JP2001308521A

JP2001308521A - 多層回路基板の製造方法

Info

Publication number: JP2001308521A
Application number: JP2000125735A
Authority: JP
Inventors: Susumu Matsuoka; 進松岡; Toshio Sugawa; 俊夫須川; Sadashi Nakamura; 禎志中村; Hideki Higashiya; 秀樹東谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-04-26
Filing date: 2000-04-26
Publication date: 2001-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】積層精度が良好で生産性の優れた多層回路基
板の製造方法の提供。【解決手段】絶縁性基材３０６、接着剤３０８、離型
フィルム３０９で構成された絶縁性合性体３１０の片面
の離型フィルム３０９を剥離して、回路パターン３０７
ａと当接するように重ね、加圧加熱し、仮止め積層固定
する。次に回路パターンの対応する位置を認識してレー
ザにより非貫通孔３０３をあけ、非貫通孔３０３に導電
ペースト３０２を充填する。次に離型フィルム３０９を
剥離して、開口部３１１を設けた金属箔３０４を位置決
めして重ね、加圧加熱し仮止め積層固定する。次に支持
基材３２０のアライメントマーク３０７ｂと露光マスク
を位置決めしてパターン形成する。前記工程を繰り返し
た後、最外層の金属箔積層時に接着剤層３０８の硬化温
度で加圧加熱して回路パターン３３７を形成する。最後
に支持基材を選択除去し回路パターンを残すことで多層
回路基板ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インナービアホー
ル接続により複数層の回路パターンが電気的に接続され
た多層回路基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高密度化に伴
い、産業用にとどまらず民生用の分野においてもＬＳＩ
等の半導体チップを高密度に実装できる多層回路基板が
安価で供給されることが強く要望されている。このよう
な多層回路基板では、実装密度の向上による小型化の目
的を果たすために、より微細な配線ピッチを容易かつ高
歩留まりに生産できることが重要である。このような市
場の要望に対して、旧来の多層回路基板の層間接続の主
流になっていたスルーホール内蔵の金属メッキ導体に変
えて、多層回路基板の任意の電極を任意の配線パターン
位置において層間接続できるインナービアホール（ＩＶ
Ｈ）接続法を採用した多層回路基板、すなわち全層ＩＶ
Ｈ構造樹脂多層回路基板と呼ばれているものが知られて
いる（例えば、特開平６−２６８３４５号公報参照）。

【０００３】この全層ＩＶＨ構造樹脂多層回路基板は多
層回路基板のビアホール内に導電ペーストを充填するこ
とにより、必要な層間のみを接続することが可能であ
り、部品ランド直下にインナービアホールを設けること
ができるために、基板サイズの小型化や高密度実装を実
現することができる。

【０００４】ここでは４層基板の製造方法について説明
する。まず多層基板のベースとなる両面回路基板の製造
方法を説明する。図２（ａ）〜（ｇ）は両面回路基板の
工程断面図である。

【０００５】まず、図２（ａ）に示すように、芳香性ポ
リアミド繊維に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた厚さ
（ｔ１＝約１５０μｍ）絶縁性基材１０１の両面に厚さ
約２０μｍポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の
離型フィルム１０５をラミネートする。次に、図２
（ｂ）に示すように離型フイルム１０５、絶縁性基材１
０１の全てを貫通する貫通孔１０３を形成する。次に、
図（ｃ）に示すように貫通孔１０３に導電ペースト１０
２を充填する。充填する方法としては、貫通孔１０３を
有する絶縁性基材１０１をスクリーン印刷機（図示せ
ず）のテーブル上に設置し、直接導電ペースト１０２が
離型フイルム１０５の上から印刷される。このとき、上
面の離型フィルム１０５は印刷マスクの役割と絶縁性基
材１０１の汚染防止の役割を果たしている。

