JP2009283739A - 配線基板および配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーホールを有する配線基板の両面に形成される配線パターンの微細にし、スルーホール内壁面に隣接する部分の接続信頼性を向上させ、同一層内における配線パターンのインピーダンス特性を向上させることが可能な配線基板および配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】スルーホール１４が形成された金属箔付樹脂基板と、金属箔表面とスルーホール１４の内壁面に形成された第１給電層１６および第１給電層１６に積層された第１めっき層２０とにより形成された第１配線層２２と、スルーホール１４と、第１配線層２２の配線パターン間に充填され、第１配線層２２の表面とその端面とが面一に形成された樹脂材３０と、樹脂材３０の端面および第１配線層２２の表面に形成された第２給電層４０と、第２給電層４０に積層された第２めっき層４４とにより形成された第２配線層４６とを備えていることを特徴とする配線基板１００である。
【選択図】図５

Description

本発明は、配線基板および配線基板の製造方法に関する。

半導体装置の高密度化および高速化に伴い、半導体素子等の電子部品を搭載する配線基板に形成される配線パターンはきわめて微細なパターンに形成されている。
配線基板には基板の両面に形成した配線を電気的に接続するためにスルーホールを設け、スルーホールの内壁面に形成した導体層を介して両面の配線層を電気的に接続したものがある。

このような配線基板としては、例えば、特許文献１に記載されているように、両面に金属箔が貼り付けられたガラスエポキシ基板にスルーホールを形成し、スルーホールの内壁面を含む基板表面に導電層を形成した後、導電層をエッチングすることにより基板の両面に配線パターンを形成する配線基板の形成方法が知られている。
更なる高密度化および高速化を実現するための半導体装置の配線基板として、配線基板に対する電子部品の搭載領域を拡大するために、スルーホールの直上位置にも電子部品を搭載させることができる配線基板も提案されている。このような配線基板は、スルーホールの直上位置に導体層となる蓋めっきが形成されている。
特開２００６−２８７０８５号公報

特許文献１においては、基板の表面に配線パターンを形成する際に、いわゆるサブトラクティブ法を用いて配線パターンを形成している。しかしながらサブトラクティブ法においては、形成される配線パターンの配線間ピッチが導体層の厚さに依存し、配線パターンを十分に微細に形成できないという問題がある。

サブトラクティブ法において配線パターンを微細化するためには、導体層を薄く形成することが必要である。しかしながら、微細な配線パターンを形成するために導体層の層厚さを薄くすると、スルーホールの内壁面における導体層の厚さも薄くなり、スルーホールによる電気的接続の信頼性が低下するという問題が生じる。特に、スルーホールの開口部近傍位置においては、導体層の厚さが薄くなるために、配線との電気的接続が不確実になるという問題がある。
また、サブトラクティブ法により形成した配線パターンは、配線の寸法誤差が大きくなり、同一層内における配線パターンのインピーダンス特性が低下してしまうといった課題も有している。

そこで本願発明は、スルーホールを有する配線基板の両面に形成される配線パターンの微細化が可能であって、スルーホール内壁面に隣接する部分の接続信頼性を低下させることなく、しかも、同一層内における配線パターンのインピーダンス特性を向上させることが可能な配線基板および配線基板の製造方法の提供を目的としている。

以上の課題を解決するため本発明は、以下の構成を備える。
すなわち、スルーホールが形成された金属箔付樹脂基板と、前記金属箔表面と前記スルーホールの内壁面に形成された第１の給電層および該第１の給電層に積層された第１のめっき層とにより形成された第１の配線層と、前記スルーホールと、前記第１の配線層の配線パターン間に充填され、前記第１の配線層の表面とその端面とが面一に形成された樹脂材と、前記樹脂材の端面および前記第１の配線層の表面に形成された第２の給電層と、該第２の給電層に積層された第２のめっき層とにより形成された第２の配線層とを備えていることを特徴とする配線基板である。

また、前記第２の配線層には、前記スルーホールの端面を覆う蓋めっき部が含まれていることを特徴とする。
また、前記第２の配線層には、絶縁層を介して前記第２の配線層と電気的に接続する上層の配線層が形成されていることを特徴とする。
これらにより、より高密度な配線パターンを形成することができる。
また、前記蓋めっき部は、５μm以上のめっき厚さに形成されていることを特徴とする。これにより、スルーホール内壁面付近における接続信頼性を向上させることができる。

