JP2011171658A - 多層基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線層同士の相対的な位置精度が向上された多層基板およびその製造方法を提供する。
【解決手段】多層基板１０は、厚い金属コア層１１と、金属コア層１１の上面に絶縁層を介して積層された配線層（第１配線層１６Ａ、第３配線層１６Ｃ）と、金属コア層１１の下面に絶縁層を介して積層された配線層（第２配線層１６Ｂ、第４配線層１６Ｄ）と、金属コア層１１等を貫通して形成された確認孔２８とを主要に具備している。確認孔２８は、上方および下方の両方から位置認識を行うことが可能であるので、同一の確認孔２８を基準として各配線層を形成することにより、配線層同士の位置精度が向上される。
【選択図】図１

Description

本発明は金属コアを備えた多層基板およびその製造方法に関し、特に、金属コアを貫通する確認孔を用いることで各配線層同士の位置の精度が向上された多層基板およびその製造方法に関する。

電子機器の小型化および高機能化に伴い、その内部に収納される実装基板においては、多層配線構造が主流になっている。図１２を参照して、多層配線基板の製造方法の一例を説明する（下記特許文献１を参照）。

先ず、図１２（Ａ）を参照して、樹脂等の絶縁性の材料から成る基材１００の表面および裏面に第１導電箔１０１Ａおよび第２導電箔１０１Ｂを密着させる。

次に、図１２（Ｂ）を参照して、第１導電箔１０１Ａおよび第２導電箔１０１Ｂの選択的なエッチングを行うことにより、第１配線層１０２Ａおよび第２配線層１０２Ｂを形成する。

更に、絶縁層１０３Ａを介して配線層を積層させ、図１２（Ｃ）に示すような、多層の配線構造を実現する。即ち、第１配線層１０２Ａの上面に絶縁層１０３Ａを介して第３配線層１０２Ｃを形成し、第２配線層１０２Ｂの下面に絶縁層１０３Ａを介して第４配線層１０２Ｄを形成する。ここで、接続部１０４は、絶縁層を貫通して各配線層同士を電気的に接続するための部位である。

特開２００３−３２４２６３号公報

しかしながら、上述した方法では、配線層同士の位置に誤差が生じてしまう問題があった。この原因は、各層を形成する際に共通に位置認識を行うための基準が存在しないからである。

また、図１２（Ｃ）を参照して、基材１００の上層に積層される第１配線層１０２Ａと第３配線層１０２Ｃで共通の認識パターンを使用し、基材の下層に積層される第２配線層１０２Ｂと第４配線層１０２Ｄで他の共通の認識パターンを用いる方法も提案されている。この方法であれば、基材１００の上面に積層される第１配線層１０２Ａと第３配線層１０２Ｃとの位置精度は向上する。更に、基材１００の下面に形成される第２配線層１０２Ｂと第４配線層１０２Ｄとの地位精度も向上する。しかしながら、基材１００の上面に形成される第１配線層１０２および第３配線層１０２Ｃと、基材の下面に形成される第２配線層１０２Ｂおよび第４配線層１０２Ｄとの位置精度が向上されない課題がある。

特に今日では、小型および高機能化に対する要望が益々高くなってきているため、パターンは益々微細になり、それに伴い層間を接続する接続部や、各配線層同士の位置精度には厳しい精度が要求されている。

この様な問題を解決する回路装置の製造方法が、国際公開２００５−０８６５５３号公報に記載されている。この公報の図４を参照すると、基板を貫通して設けた筒状のガイド孔を基準として、各導電配線層のパターニングが行われている。この様にすることで、１つのガイド孔を基準として各導電配線層が形成されるので、各導電配線層の位置精度が向上される。

しかしながら、上記した公報では、樹脂から成る第１の絶縁膜１２Ａを貫通してガイド孔１４を設けていたので、熱膨張係数が大きい第１の絶縁膜１２Ａが温度変化に伴い膨張および収縮することにより、ガイド孔１４の位置が変位する恐れがあった。この様になると、ガイド孔１４を基準として形成される各導電配線層の位置精度が悪化してしまう。

更に、ガイド孔１４はプレス加工等の機械的加工方法により形成されるので、ガイド孔１４自体の位置精度の悪さが、導電配線層の位置精度に悪影響を及ぼす恐れがあった。

本発明は上述した問題点を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、配線層同士の相対的な位置精度が更に向上された多層基板およびその製造方法を提供することにある。

本発明の多層基板は、金属コア層と、絶縁層を介して前記金属コア層の一主面および他主面に積層された配線層と、前記金属コア層を貫通して設けられると共に、前記一主面側および前記他主面側から確認可能な確認孔と、を備えることを特徴とする。

本発明の多層基板の製造方法は、金属コア層を貫通する確認孔を設ける工程と、前記金属コア層の一主面および他主面に絶縁層を介して配線層を積層する工程と、を備え、前記配線層を積層する工程では、同一の前記確認孔を基準として、前記金属コア層の一主面に前記配線層を形成すると共に、前記金属コア層の他主面に前記配線層を形成することを形成することを特徴とする。

本発明の多層基板では、金属コア層を貫通することにより、両主面から位置を認識可能な確認孔を設けている。従って、銅等の金属から成る金属コア層は、温度変化に伴う膨張および収縮が小さいので、この様な金属コア層に設けられる確認孔を基準に形成される各配線層の位置精度は非常に高い。

更にまた、金属コア層をエッチングすることで精度良く確認孔を形成することが可能となるので、この確認孔を基準として位置精度の高い配線層が形成される。

本発明の多層基板を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）から（Ｃ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は確認孔を示す平面図であり、（Ｃ）−（Ｅ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）はは確認孔を示す平面図であり、（Ｃ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は確認孔を示す平面図であり、（Ｃ）および（Ｄ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は確認孔を示す平面図であり、（Ｃ）は断面図である。 本発明の多層基板の製造方法を示す図であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は断面図である。 本発明の多層基板が適用される回路装置の一例を示す図であり、（Ａ）および（Ｂ）は断面図である。 背景技術の多層基板の製造方法を示す断面図（Ａ）−（Ｃ）である。

