(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルーホールが形成されたコア基板の両面に、複数の配線層と絶縁層が交互に積層され、外層と他の配線層間が金属で充填されたバイアを介して接続され、外層のパッドの一部は前記バイア上に形成されており、外層上に開口部を有するソルダーレジスト層を形成し、前記パッドを前記開口部から露出させる高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法において、
前記開口部を、紫外線レーザーを用い、バイア上に形成されたパッド上の開口部と、バイア上に形成されていないランド上の開口部で、異なる照射条件で、加工を行うことを特徴とする高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法。
【請求項２】
スルーホールが形成されたコア基板の両面に、複数の配線層と絶縁層が交互に積層され、前記配線層間が金属で充填されたバイアを介して接続され、前記バイアの上側配線層上の絶縁層に、一部の開口部が前記バイア上に形成されるように、バイア用の開口部を形成する高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法において、
前記開口部を、紫外線レーザーを用い、前記バイア上に形成された開口部と、前記バイア上に形成されていないランド上の開口部で、異なる照射条件で、加工を行うことを特徴とする高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法。
【請求項３】
異なる照射条件が、紫外線レーザーをパルス状に照射しパルス数が異なる条件で照射することであることを特徴とする請求項１または２記載の高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線層の構造の異なる開口部を、紫外線レーザーを用いて加工し、搭載される半導体チップとの接続信頼性に優れる高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピューター等に代表されるように、電子機器に小型化、薄型化が求められている。そのため、内部に用いられる半導体装置用基板にも、小型化、薄型化が求められている。これら半導体装置用基板は、半導体チップやその他の部品を搭載し、ボール・グリッド・アレー（ＢＧＡ）やピン・グリッド・アレー（ＰＧＡ）等の形態で、親基板となる半導体装置用基板上に搭載される場合が多いだけでなく、親基板としても用いられる場合がある。
小型化、薄型化を実現するために、配線幅は細く、間隙は小さく、また配線層の多層化、配線層間を接続するバイアの小径化という、いわゆる高密度配線が求められている。そして高密度化しても接続不良や、絶縁不良が発生しない、信頼性の高い半導体装置が求められていた。
【０００３】
これらの要求に対応する半導体装置用基板として、ビルドアップ法を用いた多層ビルドアップ配線板が知られている。この方法は、絶縁性のコア基板上に配線層を形成し、その上に絶縁層を形成し、さらにその上に配線層を形成し、さらに絶縁層を形成するという工程を繰り返すことにより、多層ビルドアップの配線板を形成するというものである。
この多層ビルドアップ配線板は，任意の層間に多数のバイアを形成できるため、高密度配線を行う上で適している。バイアは高密度配線に伴い，小径化が進んでおり、加工方法としてはレーザーが用いられることが増えてきている。また，バイア内を金属で充填し、バイア上にバイアを形成することにより、さらなる高密度配線が図られている。
【０００４】
ビルドアップ法を用いた多層ビルドアップ配線板の例を、図２に従って説明する。まず図２（ａ）のように、ガラスエポキシ基板等のリジッドな材料からなる絶縁基板５１上に配線層５２を形成する。この場合、両面銅張ガラスエポキシ基板を用いて、エッチングにより配線層を形成するという方法が簡易でよい。配線層には配線パターン、バイア用ランド等が形成されている。続いて、図２（ｂ）のように、シート状の絶縁樹脂を貼着し、絶縁層５３を形成する。
なお、絶縁層の形成にあたってはシート状の樹脂を貼着するという方法が均一な厚さで簡易に絶縁層を形成できるという点からみて好ましいが、液状の樹脂を塗布するという方法でもよい。その場合の塗布方法としてはスクリーン印刷法、カーテンコート法やスピンコート法が適用されている。絶縁層の材料としては他にポリイミド樹脂、アクリル樹脂等が用いられる。
