JP2002094238A - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビルドアップ構造の多層配線基板において、
１層と３層、ｎ層と（ｎ−１）層間の接続を高密度に、
かつ少ない工程数で行うことができると共に、半田のふ
き上がりが発生しない構造の多層配線基板を得ることが
できる多層配線基板及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 ３層以上のｎ層を有し、１層と２層、１
層と３層、２層と３層、ｎ層と（ｎ−１）層、ｎ層と
（ｎ−２）層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間を各々接
続した多層配線基板において、前記２層と３層、（ｎ−
１）層と（ｎ−２）層の各層間の絶縁層に４０μｍφ以
下の穴８を明け、同穴８を銅メッキ９によって穴埋め
し、前記１層と２層、２層と３層、ｎ層と（ｎ−１）層
及び（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間を各々接続した多層
配線基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度な配線を可
能にする３層以上のｎ層を有する多層配線基板及びその
製造方法に関し、特にビルドアップ構造の多層配線基板
及その製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の高性能化、高密度化に
伴って、プリント配線基板等の配線基板もより一層の高
密度化が求められている。このような配線基板の配線密
度を高くする方法としては、以下のような方法が有効と
されている。 （１）配線幅、配線間隔、ランド径を小さくすること。 （２）多層化し、その層数を上げること。 （３）層間の導通経路となるビア穴の径（ｖｉａ径）を
小さくすること。 （４）貫通するビア穴（ｖｉａ ｈｏｌｅ）をなくする
こと。

【０００３】ところが、現状の配線基板においては、下
面に半田ボールの端子を格子状に配置したＬＳＩの裏面
実装用エリアアレイ型のパッケージ（ＢＧＡ）の場合、
貫通ビアを使用すると、配線を引き出すことができない
という問題がある。そこで、貫通ビア穴を使用せず、ビ
ア径を小さくできる図４乃至図６に示すようなビルドア
ップ構造の配線基板が使用されるようになってきてい
る。このビルドアップ構造の配線基板は文字通りビルド
アップ層を多層に重ね形成行くものであるため、ビルド
アップ層が多くなると必然的に工程が増えることにな
る。

【０００４】以下にビルドアップ層を多層に重ねるビル
ドアップ工法の工程例を示す。 （１）樹脂とパターンの密着を向上させるための前処理
工程 （２）接着材（絶縁層）の塗布工程 （３）硬化工程 （４）レーザーによる穴明け工程 （５）デスミア工程 （６）化学銅工程 （７）電気メッキ工程 （８）ＤＦラミネート工程 （９）露光、エッチング、ＤＦ剥離工程

【０００５】ビルドアップ工法は、有底のビア穴にメッ
キを付ける工法であり、有底ビア穴にメッキを付与する
ためには、有底ビア穴を「穴深さ／穴径≦１」に設計に
しなければならず、１層と３層の接続等を行う場合に
は、その間の絶縁層の距離以上の穴径にしなければなら
ないことから、更なる高密度化の障害となっている。ま
た、上記したＢＧＡあるいはチップの大きさと同じか僅
かに大きい小型の半導体パッケージであるＣＳＰの実装
を行う場合、貫通ビア穴が明いていると、実装時にビア
穴の中に半田が入り込んできてショートを起こす、所謂
ふき上がり現象による電気的障害の原因となるため、樹
脂や導電性のペースト等で貫通ビア穴を塞ぐ仕様として
いる。

【０００６】図４乃至図６は、上記したビルドアップ工
法により製造されたビルドアップ構造の多層配線基板を
示すものであり、いずれもの配線基板も１層と２層、１
層と３層、２層と３層間の接続を取れる工法によるもの
である。図４に示すものは、１層と３層、１層と２層の
穴明けを同時に行うことにより製造工程の短縮化を図っ
ているものであるが、１層と３層の穴明けはメッキが付
与可能なアスペクトである１以下にする必要があるた
め、ビア穴５の径が大きくなり高密度化の障害となって
いる。

【０００７】一方、図５に示すものは、１層と３層間の
接続を行う際に、ビア穴１の上にビア穴５を形成できな
いことから必要以上に接続エリア６を使用することにな
るため、それが高密度化の障害となっている。これに対
して図６に示すものは、有底ビア穴５を穴埋めすること
により、ビア穴５の上にビア穴５を形成可能とし、穴径
も１層と２層間に明けた径内で形成するようにしたもの
であるが、ビア穴５を埋める工程が増加すること、有底
ビア穴５を埋めることは技術的にも難しい面があること
等の問題を抱えている。これは有底ビア穴５を穴埋めす
る際、絶縁性又は導電性のペースト７を用いているが、
穴深さが深くなる程中に入った空気が抜けにくく空気が
溜まったり、抜けても凹みが残ったりするためである。

