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JP4592889B2 - Multilayer circuit board - Google Patents

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JP4592889B2
JP4592889B2 JP2000245649A JP2000245649A JP4592889B2 JP 4592889 B2 JP4592889 B2 JP 4592889B2 JP 2000245649 A JP2000245649 A JP 2000245649A JP 2000245649 A JP2000245649 A JP 2000245649A JP 4592889 B2 JP4592889 B2 JP 4592889B2
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コア基板が多層化された多層回路基板に係り、とくに、コア基板の多層化が、充填ビアホールを備えた複数の片面または両面回路基板を積層し、接着剤を介して一括加熱プレスすることにより行なわれ、その多層コア基板内の導体回路と多層コア基板上に形成したビルドアップ配線層との電気的接続が、多層コア基板に形成したビアホールと、その直上に形成したビルドアップ配線層内のビアホールとを介して確保でき、さらにビルドアップ配線層の最も外側の導体回路に対して、LSI等の半導体チップを含んだ電子部品やマザーボードに直接的に接続できる導電性バンプ、導電性ピンまたは導電性ボールを配設した超高密度配線化に有利な多層回路基板について提案する。
【0002】
【従来の技術】
近年、LSI等の半導体チップを含む電子部品を実装するパッケージ基板は、電子工業の進歩に伴う電子機器の小型化あるいは高速化に対応し、ファインパターンによる高密度化および信頼性の高いものが求められている。このようなパッケージ基板として、1997年、1月号の「表面実装技術」には、多層コア基板の両面にビルドアップ多層配線層が形成されたものが開示されている。
【0003】
ところが、上掲の従来技術に係るパッケージ基板では、多層コア基板内の導体層とビルドアップ配線層との接続は、多層コア基板の表面にスルーホールから配線した内層パッドを設け、この内層パッドにビアホールを接続させて行っていた。このため、スルーホールのランド形状がダルマ形状あるいは鉄アレイ形状となり、その内層パッドの領域がスルーホールの配置密度の向上を阻害し、スルーホールの形成数には一定の限界があった。それ故に、配線の高密度化を図るためにコア基板を多層化すると、外層のビルドアップ配線層は、多層コア基板内の導体層と十分な電気的接続を確保することができないという問題があった。
【0004】
なお、このような問題点については、本発明らは先に、特願平第10−15346号(特開平第11−214846号)としてその改善方法を提案した。このような改善提案による多層回路基板は、内層に導体層を有する多層コア基板上に、層間樹脂絶縁層と導体層とが交互に積層されて各導体層間がビアホールにて接続されたビルドアップ配線層が形成されてなる多層回路基板において、多層コア基板には、スルーホールが形成され、そのスルーホールには充填材が充填されるとともに該充填材のスルーホールからの露出面を覆って導体層が形成され、その導体層にはビアホールが接続された構成であり、それによってスルーホールの配置密度が向上し、高密度化したスルーホールを介して多層化したコア基板内の導体回路との接続が確保できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる構成の多層回路基板におけるスルーホールは、多層化されたコア基板にドリル等で貫通孔を明け、その貫通孔の壁面および基板表面に無電解めっきを施して形成されるため、その開口性や経済性を考慮すると、形成され得るスルーホール開口径の下限は300μm程度であり、現在の電子産業界の要請を満足するような超高密度配線を実現するためには、50〜250μm程度のより小さな開口径と、より狭いスルーホールランドピッチを得るための技術開発が望まれている。
【0006】
そこで、本発明者らは、硬質材料からなるコア材の片面または両面に導体回路を有し、その片面からコア材を貫通して導体回路に達する充填ビアホールを形成してなる回路基板の複数枚を互いに積層し、接着剤を介して一括して加熱プレスすることにより多層コア基板を形成すれば、多層コア基板にスルーホールを設けることなく、多層コア基板内の導体回路同士、および多層コア基板内の導体回路と多層コア基板上に形成したビルドアップ配線層との電気的接続が、多層コア基板に形成した充填ビアホールと、その直上に形成したビルドアップ配線層内のビアホールとを介して十分に確保できることを知見し、
さらに、一方のビルドアップ配線層の最も外側に位置する導体回路の一部をはんだパッドに形成し、そのはんだパッドに対してLSI等の半導体チップを含んだ電子部品を接続するための導電性バンプを配設するとともに、他方のビルドアップ配線層の最も外側に位置する導体回路の一部をはんだパッドに形成し、そのはんだパッドに対してマザーボードに直接的に接続できる導電性ピンまたは導電性ボールを配設することによって高密度配線および電子部品の高密度実装化が可能となることを知見した。
本発明の目的は、このような高密度配線化および電子部品の高密度実装に有利な多層回路基板を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記目的の実現に向け鋭意研究した結果、以下に示す内容を要旨構成とする発明に想到した。すなわち、
(1)本発明の多層回路基板は、
内層に導体回路を有する多層コア基板上に、層間樹脂絶縁層とセミアディティブ法により形成された導体層とが交互に積層され、各導体層間がビアホールにて接続されたビルドアップ配線層が形成されてなる多層回路基板において、
上記多層コア基板は、完全に硬化した硬質の樹脂材料から形成された絶縁性硬質基材の片面または両面に導体回路を有し、この絶縁性硬質基材を貫通して前記導体回路に達する孔に、導電性物質が充填されてなるビアホールを有する回路基板の複数枚が接着剤層を介して積層され、一括して加熱プレスされることで形成されており、
上記多層コア基板を構成する各回路基板は、上記絶縁性硬質基材の孔のビアホールに電気的に接続されるとともにその孔から突出し、加熱プレスにより接着剤層を貫通するとともに熱変形する突起状導体を有していることを特徴とする。
【0008】
(2)また、本発明の多層回路基板は、
内層に導体回路を有する多層コア基板の両面上に、層間樹脂絶縁層とセミアディティブ法により形成された導体層とが交互に積層され、各導体層間がビアホールにて接続されたビルドアップ配線層が形成されてなる多層回路基板において、
上記多層コア基板は、完全に硬化した硬質の樹脂材料から形成された絶縁性硬質基材の片面または両面に導体回路を有し、この絶縁性硬質基材を貫通して前記導体回路に達する孔に、導電性物質が充填されてなるビアホールを有する回路基板の複数枚が接着剤層を介して積層され、一括して加熱プレスされることで形成され、さらに、
上記ビルドアップ配線層の一方を構成する最も外側の導体層の表面には、はんだバンプが設けられるとともに、上記ビルドアップ配線層の他方を構成する最も外側の導体層の表面には、導電性ピンまたは導電性ボールが配設されており、
上記多層コア基板を構成する各回路基板は、上記絶縁性硬質基材の孔のビアホールに電気的に接続されるとともにその孔から突出し、加熱プレスにより接着剤層を貫通するとともに熱変形する突起状導体を有していることを特徴とする。
【0009】
上記(1)または(2)の多層コア基板を構成する各回路基板のビアホールに充填される導電性物質は、電解めっきにより形成された金属めっきまたは導電性ペーストから形成されることが望ましく、金属めっきとしては電解銅めっきがより好ましく、導電性ペーストとしては、金属粒子と熱硬化性または熱可塑性の樹脂とからなるものがより好ましい。
【0010】
また、上記多層回路基板において、上記多層コア基板を構成する各回路基板は、そのビアホール位置に対応して、そのビアホールに電気的接続されるとともにその孔から突出し、加熱プレスにより接着剤層を貫通するとともに熱変形する突起状導体が形成されており、その突起状導体は、導電性ペーストから形成されることが望ましい。
上記ビルドアップ配線層のビアホールの一部は、上記多層コア基板に形成されたビアホールの直上に位置して、そのビアホールに直接接続されていることが望ましい。
【0011】
上記多層回路基板において、多層コア基板を構成する各回路基板の絶縁性基材は、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材、から選ばれるいずれかの硬質基材から形成されることが望ましい。
【0012】
また、上記多層コア基板を構成する各回路基板の絶縁性基材は、厚さが20〜600μmのガラス布エポキシ樹脂基材から形成され、前記充填ビアホール径は50〜250μmであることが望ましい。
【0013】
さらに、前記充填ビアホールは、パルスエネルギーが0.5〜100mJ、パルス幅が1〜100μs、パルス間隔が0.5ms以上、ショット数が3〜50の条件での炭酸ガスレーザ開口に対して形成されたものであることが望ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の多層回路基板は、多層コア基板上にビルドアップ配線層が形成されてなる多層回路基板において、多層コア基板を、絶縁性硬質基材の片面または両面に導体回路を有し、この絶縁性硬質基材を貫通して前記導体回路に達する貫通孔に電解めっきや導電性ペースト等の導電性物質が充填されてなる回路基板の複数枚を接着剤層を介して互いに積層し、かつ一括して加熱プレスすることで形成した点に特徴がある。
【0015】
このような構成によれば、コア基板にスルーホールを設けることが不要となるので、ランドなどのパッド配設の自由度が向上する。その結果、充填ビアホールを高密度に設けることができ、こうして高密度化されたビアホールを介して、外層のビルドアップ配線層は、多層コア基板内の導体回路と十分な接続を確保することが可能になり、高密度配線化が可能となる。また、多層コア基板内においても配線の更なる高密度化が可能となる。
【0016】
さらに、本発明の多層回路基板は、硬質な絶縁性基材の片面または両面に導体回路を有する複数の回路基板を接着剤を介して積層し、一括して加熱プレスにより形成した多層コア基板の表面および裏面に形成されたビルドアップ配線層のうちの一方を構成する最も外側の導体層の表面に、はんだバンプが設けられるとともに、ビルドアップ配線層の他方を構成する最も外側の導体層の表面に、導電性ピンまたは導電性ボールが配設されていることを特徴とする。
【0017】
このような構成によれば、ビルドアップ配線層内にビアホールが高密度に設けられ、こうして高密度化されたビアホールを有する導体層のうち、最も外側に位置するソルダーレジスト層に形成した開口から露出する導体パッド上に、導電性バンプや、導電性ピンまたは導電性ボールが配設されるので、多層回路基板内のビルドアップ配線層が、このような導電性バンプ、導電性ピンまたは導電性ボールを介して、LSI等の半導体チップを含んだ電子部品やマザーボードに最短の配線長で接続され、高密度配線化および電子部品の高密度実装化が可能となる。
【0018】
本発明において、多層コア基板を構成する各回路基板は、従来のような半硬化状態のプリプレグではなく、完全に硬化した硬質の樹脂材料から形成された硬質の絶縁性樹脂基材から形成される。
【0019】
このような絶縁性基材としては、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材から選ばれるリジッド(硬質)な積層基材が使用され、ガラス布エポキシ樹脂基材が最も望ましい。
【0020】
上記絶縁性基材上に導体回路を形成する場合には、絶縁性基材上に銅箔を加熱プレスによって圧着させる工程において、プレス圧による絶縁性基材の最終的な厚みの変動がなくなるので、ビアホールの位置ずれが最小限度に抑えられ、ビアランド径を小さくでき、その結果、配線ピッチを小さくして配線密度を向上させることができる。
【0021】
また、硬化された樹脂基材を絶縁性基材として用いるので、基材の厚みを実質的に一定に保つことができ、ひいてはビアホール形成用開口を形成する際のレーザ加工条件の設定が容易となる。
【0022】
上記絶縁性基材の厚さは、20〜600μmが望ましい。その理由は、絶縁性を確保するためである。20μm未満の厚さでは強度が低下して取扱が難しくなるとともに、電気的絶縁性に対する信頼性が低くなるからであり、600μmを超えると微細なビアホール形成用開口が難くなると共に、基板そのものが厚くなるためである。
【0023】
また、上記範囲の厚さを有するガラスエポキシ基板上に形成されるビアホール形成用開口は、パルスエネルギーが0.5〜100mJ、パルス幅が1〜100μs、パルス間隔が0.5ms以上、ショット数が3〜50の条件で照射される炭酸ガスレーザによって形成されることが好ましく、その開口径は、50〜250μmの範囲であることが望ましい。その理由は、50μm未満では開口に導電性物質を充填し難くなると共に、接続信頼性が低くなるからであり、250μmを超えると、高密度化が困難になるからである。
【0024】
このような炭酸ガスレーザによる開口形成の前に、絶縁性基材の導体回路形成面と反対側の面に樹脂フィルムを粘着させ、あるいは必要に応じて、半硬化状態の樹脂接着剤層を介して樹脂フィルムを粘着させ、その樹脂フィルム上からレーザ照射を行うのが望ましい。
前者の方法は、片面に予め銅箔が貼り付けてある絶縁性基材に銅箔と反対側からレーザ照射を行なって非貫通孔を設け、その非貫通孔内に銅箔をめっきリードとして電解めっき層を充填した後、エッチング処理することによって片面回路基板を製作する場合、あるいは片面銅張積層板をエッチング処理して導体回路を予め形成した絶縁性基材にレーザ照射により非貫通孔を設け、その非貫通孔内に銅箔をめっきリードとして電解めっき層を充填することによって片面回路基板を製作する場合に採用され、後者は、絶縁性基材に予めレーザ照射により貫通孔を設け、その貫通孔を導電性ペーストで充填した後に、絶縁性基材の両面に銅箔を貼り付け、エッチング処理することによって両面回路基板を製作する場合に採用される。
この樹脂接着剤は、銅箔を絶縁性基材の表面に接着するためのものであり、たとえば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂から形成され、その厚みは10〜50μmの範囲が好ましい。
【0025】
上記絶縁性基材上にあるいはその絶縁性基材上に形成した樹脂接着剤層の上に貼付けられた樹脂フィルムは、ビアホール形成用の開口内に電解めっきを充填してビアホールを形成する際の保護フィルムとして、あるいは開口内に導電性ペーストを充填してビアホールと突起状導体を形成する際の、あるいは電解めっき層の上に導電性ペーストを充填して電解めっき層の直上に突起状導体(バンプ)を形成する際の印刷用マスクとして機能し、導電性物質の充填後は、絶縁性基材あるいは接着剤層から剥離されるような粘着剤層を有する。
この樹脂フィルムは、たとえば、粘着剤層の厚みが1〜20μmであり、フィルム自体の厚みが10〜50μmであるPETフィルムから形成されるのが好ましい。
【0026】
その理由は、PETフィルムの厚さに依存して後述する突起状導体の高さが決まるので、10μm未満の厚さでは突起状導体が低すぎて接続不良になりやすく、逆に50μmを超えた厚さでは、接続界面で突起状導体が拡がりすぎるので、ファインパターンの形成ができないからである。
【0027】
上記絶縁性基材に形成した開口内部に充填される導電性物質としては、電解めっき処理によって形成される金属めっきや導電性ペーストが好ましい。上記導電性ペーストは、工程をシンプルにして、製造コストを低減させ、歩留まりを向上させる点では好ましいが、接続信頼性の点から金属めっきがより好ましい。
上記導電性ペーストとしては、銀、銅、金、ニッケル、半田から選ばれる少なくとも1種以上の金属粒子からなる導電性ペーストを使用できる。
【0028】
上記金属粒子としては、金属粒子の表面に異種金属をコーティングしたものも使用できる。具体的には銅粒子の表面に金、銀から選ばれる貴金属を被覆した金属粒子を使用することができる。
このような導電性ペーストとしては、金属粒子に、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂と、ポリフェニレンスルフイド(PPS)などの熱可塑性樹脂とを加えた有機系導電性ペーストが望ましい。
【0029】
絶縁性基材の片面または両面に形成される導体回路は、厚さが5〜18μmの銅箔を半硬化状態に保持された樹脂接着剤層を介して熱プレスした後、適切なエッチング処理をすることによって形成されるのが好ましい。このような熱プレスは、適切な温度および加圧力のもとで行なわれる。より好ましくは、減圧下において行なわれ、半硬化状態の樹脂接着剤層のみを硬化することによって、銅箔絶縁性基材に対してしっかりと接着され得るので、従来のプリプレグを用いた回路基板に比べて製造時間が短縮される。
【0030】
このような導体回路が硬質の絶縁性基材の両面に形成されるような回路基板は、多層コア基板のコアとして適切であるが、各ビアホールに対応した基板表面には、導体回路の一部としてのビアランド(パッド)が、その口径が50〜250μmの範囲に形成されるのが好ましい。
【0031】
また、導体回路が硬質の絶縁性基材の片面に形成されるような回路基板は、それらの複数枚を順次重ね合わせて多層化基板とすることができるだけでなく、両面回路基板をコアとし、その両側に積層される積層用回路基板として適切であり、ビアホールに充填された導電性物質の位置の真上に突起状導体が形成されることが好ましい。
【0032】
上記突起状導体は、導電性ペーストや低融点金属から形成されることが好ましく、各回路基板を積層して、一括して加熱プレスする工程において、導電性ペーストあるいは低融点金属が熱変形するので、前記ビアホール内に充填される導電性物質の高さのばらつきを吸収することができ、それ故に、接続不良を防止して接続信頼性に優れた多層コア基板を得ることができる。
また、このような突起状導体は、ビアホール内に充填される導電性ペーストと同一の材料で、しかも同一の充填工程によって形成されることもできる。
【0033】
さらに、多層コア基板上に形成するビルドアップ配線層を、後述するような樹脂の塗布および硬化によって形成する場合には、多層コア基板表面に設けた導体回路の表面には、粗化層が形成されていることが有利である。
その理由は、多層コア基板上に積層されるビルドアップ配線層内の層間樹脂絶縁層やビアホールとの密着性を改善することができるからである。
とくに、導体回路の側面に粗化層が形成されていると、その導体回路側面と層間樹脂絶縁層との密着不足によってこれらの界面を起点として層間樹脂絶縁層に向けて発生するクラックを抑制することができる。
【0034】
一方、ビルドアップ配線層を、後述するような樹脂フィルムの積層および加熱加圧による硬化によって形成する場合には、粗化層の形成は必ずしも必要でない。
【0035】
このような導体回路の表面に形成される粗化層の厚さは、 0.1〜10μmがよい。この理由は、厚すぎると層間ショートの原因となり、薄すぎると被着体との密着力が低くなるからである。この粗化層としては、有機酸と第二銅錯体の混合水溶液で処理して形成したもの、あるいは銅−ニッケル−リン針状合金のめっき処理にて形成したものがよい。
【0036】
これらの粗化処理のうち、有機酸−第二銅錯体の混合水溶液を用いた処理では、スプレーやバブリングなどの酸素共存条件下で次のように作用し、導体回路である銅などの金属箔を溶解させる。
Cu+Cu(II)A →2Cu(I)An/2
2Cu(I)An/2 +n/4O +nAH (エアレーション)
→2Cu(II)A +n/2H
Aは錯化剤(キレート剤として作用)、nは配位数である。
【0037】
この処理で用いられる第二銅錯体は、アゾール類の第二銅錯体がよい。このアゾール類の第二銅錯体は、金属銅などを酸化するための酸化剤として作用する。アゾール類としては、ジアゾール、トリアゾール、テトラゾールがよい。なかでもイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾールなどがよい。
このアゾール類の第二銅錯体の含有量は、1〜15重量%がよい。この範囲内にあれば、溶解性および安定性に優れるからである。
【0038】
また、有機酸は、酸化銅を溶解させるために配合させるものである。
具体例としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、アクリル酸、クロトン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、安息香酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、スルファミン酸から選ばれるいずれか少なくとも1種がよい。
