(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビアポストを介して配線パターンが層間で電気的に接続された多層配線基板を製造する方法であって、
一方の面に前記ビアポストを形成する領域を被覆するマスクパターンを設けた金属板を一方の面側からエッチングし、金属板の他方の面側に前記ビアポストを支持する基板部を残して金属板の一方の面側にビアポストを形成する工程と、
前記基板部の前記ビアポストを形成した面側に、ビアポストを埋没させて電気的絶縁層を形成する工程と、
該電気的絶縁層の表面を研磨して前記ビアポストの端面を電気的絶縁層の表面に露出させることにより、ビアポストが形成された金属基体を形成する工程と、
回路基板の配線パターンが形成された面と前記金属基体のビアポストの端面が露出した面とを接合し、前記配線パターンと前記ビアポストとを電気的に接続して前記ビアポストが形成された金属基体と前記回路基板とを一体化する工程と、
前記回路基板と一体化された金属基体の前記基板部を除去し、前記電気的絶縁層の表面と前記ビアポストの他端面とを露出させる工程と、
前記ビアポストの他端面が露出した電気的絶縁層の表面に、前記ビアポストと電気的に接続する配線パターンを形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属基体の前記基板部を除去する工程において、
前記基板部をエッチングあるいは研磨加工によって除去す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】
前記ビアポストの他端面が露出した電気的絶縁層の表面に配線パターンを形成する工程において、
前記電気的絶縁層の表面にめっき給電層を形成する工程と、
前記めっき給電層の表面にマスクパターンを形成する工程と、
電解銅めっきにより前記マスクパターンによって被覆されていない部位の前記めっき給電層の表面に銅めっきを形成する工程と、
前記マスクパターンを除去した後、前記めっき給電層の露出部分を除去する工程とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の多層配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記金属板の一方の面側にビアポストを形成する工程において、
異種金属のクラッド材からなる金属板を使用し、金属板の一方の面に前記ビアポストを形成する領域を被覆するマスクパターンを設けて金属板の一方の面側の金属のみをエッチングしてビアポストを形成するとともに、金属板の他方の面側に前記ビアポストを支持する他方の金属からなる基板部を残し、
前記金属基体の前記基板部を除去する工程において、前記他方の金属を除去することを特徴とする請求項１、２または３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】
本発明は多層配線基板の製造方法に関し、より詳細にはビアポストを介して層間の配線パターンを電気的に接続する多層配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気的絶縁層を介して多層に配線パターンを形成した多層配線基板では、電気的絶縁層にビアを形成してビアにより層間の配線パターンを電気的に接続している。図７はビルドアップ法により、ビアを介して層間で配線パターンを電気的に接続して多層配線基板を形成する方法を示す。
図７(a)は配線パターン１２ａを形成した基板１０の表面を電気的絶縁層１４ａによって被覆した後、レーザ光を照射して電気的絶縁層１４ａにビア穴１６を形成した状態である。図７(b)は、めっき等によりビア穴１６の内面及び電気的絶縁層１４ａの表面にめっき給電層としての導体層１８を形成した状態であり、図７(c)は、さらに電解銅めっき等を施して導体層１８にめっき層２０を盛り上げるように形成した状態を示す。
【０００３】
図７に示す多層配線基板の製造方法は、ビア穴１６をめっきによって充填する方法であり、めっき層２０を形成する際にビア穴１６がめっきによって充填されるようにする。図７(d)はめっき層２０および導体層１８をエッチングして第２層目の配線パターン１２ｂを形成した状態である。第１層目の配線パターン１２ａと第２層目の配線パターン１２ｂとがビア２２を介して電気的に接続されている。
