多層配線電路基板的製造方法
2023-05-25 17:09:36 1
專利名稱：多層配線電路基板的製造方法
技術領域：
本發明涉及多層配線電路基板的製造方法，更具體涉及多層柔性配線電路基板的製造方法。
背景技術：
以往，可攜式電器等中廣泛使用了可實現小型化、輕量化及高密度化的兼具剛性和柔性的配線電路基板。該兼具剛性和柔性的配線電路基板通常具備可安裝電子部件、形成為高密度配線的剛性配線電路部分和具有可折曲的柔性、作為信號傳遞線路而形成的柔性配線電路部分。
但是，近年可攜式電器除了以往的通話·通信功能外，還複合了攝影和動畫攝影的功能等，其多功能化正進一步有所提高。隨之也要求多層配線電路基板更進一步的輕量和輕薄化。對兼具剛性和柔性的配線電路基板，也要求其剛性配線電路部分進一步薄形化。
因此，例如在日本專利特開2002-299824號公報中提出了在第1絕緣層的兩面層疊第1金屬箔及第2金屬箔形成第1基板後，將該第1金屬箔及第2金屬箔形成為規定的導體圖案，然後通過第1粘合劑層及第2粘合劑層分別在第1金屬箔及第2金屬箔層疊另外形成的第2基板的第2絕緣層和第3基板的第3絕緣層，接著除去第2基板的第3金屬箔及第3基板的第4金屬箔中的薄層部分，同時將厚層部分分別形成規定的導體圖案，籍此製得多層柔性配線電路基板的技術。
以上製得的多層柔性配線電路基板中，由於可減少厚層部分的第1金屬箔和第3金屬箔間的絕緣部分的層數，所以這樣可實現近年的多功能化所要求的輕量和輕薄化。
這種多層柔性配線電路基板中可適當通過雷射加工形成盲孔或通孔。
但是，以兼具剛性和柔性的配線電路基板為代表，要求用於柔性配線電路基板的粘合劑不僅具備電特性，還需具備柔軟性，所以廣泛採用丙烯酸系粘合劑和環氧-丁腈橡膠系粘合劑等合成高分子形成的粘合劑。
但是，由這種合成高分子形成的粘合劑作為粘合劑層層疊而得的基板中，特別是由脂肪族高分子形成的粘合劑作為粘合劑層進行層疊的情況下，利用UV-YAG雷射進行通孔加工時，由於UV範圍內的吸收較少，所以熱分解加工比熔融加工更佔主導，有時被加工的粘合劑層表面會受到被挖剜等損傷，有時不能夠使通孔內周面平滑化。這種情況下，在被加工的粘合劑層表面不能夠很好地層疊通孔鍍層，出現缺陷，導致電連接可靠性下降。
本發明的目的是提供即使利用雷射照射形成孔、也能夠抑制粘合劑層被破壞、孔內周面能夠實現平滑化、電連接可靠性有所提高的多層配線電路基板的製造方法。
發明內容
本發明的多層配線電路基板的製造方法是具備2層以上的金屬層和1層以上的粘合劑層的多層配線電路基板的製造方法，該方法的特徵是，包括通過雷射的照射，形成貫通2層以上的金屬層及1層以上的粘合劑層的孔的步驟；前述步驟中，照射雷射使至少被照射到2層的金屬層的雷射被照射到1層以上的粘合劑層。
如果採用該方法，則首先雷射至少被照射到2層的金屬層，能量衰減後，再被照射到1層以上的粘合劑層。因此，1層以上的粘合劑層以適度的能量被雷射照射，所以能夠抑制該粘合劑層表面被破壞。其結果是，能夠實現孔的內周面的平滑，使電連接可靠性有所提高。
本發明的多層配線電路基板的製造方法的特徵是，包括以下4個步驟，準備具備第1絕緣層、被設置於前述第1絕緣層的一面的第1金屬箔和被設置於前述第1絕緣層的另一面的第2金屬箔的第1基板的步驟，準備具備第2絕緣層和被設置於前述第2絕緣層的一面的第3金屬箔的第2基板的步驟，利用粘合劑層粘合前述第1基板和前述第2基板的步驟，從前述第1基板側開始朝向前述第2基板側照射雷射，至少形成貫通第1金屬箔、第2金屬箔及粘合劑層的孔的步驟。
