JP2004260164A

JP2004260164A - 多層回路基板とその製造方法

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Publication number: JP2004260164A
Application number: JP2004038077A
Authority: JP
Inventors: Frank D Egitto; ディー．エギットフランク; Voya P Markovich; ピー．マルコビッチボヤ; Thomas R Miller; アール．ミラートーマス
Original assignee: Endicott Interconnect Technologies Inc
Current assignee: Endicott Interconnect Technologies Inc
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2004-09-16
Also published as: TW200423849A; EP1450590A3; TWI299645B; CA2457299A1; US6905589B2; US20040163964A1; EP1450590A2

Abstract

【課題】回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】チップをプリント回路基板等にカップリングさせるため、コモン層を利用して積層インターポーザのごとき多層コンポーネントに垂直整合状態の導電開口部を形成する。そのようなチップと回路基板を含んだその構造体は情報処理装置内での利用に理想的である。
【選択図】図１２

Description

本発明は回路基板に関し、特に、多層回路基板とその製造方法に関する。さらに特定すれば、本発明はチップ等のコンポーネントの増強された搭載能力と増大された回路密度とを備えた多層回路基板に関する。

多層回路基板（以下、ＭＬＢと称する）は高密度での回路形成を可能にする。典型的にはこれらボードは誘電材料層で互いに分離された信号、接地及び/又は電力面（線）の層で構成されたスタックを含んでいる。これらライン（線）はしばしば誘電層を貫通する孔によって互いに電気接触している。これらメッキ処理された孔はしばしば“バイアス”と呼称される。

ＭＬＢの製造方法は、典型的には別体の内側層回路を製造するステップを含んでいる。それら回路は感光層または感光膜を銅メッキされた内側層ベース材の銅層にコーティングすることで形成される。感光性コーティングは画像化されて現像され、エッチング処理が施されて導電ラインが形成される。エッチング処理後に感光膜は銅面から剥がされ、内側層ベース材表面上に回路パターンが残される。

それぞれの内側層回路の形成後に多層スタックが内側層である接地面、電力面等々を、典型的にはそれぞれ誘電プレプレグによって分離して積み重ねることで形成される。典型的には誘電プレプレグはＢ段階のエポキシ樹脂である部分的に硬化した素材で含浸されたガラス布層を含んでいる。スタックの上下外側層は銅被覆され、ガラスで満たされたエポキシ製平面ボードを含んでいる。銅被覆はスタックの外側面を含んでいる。スタックは積層処理され、Ｂ段階の樹脂を完全に硬化させるために加熱および加圧されて一体的構造体を形成する。そのように形成されたスタックは典型的にはその両外側面が銅被覆されている。外側回路層は内側層回路の形成で利用される方法と同様に銅被覆内に形成される。感光膜が銅被覆に塗膜される。そのコーティングはパターン化された活性光に対して露出され、その後に現像される。続いてエチャントが使用され、感光膜の現像で剥き出された銅が取り除かれる。最後に、残った感光膜が取り除かれ、外側回路層が提供される。

導電バイアス（インターコネクタ）はＭＬＢ内の個々の回路層を電気的に相互接続させ、さらに外側面に接続させるものであり、典型的にはスタックの全部または一部を貫通する。バイアスは一般的には外側面での回路形成に先立って、適当な位置にてスタックを貫通させた孔をドリルによって設けることで形成される。いくつかの予備的処理後にバイアス壁はメッキ触媒との接触によって触媒処理され、典型的には無電解または電解銅メッキ溶液との接触により金属化されて回路層間に導電通路を形成する。それらバイアスの形成に引き続いて外側回路または外側層が前述のように形成される。

ＭＬＢの構築に続いて、チップ等の電気コンポーネントが、典型的にはコンポーネントをハンダ搭載パッドを使用してＭＬＢに接着させることで多層スタックの外側回路層の適当な位置に搭載される。それらコンポーネントは導電バイアスを介してＭＬＢ内の回路と電気接触状態である。パッドは典型的には有機ハンダマスクコーティングを外側回路層にコーティングすることで提供される。ハンダマスクは、ハンダ搭載パッドが形成される領域を与える開口部を有したスクリーンを使用して外側回路層の表面に液体ハンダマスクコーティング材をスクリーンコーティングすることで提供できる。あるいは、光画像化ハンダマスクをボードにコーティングし、光に露出させてから現像してパッドを提供する開口部アレイを準備することができる。続いてそれら開口部はウェーブハンダ付けのごとき従来技術によってハンダコーティングされる。

