JP2008041932A

JP2008041932A - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2008041932A
Application number: JP2006214217A
Authority: JP
Inventors: Noboru Asahi; 昇朝日; Yoshitake Hara; 義豪原; Toshinaka Nonaka; 敏央野中
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】樹脂中に無機フィラーを高充填化した絶縁層を有する配線基板において、絶縁層の上下の配線層との電気的な導通がビアホールによって行われ、フィラーを含む残渣の介在による接続不良や信頼性低下を引き起こさずに電気的に接続することができる配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】下部配線層、無機フィラーと樹脂を有する絶縁層、上部配線層の順に形成され、絶縁層全体に含まれる無機フィラーの割合が５０体積％以上９０体積％以下であり、上部と下部の両配線層間を電気的に接続するように絶縁層を貫通して形成された複数のビアホールを有する配線基板の製造方法であって、ビアホールが平均粒子径８μｍ以上１６μｍ以下の研削材を用いたサンドブラスト処理によって形成される配線基板の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂中に無機フィラーを高充填した絶縁層を有する配線基板において、信頼性が高く、絶縁層の上部と下部に設けられた両配線層間の電気的接続を実現できる配線基板の製造方法に関する。

半導体素子を搭載するための多層プリント配線基板や多層配線基板は、主として、パターン加工された複数の配線層と、各配線層を電気的に隔絶するための複数の絶縁層と、所定の配線層を電気的に接続するための絶縁層を貫通する複数のビアホールとによって構成される。

ビアホールや配線パターンの形成方法としては、フォトリソグラフィー技術などによる化学的エッチング方法とレーザーやサンドブラスト処理などによる物理的なエッチング方法がある。フォトリソグラフィー技術による化学的エッチング方法には、感光性樹脂に無機フィラーを充填した感光性ペーストを用いて、所望のパターンを形成する方法がある（特許文献１、２参照）。しかし、感光性樹脂を含むため、極性基が多く、誘電損失が高くなるという難点があった。

レーザーによる物理的な加工方法は、感光性樹脂を用いる必要がないため、任意の樹脂を選択することが可能である。しかし、レーザー照射により絶縁層に対してビアホールを形成する際、蒸発・飛散するに至らず炭化あるいは溶解した樹脂が残渣としてビアホールの底部や側面に残留することがあった（この残渣をスミアと呼ぶ）。この状態でビアホールに真空蒸着法、スパッタ法、無電解めっき法などによりビアホールに金属を成長させ、上下の配線層とビアホールを介して電気的接続を形成すると、ビアホールと配線層との間に残渣が介在することになり、残渣が接続不良や信頼性低下の原因となるという難点がある。このため、デスミア処理と呼ばれるスミアを薬液処理により取り除く方法が知られている（特許文献３参照）。しかしながら、絶縁層が樹脂に無機フィラーを高充填した材料で形成されている場合、樹脂と無機フィラーの熱物性、化学物性が大きく異なるため、レーザー加工では残渣の発生しない加工は困難であり、かつデスミア処理により残渣に含まれる無機フィラーを取り除くことが困難である。

一方、サンドブラスト処理により物理的に加工を施して、特定の樹脂に対してビアホールを形成する技術もある（特許文献４参照）。しかし、絶縁層が低誘電率化や高誘電率化等のために絶縁層が無機フィラーを多く含む樹脂材料で形成されている場合、脆くなっていることが多い。そのため、絶縁層をサンドブラストで加工する場合には、研削材の粒子径が２０μｍ以上であると、同一基板内の複数のビアホールに対する加工性のバラツキが大きく、ビアホールの形状が歪んだり、絶縁層のクラック、樹脂残りや下部配線層へのダメージを与えることがあった。
特開２０００−３０５３４号公報（特許請求の範囲）特開２００２−１４８７８７号公報（特許請求の範囲）特開２００４−２３５２０２号公報（段落０００１）特開２００４−０６３７２６号公報（特許請求の範囲）

本発明は、無機フィラーを樹脂中に高充填した絶縁層のビアホール加工において、フィラー等の残渣の介在による接続不良や信頼性低下を引き起こさずに電気的に絶縁層の上部と下部の配線層を接続することができる配線基板の製造方法を提供する。

