【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スルーホールの上方に層間接続構造を形成するためのランド部を備える多層配線基板、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、多層配線基板の内層において配線層間を導電接続するための構造として、メッキスルーホール、又は金属柱などで形成された各種のビア構造が知られている。また、多層配線基板のコア基板や一括積層用の基板としては、メッキスルーホールにより層間接続したものが多い。
【０００３】
一方、多層配線基板の実装密度を高めるため、及び電子部品の発熱を直下の放熱板に伝熱するためには、上記のような層間接続構造を基板に垂直に直列に配置し、複数の内層、 表層間を同一場所で縦に接続する構造（いわゆるスタックビア構造）を採用するのが好ましい。従って、メッキスルーホールに対して、その直上に各種ビアを形成するための技術が重要となる。
【０００４】
そして、従来は、下層側のスルホールに対し、その内部の空間を樹脂や金属ペーストで埋め、 表面を平坦に研磨した後、 その上に銅メッキを施してランド部を形成し、その上層側にビアを形成していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法によると、スルーホールの樹脂埋め、 樹脂の硬化、 表面研磨、 銅メッキ、 エッチングの各工程が必要となり、 多層配線基板の製造のコストアップとなっていた。
【０００６】
一方、近年メッキスルホールやインナービアを金属柱に置き換えた多層配線基板の製造方法が各種提案され、層間の電気導通や接続信頼性が著しく改善されている。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柱状金属体を構成する金属のメッキ層を形成した後、そのメッキ層の柱状金属体形成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、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されている。
【０００７】
しかし、この方法でも、メッキスルホールの直上に柱状金属体を形成する場合、上記と同様にして予めスルーホールに樹脂を充填して平坦化する製造方法が一般的に採用されていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、予めスルーホールに樹脂を充填して平坦化する工程を省略できるため、簡易な製造工程でコスト的に有利に製造でき、好ましくは層間の導電接続の信頼性と耐久性が高い多層配線基板、及びその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の多層配線基板は、貫通孔を有する第１絶縁層と、その貫通孔の内面と開口の周辺部とに少なくとも形成された第１メッキ層と、前記周辺部から立設する柱状金属体と、その柱状金属体と導電接続され少なくとも前記貫通孔の開口の上方に形成された第２メッキ層と、その第２メッキ層と前記第１メッキ層との間に介在しつつ前記貫通孔の内部まで充填された第２絶縁層とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の多層配線基板によると、第２絶縁層を形成する際に貫通孔が塞がれていないため、第２メッキ層と第１メッキ層との間に介在する第２絶縁層を形成する際に貫通孔の内部まで連続させることができる。そして、第２メッキ層が、少なくとも貫通孔の開口の上方に形成されており、第１メッキ層によるスルーホールと柱状金属体を介して導電接続されるため、当該スルーホールの上方に層間接続構造を形成するためのランド部を形成することができる。その結果、予めスルーホールに樹脂を充填して平坦化する工程を省略でき、簡易な製造工程でコスト的に有利に製造できる多層配線基板とすることができる。
【００１１】
上記において、前記柱状金属体は、前記開口の周辺部の全周にわたって又は全周の一部に形成されていることが好ましい。柱状金属体は周辺部の全周にわたって形成されることが導電性や熱伝導性の点でより好ましいが、全周の一部に形成されているものでも、その面積に応じた導電性や熱伝導性が得られるようになる。
【００１２】
また、前記柱状金属体は、エッチングにより形成された上部金属層と、その上部金属層のエッチング時に耐性を示す下部金属層とを有することが好ましい。このような構造の柱状金属体では、下部金属層によって第１メッキ層を保護した状態で、選択エッチングによって上部金属層を形成した後に、下部金属層を選択エッチングして柱状金属体を形成できる。このため、選択エッチングのマスク形状を変えることによって、上記のような形状の柱状金属体を容易に形成することができる。また、第１メッキ層による配線層と第２メッキ層による配線層とを層間接続する部分にもマスクを形成することにより、前記柱状金属体と層間接続構造とを同時に形成することができ、第１メッキ層を配線層として利用することができる。
【００１３】
一方、本発明の製造方法は、貫通孔を有する第１絶縁層を形成する工程と、少なくともその貫通孔の内面と開口の周辺部とに第１メッキ層を形成する工程と、前記周辺部から立設する柱状金属体を形成する工程と、前記第１メッキ層を被覆しつつ前記貫通孔の内部まで充填された第２絶縁層を形成する工程と、前記柱状金属体と導電接続された第２メッキ層を少なくとも前記貫通孔の開口の上方に形成する工程とを含むことを特徴とする。このような工程によって、予めスルーホールに樹脂を充填して平坦化する工程を省略しながら、スルーホールの上方に層間接続構造を形成するためのランド部を形成できるため、簡易な製造工程でコスト的に有利に当該層間接続構造を有する多層配線基板を製造することができる。
【００１４】
上記において、前記柱状金属体を形成する工程は、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、前記第１メッキ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し、その保護金属層の略全面に柱状金属体を構成する金属の上部メッキ層を形成した後、その上部メッキ層の柱状金属体の形成部分にマスク層を形成し、前記上部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、少なくとも非パターン部を被覆する保護金属層を除去するものであることが好ましい。このような工程によると、上部メッキ層と保護金属層とを順次選択エッチングして、柱状金属体を形成できるため、選択エッチングのマスク形状によって、上記のような形状の柱状金属体を容易に形成することができる。また、第１メッキ層による配線層と第２メッキ層による配線層とを層間接続する部分にもマスクを形成することにより、前記柱状金属体と層間接続構造とを同時に形成することができる。しかも配線層間の導電接続の信頼性と耐久性が高い多層配線基板を得ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、本発明の多層配線基板の製造方法の一例を示す工程図である。
