フリップチップ搭載用高密度多層プリント配線板
【課題】 放熱性、孔接続信頼性に優れたプリント配線板を提供する。
【解決手段】 少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、フリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドを各内層の回路と孔径２５〜３００μｍのスルーホール導体で接続し、該内層回路からは周囲に広がる回路を形成し、該周囲に広がる回路を表裏貫通した孔径２５μｍ以上のスルーホール導体で、少なくともフリップチップ搭載部の裏面でハンダボールパッドに接続している高密度多層プリント配線板。
【効果】 放熱性に優れ、高密度のスルーホールを有するプリント配線板を得ることができた。
【解決手段】 少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、フリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドを各内層の回路と孔径２５〜３００μｍのスルーホール導体で接続し、該内層回路からは周囲に広がる回路を形成し、該周囲に広がる回路を表裏貫通した孔径２５μｍ以上のスルーホール導体で、少なくともフリップチップ搭載部の裏面でハンダボールパッドに接続している高密度多層プリント配線板。
【効果】 放熱性に優れ、高密度のスルーホールを有するプリント配線板を得ることができた。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも３層の銅箔層を有し各層の接続を、すべて孔径（直径）２５〜３００μmのスルーホール導体で接続する多層プリント配線板に関する。得られたプリント配線板は、高密度の小型プリント配線板として、フリップチップを搭載し、小型、軽量の新規な半導体プラスチックパッケージ用等に主に使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プラスチックパッケージ等に用いられる高密度のプリント配線板は、スルーホール用の貫通孔をドリルであけていた。近年、ますますドリルの径は小径となり、孔径が180μm以下となってきており、このような小径の孔をあける場合、ドリル径が細いため、孔あけ時にドリルが曲がる、折れる、加工速度が遅い等の欠点があり、生産性、信頼性等に問題を生じていた。また、上下の銅箔にあらかじめネガフィルムを使用して所定の方法で同じ大きさの孔をあけておき、炭酸ガスレーザーで上下を貫通するスルーホールを形成しようとすると、内層銅箔の位置ズレ、上下の孔の位置ズレを生じ、接続不良、及び表裏のランドが形成できない等の欠点があった。更には、内層として銅箔がある場合、表層の銅箔をエッチング除去して低エネルギーで孔あけを行なっても、内層銅箔の孔あけができずに、貫通孔が形成できなかった。メカニカルドリルでも180μm以下の貫通孔を形成できるが、ドリルが曲がる、孔あけ時のガラス繊維の割れによる銅メッキしみ込みなどが見られ、孔壁間の信頼性は今一歩であった。また、孔径180μm以下を有する高密度のプリント配線板は、フォトビア方式等で形成可能であるが、本発明で得られるような、導通をすべて貫通孔で形成したプリント配線板は作成できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題点を解決した、孔径３００μm以下、特に180μm以下の貫通孔で全層を接続したフリップチップ搭載用高密度多層プリント配線板に関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、フリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドを各内層の回路と孔径２５〜３００μｍのスルーホール導体で接続し、該内層回路からは周囲に広がる回路を形成し、該周囲に広がる回路を表裏貫通した孔径２５μｍ以上のスルーホール導体で、少なくともフリップチップ搭載部の裏面でハンダボールパッドに接続していることを特徴とする高密度多層プリント配線板を提供する。
【０００５】孔径25μｍ以上180μm以下の貫通孔は、レーザーで形成する。孔径25μｍ以上８０μｍ未満は、エキシマレーザー、YAGレーザーが好ましいが、孔径80μｍ以上180μm以下の孔は、銅箔表面に酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、或いは融点900℃以上で、且つ結合エネルギーが300kJ/mol 以上の金属化合物粉、カーボン粉又は金属粉の１種或いは２種以上を３〜９７容積％、好ましくは５〜９５容積％を含む樹脂組成物からなる塗膜を配置するか、あるいは樹脂組成物をフィルムの片面に付着させてシート状としたものを、好適には、総厚み30〜200μmの厚みで銅箔表面上に配置し、炭酸ガスレーザーの出力が、好ましくは20〜60mJ/パルスから選ばれるエネルギーで炭酸ガスレーザーを酸化金属処理層あるいは薬液処理層の上から直接照射してスルーホール用貫通孔を形成する。加工後、銅箔の表面は機械的研磨でバリをとることもできる。しかし、完全にバリを取るためには、好適には銅箔の両表面を平面的にエッチングし、もとの金属箔を厚さ方向に一部エッチング除去することにより、孔部に張り出した銅箔バリもエッチング除去することが好ましい。これにより、銅箔が薄くなるために、その後の金属メッキでメッキアップして得られた表裏銅箔の細線の回路形成において、ショートやパターン切れ等の不良の発生もなく、高密度のプリント配線板を作成することができる。この表裏銅箔のエッチングにより表裏銅箔を薄くするときに、孔内部に露出した内層銅箔表面に付着する樹脂層を、好適には少なくとも気相処理してから、エッチング除去する。孔内部は、銅メッキで50容積%以上、好ましくは４０容積％以上充填して、積層成形による際の樹脂充填を容易にする。また、最後に形成する貫通孔の場合、表層の銅箔と孔内部の銅箔の接続を行うことにより、内層との接続の極めて優れた孔が得られる。加えて、加工速度はドリルであける場合に比べて格段に速く、生産性も良好で、経済性にも優れているものが得られた。また、表裏、内層銅箔を接続するフリップチップ周囲の貫通孔は１８０μm超え、３００μｍ以下の孔径を使用するのが好ましい。この孔はメカニカルドリルであけるのが好適である。さらに樹脂組成物として、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いることにより、得られたプリント配線板は耐熱性、耐プレッシャークッカー性、耐マイグレーション性等に優れたものが得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用高密度プリント配線板に関する。フリップチップのバンプ接続用パッドは、内層と孔径２５μｍ以上３００μm以下のスルーホール導体で接続されており、各内層から周囲に広がる回路は、最後に表裏貫通したスルーホール導体で裏面のハンダボールパッド用回路に接続する形態となっている。スルーホールは、孔径８０μｍ以上１８０μｍ以下の貫通孔は、炭酸ガスレーザーで孔あけするが、エキシマレーザー、YAGレーザーで孔あけすることもできる。しかし加工速度が非常に遅くなる。孔あけは、銅箔表面に酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、補助材料を配置し、好適には20〜60mJ/パルス から選ばれた炭酸ガスレーザーエネルギーを用いて貫通孔を形成するのが好ましい。
【０００７】本発明はまず両面銅張積層板を用い、この表面にフリップチップを搭載するパッドを形成する。このパッドはフリップチップの真下の貫通孔の上に形成するか、貫通孔を避けて貫通孔と接続するようにしてパッドを形成する。貫通孔の上にパッドを形成するためには、貫通孔内部を銅メッキで充填するか、通常のスルーホールメッキ後に孔内部を金属フィラーを入れた穴埋め樹脂で充填し、金属フィラー面を露出後にその上に無電解メッキ、貴金属メッキを施してパッドを形成する。この貫通孔は、銅メッキで内層の２層目の銅箔と接合し、その接続した箇所からプリント配線板の周囲に広がるように回路が形成された形態となっている。この２層目の回路の銅箔を、必要により化学処理し、その回路の外側にBステージシートを配置し、その外側に銅箔を置き、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して多層化する。この後、同じように貫通孔あけ、銅メッキ、下側の銅箔の回路を周囲に延ばすようにして形成し、Bステージシート、銅箔を配置して積層成形することを繰り返して多層板とする。この多層板作成において、スルーホールメッキを行っており、上外層の銅箔厚みが１２μｍ以上になった場合、銅箔を薬液でエッチングして、好適には１２μｍ未満とする。１２μｍ未満とすることにより、細密回路の形成可能、炭酸ガスレーザーの孔あけが容易になる等の利点がある。
【０００８】炭酸ガスレーザーによる孔あけにおいて、レーザーを照射する面に、酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、あるいは融点900℃で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の酸化金属粉、カーボン又は金属粉と水溶性樹脂とを混合した樹脂組成物からなる塗料を塗布した塗膜、あるいはこの樹脂組成物を熱可塑性フィルムの片面に総厚み30〜200μm付着させて得られる孔あけ用補助シートを配置し、好適には銅箔面に接着させて、その上から炭酸ガスレーザーを直接銅箔表面に照射し、銅箔を加工除去することによる、スルーホール用貫通孔形成方法を使用するのが好ましい。
【０００９】本発明で使用する両面銅張板は、公知の有機、無機基材で補強された銅箔層が両面に存在する両面銅張板、またフィルム基材の両面銅張板等が使用可能である。剛性率の点からはガラス布基材が好ましい。
【００１０】本発明のレーザー孔あけ用補助シートは、銅張板の上に配置するだけでも使用可能であるが、孔あけ時に銅張板の上に置いて、できるだけ密着させることが、孔の形状を良好にするために好ましい。一般には、シートを銅張板の上にテープ等で貼り付ける等の方法で固定、密着して使用するが、より完全に密着するためには、得られたシートを、銅張板の表面に、樹脂付着した面を向け、加熱、加圧下にラミネートするか、或いは樹脂表層面3μm以下を水分で事前に湿らした後、室温にて加圧下にラミネートすることにより、銅箔表面との密着性が良好となり、孔形状の良好なものが得られる。
【００１１】樹脂組成物として、水溶性でない、有機溶剤に溶解可能な樹脂組成物も使用可能である。しかしながら、炭酸ガスレーザー照射で、孔周辺に樹脂が付着することがあり、この樹脂の除去に、水ではなく有機溶剤を必要とするため、加工上煩雑であり、又、後工程の汚染等の問題点も生じるため、好ましくない。
【００１２】基材としては、一般に公知の、有機、無機の織布、不織布が使用できる。具体的には、無機の繊維としては、Ｅ、Ｓ、Ｄ、Ｍガラス等の繊維等が挙げられる。又、有機繊維としては、全芳香族ポリアミド、液晶ポリエステル、ポリベンザゾールの繊維等を用いた布が挙げられる。これらは、混抄でも良い。