ＭＬＢの複雑性はこの数年で大幅に増幅された。例えば、メインフレームコンピュータのボードは３６層以上の回路を持つことがあり、そのスタック全体では約０.２５０インチ（２．５４ｃｍ）の厚さともなる。それらボードは典型的には３から５ミル（２．５４／１０００ｃｍ）幅の信号ラインと１２ミル径のバイアスを有する。今日の多くのＭＬＢの高密度化に対して産業界は信号ラインを２ミル以下とし、バイアス径を２ミル以下にすることを望んでいる。前述のごとき最も知られた商業ベースでの製造方法ではそのような産業界が望む極小寸法を商業的に提供することはできない。

ラインとバイアス径の極小化に加えて、産業界はＭＬＢ製造においてしばしば発生する製造問題の回避も望んでいる。前述したように、現行の製造方法は、両面を４ミル厚から５ミル厚のガラス補強樹脂または他の適当な誘電材層を銅被覆状態で有する内側層材を利用する。このガラス補強材はＭＬＢスタックに強度と剛性とを提供するものである。しかし、スタック積層処理は典型的には１５０℃以上で行われるため、積層の樹脂部分は冷却中に剛性体である銅被覆が許容する範囲で収縮する。もし銅がエッチングされて非連続パターンが形成されると、積層の収縮は銅被覆では止められないであろう。この問題はサイズの減少に伴って増幅される。その結果、さらに収縮が進行するであろう。この収縮は寸法安定性とボード層間の整合性に悪影響を及ぼすであろう。

ＭＬＢ製造の第１段階は積層処理の前に複数の層の積み上げである。積層処理中には内側層のずれを細心の注意を払って回避しなければならない。さもないと、層は整合せず、層間の電気接触が達成されないであろう。さらに、層の積み上げ中には信号ラインに隣接するスペースに空気が閉じ込めなれることがある。なぜなら、固形のプレプレグが信号ライン上に搭載されるが、信号ライン間の凹部を完全に充填しないからである。そのような閉じ込められた空気を完全に排気させる必要がある。空気ポケットは欠陥品を生み出し、多層ボードの使用中に問題を引き起こすであろう。

ガラス補強内側層および外側層材料の使用はさらに別な問題を提起する。ガラス繊維はボードの補強に必要である。しかし、バイアスを設けるためにボードにドリル加工が施されるとガラス繊維は孔内に突き出る。その結果、金属化処理に先立ってガラス繊維を取り除かなければならない。その除去には追加の予備処理が必要である。例えば、ガラスエチャントを使用したりしなければならない。もしガラスが残っていると電気接続の欠陥が金属デポジット内に発生するであろう。加えて、ガラス繊維はＭＬＢの全体重量や全体サイズを増大させる。補強ガラス繊維を必要としない材料もこの問題に対処するために開発されている。

ＭＬＢの製造のための１改良方法は、特許文献１において開示されている。この特許文献１の方法に従えば、ＬＭＢの製造は感光誘電コーティング処理と選択的金属デポジション処理を使用した層の経時的連続形成が関与する。この特許の方法によれば、ボードの第１層はボードの一体的部材とすることもできるキャリア上に提供される。キャリアが回路であるときにはこの方法はバイアスを提供する画像化開口部を有した誘電コーティングを回路上に形成する。画像化開口部は画像化パターンのマスクを介して光を感光誘電コーティングに照射し、現像して画像化開口部を形成することで得られる。あるいは、画像化処理はレーザ削磨で提供することもできる。その場合には誘電材料は感光性でなくともよい。金属が誘電コーティング内の凹状部に提供され、バイアスを形成する。その後に追加の誘電層が最初の誘電層上にコーティングされ、回路ラインのパターンで画像化され、凹状部は金属でメッキされる。または、最初の誘電コーティングの画像化後にそれを次の誘電コーティングでコーティングし、画像化処理後に凹状部を金属でメッキしてバイアスと回路ラインを同時に形成することができる。いずれの方法であっても誘電コーティングの画像化開口部または凹状部はメッキ処理中にデポジットされた金属を含んでおり、デポジット材料の望む断面形状が提供される。望ましくはメッキは画像化感光コーティング内の凹状部全体を充填する。この処理は次々と反復され、回路とバイアスの連続層が形成される。