【００１６】
本発明の製造方法は、図１（１）に示すように、貫通孔１２を有する第１絶縁層１１を形成する工程を含む。第１絶縁層１１としては、樹脂、セラミックなど何れの材料でもよいが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、反応硬化性樹脂、耐熱性樹脂を樹脂成分として使用するのが好ましい。また、当該樹脂成分をマトリックスとして補強相を有するのが好ましい。かかる補強相としてはガラス繊維、セラミック繊維、アラミド等の耐熱性繊維などが挙げられる。第１絶縁層１１の厚みは、通常１０〜１０００μｍ程度であり、３０〜８００μｍが好ましい。
【００１７】
貫通孔１２の形成方法は、ドリリング、パンチ、レーザーなどが挙げられる。貫通孔１２の横断面形状は、円形以外でもよいが、加工性の点等から円形が好ましい。貫通孔１２の内径は、通常、５０〜１０００μｍであり、後のメッキやエッチングを好適に行う上では５０〜５００μｍが好ましい。
【００１８】
本発明の製造方法は、図１（２）に示すように、少なくともその貫通孔１２の内面１２ａと開口の周辺部１１ａとに第１メッキ層１３を形成する工程を含む。第１メッキ層１３は、内面部１３ａ、周辺部１３ｂ、及びパターン部１３ｃを含む。その他、第１メッキ層１３は、スルーホールと接続されていないパターン部を有していてもよい。第１メッキ層１３の周辺部１３ｂの形状は、ドーナツ状が一般的であるが（いわゆるランド）、必ずしも全周にわたって形成する必要はない。
【００１９】
第１メッキ層１３を構成する金属としては、通常、銅、ニッケル、錫等が使用できるが、銅が好ましい。第１メッキ層１３の厚みは、５〜４０μｍが好ましい。
【００２０】
第１メッキ層１３を形成する方法としては、全面にメッキ層を形成した後にエッチングする方法、又はメッキレジストを用いてパターン状にメッキする方法などが挙げられる。一般的には、前者の方法では、パターン形状に応じたエッチングレジストが使用され、又後者の方法では、パターン形状に応じたメッキレジストが使用される。
【００２１】
何れの方法でも、メッキ方法としては、電解メッキ、無電解メッキ、両者の組合せが挙げられる。電解メッキを施す場合、無電解メッキ、蒸着、スパッタリングなどにより下地導電層を形成するのが一般的である。
【００２２】
無電解メッキを行う場合、メッキ液は、各種金属に対応して周知であり、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。
【００２３】
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、下地導電層を形成したものをメッキ浴内に浸漬しながら、下地導電層を陰極とし、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。
【００２４】
本発明の製造方法は、周辺部１３ｂから立設する柱状金属体１６を形成する工程を含む。この工程は、図１（３）〜図２（７）に示すように、柱状金属体１６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、前記第１メッキ層１３の非パターン部を含めた略全面に被覆して保護金属層１４を形成し、その保護金属層１４の略全面に柱状金属体１６を構成する金属の上部メッキ層１５を形成した後、その上部メッキ層１５の柱状金属体１６の形成部分にマスク層１７を形成し、前記上部メッキ層１５のエッチングを行った後、保護金属層１４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１４を除去するものであることが好ましい。以下、その場合について説明する。
【００２５】
まず、図１（３）に示すように、柱状金属体１６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、前記第１メッキ層１３の非パターン部を含めた略全面に被覆して保護金属層１４を形成する。これによって、貫通孔１２の内周にも保護金属層１４の内周部１４ａが形成される。
【００２６】
保護金属層１４の形成方法は、無電解メッキや、無電解メッキと電解メッキの組合せ、その他、スパッタ、蒸着と電解メッキの組合せなど何れでもよいが、無電解メッキと電解メッキの組合せが好ましい。保護金属層１４の厚みは、０．５〜１０μｍが好ましく、１〜５μｍがより好ましい。
【００２７】
その場合、まず、第１メッキ層１３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下地導電層を形成する。無電解メッキには、通常、銅、ニッケル、錫等のメッキ液が使用されるが、これらの金属は、第１メッキ層１３を構成する金属と同一でも異なっていてもよい。無電解メッキのメッキ液は、各種金属に対応して周知であり、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。
【００２８】
次に、第１メッキ層１３の非パターン部を含めた略全面を保護金属層１４で被覆すべく、下地導電層の全面に電解メッキを行って保護金属層１４を形成する。この保護金属層１４は、パターン部１４ｂと非パターン部１４ｃとを含む。
【００２９】
その際、保護金属層１４を構成する金属としては、柱状金属体１６を構成する金属のエッチング時に耐性を示す別の金属が使用される。具体的には、柱状金属体１６を構成する金属が銅である場合、保護金属層１４を構成する別の金属としては、金、銀、亜鉛、パラジウム、ルテニウム、ニッケル、ロジウム、鉛−錫系はんだ合金、又はニッケル−金合金等が使用できる。
【００３０】
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、対象となる基板をメッキ浴内に浸漬しながら、下地導電層を陰極とし、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。
【００３１】
次に、図１（４）に示すように、その保護金属層１４の略全面に柱状金属体１６を構成する金属からなる上部メッキ層１５を形成する。これによって、貫通孔１２の内周にも上部メッキ層１５が形成されるが、貫通孔１２の内径が十分大きくない場合には、他の部分よりメッキ厚みが小さくなる。また、貫通孔１２の内径が第１絶縁層１１の厚みに対して小さい場合、上部メッキ層１５の開口１５ａが小径化又は閉塞する場合がある。
【００３２】
