JP2002208779A

JP2002208779A - 柱状金属体の形成方法及び導電構造体

Info

Publication number: JP2002208779A
Application number: JP2001342048A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yoshimura; 栄二吉村
Original assignee: Daiwa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daiwa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-11-10
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】金属層間の密着性、保護金属層の剥離容易
性、非パターン部の絶縁性の確保、層間の導電性、製造
コストなどが特に良好な柱状金属体の形成方法、及び柱
状金属体を形成してなる導電構造体を提供する。【解決手段】銅製のパターン部を有する配線層２２に
導電接続された銅製の柱状金属体２４ａを形成する方法
であって、前記配線層２２の非パターン部を含めた略全
面にニッケルを被覆して保護金属層１１を形成する工
程、その保護金属層１１の略全面に銅製のメッキ層２４
を電解メッキにより形成する工程、そのメッキ層２４の
前記柱状金属体２４ａを形成する表面部分に、マスク層
２５を形成する工程、前記メッキ層２４のエッチングを
選択的に行う工程、及び少なくとも前記保護金属層１１
の浸食が可能なエッチングを行って、少なくとも前記非
パターン部を被覆する保護金属層１１を除去する工程を
含む柱状金属体の形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層配線基板の層
間接続、配線基板への部品実装、チップ部品の電極への
バンプ形成、配線基板の検査プローブへのバンプ形成な
どに有用な柱状金属体の形成方法、及び柱状金属体を形
成してなる導電構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器等の小形化や軽量化に伴
い、電子部品の小形化が進められると共に、電子部品を
実装するための配線基板に対して高密度化の要求が高ま
っている。配線基板を高密度化するには、配線層自体の
配線密度を高くする方法や配線層を複数積層することで
多層構造とする方法などが採られている。

【０００３】このような多層配線基板は、ビルドアップ
方式で製造される場合が多いが、多層配線基板では、そ
れぞれの配線層間で回路設計に応じた導電接続を行う必
要がある。このような導電接続には、従来、バイアホー
ルと呼ばれる、絶縁層の開孔部に円筒状にメッキを施し
た導電接続構造が採用されてきた。しかし、バイアホー
ルでは、開孔部の形成やメッキの際に、微細加工の困難
性やエアーの混入等の問題があり、配線基板の信頼性を
維持する上でサイズ的な限界があった。

【０００４】このため、柱状金属体（バンプ）によって
多層配線基板の層間接続を行う方法が幾つか提案されて
いる。例えば、ＷＯ００／５２９７７号公報には、柱状
金属体を構成する金属のエッチング時に耐性を示す別の
金属を、下層の配線層の非パターン部を含めた全面に被
覆して保護金属層を形成し、その保護金属層の全面に前
記柱状金属体を構成する金属のメッキ層を電解メッキに
より形成した後、そのメッキ層の柱状金属体を形成する
表面部分にマスク層を形成し、メッキ層のエッチングを
行った後、保護金属層の浸食が可能なエッチングを行っ
て、少なくとも前記非パターン部を被覆する保護金属層
を除去する多層配線基板の製造方法が開示れさている。

【０００５】この柱状金属体の形成方法によると、簡易
な設備と従来工程の組合せで製造が行え、配線層の細線
化が可能で、しかも配線基板の信頼性が高い多層配線基
板が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配線
層、保護金属層、及び柱状金属体に使用する金属の組合
せによっては、金属層間の密着性、保護金属層の剥離容
易性、非パターン部の絶縁性の確保、層間の導電性など
の何れかが不十分となる場合があることが判明した。ま
た、金属の組合せによっては、コスト的にも問題となる
場合がある。

【０００７】そこで、本発明の目的は、金属層間の密着
性、保護金属層の剥離容易性、非パターン部の絶縁性の
確保、層間の導電性、製造コストなどが特に良好な柱状
金属体の形成方法、及び当該柱状金属体を形成してなる
導電構造体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく、上記金属の組合せについて鋭意研究した
ところ、配線層と柱状金属体を銅で形成すると共に、保
護金属層をニッケルにて形成することで、金属層間の密
着性、保護金属層の剥離容易性、非パターン部の絶縁性
の確保、層間の導電性、製造コストなどが特に良好にな
ることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明の柱状金属体の形成方法は、
銅製のパターン部を有する配線層に導電接続された銅製
の柱状金属体を形成する方法であって、（ａ）前記配線
層の非パターン部を含めた略全面にニッケルを被覆して
保護金属層を形成する工程、（ｂ）その保護金属層の略
全面に銅製のメッキ層を電解メッキにより形成する工
程、（ｃ）そのメッキ層の前記柱状金属体を形成する表
面部分に、マスク層を形成する工程、（ｄ）前記メッキ
層のエッチングを選択的に行う工程、及び（ｅ）少なく
とも前記保護金属層の浸食が可能なエッチングを行っ
て、少なくとも前記非パターン部を被覆する保護金属層
を除去する工程を含むことを特徴とする。

