JP2002280738A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビアを高密度に配置することにより高密度配
線を可能にする多層配線基板を容易に製造する。 【解決手段】 ビアポストを形成する領域を被覆するマ
スクパターン３２を設けた金属板３０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３０ａを残して金属板の一方の面側にビ
アポスト３４を形成する工程と、前記基板部３０ａ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３６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３４の端面を電気的絶
縁層３６の表面に露出させ、ビアポストが形成された金
属基体３７を形成する工程と、回路基板４０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
が露出する面とを接合し、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を含む
ことを特徴とする。

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１４
ｂ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
が露出する面とを接合し、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を含む
ことを特徴とする。

【０００８】また、前記金属基体と回路基板とを一体化
した後、ビアポストを支持する基板部を除去して、電気
的絶縁層の表面にビアポストの他端面を露出させ、電気
的絶縁層の表面に導体層を形成した後、導体層をエッチ
ングして前記ビアポストと電気的に接続する配線パター
ンを形成する工程を含むことを特徴とする。これによ
り、ビアポストを介して配線パターンが電気的に接続さ
れ、配線パターンが多層に形成された多層配線基板を容
易に得ることができる。また、金属基体と回路基板とを
一体化した後、ビアポストを支持する基板部をエッチン
グしてビアポストと電気的に接続する配線パターンを形
成する工程を含むことを特徴とする。また、前記電気的
絶縁層として、半硬化状態の熱硬化性樹脂を使用するこ
とにより、多層に配線パターンを形成した多層配線基板
を確実に製造することができる。

【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３
４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４０
ａ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３
０ａ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３
７について電気的絶縁層３６の表面に配線パターン３９
ａ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３
０ａ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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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する面とを接合し、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
   化する工程とを含むことを特徴とする多層配線基板の製
   造方法。
2. 【請求項２】 金属基体と回路基板とを一体化した後、 ビアポストを支持する基板部を除去して、電気的絶縁層
   の表面にビアポストの他端面を露出させ、電気的絶縁層
   の表面に導体層を形成した後、導体層をエッチングして
   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
   する工程を含む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。
3. 【請求項３】 金属基体と回路基板とを一体化した後、 ビアポストを支持する基板部をエッチングしてビアポス
   トと電気的に接続する配線パターンを形成する工程を含
   む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。
4. 【請求項４】 電気的絶縁層として、半硬化状態の熱硬
   化性樹脂を使用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。