(57)【要約】【課題】絶縁層の表面を均一に平坦にすることができる多層配線基板の製造方法を提供すること。【解決手段】特性の異なる第１及び第２の樹脂層１、３を積層した樹脂シートを基板１１の配線層１３上に、第１の樹脂層１を配線層１３に接して配置し、その際、第１の樹脂層１の体積は配線層１１における空間の容積に等しくなるようにし、次いで樹脂シートを第２の樹脂層３の下面が配線１３の上面に接するまでプレスして、配線層の空間に第１の樹脂層の樹脂を充填することにより多層配線構造を形成することにより多層配線基板を製造する。好ましくは、プレス時に第１の樹脂層１の樹脂を加熱により溶融させ、第２の樹脂層３の樹脂はプレス時の加熱により溶融しないようにする。第１の樹脂層の樹脂と第２の樹脂層の樹脂は同じタイプの樹脂から選ぶのが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特性の異なる第１及び第２の樹脂層を積層した樹脂シートを基板の配線層上に、第１の樹脂層を配線層に接して配置し、その際、第１の樹脂層の体積は配線層における空間の容積に等しくなるようにし、次いで樹脂シートを第２の樹脂層の下面が配線の上面に接するまでプレスして、配線層の空間に第１の樹脂層の樹脂を充填することにより多層配線構造を形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
プレス時に第１の樹脂層の樹脂を加熱により溶融させる、請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
プレス時の加熱により第２の樹脂層の樹脂が溶融しない、請求項２記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
第２の樹脂層の樹脂として、硬化済みのものを使用する、請求項３記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項５】
第１の樹脂層の樹脂と第２の樹脂層の樹脂を同じタイプの樹脂から選ぶ、請求項１から４までのいずれか一つに記載の多層配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層の表面を均一に平坦にすることができる多層配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層配線基板は、複数の配線層とそれらの間の絶縁層を有する。このような多層配線板は、パターン化した配線層とこれを覆う絶縁層を繰り返し積層して製造される。そのため、上層の絶縁層の表面は下層配線のパターン形状を反映して凹凸を有することになり、より上方の層ほどこの傾向が強くなる。絶縁層のこうした不均一表面は、その上に形成する配線層の断線の原因となり、あるいはその電気的特性に影響を及ぼしかねない。そこで、従来より、絶縁層表面を平坦化して多層配線基板を製造する方法が開発されてきた。
【０００３】
１つの配線層の上に平坦化した絶縁層を形成する代表的な従来の方法を、図７（ａ）〜（ｃ）の模式図を参照して説明する。図７（ａ）に示したように、配線１０３を形成した基板１０１の上に、絶縁層を形成するための樹脂（ビルドアップ樹脂）フィルム１０５を配置する。樹脂フィルム１０５の樹脂は、流動して配線間を充填するのに十分な溶融粘度を持ち、そしてフィルム１０５は、絶縁層としての電気的特性を示すのに必要な厚さを持つ。真空ラミネータ等の装置により、図７（ｂ）に示したように樹脂フィルム１０５を基板１０１に積層する。樹脂フィルム１０５の表面は、下層の配線のパターン形状を反映して、図示のように凹凸状になる。続いて、加熱しながら樹脂フィルム１０５の上面をプレスして、図７（ｃ）に示したように平坦化した絶縁樹脂層１０５’を形成する。フィルム１０５の樹脂は加熱により溶融して配線間を充填する一方、最外周部では溶融した樹脂が外側へ流出するため、この部分に形成した絶縁層はそれ以外の部分に比べて薄くなる。
【０００４】