【０００８】また、上記したビルドアップ工法による多
層配線基板によると、表層とその下の層の穴部が埋まら
ないため、実装時に半田ボールが穴部に取られ、半田量
が少なくなる問題が発生する。このため、ＢＧＡのパッ
ト部にビア穴をもってくることが難しくなり、ＢＧＡの
ランド間に接続用ランドを設ける必要が生ずるが、それ
が配線上のネックとなって高密度配線基板の実現を困難
にしている。

【０００９】更に、ビルドアップ構造の多層配線基板に
おいては、表層（１層）と表層から３番目め層（３層）
の接続を行おうとすると、工程数が２７工程（上記９工
程の３倍）にもなり、製造コストが増大するという問題
を有すると共に、１層と３層を接続する工程で樹脂の硬
化が２回も行われることになり、加工中の熱による歪み
が樹脂に発生して寸法精度が維持できなくなるという問
題を内包している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の問題
に対処するためになされたものであり、その第一の課題
は、ビルドアップ構造の多層配線基板において、１層と
３層、ｎ層と（ｎ−１）層間の接続を高密度に、かつ少
ない工程数で行うことができる多層配線基板及びその製
造方法を提供することにある。本発明のもう一つの課題
は、ビルドアップ工法によりメッキを付与すると同時に
穴埋めをすることができ、別途穴埋め工程を設けなくて
も、半田のふき上がりが発生しない構造の多層配線基板
を得ることができる多層配線基板及びその製造方法を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ため、本発明にかかる多層配線基板は、３層以上のｎ層
を有し、１層と２層、１層と３層、２層と３層、ｎ層と
（ｎ−１）層、ｎ層と（ｎ−２）層、（ｎ−１）層と
（ｎ−２）層間を各々接続した多層配線基板において、
前記２層と３層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層の各層間
の絶縁層に４０μｍφ以下の穴を明け、同穴を銅メッキ
によって穴埋めし、前記１層と２層、２層と３層、ｎ層
と（ｎ−１）層及び（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間を各
々接続したことを特徴とするもので、多層配線基板の２
層と３層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層の各層間の絶縁
層に４０μｍφ以下の穴を明けられ、この穴が銅メッキ
によって穴埋めされることで、１層と２層、２層と３
層、ｎ層と（ｎ−１）層及び（ｎ−１）層と（ｎ−２）
層間を各々接続することができるため、１層と２層、ｎ
層と（ｎ−１）層間の各重合配線層毎の穴明け及び銅メ
ッキによる単独工程で接続が可能になる。

【００１２】また、本発明にかかる多層配線基板は、上
記した多層配線基板において、前記銅メッキによって穴
埋めされた前記２層と３層及び（ｎ−１）層と（ｎ−
２）層間の接続部上にレーザーによって穴明けを行い、
１層と２層、ｎ層と（ｎ−１）層間の接続を形成し、１
層と３層、ｎ層と（ｎ−２）層間の接続を達成したこと
を特徴とするもので、接続が完了した各重合配線層をさ
らに積層し、既に接続されている所望の配線層に対する
接続をレーザーによる穴明けによって可能にすることが
できる。

【００１３】更に、本発明にかかる多層配線基板は、上
記した多層配線基板において、前記穴の形状を楕円形も
しくは長円形としたことを特徴とするもので、穴形状を
楕円形もしくは長円形とすることによって、穴埋め部の
抵抗値を回路部の抵抗値と同等にすることができる。

【００１４】上記した課題を解決するため、本発明にか
かる多層配線基板の製造方法は、３層以上のｎ層を有
し、１層と２層、１層と３層、２層と３層、ｎ層と（ｎ
−１）層、ｎ層と（ｎ−２）層、（ｎ−１）層と（ｎ−
２）層間を各々接続した多層配線基板の製造方法におい
て、前記１層と２層、１層と３層、２層と３層、ｎ層と
（ｎ−１）層、ｎ層と（ｎ−２）層、（ｎ−１）層と
（ｎ−２）層間を各々接続するために各層間の絶縁層に
穴を明ける工程と、前記工程で明けられた穴に対して導
電性物質を寄与させ、電気メッキを施すことにより穴埋
めをする工程と、前記工程で穴埋めが施された絶縁材に
回路を形成する工程と、前記回路が形成された前記２
層、３層、（ｎ−１）層、（ｎ−２）層に前記１層、ｎ
層及びその他の層からなる配線層を絶縁性接着材により
積層する工程と、 前記積層後に、１層と２層、ｎ層と
（ｎ−１）層の各層間の絶縁層に穴を明ける工程と、前
記工程で明けられた１層と２層、ｎ層と（ｎ−１）層間
の穴に導電性物質を寄与させ、電気メッキを施す工程と
からなることを特徴とするもので、このような方法によ
ると各層間の絶縁層に明けた穴を電気メッキを付与する
と同時に穴埋めをすることができるため、別に穴埋め工
程を設けなくてもよく、従来のビルドアップ工法より工
程を少なくすることができると共に、半田のふき上がり
が発生しない構造の多層配線基板を得ることができる。