【００１０】上記において、前記（ａ）工程が、予めパ
ターン形成した前記配線層の非パターン部を含めた略全
面に無電解メッキを行って銅製の下地導電層を形成した
後、更に略全面に電解メッキを行って前記保護金属層を
形成するものであると共に、前記（ｅ）工程が、前記保
護金属層の浸食が可能なエッチングを行った後、前記非
パターン部に残存する前記下地導電層をソフトエッチン
グで除去するものであることが好ましい。

【００１１】あるいは、前記（ａ）工程が、絶縁層の略
全面に無電解メッキを行って銅製の下地導電層を形成し
た後にパターン形成した配線層に対し、その略全面に電
解メッキを行って前記保護金属層を形成するものである
と共に、前記（ｅ）工程が、前記保護金属層の浸食が可
能なエッチングを行った後、前記非パターン部に残存す
る前記下地導電層をソフトエッチングで除去するもので
あることが好ましい。

【００１２】一方、本発明の導電構造体は、銅製のパタ
ーン部を有する配線層と、そのパターン部の上面に設け
られたニッケル製の保護金属層と、その保護金属層の上
面に設けられた銅製の柱状金属体とを備えたことを特徴
とする。

【００１３】上記において、前記保護金属層が電解メッ
キにより形成されたものであると共に、前記柱状金属体
が電解メッキにより形成されたものであることが好まし
い。

【００１４】［作用効果］本発明の柱状金属体の形成方
法によると、配線層と柱状金属体を銅で形成すると共
に、保護金属層をニッケルにて形成するため、実施例の
結果が示すように、金属層間の密着性、保護金属層の剥
離容易性、非パターン部の絶縁性の確保、層間の導電性
などが特に良好になる。

【００１５】また、上記のように、予め無電解メッキを
行って銅製の下地導電層を形成した後、更に略全面に電
解メッキを行って前記保護金属層を形成する場合、下地
導電層からの導通により、電解メッキによってニッケル
製の保護金属層が形成できるため、無電解メッキによる
場合と比較して、非パターン部やパターン上に露出する
ニッケルの剥離が行い易くなり、非パターン部の絶縁性
を確保し易く、また剥離後の銅製のパターン部と絶縁樹
脂との密着性も良好にすることができる。

【００１６】一方、本発明の導電構造体によると、銅製
のパターン部を有する配線層と、そのパターン部の上面
に設けられたニッケル製の保護金属層と、その保護金属
層の上面に設けられた銅製の柱状金属体とを備えるた
め、実施例の結果が示すように、金属層間の密着性、保
護金属層の剥離容易性、非パターン部の絶縁性の確保、
層間の導電性などが特に良好になる。

【００１７】また、前記保護金属層が電解メッキにより
形成されたものであると共に、前記柱状金属体が電解メ
ッキにより形成されたものである場合、非パターン部や
パターン上に露出するニッケルの剥離がより確実になる
ため、非パターン部の絶縁性を確保し易く、また剥離後
の銅製のパターン部と絶縁樹脂との密着性も良好にする
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について、図面を参照しながら説明する。本実施形態で
は、基板の両面側に配線層を積層する際に、柱状金属体
を基板の両面側に形成する例を示す。

【００１９】先ず、図１（１）に示すように、基材２１
の両面上に配線層２２を銅によりパターン形成したもの
を準備する。その際、パターン形成の方法はいずれでも
よく、例えば、エッチングレジストを使用する方法や、
パターンメッキ用レジストを使用する方法等で作製した
もの用いることができる。基材２１としては、ガラス繊
維とポリイミド樹脂等の各種反応硬化性樹脂とからなる
基材を用いることができる。なお、パターン部の厚み
は、５〜２０μｍが好ましい。

【００２０】次に、図１（２）に示すように、予めパタ
ーン形成した配線層２２の非パターン部を含めた全面に
無電解メッキを行って下地導電層１０を形成する。無電
解メッキには、銅のメッキ液が使用され、当該メッキ液
は、各種のものが市販されている。一般的には、液組成
として、金属イオン源、アルカリ源、還元剤、キレート
剤、安定剤などを含有する。なお、無電解メッキに先立
って、パラジウム等のメッキ触媒を沈着させてもよい。
下地導電層１０の厚みは、０．０５〜１．０μｍが好ま
しく、特に０．１〜０．５μｍが好ましい。

【００２１】次に、図１（３）に示すように、下層の配
線層２２の非パターン部を含めた全面を保護金属層１１
で被覆すべく、下地導電層１０の全面に電解メッキを行
ってニッケル製の保護金属層１１を形成する。ニッケル
は、柱状金属体を構成する銅のエッチング時に耐性を有
し得る（銅の選択エッチングが可能な）金属である。保
護金属層１１の厚みは、１〜１０μｍが好ましく、特に
３〜５μｍが好ましい。

【００２２】上記の電解メッキは、周知の方法で行うこ
とができるが、一般的には、図１（２）の基板をメッキ
浴内に浸漬しながら、下地導電層１０を陰極とし、メッ
キする金属の金属イオン補給源を陽極として、電気分解
反応により陰極側に金属を析出させることにより行われ
る。

