JP2002252465A

JP2002252465A - 多層配線基板とその製造方法

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Publication number: JP2002252465A
Application number: JP2001050979A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ota; 賢一大田; Akihiko Nishimoto; 昭彦西本; Riichi Sasamori; 理一笹森
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: JP4693258B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のビルドアップ法では、バイアホール導体
の径が小さい場合に導体配線層との接続信頼性が低下す
るという問題があった。【解決手段】熱硬化性樹脂を含有する絶縁層を積層して
なる絶縁基板１１と、絶縁基板１１の表面および／また
は内部に形成された複数の導体配線層１２と、異なる層
に形成された少なくとも２つの導体配線層１２同士を電
気的に接続するために絶縁層１４を貫通して形成された
バイアホール内に導体成分を充填してなるバイアホール
導体１３とを具備してなる多層配線基板であって、バイ
アホール導体１３によって接続される導体配線層１２の
うち、少なくとも一方の導体配線層１２のバイアホール
導体１３との接続部側に窪み１７を設け、この窪み１７
にバイアホール導体１３を結合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、多層配線
基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層
配線基板とその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、電子機器は小型化が進んでいるが、
近年携帯情報端末の発達や、コンピューターを持ち運ん
で操作するいわゆるモバイルコンピューティングの普及
によってさらに小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が
求められる傾向にある。

【０００３】また、通信機器に代表されるように、高速
動作が求められる電子機器が広く使用されるようになっ
てきた。高速動作が求められるということは、高い周波
数の信号に対し、正確なスイッチングが可能であるなど
多種な要求を含んでいる。そのような電子機器に対応す
るため、高速な動作に適した多層プリント配線板が求め
られている。

【０００４】高速な動作を行うために電気信号の伝播に
要する時間を短縮することが求められており、配線の幅
を細くし、配線の間隙を小さくするという、小型、薄型
且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。そ
のような高密度配線の要求に対応するため、ビルドアッ
プ法と呼ばれる製造方法が用いられている。

【０００５】このビルドアップ法は、コア基板の表面に
感光性樹脂を塗布して絶縁層を形成し、露光現像してバ
イアホールを形成する。そして、バイアホールの内壁を
含む絶縁層全面に銅メッキ層を形成した後、感光性レジ
ストを塗布／露光／現像／エッチング／レジスト除去を
経て導体配線層を形成する。その後、必要に応じ上記の
工程を繰り返すことにより、複数の絶縁層と配線回路層
を形成して多層化した配線基板を製造する方法である。

【０００６】また最近では、コア基板の表面に、未硬化
の熱硬化性樹脂付き銅箔を貼り付け、加熱して硬化させ
た後、表面に銅箔を有する絶縁層を形成する。ついで炭
酸ガスレーザ等により銅箔及び絶縁層にバイアホールを
形成し、さらに前述した方法と同様にして、メッキ層の
形成、レジスト塗布／露光／現像／エッチング／レジス
ト除去を行うことにより配線回路層を形成する。その
後、必要により上記の工程を繰り返すことによって、コ
ア基板上に複数の配線層が積層された多層構造の配線基
板を得る方法である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなビルドアップ法によって形成された多層配線基板
は、バイアホール導体と導体配線層の接続信頼性に問題
があった。即ち、回路の微細化に伴いバイアホール径を
微小化していくと、バイアホール導体と導体配線層との
接触面積が小さくなり、温度サイクルや熱衝撃等の信頼
性試験において、バイアホール導体と導体配線層との接
続不良が発生し、抵抗が高くなったり、時には電気的断
線がしばしば発生していた。

