JP3623639B2 - Manufacturing method of multilayer wiring board - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体素子収納パッケージなどに適した、微細配線を形成した高密度多層配線基板の製造方法に関するものであり、特に、低抵抗の導体配線とバイアホール導体との接続信頼性に優れた多層配線基板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来から、配線基板、例えば、半導体素子を収納するパッケージに使用される配線基板として、比較的高密度の配線が可能な多層セラミック配線基板が多用されている。この多層セラミック配線基板は、アルミナなどの絶縁基板と、その表面に形成されたWやMo等の高融点金属からなる配線導体とから構成されるもので、この絶縁基板の一部に凹部が形成され、この凹部内に半導体素子が収納され、蓋体によって凹部を気密に封止されるものである。
【0003】
ところが、このような多層セラミック配線基板を構成するセラミックスは、硬くて脆い性質を有することから、製造工程または搬送工程において、セラミックスの欠けや割れ等が発生しやすく、半導体素子の気密封止性が損なわれることがあるために歩留りが低い等の問題があった。
【0004】
また、多層セラミック配線基板においては、焼結前のグリーンシートにメタライズインクを印刷して、印刷後のシートを積層して焼結させて製造されるが、その製造工程において、高温での焼成により焼成収縮が生じるために、得られる基板に反り等の変形や寸法のばらつき等が発生しやすいという問題があり、回路基板の超高密度化やフリップチップ等のような基板の平坦度の厳しい要求に対して、十分に対応できないという問題があった。
【0005】
また、多層配線基板や半導体素子収納用パッケージなどに使用される配線基板は、各種電子機器の高性能化に伴って、今後益々高密度化が進み、配線幅や配線ピッチを50μm以下にすることが要求され、バイアホール導体もインタースティシャルバイアホール(IVH)にする必要やICチップの実装方法もワイヤーボンディングからフリップチップと代わるため、基板自体の平坦度を小さくする必要も生じている。
【0006】
セラミック配線基板以外の配線基板としては、有機樹脂を含む絶縁基板の表面に銅等の低抵抗金属から成る導体配線層を形成した配線基板が知られている。この樹脂製の配線基板は、セラミック配線基板のような欠けや割れ等の欠点がなく、また多層化に際しても、焼成のような高温での熱処理を必要としないという利点を有している。
【0007】
しかしながら、樹脂製の配線基板は、一般に、銅箔等の金属箔を絶縁基板上に貼り、次いで金属箔の不要な部分をエッチング法により除去することにより導体配線層を形成することにより製造されるものであることから、種々の問題があった。例えば、エッチング等の薬液により、絶縁基板の特性が変化したり、金属箔により形成されている導体配線層が絶縁基板表面に載置されているのみであるため、この導体配線層と絶縁基板との密着不良を生じ、両者の界面に空隙が生じ易く、また多層化にあたっては、IVHを形成する時には逐次積層によらねばならず、一括積層を行うことができない等の問題がある。さらに、導体配線層により絶縁基板上に凸部が形成されるために平坦度が低く、フリップチップ実装に要求される平坦度を満足するに至っていない。そこで、これら問題を解決するために導体配線層を転写シートを用いてプリプレグに転写する方法も特開平9−64514号等にて提案されている。また、最近ではIVHを形成するためにバイアホールに金属粉末を含む導体ペーストを充填させる方法も提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
樹脂製の絶縁基板からなる多層配線基板において、IVHを形成した場合、そのIVHと導体配線層との接続性が大きな問題となっている。そこで、導体配線層とバイアホール導体の密着力を高めるための方法としては、導体配線層の下面を黒化処理等により導体配線層の表面に針状の結晶を成長させ粗化した後、プリプレグに転写する方法、バイアホール内に充填する導体ペーストに熱硬化性樹脂を添加する方法、導体配線層とバイアホール導体との接触部分にバイアホール導体のホール径よりも大きなランド部を形成する方法等が提案されている。
【0009】
しかしながら、導体配線層の表面を粗化して絶縁層の密着性を高める方法は、導体配線層自体を酸化処理するために導体配線層表面に酸化膜が形成され、バイアホール導体との接触抵抗が増加しやすいという問題がある。
【0010】
また、熱硬化性樹脂を含む導体ペーストを充填してバイアホール導体を形成する方法では、導体配線層とバイアホール導体との間に熱硬化性樹脂が介在し、同様に接触抵抗が大きくなる傾向にある。
【0011】
さらに、バイアホール導体径より大きなランド部を形成する方法では、導体配線層の高密度化をランド部が阻害し、高密度配線化には不向きであった。
【0012】
従って、本発明は、導体配線層と、バイアホール導体との密着強度が高くかつ接触抵抗も低い、高密度配線が可能な多層配線基板とその簡易な製造方法を提供することをの目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記のような課題について鋭意検討した結果、バイアホール導体と導体配線層との接続部において、導体配線層の線幅をバイアホール導体のホール径よりも小さくするとともに、その導体配線層のバイアホール導体に埋設された側の線幅をバイアホール導体表面側の線幅よりも小さくして、この導体配線層をバイアホール導体内に埋設することにより、バイアホール導体が導体配線層を強固に保持するとともに、接触抵抗を低減でき、従来のようにランドを形成することなく、低抵抗かつ高信頼性の高密度多層配線基板を得ることができることを知見した。また、上記の構造において、導体配線層とバイアホール導体中の金属粉末との接触部にネック部を形成した構造とすることにより、さらに接触抵抗の低減と、配線の密着強度の向上を図ることができることを見いだし、本発明に至った。
【0014】
即ち、本発明の多層配線基板は、少なくとも有機樹脂を含む複数の絶縁層を積層してなる絶縁基板の内部に、金属粉末を充填してなるバイアホール導体と、該バイアホール導体と接続する導体配線層が形成されてなり、前記導体配線層と前記バイアホール導体との接続部において、前記導体配線層の前記バイアホール導体に埋設された側の線幅がバイアホール導体表面側の線幅よりも小さく、かつ前記導体配線層を前記バイアホール導体のホール径と同じか、あるいはそれよりも狭い線幅をもって前記バイアホール導体中に埋設してなることを特徴とするものである。また、前記導体配線層が金属箔からなること、前記接続部において、前記導体配線層と前記バイアホール導体中の前記金属粉末との接触部にネック部を形成したことを特徴とする。
