JP2918994B2 - 回路基板及び多層回路基板の製造方法 - Google Patents

回路基板及び多層回路基板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、LSIチップなどの電子部品を搭載するため
の回路基板及び多層回路基板の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
回路基板は絶縁基板上の回路パターンが配線されてな
り、これにLSIチップなどの電子部品が搭載されて回路
パターンと電気的に接続されることにより、電子部品相
互の電気的接続が可能となる。かかる回路基板を複数個
重ねて積層することにより、多層の回路基板が構成され
るが、これら回路基板の回路パターン間の電気的接続を
可能とするため、各回路基板に導電材料が充填されたス
ルーホールを設けて回路パターンの端子を回路基板の反
対側の面に導出し、直接重なった2つの回路基板の回路
パターンがスルーホール中の導電材料を介して接続され
る。
かかる回路基板の製造方法の一例が特開昭58-121698
号公報に開示されている。これは、導電材料が充填され
たスルーホールを次のように形成するものである。
すなわち、仮の基板の回路パターンが形成されている
面上に、この回路パターンまで達するホールを有するレ
ジスト膜を形成し、このホール内にメツキを施こしてレ
ジスト膜を取り除く。これにより、回路パターンの所定
位置から柱状の導電材料が直立した状態となる。しかる
後、仮の基板の面と回路パターンの面の上に柱状の導電
材料の高さまで絶縁性樹脂を塗布し、硬化させる。この
硬化された絶縁性樹脂が本来の絶縁基板となるものであ
り、最終的に上記仮の基板は除かれる。
この方法によると、スルーホールを機械加工によって
形成する必要がなく、スルーホールを微細に構成できる
から、回路パターンも微細にできて高密度化が図かれ、
基板の小型化、高集積化が可能となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、従来では、回路基板の面の平坦度を精
度良く一定に保持する点については配慮されていないの
が一般的である。このために、複数の回路基板を積層し
て多層化する場合には、その積層数が増加するととも
に、多層化された回路基板の電子部品の搭載面に凹凸が
大きく現われ、この搭載面での回路パターンの精度を維
持できなくなるし、電子部品の取り付けや回路パターン
への接続に支障をきたす場合もある。
また、先の特許公開公報に開示される技術において
は、直立した柱状の導電材料間に絶縁性樹脂を塗布し、
これを硬化させて絶縁基板を形成する場合、この絶縁基
板の柱状導電材料による盛り上がりを研磨などによって
取り除き、絶縁基板の面を平坦化しているが、この研磨
加工には、平面度を高めようとすると、非常な手間と時
間とを要し、回路基板の量産化には不向きなものであ
る。
本発明の目的は、かかる問題点を解消し、比較的簡単
なプロセスによって回路基板の面を高精度に平坦化でき
るようにした回路基板及び多層回路基板の製造方法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、膜厚が極めて
正確に制御された第1の有機絶縁膜と金属導体膜とが積
層されてなる積層体の該第1の有機絶縁膜に所定個数の
スルーホールを形成し、該スルーホール内に該第1の有
機絶縁膜の面と平らになるように導電材料を充填し、該
導電材料の面まで含む該第1の有機絶縁膜の面上に回路
パターンを形成し、 さらに、該回路パターンが形成された該第1の有機絶
縁膜の面に膜厚が極めて正確に制御された第2の有機絶
縁膜を接着し、該第2の有機絶縁膜に該回路パターンと
合致して該回路パターンまで達する開口部を形成し、該
開口部内に該第2の有機絶縁膜の面と平らになるように
導電材料を充填し、前記金属導体膜を取り除き、この金
属導体膜が取り除かれた該第1の有機絶縁膜の面での該
スルーホールに導電材料が充填された部分に低融点金属
層を形成する。
〔作用〕
第1の有機絶縁膜のスルーホール内に充填される導電
材料の一方の面はこの第1の有機絶縁膜の一方の面に積
層された金属導体膜によって規制され、他方の面は、導
電材料を充填する際、第1の有機絶縁膜の他方の面と平
らになるように規制される。このために、導電材料の2
つの面は、いずれも、第1の有機絶縁膜の面に平らであ