如果採用該方法，則在形成孔的步驟中，由於從第1基板側開始朝向第2基板側照射雷射，所以該雷射首先被照射到第1基板的第1金屬箔及第2金屬箔，即2個金屬箔，這樣能量衰減後，再被照射到粘合劑層。因此，粘合劑層以適度的能量被雷射照射，所以能夠抑制該粘合劑層表面被破壞。其結果是，能夠製得孔的內表面變得平滑、電連接可靠性有所提高的多層配線電路基板。
圖1是表示本發明的多層配線電路基板的製造方法的實施方式之一的多層柔性配線電路基板的製造方法的製造步驟圖，(a)表示準備第1金屬箔的步驟，(b)表示在第1金屬箔表面形成第1絕緣層的步驟，(c)表示在第1絕緣層的表面層疊第2金屬箔，準備第1基板的步驟，(d)表示將第1金屬箔形成規定的配線電路圖的步驟，(e)表示準備第3金屬箔的步驟，(f)表示在第3金屬箔表面形成第2絕緣層，另外準備第2基板的步驟。
圖2是接著圖1表示本發明的多層配線電路基板的製造方法的實施方式之一的多層柔性配線電路基板的製造方法的製造步驟圖，(g)表示用粘合劑層粘合第1基板的第1金屬箔和第2基板的第2絕緣層的步驟，(h)表示從第1基板側開始朝向第2基板側照射雷射，形成通孔的步驟，(i)表示在通孔的內周面和第2金屬箔表面及第3金屬箔表面形成通孔鍍層的步驟，(j)表示將第2金屬箔及第2鍍層形成規定的配線電路圖，同時將第3金屬箔及第3鍍層形成規定的配線電路圖的步驟。
圖3表示比較例獲得的多層柔性配線電路基板的對應於圖2(j)的截面圖。
具體實施例方式
圖1及圖2是表示本發明的多層配線電路基板的製造方法的實施方式之一的多層柔性配線電路基板的製造方法的製造步驟圖。
以下，參考圖1及圖2對作為本發明的多層配線電路基板的製造方法的實施方式之一的多層柔性配線電路基板的製造方法進行說明。
該方法如圖1(c)所示，準備具備第1絕緣層1、在第1絕緣層1的一面設置的作為金屬層的第1金屬箔2和在第1絕緣層1的另一面設置的作為金屬層的第2金屬箔3的第1基板4。
作為第1絕緣層1，例如採用聚醯亞胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚醚腈樹脂、聚醚碸樹脂、聚對苯二甲酸乙二酯樹脂、聚萘酸乙二酯樹脂、聚氯乙烯樹脂等合成樹脂薄膜。較好的是採用聚醯亞胺樹脂薄膜。此外，第1絕緣層1的厚度通常為12.5～50μm，較好為12.5～25μm 。
作為第1金屬箔2及第2金屬箔3，例如採用銅、鎳、金、焊錫或它們的合金等的金屬箔。較好的是使用銅箔。其厚度通常為2～35μm，較好為9～18μm。
對在第1絕緣層1的一面設置第1金屬箔2的同時，在另一面設置第2金屬箔3的方法無特別限定，例如，首先如圖1(a)所示，準備由金屬箔形成的第1金屬箔2，再如圖1(b)所示，在該第1金屬箔2的表面均勻塗布合成樹脂溶液後，乾燥並根據需要進行加熱，形成第1絕緣層1，然後如圖1(c)所示，在該第1絕緣層1的表面(與層疊了第1金屬箔2的內面相反側的表面)通過層壓或鍍敷層疊作為第2金屬箔3的金屬箔。
