JP2009188311A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細な全層ＩＶＨ構造の多層配線基板を形成することができる製造方法を提供する。
【解決手段】内層用配線基板の金属箔に配線を形成する工程と、電気絶縁性基材の片面に導電体を位置決め固定する工程と、内層用配線基板の上下に導電体を位置決め固定した電気絶縁性基材を積層し、さらにその上下に金属箔を積層する工程と、内層用配線基板、導電体を位置決め固定した電気絶縁性基材、及び金属箔を加熱加圧することにより、導電体を電気絶縁性基材に貫通させ、内層用配線基板に形成された配線と金属箔とを電気的に接続する工程と、金属箔に配線を形成する工程を備えた多層配線基板の製造方法であって、導電体を位置決め固定する工程は、個々の導電体が位置決め固定される内層用配線基板の配線に形成されたランドの位置座標を測定し、その測定結果をもとに電気絶縁性基材の片面の最適な位置に導電体を位置決め固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線基板の各配線層間を電気的に接続するビアと、配線層に形成されたランドが高精度に位置決め、積層された多層配線基板の製造方法に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、産業用にとどまらず広く民生用機器の分野においてもＬＳＩ等の半導体チップを高密度に実装できる多層配線基板が安価に供給されることが強く要望されてきている。このような多層配線基板では微細な配線ピッチで形成された複数層の配線間を高い接続信頼性で電気的に接続できることが重要である。

従来、このような市場の要望に対して従来の多層配線基板の層間接続の主流となっていたスルーホール内壁の金属めっき導体に代えて、多層配線基板の任意の電極を任意の配線パターン位置において層間接続できるインナービアホール接続法すなわち全層ＩＶＨ構造樹脂多層基板と呼ばれるものがある。

これは、多層配線基板のビアホール内に導電体を充填して必要な各層間のみを接続することが可能であり、部品ランド直下にインナービアホールを設けることができるために、基板サイズの小型化や高密度実装を実現することができる。また、インナービアホールにおける電気的接続は導電性ペーストを用いているために、ビアホールにかかる応力を緩和することができ、熱衝撃等による寸法変化に対して安定な電気的接続を実現することができる。

この全層ＩＶＨ構造樹脂多層基板として図２に示すような工程で製造される多層配線基板が従来から提案されている。

図２において、電気絶縁性基材１には、被圧縮性を有する多孔質基材やコアフィルムの両側に接着剤層が形成された３層構造のもの、繊維と樹脂の複合基材等が用いられる。

次に従来の工程について説明する。まず図２（ａ）に示すように電気絶縁性基材１の両側に保護フィルム２をラミネート加工によって貼り付ける。このラミネートの際に、電気絶縁性基材１と保護フィルム２が高温状態で接着するため、電気絶縁性基材１と保護フィルム２の界面に電気絶縁性基材１と保護フィルム２の熱膨張係数の違いに起因する応力が発生している。

続いて、図２（ｂ）に示すように電気絶縁性基材１と保護フィルム２の全てを貫通するビアホール３をレーザー等によって形成する。次に図２（ｃ）に示すようにビアホール３に導電性ペースト４を充填する。この保護フィルム２は電気絶縁性基材１の表面に導電性ペースト４が残存しないようにする役割を果たす。

その後、両側の保護フィルム２を剥離し、この状態で両側から箔状の配線材料５を積層配置すると図２（ｄ）に示した状態になる。

ここで、電気絶縁性基材１表面の保護フィルム２を剥離する際に、電気絶縁性基材１の両方向の寸法変化が発生する。この寸法変化は、保護フィルム２を電気絶縁性基材１に形成する際に発生した保護フィルム２と電気絶縁性基材１の間の応力が開放されるために生じる。

次に図２（ｅ）に示す工程で配線材料５を加熱加圧することにより、電気絶縁性基材１に接着させる。この時、電気絶縁性基材１が被圧縮性の特徴を持つ場合には、加熱加圧によって厚み方向に収縮することとなる。また、この加熱加圧工程によって導電性ペースト４は厚み方向に圧縮される。この圧縮によって導電性ペースト４内の金属フィラーどうしが高密度に接触し、配線材料５と導電性ペースト４の電気的接続が実現されることとなる。