また、他の発明として、両面に金属箔が貼り付けられてなる金属箔付樹脂基板にスルーホールを形成する工程と、前記金属箔の表面および前記スルーホールの内壁面に第１の給電層を形成する工程と、前記第１の給電層に第１のめっきマスクを形成する工程と、前記第１のめっきマスクにより、前記第１の給電層に第１のめっき層を積層する工程と、前記第１のめっきマスクを除去する工程と、前記第１の給電層および前記金属箔の前記第１のめっきマスクにより被覆されていた部位を除去し、第１の配線層を形成する工程と、前記樹脂基板表面および前記第１の配線層を樹脂材により被覆すると共に、前記スルーホールを前記樹脂材により充填する工程と、前記第１の配線層の表面と前記樹脂材の表面とが面一になるまで前記樹脂材を研磨する工程と、前記第１の配線層および前記樹脂材の表面に第２の給電層を形成する工程と、前記第２の給電層に第２のめっきマスクを形成する工程と、前記第２のめっきマスクにより前記第２の給電層に第２のめっき層を形成する工程と、前記第２のめっきマスクを除去する工程と、前記第２の給電層が露出する部位を除去し、第２の配線層を形成する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法がある。

また、前記第２のめっき層を形成する工程において、前記スルーホールに充填された前記樹脂材の端面を覆う蓋めっき部を施すことを特徴とする。これにより、スルーホールの直上位置にも配線パターンの形成ができるので、高密度な配線パターンを形成した配線基板を提供することができる。
また、前記第２の配線層の表面に、絶縁層を介して前記第２の配線層に電気的に接続する上層の配線層を形成する工程をさらに有していることを特徴とする。これによりさらに高密度な配線パターンを形成することができる。

本発明にかかる配線基板および配線基板の製造方法を採用することにより、配線基板にきわめて微細な配線パターンを有する配線層を形成することができる。また、スルーホール内壁面付近の電気的接続の信頼性を十分確保することができる。さらには、配線層に形成されている配線パターンの配線どうしの寸法のばらつきをきわめて小さくすることができるので、同一配線層内における配線パターンのインピーダンス特性を大幅に向上させることができる。

以下、本発明にかかる配線基板の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１〜図５は、本実施形態における配線基板の製造方法における各段階の状態を示す断面図である。
図５（ｂ）に示すように、本実施形態における配線基板１００は、両面に金属箔である銅箔１２が貼り付けられた樹脂基板１０に形成されたスルーホールを介して樹脂基板１０の両面に配線層５０が形成され、樹脂３０が充てんされたスルーホールを覆う配置に蓋めっき部４４ａが形成されている。支持体である樹脂基板１０の上下面に形成された配線層５０は、スルーホール内に形成された導体層（無電解銅めっき層１６および電解銅めっき層２０）により導通している。本実施形態における蓋めっき部４４ａおよび配線層５０は、セミアディティブ法により形成したものである。

以下に、本実施形態における半導体装置１００の製造方法について説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、銅箔１２によって両面が被覆された樹脂基板１０を準備し、銅箔１２と樹脂基板１０を板厚方向に貫通するスルーホール１４を形成する（第１工程）。本実施形態においては、樹脂基板１０として、厚さ３〜３０μｍの銅箔１２が表面に貼り付けられた両面銅箔付樹脂基板を用いている。スルーホール１４は、例えばドリル加工によって形成することができる。

次に、図１（ｂ）に示すように、銅箔１２の表面およびスルーホール１４の内壁面に第１の給電層である無電解銅めっき層１６を形成する（第２工程）。本実施形態における無電解銅めっき層１６の層厚さは３μmとした。本実施形態においては、第１の給電層として無電解銅めっき層１６を形成したが、第１の給電層は銅スパッタリング等の他の成膜方法を採用してもよい。
無電解銅めっき層１６を形成した後、樹脂基板１０の両面の全面に、フィルムレジスト１７をラミネートする（第３工程）。本実施形態においては、感光性樹脂製のフィルムレジスト１７を用いた実施形態について説明するが、フィルムレジスト１７に替えて感光性の液体レジストを用いることももちろん可能である。フィルムレジスト１７がスルーホール１４の開口部を覆う配置でラミネートした状態を図１（Ｃ）に示す。