更具體來講，例如，首先在由銅箔形成的第1金屬箔2的表面均勻塗布聚醯胺酸樹脂溶液，乾燥後層壓由銅箔形成的第2金屬箔3，然後例如通過最終加熱達到300℃以上使被塗布的聚醯胺酸樹脂固化(醯亞胺化)，這樣在由聚醯亞胺樹脂形成第1絕緣層1的同時形成第1基板4。
此外，例如首先在由銅箔形成的第1金屬箔2的表面均勻塗布聚醯胺酸溶液，乾燥後使其固化(醯亞胺化)，由聚醯亞胺形成第1絕緣層1，然後在該第1絕緣層1的表面通過鍍銅形成第2金屬箔3。
這樣，作為在第1絕緣層1的兩面直接設置了第1金屬箔2及第2金屬箔3的雙面基材，準備第1基板4。該雙面基材可也採用市售品。
然後，該方法如圖1(d)所示，將第1金屬箔2形成為規定的配線電路圖。
將第1金屬箔2形成為規定的配線電路圖時可採用公知的圖案形成法。較好的是採用減去法。該減去法例如在第1金屬箔2的表面對應規定的配線電路圖形成腐蝕保護膜，然後以該腐蝕保護膜為保護膜對第1金屬箔2進行腐蝕，再除去該腐蝕保護膜。
接著，該方法如圖1(f)所示，另外準備具備第2絕緣層5和作為被設置於第2絕緣層5的一面的金屬層的第3金屬箔6的第2基板7。
第2絕緣層5例如可採用與第1絕緣層1同樣的材料，其厚度通常為12.5～50μm，較好為12.5～25μm。
第3金屬箔6也可採用與第1金屬箔2及第2金屬箔3同樣的材料，其厚度通常為2～35μm，較好為9～18μm。
對在第2絕緣層5的一面設置第3金屬箔6的方法無特別限定，例如首先如圖1(e)所示，準備由金屬箔形成的第3金屬箔6，再如圖1(f)所示，在該第3金屬箔6的表面均勻塗布合成樹脂溶液後，乾燥並根據需要進行加熱，形成第2絕緣層5。
更具體來講，例如首先在由銅箔形成的第3金屬箔6的表面均勻塗布聚醯胺酸樹脂溶液，乾燥後使其固化(醯亞胺化)，由聚醯亞胺樹脂形成第2絕緣層5。
這樣就獲得了作為在第2絕緣層5的一面直接設置了第3金屬箔6的單面基材的第2基板7。該單面基材也可採用市售品。
然後，該方法如圖2(g)所示，利用粘合劑層8粘合第1基板4的第1金屬箔2和第2基板7的第2絕緣層5。
利用粘合劑層8粘合第1基板4的第1金屬箔2和第2基板7的第2絕緣層5時，在包含第1金屬箔2的第1絕緣層1的表面或第2絕緣層5的表面預先均勻塗布粘合劑設置粘合劑層8，然後利用該粘合劑層8使它們互相壓接或準備作為粘合劑層8的粘合片，將該粘合片夾在包含第1金屬箔2的第1絕緣層1的表面和第2絕緣層5的表面之間使它們互相壓接。
作為粘合劑，例如可採用丙烯酸系粘合劑、環氧系粘合劑、醯胺醯亞胺系粘合劑、聚醯亞胺系粘合劑、環氧-丁腈橡膠系粘合劑、環氧-丙烯酸橡膠系粘合劑、丁醛系粘合劑、聚氨酯系粘合劑等熱固性粘合劑，還可採用例如合成橡膠系粘合劑等熱塑性粘合劑，例如丙烯酸系粘合劑等壓敏性粘合劑等。
粘合片例如可採用上述粘合劑形成的片狀物。
此外，該粘合劑層在350～360nm的波長下的透光率較好在0.01％以下。如果粘合劑層在波長350～360nm下的透光率為0.01％以下，則在後述的形成通孔9時，能夠使該粘合劑層中的通孔9的內周面變得更平滑。
粘合劑層8的厚度通常為5～50μm，較好為10～25μm。
此外，利用粘合劑層8使第1基板4和第2基板7壓接時，以利用粘合劑層8使包含第1金屬箔2的第1絕緣層1的表面和第2絕緣層5的表面重疊的狀態，例如在100～250℃、以0.1～20MPa的壓力使它們壓接。
該方法中，也可在壓接後根據需要對第2金屬箔3及第3金屬箔6進行腐蝕處理，使它們變薄。
