JP2749461B2 - 多層回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回路基板及びその製造
方法、特に、多層回路基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】混成集積回路等に用いられる回路基板と
して、所定の表面配線が配置されたセラミック製の回路
基板と、このセラミック製の回路基板上に積層されかつ
所定の表面配線を有するポリイミド樹脂製の樹脂基板と
を備えた多層回路基板が知られている。この多層回路基
板では、セラミック製の回路基板の表面配線と、樹脂基
板の表面配線とが、樹脂基板に設けられたスルーホール
を介して接続されている。

【０００３】ところで、前記多層回路基板は、セラミッ
ク等の焼成可能な無機質材料のみからなる多層回路基板
の場合と異なり一体焼成により製造することができない
ので、次の工程を含む方法により製造されている。 ◎表面配線を有するセラミック製の回路基板を用意する
工程。 ◎前記表面配線の所定部位に導電性材料からなる柱部を
設ける工程。なお、柱部の直径は、表面配線の密度との
関係で、通常約２５μｍである。 ◎柱部の上端面が覆われるように、セラミック製の回路
基板上に感光性ポリイミド樹脂ペーストを塗布する工
程。 ◎塗布した感光性ポリイミド樹脂ペーストを半硬化する
工程。 ◎柱部の上端面に対応する、半硬化された感光性ポリイ
ミド樹脂上にフォトマスクを配置し、感光性ポリイミド
樹脂を露光する工程。 ◎フォトマスクにより露光されなかった半硬化状態の感
光性ポリイミド樹脂を現像液により除去する工程。 ◎感光性ポリイミド樹脂を加熱することにより硬化・収
縮させ、表面が柱部の上端面と同一平面の樹脂基板とす
る工程。 ◎柱部の上端面に接続された表面配線を樹脂基板上に配
置する工程。

【０００４】この方法では、柱部が絶縁基板を貫くスル
ーホールとなり、この柱部によりセラミック製の回路基
板側の表面配線と樹脂基板側の表面配線とが接続され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】（ａ） 前記多層回路
基板を製造するための前記従来の製造方法では、柱部の
直径が通常約２５μｍと小さいために、フォトマスクを
柱部に対応するよう正確に配置するのが困難である。こ
のため、樹脂基板表面に露出する柱部の回りに凹凸の生
じる場合がある。このような凹凸は、樹脂基板上に配置
された表面配線と柱部との接続不良の原因となる。

【０００６】また、感光性ポリイミド樹脂を露光する工
程において、樹脂基板表面と柱部の上端面とを同一平面
とするために、特殊な形状のフォトマスクを使用する必
要がある。また、感光性ポリイミド樹脂ペーストに異物
が付着すると、その部分が露光されず、ピンホールとな
ることがある。この場合、セラミック製の回路基板側の
表面配線と樹脂基板側の表面配線とが短絡してしまうお
それがある。このため、前記従来の製造方法では、信頼
性の高い多層回路基板を効率良く製造するのが困難であ
る。

【０００７】（ｂ） 前記従来の多層回路基板は、上述
の製造方法により製造されるため、樹脂基板は感光性樹
脂のみにより実現できる。したがって、前記従来の多層
回路基板では、信号の伝達速度をより高めることができ
る、ポリイミド樹脂よりも低誘電率のベンゾシクロブテ
ン樹脂やフッ素樹脂は、その感光性樹脂が存在しないた
め樹脂基板材料に利用できない。

【０００８】本発明の目的は、信号がより高速に伝達で
きる多層回路基板を提供することにある。また、本発明
の他の目的は、信頼性の高い多層回路基板が効率良く製
造できる、多層回路基板の製造方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の多層回路基板
は、第１回路基板と、第２回路基板とを有している。第
１回路基板は、第１表面配線を有し、第１表面配線の所
定部位に導電性材料からなる柱部が形成され、電気絶縁
性の無機質材料から構成されている。また、第２回路基
板は、第１回路基板の上面に、柱部の上端面を覆うよう
に電気絶縁性の第１樹脂層が形成され、第１樹脂層の表
面が平坦になるように第２樹脂層を積層し、第１樹脂層
および第２樹脂層がドライエッチングされて柱部の上端
面と同一平面となるように構成されている。そして、第
１樹脂層および第２樹脂層がポリイミド樹脂よりも低誘
電率の電気絶縁性樹脂からなることを特徴としている。

