JP3619421B2

JP3619421B2 - 多層配線基板の製造方法

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Publication number: JP3619421B2
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Inventors: 桂林
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、多層配線基板及び半導体素子収納用パッケージなどに適した多層配線基板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、電子機器は小型化が進んでいるが、近年携帯情報端末の発達や、コンピューターを持ち運んで操作するいわゆるモバイルコンピューティングの普及によってさらに小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。
【０００３】
また、通信機器に代表されるように、高速動作が求められる電子機器が広く使用されるようになってきた。高速動作が求められるということは、高い周波数の信号に対し、正確なスイッチングが可能であるなど多種な要求を含んでいる。そのような電子機器に対応するため、高速な動作に適した多層プリント配線板が求められている。
【０００４】
高速な動作を行うためには、配線の長さを短くし、電気信号の伝播に要する時間を短縮することが必要である。配線の長さを短縮するために、配線の幅を細くし、配線の間隙を小さくするという、小型、薄型且つ高精細の多層配線基板が求められる傾向にある。
【０００５】
そのような高密度配線の要求に対応するため、ビルドアツプ法と呼ばれる製造方法が用いられている。ビルドアップ法の基本構造としては、ＪＰＣＡ規格では
（１）ベース＋ビルドアップ法、（２）全層ビルドアップ法の２種類に分類されている。
【０００６】
そこで、（１）ベース＋ビルドアップの製造方法を図６で説明する。ａ）まず、両面銅張ガラスエポキシ基板などの絶縁基板２１の表面に配線回路層２２やスルーホール導体２３などが形成されたコア基板ａを用意する。ｂ）このコア基板ａの表面に感光性樹脂を塗布して感光性絶縁層２５を形成する。ｃ）感光性絶縁層２５にビアホールパターンを露光現象してビアホール２４を形成する。ｄ）ビアホール２４が形成された感光性絶縁層２５の表面全面に銅などのメッキ層２６を施す。ｅ）メッキ層２６に感光性レジストを塗布し、回路パターンを露光、現像した後、非レジスト形成部をエッチングして回路を形成した後、レジストを除去して配線回路層２７を作製する。その後、必要に応じて、上記のｂ）〜ｅ）の工程を繰り返して多層化するものである。
【０００７】
また、（２）全層ビルドアップの製造方法は、例えば特許２５８７５９３号の様に、絶縁層にレーザーなどでビアホールを形成し、そのビアホール内に導電性ペーストを充填することにより絶縁層の表面に形成された配線回路層を電気的に接続して配線層を形成し、このように作製した配線層を繰り返して形成して多層化するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年、ビルドアップ法の普及に伴いその問題も明らかになってきた。第１の問題は、ビルドアップ法によって形成された多層配線層（以下、ビルドアプ層という。）の絶縁層を構成する有機樹脂の材料特性が劣ることである。（１）ベース＋ビルドアップ法では、絶縁層として感光性エポキシ樹脂などが多用されるが、エポキシ樹脂はもともとガラス転移点が低い上に感光性としたことで吸水率が増加し、高温高湿放置で絶縁性が低下するなど信頼性が低下するという問題がある。
【０００９】
第２の問題は、配線基板表面の平滑性が劣るという問題である。コア基板表面には銅箔から形成された配線回路層の厚さ分の凹凸が存在する。ビルドアップ法に使用する感光性樹脂は液状のため、コア基板表面の凹凸がビルドアップされた多層配線層表面にまで反映され、完成品の表面にも凹凸が形成されてしまう。そのために、今後主流となると予測されているフリップチップ等のシリコンチップを基板表面にて直接接続するＤＣＡ法をこのような表面に凹凸のある配線基板に対しては適用することは不可能であった。
【００１０】
第３の問題は、温度サイクル試験や高温高湿試験においてコア基板とビルドアップ層の絶縁層との界面で剥離が生じることである。ビルドアップ層の絶縁層は、あらかじめ作製されたコア基板に貼り合わせるため、化学的な結合が弱く、密着強度が不足しているためである。
【００１１】
上記問題に対して様々な解決策が提案されており、エレクトロニクス実装技術誌１９９８，１（Ｖｏｌ．１４Ｎｏ．１）および特開昭５１−３１８６２号には基板表面が平滑なビルドアップ基板が記載されている。しかし、コア基板とビルドアップ層の絶縁樹脂との化学的な結合を改善するには至っておらず、信頼性の点で問題があった。