この有機酸の含有量は、0.1〜30重量%がよい。酸化された銅の溶解性を維持し、かつ溶解安定性を確保するためである。
なお、発生した第一銅錯体は、酸の作用で溶解し、酸素と結合して第二銅錯体となって、再び銅の酸化に寄与する。
また、有機酸に加えて、ホウフッ酸、塩酸、硫酸などの無機酸を添加してもよい。
【0039】
この有機酸−第二銅錯体からなるエッチング液には、銅の溶解やアゾール類の酸化作用を補助するために、ハロゲンイオン、例えば、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオンなどを加えてもよい。このハロゲンイオンは、塩酸、塩化ナトリウムなどを添加して供給できる。
ハロゲンイオン量は、0.01〜20重量%がよい。この範囲内にあれば、形成された粗化層は層間樹脂絶縁層との密着性に優れるからである。
この有機酸−第二銅錯体からなるエッチング液は、アゾール類の第二銅錯体および有機酸(必要に応じてハロゲンイオン)を、水に溶解して調製する。
【0040】
また、銅−ニッケル−リンからなる針状合金のめっき処理では、硫酸銅1〜40g/l、硫酸ニッケル 0.1〜6.0 g/l、クエン酸10〜20g/l、次亜リン酸塩10〜100 g/l、ホウ酸10〜40g/l、界面活性剤001〜10g/lからなる液組成のめっき浴を用いることが望ましい。
【0041】
本発明においては、多層コア基板は、上記片面または両面に導体回路を有する回路基板の複数枚を積層して、それらを一括して加熱加圧することによって形成されるが、その多層コア基板上に形成されるビルドアップ配線層を構成する層間樹脂絶縁層は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体を用いることができる。
【0042】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル(PPE)などが使用できる。
熱可塑性樹脂としては、フェノキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、熱可塑型ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンスルフォン(PPES)、4フッ化エチレン6フッ化プロピレン共重合体(FEP)、4フッ化エチレンパーフロロアルコキシ共重合体(PFA)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリオレフィン系樹脂などが使用できる。
熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体としては、エポキシ樹脂−PES、エポキシ樹脂−PSF、エポキシ樹脂−PPS、エポキシ樹脂−PPES、エポキシ樹脂−フェノキシ樹脂、フェノール樹脂−フェノキシ樹脂などが使用できる。
【0043】
また本発明において、ビルドアップ配線層を構成する層間樹脂絶縁層は、ポリオレフィン系樹脂等の所望枚数の樹脂フィルムを積層し、加熱プレスした後、熱硬化させて一体化させて形成することができる。
ポリオレフィン系樹脂層の厚さは、5〜200μmの範囲が望ましい。その理由は、5μm未満では層間絶縁の確保が難しく、200μmを超えるとレーザ加工による開口を形成し難くなるからである。
【0044】
また本発明において、ビルドアップ配線層を構成する層間樹脂絶縁層としては、無電解めっき用接着剤を用いることができる。
この無電解めっき用接着剤としては、硬化処理された酸あるいは酸化剤に可溶性の耐熱性樹脂粒子が、硬化処理によって酸あるいは酸化剤に難溶性となる未硬化の耐熱性樹脂中に分散されてなるものが最適である。この理由は、酸や酸化剤で処理することにより、耐熱性樹脂粒子が溶解除去されて、表面に蛸つぼ状のアンカーからなる粗化面が形成できるからである。
粗化面の深さは、0.1〜20μmがよい。密着性を確保するためである。また、セミアディティブプロセスにおいては、0.1〜5μmがよい。密着性を確保しつつ、無電解めっき膜を除去できる範囲だからである。
【0045】
上記無電解めっき用接着剤において、特に硬化処理された前記耐熱性樹脂粒子としては、(1)平均粒径が10μm以下の耐熱性樹脂粉末、(2)平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉末を凝集させた凝集粒子、(3)平均粒径が2〜10μmの耐熱性樹脂粉末と平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉末との混合物、(4)平均粒径が2〜10μmの耐熱性樹脂粉末の表面に平均粒径が2μm以下の耐熱性樹脂粉末または無機粉末のいずれか少なくとも1種を付着させてなる疑似粒子、(5)平均粒径が0.1〜0.8μmの耐熱性樹脂粉末と平均粒径が0.8μmを超え2μm未満の耐熱性樹脂粉末との混合物、(6)平均粒径が0.1〜10μmの耐熱性樹脂粉末、から選ばれるいずれか少なくとも1種を用いることが望ましい。
また上記樹脂粒子の代わりに金属粒子や無機粒子を用いてもよく、さらにそれらの複数種類を適宜混合して用いてもよい。より複雑なアンカーを形成できるからである。
上記無電解めっき用接着剤で使用される耐熱性樹脂は、前述の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体を使用できる。
【0046】
本発明において、多層コア基板上に形成された導体回路とビルドアップ配線層内の導体回路との電気的接続は、層間樹脂絶縁層内に形成したビアホールで接続することができる。この場合、ビアホールは、めっき膜や充填材で充填してもよい。
【0047】
以下、本発明の多層回路基板を製造する一例について、添付図面を参照にして具体的に説明する。なお、以下に述べる方法において、多層コア基板上へのビルドアップ配線層の形成は、セミアディティブ法によって行う。
【0048】
(A)多層コア基板の形成
(1) 本発明にかかる多層回路基板を製造するに当たって、ベースとなる多層コア基板を構成する回路基板は、絶縁性硬質基材としての絶縁性基材10の片面に銅箔12が貼付けられたものを出発材料として用いる。
この絶縁性基材10は、たとえば、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材から選ばれる硬質な積層基材が使用され得るが、ガラス布エポキシ樹脂基材が最も好ましい。
【0049】
上記絶縁性基材10の厚さは、20〜600μmが望ましい。その理由は、20μm未満の厚さでは、強度が低下して取扱が難しくなるとともに、電気的絶縁性に対する信頼性が低くなり、600μmを超える厚さでは微細なビアホールの形成および導電性ペーストの充填が難しくなるとともに、基板そのものが厚くなるためである。
【0050】
また銅箔12の厚さは、5〜18μmが望ましい。その理由は、後述するようなレーザ加工を用いて、絶縁性基材にビアホール形成用の開口(非貫通孔)を形成する際に、薄すぎると貫通してしまうからであり、逆に厚すぎるとエッチングにより、微細な線幅の導体回路パターンを形成し難いからである。
【0051】
上記絶縁性基材10および銅箔12としては、特に、エポキシ樹脂をガラスクロスに含潰させてBステージとしたプリプレグと、銅箔とを積層して加熱プレスすることにより得られる片面銅張積層板を用いることが好ましい。その理由は、銅箔12が後述するようにエッチングされた後の取扱中に、配線パターンやビアホールの位置がずれることがなく、位置精度に優れるからである。
【0052】
(2) まず、両面に導体回路が形成された回路基板を製造する場合には、このような絶縁性基材10の銅箔12が貼付けられた表面と反対側の表面に、保護フィルム14を貼付ける(図1(a)参照)。
【0053】
この保護フィルム14は、後述する突起状導体を形成する導電性ペーストの印刷用マスクとして使用され、たとえば、表面に粘着層を設けたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムが使用され得る。
前記PETフィルム14は、粘着剤層の厚みが1〜20μm、フィルム自体の厚みが10〜50μmであるようなものが使用される。
【0054】
(3) ついで、絶縁性基材10上に貼付けられたPETフィルム14上から炭酸ガスレーザ照射を行って、PETフィルム14を貫通して、絶縁性基材10の表面から銅箔12に達する開口16を形成する(図1(b)参照)。
このレーザ加工は、パルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行われ、その加工条件は、パルスエネルギーが0.5〜100mJ、パルス幅が1〜100μs、パルス間隔が0.5ms以上、ショット数が3〜50の範囲内であることが望ましい。
このような加工条件のもとで形成され得るビア口径は、50〜250μmであることが望ましい。
【0055】
(4) 前記(3)の工程で形成された開口16の側面および底面に残留する樹脂残滓を除去するために、デスミア処理を行う。
このデスミア処理は、酸素プラズマ放電処理、コロナ放電処理、紫外線レーザ処理またはエキシマレーザ処理等によって行われる。特に、開口内に紫外線レーザまたはエキシマレーザを照射することによってデスミア処理するのが、接続信頼性の確保の観点から望ましい。
【0056】
このデスミア処理を、たとえば、YAG第3高調波を用いた紫外線レーザ照射によって行う場合のレーザ照射条件は、発信周波数が3〜15KHz、パルスエネルギーが0.1〜5mJ、ショット数が10〜30の範囲が望ましい。
【0057】
(5) 次に、デスミア処理された基板に対して、以下のような条件で銅箔12をめっきリードとする電解銅めっき処理を施して、開口16内に電解銅めっき18を充填して、充填ビアホール20を形成する(図1(c)参照)。このめっき処理により、開口16の上部には後述するような導電性ペースト22を充填できる程度のわずかの隙間を残して電解銅めっき18が充填される。
〔電解銅めっき水溶液〕
硫酸銅・5水和物 : 65g/l
レベリング剤(アトテック製、HL): 20ml/l
硫酸 : 220g/l
光沢剤(アトテック製、UV) : 0.5ml/l
塩素イオン : 40ppm
〔電解めっき条件〕
バブリング : 3.0リットル/分
電流密度 : 0.5A/dm
設定電流値 : 0.18 A
めっき時間 : 130分
【0058】
(6) 上記(5)にて電解銅めっき20が充填されなかった開口18上部のわずかな隙間あるいは凹みに対して、保護フィルム14を印刷用マスクとして導電性ペースト22を充填した後、絶縁性基材10の表面から保護フィルム14の厚みに相当する分だけ突出した導体部分24(以下、「突起状導体」という)を形成する(図1(d)参照)。
【0059】
(7) 次いで、保護フィルム14を剥離させた後、突起状導体24を含んだ絶縁性基材10の表面に接着剤層26を形成する(図1(e)参照)。この接着剤26は半硬化状態、すなわちBステージ接着剤であり、導体回路パターンが形成されるべき銅箔を接着するためのものであり、たとえば、エポキシ樹脂ワニスが使用され、その層厚は10〜50μmの範囲が好ましい。
【0060】
(8) 上記(7)の工程で接着剤層26を設けた絶縁性基材10の表面に、銅箔28を加熱プレスによって圧着して、接着剤層26を硬化させる(図1(f)参照)。
その際、銅箔28は硬化した接着剤層26を介して絶縁性基材10に接着され、突起状導体24は接着剤層26を貫通して銅箔28電気的に接続される。この銅箔28の厚さは、5〜18μmが望ましい。
【0061】
(9) 次いで、絶縁性基材10の両面に貼付けられた銅箔12および28上に、それぞれエッチング保護フィルムを貼付けて、所定の回路パターンのマスクで披覆した後、エッチング処理を行って、導体回路30および32(ビアランドを含む)を形成する(図1(g)参照)。
【0062】
この処理工程においては、先ず、銅箔12および28の表面に感光性ドライフィルムレジストを貼付した後、所定の回路パターンに沿って露光、現像処理してエッチングレジストを形成し、エッチングレジスト非形成部分の金属層をエッチングして、ビアランドを含んだ導体回路パターン30および32を形成する。
エッチング液としては、硫酸一過酸化水素、過硫酸塩、塩化第二銅、塩化第二鉄の水溶液から選ばれる少なくとも1種の水溶液が望ましい。
【0063】
上記銅箔12および28をエッチングして導体回路30および32を形成する前処理として、ファインパターンを形成しやすくするため、あらかじめ、銅箔の表面全面をエッチングして厚さを1〜10μm、より好ましくは2〜8μm程度まで薄くすることができる。
導体回路の一部としてのビアランドは、その内径がビアホール口径とほぼ同様であるが、その外径は、50〜250μmの範囲に形成されることが好ましい。
【0064】
(10) 次に、前記(8)の工程で形成した導体回路30および32の表面を、必要に応じて粗化処理して(粗化層の表示は省略する)、両面回路基板34を形成する。
この粗化処理は、多層化する際に、接着剤層との密着性を改善し、剥離(デラミネーション)を防止するためである。
粗化処理方法としては、例えば、ソフトエッチング処理や、黒化(酸化)一還元処理、銅−ニッケルーリンからなる針状合金めっき(荏原ユージライト製:商品名インタープレート)の形成、メック社製の商品名「メックエッチボンド」なるエッチング液による表面粗化がある。
【0065】
この実施形態においては、上記粗化層の形成は、エッチング液を用いて形成されるのが好ましく、たとえば、導体回路の表面を第二銅錯体と有機酸の混合水溶液からエッチング液を用いてエッチング処理することによって形成することができる。かかるエッチング液は、スプレーやバブリングなどの酸素共存条件下で、銅導体回路パターンを溶解させることができ、反応は、次のように進行するものと推定される。
Cu+Cu(II)A →2Cu(I)An/2
2Cu(I)An/2 +n/4O +nAH (エアレーション)
→2Cu(II)A +n/2H
式中、Aは錯化剤(キレート剤として作用)、nは配位数を示す。
【0066】
上式に示されるように、発生した第一銅錯体は、酸の作用で溶解し、酸素と結合して第二銅錯体となって、再び銅の酸化に寄与する。本発明において使用される第二銅錯体は、アゾール類の第二銅錯体がよい。この有機酸−第二銅錯体からなるエッチング液は、アゾール類の第二銅錯体および有機酸(必要に応じてハロゲンイオン)を、水に溶解して調製することができる。
このようなエッチング液は、たとえば、イミダゾール銅(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部を混合した水溶液から形成される。
本発明にかかる多層回路基板のベースとなる多層化基板を構成する両面回路基板は、上記(1)〜(10)の工程にしたがって製造される。
【0067】
(11) 次に、このような両面回路基板の表面および裏面に対してそれぞれ積層される片面回路基板を製造する。
まず、上記両面回路基板34を製造する工程(1)〜(6)にしたがった処理を行い、絶縁性基材10の片面に貼り付けられた銅箔12と反対側の面から、レーザ照射によって非貫通孔を設け、その非貫通孔に電解銅めっき層18を充填してビアホール20を形成した後、ビアホール上部のわずかな隙間に導電性ペースト22を充填して突起状導体44を形成する(図2(a)〜図2(d)参照)。
【0068】
このような突起状導体44の絶縁性基材10の表面からの突出高さは、保護フィルム14の厚みにほぼ等しく、5〜30μmの範囲が望ましい。
その理由は、5μm未満では、接続不良を招きやすく、30μmを越えると抵抗値が高くなると共に、加熱プレス工程において突起状導体44が熱変形した際に、絶縁性基板の表面に沿って拡がりすぎるので、ファインパターンが形成できなくなるからである。
また、上記突起状導体44は、プレキュアされることが望ましい。
その理由は、突起状導体44は半硬化状態でも硬く、積層プレスの段階で接着剤層が硬化する前に、積層される他の回路基板の導体回路(導体パッド)と電気的接触が可能となるからである。
このような突起状導体44は、加熱プレス時に変形して接触面積が増大するので、導通抵抗を低くすることができ、さらに突起状導体44の高さのばらつきが是正される。
【0069】
(12) 次いで、レーザ照射によって開口した保護フィルム14を覆って、エッチング保護フィルム25を貼付けた後、所定の回路パターンのマスクで披覆した後、エッチング処理を行って、導体回路40(ビアランドを含む)を形成する(図2(e)参照)。
この処理工程においては、先ず、銅箔12の表面に感光性ドライフィルムレジストを貼付した後、所定の回路パターンに沿って露光、現像処理してエッチングレジストを形成し、エッチングレジスト非形成部分の金属層をエッチングして、ビアランドを含んだ導体回路パターン40を形成する。
【0070】
エッチング液としては、硫酸一過酸化水素、過硫酸塩、塩化第二銅、塩化第二鉄の水溶液から選ばれる少なくとも1種の水溶液が望ましい。
上記銅箔12をエッチングして導体回路40を形成する前処理として、ファインパターンを形成しやすくするため、あらかじめ、銅箔の表面全面をエッチングして厚さを1〜10μm、より好ましくは2〜8μm程度まで薄くすることができる。
【0071】
(13) 絶縁性基材10の片面に導体回路40を形成した後、保護フィルム14およびエッチング保護フィルム25を剥離させて、突起状導体44を露出させると、片面回路基板50を得ることができ、さらに絶縁性基材10の表面から露出する突起状導体44を覆って接着剤層46を形成する(図2(f)参照)。
このような樹脂接着剤は、絶縁性基材10の突起状導体44を含んだ表面全体だけではなく、突起状導体44を含まないような表面に塗布することもでき、乾燥化された状態の未硬化樹脂からなる接着剤層46として形成される。前記接着剤層46は、取扱が容易になるため、プレキュアしておくことが好ましく、その厚さは、5〜50μmの範囲が望ましい。
【0072】
また前記接着剤層46は、有機系接着剤からなることが望ましく、有機系接着剤としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、熱硬化型ポリフェノレンエーテル(PPE)、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂との複合樹脂、エポキシ樹脂とシリコーン掛脂との複合樹脂、BTレジンから選ばれる少なくとも1種の樹脂であることが望ましい。
有機系接着剤である未硬化樹脂の塗布方法は、カーテンコータ、スピンコータ、ロールコータ、スプレーコート、スクリーン印刷などを使用できる。また、接着剤層の形成は、接着剤シートをラミネートすることによってもできる。
【0073】
上記工程(11)〜(13)にしたがって形成された片面回路基板50は、絶縁性基材10の一方の表面に導体回路40を有し、他方の表面には充填ビアホール20の直上において導電性ペーストの一部が露出して形成される突起状導体44を有し、さらに突起状導体44を含んだ絶縁性基材10の表面に接着剤層46を有して形成され、それらの複数枚が相互に積層接着されたり、予め製造された両面回路基板34に積層接着されたりして、多層化基板が形成されるが、樹脂接着剤46はこのような積層段階で使用されることが好ましい。
【0074】
(B)積層用回路基板の多層化
上記(1)の処理工程にしたがって製造された両面回路基板34の両面に、図3に示すように、3枚の片面回路基板50、52および54が積層されてなる4層基板が、加熱温度150〜200℃、加圧力1M〜4MPaの条件のもとで、1度のプレス成形により一体化され多層化基板60が形成される(図4参照)。
上記のような条件のもとで、加圧と同時に加熱することで、突起状導体44が各片面回路基板の接着剤層46を貫通して隣接する片面回路基板の導体回路40と電気的に接続されるとともに、接着剤層46が硬化し、隣接する片面回路基板との間で強固な接着が行われる。なお、加熱プレスとしては、真空熱プレスを用いることが好適である。
上述した実施の形態では、1層の両面回路基板と3層の片面回路基板とを用いて4層に多層化したが、5層あるいは6層を超える多層化にも適用できる。
【0075】
(C)ビルドアップ配線層の形成
上記(1)および(2)の工程によって形成された多層コア基板60の両面にビルドアップ配線層を形成する。図5においては、多層コア基板60を構成する両面および片面回路基板の図示は、簡単化の目的ですべて省略する(図5(a)参照)。
【0076】
(1) まず、多層コア基板60表面の導体回路52の表面に銅−ニッケル−リンからなる粗化層62を形成する(図5(b)参照)。
この粗化層62は、無電解めっきにより形成される。この無電解めっき水溶液の液組成は、銅イオン濃度、ニッケルイオン濃度、次亜リン酸イオン濃度が、それぞれ2.2×10−2〜4.1×10−2mol/l、2.2×10−3〜4.1×10−3mol/l、0.20〜0.25mol/lであることが望ましい。