すなわち本発明は、下部配線層、無機フィラーと樹脂を有する絶縁層、上部配線層の順に形成され、絶縁層全体に含まれる無機フィラーの割合が５０体積％以上９０体積％以下であり、上部と下部の両配線層間を電気的に接続するように絶縁層を貫通して形成された複数のビアホールを有する配線基板の製造方法であって、ビアホールが平均粒子径８μｍ以上１６μｍ以下の研削材を用いたサンドブラスト処理によって形成される配線基板の製造方法である。

本発明によれば、無機フィラーを樹脂中に高充填した絶縁層に対して複数のビアホールを形成する場合に、ビアホール内にフィラー等の残渣を発生させることがない。また本発明の製造方法によって得られた配線基板は、接続不良や信頼性低下の発生を抑えることができる。

本発明の製造方法によって得られる配線基板は、図１に示すように下部配線層１と上部配線層３の間に形成される無機フィラーと樹脂を有する絶縁層２があり、ビアホール４は下部配線層１と上部配線層３を貫通するように絶縁層２内に形成される。

本発明の製造方法は、配線基板にある絶縁層が樹脂と無機フィラーを有するものに適用され、適用される絶縁層に含まれる無機フィラーの割合は、５０体積％以上９０体積％以下である。５０体積％以上に無機フィラーを含有させることにより、サンドブラスト加工における加工性が良く、同一基板内の加工性のバラツキを小さく加工することができる。また、９０体積％以下とすることで、絶縁層の剥離やクラックを発生させることなく加工することが可能である。

本発明の製造方法で行われるビアホール形成にはサンドブラスト処理を用いる。ビアホール形成に一般的に用いられるＹＡＧレーザーや炭酸ガスレーザー等を用いて、無機フィラーと樹脂等の２種類以上の異なる材料を含む絶縁層を加工した場合、レーザー加工で十分に取りきれない無機フィラーや、熱的に変成し炭化あるいは溶解した樹脂などの残渣（スミア）がビアホール内に残存する。一方、本発明で用いるサンドブラスト処理は、圧縮したエアーを利用して研削材を絶縁層に吹きつけることにより加工を行うため、絶縁層を形成する材料の熱的性質とは関係なく加工ができる。さらに、下記に説明するような特定の平均粒子径を持つ研削材を用いることにより、無機フィラーを多量に含む脆い絶縁層に対しても、ビアホールが形成される部分以外の絶縁層や下部配線層にダメージを与えることなくビアホールを形成することができる。

本発明のサンドブラスト処理に用いる研削材の平均粒子径は、８μｍ以上１６μｍ以下である。平均粒子径が８μｍ以上であれば、効率よく絶縁層を削ることができ、さらに無機フィラーを高充填した脆い絶縁層の加工に用いることができる。研削材の平均粒子径が１６μｍ以下であれば、下部配線層と絶縁層の加工速度差を十分に大きくとることができ、下部配線層に損傷を与えることなく加工することができる。さらにはビアホールの形状が歪みにくく、微細な加工を行いやすく、加工性のバラツキも小さく、同一基板の複数のビアホールを形成すると樹脂残りや下部配線層へのダメージを抑制しやすくなる。

なお、本発明のサンドブラストに用いる研削材の平均粒子径の測定は、例えば、走査型電子顕微鏡観察により行うことができる。粒子の観察像において、粒子が内接するように最小の円を描いて囲み、その円の直径を粒子径とみなす。観察倍率は、１０００〜５０００倍とし、全体が撮像されている粒子を１００個以上を含むように撮像する。撮像された粒子全てについて前述の方法で粒子径を求め、それらを平均し、研削材の平均粒子径を求めることができる。

本発明のサンドブラスト処理の条件として、加工圧力やノズルの走査スピードを適切に設定することが好ましく、加工圧力は、０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下であることが好ましい。加工圧力が０．１ＭＰａ以上あれば、絶縁層の加工を現実な時間で行うことができる。加工圧力が０．５ＭＰａ以下では、絶縁層に生じるクラックを抑制することができる。ここでの加工圧力は、絶縁層表面における値である。

本発明のサンドブラスト処理におけるノズルの走査スピードは、２０ｍｍ／ｓ以上１５０ｍｍ／ｓ以下であることが好ましい。ノズルは、加工を行う基板と一定の距離を保ちながら基板面と平行に走査する。ノズルの走査スピードが、２０ｍｍ／ｓ以上では、一度の走査で絶縁層を貫通することがないので、サンドブラスト処理が下部配線層に与えるダメージが小さくて済む。また、ノズルの走査スピードが１５０ｍｍ／ｓ以下であれば、走査回数を少なくすることができ、効率的にビアホール形成を行える。サンドブラスト処理で使用するノズルは、基板面内が一様に加工が施されるよう走査される。この場合、ノズルではなく基板側が移動する機構でもよい。