然後，該方法如圖2(h)所示，從第1基板4側開始朝向第2基板7照射雷射，形成沿厚度方向依次貫通第2金屬箔3、第1絕緣層1、第1金屬箔2、粘合劑層8、第2絕緣層5及第3金屬箔6的通孔9。
對雷射無特別限定，例如可採用準分子雷射和UV-YAG雷射等具有紫外線範圍的波長的雷射，較好為UV-YAG雷射。
通孔9的形狀及大小可根據其目的及用途等作適當選擇，如果為矩形，則最長邊為10～300μm，較好為25～200μm，如果為圓形，則最大直徑為10～300μm，較好為25～200μm。
利用雷射進行穿孔加工時，進行照射的雷射隨著依次被照射到第2金屬箔3、第1絕緣層1、第1金屬箔2、粘合劑層8和第2絕緣層5及第3金屬箔6，其能量逐漸衰減，如圖2(h)的模擬圖所示，通孔9形成為從作為雷射的照射側的第1基板4側向第2基板7側逐漸減小的半圓錐的形狀。
接著，該方法如圖2(i)所示，在通孔9的內周面和第2金屬箔3的表面及第3金屬箔6的表面形成通孔鍍層10。
對通孔鍍層10無特別限定，例如採用無電解電鍍、濺射、碳催化劑塗布等公知方法，對通孔9的內周面進行導電處理後，在通孔9的內周面和第2金屬箔3的表面及第3金屬箔6的表面進行電解電鍍形成通孔鍍層10。
該通孔鍍層10例如可通過銅、鎳、金、焊錫或它們的合金等金屬的電解電鍍形成，較好的是通過電解鍍銅形成。
該通孔鍍層10的厚度通常為5～30μm，較好為5～20μm。
以上形成的通孔鍍層10是由形成於通孔9的內周面的第1鍍層11、形成於第2金屬箔3的表面的第2鍍層12及形成於第3金屬箔6的表面的第3鍍層13連為一體而形成的，這樣第2金屬箔3、第1金屬箔2及第3金屬箔6通過通孔鍍層10電導通。
形成了通孔鍍層10後的通孔9的大小，在第2金屬箔3側，如果為矩形，則一邊在290μm以下，較好是在200μm以下，如果為圓形，則直徑在290μm以下，較好是在200μm以下。在第3金屬箔6側，如果為矩形，則一邊在285μm以下，較好是在195μm以下，如果為圓形，則直徑在285μm以下，較好是在195μm以下。
然後，該方法如圖2(j)所示，在將第2金屬箔2及第2鍍層12形成為規定的配線電路圖的同時，將第3金屬箔6及第3鍍層13形成為規定的配線電路圖。
在將第2金屬箔2和第2鍍層12，以及第3金屬箔6和第3鍍層13形成為規定的配線電路圖時，可採用公知的圖案形成法。與上述同樣，較好的是採用減去法。該減去法例如在第2鍍層12的表面及第3鍍層13的表面對應規定的配線電路圖形成腐蝕保護膜，然後以該腐蝕保護膜為保護膜對第2金屬箔2和第2鍍層12，以及第3金屬箔6和第3鍍層13進行腐蝕，再除去該腐蝕保護膜。
這樣就獲得了第1金屬箔1、第2金屬箔3及第2鍍層12、第3金屬箔6及第3鍍層13分別作為具有規定的配線電路圖的導體層形成，由3層導體層形成的多層柔性配線電路基板。
如果利用上述方法製得多層柔性配線電路基板，則在通孔9的穿孔加工步驟中，雷射在依次照射到第2金屬箔3、第1絕緣層1和第1金屬箔2後，被照射到粘合劑層8。即，至少被照射到第2金屬箔3及第1金屬箔2這2層的金屬層而能量有所衰減的雷射被照射到粘合劑層8。因此，由於粘合劑層8以適度的能量被雷射照射，所以在該粘合劑層8的雷射照射部分能夠抑制因熱分解而出現的損傷。其結果是，可使通孔9的內周面變得平滑，所以其後即使形成通孔鍍層10，也能夠防止在通孔9的內周面中經過穿孔加工的粘合劑層8的表面產生缺陷。因此，所得多層柔性配線電路基板的電連接可靠性有所提高。
