JP2017224745A

JP2017224745A - 配線基板およびその製造方法

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Publication number: JP2017224745A
Application number: JP2016119562A
Authority: JP
Inventors: 浩武内; Hiroshi Takeuchi
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-06-16
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2017-12-21

Abstract

【課題】大径ビアホールを電解めっきから成るビア導体により十分に充填し、ビア導体を介した良好な電気的および熱的接続が可能な配線基板を提供すること。
【解決手段】大径ビアホール３ａを充填するビア導体は、その径方向の中央部が第１の電解めっき７から成るとともに、その径方向の外周部が第２の電解めっき８から成り、小径のビアホール３ｂを充填するビア導体は、第１の電解めっき７から成る配線基板１００である。また、大径ビアホール３ａの径方向の中央部および小径ビアホールを第１の電解めっき７で充填した後、大径ビアホール３ａの径方向の外周部を第２の電解めっき８で充填し、大径ビアホール３ａ内に第１および第２の電解めっき７，８から成るビア導体を形成するとともに小径ビアホール３ｂ内に第１の電解めっき７から成るビア導体を形成する配線基板１００の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子等を搭載するため等に用いられる配線基板およびその製造方法に関するものである。

従来、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するため等に用いられる配線基板として、ビルドアップ法により形成された配線基板が知られている。この配線基板は、絶縁層と配線導体とを交互に多層に積層して成り、下層の絶縁層上に形成された下層の配線導体と、上層の絶縁層上に形成された上層の配線導体とを、下層の配線導体を底面として上層の絶縁層に設けられたビアホール内に充填されたビア導体により電気的および熱的に接続してなる。

このような配線基板は、以下のようにして作製される。まず、下層の絶縁層上に下層の配線導体を所定のパターンに形成する。なお、下層の絶縁層としては、ガラス繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させて成るガラス繊維強化樹脂層や、熱硬化性樹脂中にシリカ等の無機絶縁フィラーを分散させて成るフィラー含有樹脂層が好適に用いられる。また、下層の配線導体としては、銅箔や銅めっき層が好適に用いられる。

次に、下層の絶縁層および下層の配線導体上に上層の絶縁層を積層する。上層の絶縁層としては、ガラス繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させて成るガラス繊維強化樹脂層や、熱硬化性樹脂中にシリカ等の無機絶縁フィラーを分散させて成るフィラー含有樹脂層が好適に用いられる。上層の絶縁層の厚みは２５〜５０μｍ程度である。

次に、上層の絶縁層の所定位置に、下層の配線導体を底面とするビアホールを形成する。ビアホールの形成には、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザによるレーザ加工法が好適に用いられる。ビアホールの直径は、３０〜２００μｍ程度である。

次に、ビアホール内を含む上層の樹脂層の表面に厚みが０．１〜１μｍ程度の無電解銅めっき層を被着させる。無電解銅めっき層は、電解銅めっきを被着させるための下地金属層として機能する。

次に、無電解銅めっき層上に、上層の配線導体に対応する形状の開口を有するめっきレジスト層を被着形成した後、めっきレジスト層の開口内の無電解銅めっき層上に上層の配線導体に応じた形状の電解銅めっき層を１０〜２０μｍ程度の厚みに被着させる。このとき、ビアホール内に電解銅めっきが充填されてビア導体が形成される。

次に、めっきレジスト層を剥離して除去するとともに、電解銅めっき層が被着されていない部分の無電解銅めっき層をエッチング除去することにより上層の配線導体が形成される。以後、必要に応じてさらに上層の絶縁層および配線導体を上記と同様の方法で形成し、最後に必要に応じて最表層にソルダーレジスト層を形成することにより配線基板が完成する。

ところで、配線基板によっては、同一の絶縁層に直径が１００〜２００μｍ程度の大径ビアホールと、直径が３０〜８０μｍ程度の小径ビアホールとを備えたものがある。

このように、同一の絶縁層に直径が１００〜２００μｍ程度の大径ビアホールと、直径が３０〜８０μｍ程度の小径ビアホールとが形成されている場合、大径ビアホールは小径ビアホールに比べて電解銅めっきにより十分に充填されにくい。その結果、大径ビアホールに充填されたビア導体上の上層の配線導体が大きく凹んでしまい、このビア導体を介した下層の配線導体と上層の配線導体との間の良好な電気的および熱的接続が損なわれてしまうことがある。