【００１３】本発明で使用される両面銅張積層板、プリプレグに使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、 多官能性マレイミドーシアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、1種或いは2種類以上が組み合わせて使用される。出力の高い炭酸ガスレーザー照射による加工でのスルーホール形状の点からは、ガラス転移温度が150℃以上の熱硬化性樹脂組成物が好ましく、耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【００１４】本発明の好適な熱硬化性樹脂分である多官能性シアン酸エステル化合物とは、分子内に2個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス(4-ジシアナトフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモー4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、トリス(4-シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などである。
【００１５】これらのほかに特公昭41-1928、同43-18468、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149号公報等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いら得る。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000 のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類;ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基;炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。このプレポリマー中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般には可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。
【００１６】エポキシ樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液状或いは固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂;ブタジエン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンチルエーテル等の二重結合をエポキシ化したポリエポキシ化合物類;ポリオール、水酸基含有シリコン樹脂類とエポハロヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジル化合物類等が挙げられる。これらは1種或いは2種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００１７】ポリイミド樹脂としては、一般に公知のものが使用され得る。具体的には、多官能性マレイミド類とポリアミン類との反応物、特公昭57-005406 に記載の末端三重結合のポリイミド類が挙げられる。
【００１８】これらの熱硬化性樹脂は、単独でも使用されるが、特性のバランスを考え、適宜組み合わせて使用するのが良い。本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物本来の特性が損なわれない範囲で、所望に応じて種々の添加物を配合することができる。これらの添加物としては、不飽和ポリエステル等の重合性二重結合含有モノマー類及びそのプレポリマー類;ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエン、マレイン化ブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリイソプレン、ブチルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等の低分子量液状〜高分子量のelasticなゴム類;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ-4-メチルペンテン、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、スチレン-イソプレンゴム、ポリエチレン-プロピレン共重合体、4-フッ化エチレン-6-フッ化エチレン共重合体類;ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の高分子量プレポリマー若しくはオリゴマー;ポリウレタン等が例示され、適宜使用される。また、その他、公知の無機、有機の充填剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光増感剤、難燃剤、光沢剤、重合禁止剤、チキソ性付与剤等の各種添加剤が、所望に応じて適宜組み合わせて用いられる。必要により、反応基を有する化合物は硬化剤、触媒が適宜配合される。特に、レーザー加工のため、樹脂組成物に無機充填剤を添加し、さらに黒色の染料或いは顔料を配合するのが好ましい。
【００１９】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性、経済性等に劣るため使用した熱硬化性樹脂に対して公知の熱硬化触媒を用い得る。使用量は、熱硬化性樹脂100重量部に対して0.005〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。
【００２０】本発明で使用する補助材料の中の、融点900℃以上で、且つ、結合エネルギー300kJ/mol 以上の金属化合物としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、酸化物としては、酸化チタン等のチタニア類、酸化マグネシウム等のマグネシア類、酸化鉄等の鉄酸化物、酸化ニッケル等のニッケル酸化物、二酸化マンガン、酸化亜鉛等の亜鉛酸化物、二酸化珪素、酸化アルミニウム、希土類酸化物、酸化コバルト等のコバルト酸化物、酸化錫等のスズ酸化物、酸化タングステン等のタングステン酸化物、等が挙げられる。非酸化物としては、炭化珪素、炭化タングステン、窒化硼素、窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミニウム、硫酸バリウム、希土類酸硫化物等、一般に公知のものが挙げられる。その他、カーボンも使用できる。更に、その酸化金属粉の混合物である各種ガラス類が挙げられる。又、カーボン粉が挙げられ、更に銀、アルミニウム、ビスマス、コバルト、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、モリブデン、ニッケル、パラジウム、アンチモン、ケイ素、錫、チタン、バナジウム、タングステン、亜鉛等の単体、或いはそれらの合金の金属粉が使用される。これらは一種或いは二種以上が組み合わせて使用される。平均粒子径は、特に限定しないが、1μm以下が好ましい。
【００２１】炭酸ガスレーザーの照射で分子が解離するか、溶融して飛散するために、金属が孔壁等に付着して、半導体チップ、孔壁密着性等に悪影響を及ぼさないようなものが好ましい。Ｎａ，Ｋ，Ｃｌイオン等は、特に半導体の信頼性に悪影響を及ぼすため、これらの成分を含むものは好適でない。配合量は、樹脂組成物中3〜97容積％、好適には5〜95容積％が使用され、好適には水溶性樹脂に配合され、均一に分散される。
【００２２】補助材料の水溶性樹脂としては、特に制限はしないが、混練して銅箔表面に塗布、乾燥した場合、或いはシート状とした場合、剥離欠落しないものを選択する。例えばポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエーテル、澱粉等、一般に公知のものが使用される。
【００２３】金属化合物粉、カーボン粉、又は金属粉と樹脂からなる組成物を作成する方法は、特に限定しないが、ニーダー等で無溶剤にて高温で練り、熱可塑性フィルム上にシート状に押し出して付着する方法、水に水溶性樹脂を溶解させ、これに上記粉体を加え、均一に攪拌混合して、これを用い、塗料として熱可塑性フィルム上に塗布、乾燥して膜を形成する方法等、一般に公知の方法が使用できる。厚みは、特に限定はしないが、一般には総厚み30〜200μmで使用する。それ以外に銅箔表面に酸化金属処理層を設けてから同様に孔あけすることが可能であるが、孔形状等の点からも上記補助材料を使用する方が好ましい。
【００２４】裏面は、貫通孔を形成した時に、炭酸ガスレーザーによるテーブルの損傷を避けるために裏面には金属板の上に水溶性樹脂を付着させたバックアップシートを配置し、好適には樹脂面を銅箔と接着させて使用するのが好ましい。
【００２５】銅箔面に加熱、加圧下にラミネートする場合、補助材料、バックアップシートともに塗布樹脂層を銅箔面に向け、ロールにて、温度は一般に40〜150℃、好ましくは60〜120℃で、線圧は一般に0.5〜20kg、好ましくは1〜10kgの圧力でラミネートし、樹脂層を溶融させて銅箔面と密着させる。温度の選択は使用する水溶性樹脂の融点で異なり、又、線圧、ラミネート速度によっても異なるが、一般には、水溶性樹脂の融点より5〜20℃高い温度でラミネートする。又、室温で密着させる場合、塗布樹脂層表面3μm以下を、ラミネート前に水分で湿らせて、水溶性樹脂を少し溶解させ、同様の圧力でラミネートする。水分で湿らせる方法は特に限定しないが、例えばロールで水分を塗膜樹脂面に連続的に塗布するようにし、その後、連続して銅張積層板の表面にラミネートする方法、水分をスプレー式に連続して塗膜表面に吹き付け、その後、連続して銅張積層板の表面にラミネートする方法等が使用し得る。
【００２６】基材補強銅張板は、まず上記補強基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥させてＢステージとし、プリプレグを作成する。次に、このプリプレグを所定枚数重ね、両面に銅箔を配置して、加熱、加圧下に積層成形し、銅張板とする。銅箔の厚みは、両面銅張積層板においては3〜12μm、多層板の内層銅箔としては5〜18μｍである。両面処理箔も使用できる。
【００２７】多層板は、好適にはガラス布基材補強した両面銅張積層板に、レーザーで貫通孔あけし、必要によりデスミア処理後に銅メッキを施して、孔内部銅メッキを50容積%以上、好ましくは９０容積％以上充填させ、この内層となる下（裏）面に回路を形成し、必要により銅箔表面処理後、その上に、好適にはＢステージのガラス基材補強プリプレグを配置し、その外側に銅箔を置き、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して銅張多層板とする。これを繰り返して所定の層を有する多層板を作成する。