更に、例えば特許文献１に記載のように、配線層を形成し、そしてこの配線層を埋めるとともにそれを覆うための第１の絶縁層と、第１の絶縁層の上に位置する第２の絶縁層の積層フィルムを配線層の上に配置し、積層フィルムをプレスして平坦化する方法が知られている。
【０００５】
配線パターンの凹凸を緩和あるいは解消することを目的として、配線間を充填するための樹脂シートを貼付、又は液体樹脂を塗布し、形成した樹脂層を研磨することも知られている。例えば、特許文献２には、配線層を形成し、配線層を埋めるため樹脂層を形成し、平滑板を樹脂層に押し付けて樹脂層を硬化させ、平滑板を除去し樹脂層を研磨して配線層を露出させることにより、プリント配線基板を製造する方法が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、配線層を覆う未硬化樹脂層を形成し、樹脂層の上に配置したフィルムを通して加圧することにより未硬化樹脂層をほぼ平坦化し、樹脂層を硬化させ、フィルムを剥離し、その後硬化樹脂層を研磨して平坦化することにより、プリント配線基板を製造する方法が記載されている。
【０００７】
特許文献４には、配線層を覆って形成した未硬化樹脂層を硬化させ、研磨により配線層を露出させ、次いで露出した配線及び配線間樹脂の上面に絶縁層を形成することにより、プリント配線板を製造する方法が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３１４２４８号公報
【特許文献２】特開２０００−３３２３８７号公報
【特許文献３】特開２００３−２４３８２５号公報
【特許文献４】特開２００６−９３３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７（ａ）〜（ｃ）を参照して説明した方法や、特許文献１に記載の方法のように、配線の上に配置した樹脂フィルムをプレスして平坦化する場合には、下層の配線の疎密や、厚さのばらつき等の影響により、絶縁層の厚さがばらついて表面が完全に平坦にならず、電気特性に悪影響を及ぼすという不都合がある。特に前者の方法による場合には、最外周部の溶融樹脂が外側へ流出するため、この部分の絶縁層はそれ以外の部分に比べて薄くなり、絶縁不良の原因となりやすい。
【００１０】
特許文献２〜４に記載の方法のように、配線層を埋めて形成した樹脂層を研磨する場合には、配線間に樹脂を一度充填してから配線を露出させるための研磨工程が必要であることから、工数が増加し、それに伴い歩留まりの低下を招くという不都合がある。
【００１１】
本発明は、絶縁層の表面を均一に平坦にすることができる多層配線基板の製造方法を提供し、それにより従来技術の上記の如き問題を解決するのを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の多層配線基板の製造方法は、特性の異なる第１及び第２の樹脂層を積層した樹脂シートを基板の配線層上に、第１の樹脂層を配線層に接して配置し、その際、第１の樹脂層の体積は配線層における空間の容積に等しくなるようにし、次いで樹脂シートを第２の樹脂層の下面が配線の上面に接するまでプレスして、配線層の空間に第１の樹脂層の樹脂を充填することにより多層配線構造を形成することを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、プレス時に第１の樹脂層の樹脂を加熱により溶融させる。
好ましくは、第２の樹脂層の樹脂は、プレス時の加熱により溶融しない、溶融粘度が高い特性を持つ樹脂であり、簡易的には硬化済みのものでも代用可能である。
好ましくは、第１の樹脂層の樹脂と第２の樹脂層の樹脂は同じタイプの樹脂から選ぶ。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、配線上の絶縁層を形成するのに用いる樹脂シートを、配線層の空間を埋める樹脂と、絶縁層に求められる電気的特性（特に絶縁特性）を満たす樹脂の２層構造とし、役割を分担したことにより、平坦化プレス後の絶縁層の厚さのばらつきをなくし、あるいは実用上問題ないレベルまで緩和することができる。また、単一樹脂材料のシートをプレスして絶縁層を形成した場合に特に問題となる、最外周部の絶縁層の厚みの不足に起因する絶縁不良を回避することもできる。