【０００６】次に、図２（ｄ）に示すように絶縁性基材
１０１の両面から離型フィルム１０５を剥離して絶縁接
合体１０６が得られる。そして、図２（ｅ）に示すよう
に絶縁接合体１０６の両面に厚さ１８μｍのＣｕなどの
金属箔１０４を重ねる。この状態で熱プレスで加圧加熱
することにより、図２（ｆ）に示すように絶縁性基材１
０１の厚みが圧縮される（ｔ２＝約１００μｍ）ととも
に絶縁接合体１０６と金属箔１０４が接着され、両面の
金属箔１０４は所定の位置に設けた貫通孔１０３に充填
された導電ペースト１０２により電気的に接続される。

【０００７】そして、図２（ｇ）両面の金属箔１０４を
選択的にエッチングして回路パターン１０７ａ、１０７
ｂが形成されて、両面回路基板１１０が得られる。

【０００８】図３（ａ）〜（ｅ）は従来の多層回路基板
の製造方法示す工程断面図であり、４層基板を例として
示している。まず、図３（ａ）に示すように、図２
（ａ）〜（ｇ）によって製造された回路パターン１０７
ａ、１０７ｂを有する両面回路基板１１０と、貫通孔に
導電ペースト２０２を充填した絶縁接合体２０６ａ、２
０６ｂ（この絶縁接合体２０６ａ、２０６ｂは、図２の
（ａ）〜（ｄ）の工程により製造される）を準備する。

【０００９】作業ステージ２０９に、両面回路基板１１
０、絶縁接合体２０６ａの順で、位置決め孔２１１を画
像認識などによって位置決めして重ね、所定の位置の上
下に設けた先端が１０ｍｍ×６ｍｍの３００〜３５０℃
に加熱したヒータチップ２０８で約５ｋｇ／ｃｍ²の圧
力を３秒間加えて絶縁接合体２０６ａの樹脂成分を硬化
させて両面回路基板１１０と接着をする。

【００１０】次に、図３（ｂ）に示すように、絶縁接合
体２０６ａを接着して固定した両面回路基板１１０を作
業ステージ２０９から取り出し、両面回路基板１１０を
上側にして作業ステージ２０９に設置し、位置決め認識
孔２１１を画像認識などによって絶縁接合体２０６ｂを
位置決めして重ねた後、ヒータチップ２０８で加圧加熱
して絶縁接合体２０６ｂの樹脂成分を硬化させて両面回
路基板１１０と接着する。

【００１１】次に、図３（ｃ）示すように、両面に絶縁
接合体２０６ａ、２０６ｂを接着して固定した両面回路
基板１１０を作業ステージ２０９から取り出し、両面に
金属箔２０４を重ねる。図３（ｄ）に示すように、両面
に金属箔２０４を重ねた後、全面を熱プレスにより圧力
５０ｋｇ／ｃｍ²、温度２００℃で１時間の加圧加熱す
ることにより、絶縁接合体２０６ａ、２０６ｂの厚みが
圧縮されるとともに、絶縁接合体２０６ａ、２０６ｂで
両面回路基板１１０と金属箔２０４と接着し、回路パタ
ーン１０７ａ、１０７ｂは導電ペースト２０２により金
属箔２０４とインナビアホール接続される。

【００１２】そして、図３（ｅ）に示すように、両面の
金属箔２０４を選択的にエッチングして回路パターン２
０７ａ、２０７ｂを形成することで４層基板が得られ
る。４層以上の多層回路基板を得ようとするなら、上記
製造方法で製造した多層回路基板を両面回路基板に代わ
りに用い、上述と同じ工程を繰り返す。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の多層回路基板の製造方法では、今後さらなるパター
ン高密度化、ビアの小径化、多層化の要求に対して、絶
縁性基材と金属箔の接着を熱プレス機により加圧加熱す
ることで、絶縁性基材に含浸させたエポキシ樹脂及び導
電ペースト中のエポキシ樹脂を硬化させ、銅箔との電気
的接続を行うという工程を繰り返し製造しており、プレ
ス工程は昇温、硬化温度キープ、冷却等のプレスサイク
ルに２〜３時間かかり、多層化すればするほどリードタ
イムが長くなるという問題や、フォトリソ法によるパタ
ーン形成において熱硬化した基板の構成材料の熱膨張係
数の相違から生じる寸法ずれにより電気的接続が不安定
になり、信頼性を低下させるという問題を有していた。