【0015】
また、本発明の多層配線基板の製造方法は、少なくとも熱硬化性樹脂を含む軟質状態の絶縁層にバイアホールを形成して、その内部に金属粉末を含む導体ペーストを充填して、バイアホール導体を形成する工程と、転写シートの表面に、前記バイアホール導体との接続される箇所の線幅が前記バイアホール導体のホール径と同じか、あるいはそれよりも狭く、かつ、前記転写シート表面の導体配線層が金属箔からなること、前記転写シート表面の前記導体配線層が、前記転写シート側の線幅よりも上面側の線幅が小さい導体配線層を形成する工程と、前記バイアホール導体が形成された前記絶縁層に、前記転写シートを圧接して前記導体配線層を前記絶縁層の表面に埋設すると同時に、前記導体配線層のバイアホール導体との接続部において前記導体配線層を前記バイアホール導体表面に埋設した後、前記転写シートを剥がして、前記導体配線層を前記絶縁層に転写させる工程と、を具備することを特徴とするものであり、さらには、かかる構造の導体配線層を金属箔のエッチングにより形成すること、前記転写シートから前記導体配線層を前記絶縁層に転写した後、前記バイアホール導体と前記導体配線層間にパルス電流を印加して、前記導体配線層と前記バイアホール導体中の金属粉末との接触部を溶接する工程を含むこと、その場合、印加するパルス電流の電流密度が1〜2000A/cm、パルス幅が0.01〜1000msec.であることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の多層配線基板の概略図を図1に示した。本発明の多層配線基板1は、熱硬化性樹脂などの有機樹脂を含む複数の絶縁層2と、導体配線層3と、異なる層間の導体配線層3とを電気的に接続するためのバイアホール導体4とを具備するものである。
【0017】
本発明によれば、多層配線基板を構成する絶縁層2は、有機樹脂と無機フィラー、無機繊維、有機繊維から選ばれる少なくと1種類以上含む複合材料からなり、無機フィラー、繊維は有機樹脂中に合計20〜80体積%の割合で均一に分散されたものである。この複合材料を構成する有機樹脂としては、PPE(ポリフェニレンエーテル樹脂)、BTレジン(ビスマレイドトリアジン)、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、ポリアミノビスマレイミド等の樹脂からなり、とりわけ原料として室温で液体の熱硬化性樹脂であることが望ましい。
【0018】
一方、無機フィラーとしては、SiO、Al、ZrO、TiO、AlN、SiC、BaTiO、SrTiO、MgTiO、ゼオライト、CaTiO、ほう酸アルミニウム等の公知の材料が使用できる。形状は球状、針状でも良好に使用できる。一方、繊維としては、アラミド繊維、セルロース繊維、ガラス繊維等があり、織布、不織布のいずれを用いても構わない。多層配線基板の強度を高めて高信頼性の基板とするためには、繊維を含む絶縁層を少なくとも1層以上含むことが望ましい。
【0019】
また、本発明において、導体配線層3としては、銅、アルミニウム、金、銀から選ばれる少なくとも1種を含むことが望ましい。また、回路の必要に応じて、Ni−Cr等の高抵抗の金属を用いる場合もあり、特に導体配線層3は、上記の金属からなる金属箔からなることが望ましい。
【0020】
さらに、バイアホール導体4は、銅、アルミニウム、金、銀から選ばれる少なくとも1種の金属の粉末を充填してなるもので、金属粉末以外に結合用有機樹脂等を含む場合もある。
【0021】
本発明によれば、図2の要部拡大断面図に示すように、上記の多層配線基板において、導体配線層3と、バイアホール導体4との接続部において、導体配線層3の線幅がバイアホール導体4のホール径と同じか、あるいはそれよりも小さくするとともに、その線幅の小さい導体配線層3をバイアホール導体4表面に埋め込むことが重要である。
【0022】
このように、接続部において、導体配線層3の線幅をバイアホール導体4のホール径と同じか、あるいはそれよりも小さくして埋設することにより、導体配線層3がバイアホール導体4によって強固に保持され、導体配線層3とバイアホール導体4との密着強度を高めると同時に接触抵抗を低減できる。特に導体配線層3の線幅をホール径よりも小さくすれば、導体配線層3の底面のみならず両側面がバイアホール導体の金属粉末と接触することになる結果、さらに密着強度を高めることができると同時に接続抵抗を小さくすることができる。
【0023】
このように、本発明によれば、従来のランド部のような径の大きい導体配線層を有しないために、配線の高密度化も可能である。従って、接続部における導体配線層の線幅がバイアホール導体のホール径より大きいと、導体配線層とバイアホール導体とが平面的な接触のみとなり、接触抵抗が増大しやすく、密着強度も低下し、さらには、高密度配線層を形成するためには障害となる。
【0024】
この導体配線層3の上面の線幅Lは、バイアホール導体4のホール径Mよりも同じか、あるいはそれより小さいものであり、特に、M≧L≧0.3M、さらには、0.98M≧L≧0.4Mの関係であることが望ましく、線幅LがMより大きい、即ち、従来のランド部のような場合では、バイアホール導体との接続抵抗が高く、しかも配線層3のバイアホール導体との密着性も不十分となる。また、Lが0.3Mよりも狭いと絶対的な接触面積が狭くなり接続抵抗が増大したり密着強度が小さくなりやすい。
【0025】
また、本発明によれば、上記導体配線層3は、図2に示されるように、導体配線層3の断面形状が、バイアホール導体4への埋め込み側の下面の線幅Lが上面の線幅Lよりも小さくなるような逆台形状からなり、その逆台形の形成角θが45°〜80°、特に50°〜75°であることが望ましい。このような逆台形形状とすることにより、導体配線層3のビアホール導体4や絶縁層2への埋め込み処理を隙間の発生なく行うことができる結果、導体配線層3のバイアホール導体4や絶縁層2との接触面積を有効に大きくすることができる結果、導体配線層3のバイアホール導体4や絶縁層2への密着性を高めることができる。従って、前記形成角が45°〜80°から逸脱すると、上記の密着性の向上が発揮されない。好適には、導体配線層3は、断面が上記の逆台形形状からなり、且つ導体配線層の上面の線幅Lがバイアホール導体のホール径Mと実質的に同じであることが最も望ましい。
【0026】
また、導体配線層3の厚さDは、3〜35μmであることが望ましい。これは、3μmよりも薄いとバイアホール導体をバイアホール導体中に埋め込む時の埋め込み量が小さとともに、配線層の側面での接続が少なくなるために顕著な効果が発揮されにくく、35μmよりも厚い配線層は、微細配線化する上では不向きであり、特に線幅が50μm以下の配線層の形成ができなくなる。