る。一方、第1の有機絶縁膜は膜厚が極めて正確に制御
されているから、スルーホールが形成されて導電材料が
充填された第1の有機絶縁膜の面は、高い精度で平坦度
が維持される。
回路パターンは、この平坦度を劣化させない程度の膜
厚で形成され得る。
回路パターンが形成された第1の有機絶縁膜の面に膜
厚が極めて正確に制御された第2の有機絶縁膜を接着し
ても、回路パターンに影響されず、第2の有機絶縁膜の
面は極めて高い平坦度が維持できる。このために、この
第2の有機絶縁膜に設けられた開口部に導電材料を充填
しても、この導電材料の面が第2の有機絶縁膜の面と平
らになるようにするから、第2の有機絶縁膜の面と導電
材料の面とからなる面の平坦度は極めて高いものとな
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
第1図は本発明による回路基板の製造方法の一実施例
を示す工程図である。
まず、第1図(a)に示すように、電子回路パターン
を形成するための素材となる有機絶縁膜1と金属導体膜
2,3とが貼り合わされた積層体が形成される。有機絶縁
膜1はたとえばポリイミドを主成分とし、2〜10μm程
度の厚さの膜である。また、金属導体膜2はポリイミド
と密着性が良好で、かつ反応性が小さいCrやTiなどの界
面層であり、金属導体膜3はCuなどの電気抵抗が小さい
導電層である。界面層である金属導体膜2と金属導体膜
3とは、ウエツトエツチング時、エツチングの選択性が
充分大きいことが必要である。ここでは、後述するよう
に、金属導体膜2が、金属導体膜3よりも、ウエツトエ
ツチングでのエツチング速度が遅いようにする。
次に、第1図(b)に示すように、この積層体の有機
絶縁膜1上に耐ドライエツチング性のAlなどからなるマ
スクを施こし、酸素プラズマにより、金属導体膜2,3を
ストツパーとして有機絶縁膜1にスルーホール4を形成
する。なお、アスペクト比(膜厚/スルーホール4の直
径)が小さい場合には、ヒドラジンなどを用いたウエツ
トエツチング法によってスルーホール4を形成してもよ
い。
このようにスルーホール4が形成された積層体に対
し、金属導体膜2,3を電極とし、電気メツキ法もしくは
無電解メツキ法により、Cuなどの導電材料を選択的に成
膜してスルーホール4内を有機絶縁膜1の表面と平らに
なるように埋め込む。そして、有機絶縁膜1の表面全体
にわたって均一にかつ薄く、スパツタリング法などの真
空蒸着法により、Crなどの層を形成し、ホトリソグラフ
技術を用いて所望の回路パターン5を形成する。この回
路パターン5が、第1図(c)に示すように、金属導体
膜2に対し、第2の界面層をなしている。
しかる後、第1図(c)に示すように、熱硬化性の接
着剤を表面に薄く塗布したポリイミドのシートである有
機絶縁膜6を、接着剤が塗布された面が有機絶縁膜1側
に向くようにして、この有機絶縁膜1上に重ね合わせ、
圧延ローラなど用いて圧着して接着させた後、熱を加え
て接着剤を硬化させる。これにより、有機絶縁膜6が有
機絶縁膜1に強固に接着する。
なお、ポリイミドどおしの接着は、真空中で行なう
と、より密着性が向上する。
また、接着された有機絶縁膜6が有機絶縁膜1上の回
路パターン5によって段差が生じないように、回路パタ
ーン5の厚さを1μm以下とすることが望ましい。
次に、第1図(d)に示すように、第1図(b)に示
したスルーホール4の形成プロセスと同様にして、有機
絶縁膜6に回路パターン5と合致した開口部7を設けて
これに導体材料を埋め込み、これら開口部7に埋め込ま
れた導体材料上にたとえばAuなどを選択メツキしてなる
表面保護層8を設ける。この場合、有機絶縁膜1上に回
路パターン5があっても、有機絶縁膜6の上面は平坦で
あるため、この上面へのマスクの取りつけが容易かつ高
精度に行なうことができ、したがって、回路パターンに
高精度に合致した開口部が得られる。表面保護層8は、
後述する回路基板を積層して多層回路基板を形成すると
きに、ハンダとの濡れ性を確保するためのものであっ
て、材料としてはAu,Sn、ハンダなどが望ましい。ま
た、表面保護層8は開口部7での導体材料の表面酸化を
防ぐのに充分な厚さがあればよいが、厚すぎると有機絶
縁膜6の表面の平坦性が損なわれるおそれがあるので、
1μm以下の厚さとするのが望ましい。さらに、この表
面保護層8は、この上に積層されるポリイミドシートに