その後、図２（ｆ）に示すように配線材料５をパターニングすることによって両面配線基板６が完成する。次に図２（ｇ）に示すように、両面配線基板６の両側に、図２（ａ）〜（ｄ）に示したのと同様の工程で形成した導電性ペースト４が充填された別の電気絶縁性基材７と配線材料８を積層配置させる。この電気絶縁性基材７も既に述べた例と同様に、保護フィルム剥離の際に寸法変化することとなる。

図２（ｈ）に示す工程で配線材料８を加熱加圧することにより、電気絶縁性基材７に接着させる。このとき、同時に両面配線基板６と電気絶縁性基材７も接着することになる。この加熱加圧工程で図２（ｅ）に示した工程と同様に電気絶縁性基材７が厚み方向に収縮し、導電性ペースト９が厚み方向に圧縮される。この圧縮によって導電性ペースト９が配線材料８と両面配線基板６上の配線１０と高密度に接触し電気的な接続が実現されるのである。

次に、表層の配線材料８をパターニングすることによって図２（ｉ）に示す多層配線基板１１が完成する。ここでは、多層配線基板として４層基板の例を示したが、多層配線基板の層数は４層に限定されるものではなく、同様の工程でさらに多層化することができる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が公知である。
特開平７−２８３５３４号公報

しかしながら、上記した従来の多層配線基板の製造方法では、電気絶縁性基材のラミネート、配線のパターニング、加熱加圧による寸法変化バラツキ、ビアホールの加工位置精度バラツキ、表面に形成した保護フィルムを剥離する際の電気絶縁性基材の寸法変化等が原因となり、配線として形成されたランドと、電気絶縁性基材に設けられたビアホールを合致させるために寸法変化バラツキを許容できる程度までしかランド径を小さくできなかった。また、ランドとビアホールの合致が著しく悪いと隣接した配線間での絶縁不良に至るという品質上の不具合も課題となっている。

すなわち、上記した製造方法では、全層ＩＶＨ構造の多層配線基板を形成する場合に、上記寸法変化バラツキを許容するためランド径の微小化に限界があるとともに、合致不具合による歩留り悪化もあり、これらがランドの小径化、及び高密度な配線形成を実施する上での課題となっていた。また、この寸法変化がさらに高密度な多層配線基板を形成すべく、ビアホールの小径化、配線のファイン化または電気絶縁性基材の厚みを薄くした際に顕著となり、高精細な多層配線基板を形成する際の課題となっている。

本発明は、上記した従来の課題を解決し、高精細な全層ＩＶＨ構造の多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の多層配線基板の製造方法は、内層用配線基板の金属箔に配線を形成する工程と、電気絶縁性基材の片面に導電体を位置決め固定する工程と、前記内層用配線基板の上下に前記導電体を位置決め固定した前記電気絶縁性基材を積層し、さらにその上下に金属箔を積層する工程と、前記内層用配線基板、前記導電体を位置決め固定した前記電気絶縁性基材、及び前記金属箔を加熱加圧することにより、前記導電体を前記電気絶縁性基材に貫通させ、前記内層用配線基板に形成された前記配線と前記金属箔とを電気的に接続する工程と、前記金属箔に配線を形成する工程を備えた多層配線基板の製造方法であって、前記導電体を位置決め固定する工程は、個々の前記導電体が位置決め固定される前記内層用配線基板の前記配線に形成されたランドの位置座標を測定し、その測定結果をもとに前記電気絶縁性基材の片面の最適な位置に前記導電体を位置決め固定する。