上述說明中，首先在第1金屬箔2形成為規定的配線電路圖後，利用粘合劑層8使其與第2絕緣層5粘合。也可與此相反，首先將第2金屬箔3形成為規定的配線電路圖後，利用粘合劑層8使其與第1金屬箔2粘合。這種情況下，在第1金屬箔2的表面形成第2鍍層12，它們同時形成為規定配線電路圖。
此外，在上述說明中，例示了本發明的金屬箔(金屬層)，即導體層為3層的多層柔性配線電路基板，但在本發明的形成孔的步驟中，只要至少被照射到2層金屬箔(金屬層)的雷射又被照射到粘合劑層即可，對金屬箔(金屬層)的層數、絕緣層的層數和粘合劑層的層數無特別限定，可根據其目的及用途作適當選擇。
上述說明中，形成了貫通第1基板4及第2基板7的通孔9，但本發明中，只要至少貫通2層金屬箔(金屬層)和1層粘合劑層，並不限於通孔，例如也可形成盲孔等最底部封閉的孔。
以下例示實施例及比較例，對本發明進行更具體的說明，但本發明並不僅限於任一實施例及比較例。
實施例1首先，作為第1基板，準備了在厚25μm的聚醯亞胺樹脂形成的第1絕緣層的兩面直接層疊了厚18μm的銅箔形成的第1金屬箔和第2金屬箔3的雙面敷銅基材(新日鐵化學株式會社制，ェスパネッケスSB18-25-18CE)(參考圖1(c))。
然後，通過減去法將第1金屬箔形成為規定的配線電路圖(參考圖1(d))。
接著，作為第2基板，另外準備了在厚12.5μm的聚醯亞胺樹脂形成的第2絕緣層的一面直接層疊了厚18μm的銅箔形成的第3金屬箔的單面敷銅基材(新日鐵化學株式會社制，ェスパネッケスSC18-12-18FR)(參考圖1(f)。
然後，利用厚25μm的丙烯酸系粘合劑(波長355nm下的透光率為5.9％)使第1基板的包含第1金屬箔的第1絕緣層和第2基板的第2絕緣層壓接(參考圖2(g))。
然後，對第2金屬箔及第3金屬箔進行均一地腐蝕處理使它們的厚度達到10μm為止，然後用具有355nm波長的UV-YAG雷射裝置，從第1基板側開始向第2基板側照射雷射，形成沿厚度方向依次貫通第2金屬箔、第1絕緣層、第1金屬箔、粘合劑層、第2絕緣層及第3金屬箔的通孔(參考圖2(h))。
接著，在通孔的內周面通過塗布碳催化劑實施導電處理後，利用電解鍍銅在通孔的內周面、第2金屬箔的表面和第3金屬箔的表面形成厚度為10μm的通孔鍍層(參考圖2(i))。
形成通孔鍍層後的通孔9的孔徑在第2金屬箔側為80μm，在第3金屬箔側為65μm，形成從作為雷射照射側的第1基板側向第2基板側逐漸減小的半倒圓錐形。
然後，利用減去法將第2金屬箔和形成於該第2金屬箔表面的通孔鍍層，以及第3金屬箔和形成於該第3金屬箔表面的通孔鍍層形成為規定的配線電路圖，獲得多層柔性配線電路基板(參考圖2(j))。
實施例2除了利用厚25μm的芳香族醯胺醯亞胺系粘合劑(波長355nm下的透光率為0.007％)使第1基板的包含第1金屬箔的第1絕緣層和第2基板的第2絕緣層壓接之外，其它與實施例1同樣操作，獲得多層柔性配線電路基板。
比較例1除了用具有355nm的波長的UV-YAG雷射裝置，從第2基板側開始向第1基板側照射雷射，形成沿厚度方向依次貫通第3金屬箔、第2絕緣層、粘合劑層、第1金屬箔及第2金屬箔的通孔之外，其它與實施例1同樣操作，獲得多層柔性配線電路基板。