【０００８】本発明は、上記のような従来のビルドアッ
プ法における課題を解決することを目的とするものであ
り、具体的には、バイアホール導体の径が小さい場合に
おいても導体配線層との接続信頼性の優れた多層配線基
板と、これを容易に製造することのできる多層配線基板
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記のよ
うな課題について誠意検討した結果、熱硬化性樹脂を含
有する絶縁層を積層してなる絶縁基板と、絶縁基板の表
面および／または内部に形成された複数の導体配線層
と、異なる層に形成された少なくとも２つの導体配線層
同士を電気的に接続するために絶縁層を貫通して形成さ
れたバイアホール内に導体成分を充填してなるバイアホ
ール導体とを具備してなる多層配線基板において、前記
バイアホール導体によって接続される前記導体配線層の
うち、少なくとも一方の導体配線層のバイアホール導体
との接続部側に窪みを設け、この窪みにバイアホール導
体を結合してなることを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の多層配線基板の製造方法
は、熱硬化性樹脂を含有する第１の絶縁層の表面に、第
１の導体配線層を被着形成する工程と、該導体配線層を
形成した第１の絶縁層の表面に熱硬化性樹脂を含有する
第２の絶縁層を積層する工程と、該第２の絶縁層に対し
て該絶縁層を貫通して前記第１の絶縁層表面に形成した
導体配線層に至る貫通孔を形成するとと同時に該導体配
線層に窪みを形成する工程と、前記貫通孔および前記導
体配線層の窪みに導体成分を充填してバイアホール導体
を形成する工程と、前記第２の絶縁層の表面のバイアホ
ール導体を形成した箇所に第２の導体配線層を形成する
工程とを具備するものである。

【００１１】なお、上記の本発明の多層配線基板および
その製造方法によれば、窪みの深さが、導体配線層の厚
みの１／５〜１／２であることが接続信頼性を高める上
で望ましく、また、前記導体配線層が絶縁層の表面に埋
設してなることが、接続信頼性を高めるとともに、多層
配線基板の表面の平坦性を高める上で望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の多層配線基板を製造方法
とあわせて図面をもとに説明する。図１は、本発明にお
ける多層配線基板の製造方法の一例を説明するための工
程図である。

【００１３】まず、第１の絶縁層の表面に第１の導体配
線層を形成する。そこで、転写法による第１の導体配線
層の形成について以下に説明する。以下の説明では、転
写法による導体配線層の形成について説明する。

【００１４】まず、第１の絶縁層として、未硬化または
半硬化の熱硬化性樹脂を含有する絶縁層１を準備する
（ａ）。そして、予め適当な樹脂フィルム２の表面に金
属箔を接着した後、これを周知のフォトレジスト法など
によって第１の導体配線層３の鏡像パターンを形成した
ものを第１の絶縁層１に積層する（ｂ）。

【００１５】そして、この積層物に２００ＭＰａ以上の
圧力を印加した後、樹脂フィルム２のみを剥がすことに
よって、第１の絶縁層１の表面に第１の導体配線層３を
埋設することができる（ｃ）。

【００１６】次に、第１の導体配線層３を形成した第１
の絶縁層１の表面に、未硬化または半硬化の第２の絶縁
層４を積層する（ｄ）。その後、この第２の絶縁層４に
対して、貫通孔５を形成する（ｅ）。そして、この貫通
孔５形成とともに、第１の絶縁層１の表面に形成された
第１の導体配線層３の表面に所定の深さの窪み６を形成
する（ｅ）。

【００１７】このような貫通孔５および窪み６を形成す
るには、ＣＯ₂、ＹＡＧ、エキシマレーザーの群から選
ばれるいずれかのレーザー光によって形成することが望
ましい。これは、一般的に用いられるマイクロドリルに
比較して、微細な貫通孔を形成することができるととも
に、窪み６の深さを容易に調整できるためである。

【００１８】また、第１の導体配線層３に形成する窪み
６の深さは、第１の導体配線層３の厚みの１／５〜１／
２であることが望ましい。窪みが導体配線層３の厚みの
１／５未満であればバイアホール導体と導体配線層の信
頼性試験等の後で電気的断線が発生する。

【００１９】また、この第１の導体配線層３は、金属箔
からなる場合、その金属箔に厚みの１／５以上の窪み６
を形成するにはレーザー条件を０．１〜２ｍＪ／ｃｍ²
で、１〜３Ｓｈｏｔ照射することによって形成すること
ができる。

【００２０】次に、この貫通孔５および窪み６に導体成
分を充填する（ｆ）ことによって、バイアホール導体７
が形成され、このバイアホール導体７は、第１の絶縁層
１の表面に形成された第１の導体配線層３に形成された
窪み６と結合される。貫通孔５に充填される導体成分
は、金、銀、銅、アルミニウム等から選ばれる少なくと
も１種以上を含む金属粉末とバインダー等を混合した導
電性ペーストが好適に用いられる。バインダーは不揮発
で絶縁樹脂と反応するものを用いるのが望ましい。ま
た、導体成分の充填方法は、常圧の印刷機等も使用でき
るが、真空印刷機を用いる方がより充填率を上げること
ができる。