【００１２】
特に、近年、１ＧＨｚを超える高周波信号の取り扱いが増加し、ポリフェニレンエーテル樹脂（以下、ＰＰＥ樹脂という。）等の低誘電率、低誘電損失の有機樹脂の使用が増加する傾向にある。しかし、ＰＰＥ樹脂等の低誘電率、低誘電損失の有機樹脂は分子構造上、樹脂同士の密着が弱く剥離が生じやすいため、高周波信号の取り扱いが増加するにつれ、剥離の問題は深刻となっている。
【００１３】
また、前記（２）全層ビルドアップ法では、ビアホール導体を、ビアホール内への導電性ペーストの充填によって形成するものの、この導電性ペーストの電気抵抗がメッキ層に比較して大きいために、ビア径を６０μｍ以下にするとビア抵抗が増加したり、信頼性が低下するという問題があった。
【００１４】
本出願人は、微細な配線回路層を平易に形成できる多層配線基板の製造方法を特開平１０−２７９５９号公報等にて提案した。この方法は、通常のプリント配線板に使用するプリプレグあるいは熱硬化性樹脂とフィラーとの混合物からなる絶縁層にレーザーやパンチング加工によりビアホールを形成し、ホール内に導電性ペーストを充填した後、表面に銅箔による配線回路層が予め形成された転写シートをビアホール導体が形成された絶縁層表面に積層圧着して配線回路層を絶縁層に転写して１層の配線層を形成する。そして、同様にして作製した配線層を位置合せして積層し、加熱加圧して熱硬化性樹脂を硬化させて多層配線基板が得られる。
【００１５】
しかしながら、この方法は、ビアホール導体の設計の自由度を高めるとともに工程の簡略化を図るために、導電性ペーストをビアホール中に充填することにより回路層間の接続を図っているために、上述した全層ビルドアップ法と同様にビア径を６０μｍ以下にすることは困難であった。
【００１６】
一方、半導体素子は処理する情報量の増大につれ、情報（信号）の出し入れを行う端子数が飛躍的に増大している。このため、シリコンチップに形成されるパッド数（Ｉ／Ｏパッド）は増大し、シリコンチップ下面に多数のパッドを形成する必要が生じている。このため、シリコンチップのＩ／Ｏパッドの密度は増加し、パッド間の距離が２００μｍ以下になったあたりから、必要な配線が描けなくなることが予測されている。
【００１７】
本発明は、上記のような従来のビルドアップ法における課題を解決することを目的とするものであり、具体的には、表面平坦性とビルドアップ層の密着性に優れ、且つ微細な回路を高密度に形成した多層配線基板と、これを容易に製造することのできる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の多層配線基板の製造方法によれば、（ａ）絶縁基板表面に第１の配線回路層が被着形成されてなるコア基板の表面に、熱硬化性樹脂を含有する軟質の絶縁層を形成する工程と、（ｂ）該絶縁層の表面に金属箔によって形成された第２の配線回路層を被着形成するとともに、前記第２の配線回路層を前記絶縁層表面に埋設する工程と、（ｃ）前記第２の配線回路層が被着形成された絶縁層の表面に離型性フィルムを貼り付けた後、加熱して前記絶縁層を熱硬化する工程と、（ｄ）レーザー光の照射によって前記第２の配線回路層が被着形成された前記絶縁層を貫通し、前記第１の配線回路層に到達するビアホールを形成する工程と、（ｅ）前記ビアホールの内壁に金属メッキ層を形成し、前記第１の配線回路層と前記第２の配線回路層とを電気的に接続する工程と、を具備することを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記（ｃ）工程における離型性フィルムが、ふっ化エチレンを含有するフィルムであることが望ましい。さらに、前記（ｄ）工程において、前記絶縁層の表面に離型性フィルムを貼り付けた後、前記レーザー光の照射によって前記離型性フィルムおよび前記絶縁層を貫通し、前記第１の配線回路層に達するビアホールを形成することが望ましい。さらに、前記（ｅ）工程において、前記離型性フィルムをメッキレジストとして用いることによって前記ビアホール内およびその付近のみに金属メッキ層を形成した後、前記離型性フィルムを剥がすことが望ましく、さらには、前記離型性フィルムが、透明または半透明であって、前記第２の配線回路層が、レーザー光によるビアホール形成箇所を画像認識できるマークを有し、このマークによりレーザー光の照射位置を補正することが望ましい。
【００２２】
本発明の多層配線基板によれば、配線回路層が絶縁層の表面と同一平面となるように埋設されているために、多層配線基板の表面の平滑性に優れる。よって、多層配線基板の表面に、半導体素子をフリップチップ実装する場合においても実装の信頼性を高めることができる。
【００２３】
