特許 7301028 回路基板および回路基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-22

(45)【発行日】2023-06-30

(54)【発明の名称】回路基板および回路基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20230623BHJP

   H05K 1/09 20060101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 B

H05K1/09 A

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020115999

(22)【出願日】2020-07-03

(65)【公開番号】P2022013437

(43)【公開日】2022-01-18

【審査請求日】2022-02-10

(73)【特許権者】

【識別番号】390022471

【氏名又は名称】アオイ電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102314

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 阿佐子

(74)【代理人】

【識別番号】100123984

【弁理士】

【氏名又は名称】須藤 晃伸

(72)【発明者】

【氏名】大西 憲貴

【審査官】柴垣 宙央

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０９８８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１８３５３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ １／０９

Ｈ０５Ｋ １／０２

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

Ｈ０１Ｌ ２３／１５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

緻密金属層および多孔質金属層からなる回路である第１の配線層と、
前記第１の配線層を封止する絶縁性樹脂と、
前記絶縁性樹脂上に形成され、前記絶縁性樹脂に形成された開口部を介して前記第１の配線層に接続された、多孔質金属層からなる第２の配線層と、を有し、
前記第１の配線層の前記緻密金属層が暴露面に配置される回路基板。

【請求項2】

請求項１に記載の回路基板において、
前記緻密金属層は、Ｃｕ、Ｔｉからなる群から選択される少なくとも１種類以上の金属からなり、
前記多孔質金属層は、Ｃｕ、Ａｇからなる群から選択される少なくとも１種類以上の金属からなる、回路基板。

【請求項3】

請求項１または２に記載の回路基板において、
前記第１の配線層の前記緻密金属層の厚さは１０μｍ以下であり、
前記第１の配線層の前記多孔質金属層の厚さは４０μｍ以下である、回路基板。

【請求項4】

請求項１から３までのいずれか一項に記載の回路基板において、
前記第１の配線層の前記多孔質金属層は導電性ペーストを加熱することにより形成される、回路基板。

【請求項5】

請求項１から４までのいずれか一項に記載の回路基板において、
前記第１の配線層の前記緻密金属層はスパッタリングにより形成される、回路基板。

【請求項6】

表面に第１層が形成された基板に、第２層を形成する工程と、
前記第２層の表面に導電性ペーストにより回路パターンを形成する工程と、
導電性ペーストを加熱する工程と、
前記導電性ペーストにより前記回路パターンが形成された領域以外の前記第２層を除去
する工程と、
前記基板を剥離する工程と、を有する回路基板の製造方法。

【請求項7】

請求項６に記載の回路基板の製造方法において、
前記基板を剥離する工程において、前記基板から剥離して前記第２層に付着した状態となった前記第１層を除去する、回路基板の製造方法。

【請求項8】

請求項６または７に記載の回路基板の製造方法において、
前記第１層は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｎｉ、Ｃ及びＭｏからなる群から選択される少なくとも１種類の金属を含み、
前記第２層は、Ｃｕ、Ｔｉからなる群から選択される少なくとも１種類以上の金属からなる、回路基板の製造方法。

【請求項9】

請求項６から８までのいずれか一項に記載の回路基板の製造方法において、
前記第２層の厚さは１０μｍ以下である、回路基板の製造方法。

【請求項10】

請求項６から９までのいずれか一項に記載の回路基板の製造方法において、
前記第２層はスパッタリングにより形成する、回路基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回路基板および回路基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