図１を参照して、本形態の多層基板１０の構成を説明する。図１（Ａ）は多層基板１０を示す平面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。

図１（Ａ）を参照して、多層基板１０は複数個のユニット１２が設けられている大判基板である。ここでは、マトリックス状に配置された４つのユニット１２が示されているが、更に多数個のユニット１２が多層基板１０に配置されても良い。

図１（Ｂ）を参照して、多層基板１０は、厚い金属コア層１１と、金属コア層１１の上面に絶縁層を介して積層された配線層（第１配線層１６Ａ、第３配線層１６Ｃ）と、金属コア層１１の下面に絶縁層を介して積層された配線層（第２配線層１６Ｂ、第４配線層１６Ｄ）と、金属コア層１１等を貫通して形成されて上方および下方から位置認識が可能な確認孔２８とを主要に具備している。ここでは、金属コア層１１の上下両主面に合計で４層の多層配線が構成されているが、積層される配線層の数は４層以外でも良く、２層配線でも良いし６層配線以上の配線層が形成されても良い。

金属コア層１１は、充分な機械的強度を有し且つ放熱性を向上させる層として機能している。金属コア層１１は、他の配線層よりも厚く形成され、その厚みは例えば１００μｍ以上２００μｍ以下である。金属コア層１１の材料としては、銅を主材料とする金属、アルミニウムを主材料とする金属、合金等を採用することができる。また、金属コア層１１の材料として、圧延された銅箔等の圧延金属を採用すると、金属コア層１１の機械的強度や放熱性を更に向上させることができる。圧延金属は、メッキ膜と比較すると熱伝導率が数％程度優れている。

更に、金属コア層１１は、機械的強度を有するのみではなく、各配線層に入出力される電気信号が通過する信号パターンとして用いられても良いし、所定の箇所にて固定電位（例えば電源電位や接地電位）を取り出すためのパターンとして用いられても良い。

更にまた、本形態では各ユニット１２毎にパターニングされていないベタの金属コア層１１が設けられているが、金属コア層１１をエッチング加工することによりユニット１２の内部で複数個に分離しても良い。

また、ユニット１２の外縁（図１（Ｂ）にて一点鎖線で示す部分）で溝状に金属コア層１１を除去しても良い。この様にすることで、ユニット１２の外周端部に金属材料が存在しないので、ユニット１２を多層基板１０から分離する際に、絶縁層の絶縁材料のみを切断することになる。従って、切断時のバリの発生が防止され、切断に用いられるカットソーの摩耗が抑制される。更には、製造される製品としての多層基板の側面に導電材料が露出しない構造となるので、使用状況下でのショートが抑制される。

金属コア層１１を部分的に貫通させて貫通孔２１が形成されている。この貫通孔２１は、金属コア層１１の上面に積層された配線層と、金属コア層１１の下面に積層された配線層とを電気的に接続するものである。具体的には、貫通孔２１に充填された樹脂材料を貫通する別の貫通孔が形成され、この内部に接続部２５が形成される。この接続部２５により、上層の第１配線層１６Ａと、下層の第２配線層１６Ｂとが電気的に接続される。ここでは、１つのみの貫通孔２１が設けられているが、同様の構成を有する貫通孔２１がユニット１２の内部に複数個設けられても良い。

第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂは、金属コア層１１の上面および下面を被覆している。また、両絶縁層を構成する樹脂材料は貫通孔２１に充填される。第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂが金属コア層１１を被覆する厚みは、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下である。第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂの材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を採用することができる。

更に、繊維状または粒子状のフィラーが充填された樹脂材料を第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂの材料として採用すると、これらの樹脂層の熱抵抗が低減される。フィラーの材料としてはシリコン酸化物やシリコン窒化物を採用することができる。これらのフィラーが第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂに混入されることにより、絶縁層の熱膨張係数が金属コア層１１に接近して、温度変化が作用した際の多層基板１０全体の反りが抑制される。

第１配線層１６Ａは、第１絶縁層１４Ａの上面に形成された配線層であり、第１絶縁層１４Ａに貼着された導電膜またはメッキ膜を選択的にエッチングして形成される。厚みが５μｍ以上１５μｍ以下程度の薄い導電膜等をエッチングして形成されるため、第１配線層１６Ａは微細化が可能であり、その配線幅は例えば２０μｍ以上５０μｍ以下に細くすることができる。また、第１配線層１６Ａは、第１絶縁層１４Ａを貫通して設けた接続部３１を経由して、金属コア層１１と電気的に接続される。

ここで、第１配線層１６Ａ等の各配線層はエッチング以外の方法で形成することも可能であり、例えばメッキレジストを用いたメッキ処理（電解メッキ処理または無電解メッキ処理）で各配線層を形成することも出来る。

第２配線層１６Ｂは、第２絶縁層１４Ｂの下面に形成された配線層であり、上記した第１配線層１６Ａと同様の構成である。また、第２配線層１６Ｂは、第２絶縁層１４Ｂを貫通して設けた接続部３３を介して、金属コア層１１の下面と導通している。

接続部３１および接続部３３は、絶縁層を除去して設けた貫通孔に形成されたメッキ膜等の導電材料から成り、各配線層と金属コア層１１とを接続する働きを有する。ここでは、第１絶縁層１４Ａを貫通して設けた接続部３１により第１配線層１６Ａと金属コア層１１とが接続される。また、第２絶縁層１４Ｂを貫通して設けた接続部３３により、第２配線層１６Ｂと金属コア層１１とが接続される。ここで、各層間接続部は、電気信号が通過する経路して機能しても良いし、電気信号が通過しない所謂ダミーのものでも良い。接続部３１等が電気信号を通過させないものであっても、熱が通過するサーマルビアホールとして用いることができる。