しかも、表面の配線回路層と内部の配線回路層とを接続するビアホール導体が絶縁層を貫通して形成したビアホールの内壁に金属メッキ層を形成してなるものであるため、導体ペーストによるビアホール導体に比較して配線回路層間の抵抗を低減でき、回路の信頼性を高めることができる。
【００２４】
また、本発明の製造方法によれば、多層配線層における配線回路層間を接続するためのビアホール導体をレーザー加工とホール内壁へ金属メッキ層を施すことによって形成しているため、絶縁層が感光性を有する必要がなく、絶縁層材料としてガラス転移点が高く、吸水率の小さいなどの材料特性に優れた任意の絶縁材料を選定できる。
【００２５】
しかも、ビアホールの形成をレーザー光の照射によって行うために径が５０μｍ以下のビアホール導体を形成でき、シリコンチップのＩ／Ｏパッドの密度が増加しパッド間の距離が２００μｍ以下になった場合でも必要な配線を形成できる。また、ビアホールを絶縁層表面への配線回路層形成後に加工するので、ビルドアップ法のような煩雑な工程が不要となり、また、レーザー加工時にビア加工位置の確認や補正が容易に且つ正確にできるため、従来±２０μｍ程度であったレーザー加工の位置精度が±５μｍまで向上し、基板の精度が改善でき配線密度が向上できる。また、金属メッキ層を形成する部分がビアホール内壁だけなので、メッキ液中に含まれるシアンやホルマリンなどの有害な薬物の使用量を削減することができる。
【００２６】
また、配線回路層をメッキ法で形成する場合には、メッキ層の除去工程が煩雑であり、しかもメッキ層の厚みが基板表面の凹凸として残るが、本発明に従い絶縁層表面の配線回路層を金属箔からなる配線回路層の転写によって形成すると、絶縁層表面への配線回路層の形成とともに、絶縁層の表面と同一平面となるように配線回路層を絶縁層表面に埋設できるために、配線回路層の絶縁層との密着性が高く、また、多層配線基板の表面の平滑性を高めることができる。
【００２７】
さらに、多層配線層における配線回路層の断面形状が逆台形である場合、一般的な矩形形状である場合に比較して、レーザー加工で発生した分解ガスがスムーズに排出されるために、均一なメッキ性に優れたビア形状が得られる。
【００２８】
さらにまた、コア基板と多層配線層とを未硬化または半硬化の状態で積層後、それらを一括して熱硬化することで、強固な化学的結合が得られ、ＰＰＥ樹脂等低誘電率、低誘電損失の有機樹脂を用いた場合においても、信頼性評価においても層間の剥離が発生しない。
【００２９】
絶縁層を熱硬化する工程で貼りつけた離型性樹脂フィルムをメッキレジストとして使用するので、９０℃におよぶ高温で１０時間を超える連続メッキを行っても、メッキレジストとして使用した離型性樹脂フィルムの劣化や剥がれが生じないため、無電解メッキによる厚メッキが可能である。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の多層配線基板の製造方法を図面をもとに説明する。図１は、本発明における多層配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【００３１】
図１（ａ）に示すように、まず、絶縁基板１の表面に第１の配線回路層２が形成されたコア基板Ａの表面に、熱硬化性樹脂を含有する軟質の絶縁層３を積層形成する。
【００３２】
ここで用いられるコア基板Ａは、絶縁基板１の表面に配線回路層２が形成されたものであればあらゆるものが使用できる。例えば、絶縁シートにレーザーでビアホール加工し、ビアホール内に導電性ペーストを充填するとともにシート表面に配線回路層を形成したものを複数層積層し、硬化してなる全層ビルドアップ基板や、絶縁基板にドリルでビアホールを形成しその内壁に銅メッキを形成して確配線回路層の接続を行った両面配線基板やそれを複数層積層してなるＩＶＨ基板等の公知のプリント配線基板など使用できる。特に、コア基板Ａ内には、繊維体を含有する絶縁層を有することが望ましい。
【００３３】
また、第１の配線回路層２は、例えば、絶縁基板１の表面全面に金属箔を接着した後、フォトレジスト形成、パターン露光、現像、レジスト除去の工程からなるフォトレジスト法に従い形成することができる。
【００３４】
コア基板Ａの表面に形成される絶縁層３は、繊維体を含まない熱硬化性樹脂、あるいは熱硬化性樹脂と無機質フィラーとからなる絶縁性複合材料によって構成することが望ましい。
【００３５】
この絶縁層３中に繊維体が含まれると、ガラス織布自体の不均一性によって、ビアホールを形成した時にビアホール径にバラツキが生じやすく、特に、ガラス織布等の繊維体を含む場合には、多湿中で長期保存するとガラス繊維と有機樹脂との界面を水分が拡散してマイグレーションをもたらす等の弊害が生じるためである。
【００３６】