【００１０】本発明の多層回路基板の製造方法は、次の
工程を含んでいる。 ◎第１表面配線を有する、電気絶縁性の無機質材料から
なる第１回路基板を用意する工程。 ◎導電性材料からなる柱部を第１表面配線の所定部位に
設ける工程。 ◎柱部の上端面が覆われるように、第１回路基板上に電
気絶縁性の第１樹脂層を配置する工程。 ◎第１樹脂層上に表面が平坦になるよう第２樹脂層を配
置する工程。 ◎柱部の上端面と第１樹脂層の表面とが同一平面になる
よう第２樹脂層と第１樹脂層の一部とをドライエッチン
グにより除去する工程。 ◎ドライエッチングによる除去工程の後に、柱部に接続
された第２表面配線を第１樹脂層の表面に配置する工
程。

【００１１】

【作用】本発明の多層回路基板では、第２回路基板を構
成する電気絶縁性樹脂がポリイミド樹脂よりも低誘電率
であるため、第２回路基板を通過する信号の速度は、第
２回路基板がポリイミド樹脂からなる場合に比べて速
い。このため、本発明の多層回路基板によれば、信号が
より高速に伝達できる。

【００１２】本発明の多層回路基板の製造方法では、第
１回路基板上に第１樹脂層と第２樹脂層とを順に配置し
た後に、第２樹脂層と第１樹脂層の一部とをドライエッ
チングすることにより第１樹脂層の表面と柱部の上端面
とを同一平面にしている。したがって、本発明によれ
ば、リソグラフィ技術を用いた従来例に比べると効率良
く多層回路基板が製造できる。また、この製造方法によ
れば、柱部の上端面と第１樹脂層との境目に凹凸が生じ
にくいので、第１樹脂層に配置された第２表面配線は柱
部との接続不良を起こしにくい。よって、本発明によれ
ば、信頼性の高い多層回路基板が製造できる。さらに、
本発明の方法では、感光性樹脂以外の電気絶縁性樹脂を
用いることもできる。

【００１３】

【実施例】図１に本発明の一実施例に係る多層回路基板
１を示す。図において、多層回路基板１は、セラミック
製の第１回路基板２と、その上に積層された樹脂製の第
２回路基板３とから主に構成されている。

【００１４】第１回路基板２は、３枚のセラミックグリ
ーンシートを積層して一体焼成することにより得られた
一体化したシート２ａ，２ｂ，２ｃから構成されてい
る。各セラミックグリーンシートを構成するセラミック
材料は、たとえばアルミナやガラス系のセラミック材料
である。

【００１５】第１回路基板２は、内部配線４を内部に有
しており、また図の上面に表面配線５を有している。内
部配線４は、シート２ａ，２ｂの図上面にそれぞれ所定
のパターンに配置されている。また、表面配線５は、シ
ート２ｃの上面に所定のパターンに配置されている。こ
れらの内部配線４及び表面配線５は、シート２ｂ，２ｃ
に設けられたスルーホール６を通じて互いに接続されて
いる。また、シート２ａに設けられた内部配線４は、シ
ート２ａに設けられたスルーホール７を通って第１回路
基板２の図下面に延びており、その先端に実装用のピン
８が取り付けられている。なお、内部配線４、表面配線
５及びスルーホール６，７は、たとえば銅系の導電材料
を用いて構成されている。

【００１６】樹脂製の第２回路基板３は、第１回路基板
２上に配置された第１樹脂層９と、第１樹脂層９に積層
された第２樹脂層１０とから主に構成されている。第２
回路基板３は、内部配線１１と表面配線１２とを有して
いる。内部配線１１は、第１樹脂層９の図上面に所定の
パターンに配置されており、第１樹脂層９に設けられた
スルーホール１３を通じて第１回路基板２の表面配線５
に接続されている。また、表面配線１２は、第２樹脂層
１０上に所定のパターンに配置されており、第２樹脂層
１０に設けられたスルーホール１４を通じて内部配線１
１に接続されている。