【０００４】
図７(e)は、配線パターン１２ｂを形成した電気的絶縁層１４ａの表面をさらに電気的絶縁層１４ｂによって被覆し、電気的絶縁層１４ｂにビア穴１６を形成した状態を示す。第２層目の電気的絶縁層１４ｂについても上述したと同様にビアを形成し、さらに上層の配線パターンと下層の配線パターンとを電気的に接続するように形成することができる。
なお、ビアにより層間で配線パターンを電気的に接続した多層配線基板を形成する方法としては、めっきによりビア穴を金属で充填して形成したフィルドビアを利用する他に、ビア穴の内壁面に形成した導体層をビアとして利用して層間で配線パターンを電気的に接続して形成する方法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ビアにより層間で配線パターンを電気的に接続した多層配線基板を形成する方法としては、上述したように、電気的絶縁層にビア穴をあけてビアを形成する方法が一般的である。とくに、フィルドビアにより層間で配線パターンを電気的に接続する方法は、配線パターンを確実に電気的に接続することができ、また、ビアの直上に隣接層のビアが配置できることから、高密度にビアが配置できるという利点がある。しかしながら、ビア穴をめっきにより充填する方法はビア穴の穴径や、めっき液の調整等が一定の品質を得る上で、技術的に非常に難しいという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記のフィルドビアによって配線パターンを層間で電気的に接続した多層配線基板と同様に、金属柱からなるビアポストを介して配線パターンを層間で電気的に接続した多層配線基板の製造方法に係るものであり、ビアポストを確実に形成することができ、これによって容易に高密度配線を可能にす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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、ビアポストを介して配線パターンが層間で電気的に接続された多層配線基板を製造する方法であって、一方の面に前記ビアポストを形成する領域を被覆するマスクパターンを設けた金属板を一方の面側からエッチングし、金属板の他方の面側に前記ビアポストを支持する基板部を残して金属板の一方の面側にビアポストを形成する工程と、前記基板部の前記ビアポストを形成した面側に、ビアポストを埋没させて電気的絶縁層を形成する工程と、該電気的絶縁層の表面を研磨して前記ビアポストの端面を電気的絶縁層の表面に露出させることにより、ビアポストが形成された金属基体を形成する工程と、回路基板の配線パターンが形成された面と前記金属基体のビアポストの端面が露出した面とを接合し、前記配線パターンと前記ビアポストとを電気的に接続して前記ビアポストが形成された金属基体と前記回路基板とを一体化する工程と、前記回路基板と一体化された金属基体の前記基板部を除去し、前記電気的絶縁層の表面と前記ビアポストの他端面とを露出させる工程と、前記ビアポストの他端面が露出した電気的絶縁層の表面に、前記ビアポストと電気的に接続する配線パターンを形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、前記金属基体の前記基板部を除去する工程において、前記基板部をエッチングあるいは研磨加工によって除去することを特徴とする。
また、前記ビアポストの他端面が露出した電気的絶縁層の表面に配線パターンを形成する工程において、前記電気的絶縁層の表面にめっき給電層を形成する工程と、前記めっき給電層の表面にマスクパターンを形成する工程と、電解銅めっきにより前記マスクパターンによって被覆されていない部位の前記めっき給電層の表面に銅めっきを形成する工程と、前記マスクパターンを除去した後、前記めっき給電層の露出部分を除去する工程とを備えることを特徴とする。