上部メッキ層１５の形成は、電解メッキにより行うのが好ましい。また、上部メッキ層１５の材質は、通常、銅、ニッケル、錫等が使用できるが、銅が好ましい。上部メッキ層１５の厚みは、１０〜２００μｍが好ましく、３０〜８０μｍがより好ましい。この厚みが得られる柱状金属体１６の高さに相当する。
【００３３】
次に、図２（５）に示すように、上部メッキ層１５の柱状金属体１６の形成部分にマスク層１７を形成する。マスク層１７の形状は、形成される柱状金属体１６の横断面形状に合わせて選択される。本実施形態では、ドーナツ形のマスク層１７により、柱状金属体１６が開口の周辺部１３ｂの全周にわたって形成されている例を示す。かかる構造によると、柱状金属体１６の横断面積が増加するため、その部分の伝熱性が高まるので、多層配線基板の裏側への放熱効果を向上させることができる。
【００３４】
ドーナツ形のマスク層１７を形成する場合、例えば第１メッキ層１３の周辺部１３ｂの幅より若干狭い幅で形成すればよい。マスク層１７の形成方法としては、各種の印刷法により成形する方法、フォトレジスト用のドライフィルムや感光性樹脂を露光・現像して成形する方法、転写により形成する方法、金属系レジストを用いた方法など何れでもよい。
【００３５】
次に、図２（６）に示すように、前記上部メッキ層１５のエッチングを行う。但し、上部メッキ層１５の開口１５ａが小径化又は閉塞する場合には、貫通孔１２の内部に上部メッキ層１５が残存する場合が生じる。しかし、これは短絡等の問題を引き起こさないため、特に問題とならない。
【００３６】
このような選択的なエッチングの方法としては、上部メッキ層１５及び保護金属層１４を構成する各金属の種類に応じた、各種エッチング液を用いたエッチング方法が挙げられる。例えば、上部メッキ層１５（即ち柱状金属体１６）が銅であり、保護金属層１４が前述の金属（金属系レジストを含む）の場合、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／硫酸等が使用できる。
【００３７】
次に、図２（７）に示すように、保護金属層１４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１４を除去する。かかるエッチングの方法としては、上記のエッチング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。具体的には、柱状金属体１６と第１メッキ層１３が銅であり、保護金属層１４が前記の金属である場合、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２（７）に示すように、柱状金属体１６と第１メッキ層１３とに介在する保護金属層１４のみを残存させることができる。また、非パターン部には、下地導電層のみが残存する。この非パターン部に残存する下地導電層はソフトエッチングで除去することができる。ソフトエッチングの方法としては、下地導電層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。
【００３８】
本発明では、必要に応じて、この段階でマスク層１７が除去される。マスク層１７の除去は、薬剤除去、剥離除去など、マスク層１７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。また、ドライフィルムレジストの場合、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。
【００３９】
本発明の製造方法は、図３（８）〜（９）に示すように、第１メッキ層１３を被覆しつつ貫通孔１２の内部まで充填された第２絶縁層１８を形成する工程を含む。
【００４０】
第２絶縁層１８の形成は、まず、図３（８）に示すように、絶縁材１８ａの塗布又は積層を行えばよい。積層は加熱真空ラミネータ等で両面から行うことが可能であるが、塗布する場合は、片面づつ行うのが好ましい。片面づつ行う場合、貫通孔１２の内部に、絶縁材１８ａが完全に充填されるようにするのが好ましい。
【００４１】
用いる絶縁材１８ａ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や、それを半硬化したシートなどを用いることができる。これを各種方法で、柱状金属体１６の高さよりやや厚くなるように塗布又は積層した後、加熱又は光照射等により硬化させればよい。塗布又は積層の方法としては、ホットプレス及び各種コーターが用いられる。
【００４２】
次に、図３（９）に示すように、硬化した絶縁材１８ａを研削・研磨等することにより、柱状金属体１６の高さと略同じ厚さを有する第２絶縁層１８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。
【００４３】
本発明の製造方法は、図３（１０）に示すように、前記柱状金属体１６と導電接続された第２メッキ層１９を少なくとも貫通孔１２の開口の上方に形成する工程を含む。第２メッキ層１９の形成方法などは、第１メッキ層１３と同様である。
【００４４】
一方、本発明の多層配線基板は、以上のような本発明の製造方法により好適に製造することができる。従って、本発明の多層配線基板は、図３（１０）に示すように、貫通孔１２を有する第１絶縁層１１と、その貫通孔１２の内面と開口の周辺部とに少なくとも形成された第１メッキ層１３と、前記周辺部から立設する柱状金属体１６と、その柱状金属体１６と導電接続され少なくとも前記貫通孔１２の開口の上方に形成された第２メッキ層１９と、その第２メッキ層１９と前記第１メッキ層１３との間に介在しつつ前記貫通孔１２の内部まで充填された第２絶縁層１８とを備える。この構造によると、第２メッキ層１９の貫通孔１２の開口の上方に形成されたランド部１９ａを利用して、いわゆるスタックビア構造となるビアポスト２０を形成することができる。
【００４５】
このビアポスト２０は、前記の柱状金属体１６と同様にして形成することができる。このビアポスト２０の好ましい構造は、柱状金属体１６と同様に、エッチングにより形成された上部金属層と、その上部金属層のエッチング時に耐性を示す下部金属層とを有する構造である。このビアポスト２０は、更に上層に配線層や絶縁層を形成することで、より多層に形成された多層配線基板とすることができる。
【００４６】
［他の実施形態］
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
【００４７】
（１）前述の実施形態では、図２（６）に示すように、貫通孔１２の内部の上部メッキ層１５をエッチングで除去する例を示したが、本発明では、貫通孔１２の内部の上部メッキ層１５が残存するようにしてもよい。かかる構造によると、貫通孔１２の内部の金属の厚みが大きくなるため、その部分の伝熱性が高まるので、多層配線基板の裏側への放熱効果を向上させることができる。
【００４８】