フィルムレジスト１７をラミネートした後、めっきパターンを形成するパターンマスクと露光装置を用いて、フィルムレジスト１７を露光および現像して、無電解銅めっき層１６の表面にめっきレジスト１８を形成する（第４工程）。めっきレジスト１８を形成した後、無電解銅めっき層１６を給電層として電解銅めっきを行い、めっきレジスト１８の開口部およびスルーホール１４の内壁面に第１のめっき層である電解銅めっき層２０を形成する（第５工程）。
電解銅めっき層２０を所定の厚さに析出させた後、図２（Ｃ）に示すように、めっきレジスト１８を除去する（第６工程）。めっきレジスト１８の除去はエッチング液を用いたウェットエッチング、或いは、ドライエッチングを用いることができる。

こうしてスルーホール１４の内壁面に無電解銅めっき層１６と電解銅めっき層２０とからなるめっき層と、配線層５０の一部となる第１の配線層２２（銅箔１２、無電解銅めっき層１６、電解銅めっき層２０）とを同時に形成することができる。スルーホール１４の開口部付近における第１の配線層２２（銅箔１２、無電解銅めっき層１６、電解銅めっき層２０）の層厚を確保することができ、スルーホール１４の開口部付近における電気的接続の信頼性を確保することができる。

次に、図３（ａ）に示すように、めっきレジスト１８により覆われていた部分の無電解銅めっき層１６と銅箔１２を除去する（第７工程）。電解銅めっき層２０、無電解銅めっき層１６、銅箔１２はいずれも銅からなるものであるから、無電解銅めっき層１６と銅箔１２をエッチングした際に、電解銅めっき層２０もまたエッチングされ若干薄くなる。
次に、図３（ｂ）に示すように、スルーホール１４の内部空間を充てんすると共に、配線パターンとなる導体層の部分を覆うように樹脂基板１０の両面を樹脂３０によって被覆する（第８工程）。樹脂３０を被覆する方法としてはスキージ等を用いたいわゆる印刷法、樹脂基板１０の両面から樹脂フィルムをラミネートする方法を用いることができる。

続いて図３（Ｃ）に示すように、少なくとも電解銅めっき層２０の上面が露出する位置まで樹脂３０を研磨する（第９工程）。樹脂３０の研磨には、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法が好適に用いられる。研磨後の表面は、樹脂３０部分と配線層５０の一部となる第１の配線層２２の部分（銅箔１２、無電解銅めっき層１６、電解銅めっき層２０）とを面一に仕上ることができる。樹脂３０の研磨量を調整することにより、配線層５０の一部を構成する第１の配線層２２の厚さを所定の厚さ寸法に調整することももちろん可能である。樹脂３０の研磨は図に示すように上下両面について行う。

次に、図４（ａ）に示すように、平坦面に加工された研磨面のそれぞれに第２の給電層である無電解銅めっき膜４０を形成する（第１０工程）。第２の給電層においても第１の給電層と同様に、無電解銅めっき以外の公知の成膜方法により第２の給電層を形成することができるのはもちろんである。
次に、図４（ｂ）に示すように、無電解銅めっき膜４０にめっきレジスト４２を形成する（第１１工程）。めっきレジスト４２の形成方法は、先に説明した第１の給電層である無電解銅めっき膜１６に形成しためっきレジスト１８と同様に、感光性のフィルムレジストをラミネートし、露光および現像する方法により形成することができる。ここでも先述と同様に感光性のフィルムレジスト１７に替えて感光性の液状レジストを用いることができる。

めっきレジスト４２を形成する際は、樹脂材３０の端面が電解銅めっき層４４によって被覆されるようにパターニングする。また、めっきレジスト４２は配線パターン５０の下層部分と同一のパターンとなるようにも形成される。
このようにしてめっきレジスト４２が形成されたら、第２のめっき層である電解銅めっき層４４を形成する（第１２工程）。図４（ｃ）に示すように、電解銅めっき層４４を所定の厚さに析出させる。
電解銅めっき層４４の形成後、めっきレジスト４２の除去を行う（第１３工程）。

めっきレジスト４２を除去する（第１４工程）ことにより、図５（ａ）に示すように、スルーホール１４の開口部分を覆う蓋めっき部４４ａと配線パターンの上層部分４４が形成される。この時点では、蓋めっき部４４ａと配線パターンの上層部分４４とは無電解銅めっき膜４０により電気的に短絡した状態になっている。
続いて第２の給電層である無電解銅めっき膜４０を除去する（図５（ｂ）：第１５工程）ことにより、第２の配線層４６と蓋めっき部４４ａとをそれぞれ独立したパターンに形成することができ、第１の配線層２２と第２の配線層４６とからなる配線層５０を有する配線基板１００を得ることができる。蓋めっき部４４ａの仕上がり厚さ寸法は５μｍ以上であることが好ましい。