【００２３】即ち、本発明の（ａ）工程は、前記配線層
２２の非パターン部を含めた略全面にニッケルを被覆し
て保護金属層１１を形成するものであるが、上述のよう
に下地導電層１０等が介在する状態で、保護金属層１１
による被覆を行ってもよく、また、下地導電層１０等を
介在させずに、直接、保護金属層１１による被覆を行っ
てもよい。直接、保護金属層１１による被覆を行う場
合、ニッケルによる無電解メッキを行うことができる。

【００２４】本発明の（ｂ）工程は、図２（４）に示す
ように、保護金属層１１の略全面に銅製のメッキ層２４
を電解メッキにより形成するものである。電解メッキ
は、上記と同様の方法により行われるが、保護金属層１
１が陰極として利用される。具体的なメッキ層２４の厚
みとしては、１０〜１００μｍが好ましく、特に２０〜
７０μｍが好ましい。このように（ｂ）工程で、電解メ
ッキにより全面にメッキ層２４を形成するため、メッキ
層２４の高さが略等しくなり、略均一な高さの柱状金属
体２４ａを迅速に形成することができる。

【００２５】本発明の（ｃ）工程は、図２（５）に示す
ように、上記のメッキ層２４の柱状金属体２４ａを形成
する表面部分に、マスク層２５を形成するものである。
本実施形態では、スクリーン印刷により、散点状にマス
ク層２５を印刷する例を示す。マスク層２５の個々の大
きさ（面積又は外径等）は、柱状金属体２４ａの大きさ
に対応して決定され、例えば１００〜３００μｍ、或い
はそれ以上の外径を有するものが例示される。このよう
に、（ｃ）工程において、マスク層２５が散点状に形成
されるため、印刷等の簡易かつ安価な方法で、マスク層
２５を形成することができる。

【００２６】本発明の（ｄ）工程は、図２（６）に示す
ように、メッキ層２４の選択的なエッチングを行うもの
である。その際、エッチングによる浸食量が多過ぎる
と、形成される柱状金属体２４ａが小径化（アンダーカ
ットの増大）して、後の工程に支障をきたす場合が生
じ、逆に、浸食量が少な過ぎると、非パターン部にメッ
キ層２４が残存して、短絡の原因となる場合が生じる。
従って、上記のエッチングによる浸食の程度は、図２
（６）に示す程度か、或いはこれより多少増減する範囲
内が好ましい。

【００２７】エッチングの方法としては、メッキ層２４
及び保護金属層１１を構成する金属の種類に応じた、エ
ッチング液を用いたエッチング方法が挙げられる。つま
り、メッキ層２４（即ち柱状金属体２４ａ）が銅であ
り、保護金属層１１がニッケルのため、市販のアルカリ
エッチング液、過硫酸アンモニウム、過酸化水素／硫酸
等が使用される。上記のエッチングによると、図２
（６）に示すように、保護金属層１１で被覆された配線
層２２（パターン部及び非パターン部）、柱状金属体２
４ａ及びマスク層２５がエッチングされずに残ることに
なる。

【００２８】次に、図３（７）に示すように、マスク層
２５の除去を行うが、これは薬剤除去、剥離除去など、
マスク層２５の種類に応じて適宜選択すればよい。例え
ば、スクリーン印刷により形成された感光性のインクで
ある場合、アルカリ等の薬品にて除去される。

【００２９】次に、図３（８）に示すように、保護金属
層１１の浸食が可能なエッチングを行う。エッチングの
方法としては、（ｄ）工程とは異なるエッチング液を用
いたエッチング方法が挙げられるが、柱状金属体２４ａ
と下層の配線層２２が銅であり、保護金属層１１がニッ
ケルのため、はんだ剥離用として市販されている、硝酸
系、硫酸系、シアン系などの酸系のエッチング液等を用
いるのが好ましい。これにより、図３（８）に示すよう
に、柱状金属体２４ａと配線層２２（パターン部）とに
介在する保護金属層１１のみを残存させることができ
る。また、非パターン部には、下地導電層１０のみが残
存する。

【００３０】次に、図３（９）に示すように、非パター
ン部に残存する下地導電層１０をソフトエッチングで除
去するが、ソフトエッチングを行うのは、柱状金属体２
４ａや、露出する配線層２２（パターン部）を過度に浸
食するのを防止するためである。ソフトエッチングの方
法としては、下地導電層１０を構成する金属に対するエ
ッチング液を、低濃度で使用したり、また緩やかなエッ
チングの処理条件で使用したりする方法等が挙げられ
る。

【００３１】即ち、本発明の（ｅ）工程は、少なくとも
保護金属層１１の浸食が可能なエッチングを行って、少
なくとも非パターン部を被覆する保護金属層１１を除去
するものであるが、上述のように下地導電層１０を有す
る場合には、保護金属層１１と下地導電層１０を順次エ
ッチングして、非パターン部の保護金属層１１と下地導
電層１０とを除去する。これにより、パターン部間の短
絡を確実に防止することができる。