第１配線層１６Ａの上面には第３絶縁層１４Ｃを介して第３配線層１６Ｃが積層されている。第３絶縁層１４Ｃおよび第３配線層１６Ｃの詳細は、上記した第１絶縁層１４Ａおよび第１配線層１６Ａと同様である。更に、第３絶縁層１４Ｃを貫通する接続部１７を経由して、第３配線層１６Ｃと第１配線層１６Ａとが所定箇所にて電気的に接続される。

第２配線層１６Ｂの下面には、第４絶縁層１４Ｄを介して第４配線層１６Ｄが形成される。第４絶縁層１４Ｄおよび第４配線層１６Ｄの詳細は、上記した第２絶縁層１４Ｂおよび第２配線層１６Ｂと同様である。また、第４絶縁層１４Ｄを貫通して形成された接続部２３を経由して、第２配線層１６Ｂと第４配線層１６Ｄが電気的に接続される。

本形態では、ユニット１２の近傍に、位置確認を行う際の基準となる確認孔２８を設けている。具体的には、この確認孔２８は、金属コア層１１および各絶縁層を部分的に貫通して設けられており、上記した各配線層および各接続部は、確認孔２８の位置を基準として形成されている。

図１（Ｂ）を参照して、確認孔２８は、金属コア層１１、第１絶縁層１４Ａ−第４絶縁層１４Ｄを貫通して形成されている。確認孔２８は、先ず両主面から行われるエッチング加工により金属コア層１１に貫通孔を設け、この貫通孔を埋める各絶縁層の絶縁材料をレーザーで除去することにより形成される。

確認孔２８側壁の中央部付近では、金属コア層１１の側壁が湾曲して内側に突出する突出部１５が設けられている。即ち、この部分では、確認孔２８が括れた状態となっている。確認孔２８を位置決めの基準とする際には、確認孔２８の上下端部の位置を基準としても良いし、内側に突出する突出部１５の位置を基準にしても良い。両者共に平面視では円形であるので、外周端部の３点の位置から中心部を容易に算出できる。

この様な形状の突出部１５が形成される原因は、金属コア層１１の上面および下面からウェットエッチングを行うことにより、金属コア層１１を貫通する確認孔２８を設けるからである。

ここでは、確認孔２８の内壁は、銅等から成る金属膜１３により被覆されている。この金属膜１３は、接続部３１、１７と同時に形成されるメッキ膜であり、確認孔２８の内壁にほぼ均等な厚さで成膜されている。従って、金属膜１３により確認孔２８が被覆されても、金属膜１３から成る確認孔２８の外周形状は、平面視で元の円形形状を保持する。なお、確認孔２８の内壁は必ずしも金属膜１３により被覆される必要はなく、金属コア層１１の材料が確認孔２８に露出しても良い。この様な状態でも、確認孔２８の位置や形状を正確に計測できる。また、図示されている確認孔２８の平面視での形状は円形であるが、四角形等の多角形や楕円形等の形状が採用されても良い。

ここで、図１を参照すると、確認孔２８はユニット１２の各隅部に接近して４つが設けられているが、確認孔２８の個数及び場所は任意である。即ち、確認孔２８の個数は４つ以外（例えば２つ）でも良いし、ユニット１２の角部以外の領域に確認孔２８が配置されても良い。

本形態の多層基板１０では、金属コア層１１および各絶縁層を貫通する確認孔２８を、ユニット１２の近傍に設けている。この様にすることで、この確認孔２８の位置を基準として、各ユニット１２の第３配線層１６Ｃに、半導体素子等の回路素子を実装することが可能となる。従って、各ユニット１２に対して回路素子を精度良く固着することが出来る。更には、この確認孔２８の位置を基準として、各ユニット１２を多層基板１０から分離することで、ユニット１２の外形形状の精度が向上される。更にまた、第３配線層１６Ｃをソルダーレジストで被覆して、回路素子と接続される第３配線層１６Ｃを露出させるために開口部を設ける際に、確認孔２８を基準に開口部を設けても良い。この様にすれば、ソルダーレジストの開口部を精度良く形成できる。

図２から図１０を参照して、上記した構成の多層基板の製造方法を説明する。

図２を参照して先ず、金属コア層１１を貫通する孔を設ける。図２（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ’線での断面図である。

図２（Ａ）を参照して、本工程では複数のユニット１２が形成可能な大判基板サイズの金属コア層１１が用意される。金属コア層１１の材料としては、上記したように厚みが１００μｍ以上２００μｍ以下の銅またはアルミニウム等の金属から成る。金属コア層１１の材料としてアルミニウムが採用された場合は、その表面に酸化膜（アルマイト膜）を形成して機械的強度を向上させても良い。

図２（Ｂ）を参照して、本工程では、ウェットエッチングにより金属コア層１１を貫通する孔（確認孔２８、貫通孔２１）を設ける。確認孔２８は後の工程にて各配線層を形成する際の基準として用いられる。貫通孔２１の内部には、金属コア層１１の上面に積層される配線層と、金属コア層１１の下面に積層される配線層とを接続する接続部が形成される。

具体的な製造方法としては、確認孔２８および貫通孔２１が設けられる領域を除外して、金属コア層１１の上面および下面をエッチング用のレジスト１８により被覆する。この状態で、塩化鉄等の溶液に金属コア層１１を浸漬することにより、レジスト１８から露出する金属コア層１１を溶融して、確認孔２８および貫通孔２１を形成する。ウェットエッチングは等方性で進行するので、確認孔２８の内壁はストレートな形状ではなく、確認孔２８の中央部付近には内側に突出する突出部１５が設けられる。本工程が終了した後は、レジスト１８は剥離されて除去される。