特開２００４−８７８３５号公報

本発明は、同一の絶縁層に大径ビアホールと、小径ビアホールとが形成されている場合に、大径ビアホールが電解めっきから成るビア導体により十分に充填され、ビア導体を介した良好な電気的および熱的接続が可能な配線基板を提供することを課題とする。

本発明の配線基板は、下層の配線導体と、該下層の配線導体上に積層されており、第１の直径を有する大径ビアホールおよび前記第１の直径よりも小さな第２の直径を有する小径ビアホールが前記下層の配線導体を底面として形成された絶縁層と、電解めっきから成り、前記大径ビアホールおよび前記小径ビアホールを充填するビア導体およびその上の上層の配線導体と、を具備して成る配線基板であって、前記電解めっきは、第１の電解めっきおよび第２の電解めっきを含み、前記大径ビアホールを充填する前記ビア導体は、前記大径ビアホールの径方向の中央部を充填する前記第１の電解めっきおよび前記大径ビアホールの径方向の外周部を充填する前記第２の電解めっきから成り、前記小径ビアホールを充填する前記ビア導体は、前記第１の電解めっきから成るとともに、前記上層の配線導体は、前記第２の電解めっきから成ることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板の製造方法は、下層の配線導体上に積層された絶縁層に、第１の直径を有する大径ビアホールおよび前記第１の直径よりも小さな第２の直径を有する小径ビアホールを、前記下層の配線導体を底面として形成する工程と、前記絶縁層の表面ならびに前記大径ビアホールの内部および前記小径ビアホールの内部に電解めっき用の下地金属層を被着させる工程と、前記下地金属層上に、前記大径ビアホールの中央部上および前記小径ビアホール上を選択的に露出させる第１のめっきレジスト層を形成する工程と、前記第１のめっきレジストから露出する前記大径ビアホールの径方向の中央部上および前記小径のビアホール上に第１の電解めっきを被着させ、該第１の電解めっきで前記大径ビアホールの径方向の中央部および前記小径ビアホールを充填して該小径ビアホール内に前記第１の電解めっきから成るビア導体を形成する工程と、前記第１のめっきレジスト層を剥離除去した後、前記下地金属層上に、前記大径ビアホール上および前記小径ビアホール上を露出させる第２のめっきレジスト層を形成する工程と、前記第２のめっきレジスト層から露出する前記大径ビアホール上および前記小径ビアホール上に第２の電解めっきを被着させ、該第２の電解めっきで前記大径ビアホールの径方向の外周部を充填して前記大径ビアホール内に前記第１および第２の電解めっきから成るビア導体を形成し、さらに、前記各ビア導体上に前記第２の電解めっきから成る上層の配線導体を形成する工程と、前記第２のめっきレジスト層を剥離除去するとともに、前記上層の配線導体から露出する前記下地金属層をエッチング除去する工程と、を行うことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、大径ビアホールを充填するビア導体は、大径ビアホールの径方向の中央部を充填する第１の電解めっきおよび大径ビアホールの径方向の外周部を充填する第２の電解めっきから成り、小径ビアホールを充填するビア導体は、第１の電解めっきから成ることから、大径ビアホールが第１および第２の電解めっきから成るビア導体により十分に充填される。したがって、ビア導体を介した良好な電気的および熱的接続が可能な配線基板を提供することができる。

本発明の配線基板の製造方法によれば、大径ビアホールの径方向の中央部および小径ビアホールを第１の電解めっきで充填した後、大径ビアホールの径方向の外周部を第２の電解めっきで充填することから、大径ビアホールを第１および第２の電解めっきにより十分に充填することができる。したがって、ビア導体を介した良好な電気的および熱的接続が可能な配線基板を提供することができる。

図１は、本発明の配線基板の実施形態例を示す要部概略断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。図３（ｄ）〜（ｆ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。図４（ｇ）〜（ｉ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。図５（ｊ）〜（ｋ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。