【００３２】以上のような工程によって、銅製のパター
ン部を有する配線層２２に導電接続された銅製の柱状金
属体２４ａを形成することができる。即ち、図３（９）
に示すように、銅製のパターン部を有する配線層２２
と、そのパターン部の上面に設けられたニッケル製の保
護金属層１１と、その保護金属層１１の上面に設けられ
た銅製の柱状金属体２４ａとを備えた、本発明の導電構
造体が形成できる。この導電構造体では、保護金属層１
１はパターン部の上面の一部に設けられ、柱状金属体２
４ａは保護金属層１１の上面の全部に設けられている。
また、前記保護金属層１１が電解メッキにより形成され
たものであると共に、前記柱状金属体２４ａが電解メッ
キにより形成されているのが好ましい。

【００３３】以下の工程は、多層配線基板を製造する場
合の例である。即ち、引き続き、図４（１０）に示すよ
うに、絶縁層２６を形成するための絶縁材２６ａの塗布
を行う。絶縁材２６ａとしては、例えば絶縁性が良好で
安価な液状ポリイミド樹脂等の反応硬化性樹脂を用いる
ことができ、これを各種方法で、柱状金属体２４ａの高
さよりやや厚くなるように塗布した後、加熱又は光照射
等により硬化させればよい。塗布方法としては、ホット
プレス及び各種コーターが用いられる。

【００３４】次に、図４（１１）に示すように、硬化し
た絶縁材２６ａを研削・研磨等することにより、柱状金
属体２４ａの高さと略同じ厚さを有する絶縁層２６を形
成する。研削の方法としては、ダイヤモンド製等の硬質
刃を回転板の半径方向に複数配置した硬質回転刃を有す
る研削装置を使用する方法が挙げられ、当該硬質回転刃
を回転させながら、固定支持された配線基板の上面に沿
って移動させることによって、上面を平坦化することが
できる。また、研磨の方法としては、ベルトサンダ、バ
フ研磨等により軽く研磨する方法が挙げられる。

【００３５】次に、図４（１２）に示すように、柱状金
属体２４ａに一部が導電接続された上層の配線層２７を
形成する。この配線層２７の形成は、下層の配線層２２
を形成するのと同様の方法で形成することができる。例
えば、フォトリソグラフィ技術を用いて所定のマスクを
形成し、エッチング処理することによって、所定のパタ
ーンを持った配線層２７を形成することができる。

【００３６】以上の工程によると、更に上層に配線層を
形成することにより、例えば図６に示すような多層配線
基板３０を製造することができる。この多層配線基板３
０は、基板内に配線層３１〜３６の６層の回路構成をも
つ６層基板である。この内部には、バイアホールに相当
する層間接続構造３７，３８，３９が柱状金属体２４ａ
により形成されている。なお、層間接続構造３７は、基
板の両面に配線層を形成する場合の第１層と第２層を接
続するものであり、層間接続構造３８は第２層と第３層
を接続するものであり、層間接続構造３９は第１層と第
３層を接続するものである。本発明において、第１層と
第３層を接続する場合、第１層と第２層を接続する柱状
金属体２４ａの上方に、更に第２層と第３層を接続する
柱状金属体２４ａを形成すればよい。

【００３７】以上で得られる多層配線基板は、図４（１
２）に示すように、銅製の下層の配線層２２と、その配
線層２２の上面に設けられたニッケル製の保護金属層１
１と、その保護金属層１１の上面に設けられた銅製の柱
状金属体２４ａと、その柱状金属体２４ａに一部が導電
接続された銅製の上層の配線層２７とにより、下層の配
線層と上層の配線層とが導電接続された構造を有する。

【００３８】このような多層配線基板は、本発明の製造
方法以外の方法で製造することも可能であり、例えば次
の方法により製造することができる。即ち、下層の配線
層をパターン形成する前の金属層である第１層と、保護
金属層を構成する金属の第２層と、柱状金属体を構成す
る金属の第３層とが積層した積層体を、圧延、メッキ等
により形成し、その積層体の第３層の表面にマスク層を
設けてからエッチングして柱状金属体を形成する。必要
により、第２層だけを選択的に除去した後、柱状金属体
が形成された第２層側に絶縁材（熱硬化性樹脂等）を塗
布した後、パターン形成された上層の配線層に対して、
熱プレスすることにより、柱状金属体と上層の配線層を
導電接続させる。その後、第１層をエッチング等して下
層の配線層をパターン形成し、第２層を除去していない
場合にはそれを除去する。

【００３９】〔別の実施形態〕以下、本発明の別の実施
形態について説明する。

【００４０】（１）前記の実施形態では、多層配線基板
の層間接続を行うために柱状金属体を形成する例を示し
たが、配線基板への部品実装、チップ部品の電極へのパ
ンプ形成、配線基板の検査プローブへのバンプ形成、な
どに使用される柱状金属体を形成するものでもよい。

【００４１】配線基板への部品実装に使用される柱状金
属体では、最外層の配線層に対して、本発明の形成方法
により柱状金属体が形成され、配線基板の検査プローブ
についても同様である。チップ部品の電極へのバンプ形
成では、電極に対して、本発明の形成方法により柱状金
属体が形成される。

