(57)【要約】【課題】絶縁樹脂層の表面に形成された配線導体における隣接する導体パターン間の電気的な絶縁信頼性が高く、かつ配線導体と絶縁樹脂層との密着強度に優れる配線基板を提供すること。【解決手段】エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層１の表面に被着された下地金属層３とその上の主導体層４とから成るセミアディティブ法により形成された配線導体２を有する配線基板１０であって、絶縁樹脂層１の表面は、その算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であるとともに窒素官能基を含んでおり、この窒素官能基を介して絶縁樹脂層１と下地金属層３とが密着している。【選択図】図１
2016219711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層の表面に被着された下地金属層とその上の主導体層とから成るセミアディティブ法により形成された配線導体を有する配線基板であって、前記絶縁樹脂層の表面は、その算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であるとともに窒素官能基を含んでおり、該窒素官能基を介して前記絶縁樹脂層と前記下地金属層とが密着していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層を準備する工程と、前記絶縁樹脂層の表面を窒素プラズマ処理して該表面の算術平均粗さＲａを１０ｎｍ以下にするとともに該表面に窒素官能基を形成する工程と、プラズマ処理された前記表面に前記窒素官能基を介して密着した下地金属層とその上の主導体層とから成る配線導体をセミアディティブ法により形成する工程とを行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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線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、配線基板として、エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層の表面に銅から成る配線導体をセミアディティブ法により形成して成る配線基板が知られている。
【０００３】
このような配線基板は、以下のようにして形成される。先ず、エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層の表面を算術平均粗さＲａが０．１〜０．２μｍ程度となるように粗化処理する。次に、その粗化面に無電解めっき法やスバッタリング法等を用いて厚みが０．１〜１μｍ程度の下地金属層を形成する。次にその下地金属層上に配線導体のパターンに対応する開口パターンを有するめっきマスクを形成する。次に、めっきマスクの開口パターン内に露出する下地金属層上に電解銅めっき層から成る主導体層を５〜２０μｍ程度の厚みに析出させる。最後にめっきマスクを除去した後、主導体層から露出する下地金属層をエッチング除去する。
【０００４】
しかしながら、従来の配線基板によると、主導体層から露出する下地金属層をエッチング除去した後、算術平均粗さＲａが０．１〜０．２μｍ程度である絶縁樹脂層表面の窪み部分に下地金属層を構成する金属成分が残留しやすい。このような金属成分の残渣があると、配線導体における隣接する導体パターン同士の間の電気的な絶縁信頼性が低いものとなる。その結果、配線導体における導体パターン同士の隣接間隔が１０μｍ以下の狭いものとなると、十分な絶縁信頼性が得られずに、電気的な短絡等を引き起こす。このため、例えば、配線導体における導体パターンの幅が１０μｍ以下で、かつ導体パターン同士の隣接間隔が１０μｍ以下である微細な高密度配線を実現することが困難であった。また、配線導体と絶縁樹脂層とは、絶縁樹脂層表面の算術平均粗さＲａが０．１〜０．２μｍ程度の凹凸により物理的に係止されているだけであり、両者間の密着強度が弱く、配線導体の剥離が発生しやすかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４７７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、絶縁樹脂層の表面に形成された配線導体における隣接する導体パターン間の電気的な絶縁信頼性が高く、かつ配線導体と絶縁樹脂層との密着強度に優れる配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配線基板は、エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層の表面に被着された下地金属層とその上の主導体層とから成るセミアディティブ法により形成された配線導体を有する配線基板であって、前記絶縁樹脂層の表面は、その算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