【0027】
さらに、導体配線層3のバイアホール導体4や絶縁層2に埋め込まれた時の密着性を高める上で、導体配線層3の下面および側面の表面粗さを200nm以上、特に400nm以上とすることが望ましい。
【0028】
さらに、本発明によれば、前記導体配線層3は、図3の要部拡大断面図に示すように、バイアホール導体4中の金属粉末5との接触部にネック部6が形成されてなることが望ましい。このようなネック部の形成により、導体配線層3とバイアホール導体4との強固な接続とともに、接触抵抗を低くすることができる。特に、ネック部の平均幅は金属粉末の平均粒径の1/5以上であることが望ましい。
【0029】
本発明の多層配線基板は、図4の工程図に示すように次のように作製される。
【0030】
まず、絶縁層を形成するために、液状の有機樹脂に、適宜無機質や有機質のフィラー等を配合した絶縁性組成物を混練機(ニーダ)や3本ロール等の手段によって十分に混合して絶縁性スラリーを調製する。十分に混合された絶縁性スラリーを圧延法、押し出し法、射出法、ドクターブレード法によってシート状に成形した後、シート中の有機樹脂を半硬化させて図4(a)の絶縁層11を作製する。
【0031】
なお、絶縁性スラリーは、好適には、絶縁層を構成する前述したような絶縁性組成物に、トルエン、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メタノール、メチルセロソルブアセテート、イソプロピルアルコール等の溶媒を添加して所定の粘度を有する流動体からなる。かかる観点から、スラリーの粘度は、形成方法にもよるが100〜3000ポイズが適当である。また、半硬化処理には、用いた有機樹脂が熱可塑性樹脂の場合には、加熱下で混合したものを冷却し、熱硬化性樹脂の場合には、完全固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。また、織布、不織布を用いる場合には、織布、不織布等の繊維にワニス状の樹脂を含浸、乾燥させ半硬化のプリプレグの絶縁層を作製する。
【0032】
次に、上記のようにして作製した絶縁層11に対して、所望により打ち抜き法やレーザー加工によりバイアホール12を形成して導体ペーストを充填してバイアホール導体13を形成する(図4(b))。導体ペースト中に配合される金属粉末としては、銅、アルムニウム、銀、金のうち少なくとも1種の低抵抗金属からなることが望ましく、有機溶剤とバインダーを添加しペーストを得ることができる。この時、用いる金属粉末の平均粒径は、3〜10μmが望ましい。これは、金属粉末の平均粒径が3μmよりも小さいか、10μmよりも大きいと、いずれも導体ペーストの印刷性およびホール内への充填性が悪くなりやすく、ホール内での金属粉末の充填密度が低下することによりバイアホール導体の抵抗が高くなりやすいためである。
【0033】
そして、この半硬化状の絶縁層11表面に導体配線層を形成する。導体配線層の形成には、まず、樹脂フィルム14の表面に接着剤を介して銅、金、銀、アルムニウム等から選ばれる少なくとも1種、または2種以上の合金からなる金属箔15を張り合せたものを準備する(図4(c1))。上記の金属箔15は特に銅または銅を含む合金が最も望ましい。
【0034】
次に、樹脂フィルム14に接着された金属箔15の表面に配線パターンのレジストを設け、エッチング法により金属箔の非レジスト形成部を除去した後、さらにレジストを除去して導体配線層16を形成する(図4(c2))。
【0035】
この時、導体配線層16の断面において樹脂フィルム14との接着面側の幅Lが導体配線層17の上面Lよりも大きく、前記形成角θが45°〜80°となる台形形状に形成することが望ましい。このような台形形状は、金属箔15表面に配線パターンのレジスト層を形成した後、エッチング速度を2〜50μm/分にするのがよい。また、導体配線層16の表面粗さを200nm以下にするには、配線層をギ酸あるいはNaClO、NaOH、NaPOの混合溶液等で表面処理し、1μm/分以上の粗化速度で容易に制御できる。
【0036】
次に、樹脂フィルム14表面の導体配線層16をバイアホール導体13が形成された絶縁層11に転写させる。転写させる方法としては、図4(d)に示すように、樹脂フィルム14と絶縁層11を位置合わせして、樹脂フィルム14と絶縁層11とを積層して圧力10〜500kg/cm程度の圧力を印加する。この時、絶縁層11が半硬化状態の軟質状態であるために、上記機械的圧力によって導体配線層16を絶縁層11およびバイアホール導体13の表面に埋設することができる。そして、樹脂フィルム14を接着層とともに剥がすことにより、絶縁層11に導体配線層16を転写させることができる。このようにして、導体配線層16が、絶縁層11およびバイアホール導体13の表面に埋設された単層の配線板17(図4(e))を形成することができる。
【0037】
そして、上記と同様にして作製した複数の配線板を所定位置に積層して加圧もしくは加熱して密着し一体化して図1に示したような多層配線基板を作製することができる。
【0038】
また、本発明によれば、上記のような製造工程において、単層の配線板17作製後、あるいは図1の構造の多層配線基板を作製した後に、導体配線層16とバイアホール導体13との間にパルス電流を所定時間印加する。
【0039】
このパルス電流を印加すると導体配線層16と金属粉末間、および金属粉末間にプラズマ放電が生じ、金属粉末表面の酸化膜や付着物が除去され、いわゆる溶接された状態となって図3で説明したようなネック部が形成され、金属粉末と導体配線層と金属粉末が、および金属粉末同士が導電性を妨げる介在物なしに接触することになり、この結果、バイアホール導体13の低抵抗化と、導体配線層16とバイアホール導体13との接触抵抗の低減と強固な密着性を実現することができる。
【0040】
このパルス電流の印加は、導体配線層が形成された絶縁層に対して上下面から平板電極を10kg/cm以上の圧力で押し当てて行うことが望ましい。また、前記加圧処理と同時に行うこともできる。印加するパルス電流の最適条件としては、電流密度が1〜2000A/cm、パルス幅が0.01〜1000msec.の条件が良好に用いられ、電流密度が1A/cmより低いと、溶接されずに金属粉末間の界面に存在する酸化膜や樹脂の除去が難しく、また2000A/cmを超えると、部分的に発熱が起こり絶縁基板を傷める場合があるためである。また、パルス電流のパルス間間隔は3秒以下であることが望ましく、パルス電流の導体配線層やバイアホール導体への印加時間は、5秒〜5分間、10秒〜1分間が望ましい。また、このパルス電流は矩形波の直流パルスであることが望ましい。これは、正弦波よりも矩形波の方が粒子間の放電が起こりやすく、表面の清浄効果が高く、パルス電流は交流よりも直流の方が一旦清浄された粒子表面に汚れ等が付着しにくいためである。