上記の場合、まず、図４（１）に示すように、上部メッキ層１５の柱状金属体１６の形成部分を含む、開口のないマスク層１７を形成する。次に、図４（２）に示すように、上部メッキ層１５のエッチングを行い、更に、図４（３）に示すように、保護金属層１４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１４を除去する。これにより、図４（３）に示すように、柱状金属体１６と第１メッキ層１３とに介在する保護金属層１４のみを残存させることができるが、柱状金属体１６は、貫通孔１２の内部の残存部１６ａと一体化した構造となる。この残存部１６ａは、通常、開口が貫通する状態となっている。
【００４９】
必要に応じて、マスク層１７を除去した後、図５（４）〜（５）に示すように、第１メッキ層１３を被覆しつつ貫通孔１２の内部まで充填された第２絶縁層１８を形成する。このとき、残存部１６ａの開口が小径となる場合、絶縁材１８ａの流動性を高めることにより、内部に好適に充填させることが可能である。更に、図５（６）に示すように、柱状金属体１６と導電接続された第２メッキ層１９を少なくとも貫通孔１２の開口の上方に形成すればよい。
【００５０】
（２）前述の実施形態では、ドーナツ形のマスク層により、柱状金属体が開口の周辺部の全周にわたって形成される例を示したが、ドーナツ形の代わりに四角形状の環状のマスク層にしてもよい。また、本発明では、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、貫通孔１２の周辺部の全周の一部にだけ柱状金属体１６が形成されていてもよい。
【００５１】
また、図６（ｂ）〜（ｃ）に示すように、第１メッキ層１３についても、貫通孔１２の周辺部の全周の一部だけ幅広く形成したり、周辺部１３ｂをパターン部１３ｃと同じ幅で形成して、その部分に柱状金属体１６を形成してもよい。
【００５２】
（３）前述の実施形態では、柱状金属体を第１絶縁層の両面に形成する例を示したが、本発明では、柱状金属体を片面のみに形成してもよい。その場合、柱状金属体をエッチングで形成するためのマスク層を片面のみに形成すればよい。
【００５３】
（４）前述の実施形態では、エッチングにより柱状金属体を形成する例を示したが、本発明では、メッキによって柱状金属体を形成してもよい。その場合、第１メッキ層を形成した後、下地導電層を全面に形成してからドライフィルムレジストをラミネートし、露光、現像により柱状金属体を形成する部分を開口し、次いで、その開口部分に電解メッキをして柱状金属体を形成した後、ドライフィルムレジストを除去する方法などが挙げられる。
【００５４】
（５）前述の実施形態では、貫通孔の周辺部から立設する柱状金属体を形成する際に、他の層間接続構造（いわゆるビア）については説明しなかったが、本発明では、柱状金属体を形成する際に、他の層間接続構造を形成してもよい。具体的には、第１メッキ層のパターン部やランド部と、第２メッキ層のパターン部やランド部とが層間接続体によって、導電接続される。層間接続体の構造を貫通孔の周辺部から立設する柱状金属体と同じにすることで、両者を同時に一括形成することができる。このため、第１メッキ層と第２メッキ層とを各々配線層として利用することができる。
【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）〜（４）
【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（５）〜（７）
【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（８）〜（１０）
【図４】本発明の多層配線基板の製造方法の他の例を示す工程図（１）〜（３）
【図５】本発明の多層配線基板の製造方法の他の例を示す工程図（４）〜（６）
【図６】本発明の多層配線基板の他の例の要部を示す平面図
【符号の説明】
１１ 第１絶縁層
１２ 貫通孔
１３ 第１メッキ層
１４ 保護金属層
１５ 上部メッキ層
１６ 柱状金属体
１７ マスク層
１８ 第２絶縁層
１９ 第２メッキ層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multilayer wiring board having a land portion for forming an interlayer connection structure above a through hole, and a method of manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a structure for conductively connecting between wiring layers in an inner layer of a multilayer wiring board, various via structures formed by plated through holes or metal columns have been known. In many cases, a core substrate of a multilayer wiring substrate and a substrate for collective lamination are connected to each other by plating through holes.
[0003]
On the other hand, in order to increase the mounting density of the multilayer wiring board and to transfer the heat generated by the electronic components to the heat radiating plate immediately below, the above-described interlayer connection structure is arranged vertically in series with the board, and a plurality of inner layers are formed. It is preferable to adopt a structure in which the surface layers are vertically connected at the same place (a so-called stacked via structure). Therefore, a technique for forming various vias directly above the plated through holes is important.