【００４２】（２）前記の実施形態では、（ａ）工程
が、予めパターン形成した下層の配線層の非パターン部
を含めた全面に無電解メッキを行って下地導電層を形成
した後、更に全面に電解メッキを行って保護金属層を形
成する例を示したが、絶縁層の全面に無電解メッキを行
って下地導電層を形成した後にパターン形成した下層の
配線層に対し、その全面に電解メッキを行って前記保護
金属層を形成してもよい。その場合、下地導電層が既に
存在するため、電解メッキを利用したパターンメッキに
より下層の配線層のパターン形成が可能になる。なお、
上記の方法は何れも、下地導電層を無電解メッキで形成
しているが、スパッタリング等により形成することも可
能である。

【００４３】（３）前記の実施形態では、マスク層を印
刷により形成する例を示したが、ドライフィルムレジス
ト等を用いてマスク層を形成してもよい。その場合、ド
ライフィルムレジストの熱圧着、露光、現像が行われ
る。また、マスク層の除去（剥離）には、メチレンクロ
ライドや水酸化ナトリウム等が用いられる。

【００４４】また、マスク層をメッキ層のエッチング時
に耐性を示す金属で形成してもよい。その場合、保護金
属層と同様の金属を使用することができ、パターン形成
と同様の方法により、所定の位置にマスク層を形成すれ
ばよい。マスク層を金属等の導電体で形成する場合、そ
れを除去することなく、柱状金属体に導通した上層の配
線層を形成することも可能である。例えば、金属のマス
ク層を残したまま、銅箔付きの絶縁材（熱硬化性樹脂
等）を熱プレスして絶縁層を形成すると、金属のマスク
層と銅箔が導電接続され、銅箔をパターン形成すること
で上層を配線層を形成することができる。

【００４５】（４）前記の実施形態では、絶縁材を研削
・研磨等することにより、柱状金属体の高さと略同じ厚
さを有する絶縁層を形成する例を示したが、絶縁材であ
る樹脂を加熱加圧することにより、柱状金属体の高さと
略同じ厚さを有する絶縁層を形成してもよい。その場
合、柱状金属体上に薄く残る絶縁性樹脂は、プラズマ処
理等によって簡単に除去でき、また加熱後に研磨して平
坦化することもできる。

【００４６】（５）前記の実施形態では、マスク層の除
去を（ｄ）工程と（ｅ）工程の間で行っている例を示し
たが、マスク層の除去工程の順序はこれに限定されず、
例えば、保護金属層のエッチング工程の直後、下地導電
層のソフトエッチング工程の直後、あるいは、絶縁材２
６ａを研削・研磨等する際に、マスク層の除去を行って
もよい。

【００４７】（６）前記の実施形態では、下地導電層を
有する下層の配線層に保護金属層を被覆する例を示した
が、下地導電層を形成せずに直接、保護金属層を被覆し
てもよい。その場合、無電解メッキ等により下層の配線
層に保護金属層を被覆すればよく、また、保護金属層の
浸食が可能なエッチングのみで、非パターン部を被覆す
る保護金属層を除去して、パターン部間の短絡を防止す
ることができる。

【００４８】（７）前記の実施形態では、図１（１）に
示すものに（１ａ）工程を行う例を示したが、図５
（１’）に示すように、（１ａ）工程に先立って、下層
の配線層２２の非パターン部に、その配線層２２のパタ
ーン部と略同じ厚みの絶縁層２９を形成して表面の平坦
化を行ってもよい。その場合、前述の絶縁層２６の形成
と同様な材料、塗布方法、硬化方法、研削・研磨方法に
より、絶縁層２９を形成すればよい。その後、前述の実
施形態と同様に、メッキ層２４の形成まで行い（図５
（４’）参照）、更に、下地導電層１０の除去まで行え
ばよい（図５（９’）参照）。

【００４９】（８）本発明では、柱状金属体を形成する
際に、層間で熱放散を行う放熱金属体を同じ方法で同時
に形成してもよい。即ち、この多層配線基板の製造方法
は、層間を導電接続する柱状金属体及び層間で熱放散を
行う放熱金属体を有する多層配線基板の製造方法におい
て、前記柱状金属体及び前記放熱金属体の形成工程は、
（１ａ）前記柱状金属体及び前記放熱金属体を構成する
金属のエッチング時に耐性を示す別の金属を、前記下層
の配線層の非パターン部を含めた略全面に被覆して保護
金属層を形成する工程、（１ｂ）その保護金属層の略全
面に、前記柱状金属体及び前記放熱金属体を構成する金
属のメッキ層を電解メッキにより形成する工程、（１
ｃ）そのメッキ層の前記柱状金属体及び前記放熱金属体
を形成する表面部分に、マスク層を形成する工程、（１
ｄ）前記メッキ層のエッチングを行う工程、及び（１
ｅ）少なくとも前記保護金属層の浸食が可能なエッチン
グを行って、少なくとも前記非パターン部を被覆する保
護金属層を除去する工程を含むものである。この製造方
法によると、保護金属層を設けてあるため、メッキ層の
エッチング時に下層の配線層が浸食されることなく、マ
スク層を形成した位置に所望の柱状金属体及び放熱金属
体を形成することができる。また、保護金属層が全面に
形成されているため、メッキ層を電解メッキにより形成
することができ、しかも孔内でなく、略全面にメッキ層
を形成した後、エッチングするため、メッキ電流密度の
影響を受けず、放熱金属体の形状や面積を自由に変える
ことがでる。その結果、導電接続構造と放熱構造を好適
に同時に形成することができ、しかも熱放散性も十分確
保できる多層配線基板を製造することができる。