また、図２（Ａ）を参照すると、本工程で形成される突出部１５の平面視での形状は円形であるが、四角形等の多角形や楕円等でも良い。

図３を参照して、次に、金属コア層１１の上面および下面に絶縁層を介して導電膜を積層することにより積層シート２７を形成する。図３（Ａ）は本工程を示す平面図であり、図３（Ｂ）は断面図である。図３（Ａ）には確認孔２８が示されているが、実際には確認孔２８は導電膜により被覆された状態となる。

図３（Ｂ）を参照して、具体的には、金属コア層１１の上面に、第１絶縁層１４Ａを介して第１導電膜２０を積層する。ここで、第１導電膜２０は、厚みが５μｍ以上１５μｍ以下程度の銅等の金属膜から成る。第１導電膜２０は圧延金属でも良いし、電解メッキまたは無電解メッキにより成膜されるメッキ膜でも良い。更には、圧延金属の上面にメッキ膜が成膜された金属膜が第１導電膜２０として採用されても良い。

第１絶縁層１４Ａはフィラーが混入された樹脂材料からなり、金属コア層１１の上面を第１絶縁層１４Ａが被覆する厚みは、例えば５０μｍ以上１００μｍ以下である。第１絶縁層１４Ａを構成する樹脂材料としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂を採用することができる。更に、第１絶縁層１４Ａに混入されるフィラーの材料としては、粒状又は繊維状のシリコン酸化物やシリコン窒化物が採用される。

金属コア層１１の下面を被覆する第２絶縁層１４Ｂおよび第２導電膜２２は、第１絶縁層１４Ａおよび第１導電膜２０と同様である。

本工程の積層は、Ｂステージ状態の第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂを用意し、これらを真空プレスで金属コア層１１の両主面に密着させることで行うことが出来る。ここで、両絶縁層は導電膜に貼着された状態で供給されても良いし、液状の状態で金属コア層１１の主面に塗布された後に加熱硬化されても良い。また、本工程では、両絶縁層として、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグを採用することができる。

更に本工程では、第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂを構成する絶縁材料が、確認孔２８および貫通孔２１に充填される。確認孔２８に充填された樹脂材料は、確認孔２８の位置認識を行うために後の工程にて除去される。更に、貫通孔２１に充填された樹脂材料の内部には、金属コア層１１の上面に形成される配線層と、金属コア層１１の下面に形成される配線層とを接続させる接続部が後の工程にて形成される。

図４を参照して、次に、上記工程にて確認孔２８に充填された樹脂材料を除去し、確認孔２８を外部に露出させて上下両方向から視覚的に認識可能な状態とする。図４の各図は本工程を示す断面図であり、確認孔２８の部分を拡大して示している。

図４（Ａ）を参照して、先ず、第１導電膜２０および第２導電膜２２の表面を、エッチング用のレジスト１９により被覆する。そして、レジスト１９に対して露光現像処理を行うことにより、本工程にて絶縁材料が除去される領域に対応する部分のレジスト１９が除去され、この除去された領域から第１導電膜２０および第２導電膜２２が露出する。更に、この状態でウェットエッチングを行うことにより、レジスト１９に被覆されていない領域の第１導電膜２０および第２導電膜２２が除去されて開口部が形成される。

ここで、各導電膜に設けられる開口部は、確認孔２８よりも大きく除去される。この様にすることで、本工程での積層シートの位置合わせの精度が高くなくても、次に述べるレーザー照射により確認孔２８を確実に除去出来る。具体的には、確認孔２８の幅が例えば０．４ｍｍであれば、開口部３８の幅は例えば０．６ｍｍ程度となる。

図４（Ｂ）を参照して、次に、上記のように除去することで形成された開口部３８にレーザーを照射し、確認孔２８に充填された樹脂材料を蒸発させて除去する。同様に、下方からもレーザー照射を行い、確認孔２８に充填された樹脂材料を除去する。

図４（Ｃ）を参照して、レーザー照射により樹脂材料が除去されることにより、確認孔２８に面する金属コア層１１の側面が露出する。また、確認孔２８よりも大きい開口部３８をマスクとしてレーザー照射が行われるので、確認孔２８の周辺部の金属コア層１１の上面および下面も露出している。

ここで、本工程で露出する金属コア層１１の表面には、レーザー照射により生成された樹脂の残渣が付着しており、このままの状態では確認孔２８の形状を正確に計測できない。従って、サンドブラスト等の浄化手段により、露出する金属コア層１１の表面に付着した残渣を剥離して除去し、確認孔２８の平面視での形状を真円に近づける。

図５を参照して、次に、第１導電膜２０および第２導電膜２２と金属コア層１１とを、所定位置で絶縁層を貫通して接続する接続部を形成する。図５（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図５（Ｂ）は確認孔２８を用いた位置合わせを説明する図であり、図５（Ｃ）から図５（Ｅ）は本工程を順に示す断面図である。

接続部の概略的な製造方法としては、所定箇所の導電膜および絶縁層を除去して金属コア層１１の表面を露出させる貫通孔を形成し、この貫通孔に接続部となるメッキ膜を成膜している。

また、本工程で同時に、金属コアの貫通孔２１の内部に接続部２５（図５（Ｅ）参照）を形成することも出来る。この詳細は後述する。

具体的には、図５（Ａ）を参照して、先ず、第１絶縁層１４Ａおよび第２絶縁層１４Ｂの表面を、エッチング用のレジスト３５により被覆する。そして、露光マスク７０を用いてレジスト３５の露光を行う。露光マスク７０は、ガラス等の透明性を有する基材の表面に遮光パターン６８を備える。遮光パターン６８の形状は、形成予定の接続部と逆転したパターン形状を有する。従って、露光マスク７０を経由して上方から光線６６を照射した後に現像処理を行うと、光線６６が照射された部分のレジスト３５が剥離され、他の部分のレジスト３５は残存する。