この絶縁層３の厚みは、上記作用を十分に発揮させる上で、１０μｍ以上、特に４０μｍ以上であることが望ましく、その厚みが１０μｍよりも薄いと、この絶縁層３が最表面層となる場合には絶縁層３による外気中の水分の内部への拡散を十分に抑制することが難しく、絶縁層間においてマイグレーションが生じるやすくなる。
【００３７】
この絶縁層３中の熱硬化性樹脂としては、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＢＴレジン（ビスマレイミドトリアジン）、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、ポリアミドビスマレイミド等の樹脂が望ましい。また、この絶縁層３中には無機質フィラーを配合することによって、コア基板Ａにおける絶縁基板１との熱膨張特性を近似させることが望ましい。
【００３８】
この時に用いられる無機質フィラーとしては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ等が好適であり、フィラーの形状は平均粒径が２０μｍ以下、特に１０μｍ以下、最適には７μｍ以下の略球形状の粉末が用いられる。この無機質フィラーは、有機樹脂：無機質フィラーの体積比率で１５：８５〜９５：５の比率範囲で混合される。
【００３９】
この未硬化の絶縁層３は、熱硬化性有機樹脂、または熱硬化性有機樹脂と無機質フィラーなどの組成物を混練機や３本ロールなどの手段によって十分に混合し、これを圧延法、押出法、射出法、ドクターブレード法などによってシート状に成形することにより作製される。なお、軟質とは、未硬化または半硬化状態を意味し、半硬化は、熱硬化性樹脂が完全硬化するに十分な温度よりもやや低い温度に加熱すればよい。
【００４０】
次に、図１（ｂ_１）〜（ｂ_３）に示すように、軟質の絶縁層３の表面に金属箔からなる第２の配線回路層４を被着形成するとともに、第２の配線回路層４を軟質の絶縁層３表面に埋設する。
【００４１】
この第２の配線回路層４の形成は、例えば、絶縁層３の表面全面に金属箔を接着し、周知のフォトレジスト法を経て、鏡像の第２の配線回路層４’を形成した後、圧力を印加して第２の配線回路層４’を絶縁層３の表面に埋設することによって形成できるが、本発明によれば、第２の配線回路層４の形成を転写法によって行うと、絶縁層３表面への第２の配線回路層４の形成と埋設処理とを同時に行うことができるとともに、この後のビアホール導体の形成においても工程を簡略化できる点で有利である。
【００４２】
そこで、転写法による配線回路層４の形成について以下に説明する。まず、予め適当な樹脂フィルム５の表面に金属箔を接着した後、これを周知のフォトレジスト法などによって第２の配線回路層の鏡像パターン４’を形成する（図１（ｂ_１））。
【００４３】
そして、この鏡像の第２の配線回路層のパターン４’を有する樹脂フィルム５を軟質の絶縁層３の表面に積層して３ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧力を印加した後、樹脂フィルム５を剥離する（図１（ｂ_２））ことにより、絶縁層３の表面に第２の配線回路層４を転写するとともに、第２の配線回路層４を絶縁層の表面に埋設することができる。
なお、上記の説明では、上記（ａ）コア基板１への絶縁層３の形成工程後に、（ｂ）絶縁層３表面への第２の配線回路層４の転写工程を行う場合について説明したが、この（ａ）工程および（ｂ）工程は、同時におこなってもよいし、あるいは（ｂ）工程後に（ａ）工程を行う、即ち、絶縁層３表面に第２の配線回路層４を転写、埋設した後に、この第２の配線回路層４を形成した絶縁層３をコア基板１の表面に積層形成してもよい。
【００４４】
本発明によれば、第２の配線回路層４の断面形状が逆台形であることが重要である。図２（ｂ）に示すように、従来の基板におけるレーザー加工ではレーザーによって発生した分解ガスがビアホールから放出される時、分解ガスが配線回路層４の端部で形成された段差部に対流して、配線回路層４と絶縁層３との界面をえぐっていた。このえぐられた部分が形成されると、スルーホール内壁にメッキ層を施す時にメッキ液が滞留しメッキがされないだけでなく、残留したメッキ液によって絶縁性の低下や基板の変色などの不良の原因となる。
【００４５】
これに対して本発明によれば、図２（ａ）に示すように、配線回路層４の断面形状を逆台形とすると、配線回路層４の端部に段差が形成されにくく、分解ガスがビアホールよりスムースに排出されるために配線回路層４と絶縁層３との界面がえぐられることがなく、均一なメッキ処理が可能となる。なお、配線回路層４における断面の台形の底辺側の角度θは８５°で効果が認められ７５°では効果は更に明確になる。また逆に３０°になると分解ガスの排出は悪くなるため、角度θは３０°〜８５°、望ましくは４５°〜７５°が良い。また、図２（ａ）の点線で示すように、台形の斜辺が台形の内側に斜辺の長さの５％以上凹んだ形状であれば、分解ガスの排出性は更に良くなり、メッキ不良が皆無になる。