またノズルの本数を増やすことで、走査の回数を減らすことができる。ただし、ノズルの本数を増やし過ぎると、走査スピードが遅い場合と同様に、一度の走査で下部配線層へダメージを与えることがあるため、ノズルの本数は３本以下であることが望ましい。ノズルと絶縁層の距離は噴射の領域が広がらないよう２００ｍｍ以下に、またノズル位置が近すぎて一度の走査で加工できる範囲が狭くなり過ぎないよう１０ｍｍ以上に設定することが好ましい。

ノズルの径は特に限定されないが、ノズルの径が大きくなりすぎるとコンプレッサーのエアーを多く消費することになり、エアー不足による圧力低下が生じやすくなるため、ノズルの径は５ｍｍ以下にすることが好ましい。また、研削材の平均粒子径よりも十分大きく、加工のパターンよりも大きい範囲に噴射させるため０．５ｍｍ以上であることが好ましい。ノズルの形状は、広い範囲に研削材を噴射する広角ノズルや先の尖ったノズルなどがあるが、所定の圧力が得られればよく特に限定されない。

本発明の製造方法で用いる研削材としては、ガラス、スチールやステンレス、亜鉛、銅等の金属系、ガーネットやジルコニア、炭化ケイ素、アルミナ、ボロンカーバイト等、各種のセラミック系、ドライアイス等を主成分とした粒子を用いることができる。なかでも硬度が高い炭化ケイ素を主成分とした粒子を用いることが好ましい。炭化ケイ素を主成分とした粒子とは、炭化ケイ素を９０重量％以上含む粒子である。高い硬度を得るため、不純物等が極力少ない粒子を用いることが好ましい。

本発明の製造方法は、絶縁層の膜厚によらず適用することができるが、絶縁層の膜厚が０．５μｍ以上５０μｍ以下である場合に好ましく用いることができる。さらに好ましくは、１μｍ以上３０μｍ以下である。膜厚が０．５μｍ以上であると、下部配線層がサンドブラスト処理によるダメージを受けにくく、１μｍ以上では、複数のビアホールに対し均一な加工がしやすくなる。図２および図３はテーパー形状であるビアホールを示した断面図であり、図２は絶縁層２が薄い場合、図３は絶縁層２が厚い場合を示した。絶縁層の膜厚が薄く５０μｍ以下であると、図２に示すように、ビアホールの深さが浅いので微細なビアホールを形成しやすくなる。膜厚が厚いと、図３に示すようにビアホールの底部の面積が小さくなるため、ビアホールの孔径５を大きくしなければならない。テーパー角６が大きい場合にはより大きなビアホールの孔径とする必要がある。膜厚が３０μｍ以下では、サンドブラスト処理に有する加工時間を短くでき、さらにビアホールの孔径を小さくできるので小型化にも適している。絶縁層の厚さの測定方法は、触針式の段差計、レーザー顕微鏡、走査型電子顕微鏡、原始間力顕微鏡など、用途に合わせて適宜選択することができる。

本発明の製造方法では３０μｍ以上３００μｍ以下のビアホールの孔径を作製することができる。なお、本発明においてビアホールの孔径は図２、図３の符号５で示した部分を指す。サンドブラスト処理では、ビアホールの形状がすり鉢状となりテーパー角度が８０度から４５度程度のテーパー形状に加工されることが多い。したがって、ビアホール径が小さいと下部配線層と上部配線層との電気的な接続ができなくなるため、ビアホール径は３０μｍ以上とすることが好ましい。また、生産スピードの観点からビアホール径は３００μｍ以下とすることが好ましい。また、実装回路部品を高密度化、小型化するという観点からも、３００μｍ以下とすることが好ましい。

本発明による配線基板の製造方法の工程は以下の通りである。図４は各工程における配線基板の断面図を示している。

まず、基板７上に形成された下部配線層１をパターニングし、所望のパターンを形成する（図４（ａ））。下部配線層１のパターン形成方法は、通常のフォトリソグラフィーなど公知の方法を適用することができる。