本発明の多層配線基板の製造方法によれば、導電体を位置決め固定する工程において、個々の導電体が位置決め固定される内層用配線基板の配線として形成されたランドの位置座標を測定し、その測定結果をもとに電気絶縁性基材の片面の最適な位置に前記導電体を位置決め固定し、その後の積層及び加熱加圧により各配線層間の電気的な接続が得られるため、電気絶縁性基材のラミネート、配線のパターニング、加熱加圧による寸法変化バラツキ、ビアホールの加工位置精度バラツキ、表面に形成した保護フィルムを剥離する際の電気絶縁性基材の寸法変化等の要因を考慮することなく、多層配線基板形成時の位置決め積層精度を向上させることができる。更に導電体を微小化し電気絶縁性基材を薄手化した際でも同様の効果が得られる。すなわち、本発明によれば、高精細な全層ＩＶＨ構造の配線基板を提供することができる。

また、従来技術と比較し、保護フィルム及び保護フィルムのラミネート工程、レーザー等によるビアホール形成工程、導電性ペースト及び導電性ペーストの充填工程、導電性ペースト充填後の保護フィルムの剥離工程が不要となるため、歩留りや生産コストの面でも優れた効果が得られる。

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（ａ）〜（ｇ）は本発明の実施の形態における多層配線基板の製造方法を示す工程断面図である。

図１（ａ）に示すように電気絶縁性基材１２を約６０〜７０℃で加熱し、電気絶縁性基材１２の表面の樹脂を溶融させ粘着性を出させ、その電気絶縁性基材１２の表面の最適な位置に導電体１３を位置決め固定する。ここで導電体１３の最適な位置は設計値を示す。

また、実施の形態では電気絶縁性基材１２を加熱することで表面の樹脂を溶融させ粘着性を出させ、導電体１３を位置決め固定しているが、電気絶縁性基材１２の少なくとも片面に接着性を有する層を別途設けたものであっても良い。

電気絶縁性基材１２としてはガラスエポキシ、アラミド不織布とエポキシ樹脂の複合材料等を用いることができる。またポリイミドフィルム、アラミドフィルム、液晶ポリマーフィルムなどを用いてもよい。実施の形態では電気絶縁性基材１２として６０μｍ厚のガラスエポキシ織布とエポキシ樹脂の複合材料、導電体１３として銅の直方体（厚み６５μｍ×横１００μｍ×縦１００μｍ）を用いている。

次に図１（ｂ）に示すように導電体１３を接着した電気絶縁性基材１２の上下に配線材料である金属箔１４を位置決め積層する。実施の形態では金属箔１４として銅箔を用いている。

次に図１（ｃ）に示すように積層した電気絶縁性基材１２、導電体１３及び金属箔１４を加熱加圧することにより、上下の金属箔１４の間で導電体１３が電気絶縁性基材１２を貫通し、金属箔１４と導電体１３とが高密度に接触し電気的な接続が得られるとともに、金属箔１４を電気絶縁性基材１２に接着させる。

その後、図１（ｄ）に示すように金属箔１４をパターニングすることによって配線１５が形成され両面配線基板１６が完成する。

ここで導電体１３の詳細について詳細を述べる。導電体１３の厚みは少なくとも電気絶縁性基材１２よりも厚く、且つ、上記の加熱加圧により、金属箔１４を破損、変形させない程度であれば良い。また、実施の形態では材質には銅を用いたが、金、銀、銅、錫、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、鉄、チタン、クロム、亜鉛等やそれらの合金でも良い。

ここで合金を用いる利点は、上記金属元素の１種以上を、電気伝導特性を大きく損なわない範囲で添加し、融点を下げることで、両面配線基板１６の上下の金属箔１４と導電体１３とをより高密度に接合させ、電気的な接続信頼性の向上が図れることにある。実施の形態では導電体１３の表面に微細な凹凸を形成することで同様の効果を得ている。

また、加熱加圧は電気絶縁性基材１２が溶けて破損したり変形したりしない温度と圧力の範囲で行うと良い。加熱温度が低過ぎると、電気絶縁性基材１２の樹脂に充分な流動性が得られず、導電体１３が電気絶縁性基材１２を貫通しきれない場合があり、逆に、加熱温度が高過ぎても、電気絶縁性基材１２の樹脂層を完全に硬化させてしまうことになり、導電体１３が電気絶縁性基材１２を貫通しきれない場合がある。従って、樹脂の種類にもよるが、３０℃〜２２０℃の温度域で加熱加圧するのが好ましい。