【００１５】
更に、本発明によれば、形成した樹脂層を研磨して平坦化する必要がなく、そのため工数を増加させずに多層配線基板を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の多層配線基板製造方法では、基板に形成した配線層の上に配置する樹脂シートとして、特性の異なる第１及び第２の樹脂層を積層したものを使用する。更に、樹脂シートにおける、後のプレスによって配線間を充填することになる第１の樹脂層は、配線層における空間の容積と等しい体積を有するようにされる。ここで言う「配線層における空間の容積」とは、基板上の配線が位置する層において、配線によって占められていない空間の全容積を意味し、これはすなわち、基板の平面において配線が存在しない部分の全面積に、配線の高さをかけた値に等しい。例として、配線厚２０μｍ、基板平面において配線が存在しない部分の全面積が基板平面の全面積の５０％（配線面積率５０％）の場合、第１の樹脂層の厚さを１０μｍとすれば、上記の条件が満たされる。
【００１７】
第１の樹脂層の樹脂（以下、これを「樹脂Ａ」と称する）は、プレスにより配線間の空間を埋めるのに使用される。そのため、樹脂Ａは、プレス時に流動性を示さなければならない。好ましくは、樹脂Ａはプレス時の加熱により溶融して流動性を示す。加熱する場合、樹脂Ａは、ともに加熱される基板への影響を避けるために、低温で、例えば１１０℃程度で、溶融して流動化するのが好ましい。溶融した樹脂Ａの粘度は、配線間の空間の充填を確実にするのと過度の流動による樹脂の損失を防ぐために、１０００ポアズ（１００Ｐａ・ｓ）程度であることが好ましい。
【００１８】
更に、樹脂Ａは、配線間の空隙を埋めた後に硬化する必要がある。
【００１９】
第２の樹脂層は、形成した絶縁層に求められる電気的特性（特に絶縁特性）を満たすために必要な厚みを有する。この厚みは、製造する配線基板の設計に依存し、通常３０μｍ程度である。
【００２０】
上述のとおり、樹脂Ａは、流動化することにより配線間の空間を埋める。このため、第１の樹脂層と第２の樹脂層の界面は、樹脂Ａが容易に移動するのを可能にし、その流動を妨げないことが重要である。
【００２１】
樹脂Ａと、第２の樹脂層の樹脂（以下、これを「樹脂Ｂ」と称する）は、多層配線基板の絶縁層材料に求められる特性を満足する硬化型の樹脂であればどのようなものでもよい。一般的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、あるいはこれらを主成分とする硬化型の樹脂を使用することができる。
【００２２】
樹脂Ｂは、プレス時に加熱されたとしても、流動性を示すべきでない。そのためには、樹脂Ｂは、溶融粘度の目安として、プレス温度で１０７ポアズ（１０６Ｐａ・ｓ）以上であることが望ましい。絶縁層に求められる電気的特性を左右する絶縁層の厚さは、樹脂Ｂの第２の樹脂層により決まるため、流動によりその厚さが変化することは避けなければならない。その一方、樹脂Ｂは、第１及び第２の樹脂層を積層して樹脂シートを形成する時点で硬化していてもよく、あるいは、その後の任意の時点で（例えば、所定の数の配線層を有する多層配線構造を形成後の熱処理を伴う工程で）硬化してもよい。樹脂Ｂが未硬化の場合、溶融した樹脂Ａにより配線間を充填する際に、樹脂Ａとともに溶融することがないように、樹脂Ｂは樹脂Ａの溶融温度より高い溶融温度、且つ、高い溶融粘度を有する必要がある。樹脂Ａと樹脂Ｂから構成された２層樹脂シートが得られない場合、樹脂Ｂは樹脂シート形成時点で既に硬化させたもので代用できる。そのようにプレス以前に既に硬化している樹脂Ｂは、プレス時の加熱で溶融・流動することはなく、この点でも有利である。
【００２３】
