JP2003017857A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接続信頼性の高い、全層IVH構造の多層配線
基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 絶縁板1の上下面に、未硬化の接着層2A
・保護層3を積層する第1工程と、絶縁板1・接着層2A・
保護層3に、貫通孔4を形成する第2工程と、未硬化の貫
通導体5Aを形成した後、保護層3を剥離して、絶縁板1と
貫通導体5Aと接着層2Aとから成る第1基板7を得る第3工
程と第1基板7の上下面に第1銅箔6Aを積層し、これらを
加熱加圧して第1銅箔6Aを接着した後、第1銅箔6Aをパタ
ーン加工することにより第１配線導体6Cを形成して、第
２基板８を得る第4工程と、第２基板８の上下面に、第
１基板７と第２銅箔6Bとを順次積層した後、これらを加
熱加圧して接着する第5工程と、第２の銅箔6Bをパター
ン加工することにより第２配線導体層6Dを形成する第6
の工程とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路素
子等の半導体素子や電子部品を搭載するための多層配線
基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近時、有機材料系の多層配線基板とし
て、例えば図２に断面図で示すように、高密度化に対応
し易い全層インターステシャルビアホール（ＩＶＨ）構
造を有する多層配線基板21が注目されている。この全層
ＩＶＨ構造を有する多層配線基板21としては、例えばア
ラミド不織布にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸さ
せて成る複数の絶縁板22の上下面に銅箔から成る配線導
体23を設けるとともに各絶縁板22の上下に位置する配線
導体23同士を各絶縁板22の貫通孔内に充填した導電性ペ
ーストを硬化させて成る貫通導体25により電気的に接続
したものが知られている。なお、このような多層配線基
板21は、次に述べる方法により製作されている。

【０００３】先ず、図３（ａ）に断面図で示すように、
プリプレグ22Ａとしてアラミド不織布にエポキシ樹脂等
の未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた材料を用い、この
プリプレグ22Ａに貫通孔24を穿孔した後、銅粉末等の導
電性粒子とエポキシ樹脂等の未硬化の熱硬化性樹脂とを
含有する導電性ペーストを貫通孔24へ充填して未硬化の
貫通導体25Ａを形成する。

【０００４】次に、図３（ｂ）に断面図で示すように、
プリプレグ22Ａの上下両面に銅箔23Ａを重ね、これらを
加熱装置を備えた真空プレス機により上下から加熱加圧
する。これにより、プリプレグ22Ａ・未硬化の貫通導体
25Ａを硬化するとともに銅箔23Ａを絶縁板22の上下両面
に上下の銅箔23Ａ同士が貫通導体25で互いに電気的に接
合されるように被着する。

【０００５】次に、図３（ｃ）に断面図で示すように、
絶縁板22の上下両面に固着された銅箔23Ａをフォトリソ
グラフィによりパターン加工することで、貫通導体25で
互いに電気的に接続された複数の配線導体23を形成す
る。

【０００６】次に、図３（ｄ）に断面図で示すように、
配線導体23が形成された絶縁板22の上下両面に、図３
（ａ）で示したプリプレグ22Ａと同様に導電性ペースト
を充填して成る未硬化の貫通導体25Ａが形成されたプリ
プレグ22Ａと、さらにその上に銅箔23Ａとを位置合わせ
しながら順次積層するとともにこれらを上下から加熱加
圧して図３（ｅ）に断面図で示すような内層に配線導体
23を有するとともに最外層に銅箔23Ａが固着された積層
体21Ａを得る。