も接触するので、ポリイミドとの接着性も良好である必
要がある。この接着性を確保するためには、表面保護層
8の材料としてNi,Ti,Crなどを用いればよいが、後述す
る回路基板を積層して多層回路基板を形成するときに表
面保護層8のこの回路パターンと接続される部分を上記
のAuなどで覆い、ハンダとの濡れ性を確保するようにし
てもよい。
次いで、最下層の金属導体膜2,3をエツチングで除去
し、第1図(e)に示すように、スルーホール4に埋め
込まれたCuなどの導電材料の下面にのみ低融点金属層9
を積層する。
金属導体膜2,3をエツチングする場合には、上記のよ
うに、金属導体膜2をCr膜とし、金属導体膜3をCu膜と
すると、エツチング液として過硫酸ナトリウム液を用い
ることにより、Cuに比べてCrのエツチング速度が遅く、
これにより、金属導体膜2,3の良好な選択エツチングが
可能となる。そこで、まず、過硫酸ナトリウム液を用い
て金属導体膜3をエツチング除去し、次いで、Crのエツ
チング液を用いて金属導体膜2をエツチング除去する。
このようにして金属導体膜2,3を除去すると、金属導体
膜3のエツチング除去に際しての過硫酸ナトリウム液に
よるスルーホール4内のCuからなる導電材料のエツチン
グが金属導体膜2によって妨げられ、また、金属導体膜
2のエツチング液に対しては、CuはCrに比べて充分エツ
チング速度が遅いから、結局、スルーホール4内の導電
材料の下面と有機絶縁膜1の下面とが正確に一致するよ
うに、金属導体膜2,3をエツチング除去することができ
る。
スルーホール4に埋め込まれた導電材料の表面を覆う
低融点金属層9としては、たとえばSn−Pbハンダなどを
用いることができる。
以上のようにして、回路基板が形成される。第1図
(e)に示すかかる回路基板を複数個、夫々の上面や下
面に接着剤を薄く塗布して重ね合わせ、ハンダとしての
低融点金属層9のの溶融温度以上に加熱して圧着するこ
とにより、これら回路基板が強固に接着するとともに、
重なる一方の回路基板の表面保護層8と他方の回路基板
の低融点金属層9とが接合して所望の多層回路基板が得
られる。但し、直接重なる2つの回路基板どおしの回路
パターンが接続される部分には、上記接着材が塗布され
ないようにすることは明らかである。
以上説明した実施例においては、第1図(a)に示し
た積層体は、膜厚のバラツキが極めて小さく制御された
シート状の有機絶縁膜1と金属導体膜2,3とからなり、
このため、全体の膜厚が高精度に均一であって両面は平
坦である。そして、第1図(c)の工程では、有機絶縁
膜1に設けられたスルーホール4内に、この有機絶縁膜
1の上面と平らになるように、導電材料が充填され、こ
の有機絶縁膜1の上面に1μm以下の膜厚の回路パター
ン5が形成された後、膜厚のバラツキが極めて小さく制
御された有機絶縁膜6が接着される。この場合、スルー
ホール4の導電材料を含めた有機絶縁膜1の上面は平坦
であるから、回路パターン5を高精度かつ高密度に形成
することができるし、また、回路パターン5の膜厚が1
μm以下であるため、この回路パターン5によって有機
絶縁膜6の上面に段差が生じない。したがって、第1図
(c)に示す積層体は、厚さが均一で上、下面とも平坦
である。
また、第1図(d)においては、有機絶縁膜6に形成
された開口部7に、この有機絶縁膜6の上面と平らにな
るように、導体材料が埋め込まれ、この導体材料の上面
に表面保護層8が形成されるが、この表面保護層8の膜
厚は1μm以下と充分薄いから、やはり、第1図(d)
に示す積層体の上面も極めて平坦である。
さらに、有機絶縁膜1のスルーホール4は、金属導体
膜2,3をストツパーとして、ドライエツチングによって
形成され、また、第1図(d)から第1図(e)にかけ
て説明したように、金属導体膜2,3は選択エツチングで
除去され、有機絶縁膜1のスルーホール4内の導電材料
はエツチングされないから、この導体材料の下面も含め
た有機絶縁膜1の下面全体が平坦である。
このようにして、厚さが均一で上、下面が高い精度で
平坦な回路基板が得られることになる。したがって、か
かる回路基板を複数個積層してなる多層回路基板もその
上、下面とも平坦性に優れており、その上面にLSIチッ
プなどを高密度に搭載し、かつ信頼性よく接続すること
を可能とする。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、面が極めて平