【００５０】上記において、前記（１ａ）工程で被覆す
る配線層のパターン部が、前記放熱金属体を形成する部
分に放熱パターン部を有することが好ましい。その場
合、当該放熱パターン部を有しない場合と比較して、柱
状金属体の高さと放熱金属体の高さの差を小さくするこ
とができ、より平坦な表面により、上層の形成工程に有
利となり又は実装部品からの熱放散もより有利となる。

【００５１】上記で得られる多層配線基板は、下層の配
線層と、その配線層の配線パターン部の上面に設けられ
た保護金属層と、その保護金属層の上面に設けられた柱
状金属体と、その柱状金属体に一部が導電接続された上
層の配線層とを有すると共に、前記下層の配線層の非パ
ターン部又は放熱パターン部の上面に設けられた保護金
属層と、その保護金属層の上面に設けられた放熱金属体
とを有するものである。この多層配線基板は、上記の如
き作用効果を有する本発明の製造方法によって製造する
ことができ、信頼性の高い導電接続構造と熱放散性の良
好な放熱構造とを有するものである。

【００５２】具体的には、例えば図７に示すように、上
記の多層配線基板は、下層の配線層と、その配線層の配
線パターン部２２の上面に設けられた保護金属層１１
と、その保護金属層１１の上面に設けられた柱状金属体
２４ａと、その柱状金属体２４ａに一部が導電接続され
た上層の配線層２７とを有すると共に、下層の配線層の
非パターン部又は放熱パターン部４１の上面に設けられ
た保護金属層１１と、その保護金属層１１の上面に設け
られた放熱金属体４２とを有する。この実施形態では、
図７に示すように、前記（ａ）工程で被覆する配線層の
パターン部２２が、放熱金属体４２を形成する部分に放
熱パターン部４１を有する場合の例を示す。以下、放熱
金属体４２を形成する場合の相違部分について説明す
る。

【００５３】まず、図１（１）において、配線層の配線
パターン部２２と共に放熱パターン部４１を形成したも
のを準備する。放熱パターン部４１の形成は、放熱金属
体４２を形成する部分に行い、その形状やサイズは形成
する放熱金属体４２に近いものが好ましい。多層配線基
板の表面を平坦化する上で、特に、形成する放熱金属体
４２の底面より外側に外周を有する放熱パターン部４１
が好ましい。放熱パターン部４１は形状やサイズが、配
線パターン部２２と異なるものの、レジストの形状など
を変えるだけで同様にしてパターン形成することができ
る。

【００５４】図１（２）〜（３）、及び図２（４）につ
いては、柱状金属体２４ａと同じであるが、図２（５）
において、柱状金属体２４ａを形成する表面部分に加え
て、放熱金属体４２を形成する表面部分に、マスク層２
５を形成する。放熱金属体４２の形成のためのマスク層
２５の形状とサイズは、放熱金属体４２に対応して決定
される。

【００５５】本発明では、放熱金属体４２のサイズは、
柱状金属体２４ａの面積より小さい外径１００μｍ程度
のものから、数センチ角のサイズまで可能である。但
し、図７の例では、実装する半導体部品５０のパッケー
ジ５１の底面形状より若干内側に、周囲が配置されるよ
うな形状としてある。この放熱金属体４２の面積が大き
い程、伝熱面積が増加し、熱放散性をより高めることが
できる。このようなサイズの違いを除いては、同様にし
てマスク層２５を形成することができる。

【００５６】図２（６）に示すエッチングから、図４
（１１）の平坦化までの工程も、柱状金属体２４ａと同
様にして行うことができる。但し、図４（１２）に示す
上層の配線層２７の形成工程において、放熱パターン部
４１と同様にして放熱パターン部４３を形成する。

【００５７】以上のようにして、第２層と第３層間、並
びに第４層と第５層間に導電接続構造及び放熱構造が形
成できる。図７の例では、第３層と第４層間に別の放熱
構造を設けている。つまり、基材２１を貫通する伝熱体
４６を設けている。これによって、基材２１によって隔
たることなく、放熱構造が連続するため、多層配線基板
を貫通する放熱構造を得ることができる。その結果、実
装部品の裏側面において、表側面から良好な伝熱が可能
な放熱面を形成することができる。

【００５８】このような伝熱体４６の形成方法として
は、導電性ペーストを充填する方法、基材２１に金属パ
ネルを埋め込む方法、片面に銅箔を積層した基材２１の
裏面に開口を形成した後、電解メッキ等を行う方法など
が挙げられる。また、金属箔に対して前述した一連の工
程によって伝熱体４６を形成した後に、絶縁層を形成す
る方法でもよい。

【００５９】更に、図７の例では、第１層と第２層間、
並びに第５層と第６層間に導電接続構造及び放熱構造が
形成しているが、これについては第２層と第３層間など
の場合と同様の工程で行うことができる。