【０００７】そして最後に、図３（ｆ）に断面図で示す
ように、最外層の銅箔23Ａをフォトリソグラフィにより
パターン加工して最外層の配線導体23を形成することに
より全層ＩＶＨ構造を有する多層配線基板21が製作され
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
全層ＩＶＨ構造を有する多層配線基板21は、上述したよ
うに、アラミド不織布に未硬化のエポキシ樹脂を含浸さ
せて成るプリプレグ22Ａに貫通孔24を設け、この貫通孔
24内に導電性ペーストを充電して成る未硬化の貫通導体
25Ａを形成した後、このプリプレグ22Ａを上下から加熱
加圧してプリプレグ22Ａ中の熱硬化性樹脂および貫通導
体25Ａ中の熱硬化性樹脂を熱硬化させることにより貫通
導体25を有する絶縁板22を製作することから、加熱加圧
時にプリプレグ22Ａおよび未硬化の貫通導体25Ａが軟化
して変形が起こり、そのため貫通導体25の位置精度が悪
くなったり、貫通導体25が大きく変形したりして各絶縁
板22の上下に位置する配線導体23同士が貫通導体25によ
り正確に接続されず各配線導体23間に接続不良が発生し
て、断線してしまうという問題点を有していた。

【０００９】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
み案出されたものであり、その目的は、貫通導体の位置
精度を高く維持するとともに貫通導体に大きな変形を発
生させることがなく、それにより各絶縁層の上下に位置
する配線導体同士を貫通導体で正確に接続し、各配線導
体同士の電気的接続信頼性の高い全層ＩＶＨ構造の多層
配線基板を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線板の製
造方法は、硬化した有機材料系の絶縁板の上下面に、未
硬化の接着層およびこの接着層に対して剥離可能に設け
られた保護層を積層する第１の工程と、絶縁板および接
着層および保護層に、これらを貫通する貫通孔を形成す
る第２の工程と、貫通孔内に導電性ペーストを充填して
未硬化の貫通導体を形成した後、保護層を剥離して、絶
縁板と未硬化の貫通導体と未硬化の接着層とから成る第
１の基板を得る第３の工程と、この第１の基板の上下面
に第１の銅箔を積層した後、これらを加熱加圧して未硬
化の貫通導体と未硬化の接着層とを硬化するとともに第
１の基板の上下面に第１の銅箔を接着し、しかる後、第
１の銅箔をパターン加工することにより硬化した貫通導
体と電気的に接続された第１の配線導体を形成して、絶
縁板と硬化した貫通導体と硬化した接着層と第１の配線
導体とから成る第２の基板を得る第４の工程と、この第
２の基板の上下面に、第１の基板と第２の銅箔とを順々
に、第１の配線導体と第１の基板の未硬化の貫通導体と
が電気的に接続されるように積層した後、これらを加熱
加圧して第１の基板の未硬化の貫通導体および未硬化の
接着層を硬化するとともに第２の基板と第１の基板と第
２の銅箔とを接着する第５の工程と、第２の銅箔をパタ
ーン加工することにより第１の基板の硬化した貫通導体
と電気的に接続する第２の配線導体を形成して、上下に
位置する第２の配線導体間を第１の基板および第２の基
板の硬化した貫通導体で電気的に接続する第６の工程と
を有することを特徴とするものである。

【００１１】また、本発明の多層配線板の製造方法は、
上記第４および第５の工程において、硬化させた接着層
の熱膨張係数が15×10^-6〜30×10^-6／℃であることを特
徴とするものである。

【００１２】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、貫通導体および配線導体を硬化した有機材料系の絶
縁板に形成し、その後、この貫通導体および配線導体を
有する絶縁板を複数層積層することから、絶縁板の積層
時の加熱加圧により絶縁板や貫通導体に変形が発生する
ことはない。従って、絶縁板に形成された貫通導体を位
置精度良く形成できるとともに、これによって各絶縁板
の上下に位置する配線導体同士を貫通導体で正確に接続
することができる。

【００１３】また、本発明の多層配線基板の製造方法に
よれば、硬化させた接着層の熱膨張係数が15×10^-6〜30
×10^-6／℃であることから、硬化させた接着層の熱膨張
係数を貫通導体の熱膨張係数に近似させることができ、
それにより各貫通導体と配線導体との間の電気的接続信
頼性が極めて高い全層ＩＶＨ構造の多層配線基板を提供
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の多層配線基板の製
造方法について添付の図面に基づいて説明する。図１
は、本発明の多層配線基板の製造方法の実施形態の一例
を示す断面図である。