【００１５】また、本発明にかかる多層配線基板の製造
方法は、上記した多層配線基板の製造方法において、前
記１層と２層及びｎ層と（ｎ−１）層間の穴明けを、レ
ーザー加工にて行うことを特徴とするもので、レーザー
加工にて穴明けを行うことにより、楕円形もしくは長円
形の穴を容易に穴明けすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図１乃
至図３に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形
態にかかる多層配線基板の構成図、図２の（Ａ）及び
（Ｂ）は各々穴の形状を示す構成図、図３は本発明の第
２実施形態にかかる多層配線基板の構成図である。

【００１７】図１に示すように３層以上のｎ層を有し、
１層と２層、１層と３層、２層と３層、ｎ層と（ｎ−
１）層、ｎ層と（ｎ−２）層、（ｎ−１）層と（ｎ−
２）層間を各々接続した多層配線基板は、絶縁性の接着
材を用いて積層される。この絶縁性の接着材としては、
ガラス−エポキシ樹脂、ガラス−ＢＴ樹脂、ガラス−ポ
リイミド樹脂、ポリイミドフィルム、エポキシフィル
ム、液晶ポリマー繊維にエポキシを含浸させたもの、液
晶ポリマーにＢＴを含浸させたもの等が用いられ、これ
らの接着材は熱処理後、硬化されて各層間の絶縁層を構
成することになる。なお、配線としては、銅配線等の金
属が用いられる。

【００１８】２層と３層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層
間の接続において、絶縁層に明ける穴８の穴明けはドリ
ルあるいはレーザー加工によりことになるが、特に加工
性の面からレーザー加工が望ましく、また、穴８の径は
回路形成及び穴埋めを考えると４０μｍφ以下であるこ
とが望ましい。穴径が大きくなると、穴埋めのために付
与するメッキの厚さが厚くなって、配線パターンを形成
する際に細線が形成できなくなり、４０μｍφ以上では
目的とする細線パターンが得られなくなる。

【００１９】また、穴埋め部の抵抗が４０μｍφでは回
路部の抵抗値より高くなるため、同等な抵抗値にするこ
とが望ましく、穴形状を図２の（Ａ）、（Ｂ）に示すよ
うに楕円形８ａもしくは長円形８ｂとして抵抗値を回路
部と同等にしている。なお、穴８に対して導電性の物質
を吸着させる場合は、Ｐｄ、カーボン、導電性高分子等
が用いられ、その後に無電解メッキを行ってもよい。ま
た、上記物質を吸着させる代わりに蒸着法等によって薄
い導電性の被膜を形成してもよい。

【００２０】一方、穴埋めのために付与するメッキ９
は、通常のプリント配線基板に使用されている銅メッキ
９でよく、２０μｍ以上のメッキ９を付けることにより
穴埋めすることができる。このメッキは無電解メッキに
より行ってもよく、また、上記した絶縁材料に配線のネ
ガパターンを形成し、電気銅メッキ法により穴埋めと回
路部へのメッキ付けを同時に行っても問題はない。

【００２１】ここで形成される配線は、上記した絶縁層
に銅箔を張ったものを用いて配線の形成を行う面にエッ
チングマスクを形成し、配線パターン部以外の銅箔を取
り除くサブトラスト法により形成することができる。エ
ッチングレジストとしては、液状、フィルム状、あるい
は電着レジスト等のいずれを用いてもよい。

【００２２】銅配線を形成した材料を積層する方法とし
ては、各層間の配線の位置を合わせた後、接着材を用い
て接合する方法を用いることができる。なお、上記した
２層と３層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間の接続部に
レーザー加工により穴明けを行う場合のレーザーとして
は、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザー、ＵＶ−ＹＡＧ
レーザー、エキシマレーザー等のいずれによっても行う
ことができる。以下に具体的実施例について説明する。