次に絶縁層２を形成する（図４（ｂ））。絶縁層の形成方法としては、例えば、無機フィラーを溶剤と樹脂に分散したペースト組成物を、スピンコーター、スクリーン印刷、ブレードコーター、ダイコーターなどを用いて塗布し、塗布した膜をホットプレート、オーブンなどの加熱装置を用いて、溶剤の除去や熱硬化を行うなどの方法がある。

ビアホールの位置等を示すパターン形成には、厚さ数１０μｍ程度の感光性レジスト８（ドライフィルム等）を用いることができる（図４（ｃ））。この場合、絶縁層２上面に感光性レジストを設け、フォトリソグラフィー法を用いて、所望の形状を有するビアホールの開口パターンを選択的に形成する（図４（ｄ））。ここで、感光性レジストはサンドブラスト処理に十分な耐性を有するものであり、ビアホール以外の部分を覆うように形成する。このとき、感光性レジストはビアホール以外の絶縁層の不要な部分を取り除くため、絶縁層の不要な部分を開口するように形成してもよい。

所定の平均粒子径を持つ研削材を絶縁層２に吹きつけてサンドブラスト処理を施した後（図４（ｅ））、感光性レジスト８を剥がし（図４（ｆ））、上部配線層３を形成する（図４（ｇ））。

絶縁層の上部配線層を形成する方法として、電解めっき法がある。電解めっき法により配線パターンを形成するためには、前工程として絶縁層表面を導通化する必要があり、スパッタリング法、真空蒸着法、無電解めっき法などにより５０〜３５０ｎｍ程度の厚みを持った導通膜を形成する。導通膜は、例えば、銅、銀等の薄膜であってよい。また、密着性向上のため、上記のような薄膜と、クロム、チタン等の密着膜との積層構造としてもよい。このような導通膜の上に、電解めっき法により、所望の厚みの配線層を形成する。配線層の厚さは、断線なく電気を流すのに抵抗値を十分低くするため５μｍ以上にすることが好ましい。また、パターニングの観点から３５μｍ以下にすることが好ましい。また、配線層は、導電率の高い銅、銀等の薄膜が好ましいが、電気的に導通をとることができる材料であれば適宜使用することが可能である。

最後に上部配線層３のパターン形成を行う（図４（ｈ））が、セミアディティブ法、サブトラクティブ法など公知の任意の方法を適用することができる。

サンドブラスト処理に用いる装置としては、特に限定されないが、新東ブレーター（株）製のマイクロブラスト装置や（株）不二製作所製のメカミクロジェット、（株）ニッチューのプチブラストなどが挙げられる。エアーを噴射する方式には、圧縮エアーを一度研削材の入った加圧タンクに入れ、圧力をあげた後に一気に噴射する直圧式や、霧吹きと同じ原理で噴射を行うサクション式、ファンによって送り出される風に研削材をのせて飛ばすブロワー式などがある。特に研削材の連続供給が可能な点でサクション式を好ましく用いることができる。

本発明の製造方法が適用される絶縁層は、樹脂と無機フィラーを有するものであるが、このときの無機フィラーの材料は特に限定されない。好ましくはチタン酸バリウム系、チタン酸ジルコン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸カルシウム系、チタン酸ビスマス系、チタン酸マグネシウム系、チタン酸バリウムネオジム系、チタン酸バリウム錫系、マグネシウムニオブ酸バリウム系、マグネシウムタンタル酸バリウム系、チタン酸鉛系、ジルコン酸鉛系、チタン酸ジルコン酸鉛系、ニオブ酸鉛系、マグネシウムニオブ酸鉛系、ニッケルニオブ酸鉛系、タングステン酸鉛系、タングステン酸カルシウム系、マグネシウムタングステン酸鉛系、二酸化チタン系、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、ベリリア、ムライト、コーディライト、スピネル、フォルステライト、アノーサイト、セルジアン、シリカ、中空シリカおよび窒化アルミなどが挙げられる。チタン酸バリウム系とは、チタン酸バリウム結晶内の一部の元素を他の元素で置換したり、結晶構造内に他の元素を侵入させたりした、チタン酸バリウムを母材とする固溶体を含めた総称である。その他のチタン酸ジルコン酸バリウム系、チタン酸ストロンチウム系、チタン酸カルシウム系、チタン酸ビスマス系、チタン酸マグネシウム系、チタン酸バリウムネオジム系、チタン酸バリウム錫系、マグネシウムニオブ酸バリウム系、マグネシウムタンタル酸バリウム系、チタン酸鉛系、ジルコン酸鉛系、チタン酸ジルコン酸鉛系、ニオブ酸鉛系、マグネシウムニオブ酸鉛系、ニッケルニオブ酸鉛系、タングステン酸鉛系、タングステン酸カルシウム系、マグネシウムタングステン酸鉛系、二酸化チタン系のいずれも同様で、それぞれを母材とする固溶体を含めた総称である。また、誘電特性や温度安定性を向上させる目的で、シフター、デプレッサー剤などを少量添加して用いてよい。また、これらのうち１種を単独で用いたり、２種以上を混合して用いたりしたものでもよい。