【０００５】
そして、バイアを形成するランド５４の上部の絶縁樹脂をレーザーにより照射して取り除く。このようにレーザー加工でバイア用の孔を形成することにより、微細なバイアを得ることができる。レーザーとしては、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザーやエキシマレーザー等のレーザーが用いられている。
そして、過マンガン酸カリウムに浸漬することによって、孔内の洗浄を行う。この洗浄により、孔壁に付着した残渣、孔の底部に残存した残渣を除去する。
そして、図２（ｃ）のように、絶縁層５３上に無電解めっき、電解めっきによって銅層を形成し、バイア５５を設け、形成された銅層をエッチングすることにより配線層５６を形成する。この際、無電解めっきは、絶縁層上に導電性を付与し、電解めっきが可能となるようにするために行うものである。
【０００６】
次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁層５７を全面に形成し、バイアを形成する部分をレーザー加工する。形成の方法は、図２（ｂ）の工程で用いた方法と同様でよい。さらに、ドリルを用いてスルーホール用の貫通孔５８を形成する。
そして、図２（ｃ）と同様の工程でめっきを行い、バイア５９及びスルーホール６０を形成する（図２（ｅ））。この場合、スルーホール６０は配線層の高密度形成の障害とならないように、なるべく孔径が小さいほうが好ましい。
続いて、エッチングにより配線層６１を形成する。この際に反対の面の銅箔も同時にエッチングして、電源層６２とする。そして、配線層６１、電源層６２を保護するソルダーレジスト６３を設けて、多層ビルドアップ配線板が完成する（図２（ｆ））。
【０００７】
ところで、上述したような高い信頼性を有し、かつ高密度配線を行うために、下記のようなことが求められている。
即ち、図３に示すように、絶縁基板７１上に配線層７２が形成され、配線層上に絶縁層７３が形成されている。絶縁層７３にはレーザー加工により、バイア用孔が形成され、めっきによって導体層とバイア７４、７９が形成される。バイア７４はめっきにより埋め込まれた形状となっている。
そして、導体層がエッチングによりパターニングされて配線層７５が形成された後に、さらに絶縁層７６が形成される。そして、絶縁層にバイア用孔が形成され、同様にめっきによって導体層とバイア７７、８０が形成される。この際、バイア７７はバイア７４上に、重なるように形成されている。
このように、バイアの上にバイアを重ねるように形成することによって、より設計上の自由度を向上させることができ、従って高密度な配線が可能になる。
さらに、配線層７８上にはソルダーレジスト８１が形成されており、部品等が接続されるパッド部８２、８３が露出している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような技術的背景のもと、上述の要求を一挙に満たすために発明者らが研究を進めた結果、次のような問題が明らかとなった。
即ち、図３のように、バイア上の絶縁層をレーザー加工する場合に、絶縁層７６の下部に、バイア７４が存在するバイア７７部を加工する場合と、バイアが存在しないバイア８０部を加工する場合で、同一加工条件で形成することができない。あるいは外層上に開口部を有するソルダーレジスト層を、レーザー加工により形成しようとした場合に、バイア上に形成されたパッド上の開口部８２と、バイア上に形成されていないパッド上の開口部８３を、同一加工条件で形成することができない、等の問題があった。
【０００９】
これは、加工部の下部の構造に依存する熱容量に違いが生じるため、同一加工条件で開口部を形成することはできないことを意味する。