下であるとともに窒素官能基を含んでおり、該窒素官能基を介して前記絶縁樹脂層と前記下地金属層とが密着していることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の配線基板の製造方法は、エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層を準備する工程と、前記絶縁樹脂層の表面を窒素プラズマ処理して該表面の算術平均粗さＲａを１０ｎｍ以下にするとともに該表面に窒素官能基を形成する工程と、プラズマ処理された前記表面に前記窒素官能基を介して密着した下地金属層とその上の主導体層とから成る配線導体をセミアディティブ法により形成する工程とを行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配線基板によれば、絶縁樹脂層の表面は算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下の平滑な面であることから、この平滑な面にセミアディティブ法により形成された配線導体における下地金属層の金属成分の残渣が残りにくい。したがって、絶縁樹脂層の表面に形成された配線導体における隣接する導体パターン間の電気的な絶縁信頼性に優れる。また、絶縁樹脂層と配線導体の下地金属層とは、絶縁樹脂層表面の窒素官能基を介して密着していることから、絶縁樹脂層の表面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下と平滑であるにも拘わらず、両者間が化学的に強固に結合し、密着強度に優れる。
【００１０】
また、本発明の配線基板の製造方法によれば、エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層の表面を窒素プラズマ処理することにより、絶縁樹脂層の表面に窒素官能基を形成するとともに絶縁樹脂層表面の算術平均粗さＲａを１０ｎｍ以下の平滑なものとし、この表面に窒素官能基を介して密着した下地金属層とその上の主導体層とから成る配線導体をセミアディティブ法により形成することから、平滑な面にセミアディティブ法により形成された配線導体における下地金属層の金属成分の残渣が残りにくい。したがって、絶縁樹脂層の表面に形成された配線導体における隣接する導体パターン間の電気的な絶縁信頼性に優れる配線基板を提供することができる。また、絶縁樹脂層と配線導体の下地金属層とは、絶縁樹脂層表面の窒素官能基を介して密着していることから、絶縁樹脂層の表面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下と平滑であるにも拘わらず、両者間が化学的に強固に結合し、絶縁樹脂層と配線導体との密着強度に優れる配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の配線基板の実施形態例を示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を説明するための工程毎の概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を説明するための工程毎の概略断面図である。
【図４】図４は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を説明するための工程毎の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の配線基板の実施形態例を図１を基に説明する。本例の配線基板１０は、絶縁樹脂層１と配線導体２とを具備している。
【００１３】
絶縁樹脂層１は、エポキシ樹脂を含有している。絶縁樹脂層１の厚みは、例えば５〜１０００μｍ程度である。図１では、絶縁樹脂層１が１層の場合を示しているが、絶縁樹脂層１は、複数層が積層された積層体であってもよい。さらには、絶縁樹脂層１は、他の種類の絶縁材料の表面に積層されたものであってもよい。また、絶縁樹脂層１は、内部にガラスクロスを含んでいても良い。あるいは、絶縁樹脂層１は、シリカ等の無機絶縁フィラーを含んでいても良い。
【００１４】
絶縁樹脂層１の上面は、その算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下の平滑な面となっている。なお、絶縁樹脂層１に無機絶縁フィラーが含まれる場合、このフィラーを除いた部分の樹脂表面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下となっている。また、絶縁樹脂層１の表面には、窒素官能基が存在している。窒素官能基としては、−ＮＨ基や−ＮＨ２基が挙げられる。このよう絶縁樹脂層１上面の状態は、後述するように、絶縁樹脂層１の上面を窒素プラズマ処理することにより得られる。
【００１５】
