JP2005056924A - Process for producing multilayer substrate - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は多層基板の製造方法に関し、例えば、無線や光などの高速通信用電子部品の高周波基板として用いられる多層基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
高速通信用電子部品の高周波基板として多層基板が多用されており、そのような多層基板を製造する方法に関して、例えば特開平3−148195号公報に記載された例がある。図3はその製造方法を説明するための図である。
【0003】
図3(a)において、仮の基板としてのステンレス製の基板2上に、キャリアフィルム4をコーティングした絶縁体シート6を積層して接着させた後、キャリアフィルム4のみを剥離する。絶縁体シート6はセラミックの粉末(アルミニウムの粉,AlNの粉等),助剤,バインダー材が混ぜ合わされた粘土状物質であり、焼成することにより、バインダー材がなくなり、セラミック粉末同士が強固に混じり合うものである。
【0004】
次に、炭酸ガスレーザを使用して、図3(b)に示すように絶縁体シート6に直径180μmの穴8を形成する。そして、メタルマスクを介してビアホール充填用銀導体やW(タングステン)などを使用して穴8の充填を行って、図3(c)に示すようにビアホール10を形成する。その後、スクリーン印刷によって、電気回路用銀導体を用い、図3(d)に示すように電気回路12を、導電材料の充填したビアホール10を有する絶縁体シート6上に印刷する。
【0005】
図3(a)〜(d)を繰り返し行って、例えば7層の積層体を形成した後、さらに絶縁体シート6を積層し、合計8層の絶縁体シートを有する積層体を得た後、仮の基板2を取り除き、アルミナ支持体上に載せて焼成する。これにより、絶縁体シートを8層、内部電気回路層7層で、表裏にビアが存在する多層基板の焼結体が得られる。
【0006】
【特許文献1】
特開平3ー148195号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
図3に示した製造方法においては、穴8を形成した後、絶縁体シート6やビアホール充填用導体の焼成時に収縮などによりビアホール10の位置が10〜50μm程度ずれてしまう。マイクロ波フィルタなどの薄膜回路を多層基板上に作成しようとした場合、フォトリソグラフィを使って、パターン(回路)が形成される。このとき、焼成によって位置ずれが生じてしまうと、マスクパターンを基板の縮小状態に合わせて作る必要がある。
【0008】
ところが、ずれる位置が安定しなかったり、ずれ量が毎回異なると、その基板ごとにマスクパターンが必要となり、コスト高の大きな要因になり、生産性が極めて悪くなってしまう。たとえば、2.0GHz以上のマイクロ波薄膜回路を作成する場合、50μm以下のパターン精度が要求さる。このため、現状では焼成ロットごとにマスクパターンを作成する必要があり、コスト的に高くなってしまっている。
【0009】
また、ビアホール充填用導体を使用して穴8の充填を行ってビアホール10を形成し、その後ビアホール充填用導体および絶縁体シート6を焼成しているので穴8が完全に埋まらず、空洞を生じてしまうという問題がある。
【0010】
このように穴8に空洞が生じてしまうと、高周波特性としての寄生インダクタ成分が増えてしまうので、設計した特性インピーダンスからずれてしまう。この寄生インダクタンスを小さくするためには、並列にインダクタンス成分を接続すればよいが、その分だけ必要以上にビアホールを形成する必要がある。また、上述したフォトリソグラフィでは、レジストを使ってパターニングされるが、穴があいていると、その周辺のレジストの厚みが薄くなってしまい、パターニングができなくなってしまう。
【0011】
それゆえに、この発明の主たる目的は、精度がよく信頼性を向上し得る多層基板の製造方法を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明は、電気回路が形成された複数の基板を積層する多層基板の製造方法であって、基板上にレーザ加工によって穴を形成する工程と、穴を埋めるためのメッキを行ってビアホールを形成する工程と、ビアホールに接続される電気回路を基板上に形成する工程と、電気回路が形成された複数の基板を積層して熱圧着する工程とを備えたことを特徴とする。
【0013】
この発明では、ビアホールをレーザ加工により穴あけ加工した後、メッキによりビアホールを形成しているため、ビアホールの位置がずれることもなく、また穴を完全に埋めることができる基板を作成することができ、現在の半導体プロセスに耐え得る高精度の基板を作成することができる。
【0014】
好ましくは、メッキは基板の上面全体にも行い、電気回路を形成する工程は、基板上面のメッキ部分をフォトエッチングすることにより回路パターンを形成することを特徴とする。
【0015】
好ましくは、電気回路が形成された基板には、積層後に分割のための起点となる加工変質層が形成されることを特徴とする。
【0016】
好ましくは、複数の基板には給電のための電極パッドが形成され、熱圧着する工程は、複数の基板の電極パッド同士あるいは電極パッドとビアホールとを電気的に接続することを特徴とする。
【0017】
好ましくは、熱圧着する工程は複数の基板のビアホール同士を電気的に接続することを特徴とする。
【0018】
好ましくは、熱圧着する工程は複数の基板を積層して、一定時間所定の温度で所定の圧力をかけることによって行うことを特徴とする。
【0019】
好ましくは、ビアホールを形成するためのメッキは、不純度濃度が3%以下のメッキ液が使用されることを特徴とする。
【0020】
好ましくは、ビアホールを形成するためのメッキは、Ni,Cu,CuWおよびAuから選ばれることを特徴とする。
【0021】
好ましくは、基板は大きさが約1500m2以上の丸型形状または角型形状の焼成されたセラミック基板が用いられることを特徴とする。
【0022】
好ましくは、積層して熱圧着された多層基板を加工変質層の起点に基づいて、ダイごとに切断することを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の多層基板の製造方法を説明するための図である。図1(a)に示すようにウェハ20を構成するセラミック基板21が準備される。この発明では、セラミック基板等、後工程において焼成工程の必要のない基板が用いられる。図1(a)の場合、セラミック基板21は焼成されたAlNを研磨し、表面の凹凸が0.2μm以下であり、厚みが200μmに形成されたものが用いられる。セラミック基板21の大きさは約1500mm2以上で、形状は丸型あるいは角型形状に形成されていることが望ましい。
【0024】