本実施形態の製造方法によれば、スルーホール１４の内壁面のめっきと、第１の配線層２２における第１の給電層１６とを同時に形成することができ、従来の製造方法に比べて製造工程の短縮が可能である。また、配線基板１００の表面に形成する配線層５０をセミアディティブ法により形成することができるので、従来のようなサブトラクティブ法により形成された配線パターンの配線どうしの間隔に比べて微細な間隔に形成された配線パターンを得ることができると共に、それぞれの配線の幅寸法のばらつきをきわめて小さくすることができ、同一配線層における配線パターンのインピーダンス特性を均一にでき、電気的特性に優れたスルーホール付の配線基板１００を得ることができる。

（第２実施形態）
第１の実施形態における配線基板１００の配線パターン５０は、樹脂基板１０の両面に１層のみ形成しているが、図５（ｂ）に示した配線基板の上面および下面のそれぞれにビルドアップ法により配線層を積層して形成することができる。本実施形態においては、第１実施形態で形成した配線基板１００にビルドアップ法を用いて多層の配線層５０を設ける際の配線基板の製造方法について説明を行う。図６〜図８は、第２実施形態における配線基板の各製造工程における状態を示す断面図である。

まず図６（ａ）に示すように、配線基板１００の両面に、樹脂フィルムをラミネートし、絶縁層６０を形成する（第１６工程）。絶縁層６０を形成した後、絶縁層６０にビア穴６２を形成する（第１７工程）。ビア穴６２はレーザー光を照射することにより形成する。ビア穴６２を形成した後、絶縁層６０の表面に第３の給電層として無電解銅めっき膜７０を成膜する（図６（ｂ）：第１８工程）。

次に、図７（ａ）に示すように、無電解銅めっき膜７０の表面に所定のパターンでめっきレジスト７２を形成する（第１９工程）。めっきレジスト７２の形成方法もまた、先の実施形態におけるめっきレジスト１８，４２と同様にして形成することができる。
次に、図７（ｂ）に示すように、無電解銅めっき膜７０をめっき給電層として無電解銅めっき膜７０の表面に第３のめっき層としての電解銅めっき層７４を析出させる（第２０工程）。
電解銅めっき層７４を所定の厚さに析出させた後、めっきレジスト７２を除去（図８（ａ）：第２１工程）し、第３給電層である無電解銅めっき膜７０の露出部分を除去する（図８（ｂ）：第２２工程）。

図８（ｂ）は、絶縁層６０を介して下層の配線層５０と電気的に接続した上層の配線層８０が形成された状態を示す。上層の配線パターン８０の形成手順（第１６工程〜第２２工程）を繰り返し行うことにより、上層の配線層８０をさらに多層に形成することももちろん可能である。

（参考例）
以上に説明した配線基板１００の製造方法にかかる実施形態においては、図３（ｃ）に示すように第１のめっき層である電解銅めっき層２０と樹脂３０とが面一となるように研磨した後、図４（ａ）以降に示すように、研磨面を基準面としてセミアディティブ法により配線層５０や蓋めっき部４４ａを形成している形態について説明したが、図３（ｃ）に示す状態とした後、図９および図１０のそれぞれに示すように、研磨面に絶縁層となるビルドアップ樹脂９０を貼付する工程（図９（ａ））、ビルドアップ樹脂９０にビア穴９２を形成する工程（図９（ｂ））、ビルドアップ樹脂９０およびビア穴９２の表面に給電層（無電解銅めっき膜、銅スパッタ膜等）９４を成膜する工程（図９（ｃ））、給電層９４にめっきレジスト９６を形成する工程（図１０（ａ））、めっきレジスト９６を用いて電解銅めっき層９８を形成する工程（図１０（ｂ））、めっきレジスト９６を除去する工程（図１０（ｃ））、露出した給電層９４を除去する工程を経ることにより、ビルドアップ配線層９９を形成した配線基板１００（図１１参照）を得ることができる。
また、以上のようにして形成したビルドアップ配線層９９に対して絶縁層（ビルドアップ樹脂）を介してビルドアップ配線層９９と電気的に接続する上層のビルドアップ配線層を単数または複数層に積層させることももちろん可能である。