[0004]
Conventionally, in the through hole on the lower layer side, the space inside is filled with resin or metal paste, the surface is polished flat, and then copper plating is applied on it to form a land part, and on the upper layer side Vias were formed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to this method, each step of filling the through-hole with a resin, curing the resin, polishing the surface, copper plating, and etching is required, thereby increasing the cost of manufacturing a multilayer wiring board.
[0006]
On the other hand, in recent years, various methods for manufacturing a multilayer wiring board in which plated through holes and inner vias are replaced with metal pillars have been proposed, and the electrical continuity between layers and the connection reliability have been significantly improved. For example, WO 00/52977 discloses that a protective metal layer is formed by covering the entire surface including a non-pattern portion of a lower wiring layer with another metal having resistance during etching of a metal constituting a columnar metal body, After forming a metal plating layer constituting the columnar metal body on the entire surface of the protective metal layer, a mask layer is formed on the columnar metal body forming portion of the plating layer, and the plating layer is etched. Discloses a method for manufacturing a multilayer wiring board in which etching capable of eroding is performed to remove a protective metal layer covering a non-pattern portion.
[0007]
However, even in this method, when a columnar metal body is formed immediately above a plated through hole, a manufacturing method in which a resin is filled in a through hole in advance and flattened in the same manner as described above has been generally adopted.
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to omit the step of filling the through-holes with resin in advance and flattening the same, so that the manufacturing can be advantageously performed in a simple manufacturing process in terms of cost, and the reliability and durability of the conductive connection between the layers are preferable. It is an object of the present invention to provide a multilayer wiring board having high performance and a manufacturing method thereof.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The above object can be achieved by the present invention as described below.
That is, the multilayer wiring board according to the present invention comprises: a first insulating layer having a through hole; a first plating layer formed at least on an inner surface of the through hole and a peripheral portion of the opening; A metal body, a second plating layer conductively connected to the columnar metal body and formed at least above the opening of the through hole, and the second plating layer interposed between the second plating layer and the first plating layer. And a second insulating layer filled up to the inside of the hole.
[0010]
According to the multilayer wiring board of the present invention, since the through hole is not closed when the second insulating layer is formed, the second insulating layer interposed between the second plating layer and the first plating layer is formed. In this case, it can be continued to the inside of the through hole. The second plating layer is formed at least above the opening of the through hole, and is conductively connected to the through hole formed by the first plating layer via the columnar metal body. Can be formed. As a result, it is possible to omit the step of filling the through-holes with the resin in advance and to planarize the through-holes, and it is possible to obtain a multilayer wiring board that can be advantageously manufactured in a simple manufacturing process at a low cost.
[0011]
In the above, it is preferable that the columnar metal body is formed over the entire periphery of the periphery of the opening or a part of the whole periphery. The columnar metal body is more preferably formed over the entire circumference of the peripheral portion in terms of conductivity and heat conductivity. Conductivity can be obtained.
[0012]
Further, it is preferable that the columnar metal body has an upper metal layer formed by etching and a lower metal layer exhibiting resistance during etching of the upper metal layer. In the columnar metal body having such a structure, after the upper metal layer is formed by selective etching while the first plating layer is protected by the lower metal layer, the lower metal layer can be selectively etched to form the columnar metal body. For this reason, by changing the mask shape of the selective etching, the columnar metal body having the above shape can be easily formed. Further, by forming a mask also at a portion connecting the wiring layer of the first plating layer and the wiring layer of the second plating layer between the layers, the columnar metal body and the interlayer connection structure can be simultaneously formed. One plating layer can be used as a wiring layer.
[0013]
On the other hand, the manufacturing method of the present invention includes a step of forming a first insulating layer having a through hole, a step of forming a first plating layer at least on an inner surface of the through hole and a peripheral portion of the opening, Forming a columnar metal body to be erected, forming a second insulating layer that fills the inside of the through hole while covering the first plating layer; and forming a second insulating layer that is conductively connected to the columnar metal body. Forming a second plating layer at least above the opening of the through hole. According to such a process, a land portion for forming an interlayer connection structure can be formed above the through-hole while omitting a step of filling the through-hole with a resin and planarizing the through-hole in advance. Advantageously, a multilayer wiring board having the interlayer connection structure can be manufactured.
[0014]
In the above, the step of forming the columnar metal body includes protecting the metal that forms the columnar metal body by covering substantially the entire surface including the non-patterned portion of the first plating layer with another metal having resistance during etching. Forming a metal layer, forming an upper plating layer of a metal constituting the columnar metal body on substantially the entire surface of the protective metal layer, and then forming a mask layer on the columnar metal body forming portion of the upper plating layer; It is preferable that after the plating layer is etched, the protection metal layer is etched so that the protection metal layer can be eroded to remove at least the protection metal layer covering the non-pattern portion. According to such a process, the upper plating layer and the protective metal layer can be sequentially selectively etched to form the columnar metal body, so that the columnar metal body having the above shape can be easily formed by the mask shape of the selective etching. can do. In addition, by forming a mask at a portion where the wiring layer of the first plating layer and the wiring layer of the second plating layer are connected to each other, the columnar metal body and the interlayer connection structure can be formed at the same time. In addition, a multilayer wiring board having high reliability and durability of conductive connection between wiring layers can be obtained.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are process diagrams showing an example of a method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.