この特許文献１で開示されている方法は交互選択式金属メッキ法を含んでいる。金属は画像化開口部内に選択的にデポジットされ、それらを導電性とする。この特許で開示された方法は下側の基板の導電ライン間の表面抵抗を増加させずに画像化開口部に金属を選択的にデポジットするステップを含んでいる。選択的金属デポジション処理は信号ラン間の導電性の増加を回避させるために、この特許文献１で開示されたいくつかの新規な技術により実施できる。この特許文献１の選択式デポジション法には犠牲層を使用した複数のコーティングステップが関与する。ＭＬＢのごとき回路基板の別例による製造方法は次の文献で提供されている。
米国特許第５２４６８１７号米国特許第６５０６９７９号シェルムット他米国２００２/０１５０６７３号ソーン他米国２００２/０１７０８２７号フルヤ米国２００２/０１７２０１９号スズキ他米国２００２/０１９０３７８号シュー他米国２００３/００２２０１３号ジャップ他

本発明はＭＬＢのごとき回路基板の製造において前述のごとき従来方法に重要な改良を加えることである。

本発明の１特徴は、複数の連続的開口部に対してバイアスに要求される電気接続機能を提供するのに必要な導電材料を提供するために、コモンバー(commoning bar)またはコモン層を使用して製品のバイアス（開口部）内に導電材料を提供することである。

本発明の別の特徴は製造工程の少なくとも一部において“シード層(seed layer)”を必要とせずにそのような導電材料を提供することである。そのようなシード層はＭＬＢ並びに導電回路を一部有している関連製品の多くのメッキ処理においてしばしば必要となる。そのような発明は当該業界に多大な貢献を提供するであろう。

すなわち、本発明の主たる目的は回路基板技術を向上させることである。本発明の別の目的は現在の製造方法において採用可能で、単純であって、製造コストの低減が可能な回路基板の新規で独特な製造法の提供である。

以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明の採った手段は、
「回路基板製造方法であって、
第１誘電層を提供するステップと、
該第１誘電層に第１導電層を固定するステップと、
該第１誘電層を貫通する少なくとも１つの第１開口部を形成するステップと、
前記第１導電層をコモン層として使用して前記第１開口部内に第１量の導電材料を電気メッキするステップと、
前記第１誘電層に第２誘電層を固定するステップと、
該第２誘電層に前記第１開口部と整合させて少なくとも１つの第２開口部を形成するステップと、
該第２開口部内に前記第１導電層をコモン層として使用して第２量の導電材料を電気メッキするステップと、
を含んでいることを特徴とする製造方法」
であり、この請求項１記載の製造方法について、
「前記第１導電層を第１誘電層に固定するステップは積層処理によるものであること」
としたのが請求項２の発明であり、
「前記第１量の導電材料の電気メッキは電気分解メッキであること」
が請求項３記載の製造方法である。

また、請求項４の発明は、上記請求項３記載の製造方法について、
「前記第１量の導電材料は銅または銅合金であること」
を特徴とする。

請求項５に係る発明は、上記請求項１記載の製造方法について、
「前記第１誘電層に第２誘電層を固定する前に開口部内の第１量の導電材料の上に第２導電層を提供するステップをさらに含んでおり、第２量の導電材料は該第２導電層上に提供されること」
であり、この請求項５の発明は、請求項６に係る発明のように、
「前記第２導電層は光リトグラフ加工で提供されること」
とされ、さらに、請求項７に係る発明のように、
「前記第２導電層は第１量の導電材料と第１誘電層の上で回路パターンを形成すること」
ともなされ、さらに、請求項８に係る発明のように、
「前記第２誘電層は第１誘電層と第２導電層の少なくとも一部に積層固定されること」
とも、また、請求項９に係る発明のように、
「前記第１誘電層に固定された第１導電層の少なくとも一部を除去するステップをさらに含んでいること」
ともなされる。

そして、請求項１記載の製造方法は、請求項１０の発明のように、
「前記第２誘電層は第１誘電層に積層固定されること」
ともなされ、さらに、請求項１１に係る発明のように、
「前記第２誘電層の上に誘電材料の複数追加層を追加し、第２誘電層の第２開口部と整合させて該追加層のそれぞれに少なくとも１つの開口部を提供し、該開口部に導電材料を電気メッキし、第１導電層をその電気メッキ用のコモン層として利用するステップをさらに含んでいること」
ともなされる。