また、前記金属板の一方の面側にビアポストを形成する工程において、異種金属のクラッド材からなる金属板を使用し、金属板の一方の面に前記ビアポストを形成する領域を被覆するマスクパターンを設けて金属板の一方の面側の金属のみをエッチングしてビアポストを形成するとともに、金属板の他方の面側に前記ビアポストを支持する他方の金属からなる基板部を残し、前記金属基体の前記基板部を除去する工程において、前記他方の金属を除去することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る多層配線基板の製造方法を示す説明図である。図１(a)は圧延された銅板あるいは銅箔等による銅板を示す。この銅板３０は多層配線基板に形成される配線パターンを層間で電気的に接続するビアポストを形成するためのものである。本実施形態において形成するビアポストは、高さ３０〜６０μｍ程度であり、銅板３０としては５０〜１００μｍ程度の厚さのものを使用する。
【００１０】
図１(b)は、銅板３０の一方の面にエッチング用のドライフィルムを貼り、ドライフィルムにレーザ光を照射して、銅板３０のビアポストを形成する部位が被覆されるようにマスクパターン３２を形成した状態を示す。ドライフィルムはマスクパターン３２を形成するためのものであり、レーザ光の照射によって任意のパターンにマスクパターン３２を形成することができる。なお、ドライフィルムのかわりに感光性レジストによって銅板３０の表面を被覆し露光および現像によって所定のマスクパターンを形成することができる。
【００１１】
図１(b)では、説明上、一定間隔でマスクパターン３２を形成した例を示す。銅板３０でマスクパターン３２によって被覆された部位にビアポストが形成される。したがって、ビアポストを形成する部位にドライフィルムが残るようにマスクパターン３２を形成する。
図１(c)は、図１(b)の状態で、マスクパターン３２が形成された一方の面側から銅板３０をエッチングしてビアポスト３４を形成した状態を示す。エッチングの際には、銅板３０のマスクパターン３２が形成された面に向けてエッチング液を噴射して行う。エッチング液は銅板３０の厚さ方向に進入するとともに、マスクパターン３２の下側にも回り込み、銅板３０の厚さ方向と横方向にエッチングが進むことによって柱状のビアポスト３４が形成される。なお、銅板３０をエッチング液に浸漬してビアポスト３４を形成することもできる。この場合は、銅板３０の一方の面にマスクパターン３２を形成するとともに、銅板３０の他方の面の全面をマスクしてエッチングする。
【００１２】
図１(c)は、ビアポスト３４が形成され、ビアポスト３４の先端部にマスクパターン３２が付着して残留している状態である。前述したように、銅板３０をエッチングしてビアポスト３４を形成する場合は、銅板３０が厚さ方向と横方向にエッチングが進むから、これらを考慮してマスクパターン３２を形成する。また、ビアポスト３４を形成した状態で銅板３０の他方の面側が薄く残るようにし、残った基板部３０ａによってビアポスト３４が支持されるようにする。基板部３０ａの厚さとしては２０〜３０μｍ程度あればよい。銅板３０をエッチングしてビアポスト３４を形成する際に、エッチング量を制御することによってビアポスト３４を所定形状に形成することができ、基板部３０ａを所定の厚さに形成することができる。エッチング量の制御はエッチング液の制御、エッチング電流の制御によって行うことができる。
【００１３】
図１(d)は、次に、基板部３０ａのビアポスト３４を形成した面に電気的絶縁層３６を形成する工程を示す。図１(c)の状態で、マスクパターン３２を溶解して除去した後、ポリイミド等の電気的絶縁性を有するフィルムを基板部３０ａに接着して電気的絶縁層３６を形成する。
本実施形態では、ポリイミド系の熱硬化性樹脂の半硬化状態（Ｂステージ）のフィルムを、基板部３０ａのビアポスト３４を形成した面に、ビアポスト３４が埋没されるように接着した。半硬化状態のフィルムを接着しているのは、ビアポスト３４が形成された金属基体を別の回路基板に接着するためである。
なお、半硬化状態のフィルムを接着するかわりに、樹脂材を塗布して半硬化状態とすることも可能である。また、熱硬化性樹脂のかわりに接着性を有する熱可塑性樹脂を使用することもできる。
【００１４】