絶縁層に含まれる無機フィラーの平均粒子径は５μｍ以下であることが好ましい。無機フィラーの平均粒子径が５μｍより小さいものを用いて、絶縁層を作製すると、フィラーが膜表面に突出するようなことが起きにくいため、平坦な薄膜を得やすくなる。このような場合に複数のビアホール加工を行うと、各ビアホールに対し均一な加工が行いやすくなる。無機フィラーが単一粒子径のものを用いた絶縁層の加工も可能であるが、２種類以上の異なる平均粒子径を持つものを混合して用いた絶縁層の加工も可能である。

絶縁層に含まれる無機フィラーの平均粒子径の測定は、絶縁層を形成し、その薄膜の膜厚方向に膜断面を切り出した超薄切片に対してＸＭＡ測定、および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察を行うことにより測定できる。無機フィラーと樹脂で電子線に対する透過率が異なるので、ＴＥＭ観察像中で無機フィラーと樹脂はコントラストの違いにより識別できる。複数種の無機フィラーが使用されている場合の各無機フィラーの同定はＸＭＡ測定に基づく元素分析および電子線回折像観察による結晶構造解析を行うことにより可能である。このようにして得られた無機フィラーと樹脂の面積の分布を画像解析により求め、無機フィラーの断面を円形と近似して面積から粒子径を算出できる。粒子径の評価は倍率５０００倍と４００００倍のＴＥＭ画像について行えばよい。算出された粒子径の分布を倍率が５０００倍のＴＥＭ画像において０．１μｍ刻みのヒストグラム、倍率が４００００倍のＴＥＭ画像において０．０１μｍ刻みのヒストグラムで表す。得られたヒストグラムの各カラムに対し、その中心値と度数の積を求める。次にそれらの積の和を度数の総和で除したものを平均粒子径とする。なお、粒子径分布の評価法としては上記の方法でＴＥＭのかわりに走査型電子顕微鏡を用いてもよい。

また、他の手法として、無機フィラーのブラウン運動による散乱光の揺らぎを測定する動的光散乱法、無機フィラーを電気泳動したときの散乱光のドップラー効果を測定する電気泳動光散乱法などによって平均粒子径を測定することができる。レーザー回折、散乱式の粒度分布測定装置としては例えば（株）堀場製作所製ＬＡ−９２０や（株）島津製作所製ＳＡＬＤ−１１００、日機装（株）製ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ−ＵＰＡ１５０等がある。

本発明の製造方法が適用される絶縁層は、樹脂と無機フィラーを有するものであるが、このときの樹脂材料は特に限定されない。好ましくは熱可塑性、熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリスチレン、ポリエチレン、フッ素樹脂などを挙げることができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シロキサン樹脂、ポリイミド、アクリル樹脂、シアネート樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などのほか、一般的にプリント配線板の絶縁層に使用される樹脂を挙げることができる。はんだ耐熱性などの点から、配線基板の樹脂には熱硬化性樹脂を用いられることが多く、特に、熱硬化収縮性、粘性、接着性などの点からエポキシ樹脂が好ましく使用される。

ここで、エポキシ樹脂とは、分子構造中にエポキシ基（オキシラン環）を２個以上含むプレポリマーを有する樹脂である。プレポリマーは、誘電特性の点から、ビフェニル骨格あるいはジシクロペンタジエン骨格を有することが好ましい。また、硬化剤を有していてもよく、硬化剤には、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、アミノトリアジン化合物、ナフトール化合物などの硬化剤を用いることができる。さらに、トリフェニルホスフィン、ベンゾイミダゾール系化合物、トリス（２，４−ペンタンジオナト）コバルトなどの金属キレート化合物などの硬化促進剤を添加することも可能である。