また、上記請求項１１の発明は、請求項１２に係る発明のように、
「最終電気メッキ後に第１導電層の少なくとも一部を除去するステップをさらに含んでいること」
ともなされ、この請求項１２記載の製造方法は、請求項１３に係る発明のように、
「除去後に第１導電層の一部を残留させること」
にもなされる。

そして、この請求項１３記載の製造方法は、請求項１４のように、
「残留部分を複数の導電パッドとすること」
ともなされる。

さらに、請求項１記載の製造方法は、請求項１５のように、
「第１量の導電材料は第１誘電層の開口部内に所定の深度で提供され、該深度は該第１誘電層の上面と略同一面であるか、少々隆起していること」
ともなされ、あるいは、請求項１６に係る発明のように、
「回路基板を別回路基板と中間インターポーザと共に整合させ、該量回路基板と該中間インターポーザを接合させて他層回路基板を構成させるステップをさらに含んでいること」
ともなされる。

以上の請求項１記載の製造方法によれば、請求項１７の発明のように、これによって製造された回路基板を製造することができ、しかも、請求項１８のように、請求項１の製造方法によって製造された回路基板を含んでいる情報処理装置ともなされる。

本発明の１特徴によれば回路基板の製造法が提供されるが、その製造方法は第１誘電層を提供し、第１導電層をその第１誘電層に固定し、その誘電層内に少なくとも１つの第１開口部を形成し、その開口部を誘電層の厚み全体に延伸させ、電気メッキのコモン層として導電層を使用してその少なくとも１つの開口部内に第１量の導電材料を電気メッキし、前記の第１誘電層に第２誘電層を固定し、第１誘電層の前記の開口部と実質的に整合状態でその第２誘電層内に少なくとも１つの第２開口部を提供し、前記の第１導電層をコモン層として使用してその少なくとも１つの第２開口部内に第２量の導電材料を電気メッキする。このようにして垂直に整合された導電開口部（バイアス）が同一のコモン層を使用して提供される。

本発明の別な特徴によれば、前記のごとくに製造された回路基板が提供される。

本発明のさらに別な特徴によれば、前述の製造方法によって製造された回路基板を利用した情報処理装置が提供される。

本発明を添付図面を利用して詳細に説明する。

“回路基板”とは、開口部と、開口部に充填された導電材料を有した少なくとも１つの誘電層を含んだ基板を含んだ概念であり、開口部を介して様々な要素、例えば信号パッドまたは信号ライン、電子コンポーネント、例えばチップを含んだモジュール、レジスタ、キャパシタ等との電気接続を提供するものである。そのような基板の１例は多層で成るプリント回路基板であり、ＭＬＢである。しかし、それらは発明を制限するものではない。なぜなら、本明細書の教示内容は他の実施例にも使用でき、誘電材料がセラミック等であるモジュールにも適用できる。

“情報処理装置”とは、主として知的財産データまたはビジネスデータ、科学データ、制御または他の目的のための全ての情報を、計算、分類、処理、伝達、受領、検索、作成、変換、保存、表示、データ構築、測定、検出、記録、再生、または利用するように設計された全ての手段を含むことを意味する。例にはパソコンや、サーバ、メインフレーム等のプロセッサが含まれる。

“電気メッキ”とは、メッキ材料である金属の塩溶液が収容された電解槽内に入れられた導電材料に金属コーティング（層）をメッキする処理のことである。

図１から図４は本発明の１つの特徴による回路基板内における導電開口部の提供のための基本ステップを図示する。図１で示すように誘電層１１は少なくとも１つの開口部１３を有している。１好適実施例においては誘電層１１はグラスファイバ補強エポキシ樹脂製である。誘電層１１に適した他の材料はポリテトラフルオロエタン（テフロン）、ポリイミド、ポリアミド、シアン酸塩樹脂、感光素材、セラミック等々である。誘電材料が感光可能な材料である場合には光画像化および光パターン化されて現像され、開口部１３を提供する。