比較例2除了用具有355nm的波長的UV-YAG雷射裝置，從第2基板側開始向第1基板側照射雷射，形成沿厚度方向依次貫通第3金屬箔、第2絕緣層、粘合劑層、第1金屬箔及第2金屬箔的通孔之外，其它與實施例2同樣操作，獲得多層柔性配線電路基板。
評價1)通孔的狀態觀察沿多層柔性配線電路基板的厚度方向，切斷各實施例及各比較例獲得的多層柔性配線電路基板的包含通孔的部分，用顯微鏡觀察其截面，確認通孔內周面中的粘合劑層有無受損。其結果是，各實施例獲得的多層柔性配線電路基板如圖2(j)的模擬圖所示，確認在經過穿孔加工的粘合劑層表面無損傷，通孔的內周面很平滑。
另一方面，各比較例獲得的多層柔性配線電路基板如圖3的模擬圖所示，確認經過穿孔加工的粘合劑層表面處於被破壞的狀態，在通孔的內周面中的粘合劑層的凹陷部分通孔鍍層沒有很好地層疊，在該部分產生了缺陷。
2)連通可靠性將各實施例及各比較例獲得的多層柔性配線電路基板用於溫度循環試驗，評價其連通可靠性。
溫度循環條件以在125℃30分鐘的高溫條件及在-40℃30分鐘的低溫條件的反覆為1個循環。記錄電阻變化率達到10％以上為止的循環數，由此循環數評價連通可靠性。
其結果是，實施例1和2即使超過1000次循環，還保持初期的電阻值。
另一方面，比較例1在50次循環，比較例2在750次循環後電阻變化率達到10％以上。
上述發明的說明提供了本發明的例示的實施方式，但這僅是例示，本發明並不限於此。由本領域的普通技術人員所作的明顯的本發明的變形例都應包含在後述的權利要求的範圍內。
權利要求
1.多層配線電路基板的製造方法，它是具備2層以上的金屬層和1層以上的粘合劑層的多層配線電路基板的製造方法，其特徵在於，包括通過雷射的照射，形成貫通2層以上的金屬層及1層以上的粘合劑層的孔的步驟；前述步驟中，照射雷射使至少被照射到2層的金屬層的雷射被照射到1層以上的粘合劑層。
2.多層配線電路基板的製造方法，其特徵在於，包括以下4個步驟，準備具備第1絕緣層、被設置於前述第1絕緣層的一面的第1金屬箔和被設置於前述第1絕緣層的另一面的第2金屬箔的第1基板的步驟，準備具備第2絕緣層和被設置於前述第2絕緣層的一面的第3金屬箔的第2基板的步驟，利用粘合劑層粘合前述第1基板和前述第2基板的步驟，從前述第1基板側開始朝向前述第2基板側照射雷射，至少形成貫通第1金屬箔、第2金屬箔及粘合劑層的孔的步驟。
全文摘要
本發明提供了即使通過雷射照射形成孔、也能夠抑制粘合劑層被破壞、孔的內周面變得平滑、電連接可靠性有所提高的多層配線電路基板的製造方法。分別準備在第1絕緣層1的兩面形成第1金屬箔2及第2金屬箔3的第1基板4，以及在第2絕緣層5的一面形成第3金屬箔6的第2基板7，用粘合劑層8將第1基板4的第1金屬箔2和第2基板7的第2絕緣層5粘合後，從第1基板4側開始朝向第2基板7側照射雷射，形成通孔9。由於被照射到第2金屬箔3及第1金屬箔2而能量有所衰減的雷射被照射到粘合劑層8，所以能夠抑制粘合劑層8因熱分解而受到的破壞，使通孔9的內周面變得平滑。
文檔編號H05K3/00GK1606401SQ20041008351
公開日2005年4月13日 申請日期2004年10月8日 優先權日2003年10月9日
發明者長谷川峰快, 中村圭, 馬場俊和 申請人:日東電工株式會社