【００１５】まず、図１（ａ）に断面図で示すように、
硬化した有機材料系の絶縁板１を準備するとともにこの
上下面に未硬化の接着層２Ａおよびこの接着層２Ａに対
して剥離可能に設けられた保護層３を積層する。なお、
本発明で用いる硬化した有機材料系の絶縁基板１は、そ
の硬化の程度が、Ｂステージと呼ばれる有機材料系の絶
縁板１が後工程における加熱加圧によって軟化溶融する
程度の半硬化状態よりも硬化が進んでおり、後工程にお
ける加熱加圧では軟化溶融しない程度のものをいう。

【００１６】絶縁板１は、その厚みが50〜300μｍであ
り、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミ
ドトリアジン樹脂等の未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させ
たプリプレグを加熱加圧して熱硬化性樹脂を硬化させた
ものが用いられる。

【００１７】また、未硬化の接着層２Ａは、その厚みが
30〜50μｍであり、例えば、エポキシ樹脂やビスマレイ
ミドトリアジン樹脂等の未硬化の熱硬化性樹脂あるいは
このような未硬化の熱硬化性樹脂とアクリル系樹脂等の
熱可塑性樹脂との複合樹脂に無機フィラーとして球状の
溶融ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ_{3 、}ＢａＴｉＯ_{3 、}ＭｇＴｉＯ_{3 、}Ｃａ
ＴｉＯ₃等を分散させて成り、後述する銅箔６Ａと絶縁
板１および絶縁板１同士を接合するための接着剤として
機能する。このような未硬化の接着層２Ａは、例えばス
クリーン印刷法を用いて絶縁板１の上下面に上記樹脂を
印刷することにより形成される。あるいは、あらかじめ
従来周知のテープ成形法を用いて上記樹脂から成るテー
プを成形し、このテープを絶縁板１の上下面に積層して
も良い。

【００１８】他方、保護層３は、その厚みが20〜50μｍ
であり、例えばＰＥＴ（Polyethlen-terephthalate）フ
ィルム等から成り、未硬化の接着層２Ａを保護するため
の保護材として機能するとともに後述するように貫通導
体５用の導電性ペーストをスクリーン印刷により貫通孔
４に充填する際のマスクとして機能する。なお、この保
護層３は、レーザ加工性が良好であることが好ましい。

【００１９】次に、図１（ｂ）に断面図で示すように、
積層された絶縁板１および未硬化の接着層２Ａおよび保
護層３にこれらを上下に貫通する貫通孔４をレーザ加工
あるいはドリル加工により穿孔する。貫通孔４は、その
直径が通常は100〜300μｍであり、例えばレーザ加工に
より形成する場合、ビーム径を50〜200μｍに絞った炭
酸ガスレーザを保護層３上から照射することにより形成
される。なお、ＵＶレーザやエキシマレーザを利用する
ことにより、貫通孔４の直径を50μｍ以下と小さなもの
とすることも可能である。

【００２０】次に、図１（ｃ１）に断面図で示すよう
に、貫通孔４へ導電性ペーストを充填して未硬化の貫通
導体５Ａを形成する。導電性ペーストとしては、銅や銀
・はんだ等の金属粉末をエポキシ樹脂等の未硬化の熱硬
化性樹脂あるいはこれとアクリル系樹脂等の熱可塑性樹
脂との樹脂混合物に添加混合したものが用いられる。ま
た、貫通孔４への未硬化の導電性ペーストの充填は、保
護層３を印刷用のマスクとして用い、この保護層３の上
からスクリーン印刷で埋め込む方法が採用される。

