JP2005347357A - 回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層された複数の配線層同士を、絶縁層を貫通して接続するための好適な回路装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明の混成集積回路装置１０の製造方法は、第1の絶縁層１７Ａを介して第1の導電膜２８Ａを積層させて、第1の導電膜２８Ａをパターニングすることにより、第1の配線層１８Ａを形成する。第1の配線層１８Ａには、厚み方向に突出する第1の接続部２５Ａが形成されている。更に、第1の接続部２５Ａも含めて第1の配線層１８Ａを第２の絶縁層１７Ｂにより被覆する。この第２の絶縁層１７Ｂは、第1の樹脂膜１７Ｂ１と第２の樹脂膜１７Ｂ２から成る。第２の樹脂膜１７Ｂ２には、第1の樹脂膜１７Ｂ１よりも少量の無機フィラーが含有されている。このことから、貫通孔３２の形成が容易に行えるメリットがある。
【選択図】図９

Description

本発明は回路装置の製造方法に関し、特に、絶縁層を介して積層された複数の配線層を有する回路装置の製造方法に関するものである。

図１５を参照して、従来の混成集積回路装置１００の構成を説明する（例えば、特許文献１を参照）。図１５（Ａ）は混成集積回路装置１００の斜視図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＸ−Ｘ’線に於ける断面図である。

従来の混成集積回路装置１００は、矩形の基板１０６と、基板１０６の表面に設けられた絶縁層１０７とを有し、この絶縁層１０７上には、配線層１０８がパターニングされている。更に、配線層１０８には回路素子１０４が固着されており、回路素子１０４と配線層１０８とは、金属線１０５により電気的に接続されている。配線層１０８と電気的に接続されたリード１０１は、外部に導出されている。また、混成集積回路装置１００は全体が封止樹脂１０２で封止されている。封止樹脂１０２で封止する方法としては、熱可塑性樹脂を用いたインジェクションモールドと、熱硬化性樹脂を用いたトランスファーモールドとがある。
特開平６−１７７２９５号公報

しかしながら、上述した混成集積回路装置１００では、単層の配線が形成されていたことから、集積可能な電気回路の規模に制限がある問題があった。この問題を解決する方法の一つとして、絶縁層を介して積層される多層の配線構造を形成する方法がある。積層された配線層同士は、絶縁層を貫通して形成された接続部により電気的に接続されている。更に、この絶縁層には、放熱性が考慮されて無機フィラーが混入されている。しかしながら、放熱性の向上のために絶縁層に多量の無機フィラーが混入された場合には、絶縁層を貫通して接続部を形成するのが困難になる問題があった。即ち、放熱性を確保した多層の配線構造を形成することが困難であった。

本発明は、上記した問題を鑑みて成されたものである。本発明の主な目的は、積層された複数の配線層同士を、絶縁層を貫通して接続するための好適な回路装置の製造方法を提供することにある。

本発明の回路装置の製造方法は、厚み方向に突出する第1の接続部を有する第１の配線層を回路基板の表面に形成する工程と、フィラーを含む絶縁層を介して前記第1の配線層に第２の導電膜を積層させる工程と、前記第1の接続部が形成された領域に対応する前記第２の導電膜を部分的に除去する工程と、前記第1の接続部が埋め込まれることで薄く形成された領域の前記絶縁層を除去して貫通孔を形成し、前記貫通孔の下面に前記第1の接続部の上面を露出させる工程と、前記貫通孔に第２の接続部を形成することで、前記第２の導電膜と前記第1の配線層とを導通させる工程と、前記第２の導電膜をパターニングすることにより、第２の配線層を形成する工程とを具備することを特徴とする。

更に本発明の回路装置の製造方法は、前記絶縁層は、フィラーを含む第１の樹脂膜と、前記第１の樹脂層の上面を被覆して前記第１の樹脂膜よりも前記フィラーの含有量が少ない第２の樹脂膜とから成り、前記第１の接続部の上方に位置する前記第２の樹脂膜を除去することにより前記貫通孔を形成することを特徴とする。

更に本発明の回路装置の製造方法は、前記第２の樹脂膜には、前記フィラーが含まれないことを特徴とする。

更に本発明の回路装置の製造方法は、前記貫通孔の形成は、部分的に前記第２の導電膜を除去して前記絶縁層を露出させ、露出した前記絶縁層にレーザーを照射して除去することにより行うことを特徴とする。

更に本発明の回路装置の製造方法は、無電解メッキ処理により前記貫通孔の側壁にメッキ膜を形成した後に、電解メッキ処理を行い、新たなメッキ膜を前記貫通孔に形成することで、前記第1の配線層と前記第２の導電膜とを導通させることを特徴とする。

更に本発明の回路装置の製造方法は、前記第２の導電膜を電極として用いた電解メッキ処理を行うことで、前記貫通孔の周辺部に位置する前記第２の導電膜から前記貫通孔の内側に向けてメッキ膜を形成し、前記メッキ膜により前記第1の配線層と前記第２の導電膜とを導通させることを特徴とする。

更に本発明の回路装置の製造方法は、前記第２の導電膜から成るひさしを前記貫通孔の周辺部に形成し、前記ひさしから前記貫通孔の内側に向けてメッキ膜を形成することを特徴とする。

更に本発明の回路装置の製造方法は、前記第1の配線層を電極として用いた電解メッキ処理を行うことで、前記貫通孔の下部に露出する前記第1の配線層から前記貫通孔の内側に向けてメッキ膜を形成し、前記メッキ膜により前記第1の配線層と前記第２の導電膜とを導通させることを特徴とする。