[0016]
The manufacturing method of the present invention includes a step of forming a first insulating layer 11 having a through hole 12 as shown in FIG. The first insulating layer 11 may be made of any material such as a resin and a ceramic, but it is preferable to use a thermosetting resin such as an epoxy resin, a phenol resin, and a polyimide resin, a reaction curable resin, and a heat-resistant resin as a resin component. preferable. Further, it is preferable to have a reinforcing phase using the resin component as a matrix. Examples of such a reinforcing phase include glass fibers, ceramic fibers, and heat-resistant fibers such as aramid. The thickness of the first insulating layer 11 is usually about 10 to 1000 μm, preferably 30 to 800 μm.
[0017]
Drilling, punching, laser, and the like can be given as a method for forming the through hole 12. The cross-sectional shape of the through hole 12 may be other than circular, but is preferably circular from the viewpoint of workability. The inner diameter of the through hole 12 is usually 50 to 1000 μm, and preferably 50 to 500 μm in order to suitably perform plating and etching later.
[0018]
As shown in FIG. 1B, the manufacturing method of the present invention includes a step of forming a first plating layer 13 on at least the inner surface 12a of the through hole 12 and the peripheral portion 11a of the opening. The first plating layer 13 includes an inner surface part 13a, a peripheral part 13b, and a pattern part 13c. In addition, the first plating layer 13 may have a pattern portion that is not connected to the through hole. The shape of the peripheral portion 13b of the first plating layer 13 is generally a donut shape (so-called land), but it is not always necessary to form the peripheral portion 13b over the entire circumference.
[0019]
As a metal constituting the first plating layer 13, copper, nickel, tin or the like can be usually used, but copper is preferable. The thickness of the first plating layer 13 is preferably 5 to 40 μm.
[0020]
Examples of the method of forming the first plating layer 13 include a method of etching after forming a plating layer on the entire surface, and a method of plating in a pattern using a plating resist. Generally, in the former method, an etching resist according to the pattern shape is used, and in the latter method, a plating resist according to the pattern shape is used.
[0021]
In either case, examples of the plating method include electrolytic plating, electroless plating, and a combination of both. When performing electrolytic plating, it is common to form an underlying conductive layer by electroless plating, vapor deposition, sputtering, or the like.
[0022]
When performing electroless plating, plating solutions are well known for various metals, and various plating solutions are commercially available. Generally, the liquid composition contains a metal ion source, an alkali source, a reducing agent, a chelating agent, a stabilizer and the like. Prior to the electroless plating, a plating catalyst such as palladium may be deposited.
[0023]
Electroplating can be performed by a well-known method. Generally, while immersing the base conductive layer formed in a plating bath, the base conductive layer is used as a cathode, and a metal ion replenishing source for the metal to be plated is provided. Is used as an anode, and a metal is deposited on the cathode side by an electrolysis reaction.
[0024]
The manufacturing method of the present invention includes a step of forming a columnar metal body 16 erected from the peripheral portion 13b. In this step, as shown in FIGS. 1 (3) to 2 (7), another metal exhibiting resistance during etching of the metal constituting the columnar metal body 16 is replaced with a non-pattern portion of the first plating layer 13. A protective metal layer 14 is formed by covering substantially the entire surface including the protective metal layer 14, and an upper plating layer 15 of a metal constituting the columnar metal body 16 is formed on substantially the entire surface of the protective metal layer 14. After forming the mask layer 17 on the portion where the metal body 16 is formed and etching the upper plating layer 15, the protection metal layer 14 is etched so that the protection metal layer 14 can be eroded to cover at least the non-pattern portion. 14 is preferably removed. Hereinafter, such a case will be described.
[0025]
First, as shown in FIG. 1 (3), another metal exhibiting resistance during etching of the metal constituting the columnar metal body 16 is coated on substantially the entire surface of the first plating layer 13 including the non-patterned portion. The protection metal layer 14 is formed. Thus, an inner peripheral portion 14a of the protective metal layer 14 is also formed on the inner periphery of the through hole 12.
[0026]
The method of forming the protective metal layer 14 may be any of electroless plating, a combination of electroless plating and electrolytic plating, and a combination of sputtering, vapor deposition and electrolytic plating, but a combination of electroless plating and electrolytic plating is preferable. The thickness of the protective metal layer 14 is preferably 0.5 to 10 μm, more preferably 1 to 5 μm.
[0027]
In that case, first, the underlying conductive layer is formed by performing electroless plating on substantially the entire surface of the first plating layer 13 including the non-patterned portion. For the electroless plating, a plating solution such as copper, nickel, tin or the like is usually used, and these metals may be the same as or different from the metal constituting the first plating layer 13. Plating solutions for electroless plating are well known for various metals, and various plating solutions are commercially available. Generally, the liquid composition contains a metal ion source, an alkali source, a reducing agent, a chelating agent, a stabilizer and the like. Prior to the electroless plating, a plating catalyst such as palladium may be deposited.
[0028]
Next, in order to cover the substantially entire surface including the non-patterned portion of the first plating layer 13 with the protective metal layer 14, the entire surface of the underlying conductive layer is subjected to electrolytic plating to form the protective metal layer 14. This protective metal layer 14 includes a pattern portion 14b and a non-pattern portion 14c.
[0029]
At this time, as the metal constituting the protective metal layer 14, another metal exhibiting resistance during etching of the metal constituting the columnar metal body 16 is used. Specifically, when the metal forming the columnar metal body 16 is copper, another metal forming the protective metal layer 14 may be gold, silver, zinc, palladium, ruthenium, nickel, rhodium, or a lead-tin based metal. A solder alloy, a nickel-gold alloy, or the like can be used.