この範囲で析出する被膜の結晶構造は針状構造になるため、アンカー効果に優れるからである。この無電解めっき水溶液には上記化合物に加えて錯化剤や添加剤を加えてもよい。
粗化層の形成方法としては、前述したように、銅−ニッケル−リン針状合金めっきによる処理、酸化−還元処理、銅表面を粒界に沿ってエッチングする処理にて粗化面を形成する方法などがある。
【0077】
(2) 次に、前記(1)で作製した粗化層を有する多層コア基板60の上に、層間樹脂絶縁層64を形成する(図5(c))。
特に本発明では、後述するビアホール70を形成する層間樹脂絶縁材として、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体を樹脂マトリックスとした無電解めっき用接着剤を用いることが望ましい。
【0078】
(3) 前記(2)で形成した無電解めっき用接着剤層を乾燥した後、ビアホール形成用の開口部65を設ける(図5(d))。
感光性樹脂の場合は、露光,現像してから熱硬化することにより、また、熱硬化性樹脂の場合は、熱硬化したのちレーザー加工することにより、前記接着剤層64にビアホール形成用の開口部65を設ける。
【0079】
(4) 次に、硬化した前記接着剤層64の表面に存在するエポキシ樹脂粒子を酸あるいは酸化剤によって分解または溶解して除去し、接着剤層表面に粗化処理を施して粗化面66とする(図5(e))。
ここで、上記酸としては、リン酸、塩酸、硫酸、あるいは蟻酸や酢酸などの有機酸があるが、特に有機酸を用いることが望ましい。粗化処理した場合に、ビアホールから露出する金属導体層を腐食させ難いからである。
一方、上記酸化剤としては、クロム酸、過マンガン酸塩(過マンガン酸カリウムなど)を用いることが望ましい。
【0080】
(5) 次に、接着剤層64表面の粗化面66に触媒核を付与する。
触媒核の付与には、貴金属イオンや貴金属コロイドなどを用いることが望ましく、一般的には、塩化パラジウムやパラジウムコロイドを使用する。なお、触媒核を固定するために加熱処理を行うことが望ましい。このような触媒核としてはパラジウムがよい。
【0081】
(6) さらに、(無電解めっき用)接着剤層64の表面に無電解めっきを施し、粗化面全域に追従するように、無電解めっき膜67を形成する(図5(f))。
このとき、無電解めっき膜67の厚みは、0.1〜5μmの範囲が好ましく、より望ましくは0.5〜3μmとする。
次に、無電解めっき膜67上にめっきレジスト68を形成する(図6(a))。めっきレジスト組成物としては、特にクレゾールノボラック型エポキシ樹脂やフェノールノボラック型エポキシ樹脂のアクリレートとイミダゾール硬化剤からなる組成物を用いることが望ましいが、他に市販品のドライフィルムを使用することもできる。
【0082】
(7) さらに、無電解めっき膜67上のめっきレジスト非形成部に電解めっきを施して、上層導体回路72を形成すべき導体層を設けると共に開口65内部に電解めっき膜69を充填してビアホール70を形成する(図6(b))。
この時、開口5の外側に露出する電解めっき膜9の厚みは、5〜30μmが望ましい。ここで、上記電解めっきとしては、銅めっきを用いることが望ましい。
【0083】
(8) さらに、めっきレジスト68を除去した後、硫酸と過酸化水素の混合液や過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどのエッチング液でめっきレジスト下の無電解めっき膜を溶解除去して、独立した上層導体回路72と充填ビアホール70とする。
【0084】
(9) 次に、上層導体回路72の表面に粗化層74を形成する。
粗化層74の形成方法としては、エッチング処理、研磨処理、酸化還元処理、めっき処理がある。
これらの処理のうち、酸化還元処理は、NaOH(20g/l)、NaClO2(50g/l)、NaPO(15.0g/l)を酸化浴(黒化浴)とし、NaOH(2.7g/l)、NaBH(1.0g/l)を還元浴とする。
また、銅−ニッケル−リン合金層からなる粗化層は、無電解めっき処理による析出により形成される。
【0085】
この合金の無電解めっき液としては、硫酸銅1〜40g/l、硫酸ニッケル0.1 〜6.0g/l、クエン酸10〜20g/l、次亜リン酸塩10〜100g/l、ホウ酸10〜40g/l、界面活性剤0.01〜10g/lからなる液組成のめっき浴を用いることが望ましい。
さらに、この粗化層74の表面をイオン化傾向が銅より大きくチタン以下である金属もしくは貴金属の層にて被覆する。
スズの場合は、ホウフッ化スズ−チオ尿素、塩化スズ−チオ尿素液を使用する。このとき、Cu−Snの置換反応により0.1〜2μm程度のSn層が形成される。貴金属の場合は、スパッタや蒸着などの方法が採用できる。
【0086】
(10) 次に、この基板上に層間樹脂絶縁層として、無電解めっき用接着剤層76を形成する。
(11) さらに、前記工程(3)〜(9)を繰り返して、ビアホール70の真上に他のビアホール80を設けると共に上記上層導体回路72よりもさらに外側に上層導体回路82および粗化層84を設ける(図6(c)参照)。このビアホール80の表面は、はんだパッドとして機能する導体パッドに形成される。
【0087】
(12) 次いで、こうして得られた配線基板の外表面に、ソルダーレジスト組成物90を塗布し、その塗膜を乾燥した後、この塗膜に、開口部を描画したフォトマスクフィルムを載置して露光、現像処理することにより、導体層のうちはんだパッド(導体パッド、ビアホールを含む)部分を露出させた開口91を形成する(図7(a)参照)。
ここで、露出する開口の口径は、はんだパッドの径よりも大きくすることができ、はんだパッドを完全に露出させてもよい。また、逆に前記開口の開口径は、はんだパッドの径よりも小さくすることができ、はんだパッドの縁周をソルダーレジスト層90で被覆することができる。この場合、はんだパッドをソルダーレジスト層90で抑えることができ、はんだパッドの剥離を防止できる。
【0088】
(13) さらに、前記ソルダーレジスト層90の開口部91から露出した前記はんだパッド部上に「ニッケル−金」からなる金属層を形成する。
ニッケルめっき層92は1〜7μmが望ましく、金めっき層は0.01〜0.06μmがよい。この理由は、ニッケルめっき層92は、厚すぎると抵抗値の増大を招き、薄すぎると剥離しやすいからである。一方金めっき層94は、厚すぎるとコスト増になり、薄すぎるとはんだ体との密着効果が低下するからである。
【0089】
(14) さらに、多層コア基板の両面に形成したビルドアップ配線層の最も外側に位置するソルダーレジスト層の一方に形成した開口部91(上方に位置する開口部)から露出する前記はんだパッド部の金めっき層94上には、はんだ体を供給してはんだバンプ96を形成するとともに、ビルドアップ配線層の最も外側に位置するソルダーレジスト層の他方に形成した開口部91(下方に位置する開口部)から露出するはんだパッド部の金めっき層94上にも、はんだ体を供給して、Tピン98又ははんだボール100を形成することによって、多層回路基板が製造される(図7(b)参照)。
【0090】
はんだ体の供給方法としては、はんだ転写法や印刷法を用いることができる。
ここで、はんだ転写法は、プリプレグにはんだ箔を貼合し、このはんだ箔を開口部分に相当する箇所のみを残してエッチングすることにより、はんだパターンを形成してはんだキャリアフィルムとし、このはんだキャリアフィルムを、基板のソルダーレジスト開口部分にフラックスを塗布した後、はんだパターンがパッドに接触するように積層し、これを加熱して転写する方法である。一方、印刷法は、パッドに相当する箇所に貫通孔を設けた印刷マスク(メタルマスク) を基板に載置し、はんだペーストを印刷して加熱処理する方法である。はんだとしては、スズ−銀、スズ−インジウム、スズ−亜鉛、スズ−ビスマスなどが使用できる。
【0091】
なお、導電性バンプ62を形成するはんだ体としては、融点が比較的に低いスズ/鉛はんだ(融点183℃)やスズ/銀はんだ(融点220℃)を用い、導電性ピン64や導電性ボール66を接続するはんだ体としては、融点が230℃〜270℃と比較的融点の高いスズ/アンチモンはんだ、スズ/銀はんだ、スズ/銀/銅はんだを用いることが好ましい。
【0092】
【実施例】
(実施例1)
(1)エポキシ樹脂をガラスクロスに含潰させてBステージとしたプリプレグと、銅箔とを積層して加熱プレスすることにより得られる片面銅張積層板を基板として用いて、両面回路基板を製作する。この絶縁性基材10の厚さは75μm、銅箔12の厚さは、12μmであった。
この積層板の銅箔形成面と反対側の表面に、厚みが10μmの粘着剤層を有し、フィルム自体の厚みが12μmのPETフィルム14をラミネートする。
【0093】
(2)次いで、PETフィルム14上からパルス発振型炭酸ガスレーザを照射して銅箔12に達するビアホール形成用の非貫通孔16を形成し、さらに銅箔12をめっきリードとして電解銅めっき処理を施して、非貫通孔16上部にわずかの隙間を残してその非貫通孔内部に電解銅めっき18を充填して、充填ビアホール20を形成する。
この実施例においては、ビアホール形成用の非貫通孔の形成には、三菱電機製の高ピーク短パルス発振型炭酸ガスレーザ加工機を使用し、全体として厚さ22μmのPETフィルムを樹脂面にラミネートした、基材厚75μmのガラス布エポキシ樹脂基材に、マスクイメージ法でPETフィルム側からレーザビーム照射して100穴/秒のスピードで、150μmφのビアホール形成用の開口を形成した。
【0094】
(3)PETフィルム14を印刷用マスクとして、レーザ照射により形成された開口から、充填ビアホール20の上部に残った隙間に導電性ペースト22を充填した。
【0095】
(4)PETフィルム14を絶縁性基材10の表面から剥離すると、絶縁性基材10のビアホール20側の表面に、ビアホール20の真上に突起状導体24が形成される。さらに、エポキシ樹脂接着剤を突起状導体側の全面に塗布し、100℃で30分間の乾燥を行って厚さ20μmの接着剤層26を形成した後、厚さ12μmの銅箔28を、加熱温度180℃、加熱時間70分、圧力2MPa、真空度2.5×10Paの条件のもとで、接着剤層26上に加熱プレスする。
【0096】
(5)その後、基板両面の銅箔12および28に適切なエッチング処理を施して、導体回路30および32(ビアランドを含む)を形成して、コア用両面回路基板34を作製した。
【0097】
(6)次に、積層用の片面回路基板を作製する。この回路基板は両面回路基板と同様に、片面銅張積層板を基板として用いる。絶縁性基材10の厚さは75μm、銅箔12の厚さは、12μmである。
この積層板の銅箔形成面と反対側の表面に、厚みが10μmの粘着剤層を有し、フィルム自体の厚みが12μmのPETフィルム14をラミネートする。
【0098】
(7)ついで、上記(2)および(3)の工程にしたがった処理を行って、充填ビアホール20のわずかな隙間に導電性ペースト22を充填して、突起状導体44を形成する。
【0099】
(8)上記PETフィルム14を覆って、エッチング保護フィルムとしての厚さ22μmのPETフィルム25を貼付けた後、絶縁性基材10の充填ビアホール20と反対側の表面に貼付けた銅箔12に適切なエッチング処理を施して、導体回路40を形成する。
【0100】
(9)その後、PETフィルム14および25をすべて絶縁性基材10から剥離すると、絶縁性基材10のビアホール20側の表面に、ビアホール20の真上に突起状導体44が形成される。さらに、エポキシ樹脂接着剤を突起状導体側の全面に塗布してプレキュアして、多層化のための接着剤層46を形成する。このような積層用片面回路基板を3枚作製する。
【0101】
(10)上記(1)〜(9)の処理によって形成された、1層の両面回路基板34をコアとして、その両面に対して3層の片面回路基板50、52および54を所定の位置にスタックし(図3参照)、真空熱プレスを用いて180℃の温度で積層プレスして全層がIVH構造を有する多層コア基板60を作成した(図4参照)。
このように製造された多層コア基板60においては、L/S=75μm/75μm、ランド径が250μm、ビアホール口径が150μm、導体層の厚みが12μm、そして絶縁層の厚みが75μmであった。
【0102】
(11)次に、両面に導体回路40を形成した多層コア基板60(図5(a)参照)を、硫酸銅8g/l、硫酸ニッケル0.6g、クエン酸15g/l、次亜リン酸ナトリウム29g/l、ホウ酸31g/l、界面活性剤0.1g/lからなるpH=9の無電解めっき液に浸漬し、該導体回路40の表面に厚さ3μmの銅−ニッケル−リンからなる粗化層62を形成した。
次いで、その基板を水洗いし、0.1mol/lホウふっ化スズ−1.0mol/lチオ尿素液からなる無電解スズ置換めっき浴に50℃で1時間浸漬し、前記粗化層63の表面に0.3μmのスズ層を設けた(図5(b)参照、但し、スズ層については図示しない)。
【0103】
(12)下記(1)〜(3)で得た組成物を混合撹拌して、無電解めっき用接着剤を調製した。
(1) クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬製、分子量2500)の25%アクリル化物を35重量部(固形分80%)、感光性モノマー(東亜合成製、アロニックスM315)4重量部、消泡剤(サンノプコ製、S−65)0.5 重量部、NMP 3.6重量部を撹拌混合した。
(2) ポリエーテルスルフォン(PES)8重量部、エポキシ樹脂粒子(三洋化成製、ポリマーポール)の平均粒径0.5μmのものを7.245重量部、を混合した後、さらにNMP20重量部を添加し撹拌混合した。
(3) イミダゾール硬化剤(四国化成製、2E4MZ-CN)2重量部、光開始剤(チバガイギー製、イルガキュアI−907)2重量部、光増感剤(日本化薬製、DETX-S)0.2重量部、NMP1.5重量部を撹拌混合した。
【0104】
(13)前記(12)で調製した無電解めっき用接着剤を上記(11)の処理を施した基板60に塗布し(図5(c) 参照)、乾燥させて接着剤層を形成したその基板60の両面に、85μmφの黒円が印刷されたフォトマスクフィルムを密着させ、超高圧水銀灯により500mJ/cmで露光した。これをDMDG(ジエチレングリコールジメチルエーテル)溶液でスプレー現像することにより、接着剤層に85μmφのビアホールとなる開口65を形成した。
さらに、当該基板を超高圧水銀灯により3000mJ/cmで露光し、100℃で1時間、その後150℃で5時間の加熱処理をすることにより、フォトマスクフィルムに相当する寸法精度に優れた開口を有する厚さ35μmの層間絶縁材層64(接着剤層)を形成した(図5(d)参照)。なお、ビアホールとなる開口65には、スズめっき層を部分的に露出させた。
【0105】
(14)ビアホール形成用開口65を形成した基板を、クロム酸に20分間浸漬し、接着剤層表面に存在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去して、当該接着剤層64の表面をRmax=1〜5μm程度の深さで粗化して粗化面66を形成し、その後、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗した。
【0106】
(15)接着剤層表面の粗化層66(粗化深さ 3.5μm)に対し、パラジウム触媒(アトテック製)を付与することにより、接着剤層64およびビアホール形成用開口65の表面に触媒核を付与した。
【0107】
(16)以下の組成の無電解銅めっき浴中に基板を浸漬して、粗化面全体に厚さ0.6
μmの無電解銅めっき膜67を形成した(図5(f)参照)。
このとき、その無電解めっき膜67は、薄いために、その膜表面には、接着剤層64の粗化面66に追従した凹凸が観察された。
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO :0.003mol/l
酒石酸 :0.20mol/l
硫酸銅 :0.03mol/l
HCHO :0.05mol/l
NaOH :0.10mol/l
α、α’−ビピリジル :40mg/l
ポリエチレングリコール(PEG):0.1g/l
〔無電解めっき条件〕
33℃の液温度
【0108】
(17)前記(16)で形成した無電解銅めっき膜67上に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、100mJ/cmで露光、0.8%炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ15μmのめっきレジスト68を設けた(図6(a)参照)。
【0109】
(18)次に、以下の条件にて、めっきレジスト非形成部分に電解めっきを施し、厚さ20μmの電解めっき膜69を設けて上層導体回路72を形成すべき導体層を設けると同時に、開口部内をめっき膜69で充填してビアホール70を形成した(図6(b)
参照)。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸銅・5水和物 :60g/l
レベリング剤(アトテック製、HL) :40ml/l
硫酸 :190g/l
光沢剤(アトテック製、UV) :0.5 ml/l
塩素イオン :40ppm
〔電解めっき条件〕
バブリング :3.0リットル/分
電流密度 :0.5A/dm
設定電流値 : 0.18 A
めっき時間 : 130分
【0110】
(19)めっきレジスト68を剥離、除去した後、硫酸と過酸化水素の混合液や過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどのエッチング液でめっきレジスト下の無電解めっき膜67を溶解、除去して、無電解めっき膜67と電解銅めっき膜69からなる厚さ約20μm、L/S=25μm/25μmの上層導体回路72を形成した。
このとき、ビアホール70の表面は平坦であり、導体回路表面とビアホール表面のレベルは同一であった。
【0111】
(20)この基板に上記(11)と同様にして粗化層84を形成し、さらに上記(12)〜(19)の手順を繰り返して、さらに上層の層間樹脂絶縁層76と導体回路82(ビアホール80を含む)を1層積層し、片面3層、両面6層のビルドアップ配線層を得た(図7(a)参照)。
なお、ここでは、導体回路82の表面に銅−ニッケル−リンからなる粗化層84を設けるが、この粗化層84表面にはスズ置換めっき層を形成しない。
【0112】
(21)一方、DMDGに溶解させた60重量%のクレゾールノポラック型エポヰシ樹脂(日本化薬製)のエポヰシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー(分子量4000)を46.67重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル製、エピコート1001)14.121重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成製、2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである多価アクリルモノマー(日本化薬製、R604)1.5重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄社化学製、DPE6A)30重量部、アクリル酸エステル重合物からなるレベリング剤(共栄社製、ポリフローNo.75)0.36重量部を混合し、この混合物に対して光開始剤としてのペンゾフェノン(関東化学製)20重量部、光増感割としてのEAB(保土ヶ谷化学製)0.2重量部を加え、さらにDMDG(ジエチレングリコールジメチルエーテル)10重量部を加えて、粘度を25℃で1.4±0.3pa・sに調整したソルダーレジスト組成物を得た。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器、DVL‐B型)を用いて行い、60rpmの場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3によった。
【0113】
(22)上記(20)で得られたビルドアップ配線層の両面に、前記(21)で得られたソルダーレジスト組成物を20μmの厚さで塗布した。
次いで、70℃で20分間、70℃で30分間の乾燥処理を行った後、クロム層によってソルダーレジスト開口部の円パターン(マスクパターン)が描画された厚さ5mmのソーダライムガラス基坂を、クロム層が形成された側をソルダーレジスト層に密着させて1000mJ/cmの紫外線で露光し、DMTG現像処理した。
さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件で加熱処理し、パッド部分が開口した(開口径200μm)ソルダーレジスト層90(厚み20μm)を形成した。
【0114】
(23)次に、ソルダーレジスト層90を形成した基板を、塩化ニッケル30g/1、次亜リン酸ナトリウム10g/1、クエン酸ナトリウム10g/1からなるpH=5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部に厚さ5μmのニッケルめっき層92を形成した。