次に、本発明の配線基板およびその製造方法を、添付の図面を参照して説明する。

図１に、本発明の配線基板の実施形態例を要部概略断面図で示す。本例の配線基板１００は、下層の絶縁層１と、下層の配線導体２と、上層の絶縁層３と、ビア導体４と、上層の配線導体５を有している。

下層の絶縁層１は、例えば樹脂系の電気絶縁材料から成る。樹脂系の電気絶縁材料としては、例えばガラス繊維基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成るガラス繊維強化樹脂層や、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂中にシリカ等の無機絶縁フィラーを分散させて成るフィラー含有樹脂層等が好適に用いられる。下層の絶縁層１の厚みは、２０〜８００μｍ程度である。

下層の配線導体２は、例えば銅箔や銅めっき等の銅から成る。下層の配線導体２の厚みは、１０〜５０μｍ程度である。

上層の絶縁層３は、下層の絶縁層１と同様の樹脂系の電気絶縁材料から成る。上層の絶縁層３の厚みは、２０〜５０μｍ程度である。

上層の絶縁層３には、大径ビアホール３ａと小径ビアホール３ｂとが形成されている。これらのビアホール３ａ，３ｂは、それぞれ下層の配線導体２を底面として形成されている。大径ビアホール３ａの直径は、１００〜２００μｍ程度である。小径ビアホール３ｂの直径は３０〜８０μｍ程度である。

ビア導体４は、大径ビアホール３ａ内および小径ビアホール３ｂ内に充填されている。なお、ビア導体４とは、ビアホール３ａ，３ｂ底面からビアホール３ａ，３ｂの開口縁までを充填する部分を意味する。

上層の配線導体５は、ビア導体４上および上層の絶縁層３上に形成されている。上層の配線導体５は、ビア導体４の少なくとも一部と一体的に形成されている。上層の配線導体５の厚みは、１０〜２０μｍ程度である。

ビア導体４および上層の配線導体５は、これらを構成する導体として下地金属層６と第１の電解めっき７および第２の電解めっき８とを含んでいる。下地金属層６は、例えば無電解銅めっきから成る。下地金属層６の厚みは０．１〜１μｍ程度である。第１および第２の電解めっき７，８は、例えば電解銅めっきから成る。

第１の電解めっき７は、大径ビアホール３ａの径方向の中央部および小径ビアホール３ｂを充填している。第２の電解めっき８は、大径ビアホール３ａの径方向の外周部を充填している。これにより大径ビアホール３ａは、第１および第２の電解めっき７，８から成るビア導体４により充填されている。また、小径ビアホール３ｂは、第１の電解めっき７から成るビア導体４により充填されている。さらに、第２の電解めっき８は、上層の配線導体５を形成している。なお、大径ビアホール３ａの径方向の中央部を充填する第１の電解めっき７の直径は３０〜８０μｍ程度である。

このように、本例の配線基板１００によれば、大径ビアホール３ａを充填するビア導体４は、大径ビアホール３ａの径方向の中央部を充填する第１の電解めっき７および大径ビアホール３ａの径方向の外周部を充填する第２の電解めっき８から成り、小径ビアホール３ｂを充填するビア導体４は、第１の電解めっき７から成ることから、大径ビアホール３ａは、大径であるにも拘わらず第１および第２の電解めっき７，８から成るビア導体４により十分に充填されている。したがって、ビア導体４を介した良好な電気的および熱的接続が可能な配線基板１００を提供することができる。

次に、本発明の配線基板の製造方法の実施形態例を上述の配線基板１００を製造する場合を例に説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、下層の絶縁層１の上面に下層の配線導体２を形成する。下層の絶縁層１としては、ガラス繊維基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成るガラス繊維強化樹脂層や、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂中にシリカ等の無機絶縁フィラーを分散させて成るフィラー含有樹脂層が好適に用いられる。下層の配線導体２としては、銅箔や銅めっき層が好適用いられ、周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法等の配線形成技術を用いることにより所定のパターンに形成される。なお、下層の絶縁層１の厚みは２０〜８００μｍ程度であり、下層の配線導体２の厚みは１０〜５０μｍ程度である。