【００２１】なお、保護層３の厚みは20〜50μｍの範囲
が好ましく、20μｍ未満であるとスクリーン印刷で導電
性ペーストを貫通孔４に埋め込む際に保護層３が破れ易
くなる傾向があり、また50μｍを越えると、後述する保
護層３を剥離した際に、未硬化の貫通導体５Ａが未硬化
の接着層２Ａの表面から保護層３の厚み分だけ大きくは
み出してしまい、その後、第１の銅箔６Ａまたは第２の
銅箔６Ｂを積層して加熱加圧すると、未硬化の貫通導体
５Ａの大きくはみ出した部分が未硬化の接着層２Ａの表
面に大きく広がってしまい、第１の銅箔６Ａおよび第２
の銅箔６Ｂをパターン加工する際に余分な時間を要する
とともに精度良く配線導体６Ｃおよび第２の配線導体６
Ｄを形成することが困難となる傾向がある。従って、保
護層３の厚みは20〜50μｍの範囲とすることが好まし
い。

【００２２】次に、図１（ｃ２）に断面図で示すよう
に、保護層３を剥離して、絶縁板１と未硬化の貫通導体
５Ａと未硬化の接着層２Ａとから成る第１の基板７を得
る。なお、本発明の多層配線基板の製造方法において
は、未硬化の貫通導体５Ａが、保護層３の厚み分だけ接
着層２Ａより外側にはみだしていることから、第１の銅
箔６Ａおよび後述する第２の銅箔６Ｂを接着層２Ａに積
層して加熱加圧した際に、保護層３の厚み分だけ接着層
２Ａより外側にはみだした導電性ペーストが適度に広が
り、第１の銅箔６Ａおよび第２の銅箔６Ｂと貫通導体５
との接続面積が大きくなり、接合強度を強固なものとす
ることができる。

【００２３】次に、図（ｄ１）に断面図で示すように、
第１の基板７の上下面の略全面に第１の銅箔６Ａを積層
し、真空プレス装置を用いて真空度が４ｋＰａ以下、温
度が180〜200℃、圧力が２〜４ＭＰａ、時間が90〜120
分の条件で加熱加圧を行い、未硬化の接着層２Ａおよび
未硬化の貫通導体５Ａを硬化するとともに第１の基板７
の上下面に銅箔６Ａを接着する。

【００２４】本発明の多層配線基板の製造方法において
は、絶縁板１は加熱加圧の前にすでに硬化しているの
で、絶縁板としてプリプレグを用いた場合のように銅箔
６Ａを接着する際の加熱加圧によって絶縁板１に変形が
発生することはなく、従って、貫通導体５に大きな変形
が発生することもなく貫通導体５を位置精度良く形成す
ることができる。

【００２５】次に、図１（ｄ２）に断面図で示すよう
に、第１の基板７の上下面に被着された銅箔６Ａをフォ
トリソグラフィによりパターン加工することで、絶縁板
１と硬化した貫通導体５と硬化した接着層２と第１の配
線導体６Ｃとから成る第２の基板８を得る。なおこの
際、第２の基板８の上下面に貫通導体５と電気的に接続
しないダミー電極６Ｅを設けてもよい。このような第１
の銅箔６Ａをパターン加工して第１の配線導体６Ｃを形
成するには、例えば、第１の銅箔６Ａの表面にエッチン
グマスクをドライフィルムレジストにより形成した後、
エッチングマスクから露出した銅箔６Ａをアンモニア系
の塩化第二銅のエッチング液で１〜２分間エッチングす
ればよい。

【００２６】次に、図１（ｅ）に断面図で示すように、
第２の基板８の上下面に、第１の基板７と第２の銅箔６
Ｂとを順次、第１の配線導体６Ｃと第１の基板７の未硬
化の貫通導体５Ａとが電気的に接続されるように積層し
た後、これらを真空プレス装置を用いて真空度が４ｋＰ
ａ以下、温度が180〜200℃、圧力が２〜４ＭＰａ、時間
が90〜120分の条件で加熱加圧して第１の基板７の未硬
化の貫通導体５Ａおよび未硬化の接着層２Ａを硬化する
とともに第２の基板８と第１の基板７と第２の銅箔６Ｂ
とを接着し、第２の基板８と第１の基板７と第２の銅箔
６Ｂとから成る積層板11Ａを得る。