つまり、バイア上に形成された開口部は、バイア上に形成されていない開口部に比べ、金属でバイアが充填されていることから熱容量が大きいため、紫外線レーザーのエネルギーがバイアに吸収されやすく、その結果、開口部に絶縁層あるいはソルダーレジスト残渣が残りやすい。逆に、バイア上に形成されていない開口部は、バイア上に形成された開口部に比べ熱容量が小さいため、紫外線レーザーのエネルギー吸収の影響は大きく、その結果、開口部の底部にあたる導体部分にダメージを受けやすい。従って、同一加工条件で開口部を形成しようとしても、安定して開口部を形成することが困難なのである。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、その課題とするところは、高密度配線を行うことが可能であり、かつ信頼性の高い多層プリント配線板を製造可能な、高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明は、スルーホールが形成されたコア基板の両面に、複数の配線層と絶縁層が交互に積層され、前記配線層間が金属で充填されたバイアを介して接続され、外層のパッドの一部は前記バイア上に形成されており、外層上に開口部を有するソルダーレジスト層を形成し、前記パッドを前記開口部から露出させる高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法において、前記開口部を、紫外線レーザーを用い、バイア上に形成されたパッド上の開口部と、バイア上に形成されていないパッド上の開口部で、異なる照射条件で、加工を行うことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る発明は、スルーホールが形成されたコア基板の両面に、複数の配線層と絶縁層が交互に積層され、前記配線層間が金属で充填されたバイアを介して接続され、前記バイアの上側配線層上の絶縁層に、一部の開口部が前記バイア上に形成されるように、バイア用の開口部を形成する高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法において、前記開口部を、紫外線レーザーを用い、前記バイア上に形成された開口部と、前記バイア上に形成されていないランド上の開口部で、異なる照射条件で、加工を行うことを特徴としている。
【００１３】
すなわち、本発明の多層プリント配線板の製造方法では、開口部をレーザーで加工する際に、加工部の下部の構造に応じてレーザーの照射条件を変え、開口部を形成するものである。これにより下部の構造の熱容量に応じた適切な加工が出来、ソルダーレジスト残渣のない製造方法とするものである。照射条件としては、レーザー光のパルス数、エネルギー密度等である。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係る発明は、異なる照射条件が、紫外線レーザーをパルス状に照射しパルス数が異なる条件で照射することであることを特徴とする請求項１または２記載の高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に高密度多層ビルドアップ配線板の製造工程の一実施例を工程順に示す部分断面図を示す。
【００１６】
まず、ガラスクロスにビスマレイミド−トリアジン樹脂が含浸された厚さ０．６ｍｍの絶縁基板１の両面に、厚さ１８μｍの銅箔が貼着された両面銅張積層板を用い、ドリルによって、孔径が２５０μｍの孔加工を行った（図示せず）。そして、無電解めっきを約０．３μｍ行った後に電解めっきを行った。この際の両面における銅層の厚さは２７μｍであった。その後、エポキシ系の絶縁樹脂であるＰＳＲ−４０００（商品名；太陽インキ製造(株)製）をスクリーン印刷により、上記のめっきが施された貫通孔内に充填し、熱硬化させ、両面を軽く研磨して突出した部分を平滑にした。
そして、両面の銅層をパターニングして第一の配線層２を形成した。バイアの下部となるランドは１４０μｍの円形となるようにエッチングした。
【００１７】
なお、配線層形成には、上述のサブトラクティブ法の他に、アディティブ法も行われている。
サブトラクティブ法は上述のように、全面にめっきを施した後、エッチング用のレジストを形成し、レジストをパターニングした後、レジストから露出する銅層をエッチングすることにより、配線層を形成するものである。
【００１８】
アディティブ法には、セミアディティブ法とフルアディティブ法がある。
セミアディティブ法は、無電解めっき等で、薄く銅層を形成し、めっき用のレジストを形成し、レジストをパターニングした後、レジストから露出する銅層に対して、パターンめっきを施すものである。例えば銅層をめっき電極として電解めっきを施す方法がある。そして、レジストを剥離し、全面を軽くエッチングすることによって、レジストに覆われていた部分の薄い銅層を除去し、配線層を形成するものである。