前記メッキ膜を形成する前に、前記貫通孔の側壁に前記メッキ膜とは異なる金属を付着させることを特徴とする。

本発明の回路装置の製造方法に依れば、第1の接続部が埋め込まれることにより薄く形成された絶縁層に貫通孔を設けることで、前記絶縁層に容易に貫通孔を形成することが可能となる。更に、形成される貫通孔の平面的な大きさを小さくすることができる。更に、貫通孔を浅く形成することが可能になることから、この貫通孔へのメッキ膜の形成を容易にすることができる。更にまた、メッキ膜の形成を行う前に、メッキ膜とは異なる金属を貫通孔の側壁に付着させることで、メッキ膜の形成を容易にすることが可能となる。

＜第１の実施の形態＞
本形態では、回路装置の一例として図１等に示すような混成集積回路装置を例に説明を行う。しかしながら下記する本形態は、他の種類の回路装置にも適用可能である。

図１を参照して、本発明の混成集積回路装置１０の構成を説明する。図１（Ａ）は混成集積回路装置１０の断面図であり、図１（Ｂ）は接続部２５およびその付近の断面を拡大した図である。図１（Ｃ）は、他の形態の断面構成を説明する接続部２５の拡大断面図である。

混成集積回路装置１０では、図１（Ａ）を参照して、支持基板として機能する回路基板１６の表面に配線層１８および回路素子１４から成る電気回路が形成されている。更に、回路基板１６の表面に形成されて電気回路は、封止樹脂１２により封止されている。回路基板１６の周辺部にて、リード１１が最上層の配線層１８に固着されており、リード１１の端部は封止樹脂１２から外部に導出している。本形態では、配線層１８は多層配線構造を有し、ここでは、第1の配線層１８Ａおよび第２の配線層１８Ｂから成る２層の配線構造が実現されている。各々の配線層１８は、絶縁層を介して積層されている。このような概略の構成を有する混成集積回路装置１０の詳細を以下にて説明する。

回路基板１６は、金属またはセラミック等から成る基板が放熱の意味で好ましい。また回路基板１６の材料としては、金属としてＡｌ、ＣｕまたはＦｅ等を採用可能であり、セラミックとしてはＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮを採用することができる。その他にも機械的強度や放熱性に優れるものを回路基板１６の材料として採用することが出来る。また本願のポイントであるコンタクト構造を実現するだけであれば、フレキシブル基板、プリント基板、ガラスエポキシ基板等が採用可能である。

本形態では、アルミニウムから成る回路基板１６の表面に絶縁層１７を形成して、絶縁層１７の表面に配線層１８を形成している。また、本形態では、回路基板１６の材料として銅を主体とする金属を採用することもできる。銅は熱伝導性に優れた材料であることから装置全体の放熱性を向上させることが出来る。またＡｌの場合、機械的強度を考え、少なくとも表の面に酸化アルミニウムが形成されても良い。

第1の絶縁層１７Ａは、回路基板１６の実質全域を覆うようにその表面に形成されている。第1の絶縁層１７Ａとしては、フィラーが充填された樹脂を採用することができる。ここで、フィラーとしては、例えば、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、マグネシウム化合物、または、ケイ素化合物を採用することができる。更に、第1の絶縁層１７Ａには、装置全体の放熱性を向上させるために、他の絶縁層よりも多量のフィラーが含有されており、その重量充填率は、例えば６０％〜８０％程度である。更にまた、径が５０μｍ以上の大きな径のフィラーを第1の絶縁層１７Ａに混入させることでも、放熱性を向上させることができる。第1の絶縁層１７Ａの厚みは、要求される耐圧によりその厚みが変化するが、おおよそ５０μｍから数百μｍ程度が好ましい。

第1の配線層１８Ａは銅等の金属から成り、第1の絶縁層１７Ａの表面にパターニングされている。この第1の配線層１８Ａは、上層の第２の配線層１８Ｂと電気的に接続され、主にパターンを引き回す機能を有する。

第２の絶縁層１７Ｂは、第1の配線層１８Ａを被覆するように回路基板１６の表面に形成されている。そして、第２の絶縁層１７Ｂには、第1の配線層１８Ａと第２の配線層１８Ｂとを電気的に接続する接続部２５が貫通して形成される。従って、第２の絶縁層１７Ｂは、接続部２５の形成を容易にするために、第1の絶縁層１７Ａと比較すると少量のフィラーが混入されても良い。これはフィラーの含有率が小さいことを意味している。更に、同様の理由により、第２の絶縁層１７Ｂに含まれるフィラーの平均粒径は、第1の絶縁層１７Ａに含まれるフィラーの平均粒径よりも小さくなっても良い。

第２の配線層１８Ｂは、第２の絶縁層１７Ｂの表面に形成されている。第２の配線層１８Ｂは、回路素子１４が載置されるランド、回路素子上の電極と接続されるパッド、このパッドを電気的に接続する配線部、リード１１が固着されるパッド等を形成している。更に、第２の配線層１８Ｂと第1の配線層１８Ａとは、平面的に交差するように形成することができる。従って、半導体素子１４Ａが多数個の電極を有する場合でも、本願の多層配線構造により、クロスオーバーが可能となりパターンの引き回しを自由に行うことができる。この第２の配線層１８Ｂと上記した第1の配線層１８Ａとは、接続部２５を介して所望の箇所で接続されている。当然、半導体素子の電極の数、素子の実装密度等により、３層、４層、５層以上に増やすことも可能である。

接続部２５は、第２の絶縁層１７Ｂを貫通して、第1の配線層１８Ａと第２の配線層１８Ｂとを電気的に接続している部位である。本形態では、接続部２５は、第1の配線層１８Ａから連続して延在する第1の接続部２５Ａと、第２の配線層１８Ｂから連続して延在する第２の接続部２５Ｂとから成る。接続部２５の更なる詳細については、図１（Ｃ）を参照して後述する。

半導体素子等の回路素子１４は第２の配線層１８Ｂ上に固着され、回路素子１４と配線層１８とで所定の電気回路が構成されている。回路素子１４としては、トランジスタ、ダイオード、ＩＣまたはシステムＬＳＩ等の能動素子や、コンデンサや抵抗等の受動素子が採用される。また、パワー系の半導体素子等の発熱量が大きいものは、金属より成るヒートシンクを介して回路基板１６に固着されても良い。ここで、半導体素子１４Ａは、フェイスアップ型なので金属細線１５を介して第２の配線層１８Ｂと電気的に接続されているが、フェイスダウンで実装されてもよい。