【００４６】
上記のようにして、第２の配線回路層４を形成した後、絶縁層３を完全に熱硬化処理することが望ましい。これは、絶縁層３が未硬化または半硬化の場合には、後述するビアホール形成後に熱硬化処理を施すと、ビアホール径が変化したり、ビアホール形成箇所が熱硬化時の収縮によってずれ、回路の精度が低下するという問題があり、また、メッキ処理の際に、メッキ液が未硬化または半硬化の絶縁層３中に浸透して、酸によって配線回路層がショートしたり断線するなどの不具合が発生する恐れがあるためである。
【００４７】
熱硬化にあたっては、図１（ｂ_３）に示すように、絶縁層３の表面にＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）などの透明の離型性フィルム６を貼り付けて、絶縁層３中の熱硬化性樹脂が硬化するに充分な温度で熱プレスすることにより行うことができる。
【００４８】
また、コア基板Ａとして未硬化または半硬化のものを使用し、絶縁層３の熱硬化とを同時に行うことにより、絶縁層３とコア基板１が化学的に強固に密着するため、分子構造上樹脂同士の密着が弱く剥離が生じやすいＰＰＥ樹脂等の低誘電率低誘電損失の樹脂を用いた場合でも、界面剥離が生じない。
【００４９】
なお、熱硬化処理終了後、離型性フィルム６は、通常剥がされるが、本発明では、この離型性フィルム６は、後述するメッキ処理の際のレジストとして利用できることから、離型性フィルム６は、メッキ処理後に剥がすことが望ましい。
【００５０】
さらにこの離型性フィルム６は、ふっ化エチレンを含むことが望ましい。本発明の場合には、従来の多層配線基板の製造方法と異なり、離型性フィルムは銅箔だけでなく、絶縁樹脂とも直接密着する。更に高温且つ強アルカリ性でホルマリンを含む無電解メッキ液に長時間浸漬されても剥離や変質を起こさない材料として、ふっ化エチレンを含む樹脂フィルムは優れた性能を示す。ふっ化エチレンを含む樹脂としては、例えば
ＰＴＦＥ（四弗化エチレン樹脂）
ＰＦＡ（四弗化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂）
ＦＥＰ（四弗化エチレン・６弗化プロピレン共重合樹脂）
ＥＴＦＥ（四弗化エチレン・エチレン共重合樹脂）
などがある。
【００５１】
硬化後の基板との剥離強度は、上記の羅列した順序で強くなるので製造プロセス中での剥がれが発生せず、かつ、基板硬化後の剥離が容易になる様、プロセス条件に合わせて選択できる。また、ふっ化エチレンを含む樹脂フィルムとしては、上記に限られず、ふっ化エチレンを含む樹脂フィルムであれば、上記以外にも使用できる。
【００５２】
次に、レーザー光の照射によって、絶縁層３に対してビアホール７を形成する。ビアホール７の形成は、図１（ｃ）に示すように、離型性フィルム６および絶縁層３を貫通して第１の配線回路層２に達するように形成する。
【００５３】
ビアホール７の形成には、炭酸ガスなどのレーザー加工が好適である。レーザービームは図１（ｃ）に示すように、絶縁層３表面の第２の配線回路層４の一部に触れ、絶縁層３を貫いて第１の配線回路層２の表面で止まる。第１の配線回路層２は銅などの金属によって形成されているために、金属は、絶縁層３よりもレーザー加工されにくいので比較的容易に適当なビーム強度を選択できる。
【００５４】
特に、ビアホール形成前に熱硬化処理を施した場合、絶縁層３は０．１％程度収縮するため第２の配線回路層４の位置もずれる場合がある。そこで、レーザーによるビアホール加工時はこの収縮を補正することが必要となる。このため、第２の配線回路層４のビアホール形成箇所がパターンによってマークされ、判別できるように、第２の配線回路層４にレーザー光によるビアホール形成箇所を画像認識できるマークを形成しておくことが望ましい。
【００５５】
上記の操作により収縮率の補正を行った場合でもレーザーは一般に±２０μｍ程度の加工位置のばらつきを有している。そのために、第２の配線回路層４とビアホール導体との確実な接続を行うために、第２の配線回路層４におけるビアホール導体形成箇所を幅広く形成しておくことが望ましい。具体的にはレーザービーム径が４０μｍの場合、図３に示すように、（ａ）中央に２０μｍの空隙を有するＯ字型マーク、（ｂ）Ｕ字型マーク、（ｃ）コ字型マークを形成しておき、点線で示す径のレーザービームを照射することが望ましい。これによって、レーザービームの位置のばらつきが生じた場合でも、ビアの電気的接続が確保される。なお、（ｂ）Ｕ字型マーク、（ｃ）コ字型マークはレーザー加工後の開口部が広くなる傾向があり、この部分からメッキ液の循環が起こるため、メッキの析出速度が速くなり膜厚のメッキが容易に形成できる特徴がある。
