジタイプの液状レジストを回転塗布によって厚さ１５μｍで被着形成した後マスクによる選択露光し現像することによって所定の配線パターンと逆の感光性樹脂パターン３１０を形成する。この導電性層３１４はアルミニュウム３０９とエッチング液が異なることにより選択エッチングが可能な例えば銅ニッケルやクロムなどをめっきやスパッタリングや電子ビームなどの蒸着法によって形成する。ここで、蒸着法であれば比較的薄い１μｍ以下を基板内の厚さばらつきが０．０１μｍ程度で非常に均一に容易に被着形成が可能である。
【００６０】
導電性層３１４の材料として例えば銅であれば後の工程における電気めっきを行う際に電気抵抗が小さく均一なめっきを行うことができる。また感光性樹脂の現像にはドライフィルムレジストには１％程度の炭酸ナトリュウムが、ポジタイプの液状レジストであれば１％程度の水酸化ナトリュウムが用いられ、アルミニュウム３０９は酸性でもアルカリにでも腐食されやすい両性金属で前記現像液に腐食され微細なパターンの感光性樹脂がアルミニュウム３０９の界面から剥離することもあるが導電性層３１４が銅であるために現像液に腐食されることも無く微細なパターン形成が可能である。感光性樹脂パターン３１０の除去に用いる水酸化ナトリュウム溶液によって腐食されることも無く、さらにアルミニュウム３０９のエッチング除去における塩酸にも腐食されない。
【００６１】
次に図１５に示すように硫酸銅溶液で電流密度が例えば２Ａ／ｄｍ2程度で銅の配線パターンとなる導電層３０８を形成する。ここで導電層３０８のめっきに用いる硫酸銅溶液に光沢剤を添加することによって感光性樹脂３１０の間隔の微細なパターン部分にでも容易に、大きな間隔の部分でも同様な厚さで形成することが可能である。そしてさらに導電層３０８の表面に電流密度を極端に大きくして異常めっきを応用した粗化層３０７を形成し、導電性層３１４を有する金属基板３０９を形成する。この異常めっきによる粗化層３０７は微細な銅の粒子が多数付着して形成されるが条件や溶液の管理が困難であるため、別な方法として硫酸と過酸化水素を主体としてエッチング阻止剤を添加した粗化液でエッチングすることによって微細な凹凸を図１６に示す如く形成することができる。この表面の粗化は後の工程で絶縁性基板に熱プレスによって接着した際に剥離強度を高めるばかりでなく絶縁性基板に形成された貫通孔に充填された導電性材料との接触面積を多くできるために電気的接続を小さく、安定にすることで高い信頼性を得ることができるものである。
【００６２】
そして、図１７に示す如く感光性樹脂３１０を除去することによって、金属基板３０９のアルミニュウム表面に形成した銅の導電性層３１４とその表面に電気めっき形成した導電層３０８の銅の配線パターンによって構成される転写基板３０２を形成する。さらに感光性樹脂３１０を除去した後に導電層３０８の銅配線パターンをマスクとして導電性層３１４をエッチングして金属基板３０９のアルミニュウムを露出する。
【００６３】
ここで、導電性層３１４が薄く非常に均一性の高いものであるため、エッチング液のエッチング速度すなわちエッチング液の濃度や組成を適切にすることによってエッチングが制御性良くほとんど導電性層３１４のみのエッチングも可能である。尚、感光性樹脂３１０を除去した後に、さらに前述の異常電気めっきすることによって特に銅の導電層３０８である配線パターン側壁に粒状の凹凸を形成すれば、配線パターンの剥離強度を大きく向上することができる。あるいは導電性層３１４をエッチングした後に同様に異常めっきすることによって特に銅の導電層３０８である配線パターン側の壁に粒状の凹凸を形成することも可能である。この金属基板３０９のアルミニュウムを露出した後に銅の導電層３０８である配線パターン側壁に粒状の凹凸を形成する方法では導電性層３１４の厚さが薄いため同じ銅である導電層３０８の銅配線パターンのエッチングも極少なく形状の変化もほとんど無いことはもちろん導電層３０８の銅配線パターン側壁を含む表面にのみ粒状の凹凸を形成することができ、後の熱プレス後に金属基板３０９のアルミニュウムを除去する際に導電層３０８の銅配線パターン側壁の凹凸によって樹脂との界面に深い溝を生じることが無いものである。尚、粗化には異常な条件での電気めっきの他に前述のエッチングによって凹凸を形成することも可能である、
次に、図１８に示すようにガラスクロス３０３にエポキシ樹脂３０４を含浸させたガラスエポキシ基板に形成した貫通孔３０５に導電性材料３０６を充填したガラスエポキシ基板３０１の両面に前記形成した金属基板３０９としてのアルミニュウム表面に導電性層３１４を形成しさらに導電層３０８と粗化層３０７をそれぞれ電気めっき形成した転写基板３０２を例えば真空熱プレスによって接着する。
【００６４】
この真空熱プレスの真空によって接着界面に空気やガスなどの残留を防止することができる。なお真空熱プレスの際の温度は１００〜２６０℃で、再度真空熱プレスする場合はエポキシ樹脂のガラス転移温度より低い温度１２０℃程度で、真空熱プレスを行わず完全にエポキシ樹脂を硬化させる場合にはガラス転移温度より高い２４０℃程度とする。
【００６５】
ここで、真空熱プレスによって貫通孔３０５に充填された導電性材料３０６が圧縮され前述のように導電性材料３０６の導通抵抗を小さくすると共に粗化層３０７の凹凸によって導電性材料３０６との接触面積を大きくして電気的な接続抵抗を小さくするばかりでなく、エポキシ層３０４に食い込んで引き剥がし強度を大きくすることができる。またこのような構造とすることで通常の貫通孔３０５にめっきによって同程度の導通を得る方法に比べて全層ＩＶＨ構造を可能とし内層のどこにでも層間導通を可能とし外層に至っては部品実装場所を自由に選択することができる。貫通孔３０５に充填された導電性材料３０６は銅などの金属粒子を樹脂に混入しており、この混入比率と圧縮率が重要である。この比率によっては接続の信頼性を低下させることがある。当然エポキシ層３０４の厚さとしてのエポキシ樹脂量も重要である。配線パターンが突起となっているために貫通孔３０５に充填された導電性材料３０６の圧縮率を高くすることができ接続抵抗を小さくすることができるものの、ガラスエポキシ基板３０１のエポキシ樹脂の量を適度にすることも重要である。この時に転写基板３０２は比較的厚く適度な弾力性を有するアルミニュウムの金属基板３０９があるので全体に均一に圧力がかけられ部分的に異常な大きさの圧力がかかることによる亀裂や樹脂不足などが起こりにくい。
【００６６】
そしてアルミニュウムを選択的にエッチングし、銅を侵さないエッチング液として例えば２０〜７０容量％の塩酸や数％〜５０重量％の水酸化ナトリュウムの３０℃以上の加温液によってアルミニュウムのみをエッチングすることで、図１９に示すように導電性層３１４の銅を露出させる。
【００６７】
次に、図２０に示すように露出した導電性層３１４を硫酸２〜１５％、過酸化水素１〜１０％の混合水溶液や塩化もしくは塩化銅の水溶液でスプレーエッチングすることによって導電性層３１４をエッチング除去する。ここで塩化鉄や塩化銅の水溶液は通常の回路基板に用いられているよりもエッチング速度が１／１０程度となる濃度とする。これによって導電性層３１４が３μｍ以下の極薄いものであり且つ厚さが均一に形成されているために制御性良く導電性層３１４のみエッチング除去することができる。
【００６８】