半導体素子１４Ａは、数十個から数百個のパッドをその表面に有する半導体素子である。また、いわゆるシステムＬＳＩを半導体素子１４Ａとして採用することもできる。ここで、システムＬＳＩとは、アナログ演算回路、デジタル演算回路または記憶部等を有し、システム機能を一つのＬＳＩで実現する大規模な素子である。従って、従来のＬＳＩと比較すると、システムＬＳＩは多量の発熱を伴って動作する。

更に、ＬＳＩチップは、Ｓｉチップ裏面がＧＮＤまたはフローティングにより、接着剤が区別される。チップの裏面がＧＮＤの場合は、回路素子１４の裏面はロウ材または導電ペースト等で固着される。チップの電極とボンディングパットとの接続は、フェイスアップまたはダウンにより、金属細線、ロウ材またはバンプ電極等が採用される。更に、半導体素子１４Ａとしては、大きな電流を制御するパワー系のトランジスタ、例えばパワーモス、ＧＴＢＴ、ＩＧＢＴ、サイリスタ等を採用することができる。またパワー系のＩＣも該当する。近年、チップサイズが小さく薄型で高機能なため、図1、図６の様に、装置全体、またはモジュール全体で見ると、発生する熱量は、年々増大している。例えば、コンピューターを制御するＣＰＵ等がその一例である。内蔵される素子数は、大幅に増えているが、Ｓｉチップ自体は、より薄く、より小型になっている。よって単位面積あたりの熱の発生量は、年々増加している。しかもこれらのＩＣやトランジスタが、数多く実装されるので、装置全体としても発生する熱は、比較にならないほど増大している。

リード１１は、回路基板１６の周辺部にて第２の配線層１８Ｂに固着され、例えば外部との入力・出力を行う働きを有する。ここでは、一辺に多数個のリード１１が設けられているが、対向する２辺、４辺に配置されてもよい。リード１１とパターンとの接着は、半田等であるロウ材１９を介して行われている。

封止樹脂１２は、熱硬化性樹脂を用いるトランスファーモールド、または、熱可塑性樹脂を用いるインジェクションモールドにより形成される。ここでは、回路基板１６およびその表面に形成された電気回路を封止するように封止樹脂１２が形成され、回路基板１６の裏面は封止樹脂１２から露出している。更にまた、モールド以外の封止方法は、例えば、ポッティングによる封止、ケース材による封止、等の周知の封止方法を適用させることが可能である。図１（Ｂ）を参照して、回路基板１６表面に載置された回路素子１４から発生する熱を好適に外部に逃がすために、回路基板１６の裏面は封止樹脂１２から外部に露出している。また装置全体の耐湿性を向上させるために、回路基板１６の裏面も含めて封止樹脂１２により全体を封止することもできる。

図１（Ｂ）の断面図を参照して、接続部２５の詳細を説明する。この断面図は、接続部２５およびその付近の混成集積回路装置１０の断面図を拡大したものである。接続部２５は、積層される配線層１８同士を、絶縁層１７を貫通させて導通させる部位である。また、配線層１８同士の熱的結合を行うためのサーマルビアとして、接続部２５を用いることもできる。

本形態では、第1の接続部２５Ａおよび第２の接続部２５Ｂとから成る接続部２５が形成されている。第1の接続部２５Ａは、第1の配線層１８Ａから連続して厚み方向に突出する部位である。ここでは、第1の接続部２５Ａは上方に突出しており、第２の絶縁層１７Ｂに埋め込まれている。第２の接続部２５Ｂは、第２の配線層１８Ｂから連続して厚み方向に突出する部位であり、ここでは下方に突出して第２の絶縁層１７Ｂに埋め込まれている。

第1の接続部２５Ａは、エッチング加工により厚み方向に突出するように形成された部位であり、メッキ処理や圧延加工により形成されるＣｕ箔からなる。また、第1の接続部２５Ａは、エッチング加工以外の方法でも形成可能である。具体的には、電解メッキ膜あるいは無電解メッキ膜を、第1の配線層１８Ａの表面に凸状に成膜することで、第1の接続部２５Ａを形成することができる。更に、半田等のロウ材や銀ペースト等の導電性材料を、第1の配線層１８Ａの表面に設けることでも、第1の接続部２５Ａを形成することが可能である。

第２の接続部２５Ｂは、電解メッキあるいは無電解メッキのメッキ処理により形成される部位である。この第２の接続部２５Ｂの形成方法については、製造方法を説明する実施の形態にて後述する。

本形態では、上記した第1の接続部２５Ａと第２の接続部２５Ｂとが接触する箇所を、第２の絶縁層１７Ｂの厚み方向の中間部に位置させている。ここで、中間部とは、第1の配線層１８Ａの上面より上方であり、第２の配線層１８Ｂの下面より下方であることを意味している。従って、紙面では、第1の接続部２５Ａと第２の接続部２５Ｂとが接触する箇所は、第２の絶縁層１７Ｂの厚み方向の中央部付近となっているが、この箇所は、上記した中間部の範囲で変化させることができる。第２の接続部２５Ｂをメッキ処理により形成することを考慮した場合、第1の接続部２５Ａと第２の接続部２５Ｂとがコンタクトする部分は、第１の配線層１８Ａの上面と、第２の配線層１８Ａの下面の間において、その中間位置よりも上方に配置されることが好ましい。このことにより、メッキ膜から成る第２の接続部２５Ｂの形成が容易になる利点がある。つまり後述する製造方法により明らかになるが、第２の接続部を形成するために、ｖｉａを形成するが、このｖｉａの深さが浅くできるからである。また、浅い分、ｖｉａ径も小さくすることができる。またｖｉａ径が小さい分、間隔も狭められ、全体的に微細パターンを実現できる。