いわゆるチップラスト型（ＲＤＬファースト型）の半導体装置は、一時的に使用する仮の支持基板（キャリア）上に配線層及び絶縁層を形成し、半導体チップを配置してモールドした後、仮の支持基板を除去する工程を経て製造される。仮の支持基板の除去は、モールドされた半導体チップ、配線層および絶縁層から、仮の支持基板を機械的に引き剥がして分離することにより行われる。
特許文献１には、キャリアが備える極薄銅層上に電気銅めっき層を形成した後、キャリアを剥離することにより製造されたプリント配線板（半導体装置）が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０２９１８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１のプリント配線板は、気相法により成膜された極薄銅層の表面に電気銅めっき層が形成された配線層を有する。しかし、配線層を形成するために、極薄銅層の表面にめっき処理を行うため製造工程が煩雑で製造コストがかかるという問題がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様によると、回路基板は、緻密金属層および多孔質金属層からなる回路を有し、前記緻密金属層が暴露面に配置される。
本発明の第２の態様によると、回路基板の製造方法は、表面に第１層が形成された基板に、第２層を形成する工程と、前記第２層の表面に導電性ペーストにより回路パターンを形成する工程と、導電性ペーストを加熱する工程と、前記導電性ペーストにより前記回路パターンが形成された領域以外の前記第２層を除去する工程と、前記基板を剥離する工程と、を有する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、煩雑な工程を用いることなく、緻密金属層および多孔質金属層からなる配線層が形成された回路基板が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施の形態による回路基板の概略構成を示す断面図である。

【図2】本発明の実施の形態による回路基板の製造方法を説明する図である。

【図3】本発明の実施の形態による回路基板の製造方法を説明する図であり、図２に続く工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図面を参照しながら、本発明の実施の形態による回路基板について説明する。
図１は、本実施の形態の回路基板３０の概略構成を示す断面図である。回路基板３０は、緻密金属層１５および多孔質金属層１６からなる回路である配線層２８を有し、緻密金属層１５が暴露面（図１における下方の面）に配置される。なお、図１では、回路基板３０が封止層２４と第２多孔質金属層２７とを有している場合の断面図を一例として示している。緻密金属層１５は、Ｃｕ、Ｔｉからなる群から選択される少なくとも１種類以上の金属からなり、多孔質金属層１６は、Ｃｕ、Ａｇからなる群から選択される少なくとも１種類以上の金属からなる。緻密金属層１５の厚さは１０μｍ以下であり、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは０．３μｍ程度である。多孔質金属層１６の厚さは４０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ程度である。

【0009】

以下、図２～図３を参照して、上述した回路基板３０の製造方法について説明する。回路基板３０の製造方法は、表面に金属および／または非金属からなる第１層１２が形成された支持基板１１上に第２層である緻密金属層１５を形成させる工程（緻密金属層１５形成工程）と、緻密金属層１５の表面に導電性ペーストにより回路パターンを形成する工程（回路パターン形成工程）と、導電性ペーストを加熱する工程（焼成工程）と、導電性ペーストにより回路パターンが形成された領域以外の緻密金属層１５を除去する工程（除去工程）と、支持基板１１を剥離する工程（剥離工程）と、を有する。
以下、各工程についての詳細な説明を行う。

【0010】

（緻密金属層１５形成工程）
図２（ａ）は、製造工程の初期における支持基板１１の断面構造を示す図である。支持基板１１はガラスからなり、その主面（おもて側の面であって、図中の上方の面）に、第１層１２が形成されている。

【0011】

支持基板１１の厚さは１００～２０００μｍが好ましい。
第１層１２には、例えばＣｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃ及びＭｏからなる群から選択される少なくとも１種の金属が含まれてよい。第１層１２の厚さは１０～３００ｎｍ程度が好ましい。

【0012】

第１層１２の上面には、緻密金属層１５が形成される。緻密金属層１５は、厚さが０．３μｍ程度のＣｕを主成分とする層である。なお、緻密金属層１５としてＴｉを主成分としてもよい。緻密金属層１５は、真空蒸着、スパッタリング、無電解めっき、電界めっき等により形成することが好ましい。
上記の工程により形成された緻密金属層１５は、後述する導電性ペーストにより形成される多孔質金属層１６と比較して、緻密な構造を有する。