更に、樹脂Ａと樹脂Ｂは、ともに硬化後に（すなわち多層配線構造を形成後に）、互いに強く結合すべきである。そのため、樹脂Ａと樹脂Ｂは、同じタイプの樹脂から選ぶのが好ましい。例えば、樹脂Ａとしてエポキシ系の樹脂を採用する場合には、樹脂Ｂもエポキシ系樹脂から選ぶようにするのが好ましい。
【００２４】
次に、図面を参照して本発明の多層配線基板の製造方法を説明する。
まず、図１（ａ）と１（ｂ）を参照して、本発明で使用する樹脂シートを説明する。図１（ａ）に示したのは、片面にＰＥＴのフィルム５ａを有する樹脂Ａの単独フィルム１と、同様に片面にＰＥＴフィルム５ｂを有する樹脂Ｂの単独フィルム３である。樹脂Ａのフィルム１のＰＥＴフィルム５ａを除去し、そしてこのフィルム１を、樹脂Ｂのフィルム３のＰＥＴフィルム５ｂが位置するのと反対側の面に積層することにより、図１（ｂ）に示したように樹脂Ｂのフィルム３の片面に樹脂Ａのフィルム１が配設され、もう一方の面にＰＥＴフィルム５ｂが配設された積層樹脂シートが得られる。この樹脂シートのＰＥＴフィルム５ｂは、下記で説明するプレスにより配線間を樹脂Ａで埋める工程を終了するまで、残しておく。
【００２５】
本発明で使用する樹脂シートとしては、図１（ｂ）に示したように片面にＰＥＴフィルム５を備えた樹脂Ｂのフィルム３の他面に樹脂Ａのフィルム１を配設した状態で入手したものを使用することも可能である。
【００２６】
本発明で使用する樹脂シートにおいて特に重要なことは、フィルム１の樹脂Ａの量を、配線層における空間を埋めるのに必要な量と等しくしておくことである。この量は、配線層の設計から決定することができる。更に、フィルム３は、多層配線基板の絶縁層に求められる電気的特性（特に絶縁特性）を満たすために必要な厚みを有し、製造する配線基板の設計により決定される。
【００２７】
次に、図２（ａ）に示したように、配線１３を形成した基板１３の上に、樹脂シートを配置する。続いて、真空ラミネータ等の装置でもって、図２（ｂ）に示したように樹脂シートを配線１３に積層し、そして加熱しながらＰＥＴフィルム５ｂの上からプレスして、図２（ｃ）に示したようにフィルム１の樹脂Ａ（図中では符号１’で表示する）を配線１３の層の空隙に充填する。その後、図２（ｄ）に示したように、フィルム３からＰＥＴフィルム５ｂを除去して、絶縁層の形成を完了する。
【００２８】
こうして形成した絶縁層の上に、新たな配線を形成し、上述の絶縁層の形成工程を繰り返すことにより、所定の数の配線層を有する多層配線基板を得ることができる。そのような多層配線基板の一例を図３に示す。この図の多層配線基板は、樹脂３５を充填したスルーホール３３を有するコア基板３１の両面に、本発明の方法により、それぞれ３つの配線層３７ａ、３７ｂ、３７ｃとそれらの間の絶縁層３９ａ、３９ｂを形成して製造したものである。絶縁層３９ａ、３９ｂは、本発明により２層構造の樹脂シートを用いて形成されたものである。両面の一番上の配線層３７ｃの上にはソルダレジストにより形成した保護層４１と、その開口部に配置した金属バンプ４３を設けることができる。この配線基板には、金属バンプ４３を利用して種々の電子部品（図示せず）を実装することができる。
【００２９】
本発明により製造した配線基板において絶縁層が凹凸のない均一な表面を有することを検証する実験を行った。キャリア基板上に第２の樹脂層の材料のエポキシ系樹脂のフィルム（厚さ３５μｍ）を積層し、１９５℃で１時間加熱して硬化させた。硬化した樹脂フィルムの上に、後に積層する配線層の空間を埋めるだけの樹脂量の第１の樹脂層を形成するエポキシ系樹脂フィルムを積層して、本発明による２層構造の樹脂シートを作製した。比較のために、配線層の空間を埋めると同時に絶縁層としての電気的特性を示す厚さの層を形成するのに必要な量のエポキシ系樹脂から作製した１層構造のエポキシ系樹脂シートを用意した。
【００３０】