また第１の配線層１８Ａは、複数の機能を持たせることができる。図1(Ｂ)の点で囲んだ部分は、ｖｉａである。また第１の接続部２５Ａが設けられていない薄い部分は、配線として機能する。また第２の接続部２５Ｂが設けられなければ、パワー系の電極や配線として機能させることも可能である。つまり第１の配線層１８Ａは、厚みのある部分でパワー系の配線や電極として、また薄い部分で、小信号系の電極や配線としてパターニングが可能である。

図１（Ｃ）を参照して、他の形態の混成集積回路装置の断面を説明する。ここでは、各配線層１８間に位置する第２の絶縁層１７Ｂが、第1の絶縁膜１７Ｂ１および第２の絶縁膜１７Ｂ２から形成されている。第1の絶縁膜１７Ｂ１は、無機フィラーが充填された絶縁性樹脂からなり、第1の絶縁層１７Ａの表面も含めて第1の配線層１８Ａを被覆している。ここでは、第1の接続部２５Ａの上面から下部の部分の第1の配線層１８Ａが覆われるように、第1の樹脂膜１７Ｂ１が形成されている。第２の樹脂膜１７Ｂ２は、上述した第1の樹脂膜１７Ｂ１の上面を被覆するように形成されている。第２の樹脂膜１７Ｂ２は、第1の樹脂膜１７Ｂ１よりも少ない無機フィラーを含む樹脂から成る。更に、第２の樹脂膜１７Ｂ２に含まれる無機フィラーの平均粒径を、第1の樹脂膜１７Ｂ１に含まれる無機フィラーの平均粒径よりも小さくしても良い。これらのことにより、第２の樹脂膜１７Ｂ２への貫通孔の形成が容易になる利点がある。更に、形成された貫通孔へのメッキ膜の形成も容易になる利点もある。

図２の斜視図を参照して、回路基板１６の表面に形成される第２の配線層１８Ｂの具体的形状の一例を説明する。同図では、全体を封止する樹脂を省いて図示している。

同図を参照して、第２の配線層１８Ｂは、半導体素子を含む回路素子１４が実装されるボンディングパッドの部分と、リード１１が固着されるパッド２６等を構成している。また、半導体素子１４Ａの周辺部には、金属細線１５がワイヤボンディングされるパッドが多数個形成される。多数個のボンディングパッドを有する半導体素子１４Ａが載置された場合、第２の配線層１８Ｂのみによる単層のパターンでは、配線密度に限界があるために十分な引き回しができない恐れがある。本形態では、回路基板１６の表面に多層の配線構造を構築することにより、複雑なパターンの引き回しを実現している。

図３を参照して、他の形態の混成集積回路装置の構成を説明する。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は他の形態の混成集積回路装置の断面図である。

図３（Ａ）を参照して、ここでは、第２の絶縁層１７Ｂを貫通するようにサーマルビア２７が形成されている。サーマルビア２７とは、第２の絶縁層１７Ｂを貫通する孔に金属が充填された部位であり、外部への熱の経路として機能する。従って、サーマルビア２７は電気的通路として機能しなくても良い。具体的には、サーマルビア２７は、半導体素子１４Ａが固着されるランド状の第２の配線層１８Ｂの下面に接触するように形成されている。従って、半導体素子１４Ａから多量の熱が発生した場合でも、複数個のサーマルビア２７を介して、その熱は回路基板１６に伝達される。この場合の熱の経路は、半導体素子１４Ａ→第２の配線層１８Ｂ→サーマルビア２７→第1の絶縁層１７Ａ→回路基板１６→外部である。ここでも、サーマルビア２７は、上記した第1の接続部２５Ａと第２の接続部２５Ｂとから成る。そして、第1の接続部２５Ａと第２の接続部２５Ｂとが接触する部分は、絶縁層の厚み方向の中間部となっている。サーマルビア２７は熱の経路として機能し、大きな熱応力が作用することが予測される部位であることから、本形態の構成は有意義である。

図３（Ｂ）を参照して、ここでは、第1の絶縁層１７Ａおよび第２の絶縁層１７Ｂの両方にサーマルビア２７が設けられている。上述したように、多量のフィラーが含有された第1の絶縁層１７Ａは放熱性に優れた物である。従って、同図に示すように第1の絶縁層１７Ａにサーマルビア２７Ｂを設けることにより、放熱性を更に向上させることが可能となる。第１の絶縁層１７Ａに設けられるサーマルビア２７Ｂも、発熱を伴う半導体素子１４Ａの下方に対応する領域に設けることが好ましい。

上記のように回路基板１６と第1の絶縁層１７Ｂとの間にサーマルビア２７Ｂを形成する場合は、回路基板１６の表面に凸状に突出する第1の接続部２５Ａを形成する。更に、第1の配線層１８Ａの裏面に第２の接続部２５Ｂを設ける。そして、第1の接続部２５Ａと第２の接続部２５Ｂとを第1の絶縁層１７Ａの中間部にて接触させる。

図４を参照して、更なる他の形態の混成集積回路装置の構造を説明する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は混成集積回路装置の断面図である。

図４（Ａ）を参照して、ここでは、絶縁層１７を介して配線層１８を積層させることにより、４層の配線構造を構成している。具体的には、第１の絶縁層１７Ａの上面に第1の配線層１８Ａが形成される。そして、第２の配線層１８Ｂから第４の配線層１８Ｄが、第２の絶縁層１７Ｂから第４の絶縁層１７Ｄを介して積層されている。このように、配線層１８の層数を増やすことにより、配線密度を向上させることができる。第２の絶縁層１７Ｂから第４の絶縁層１７Ｄには、各層同士の配線層を接続するために接続部２５が形成されている。

図４（Ｂ）を参照して、ここでは、パッド数が多い半導体素子１４Ａが載置される領域の回路基板１６の表面に多層の配線構造を形成し、回路素子１４Ｂが固着される領域の回路基板１６の表面には単層の配線構造が形成されている。