図１(e)は、電気的絶縁層３６の表面を研磨してビアポスト３４の端面を電気的絶縁層３６の表面から露出させて金属基体３７を形成した状態を示す。電気的絶縁層３６は樹脂材であって、銅からなるビアポスト３４にくらべて材質的にはるかに軟らかい。したがって、バフ等を用いて電気的絶縁層３６の表面側から研磨すると、電気的絶縁層３６が選択的に研磨され、ビアポスト３４の先端部が電気的絶縁層３６の表面から僅かに突出するようになる。実際にビアポスト３４の端面が電気的絶縁層３６の表面から突出する高さは２〜５μｍ程度である。図４に、電気的絶縁層３６を研磨した状態を拡大して示す。ビアポスト３４の先端部が電気的絶縁層３６の表面から若干突出していることを示す。
【００１５】
図１(f)は、ビアポスト３４が形成された金属基体３７を別に形成された回路基板４０に接合している状態を示す。回路基板４０は、あらかじめ配線パターン４０ａが形成されているものであり、回路基板４０の配線パターン４０ａを形成した面（接合面）に電気的絶縁層３６を対向させ、金属基体３７を回路基板４０に加圧するとともに加熱して、回路基板４０に電気的絶縁層３６を一体に接合する。金属基体３７の電気的絶縁層３６は半硬化状態であり接着性を有しているから、電気的絶縁層３６を加圧および加熱することによって回路基板４０と完全に一体化する。この際に、ビアポスト３４の端面は回路基板４０の配線パターン４０ａに当接し、配線パターン４０ａとビアポスト３４とは確実に電気的に接続される。回路基板４０に設ける配線パターン４０ａとビアポスト３４の配置はあらかじめ設計されている。
【００１６】
回路基板４０に金属基体３７を一体に接着した後、基板部３０ａ側に配線パターンを形成することによって、回路基板４０の配線パターン４０ａと上層の配線パターンとをビアポスト３４を介して電気的に接続することができる。
図２は、ビアポスト３４を介して、層間で配線パターンを電気的に接続して多層配線基板を製造する方法を示す説明図である。図２(a)は、回路基板４０に金属基体３７を接合した後、電気的絶縁層３６の表面の基板部３０ａを除去した状態を示す。基板部３０ａは化学的エッチングあるいは研磨加工によって除去することができる。基板部３０ａを除去することにより、電気的絶縁層３６の表面にビアポスト３４の端面が露出する。
【００１７】
図２(b)、(c)は、電気的絶縁層３６の表面に配線パターンを形成する工程を示す。まず、図２(a)に示す状態で、電気的絶縁層３６の表面に無電解銅めっきを施してめっき給電層を形成する。このめっき給電層は配線パターンを形成するための電解銅めっきを施すためのもので、薄く（１０μｍ以下）形成する。次に、めっき給電層の表面にマスクパターンを形成するため、ドライフィルムレジストあるいは感光性レジストを被着し、露光および現像して配線パターンを形成する部位を露出させたマスクパターン３８を形成する。
【００１８】
図２(b)は、めっき給電層の表面にマスクパターン３８を形成した後、電解銅めっきを施し、めっき給電層の表面に銅めっき３９を形成した状態である。銅めっき３９はマスクパターン３８によって被覆されていないめっき給電層の露出部分に形成される。
図２(c)は、マスクパターン３８を除去した後、無電解銅めっきによるめっき給電層の露出部分をエッチングにより除去した状態である。無電解銅めっきによるめっき給電層は電解銅めっきによる銅めっきにくらべてはるかに薄いから、銅エッチングによってめっき給電層のみを簡単に除去することができる。
めっき給電層の露出部分を除去することにより、電気的絶縁層３６の表面に銅めっきが残り、この銅めっきがこの実施形態では第２層目の配線パターン３９ａとなる。この配線パターン３９ａは第１層目の配線パターン４０ａとビアポスト３４を介して電気的に接続される。
【００１９】
なお、電気的絶縁層３６の表面に配線パターン３９ａを形成する方法は、上述した方法に限定されるものではない。たとえば、電気的絶縁層３６の表面に無電解銅めっきおよび電解銅めっきを施し、電気的絶縁層３６の表面に所定の厚さの銅めっき層を形成し、次に、この銅めっき層の表面に感光性レジスト等を用いて配線パターンとして残す部位を被覆するマスクパターンを形成し、次いで、このマスクパターンをマスクとして配線パターンとなる部位以外の銅めっき層をエッチングすることによって配線パターンを形成することができる。また、銅めっき層を形成する際に、ストライクめっき等により、１回のめっき工程で形成することも可能である。