本工程のレジスト３５の露光現像処理により、形成される接続部の位置が決定されるので、露光マスク７０と積層シート２７との位置合わせは重要である。本形態では、確認孔２８の位置を基準として、露光マスク７０と積層シート２７との位置合わせを行い、接続部を精度良く形成している。

図５（Ｂ）を参照して、本形態では、露光マスク７０と積層シート２７との位置合わせは、確認孔２８の中心点を基準として行う。具体的には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段を用いて上方から確認孔２８を撮影して画像化する。この図では、画像化した状態の確認孔２８を示している。そして、確認孔２８の外周部にて任意の３点の計測を行い、それらの位置を特定する。ここでは、第１計測点Ｋ１、第２計測点Ｋ２、第３計測点Ｋ３の計測を行い、それらの平面的な座標を特定する。更に、これらの点の座標値から、幾何学の定理により、確認孔２８の中心点Ｃの座標を算出する。確認孔２８の平面的形状は円形であるので、中心点Ｃの座標の算出は容易に行える。更に、中心点Ｃを基準として、露光マスク７０と積層シート２７との位置合わせを行う。

積層シート２７と露光マスク７０とを位置合わせする具体的手法の一例としては、先ず、露光マスク７０に、確認孔２８の位置に対応する認識マークを設ける。そして、露光マスク７０の認識マークと確認孔２８の中心部とが平面視で一致するように、露光マスク７０と積層シート２７との相対的な位置を調整する。この様にすることで、露光マスク７０を用いて、積層シート２７の所定箇所に光線６６を照射させることが可能となる。本形態では、確認孔２８を用いたこの様な位置合わせをユニット毎に行っている。

ここで、確認孔２８の中心点を算出する際には、確認孔２８の上端部の外縁を計測してから算出しても良いし、確認孔２８の中間部に設けた突出部１５（図５（Ａ）参照）の外縁を計測してから算出しても良い。確認孔２８の上端部にて外縁を計測する場合は、図５（Ｂ）に示す実線が外縁として撮影される。また、確認孔２８の突出部１５を外縁として計測する場合は、同図に示す点線が外縁として撮影され、この点線上の３点を計測してこれらの点の座標から中心点の座標が算出される。

上記と同様に、第２導電膜２２を被覆するレジスト３５も除去される。そして、この際にも、確認孔２８の下端外周部または突出部１５の位置から計測される中心点の位置を基準として、積層シート２７と露光マスク７０との位置合わせが行われる。

ここで、確認孔２８の中心部座標を求める際に、突出部１５の先端部の位置を参照するようにすると、積層シート２７の位置を上方から計測する際にも、下方から計測する際にも同一の箇所を参照することとなる。従って、金属コア層１１の上面に形成される接続部および配線層と、金属コア層１１の下面に形成される接続部および配線層との位置精度が更に向上する。

図５（Ｃ）を参照して、上記のように現像されたレジスト３５を介して、第１導電膜２０および第２導電膜２２をエッチングする。このことにより、後に接続部が形成される部分の第１導電膜２０および第２導電膜２２が除去される。

図５（Ｄ）を参照して、次に、第１導電膜２０が除去された開口部にレーザーを照射することにより、第１絶縁層１４Ａを除去して貫通孔３９を形成する。貫通孔３９の底面には金属コア層１１が露出している。同様に、第２導電膜２２の露出部分を介してレーザーを照射することにより、第２絶縁層１４Ｂを除去して貫通孔４１を設ける。貫通孔４１には金属コア層１１の下面が露出している。更に、本工程にて両貫通孔３９、４１の底部に樹脂の残渣が付着している場合は、デスミア処理により残渣を除去する。

図５（Ｅ）を参照して、次に、メッキ処理を施すことにより、接続部３１、３３を形成する。具体的には、図５（Ｄ）に示す貫通孔３９、４１を含む全面に、メッキ膜を形成することで、接続部３１、３３を形成する。このメッキ膜は無電解メッキと電解メッキの両方で形成され、ここでは、無電解メッキにより約２μｍの銅を、貫通孔３９、４１を含む第１導電膜２０および第２導電膜２２の全面に形成する。更に、この両導電膜を電極にして電解メッキを行い、厚さが約２０μｍの銅から成るメッキ膜を形成する。これにより貫通孔３９、４１は銅で埋め込まれ、接続部３１、３３が形成される。なお、フィリングメッキを行うと、貫通孔のみを選択的に埋め込むことも可能である。またメッキ膜の材料は、ここでは銅を採用したが、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ等を採用しても良い。

更に本工程では、確認孔２８の内壁にもメッキ膜から成る金属膜４３が成膜される。この金属膜４３が形成されることにより、確認孔２８の開口径は縮小される。しかしながら、形成される金属膜は一様の厚みを備えているので、確認孔２８の平面視での形状は円形が保持され、中心点の位置は変動しない。

更に本工程では、金属コア層１１に設けた貫通孔２１を経由して第１導電膜２０と第２導電膜２２とを接続する接続部２５も形成される。具体的には、図５（Ｃ）を参照して、金属コア層１１を貫通して設けた貫通孔２１の内側の領域にて、第１導電膜２０および第２導電膜２２を除去し、平面視で同じ箇所に開口部を設ける。更に、図５（Ｄ）を参照して、この開口部をマスクとしてレーザー照射を行うことにより、貫通孔３７の内部に充填された樹脂材料を貫通する貫通孔３７を設ける。次に、図５（Ｅ）を参照して、貫通孔３７の内壁にメッキ膜から成る接続部２５が成膜され、この接続部２５により第１導電膜２０と第２導電膜２２が接続される。

ここで、上記説明では、接続部の為の貫通孔３９、４１を形成するために、エッチングおよびレーザー照射を用いたが、レーザー照射のみにより所定箇所の導電膜および絶縁層を一括して除去することで貫通孔３９、４１を形成することも可能である。この場合は、上記と同様に、確認孔２８の中心を基準として、レーザー照射器と積層シート２７との位置合わせを行った後に、両者をレーザー照射を行う。