半導体素子１４Ａは、上述したように数十から数百個の電極を有する素子である。従って、半導体素子１４Ａの電極と接続されるパターンを引き回すために、半導体素子１４Ａの周辺部には多層の配線構造が形成されている。具体的には、第1の配線層１８Ａおよび第２の配線層１８Ｂから成る多層配線が形成されている。

また、多層に形成される部分の第２の配線層１８Ｂと、単層に形成される部分の第1の配線層１８Ａとは、金属細線１５を介して電気的に接続される。

回路素子１４Ｂは、例えばパワー系の半導体素子であり多量の発熱を伴うスイッチング素子である。第1の配線層１８Ａから成る単層の配線構造が形成された部分の回路基板１６は、他の領域と比較すると放熱効果が大きい。従って、回路素子１４Ｂのように発熱量が大きいディスクリートのトランジスタは、単層の配線を構成する第1の配線層１８Ａに直に固着するのが好適である。

＜第２の実施の形態＞
本形態では、回路装置の一例として混成集積回路装置を例に製造方法の説明を行う。しかしながら、下記する本形態の製造方法は、他の種類の回路装置の製造方法にも適用可能である。

先ず、図５（Ａ）を参照して、回路基板１６の表面に第1の絶縁層１７Ａを塗布して、第1の導電膜２８Ａを積層させる。回路基板１６としては、厚みが１．５ｍｍ程度の金属板を採用することができる。更に、第1の導電膜２８Ａとしては、銅を主材料とするもの、Ｆｅ−ＮｉまたはＡｌを主材料とする材料を採用することができる。第1の導電膜２８Ａの厚みとしては、形成予定の配線層１８Ａの厚みと、第1の接続部２５Ａの高さとを加算した厚さ以上が必要である。具体的には、第1の導電膜２８Ａの厚みは、例えば２０μｍから１５０μｍ程度の範囲である。レジスト２９Ａは、第1の接続部２５Ａが形成予定の領域の第1の導電膜２８Ａの表面を被覆している。レジスト２９Ａによる被覆を行った状態で、エッチングを行う。また、第1の絶縁層１７Ａとしてはエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂に無機フィラーが混入されたものを採用することができる。ここで、混入される無機フィラーとしては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ等である。

図５（Ｂ）を参照して、エッチングを行った後の状態の断面を示す。ここでは、レジスト２９Ａにより被覆された領域が凸状に突出している。この凸状に突出する部位により、第1の接続部２５Ａが形成されている。そして、表面が露出した状態でエッチングが行われた領域の第1の導電膜２８Ａは、一様に厚みが薄く成っている。本工程が終了した後に、レジスト２９Ａは剥離される。ここで、第1の接続部２５Ａが突出する高さは数十μｍ程度に調整される。図５（Ｃ）に、レジスト２９Ａを剥離した状態の第1の接続部２５Ａを示す。

上記した第1の接続部２５Ａは、他の領域の第1の導電膜２８Ａと比較すると、断面が大きく形成される。従って、この部分は他の領域と比較すると、放熱性が高く、更に放熱性に優れた箇所である。

次に、図６を参照して、第1の導電膜２８Ａの表面に第1の接続部２５Ａを形成する他の方法を説明する。ここでは、第1の導電膜２８Ａの表面に選択的にメッキ膜を成膜することで、第1の接続部２５Ａを形成している。

図６（Ａ）を参照して、先ず、レジスト２９Ｂを選択的に第２の導電膜２８Ａの表面に形成する。具体的には、第1の接続部２５Ａが形成される予定の領域を除いて、レジスト２９Ｂを形成する。

次に、図６（Ｂ）を参照して、レジスト２９Ｂから選択的に露出する第1の導電膜２８Ａの表面にメッキ膜を成長させる。このメッキ膜の成膜は、電解メッキ処理、無電解メッキ処理、あるいは、両者を組み合わせた方法を採用することができる。本工程が終了した後にレジスト２９Ｂの剥離を行って、図６（Ｃ）に示すような凸状の第1の接続部２５Ａを得る。

図７（Ａ）から図７（Ｃ）を参照して、次に、第1の接続部２５Ａの上面も含めて、第1の配線層１８Ａをレジスト２９Ｃにより被覆する。更に、レジスト２９Ｃを選択的に形成する。そしてレジスト２９Ｃを介したエッチングを行うことで、第1の配線層１８Ａのパターニングが行われる。第1の配線層１８Ａのエッチングが終了した後に、レジスト２９Ｃは剥離される。図７（Ｄ）にレジスト２９Ｃを剥離した後の状態の断面を示す。

図８（Ａ）を参照して、次に、第1の配線層１８Ａの少なくとも一部分が覆われるように、第1の樹脂膜１７Ｂ１を形成する。この第1の樹脂膜１７Ｂ１は、放熱性を向上させるために多量の無機フィラーが混入されている場合がある。無機フィラーの充填量は、例えば８０重量％程度になる場合がある。このような場合では、樹脂の流動性が悪いことから、複数回に渡って樹脂の供給を行うことにより、第1の樹脂膜１７Ｂ１を形成しても良い。ここでは、第1の接続部２５Ａの上面が露出するように第1の樹脂膜１７Ｂ１が形成される。また、第1の接続部２５Ａの側方まで含めてその上面が露出するように、第1の樹脂膜１７Ｂ１を形成しても良い。更に、第1の接続部２５Ａの上面も僅かに覆われるように、第1の樹脂膜１７Ｂ１を形成しても良い。

図８（Ｂ）を参照して、第1の樹脂膜１７Ｂ１が覆われるように第２の樹脂膜１７Ｂ２を形成する。上述したように、第２の樹脂膜１７Ｂ２に含まれる無機フィラーの量を、第1の樹脂膜１７Ｂ１よりも少なくしても良い。更に、第２の樹脂膜１７Ｂ２に含まれる無機フィラーの平均粒径を、第1の樹脂膜１７Ｂ１に含まれる無機フィラーの平均粒径の平均粒径よりも小さくしても良い。