【００１４】本発明は上記従来の課題を解決するための
もので、積層精度が高く、生産性に優れた多層化回路基
板を実現を可能とする多層回路基板の製造方法を提供す
るものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の多層回路基板の製造方法としては、以下の工
程からなる方法により実現できる。

【００１６】ａ．支持基材の表面に導電体からなる所望
の回路パターンとアライメントマークを形成する工程。

【００１７】ｂ．絶縁性基材の両面に接着剤層が形成さ
れ、さらに前記接着剤層に離型フィルムがラミネートし
てある絶縁性基材合成体の片面の離型フィルムを剥離し
て前記接着剤層と前記支持基材の回路パターンに当接す
るように重ね、前記接着剤層の硬化温度より低温で加圧
加熱し仮止め積層固定する工程。

【００１８】ｃ．電気的接続を行う箇所に前記離型フィ
ルムを備えた絶縁性基材に回路パターンを認識して所定
の位置にレーザを照射して前記回路パターン表面に到達
する非貫通孔をあける工程。

【００１９】ｄ．前記非貫通孔に導電性ペーストを充填
する工程。

【００２０】ｅ．前記離型フィルム剥離後、金属箔を前
記支持基材に位置決めして重ね、前記接着剤層の硬化温
度より低温で加圧加熱し仮止め積層固定する工程。

【００２１】ｆ．露光用マスクと前記支持基材に形成し
たアライメントマークを位置決めし、前記金属箔を所望
の回路パターンと次層アライメントマークを形成する工
程。

【００２２】ｇ．工程ｂ〜工程ｆを繰り返した後、必要
積層数の最表層の回路パターンを形成する際に金属箔積
層後、前記接着剤層の硬化温度で加圧加熱してから回路
パターン形成を行う工程。ｈ．支持基材の回路パターン
を残して前記支持基材を選択除去する工程。

【００２３】上記のように絶縁性基材の接着剤層の硬化
温度より低温で加圧加熱により仮止め積層固定を順次繰
り返し、必要積層数の最外層形成時に接着剤層の硬化温
度で熱プレスすることで電気的、機械的に接合した多層
回路基板が実現できる。

【００２４】また、絶縁性フィルムおよび金属箔の加圧
加熱による仮止め積層固定する手段にラミネート、真空
熱プレスおよびオートクレーブからなる群から選択され
た少なくともひとつの手段であることが好ましい。

【００２５】また、絶縁性基材がポリイミドフィルム、
液晶ポリマーフィルム、アラミドフィルムからなる群か
ら選択された少なくともひとつの材料であることが好ま
しい。フィルム材料に高耐熱、高剛性のものを選ぶこと
により、半導体実装に適した性質を持たせることができ
る。

【００２６】また、フィルムは均一な組成を有した薄い
ものが作成できるので微細径のビアホールを形成するこ
とができる。

【００２７】また、絶縁性基材の接着剤層が半硬化状態
の有機樹脂であることが好ましい。これによりパターン
が接着剤層に埋め込みまれ、アンカー効果により強固な
仮固定を維持することができる。

【００２８】また、導電ペーストの導電物質がＣｕ、Ａ
ｇおよびこれらの合金からなる群から選択された少なく
ともひとつの金属粉末を含むことが好ましい。接続抵抗
の極めて良好な層間接続が得られるからである。

【００２９】また、加圧する前の絶縁性基材に形成され
た接着剤層の厚さが、前記接着剤層に埋設される回路パ
ターンの厚さとほぼ等しいか薄いと、ほぼ絶縁性基材ま
で回路パターンを埋め込むことができ、圧縮時の接着剤
層が横方向に広がることによる導電ペーストの圧縮力の
低下を最小にすることができる。