次に、図1(b)に示すようにYAGレーザによりセラミック基板21に貫通穴22が形成される。YAGレーザとしては、代表的なNd(ネオジウム):YAGレーザが用いられ、パワーが1W、ビーム径が30μmのものであれば、約10秒で貫通穴22を形成できる。なお、YAGレーザに代えて短波長パルスレーザやフェムト秒レーザにより、セラミック基板21に貫通穴22を形成してもよい。
【0025】
次に、図1(c)に示すように無電解メッキによりCu23をセラミック基板21上に形成するとともに、貫通穴22を埋める。無電解メッキは、溶液Cu(NH4)2C14・2H2O水溶液の容積比100に対して、37%HClを1.5添加したメッキ液にセラミック基板21を30分間浸漬することにより、Cu23をセラミック基板21の全面上に30μmの厚みで成長させることができ、貫通穴22内も完全にCu23で埋めることができる。これにより、ビアホール24が形成される。
【0026】
なお、レーザ加工によりセラミック基板21に貫通穴22を形成すると、貫通穴22の内壁は、レーザ加工の熱による変質で、セラミックの金属成分が析出して金属化し、電気的に導通する。この状態で、無電解メッキを行った場合、電気的に導通している部分から選択的にメッキされるので、貫通穴22内を完全にCu23で埋めることができる。もし、貫通穴22の内壁に選択的にメッキがされない場合には、貫通穴22やセラミック基板21の上面以外の部分をレジストなどの有機保護膜で覆うことにより保護するようにしてもよい。
【0027】
なお、メッキ液の純度は、不純物濃度が3%以下のものを用いるのが好ましく、メッキ液としてはNi,Cu,CuWおよびAuから選ばれる。
【0028】
次に、図1(c)に示したセラミック基板21のメッキされたCu23上に電気回路パターンが形成される。すなわち、図1(d)に示すようにメッキされたCu23上にフォトレジスト25が塗布され、マイクロ波のフィルタや電力ラインなどを構成する薄膜回路26が描かれたフォトマスク27を用いて、UV照射などによりフォトレジスト25が露光され、その後、現像が行われる。
【0029】
現像の結果、図1(e)に示すようにレジストパターン28が形成され、酸系のエッチングを行うと、図1(f)に示すように電気回路パターン29以外のCu23が溶かされてレジストパターン28と電気回路パターン29のみが残される。最後にレジストを除去すると、図1(g)に示すようにセラミック基板21上に電気回路パターン29が形成されたウェハ20が作成される。
【0030】
図2はセラミック基板を積層する方法を説明するための図である。図1の方法により複数のウェハ20a,20b,…20nを形成しておき、これらのウェハ20a,20b,…20nを多層にして、熱圧着する。各ウェハ20a,20b,…20nには、図示しないが給電のための電源ラインまたはアースラインに接続されている電極パッドが形成されている。ウェハ20a,20b,…20nを張り合わせるとき、基板同士で電気的に接続する必要があるが、各ウェハ20a,20b,…20nの電極パッド同士あるいは電極パッドとビアホール24とを電気的に接続する。なお、給電をビアホール24を介して行っている場合には、電極パッド同士あるいは電極パッドとビアホール24とで接続することなく、ビアホール24同士で接続を行ってもよい。
【0031】
熱圧着は、予め高精度にウェハ20a,20b,…20n同士の位置合わせを行って積層し、1MPa以上の圧力をかけながら、500〜600℃の温度で加熱する。この状態で1時間以上保持することで熱圧着が行われる。
【0032】
このように、この発明では、セラミック基板等、後工程において、焼成工程の必要のない基板を用いて、ビアホール24をレーザ加工により穴あけ加工した後、メッキにより形成しているので、ビアホール24の位置ずれが生じないために、多層の基板を重ね合わせて、一気に熱圧着することにより高精度の多層基板を低コストで形成することができる。
【0033】
積層された多層基板はダイシングを用いて分割されるが、多層基板になることで厚みが増してしまう。また、切削抵抗により、ダイシング時に熱圧着した部分から簡単に剥がれてしまう。そのため、ウェハの所定位置に加工された溝に沿って割れ目を入れて、加工変質層を設けて分割のための起点となる層を設けておく。加工変質層としては、たとえばレーザ加工による溝であっても、薬品で形成した溝であってもよい。個々のダイに分割するためにはブレーキング装置が用いられる。これにより、それぞれのウェハにフォトリソ技術を使った加工を施すことができ、熱圧着後にダイごとに容易に分割できる。
【0034】
図面を参照してこの発明の一実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態に限定されるものではない。本発明と同一の範囲内において、または均等の範囲内において、図示した実施形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、後工程において、焼成工程を必要としない基板上にレーザ加工によって穴を形成し、穴を埋めるためのメッキを行ってビアホールを形成し、ビアホールに接続される電気回路を形成し、電気回路が形成された複数の基板を積層して熱圧着するようにしたので、高精度かつビアホールが完全に埋められた基板を作成することができ、現在の半導体プロセスに耐え得る基板を効率的に作成することができる。
【0036】
また、高精度にビアホールを形成できるので、多層基板を容易に作成することができ、しかも各基板を個別に重ね合わせることなく、多層にして重ね合わせることによりコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の多層基板の製造方法を説明するための図である。
【図2】基板を多層する方法を説明するための図である。
【図3】従来の多層基板の製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
2 基板
4 キャリアフィルム
6 絶縁体シート
8 穴
10 ビアホール
12 電気回路
20,20a,20b,20n ウエハ
21 セラミック基板
22 貫通穴
23 Cu
24 ビアホール
25 フォトレジスト
26 薄膜回路
27 フォトマスク
28 レジストパターン
29 電気回路パターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer substrate, for example, a method for manufacturing a multilayer substrate used as a high-frequency substrate for electronic components for high-speed communication such as radio and light.
[0002]
[Prior art]