さらに、その基板を、シアン化金力リウム2g/1、塩化アンモニウム75g/1、クエン酸ナトリウム50g/1、次亜リン酸ナトリウム10g/1からなる無電解金めっき液に93℃の条件で23秒間浸漬して、ニッケルめっき層92上に厚さ0.03μmの金めっき層94を形成した。
【0115】
(24)そして、ビルドアップ配線層の下方のソルダーレジスト層90の開口内に露出する金めっき層94上に、融点が230℃のスズ/アンチモンはんだからなるはんだペーストを印刷し、融点近傍の雰囲気温度でリフローさせることで、はんだパッド上にTピン98又ははんだボール100を固着させ、ビルドアップ配線層の上方のソルダーレジスト層90の開口から露出する金めっき層94(はんだパッド)上には、融点が183℃のスズ/鉛はんだからなるはんだペーストを印刷し、融点近傍の雰囲気温度でリフローさせることで、はんだパッド上にはんだバンプ96を形成して多層回路基板を製作した(図7(b)参照)。
【0116】
このようにして製造した多層回路基板では、多層コア基板のビアホールのランド形状を真円とすることができ、ランドピッチを600μm程度にできるため、ビアホールを密集して形成でき、ビアホールの高密度化が容易に達成できる。しかも、コア基板中のビアホール数を増やすことができるので、多層コア基板内の導体回路とビルドアップ配線層内の導体回路との電気的接続を十分に確保することができる。
また、ビルドアップ配線層の上方に設けたソルダーレジスト層90の開口から露出した金めっき層94(はんだパッド)に形成したはんだバンプ96を介してLSI等の半導体チップを含む電子部品に接続され、ビルドアップ配線層の下方に設けたソルダーレジスト層90の開口から露出した金めっき層94(はんだパッド)に設けた導電性ピン98または導電性ボール100を介してマザーボード上の接続端子等に接続されるので、電子部品の高密度実装が可能となる。
【0117】
(実施例2)
多層コア基板を構成する両面回路基板および片面回路基板のビアホール形成用の非貫通孔に、導電性ペーストを充填してビアホールを形成するとともに、そのビアホール形成と同一工程によってビアホール上に導電性ペーストを充填して、突起状導体を形成したこと以外は、実施例1と同様にして多層回路基板を製造した。
【0118】
(実施例3)
層間樹脂絶縁層を、厚さ20μmのエポキシ樹脂フィルムを熱圧着させることにより形成し、炭酸ガスレーザを照射して直径60μmのビアホール形成用の開口を設け、その開口内壁面を含んだ層間樹脂絶縁層の表面を過マンガン酸溶液によって粗化処理を行ったこと以外は、実施例1と同様にして多層回路基板を製造した。
上記エポキシ樹脂フィルムは、フェノキシ樹脂との樹脂複合体であることが望ましく、粗化層形成用の粒子を含有させている。
【0119】
(実施例4)
多層コア基板を構成する両面回路基板および片面回路基板のビアホール形成用の非貫通孔に、導電性ペーストを充填してビアホールを形成するとともに、そのビアホール形成と同一工程によってビアホール上に導電性ペーストを充填して、突起状導体を形成したこと以外は、実施例3と同様にして多層回路基板を製作した。
【0120】
(実施例5)
層間樹脂絶縁層を、厚さ20μmのポリオレフィン樹脂フィルムを熱圧着させることにより形成し、炭酸ガスレーザを照射して直径60μmのビアホール形成用の開口を設け、その後、無電解めっき膜を形成する代わりに、粗化処理を施さないで、スパッタリングによって開口内壁面を含んだ層間樹脂絶縁層の表面に厚さ0.1μmのCuスパッタ膜またはCu−Niスパッタ膜を形成したこと以外は実施例1と同様にして多層回路基板を製造した。
【0121】
(実施例6)
多層コア基板を構成する両面回路基板および片面回路基板のビアホール形成用の非貫通孔に、導電性ペーストを充填してビアホールを形成するとともに、そのビアホール形成と同一工程によってビアホール上に導電性ペーストを充填して、突起状導体を形成したこと以外は、実施例5と同様にして多層回路基板を製作した。
【0122】
(比較例)
(1) 厚さ0.8μmの両面銅張積層板からなる絶縁基板をコア基板とし、そのコア基板に直径300μmの貫通孔をドリルで削孔し、その後、無電解めっき、電解めっき処理を施してスルーホールを含む導体層を形成し、さらに、スルーホールを含む導体層の全表面に粗化層を設け、スルーホール内に非導電性の穴埋め用充填材を充填し、乾燥、硬化させた。
(2) 次いで、スルーホールからはみ出した充填材を取り除いて平坦化し、その表面に無電解めっき、電解めっき処理を施して厚付けして導体回路、およびスルーホールに充填された充填材を覆う導体層となる部分を形成した。
(3) 導体回路およびスルーホールに充填された充填材を覆う導体層となる部分を形成した基板の表面に、エッチングレジストを形成し、そのエッチングレジスト非形成部分のめっき膜をエッチング除去し、さらにエッチングレジストを剥離除去して、独立した導体回路および充填材を覆う導体層を形成した。さらに、実施例1の(11)〜(23)と同様の工程に従って多層回路基板を製造した。
【0123】
上記実施例1〜6および比較例について、ICチップからはんだバンプ、BGA(ボールグリッドアレイ)またはPGA(ピングリッドアレイ)までの配線長およびコアのランド形成数を調べた結果、比較例と比べて実施例1〜6は、配線長を10〜25%短縮させ、単位面積(cm)当りのコアランド数を10〜30%増加させることができ、電気特性や信頼性に悪影響をもたらすものは確認されなかった。
【0124】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多層回路基板によれば、多層コア基板を、レーザ加工により微細に形成し得る充填ビアホールおよび導体回路を有する多数の回路基板を積層して一括熱プレスすることによって形成したので、多層コア基板内の配線を高密度化できるとともに、従来のようなスルーホールを設けることなく、ビルドアップ配線層との電気的接続が充填ビアホールを介して十分に確保することができる。
【0125】
さらに、ビルドアップ配線層の最も外側に位置する導体層上に、導電性バンプや、導電性ピンまたは導電性ボールが配設されるので、ビルドアップ配線層内の配線層は、このような導電性バンプ、導電性ピンまたは導電性ボールを介して、LSI等の半導体チップを含んだ電子部品やマザーボードに最短の配線長で接続され、高密度配線化および電子部品の高密度実装化が可能となる。
【0126】
さらに、片面あるいは両面回路基板を同一材料で形成し、それらを積層した構造なので、熱膨張に起因する界面を起点とするクラックや剥離が起きにくく、したがって、温度サイクル試験に対する信頼性も向上する。また、片面回路基板だけを用いて多層回路基板を構成した場合には、配線形成の有無に関わらず反りが発生し難くなるという効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(f) は、本発明にかかる多層回路基板のベースとなる多層コア基板を構成する両面回路基板の製造工程の一部を示す図である。
【図2】(a)〜(e) は、本発明にかかる多層回路基板のベースとなる多層コア基板を構成する片面回路基板の製造工程の一部を示す図である。
【図3】本発明にかかる多層回路基板のベースとなる多層コア基板の製造工程の一部を示す図である。
【図4】本発明にかかる多層回路基板のベースとなる多層コア基板を示す図である。
【図5】(a)〜(f)は、本発明にかかる多層回路基板の製造工程の一部を示す図である。
【図6】(a)〜(c)は、本発明にかかる多層回路基板の製造工程の一部を示す図である。
【図7】(a)〜(b)は、本発明にかかる多層回路基板の製造工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
10 絶縁性基材
12 接着剤
14 保護フィルム
16 ビアホール形成用開口
18 導電性ペースト
20 ビアホール
22 銅箔
24 導体回路
30 両面回路基板
32、34,36 片面回路基板
40 絶縁性基材
42 銅箔
44 PETフィルム
46 ビアホール形成用開口
48 導電性ペースト
49 ビアホール
50 エッチング保護フィルム
52 導体回路
53 突起状導体
54 接着剤層
60 多層コア基板
62 粗化層
64 無電解めっき用接着剤層
65 ビアホール形成用開口
66 粗化層
67 無電解めっき膜
68 めっきレジスト
69 電解めっき膜
70 ビアホール
72 導体回路
74 粗化層
76 無電解めっき用接着剤層
80 ビアホール
82 導体回路
84 粗化層
90 ソルダーレジスト層
92 ニッケルめっき層
94 金めっき層
96 はんだバンプ
98 Tピン
100 はんだボール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer circuit board in which a core substrate is multi-layered. In particular, the multi-layer core substrate is formed by laminating a plurality of single-sided or double-sided circuit boards with filled via holes, and batch heating press through an adhesive. The electrical connection between the conductor circuit in the multi-layer core substrate and the build-up wiring layer formed on the multi-layer core substrate is made by the via hole formed in the multi-layer core substrate and the build-up wiring formed immediately above Conductive bumps that can be secured via via holes in the layer, and can be directly connected to the outermost conductor circuit of the build-up wiring layer to electronic components including the semiconductor chip such as LSI and the motherboard, conductive We propose a multilayer circuit board that is advantageous for ultra-high-density wiring with pins or conductive balls.
[0002]
[Prior art]
In recent years, package substrates for mounting electronic components including semiconductor chips such as LSIs are required to have high density and high reliability with fine patterns in response to miniaturization or speeding-up of electronic equipment accompanying the advancement of the electronics industry. It has been. As such a package substrate, “Surface mounting technology” in the January issue of 1997 discloses one in which build-up multilayer wiring layers are formed on both surfaces of a multilayer core substrate.
[0003]
However, in the package substrate according to the above-described prior art, the inner layer pad wired from the through hole is provided on the surface of the multilayer core substrate for connection between the conductor layer and the build-up wiring layer in the multilayer core substrate. It was done by connecting via holes. For this reason, the land shape of the through hole becomes a dharma shape or an iron array shape, and the area of the inner layer pad hinders improvement in the arrangement density of the through holes, and the number of through holes formed has a certain limit. Therefore, when the core substrate is multilayered in order to increase the wiring density, the outer build-up wiring layer cannot secure sufficient electrical connection with the conductor layers in the multilayer core substrate. It was.
[0004]
Note that this problem is the present inventors Raha destination and proposes the improved method as Japanese Patent Application No. 10-15346 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-214846). A multilayer circuit board based on such an improvement proposal is a build-up wiring in which an interlayer resin insulation layer and a conductor layer are alternately laminated on a multilayer core board having a conductor layer as an inner layer, and each conductor layer is connected by a via hole. In the multilayer circuit board in which a layer is formed, a through-hole is formed in the multilayer core board, and the through-hole is filled with a filler and covers the exposed surface of the filler from the through-hole. Is formed, and via holes are connected to the conductor layer, thereby improving the arrangement density of the through holes, and connecting with the conductor circuit in the multilayered core substrate through the increased through holes Can be secured.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the through hole in the multilayer circuit board having such a structure is formed by drilling a through-hole with a drill or the like in the multilayered core board and subjecting the wall surface of the through-hole and the substrate surface to electroless plating. In consideration of performance and economy, the lower limit of the through hole opening diameter that can be formed is about 300 μm, and in order to realize ultra-high density wiring that satisfies the demands of the current electronic industry, it is about 50 to 250 μm. Development of technology for obtaining a smaller opening diameter and narrower through-hole land pitch is desired.
[0006]
Therefore, the present inventors have a plurality of circuit boards each having a conductor circuit on one or both sides of a core material made of a hard material and filled via holes reaching the conductor circuit through the core material from the one surface. If the multi-layer core substrate is formed by laminating each other and collectively heat-pressing through an adhesive, the conductor circuits in the multi-layer core substrate and the multi-layer core substrate can be formed without providing a through hole in the multi-layer core substrate. Electrical connection between the internal conductor circuit and the build-up wiring layer formed on the multilayer core board is sufficient via the filled via hole formed in the multilayer core board and the via hole in the build-up wiring layer formed immediately above it. Knowing that
Further, a conductive bump for forming a part of a conductor circuit located on the outermost side of one build-up wiring layer on a solder pad and connecting an electronic component including a semiconductor chip such as an LSI to the solder pad. A conductive pin or a conductive ball that can be directly connected to the motherboard with respect to the solder pad by forming a part of the conductor circuit located on the outermost side of the other build-up wiring layer on the solder pad. It was found that high-density wiring and high-density mounting of electronic parts can be realized by arranging the wiring.