更に、図８（Ｃ）を参照して、第２の樹脂膜１７Ｂ２の表面に第２の導電膜２８Ｂを積層させる。ここでは、第２の樹脂膜１７Ｂ２と第２の導電膜２８Ｂとを個別に形成しているが、第２の樹脂膜１７Ｂ２が裏面に付着した第２の導電膜２８Ｂを、第1の樹脂膜１７Ｂ１が覆われるように積層させても良い。更に、第1の接続部２５Ａの側面はテーパー形状と成っており、このことにより第２の樹脂層１７Ｂへの第1の接続部２５Ａの埋め込みが容易になる利点がある。

図９を参照して、次に、貫通孔３２を形成する工程を説明する。ここでは、第1の接続部２５Ａの上方に位置する第２の導電膜２８Ｂおよび第２の樹脂膜１７Ｂ２を部分的に除去することで、貫通孔３２を形成している。

図９（Ａ）を参照して、先ず、貫通孔３２が形成予定の領域を露出させて、第２の導電膜２８Ｂの表面をレジスト２９Ｄにより被覆する。そして、エッチングを行うことにより、レジスト２９Ｄから露出する部分の第２の導電膜２８Ｂを除去する。このエッチングが行われた後に、レジスト２９Ｄは剥離される。

図９（Ｂ）を参照して、上記エッチングを行った後の断面を示す。上記エッチングにより、第1の接続部２５Ａの上方に位置する第２の導電膜２８Ｂが除去されて、貫通孔３２が形成されている。そして、貫通孔３２の底部から第２の樹脂膜１７Ｂ２が部分的に露出している。そして、第２の導電膜２８Ｂをマスクとして、レーザーを照射することにより貫通孔３２の下部から第1の接続部２５Ａが露出させる。

ここでは、第1の接続部２５Ａの上方は、第２の樹脂膜１７Ｂ２により被覆されている。第２の樹脂膜１７Ｂ２は、第1の樹脂膜１７Ｂ１と比較すると、少ない量の無機フィラーが含有されている。更に、第２の樹脂膜１７Ｂ２に含有される無機フィラーの平均粒径は、第２の樹脂膜１７Ｂ２のそれよりも小さい。従って、レーザーを照射することによる貫通孔３２の形成を比較的容易に行える利点がある。

図９（Ｃ）を参照して、貫通孔３２の形成方法を更に詳述する。本形態では、第1の接続部２５Ａが埋め込まれることにより、貫通孔３２の下方の第２の絶縁層１７Ｂは薄くなる。そして、薄くなった領域の第２の樹脂膜１７Ｂ２を、レーザーを用いて除去することで、貫通孔３２の下部に、第1の接続部２５Ａを露出させている。大部分の領域に於いて、第２の絶縁層１７Ｂの厚みＴ２は、例えば５０μｍ程度である。それに対して、貫通孔３２の下方に対応する領域の第２の絶縁層１７Ｂの厚みＴ１は、例えば１０μｍ〜２５μｍ程度と薄くなっている。

従って、レーザーにより同じアスペクト比の貫通孔３２が形成されると仮定した場合は、本形態によると、径の小さい貫通孔３２を形成することが可能となる。上記の様な条件の場合は、貫通孔３２の直径を半分程度に形成可能なことから、貫通孔３２が占有する面積を１／４程度に小さくすることが可能である。このことが、装置全体の小型化に寄与する。更に、第２の絶縁層１７Ｂには、放熱性を確保するために無機のフィラーが混入されることで、レーザーによる貫通孔３２の形成が若干困難な状況にある。このような状況にて貫通孔３２を形成するためにも、貫通孔３２が形成される領域の第２の絶縁層１７Ａを薄くすることは有意義である。

第1の接続部２５Ａの平面的な大きさは、その上方に形成さえる貫通孔３２よりも大きく形成される。換言すると、貫通孔３２および第1の接続部２５Ａの平面的な形状は、円形であるので、第1の接続部２５Ａの径は、貫通孔３２の径よりも大きく形成されている。一例を挙げると、貫通孔３２の径Ｗ１が１００μｍ程度である場合は、第1の接続部２５Ａの径Ｗ２は、１５０μｍから２００μｍ程度に形成される。また、貫通孔３２の径Ｗ１が３０μｍから５０μｍ程度である場合は、第1の接続部２５Ａの径Ｗ２は、５０μｍかあら７０μｍ程度に調整される。このように第1の接続部２５Ａの平面的な大きさを、貫通孔３２よりも大きくすることで、貫通孔３２が多少の位置ズレを伴って形成された場合でも、貫通孔３２を第1の接続部２５Ａの上方に位置させることができる。従って上記位置ズレに起因した、接続信頼性の低下を防止することができる。また、第1の接続部２５Ａの平面的な形状としては、円形以外の形状も採用可能である。

図９（Ｄ）を参照して、上記方法により貫通孔３２を形成した後の断面を示す。各貫通孔３２の下面からは、第1の接続部２５Ａの上面が露出している。そして、レーザー処理により形成される貫通孔３２の側壁からは、第２の樹脂膜１７Ｂ２に混入されているフィラーが露出している。これらのフィラーとして代表的なものが、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等である。尚、上記レーザー処理にて、貫通孔３２の底部に残渣が残留する場合は、この残渣を取り除くための洗浄を行う。