【００２３】実施例１（図１参照） 先ず、銅張り積層板（松下電工株式会社製のＲ−１７０
５：基材厚さ０．０６ｍｍ、銅箔厚さ１２μｍ）上にＵ
Ｖ−ＹＡＧレーザーによって２０μｍφの穴８を明け
た。次いでＰｂ触媒溶液によって処理した後、化学銅メ
ッキを施した。その後電気銅メッキを表面に２０μｍ施
し、この銅メッキを図１に示すように穴埋めメッキ９と
して穴８の穴埋めを行った。

【００２４】この銅メッキ後の積層板の表面にレジスト
（旭化成株式会社製のＡＱ−２５８８）をラミネートす
ることにより、露光、現像を行い、回路パターン状にレ
ジスト膜を形成した。次に露出部の銅箔を塩化第二銅溶
液によりエッチングして、線幅４０μｍ、配線間隙４０
μｍの銅配線を形成した。この銅張り積層板に銅配線を
形成した面にフィルム接着材を介在し、位置合わせした
後、プレスにより積層を行って６層の積層板を得た。

【００２５】これにビーム径８０μｍのＵＶ−ＹＡＧレ
ーザーによって上面の銅配線部から１層と２層、６層と
５層間の接続部に両面からレーザー穴明けを行い、ビア
穴５の形成を行った。次いでＰｂ触媒溶液で処理した
後、無電解メッキを施し、更に電解メッキを施した。こ
の銅表面にドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製
のＡＱ−２５８８）をラミネートして、露光、現像を行
い、回路の形成を行った。

【００２６】以上により図１に示すような２２０ｍｍ×
２２０ｍｍ×厚さ０．６ｍｍで全層数６層の多層配線基
板を作成した。この多層配線基板を用い、−６５度⇔１
２５度のヒートサイクル試験（ＭＩＬ−ＳＴＤ−２０２
に準拠）を１０００サイクル行ったが、層間剥離及び基
板のクラック等の発生はなかった。そして、得られた多
層配線基板は、従来のスルホール基板に比べて回路密度
を約４倍に向上でき、実装の高密度化を図ることができ
た。また、工程数も従来のビルドアップ工法に比べて１
８工程も少ない工程で製造することができた。

【００２７】実施例２（図３参照） 先ず、銅張り積層板（松下電工株式会社製のＲ−１７０
５：基材厚さ０．０６ｍｍ、銅箔厚さ１２μｍ）上にＵ
Ｖ−ＹＡＧレーザーによって２５μｍφの穴８を明け
た。次いでＰｂ触媒溶液によって処理した後、化学銅メ
ッキを施した。その後電気銅メッキを表面に２０μｍ施
し、この銅メッキによって穴８の穴埋めを行った。

【００２８】この銅メッキ後の積層板の表面にレジスト
（旭化成株式会社製のＡＱ−２５８８）をラミネートす
ることにより、露光、現像を行い、回路パターン状にレ
ジスト膜を形成した。次に露出部の銅箔を塩化第二銅溶
液によりエッチングして、線幅４０μｍ、配線間隙４０
μｍの銅配線を形成した。この銅張り積層板に松下電工
株式会社製プリプレグ（材料厚さ０．０６ｍｍ）と日興
グールド株式会社製の銅箔（厚さ１２μｍ）を表裏重ね
合わせてプレスにより積層し、図３に示すような４層の
積層板を２組作成した。

【００２９】これにビーム径８０μｍのＵＶ−ＹＡＧレ
ーザーによって上面の銅配線部から３層と４層、５層と
６層間の接続部にレーザー穴明けを行い、ビア穴５の形
成を行った。次いでＰｂ触媒溶液で処理した後、無電解
メッキを施し、更に電解メッキを施した。この銅表面に
ドライフィルムレジスト（旭化成株式会社製のＡＱ−２
５８８）をラミネートして、露光、現像を行い、４層
目、５層目の回路を形成した。

【００３０】２組の４層板をパターン形成している面が
４層目と５層目になるように、松下電工株式会社製プリ
プレグを接着材としてプレスにより積層し、図３に示す
ような８層のプリンド配線基板を作成した。更に、１層
と２層、ｎ層と（ｎ−１）層間にビア穴５の穴明けを行
い、化学銅メッキ、電解銅メッキにてメッキを付与し、
レジストをラミネートした後、露光現像エッチングを行
って回路パターンを形成した。

