JP2002252465A - 多層配線基板とその製造方法 - Google Patents
多層配線基板とその製造方法Info
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Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
を説明するための工程図である。
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。
Claims (6)
- 【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。
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- 2001-02-26 JP JP2001050979A patent/JP4693258B2/ja not_active Expired - Fee Related
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