そのような誘電材料はカーテンコーティングまたはスクリーンコーティングされるか、ドライフィルムとして適用される。光画像化材料の最終的硬化によって丈夫な誘電性基礎が提供され、その上に望む電気回路が形成される。光画像化誘電材料の例には約８６.５％から約８９％の固形物が含まれる。そのような固形物は、約２７.４４％のフェノキシ樹脂であるＰＫＨＣ、４１.１６％のテトラブロモビスフェノールＡであるエピレス５１８３、２２.８８％の８作用性エポキシビスフェノールＡホルムアルデヒドノバラク樹脂であるエピレスＳＵ-８、４.８５％のＵＶＥ１０１４光開始剤、０.０７％のエチルバイオレット染料、０.０３％のフッ化ポリエーテル非イオン界面活性剤であるＦＣ４３０（３Ｍ社製）、３.８５％の無定形二酸化ケイ素アエロシル３８０（デグッサ社製）がある。溶媒は光画像化誘電材料全体の約１１％から約１３.５％で存在する。

１好適実施例では誘電層１１は約１ミルから約４ミルの厚みを有する。開口部１３は好適にはレーザ削磨処理で提供される。この処理はプリント回路基板技術では知られている。図１の構造体は開口部１３の底部も提供する誘電層１１に固定された導電層１５を含んでいる。１好適実施例においては、導電層１５は銅製であり、約０.１ミルから約１.４ミルの厚みを有している。誘電層１１と導電層１５の固定方法の１好適実施例では、知られた温度と圧力とが使用される積層技術が利用される。導電層１５は銅製キャリアシートの一部であってもよく、キャリアシートは一時的支持を提供した後に取り除くこともできる。

１つの開口部１３のみが誘電層１１に図示されているが、最終製品がＭＬＢ等であれば、今日の回路密度提供のごときその望む機能を提供するために複数の開口部の提供も可能である。１例を以下で説明する。

図２に示すように一定量の導電材料１７が開口部１３内に提供されている。本発明の１好適実施例においては、導電材料１７は銅であり、電気メッキ処理によって開口部１３内に加えられる。重要なことは、この方法の一部として導電層１５がそのコモン層として作用し、誘電層１１内のいくつかの開口部はこの方法で望む深度まで同様に充填されることである。このことは本発明の重要な特徴である。なぜなら、そのような電気メッキ（電気分解）はここで定義するような誘電材料を使用したメッキ処理でしばしば必要なシード層等の必要性を排除するからである。図３で示すように、導電材料１７は電気分解メッキの完了後には開口部１３内でその最終的な高さとなる。

上述の電気分解メッキ法は図１の構造体をメッキ槽内に浸し、適当な電気接続をコモン層（導電層）１５に提供することを含む。本発明の１好適実施例ではメッキ槽は銅と銅イオンおよび銅イオン源を含んでいる。この銅イオン源は一般的には銅バーまたは銅ボールである。メッキ槽はさらに輝度を保ち、デポジットされた銅の水平性を増強させる化学剤を含んでいる。別な組成物材料でも使用が可能である。その例は、銅、銅塩からの銅イオン源、還元剤およびキレート化剤を含んだ組成物である。

図３で示す構造体は基板の開口部のそれぞれに対して開口部１３内で正確な深さに銅材料１７を提供している。コモン層１５がこの結果を確実にする。

図４で示す第２導電層１９は導電材料１７の上面にて誘電層１１の上面の一部に提供される。ｌ好適実施例においては、導電層１９はＭＬＢ分野で知られる従来の光リトグラフ技術で提供される。その方法は誘電層１１の上面全体を実質的に覆う当初の被覆層を使用する。続いて光リトグラフ加工（例えば、マスキング）が施され、次にエチャントが提供されて導電材料が除去され、望むパターンが提供される。しかし、パターンはパターン被覆法でも形成できる。図４で示す第２導電層１９は外側へ（例えば、右側）へ延び、ＭＬＢが望む最終製品である場合には、ＭＬＢのこの最初の部分に対する誘電層１１に回路部分を形成する別の導電ラインまたはパッドに接続する。開口部１３内にメッキされる好適な導電材料は銅であるが、銅合金や他のニッケル、アルミ等の導電材料でも構わない。本発明は銅に限定しない。