【0041】
さらに、上記パルス電流の印加の後に、導体配線層に通電により加熱処理を施すことにより、さらに配線層の低抵抗化を図ることができる。通電処理は、電流密度1〜4000A/cmの直流、交流でもよく、通電による加熱温度は100〜350℃の範囲が適当である。この時の温度が100℃より低いと電気抵抗を下げる効果が小さく、350℃を超えると絶縁層や導体配線層を構成する樹脂が分解する場合がある。この通電加熱によって、金属粉末間の接点が発熱し粉末同士の結合力をさらに高めることができる。
【0042】
また、この通電加熱は、前述したパルス電流の印加と同時に行うことができる。具体的には、直流のパルス電流と直流電流とをあわせた波形、つまり直流電流波形の上部が矩形波となった電流を印加すると通電加熱による作用と、パルス電流印加による放電溶接作用とを同時に印加することができる。
【0043】
以上詳述したように、導体配線層とバイアホール導体との接続部において、導体配線層の線幅がバイアホール導体のホール径よりも小さく、且つ導体配線層をバイアホール導体の表面に埋設することにより、導体配線層とバイアホール導体との密着性を高めるとともに接触抵抗を低減することができ、さらには、導体配線層とバイアホール導体中の金属粉末との接触部を溶接することにより従来のようにランドを形成することなく、低抵抗かつ高信頼性の高密度多層配線基板を得ることができ、また、フリップチップ実装等にも適した平坦度の小さい基板を提供することができる。
【0044】
【実施例】
絶縁層形成用として、BTレジン、PPE、ポリイミドに平均粒径が5μmの球状溶融SiO、アスペクト比5の針状ほう酸アルミニウムウイスカー(針状AlBO)を表1、表2に示すような組み合わせで50体積%加え、これに溶媒として酢酸ブチル、トルエン、メチルエチルケトンを加え、さらに有機樹脂の硬化を促進させるための触媒を添加し、攪拌翼が公転および自転する攪拌機により1時間混合した後、スラリーをドクターブレード法により厚さ200μmのシート状に成形した。また、別の絶縁層としてガラス布、アラミド不織布にBTレジン、ポリイミドを50体積%含浸乾燥させ厚さ200μmのプリプレグを作製した。
【0045】
これらの絶縁層を150mm□にカットし、COレーザーにより直径50〜100μmのバイアホールを形成した。このバイアホールに銅−銀合金粉末を主成分とする銅ペーストをスクリーン印刷により埋め込んだ。
【0046】
一方、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム表面に接着剤を塗布して厚み12μmの電解銅箔を接着した。そして、この銅箔の表面を10%のギ酸溶液で処理して表面粗さを450nmに調製した。
【0047】
その後、前記銅箔の表面に感光性のレジストを塗布し、ガラスマスクを通して露光、洗浄して配線パターンを形成した後、これを塩化第二鉄溶液中に浸漬して非レジスト部をエッチング速度35μm/分でエッチング除去した後、レジストを剥離した。なお、作製した導体配線層は、線幅を30〜120μm、配線と配線との間隔(配線ピッチ)が50μm以下の微細なパターンである。なお、作製された導体配線層の断面形状を調べたところ、形成角θが60°の台形形状からなるものであった。また、エッチング速度を変えて、形成角が30〜90°の台形形状のものも作製した。(試料No.7〜11)
そして、上記エッチング処理後の転写シートと絶縁シートを位置合わせして真空積層機により30kg/cmの圧力で30秒加圧した後、樹脂フィルムを剥がして導体配線層を絶縁層に転写させて、単層の配線板を作製した。
【0048】
そして、上記のようにして作製した6枚の配線板を位置合わせして重ね、30kg/cmの圧力で積層圧着した。さらに、この積層物をプレス機内にセットし30kg/cmの圧力で、200℃、5時間加熱処理して熱硬化性樹脂を完全硬化させて多層配線基板を作製した。
【0049】
また、表2においては、配線基板に対して、単層の配線板を形成した後、導体配線層−バイアホール導体間に表1に示す電流密度およびパルス幅で30秒間パルス電流を印加した。なお、パルス間間隔はパルス幅と同じにした。さらに、一部の基板に対しては、さらに、表1に示す条件で通電加熱を行った。
【0050】
得られた多層配線基板に対して、導体配線層−バイアホール導体−導体配線層間の比抵抗を測定するとともに、金属箔からなる導体配線層に半田で金属線をつけ、その金属線を垂直に引っ張ることにより、導体配線層のバイアホール導体への密着強度を測定した。
【0051】
さらに、バイアホール導体形成部の断面を観察して、導体配線層とバイアホール導体中の金属粉末との接触状態を観察して、ネックが形成されていたものについては、金属粉末の平均粒径に対する平均ネック幅の比率を求めた。
【0052】
【表1】

Figure 0003623639
【0053】
【表2】
Figure 0003623639
【0054】
表1から明らかなように、バイアホール導体と導体配線層との接続部において、導体配線層の線幅Lがバイアホール導体のホール径より大きい試料No.1では、密着強度が2kg/mm、接続抵抗が130×10−6Ω−cm程度であり、また、導体配線層を全く埋設しなかった試料No.12では、接続抵抗が260×10−6Ω−cm、密着強度が0.7kg/mmであるのに対して、導体配線層の線幅Lがバイアホール導体のホール径と同一またはそれより小さくするとともに、導体配線層をバイアホール導体表面に埋設した構造とした試料No.2〜6の本発明品では、いずれも密着強度が2kg/mm以上、接続抵抗が100×10−6Ω−cm以下の優れた接続性と密着性を示した。また、配線回路層の断面の形成角θが45°〜80°の場合には、さらに密着強度が2.2kg/mm以上まで改善された。
【0055】
また、表2に示すように、導体配線層とバイアホール導体間にパルス電流を印加した試料No.14〜25では、さらに密着強度を3.0kg/mm以上、接続抵抗が1×10−5Ω−cm以下まで改善することができた。
【0056】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の多層配線基板の製造方法によれば、導体配線層とバイアホール導体との接続部において、導体配線層の線幅をバイアホール導体のホール径よりも小さくし、且つバイアホール導体表面に埋設し、さらには導体配線層とバイアホール導体中の金属粉末との接触部にネック部を形成することにより、導体配線層のバイアホール導体との密着性を高めるとともに、両者の接触抵抗を低減することができる結果、高信頼性の多層配線基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多層配線基板の概略断面図である。
