(57)【要約】      （修正有）【課題】（ナノ）インクジェット噴射方式を用いて微細ビアホール内に効率的に導電性液状熱硬化性物質を充填することができる微細ビアホールの形成方法及びこのビアホールの形成方法を用いた多層印刷回路基板を提供する。【解決手段】各層の配線を電気的に接続させるビアホールを形成する方法であって、ホール加工材にビアホールを加工する第１工程と、前記ビアホールに、導電性液状熱硬化性物質が含まれたインクをインクジェット噴射方式を採用して充填する第２工程と、該ビアホール充填されたインクに熱を加えて前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を選択的に残留させる第３工程とを有し、前記第２工程及び第３工程の操作を繰り返して行い、前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を充填させることを特徴とするビアホールの形成方法にある。【選択図】図４
2008034856.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各層の配線を電気的に接続させるビアホールを形成する方法であって、
ホール加工材にビアホールを加工する第１工程と、
前記ビアホールに、導電性熱硬化物質が含まれたインクを、インクジェット噴射方式を採用して充填する第２工程と、
該ビアホール充填されたインクに熱を加えて前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を選択的に残留させる第３工程とを有し、
前記第２工程及び第３工程の操作を繰り返して行い、前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を充填させることを特徴とするビアホールの形成方法。
【請求項２】
前記インクが、銀ナノ粉末を含むインクジェット噴射可能な液体であることを特徴とする請求項１に記載のビアホールの形成方法。
【請求項３】
前記導電性熱硬化物質を、１４０〜１８０℃の温度で５〜１５分間加熱して、ビアホール内に選択的に残存させることを特徴とする請求項１に記載のビアホールの形成方法。
【請求項４】
前記インクに、銀ナノ粉末が、３０〜６０重量部の範囲内の量で含有されることを特徴とする請求項１に記載のビアホールの形成方法。
【請求項５】
前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を充填する第４工程を経た後、該ビアホールの上部面を平坦化する処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のビアホールの形成方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のビアホールの形成方法を用いて製造されてなることを特徴とする多層印刷回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細ビアホール内に効率的に導電性熱硬化物質を充填（Filling）すること
ができる微細ビアホールの形成方法及びこのビアホールの形成方法を用いた多層印刷回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａないし図１Ｃは、従来技術によるビアホール形成を示す工程断面図である。
従来技術によるビアホールの形成方法は、図１Ａに示すように、半導体基板１０上にスパッタ法でアルミニウム（Ａl）などの導電性金属を蒸着して金属膜を形成し、前記金属
膜の所定部をフォトリソグラフィ（Photolithography）工程によって除去して金属配線１２を形成する。このとき、半導体基板１０は、下部にトランジスター（Transistor）などが製造されており、前記トランジスターは酸化膜で覆われている。
【０００３】
また、金属配線１２上部には、その後の工程における感光膜パターニングの際、光の反射を減らす反射防止層としての役割をするＴｉＮ膜１３を形成する。
次に、図１Ｂに示すように、前記結果物上に金属配線１２を覆うように酸化シリコンなどの絶縁物質を化学気相蒸着（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）して層間絶縁膜１
４を形成する。
【０００４】
次いで、層間絶縁膜１４上に感光性樹脂を塗布して感光性樹脂層を塗布して、この感光性樹脂層を露光及び現像を行い、金属配線１２と対応された部分を露出させる感光性樹脂の硬化体からなる感光膜パターン１１を形成する。
【０００５】
その後、図１Ｃに示すように、感光膜パターンをマスクとして、ドライエッチングにより層間絶縁膜１４を除去して金属配線１２を露出させるビアホール１８を形成する。
次に、前記ビアホールについて詳細に説明する。
【０００６】
電子部品の機能の多様化、小型化に伴い、回路として相互接続トレース（Trace）が一
層求められており、このため印刷回路基板（ＰＣＢ）の構造が非常に複雑になっている。
ＰＣＢ等がが複雑な構成を有するようになった一例として、従来は単層で駆動していたＰＣＢを多層にする必要があり、このようにＰＣＢが多層化するに伴って、各層を電気的に相互に接続することが必要になってきている。ここで、これら層間を相互接続する穿孔のメッキバレルをいわゆる‘ビア（Via）’と称されている。
【０００７】