本発明の１実施例である図４の構造体の厚みは層１１、１５、１９を含んで約３ミルから約１０ミルである。

図５から図７は前述の製造方法を利用して構成された構造体の例である。図５は図４に類似した導電材料１７を図示する。図６と図７は本発明の教示を使用して導電材料１７’を実質的に平坦な誘電層１１の上面にも被覆させることができ、充分な品質を提供できることを説明している。得られた回路（導電）層１９’は隆起した導電材料１７’の上面に実質的に沿い、望む回路を形成し、あるいは機械的または化学的に削磨されて平坦上面を提供する。

図７は別実施例を示す。上回路（導電）層１９’’が実質的に平坦な上面を有することが望ましい場合である。そのような平坦性は、導電材料１７が図５に表わす高さであれば、上導電層１９’’が前述の製造方法で被覆された後に機械的削磨等の処理によって提供できる。好適には図７にて示す実施例の開口部１３の導電材料１３は誘電層１１（材料１７’’）の上面と同じ高さにまで被覆される。得られた被覆回路層１９’’は図示のように実質的に平坦形状となり、機械的削磨等の加工は不要となる。

図８で示す第２誘電層２１は積層処理で追加される。好適には層１１と同一の材料である。誘電層２１は開口部１３’を含んでいる。それは下側開口部１３の真上で実質的に整合されている。開口部１３’も好適にはレーザ削磨加工される。

図９で示す第２導電（回路）層２９は開口部１３’内への導電材料２７の提供後に追加される。重要なことは、第２量の導電材料２７は導電材料１７の量とほぼ同一であり、電気メッキによって提供されることである。さらに重要なことはコモン層１５が電気メッキを実行するための電気接続を提供し、第２開口部１３’内の第２導電材料２７の正確な深度を確実に提供することである。このことは本発明の重要な特徴である。なぜなら、望む導電材料を第２開口部に適正に提供するために第２コモン層または別の導電層を準備する必要がないからである。さらに、本発明のユニークな教示を使用していくつかの整合状態の導電開口部が最終製品に望む層の数に応じてそれぞれ自身の回路パターン（１９または２９）を含んで提供できる。１例を以下で解説する。

図１０は本発明が小径の第２開口部を第２誘電層２１に、例えばレーザ削磨加工で提供し、望むならば少量のメッキ導電材料（例えば図９の２７）を使用したユニークな能力を提供することを説明する。このことは大きなコスト削減をもたらす。図１０の実施例は小径開口部内でメッキされた導電材料と、図９で達成されたようにその上に提供された別な導電回路層を有することになる。追加の誘電層と整合導電開口部は、最終製品に望む層数に応じてその構造体の上方に重ねて提供できる。

図１１の実施例は誘電層を前出の誘電層１１と同様に提供する製造方法と、その上に回路パターン３１を提供する光リトグラフ被覆法を説明する。第２誘電層３３が追加され、別な導電回路層３５が提供される。導電回路層３５は図示のごとくにバイアスがずれた状態で導電回路層３１に接続されている。この従来例は光リトグラフ処理を必要とし、典型的には誘電層上で“シード層”の使用を必要とするので、本発明のユニークな製造方法と較べて追加材料と追加処理とを必要とする。図１１で示す製造方法は垂直状態で導電開口部を直接的に整合させることが困難であり、組み合わせ構造体のために追加誘電材料が必要になる。この問題は本発明の教示によって克服された。

図１２は本発明の新規でユニークな教示を利用して製造できる多層構造体の１例を示す。この構造体のコモン層１５は、望む数の誘電層（図１２では１０）内の望む数の垂直方向導電開口部の形成後に取り除かれている（例えば、機械的剥離）。コモン層１５は全体的に剥離することもできるが、選択的に一部のみを除去し、ハンダボール４３のごとき別電気要素へのカップリング用のパッド４１を提供させることもできる。別実施例において、この構造体の反対側（上方）の誘電層４７上に提供されていてもコモン層１５は選択的に除去することができ、複数のパッド４９を提供することができる。それらも、別の複数のハンダボール５１等の別電気要素に電気的にカップリングできる。

よって構造体４７は電子コンポーネント５３（図１２の破線）と別回路コンポーネント５５（図１２の破線）との間で電気カップリングを提供する。１例では回路コンポーネント５３はその底面に導電パッド（図示せず）を有した半導体チップである。よって半導体チップはハンダボール５１に電気的にカップリングされる。