【００２８】炭酸ガスレーザーを、出力20〜60mJ/パルス 照射して孔を形成した場合、孔周辺はバリが発生する。これは、両面銅張積層板では、特に問題でなく、そのまま銅メッキを行なって孔内部の50容積%以上、好ましくは９０容積％以上を銅メッキし、同時に表層もメッキして銅箔厚みを18μm以下、好ましくは１２μｍ以下とする。この内層となる下面の銅箔に回路を形成し、必要により銅箔表面処理を施し、この上に、好ましくはガラス布基材プリプレグを配置し、その外側に銅箔を置き、積層成形して多層板とする。これを繰り返して目的の層を有する多層板を作成する。本発明の上下層の導通はすべて貫通孔で行うため、さらにその孔を順次銅メッキして多層化するために、表層の銅箔が厚くなる。この銅箔をエッチングによって、好適には１２μｍ以下とする。内層の銅箔は、フリップチップ搭載部下部から周囲に回路を伸ばし、ランドを形成しておく。このランドの中心に貫通孔をあけて各層を接続させるとともに、裏面のハンダボールパッドに接続する回路部にも接続する形態とする。こうすることにより、フリップチップから発生した熱は上面に放熱するとともに、下面からはフリップチップの放熱用バンプを通し、周囲に広がる内層回路を通って下面のハンダボールを通ってマザーボードプリント配線板に拡散するようにして放熱を行う。もちろんこの回路は信号伝播用にも使用する。
【００２９】また、非常に高密度の回路を形成するためには、表層の銅箔を薄くする必要がある。表層銅箔を機械的に研磨する方法もあるが、好適な方法としては、炭酸ガスレーザー照射後、銅箔の両表面を薬液でエッチングし、もとの金属箔を厚さ方向に一部除去し、好ましくは２〜７μｍ、さらに好ましくは３〜５μｍとする。これにより、同時にバリも除去する。得られた銅箔は細密パターン形成に適しており、高密度のプリント配線板に適した、孔周囲の銅箔が残存したスルーホールメッキ用貫通孔が形成される。この場合、機械研磨よりはエッチングの方が、孔部のバリ除去、研磨による寸法変化等の点から好適である。
【００３０】本発明の孔部に発生した銅のバリをエッチング除去する方法としては、特に限定しないが、例えば、特開平02-22887、同02-22896、同02-25089、同02-25090、同02-59337、同02-60189、同02-166789、同03-25995、同03-60183、同03-94491、同04-199592、同04-263488号公報で開示された、薬品で金属表面を溶解除去する方法(ＳＵＥＰ法と呼ぶ）による。エッチング速度は、一般には0.02〜1.0μm/秒 で行う。
【００３１】炭酸ガスレーザーは、赤外線波長域にある9.3〜10.6μmの波長が一般に使用される。出力 は好ましくは、20〜60mJ/パルスで銅箔に孔をあける。エキシマレーザーは波長 248〜308μm、YAGレーザーは波長 351〜355μmが一般に使用される。この波長はこれに限定されるものではない。加工速度は炭酸ガスレーザーが格段に速く、経済的である。
【００３２】炭酸ガスレーザーで貫通孔をあける場合、最初から最後まで20〜60mJ/パルスから選ばれるエネルギーを照射するのが良い。もちろんこのエネルギー内で孔あけ時にエネルギーを変えることは可能である。表層の銅箔を除去する場合、より高いエネルギーを選ぶことにより、照射ショット数が少なくてすみ、効率が良い。中間の樹脂層を加工する場合、必ずしも高出力は必要ではなく、基材及び樹脂により適宜選択できる。例えば出力１０〜35mJ/パルス から選ぶことも可能である。もちろん、最後まで高出力で加工することもできる。孔内部に内層銅箔がある場合、ない場合で加工条件を変化させることが可能である。
【００３３】炭酸ガスレーザーで加工された孔内部の内層銅箔には1μm程度の樹脂層が残存する場合が殆どである。また、メカニカルドリルで孔あけした場合、スミアが残る可能性があり、この樹脂層を除去することにより、銅メッキと内外層の銅箔との接続信頼性が良くなる。樹脂層を除去するためには、デスミア処理等の一般に公知の処理が可能である。しかし、液が小径の孔内部に到達しない場合、内層の銅箔表面に残存する樹脂層の除去残が発生し、銅メッキとの接続不良になる場合がある。従って、より好適には、まず気相で孔内部を処理して樹脂の残存層を完全に除去し、次いで孔内部を、好ましくは超音波を併用して湿潤処理する。
【００３４】気相処理としては一般に公知の処理が使用可能であるが、例えばプラズマ処理、低圧紫外線処理等が挙げられる。プラズマは、高周波電源により分子を部分的に励起し、電離させた低温プラズマを用いる。これは、イオンの衝撃を利用した高速の処理、ラジカル種による穏やかな処理が一般には使用され、処理ガスとして、反応性ガス、不活性ガスが使用される。反応性ガスとしては、主に酸素が使用され、化学的に表面処理をする。不活性ガスとしては、主にアルゴンガスが使用される。このアルゴンガス等を使用し、物理的な表面処理を行う。物理的な処理は、イオンの衝撃を利用して表面をクリーニングする。低紫外線は、波長が短い領域の紫外線であり、波長として、184.9nm、253.7nm がピークの短波長域の波長を照射し、樹脂層を分解除去する。その後、樹脂表面が疎水かされる場合が多いため、特に小径孔の場合、超音波を併用して湿潤処理を行い、その後銅メッキを行うことが好ましい。湿潤処理としては、特に限定しないが、例えば過マンガン酸カリ水溶液、ソフトエッチング用水溶液等によるものが挙げられる。
【００３５】孔内部は、必ずしも銅メッキで50容積%以上充填しなくても電気的導通はとれるが、孔上部にフリップチップ搭載用パッドを形成する場合には好適には９０容積％以上銅メッキする。また、一般に公知の銅メッキを行うことが可能である。孔上部にパッドを作成するには、金属フィラーの入った穴埋め樹脂を用い、穴埋め後に金属フィラー面を露出させ、この上に銅メッキ、ニッケルメッキ、金メッキを行う。あるいは、この孔上をさけ、孔と接続するようにしてパッドを形成する。
【００３６】
【実施例】以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り、『部』は重量部を表す。
【００３７】実施例１2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、撹拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルク、日本タルク＜株＞製)500部、及び黒色顔料8部を加え、均一撹拌混合してワニスAを得た。このワニスを厚さ100μmのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間(at170℃)120秒、ガラス布の含有量が56重量%のプリプレグ(プリプレグB)を作成した。また、ガラス含有量44重量%のプリプレグＣを作成した。
【００３８】厚さ35μmの銅キャリア付き3μmの電解銅箔を、上記プリプレグＢ 1枚の上下に配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、絶縁層厚み100μmの両面銅張積層板Ｄを得た。その後、35μmの銅キャリアを剥離した。
【００３９】一方、酸化金属粉として黒色酸化銅粉（平均粒子径：0.8μm）800部に、ポリビニルアルコール粉体を水に溶解したワニスに加え、均一に攪拌混合した。これを厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム片面上に、厚さ30μｍとなるように塗布し、110℃で30分間乾燥して、金属化合物粉含有量45容積％の補助材料Eを作成した。又、ポリビニルアルコール水溶液を厚さ５０μｍのアルミニウム箔上に塗布乾燥して樹脂層を厚さ２５μｍに付着させたバックアップシートFを作成した。上記両面板の上に、樹脂面が銅箔側を向くように補助材料E及びバックアップシートFを配置し、100℃でラミネートしてから、孔径100μmの孔を20mm角内の中央6mm角内に44個直接炭酸ガスレーザーで、出力25mJ/パルス でまず1ショット、次に出力を20mJ/パルス にして3ショット補助材料の上から照射して、70ブロックのスルーホール用貫通孔をあけ、銅メッキを全体に10μm付着させ、孔内部を銅メッキで95容積%充填した。裏面に回路を形成し、黒色酸化銅処理を行い、その回路の上に上記プリプレグＣを置き、その外側に12μmの銅箔を配置し、同様に積層成形して３層板とした。
【００４０】この３層板に同様に100μmの貫通孔を５２個あけた。この両面の銅箔層を、ＳＵＥＰ処理にて孔周辺の銅箔のバリを除去するとともに、表面の銅箔も残存厚さ4μmまで溶解した。銅メッキを全体に9μm付着させ、この裏面に同様に回路形成、全体に黒色酸化銅処理を行い、プリプレグＣを置き、12μm銅箔を配置し、同様に積層成形して４層板とした。フリップチップ搭載部の下に同様にして１００μｍの貫通孔を４８個あけ、この４層板のフリップチップ搭載部の周囲に、内層の銅箔と接続するようにして孔径150μmの貫通孔を炭酸ガスレーザーであけた。これをプラズママシーンに入れて処理後、SUEP法にて表裏層銅箔を残存厚さ3μmまで溶解除去すると同時に内層銅箔に発生した銅箔バリをも溶解除去し、銅メッキを10μm施してから、表裏を既存の方法にて回路(ライン/スペース＝５０／５０μm)及びハンダボール用ランド等を形成し、少なくともフリップチップ搭載用パッド部、ハンダボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆し、ニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成した。この上に大きさ6mm角のフリップチップを搭載した。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４１】実施例２融点58℃の水溶性ポリエステル樹脂を水に溶解した樹脂水溶液の中に、金属化合物粉（ＳｉＯ257重量％、ＭｇＯ 43重量％、平均粒子径：0.4μm)を加え、均一に攪拌混合した後、これを50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに、厚さ20μmとなるように塗布し、110℃で25分間乾燥し、金属化合物含有量70容積％のフィルム状補助材料Gを作成した。
【００４２】一方、実施例１のプリプレグＢを１枚使用し、上下に12μmの電解銅箔を置き、同様に積層成形し、両面銅張積層板を得た（図１（１））。この上に上記孔あけ補助材料G、バックアップシートFを配置して、100℃のロールにて、線圧２kgfでラミネートした。補助材料Gの上から、炭酸ガスレーザーの出力35mJ/パルスにて3ショット照射して貫通孔60ホールをあけた（図１（２））。
【００４３】表層の補助シート及びバックアップシートを剥離し、ＳＵＥＰ処理を行い、プラズマ装置の中に入れ、酸素気流中で10分、更にアルゴン気流中で5分処理を行い、その後過マンガン酸カリ水溶液にて超音波併用で湿潤処理を行なって、実施例1と同様にパルス銅メッキを行い、貫通孔内部を95容積％銅メッキで充填し、表面には10μmの銅メッキを付着させた（図１（３））。この下面（裏）に回路を形成し、黒色酸化銅処理を施し、その外側に上記プリプレグCを１枚配置し、その外側に12μmの電解銅箔を置き（図１（４））、同様に積層成形した。この銅箔表面に上記補助材料G、裏面にバックアップシートFを同様にラミネートしてから40mJ/パルスにて4ショット照射し、貫通孔を40ホールあけた（図１（５））。この両側の銅箔をSUEPにて残存厚さ3μｍまで溶解し、銅メッキを施し、孔内部の８７容積％を充填し、表裏層には厚さ10μm付着させた後下面（裏面）に回路を形成した（図１（６））。これを繰り返して５層の多層板を作成した。