図６を参照して、次に、第１導電膜２０および第２導電膜２２をパターニングすることにより、第１配線層１６Ａおよび第２配線層１６Ｂを形成する。図６（Ａ）および図６（Ｃ）は本工程を示す断面図であり、図６（Ｂ）は確認孔２８を用いた位置合わせを示す平面図である。

本工程でも、上記と同様に確認孔２８の中心を基準として各配線層のパターニングを行っているので、形成される配線層同士の位置精度が高い。更には、先工程にて形成された接続部と、本工程にて形成される配線層との位置精度も非常に高い。

図６（Ａ）を参照して、先ず、第１導電膜２０および第２導電膜２２の表面をエッチング用のレジスト６４により被覆する。そして、遮光パターン６８が設けられた露光マスク７０を用いて、レジスト６４に光線６６を照射して、レジスト６４の露光及び現像を行う。

本工程でも、確認孔２８の中心部を基準として、露光マスク７０と積層シート２７とを位置合わせする。具体的には、図６（Ｂ）を参照して、先工程にて形成された確認孔２８を被覆する金属膜４３の内壁で、３つの計測点（第１計測点Ｋ１、第２計測点Ｋ２および第３計測点Ｋ３）の座標を計測する。そして、これらの計測点から中心点Ｃの座標を算出し、この中心点Ｃの座標を基準として積層シート２７と露光マスク７０とを位置合わせしている。このとき、確認孔２８の上端部周辺に計測点を配置しても良いし、突出部１５の先端部に計測点を配置しても良い。

上記したように、確認孔２８の内壁に成膜される金属膜４３の厚みは均一であるので、金属膜４３の内側端部に配置された計測点から算出される中心点Ｃの位置は、図５（Ｂ）を参照して説明した場合（金属膜が存在しない場合）の中心点Ｃの位置と殆ど同一となる。

図６（Ｃ）を参照して、次に、露光現像されたレジスト６４をマスクとして、第１導電膜２０および第２導電膜２２をウェットエッチングすることにより、第１配線層１６Ａおよび第２配線層１６Ｂを形成する。

更に、第２導電膜２２を被覆するレジスト６４に対しても同様に、露光マスク７０を用いた露光現像処理を、確認孔２８の中心部を基準として行う。更に、パターニングされたレジスト６４をマスクとしてエッチング処理を行うことにより、第２配線層１６Ｂが形成される。

本工程のエッチングにより、確認孔２８の内壁を被覆する金属膜４３も一様にエッチングされ薄くなる。例えば、本工程のエッチングにより金属膜４３の厚みは１０μｍから５μｍ程度に薄くなる。または、本工程のエッチングにより、金属膜４３が全て除去されても良い。この様にエッチングにより金属膜４３が薄型化されなければ、複数回行われるメッキ膜形成工程により金属膜４３が厚くなり、確認孔２８が金属膜４３により埋め込まれてしまう恐れがある。また、埋め込まれないとしても、厚く形成される金属膜４３の厚みが不均一となり、金属膜４３の内側端部の位置から算出される中心点Ｃの座標値が本来の値からずれる恐れもある。本形態では、金属膜４３を均一にエッチングして薄型化することにより、金属膜４３が過度に厚くなることによるこの様な問題を緩和している。

本工程が終了した後は、レジスト６４は剥離されて除去される。

図７を参照して、次に、第３導電膜２４および第４導電膜２６を、絶縁層を介して更に積層させる。図７の各図は本工程を示す断面図である。

図７（Ａ）を参照して、第１配線層１６Ａの上面に、第３絶縁層１４Ｃを介して第３導電膜２４を積層させる。第３絶縁層１４Ｃおよび第３導電膜２４の詳細は、図３（Ｂ）を参照して説明した第１絶縁層１４Ａおよび第１導電膜２０と同様でよい。

更に、第２配線層１６Ｂの下面に、第４絶縁層１４Ｄを介して第４導電膜２６を積層させる。第４絶縁層１４Ｄおよび第４導電膜２６の詳細は、図３（Ｂ）を参照して説明した第２絶縁層１４Ｂおよび第２導電膜２２と同様でよい。

本工程では、第３絶縁層１４Ｃおよび第４絶縁層１４Ｄを構成する樹脂材料が確認孔２８に充填される。

図７（Ｂ）を参照して、次に、確認孔２８が形成された箇所に対応する部分の、第３導電膜２４、第３絶縁層１４Ｃ、第４絶縁層１４Ｄおよび第４導電膜２６を除去する。この除去方法は、図４で説明した方法と同様である。また、本工程の除去工程で各導電膜および各絶縁層の除去される部分は、確認孔２８よりも大きくなる。この様にすることで、この除去工程における位置合わせが比較的ラフに行われても、確認孔２８を確実に露出させることが出来る。

図８を参照して、次に、新たに形成された導電膜とその下層の配線層とを接続する接続部を形成する。図８（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図８（Ｂ）は確認孔２８を上方から見た平面図であり、図８（Ｄ）および図８（Ｄ）は本工程を示す断面図である。尚、本工程での接続部の形成方法は、図５を参照して説明した接続部の形成方法と同様である。

図８（Ａ）を参照して、先ず本工程では、第３導電膜２４および第４導電膜２６の表面をエッチング用のレジスト４５により被覆する。更に、遮光パターン６８が設けられた露光マスク７０を介して、レジスト４５に光線６６を照射することにより、レジスト４５の露光及び現像を行い、所望のパターン形状を得る。即ち、第１配線層１６Ａと第３導電膜２４とを接続する接続部が形成される部分のレジスト４５が除去される。

同様に、第４導電膜２６を被覆するレジスト４５についても、露光マスク７０を用いた露光及び現像処理を行う。即ち、第２配線層１６Ｂと第４導電膜２６とを接続する接続部が形成される箇所のレジスト４５が除去される。