構造体４７もＭＬＢ５５等である基板等（図１２の破線）に電気的にカップリングされるようにもデザインされている。その場合、大きなハンダボール４３が対応する接触パッドや同様な回路上に位置するように設計される。従って、構造体４７をペアとなったコンポーネント同士のための積層インターポーザと呼称できよう。この構造体はチップ５３等の上部コンポーネントを含むときにはモジュール等とも呼称でき、底部に大きなハンダボール４３を含んでいればボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）モジュールとも呼称できよう。このタイプのモジュールは本発明の出願人が製造販売する。そのようなモジュールや、それを搭載する回路基板５５等の最終構造体は“情報処理装置”であるコンピュータ、サーバ等の一部となる。

図１２ではいくつかの垂直整合導電開口部の提供が可能であり、中間構造体４７の全体の厚み内で異なる深度に提供されている。もちろん、これらの開口部を構造体４７を貫通するように提供し、“メッキ貫通孔”として呼称されるようなものを形成することも可能である。しかし、これは米国特許５２４６８１７のごとき伝統的なドリル加工により設けたものではない。本発明は最終製品の回路密度を増大させて、そのような接続を提供するさらに信頼性が高い製造手段を提供する。

図１３と図１４は図１２の構造体４７に対するものとは幾分か異なる製造方法により本発明の教示を使用して提供された多層構造体の形成状態を図示する。図１３において示すように、ペアとなった多層サブアセンブリ６１と６３とが提供されている。前述の教示を利用して形成されたコモン層６５と６７がそれぞれ使用されている。コモン層を有した構造体６１と６３は、好適には図示したようにインターポーザ構造体６９を利用して積層される。インターポーザ６９は、好適には少なくとも１つの誘電層と、それぞれの構造体の望むペアの導電パッド７３と７５との間に電気接続を提供する複数の開口部７１を含んでいる。この実施例においては、それぞれの開口部７１は導電性ペースト８１を含んでいる。ここで使用する“導電性ペースト”とは接着性（例えば積層可能）導電材料の概念を含む。導電性材料の典型的な例は、商品名ＣＢ-１００であるＥ.Ｉ.デュポン社の銀充填エポキシペーストのごとき導電ペースト、エーブルスティック社のエーブルボンド８１７５のごとき充填ポリマー樹脂、過渡性液体導電粒子または金、錫、パラジウム、銅、合金、それらの組み合わせのごとき金属粒子を含んだ熱硬化性または熱可塑性のものを含む。具体例としてはコーティング加工された銅ペーストである。ポリマーマトリックスに混入された金属コーティング加工されたポリマー粒子も利用できる。

図１３で示す構造体は多層回路基板を形成するために従来から知られた温度と圧力および誘電層のために選択された材料を使用して積層されている。図１３の構造体の場合には約１５０℃から約３７５℃の温度範囲と約３００ＰＳＩから約２２００ＰＳＩの圧力範囲が使用できよう。

図１４はこの積層の結果として形成された最終構造体９１を示す。それぞれのコモン層６５と６７は前述のごとくに全体的または部分的に取り除かれている。構造体９１は図１２の構造体４７のごときインターポーザとして使用できる。

以上、大きな回路密度と、多くの従来多層構造体よりも優れた機能を有した回路基板の新規でユニークな製造方法を解説した。この製造方法は従来に知られた様々な形態の技術を利用しており、よって多くの知られた類似構造体よりも安価に製造させることができる。この構造体は１０体の誘電層と、誘電層間の導電層を含んでいるが、本発明は最終希望厚みを達成するのに必要な数だけの多層構造とすることができる。例えば、約５０ものそのような層を組み入れることも可能である。さらに、ここではハンダボールがコンポーネント間の必要な電気接続の提供のために示されているが、その使用は本発明を制限しない。なぜなら、他の接続手段も利用できるからである。例えば、図１２の構造体４７の上面はリード線に接続でき、個々の金属リード線がそれぞれのパッド４９との接続を提供するようにできる。構造体４７の下側のパッド４１に対しても同様なことが言える。