【００１７】第２回路基板３は、ポリイミド樹脂（誘電
率（ε）＝３．３）よりも誘電率が小さな材料、たとえ
ばベンゾシクロブテン樹脂（ε＝２．６）やフッ素樹脂
（ε＝２．０）等を用いて形成されている。もちろん、
第２回路基板３はポリイミド樹脂により構成されていて
もよい。なお、ポリイミド樹脂は、感光性のポリイミド
樹脂または非感光性のポリイミド樹脂のいずれが用いら
れてもよい。

【００１８】次に、図２から図９を参照して、前記多層
回路基板１の製造方法について説明する。まず、第１回
路基板２を製造する。第１回路基板２は、セラミックグ
リーンシートを積層して一体焼成すると得られる。ここ
で、内部配線４及び表面配線５は、導電ペーストを予め
各セラミックグリーンシートの表面に印刷し、これをセ
ラミックグリーンシートと同時に焼成すると形成でき
る。なお、表面配線５は、セラミックグリーンシートを
焼成して得られた焼成体の上面に導電ペーストを塗布し
て焼成することにより内部配線４とは別に形成してもよ
いし、スパッタリング法により配置してもよい。また、
スルーホール６，７は、セラミックグリーンシートに設
けられた貫通孔に導電ペーストを充填し、この導電ペー
ストをグリーンシートと同時に焼成すると形成できる。

【００１９】次に、図２に示すように、第１回路基板２
の上面に、フォトレジストの樹脂層２０を配置する。こ
の樹脂層２０は、次のようにして配置できる。まず、第
１回路基板２の全体に均一にフォトレジストを塗布す
る。そして、表面配線５の所定部位（スルーホール１３
を形成すべき部位）に対応するフォトレジスト上に円板
状のフォトマスクを配置した後に、フォトレジストを感
光させる。次に、フォトマスクを取り除いてフォトレジ
ストを現像処理すると、保護されていたフォトレジスト
が現像液により除去される。その後、フォトレジストを
加熱して硬化すると、樹脂層２０が形成できる。この樹
脂層２０は、フォトマスクが配置されていた部位に円筒
状の穴２１を有している。なお、この穴２１の直径は、
フォトマスクの直径の調節により、２５μｍ程度に設定
される。

【００２０】次に、樹脂層２０が配置された第１回路基
板２をメッキ槽に浸漬し、図３に示すように、穴２１内
にメッキ２２を配置する。このメッキ２２は、表面配線
５と接続される。

【００２１】次に、第１回路基板２から樹脂層２０を剥
離する。すると、図４に示すように、表面配線５上にメ
ッキによる柱部２３が起立した第１回路基板２が得られ
る。

【００２２】次に、柱部２３が形成された第１回路基板
２上に、図４に二点鎖線で示すように、樹脂ペースト２
４を塗布する。ここで塗布する樹脂ペースト２４は、た
とえばポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂または
フッ素樹脂のペーストである。樹脂ペースト２４は、柱
部２３の上面が完全に覆われるよう塗布する。なお、樹
脂ペースト２４の塗布厚みは、硬化時の収縮を考慮し
て、柱部２３の厚みに対し約３倍以上の厚いものとして
おくのが好ましい。

【００２３】次に、樹脂ペースト２４を加熱して硬化さ
せる。これにより、第１回路基板２上に第１樹脂層９が
積層される。この際、図５に示すように、樹脂ペースト
２４の収縮により、柱部２３上には段部２４ａが形成さ
れる。

【００２４】次に、図６に示すように、得られた第１樹
脂層９上にダミー樹脂層２５を配置する。ここでは、第
１樹脂層９の段部２４による盛り上がりが生じないよ
う、ダミー樹脂層２５の表面は平坦化しておく。このダ
ミー樹脂層２５は、たとえばノボラック樹脂等の一般的
な熱硬化性樹脂のペーストを均一に塗布して硬化すると
配置できる。

【００２５】次に、図７に示すように、柱部２３の上面
が露出するまでダミー樹脂層２５と第１樹脂層９の一部
とをドライエッチングする。ここでは、ダミー樹脂層２
５の表面が平坦に形成されているため、エッチングが均
一に行われ、エッチング後の第１樹脂層９の表面は平坦
になる。なお、ドライエッチングは、たとえば酸素やフ
ッ素等のプラズマエッチングによるのが好ましい。