図８（Ｂ）を参照して、本工程に於いても、円形を呈する確認孔２８の外周部で３つの計測点（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）の座標を計測し、これらの座標値から中心点Ｃの座標を算出している。そして、算出された確認孔２８の中心点を基準として、露光マスク７０と積層シート２７との位置合わせを行っている。

ここで、確認孔２８の内壁に図６に示す金属膜が成膜されていたとしても、この金属膜の膜圧は均等なので、この金属膜から成る確認孔２８の周縁部から算出される中心点Ｃの座標値は殆ど変動しない。

図８（Ｃ）を参照して、次に、レジスト４５（図８（Ａ）参照）を介してウェットエッチングを行い、第３絶縁層１４Ｃを部分的に第３導電膜２４から露出させ、第４絶縁層１４Ｄを部分的に第４導電膜２６から露出させる。

更にこの状態で、第３導電膜２４をマスクとしてレーザーを照射することにより、第３絶縁層１４Ｃを除去して貫通孔４７を形成する。貫通孔４７の底部には第１配線層１６Ａが露出する。同様に、第４導電膜２６をマスクとしてレーザーを照射することで、第４絶縁層１４Ｄを除去して貫通孔５３を形成する。貫通孔５３の底部には第２配線層１６Ｂが露出する。

図８（Ｄ）を参照して、次に、無電解メッキ処理および電解メッキ処理により、貫通孔４７の内部に接続部１７を形成し、貫通孔５３の内部に接続部２３を形成する。接続部１７により第１配線層１６Ａと第３導電膜２４とが所定箇所で電気的に接続される。接続部２３により、第２配線層１６Ｂと第４導電膜２６とが所定箇所にて接続される。

更に本工程で、確認孔２８の内壁にも、膜厚が均一のメッキ膜が再び成膜される。

図９を参照して、次に、第３導電膜２４および第４導電膜２６をパターニングすることにより、所定形状の第３配線層１６Ｃおよび第４配線層１６Ｄを形成する。図９（Ａ）は本工程を示す断面図であり、図９（Ｂ）は位置合わせに用いる確認孔２８を示す平面図であり、図９（Ｃ）は断面図である。ここで、本工程の配線層の形成方法は、図６に示した第１配線層１６Ａおよび第２配線層１６Ｂの形成方法と同様である。

図９（Ａ）を参照して、先ず、第３導電膜２４および第４導電膜２６をエッチング用のレジスト５１により被覆する。そして、所定形状の遮光パターン６８が設けられた露光マスク７０を介して、上方から光線６６をレジスト５１に照射し、レジスト５１の露光現像を行う。本工程に於いても、先工程と同様に、確認孔２８の中心点を基準として、積層シート２７と露光マスク７０との位置合わせを行っている。

図９（Ｂ）を参照して、確認孔２８の中心点Ｃの座標を算出方法は、図８（Ｂ）等を参照して説明した方法と同様であり、各計測点（Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３）の座標から中心点Ｃの座標を算出している。また、確認孔２８の内壁が金属膜４３により被覆されていたとしても、金属膜４３の膜厚は均一であり円形形状が保持されることから、中心点Ｃの座標は正確に算出される。

図９（Ｃ）を参照して、次に、露光現像されたレジスト５１をマスクとして、第３導電膜２４および第４導電膜２６をウェットエッチングし、第３配線層１６Ｃおよび第４配線層１６Ｄを形成する。本工程が終了した後は、レジスト５１は剥離される。

上記工程により、４層の多層配線が形成される。６層等の更なる多層配線構造が形成される場合は、図７から図９を参照して説明した方法により配線層を更に積層させる。

更に、最外層の第３配線層１６Ｃおよび第４配線層１６Ｄをソルダーレジストにより被覆しても良い。この場合は、先ず、第３配線層１６Ｃおよび第４配線層１６Ｄが全面的に被覆されるようにソルダーレジストを形成し、外部と接続される両配線層が露出するようにソルダーレジストを部分的に除去して開口部を設ける。この部分的な除去を行う際に、確認孔２８の中心部を基準として用いても良い。

図１０を参照して、次に、大判の多層基板１０から各ユニット１２を分離する。図１０（Ａ）は本工程を示す多層基板１０の平面図であり、図１０（Ｂ）は断面図である。尚、本工程は、各ユニットに図１１に示すような回路素子を固着した後に行っても良い。

図１０（Ａ）を参照して、本工程では、各ユニット１２の外周端部にて多層基板１０を切断することにより、各ユニット１２を個別に分離する。この分離は、レーザー照射、ダイシング加工、ルーター加工、プレス加工等により行うことが出来る。

図１０（Ｂ）を参照して、本工程では、ユニット１２の外周端部にて、金属コア層１１および積層された各絶縁層を切断している。ここで、ユニット１２の端部にて金属コア層１１を除去した構成とすれば、ユニット１２の端部には絶縁層等の絶縁材料のみが存在することとなり、本工程によるバリの発生が抑制される。更には、分離に用いられるカットソー等の摩耗も抑制される。

次に、図１１（Ａ）を参照して、上記工程により製造された多層基板５６を用いた実装構造を説明する。多層基板５６の表面には、半導体素子５０がバンプ電極を介して実装されている。ここでは、半導体素子５０はフェイスダウンで実装されているが、金属細線を用いた固着構造を採用することも出来る。チップ型素子４８はチップ抵抗やチップコンデンサ等の受動素子であり、ロウ材５２を介して多層基板５６に固着されている。また必要により外部との接続手段であるリードまたはコネクタが実装されても良い。

図１１（Ｂ）を参照して、多層基板を使った半導体パッケージを説明する。ここでは、多層基板５６の表面に上述した半導体素子５０等が実装され、半導体素子５０等が封止されるように多層基板５６の上面に封止樹脂５４が形成されている。本発明の多層基板５６は極めて薄型になっているので、このような多層基板を回路装置に適用させることで、薄型の回路装置を提供することが出来る。