An object of the present invention is to provide a multilayer circuit board that is advantageous for such high-density wiring and high-density mounting of electronic components.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive research aimed at realizing the above object, the inventors have come up with an invention having the following contents as a gist. That is,
(1) The multilayer circuit board of the present invention comprises:
An interlayer resin insulation layer and a conductor layer formed by a semi-additive method are alternately laminated on a multilayer core substrate having a conductor circuit in the inner layer, and a build-up wiring layer in which each conductor layer is connected by a via hole is formed. In the multilayer circuit board
The multilayer core substrate has a conductor circuit on one or both sides of an insulating hard base formed from a hard resin material that has been completely cured, and the holes reach the conductor circuit through the insulating hard base. In addition, a plurality of circuit boards having via holes filled with a conductive material are laminated via an adhesive layer, and are formed by being collectively heat-pressed ,
Each circuit board constituting the multilayer core substrate is a projection that is electrically connected to the via hole of the hole of the insulating hard base and protrudes from the hole, penetrates the adhesive layer by a hot press and is thermally deformed. It has a conductor .
[0008]
(2) Moreover, the multilayer circuit board of the present invention comprises:
A build-up wiring layer in which an interlayer resin insulation layer and a conductor layer formed by a semi-additive method are alternately laminated on both surfaces of a multilayer core substrate having a conductor circuit in an inner layer, and each conductor layer is connected by a via hole In the multilayer circuit board formed,
The multilayer core substrate has a conductor circuit on one or both sides of an insulating hard base formed from a hard resin material that has been completely cured, and the holes reach the conductor circuit through the insulating hard base. In addition, a plurality of circuit boards having via holes filled with a conductive material are laminated via an adhesive layer, and are formed by being collectively heated and pressed,
Solder bumps are provided on the surface of the outermost conductor layer constituting one of the buildup wiring layers, and conductive pins are provided on the surface of the outermost conductor layer constituting the other of the buildup wiring layer. Or conductive balls are arranged ,
Each circuit board constituting the multilayer core substrate is a projection that is electrically connected to the via hole of the hole of the insulating hard base and protrudes from the hole, penetrates the adhesive layer by a hot press and is thermally deformed. It has a conductor .
[0009]
The conductive material filled in the via hole of each circuit board constituting the multilayer core substrate of (1) or (2) is preferably formed from metal plating or conductive paste formed by electrolytic plating. The plating is more preferably electrolytic copper plating, and the conductive paste is more preferably composed of metal particles and a thermosetting or thermoplastic resin.
[0010]
Further, in the above-mentioned multilayer circuit board, each circuit board constituting the multilayer core substrate, corresponding to the via hole position, protrudes from the electrically connected Rutotomoni the hole in the via hole, the adhesive layer by heat pressing are projecting conductors to thermal deformation formed with penetrating, the projecting conductors are desirably formed from conductive paste.
It is desirable that a part of the via hole of the build-up wiring layer is located immediately above the via hole formed in the multilayer core substrate and directly connected to the via hole.
[0011]
In the multilayer circuit board, the insulating base material of each circuit board constituting the multilayer core board is a glass cloth epoxy resin base material, a glass cloth bismaleimide triazine resin base material, a glass cloth polyphenylene ether resin base material, an aramid nonwoven fabric-epoxy It is desirable to form from the hard base material chosen from the resin base material and an aramid nonwoven fabric-polyimide resin base material.
[0012]
The insulating base material of each circuit board constituting the multilayer core substrate is preferably formed of a glass cloth epoxy resin base material having a thickness of 20 to 600 μm, and the filling via hole diameter is preferably 50 to 250 μm.
[0013]
Further, the filled via hole is formed with respect to the opening of the carbon dioxide laser under the conditions of pulse energy of 0.5 to 100 mJ, pulse width of 1 to 100 μs, pulse interval of 0.5 ms or more, and shot number of 3 to 50. It is desirable to be a thing.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The multilayer circuit board of the present invention is a multilayer circuit board in which a build-up wiring layer is formed on a multilayer core board. The multilayer circuit board has a conductor circuit on one side or both sides of an insulating hard base. A plurality of circuit boards each having a conductive material such as electrolytic plating or conductive paste filled in through holes reaching the conductor circuit through the conductive hard base material are stacked on each other via an adhesive layer, and collectively Then, it is characterized in that it is formed by hot pressing.
[0015]
According to such a configuration, since it is not necessary to provide a through hole in the core substrate, the degree of freedom in arranging pads such as lands is improved. As a result, filled via holes can be provided with high density, and the build-up wiring layer of the outer layer can ensure sufficient connection with the conductor circuit in the multilayer core substrate through the via holes thus densified. Thus, high-density wiring can be achieved. Further, it is possible to further increase the density of the wiring in the multilayer core substrate.
[0016]
Furthermore, the multilayer circuit board of the present invention is a multilayer core board formed by laminating a plurality of circuit boards having conductor circuits on one side or both sides of a hard insulating base material through an adhesive and collectively forming by a heat press. Solder bumps are provided on the surface of the outermost conductor layer constituting one of the buildup wiring layers formed on the front surface and the back surface, and the surface of the outermost conductor layer constituting the other of the buildup wiring layers Further, a conductive pin or a conductive ball is provided.
[0017]
According to such a configuration, via holes are provided in the build-up wiring layer with high density, and thus exposed from the opening formed in the outermost solder resist layer among the conductor layers having the densified via holes. Since conductive bumps, conductive pins, or conductive balls are disposed on the conductive pads to be built, the build-up wiring layer in the multilayer circuit board is provided with such conductive bumps, conductive pins, or conductive balls. In this way, it is connected to an electronic component including a semiconductor chip such as an LSI or a mother board with the shortest wiring length, thereby enabling high-density wiring and high-density mounting of the electronic component.
[0018]
In the present invention, each circuit board which constitutes the multilayer core substrate is formed from a conventional such semi-cured and not in the form of prepreg, the insulating resin base material of the fully cured rigid formed from a hard resin material .
[0019]
Examples of such insulating base materials include glass cloth epoxy resin base materials, glass cloth bismaleimide triazine resin base materials, glass cloth polyphenylene ether resin base materials, aramid non-woven fabric-epoxy resin base materials, aramid non-woven fabric-polyimide resin base materials. A rigid (hard) laminate substrate is used, with a glass cloth epoxy resin substrate being most desirable.
[0020]
When a conductor circuit is formed on the insulating base material, the final thickness variation of the insulating base material due to the pressing pressure is eliminated in the step of pressing the copper foil on the insulating base material by a hot press. The positional deviation of the via holes can be minimized, the via land diameter can be reduced, and as a result, the wiring pitch can be reduced and the wiring density can be improved.
[0021]
Moreover, since the cured resin base material is used as the insulating base material, the thickness of the base material can be kept substantially constant, and as a result, it is easy to set the laser processing conditions when forming the opening for forming the via hole. Become.
[0022]
As for the thickness of the said insulating base material, 20-600 micrometers is desirable. The reason is to ensure insulation. If the thickness is less than 20 μm, the strength decreases and handling becomes difficult, and the reliability with respect to electrical insulation becomes low. If the thickness exceeds 600 μm, it becomes difficult to form a fine via hole formation and the substrate itself is thick. It is to become.
[0023]
The via hole forming opening formed on the glass epoxy substrate having the thickness in the above range has a pulse energy of 0.5 to 100 mJ, a pulse width of 1 to 100 μs, a pulse interval of 0.5 ms or more, and a shot number. It is preferably formed by a carbon dioxide laser irradiated under conditions of 3 to 50, and the opening diameter is desirably in the range of 50 to 250 μm. The reason is that if it is less than 50 μm, it becomes difficult to fill the opening with a conductive material and the connection reliability is lowered, and if it exceeds 250 μm, it is difficult to increase the density.
[0024]
Prior to the opening formation with such a carbon dioxide laser, a resin film is adhered to the surface of the insulating substrate opposite to the conductor circuit forming surface, or, if necessary, through a semi-cured resin adhesive layer. It is desirable to adhere the resin film and perform laser irradiation from the resin film.
In the former method, a non-through hole is formed by irradiating a laser beam from the side opposite to the copper foil on an insulating base having a copper foil previously bonded on one side, and the copper foil is electrolyzed as a plating lead in the non-through hole. When a single-sided circuit board is manufactured by etching after filling the plating layer, or a non-through hole is provided by laser irradiation on an insulating substrate on which a conductor circuit is pre-formed by etching a single-sided copper-clad laminate. The non-through hole is used when a single-sided circuit board is manufactured by filling an electroplating layer with copper foil as a plating lead. The latter is provided with a through hole in advance by laser irradiation on an insulating substrate. This method is used when a double-sided circuit board is manufactured by filling a through-hole with a conductive paste, and then attaching a copper foil to both sides of an insulating base material and etching.
This resin adhesive is for adhering the copper foil to the surface of the insulating substrate, and is formed of, for example, a bisphenol A type epoxy resin, and the thickness is preferably in the range of 10 to 50 μm.
[0025]
The resin film pasted on the insulating base material or on the resin adhesive layer formed on the insulating base material is used when the via hole is formed by filling electrolytic plating in the opening for forming the via hole. As a protective film or when a conductive paste is filled in the opening to form a via hole and a protruding conductor, or a conductive paste is filled on the electrolytic plating layer and the protruding conductor ( It functions as a mask for printing when forming a (bump), and has a pressure-sensitive adhesive layer that can be peeled off from an insulating substrate or an adhesive layer after filling with a conductive substance.
This resin film is preferably formed from a PET film having a pressure-sensitive adhesive layer thickness of 1 to 20 μm and a film thickness of 10 to 50 μm, for example.
[0026]
The reason is that, depending on the thickness of the PET film, the height of the protruding conductor described later is determined. Therefore, when the thickness is less than 10 μm, the protruding conductor is too low to easily cause a connection failure, and conversely, it exceeds 50 μm. This is because, with the thickness, the protrusion-shaped conductor spreads too much at the connection interface, so that a fine pattern cannot be formed.
[0027]
As the conductive material filled in the opening formed in the insulating substrate, metal plating or conductive paste formed by electrolytic plating is preferable. The conductive paste is preferable in terms of simplifying the process, reducing manufacturing costs, and improving yield, but metal plating is more preferable from the viewpoint of connection reliability.
As the conductive paste, a conductive paste made of at least one metal particle selected from silver, copper, gold, nickel, and solder can be used.
[0028]
As said metal particle, what coated the different metal on the surface of the metal particle can also be used. Specifically, the metal particle which coat | covered the noble metal chosen from gold | metal | money and silver on the surface of a copper particle can be used.
As such a conductive paste, an organic conductive paste in which a thermosetting resin such as an epoxy resin or a phenol resin and a thermoplastic resin such as polyphenylene sulfide (PPS) are added to metal particles is desirable.
[0029]
The conductor circuit formed on one side or both sides of the insulating substrate is subjected to an appropriate etching process after hot pressing a copper foil having a thickness of 5 to 18 μm through a resin adhesive layer held in a semi-cured state. It is preferable to be formed. Such hot pressing is performed under an appropriate temperature and pressure. More preferably, conducted under reduced pressure, by curing only the resin adhesive layer in a semi-cured state, since the copper foil can be securely bonded to the insulating substrate, the circuit board using conventional prepreg Compared with the manufacturing time, the manufacturing time is shortened.
[0030]
A circuit board in which such a conductor circuit is formed on both surfaces of a hard insulating substrate is suitable as a core of a multilayer core board, but a part of the conductor circuit is formed on the board surface corresponding to each via hole. The via land (pad) is preferably formed in a diameter of 50 to 250 μm.
[0031]
In addition, a circuit board in which a conductor circuit is formed on one side of a hard insulating base material can be a multilayer board by sequentially superimposing a plurality of them, and a double-sided circuit board as a core, It is suitable as a laminated circuit board laminated on both sides thereof, and it is preferable that a protruding conductor is formed immediately above the position of the conductive material filled in the via hole.
[0032]
The protruding conductor is preferably formed from a conductive paste or a low-melting metal, and the conductive paste or the low-melting metal is thermally deformed in the process of laminating each circuit board and collectively heating and pressing. Therefore, it is possible to absorb the variation in the height of the conductive material filled in the via hole, and thus it is possible to obtain a multi-layer core substrate excellent in connection reliability by preventing connection failure.
Further, such a protruding conductor can be formed of the same material as that of the conductive paste filled in the via hole and by the same filling process.
[0033]
Furthermore, when the build-up wiring layer formed on the multilayer core substrate is formed by resin application and curing as described later, a roughened layer is formed on the surface of the conductor circuit provided on the multilayer core substrate surface. It is advantageous that
The reason is that the adhesion to the interlayer resin insulation layer and via hole in the build-up wiring layer laminated on the multilayer core substrate can be improved.
In particular, when a roughened layer is formed on the side surface of the conductor circuit, cracks generated toward the interlayer resin insulating layer starting from these interfaces due to insufficient adhesion between the side surface of the conductor circuit and the interlayer resin insulating layer are suppressed. be able to.
[0034]
On the other hand, when the build-up wiring layer is formed by laminating resin films and curing by heating and pressing as described later, the formation of the roughened layer is not necessarily required.
[0035]
The thickness of the roughened layer formed on the surface of such a conductor circuit is preferably 0.1 to 10 μm. This is because if it is too thick, it will cause a short circuit between layers, and if it is too thin, the adhesion to the adherend will be low. The roughened layer is preferably formed by treating with a mixed aqueous solution of an organic acid and a cupric complex, or formed by plating a copper-nickel-phosphorous needle-like alloy.
[0036]
Among these roughening treatments, the treatment using a mixed aqueous solution of an organic acid-cupric copper complex acts as follows under oxygen coexistence conditions such as spraying and bubbling, and is a metal foil such as copper which is a conductor circuit. Dissolve.
Cu + Cu (II) A n → 2Cu (I) A n / 2
2Cu (I) A n / 2 + n / 4O 2 + nAH (aeration)
→ 2Cu (II) A n + n / 2H 2 O
A is a complexing agent (acting as a chelating agent), and n is a coordination number.
[0037]
The cupric complex used in this treatment is preferably an azole cupric complex. This cupric complex of azoles acts as an oxidizing agent for oxidizing metallic copper and the like. As azoles, diazole, triazole, and tetrazole are preferable. Of these, imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole and the like are preferable.
The content of the cupric complex of the azole is preferably 1 to 15% by weight. It is because it is excellent in solubility and stability if it is within this range.
[0038]
The organic acid is added to dissolve the copper oxide.
Specific examples include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, acrylic acid, crotonic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, benzoic acid, glycolic acid, lactic acid, apple Any one selected from acids and sulfamic acids is preferable.
The content of the organic acid is preferably 0.1 to 30% by weight. This is to maintain the solubility of oxidized copper and to ensure dissolution stability.
In addition, the generated cuprous complex is dissolved by the action of an acid and combined with oxygen to form a cupric complex, which again contributes to the oxidation of copper.
In addition to organic acids, inorganic acids such as borofluoric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid may be added.
[0039]
In order to assist the dissolution of copper and the oxidizing action of azoles, halogen ions such as fluorine ions, chlorine ions and bromine ions may be added to the etching solution comprising the organic acid-cupric complex. This halogen ion can be supplied by adding hydrochloric acid, sodium chloride or the like.
The amount of halogen ions is preferably 0.01 to 20% by weight. This is because, if it is within this range, the formed roughened layer has excellent adhesion to the interlayer resin insulating layer.
The etching solution comprising this organic acid-cupric complex is prepared by dissolving a cupric complex of an azole and an organic acid (halogen ions as required) in water.
[0040]
Moreover, in the plating treatment of the needle-like alloy composed of copper-nickel-phosphorus, copper sulfate 1-40 g / l, nickel sulfate 0.1-6.0 g / l, citric acid 10-20 g / l, hypophosphorous acid It is desirable to use a plating bath having a liquid composition comprising 10 to 100 g / l of salt, 10 to 40 g / l of boric acid, and 001 to 10 g / l of a surfactant.
[0041]
In the present invention, the multi-layer core substrate is formed by laminating a plurality of circuit boards having conductor circuits on one or both sides and collectively heating and pressing them. As the interlayer resin insulating layer constituting the build-up wiring layer to be formed, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a composite of a thermosetting resin and a thermoplastic resin can be used.
[0042]
As the thermosetting resin, epoxy resin, polyimide resin, phenol resin, thermosetting polyphenylene ether (PPE), or the like can be used.
Thermoplastic resins include phenoxy resins, fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene terephthalate (PET), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide (PPS), thermoplastic polyphenylene ether (PPE), polyether Sulphone (PES), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfone (PPES), tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene perfluoroalkoxy copolymer (PFA), polyethylene naphthalate (PEN), polyether ether ketone (PEEK), polyolefin resin and the like can be used.
As a composite of a thermosetting resin and a thermoplastic resin, epoxy resin-PES, epoxy resin-PSF, epoxy resin-PPS, epoxy resin-PPES, epoxy resin-phenoxy resin, phenol resin-phenoxy resin, and the like can be used.
[0043]
In the present invention, the interlayer resin insulation layer constituting the build-up wiring layer can be formed by laminating a desired number of resin films such as polyolefin resin, heat-pressing, and then thermosetting and integrating them. .
The thickness of the polyolefin resin layer is preferably in the range of 5 to 200 μm. The reason is that if the thickness is less than 5 μm, it is difficult to ensure interlayer insulation, and if it exceeds 200 μm, it is difficult to form an opening by laser processing.
[0044]
Moreover, in this invention, the adhesive agent for electroless plating can be used as an interlayer resin insulation layer which comprises a buildup wiring layer.
As the electroless plating adhesive, heat-resistant resin particles that are soluble in a cured acid or oxidizing agent are dispersed in an uncured heat-resistant resin that becomes insoluble in an acid or oxidizing agent by the curing treatment. What is best. This is because the heat-resistant resin particles are dissolved and removed by treatment with an acid or an oxidizing agent, and a roughened surface made of crucible-like anchors can be formed on the surface.