【００２０】
上述したように、図２(a)〜(c)に示す工程では、ビアポスト３４が形成された金属基体３７と回路基板４０とを接合した後、まず、電気的絶縁層３６の表面の基板部３０ａを除去し、その後、電気的絶縁層３６の表面に配線パターン３９ａを形成した。この製造工程による場合は、配線パターン３９ａの厚さが的確に制御することができる。
なお、回路基板４０に金属基体３７を接合した後、電気的絶縁層３６の表面に配線パターン３９ａを形成する方法としては、回路基板４０に接合した金属基体３７の表面で露出する基板部３０ａを所定のパターンにエッチングして形成する方法も可能である。すなわち、図１(f)の状態で、基板部３０ａの表面に感光性レジスト等を被着し、配線パターンとして形成する部位を被覆するマスクパターンを形成した後、このマスクパターンをマスクとして基板部３０ａをエッチングすることによって配線パターン３９ａを形成することができる。
【００２１】
図３は、基板部３０ａをエッチングして電気的絶縁層３６の表面に配線パターン３９ａを形成した状態を示す。上記のように、基板部３０ａを利用して配線パターン３９ａを形成する方法は、基板部３０ａがそのまま配線パターンを形成する導体層として利用できることから、図２(a)〜(c)に示す方法にくらべて、作業工程が短縮できるという利点がある。なお、この方法で、マスクパターンを形成する前に電気的絶縁層３６の表面に被着する基板部３０ａの厚さを薄くする必要がある場合は、エッチングによって基板部３０ａの厚さを薄くする。その理由は、配線パターンをきわめて微細に形成する場合には、導体層の厚さを薄くする必要があり、形成する配線パターンの精度に基板部３０ａの厚さが影響するからである。
【００２２】
図２(d)は、配線パターン３９ａを形成した電気的絶縁層３６のさらに上層にビアポスト３４を介して電気的に接続して第３層目の配線パターン４１を形成した状態を示す。
第３層目の配線パターン４１も、上述したと同様の方法によって形成することができる。すなわち、図２(c)に示す配線パターン３９ａが形成された電気的絶縁層３６に対して、まず図１(e)のビアポスト３４が形成された金属基体３７をビアポスト３４の端面を配線パターン３９ａに向けて接合する。下層の電気的絶縁層３６は加熱されて硬化しており、積層される金属基体３７の電気的絶縁層３６によって金属基体３７が接合される。金属基体３７を電気的絶縁層３６に接合することにより、ビアポスト３４の端面が第２層目の配線パターン３９ａに押接され、ビアポスト３４と配線パターン３９ａとが電気的に接続される。
【００２３】
新たに積層した金属基体３７の表面に配線パターン４１を形成する方法は、第１層目の金属基体３７について電気的絶縁層３６の表面に配線パターン３９ａを形成した方法と同様の方法によることができる。すなわち、新たに積層した金属基体３７の表面の基板部３０ａを除去した後、電気的絶縁層３６の表面に配線パターン４１を形成する方法、あるいは、金属基体３７の表面の基板部３０ａを利用して配線パターン４１を形成する方法によって配線パターン４１を形成することができる。いずれの方法の場合も、配線パターン４１はビアポスト３４を介して下層の配線パターン３９ａと電気的に接続される。
【００２４】
このように、ビアポスト３４が形成された金属基体３７を利用することにより、ビアポスト３４によって配線パターンを層間で電気的に接続して次々と配線パターンを多層に積層していくことができる。
層間で配線パターンを電気的に接続するビアポスト３４は銅板３０等の金属板を厚さ方向にエッチングして形成するから、電解めっき、スパッタリング等によって形成したビアにくらべて電気的特性が優れること、金属板をエッチングすることによって任意の配置にできるという利点がある。また、金属基体３７を積層する際には、電気的絶縁層３６の接着性を利用することでビアポスト３４が確実に配線パターンに押接されて接合し、層間での電気的接続が確実になされるという利点がある。
【００２５】