【0013】

なお、第１層１２の形成についてもスパッタリング等の気相成長によることが好ましい。
上記の条件に適した、第１層１２が形成された支持基板１１が販売されていれば、それを購入して、使用してもよい。

【0014】

（回路パターン形成工程）
図２（ｂ）は、支持基板１１上に形成された緻密金属層１５の上に、多孔質金属層１６を形成した状態を示している。多孔質金属層１６は、緻密金属層１５の表面に導電性ペーストを塗布してパターンを形成する。この導電性ペーストによるパターンは、回路基板３０における回路を形成する部分に相当する。導電性ペーストのパターンは回路基板３０の回路のパターンに応じて適宜設定する。緻密金属層１５上に導電性ペーストを塗布する方法としては、印刷法が好ましい。印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。

【0015】

導電性ペーストとしては、導電性材料である金属粒子と分散媒とを含む。導電性ペーストは有機材料（樹脂）等のバインダーを含んでいてもよい。金属粒子としては、例えばＣｕ粒子またはＡｇ粒子がある。金属粒子としてＣｕ粒子を用いる場合には、導電性ペーストはバインダーを含まなくてよく、金属粒子としてＡｇ粒子を用いる場合には、導電性ペーストとしてバインダーを含んでよい。

【0016】

分散媒としては特に限定されず、例えば、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤等が挙げられる。分散媒としては、上記の１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

【0017】

（焼成工程）
上記のようにして導電性ペーストが塗布された支持基板１１を加熱する焼成処理を施すことにより、導電性ペーストに含まれる分散媒と、バインダーが含まれる場合にはバインダーとが除去され、空隙が生じて多孔質（ポーラス）となり、多孔質金属層１６が形成される。形成された多孔質金属層１６の厚さは１０μｍ程度である。多孔質金属層１６は、緻密金属層１５に比べて密度が小さいため、緻密金属層１５に比べて体積抵抗値は高い。多孔質金属層１６の空隙率は２０％以下であることが好ましく、１０％以下であればより好ましい。緻密金属層１５は、真空蒸着、スパッタリング、無電解めっき、電界めっき等により形成されるため、多孔質金属層１６に比べて密度が高く、多孔質金属層１６より体積抵抗値が低い。

【0018】

（除去工程）
図２（ｃ）は、多孔質金属層１６が形成された後、エッチング処理により不要な緻密金属層１５が除去されて回路パターンの形成が完了した状態を示す。エッチング処理としては、例えば、一般的なウエットエッチングやドライエッチングを採用することができる。例えば、支持基板１１上に緻密金属層１５と多孔質金属層１６とを形成した後に、支持基板１１をエッチング液に浸漬し、多孔質金属層１６が形成された領域（すなわち、導電性ペーストにより回路パターンが形成された領域）以外の緻密金属層１５をエッチング液により溶解して除去する。多孔質金属層１６は緻密金属層１５に比べはるかに厚いので、緻密金属層１５がエッチングにより除去されても、充分な厚さの多孔質金属層１６が残留する。これにより、所望のパターンの回路を構成する配線層２８を形成することができる。
なお、エッチング液としては、公知のエッチング液を使用でき、例えば、ＨＣｌ、ＦｅＣｌ、ＣｕＣｌ_２の水溶液等が挙げられる。
また、緻密金属層１５がＴｉにより形成されている場合には、ドライエッチングを採用することが好ましい。

【0019】

除去工程の後、支持基板１１上の緻密金属層１５および多孔質金属層１６を封止層２４により封止する（封止工程）。
図２（ｄ）は、上記で形成した支持基板１１上の緻密金属層１５および多孔質金属層１６を封止層２４で封止した状態を示している。本実施の形態においては、緻密金属層１５、多孔質金属層１６および支持基板１１の主面（図２（ｄ）の上側の面）および側面を覆うように、トランスファー成形、コンプレッションモールド法などにより樹脂による封止層２４を形成する。封止層２４として用いる樹脂の好ましい例としては、Ｐ Ｅ Ｔ 樹脂、Ｐ Ｅ Ｎ 樹脂、アラミド樹脂、ポリイミド樹脂、ナイロン樹脂、液晶ポリマー、Ｐ Ｅ Ｅ Ｋ 樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、Ｐ Ｔ Ｆ Ｅ 樹脂、Ｅ Ｔ Ｆ Ｅ 樹脂等が挙げられる。