【００２１】その後、バイアホール導体７が形成された
第２の絶縁層４の表面に、前記（ｂ）（ｃ）と同様な方
法によって、第２の導体配線層８を形成する（ｇ）こと
によって、第１の導体配線層３と第２の導体配線層８と
をバイアホール導体７によって電気的に接続することが
できる。

【００２２】上記一連の（ａ）〜（ｇ）の工程に２層の
絶縁層と２層の導体配線層を具備する配線基板を作製す
ることができる。この絶縁層および導体配線層の総数を
さらに増加する場合には、（ｈ）によって作製した配線
基板に対して、（ｄ）〜（ｇ）の工程を繰り返すことに
よって、任意の総数の配線基板を作製することができ
る。

【００２３】また、場合によっては、上記（ａ）〜
（ｇ）の工程によって同様に作製した配線基板を積層し
て多層化することも可能である。

【００２４】そして、上記のようにして作製した配線基
板を絶縁層中の熱硬化性樹脂が完全に硬化する温度に加
熱して、一括して硬化することによって配線基板を完成
することができる。

【００２５】（絶縁層材質）上記の製造方法によれば、
用いられる第１の絶縁層１は、熱硬化性樹脂を含有する
ものであって、さらにガラスなどの繊維体や無機粉末を
含むものであってもよいが、特に支持体として機能させ
る上では、繊維体を含むことが望ましい。

【００２６】また、第１の絶縁層１上に形成され、バイ
アホール導体７が形成される第２の絶縁層４も、第１の
絶縁層１と同様に熱硬化性樹脂を含むものであるが、繊
維体を含まない熱硬化性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂と
無機質フィラーとからなる絶縁性複合材料によって構成
することが望ましい。

【００２７】この第２の絶縁層４中に繊維体が含まれる
と、繊維体の不均一性によって、バイアホールを形成し
た時にバイアホール径にバラツキが生じやすいためであ
る。また、ガラス織布等の繊維体を含む場合には、多湿
中で長期保存するとガラス繊維と有機樹脂との界面を水
分が拡散してマイグレーションをもたらす等の弊害が生
じるためである。

【００２８】この第２の絶縁層４の厚みは、上記作用を
十分に発揮させる上で、１０μｍ以上、特に２０μｍ以
上であることが望ましく、その厚みが１０μｍよりも薄
いと、この第２の絶縁層４が最表面層となる場合には、
第２の絶縁層４による外気中の水分の内部への拡散を十
分に抑制することが難しく、絶縁層間においてマイグレ
ーションが生じるやすくなる。

【００２９】この第１の絶縁層１及び第２の絶縁層４中
の熱硬化性樹脂としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエー
テル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、エ
ポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール
樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の樹脂が望ましい。
また、この第１、第２の絶縁層１、４中には、適宜無機
質フィラーを配合することによって、第１と第２の絶縁
層１、４の熱膨張特性を近似させることが望ましい。

【００３０】この時に用いられる無機質フィラーとして
は、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ等が好適であり、フィ
ラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以
下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末が用いられ
る。この無機質フィラーは、有機樹脂：無機質フィラー
の体積比率で１５：８５〜９５：５の比率範囲で混合さ
れる。

【００３１】この未硬化の第１の絶縁層１及び第２の絶
縁層４は、熱硬化性有機樹脂、または熱硬化性有機樹脂
と無機質フィラーなどの組成物を混練機や３本ロールな
どの手段によって十分に混合し、これを圧延法、押出
法、射出法、ドクターブレード法などによってシート状
に成形することにより作製される。なお、軟質とは、未
硬化または半硬化状態を意味し、半硬化は、熱硬化性樹
脂が完全硬化するに十分な温度よりもやや低い温度に加
熱すればよい。

【００３２】また、上記の第１の配線層１と第２の絶縁
層４とは、一括で硬化するため、硬化の際に化学反応に
より結合を形成することが望ましい。そのために第１の
絶縁層１と第２の絶縁層４の有機樹脂は同一材質からな
ることが望ましい。化学反応により結合しない有機樹脂
を用いた場合には、両絶縁層間の界面で層間剥離が発生
しやすくなり電気断線も発生しやすくなる。