次に、図２（ｂ）に示すように、下層の絶縁層１および下層の配線導体２の上に、上層の絶縁層３を積層する。上層の絶縁層３としては、下層の絶縁層１と同様にガラス繊維基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成るガラス繊維強化樹脂層や、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂中にシリカ等の無機絶縁フィラーを分散させて成るフィラー含有樹脂層が好適に用いられる。なお、上層の絶縁層３の厚みは２０〜５０μｍ程度である。

次に、図２（ｃ）に示すように、上層の絶縁層３に、それぞれが下層の配線導体２を底面とする大径ビアホール３ａおよび小径ビアホール３ｂを形成する。大径ビアホール３ａの直径は１００〜２００μｍ程度である。小径ビアホール３ｂの直径は３０〜８０μｍ程度である。ビアホール３ａ，３ｂの形成には、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザによるレーザ加工法を用いる。なお、ビアホール３ａ，３ｂを形成した後は、デスミア処理を行うことが好ましい。デスミア処理は水酸化ナトリウム等を含むアルカリ性水溶液で膨潤処理後、過マンガン酸カリウム処理をし、最後に硫酸等を含む酸性水溶液で還元処理することにより行なわれる。

次に、図３（ｄ）に示すように、ビアホール３ａ，３ｂ内を含む上層の樹脂層３の表面に厚みが０．１〜１μｍ程度の下地金属層６を被着させる。下地金属層６としては、無電解銅めっきが好適に用いられる。なお、無電解銅めっきから成る下地金属層６を被着させる前に、ソフトエッチグ処理、クリーナーコンディショナー処理、アクチベーター処理、アクセレレーター処理等の前処理を行う。無電解銅めっきから成る下地金属層６を被着させるには市販の無電解銅めっき液を用いればよい。

次に、図３（ｅ）に示すように、下地金属層６上に、第１のめっきレジスト層９を形成する。第１のめっきレジスト層９は、大径ビアホール３ａの径方向の中央部上および小径ビアホール上を選択的に露出させるマスクパターンを有している。第１のめっきレジスト層９から露出する大径ビアホール３ａの径方向の中央部の直径は、３０〜８０μｍ程度である。このような第１のめっきレジスト層９は、市販のドライフィルムレジストを熱間プレスにより積層した後、フォトリソグラフィー技術を採用して露光および現像することにより形成することができる。

次に、図３（ｆ）に示すように、第１のめっきレジスト層９から露出する大径ビアホール３ａの径方向の中央部上および小径ビアホール３ｂ上に第１の電解めっき７を被着させ、大径ビアホール３ａの径方向の中央部および小径ビアホール３ｂを第１の電解めっき７により充填する。第１の電解めっき７としては、電解銅めっきが好適に用いられる。第１の電解めっき７は、上層の絶縁層３の上面を超えない厚みとする。これにより、小径ビアホール３ｂ内に第１の電解めっき７から成るビア導体４が形成される。

次に、図４（ｇ）に示すように、第１のめっきレジスト層９を除去する。第１のめっきレジスト層９の除去には、例えば水酸化ナトリウム等を含むアルカリ系の剥離液を用いればよい。

次に、図４（ｈ）に示すように、下地金属層６上に、第２のめっきレジスト層１０を形成する。第２のめっきレジスト層１０は、大径ビアホール３ａ上および小径ビアホール３ｂ上を露出させるマスクパターンを有している。このような第２のめっきレジスト層１０は、第１のめっきレジスト層９と同様に、市販のドライフィルムレジストを熱間プレスにより積層した後、フォトリソグラフィー技術を採用して露光および現像することにより形成することができる。

次に、図４（ｉ）に示すように、第２のめっきレジスト層１０から露出する大径ビアホール３ａ上および小径ビアホール上に第２の電解めっき８を被着させ、大径ビアホール３ａの径方向の外周部を第２の電解めっき８で充填して大径ビアホール３ａ内に第１の電解めっき７および第２の電解めっき８から成るビア導体４を形成するとともに、さらにその上に厚みが１０〜２０μｍの第２の電解めっき８を被着させ、第２のめっき導体８から成る上層の配線導体５を形成する。第２の電解めっき８としては、電解銅めっきが好適に用いられる。