【００４４】このフリップチップを搭載する周囲に孔径200μの貫通孔を、フリップチップ搭載部にあけられた貫通孔から周囲に広がる各層の回路と接続するようにメカニカルドリルであけ、表裏を機械的に研磨した後、この孔内部に孔埋め樹脂（商品名；BT-S730B、三菱ガス化学<株>製）を充填し、120℃で1時間、更に160℃で2時間熱硬化した（図１（７））。SUEP法で表裏層の銅箔を残存厚さ3μmまで溶解し、デスミア処理後、銅メッキを10μm付着させた。これを用い、実施例1と同様にプリント配線板とし、フリップチップを搭載し、裏面はハンダボールをパッドに接合し、プラスチックパッケージを作成した（図１（８））。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４５】比較例１実施例１の両面銅張板を用い、表面処理を行なわずに炭酸ガスレーザーで同様に孔あけを行なったが、孔はあかなかった。
【００４６】比較例２実施例１の両面銅張板を用い、表裏面の銅箔を孔径100μmでエッチング除去し、炭酸ガスレーザーのエネルギー15mJ/パルス にて同様のショット数で孔あけを行なったが、ガラス繊維のケバが孔壁に見られ、且つ表裏の孔位置が最大15μmずれを生じ、その後の多層化が実施できなかった。
【００４７】比較例３エポキシ樹脂（商品名：エピコート5045)2,000部、ジシアンジアミド70部、2ーエチルイミダゾール2部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解し、攪拌混合して均一分散してワニスHを得た。これを厚さ100μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間140秒（at170℃），ガラス含有量55重量％のプリプレグIを作成した。また、厚さ50μmのガラス織布を使用し、ゲル化間180秒、ガラス含有量33重量％のプリプレグJを得た。このプリプレグJを１枚使用し、両面に厚さ12μmの電解銅箔を置き、170℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形して両面銅張積層板Kを得た。この銅張積層板K回路を形成し、黒色酸化銅処理を行い、この上下にプリプレグJを各1枚置き、その外側に厚さ12μmの銅箔を置き、同様に積層成形して４層板を作成した。メカニカルドリルで孔径２００μｍの貫通孔を周囲にあけ、SUEP処理を行わずにデスミア処理後、銅メッキを10μm付着させた。これを用いて、プリント配線板を作成し、フリップチップを搭載した。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４８】比較例４実施例１において、両面銅張積層板D（図２（１））を用い、回路を形成すると共に内層板のスルーホールとなる箇所両面に１００μｍの孔を銅箔をエッチングしてあけた。黒色酸化銅処理を施し、その表裏にプリプレグCを各１枚置き、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置し、同様に積層成形して４層板を作成した。この４層板を用い、最後の炭酸ガスレーザー孔あけにおいて、内層のスルーホールとなる箇所の内層の銅箔をあらかじめ孔径100μmとなるように銅箔をエッチング除去した箇所の表裏の同位置にも径100μmで銅箔をエッチング除去しておき（図２（２））、エネルギー10mJ/パルス にて貫通孔あけを行なった（図２（３））。その後は、SUEP処理を行わずに、デスミア処理を１回施し、銅メッキを10μｍ施し（図２（４））、表裏に回路を形成し、同様にプリント配線板を作成し、フリップチップを搭載した。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】＜測定方法＞1)表裏、内層孔位置のズレワークサイズ250mm角内に、孔径100μmの孔を900孔/ブロック として70ブロック（孔計63,000孔）作成した。炭酸ガスレーザー及びメカニカルドリルで孔あけを行ない、１枚の銅張板に63,000孔をあけた場合の表裏と内層銅箔のズレの最大値を示した。
2)回路パターン切れ、及びショート実施例、比較例で、孔のあいていない板を同様に作成し、ライン/スペース＝50/50μm の櫛形パターンを作成した後、拡大鏡でエッチング後の200パターンを目視にて観察し、パターン切れ、及びショートしているパターンの合計を分子に示した。
3)ガラス転移温度ＤＭＡ法にて測定した。
4)スルーホール・ヒートサイクル試験各スルーホール孔にランド径250μmを作成し、900孔を表裏交互につなぎ、1サイクルが、260℃・ハンダ・浸せき30秒→室温・5分 で、200サイクルまで実施し、抵抗値の変化率の最大値を示した。
5)ランド周辺銅箔切れ表裏の孔周辺に径250μmのランドを形成した時の、ランド部分の銅箔欠けを観察した。
6)プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値端子間（ライン／スペース＝50/50μm）の櫛形パターンを作成し、この上に、それぞれ使用したプリプレグを配置し、積層成形したものを、121℃・203kPa にて所定時間処理した後、25℃・60%RH で2時間後処理を行い、500VDCを印加して端子間の絶縁抵抗値を測定した。
7)耐マイグレーション性上記6)の試験片を85℃・85%RH、50VDC印加して端子間の絶縁抵抗値を測定した。
8)放熱性パッケージを同一マザーボードプリント配線板にハンダボールで接着させ、1000時間連続使用してから、パッケージの温度を測定した。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも３層の銅箔層を有するフリップチップ搭載用プリント配線板において、少なくともフリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドが、各内層の銅箔回路と、孔径25〜300μｍのスルーホールで全て接続されており、該内層回路が周囲に広がる回路となっており、該周囲に広がる回路は表裏貫通するスルーホール導体と接続して、裏面の放熱用及び信号伝播用等のハンダボールパッドに接続するランドに接続している形態の多層プリント配線板が提供される。さらに本発明によれば、孔径80μｍ以上180μm以下の貫通孔を、銅箔表面に酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、孔あけ補助材料として、少なくとも、融点900℃以上で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の金属化合物粉、カーボン粉又は金属粉の１種又は２種以上を3〜97容積％含む樹脂組成物からなる、樹脂皮膜或いは熱可塑性フィルム片面に樹脂層を付着させた総厚み３０〜２００μｍのシートを配置し、好適には銅箔面と接着させ、この上から、好ましくは20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーの炭酸ガスレーザーを直接照射して貫通孔あけを行ない、その後孔内部の50容積％以上を銅メッキで充填することにより、表層銅箔同士の接続信頼性に優れたものが得られ、この下面に回路を形成し、必要により銅箔回路表面に酸化金属処理層を設け、好ましくはガラス布基材プリプレグ及び銅箔を配置し、積層成形後にさらにスルーホール用貫通孔をあけ、その後表層の銅箔の厚さ方向に一部を薬液でエッチングで溶解し、同時に孔周辺に発生した銅箔バリをも溶解除去して、銅メッキを繰り返して作成された多層プリント配線板が提供される。これにより、放熱性、孔接続信頼性に優れ、高密度である多層プリント配線板が提供される。且つ熱硬化性樹脂として、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いることにより、得られたプリント配線板は、耐熱性に優れ、且つ耐マイグレーション性、プレッシャー後の電気絶縁性等の信頼性にも優れたフリップチップ用プリント配線板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２の高密度多層プリント配線板及び該配線板からの半導体プラスチックパッケージの製造工程図を示す。
【図２】比較例４の多層板の炭酸ガスレーザーによる孔あけ及び銅メッキの工程図を示す（ＳＵＥＰ無し）。
【符号の説明】
ａ ガラス布基材両面銅張積層板
ｂ 炭酸ガスレーザーで孔あけされた貫通孔
ｃ 貫通孔部に発生した銅箔バリ
d1、d2, d3, d4 貫通孔に銅メッキが充填されたスルーホール
ｅ プリプレグC
ｆ 銅箔
ｇ ３層板に炭酸ガスレーザーで形成された貫通孔
ｈ 発生した銅箔バリ
ｉ 穴埋め樹脂
ｊ フリッチップ
ｋ フリップチップバンプ
ｌ ハンダボールパッド
ｍ ハンダボール
ｎ メッキレジスト
ｏ ４層板
ｐ 炭酸ガスレーザーで孔あけされた貫通孔部
ｑ ズレを生じた内層銅箔
r ズレを生じた貫通孔銅メッキ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも３層の銅箔層を有し各層の接続を、すべて孔径（直径）２５〜３００μmのスルーホール導体で接続する多層プリント配線板に関する。得られたプリント配線板は、高密度の小型プリント配線板として、フリップチップを搭載し、小型、軽量の新規な半導体プラスチックパッケージ用等に主に使用される。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プラスチックパッケージ等に用いられる高密度のプリント配線板は、スルーホール用の貫通孔をドリルであけていた。近年、ますますドリルの径は小径となり、孔径が180μm以下となってきており、このような小径の孔をあける場合、ドリル径が細いため、孔あけ時にドリルが曲がる、折れる、加工速度が遅い等の欠点があり、生産性、信頼性等に問題を生じていた。また、上下の銅箔にあらかじめネガフィルムを使用して所定の方法で同じ大きさの孔をあけておき、炭酸ガスレーザーで上下を貫通するスルーホールを形成しようとすると、内層銅箔の位置ズレ、上下の孔の位置ズレを生じ、接続不良、及び表裏のランドが形成できない等の欠点があった。更には、内層として銅箔がある場合、表層の銅箔をエッチング除去して低エネルギーで孔あけを行なっても、内層銅箔の孔あけができずに、貫通孔が形成できなかった。メカニカルドリルでも180μm以下の貫通孔を形成できるが、ドリルが曲がる、孔あけ時のガラス繊維の割れによる銅メッキしみ込みなどが見られ、孔壁間の信頼性は今一歩であった。また、孔径180μm以下を有する高密度のプリント配線板は、フォトビア方式等で形成可能であるが、本発明で得られるような、導通をすべて貫通孔で形成したプリント配線板は作成できなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題点を解決した、孔径３００μm以下、特に180μm以下の貫通孔で全層を接続したフリップチップ搭載用高密度多層プリント配線板に関する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、フリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドを各内層の回路と孔径２５〜３００μｍのスルーホール導体で接続し、該内層回路からは周囲に広がる回路を形成し、該周囲に広がる回路を表裏貫通した孔径２５μｍ以上のスルーホール導体で、少なくともフリップチップ搭載部の裏面でハンダボールパッドに接続していることを特徴とする高密度多層プリント配線板を提供する。
