(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
該第１の導体配線層を形成した前記第１の絶縁層の表面に未硬化または半硬化の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、
レーザーを用いて、前記未硬化または半硬化の熱硬化性樹脂を含有する第２の絶縁層を貫通して前記第１の導体配線層に至る貫通孔および前記第１の導体配線層の窪みを形成する工程と、
前記貫通孔および前記窪みに、金属粉末とバインダーとを含む導電性ペーストからなる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、
前記未硬化または半硬化の熱硬化性樹脂を含有する第２の絶縁層の表面の前記バイアホール導体を形成した箇所に第２の導体配線層を埋設する工程と
を具備する多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１の導体配線層における前記窪みの深さが、前記第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１記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１の導体配線層を前記第１の絶縁層の表面に埋設することを特徴とする請求項１または請求項２記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記金属粉末は、金、銀、銅、アルミニウムから選ばれる少なくとも１種以上を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
【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、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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
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、該第１の導体配線層を形成した前記第１の絶縁層の表面に未硬化または半硬化の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、レーザーを用いて、前記未硬化または半硬化の熱硬化性樹脂を含有する第２の絶縁層を貫通して前記第１の導体配線層に至る貫通孔および前記第１の導体配線層の窪みを形成する工程と、前記貫通孔および前記窪みに、金属粉末とバインダーとを含む導電性ペーストからなる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、前記未硬化または半硬化の熱硬化性樹脂を含有する第２の絶縁層の表面の前記バイアホール導体を形成した箇所に第２の導体配線層を埋設する工程とを具備するものである。
【００１１】
上記の本発明の多層配線基板の製造方法によれば、前記第１の導体配線層における前記窪みの深さが、前記第１の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、前記第１の導体配線層を前記第１の絶縁層の表面に埋設するとともに、前記第２の導体配線層を前記第２の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の製造方法により製造される多層配線基板をその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１５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】
本例の多層配線基板によれば、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１５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５０：５０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５０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／ｃｍ2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】
0004693258.tif 000002
【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
【図１】
0004693258.tif 000003
【図２】
0004693258.tif 000004