A multilayer substrate is frequently used as a high-frequency substrate for electronic components for high-speed communication, and a method for manufacturing such a multilayer substrate is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-148195. FIG. 3 is a diagram for explaining the manufacturing method.
[0003]
In FIG. 3A, an insulating sheet 6 coated with a
[0004]
Next, using a carbon dioxide laser,
[0005]
After repeating FIG. 3 (a)-(d) and forming the laminated body of 7 layers, for example, after laminating | stacking the insulator sheet 6 and obtaining the laminated body which has a total of 8 layers of insulator sheets, The
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-148195
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing method shown in FIG. 3, after the
[0008]
However, if the position of displacement is not stable or the amount of deviation is different each time, a mask pattern is required for each substrate, which causes a large increase in cost and extremely deteriorates productivity. For example, when creating a microwave thin film circuit of 2.0 GHz or more, a pattern accuracy of 50 μm or less is required. For this reason, at present, it is necessary to create a mask pattern for each firing lot, which increases the cost.
[0009]
Further, the
[0010]
If a cavity is generated in the
[0011]
Therefore, a main object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer substrate that can improve accuracy and reliability.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a method of manufacturing a multilayer substrate in which a plurality of substrates on which electric circuits are formed are stacked, a step of forming a hole on the substrate by laser processing, and plating to fill the hole to form a via hole And a step of forming an electric circuit connected to the via hole on the substrate, and a step of laminating a plurality of substrates on which the electric circuit is formed and thermocompression bonding.
[0013]
In this invention, since the via hole is formed by plating after the via hole is drilled by laser processing, the position of the via hole is not shifted, and a substrate that can completely fill the hole can be created, A highly accurate substrate that can withstand the current semiconductor process can be produced.
[0014]
Preferably, the plating is also performed on the entire upper surface of the substrate, and the step of forming the electric circuit is characterized in that a circuit pattern is formed by photo-etching a plated portion on the upper surface of the substrate.
[0015]
Preferably, the substrate on which the electric circuit is formed is formed with a work-affected layer that becomes a starting point for division after lamination.
[0016]
Preferably, electrode pads for power feeding are formed on the plurality of substrates, and the step of thermocompression bonding is characterized in that the electrode pads of the plurality of substrates or electrode pads and via holes are electrically connected.
[0017]
Preferably, the thermocompression bonding step is characterized by electrically connecting via holes of a plurality of substrates.