絶縁層を形成する基板には、例えば、有機系基板、無機系基板上に回路の構成材料が配置されたものなどを用いることができる。

有機系基板の例としては、ガラス布・エポキシ銅張積層板などのガラス基材銅張積層板、ガラス不織布・エポキシ銅張積層板などのコンポジット銅張積層板、ポリエーテルイミド樹脂基板、ポリエーテルケトン樹脂基板、ポリサルフォン系樹脂基板などの耐熱・熱可塑性基板、ポリエステル銅張フィルム基板、ポリイミド銅張フィルム基板などのフレキシブル基板が挙げられる。また、無機系基板の例は、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、炭化ケイ素基板などのセラミック基板、アルミニウムベース基板、鉄ベース基板などの金属系基板が挙げられる。回路の構成材料の例は、銀、金、銅などの金属を含有する導体、金属酸化物などを含有する抵抗体、ガラス系材料および／または樹脂などを含有する低誘電体、樹脂や無機フィラーなどを含有する高誘電体、ガラス系材料などを含有する絶縁体などが挙げられる。

本発明の製造方法は、半導体素子を搭載するための多層プリント配線基板や多層配線基板のビアホール形成に好ましく用いられる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。ビア接続信頼性、ビアの加工性は下記の方法に従って評価した。

ビア接続信頼性
（１）ＰＣＴ試験
ビア接続信頼性試験は、ＨＡＳＴ（Highly Accelerated Storage Test）装置（楠本化成（株）製、ＰＭ２２０）を用いて、温度１２１℃、湿度１００％の環境下のプレッシャークッカー試験（ＰＣＴ）を行った。９６時間の試験後、絶縁層と絶縁層を挟む上下の配線層の各層間に剥離が発生していないかどうかを走査型電子顕微鏡を用いて断面観察することにより評価した。断面観察は、作製した３０個のビアホールを含む断面において一箇所でも剥離が発生した場合を×、まったく剥離が見られない場合を○とした。

（２）恒温恒湿試験
恒温恒湿器（楠本化成（株）製、ＦＸ７１４Ｐ）を用い、８５℃、８５％の環境下で１０００時間の耐湿試験後のビアホールの抵抗変化率を調べた。評価した配線基板は、図５に示すように上部配線層とビアホールを有する絶縁層と下部配線層を積層したものである。下部配線層と上部配線層はビアホールを介して接続し、上部配線層の一端から一端までが電気的に直列に３０個のビアホールを介して導通するようにし、３０段のビアチェーンを形成した。このときのビアホール３０段のビアチェーンの抵抗変化率を評価の指標とした。抵抗変化率が１０％以内であれば、良好な接続がなされている。抵抗変化率は、試験前の抵抗値をＲ１、試験後の抵抗値をＲ２としたとき、抵抗変化率＝Ｒ２×１００／Ｒ１の式により算出した。

ビア加工性
下部配線層上に絶縁層を形成してビア加工を行った後、上部配線層を形成する前にレーザー顕微鏡（（株）キーエンス製）を用いて、絶縁層の上側から見た下部配線層の露出部分の表面状態と断面の形状観察から評価を行った。ビアホールの底部に樹脂残りがなく、かつオーバー加工（下部配線層を削り込む）がない場合を○とした。

実施例１
チタン酸バリウム（堺化学工業（株）製、ＢＴ−０５、平均粒子径：０．５μｍ）３２３重量部、γ−ブチロラクトン３６重量部、分散剤（ビックケミージャパン（株）製、ＢＹＫ−Ｗ９０１０）３．２重量部をホモジナイザーを用いて氷冷下で１時間混合分散し、分散液Ａを得た。エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン（株）製、エピコート（商品名）ＹＸ８０００）、フェノールノボラック樹脂（大日本インキ化学工業（株）製、フェノライト（商品名）ＶＨ−４１５０）、硬化促進剤（北興化学工業（株）製、トリフェニルホスフィン）、γ−ブチロラクトンを混合し、エポキシ樹脂溶液Ｂを得た。分散液Ａとエポキシ樹脂溶液Ｂをボールミルを用いて固形分の総体積に対する無機フィラーの割合が７５体積％となるよう混合し、ペースト組成物Ｃを作製した。