【図2】本発明の多層配線基板における導体配線層とバイアホール導体との接続部の構造を説明するための要部拡大断面図である。
【図3】本発明の多層配線基板における導体配線層とバイアホール導体との接続部における導体配線層と金属粉末との接触状態を説明するための要部拡大断面図である。
【図4】本発明の多層配線基板の製造方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
1 多層配線基板
2 絶縁層
3 導体配線層
4 バイアホール導体
5 金属粉末
6 ネック部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a high-density multilayer wiring board on which fine wiring is formed, which is suitable for, for example, a semiconductor element storage package, and is particularly excellent in connection reliability between a low-resistance conductor wiring and a via-hole conductor. The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer wiring board.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a multilayer ceramic wiring board capable of relatively high-density wiring has been widely used as a wiring board, for example, a wiring board used for a package containing a semiconductor element. This multilayer ceramic wiring board is composed of an insulating substrate such as alumina and a wiring conductor made of a refractory metal such as W or Mo formed on its surface, and a recess is formed in a part of this insulating substrate. The semiconductor element is housed in the recess, and the recess is hermetically sealed by the lid.
[0003]
However, since the ceramics constituting such a multilayer ceramic wiring board are hard and brittle, ceramics are likely to be chipped or cracked in the manufacturing process or the conveying process, and the hermetic sealing performance of the semiconductor element is improved. There was a problem such as a low yield because it might be damaged.
[0004]
In addition, a multilayer ceramic wiring board is manufactured by printing metallized ink on a green sheet before sintering, and laminating and sintering the printed sheets. Due to firing shrinkage, there is a problem that the resulting substrate is likely to be deformed such as warping and variation in dimensions, etc., and the demand for flatness of the substrate such as ultra high density circuit board and flip chip etc. However, there was a problem that it was not able to respond sufficiently.
[0005]
In addition, wiring boards used for multilayer wiring boards, semiconductor element storage packages, etc. will become more and more dense in the future as the performance of various electronic devices increases, and the wiring width and wiring pitch will be reduced to 50 μm or less. Therefore, it is necessary to use a via-hole conductor as an interstitial via hole (IVH), and the mounting method of the IC chip is changed from the wire bonding to the flip chip. Therefore, it is necessary to reduce the flatness of the substrate itself.
[0006]
As a wiring board other than a ceramic wiring board, a wiring board in which a conductive wiring layer made of a low resistance metal such as copper is formed on the surface of an insulating substrate containing an organic resin is known. This resin wiring board does not have the defects such as chipping and cracking unlike the ceramic wiring board, and has the advantage that heat treatment at a high temperature such as firing is not required for multilayering.