【００２６】エッチング処理の後、図８に示すように、
第１樹脂層９上に柱部２３と接続されるよう所定のパタ
ーンの内部配線１１を配置する。この内部配線１１は、
たとえばスパッタリング法により配置される。ここで
は、第１樹脂層９の表面が平坦にエッチングされている
ため、内部配線１１と柱部２３との接続部に接続不良が
生じにくい。

【００２７】次に、上述の工程を繰り返して第１樹脂層
９上に第２樹脂層１０を形成し、さらに第２樹脂層１０
上に表面配線１２を配置する。そして、第１回路基板の
図１下面にピン８をろう付け等の手段により固定する
と、多層回路基板１が得られる。

【００２８】得られた多層回路基板１には、第２回路基
板３の表面配線１２上の所定部位にたとえばＩＣ等の電
子部品２６が配置できる。なお、第２回路基板３が低誘
電率のベンゾシクロブテン樹脂やフッ素樹脂により構成
されている場合、第２回路基板３がポリイミド樹脂によ
り構成されている場合に比べて信号の伝達速度がより速
まるため、多層回路基板１は高速駆動の半導体素子を搭
載するのに適している。電子部品２６が搭載された多層
回路基板１は、ピン８により所定の回路基板に実装され
得る。

【００２９】

【発明の効果】本発明の多層回路基板は、第２回路基板
が上述のような低誘電率の電気絶縁性樹脂から構成され
ているため、より高速に信号が伝達できる。本発明の多
層回路基板の製造方法では、従来例のようなリソグラフ
ィ技術を採用していないため、信頼性の高い多層回路基
板が効率良く製造できる。また、感光性樹脂以外の電気
絶縁性樹脂層を備えた多層回路基板も製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る多層回路基板の縦断面
図。

【図２】本発明の一実施例に係る、前記多層回路基板の
製造方法の一工程を示す縦断面部分図。

【図３】前記製造方法の他の一工程を示す図２に相当す
る図。

【図４】前記製造方法のさらに他の一工程を示す図２に
相当する図。

【図５】前記製造方法のさらに他の一工程を示す図２に
相当する図。

【図６】前記製造方法のさらに他の一工程を示す図２に
相当する図。

【図７】前記製造方法のさらに他の一工程を示す図２に
相当する図。

【図８】前記製造方法のさらに他の一工程を示す図２に
相当する図。

【符号の説明】

１ 多層回路基板 ２ 第１回路基板 ３ 第２回路基板 ５ 表面配線 ９ 第１樹脂層 １１ 内部配線 ２３ 柱部 ２５ ダミー樹脂層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１表面配線を有し、前記第１表面配線の
   所定部位に導電性材料からなる柱部が形成される、電気
   絶縁性の無機質材料からなる第１回路基板と、 前記第１回路基板の上面に、前記柱部の上端面を覆うよ
   うに電気絶縁性の第１樹脂層が形成され、前記第１樹脂
   層の表面が平坦になるように第２樹脂層を積層し、前記
   第１樹脂層および第２樹脂層がドライエッチングされて
   前記柱部の上端面と同一平面となるようにした第２回路
   基板と、 を有し、前記第１樹脂層および第２樹脂層がポリイミド
   樹脂よりも低誘電率の電気絶縁性樹脂からなることを特
   徴とする多層回路基板。
2. 【請求項２】第１表面配線を有する、電気絶縁性の無機
   質材料からなる第１回路基板を用意する工程と、 導電性材料からなる柱部を前記第１表面配線の所定部位
   に設ける工程と、 前記柱部の上端面が覆われるように、前記第１回路基板
   上に電気絶縁性の第１樹脂層を配置する工程と、 前記第１樹脂層上に表面が平坦になるよう第２樹脂層を
   配置する工程と、 前記柱部の上端面と前記第１樹脂層の表面とが同一平面
   になるよう前記第２樹脂層と前記第１樹脂層の一部とを
   ドライエッチングにより除去する工程と、 前記ドライエッチングによる除去工程の後に、前記柱部
   に接続された第２表面配線を前記第１樹脂層の表面に配
   置する工程と、 を含む多層回路基板の製造方法。