ここで、図１を参照して、金属コア層１１の一部分を四角形に除去して除去領域を設け、この除去領域に接続基板を配置しても良い。この場合は、多層の配線パターンを備えた接続基板が、金属コア層１１の除去領域に配置されて絶縁層の樹脂材料により被覆される。更に、この接続基板の上面に配置されたパターンは、第１絶縁層１４Ａを貫通して第１配線層１６Ａと接続される。一方、接続基板の下面に配置されたパターンは、第２絶縁層１４Ｂを貫通して第２配線層１６Ｂと接続される。即ち、接続基板は、金属コア層１１の上面に配置された配線層と、金属コア層１１のした面に積層された配線層とを接続するための手段として機能する。このようにすることで、図５（Ｅ）に示した接続部２５を排除して基板を構成することが可能と成る。

更にここで、金属コア層１１の除去領域に、上記した接続基板を収納させる際には、図１（Ｂ）に示す確認孔２８の位置を基準としても良い。この際には、例えば、上記した接続基板の上面に、例えば導電パターンの一部から成るマークを設ける。そして、接続基板を、金属コア層１１の除去領域に収納させる際には、ＣＣＤカメラ等の撮像手段にて両者を上方から撮影しつつ位置認識を行う。そして、接続基板のマークと、金属コア層１１の確認孔２８とが所定の位置関係と成るように、両者の平面的な位置を調整する。この調整を行った後に、接続基板を金属コア層１１の除去領域に収納する。このようにすることで、除去領域の内部の所定箇所に接続基板が収納され、基板を構成する各要素の相対的な位置精度が向上する。

１０ 多層基板
１１ 金属コア層
１２ ユニット
１３ 金属膜
１４Ａ 第１絶縁層
１４Ｂ 第２絶縁層
１４Ｃ 第３絶縁層
１４Ｄ 第４絶縁層
１５ 突出部
１６Ａ 第１配線層
１６Ｂ 第２配線層
１６Ｃ 第３配線層
１６Ｄ 第４配線層
１７ 接続部
１８ レジスト
１９ レジスト
２０ 第１導電膜
２１ 貫通孔
２２ 第２導電膜
２３ 接続部
２４ 第３導電膜
２５ 接続部
２６ 第４導電膜
２７ 積層シート
２８ 確認孔
３１ 接続部
３３ 接続部
３５ レジスト
３７ 貫通孔
３８ 開口部
３９ 貫通孔
４１ 貫通孔
４３ 金属膜
４５ レジスト
４７ 貫通孔
４８ チップ型素子
５０ 半導体素子
５１ レジスト
５２ ロウ材
５３ 貫通孔
５４ 封止樹脂
５６ 多層基板
６４ レジスト
６６ 光線
６８ 遮光パターン
７０ 露光マスク

Claims (15)

1. 金属コア層と、
   絶縁層を介して前記金属コア層の一主面および他主面に積層された配線層と、
   前記金属コア層を貫通して設けられると共に、前記一主面側および前記他主面側から確認可能な確認孔と、を備えることを特徴とする多層基板。
2. 前記確認孔に面する前記金属コア層の内壁の中間部には、内側に突出する突出部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の多層基板。
3. 前記確認孔に面する前記金属コア層および前記絶縁層は、金属膜により被覆されることを特徴とする請求項２に記載の多層基板。
4. 前記金属コア層および前記配線層から構成されるユニットを複数個備え、
   前記確認孔は、前記ユニット毎の近傍に設けられることを特徴とする請求項３に記載の多層基板。
5. １つの前記ユニットに対して複数個の前記確認孔が設けられることを特徴とする請求項４に記載の多層基板。
6. 前記確認孔の平面視での形状は円形であることを特徴とする請求項５に記載の多層基板。
7. 前記金属コア層の一主面に積層された前記配線層と、前記金属コア層の他主面に積層された前記配線層とは、同一の前記確認孔を基準として形成されることを特徴とする請求項６に記載の多層基板。
8. 前記配線層同士を前記絶縁層を貫通して接続する接続部を更に備え、
   前記接続部は前記確認孔を基準として形成されることを特徴とする請求項７に記載の多層基板。
9. 前記確認孔は、前記金属コア層の両主面からエッチングを行うことにより形成されることを特徴とする請求項８に記載の多層基板。
10. 金属コア層を貫通する確認孔を設ける工程と、
    前記金属コア層の一主面および他主面に絶縁層を介して配線層を積層する工程と、を備え、
    前記配線層を積層する工程では、同一の前記確認孔を基準として、前記金属コア層の一主面に前記配線層を形成すると共に、前記金属コア層の他主面に前記配線層を形成することを形成することを特徴とする多層基板の製造方法。
11. 前記積層する工程では、前記確認孔に充填された前記両絶縁層の絶縁材料を除去して前記確認孔の内壁を露出させた後に、前記確認孔の位置を認識することを特徴とする請求項１０に記載の多層基板の製造方法。
12. 前記確認孔の位置を認識する際には、前記確認孔の端部または内側に突出する突出部の位置を認識することを特徴とする請求項１１に記載の多層基板の製造方法。
13. 確認孔の位置を認識する際には、前記確認孔の内壁は金属膜により被覆されることを特徴とする請求項１２に記載の多層基板の製造方法。
14. 前記確認孔の位置を認識する際には、前記確認孔の外縁にて複数箇所の座標を計測し、前記座標から算出される前記確認孔の中心点を認識することを特徴とする請求項１３に記載の多層基板の製造方法。
15. 前記金属膜は、前記絶縁層を貫通して形成される接続部を設ける際に前記確認孔の内壁に成膜され、
    前記配線層をエッチングにより形成する工程では、前記確認孔の内壁を被覆する前記金属膜は前記エッチングにより薄くされることを特徴とする請求項１４に記載の多層基板の製造方法。

Images