【００３０】また、下層に設けたアライメントマークが
見えるように上層に設けた金属箔が開口部を有すること
が好ましい。開口部内の既に形成されているアライメン
トマークと露光マスクの位置および形状認識を簡易に行
うことができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照して説明する。

【００３２】図１（ａ）〜（ｈ）は本発明の一実施形態
を示す工程断面図であり、４層基板を例として示してい
る。以下に実施形態を、その実施例をもとにして詳細に
説明する。

【００３３】図１（ａ）に示すように、片面に回路パタ
ーン３０７ａ、アライメントマーク３０７ｂが、形成さ
れた支持基材３２０を用意する。このような材料として
は、例えば古川サーキットフォイル（株）製のアルミキ
ャリア付き銅箔（商品名はＵＴＣ銅箔）が市販されてい
る。支持基材３２０として厚さ４０μｍ程度のアルミニ
ウム箔の片面にジンケート処理を行い、その後、電解メ
ッキにて厚さ５〜２０μｍ程度の銅を析出させ、表面に
粗化処理したものである。

【００３４】本実施例では、支持基材３２０として厚さ
４０μｍのアルミニウム箔に厚さ９μｍの銅メッキした
ＵＴＣ銅箔を用いて、感光性レジスト塗布、レジストベ
ーク、マスク露光、現像等を行い、過硫酸−過酸化水素
水系溶液により銅の部分を選択エッチングして、回路パ
ターン３０７ａ及びアライメントマーク３０７ｂを形成
した。

【００３５】次に、図１（ｂ）に示すように、絶縁性基
材３０６の両面に接着剤層３０８を形成し、さらに接着
剤層３０８に離型フィルム３０９がラミネートされた構
成からなる絶縁基材合成体３１０の片面の離型フィルム
を剥離したものを準備して、接着剤層３０８と支持基材
３２０の回路パターン３０７ａ及びアライメントマーク
３０７ｂに当接するように重ね、ラミネート、真空熱プ
レス、オートクレーブ等により加圧加熱することにより
仮止め積層固定する。

【００３６】離型フィルム３０９としては、たとえばＰ
ＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやＰＥＮ
（ポリエチレンナフタレート）フィルムを用いることが
できる。但し、波長３５１ｎｍのＹＡＧレーザで加工す
る場合は、ＰＥＴフィルムは波長３５１ｎｍのレーザ光
を吸収しないので、波長３５１ｎｍのレーザ光を吸収す
る紫外線吸収剤をＰＥＴフィルムに混ぜたり、ＰＥＴフ
ィルムの表面にコーティングすればよい。

【００３７】接着剤層３０８としては、例えば熱硬化型
のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用い、熱硬化型樹脂
は回路パターン及びアライメントマークの埋め込み性を
確保するため半硬化状態にしておくのが好ましい。絶縁
性基材３０６は特に限定されることなく、例えば、ポリ
イミドフィルム、アラミドフィルム、液晶ポリマーフィ
ルムなどを用いることができる。

【００３８】本実施例では絶縁性基材３０６として１２
μｍ厚のポリイミドフィルムを用いた。接着剤層３０８
とては塗布後乾燥した半硬化状態の５μｍ厚の熱硬化タ
イプの変成ポリイミド樹脂を用いた。離型フィルム３０
９としては９μｍ厚のＰＥＮフィルムを用いた。仮止め
積層固定として真空ラミネートにより圧力５ｋｇ／ｃｍ
²、温度７０〜８０℃、１ｍｉｎ、加圧加熱した。

【００３９】次に、図１（ｃ）に示すように、離型フィ
ルム３０９を設けた絶縁基材３０６に回路パターン３０
７ａの位置および形状を認識しながら電気的接続を行う
所定の位置にレーザを照射して、回路パターン３０７ａ
表面に到達する非貫通孔３０３を形成した。レーザとし
ては波長３５１ｎｍの３倍高調波ＹＡＧ固体レーザを用
いた。上記短波調レーザにより孔径約５０μｍの非貫通
孔３０３を形成した。