以上説明した本実施の形態３によれば微細な配線パターンも樹脂に埋め込まれているために配線パターンに横方向の機械的な応力が加わることも無くパターン倒れが生じないばかりでなく、導電性層によって配線パターンとガラスエポキシ基板の樹脂表面とが完全に同一平面であるため、実装によって半導体チップ接続部に形成された突起すなわちバンプが加圧により配線パターンが突起状になっている時に生じる横ずれが生じることも無く、確実に所定位置に実装することができるものである。
【００６９】
なお、本実施の形態でガラスエポキシ基板などの材料は限定するもので無くアラミド不織布にエポキシ樹脂を含浸させた基板やフィルム基材に接着剤を塗布したものやさらにはアルミナグリーンシートでも可能である。また本実施の形態の基板表面にさらにビルドアップ法によって多層基板を形成することはもちろん、転写基材表面にさらに永久レジストや通常の感光性レジストと無電解めっきとによる多層化としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明にかかる回路基板およびその製造方法は、表面が粗化された配線パターンを金属基板で補強することによって取り扱いを容易とし、薄い銅箔を直接取り扱うようなマイクロクラックの発生を無くすることができ、感光性樹脂をマスクとして配線パターンを形成するためにサイドエッチングが無く感光性樹脂パターンの解像限界まで微細なパターン形成ができ、また導電性層を薄いものとすることで配線パターンのエッチングによる細りやパターンの角部の変形を小さくでき、さらに微細化ができ微細な配線パターンを容易に製造できるという効果を有している。
【００７１】
そして貫通孔に充填された導電性材料によって絶縁性基板両面での配線パターンの電気的接続が低温で容易に接続が可能であり特に配線パターンの粗化の凹凸を形成することで剥離強度の向上と高い電気的接続信頼性を保つことができる。さらに微細な導電性パターンを埋め込むことにより、パターンに対する横方向等の応力など外的応力による倒れや変形を防止すると共に剥離強度を高めることができ、すなわち基板と特性の異なる絶縁物を用いることができるため実装した半導体や銅配線からの発熱を周辺に良く伝導することで放熱効果を向上すると共に、温度の変化による膨張収縮を銅と近づけることにより配線パターンへの応力を小さくすることによって微細な配線の断線などをなくすことができ、配線パターンの側壁にも粗化すなわち凹凸を形成して埋め込むことで配線パターンの剥離強度を配線パターン表面のみの粗化よりさらに大きくできるという効果を有しており、半導体素子や集積回路、電子部品を搭載するための微細な配線パターンを必要とする回路基板およびその製造方法に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】（ａ）、（ｂ）本発明の実施の形態１における回路基板の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態１における回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図３】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図４】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図５】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図６】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図７】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図８】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図９】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１０】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１１】本発明の実施の形態２における回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１２】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１３】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１４】本発明の実施の形態３における回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１５】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１６】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１７】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１８】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図１９】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図２０】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図２１】従来の回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図２２】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図２３】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図２４】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【図２５】同回路基板の製造方法を示す摸式断面図
【符号の説明】
【００７３】
１０１，２０１，３０１，４０１  絶縁性基板
１０２，３０２  金属基板
１０３，２０３，３０３、４０３  ガラスクロス
１０４，２０４，３０４，４０４  エポキシ層
１０５，２０５，３０５，４０５  貫通孔
１０６，２０６，３０６，４０６  導電性材料
１０７，２０７，３０７，４１８  粗化層
１０８，２０８，４１９  導電性層
１０９，３０９，４２０  金属基板
１１０，３１０，４２１  感光性樹脂
１１１，２１１，３０８  導電層
１１２，２１２  配線パターン
１１３，２１３  絶縁部材
３１４  導電性層
【図１】
2005150448.tif 000003
【図２】
2005150448.tif 000004
【図３】
2005150448.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005150448.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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