The depth of the roughened surface is preferably 0.1 to 20 μm. This is to ensure adhesion. Moreover, 0.1-5 micrometers is good in a semi-additive process. This is because the electroless plating film can be removed while ensuring adhesion.
[0045]
In the above electroless plating adhesive, the heat-resistant resin particles that are particularly cured include (1) a heat-resistant resin powder having an average particle size of 10 μm or less, and (2) a heat-resistant resin having an average particle size of 2 μm or less. Agglomerated particles obtained by agglomerating powder, (3) a mixture of heat-resistant resin powder having an average particle diameter of 2 to 10 μm and heat-resistant resin powder having an average particle diameter of 2 μm or less, and (4) an average particle diameter of 2 to 10 μm Pseudo particles formed by adhering at least one of a heat-resistant resin powder or an inorganic powder having an average particle size of 2 μm or less to the surface of the heat-resistant resin powder, (5) an average particle size of 0.1 to 0.8 μm At least one selected from a mixture of a heat-resistant resin powder and a heat-resistant resin powder having an average particle size of more than 0.8 μm and less than 2 μm, and (6) a heat-resistant resin powder having an average particle size of 0.1 to 10 μm It is desirable to use seeds.
Further, metal particles or inorganic particles may be used in place of the resin particles, and a plurality of these types may be mixed as appropriate. This is because more complex anchors can be formed.
As the heat-resistant resin used in the above electroless plating adhesive, the aforementioned thermosetting resin, thermoplastic resin, or a composite of thermosetting resin and thermoplastic resin can be used.
[0046]
In the present invention, the electrical connection between the conductor circuit formed on the multilayer core substrate and the conductor circuit in the build-up wiring layer can be made by a via hole formed in the interlayer resin insulation layer. In this case, the via hole may be filled with a plating film or a filler.
[0047]
Hereinafter, an example of manufacturing the multilayer circuit board of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings. In the method described below, the build-up wiring layer is formed on the multilayer core substrate by a semi-additive method .
[0048]
(A) Formation of multilayer core substrate
(1) In manufacturing a multilayer circuit board according to the present invention, the circuit board constituting the multilayer core board as a base has a copper foil 12 attached to one side of an insulating base 10 as an insulating hard base . Is used as starting material.
The insulating base material 10 is, for example, a glass cloth epoxy resin base material, a glass cloth bismaleimide triazine resin base material, a glass cloth polyphenylene ether resin base material, an aramid non-woven fabric-epoxy resin base material, an aramid non-woven fabric-polyimide resin base material. Although a chosen hard laminate substrate can be used, a glass cloth epoxy resin substrate is most preferred.
[0049]
As for the thickness of the said insulating base material 10, 20-600 micrometers is desirable. The reason is that when the thickness is less than 20 μm, the strength is reduced and handling becomes difficult, and the reliability with respect to the electrical insulation is reduced. When the thickness exceeds 600 μm, formation of fine via holes and filling of conductive paste are performed. This is because the thickness of the substrate itself is increased.
[0050]
Moreover, as for the thickness of the copper foil 12, 5-18 micrometers is desirable. The reason for this is that when forming an opening for forming a via hole (non-through hole) in an insulating base material using laser processing as described later, if it is too thin, it penetrates, and conversely it is too thick. This is because it is difficult to form a conductor circuit pattern having a fine line width by etching.
[0051]
As the insulating base material 10 and the copper foil 12, in particular, a single-sided copper-clad laminate obtained by laminating an epoxy resin into a glass cloth to form a B stage and laminating a copper foil and heating and pressing. It is preferable to use a plate. The reason is that the position of the wiring pattern and the via hole is not shifted during handling after the copper foil 12 is etched as will be described later, and the positional accuracy is excellent.
[0052]
(2) First, when manufacturing a circuit board having conductor circuits formed on both sides, a protective film 14 is provided on the surface opposite to the surface of the insulating base material 10 on which the copper foil 12 is attached. Affix (see Fig. 1 (a)).
[0053]
This protective film 14 is used as a mask for printing a conductive paste for forming a protruding conductor described later. For example, a polyethylene terephthalate (PET) film having an adhesive layer on the surface can be used.
The PET film 14 is such that the pressure-sensitive adhesive layer has a thickness of 1 to 20 μm and the film itself has a thickness of 10 to 50 μm.
[0054]
(3) Next, carbon dioxide laser irradiation is performed from above the PET film 14 affixed on the insulating base material 10, penetrating the PET film 14, and opening 16 reaching the copper foil 12 from the surface of the insulating base material 10. (See FIG. 1B).
This laser processing is performed by a pulse oscillation type carbon dioxide laser processing apparatus. The processing conditions are pulse energy of 0.5 to 100 mJ, pulse width of 1 to 100 μs, pulse interval of 0.5 ms or more, and shot number of 3 to 3. It is desirable to be within the range of 50.
The via diameter that can be formed under such processing conditions is preferably 50 to 250 μm.
[0055]
(4) A desmear process is performed in order to remove the resin residue remaining on the side surface and the bottom surface of the opening 16 formed in the step (3).
This desmear treatment is performed by oxygen plasma discharge treatment, corona discharge treatment, ultraviolet laser treatment, excimer laser treatment, or the like. In particular, it is desirable to perform desmear treatment by irradiating an ultraviolet laser or excimer laser into the opening from the viewpoint of securing connection reliability.
[0056]
The laser irradiation conditions when this desmear treatment is performed by, for example, ultraviolet laser irradiation using the YAG third harmonic are as follows: the transmission frequency is 3 to 15 KHz, the pulse energy is 0.1 to 5 mJ, and the number of shots is 10 to 30 A range is desirable.
[0057]
(5) Next, an electrolytic copper plating treatment using the copper foil 12 as a plating lead is performed on the desmeared substrate under the following conditions, and the electrolytic copper plating 18 is filled in the opening 16; A filled via hole 20 is formed (see FIG. 1C). By this plating treatment, the electrolytic copper plating 18 is filled in the upper portion of the opening 16 leaving a slight gap enough to fill the conductive paste 22 as will be described later.
[Electrolytic copper plating aqueous solution]
Copper sulfate pentahydrate: 65 g / l
Leveling agent (manufactured by Atotech, HL): 20 ml / l
Sulfuric acid: 220 g / l
Brightener (Atotech, UV): 0.5ml / l
Chlorine ion: 40ppm
[Electrolytic plating conditions]
Bubbling: 3.0 l / min Current density: 0.5 A / dm 2
Set current value: 0.18 A
Plating time: 130 minutes [0058]
(6) After filling the conductive paste 22 with the protective film 14 as a printing mask against the slight gap or dent above the opening 18 that was not filled with the electrolytic copper plating 20 in (5) above, the insulating paste 22 A conductor portion 24 (hereinafter referred to as “protruding conductor”) protruding from the surface of the substrate 10 by an amount corresponding to the thickness of the protective film 14 is formed (see FIG. 1D).
[0059]
(7) Next, after the protective film 14 is peeled off, an adhesive layer 26 is formed on the surface of the insulating substrate 10 including the protruding conductors 24 (see FIG. 1E). This adhesive 26 is a semi-cured state, that is, a B-stage adhesive, and is used for adhering a copper foil on which a conductor circuit pattern is to be formed. For example, an epoxy resin varnish is used, and its layer thickness is 10 A range of ˜50 μm is preferred.
[0060]
(8) A copper foil 28 is pressure-bonded to the surface of the insulating base material 10 provided with the adhesive layer 26 in the step (7) by a hot press to cure the adhesive layer 26 (FIG. 1 (f) reference).
At that time, the copper foil 28 is bonded to the insulating substrate 10 through the cured adhesive layer 26, and the protruding conductor 24 penetrates the adhesive layer 26 and is electrically connected to the copper foil 28. As for the thickness of this copper foil 28, 5-18 micrometers is desirable.
[0061]
(9) Next, on each of the copper foils 12 and 28 attached to both surfaces of the insulating base material 10, an etching protective film is attached, and after an unmasking with a predetermined circuit pattern mask, an etching process is performed. Conductor circuits 30 and 32 (including via lands) are formed (see FIG. 1 (g)).
[0062]
In this processing step, a photosensitive dry film resist is first applied to the surfaces of the copper foils 12 and 28, and then an etching resist is formed by exposing and developing along a predetermined circuit pattern. The metal layer is etched to form conductor circuit patterns 30 and 32 including via lands.
The etching solution is preferably at least one aqueous solution selected from an aqueous solution of sulfuric acid monohydrogen peroxide, persulfate, cupric chloride, and ferric chloride.
[0063]
As a pretreatment for forming the conductor circuits 30 and 32 by etching the copper foils 12 and 28, in order to facilitate the formation of a fine pattern, the entire surface of the copper foil is etched in advance to a thickness of 1 to 10 μm. Preferably, the thickness can be reduced to about 2 to 8 μm.
The via land as a part of the conductor circuit has an inner diameter that is substantially the same as the via hole diameter, but the outer diameter is preferably in the range of 50 to 250 μm.
[0064]
(10) Next, the surfaces of the conductor circuits 30 and 32 formed in the step (8) are roughened as necessary (the display of the roughened layer is omitted) to form the double-sided circuit board 34. To do.
This roughening treatment is to improve adhesion with the adhesive layer and prevent peeling (delamination) when multilayering.
Examples of the roughening treatment method include soft etching treatment, blackening (oxidation) one-reduction treatment, formation of needle-like alloy plating made of copper-nickel-phosphorus (made by Sugawara Eugleite: trade name Interplate), manufactured by MEC There is surface roughening with an etchant named “MEC Etch Bond”.
[0065]
In this embodiment, the roughening layer is preferably formed using an etching solution. For example, the surface of the conductor circuit is etched using an etching solution from a mixed aqueous solution of a cupric complex and an organic acid. It can be formed by processing. Such an etching solution can dissolve the copper conductor circuit pattern under oxygen coexistence conditions such as spraying and bubbling, and the reaction is assumed to proceed as follows.
Cu + Cu (II) A n → 2Cu (I) A n / 2
2Cu (I) A n / 2 + n / 4O 2 + nAH (aeration)
→ 2Cu (II) A n + n / 2H 2 O
In the formula, A represents a complexing agent (acts as a chelating agent), and n represents a coordination number.
[0066]
As shown in the above formula, the generated cuprous complex is dissolved by the action of an acid, is combined with oxygen to form a cupric complex, and again contributes to the oxidation of copper. The cupric complex used in the present invention is preferably an azole cupric complex. The etching solution comprising the organic acid-cupric complex can be prepared by dissolving a cupric complex of an azole and an organic acid (halogen ions as required) in water.
Such an etching solution is formed, for example, from an aqueous solution in which 10 parts by weight of imidazole copper (II) complex, 7 parts by weight of glycolic acid, and 5 parts by weight of potassium chloride are mixed.
The double-sided circuit board constituting the multilayer board serving as the base of the multilayer circuit board according to the present invention is manufactured according to the steps (1) to (10).
[0067]
(11) Next, a single-sided circuit board that is laminated on the front and back surfaces of such a double-sided circuit board is manufactured.
First, processing according to the steps (1) to (6) for manufacturing the double-sided circuit board 34 is performed, and laser irradiation is performed from the surface opposite to the copper foil 12 attached to one surface of the insulating base material 10. After forming a non-through hole and filling the non-through hole with the electrolytic copper plating layer 18 to form the via hole 20, the conductive paste 22 is filled into a slight gap above the via hole to form the protruding conductor 44 ( FIG. 2 (a) to FIG. 2 (d)).
[0068]
The protruding height of the protruding conductor 44 from the surface of the insulating base material 10 is substantially equal to the thickness of the protective film 14 and is preferably in the range of 5 to 30 μm.
The reason is that if the thickness is less than 5 μm, poor connection is likely to occur, and if the thickness exceeds 30 μm, the resistance value becomes high, and when the protruding conductor 44 is thermally deformed in the hot press process, it expands too much along the surface of the insulating substrate. This is because a fine pattern cannot be formed.
The protruding conductor 44 is preferably precure.
The reason is that the protruding conductor 44 is hard even in a semi-cured state, and can be in electrical contact with conductor circuits (conductor pads) of other circuit boards to be laminated before the adhesive layer is cured at the stage of the lamination press. Because it becomes.
Such protruding conductors 44 are deformed at the time of hot pressing to increase the contact area, so that the conduction resistance can be lowered and the variation in the height of the protruding conductors 44 is corrected.
[0069]
(12) Next, the protective film 14 opened by laser irradiation is covered, and after the etching protective film 25 is pasted, it is shown with a mask having a predetermined circuit pattern, and then an etching process is performed, so that the conductor circuit 40 (via land is formed). (See FIG. 2 (e)).
In this processing step, first, a photosensitive dry film resist is applied to the surface of the copper foil 12, and then exposed and developed along a predetermined circuit pattern to form an etching resist. The layer is etched to form a conductor circuit pattern 40 including via lands.
[0070]
The etching solution is preferably at least one aqueous solution selected from an aqueous solution of sulfuric acid monohydrogen peroxide, persulfate, cupric chloride, and ferric chloride.
As a pretreatment for forming the conductor circuit 40 by etching the copper foil 12, the entire surface of the copper foil is etched in advance to have a thickness of 1 to 10 μm, more preferably 2 to 2 to facilitate the formation of a fine pattern. The thickness can be reduced to about 8 μm.
[0071]
(13) After the conductor circuit 40 is formed on one side of the insulating base material 10, the protective film 14 and the etching protective film 25 are peeled off to expose the protruding conductor 44, whereby the single-sided circuit board 50 can be obtained. Further, an adhesive layer 46 is formed so as to cover the protruding conductors 44 exposed from the surface of the insulating substrate 10 (see FIG. 2 (f)).
Such a resin adhesive can be applied not only to the entire surface of the insulating substrate 10 including the protruding conductors 44 but also to a surface that does not include the protruding conductors 44 . It is formed as an adhesive layer 46 made of uncured resin. The adhesive layer 46 is preferably precured for easy handling, and the thickness is preferably in the range of 5 to 50 μm.
[0072]
The adhesive layer 46 is preferably made of an organic adhesive. Examples of the organic adhesive include epoxy resin, polyimide resin, thermosetting polyphenolene ether (PPE), and a composite of epoxy resin and thermoplastic resin. It is desirable to be at least one resin selected from a resin, a composite resin of an epoxy resin and a silicone resin, and a BT resin.
Curtain coaters, spin coaters, roll coaters, spray coats, screen printing, and the like can be used as a method for applying an uncured resin that is an organic adhesive. The adhesive layer can also be formed by laminating an adhesive sheet.
[0073]
The single-sided circuit board 50 formed according to the above steps (11) to (13) has a conductor circuit 40 on one surface of the insulating base material 10 and is electrically conductive on the other surface immediately above the filled via hole 20. The protrusions 44 are formed by exposing a part of the paste, and the adhesive base layer 46 is formed on the surface of the insulating substrate 10 including the protrusions 44. Are laminated and bonded to each other or a double-sided circuit board 34 manufactured in advance to form a multilayered substrate. The resin adhesive 46 is preferably used in such a lamination step. .
[0074]
(B) Multi-layer circuit board for stacking As shown in FIG. 3, three single-sided circuit boards 50, 52 and 54 are stacked on both sides of the double-sided circuit board 34 manufactured in accordance with the processing step (1). The resulting four-layer substrate is integrated by a single press molding under the conditions of a heating temperature of 150 to 200 ° C. and a pressing force of 1 M to 4 MPa (see FIG. 4).
Under the above-described conditions, by heating simultaneously with pressurization, the protruding conductor 44 penetrates the adhesive layer 46 of each single-sided circuit board and is electrically connected to the conductor circuit 40 of the adjacent single-sided circuit board. While being connected, the adhesive layer 46 is cured, and strong adhesion is performed between the adjacent single-sided circuit boards. Note that a vacuum hot press is preferably used as the hot press.
In the embodiment described above, a double-sided circuit board having one layer and a single-sided circuit board having three layers are used to form a multi-layered structure with four layers.
[0075]
(C) Formation of build-up wiring layer Build-up wiring layers are formed on both surfaces of the multilayer core substrate 60 formed by the steps (1) and (2). In FIG. 5, the illustration of the double-sided and single-sided circuit boards constituting the multilayer core substrate 60 is omitted for the sake of simplicity (see FIG. 5A).
[0076]
(1) First, a roughened layer 62 made of copper-nickel-phosphorus is formed on the surface of the conductor circuit 52 on the surface of the multilayer core substrate 60 (see FIG. 5B).
The roughened layer 62 is formed by electroless plating. The liquid composition of this electroless plating aqueous solution has a copper ion concentration, a nickel ion concentration, and a hypophosphite ion concentration of 2.2 × 10 −2 to 4.1 × 10 −2 mol / l and 2.2 ×, respectively. It is desirable that they are 10 −3 to 4.1 × 10 −3 mol / l, 0.20 to 0.25 mol / l.
This is because the crystal structure of the coating deposited in this range becomes a needle-like structure, and thus the anchor effect is excellent. In addition to the above compounds, complexing agents and additives may be added to the electroless plating aqueous solution.
As a method for forming the roughened layer, as described above, the roughened surface is formed by the treatment by copper-nickel-phosphorus needle alloy plating, the oxidation-reduction treatment, and the treatment of etching the copper surface along the grain boundary. There are methods.
[0077]
(2) Next, an interlayer resin insulating layer 64 is formed on the multilayer core substrate 60 having the roughened layer produced in (1) (FIG. 5C).
In particular, in the present invention, it is desirable to use an electroless plating adhesive having a resin matrix made of a composite of a thermosetting resin and a thermoplastic resin as an interlayer resin insulating material for forming a via hole 70 described later.
[0078]
(3) After the electroless plating adhesive layer formed in (2) is dried, an opening 65 for forming a via hole is provided (FIG. 5D).
