(57)【要約】【課題】  バンプの高密度実装を実現する多層及び両面基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】  平坦な第１導電層３ａ上に少なくとも１個以上の導電性を有する突起１ａを形成した後、この突起１ａの間隙を埋めつつ突起１ａの先端部が露出する絶縁層５を形成する。そして別途、平坦な第２導電層３ｂ上に少なくとも１個以上の導電性を有する突起１ｂを形成して、この突部形成面を絶縁層表面に配置すると共に、第１導電層３ａに形成された突起１ａと第２導電層３ｂに形成された突起１ｂが互いに咬合するように対面配置させて、第１導電層３ａと第２導電層３ｂを押圧により貼り合わせることで、従来のバンプ間隔のピッチ限界であった距離ｄを１／２ｄにまで縮小する。その結果、バンプを容易に高密度実装することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平坦な第１導電層上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部が形成された第１基板と、
前記第１導電層を被覆し、前記突部の先端面が露出する膜厚を有する絶縁層と、
平坦な第２導電層上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部が形成された第２基板であって、該第２導電層に形成された突部が前記第１導電層に形成された突部と互いに咬合するように対向配置される第２基材とで構成され、
前記第１導電層に形成された突部は、前記絶縁層を貫通し第２導電層に導通可能に接続され、前記第２導電層に形成された突部は、前記絶縁層を貫通し第１導電層に導通可能に接続されることを特徴とする多層及び両面基板。
【請求項２】
平坦な第１導電層表面上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部を形成する工程と、
前記突部の間隙を埋めつつ、該突部の先端部が露出する膜厚の絶縁層を形成する工程と、
平坦な第２導電層表面上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部を形成する工程と、
前記第２導電層の突部形成面を前記絶縁層表面に配置すると共に、前記第１導電層に形成された突部と前記第２導電層に形成された突部が互いに咬合するように対面配置する工程と、
前記第１導電層と前記第２導電層を押圧して貼り合わせる工程と、
を少なくとも有することを特徴とする多層及び両面基板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層は、熱可塑性樹脂又は不織布であることを特徴とする請求項２記載の多層及び両面基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層式両面基板及び多層配線基板において用いられる突起（バンプ）の高密度実装を実現する多層及び両面基板、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３を参照して、従来の多層及び両面基板の製造方法を説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、従来の多層及び両面基板の製造方法を示す工程図である。
【０００３】
まず図３（ａ）に示すように、導電性材料からなる第１導電層１０３を用意し、この導電層１０３の表面上に銅等の金属材料を積層し、更にその上にエッチングレジスト層（図示せず）を積層して、このエッチングレジスト層上面の図示しない所要位置に突起形成用パターンを配置し、その上から紫外線を露光して現像し、突起形成用パターン以外のエッチングレジスト層を除去した後、エッチング液を用いてエッチングレジスト層に保護された突起形成用パターンを残して銅を除去し、最後に突起形成用パターン上のエッチングレジスト層を剥離することで、図３（ａ）に示すような突起１０１を得る。
【０００４】
そして図３（ｂ）に示すように、突起形成面に絶縁樹脂を塗布して、第１導電層１０３の表面を覆いつつ、突起１０１の先端が突出する膜厚の絶縁層１０５を形成する。
【０００５】
次いで図３（ｃ）に示すように、先端のみが露出した突起面上に導電性材料からなる第２導電層１０７を配置し、図３（ｄ）に示すように、この第２導電層１０７を第１導電層１０３方向に押圧することで、第１導電層１０３上に形成された突起１０１が第２導電層１０７面で押し潰されて電気的導通が得られる。これにより層間導通を実現する多層及び両面基板を作製することができる。上記構成を有する多層及び両面基板は、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１２９２５９号公報
【特許文献２】特開２００２−３５９４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記突起１０１を例えばエッチング法で形成した場合、そのエッチング後の突起１０１の断面形状が後の配線密度の向上に重要な影響を与える。そのため突起を用いた導通を実現するためには、なるべくアスペクト比の高い突起を得る必要があった。
【０００７】
図４に示すようにアスペクト比が高い突起（図４（ｂ））は、導通部分のトップ面積も小さく、結果として高密度化に有利である。このような高密度化を実現するためには、従来より、突起を形成する際にＤＦ幅（ドライフィルム幅）に対してその幅を超えるオーバーエッチングを行っている。しかしこの作製方法では、エッチング処理の際にエッチング液がエッチングレジスト層の両サイドから突起形成用パターンの領域に侵食する、いわゆるサイドエッチングの影響により、高アスペクト比の突起を得ようと突起間隔が広くなるという問題があった。一方、これとは逆に突起間隔を狭くしようとすれば高アスペクト比のバンプが得られず理想的な高密度設計ができないという問題もあった。