更に、次工程にてメッキ処理を行うために、前処理としてのジンケート処理を行う。ジンケート処理とは、Ｚｎイオンを含むアルカリ溶液を用いて、メッキ膜が形成される予定の部位にＺｎを付着させる処理である。具体的には、貫通孔３２の側壁には無機フィラーが露出している部分がある。更に、第２の樹脂膜１７Ｂ２に多量のフィラーが混入された場合は、貫通孔３２の側壁の大部分はフィラーが露出する面となる。セラミック等の無機フィラーの表面は、密着性等が十分な無電解メッキを形成することが難しい。そこで、本形態では、無機フィラーが露出している貫通孔３２の表面にＺｎから成る金属膜を形成した後に、Ｚｎとの置換反応によりメッキ膜３４を形成している。従って、貫通孔３２の側壁とメッキ膜３４との付着強度は強固なものとなっている。

図１０および図１１を参照して、次に、貫通孔３２にメッキ膜を形成することで、第２の接続部２５Ｂを形成し、第1の配線層１８Ａと第２の導電膜２８Ｂとを導通させる工程を説明する。このメッキ膜の形成は２つの方法が考えられる。第1の方法は無電解メッキによりメッキ膜を形成した後に、電解メッキにより再びメッキ膜を成膜させる方法である。第２の方法は、電解メッキ処理のみでメッキ膜を成膜する方法である。

図１０を参照して、メッキ膜を形成する上記第1の方法を説明する。先ず図１０（Ａ）を参照して、貫通孔３２の側壁も含めた第２の導電膜２８Ｂの表面に、無電解メッキ処理によりメッキ膜３４を形成する。このメッキ膜３４の厚みは、３μｍから５μｍ程度で良い。

次に、図１０（Ｂ）を参照して、メッキ膜３４の上面に、電解メッキ法により新たなメッキ膜３５を形成する。具体的には、メッキ膜３４が形成された第２の導電膜２８Ｂをカソード電極として、電解メッキ法によりメッキ膜３５を形成する。上述した無電解メッキ法により、貫通孔３２の内壁にはメッキ膜３４が形成されている。従って、ここで形成されるメッキ膜３５は、貫通孔３２の内壁も含めて一様の厚みに形成される。このことにより、メッキ膜から成る第２の接続部２５Ｂが形成される。具体的なメッキ膜３５の厚みは、例えば２０μｍ程度である。上記したメッキ膜３４およびメッキ膜３５の材料としては、第２の導電膜２８Ｂと同じ材料である銅を採用することができる。また、銅以外の金属をメッキ膜３４およびメッキ膜３５の材料として採用することができる。

図１０（Ｃ）を参照して、ここではフィリングメッキを行うことにより、メッキ膜３５により貫通孔３２を埋め込んでいる。このフィリングメッキを行うことにより、第２の接続部２５Ｂの機械的強度を向上させることができる。

次に図１１を参照して、電解メッキ法を用いて第２の接続部２５Ｂを形成する方法を説明する。

図１１（Ａ）を参照して、先ず、金属イオンを含む溶液を貫通孔３２に接触させる。ここで、メッキ膜の材料としては、銅、金、銀、パラジューム等を採用することができる。そして、第２の導電膜２８Ｂをカソード電極として電流を流すと、カソード電極である第２の導電膜２８Ｂに金属が析出してメッキ膜が形成される。ここでは、メッキ膜が成長する様子を３６Ａ、３６Ｂにて表している。電解メッキ法では、電界が強い箇所に優先的にメッキ膜が形成される。本形態ではこの電界は、貫通孔３２の周縁部に面する部分の第２の導電膜２８Ｂで強くなる。従って、この図に示すように、貫通孔３２の周縁部に面する部分の第２の導電膜２８Ｂから、優先的にメッキ膜が成長する。形成されたメッキ膜が第１の接続部２５Ａに接触した時点で、第1の配線層１８Ａと第２の導電膜２８Ｂとが導通する。その後は、貫通孔３２内部に、一様にメッキ膜が形成される。このことにより、貫通孔３２の内部に、第２の導電膜２８Ｂと一体化した第２の接続部２５Ｂが形成される。

図１１（Ｂ）を参照して、次に、第２の接続部２５Ｂを形成する他の方法を説明する。ここでは、ひさし１３を貫通孔３２の周辺部に設けることにより、電解メッキ法による第２の接続部２５Ｂを容易にしている。ここで、「ひさし」とは、貫通孔３２の周辺部を覆うように、せり出す第２の導電膜２８Ｂから成る部位を指す。ひさし１３の具体的な製造方法は、レーザーによる貫通孔３２の形成を行う際に、このレーザーの出力を大きくすることで行うことができる。レーザーの出力を大きくすることにより、レーザーによる第２の導電膜２８Ｂの除去が横方向に進行することで、ひさし１３の下方の領域の樹脂が除去される。上記した条件にて、第２の導電膜２８Ｂをカソード電極とした電解メッキ処理を行うことで、ひさし１３の部分から優先的にメッキ膜が成長する。ひさし１３から、メッキ膜が成長することにより、図１２（Ａ）の場合と比較して、下方向に優先してメッキ膜を成長させることができる。従って、メッキ膜による貫通孔３２の埋め込みを確実に行うことが可能となる。

本形態の貫通孔３２の側壁は凹凸を有する形状となっている。更に、貫通孔３２の側壁には、第２の絶縁層１７Ｂに混入された無機フィラーが露出している。これらのことにより、貫通孔３２の側壁にメッキ膜を形成することが困難になっている。一般的に無機物であるフィラーの表面には、メッキ膜が付着し難いが、特に、ＡｌＮが貫通孔３２の側壁に露出する場合は、メッキ膜の形成が困難になる。そこで本形態では、上記電解メッキ法を用いた方法により、第２の接続部２５Ｂを形成している。

更に、本形態では、貫通孔３２にメッキ膜を形成することにより、必然的に第２の導電膜２８Ｂの表面にもメッキ膜が形成され、その厚みが厚くなる。しかしながら、本形態では、上記のように１０μｍ程度の浅い貫通孔３２にメッキ膜を形成するので、形成されるメッキ膜のトータルの厚みを薄くすることが可能になる。従って、メッキ膜の付着による第２の導電膜２８Ｂの厚みの増加量は小さいので、第２の導電膜２８Ｂを薄い状態に保持することができる。このことから、第２の導電膜２８Ｂから形成される第２の配線層１８Ｂを微細にすることができる。