【００５６】
但し、ビア径が１００μｍ以上の場合には、ビーム位置のばらつき（±２０μｍ）に対して十分大きいので、このような特殊なパターンを形成する必要はなく、第２の配線回路層４の任意の配線にビア加工を行えば良い。
【００５７】
次に、図１（ｄ）に示すように、上記のようにして形成されたビアホール７の内壁に金属メッキ層８を形成する。
【００５８】
ビアホール７の内壁に金属メッキ層８を形成する方法としては、電解メッキ法や無電解メッキ法等の任意の方法が採用できるが、特に、無電解メッキ法が容易である。
【００５９】
無電解メッキ法の場合には、ビアホール７が形成された基板を触媒溶液中に浸漬すると、離型性フィルム６の表面およびビアホール７の内壁に触媒が塗布される。その後、離型性フィルム６を除去すると、ビアホール７の内壁にのみ触媒が塗布された状態となる。従って、この基板を無電解メッキ液中に浸漬すると、触媒が塗布されたビアホール７の内壁のみに金属メッキ層８が形成され、ビアホール導体９を形成することができる。
【００６０】
また、上記無電解メッキ法によって金属メッキ層８を形成する場合、第２の配線回路層４のビアホール導体９の周囲に一部金属メッキ層８が形成される場合があるが、その場合、メッキ層８の厚みを調整することにより基板表面の平坦性への影響を防止できるとともに、フリップチップ実装する場合には、第２の配線回路層４に対して行うために、実装への影響はほとんどない。
【００６１】
一方、電解メッキ法を採用する場合には、ビアホール７を形成した基板を触媒溶液中に浸漬して、離型性フィルム６表面およびビアホール７内壁に触媒を塗布した後、離型性フィルム６表面およびビアホール７の内壁に無電解メッキ法により薄い金属メッキ層を析出させて、さらに電解メッキ法で厚い金属メッキ層を形成する。その後、フォトレジストを全面に塗布し、露光、現像し、ビアホール以外の部分の金属メッキ層をエッチング除去した後、離型性フィルム６を除去して絶縁層３に対してビアホール７内壁に金属メッキ層８を施したビアホール導体９を形成することができる。ここで、金属メッキ層８としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕなどが望ましい。
【００６２】
以上のようにして、絶縁基板１の表面に第１の配線回路層２が形成されたコア基板Ａの表面に、１層の絶縁層３の表面に第２の配線回路層４が形成された配線層Ｂが積層され、第１の配線回路層２と、第２の配線回路層４とが、ビアホール７内壁に金属メッキ層８が形成されてなるビアホール導体９によって電気的に接続された多層配線基板Ｃを作製することができる。
【００６３】
本発明の多層配線基板によれば、表面の平坦性およびビアホール導体の小径化など半導体素子などのフリップチップ実装などに適していることから、上記の第２の配線回路層４は、多層配線基板Ｃにおける最表面に形成されていることが望ましい。
【００６４】
なお、上記図１の例では、コア基板Ａとして絶縁基板１表面に１層の配線回路層２が形成されたものを使用したが、本発明は、これに限定されるものでなく、コア基板Ａとしては、図４に示すように、絶縁基板１０の内部に複数の配線回路層１１および導体ペーストが充填されて形成された複数のビアホール導体１２が形成された多層配線基板をコア基板Ａとして用い、そのコア基板Ａの最表面に形成された配線回路層を第１の配線回路層２として位置づけ、その表面に絶縁層３の表面に第２の配線回路層４が形成された配線層Ｂを積層形成し、第１の配線回路層２と、第２の配線回路層４とをビアホール７内壁に金属メッキ層８が形成されてなるビアホール導体９によって電気的に接続された多層配線基板を得ることができる。
【００６５】
また、コア基板Ａの表面に形成する配線層Ｂは、１層の絶縁層３および１層の第２の配線回路層４のみならず、図５に示すように、絶縁層３および第２の配線回路層４を複数層形成してもよい。
【００６６】
さらに、場合によっては、上記のようにして作製された多層配線基板に対して、マイクロドリル等によってスルーホールを形成して、そのホール内に金属メッキ層を形成して、基板の表裏の配線層や内部配線層間を電気的に接続して回路を形成することもできる。
【００６７】
【実施例】
実施例１
コア基板としてポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ樹脂）系プリプレグを用意した。このプリプレグにＣＯ_２レーザーでビアホール加工し、次いでビアホール部に導電性ペーストを充填した。さらにこのプリプレグに、予め樹脂フィルム表面に銅箔をエッチングして形成した配線回路層を転写させた。そして、このプリプレグを３層積層して熱硬化させてコア基板を作製した。
【００６８】