【０００８】
そこで近年は、突起の高さ７０〜１００μｍ程度で安定した層間導通が得られるようなアスペクト比のバンプを形成するために、オーバーエッチング分を予め考慮した突起間隔を決定している。したがって現状のバンプ径は１００μｍ、間隔は３５０〜４００μｍ程度が限界となっている。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、その目的は、高密度実装を実現する多層及び両面基板、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために請求項１記載の本発明に係る多層及び両面基板は、平坦な第１導電層上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部が形成された第１基板と、第１導電層を被覆し、この突部の先端が露出する膜厚を有する絶縁層と、平坦な第２導電層上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部が形成された第２基板であって、この第２導電層に形成された突部が第１導電層に形成された突部と互いに咬合するように対向配置される第２基材とで構成され、第１導電層に形成された突部は、絶縁層を貫通し第２導電層に導通可能に接続され、第２導電層に形成された突部は、絶縁層を貫通し第１導電層に導通可能に接続されることを要旨とする。
【００１１】
請求項２記載の本発明に係る多層及び両面基板の製造方法は、平坦な第１導電層表面上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部を形成する工程と、この突部の間隙を埋めつつ、この突部の先端部が露出する膜厚の絶縁層を形成する工程と、平坦な第２導電層表面上に少なくとも１個以上の導電性を有する突部を形成する工程と、第２導電層の突部形成面を絶縁層表面に配置すると共に、第１導電層に形成された突部と第２導電層に形成された突部が互いに咬合するように対面配置させる工程と、第１導電層と第２導電層を押圧して貼り合わせる工程とを少なくとも有することを要旨とする。
【００１２】
請求項３記載の本発明に係る多層及び両面基板の製造方法は、請求項２記載の製造方法において、絶縁層は熱可塑性樹脂又は不織布であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、平坦な第１導電層３ａ上に少なくとも１個以上の導電性を有する突起１ａを形成した後、この突起１ａの間隙を埋めつつ突起１ａの先端部が露出する絶縁層５を形成し、別途、平坦な第２導電層３ｂ上に少なくとも１個以上の導電性を有する突起１ｂを形成した後、この第２導電層３ｂの突部形成面を絶縁層表面に配置すると共に、第１導電層３ａに形成された突起１ａと第２導電層３ｂに形成された突起１ｂが互いに咬合するように対面配置して、第１導電層３ａと第２導電層３ｂを押圧接着することで、従来製造方法の突起間隔限界であった突起間隔ｄを１／２ｄにまで縮小させる。その結果、容易に突起の高密度実装を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る多層及び両面基板の断面図である。
【００１６】
この多層及び両面基板は、平坦な第１導電層３ａ上に少なくとも１個以上の導電性を有する突起１ａが一定間隔で形成された第１基板７と、この突起１ａが形成された第１基板７面上に設けられる所定膜厚を有する絶縁層５と、別途、平坦な第２導電層３ｂ上に少なくとも１個以上の導電性を有する突起１ｂが一定間隔で形成された第２基板９とで少なくとも構成されており、前述の突起１ａが突起１ｂと互いに咬合するように第１基板７と第２基板９を対向配置させ、両基板を互いに押圧することで一体基板とする。このとき第１導電層３ａに形成された突起１ａは、絶縁層５を貫通して第２導電層３ｂに導通可能に接続し、第２導電層３ｂに形成された突起１ｂは、絶縁層５を貫通して第１導電層３ａに導通可能に接続される。
【００１７】
本発明の特徴の１つは、最適なアスペクト比を有しつつ突起間隔が最短を有する突起製造方法を用いて第１及び第２基板を作製し、更にこの基板上に形成された各突起が、この基板同士を対向配置させたときに接触しないように配置し接合することで、従来の突起間隔ｄを１／２ｄにまで縮小させるものである。
【００１８】
ここで第１導電層３ａ及び第２導電層３ｂは、銅箔等の導電性材料からなる薄膜である。第１導電層３ａ及び第２導電層３ｂは、上記導電性材料に限らず、予め基板内層に集積回路が積層形成された半導体チップ（又は多層プリント配線基板）であってもよい。この場合、集積回路の出力端が突起と導通可能に接続されているものとする。
【００１９】
突起１ａ、１ｂは、導電性材料からなり、具体的には銅、銀、金等の金属材料で構成されている。何れの金属材料でも突起の形成に適用可能であるが、望ましくは銅が好ましい。銅を適用することで他の金属に比べてコストを低減させることができる。尚、この突起は高アスペクト比を有しつつ、その突起間隔が最小間隔を有するものである。現在の突起間隔の製造限界は３５０〜４００μｍであり、そのときの突起径は１００μｍであるため、本実施の形態においてもこの緒元を有する突起を適用する。しかし突起間隔はこの数値に限定するものではなく、高アスペクト比を有しつつ更に突起間隔の狭いものにも適用可能である。