第１実施形態における配線基板の製造方法における第１工程〜第３工程までの状態を示す断面図である。 第１実施形態における配線基板の製造方法における第４工程〜第６工程までの状態を示す断面図である。 第１実施形態における配線基板の製造方法における第７工程〜第９工程までの状態を示す断面図である。 第１実施形態における配線基板の製造方法における第１０工程〜第１２工程までの状態を示す断面図である。 第１実施形態における配線基板の製造方法における第１３工程〜第１４工程までの状態を示す断面図である。 第２実施形態における配線基板の製造方法の各工程における状態を示す断面図である。 第２実施形態における配線基板の製造方法の各工程における状態を示す断面図である。 第２実施形態における配線基板の製造方法の各工程における状態を示す断面図である。 参考例における配線基板の製造方法の各工程における状態を示す断面図である。 参考例における配線基板の製造方法の各工程における状態を示す断面図である。 参考例における配線基板の製造方法により得られた配線基板の構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 樹脂基板（支持体）
１２ 銅箔（金属箔）
１４ スルーホール
１６ 無電解銅めっき膜（第１の給電層）
１７ 感光性レジストフィルム
１８ めっきレジスト
２０ 電解銅めっき層（第１のめっき層）
２２ 第１の配線層
３０ 樹脂
４０ 電解銅めっき膜（第２の給電層）
４２ めっきレジスト
４４ 電解銅めっき層（第２のめっき層）
４４ａ 蓋めっき部
４６ 第２の配線層
５０ 配線層
６０ 絶縁層
６２，９２ ビア穴
７０ 無電解銅めっき膜（第３の給電層）
７２ めっきレジスト
７４ 電解銅めっき層（第３のめっき層）
８０ 上層の配線層
９０ ビルドアップ樹脂
９４ 給電層
９６ めっきレジスト
９８ 電解銅めっき層
９９ ビルドアップ配線層
１００ 配線基板

Claims (7)

1. スルーホールが形成された金属箔付樹脂基板と、
   前記金属箔表面と前記スルーホールの内壁面に形成された第１の給電層および該第１の給電層に積層された第１のめっき層とにより形成された第１の配線層と、
   前記スルーホールと、前記第１の配線層の配線パターン間に充填され、前記第１の配線層の表面とその端面とが面一に形成された樹脂材と、
   前記樹脂材の端面および前記第１の配線層の表面に形成された第２の給電層と、該第２の給電層に積層された第２のめっき層とにより形成された第２の配線層とを備えていることを特徴とする配線基板。
2. 前記第２の配線層には、前記スルーホールの端面を覆う蓋めっき部が含まれていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
3. 前記第２の配線層には、絶縁層を介して前記第２の配線層と電気的に接続する上層の配線層が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の配線基板。
4. 前記蓋めっき部は、５μm以上のめっき厚さに形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の配線基板。
5. 両面に金属箔が貼り付けられてなる金属箔付樹脂基板にスルーホールを形成する工程と、
   前記金属箔の表面および前記スルーホールの内壁面に第１の給電層を形成する工程と、
   前記第１の給電層に第１のめっきマスクを形成する工程と、
   前記第１のめっきマスクにより、前記第１の給電層に第１のめっき層を積層する工程と、
   前記第１のめっきマスクを除去する工程と、
   前記第１の給電層および前記金属箔の前記第１のめっきマスクにより被覆されていた部位を除去し、第１の配線層を形成する工程と、
   前記樹脂基板表面および前記第１の配線層を樹脂材により被覆すると共に、前記スルーホールを前記樹脂材により充填する工程と、
   前記第１の配線層の表面と前記樹脂材の表面とが面一になるまで前記樹脂材を研磨する工程と、
   前記第１の配線層および前記樹脂材の表面に第２の給電層を形成する工程と、
   前記第２の給電層に第２のめっきマスクを形成する工程と、
   前記第２のめっきマスクにより前記第２の給電層に第２のめっき層を形成する工程と、
   前記第２のめっきマスクを除去する工程と、
   前記第２の給電層が露出する部位を除去し、第２の配線層を形成する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
6. 前記第２のめっき層を形成する工程において、前記スルーホールに充填された前記樹脂材の端面を覆う蓋めっき部を施すことを特徴とする請求項５記載の配線基板の製造方法。
7. 前記第２の配線層の表面に、絶縁層を介して前記第２の配線層に電気的に接続する上層の配線層を形成する工程をさらに有していることを特徴とする請求項５または６記載の配線基板の製造方法。