【００４０】次に、図１（ｄ）に示すように、非貫通孔
３０３に導電ペースト３０２を充填した。充填方法とし
てスクリーン印刷法、真空遠心法、ローラ加圧法等があ
る。本実施例ではスクリーン印刷法で離型フィルム３０
９上に直接、厚さ０．２〜０．３ｍｍの導電ペースト３
０２を全面に形成した後、真空遠心法で導電ペースト３
０２を非貫通孔３０３に充填し、さらにスクリーン印刷
法により離型フィルム３０９上に残留した導電ペースト
３０２を除去回収した。この際、離型フイルム３０９は
印刷マスクの役割と接着剤層３０８の表面の汚染防止の
役割を果たしている。

【００４１】次に、図１（ｅ）に示すように、離型フィ
ルム３０９を剥離し、接着剤層３０８に支持基材３２０
のアライメントマーク３０７ｂに対応する開口部３１１
を設けた金属箔３０４を重ね合わせ真空熱プレスで圧力
１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ²、温度７０〜８０℃で１０
ｍｉｎ加圧加熱して仮止め積層固定した。金属箔３０４
として厚みは９μｍの両面を１〜１．５μｍ程度、粗化
処理したＣｕ箔を用いた。

【００４２】次に、図１（ｆ）に示すように、仮止め積
層固定した金属箔３０４の開口部３１１の対応したアラ
イメントマーク３０７ｂと露光マスク（図示せず）のア
ライメントマークを画像認識して位置決めを行い、所望
の回路パターン３１７ａおよび次層のアライメントマー
ク３１７ｂを形成する。

【００４３】次に、図１（ｇ）に示すように、図１
（ｂ）〜図１（ｇ）の工程を繰り返した後、必要積層数
の最表層（本実施例の場合は４層目）の回路パターン３
３７ａを形成する際、金属箔３０４を積層後、接着剤層
３０８の硬化温度で真空熱プレスしてから回路パターン
形成する。本実施例では真空熱プレスとして圧力１５０
〜２００ｋｇ／ｃｍ²、温度２００℃で１Ｈｒ加圧加熱
した。

【００４４】この加圧加熱により接着剤層３０８は流動
し、回路パターン３０７ａ、３１７ａ、３２７ａは接着
剤層３０８に埋め込まれることにより絶縁性基材３０６
は変形し、非貫通孔３０３内の導電ペースト３０２が圧
縮され、導電ペースト３０２内の樹脂成分が接着剤層３
０８に流れ出し、導電ペースト３０２内の導体成分が緻
密化し、各層の回路パターンとの良好な電気的接続が得
られる。

【００４５】次に、図１（ｈ）に示すように、支持基材
３２０の銅材料からなる回路パターン３０７ａ、アライ
メントマーク３０７ｂを残して、支持基材３２０を選択
除去して４層基板３３０が得られる。このとき、支持基
材３２０のアルミニウム箔の選択除去としては塩酸：純
水＝１：１の割合のエッチング液を用いることで容易に
除去が可能である。

【００４６】なお上記実施例では４層基板までの製造方
法を説明したが、上記工程を繰り返すことによって所望
層数の多層回路基板を得ることができることは明らかで
ある。

【００４７】

【発明の効果】以上のように本発明は、絶縁性基材、金
属箔を順次仮止め積層固定し、パターンおよびアライメ
ントマーク認識によりビア穴形成、回路パターン形成を
することによって、パターンの高密度化、ビアの小径
化、多層化が要求される多層回路基板において生産性に
優れた製造方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における多層回路基板の製
造方法示す工程断面図