In the case of a photosensitive resin, it is exposed and developed and then thermally cured. In the case of a thermosetting resin, the adhesive layer 64 is formed with an opening for forming a via hole by thermal curing and laser processing. A portion 65 is provided.
[0079]
(4) Next, the epoxy resin particles present on the surface of the cured adhesive layer 64 are removed by decomposition or dissolution with an acid or an oxidizing agent, and the surface of the adhesive layer is subjected to a roughening treatment to be roughened surface 66. ( FIG. 5 (e)).
Here, examples of the acid include phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, and organic acids such as formic acid and acetic acid. It is particularly preferable to use an organic acid. This is because when the roughening treatment is performed, the metal conductor layer exposed from the via hole is hardly corroded.
On the other hand, as the oxidizing agent, it is desirable to use chromic acid or permanganate (such as potassium permanganate).
[0080]
(5) Next, catalyst nuclei are imparted to the roughened surface 66 on the surface of the adhesive layer 64.
For imparting the catalyst nucleus, it is desirable to use a noble metal ion or a noble metal colloid. Generally, palladium chloride or a palladium colloid is used. It is desirable to perform heat treatment to fix the catalyst core. Palladium is preferable as such a catalyst nucleus.
[0081]
(6) Further, electroless plating is performed on the surface of the adhesive layer 64 (for electroless plating), and an electroless plating film 67 is formed so as to follow the entire roughened surface (FIG. 5F).
At this time, the thickness of the electroless plating film 67 is preferably in the range of 0.1 to 5 μm, and more preferably 0.5 to 3 μm.
Next, a plating resist 68 is formed on the electroless plating film 67 (FIG. 6A). As the plating resist composition, a composition comprising an acrylate of a cresol novolac type epoxy resin or a phenol novolac type epoxy resin and an imidazole curing agent is particularly preferable, but a commercially available dry film can also be used.
[0082]
(7) Further, the plating resist non-formed portion on the electroless plating film 67 is electroplated to provide a conductor layer for forming the upper conductor circuit 72 and fill the opening 65 with the electroplating film 69 to fill the via hole. 70 is formed (FIG. 6B).
At this time, the thickness of the electrolytic plating film 9 exposed to the outside of the opening 5 is desirably 5 to 30 μm. Here, it is desirable to use copper plating as the electrolytic plating.
[0083]
(8) Further, after removing the plating resist 68, the electroless plating film under the plating resist is dissolved and removed with an etching solution such as a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide or sodium persulfate or ammonium persulfate, and an independent upper layer is removed. The conductor circuit 72 and the filled via hole 70 are used.
[0084]
(9) Next, a roughened layer 74 is formed on the surface of the upper conductor circuit 72.
As a method for forming the roughened layer 74, there are an etching process, a polishing process, an oxidation-reduction process, and a plating process.
Among these treatments, the oxidation-reduction treatment is performed using NaOH (20 g / l), NaClO 2 (50 g / l), and NaPO 4 (15.0 g / l) as an oxidation bath (blackening bath), and NaOH (2.7 g). / L), NaBH 4 (1.0 g / l) is used as the reducing bath.
Moreover, the roughening layer which consists of a copper-nickel-phosphorus alloy layer is formed by precipitation by an electroless-plating process.
[0085]
As an electroless plating solution of this alloy, copper sulfate 1 to 40 g / l, nickel sulfate 0.1 to 6.0 g / l, citric acid 10 to 20 g / l, hypophosphite 10 to 100 g / l, boron It is desirable to use a plating bath having a liquid composition comprising 10 to 40 g / l of acid and 0.01 to 10 g / l of a surfactant.
Further, the surface of the roughened layer 74 is covered with a metal or noble metal layer having an ionization tendency larger than copper and equal to or less than titanium.
In the case of tin, tin borofluoride-thiourea or tin chloride-thiourea solution is used. At this time, an Sn layer of about 0.1 to 2 μm is formed by the substitution reaction of Cu—Sn. In the case of a noble metal, a method such as sputtering or vapor deposition can be employed.
[0086]
(10) Next, an electroless plating adhesive layer 76 is formed on the substrate as an interlayer resin insulation layer.
(11) Further, by repeating the steps (3) to (9), another via hole 80 is provided immediately above the via hole 70, and the upper layer conductor circuit 82 and the roughened layer 84 are further outside the upper layer conductor circuit 72. (See FIG. 6C). The surface of the via hole 80 is formed as a conductor pad that functions as a solder pad.
[0087]
(12) Next, the solder resist composition 90 was applied to the outer surface of the wiring board thus obtained, and the coating film was dried. Then, a photomask film having openings drawn thereon was placed on the coating film. By performing exposure and development processing, an opening 91 exposing the solder pad (including the conductor pad and via hole) portion of the conductor layer is formed (see FIG. 7A).
Here, the diameter of the exposed opening can be made larger than the diameter of the solder pad, and the solder pad may be completely exposed. On the contrary, the opening diameter of the opening can be made smaller than the diameter of the solder pad, and the periphery of the solder pad can be covered with the solder resist layer 90. In this case, the solder pad can be suppressed by the solder resist layer 90, and peeling of the solder pad can be prevented.
[0088]
(13) Further, a metal layer made of “nickel-gold” is formed on the solder pad portion exposed from the opening 91 of the solder resist layer 90.
The nickel plating layer 92 is desirably 1 to 7 μm, and the gold plating layer is preferably 0.01 to 0.06 μm. This is because if the nickel plating layer 92 is too thick, the resistance value increases, and if it is too thin, it is easy to peel off. On the other hand, if the gold plating layer 94 is too thick, the cost increases, and if it is too thin, the adhesion effect with the solder body decreases.
[0089]
(14) Further, the solder pad portion exposed from the opening 91 (opening located above) formed in one of the solder resist layers located on the outermost side of the build-up wiring layer formed on both surfaces of the multilayer core substrate. On the gold plating layer 94, a solder body is supplied to form a solder bump 96, and an opening 91 (an opening located below) is formed on the other side of the solder resist layer located on the outermost side of the buildup wiring layer. A multilayered circuit board is manufactured by supplying a solder body also on the gold plating layer 94 of the solder pad portion exposed from () to form T pins 98 or solder balls 100 (see FIG. 7B). ).
[0090]
As a method for supplying the solder body, a solder transfer method or a printing method can be used.
Here, in the solder transfer method, a solder foil is bonded to a prepreg, and this solder foil is etched leaving only a portion corresponding to the opening portion, thereby forming a solder pattern to form a solder carrier film. In this method, the film is laminated so that the solder pattern comes into contact with the pads after the flux is applied to the solder resist opening portion of the substrate, and this is heated and transferred. On the other hand, the printing method is a method in which a printing mask (metal mask) provided with a through hole at a position corresponding to a pad is placed on a substrate, a solder paste is printed, and heat treatment is performed. As the solder, tin-silver, tin-indium, tin-zinc, tin-bismuth, or the like can be used.
[0091]
As the solder body for forming the conductive bumps 62, tin / lead solder (melting point 183 ° C.) or tin / silver solder (melting point 220 ° C.) having a relatively low melting point is used. As the solder body for connecting 66, it is preferable to use tin / antimony solder, tin / silver solder, or tin / silver / copper solder having a relatively high melting point of 230 ° C. to 270 ° C.
[0092]
【Example】
Example 1
(1) A double-sided circuit board is manufactured using a single-sided copper-clad laminate obtained by laminating an epoxy resin in a glass cloth and forming a B-stage and copper foil, followed by heat pressing. To do. The insulating substrate 10 had a thickness of 75 μm, and the copper foil 12 had a thickness of 12 μm.
A PET film 14 having a pressure-sensitive adhesive layer having a thickness of 10 μm and a thickness of 12 μm is laminated on the surface opposite to the copper foil forming surface of the laminate.
[0093]
(2) Next, a non-through hole 16 for forming a via hole reaching the copper foil 12 is formed by irradiating a pulse oscillation type carbon dioxide laser on the PET film 14 and further subjected to electrolytic copper plating using the copper foil 12 as a plating lead. Then, leaving a slight gap above the non-through hole 16, the non-through hole is filled with electrolytic copper plating 18 to form a filled via hole 20.
In this example, a high peak short pulse oscillation type carbon dioxide gas laser processing machine manufactured by Mitsubishi Electric was used to form a non-through hole for forming a via hole, and a PET film having a thickness of 22 μm as a whole was laminated on the resin surface. An opening for forming a 150 μmφ via hole was formed on a glass cloth epoxy resin substrate having a substrate thickness of 75 μm by laser beam irradiation from the PET film side by a mask image method at a speed of 100 holes / second.
[0094]
(3) Using the PET film 14 as a printing mask, the conductive paste 22 was filled into the gap left above the filled via hole 20 from the opening formed by laser irradiation.
[0095]
(4) When the PET film 14 is peeled from the surface of the insulating substrate 10, the protruding conductor 24 is formed on the surface of the insulating substrate 10 on the via hole 20 side, directly above the via hole 20. Further, an epoxy resin adhesive is applied to the entire surface on the protruding conductor side, dried at 100 ° C. for 30 minutes to form an adhesive layer 26 having a thickness of 20 μm, and then a copper foil 28 having a thickness of 12 μm is heated. Heat pressing is performed on the adhesive layer 26 under the conditions of a temperature of 180 ° C., a heating time of 70 minutes, a pressure of 2 MPa, and a degree of vacuum of 2.5 × 10 3 Pa.
[0096]
(5) Thereafter, the copper foils 12 and 28 on both sides of the substrate were appropriately etched to form the conductor circuits 30 and 32 (including via lands), thereby producing the core double-sided circuit board 34.
[0097]
(6) Next, a single-sided circuit board for stacking is produced. Similar to the double-sided circuit board, this circuit board uses a single-sided copper-clad laminate as the substrate. The insulating substrate 10 has a thickness of 75 μm, and the copper foil 12 has a thickness of 12 μm.
A PET film 14 having a pressure-sensitive adhesive layer having a thickness of 10 μm and a thickness of 12 μm is laminated on the surface opposite to the copper foil forming surface of the laminate.
[0098]
(7) Next, the process according to the above steps (2) and (3) is performed, and the conductive paste 22 is filled into the slight gap of the filled via hole 20 to form the protruding conductor 44.
[0099]
(8) Covering the PET film 14 and pasting a 22 μm thick PET film 25 as an etching protective film, then suitable for the copper foil 12 pasted on the surface of the insulating substrate 10 opposite to the filled via hole 20 The conductor circuit 40 is formed by performing an appropriate etching process.
[0100]
(9) Thereafter, when all of the PET films 14 and 25 are peeled from the insulating base material 10, the protruding conductor 44 is formed on the surface of the insulating base material 10 on the via hole 20 side, directly above the via hole 20. Further, an epoxy resin adhesive is applied to the entire surface on the protruding conductor side and precured to form an adhesive layer 46 for multilayering. Three such single-sided circuit boards for lamination are produced.
[0101]
(10) The single-sided double-sided circuit board 34 formed by the processes (1) to (9) is used as a core, and the three-layered single-sided circuit boards 50, 52, and 54 are placed at predetermined positions on both sides. Stacked (see FIG. 3) and laminated and pressed at a temperature of 180 ° C. using a vacuum hot press, a multilayer core substrate 60 having all layers having an IVH structure was produced (see FIG. 4).
In the multilayer core substrate 60 thus manufactured, L / S = 75 μm / 75 μm, the land diameter was 250 μm, the via hole diameter was 150 μm, the conductor layer thickness was 12 μm, and the insulating layer thickness was 75 μm.
[0102]
(11) Next, a multilayer core substrate 60 (see FIG. 5 (a)) on which the conductor circuit 40 is formed on both surfaces is made of copper sulfate 8g / l, nickel sulfate 0.6g, citric acid 15g / l, hypophosphorous acid. It is immersed in an electroless plating solution having a pH of 9 consisting of 29 g / l of sodium, 31 g / l of boric acid, and 0.1 g / l of a surfactant. From the copper-nickel-phosphorus having a thickness of 3 μm on the surface of the conductor circuit 40 The resulting roughened layer 62 was formed.
Next, the substrate was washed with water, immersed in an electroless tin displacement plating bath made of 0.1 mol / l tin borofluoride-1.0 mol / l thiourea solution at 50 ° C. for 1 hour, and the surface of the roughened layer 63 Was provided with a 0.3 μm tin layer (see FIG. 5B, but the tin layer is not shown).
[0103]
(12) The compositions obtained in the following (1) to (3) were mixed and stirred to prepare an electroless plating adhesive.
(1) 35 parts by weight (solid content 80%) of 25% acrylate of cresol novolak type epoxy resin (Nippon Kayaku, molecular weight 2500), 4 parts by weight of photosensitive monomer (Toa Gosei, Aronix M315), antifoaming 0.5 parts by weight of an agent (manufactured by San Nopco, S-65) and 3.6 parts by weight of NMP were mixed with stirring.
(2) After mixing 8 parts by weight of polyethersulfone (PES) and 7.245 parts by weight of epoxy resin particles (manufactured by Sanyo Kasei, polymer pole) having an average particle size of 0.5 μm, 20 parts by weight of NMP were further mixed. Added and mixed with stirring.
(3) Imidazole curing agent (Shikoku Kasei, 2E4MZ-CN) 2 parts, Photoinitiator (Ciba Geigy, Irgacure I-907) 2 parts, Photosensitizer (Nippon Kayaku, DETX-S) 0 2 parts by weight and 1.5 parts by weight of NMP were mixed with stirring.
[0104]
(13) The electroless plating adhesive prepared in (12) above was applied to the substrate 60 that had been treated in (11) above (see FIG. 5 (c)) and dried to form an adhesive layer. A photomask film on which a black circle of 85 μmφ was printed was adhered to both surfaces of the substrate 60 and exposed at 500 mJ / cm 2 with an ultrahigh pressure mercury lamp. This was spray-developed with a DMDG (diethylene glycol dimethyl ether) solution to form an opening 65 serving as a via hole of 85 μmφ in the adhesive layer.
Further, the substrate is exposed at 3000 mJ / cm 2 with an ultra-high pressure mercury lamp and subjected to heat treatment at 100 ° C. for 1 hour and then at 150 ° C. for 5 hours, so that an opening excellent in dimensional accuracy corresponding to a photomask film is obtained. An interlayer insulating material layer 64 (adhesive layer) having a thickness of 35 μm was formed (see FIG. 5D). Note that the tin plating layer was partially exposed in the opening 65 serving as a via hole.
[0105]
(14) The substrate on which the opening 65 for forming the via hole is formed is immersed in chromic acid for 20 minutes to dissolve and remove the epoxy resin particles present on the surface of the adhesive layer. A roughened surface 66 was formed by roughening at a depth of about 5 μm, and then immersed in a neutralized solution (manufactured by Shipley Co., Ltd.) and washed with water.
[0106]
(15) A palladium catalyst (manufactured by Atotech) is applied to the roughening layer 66 (roughening depth: 3.5 μm) on the surface of the adhesive layer, whereby a catalyst is formed on the surface of the adhesive layer 64 and the via hole forming opening 65. Added a nucleus.
[0107]
(16) The substrate is immersed in an electroless copper plating bath having the following composition, and the entire roughened surface has a thickness of 0.6.
An electroless copper plating film 67 of μm was formed (see FIG. 5F).
At this time, since the electroless plating film 67 was thin, irregularities following the roughened surface 66 of the adhesive layer 64 were observed on the film surface.
[Electroless plating aqueous solution]
NiSO 4 : 0.003 mol / l
Tartaric acid: 0.20 mol / l
Copper sulfate: 0.03 mol / l
HCHO: 0.05 mol / l
NaOH: 0.10 mol / l
α, α′-bipyridyl: 40 mg / l
Polyethylene glycol (PEG): 0.1 g / l
[Electroless plating conditions]
Liquid temperature of 33 ° C.
(17) A commercially available photosensitive dry film is pasted on the electroless copper plating film 67 formed in (16), a mask is placed, exposed at 100 mJ / cm 2 , and developed with 0.8% sodium carbonate. Then, a plating resist 68 having a thickness of 15 μm was provided (see FIG. 6A).
[0109]
(18) Next, electroplating is performed on the plating resist non-forming portion under the following conditions, and an electroplating film 69 having a thickness of 20 μm is provided to provide a conductor layer on which the upper conductor circuit 72 is to be formed. The inside is filled with a plating film 69 to form a via hole 70 (FIG. 6B).
reference).
(Electrolytic plating aqueous solution)
Copper sulfate pentahydrate: 60 g / l
Leveling agent (manufactured by Atotech, HL): 40 ml / l
Sulfuric acid: 190 g / l
Brightener (Atotech, UV): 0.5 ml / l
Chlorine ion: 40ppm
[Electrolytic plating conditions]
Bubbling: 3.0 l / min Current density: 0.5 A / dm 2
Set current value: 0.18 A
Plating time: 130 minutes [0110]
(19) After stripping and removing the plating resist 68, the electroless plating film 67 under the plating resist is dissolved and removed with an etching solution such as a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, sodium persulfate, or ammonium persulfate. An upper conductor circuit 72 composed of the electrolytic plating film 67 and the electrolytic copper plating film 69 and having a thickness of about 20 μm and L / S = 25 μm / 25 μm was formed.
At this time, the surface of the via hole 70 was flat, and the levels of the conductor circuit surface and the via hole surface were the same.
[0111]
(20) The roughened layer 84 is formed on the substrate in the same manner as in the above (11), and the procedures of the above (12) to (19) are further repeated so that the upper interlayer resin insulating layer 76 and the conductor circuit 82 ( 1 layer including the via hole 80) was laminated to obtain a build-up wiring layer of 3 layers on one side and 6 layers on both sides (see FIG. 7A).