[0030]
The above-described electrolytic plating can be performed by a known method.In general, while immersing a target substrate in a plating bath, a base conductive layer is used as a cathode, and a metal ion replenishing source of a metal to be plated is provided. The anode is formed by depositing a metal on the cathode side by an electrolysis reaction.
[0031]
Next, as shown in FIG. 1D, an upper plating layer 15 made of a metal constituting the columnar metal body 16 is formed on substantially the entire surface of the protective metal layer 14. As a result, the upper plating layer 15 is also formed on the inner periphery of the through hole 12, but if the inner diameter of the through hole 12 is not sufficiently large, the plating thickness becomes smaller than other portions. When the inner diameter of the through hole 12 is smaller than the thickness of the first insulating layer 11, the opening 15a of the upper plating layer 15 may be reduced in diameter or closed.
[0032]
The upper plating layer 15 is preferably formed by electrolytic plating. Further, as a material of the upper plating layer 15, copper, nickel, tin or the like can be usually used, but copper is preferable. The thickness of the upper plating layer 15 is preferably from 10 to 200 μm, more preferably from 30 to 80 μm. This thickness corresponds to the height of the obtained columnar metal body 16.
[0033]
Next, as shown in FIG. 2 (5), a mask layer 17 is formed on a portion of the upper plating layer 15 where the columnar metal body 16 is formed. The shape of the mask layer 17 is selected according to the cross-sectional shape of the columnar metal body 16 to be formed. In the present embodiment, an example is shown in which the columnar metal body 16 is formed over the entire periphery of the peripheral portion 13b of the opening by the donut-shaped mask layer 17. According to this structure, since the cross-sectional area of the columnar metal body 16 increases, the heat conductivity of that portion increases, and the heat radiation effect to the back side of the multilayer wiring board can be improved.
[0034]
When the donut-shaped mask layer 17 is formed, it may be formed to have a width slightly smaller than the width of the peripheral portion 13b of the first plating layer 13, for example. As a method of forming the mask layer 17, a method of forming by various printing methods, a method of forming by exposing and developing a dry film or a photosensitive resin for a photoresist, a method of forming by transfer, and a metal-based resist were used. Any method may be used.
[0035]
Next, as shown in FIG. 2 (6), the upper plating layer 15 is etched. However, when the diameter of the opening 15 a of the upper plating layer 15 is reduced or closed, the upper plating layer 15 may remain inside the through hole 12. However, since this does not cause a problem such as a short circuit, it is not particularly a problem.
[0036]
An example of such a selective etching method is an etching method using various kinds of etching liquids according to the types of metals constituting the upper plating layer 15 and the protective metal layer 14. For example, when the upper plating layer 15 (that is, the columnar metal body 16) is copper and the protective metal layer 14 is the above-described metal (including a metal-based resist), a commercially available alkali etching solution, ammonium persulfate, hydrogen peroxide / sulfuric acid Etc. can be used.
[0037]
Next, as shown in FIG. 2 (7), the protection metal layer 14 is etched so that the protection metal layer 14 can be eroded to remove at least the protection metal layer 14 covering the non-pattern portion. An example of such an etching method is an etching method using an etching solution different from the above-described etching step. Specifically, when the columnar metal body 16 and the first plating layer 13 are made of copper and the protective metal layer 14 is made of the above-mentioned metal, a nitric acid-based, sulfuric acid-based, cyan-based, or the like that is commercially available for solder stripping is used. It is preferable to use an acid-based etching solution or the like. Thereby, as shown in FIG. 2 (7), only the protective metal layer 14 interposed between the columnar metal body 16 and the first plating layer 13 can be left. Further, only the underlying conductive layer remains in the non-pattern portion. The underlying conductive layer remaining in the non-pattern portion can be removed by soft etching. Examples of the method of soft etching include a method of using an etching solution for a metal constituting the underlying conductive layer at a low concentration, a method of using the etching solution under mild etching conditions, and the like.
[0038]
In the present invention, if necessary, the mask layer 17 is removed at this stage. The removal of the mask layer 17 may be appropriately selected depending on the type of the mask layer 17, such as removal of a chemical agent and removal of a mask. For example, in the case of a photosensitive ink formed by screen printing, it is removed with a chemical such as alkali. In the case of a dry film resist, methylene chloride, sodium hydroxide, or the like is used.
[0039]
The manufacturing method of the present invention includes a step of forming a second insulating layer 18 that fills the inside of the through hole 12 while covering the first plating layer 13 as shown in FIGS. .
[0040]
The second insulating layer 18 may be formed by first applying or laminating the insulating material 18a as shown in FIG. Lamination can be performed from both sides with a heating vacuum laminator or the like, but when applying, it is preferable to perform lamination one by one. When performing one by one, it is preferable that the inside of the through hole 12 be completely filled with the insulating material 18a.
[0041]
As the insulating material 18a to be used, for example, a reactive curable resin such as a liquid polyimide resin having good insulating properties and inexpensive, or a semi-cured sheet thereof can be used. This may be applied or laminated by various methods so as to be slightly thicker than the height of the columnar metal body 16, and then cured by heating or light irradiation. As a method of application or lamination, a hot press and various coaters are used.
[0042]
Next, as shown in FIG. 3 (9), the cured insulating material 18a is ground and polished to form the second insulating layer 18 having a thickness substantially equal to the height of the columnar metal body 16. Examples of the grinding method include a method using a grinding device having a hard rotary blade in which a plurality of hard blades made of diamond or the like are arranged in a radial direction of a rotary plate. By moving along the upper surface of the wiring board, the upper surface can be flattened. Examples of the polishing method include a method of lightly polishing by a belt sander, buffing, or the like.