【００１９】
フルアディティブ法は、絶縁層上に、めっき用のレジストを形成し、レジストをパターニングした後、レジストから露出する銅層に対して、パターンめっきを施すものである。一般に無電解めっきで行われる。
【００２０】
そしてここで、両面の銅層に対し、黒化処理と呼ばれる酸化処理や、あるいはさらに酸化処理に続けて、還元処理や、ソフトエッチング処理、あるいはクエン酸等の有機酸処理等を行って、表面処理を行うことは好ましい。これは、第一の配線層と次に形成する絶縁層界面の密着力を向上させるものである。
【００２１】
次に、銅表面処理を施した第一の配線層２上に、絶縁層３として仕上り時の樹脂厚が３５μｍとなるように、エポキシ系の絶縁樹脂であるＰＳＲ−４０００（商品名；太陽インキ製造(株)製）を塗布し、熱硬化させた。そして、ＵＶレーザーを照射し、第一の配線層上の径が１４０μｍであるランドをストッパー層にして孔明け加工を行い、バイア形成部の絶縁層の上部径が４０μｍとなるように円状に除去、孔を形成して、最終的な第一のビルドアップ絶縁層を形成した。なお、このときのレーザー加工条件はエネルギー密度が、２．０J／ｃｍ2で、バイア下部径が上部径の５０％である２０μｍ以上確保するようなパルス数で加工を行った。実際の下部径は２０μｍであった。
【００２２】
ここでは、バイア用の孔を小さく形成することが望まれ、そのためにレーザーが用いられるのであるが、波長が長すぎると光学的にビーム径を小さく絞ることが難しく、マスクを用いて絞る場合は、絞った部分以外は、マスクにあたってロスとなるため、照射エネルギーが小さくなる恐れがあった。
そこで、マスクを用いる場合でも、光学的にある程度ビーム径を小さく絞っておかなければならない。そのため、光学的にビーム径を小さく絞りやすく、単位ビーム径あたりの照射エネルギーを確保しやすいように、紫外線波長のレーザーを用いることが望ましい。
【００２３】
次に、両面の絶縁層上に、過マンガン酸による樹脂表面処理を行った後、つづけて無電解めっき、電解めっきを施して、導体層を形成した。
次に、この導体層上にエッチングレジストを塗布し、露光、現像、エッチングを施し、両面の銅箔をパターニングして第二の配線層４を形成した。なお、第二の配線層内に設けられているバイア用ランドは、第一の配線層同様に、その直径が１４０μｍの円であるデザインパターンを使用したものである。
【００２４】
つづけて、この両面の第二の配線層４上に、絶縁層５として仕上り時の樹脂厚が３５μｍとなるように、第一のビルドアップ絶縁層と同じ材料を塗布し、熱硬化させた（図１（ａ））。
そして、ＵＶレーザー９を照射し、第二配線層上のランドをストッパー層にして孔明け加工を行い、バイア形成部の絶縁層を直径４０μｍの円状に除去、孔を形成して、第二のビルドアップ絶縁層を形成した（図１（ｂ））。なお、このときのレーザーの加工条件は、いずれもエネルギー密度は、２．０J／ｃｍ2で、バイア６上に形成する開口部７上の開口部を形成する際のパルス数が４５パルス、バイア上でない開口部８を形成する際のパルス数が３５パルスという条件で加工を行った。
【００２５】
そして、残査を目視で確認したが、開口部７及び開口部８のいずれにおいても残査は確認されなかった。
【００２６】
さらに、高密度配線を行うためには、次のような実施態様にすることが望ましい。
第一に配線層の厚さを薄くすることである。配線層が厚いと、高精度のパターニングが行いにくいため、高密度、高信頼性の多層プリント配線板が製造しにくいためである。サブトラクティブ法による場合は、配線層が厚いとエッチングを行った時に、下部のエッチングが進みにくく、台形状になってしまう。エッチング時間を長くすると、サイドエッチングが大きくなり、中央部がくびれた形状となってしまう。そのため、配線幅が細く、間隙が小さいパターニングが非常に行いにくい。アディティブ法による場合は、セミアディティブ法、フルアディティブ法のいずれの場合でも、パターンめっきを行うため、配線の密度や、面内で配線が偏っている場合、めっき厚にばらつきがでるが、配線層が厚くなるとこのばらつきがより大きくなってしまい、電気的な特性にばらつきがでてしまう結果となってしまう。そのため、配線層は薄くすることが望まれており、具体的には、１０μｍ以下とすれば、サブトラクティブ、アディティブのいずれの方法によっても、安定した配線形状を得ることができ、好ましい。