基板として１２μｍ銅箔を積層したガラスエポキシ基板を使用し、この基板の銅箔にサブトラクティブ法によって銅配線層（図１における符号１で示したもの）を形成した。銅配線層は、黒化還元処理剤を用いて、銅表面に金属銅の微細な粗化形状を形成した。この銅配線層上にペースト組成物Ｃをスピンコーターを用いて塗布し、オーブンを用いて、８０℃、１５分間で乾燥させた後、１７５℃、４時間で硬化させ、膜厚が１０μｍの絶縁層（図１における符号２で示したもの）を形成した。

続いて、絶縁層上に厚さ２５μｍのドライフィルムレジストをラミネートし、通常のフォトリソグラフィー法により０．８ｍｍピッチで３０個の円形のビアホールが形成されるようパターニングした。ビアホールの孔径は１００μｍであった。

次に、研削材として平均粒子径１２μｍの炭化ケイ素の粒子を用い、絶縁層のサンドブラスト加工をサンドブラスト装置（新東ブレーター（株）製、ＭＢ１型）を用いて行うことにより、層間接続用のビアホールを形成した。ノズル数は１本でノズルと絶縁層の距離は１００ｍｍであった。また、このときの加工圧力は０．２ＭＰａでノズルの走査スピードは１００ｍｍ／ｓ、走査回数は４回だった。ここで、１回の走査とは、ノズルが配線基板の上を一方の端から対向するもう一方の端まで移動することを意味し、往復する場合の走査回数は２回ということになる。

ドライフィルムレジストを取り除き、得られた配線基板の加工表面を上部配線層の形成前にレーザー顕微鏡にて観察したところ、図７に示すようにビアホールはテーパー形状を有していた。また図８に示すように１００μｍのビアホールの孔径に対して下部配線層の露出部分の径（図８における符号９）は７０μｍであった。３０個のビアホールに対して、いずれも下部配線層の露出部分における樹脂残りや下部配線層のダメージがなく良好な加工ができていた。

次に水で１０分間超音波洗浄した後、８０℃で２時間乾燥し、基板全面に膜厚１４ｎｍのＮｉ-Ｃｒ、１００ｎｍの銅の順にスパッタリングを行った。さらに電解銅めっきを行い、層間を電気的に接続する膜厚１０μｍの導通層を形成し、サブトラクティブ法によってパターン加工を行い、上部配線層を形成した。３０個のビアホールが電気的に直列に接続された３０段のビアチェーンを有する配線基板を作製した（図５、６）。ビアホール間の配線幅は３００μｍ、ビアホール周囲のランド径は５００μｍである。

ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間剥離は見られなかった。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

実施例２
研削材の平均粒子径を８μｍとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は２５回である。

加工表面を観察したところ、３０個のビアホールに対して、いずれも樹脂残りや下部配線層のダメージがなく良好な加工ができていた。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間剥離は見られなかった。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

実施例３
研削材の平均粒子径を１６μｍとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は２回である。

比較例１
研削材の平均粒子径を４μｍとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は３０回だった。

加工表面を観察したところ、３０個中２８個のビアホールに対して、樹脂残りが観測され、ほとんどのビアに対して下部配線層を露出させることができなかった。

比較例２
研削材の平均粒子径を２０μｍとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は３回だった。

加工表面を観察したところ、３０個中１４個のビアホールに対して、樹脂残りが観測された。また、下部配線層の一部が１μｍ程度オーバー加工されているものが混在していた。円形のビア形状にも歪みが見られた。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間の一部に剥離が見られた。

実施例４
加工圧力を０．０５ＭＰａとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は３０回である。

加工表面を観察したところ、３０個中５個のビアホールに対して、樹脂残りが存在していた。下部配線層のダメージはなく良好な加工ができていた。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間剥離は見られなかった。しかし、接続抵抗値の変化率が２７％であった。

実施例５
加工圧力を０．４ＭＰａとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は３回である。

実施例６
加工圧力を０．６ＭＰａとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は１回である。

加工表面を観察したところ、３０個中６個のビアホールに対して、樹脂残りが観測された。また、走査回数が１回にもかかわらず、下部配線層の一部が１μｍ程度オーバー加工されているものが混在していた。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間の一部に剥離が見られた。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

実施例７
ノズルの走査スピードを１０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は２回である。

加工表面を観察したところ、３０個中８個のビアホールに対して、樹脂残りが観測された。また、下部配線層の一部が１μｍ程度オーバー加工されているものが混在していた。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間の一部に剥離が見られた。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