【００２７】最後に、図１（ｆ）に断面図で示すよう
に、第２の銅箔６Ｂをパターン加工して第２の配線導体
６Ｄを形成することにより、全層ＩＶＨ構造を有する多
層配線基板11が製作される。

【００２８】なお、第２の銅箔６Ｂをパターン加工して
第２の配線導体６Ｄを形成するには、第１の配線導体６
Ｃの形成と同様に、第２の銅箔６Ｂの表面にエッチング
マスクをドライフィルムレジストにより形成した後、エ
ッチングマスクから露出した第２の銅箔６Ｂをアンモニ
ア系の塩化第二銅のエッチング液で１〜２分間エッチン
グすればよい。

【００２９】本発明の多層配線基板の製造方法において
は、絶縁板１は加熱加圧の前にすでに硬化しているの
で、第１の基板７と第２の基板８との積層の際の加熱加
圧によって絶縁板１に変形が発生することはない。従っ
て、貫通導体５に大きな変形が発生することはなく、貫
通導体５の位置精度を極めて高く維持することができ、
その結果、貫通導体５を有する絶縁板１を複数層積層し
て全層ＩＶＨ構造を有する多層配線基板11を製作した場
合においても、上下面の配線導体６同士が電気的に良好
に接続された多層配線基板11を得ることができる。

【００３０】なお、本発明においては、硬化させた接着
層２の熱膨張係数を15×10^-6〜30×10^-6／℃とすること
により硬化した接着層２の熱膨張係数を貫通導体５の熱
膨張係数に近似させることができ、それにより接着層２
と貫通導体５との熱膨張係数の差に起因して貫通導体５
と配線導体６との間に大きな応力が印加されるのを有効
に防止することができ、その結果、貫通導体５と配線導
体６との電気的接続信頼性を極めて高いものとすること
ができる。したがって、硬化した接着層２の熱膨張係数
を15×10^-6〜30×10^-6／℃の範囲とすることが好まし
い。

【００３１】未硬化の接着層２Ａを硬化させて、その硬
化した接着層２の熱膨張係数を15×10^-6〜30×10^-6／℃
とするには、未硬化の接着層２Ａ中に30〜60重量％程度
の無機フィラーを予め含有させておき、この接着層２Ａ
を略完全に硬化させればよい。未硬化の接着層中の無機
フィラーの含有量が30重量％未満の場合には、硬化した
接着層２の熱膨張係数を30×10^-6／℃以下とすることが
困難となり、60重量％を超える場合には、硬化した接着
層２の熱膨張係数を15×10^-6／℃以上とすることが困難
となるとともに接着層２の接着力が低いものとなる傾向
にある。従って、未硬化の接着層２Ａを硬化させる際、
その硬化した接着層２の熱膨張係数を15×10^-6〜30×10
^-6／℃の範囲とすることが好ましい。

【００３２】かくして、本発明の配線基板の製造方法に
よれば、絶縁板１は加熱加圧の前にすでに硬化している
ので、第１の基板７と第２の基板８との積層の際の加熱
加圧によって絶縁板１に変形が発生することはない。従
って、貫通導体５に大きな変形が発生することはなく、
貫通導体５の位置精度を極めて高く維持することがで
き、その結果、貫通導体５を有する絶縁板１を複数層積
層して全層ＩＶＨ構造を有する多層配線基板11を製作し
た場合においても、上下面の配線導体６同士が電気的に
良好に接続された多層配線基板11を得ることができる。

【００３３】なお、本発明は上述の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば
種々変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の例
で得られた多層配線基板11の上面および／または下面に
第１の基板７と第２の銅箔６Ｂとを交互に積層して、加
熱加圧した後、第２の銅箔６Ｂをパターン加工して第２
の配線導体６Ｄを形成することにより多層化することも
可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明の多層配線基板の製造方法によれ
ば、貫通導体および配線導体を硬化した有機材料系の絶
縁板に形成し、その後、この貫通導体および配線導体を
有する絶縁板を複数層積層することから、絶縁板の積層
時の加熱加圧により絶縁板や貫通導体に変形が発生する
ことはない。従って、絶縁板に形成された貫通導体を位
置精度良く形成できるとともに、これによって各絶縁板
の上下に位置する配線導体同士を貫通導体で正確に接続
することができる。