【００２７】
第二に、バイア底部のランドを小さくすることである。これは、高密度配線を行うために必要なことであり、具体的には１４０μｍ以下とすることが好ましい。
【００２８】
第三に、バイア用の孔の下部径と上部径の差を小さくするということである。
これは、バイア用の孔壁に導体層を形成する手段として、めっきあるいはスパッタリングとめっきの組み合わせという手段が用いられるが、その際に下部径が小さいと、めっき液が内部に入りにくく、また孔内に気泡が残留しめっき液が入らなかったりする。またスパッタリングの場合も内部に付着しにくく、従って孔壁に導体層が十分に形成されずに、接続不良が生ずる恐れがある。そのため、ある程度の大きさの下部径を得ようとするのであるが、下部径の大きさが上部径に比べてあまりに小さいと、上部が著しく広がった形状になり、バイア上部のランドが大きくなり、配線密度が低下するためである。具体的には下部径が上部径の５０％以上とすれば、接続信頼性を満たした上で、高密度な配線を行うことができて好ましい。
【００２９】
なお、１００％を越えると、下部径のほうが大きくなることになり、上述のように、孔壁に導体層が十分に形成されずに接続不良となる恐れがある。なお、通常のレーザー加工では、上部径より下部径が大きくなる、即ち１００％を越える形状となることはないため、１００％を越えることは考慮にいれなくてもよい。
【００３０】
第四に、バイア用の孔の深さを孔の上部径で除した値を小さくすることである。なお、本明細書ではこの値をアスペクト比と呼ぶ。アスペクト比を１以下にすると、孔壁に導体層が十分に形成され、接続不良となる恐れがなく好ましい。
他の実施形態として、ソルダーレジストの開口部についてであるが、図１の絶縁層５に代えて、ソルダーレジスト層を形成した。ソルダーレジスト層は、材料としては、絶縁層の材料と同じＰＳＲ−４０００（商品名；太陽インキ製造(株)製）を、仕上り時の樹脂厚が１５μｍとなるように塗布し、熱硬化させた。そして、レーザー加工により、開口部を形成した。
このときのレーザーの加工条件は、エネルギー密度が２．０J／ｃｍ2で、バイア６上に形成する開口部７上の開口部を形成する際のパルス数が２５パルス、バイア上でない開口部８を形成する際は、１０パルス、という条件で加工を行った。
【００３１】
そして、残査を目視で確認したが、開口部７及び開口部８のいずれにおいても残査は確認されなかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、開口部を、紫外線レーザーを用い、バイア上に形成されたパッド上の開口部と、バイア上に形成されていないパッド上の開口部で、異なる照射条件で、加工を行うため、高密度配線を行うことが可能であり、かつ信頼性の高い多層プリント配線板を製造可能な、高密度多層ビルドアップ配線板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る高密度ビルドアップ配線板の製造方法の説明図
【図２】従来技術に係る半導体装置用基板の製造方法の説明図
【図３】従来技術に係る半導体装置用基板の製造方法の説明図
【符号の説明】
１                絶縁基板
２、４            配線層
３、５            絶縁層
６                バイア
７、８            開口部
９                レーザー
５１、７１        絶縁基板
５２、７２        配線層
５３、７３        絶縁層
５４              バイア形成部
５５、７４、７９  バイア
５６、７５        配線層
５７、７６        絶縁層
５８              貫通孔
５９、７７、８０  バイア
６０              スルーホール
６１、７８        配線層
６２              電源層のパターン
６３、８１        ソルダーレジスト
８２、８３        開口部
【図１】
0004887575.tif 000002
【図２】
0004887575.tif 000003
【図３】
0004887575.tif 000004