【図２】従来例の両面回路基板の製造方法を示す工程断
面図

【図３】従来例の４層基板の製造方法を示す工程断面図

【符号の説明】

１０１，３０６絶縁性基材１０２，２０２，３０２導電ペースト１０３貫通孔（ビア穴）１０４，２０４，３０４金属箔１０５，３０９離型フィルム１０６絶縁接合体１０７ａ，１０７ｂ，２０７ａ，２０７ｂ，３０７ａ，
３１７ａ，３２７ａ，３３７ａ回路パターン１１０両面回路基板３０３非貫通孔３０６絶縁性基材３０７ｂ，３１７ｂ，３２７ｂアライメントマーク３０８接着剤層３２０支持基材３３０４層基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/40 Ｈ０５Ｋ 3/40 Ｋ (72)発明者中村禎志大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者東谷秀樹大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 5E317 AA21 AA24 BB03 BB12 BB14 BB18 CC25 CD27 CD32 5E343 AA02 AA11 AA18 AA33 BB24 BB67 BB72 DD02 DD53 DD56 DD63 DD76 ER55 ER58 FF07 FF13 FF24 GG08 5E346 AA12 AA16 CC10 CC32 DD12 EE12 EE13 FF18 GG15 GG22 HH26 HH33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】以下の工程からなることを特徴とする多層
回路基板の製造方法。ａ．支持基材の表面に導電体からなる所望の回路パター
ンとアライメントマークを形成する工程。ｂ．絶縁性基材の両面に接着剤層が形成され、さらに前
記接着剤層に離型フィルムがラミネートしてある絶縁性
基材合成体の片面の離型フィルムを剥離して前記接着剤
層と前記支持基材の回路パターンに当接するように重
ね、前記接着剤層の硬化温度より低温で加圧加熱し仮止
め積層固定する工程。ｃ．電気的接続を行う箇所に前記離型フィルムを備えた
絶縁性基材に回路パターンを認識して所定の位置にレー
ザを照射して前記回路パターン表面に到達する非貫通孔
をあける工程。ｄ．前記非貫通孔に導電性ペーストを充填する工程。ｅ．前記離型フィルム剥離後、金属箔を前記支持基材に
位置決めして重ね、前記接着剤層の硬化温度より低温で
加圧加熱し仮止め積層固定する工程。ｆ．露光用マスクと前記支持基材に形成したアライメン
トマークを位置決めし、前記金属箔を所望の回路パター
ンと次層のアライメントマークを形成する工程。ｇ．工程ｂ〜工程ｆを繰り返した後、必要積層数の最表
層の回路パターンを形成する際に前記金属箔積層後、前
記接着剤層の硬化温度で加圧加熱してから回路パターン
形成を行う工程。ｈ．支持基材の回路パターンを残して前記支持基材を選
択除去する工程。
【請求項２】絶縁性基材および金属箔の加圧加熱による
仮止め積層固定する手段にラミネート、真空熱プレスお
よびオートクレーブからなる群から選択された少なくと
もひとつの手段である請求項１記載の多層回路基板の製
造方法。
【請求項３】絶縁性基材がポリイミドフィルム、液晶ポ
リマーフイルム、アラミドフィルムからなる群から選択
された少なくともひとつの材料である請求項１または２
記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項４】絶縁性基材の接着剤層が半硬化状態の有機
樹脂である請求項１から３のいずれか１項に記載の多層
回路基板の製造方法。
【請求項５】導電ペーストの導電物質がＣｕ、Ａｇおよ
びこれらの合金からなる群から選択された少なくともひ
とつの金属粉末を含む請求項１から４のいずれか１項に
記載の多層基板の製造方法。
【請求項６】加圧する前の絶縁性基材に形成された接着
剤層の厚さが、前記接着剤層に埋設される回路パターン
の厚さとほぼ等しいか薄い請求項１から５のいずれか１
項に記載の多層回路基板の製造方法。
【請求項７】下層に設けたアライメントマークが見える
ように上層に設ける金属箔が開口部を有する請求項１か
ら６のいずれか１項に記載の多層回路基板の製造方法。