Here, a roughened layer 84 made of copper-nickel-phosphorus is provided on the surface of the conductor circuit 82, but a tin-substituted plating layer is not formed on the surface of the roughened layer 84.
[0112]
(21) On the other hand, 46.67 parts by weight of a photosensitizing oligomer (molecular weight 4000) obtained by acrylated 50% of epoxy group of 60% by weight of cresol nopolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku) dissolved in DMDG. , 80 wt% bisphenol A type epoxy resin dissolved in methyl ethyl ketone (Epika Shell, Epicoat 1001) 14.121 parts by weight, imidazole curing agent (Shikoku Kasei 2E4MZ-CN) 1.6 parts by weight, photosensitivity 1.5 parts by weight of a polyvalent acrylic monomer (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., R604), 30 parts by weight of a polyacrylic monomer (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., DPE6A), a leveling agent comprising an acrylic ester polymer (manufactured by Kyoeisha, Polyflow No. 75) 0.36 part by weight is mixed, and benzopheno as a photoinitiator is mixed with this mixture 20 parts by weight (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.), 0.2 parts by weight of EAB (manufactured by Hodogaya Chemical) as a photosensitizing ratio, and 10 parts by weight of DMDG (diethylene glycol dimethyl ether) are added. A solder resist composition adjusted to 4 ± 0.3 pa · s was obtained.
Viscosity was measured using a B-type viscometer (Tokyo Keiki, DVL-B type). In the case of 60 rpm, rotor No. 4 was used, and in the case of 6 rpm, rotor No. 3 was used.
[0113]
(22) The solder resist composition obtained in (21) was applied to both sides of the build-up wiring layer obtained in (20) at a thickness of 20 μm.
Next, after performing a drying treatment at 70 ° C. for 20 minutes and 70 ° C. for 30 minutes, a soda lime glass base slope having a thickness of 5 mm in which a circular pattern (mask pattern) of the solder resist opening is drawn by the chromium layer, The side on which the chromium layer was formed was brought into close contact with the solder resist layer, exposed to 1000 mJ / cm 2 of ultraviolet light, and DMTG developed.
Further, heat treatment was performed at 80 ° C. for 1 hour, 100 ° C. for 1 hour, 120 ° C. for 1 hour, and 150 ° C. for 3 hours, and the pad portion opened (opening diameter 200 μm). Solder resist layer 90 (thickness 20 μm) Formed.
[0114]
(23) Next, the substrate on which the solder resist layer 90 is formed is applied to an electroless nickel plating solution having a pH of 5 and made of nickel chloride 30 g / 1, sodium hypophosphite 10 g / 1, and sodium citrate 10 g / 1. A nickel plating layer 92 having a thickness of 5 μm was formed in the opening by dipping for 5 minutes.
Further, the substrate was placed on an electroless gold plating solution composed of 2 g / 1 gold cyanide, 75 g / 1 ammonium chloride, 50 g / 1 sodium citrate, and 10 g / 1 sodium hypophosphite at 93 ° C. A 0.03 μm thick gold plating layer 94 was formed on the nickel plating layer 92 by dipping for 2 seconds.
[0115]
(24) Then, a solder paste made of tin / antimony solder having a melting point of 230 ° C. is printed on the gold plating layer 94 exposed in the opening of the solder resist layer 90 below the buildup wiring layer, and the atmosphere near the melting point By reflowing at a temperature, the T pin 98 or the solder ball 100 is fixed on the solder pad, and on the gold plating layer 94 (solder pad) exposed from the opening of the solder resist layer 90 above the buildup wiring layer, A solder paste made of tin / lead solder having a melting point of 183 ° C. was printed and reflowed at an ambient temperature in the vicinity of the melting point to form solder bumps 96 on the solder pads, thereby producing a multilayer circuit board (FIG. 7B). )reference).
[0116]
In the multilayer circuit board manufactured as described above, the land shape of the via hole of the multilayer core substrate can be made into a perfect circle, and the land pitch can be set to about 600 μm, so that the via hole can be formed densely and the density of the via hole is increased. Can be easily achieved. In addition, since the number of via holes in the core substrate can be increased, sufficient electrical connection between the conductor circuit in the multilayer core substrate and the conductor circuit in the build-up wiring layer can be ensured.
In addition, it is connected to an electronic component including a semiconductor chip such as an LSI via a solder bump 96 formed on a gold plating layer 94 (solder pad) exposed from an opening of a solder resist layer 90 provided above the buildup wiring layer. It is connected to a connection terminal on the motherboard or the like via conductive pins 98 or conductive balls 100 provided on a gold plating layer 94 (solder pad) exposed from an opening of a solder resist layer 90 provided below the buildup wiring layer. Therefore, high-density mounting of electronic components is possible.
[0117]
(Example 2)
The via hole is formed by filling the non-through hole for forming the via hole of the double-sided circuit board and the single-sided circuit board constituting the multilayer core substrate with the conductive paste, and the conductive paste is formed on the via hole by the same process as the via hole formation. A multilayer circuit board was produced in the same manner as in Example 1 except that the protrusions were formed by filling.
[0118]
(Example 3)
An interlayer resin insulation layer is formed by thermocompression-bonding an epoxy resin film having a thickness of 20 μm, an opening for forming a via hole having a diameter of 60 μm is provided by irradiating a carbon dioxide gas laser, and an interlayer resin insulation layer including an inner wall surface of the opening A multilayer circuit board was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface of was roughened with a permanganic acid solution.
The epoxy resin film is preferably a resin composite with a phenoxy resin, and contains particles for forming a roughened layer.
[0119]
Example 4
Filling the non-through holes for via hole formation of the double-sided circuit board and single-sided circuit board constituting the multilayer core substrate with conductive paste to form via holes, and conductive paste on the via holes by the same process as the via hole formation A multilayer circuit board was produced in the same manner as in Example 3 except that the protrusions were formed by filling.
[0120]
(Example 5)
Instead of forming an interlayer resin insulation layer by thermocompression bonding a polyolefin resin film having a thickness of 20 μm, irradiating a carbon dioxide gas laser to provide an opening for forming a via hole having a diameter of 60 μm, and then forming an electroless plating film The same as in Example 1 except that a 0.1 μm thick Cu sputtered film or Cu—Ni sputtered film was formed on the surface of the interlayer resin insulating layer including the inner wall surface of the opening without performing the roughening treatment. Thus, a multilayer circuit board was manufactured.
[0121]
(Example 6)
Filling the non-through holes for via hole formation of the double-sided circuit board and single-sided circuit board constituting the multilayer core substrate with conductive paste to form via holes, and conductive paste on the via holes by the same process as the via hole formation A multilayer circuit board was manufactured in the same manner as in Example 5 except that the protrusions were formed by filling.
[0122]
(Comparative example)
(1) An insulating substrate made of a double-sided copper-clad laminate with a thickness of 0.8 μm is used as a core substrate. A 300 μm diameter through hole is drilled in the core substrate, and then electroless plating and electrolytic plating are performed. Then, a conductor layer including a through hole was formed, a roughening layer was provided on the entire surface of the conductor layer including the through hole, and a non-conductive filling material for filling a hole was filled in the through hole, which was then dried and cured. .
(2) Next, the filler protruding from the through hole is removed and flattened, and the surface thereof is subjected to electroless plating and electrolytic plating treatment to thicken the conductor circuit and the conductor covering the filler filled in the through hole. The part which becomes a layer was formed.
(3) An etching resist is formed on the surface of the substrate on which the conductor layer covering the conductor circuit and the filler filled in the through hole is formed, and the plating film in the portion where the etching resist is not formed is removed by etching. The etching resist was peeled off and a conductor layer covering the independent conductor circuit and the filler was formed. Furthermore, a multilayer circuit board was manufactured according to the same steps as (11) to (23) of Example 1.
[0123]
About the said Examples 1-6 and a comparative example, as a result of investigating the wiring length from IC chip to a solder bump, BGA (ball grid array) or PGA (pin grid array), and the land formation number of a core, compared with a comparative example In Examples 1 to 6, it is confirmed that the wiring length can be shortened by 10 to 25%, the number of core lands per unit area (cm 2 ) can be increased by 10 to 30%, and the electrical characteristics and reliability are adversely affected. Was not.
[0124]
【The invention's effect】
As described above, according to the multilayer circuit board of the present invention, the multilayer core board is formed by laminating a large number of circuit boards having filled via holes and conductor circuits that can be finely formed by laser processing and collectively heat-pressing them. Since it is formed, the wiring in the multilayer core substrate can be densified, and electrical connection with the build-up wiring layer can be sufficiently secured through the filled via hole without providing a through-hole as in the prior art. .
[0125]
Further, since conductive bumps, conductive pins or conductive balls are disposed on the conductor layer located on the outermost side of the build-up wiring layer, the wiring layer in the build-up wiring layer has such a conductive property. It can be connected to electronic components and motherboards including semiconductor chips such as LSI via conductive bumps, conductive pins, or conductive balls with the shortest wiring length, enabling high-density wiring and high-density mounting of electronic components. Become.
[0126]
Furthermore , since the single-sided or double-sided circuit boards are formed of the same material and are laminated, cracks and peeling starting from the interface caused by thermal expansion are unlikely to occur, and therefore the reliability for the temperature cycle test is improved. In addition, when a multilayer circuit board is configured using only a single-sided circuit board, there is also an effect that warpage hardly occurs regardless of whether or not wiring is formed.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1F are diagrams showing a part of a manufacturing process of a double-sided circuit board constituting a multilayer core board that is a base of a multilayer circuit board according to the present invention.
FIGS. 2A to 2E are diagrams showing a part of a manufacturing process of a single-sided circuit board constituting a multilayer core board that is a base of the multilayer circuit board according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a part of a manufacturing process of a multilayer core substrate which is a base of the multilayer circuit board according to the present invention.
FIG. 4 is a view showing a multilayer core substrate which is a base of the multilayer circuit board according to the present invention.
FIGS. 5A to 5F are diagrams showing a part of a manufacturing process of a multilayer circuit board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 6A to 6C are diagrams showing a part of a manufacturing process of a multilayer circuit board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 7A to 7B are diagrams showing a part of a manufacturing process of a multilayer circuit board according to the present invention. FIGS.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Insulating base material 12 Adhesive 14 Protective film 16 Opening for via hole formation 18 Conductive paste 20 Via hole 22 Copper foil 24 Conductor circuit 30 Double-sided circuit boards 32, 34, 36 Single-sided circuit board 40 Insulating base material 42 Copper foil 44 PET Film 46 Via hole forming opening 48 Conductive paste 49 Via hole 50 Etching protection film 52 Conductor circuit 53 Protruding conductor 54 Adhesive layer 60 Multilayer core substrate 62 Roughening layer 64 Electroless plating adhesive layer 65 Via hole forming opening 66 Rough Electrolytic plating layer 68 Electroless plating film 68 Plating resist 69 Electrolytic plating film 70 Via hole 72 Conductor circuit 74 Roughening layer 76 Electroless plating adhesive layer 80 Via hole 82 Conductor circuit 84 Roughening layer 90 Solder resist layer 92 Nickel plating layer 94 Gold Plating layer 96 Solder bump 98 T-pin 1 00 Solder ball

Claims (9)

内層に導体回路を有する多層コア基板上に、層間樹脂絶縁層とセミアディティブ法により形成された導体層とが交互に積層され、各導体層間がビアホールにて接続されたビルドアップ配線層が形成されてなる多層回路基板において、
上記多層コア基板は、完全に硬化した硬質の樹脂材料から形成された絶縁性硬質基材の片面または両面に導体回路を有し、この絶縁性硬質基材を貫通して前記導体回路に達する孔に、導電性物質が充填されてなるビアホールを有する回路基板の複数枚が接着剤層を介して積層され、一括して加熱プレスされることで形成されており、
上記多層コア基板を構成する各回路基板は、上記絶縁性硬質基材の孔のビアホールに電気的に接続されるとともにその孔から突出し、加熱プレスにより接着剤層を貫通するとともに熱変形する突起状導体を有していることを特徴とする多層回路基板。
An interlayer resin insulation layer and a conductor layer formed by a semi-additive method are alternately laminated on a multilayer core substrate having a conductor circuit in the inner layer, and a build-up wiring layer in which each conductor layer is connected by a via hole is formed. In the multilayer circuit board
The multilayer core substrate has a conductor circuit on one or both sides of an insulating hard base formed from a hard resin material that has been completely cured, and the holes reach the conductor circuit through the insulating hard base. In addition, a plurality of circuit boards having via holes filled with a conductive material are laminated via an adhesive layer, and are formed by being collectively heat-pressed ,
Each circuit board constituting the multilayer core substrate is a projection that is electrically connected to the via hole of the hole of the insulating hard base and protrudes from the hole, penetrates the adhesive layer by a hot press and is thermally deformed. A multilayer circuit board comprising a conductor .
内層に導体回路を有する多層コア基板の両面上に、層間樹脂絶縁層とセミアディティブ法により形成された導体層とが交互に積層され、各導体層間がビアホールにて接続されたビルドアップ配線層が形成されてなる多層回路基板において、
上記多層コア基板は、完全に硬化した硬質の樹脂材料から形成された絶縁性硬質基材の片面または両面に導体回路を有し、この絶縁性硬質基材を貫通して前記導体回路に達する孔に、導電性物質が充填されてなるビアホールを有する回路基板の複数枚が接着剤層を介して積層され、一括して加熱プレスされることで形成され、さらに、
上記ビルドアップ配線層の一方を構成する最も外側の導体層の表面には、はんだバンプが設けられるとともに、上記ビルドアップ配線層の他方を構成する最も外側の導体層の表面には、導電性ピンまたは導電性ボールが配設されており、
上記多層コア基板を構成する各回路基板は、上記絶縁性硬質基材の孔のビアホールに電気的に接続されるとともにその孔から突出し、加熱プレスにより接着剤層を貫通するとともに熱変形する突起状導体を有していることを特徴とする多層回路基板。
A build-up wiring layer in which an interlayer resin insulation layer and a conductor layer formed by a semi-additive method are alternately laminated on both surfaces of a multilayer core substrate having a conductor circuit in an inner layer, and each conductor layer is connected by a via hole In the multilayer circuit board formed,
The multilayer core substrate has a conductor circuit on one or both sides of an insulating hard base formed from a hard resin material that has been completely cured, and the holes reach the conductor circuit through the insulating hard base. In addition, a plurality of circuit boards having via holes filled with a conductive material are laminated via an adhesive layer, and are formed by being collectively heated and pressed,
Solder bumps are provided on the surface of the outermost conductor layer constituting one of the buildup wiring layers, and conductive pins are provided on the surface of the outermost conductor layer constituting the other of the buildup wiring layer. Or conductive balls are arranged ,
Each circuit board constituting the multilayer core substrate is a projection that is electrically connected to the via hole of the hole of the insulating hard base and protrudes from the hole, penetrates the adhesive layer by a hot press and is thermally deformed. A multilayer circuit board comprising a conductor .
上記導電性物質は、電解めっき処理によって形成された金属めっきであることを特徴とする請求項1または2に記載の多層回路基板。  The multilayer circuit board according to claim 1, wherein the conductive material is metal plating formed by electrolytic plating. 上記導電性物質は、金属粒子と、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂とからなる導電性ペーストであることを特徴とする請求項1または2に記載の多層回路基板。  3. The multilayer circuit board according to claim 1, wherein the conductive substance is a conductive paste made of metal particles and a thermosetting resin or a thermoplastic resin. 上記突起状導体は、導電性ペーストから形成されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多層回路基板。  The multilayer circuit board according to claim 1, wherein the protruding conductor is formed from a conductive paste. 上記ビルドアップ配線層のビアホールの一部は、上記多層コア基板に形成されたビアホールの直上に位置して、そのビアホールに直接接続されていることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の多層回路基板。Some of the via hole of the buildup wiring layer, positioned immediately above the via holes formed in the multilayer core substrate, to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is directly connected to the via hole The multilayer circuit board as described. 上記多層コア基板を構成する各回路基板の絶縁性基材は、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材、から選ばれるいずれかの硬質基材から形成されることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の多層回路基板。The insulating base material of each circuit board constituting the multilayer core substrate is glass cloth epoxy resin base material, glass cloth bismaleimide triazine resin base material, glass cloth polyphenylene ether resin base material, aramid nonwoven fabric-epoxy resin base material, aramid It forms from the hard base material in any one chosen from a nonwoven fabric-a polyimide resin base material, The multilayer circuit board in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 上記多層コア基板を構成する各回路基板の絶縁性基材は、厚さが20〜100μmのガラス布エポキシ樹脂基材から形成され、前記充填ビアホール径は50〜250μmであることを特徴とする請求項に記載の多層回路基板。The insulating base material of each circuit board constituting the multilayer core substrate is formed of a glass cloth epoxy resin base material having a thickness of 20 to 100 μm, and the filling via hole diameter is 50 to 250 μm. Item 8. The multilayer circuit board according to Item 7 . 上記多層コア基板を構成する各回路基板のビアホールは、パルスエネルギーが0.5〜100mJ、パルス幅が1〜100μs、パルス間隔が0.5ms以上、ショット数が3〜50の条件で、ガラス布エポキシ樹脂基材の表面に照射される炭酸ガスレーザによって形成された開口に対して形成されていることを特徴とする請求項に記載の多層回路基板。The via hole of each circuit board constituting the multilayer core substrate is made of glass cloth under the conditions of pulse energy of 0.5 to 100 mJ, pulse width of 1 to 100 μs, pulse interval of 0.5 ms or more, and shot number of 3 to 50. The multilayer circuit board according to claim 8 , wherein the multilayer circuit board is formed with respect to an opening formed by a carbon dioxide laser irradiated on a surface of the epoxy resin base material.
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