【０００５】孔径25μｍ以上180μm以下の貫通孔は、レーザーで形成する。孔径25μｍ以上８０μｍ未満は、エキシマレーザー、YAGレーザーが好ましいが、孔径80μｍ以上180μm以下の孔は、銅箔表面に酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、或いは融点900℃以上で、且つ結合エネルギーが300kJ/mol 以上の金属化合物粉、カーボン粉又は金属粉の１種或いは２種以上を３〜９７容積％、好ましくは５〜９５容積％を含む樹脂組成物からなる塗膜を配置するか、あるいは樹脂組成物をフィルムの片面に付着させてシート状としたものを、好適には、総厚み30〜200μmの厚みで銅箔表面上に配置し、炭酸ガスレーザーの出力が、好ましくは20〜60mJ/パルスから選ばれるエネルギーで炭酸ガスレーザーを酸化金属処理層あるいは薬液処理層の上から直接照射してスルーホール用貫通孔を形成する。加工後、銅箔の表面は機械的研磨でバリをとることもできる。しかし、完全にバリを取るためには、好適には銅箔の両表面を平面的にエッチングし、もとの金属箔を厚さ方向に一部エッチング除去することにより、孔部に張り出した銅箔バリもエッチング除去することが好ましい。これにより、銅箔が薄くなるために、その後の金属メッキでメッキアップして得られた表裏銅箔の細線の回路形成において、ショートやパターン切れ等の不良の発生もなく、高密度のプリント配線板を作成することができる。この表裏銅箔のエッチングにより表裏銅箔を薄くするときに、孔内部に露出した内層銅箔表面に付着する樹脂層を、好適には少なくとも気相処理してから、エッチング除去する。孔内部は、銅メッキで50容積%以上、好ましくは４０容積％以上充填して、積層成形による際の樹脂充填を容易にする。また、最後に形成する貫通孔の場合、表層の銅箔と孔内部の銅箔の接続を行うことにより、内層との接続の極めて優れた孔が得られる。加えて、加工速度はドリルであける場合に比べて格段に速く、生産性も良好で、経済性にも優れているものが得られた。また、表裏、内層銅箔を接続するフリップチップ周囲の貫通孔は１８０μm超え、３００μｍ以下の孔径を使用するのが好ましい。この孔はメカニカルドリルであけるのが好適である。さらに樹脂組成物として、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いることにより、得られたプリント配線板は耐熱性、耐プレッシャークッカー性、耐マイグレーション性等に優れたものが得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明は、少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用高密度プリント配線板に関する。フリップチップのバンプ接続用パッドは、内層と孔径２５μｍ以上３００μm以下のスルーホール導体で接続されており、各内層から周囲に広がる回路は、最後に表裏貫通したスルーホール導体で裏面のハンダボールパッド用回路に接続する形態となっている。スルーホールは、孔径８０μｍ以上１８０μｍ以下の貫通孔は、炭酸ガスレーザーで孔あけするが、エキシマレーザー、YAGレーザーで孔あけすることもできる。しかし加工速度が非常に遅くなる。孔あけは、銅箔表面に酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、補助材料を配置し、好適には20〜60mJ/パルス から選ばれた炭酸ガスレーザーエネルギーを用いて貫通孔を形成するのが好ましい。
【０００７】本発明はまず両面銅張積層板を用い、この表面にフリップチップを搭載するパッドを形成する。このパッドはフリップチップの真下の貫通孔の上に形成するか、貫通孔を避けて貫通孔と接続するようにしてパッドを形成する。貫通孔の上にパッドを形成するためには、貫通孔内部を銅メッキで充填するか、通常のスルーホールメッキ後に孔内部を金属フィラーを入れた穴埋め樹脂で充填し、金属フィラー面を露出後にその上に無電解メッキ、貴金属メッキを施してパッドを形成する。この貫通孔は、銅メッキで内層の２層目の銅箔と接合し、その接続した箇所からプリント配線板の周囲に広がるように回路が形成された形態となっている。この２層目の回路の銅箔を、必要により化学処理し、その回路の外側にBステージシートを配置し、その外側に銅箔を置き、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して多層化する。この後、同じように貫通孔あけ、銅メッキ、下側の銅箔の回路を周囲に延ばすようにして形成し、Bステージシート、銅箔を配置して積層成形することを繰り返して多層板とする。この多層板作成において、スルーホールメッキを行っており、上外層の銅箔厚みが１２μｍ以上になった場合、銅箔を薬液でエッチングして、好適には１２μｍ未満とする。１２μｍ未満とすることにより、細密回路の形成可能、炭酸ガスレーザーの孔あけが容易になる等の利点がある。
【０００８】炭酸ガスレーザーによる孔あけにおいて、レーザーを照射する面に、酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、あるいは融点900℃で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の酸化金属粉、カーボン又は金属粉と水溶性樹脂とを混合した樹脂組成物からなる塗料を塗布した塗膜、あるいはこの樹脂組成物を熱可塑性フィルムの片面に総厚み30〜200μm付着させて得られる孔あけ用補助シートを配置し、好適には銅箔面に接着させて、その上から炭酸ガスレーザーを直接銅箔表面に照射し、銅箔を加工除去することによる、スルーホール用貫通孔形成方法を使用するのが好ましい。
【０００９】本発明で使用する両面銅張板は、公知の有機、無機基材で補強された銅箔層が両面に存在する両面銅張板、またフィルム基材の両面銅張板等が使用可能である。剛性率の点からはガラス布基材が好ましい。
【００１０】本発明のレーザー孔あけ用補助シートは、銅張板の上に配置するだけでも使用可能であるが、孔あけ時に銅張板の上に置いて、できるだけ密着させることが、孔の形状を良好にするために好ましい。一般には、シートを銅張板の上にテープ等で貼り付ける等の方法で固定、密着して使用するが、より完全に密着するためには、得られたシートを、銅張板の表面に、樹脂付着した面を向け、加熱、加圧下にラミネートするか、或いは樹脂表層面3μm以下を水分で事前に湿らした後、室温にて加圧下にラミネートすることにより、銅箔表面との密着性が良好となり、孔形状の良好なものが得られる。
【００１１】樹脂組成物として、水溶性でない、有機溶剤に溶解可能な樹脂組成物も使用可能である。しかしながら、炭酸ガスレーザー照射で、孔周辺に樹脂が付着することがあり、この樹脂の除去に、水ではなく有機溶剤を必要とするため、加工上煩雑であり、又、後工程の汚染等の問題点も生じるため、好ましくない。
【００１２】基材としては、一般に公知の、有機、無機の織布、不織布が使用できる。具体的には、無機の繊維としては、Ｅ、Ｓ、Ｄ、Ｍガラス等の繊維等が挙げられる。又、有機繊維としては、全芳香族ポリアミド、液晶ポリエステル、ポリベンザゾールの繊維等を用いた布が挙げられる。これらは、混抄でも良い。
【００１３】本発明で使用される両面銅張積層板、プリプレグに使用される熱硬化性樹脂組成物の樹脂としては、一般に公知の熱硬化性樹脂が使用される。具体的には、エポキシ樹脂、多官能性シアン酸エステル樹脂、 多官能性マレイミドーシアン酸エステル樹脂、多官能性マレイミド樹脂、不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられ、1種或いは2種類以上が組み合わせて使用される。出力の高い炭酸ガスレーザー照射による加工でのスルーホール形状の点からは、ガラス転移温度が150℃以上の熱硬化性樹脂組成物が好ましく、耐湿性、耐マイグレーション性、吸湿後の電気的特性等の点から多官能性シアン酸エステル樹脂組成物が好適である。
【００１４】本発明の好適な熱硬化性樹脂分である多官能性シアン酸エステル化合物とは、分子内に2個以上のシアナト基を有する化合物である。具体的に例示すると、1,3-又は1,4-ジシアナトベンゼン、1,3,5-トリシアナトベンゼン、1,3-、1,4-、1,6-、1,8-、2,6-又は2,7-ジシアナトナフタレン、1,3,6-トリシアナトナフタレン、4,4-ジシアナトビフェニル、ビス(4-ジシアナトフェニル)メタン、2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン、2,2-ビス(3,5-ジブロモー4-シアナトフェニル)プロパン、ビス(4-シアナトフェニル)エーテル、ビス(4-シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4-シアナトフェニル)スルホン、トリス(4-シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4-シアナトフェニル)ホスフェート、およびノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアネート類などである。
【００１５】これらのほかに特公昭41-1928、同43-18468、同44-4791、同45-11712、同46-41112、同47-26853及び特開昭51-63149号公報等に記載の多官能性シアン酸エステル化合物類も用いら得る。また、これら多官能性シアン酸エステル化合物のシアナト基の三量化によって形成されるトリアジン環を有する分子量400〜6,000 のプレポリマーが使用される。このプレポリマーは、上記の多官能性シアン酸エステルモノマーを、例えば鉱酸、ルイス酸等の酸類;ナトリウムアルコラート等、第三級アミン類等の塩基;炭酸ナトリウム等の塩類等を触媒として重合させることにより得られる。このプレポリマー中には一部未反応のモノマーも含まれており、モノマーとプレポリマーとの混合物の形態をしており、このような原料は本発明の用途に好適に使用される。一般には可溶な有機溶剤に溶解させて使用する。
【００１６】エポキシ樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液状或いは固形のビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂;ブタジエン、ペンタジエン、ビニルシクロヘキセン、ジシクロペンチルエーテル等の二重結合をエポキシ化したポリエポキシ化合物類;ポリオール、水酸基含有シリコン樹脂類とエポハロヒドリンとの反応によって得られるポリグリシジル化合物類等が挙げられる。これらは1種或いは2種類以上が組み合わせて使用され得る。
【００１７】ポリイミド樹脂としては、一般に公知のものが使用され得る。具体的には、多官能性マレイミド類とポリアミン類との反応物、特公昭57-005406 に記載の末端三重結合のポリイミド類が挙げられる。