【００６０】また、図７の例では、第６層に放熱金属体
４４よりかなり面積の広い放熱パターン部４５を形成し
ており、更に放熱フィン４７を形成している。放熱フィ
ン４７は、各種の接合方法や接着方法で形成することも
可能であるが、前述したような柱状金属体２４ａの形成
方法によって形成することも可能である。その場合、保
護金属層１１が放熱フィン４７との間に介在することに
なる。このような放熱フィン４７の形成は、多層配線基
板の最外層に半導体部品を実装するためのバンプの形成
と同時に行うことも可能である。

【００６１】放熱フィン４７の形状は、リブ状、散点状
など何れでもよいが、全体の表面積が大きい程、熱放散
性が高くなるため好ましい。全体の表面積を大きくする
上では、放熱フィン４７の高さを高くするのが有利であ
り、図７の例では、放熱金属体４４の厚みより、放熱フ
ィン４７の高さを高くしている。なお、放熱フィン４７
により十分な熱放散性が得られる場合など、放熱パター
ン部４５の面積を小さくすることも可能である。

【００６２】一方、半導体部品５０を実装する側の最外
層（第１層）には、放熱金属体４４と略同じ面積の放熱
パターン部４５を形成している。半導体部品５０を実装
する際には、半導体部品５０の底面と放熱パターン部４
５との間に、例えば伝熱性の粘着テープ６０や伝熱性の
接着材など介在させてもよい。また、何も設けずに、輻
射伝熱するようにしてもよい。

【００６３】半導体部品５０のリード５２は、第１層の
配線層の配線パターン部２８にハンダ等で導電接続され
る。各々のリード５２は、回路設計に応じて、第２層の
配線層の配線パターン部２７に柱状金属体２９を介し
て、層間接続される。

【００６４】

【実施例】以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実
施例等について説明する。なお、実施例における評価試
験方法は次の通りである。

【００６５】（金属層間の密着性）保護金属層と柱状金
属体との密着力をランドプル強度試験でボンドテスター
４０００測定装置を用いて引張速度０．５ｍｍ／ｓｅｃ
によって評価した。

【００６６】（剥離容易性）保護金属層をエッチングで
選択的に除去する際の、パターン部間やパターン部上の
除去の容易性を目視で評価した。

【００６７】（線間絶縁性）多層配線基板をＰＣＴ９６
ｈ試験、即ち１２１℃、２気圧中に８時間放置後、常温
に２時間放置した後のパターン部間の短絡の発生頻度を
調べて評価した。

【００６８】（配線層間の導電性）多層配線基板の層間
接続部の電気抵抗を測定して評価した。

【００６９】（金属耐久性）多層配線基板をＰＣＴ９６
ｈ試験、即ち１２１℃、２気圧中に８時間放置後、常温
に２時間放置した後、さびや酸化等による層間接続部の
電気抵抗の低下などを調べて評価した。

【００７０】（メッキ特性）保護金属層を形成する際の
メッキ工程の行い易さ、及びメッキ後の配線層の保護状
態について評価した。

【００７１】（コスト）保護金属層自体のコストと、メ
ッキ及びエッチングのコストを併せて評価した。

【００７２】〔実施例１〕ガラス繊維強化したポリイミ
ド樹脂製の基材の両面上に銅により配線パターンを形成
したものを準備した（パターン線幅７５μｍ、パターン
間隔７５μｍ、厚み１５μｍ）。その全面に、市販の銅
メッキ液を用いて無電解メッキを行って下地導電層（厚
み０．３μｍ）を形成し、その全面に常法により電解メ
ッキを行ってニッケル製の保護金属層（厚み４μｍ）を
形成した。更にその全面に銅製のメッキ層（厚み５０μ
ｍ）を電解メッキにより形成した後、柱状金属体を形成
する表面部分に、マスク層（円形：直径７５μｍ）をス
クリーン印刷により散点状に形成した。

【００７３】次に、市販のアルカリエッチング液を用い
て、メッキ層の選択的なエッチングを行ったが、その
際、エッチングによる浸食量が多過ぎないように、エッ
チング時間を調整した。マスク層をアルカリ薬品で除去
した後、市販の硝酸系エッチング液で保護金属層のエッ
チングを行い、更に、非パターン部に残存する下地導電
層をソフトエッチングで除去した。引き続き、コーター
で液状ポリイミド樹脂を塗布し、加熱により硬化させた
後、硬化した絶縁材を研削・研磨等することにより、柱
状金属体の高さと同じ厚さを有する絶縁層を形成した。
次いで、露出した柱状金属体に一部が導電接続された上
層の配線層（形態は下層と同様）を、エッチング法でパ
ターン形成し、合計４層（片面に２層）の多層配線基板
を製造した。

【００７４】〔実施例２〕実施例１において下地導電層
を銅で、保護金属層をニッケルで形成する代わりに、市
販のメッキ液を用いて、ニッケルを無電解メッキするこ
とで厚さ４μｍの保護金属層を形成すること以外は、実
施例１と同様にして多層配線基板を製造した。