[0043]
As shown in FIG. 3 (10), the manufacturing method of the present invention includes a step of forming a second plating layer 19 conductively connected to the columnar metal body 16 at least above the opening of the through hole 12. The method of forming the second plating layer 19 is the same as that of the first plating layer 13.
[0044]
On the other hand, the multilayer wiring board of the present invention can be suitably manufactured by the above-described manufacturing method of the present invention. Therefore, as shown in FIG. 3 (10), the multilayer wiring board of the present invention has the first insulating layer 11 having the through hole 12 and the first insulating layer 11 formed at least on the inner surface of the through hole 12 and the periphery of the opening. A first plating layer 13, a columnar metal body 16 erected from the peripheral portion, a second plating layer 19 conductively connected to the columnar metal body 16 and formed at least above the opening of the through hole 12, A second insulating layer that is interposed between the second plating layer and the first plating layer and fills the inside of the through hole; According to this structure, a via post 20 having a so-called stacked via structure can be formed by using the land portion 19a formed above the opening of the through hole 12 of the second plating layer 19.
[0045]
This via post 20 can be formed in the same manner as the columnar metal body 16 described above. A preferable structure of the via post 20 is a structure having an upper metal layer formed by etching and a lower metal layer having resistance during etching of the upper metal layer, similarly to the columnar metal body 16. By forming a wiring layer or an insulating layer further on the via post 20, a multi-layered wiring board having a more multilayer structure can be obtained.
[0046]
[Other embodiments]
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.
[0047]
(1) In the above embodiment, as shown in FIG. 2 (6), an example was shown in which the upper plating layer 15 inside the through hole 12 was removed by etching. However, in the present invention, the inside of the through hole 12 was removed. The upper plating layer 15 may remain. According to such a structure, the thickness of the metal inside the through hole 12 is increased, and the heat conductivity of that portion is increased, so that the effect of radiating heat to the back side of the multilayer wiring board can be improved.
[0048]
In the above case, first, as shown in FIG. 4A, a mask layer 17 without an opening including a portion where the columnar metal body 16 of the upper plating layer 15 is formed is formed. Next, as shown in FIG. 4B, the upper plating layer 15 is etched, and further, as shown in FIG. The protective metal layer covering the pattern portion is removed. As a result, as shown in FIG. 4C, only the protective metal layer 14 interposed between the columnar metal body 16 and the first plating layer 13 can be left. The structure is integrated with the internal remaining portion 16a. The remaining portion 16a is usually in a state where the opening penetrates.
[0049]
If necessary, after removing the mask layer 17, as shown in FIGS. 5 (4) to 5 (5), the second insulating layer 18 which covers the first plating layer 13 and fills the inside of the through hole 12 is formed. To form At this time, when the opening of the remaining portion 16a has a small diameter, it is possible to suitably fill the inside by increasing the fluidity of the insulating material 18a. Further, as shown in FIG. 5 (6), the second plating layer 19 conductively connected to the columnar metal body 16 may be formed at least above the opening of the through hole 12.
[0050]
(2) In the above-described embodiment, the example in which the columnar metal body is formed over the entire periphery of the opening by the donut-shaped mask layer has been described. However, instead of the donut shape, a square annular mask layer is used. May be. In the present invention, as shown in FIGS. 6A to 6C, the columnar metal body 16 may be formed only on a part of the entire periphery of the through hole 12.
[0051]
Also, as shown in FIGS. 6B to 6C, the first plating layer 13 is also formed so as to be wider by a part of the entire periphery of the peripheral portion of the through-hole 12, or the peripheral portion 13b is formed to be the same as the pattern portion 13c. The columnar metal body 16 may be formed at the same width.
[0052]
(3) In the above-described embodiment, the example in which the columnar metal bodies are formed on both surfaces of the first insulating layer has been described. However, in the present invention, the columnar metal bodies may be formed only on one side. In that case, a mask layer for forming the columnar metal body by etching may be formed only on one side.
[0053]
(4) In the above-described embodiment, the example in which the columnar metal body is formed by etching has been described. However, in the present invention, the columnar metal body may be formed by plating. In that case, after forming the first plating layer, the underlying conductive layer is formed on the entire surface, then the dry film resist is laminated, and the portion where the columnar metal body is formed by exposure and development is opened, and then the opening is formed. After forming the columnar metal body by electrolytic plating, a method of removing the dry film resist, and the like can be given.
[0054]
(5) In the above embodiment, when forming the columnar metal body standing from the periphery of the through hole, other interlayer connection structures (so-called vias) were not described. When forming the body, another interlayer connection structure may be formed. Specifically, the pattern portion and the land portion of the first plating layer and the pattern portion and the land portion of the second plating layer are conductively connected by an interlayer connector. By making the structure of the interlayer connector the same as that of the columnar metal body erected from the periphery of the through hole, both can be formed simultaneously at the same time. For this reason, the first plating layer and the second plating layer can be used as wiring layers, respectively.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process chart (1) to (4) showing an example of a method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 2 is a process chart (5) to (7) showing an example of a method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 3 is a process diagram (8) to (10) showing an example of a method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 4 is a process chart (1) to (3) showing another example of the method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 5 is a process chart (4) to (6) showing another example of the method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a main part of another example of the multilayer wiring board of the present invention.
11 first insulating layer 12 through hole 13 first plating layer 14 protective metal layer 15 upper plating layer 16 columnar metal body 17 mask layer 18 second insulating layer 19 second plating layer