また、機能の多様化と装置の小型化に伴い、ビアのサイズは次第に小さくなり、さらに形成するビアの数が増加している。このような新しい小さなビアは、マイクロビア（Micro Via）と称されている。さらにこうしたビアには、ＰＣＢを貫通するビアのほかに、多層に積層されたＰＣＢの一部を電気的に接続するビアホールを形成する必要があり、このように、ＰＣＢを貫通していないビアホールは、ブラインドビア（Blind Via）と称されている。即ち、ブラインドビア（Blind Via）は、多層印刷回路基板を完全に貫通せず、所定の深さで停止するビアのことである。
【０００８】
印刷回路基板（ＰＣＢ）のビアホール（Via Hole）は、ドリル法で個別層上にある銅（Ｃｕ）の相互接続ランド（Land）を露出させてなる。
その後、印刷回路基板（ＰＣＢ）はメッキ溶液を通過し、各種層が、穿孔されたスルーホール（Through Hole）の内部表面に形成されたメッキまたは付けられた銅によって接続
される。
【０００９】
このようなビアホール（Via Hole）は、衝撃に備えた緩衝作用と多層化などのために平坦に充填される必要がある。
従来は、ホール（Hole）に銅メッキ後に樹脂を充填する方式と、ホールに銀や銅ペースト（Copper Paste）を充填する方式とを採用して導電性とバンプ機能を確保した。
【００１０】
しかし、基板のサイズが減少し、その基板上に多機能を実現させるために線幅及びホール（ビアホールを含む）のサイズが減少することから、ビアホール内に充填される充填材の空隙を最小化することができる新しい方式のビアホール充填（Filling）法が切望され
ている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、（ナノ）インクジェット噴射方式を用いて微細ビアホール内に効率的に導電性熱硬化物質を充填することができる微細ビアホールの形成方法及びこのビアホールの形成方法を用いた多層印刷回路基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のビアホールの形成方法は、
各層の配線を電気的に接続させるビアホールを形成する方法であって、
ホール加工材にビアホールを加工する第１工程と、
前記ビアホールに、導電性熱硬化物質が含まれたインクを、インクジェット噴射方式を採用して充填する第２工程と、
該ビアホール充填されたインクに熱を加えて前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を選択的に残留させる第３工程とを有し、
前記第２工程及び第３工程の操作を繰り返して行い、前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を充填させることを特徴としている。
【００１３】
本発明では、上記ビアホールに導電性物質である導電性熱硬化物質を充填する方法として、ナノサイズの銀粒子を含有するインクを、インクジェット噴射方式を採用して充填する。
【００１４】
本発明において使用するインクには、ナノサイズの銀粉末と、これをインクジェット噴射方式で噴射させるための溶媒と、さらに必要により有機接着剤、分散剤などが含有されている。
【００１５】
上記のようにナノ銀粉末を含むインクをビアホール内噴射させて、導電性に関与する導電性熱硬化物質を選択的に残存させるために、本発明では、インクジェット噴射を行った後、１４０〜１８０℃の範囲内の温度で５分〜１５分間加熱して、気化成分である溶媒などを蒸発させて除去し、ビアホール内に主として導電性熱硬化物質であるナノサイズの銀粉末が選択的に残存するようにする。
【００１６】
上記のようにしてインクジェット噴射に使用されるインク中における銀ナノ粉末の量は、通常は３０〜６０重量部の範囲内にあり、残部は溶媒などの成分である。
このようにインク（導電性液状硬化性物質）に含まれる銀ナノ粉末の量は、上述のように３０〜６０重量部であり、残部は主に溶媒などの気化成分であるから、ビアホールに銀ナノ粒子を含有するインクを噴射して気化成分を除去する第２工程および第３工程を複数回繰り返し行うことにより、ビアホール内に導電性硬化性物質である銀ナノ粒子を充填する。
【００１７】
上記のようにしてインク（導電性液状硬化性物質）をインクジェット噴射によりビアホール内に繰り返し噴射して乾燥させると、その上面は、隣接して形成された配線の上面と面一にならないことがある。
【００１８】
そこで、本発明では、前記ビアホール内に導電性熱硬化物質を充填する工程の後、その上部面の平坦化操作を行ってビアホール近傍の配線との間でレベル調整を行うことが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、上記のようにして形成されたビアホールを形成方法をＰＣＢを用いて製造した多層印刷回路基板を提供することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ナノインクジェット噴射方式を用いて微細ビアホール内に導電性液状熱硬化性物質を充填し、気化性物質を除去する操作を繰り返してビアホールの形成方法を提供することにより、ホールが微細であってもそのホール内部に充填材である導電性熱硬化物質が密に充填されて、空隙を最小化することができる。さらにビアホール内に充填されている導電性物質は、銀ナノ粒子の硬化体であるので、良好な導電性を示す。