[0007]
However, a resin wiring board is generally manufactured by forming a conductive wiring layer by attaching a metal foil such as a copper foil on an insulating substrate and then removing unnecessary portions of the metal foil by an etching method. Therefore, there are various problems. For example, the characteristics of the insulating substrate are changed by a chemical solution such as etching, or the conductive wiring layer formed of metal foil is only placed on the surface of the insulating substrate. There is a problem in that, for example, when the IVH is formed, it is necessary to perform sequential lamination, and batch lamination cannot be performed. Further, since the convex portions are formed on the insulating substrate by the conductor wiring layer, the flatness is low, and the flatness required for flip chip mounting is not satisfied. In order to solve these problems, a method of transferring a conductor wiring layer to a prepreg using a transfer sheet has been proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-64514. Recently, a method of filling a via hole with a conductive paste containing metal powder to form IVH has also been proposed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When a IVH is formed in a multilayer wiring board made of a resin insulating substrate, the connectivity between the IVH and the conductor wiring layer is a big problem. Therefore, as a method for increasing the adhesion between the conductor wiring layer and the via-hole conductor, needle-like crystals are grown on the surface of the conductor wiring layer by roughening the lower surface of the conductor wiring layer, etc., and then roughened. , A method of adding a thermosetting resin to the conductor paste filled in the via hole, and a method of forming a land portion larger than the hole diameter of the via hole conductor at the contact portion between the conductor wiring layer and the via hole conductor Etc. have been proposed.
[0009]
However, the method of roughening the surface of the conductor wiring layer to improve the adhesion of the insulating layer is that an oxide film is formed on the surface of the conductor wiring layer to oxidize the conductor wiring layer itself, and the contact resistance with the via-hole conductor is reduced. There is a problem that it tends to increase.
[0010]
Also, in the method of forming a via-hole conductor by filling a conductor paste containing a thermosetting resin, a thermosetting resin is interposed between the conductor wiring layer and the via-hole conductor, and the contact resistance tends to increase similarly. It is in.
[0011]
Furthermore, in the method of forming a land portion larger than the via-hole conductor diameter, the land portion hinders the high density of the conductor wiring layer, and is not suitable for high density wiring.