【００３１】これにより図３に示すように１層と２層、
１層と３層、１層と４層、２層と３層、２層と４層、３
層と４層の接続、及びｎ層と（ｎ−１）層、ｎ層と（ｎ
−２）層、ｎ層と（ｎ−３）層、（ｎ−１）層と（ｎ−
２）層、（ｎ−１）層と（ｎ−３）層、（ｎ−２）層と
（ｎ−３）層の接続が可能となり、配線の自由度が非常
に高い高密度配線基板を得ることができた。また、上記
の多層配線基板を用い、−６５度⇔１２５度のヒートサ
イクル試験を１０００サイクル行ったが、層間剥離や基
板のクラック等の発生はみられなかった。

【００３２】

【発明の効果】以上に詳細に説明したように、本発明に
かかる多層配線基板及びその製造方法によると、３層以
上のｎ層を有する多層配線基板で、１層と３層、ｎ層と
（ｎ−１）層間の接続を高密度に、かつ少ない工程数で
行うことができるビルドアップ構造の多層配線基板を得
ることができる。また、ビルドアップ工法によりメッキ
を付与すると同時に穴埋めをすることができるため、別
途穴埋め工程を設けなくても、半田のふき上がりが発生
しない構造の多層配線基板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる多層配線基板の
構成図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は各々穴の形状を示す構成図
である。

【図３】本発明の第２実施形態にかかる多層配線基板の
構成図である。

【図４】従来の多層配線基板の１例の構成図である。

【図５】従来の多層配線基板の第２例の構成図である。

【図６】従来の多層配線基板の第３例の構成図である。

【符号の説明】

１，２，３，４…層、ｎ，（ｎ−１），（ｎ−２），
（ｎ−３）…層、５…ビア穴、８，８ａ，８ｂ…穴、９
…穴埋めメッキ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E317 AA24 BB01 BB11 CC33 CC53 CD32 GG16 5E346 AA43 CC04 CC09 CC10 CC32 FF03 FF07 FF15 GG15 GG18 HH32

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３層以上のｎ層を有し、１層と２層、１
   層と３層、２層と３層、ｎ層と（ｎ−１）層、ｎ層と
   （ｎ−２）層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間を各々接
   続した多層配線基板において、 前記２層と３層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層の各層間
   の絶縁層に４０μｍφ以下の穴を明け、同穴を銅メッキ
   によって穴埋めし、前記１層と２層、２層と３層、ｎ層
   と（ｎ−１）層及び（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間を各
   々接続したことを特徴とする多層配線基板。
2. 【請求項２】 前記銅メッキによって穴埋めされた前記
   ２層と３層及び（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間の接続部
   上にレーザーによって穴明けを行い、１層と２層、ｎ層
   と（ｎ−１）層間の接続を形成し、１層と３層、ｎ層と
   （ｎ−２）層間の接続を達成したことを特徴とする請求
   項１に記載の多層配線基板。
3. 【請求項３】 前記穴の形状を楕円形もしくは長円形と
   したことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載
   の多層配線基板。
4. 【請求項４】 ３層以上のｎ層を有し、１層と２層、１
   層と３層、２層と３層、ｎ層と（ｎ−１）層、ｎ層と
   （ｎ−２）層、（ｎ−１）層と（ｎ−２）層間を各々接
   続した多層配線基板の製造方法において、 前記１層と２層、１層と３層、２層と３層、ｎ層と（ｎ
   −１）層、ｎ層と（ｎ−２）層、（ｎ−１）層と（ｎ−
   ２）層間を各々接続するために各層間の絶縁層に穴を明
   ける工程と、 前記工程で明けられた穴に対して導電性物質を寄与さ
   せ、電気メッキを施すことにより穴埋めをする工程と、 前記工程で穴埋めが施された絶縁層に回路を形成する工
   程と、 前記回路が形成された前記２層、３層、（ｎ−１）層、
   （ｎ−２）層に前記１層、ｎ層及びその他の層からなる
   配線層を絶縁性接着材により積層する工程と、 前記積層後に、１層と２層、ｎ層と（ｎ−１）層の各層
   間の絶縁層に穴を明ける工程と、 前記工程で明けられた１層と２層、ｎ層と（ｎ−１）層
   間の穴に導電性物質を寄与させ、電気メッキを施す工程
   とからなることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
5. 【請求項５】 前記１層と２層及びｎ層と（ｎ−１）層
   間の穴明けを、レーザー加工にて行うことを特徴とする
   請求項４に記載の多層配線基板の製造方法。