【００２１】
これにより、本発明は、上部から作用する衝撃を充分に吸収することができ、印刷回路基板（ＰＣＢ）の亀裂を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明による好適な実施例を詳細に説明する。
図２は、本発明の一実施例による微細ビアホール形成を示す工程図であり、図４は、本発明の一実施例による微細ビアホール内にインクジェット噴射装置を用いてインクの充填過程を示す断面図である。また、図５Ａないし図５Ｆは、本発明の一実施例による微細ビアホール形成を示す工程断面図であって、後述する図３Ｃ工程と図３Ｄ工程間の省略工程を示す。
【００２３】
図面を参照すると、本発明による微細ビアホールを形成するために、先ず、第１工程としてホール加工材１００にビアホールを加工する(図２：Ｓ１０１)。
ここで、ホール加工材１００は、前記ビアホールが形成される材質であって、図５Ａにおける回路パターン１４０、絶縁層１１０、１６０などである。
【００２４】
言い換えれば、ビアホール形成の第１工程では、多層に積層された単層ベース基板１５０にビアホールを加工する。
前記ビアホールは、通常機械的ドリルを用いて形成するが、微細回路パターン形成時には精緻な加工を必要とするので、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（Yttrium Aluminum Garnet：ＹＡＧ）レーザーあるいはＣＯ2レーザーを用いることが好ましい。ＹＡＧレーザーは、銅箔層及び絶縁層を両方とも加工することができる波長を有するレーザー光であり、ＣＯ2レーザーは、主として絶縁層を加工に適した波長を有するレーザー光である。
【００２５】
上記の如く、ホール加工材にビアホールを加工した後、本発明では第２工程(図２：Ｓ
１０２)として前記ビアホールにインク（導電性液状熱硬化性物質）を充填する(図５Ａ参照)。
【００２６】
前記インクの充填には、好ましくは、図４に示すインクジェット噴射装置１を用いたインクジェット噴射方式、より好ましくは、ナノインクジェット噴射方式を採用する。
すなわち、本出願人が出願した特許（登録特許番号：１０−０５１０７７７、発明の名称：ナノインクジェットプリンターヘッドとその製造方法）に記載の、プリンターヘッドが含まれたナノインクジェット噴射装置を用いたインクジェット噴射方式を採用することが好ましい。
【００２７】
前記インクには、硬化して導電性材料になる銀(Ａｇ)ナノ粉末（Nano Powder）と、通
常は溶媒、さらに必要により、有機接着剤、分散剤、樹脂などが含まれている。
本発明で使用する前記インクは、銀ナノ粉末が、３０〜６０重量部の範囲内の量で含有されていることが好ましい。
【００２８】
前記インクに含まれることもある有機接着剤は、基板上にインクを噴射した後、熱を加えて溶媒を蒸発させ、銀ナノ粉末がが残ったとき、これら銀ナノ粉末が基板上に安定的に付着させ、いかなる条件下でも（例：基板が熱を受けるとクラックが発生する）所望の性能を発揮できるようにする役割をする。前記溶媒は、銀ナノ粉末を含有しているものであり、インクで最も多くの部分を占めている。現在汎用されている溶媒としては、水やエタノールなどが挙げられる。前記溶媒は、銀ナノ粉末を液状にするために用いられる。この際、液状のインク（導電性液状熱硬化性物質＝シルバーペースト）は、ナノインクジェットプリンターで噴射可能なように低粘度であることが好ましい。
【００２９】
また、前記導電性液状熱硬化性物質は、溶媒内に含有されているナノサイズの銀粒子を意味するものであり、この銀粒子は、通常は２０ｎｍ（２０×１０-9ｍ）以下の粒径を有している。こうした微細な銀粒子は溶媒内で互いに凝集して大きくなる傾向があり、こうした凝集体は、噴射の際に問題となる虞があるので、分散剤を併用することにより、銀粒子の安定的な分散を図ることができる。
【００３０】
本発明では上記のように第２工程で、好適にはナノインクジェット噴射によりビアホールにインクを充填した後、第３工程で充填されたビアホール内のインクに熱を加える(図
２：Ｓ１０３)。
【００３１】
こうして加熱することによりインク中に含有される溶媒は蒸発し、導電性液状熱硬化性物質中の導電性熱硬化物質である主としてナノサイズの銀粒子が残存する。ここで、残存している銀ナノ粉末の一部は、熱に溶けながら壁に融着したりするが、ほとんどは底に残る。(図５Ｂ参照)
このときの加熱温度は、使用する溶媒によって異なるが、通常は１４０〜１８０℃の範囲内に設定される。こうした温度条件における加熱時間は通常は５分〜１５分間である。
【００３２】
本発明では、上記のようにしてビアホール内に導電性液状熱硬化性物質を充填して乾燥させる第２工程および第３工程を繰り返して、ビアホール内に導電性熱硬化物質を充填させる操作を行うが、一回の操作では、ビアホール内全体を導電性熱硬化物質で満たすことはできないので、上記第２工程（図２：Ｓ１０２）及び第３工程（図２：Ｓ１０３）を繰り返し行い、ビアホール内に導電性熱硬化物質（下記図３Ｄの符号１８０）を充填する。(図５Ｃ〜図５Ｆ参照)
また、本発明では、上記の如くビアホール内に導電性液状熱硬化性物質を充填した後、溶媒を除去すると前記導電性熱硬化物質の上部面と近傍の配線とが面一にならないことがあり、本発明では、導電性熱硬化物質の上面を平らかになるように平坦化処理を行うことが好ましい（図２：Ｓ１０４）。
【００３３】