【００３５】また、本発明の多層配線基板の製造方法に
よれば、硬化させた接着層の熱膨張係数が15×10^-6〜30
×10^-6／℃であることから、硬化させた接着層の熱膨張
係数を貫通導体の熱膨張係数に近似させることができ、
それにより各貫通導体と配線導体との間の電気的接続信
頼性が極めて高い全層ＩＶＨ構造の多層配線基板を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の多層配線基板の製
造方法を説明するための工程毎の断面図である。

【図２】従来の多層配線基板の実施例を示す断面図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｆ）は、図２に示す従来の多層配線
基板の製造方法を説明するための工程毎の断面図であ
る。

【符号の説明】

１・・・・・・・絶縁板 ２・・・・・・・接着層 ２Ａ・・・・・未硬化の接着層 ３・・・・・・・保護層 ４・・・・・・・貫通孔 ５・・・・・・・貫通導体 ５Ａ・・・・・未硬化の貫通導体 ６Ａ・・・・・・・第１の銅箔 ６Ｂ・・・・・・・第２の銅箔 ６Ｃ・・・・・・・第１の配線導体 ６Ｄ・・・・・・・第２の配線導体 ７・・・・・・・・第１の基板 ８・・・・・・・・第２の基板 11・・・・・・・多層配線基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E317 AA24 BB01 BB11 CC25 CD21 CD32 GG11 GG14 5E346 AA06 AA12 AA15 AA16 AA22 AA35 AA43 BB01 CC04 CC09 CC31 CC41 CC53 DD02 DD12 DD32 EE02 EE06 EE07 EE12 EE13 EE14 FF18 FF35 FF36 GG15 GG19 GG28 HH07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬化した有機材料系の絶縁板の上下面
   に、未硬化の接着層および該接着層に対して剥離可能に
   設けられた保護層を積層する第１の工程と、前記絶縁板
   および前記接着層および前記保護層に、これらを貫通す
   る貫通孔を形成する第２の工程と、前記貫通孔内に導電
   性ペーストを充填して未硬化の貫通導体を形成した後、
   前記保護層を剥離して、前記絶縁板と前記未硬化の貫通
   導体と前記未硬化の接着層とから成る第１の基板を得る
   第３の工程と、該第１の基板の上下面に第１の銅箔を積
   層した後、これらを加熱加圧して前記未硬化の貫通導体
   と前記未硬化の接着層とを硬化するとともに前記第１の
   基板の上下面に前記第１の銅箔を接着し、しかる後、前
   記第１の銅箔をパターン加工することにより硬化した貫
   通導体と電気的に接続された第１の配線導体を形成し
   て、前記絶縁板と前記硬化した貫通導体と硬化した接着
   層と前記第１の配線導体とから成る第２の基板を得る第
   ４の工程と、該第２の基板の上下面に、前記第１の基板
   と第２の銅箔とを順々に、前記第１の配線導体と前記第
   １の基板の前記未硬化の貫通導体とが電気的に接続され
   るように積層した後、これらを加熱加圧して前記第１の
   基板の前記未硬化の貫通導体および前記未硬化の接着層
   を硬化するとともに前記第２の基板と前記第１の基板と
   前記第２の銅箔とを接着する第５の工程と、前記第２の
   銅箔をパターン加工することにより前記第１の基板の前
   記硬化した貫通導体と電気的に接続する第２の配線導体
   を形成して、上下に位置する前記第２の配線導体間を前
   記第１の基板および前記第２の基板の前記硬化した貫通
   導体で電気的に接続する第６の工程とを有することを特
   徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第４および第５の工程において硬化
   させた接着層の熱膨張係数が１５×１０^-6〜３０×１０
   ^-6／℃であ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。