絶縁樹脂層１の上面には、配線導体２が形成されている。配線導体２は、後述するように、セミアディティブ法により形成されたものである。配線導体２は、下地金属層３と主導体層４とから成る。下地金属層３は、第１下地金属層３ａと第２下地金属層３ｂとから成る。第１下地金属層３ａと第２下地金属層３ｂとは、共にスパッタリング法により形成されている。
【００１６】
第１下地金属層３ａは、ニッケル−クロム合金から成る。第１下地金属層３ａの厚みは、１０〜１００ｎｍ程度である。この第１下地金属層３ａが絶縁樹脂層１の上面に窒素官能基を介して密着している。したがって、絶縁樹脂層１の上面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下と平滑であるにも拘わらず、両者間が化学的に強固に結合している。
【００１７】
第２下地金属層３ｂは、Ｃｕから成る。第２下地金属層３ｂの厚みは、５０〜１０００ｎｍ程度である。第２下地金属層３ｂは、第１下地金属層３ａと主導体層４との間の密着を強固とするための密着金属層として作用する。
【００１８】
主導体層４は、電解銅めっき層から成る。主導体層４の厚みは、２〜２０μｍ程度である。この主導体層４は、上述した下地金属層３を介して絶縁樹脂層１に密着している。
【００１９】
次に、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を図２〜４を基に説明する。まず、図２（ａ）に示すように、絶縁樹脂層１を準備する。絶縁樹脂層１はエポキシ樹脂を含有する。このような絶縁樹脂層１としては、例えば味の素ファインテクノ株式会社のＡＢＦフィルムを熱硬化させたものを用いればよい。絶縁樹脂層１上面の算術平均粗Ｒａさは、例えば１５０ｎｍ程度である。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁樹脂層１の上面を窒素プラズマ処理する。窒素プラズマ処理は、例えば２００Ｗの出力で７〜１５分程度行う。これにより、絶縁樹脂層１の上面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下になる。さらに、エポキシ樹脂中のＣ−Ｃ結合が切断されてそこに窒素が結び付き、−ＮＨ基や−ＮＨ２基等の窒素官能基が形成される。
【００２１】
次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁樹脂層１の上面に第１下地金属層３ａを形成する。第１下地金属層３ａは、ニッケル−クロム合金から成る。第１下地金属層３ａの厚みは、１０〜１００ｎｍである。第１下地金属層３ａは、スパッタリング法により形成される。このとき、第１下地金属層３ａと絶縁樹脂層１とが窒素官能基を介して強固に密着する。
【００２２】
次に、図３（ｄ）に示すように、第１下地金属層３ａの上に第２下地金属層３ｂを形成する。第２下地金属層３ｂは、銅から成る。第２下地金属層３ｂの厚みは、５０〜１０００ｎｍ程度である。第２下地金属層３ｂは、スパッタリング法により形成される。これにより、下地金属層３が形成される。
【００２３】
次に、図３（ｅ）に示すように、下地金属層３の上面にめっきマスクＭを形成する。めっきマスクＭは、配線導体２のパターンに対応する開口パターンＭａが形成されている。
【００２４】
次に、図３（ｆ）に示すように、開口パターンＭａ内に露出する下地金属層３上に主導体層４を析出させる。主導体層４は、電解銅めっき層から成る。主導体層の厚みは２〜２０μｍ程度である。
【００２５】
次に、図４（ｇ）に示すように、めっきマスクＭを除去する。これにより、主導体層４が形成された部分以外の下地金属層３が露出する。
【００２６】
最後に、図４（ｈ）に示すように、主導体層４から露出する下地金属層３をエッチング除去することにより、配線導体２を形成する。このような配線導体２の形成方法は、セミアディティブ法と呼ばれ、微細な高密度配線を形成する方法として多用されている。このとき、絶縁樹脂層１の上面は、算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下と平滑な面であることから、下地金属層３をエッチング除去した後の絶縁樹脂層１の上面に下地金属層３の金属成分の残渣が残りにくい。なお、絶縁樹脂層１の上面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍを超えていると、絶縁樹脂層１の上面に下地金属層３の金属成分が残留しやすく、配線導体２における隣接する導体パターン同士の間の電気的な絶縁信頼性が低いものとなる。その結果、配線導体２における導体パターン同士の隣接間隔が１０μｍ以下の狭いものとなると、十分な絶縁信頼性が得られずに、電気的な短絡等を引き起こす。したがって、配線導体２が形成された絶縁樹脂層１の表面の算術平均粗さＲａは、１０ｎｍ以下に特定される。
【００２７】