実施例８
加工圧力を０．４ＭＰａとし、ノズルの走査スピードを１０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は１回である。

加工表面を観察したところ、３０個中７個のビアホールに対して、樹脂残りが観測された。また、下部配線層の一部が１μｍ程度オーバー加工されているものが混在していた。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間の一部に剥離が見られた。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

実施例９
ノズルの走査スピードを３０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は３回である。

実施例１０
加工圧力を０．４ＭＰａとし、ノズルの走査スピードを３０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は２回である。

実施例１１
加工圧力を０．２ＭＰａとし、ノズルの走査スピードを１２０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は７回である。

実施例１２
加工圧力を０．４ＭＰａとし、ノズルの走査スピードを１２０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は６回である。

実施例１３
加工圧力を０．２ＭＰａとし、ノズルの走査スピードを１８０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は１５回である。

実施例１４
加工圧力を０．４ＭＰａとし、ノズルの走査スピードを１８０ｍｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は１２回である。

加工表面を観察したところ、３０個中５個のビアホールに対して、樹脂残りが観測された。また、下部配線層の一部が１μｍ程度オーバー加工されているものが混在していた。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間の一部に剥離が見られた。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

実施例１５
サンドブラストに用いる研削材をアルミナ粒子としたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は６回である。

加工表面を観察したところ、３０個中２個のビアホールに対して、樹脂残りが観測された。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間剥離は見られなかった。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

実施例１６
サンドブラストに用いる研削材をスチール粒子としたこと以外は、実施例１と同様に加工を行った。ノズルの走査回数は１０回である。加工表面を観察したところ、３０個中１１個のビアホールに対して、樹脂残りが観測された。ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間剥離は見られなかった。また、接続抵抗値の変化率は１０％以下であった。

比較例３
実施例１と同様に絶縁層を形成した後、レーザー加工によりビアホールを形成した。ビアホール加工には、炭酸ガスレーザー（日立ビアメカニクス（株）製、ＬＣ−２Ｅ２１Ｂ）を用いた。ビアホール内部に残ったスミアを除去するため、アルカリ過マンガン酸塩のデスミア液（マクダーミッド社製）を用いて、膨潤（４５℃、３分間）、水洗、酸化（７０℃、１０分間）、水洗、中和（４５℃、５分間）、水洗の工程を行い、ビアホールの内壁、ビアホール底部などの下部配線層表面に付着した樹脂分解物を除去した。

加工表面を観察したところ、全ビアホールに対して、樹脂やフィラーの残渣が観測された。

上部配線層の形成後、ビア接続信頼性においては、絶縁層と上下配線層の層間剥離が見られた。また、接続抵抗値の変化率は１０％を超え、抵抗値が１０^６Ω以上となった。

本発明の製造方法で作製される配線基板の断面図本発明の製造方法で作製される配線基板の断面図（絶縁層が薄い場合）本発明の製造方法で作製される配線基板の断面図（絶縁層が厚い場合）本発明の製造方法の工程図本発明の製造方法で作製したビアホールを電気的に直列に接続した配線基板の断面図図５に示した配線基板の上面図本発明の製造方法で作製した配線基板の断面図図７に示した配線基板の上面図

符号の説明

１下部配線層（絶縁層に対し下部に位置する）
２絶縁層
３上部配線層（絶縁層に対し上部に位置する）
４ビアホール
５ビアホールの孔径
６テーパー角
７基板
８感光性レジスト
９下部配線層の露出部分の径

Claims

下部配線層、無機フィラーと樹脂を有する絶縁層、上部配線層の順に形成され、絶縁層全体に含まれる無機フィラーの割合が５０体積％以上９０体積％以下であり、上部と下部の両配線層間を電気的に接続するように絶縁層を貫通して形成された複数のビアホールを有する配線基板の製造方法であって、ビアホールが平均粒子径８μｍ以上１６μｍ以下の研削材を用いたサンドブラスト処理によって形成される配線基板の製造方法。
サンドブラスト処理における加工圧力が０．１ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下であり、かつノズルの走査スピードが２０ｍｍ／ｓ以上１５０ｍｍ／ｓ以下である請求項１記載の配線基板の製造方法。
サンドブラスト処理に用いる研削材が炭化ケイ素を含む請求項１記載の配線基板の製造方法。