[0012]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a multilayer wiring board capable of high-density wiring, which has high adhesion strength between the conductor wiring layer and the via-hole conductor and low contact resistance, and a simple manufacturing method thereof. Is.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies on the above-described problems, the present inventors made the line width of the conductor wiring layer smaller than the hole diameter of the via-hole conductor at the connection portion between the via-hole conductor and the conductor wiring layer. The line width on the side of the conductor wiring layer embedded in the via hole conductor is made smaller than the line width on the via hole conductor surface side. By burying the conductor wiring layer in the via-hole conductor, the via-hole conductor can firmly hold the conductor wiring layer, reduce the contact resistance, and reduce resistance and high reliability without forming a land as in the past. It has been found that a high-density multilayer wiring board can be obtained. Further, in the above structure, the contact resistance between the conductor wiring layer and the metal powder in the via hole conductor is formed to further reduce the contact resistance and improve the adhesion strength of the wiring. It has been found that it is possible to achieve the present invention.
[0014]
That is, the multilayer wiring board of the present invention includes a via hole conductor in which a metal powder is filled in an insulating substrate formed by laminating a plurality of insulating layers containing at least an organic resin, and a conductor connected to the via hole conductor. A wiring layer is formed, and at the connection portion between the conductor wiring layer and the via-hole conductor, The line width on the side embedded in the via hole conductor of the conductor wiring layer is smaller than the line width on the via hole conductor surface side, and The conductor wiring layer is embedded in the via hole conductor with a line width equal to or smaller than the hole diameter of the via hole conductor. Further, the conductor wiring layer is made of a metal foil, and a neck portion is formed at a contact portion between the conductor wiring layer and the metal powder in the via-hole conductor in the connection portion.
[0015]
Also, the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention includes forming a via hole in a soft insulating layer containing at least a thermosetting resin and filling a conductor paste containing a metal powder in the via hole. And the line width of the portion connected to the via hole conductor is the same as or smaller than the hole diameter of the via hole conductor on the surface of the transfer sheet. And the conductor wiring layer on the surface of the transfer sheet is made of metal foil, and the conductor wiring layer on the surface of the transfer sheet has a line width on the upper surface side smaller than the line width on the transfer sheet side. A step of forming a conductor wiring layer; and at the same time as burying the conductor wiring layer on the surface of the insulating layer by press-contacting the transfer sheet to the insulating layer on which the via-hole conductor is formed, A step of embedding the conductor wiring layer in a surface of the via hole conductor at a connection portion with a hole conductor, and then peeling the transfer sheet to transfer the conductor wiring layer to the insulating layer. Furthermore, after forming the conductor wiring layer having such a structure by etching a metal foil, and transferring the conductor wiring layer from the transfer sheet to the insulating layer, the via-hole conductor and the conductor wiring layer Applying a pulse current to the contact wiring layer and welding the contact portion between the metal powder in the via-hole conductor. Current density is 1~2000A / cm of 2 The pulse width is 0.01 to 1000 msec. It is characterized by being.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A schematic diagram of the multilayer wiring board of the present invention is shown in FIG. A multilayer wiring board 1 of the present invention is a via hole for electrically connecting a plurality of insulating layers 2 containing an organic resin such as a thermosetting resin, a conductor wiring layer 3 and a conductor wiring layer 3 between different layers. A conductor 4 is provided.
[0017]
According to the present invention, the insulating layer 2 constituting the multilayer wiring board is made of a composite material containing at least one kind selected from an organic resin, an inorganic filler, an inorganic fiber, and an organic fiber, and the inorganic filler and the fiber are contained in the organic resin. Are uniformly dispersed at a ratio of 20 to 80% by volume in total. The organic resin constituting this composite material is made of resin such as PPE (polyphenylene ether resin), BT resin (bismaleidotriazine), epoxy resin, polyimide resin, fluororesin, phenol resin, polyamino bismaleimide, especially as raw material A thermosetting resin that is liquid at room temperature is desirable.
[0018]
On the other hand, as an inorganic filler, SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 TiO 2 , AlN, SiC, BaTiO 3 , SrTiO 3 , MgTiO 3 , Zeolite, CaTiO 3 Well-known materials such as aluminum borate can be used. Even if the shape is spherical or acicular, it can be used well. On the other hand, as the fiber, there are aramid fiber, cellulose fiber, glass fiber and the like, and either woven fabric or non-woven fabric may be used. In order to increase the strength of the multilayer wiring board to obtain a highly reliable substrate, it is desirable to include at least one insulating layer containing fibers.
[0019]
In the present invention, the conductor wiring layer 3 preferably includes at least one selected from copper, aluminum, gold, and silver. Further, a high-resistance metal such as Ni—Cr may be used according to the needs of the circuit. In particular, the conductor wiring layer 3 is preferably made of a metal foil made of the above metal.
[0020]
Furthermore, the via-hole conductor 4 is formed by filling at least one metal powder selected from copper, aluminum, gold, and silver, and may contain a bonding organic resin in addition to the metal powder.