以下、図３及び図５を参照して本発明の一実施例による多層印刷回路基板の製造工程を詳細に説明する。
先に、図３Ａに示すように絶縁層上に回路パターンを形成する。
【００３４】
すなわち、絶縁層に所定の形状（例：下辺が上辺よりも短い台形）のホールを形成し、前記ホールに導電性液状熱硬化性物質（例：導電性液状感光性物質）を充填しながら絶縁層１１０上に塗布した後、導電性液状熱硬化性物質を硬化させる。その後、前記導電性熱硬化物質上に、回路パターンが形成されたアートワークフィルムまたはガラス表面にクロムをコートして回路パターンを形成したガラスマスクなどのマスクを密着させ、露光及び現象工程を行うと、回路パターン(１４０)が形成された単層ベース基板１５０が完成する。
【００３５】
前記のようにベース基板１５０を完成させた後、図３Ｂに示すように所望の層数に応じてベース基板１５０を積層した後、加熱・加圧して多層印刷回路基板を完成させる。
前記のように加熱・加圧して多層印刷回路基板を形成した後、図３Ｃに示すように、ビアホール１７０を形成し、その後、デスミア（Desmear）工程を行う。
【００３６】
ビアホール１７０は、層間を電気的に接続させるためのもので、機械的ドリルを用いて形成される。このようなドリル時に発生する各種汚染及び異物は、デスミア工程を経て除去される。
【００３７】
その後、ビアホール１７０の内部に、前述したように図２及び図５のような工程でインクに含まれる導電性熱硬化物質１８０を充填して最終的に多層印刷回路基板を完成させる。
【００３８】
以上、本発明を好適な実施例を参照して説明したが、これは単なる例示的なものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならない。また、当該技術分野の当業者であれば、特許請求の範囲に記載の本発明の思想と領域を逸脱しない範囲内で各種の修正及び変更が可能であるということは理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】図１Ａは、従来技術によるビアホール形成を示す工程断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの工程に続いた工程断面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ｂの工程に続いた工程断面図である。
【図２】本発明の一実施例による微細ビアホール形成を示す工程図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の一実施例による多層印刷回路基板の工程断面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａの工程に続いた工程断面図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂの工程に続いた工程断面図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｃの工程に続いた工程断面図である。
【図４】本発明の一実施例による微細ビアホール内にインクジェット噴射装置を用いてインクの充填過程を示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施例による微細ビアホール形成を示す工程断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの工程に続いた工程断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの工程に続いた工程断面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、図５Ｃの工程に続いた工程断面図である。
【図５Ｅ】図５Ｅは、図５Ｄの工程に続いた工程断面図である。
【図５Ｆ】図５Ｆは、図５Ｅの工程に続いた工程断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・・・インクジェット噴射装置
１０・・・・半導体基板
１１・・・・感光膜パターン
１２・・・・金属配線
１３・・・・ＴｉＮ膜
１４・・・・層間絶縁膜
１８・・・・ビアホール
１００・・・ホール加工材
１１０、１６０・・・絶縁層
１４０・・・回路パターン
１５０・・・単層ベース基材
１７０・・・ビアホール
１８０・・・導電性熱硬化物質
【図１Ａ】
2008034856.tif 000003
【図１Ｂ】
2008034856.tif 000004
【図１Ｃ】
2008034856.tif 000005
【図２】
2008034856.tif 000006
【図３Ａ】
2008034856.tif 000007
【図３Ｂ】
2008034856.tif 000008
【図３Ｃ】
2008034856.tif 000009
【図３Ｄ】
2008034856.tif 000010
【図４】
2008034856.tif 000011
【図５Ａ】
2008034856.tif 000012
【図５Ｂ】
2008034856.tif 000013
【図５Ｃ】
2008034856.tif 000014
【図５Ｄ】
2008034856.tif 000015
【図５Ｅ】
2008034856.tif 000016
【図５Ｆ】
2008034856.tif 000017