このとき、大径ビアホール３ａの径方向の中央部は、第１の電解めっき７により既に充填されていることから、大径ビアホール３ａの径方向の外周部を第２の電解めっき８により充填することにより、大径ビアホール３ａを第１および第２の電解めっき７，８により十分に充填することができる。

次に、図５（ｊ）に示すように、第２のめっきレジスト層１０を除去する。第２のめっきレジスト層１０の除去には、第１のめっきレジスト層９の場合と同様に、例えば水酸化ナトリウム等を含むアルカリ系の剥離液を用いればよい。

最後に、図５（ｋ）に示すように、上層の配線導体５から露出する下地金属層６をエッチング除去することにより、大径ビアホール３ａが第１および第２の電解めっき７，８から成るビア導体４で充填されるとともに小径ビアホール３ｂが第１の電解めっき７から成るビア導体４で充填され、さらにその上に第２の電解めっき８から成る上層の配線導体５が形成された配線基板１００が完成する。

以上説明したように、本発明の配線基板の製造方法によれば、大径ビアホール３ａの径方向の中央部および小径ビアホール３ｂを第１の電解めっき７で充填した後、大径ビアホール３ａの径方向の外周部を第２の電解めっき８で充填することから、大径ビアホール３ａを第１および第２の電解めっき７，８から成るビア導体４により十分に充填することができる。したがって、ビア導体４を介した良好な電気的および熱的接続が可能な配線基板１００を提供することができる。

２下層の配線導体
３絶縁層
４大径ビアホール
５小径ビアホール
６下地金属層
７第１のめっきレジスト層
８第１の電解めっき
９第２のめっきレジスト層
１０第２の電解めっき

Claims

下層の配線導体と、該下層の配線導体上に積層されており、第１の直径を有する大径ビアホールおよび前記第１の直径よりも小さな第２の直径を有する小径ビアホールが前記下層の配線導体を底面として形成された絶縁層と、電解めっきから成り、前記大径ビアホールおよび前記小径ビアホールを充填するビア導体およびその上の上層の配線導体と、を具備して成る配線基板であって、前記電解めっきは、第１の電解めっきおよび第２の電解めっきを含み、前記大径ビアホールを充填する前記ビア導体は、前記大径ビアホールの径方向の中央部を充填する前記第１の電解めっきおよび前記大径ビアホールの径方向の外周部を充填する前記第２の電解めっきから成り、前記小径ビアホールを充填する前記ビア導体は、前記第１の電解めっきから成るとともに、前記上層の配線導体は、前記第２の電解めっきから成ることを特徴とする配線基板。
下層の配線導体上に積層された絶縁層に、第１の直径を有する大径ビアホールおよび前記第１の直径よりも小さな第２の直径を有する小径ビアホールを、前記下層の配線導体を底面として形成する工程と、
前記絶縁層の表面ならびに前記大径ビアホール内部および前記小径ビアホールの内部に電解めっき用の下地金属層を被着させる工程と、
前記下地金属層上に、前記大径ビアホールの中央部上および前記小径ビアホール上を選択的に露出させる第１のめっきレジスト層を形成する工程と、
前記第１のめっきレジストから露出する前記大径ビアホールの径方向の中央部上および前記小径のビアホール上に第１の電解めっきを被着させ、該第１の電解めっきで前記大径ビアホールの径方向の中央部および前記小径ビアホールを充填して該小径ビアホール内に前記第１の電解めっきから成るビア導体を形成する工程と、
前記第１のめっきレジスト層を剥離除去した後、前記下地金属層上に、前記大径ビアホール上および前記小径ビアホール上を露出させる第２のめっきレジスト層を形成する工程と、
前記第２のめっきレジスト層から露出する前記大径ビアホール上および前記小径ビアホール上に第２の電解めっきを被着させ、該第２の電解めっきで前記大径ビアホールの径方向の外周部を充填して前記大径ビアホール内に前記第１および第２の電解めっきから成るビア導体を形成し、さらに、前記各ビア導体上に前記第２の電解めっきから成る上層の配線導体を形成する工程と、
前記第２のめっきレジスト層を剥離除去するとともに、前記上層の配線導体から露出する前記下地金属層をエッチング除去する工程と、
を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。