【００１８】これらの熱硬化性樹脂は、単独でも使用されるが、特性のバランスを考え、適宜組み合わせて使用するのが良い。本発明の熱硬化性樹脂組成物には、組成物本来の特性が損なわれない範囲で、所望に応じて種々の添加物を配合することができる。これらの添加物としては、不飽和ポリエステル等の重合性二重結合含有モノマー類及びそのプレポリマー類;ポリブタジエン、エポキシ化ブタジエン、マレイン化ブタジエン、ブタジエン-アクリロニトリル共重合体、ポリクロロプレン、ブタジエン-スチレン共重合体、ポリイソプレン、ブチルゴム、フッ素ゴム、天然ゴム等の低分子量液状〜高分子量のelasticなゴム類;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ-4-メチルペンテン、ポリスチレン、AS樹脂、ABS樹脂、MBS樹脂、スチレン-イソプレンゴム、ポリエチレン-プロピレン共重合体、4-フッ化エチレン-6-フッ化エチレン共重合体類;ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド等の高分子量プレポリマー若しくはオリゴマー;ポリウレタン等が例示され、適宜使用される。また、その他、公知の無機、有機の充填剤、染料、顔料、増粘剤、滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光増感剤、難燃剤、光沢剤、重合禁止剤、チキソ性付与剤等の各種添加剤が、所望に応じて適宜組み合わせて用いられる。必要により、反応基を有する化合物は硬化剤、触媒が適宜配合される。特に、レーザー加工のため、樹脂組成物に無機充填剤を添加し、さらに黒色の染料或いは顔料を配合するのが好ましい。
【００１９】本発明の熱硬化性樹脂組成物は、それ自体は加熱により硬化するが硬化速度が遅く、作業性、経済性等に劣るため使用した熱硬化性樹脂に対して公知の熱硬化触媒を用い得る。使用量は、熱硬化性樹脂100重量部に対して0.005〜10重量部、好ましくは0.01〜5重量部である。
【００２０】本発明で使用する補助材料の中の、融点900℃以上で、且つ、結合エネルギー300kJ/mol 以上の金属化合物としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、酸化物としては、酸化チタン等のチタニア類、酸化マグネシウム等のマグネシア類、酸化鉄等の鉄酸化物、酸化ニッケル等のニッケル酸化物、二酸化マンガン、酸化亜鉛等の亜鉛酸化物、二酸化珪素、酸化アルミニウム、希土類酸化物、酸化コバルト等のコバルト酸化物、酸化錫等のスズ酸化物、酸化タングステン等のタングステン酸化物、等が挙げられる。非酸化物としては、炭化珪素、炭化タングステン、窒化硼素、窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミニウム、硫酸バリウム、希土類酸硫化物等、一般に公知のものが挙げられる。その他、カーボンも使用できる。更に、その酸化金属粉の混合物である各種ガラス類が挙げられる。又、カーボン粉が挙げられ、更に銀、アルミニウム、ビスマス、コバルト、銅、鉄、マグネシウム、マンガン、モリブデン、ニッケル、パラジウム、アンチモン、ケイ素、錫、チタン、バナジウム、タングステン、亜鉛等の単体、或いはそれらの合金の金属粉が使用される。これらは一種或いは二種以上が組み合わせて使用される。平均粒子径は、特に限定しないが、1μm以下が好ましい。
【００２１】炭酸ガスレーザーの照射で分子が解離するか、溶融して飛散するために、金属が孔壁等に付着して、半導体チップ、孔壁密着性等に悪影響を及ぼさないようなものが好ましい。Ｎａ，Ｋ，Ｃｌイオン等は、特に半導体の信頼性に悪影響を及ぼすため、これらの成分を含むものは好適でない。配合量は、樹脂組成物中3〜97容積％、好適には5〜95容積％が使用され、好適には水溶性樹脂に配合され、均一に分散される。
【００２２】補助材料の水溶性樹脂としては、特に制限はしないが、混練して銅箔表面に塗布、乾燥した場合、或いはシート状とした場合、剥離欠落しないものを選択する。例えばポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリエーテル、澱粉等、一般に公知のものが使用される。
【００２３】金属化合物粉、カーボン粉、又は金属粉と樹脂からなる組成物を作成する方法は、特に限定しないが、ニーダー等で無溶剤にて高温で練り、熱可塑性フィルム上にシート状に押し出して付着する方法、水に水溶性樹脂を溶解させ、これに上記粉体を加え、均一に攪拌混合して、これを用い、塗料として熱可塑性フィルム上に塗布、乾燥して膜を形成する方法等、一般に公知の方法が使用できる。厚みは、特に限定はしないが、一般には総厚み30〜200μmで使用する。それ以外に銅箔表面に酸化金属処理層を設けてから同様に孔あけすることが可能であるが、孔形状等の点からも上記補助材料を使用する方が好ましい。
【００２４】裏面は、貫通孔を形成した時に、炭酸ガスレーザーによるテーブルの損傷を避けるために裏面には金属板の上に水溶性樹脂を付着させたバックアップシートを配置し、好適には樹脂面を銅箔と接着させて使用するのが好ましい。
【００２５】銅箔面に加熱、加圧下にラミネートする場合、補助材料、バックアップシートともに塗布樹脂層を銅箔面に向け、ロールにて、温度は一般に40〜150℃、好ましくは60〜120℃で、線圧は一般に0.5〜20kg、好ましくは1〜10kgの圧力でラミネートし、樹脂層を溶融させて銅箔面と密着させる。温度の選択は使用する水溶性樹脂の融点で異なり、又、線圧、ラミネート速度によっても異なるが、一般には、水溶性樹脂の融点より5〜20℃高い温度でラミネートする。又、室温で密着させる場合、塗布樹脂層表面3μm以下を、ラミネート前に水分で湿らせて、水溶性樹脂を少し溶解させ、同様の圧力でラミネートする。水分で湿らせる方法は特に限定しないが、例えばロールで水分を塗膜樹脂面に連続的に塗布するようにし、その後、連続して銅張積層板の表面にラミネートする方法、水分をスプレー式に連続して塗膜表面に吹き付け、その後、連続して銅張積層板の表面にラミネートする方法等が使用し得る。
【００２６】基材補強銅張板は、まず上記補強基材に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥させてＢステージとし、プリプレグを作成する。次に、このプリプレグを所定枚数重ね、両面に銅箔を配置して、加熱、加圧下に積層成形し、銅張板とする。銅箔の厚みは、両面銅張積層板においては3〜12μm、多層板の内層銅箔としては5〜18μｍである。両面処理箔も使用できる。
【００２７】多層板は、好適にはガラス布基材補強した両面銅張積層板に、レーザーで貫通孔あけし、必要によりデスミア処理後に銅メッキを施して、孔内部銅メッキを50容積%以上、好ましくは９０容積％以上充填させ、この内層となる下（裏）面に回路を形成し、必要により銅箔表面処理後、その上に、好適にはＢステージのガラス基材補強プリプレグを配置し、その外側に銅箔を置き、加熱、加圧、好ましくは真空下に積層成形して銅張多層板とする。これを繰り返して所定の層を有する多層板を作成する。
【００２８】炭酸ガスレーザーを、出力20〜60mJ/パルス 照射して孔を形成した場合、孔周辺はバリが発生する。これは、両面銅張積層板では、特に問題でなく、そのまま銅メッキを行なって孔内部の50容積%以上、好ましくは９０容積％以上を銅メッキし、同時に表層もメッキして銅箔厚みを18μm以下、好ましくは１２μｍ以下とする。この内層となる下面の銅箔に回路を形成し、必要により銅箔表面処理を施し、この上に、好ましくはガラス布基材プリプレグを配置し、その外側に銅箔を置き、積層成形して多層板とする。これを繰り返して目的の層を有する多層板を作成する。本発明の上下層の導通はすべて貫通孔で行うため、さらにその孔を順次銅メッキして多層化するために、表層の銅箔が厚くなる。この銅箔をエッチングによって、好適には１２μｍ以下とする。内層の銅箔は、フリップチップ搭載部下部から周囲に回路を伸ばし、ランドを形成しておく。このランドの中心に貫通孔をあけて各層を接続させるとともに、裏面のハンダボールパッドに接続する回路部にも接続する形態とする。こうすることにより、フリップチップから発生した熱は上面に放熱するとともに、下面からはフリップチップの放熱用バンプを通し、周囲に広がる内層回路を通って下面のハンダボールを通ってマザーボードプリント配線板に拡散するようにして放熱を行う。もちろんこの回路は信号伝播用にも使用する。
【００２９】また、非常に高密度の回路を形成するためには、表層の銅箔を薄くする必要がある。表層銅箔を機械的に研磨する方法もあるが、好適な方法としては、炭酸ガスレーザー照射後、銅箔の両表面を薬液でエッチングし、もとの金属箔を厚さ方向に一部除去し、好ましくは２〜７μｍ、さらに好ましくは３〜５μｍとする。これにより、同時にバリも除去する。得られた銅箔は細密パターン形成に適しており、高密度のプリント配線板に適した、孔周囲の銅箔が残存したスルーホールメッキ用貫通孔が形成される。この場合、機械研磨よりはエッチングの方が、孔部のバリ除去、研磨による寸法変化等の点から好適である。
【００３０】本発明の孔部に発生した銅のバリをエッチング除去する方法としては、特に限定しないが、例えば、特開平02-22887、同02-22896、同02-25089、同02-25090、同02-59337、同02-60189、同02-166789、同03-25995、同03-60183、同03-94491、同04-199592、同04-263488号公報で開示された、薬品で金属表面を溶解除去する方法(ＳＵＥＰ法と呼ぶ）による。エッチング速度は、一般には0.02〜1.0μm/秒 で行う。
【００３１】炭酸ガスレーザーは、赤外線波長域にある9.3〜10.6μmの波長が一般に使用される。出力 は好ましくは、20〜60mJ/パルスで銅箔に孔をあける。エキシマレーザーは波長 248〜308μm、YAGレーザーは波長 351〜355μmが一般に使用される。この波長はこれに限定されるものではない。加工速度は炭酸ガスレーザーが格段に速く、経済的である。
【００３２】炭酸ガスレーザーで貫通孔をあける場合、最初から最後まで20〜60mJ/パルスから選ばれるエネルギーを照射するのが良い。もちろんこのエネルギー内で孔あけ時にエネルギーを変えることは可能である。表層の銅箔を除去する場合、より高いエネルギーを選ぶことにより、照射ショット数が少なくてすみ、効率が良い。中間の樹脂層を加工する場合、必ずしも高出力は必要ではなく、基材及び樹脂により適宜選択できる。例えば出力１０〜35mJ/パルス から選ぶことも可能である。もちろん、最後まで高出力で加工することもできる。孔内部に内層銅箔がある場合、ない場合で加工条件を変化させることが可能である。
【００３３】炭酸ガスレーザーで加工された孔内部の内層銅箔には1μm程度の樹脂層が残存する場合が殆どである。また、メカニカルドリルで孔あけした場合、スミアが残る可能性があり、この樹脂層を除去することにより、銅メッキと内外層の銅箔との接続信頼性が良くなる。樹脂層を除去するためには、デスミア処理等の一般に公知の処理が可能である。しかし、液が小径の孔内部に到達しない場合、内層の銅箔表面に残存する樹脂層の除去残が発生し、銅メッキとの接続不良になる場合がある。従って、より好適には、まず気相で孔内部を処理して樹脂の残存層を完全に除去し、次いで孔内部を、好ましくは超音波を併用して湿潤処理する。