更にまた、フィリングメッキを施すことにより貫通孔３２を埋め込む場合でも、上記したように貫通孔３２が浅く形成されることから、フィリングメッキを容易に行うことができる。

図１２（Ａ）を参照して、第２の接続部２５Ｂが形成されることで、第1の接続部２５Ａおよび第２の接続部２５Ｂとから成る接続部２５が形成される。更に図１２（Ｂ）を参照して、レジスト２９Ｅを用いた選択的なエッチングを行うことで、第２の配線層１８Ｂを形成する。更に図１２（Ｃ）を参照して、ここでは、第1の配線層１８Ａ、第２の配線層１８Ｂ、第３の配線層１８Ｃから成る３層の多層配線が形成されている。この場合は、第２の配線層１８Ｂには、上面および下面の両方に、凸状に突出する接続部２５が形成される。

図１３（Ａ）を参照して、次に、半田や導電ペースト等を介して回路素子１４を第２の配線層１８Ｂ（アイランド）に固着する。ここでは、能動素子をフェイスダウンで実装しているが必要によりフェイスダウンでも良い。更に、図１３（Ｂ）を参照して、金属細線１５を介して半導体素子１４Ａと第２の配線層１８Ｂとの電気的接続を行う。

上記工程が終了した後に、各ユニット２４の分離を行う。各ユニット２４の分離は、プレス機を用いた打ち抜き、ダイシング、等により行うことが出来る。その後に、各ユニット２４の回路基板１６にリード１１を固着する。

図１４を参照して、次に、各回路基板１６の樹脂封止を行う。ここでは、熱硬化性樹脂を用いたトランスファーモールドにより封止が行われている。即ち、上金型３０Ａおよび下金型３０Ｂとから成る金型３０に回路基板１６を収納した後に、両金型をかみ合わせることでリード１１の固定をする。そして、キャビティ３１に樹脂を封入することで、樹脂封止の工程が行われる。以上の工程で、例えば図１にその構造を示す混成集積回路装置が製造される。

本発明の混成集積回路装置を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。 本発明の混成集積回路装置を説明する斜視図である。 本発明の混成集積回路装置を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 本発明の混成集積回路装置を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｃ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｃ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｄ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｃ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｄ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｃ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｃ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。 本発明の混成集積回路装置の製造方法を説明する断面図である。 従来の混成集積回路装置を説明する斜視図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。

符号の説明

１０ 混成集積回路装置
１１ リード
１２ 封止樹脂
１４ 回路素子
１５ 金属細線
１６ 回路基板
１７Ａ〜１７Ｄ 絶縁層
１７Ｂ１ 第1の樹脂膜
１７Ｂ２ 第２の樹脂膜
１８Ａ〜１８Ｄ 配線層
１９ ロウ材
２４ ユニット
２５Ａ、２５Ｂ 接続部
２６ パッド
２７ サーマルビア
２８Ａ、２８Ｂ 導電膜
２９Ａ〜２９Ｅ レジスト
３０ 貫通孔
３１ キャビティ
３２ 貫通孔
３３ レーザー
３４ メッキ膜

Claims (9)

1. 厚み方向に突出する第1の接続部を有する第１の配線層を回路基板の表面に形成する工程と、
   フィラーを含む絶縁層を介して前記第1の配線層に第２の導電膜を積層させる工程と、
   前記第1の接続部が形成された領域に対応する前記第２の導電膜を部分的に除去する工程と、
   前記第1の接続部が埋め込まれることで薄く形成された領域の前記絶縁層を除去して貫通孔を形成し、前記貫通孔の下面に前記第1の接続部の上面を露出させる工程と、
   前記貫通孔に第２の接続部を形成することで、前記第２の導電膜と前記第1の配線層とを導通させる工程と、
   前記第２の導電膜をパターニングすることにより、第２の配線層を形成する工程とを具備することを特徴とする回路装置の製造方法。
2. 前記絶縁層は、フィラーを含む第１の樹脂膜と、前記第１の樹脂層の上面を被覆して前記第１の樹脂膜よりも前記フィラーの含有量が少ない第２の樹脂膜とから成り、
   前記第１の接続部の上方に位置する前記第２の樹脂膜を除去することにより前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
3. 前記第２の樹脂膜には、前記フィラーが含まれないことを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
4. 前記貫通孔の形成は、部分的に前記第２の導電膜を除去して前記絶縁層を露出させ、露出した前記絶縁層にレーザーを照射して除去することにより行うことを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
5. 無電解メッキ処理により前記貫通孔の側壁にメッキ膜を形成した後に、電解メッキ処理を行い、新たなメッキ膜を前記貫通孔に形成することで、前記第1の配線層と前記第２の導電膜とを導通させることを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
6. 前記第２の導電膜を電極として用いた電解メッキ処理を行うことで、前記貫通孔の周辺部に位置する前記第２の導電膜から前記貫通孔の内側に向けてメッキ膜を形成し、前記メッキ膜により前記第1の配線層と前記第２の導電膜とを導通させることを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
7. 前記第２の導電膜から成るひさしを前記貫通孔の周辺部に形成し、
   前記ひさしから前記貫通孔の内側に向けてメッキ膜を形成することを特徴とする請求項６記載の回路装置の製造方法。
8. 前記第1の配線層を電極として用いた電解メッキ処理を行うことで、前記貫通孔の下部に露出する前記第1の配線層から前記貫通孔の内側に向けてメッキ膜を形成し、前記メッキ膜により前記第1の配線層と前記第２の導電膜とを導通させることを特徴とする請求項１記載の回路装置の製造方法。
9. 前記メッキ膜を形成する前に、前記貫通孔の側壁に前記メッキ膜とは異なる金属を付着させることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれかに記載の回路装置の製造方法。
   
   

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