銅箔付き有機基板（２５５ｍｍ×３４０ｍｍ）の銅箔をエッチングして、配線幅と配線間隔がともに８０μｍの櫛型パターンに隣接して、配線幅と配線間隔がともに２４μｍの櫛型パターンの存在する配線パターンＡを形成した。本発明による樹脂シートにより絶縁層を形成する事例では、これとは別に、実製品のパターン設計に近い、より複雑な配線パターンＢを形成した基板も用意した。これらの配線パターンの上に、真空ラミネータで上記の本発明の樹脂シート及び比較の樹脂シートを個別にラミネートし、次いでプレスにより配線間の空隙に樹脂を充填して絶縁層を形成した。本発明の樹脂シートの場合のプレス条件は、１１０℃、１．５ＭＰａで５分保持するものであった。１１０℃のプレス温度は、第１の樹脂層のエポキシ系樹脂の最低溶融粘度（１０００ポアズ（１００Ｐａ・ｓ））により決定した。比較の樹脂シート（３５μｍ厚）の場合のプレス条件は、１１０℃、１．５ＭＰａで５分保持するものであった。
【００３１】
こうして形成した絶縁層の厚さを、図４に模式的に示した１〜５の箇所で測定した。１〜５の測定箇所は基板の対角線に沿って位置し、両端の１、５は基板のそれぞれの角から１０ｍｍの位置にあり、隣り合う測定箇所の間隔は１００ｍｍであった。測定結果を表１と図５に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
本発明による事例では、８０μｍのライン・アンド・スペースの櫛型パターンと２４μｍのライン・アンド・スペースの櫛型パターンが混在する場合（パターンＡ）も、実製品に近い配線パターンの場合（パターンＢ）も、配線の疎密に依存することなく、樹脂層の厚みが均一なことが分かる。これらの事例における絶縁層厚さの差の最大値は４μｍであり、絶縁層の厚さのばらつきがこの程度に抑えられれば、高速伝送に要求される伝送特性の均一化を図ることができる。比較例の場合は、プレス時に樹脂シートの全体が流動するため基板外周部の絶縁層の厚みが薄くなる傾向、及び配線の疎密により厚みがばらつく傾向が見られる。
【００３４】
本発明により上記のようにして絶縁層を形成した配線基板の断面写真を図６に示す。５１で示す配線の間を、樹脂シートの第１の樹脂層のエポキシ系樹脂５３が、配線５１と同じ高さまで埋め、配線５１の上面と樹脂５３の上面を樹脂シートの第２の樹脂層５５が覆っている。樹脂シートの第１の樹脂層の樹脂５３は、配線間の空隙を埋めるのに過不足のない量にされているため、プレスの終了後に、第２の樹脂層５５の下面は配線５１の上面に接していることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明で使用する２層構造の樹脂シートを説明する模式図である。
【図２】本発明による多層配線基板の製造を説明する模式図である。
【図３】本発明の方法により製造した多層配線基板の一例を説明する図である。
【図４】本発明により製造した配線基板及び比較のために製造した配線基板の絶縁層の厚さの測定箇所を示す図である。
【図５】絶縁層の厚さの測定結果を示すグラフである。
【図６】本発明により製造した配線基板の断面写真である。
【図７】従来の多層配線基板製造方法を例示する模式図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    樹脂Ａのフィルム
１’    配線間を埋める樹脂Ａ
３    樹脂Ｂのフィルム
５ａ、５ｂ    ＰＥＴフィルム
１１    基板
１３    配線
３１    コア基板
３３    スルーホール
３７ａ、３７ｂ、３７ｃ    配線層
３９ａ、３９ｂ    絶縁層
４１    保護層
４３    金属バンプ
５１    配線
５３    配線間を埋める樹脂
５５    第２の樹脂層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008041753.tif 000008
【図７】
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【図６】
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