絶縁層としてＰＰＥ樹脂を用い、さらに無機フィラーとして球状シリカを用い、これらをＰＰＥ樹脂：無機フィラーが体積比で５０：５０となる組成物を用い、これをドクターブレード法によって厚さ１２０μｍの半硬化状態の絶縁層を作製し、これを前記コア基板の両面に接着した。
【００６９】
一方、１２μｍの厚さの銅箔を接着したＰＥＴからなる樹脂フィルムの銅箔に対してフォトレジスト法によって表面用配線回路層および裏面用配線回路層を形成した。
【００７０】
次に、コア基板の両面に接着された絶縁層に対して、上記の樹脂フィルムを位置あわせして積層し、１２０℃、３０ｋｇ／ｃｍ^２で加熱加圧し、樹脂フィルムを剥がした。その結果、絶縁層の表面に配線回路層が転写されており、その配線回路層は絶縁層の表面に埋設され、表面が同一平面からなることを確認した。
【００７１】
その後、絶縁層の表面にフッ素樹脂系の透明な離型性フィルムを貼り付けた後、真空プレス装置用いて２０ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加えながら２００℃で１時間加熱して絶縁層およびコア基板を完全硬化させた。
【００７２】
そして、離型性フィルムを付けたままで、炭酸ガスレーザーを用いて絶縁層の表面の配線回路層に接する所定位置に直径５０μｍのビアホールを形成した。
【００７３】
次いで、ビアホールの内壁に銅からなる金属メッキ層を形成した。金属メッキ法としては、以下の１）２）の２種の方法を採用した。
【００７４】
１）ビアホールを形成した上記基板をパラジウム水溶液の触媒溶液中に浸漬して、離型性フィルム表面およびビアホール内壁に触媒を塗布した後、離型性フィルム表面およびビアホールの内壁に無電解メッキ法により０．５μｍの厚さで銅メッキを析出させて、さらに電解メッキで厚さ１２μｍまで銅を析出させた。その後、フォトレジストを全面に塗布し、露光、現像し、ビアホール以外の部分の銅をエッチング除去した後、離型性フィルムを除去して絶縁層に対してビアホール内壁に銅メッキ層を施したビアホール導体を形成した。
【００７５】
２）ビアホールを形成した上記基板を錫−パラジウム水溶液の触媒溶液中に浸漬して離型性フィルム表面およびビアホール内壁に触媒を塗布した後、離型性フィルム表面の触媒を除去した。そして、この基板を硫酸銅、ホルマリン、水酸化ナトリウム、キレート剤、添加剤からなる７０℃の無電解メッキ液中に２４時間浸漬して、ビアホールの内壁のみに２５μｍの厚さで銅を析出充填した。
【００７６】
メッキの盛り上がった部分をバフ研磨した後、離型性フィルムを剥離して一般にフィルドビア（ｆｉｌｌｅｄ−ｖｉａ）と呼ばれる銅メッキでホール内を充填したビアホール導体を形成した。
【００７７】
さらに、上記絶縁層形成、配線回路層形成、ビアホール形成、金属メッキ層形成を繰り返して施し、コア基板の両面にそれぞれ３層の配線回路層を有する計６層の配線回路層を有する多層配線基板を形成した。なお、メッキ処理を上記１）電解メッキ法によるものを多層配線基板Ｘ、上記２）無電解メッキ法によるものを多層配線基板Ｙとした。
実施例２
コア基板としてポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ樹脂）系プリプレグを用意した。このプリプレグにＣＯ_２レーザーでビアホール加工し、次いでビアホール部に導電性ペーストを充填した。さらにこのプリプレグに、予め樹脂フィルム表面に銅箔をエッチングして形成した配線回路層を転写させた。そして、このプリプレグを３層仮積層して未硬化のコア基板を作製した。
【００７８】
絶縁層としてＰＰＥ樹脂を用い、さらに無機フィラーとして球状シリカを用い、これらをＰＰＥ樹脂：無機フィラーが体積比で５５：４５となる組成物を用い、これをドクターブレード法によって厚さ１２０μｍの半硬化状態の絶縁層を作製し、これを前記コア基板の両面に接着した。以後は上記実施例と同様に試料を作製した。
比較例
通常のプリント配線板からなるコア基板の表面に、以下の方法によりビルドアップ法によって多層配線層を形成した。まず、コア基板の表面に感光性エポキシ樹脂が塗布されたエポキシ樹脂付き各種銅箔を熱ロールで貼りつけた後、露光現像してビアホールを形成した。そして、全面に２０μｍの銅メッキを無電解メッキ法によって施してビアホール導体を形成した後、全面に再度ドライフィルムレジストを貼りつけ、露光現像を行って、塩化第２鉄溶液で不要部分をエッチング除去した。この一連の工程を繰り返し、コア基板の両面にそれぞれ３層の配線回路層を有する計６層の配線回路層を有する多層配線基板を形成した。
（評価）
上記のいずれかの方法により多層配線層を形成した多層配線基板に対して、その表面のうねりを触針式表面粗さ計により測定し、基板表面の平坦度を測定した。また、この基板を−６５℃×３０分と１２５℃×３０分の温度サイクルを５００回繰り返した後のコア基板と多層配線層との断面観察を行い、コア基板と多層配線層との接続状態を観察した。また、配線の初期導通抵抗を測定し、また上記温度サイクル後の抵抗を測定しその変化率を算出した。