かくして、本例の配線基板１０によれば、絶縁樹脂層１の表面は算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下の平滑な面であることから、この平滑な面にセミアディティブ法により形成された配線導体２における下地金属層３の金属成分の残渣が残りにくい。したがって、絶縁樹脂層１の表面に形成された配線導体２における隣接する導体パターン間の電気的な絶縁信頼性に優れる。また、絶縁樹脂層１と配線導体２の下地金属層３とは、絶縁樹脂層１表面の窒素官能基を介して密着していることから、絶縁樹脂層１の表面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下と平滑であるにも拘わらず、両者間が化学的に強固に結合し、密着強度に優れる。
【００２８】
また、本例の配線基板１０の製造方法によれば、エポキシ樹脂を含有する絶縁樹脂層１の表面を窒素プラズマ処理することにより、絶縁樹脂層１の表面に窒素官能基を形成するとともに絶縁樹脂層１表面の算術平均粗さＲａを１０ｎｍ以下の平滑なものとし、この表面に窒素官能基を介して密着した下地金属層３とその上の主導体層４とから成る配線導体２をセミアディティブ法により形成することから、絶縁樹脂層１の平滑な表面にセミアディティブ法により形成された配線導体２における下地金属層３の金属成分の残渣が残りにくい。したがって、絶縁樹脂層１の表面に形成された配線導体２における隣接する導体パターン間の電気的な絶縁信頼性に優れる配線基板１０を提供することができる。また、絶縁樹脂層１と配線導体２の下地金属層３とは、絶縁樹脂層１表面の窒素官能基を介して密着していることから、絶縁樹脂層１の表面の算術平均粗さＲａが１０ｎｍ以下と平滑であるにも拘わらず、両者間が化学的に強固に結合し、絶縁樹脂層１と配線導体２との密着強度に優れる配線基板１０を提供することができる。
【実施例１】
【００２９】
厚みが０．４ｍｍのコア基板（日立化成株式会社製ＭＣＬ−Ｅ−６７９Ｆ（Ｒ））の上に、エポキシ樹脂を含む厚みが３０μｍの絶縁樹脂層（味の素ファインテクノ株式会社製ＡＢＦ−ＧＸ１３）を形成した。このとき、絶縁樹脂層の算術平均粗さは、１５０ｎｍであった。また、絶縁樹脂層表面には、窒素官能基は存在しなかった。
【００３０】
次に、絶縁樹脂層の表面に窒素プラズマ処理を２００Ｗで１５分間行った。これにより絶縁樹脂層の表面粗さは、８ｎｍと極めて平滑な面になった。また、絶縁樹脂層の表面に窒素官能基が確認された。
【００３１】
次に、絶縁樹脂層の表面にニッケル−クロム合金から成る第１下地金属層をスパッタリング法により形成した。第１下地金属層の厚みは、７５ｎｍとした。次に第１下地金属層の上に銅から成る第２下地金属層をスパッタリング法により形成した。第２下地金属層の厚みは、５００ｎｍとした。
【００３２】
次に、第２下地金属層の表面に、互いに平行に配置された幅６μｍ、長さ１０ｍｍ、隣接間隔６μｍの多数の直線状の絶縁抵抗測定用導体パターンおよび幅１０ｍｍ、長さ６０ｍｍの帯状のピール強度測定用導体パターンに対応する開口パターンを有するめっきマスクを形成した。めっきマスクの厚みは、１０μｍとした。
【００３３】
次に、めっきマスクの開口パターン内に露出する第２下地金属層上に電解銅めっきから成る主導体層を形成した。主導体層の厚みは、６μｍとした。
【００３４】
次に、めっきマスクを除去した後、第２下地金属層をエッチング除去した。エッチング処理には、温度が３０℃の５容量％の過酸化水素と５容量％の硫酸とを含有する硫酸加水を用いた。エッチング時間は４分間とした。
【００３５】
次に、主導体層から露出する第１下地金属層をエッチング除去した。エッチング処理には、温度が３０℃の硫酸１２．５容量％と塩酸１０容量％とを含有する水溶液を用いた。エッチング時間は、１０分間とした。以上により絶縁樹脂層上に下地金属層とその上の主導体層とから成るセミアディティブ法により形成された配線導体を有する本発明による試料を作成した。
【００３６】
上記試料における窒素プラズマ処理に代えてアルゴンプラズマ処理を２００Ｗで１５分間行った以外は、上記試料と同様にして比較のための試料を作成した。比較のための試料における絶縁樹脂層表面の算術平均粗さＲａは、１８ｎｍであった。
【００３７】
これらの本発明による試料と比較のための試料とに対し、温度８５℃、湿度８５％の高温高湿バイアス試験を１０００時間行った。またピール強度を測定した。その結果、本発明による試料では、絶縁抵抗測定用導体パターン同士の間で１０ＧΩ以上の高い絶縁抵抗値を示したが、比較のための試料では、１００ＫΩを下回る絶縁抵抗値を示した。さらに本発明の試料におけるピール強度測定用導体パターンのピール強度は、７００ｇ／ｃｍであったのに対し、比較のための試料における配線導体のピール強度は、４５０ｇ／ｃｍであった。この結果から明らかなように、本発明の試料の配線導体においては、高い電気的絶縁信頼性と、強い密着強度を有することが分かる。
【符号の説明】
【００３８】
１    絶縁樹脂層
２    配線導体
３    下地金属層
４    主導体層
【図１】
2016219711.tif 000003
【図２】
2016219711.tif 000004
【図３】
2016219711.tif 000005
【図４】
2016219711.tif 000006