【００３３】次に、上記製造方法によって作製された多
層配線基板の一例を図２に示した。図２の多層配線基板
は、図１の製造工程において、第１の絶縁層１をコア基
板Ａとした場合のものである。図２の多層配線基板によ
れば、（ａ）の概略断面図に示すように、絶縁基板１１
の表面、裏面および内部に導体配線層１２が形成され、
それらがバイアホール導体１３によって電気的に接続さ
れたコア基板Ａを有しており、このコア基板Ａの表面お
よび裏面に、（ｄ）〜（ｈ）の工程を繰り返し施し、絶
縁層１４と導体配線層１５とビアホール導体１６を具備
する多層配線層Ｂが形成されている。

【００３４】また、（ｂ）の要部拡大断面図に示すよう
に、かかる多層配線基板において、多層配線層Ｂのバイ
アホール導体１６によって接続されている導体配線層１
５のバイアホール導体１６との接続部側に窪み１７が設
けられており、この窪み１７にバイアホール導体１６が
結合されている。

【００３５】本発明によれば、このようにバイアホール
導体１６と導体配線層１５とを窪み１７によって結合す
ることによって、バイアホール導体１６と導体配線層１
５との接触面積が大きくなり、バイアホール導体１６が
導体配線層１５に対してアンカーのようにして結合する
ことから、バイアホール導体１６と導体配線層１５との
結合性を高め、熱サイクルが付加された場合においても
接続抵抗が高くなるような不具合が発生することがな
く、高い信頼性が得られる。

【００３６】

【実施例】第１の絶縁層としてアリル化ポリフェニレン
エーテル樹脂（Ａ−ＰＰＥ樹脂）系のプリプレグを用意
した。このプリプレグにＣＯ₂レーザーでバイアホール
加工し、次いで銅の表面を銀でコーティングした粉末の
導電性ペーストをバイアホールに充填した。

【００３７】一方では、３８μｍのＰＥＴフィルムに９
〜１８μｍの厚さの銅箔を貼り合わせて転写用の銅箔付
きフィルムを準備した。銅箔表面にドライフィルムレジ
ストを貼付し、露光、炭酸ナトリウムによる現像、塩化
第二鉄によるエッチング、水酸化ナトリウムによる剥離
を行い、ＰＥＴフィルム上に配線パターンを形成した。
次に、ＰＥＴフィルム上に形成したパターンを１３０
℃、２０ｋｇ／ｃｍ²でプリプレグに転写し、配線シー
トを作製した。そして、この配線シートを４層重ね合わ
せてコア基板を作製した。

【００３８】一方、第２の絶縁層としてＡ−ＰＰＥ樹脂
を用い、さらに無機フィラーとして球状シリカを用い、
これらをＡ−ＰＰＥ樹脂：無機フィラーが体積比で５
０：５０となる組成物を用い、これをドクターブレード
法によって厚さ４０μｍのＢステージ状態の絶縁層を作
製し、これを前記コア基板の両面に仮積層した。

【００３９】そして、ＣＯ₂レーザーを用いて絶縁層の
所定位置に直径５０μｍの貫通孔を形成するとともに、
コア基板表面に形成された導体配線層のバイアホールと
の接触部に適宜、所定の深さの窪みを形成した。

【００４０】そして、この第２の絶縁層の貫通孔に、銀
をコーティングした銅粉末にＰｂフリーハンダ粉末を５
０重量％添加し、混合して導電性ペーストを作製した。
この導電性ペーストを真空印刷機により貫通孔と導体配
線層の窪みの部分に埋め込んだ。

【００４１】一方、コア基板の時と同様に、ＰＥＴフィ
ルム上に配線パターンを形成し、１０％の蟻酸を用いて
導体配線層を粗化処理した。その後、第２の絶縁層上に
１３０℃、５０ｋｇ／ｃｍ²で転写した。

【００４２】次に、上記の第２の絶縁層積層、貫通孔お
よび窪み形成、導電性ペースト充填、導体配線層転写形
成の構成を再度行い、その後、２００℃、２０ｋｇ／ｃ
ｍ²ですべてのコア基板と、その表裏に形成した２層の
絶縁層の硬化、バイアホール導体の緻密化を行った。以
上により合計導体配線層９層の多層配線基板を得た。