【0020】

封止工程により形成された封止層２４に開口部を設ける（開口工程）。
図３（ａ）は、封止工程により形成された封止層２４に開口部２６が設けられた状態を示している。この開口部２６は、配線層２８の上部（すなわち、多孔質金属層１６の最上面）の少なくとも一部を露出するために形成される。開口部２６は、例えばレーザ加工により形成される。

【0021】

開口工程により形成された開口部２６に、第２多孔質金属層２７を形成する。
図３（ｂ）は、第２多孔質金属層２７の形状に応じて、開口部２６を含む所定の範囲に、導電性ペーストが塗布された状態を示している。第２多孔質金属層２７は、上述した多孔質金属層１６を形成した場合と同様の導電性ペーストを、開口部２６を含む所定の範囲に塗布する。導電性ペーストを塗布する方法としては、印刷法が好ましい。印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、インクジェット印刷等が挙げられる。導電性ペーストが塗布された支持基板１１を加熱する焼成処理を施すことにより、導電性ペーストに含まれる分散媒と、バインダーが含まれる場合にはバインダーとが除去され、第２多孔質金属層２７が形成される。
以上の工程により、支持基板１１には、封止層２４、第２多孔質金属層２７、及び配線層２８（緻密金属層１５及び多孔質金属層１６）からなる積層体２９が形成される。

【0022】

（剥離工程）
上記のようにして形成された積層体２９を支持基板１１から剥離する。剥離の際には、支持基板１１へ、機械的、物理的なストレスを加えることにより剥離のきっかけを作り、引き剥がしを行う。

【0023】

次に、支持基板１１から剥離した積層体２９から、剥離面に残存する第１層１２を除去する。第１層１２の除去についても、ドライエッチングまたはウエットエッチング等の公知の一般的な除去方法を使用することができる。上記のようにして第１層１２が除去されることにより、緻密金属層１５が回路基板３０の外部に暴露する暴露面（図１における下方の面）に配置された図１に示す回路基板３０を製造することができる。

【0024】

上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）回路基板３０は、緻密金属層１５および多孔質金属層１６からなる回路である配線層２８を有し、緻密金属層１５が暴露面に配置される。これにより、機械的特性の脆弱な多孔質金属層１６のうち、直接外力の加わる表面のみを緻密金属層１５で保護することができる。また、体積抵抗率を下げることが可能である。

【0025】

（２）回路基板３０の製造方法は、緻密金属層１５形成工程と、回路パターン形成工程と、焼成工程と、除去工程と、剥離工程とを含む。緻密金属層１５形成工程では、表面に第１層１２が形成された支持基板１１に、第２層である緻密金属層１５を形成する。回路パターン形成工程では、緻密金属層１５の表面に導電性ペーストにより回路パターンを形成する。焼成工程では、導電性ペーストを加熱して多孔質金属層１６を形成する。除去工程では、導電性ペーストにより回路パターンが形成された領域以外の緻密金属層１５を除去する。剥離工程では、支持基板１１を剥離する。これにより、めっき等を用いる場合と比較して、多孔質金属層１６を簡便な工程にて形成できる。そして、多孔質金属層１６のうち、直接外力の加わる表面のみを緻密金属層１５で保護することができる。

【0026】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0027】

１１…支持基板、１２…第１層、
１５…緻密金属層、１６…多孔質金属層、
２４…封止層、２８…配線層、
３０…回路基板

【図1】

【図2】

【図3】