【００７９】
その結果、平坦度は、実施例１、実施例２のいずれも多層配線基板Ｘが７μｍ、多層配線基板Ｙが９μｍと良好であったのに対して、ビルドアップ法による比較例の多層配線基板では、銅メッキ層の厚みにムラもあり、平坦度が３５μｍと大きくフリップチップ実装には不適なものであった。なお、初期導通抵抗は、いずれの基板も３×１０^−８Ωと良好であった。熱サイクル試験後の抵抗の変化は、本発明の実施例１および実施例２の配線基板がいずれも２％以下であり、比較例の基板は４％と大きいものであった。
【００８０】
さらに、熱サイクル試験後の試料を切断して断面を研磨し、観察した結果、比較例の基板は全てにコア基板とビルドアップ層の絶縁層との界面に剥離が認められた。本発明の基板は実施例１の基板１０個中１個にわずかな剥離が認められた。なお、実施例２の基板には剥離は全く認められなかった。
【００８１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、基板表面の平坦性に優れるとともにビアホール導体の低抵抗化を同時に達成することができ、半導体素子のフリップチップ実装に適した多層配線基板を得ることができる。
【００８２】
また、本発明の製造方法によれば、従来のビルドアップ法などに比較して非常に簡単な工程にて多層配線層を形成できる他、配線回路層間を接続するためのビアホールをレーザー加工とホール内壁へのメッキによって形成することにより、絶縁層に感光性を付与する必要がなく、ガラス転移点が高く、吸水率の小さいなどの材料特性に優れた任意の絶縁材料を選定できるとともに、ホール径の小さなビアホール導体をも容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層配線基板の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図２】本発明の多層配線基板の多層配線層におけるレーザー光によるビアホール形成時の構造について説明するための概略図であり、（ａ）は本発明品、（ｂ）は比較品を示す。
【図３】本発明の多層配線基板における第２の配線回路層のパターン図である。
【図４】本発明の多層配線基板の他の例を説明するための概略断面図である。
【図５】本発明の多層配線基板のさらに他の例を説明するための概略断面図である。
【図６】従来のベース＋ビルドアップ法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
Ａコア基板
Ｂ配線層
Ｃ多層配線基板
１絶縁基板
２第１の配線回路層
３絶縁層
４第２の配線回路層
５樹脂フィルム
６離型性フィルム
７ビアホール
８金属メッキ層
９ビアホール導体

Claims

（ａ）絶縁基板表面に第１の配線回路層が被着形成されてなるコア基板の表面に、熱硬化性樹脂を含有する軟質の絶縁層を形成する工程と、（ｂ）該絶縁層の表面に金属箔によって形成された第２の配線回路層を被着形成するとともに、前記第２の配線回路層を前記絶縁層表面に埋設する工程と、（ｃ）前記第２の配線回路層が被着形成された絶縁層の表面に離型性フィルムを貼り付けた後、加熱することによって前記絶縁層を熱硬化する工程と、（ｄ）レーザー光の照射によって前記第２の配線回路層が被着形成された前記絶縁層を貫通し、前記第１の配線回路層に到達するビアホールを形成する工程と、（ｅ）前記ビアホールの内壁に金属メッキ層を形成し、前記第１の配線回路層と前記第２の配線回路層とを電気的に接続する工程と、を具備する多層配線基板の製造方法。
前記（ｃ）工程における離型性フィルムが、ふっ化エチレンを含有するフィルムであることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
前記（ｄ）工程において、前記絶縁層の表面に離型性フィルムを貼り付けた後、前記レーザー光の照射によって前記離型性フィルムおよび前記絶縁層を貫通し、前記第１の配線回路層に達するビアホールを形成する請求項１又は２記載の多層配線基板の製造方法。
前記（ｅ）工程において、前記離型性フィルムをメッキレジストとして用いることによって前記ビアホール内およびその付近のみに金属メッキ層を形成した後、前記離型性フィルムを剥がすことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
前記離型性フィルムが、透明または半透明であって、前記第２の配線回路層が、レーザー光によるビアホール形成箇所を画像認識できるマークを有し、このマークによりレーザー光の照射位置を補正することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。