【００３４】気相処理としては一般に公知の処理が使用可能であるが、例えばプラズマ処理、低圧紫外線処理等が挙げられる。プラズマは、高周波電源により分子を部分的に励起し、電離させた低温プラズマを用いる。これは、イオンの衝撃を利用した高速の処理、ラジカル種による穏やかな処理が一般には使用され、処理ガスとして、反応性ガス、不活性ガスが使用される。反応性ガスとしては、主に酸素が使用され、化学的に表面処理をする。不活性ガスとしては、主にアルゴンガスが使用される。このアルゴンガス等を使用し、物理的な表面処理を行う。物理的な処理は、イオンの衝撃を利用して表面をクリーニングする。低紫外線は、波長が短い領域の紫外線であり、波長として、184.9nm、253.7nm がピークの短波長域の波長を照射し、樹脂層を分解除去する。その後、樹脂表面が疎水かされる場合が多いため、特に小径孔の場合、超音波を併用して湿潤処理を行い、その後銅メッキを行うことが好ましい。湿潤処理としては、特に限定しないが、例えば過マンガン酸カリ水溶液、ソフトエッチング用水溶液等によるものが挙げられる。
【００３５】孔内部は、必ずしも銅メッキで50容積%以上充填しなくても電気的導通はとれるが、孔上部にフリップチップ搭載用パッドを形成する場合には好適には９０容積％以上銅メッキする。また、一般に公知の銅メッキを行うことが可能である。孔上部にパッドを作成するには、金属フィラーの入った穴埋め樹脂を用い、穴埋め後に金属フィラー面を露出させ、この上に銅メッキ、ニッケルメッキ、金メッキを行う。あるいは、この孔上をさけ、孔と接続するようにしてパッドを形成する。
【００３６】
【実施例】以下に実施例、比較例で本発明を具体的に説明する。尚、特に断らない限り、『部』は重量部を表す。
【００３７】実施例１2,2-ビス(4-シアナトフェニル)プロパン900部、ビス(4-マレイミドフェニル)メタン100部を150℃に熔融させ、撹拌しながら4時間反応させ、プレポリマーを得た。これをメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解した。これにビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:エピコート1001、油化シェルエポキシ＜株＞製)400部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(商品名:ESCN-220F、住友化学工業＜株＞製)600部を加え、均一に溶解混合した。更に触媒としてオクチル酸亜鉛0.4部を加え、溶解混合し、これに無機充填剤(商品名:焼成タルク、日本タルク＜株＞製)500部、及び黒色顔料8部を加え、均一撹拌混合してワニスAを得た。このワニスを厚さ100μmのガラス織布に含浸し150℃で乾燥して、ゲル化時間(at170℃)120秒、ガラス布の含有量が56重量%のプリプレグ(プリプレグB)を作成した。また、ガラス含有量44重量%のプリプレグＣを作成した。
【００３８】厚さ35μmの銅キャリア付き3μmの電解銅箔を、上記プリプレグＢ 1枚の上下に配置し、200℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形し、絶縁層厚み100μmの両面銅張積層板Ｄを得た。その後、35μmの銅キャリアを剥離した。
【００３９】一方、酸化金属粉として黒色酸化銅粉（平均粒子径：0.8μm）800部に、ポリビニルアルコール粉体を水に溶解したワニスに加え、均一に攪拌混合した。これを厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム片面上に、厚さ30μｍとなるように塗布し、110℃で30分間乾燥して、金属化合物粉含有量45容積％の補助材料Eを作成した。又、ポリビニルアルコール水溶液を厚さ５０μｍのアルミニウム箔上に塗布乾燥して樹脂層を厚さ２５μｍに付着させたバックアップシートFを作成した。上記両面板の上に、樹脂面が銅箔側を向くように補助材料E及びバックアップシートFを配置し、100℃でラミネートしてから、孔径100μmの孔を20mm角内の中央6mm角内に44個直接炭酸ガスレーザーで、出力25mJ/パルス でまず1ショット、次に出力を20mJ/パルス にして3ショット補助材料の上から照射して、70ブロックのスルーホール用貫通孔をあけ、銅メッキを全体に10μm付着させ、孔内部を銅メッキで95容積%充填した。裏面に回路を形成し、黒色酸化銅処理を行い、その回路の上に上記プリプレグＣを置き、その外側に12μmの銅箔を配置し、同様に積層成形して３層板とした。
【００４０】この３層板に同様に100μmの貫通孔を５２個あけた。この両面の銅箔層を、ＳＵＥＰ処理にて孔周辺の銅箔のバリを除去するとともに、表面の銅箔も残存厚さ4μmまで溶解した。銅メッキを全体に9μm付着させ、この裏面に同様に回路形成、全体に黒色酸化銅処理を行い、プリプレグＣを置き、12μm銅箔を配置し、同様に積層成形して４層板とした。フリップチップ搭載部の下に同様にして１００μｍの貫通孔を４８個あけ、この４層板のフリップチップ搭載部の周囲に、内層の銅箔と接続するようにして孔径150μmの貫通孔を炭酸ガスレーザーであけた。これをプラズママシーンに入れて処理後、SUEP法にて表裏層銅箔を残存厚さ3μmまで溶解除去すると同時に内層銅箔に発生した銅箔バリをも溶解除去し、銅メッキを10μm施してから、表裏を既存の方法にて回路(ライン/スペース＝５０／５０μm)及びハンダボール用ランド等を形成し、少なくともフリップチップ搭載用パッド部、ハンダボールパッド部を除いてメッキレジストで被覆し、ニッケル、金メッキを施し、プリント配線板を作成した。この上に大きさ6mm角のフリップチップを搭載した。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４１】実施例２融点58℃の水溶性ポリエステル樹脂を水に溶解した樹脂水溶液の中に、金属化合物粉（ＳｉＯ257重量％、ＭｇＯ 43重量％、平均粒子径：0.4μm)を加え、均一に攪拌混合した後、これを50μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに、厚さ20μmとなるように塗布し、110℃で25分間乾燥し、金属化合物含有量70容積％のフィルム状補助材料Gを作成した。
【００４２】一方、実施例１のプリプレグＢを１枚使用し、上下に12μmの電解銅箔を置き、同様に積層成形し、両面銅張積層板を得た（図１（１））。この上に上記孔あけ補助材料G、バックアップシートFを配置して、100℃のロールにて、線圧２kgfでラミネートした。補助材料Gの上から、炭酸ガスレーザーの出力35mJ/パルスにて3ショット照射して貫通孔60ホールをあけた（図１（２））。
【００４３】表層の補助シート及びバックアップシートを剥離し、ＳＵＥＰ処理を行い、プラズマ装置の中に入れ、酸素気流中で10分、更にアルゴン気流中で5分処理を行い、その後過マンガン酸カリ水溶液にて超音波併用で湿潤処理を行なって、実施例1と同様にパルス銅メッキを行い、貫通孔内部を95容積％銅メッキで充填し、表面には10μmの銅メッキを付着させた（図１（３））。この下面（裏）に回路を形成し、黒色酸化銅処理を施し、その外側に上記プリプレグCを１枚配置し、その外側に12μmの電解銅箔を置き（図１（４））、同様に積層成形した。この銅箔表面に上記補助材料G、裏面にバックアップシートFを同様にラミネートしてから40mJ/パルスにて4ショット照射し、貫通孔を40ホールあけた（図１（５））。この両側の銅箔をSUEPにて残存厚さ3μｍまで溶解し、銅メッキを施し、孔内部の８７容積％を充填し、表裏層には厚さ10μm付着させた後下面（裏面）に回路を形成した（図１（６））。これを繰り返して５層の多層板を作成した。
【００４４】このフリップチップを搭載する周囲に孔径200μの貫通孔を、フリップチップ搭載部にあけられた貫通孔から周囲に広がる各層の回路と接続するようにメカニカルドリルであけ、表裏を機械的に研磨した後、この孔内部に孔埋め樹脂（商品名；BT-S730B、三菱ガス化学<株>製）を充填し、120℃で1時間、更に160℃で2時間熱硬化した（図１（７））。SUEP法で表裏層の銅箔を残存厚さ3μmまで溶解し、デスミア処理後、銅メッキを10μm付着させた。これを用い、実施例1と同様にプリント配線板とし、フリップチップを搭載し、裏面はハンダボールをパッドに接合し、プラスチックパッケージを作成した（図１（８））。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４５】比較例１実施例１の両面銅張板を用い、表面処理を行なわずに炭酸ガスレーザーで同様に孔あけを行なったが、孔はあかなかった。
【００４６】比較例２実施例１の両面銅張板を用い、表裏面の銅箔を孔径100μmでエッチング除去し、炭酸ガスレーザーのエネルギー15mJ/パルス にて同様のショット数で孔あけを行なったが、ガラス繊維のケバが孔壁に見られ、且つ表裏の孔位置が最大15μmずれを生じ、その後の多層化が実施できなかった。
【００４７】比較例３エポキシ樹脂（商品名：エピコート5045)2,000部、ジシアンジアミド70部、2ーエチルイミダゾール2部をメチルエチルケトンとジメチルホルムアミドの混合溶剤に溶解し、攪拌混合して均一分散してワニスHを得た。これを厚さ100μmのガラス織布に含浸、乾燥して、ゲル化時間140秒（at170℃），ガラス含有量55重量％のプリプレグIを作成した。また、厚さ50μmのガラス織布を使用し、ゲル化間180秒、ガラス含有量33重量％のプリプレグJを得た。このプリプレグJを１枚使用し、両面に厚さ12μmの電解銅箔を置き、170℃、20kgf/cm2、30mmHg以下の真空下で2時間積層成形して両面銅張積層板Kを得た。この銅張積層板K回路を形成し、黒色酸化銅処理を行い、この上下にプリプレグJを各1枚置き、その外側に厚さ12μmの銅箔を置き、同様に積層成形して４層板を作成した。メカニカルドリルで孔径２００μｍの貫通孔を周囲にあけ、SUEP処理を行わずにデスミア処理後、銅メッキを10μm付着させた。これを用いて、プリント配線板を作成し、フリップチップを搭載した。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４８】比較例４実施例１において、両面銅張積層板D（図２（１））を用い、回路を形成すると共に内層板のスルーホールとなる箇所両面に１００μｍの孔を銅箔をエッチングしてあけた。黒色酸化銅処理を施し、その表裏にプリプレグCを各１枚置き、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置し、同様に積層成形して４層板を作成した。この４層板を用い、最後の炭酸ガスレーザー孔あけにおいて、内層のスルーホールとなる箇所の内層の銅箔をあらかじめ孔径100μmとなるように銅箔をエッチング除去した箇所の表裏の同位置にも径100μmで銅箔をエッチング除去しておき（図２（２））、エネルギー10mJ/パルス にて貫通孔あけを行なった（図２（３））。その後は、SUEP処理を行わずに、デスミア処理を１回施し、銅メッキを10μｍ施し（図２（４））、表裏に回路を形成し、同様にプリント配線板を作成し、フリップチップを搭載した。評価結果を表１及び表２に示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