なお、図２(d)に示す多層配線基板は、回路基板４０の一方の面にのみ金属基体３７を積層して多層に配線パターンを形成した例であるが、回路基板の両面に金属基体３７を接合して多層配線基板を形成することも可能である。
図５は、回路基板５０の両面に図１(e)に示す金属基体３７を接合した状態を示す。５０ａは回路基板５０の表面に形成した配線パターン、５２は回路基板５０の貫通孔の内壁面に形成したスルーホールめっきである。ビアポスト３４の端面を回路基板５０に向け、金属基体３７と回路基板５０とを位置合わせして加圧および加熱することによって回路基板５０に金属基体３７を接合することができる。
【００２６】
回路基板５０の両面に金属基体３７を接合した後、金属基体３７の表面の基板部３０ａを除去して電気的絶縁層３６の表面に配線パターン４１を形成する方法、あるいは金属基体３７の表面の基板部３０ａを利用して配線パターン４１を形成する方法によって、回路基板５０の両面の電気的絶縁層３６の表面に配線パターンを形成することができる。
また、配線パターンが形成された電気的絶縁層３６の表面にさらに金属基体３７を接合し、ビアポスト３４を介して層間の配線パターンを電気的に接続して配線パターンを形成することは上述した方法と同様にして行うことができる。これによって、回路基板５０の両面に多層に配線パターンが形成された多層配線基板を得ることができる。
【００２７】
なお、本発明の多層配線基板の製造方法では、銅板３０をエッチングしてビアポスト３４を形成するから、図６に示すように、銅３１ａとニッケル３１ｂのような異種金属のクラッド材を使用し、銅３１ａをエッチングしてビアポスト３４を形成する際に、銅３１ａの部分のみエッチングすることでビアポスト３４の高さ寸法を正確に制御することが可能である。金属材にクラッド材を使用して図１(e)に示す金属基体３７を形成した場合は、基板部３０ａがニッケル３１ｂによって形成されるから、図１(f)に示すように回路基板４０に金属基体３７を接合した後、基板部３０ａのニッケル３１ｂをエッチングして除去し、図２に示した方法と同様にして、電気的絶縁層３６の表面に配線パターンを形成することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、ビアポストを介して層間で配線パターンが電気的に接続された多層配線基板を容易に製造することができる。また、ビアポストにより層間の配線パターンを電気的に接続することから、高密度にビアを配置することができ、高密度配線が可能となる。また、ビアポストを介して配線パターンを電気的に接続することにより、電気的接続の信頼性の高い多層配線基板を提供することができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属基体を形成する工程を示す説明図である。
【図２】配線パターンを多層に形成する工程を示す説明図である。
【図３】基板部をエッチングして配線パターンを形成した状態の断面図である。
【図４】ビアポストを拡大して示す断面図である。
【図５】回路基板の両面に金属基体を接合した状態の断面図である。
【図６】金属材として用いるクラッド材の断面図である。
【図７】多層配線基板の従来の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  基板
１２ａ、１２ｂ  配線パターン
１４ａ、１４ｂ  電気的絶縁層
１６  ビア穴
３０  銅板
３０ａ  基板部
３２、３８  マスクパターン
３４  ビアポスト
３６  電気的絶縁層
３７  金属基体
３９  銅めっき
３９ａ  配線パターン
４０  回路基板
４０ａ、４１  配線パターン
５０  回路基板
【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】
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【図６】
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【図７】
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