次に図１（ｅ）に示すように、両面配線基板１６の両側に、図１（ａ）に示した工程で別途に形成した導電体１３が位置決め固定された電気絶縁性基材１７と金属箔１４を積層配置させる。この電気絶縁性基材１７に位置決め固定されている導電体１３は、既に形成されている両面配線基板１６の配線１５として形成されたランドの位置座標の測定結果をもとに電気絶縁性基材１７の片面の最適な位置に位置決め固定されている。ここで導電体１３の最適な位置はランドの中心又はランドからはみ出さない任意の位置を示す。

次に図１（ｆ）に示すように積層した両面配線基板１６、電気絶縁性基材１７、導電体１３及び金属箔１４を加熱加圧することにより、金属箔１４を電気絶縁性基材１７に接着させる。このとき、同時に両面配線基板１６と電気絶縁性基材１７も接着することになる。この加熱加圧工程で図１（ｃ）に示した工程と同様に導電体１３が電気絶縁性基材１７を貫通し、金属箔１４と両面配線基板１６の配線１５とが高密度に接触し電気的な接続が得られる。

次に、表層の金属箔１４をパターニングすることによって配線１８が形成され、図１（ｇ）に示す多層配線基板１９が完成する。ここでは、多層配線基板１９として４層基板の例を示したが、多層配線基板１９の層数は４層に限定されるものではなく、同様の工程でさらに多層化することができる。

上記の製造方法により電気絶縁性基材のラミネート、配線のパターニング、加熱加圧による寸法変化バラツキ、ビアホールの加工位置精度バラツキ、表面に形成した保護フィルムを剥離する際の電気絶縁性基材の寸法変化等の要因を考慮することなく、多層配線基板製造時の位置決め積層精度を向上させることができる。

本発明の多層配線基板の製造方法は、多層配線基板の各配線層間を電気的に接続するビアと、配線層に形成されたランドが高精度に位置決め、積層ができるため、高精細な全層ＩＶＨ構造の多層配線基板の製造方法として有用である。

本発明の実施の形態における多層配線基板の製造方法の工程を示す断面図 従来の多層配線基板の製造方法の工程を示す断面図

符号の説明

１２，１７ 電気絶縁性基材
１３ 導電体
１４ 金属箔
１５，１８ 配線
１６ 両面配線基板
１９ 多層配線基板

Claims (5)

1. 内層用配線基板の金属箔に配線を形成する工程と、電気絶縁性基材の片面に導電体を位置決め固定する工程と、前記内層用配線基板の上下に前記導電体を位置決め固定した前記電気絶縁性基材を積層し、さらにその上下に金属箔を積層する工程と、前記内層用配線基板、前記導電体を位置決め固定した前記電気絶縁性基材、及び前記金属箔を加熱加圧することにより、前記導電体を前記電気絶縁性基材に貫通させ、前記内層用配線基板に形成された前記配線と前記金属箔とを電気的に接続する工程と、前記金属箔に配線を形成する工程を備えた多層配線基板の製造方法であって、前記導電体を位置決め固定する工程は、個々の前記導電体が位置決め固定される前記内層用配線基板の前記配線に形成されたランドの位置座標を測定し、その測定結果をもとに前記電気絶縁性基材の片面の最適な位置に前記導電体を位置決め固定することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 位置決め固定する工程として、電気絶縁性基材を加熱した状態で導電体を位置決め固定することを特徴とした請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 導電体は、金、銀、銅、錫、アルミニウム、パラジウム、ニッケル、鉄、チタン、クロム、亜鉛、はんだ等から選ばれる少なくとも１種類以上の金属又は合金から形成されている請求項１〜２のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
4. 導電体は、その表面が表面処理等により微細な凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
5. 導電体の形状は、円柱、立方体、直方体、球体から選ばれる少なくとも１種類から形成されている請求項１〜４のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。

Images