【００７５】〔比較例１〕実施例１において保護金属層
をニッケルで形成する代わりに、錫で形成した後、対応
するエッチング液を用いて除去すること以外は、実施例
１と同様にして多層配線基板を製造した。

【００７６】〔比較例２〕実施例１において保護金属層
をニッケルで形成する代わりに、クロムで形成した後、
対応するエッチング液を用いて除去すること以外は、実
施例１と同様にして多層配線基板を製造した。

【００７７】〔比較例３〕実施例１において保護金属層
をニッケルで形成する代わりに、金で形成した後、対応
するエッチング液を用いて除去すること以外は、実施例
１と同様にして多層配線基板を製造した。

【００７８】〔比較例４〕実施例１において保護金属層
をニッケルで形成する代わりに、鉛−錫系はんだ合金で
形成した後、対応するエッチング液を用いて除去するこ
と以外は、実施例１と同様にして多層配線基板を製造し
た。

【００７９】〔比較例５〕実施例１において保護金属層
をニッケルで形成する代わりに、銀で形成した後、対応
するエッチング液を用いて除去すること以外は、実施例
１と同様にして多層配線基板を製造した。

【００８０】〔試験結果〕以上の実施例、比較例で得ら
れた多層配線基板に対し、前記の評価試験を行った結果
を、表１に示す。

【００８１】

【表１】 ◎：最良、○：良、△：普通、×：悪い以上の結果より、保護金属層としては、ニッケルが最も
優れていることが分かり、特に、電解メッキによりニッ
ケルの保護金属層を形成する場合がより好ましいことが
分かった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の製造方法の一例を示す
工程図（１）〜（３）

【図２】本発明の多層配線基板の製造方法の一例を示す
工程図（４）〜（６）

【図３】本発明の多層配線基板の製造方法の一例を示す
工程図（７）〜（９）

【図４】本発明の多層配線基板の製造方法の一例を示す
工程図（１０）〜（１２）

【図５】本発明の別の実施形態を示す工程図（１’）、
（４’）、及び（９’）

【図６】本発明により形成することのできる多層配線基
板の一例を示す概略断面図

【図７】本発明により形成することのできる多層配線基
板の他の例を示す断面図

【符号の説明】

１０下地導電層１１保護金属層２１基材２２下層の配線層２４メッキ層２４ａ柱状金属体２５マスク層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/40 Ｈ０５Ｋ 3/40 ＺＦターム(参考） 4E351 AA00 BB01 BB23 BB24 BB33 BB38 BB49 CC06 CC07 DD04 DD19 GG01 GG08 5E317 AA02 BB01 BB12 BB15 CC32 CC33 CC44 CC52 CD15 CD18 CD25 CD29 GG09 GG11 GG14 GG16 5E343 AA02 AA11 BB09 BB18 BB24 BB44 BB71 CC61 DD33 DD43 DD76 GG01 GG08 GG11 5E346 AA01 AA12 AA15 AA35 AA43 BB01 BB16 CC08 CC32 CC37 DD31 DD48 EE33 EE38 FF24 FF35 GG17 GG22 GG23 HH07 HH33 5F044 KK18 KK19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅製のパターン部を有する配線層に導電
接続された銅製の柱状金属体を形成する方法であって、
（ａ）前記配線層の非パターン部を含めた略全面にニッ
ケルを被覆して保護金属層を形成する工程、（ｂ）その
保護金属層の略全面に銅製のメッキ層を電解メッキによ
り形成する工程、（ｃ）そのメッキ層の前記柱状金属体
を形成する表面部分に、マスク層を形成する工程、
（ｄ）前記メッキ層のエッチングを選択的に行う工程、
及び（ｅ）少なくとも前記保護金属層の浸食が可能なエ
ッチングを行って、少なくとも前記非パターン部を被覆
する保護金属層を除去する工程を含む柱状金属体の形成
方法。
【請求項２】前記（ａ）工程が、予めパターン形成し
た前記配線層の非パターン部を含めた略全面に無電解メ
ッキを行って銅製の下地導電層を形成した後、更に略全
面に電解メッキを行って前記保護金属層を形成するもの
であると共に、前記（ｅ）工程が、前記保護金属層の浸食が可能なエッ
チングを行った後、前記非パターン部に残存する前記下
地導電層をソフトエッチングで除去するものである請求
項１記載の柱状金属体の形成方法。
【請求項３】前記（ａ）工程が、絶縁層の略全面に無
電解メッキを行って銅製の下地導電層を形成した後にパ
ターン形成した配線層に対し、その略全面に電解メッキ
を行って前記保護金属層を形成するものであると共に、前記（ｅ）工程が、前記保護金属層の浸食が可能なエッ
チングを行った後、前記非パターン部に残存する前記下
地導電層をソフトエッチングで除去するものである請求
項１記載の柱状金属体の形成方法。
【請求項４】銅製のパターン部を有する配線層と、そ
のパターン部の上面に設けられたニッケル製の保護金属
層と、その保護金属層の上面に設けられた銅製の柱状金
属体とを備えた導電構造体。
【請求項５】前記保護金属層が電解メッキにより形成
されたものであると共に、前記柱状金属体が電解メッキ
により形成されたものである請求項４記載の導電構造
体。