【００４３】（評価）作製した多層配線基板において、
導体配線層の窪みの深さはその部分の断面をＳＥＭ観察
することによって測定した。

【００４４】次に、作製した多層配線基板は、−５５℃
〜１２５℃の温度で１０００サイクルの温度サイクル試
験を行った。上記試験の前後で８００個のバイアホール
導体を導体配線層で直列に接続したデイジーチェーンの
抵抗変化が１０％以内のものを良品、１０％を越えるも
のを不良品としてＮ数２０個の基板について試験した。
合わせて試験前の抵抗値を測定し表１に示した。

【００４５】

【表１】

【００４６】表１に示すように、第２の導体配線層に窪
みを形成し、この窪みとビアホール導体とを結合するこ
とによって、窪みを形成しない場合に比較して、抵抗値
を低くすることができるとともに、温度サイクル試験後
の不良の発生も少なくなった。その中でも特に導体配線
層に形成する窪みの深さを導体配線層の厚みの１／５〜
１／２にすることによって、特に高信頼性の多層配線基
板を得ることができた。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
バイアホール導体と導体配線層の接続性の信頼性化と低
抵抗化を同時に達成することができ、半導体素子のフリ
ップチップ実装などに適した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】本発明における多層配線基板の製造方法の一例
を説明するための工程図である。

【図２】図１の製造方法によって作製された多層配線基
板の一例を示す（ａ）概略断面図と、（ｂ）要部拡大断
面図である。

【符号の説明】

１第１の絶縁層２樹脂フィルム３第１の導体配線層４第２の絶縁層５貫通孔６窪み７バイアホール導体８第２の導体配線層１１絶縁基板１２導体配線層１３バイアホール導体１４絶縁層１５導体配線層１６ビアホール導体１７窪みＢ多層配線層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E346 AA02 AA32 AA43 CC02 CC08 CC09 CC10 CC12 CC13 CC14 CC32 CC55 CC58 DD02 DD12 DD32 DD44 EE04 FF07 FF18 GG15 GG18 GG22 GG23 GG27 GG28 HH07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱硬化性樹脂を含有する絶縁層を積層して
なる絶縁基板と、絶縁基板の表面および／または内部に
形成された複数の導体配線層と、異なる層に形成された
少なくとも２つの導体配線層同士を電気的に接続するた
めに絶縁層を貫通して形成されたバイアホール内に導体
成分を充填してなるバイアホール導体とを具備してなる
多層配線基板であって、前記バイアホール導体によって
接続される前記導体配線層のうち、少なくとも一方の導
体配線層のバイアホール導体との接続部側に窪みを設
け、この窪みにバイアホール導体を結合してなることを
特徴とする多層配線基板。
【請求項２】窪みの深さが、導体配線層の厚みの１／５
〜１／２であることを特徴とする請求項１記載の多層配
線基板。
【請求項３】前記導体配線層が絶縁層の表面に埋設され
てなる請求項１または請求項２記載の多層配線基板。
【請求項４】熱硬化性樹脂を含有する第１の絶縁層の表
面に、第１の導体配線層を被着形成する工程と、該導体
配線層を形成した第１の絶縁層の表面に熱硬化性樹脂を
含有する第２の絶縁層を積層する工程と、該第２の絶縁
層に対して該絶縁層を貫通して前記第１の絶縁層表面に
形成した導体配線層に至る貫通孔を形成するとと同時に
該導体配線層に窪みを形成する工程と、前記貫通孔およ
び前記導体配線層の窪みに導体成分を充填してバイアホ
ール導体を形成する工程と、前記第２の絶縁層の表面の
バイアホール導体を形成した箇所に第２の導体配線層を
形成する工程とを具備する多層配線基板の製造方法。
【請求項５】前記第１の導体配線層における窪みの深さ
が、第１の導体配線層の厚みの１／５〜１／２であるこ
とを特徴とする請求項４記載の多層配線基板の製造方
法。
【請求項６】前記第１の導体配線層および第２の導体配
線層を前記絶縁層の表面に埋設してなることを特徴とす
る請求項４または請求項５記載の多層配線基板の製造方
法。