以上、本発明を実施例を利用して説明した。それら実施例の適宜な変更は本発明の範囲内である。

本発明の１特徴による回路基板の開口部形成ステップを示す部分拡大断面図である。本発明の１特徴による回路基板の導電材料形成ステップを示す部分拡大断面図である。本発明の１特徴による回路基板の導電材料のさらなる形成ステップを示す部分拡大断面図である。本発明の１特徴による回路基板の第２導電層形成ステップを示す部分拡大断面図である。同回路基板の誘電層の開口部内に導電性材料が充填できる通常の深度を示す部分拡大断面図である。同回路基板の誘電層の開口部内に導電性材料が充填できる中央盛り上がり状態を示す部分拡大断面図である。同回路基板の誘電層の開口部内に導電性材料をフラットな状態で充填した状態を示す部分拡大断面図である。図４で形成された構造体に第２誘電層を追加し、第２誘電層内に第２バイアスを形成するステップを図示する部分拡大断面図である。図８の実施例の第２誘電層の開口部内への導電材料の提供と第２誘電層の上面への導電材料層の追加を図示する部分拡大断面図である。本発明の第２誘電層内に提供できる比較的に小さな開口部を図示する部分拡大断面図である。従来の回路基板で一般的に見られる非整合状態の導電バイアスを図示する部分拡大断面図である。本発明の回路基板を含んだ電子パッケージを図示する部分拡大断面図である。本発明の１実施例による多層回路基板の製造法の別実施例の分解断面図である。図１３の要素を使用して形成された構造体を図示する部分拡大断面図である。

符号の説明

１１誘電層
１３、１３’ 開口部
１５導電層、コモン層
１７、１７’、１７’’ 導電材料
１９、１９’、１９’’
２１誘電層
２７導電材料
２９導電層
３１回路パターン
３３第２誘電層
３５導電回路層
４１、４９パッド
４３、５１ハンダボール
４７誘電層、構造体
５３回路コンポーネント、チップ
５５多層回路基板
６１、６３多層サブアッセンブリ、構造体
６５、６７コモン層
６９インターボーザ構造体
７１開口部
７３、７５導電パッド
８１導電性ペースト
９１最終構造体

Claims

多層回路基板の製造方法であって、
第１誘電層を提供するステップと、
該第１誘電層に第１導電層を固定するステップと、
該第１誘電層を貫通する少なくとも１つの第１開口部を形成するステップと、
前記第１導電層をコモン層として使用して前記第１開口部内に第１量の導電材料を電気メッキするステップと、
前記第１誘電層に第２誘電層を固定するステップと、
該第２誘電層に前記第１開口部と整合させて少なくとも１つの第２開口部を形成するステップと、
該第２開口部内に前記第１導電層をコモン層として使用して第２量の導電材料を電気メッキするステップと、
を含んでいることを特徴とする製造方法。
前記第１導電層を第１誘電層に固定するステップは積層処理によるものであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
前記第１量の導電材料の電気メッキは電気分解メッキであることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
前記第１量の導電材料は銅または銅合金であることを特徴とする請求項３記載の製造方法。
前記第１誘電層に第２誘電層を固定する前に開口部内の第１量の導電材料の上に第２導電層を提供するステップをさらに含んでおり、第２量の導電材料は該第２導電層上に提供されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
前記第２導電層は光リトグラフ加工で提供されることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
前記第２導電層は第１量の導電材料と第１誘電層の上で回路パターンを形成することを特徴とする請求項５記載の製造方法。
前記第２誘電層は第１誘電層と第２導電層の少なくとも一部に積層固定されることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
前記第１誘電層に固定された第１導電層の少なくとも一部を除去するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項５記載の製造方法。
前記第２誘電層は第１誘電層に積層固定されることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
前記第２誘電層の上に誘電材料の複数追加層を追加し、第２誘電層の第２開口部と整合させて該追加層のそれぞれに少なくとも１つの開口部を提供し、該開口部に導電材料を電気メッキし、第１導電層をその電気メッキ用のコモン層として利用するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
最終電気メッキ後に第１導電層の少なくとも一部を除去するステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１１記載の製造方法。
除去後に第１導電層の一部を残留させることを特徴とする請求項１２記載の製造方法。
残留部分を複数の導電パッドとすることを特徴とする請求項１３記載の製造方法。
第１量の導電材料は第１誘電層の開口部内に所定の深度で提供され、該深度は該第１誘電層の上面と略同一面であるか、少々隆起していることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
回路基板を別回路基板と中間インターポーザと共に整合させ、該量回路基板と該中間インターポーザを接合させて他層回路基板を構成させるステップをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
請求項１の製造方法によって製造された回路基板。
請求項１の製造方法によって製造された回路基板を含んでいる情報処
理装置。