[0018]
Preferably, the thermocompression bonding step is performed by stacking a plurality of substrates and applying a predetermined pressure at a predetermined temperature for a predetermined time.
[0019]
Preferably, the plating for forming the via hole uses a plating solution having an impurity concentration of 3% or less.
[0020]
Preferably, the plating for forming the via hole is selected from Ni, Cu, CuW and Au.
[0021]
Preferably, the substrate is a fired ceramic substrate having a round shape or a square shape having a size of about 1500 m 2 or more.
[0022]
Preferably, the multilayer substrate laminated and thermocompression bonded is cut for each die based on the starting point of the work-affected layer.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram for explaining a method of manufacturing a multilayer substrate according to the present invention. As shown in FIG. 1A, a
[0024]
Next, as shown in FIG. 1B, through
[0025]
Next, as shown in FIG. 1C,
[0026]
When the through
[0027]
The purity of the plating solution is preferably 3% or less, and the plating solution is selected from Ni, Cu, CuW and Au.
[0028]
Next, an electric circuit pattern is formed on the plated
[0029]
As a result of development, a resist
[0030]
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of laminating ceramic substrates. A plurality of
[0031]
In thermocompression bonding, the
[0032]
As described above, in the present invention, since the via
[0033]
The laminated multilayer substrate is divided by dicing, but the thickness increases by becoming a multilayer substrate. Further, due to the cutting resistance, it is easily peeled off from the thermocompression bonded portion during dicing. Therefore, a crack is made along a groove processed at a predetermined position of the wafer, a work-affected layer is provided, and a layer serving as a starting point for division is provided. The work-affected layer may be, for example, a groove formed by laser processing or a groove formed with chemicals. A braking device is used to divide the individual dies. Thereby, each wafer can be processed using a photolithographic technique, and can be easily divided for each die after thermocompression bonding.
[0034]
Although one embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the illustrated embodiment. Various modifications can be made to the illustrated embodiment within the same scope or equivalent scope as the present invention.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a subsequent process, a hole is formed by laser processing on a substrate that does not require a baking process, plating is performed to fill the hole, a via hole is formed, and the via hole is connected. As a result, the circuit board with the electrical circuit formed is stacked and thermocompression bonded to create a highly accurate substrate with completely filled via holes. It is possible to efficiently produce a substrate that can withstand.
[0036]
Further, since the via hole can be formed with high accuracy, a multilayer substrate can be easily formed, and the cost can be reduced by stacking the substrates in layers without overlapping each other individually.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a method for producing a multilayer substrate according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of multilayering a substrate.
FIG. 3 is a diagram for explaining a conventional method of manufacturing a multilayer substrate.
[Explanation of symbols]
2
24 via
Claims (10)
前記基板上にレーザ加工によって穴を形成する工程と、
前記穴を埋めるためのメッキを行ってビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールに接続される電気回路を前記基板上に形成する工程と、
前記電気回路が形成された複数の基板を積層して熱圧着する工程とを備えたことを特徴とする多層基板の製造方法。A method of manufacturing a multilayer substrate in which a plurality of substrates on which an electric circuit is formed is laminated,
Forming a hole on the substrate by laser processing;
Forming via holes by plating to fill the holes;
Forming an electrical circuit connected to the via hole on the substrate;
And a step of laminating and thermocompression-bonding a plurality of substrates on which the electric circuit is formed.
前記電気回路を形成する工程は、前記基板上面のメッキ部分をフォトエッチングすることにより回路パターンを形成することを特徴とする、請求項1に記載の多層基板の製造方法。The plating is also performed on the entire top surface of the substrate,
2. The method of manufacturing a multilayer substrate according to claim 1, wherein the step of forming the electric circuit forms a circuit pattern by photo-etching a plated portion on the upper surface of the substrate.
前記熱圧着する工程は、前記複数の基板の電極パッド同士あるいは電極パッドと前記ビアホールとを電気的に接続することを特徴とする、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の多層基板の製造方法。An electrode pad for power feeding is formed on the plurality of substrates,
4. The multilayer substrate according to claim 1, wherein in the step of thermocompression bonding, electrode pads of the plurality of substrates or electrode pads and the via holes are electrically connected. 5. Production method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003206239A JP2005056924A (en) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | Process for producing multilayer substrate |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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JP2005056924A true JP2005056924A (en) | 2005-03-03 |
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ID=34363164
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JP (1) | JP2005056924A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8756804B2 (en) | 2010-09-29 | 2014-06-24 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method of manufacturing printed circuit board |
-
2003
- 2003-08-06 JP JP2003206239A patent/JP2005056924A/en active Pending
Cited By (1)
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US8756804B2 (en) | 2010-09-29 | 2014-06-24 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Method of manufacturing printed circuit board |
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