坦な回路基板を形成することができ、したがって、かか
る回路基板を複数個積層して得られる多層回路基板も、
面の平坦精度が損われることはない。
また、このため、微細な回路パターンを信頼性良く形
成することができるし、かかる回路基板を複数積層して
多層回路基板とする工程を短期間で処理することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による回路基板の製造方法の一実施例を
示す工程図である。 1……有機絶縁膜、2,3……金属導体膜、4……スルー
ホール、5……回路パターン、6……有機絶縁膜、7…
…開口部、8……表面保護層、9……低融点金属層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−181599(JP,A) 特開 平1−181598(JP,A) 特開 昭62−279695(JP,A) 特開 昭60−165793(JP,A) 実開 昭63−20476(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05K 3/46

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の有機絶縁膜と金属導体膜とが積層さ
    れてなる積層体の該第1の絶縁膜に所定個数のスルーホ
    ールを設ける第1の工程と、 該スルーホール内に該第1の有機絶縁膜の面と平らにな
    るように導電材料を充填し、該導電材料の面まで含めた
    該第1の有機絶縁膜の面上に回路パターンを形成する第
    2の工程と、 該回路パターンが形成された該第1の有機絶縁膜の面に
    重ねて該第2の有機絶縁膜を接着する第3の工程と、 該第2の有機絶縁膜に該回路パターンと合致する開口部
    を形成し、該開口部内に該第2の有機絶縁膜の面となる
    ように導電材料を充填し、該導電材料の面に表面保護層
    を設ける第4の工程と、 該金属導体膜を除去し、該第1の有機絶縁膜の該金属導
    体膜が取り除かれた側の面での該スルーホール充填され
    た導電材料の部分に低融点金属層を形成する第5の工程
    と を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記積層体はシート状をなすことを特徴とする回路基板
    の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項1において、 前記第1の工程では、前記金属導体膜をストッパとする
    ドライエッチング法により、前記スルーホールを形成す
    ることを特徴とする回路基板の製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1において、 前記第2の工程では、前記金属導体膜を電極とする電気
    メッキ法もしくは無電解メッキ法により、前記スルーホ
    ール内に前記導電材料を選択的に成膜することを特徴と
    する回路基板の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1において、 前記金属導体膜は選択エッチングが可能な異なる材料の
    第1,第2の導体層が積層されてなり、 前記第5の工程では、該第1,第2の導体層を選択エッチ
    ングによって除去することを特徴とする回路基板の製造
    方法。
  6. 【請求項6】請求項1において、 前記第4の工程で形成された前記表面保護層は、少なく
    とも前記回路パターンとの接続部分でハンダとの良好な
    濡れ性を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
  7. 【請求項7】請求項1〜6のいずれか1つに記載の製造
    方法によって製造された回路基板を複数個重ね合わせて
    積層することを特徴とする多層回路基板の製造方法。
  8. 【請求項8】有機絶縁膜の少なくとも一方の面に回路パ
    ターンを有するシート状の回路基板を複数枚、夫々に電
    気的接合部を除いて接着剤を塗布することにより、重ね
    て積層することを特徴とする多層回路基板の製造方法。
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