【００２０】
絶縁層５は、突起１ａ，１ｂの突き抜け可能な材料である。具体的には不織布や熱可塑性樹脂が好ましく、より具体的にはポリイミドや液晶ポリマー（全芳香ポリエステル）の熱可塑性樹脂が好ましい。この絶縁層５はシート状の絶縁樹脂を適用してもよく、その場合は突起１ａ上にシート状絶縁樹脂を被せた後、その上から押圧して突起をシートから突出させる。また更に、熱硬化性樹脂を適用することも可能である。その場合は突起を挿通させる貫通孔を予め開口させておく必要がある。この開口はＹＡＧレーザ又はＣＯ２レーザ等を用いて突起径に合わせたレーザ照射を行い、照射部分を炭化させることで開口させることができる。若しくは、開口させたい位置以外の領域をマスクで覆い、開口部分をエッチングすることにより開口するようにしてもよい。
【００２１】
上記構成を有する多層及び両面基板によれば、一方の基板に形成された突起の間に他方の基板に形成された突起を咬合させるように基板同士を貼り合わせることで、高信頼性を有する突起を従来の１／２幅で層間実装することができる。
【００２２】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態に係る多層及び両面基板の製造方法を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、多層及び両面基板の製造方法を示す工程図である。
【００２３】
この多層及び両面基板の製造方法は、まず図２（ａ）に示すように、第１導電層３ａとして例えば銅箔を用意し、この第１導電層３ａの表面上に例えば銅をスパッタリング法又はＣＶＤ法により積層して、更にその上にエッチングレジスト層（図示せず）を積層し、このエッチングレジスト層上面の図示しない所要位置に突起形成用パターンを配置して、その上から紫外線を露光する。これを現像して突起形成用パターン以外のエッチングレジスト層を除去し、その後エッチング液を用いてエッチングレジスト層に保護された突起形成用パターンを残してそれ以外の銅を除去し、最後に突起形成用パターン上のエッチングレジスト層を剥離することで突起１ａが形成された第１基板７を得る。
【００２４】
続いて図２（ｂ）に示すように、突起１ａが形成された面上に例えばポリイミド等からなる熱可塑性樹脂を塗布して絶縁層５を形成する。このとき突起１ａの先端の一部が絶縁層５の表面から突出するように熱可塑性樹脂を塗布する。この塗布方法は印刷法や、フィルム状の樹脂を貼り合わせる方法を適用する。
【００２５】
次いで、図２（ｃ）に示すように、上記図２（ａ）で説明した突起製造方法と同じ作製方法で第２導電層３ｂ上に突起１ｂを形成する。形成された各基板はＸ線位置合わせ装置に設定され、突起が重ならないように位置決め調節が行われる。このＸ線位置合わせ装置は、基板を固定するバキューム（真空引きにより基板を密着固定させる機構）と、基板の構成を非接触検出するＸ線照射部と、この基板を透過したＸ線を検出し解析する検出解析部とを少なくとも備える装置である。そこでまずバキュームに基板を固定し、Ｘ線を一方の基板に照射して突起の位置検出を行う。この突起位置を基準データとして記憶させておき、対面配置させる他方の基板の突起位置も上記同様の方法で取得する。その後、基準データとこの突起位置とが一致しないように位置調整を行う。尚、本実施の形態において突起の位置算出はＸ線を用いると共に、突起の位置を基準にして位置調節を行っているが、これはエッチングにより精度よく形成された突起を基準に用いることで、位置決めの精度を圧倒的に向上させることができるためである。
【００２６】
続いて図２（ｄ）に示すように、上記工程で互いの突起が接触することなく咬合可能である位置に確定したところで、両基板を押圧して貼り合わせる。このとき絶縁層５が可塑化する以上の温度、即ち２５０℃〜３５０℃程度の温度で熱可塑性樹脂を十分溶融させてから高圧プレスを用いて押圧を行う。これにより第２導電層３ｂ上に形成された突起１ｂは絶縁層５を貫通して第１導電層３ａに押し潰されるようにして第１導電層３ａに接続する。一方、第１導電層３ａに形成された突起１ａも第２導電層３ｂに押し潰されるようにして第２導電層３ｂに接続する。尚、本実施の形態においては高温高圧プレスを行っているが、高圧プレスのみで接続するようにしてもよい。
【００２７】
以上の工程により、ある一定間隔で形成した突起間隔を有する基板を２枚用意し、一方の基板に形成された突起の間に他方の基板に形成された１本の突起を咬合させるように基板同士を貼り合わせることで、従来、作製困難であった突起間隔の限界幅を容易に１／２幅まで縮小させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る多層及び両面基板の断面構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る多層及び両面基板の製造方法を示す工程図である。
【図３】従来の多層及び両面基板の製造方法を示す工程図である。
【図４】多層及び両面基板に形成される突起のアスペクト比を示す比較図である。
【符号の説明】
【００２９】
１ａ,１ｂ…突起
３ａ…第１導電層
３ｂ…第２導電層
５…絶縁層
７…第１基板
９…第２基板
１０１…突起
１０３…導電層
１０３…第１導電層
１０５…絶縁層
１０７…第２導電層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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