【表２】
【００５１】＜測定方法＞1)表裏、内層孔位置のズレワークサイズ250mm角内に、孔径100μmの孔を900孔/ブロック として70ブロック（孔計63,000孔）作成した。炭酸ガスレーザー及びメカニカルドリルで孔あけを行ない、１枚の銅張板に63,000孔をあけた場合の表裏と内層銅箔のズレの最大値を示した。
2)回路パターン切れ、及びショート実施例、比較例で、孔のあいていない板を同様に作成し、ライン/スペース＝50/50μm の櫛形パターンを作成した後、拡大鏡でエッチング後の200パターンを目視にて観察し、パターン切れ、及びショートしているパターンの合計を分子に示した。
3)ガラス転移温度ＤＭＡ法にて測定した。
4)スルーホール・ヒートサイクル試験各スルーホール孔にランド径250μmを作成し、900孔を表裏交互につなぎ、1サイクルが、260℃・ハンダ・浸せき30秒→室温・5分 で、200サイクルまで実施し、抵抗値の変化率の最大値を示した。
5)ランド周辺銅箔切れ表裏の孔周辺に径250μmのランドを形成した時の、ランド部分の銅箔欠けを観察した。
6)プレッシャークッカー処理後の絶縁抵抗値端子間（ライン／スペース＝50/50μm）の櫛形パターンを作成し、この上に、それぞれ使用したプリプレグを配置し、積層成形したものを、121℃・203kPa にて所定時間処理した後、25℃・60%RH で2時間後処理を行い、500VDCを印加して端子間の絶縁抵抗値を測定した。
7)耐マイグレーション性上記6)の試験片を85℃・85%RH、50VDC印加して端子間の絶縁抵抗値を測定した。
8)放熱性パッケージを同一マザーボードプリント配線板にハンダボールで接着させ、1000時間連続使用してから、パッケージの温度を測定した。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、少なくとも３層の銅箔層を有するフリップチップ搭載用プリント配線板において、少なくともフリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドが、各内層の銅箔回路と、孔径25〜300μｍのスルーホールで全て接続されており、該内層回路が周囲に広がる回路となっており、該周囲に広がる回路は表裏貫通するスルーホール導体と接続して、裏面の放熱用及び信号伝播用等のハンダボールパッドに接続するランドに接続している形態の多層プリント配線板が提供される。さらに本発明によれば、孔径80μｍ以上180μm以下の貫通孔を、銅箔表面に酸化金属処理層又は薬液処理層を設けるか、孔あけ補助材料として、少なくとも、融点900℃以上で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の金属化合物粉、カーボン粉又は金属粉の１種又は２種以上を3〜97容積％含む樹脂組成物からなる、樹脂皮膜或いは熱可塑性フィルム片面に樹脂層を付着させた総厚み３０〜２００μｍのシートを配置し、好適には銅箔面と接着させ、この上から、好ましくは20〜60mJ/パルスから選ばれたエネルギーの炭酸ガスレーザーを直接照射して貫通孔あけを行ない、その後孔内部の50容積％以上を銅メッキで充填することにより、表層銅箔同士の接続信頼性に優れたものが得られ、この下面に回路を形成し、必要により銅箔回路表面に酸化金属処理層を設け、好ましくはガラス布基材プリプレグ及び銅箔を配置し、積層成形後にさらにスルーホール用貫通孔をあけ、その後表層の銅箔の厚さ方向に一部を薬液でエッチングで溶解し、同時に孔周辺に発生した銅箔バリをも溶解除去して、銅メッキを繰り返して作成された多層プリント配線板が提供される。これにより、放熱性、孔接続信頼性に優れ、高密度である多層プリント配線板が提供される。且つ熱硬化性樹脂として、多官能性シアン酸エステル樹脂組成物を用いることにより、得られたプリント配線板は、耐熱性に優れ、且つ耐マイグレーション性、プレッシャー後の電気絶縁性等の信頼性にも優れたフリップチップ用プリント配線板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例２の高密度多層プリント配線板及び該配線板からの半導体プラスチックパッケージの製造工程図を示す。
【図２】比較例４の多層板の炭酸ガスレーザーによる孔あけ及び銅メッキの工程図を示す（ＳＵＥＰ無し）。
【符号の説明】
ａ ガラス布基材両面銅張積層板
ｂ 炭酸ガスレーザーで孔あけされた貫通孔
ｃ 貫通孔部に発生した銅箔バリ
d1、d2, d3, d4 貫通孔に銅メッキが充填されたスルーホール
ｅ プリプレグC
ｆ 銅箔
ｇ ３層板に炭酸ガスレーザーで形成された貫通孔
ｈ 発生した銅箔バリ
ｉ 穴埋め樹脂
ｊ フリッチップ
ｋ フリップチップバンプ
ｌ ハンダボールパッド
ｍ ハンダボール
ｎ メッキレジスト
ｏ ４層板
ｐ 炭酸ガスレーザーで孔あけされた貫通孔部
ｑ ズレを生じた内層銅箔
r ズレを生じた貫通孔銅メッキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、フリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドを各内層の回路と孔径２５〜３００μｍのスルーホール導体で接続し、該内層回路からは周囲に広がる回路を形成し、該周囲に広がる回路を表裏貫通した孔径２５μｍ以上のスルーホール導体で、少なくともフリップチップ搭載部の裏面でハンダボールパッドに接続していることを特徴とする高密度多層プリント配線板。
【請求項２】 スルーホール導体で各層を導通しているフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、孔径８０〜１８０μｍの貫通孔は、銅箔の表面に孔あけ用補助材料を配置し、銅箔を加工するに十分なエネルギーの炭酸ガスレーザーのパルス発振により、両面銅張板に銅箔を加工して貫通孔を形成し、孔径１５μｍ以上８０μｍ未満の孔はエキシマレーザーあるいはYAGレーザーで孔あけし、孔径が１８０μｍを超える貫通孔はメカニカルドリルで孔を形成して得られることを特徴とする請求項１記載の高密度多層プリント配線板。
【請求項３】 炭酸ガスレーザーによる孔径８０μｍ以上１８０μｍ以下の孔あけが、銅箔表面に酸化金属処理又は薬液による層を設けるか、あるいは孔あけ用補助材料として、少なくとも、融点900℃以上で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の金属化合物粉、カーボン粉、又は金属粉の１種或いは２種以上の成分を3〜97容積％含む樹脂組成物層を配置した後、炭酸ガスレーザーを照射して行われることを特徴とする請求項２記載の高密度多層プリント配線板。
【請求項４】 内層回路とフリップチップ搭載部のバンプとの接続用パッドを接続するための孔に銅メッキを行う前に、薬液で表層の銅箔を厚さ方向に所定の厚さ溶解して残存銅箔厚さ3〜7μmとすると同時に、貫通孔部に張り出した銅箔バリをも溶解除去することを特徴とする請求項２又は３記載の高密度プリント配線板。
【請求項５】 貫通孔を銅メッキで50容積%以上充填することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の高密度プリント配線板。
【請求項６】 該両面銅張積層板及びプリプレグがガラス布基材で補強されたものである請求項１、２、３、４又は５記載の高密度プリント配線板。
【請求項７】 該プリント配線板の樹脂組成物が、多官能性シアン酸エステル、該シアン酸エステルプレポリマーを必須成分とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の高密度プリント配線板。
【請求項１】 少なくとも３層以上の銅箔層を有するフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、フリップチップ搭載部のバンプ接続用パッドを各内層の回路と孔径２５〜３００μｍのスルーホール導体で接続し、該内層回路からは周囲に広がる回路を形成し、該周囲に広がる回路を表裏貫通した孔径２５μｍ以上のスルーホール導体で、少なくともフリップチップ搭載部の裏面でハンダボールパッドに接続していることを特徴とする高密度多層プリント配線板。
【請求項２】 スルーホール導体で各層を導通しているフリップチップ搭載用多層プリント配線板において、孔径８０〜１８０μｍの貫通孔は、銅箔の表面に孔あけ用補助材料を配置し、銅箔を加工するに十分なエネルギーの炭酸ガスレーザーのパルス発振により、両面銅張板に銅箔を加工して貫通孔を形成し、孔径１５μｍ以上８０μｍ未満の孔はエキシマレーザーあるいはYAGレーザーで孔あけし、孔径が１８０μｍを超える貫通孔はメカニカルドリルで孔を形成して得られることを特徴とする請求項１記載の高密度多層プリント配線板。
【請求項３】 炭酸ガスレーザーによる孔径８０μｍ以上１８０μｍ以下の孔あけが、銅箔表面に酸化金属処理又は薬液による層を設けるか、あるいは孔あけ用補助材料として、少なくとも、融点900℃以上で、且つ結合エネルギー300kJ/mol以上の金属化合物粉、カーボン粉、又は金属粉の１種或いは２種以上の成分を3〜97容積％含む樹脂組成物層を配置した後、炭酸ガスレーザーを照射して行われることを特徴とする請求項２記載の高密度多層プリント配線板。
【請求項４】 内層回路とフリップチップ搭載部のバンプとの接続用パッドを接続するための孔に銅メッキを行う前に、薬液で表層の銅箔を厚さ方向に所定の厚さ溶解して残存銅箔厚さ3〜7μmとすると同時に、貫通孔部に張り出した銅箔バリをも溶解除去することを特徴とする請求項２又は３記載の高密度プリント配線板。
【請求項５】 貫通孔を銅メッキで50容積%以上充填することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の高密度プリント配線板。
【請求項６】 該両面銅張積層板及びプリプレグがガラス布基材で補強されたものである請求項１、２、３、４又は５記載の高密度プリント配線板。
【請求項７】 該プリント配線板の樹脂組成物が、多官能性シアン酸エステル、該シアン酸エステルプレポリマーを必須成分とすることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の高密度プリント配線板。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００１−１１１２２８（Ｐ２００１−１１１２２８Ａ）
【公開日】平成１３年４月２０日（２００１．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２８３７８９
【出願日】平成１１年１０月５日（１９９９．１０．５）
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年４月２０日（２００１．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１０月５日（１９９９．１０．５）
【出願人】（０００００４４６６）三菱瓦斯化学株式会社 (1,281)
【Ｆターム（参考）】
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