[0021]
According to the present invention, as shown in the enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. 2, the line width of the conductor wiring layer 3 in the connecting portion between the conductor wiring layer 3 and the via-hole conductor 4 is It is important that the hole diameter of the via hole conductor 4 is the same as or smaller than that of the via hole conductor 4 and that the conductor wiring layer 3 having a small line width is embedded in the surface of the via hole conductor 4.
[0022]
As described above, the conductor wiring layer 3 is reinforced by the via-hole conductor 4 by burying the conductor wiring layer 3 so that the line width of the conductor wiring layer 3 is equal to or smaller than the hole diameter of the via-hole conductor 4. It is possible to increase the adhesion strength between the conductor wiring layer 3 and the via-hole conductor 4 and simultaneously reduce the contact resistance. In particular, if the line width of the conductor wiring layer 3 is made smaller than the hole diameter, not only the bottom surface of the conductor wiring layer 3 but also both side surfaces come into contact with the metal powder of the via hole conductor, thereby further increasing the adhesion strength. At the same time, the connection resistance can be reduced.
[0023]
As described above, according to the present invention, since there is no conductor wiring layer having a large diameter unlike the conventional land portion, the wiring density can be increased. Therefore, if the line width of the conductor wiring layer at the connecting portion is larger than the hole diameter of the via-hole conductor, the conductor wiring layer and the via-hole conductor are only in planar contact, the contact resistance is likely to increase, and the adhesion strength is also reduced. Furthermore, it becomes an obstacle to forming a high-density wiring layer.
[0024]
Line width L of the upper surface of this conductor wiring layer 3 1 Is the same as or smaller than the hole diameter M of the via-hole conductor 4, and in particular, M ≧ L 1 ≧ 0.3M, or 0.98M ≧ L 1 It is desirable that the relationship is ≧ 0.4M, and the line width L 1 Is larger than M, that is, in the case of a conventional land portion, the connection resistance with the via-hole conductor is high, and the adhesion of the wiring layer 3 to the via-hole conductor is also insufficient. L 1 If it is narrower than 0.3M, the absolute contact area becomes narrow, and the connection resistance tends to increase or the adhesion strength tends to decrease.
[0025]
Further, according to the present invention, as shown in FIG. 2, the conductor wiring layer 3 has a cross-sectional shape of the conductor wiring layer 3 having a line width L of the lower surface on the side embedded in the via-hole conductor 4. 2 Is the line width L on the top surface 1 It is desirable that the inverted trapezoidal shape angle θ be 45 ° to 80 °, particularly 50 ° to 75 °. By adopting such an inverted trapezoidal shape, the process of embedding the conductor wiring layer 3 in the via-hole conductor 4 or the insulating layer 2 can be performed without generating a gap. As a result, the via-hole conductor 4 or the insulating layer of the conductor wiring layer 3 As a result of effectively increasing the contact area with 2, the adhesion of the conductor wiring layer 3 to the via-hole conductor 4 and the insulating layer 2 can be enhanced. Therefore, when the formation angle deviates from 45 ° to 80 °, the above-described improvement in adhesion is not exhibited. Preferably, the conductor wiring layer 3 has the inverted trapezoidal shape in cross section, and the line width L of the upper surface of the conductor wiring layer. 1 Is most preferably the same as the hole diameter M of the via-hole conductor.
[0026]
The thickness D of the conductor wiring layer 3 is preferably 3 to 35 μm. If the thickness is thinner than 3 μm, the embedding amount when the via-hole conductor is embedded in the via-hole conductor is small, and the connection at the side surface of the wiring layer is reduced. The wiring layer is not suitable for making fine wiring, and in particular, a wiring layer having a line width of 50 μm or less cannot be formed.
[0027]
Furthermore, the surface roughness of the lower surface and the side surface of the conductor wiring layer 3 should be 200 nm or more, particularly 400 nm or more in order to improve the adhesion when the conductor wiring layer 3 is embedded in the via-hole conductor 4 or the insulating layer 2. Is desirable.
[0028]
Furthermore, according to the present invention, the conductor wiring layer 3 has a neck portion 6 formed at the contact portion with the metal powder 5 in the via-hole conductor 4 as shown in the enlarged cross-sectional view of the main part of FIG. It is desirable. By forming such a neck portion, the contact resistance can be lowered together with the strong connection between the conductor wiring layer 3 and the via-hole conductor 4. In particular, the average width of the neck part is desirably 1/5 or more of the average particle diameter of the metal powder.
[0029]
The multilayer wiring board of the present invention is manufactured as follows as shown in the process diagram of FIG.
[0030]
First, in order to form an insulating layer, an insulating composition obtained by appropriately blending a liquid organic resin with an inorganic or organic filler or the like is sufficiently mixed and insulated by means such as a kneader (kneader) or three rolls. A functional slurry is prepared. A sufficiently mixed insulating slurry is formed into a sheet by a rolling method, an extrusion method, an injection method, or a doctor blade method, and then the organic resin in the sheet is semi-cured to produce the insulating layer 11 in FIG. To do.
[0031]
The insulating slurry is preferably added to the insulating composition as described above constituting the insulating layer by adding a solvent such as toluene, butyl acetate, methyl ethyl ketone, methanol, methyl cellosolve acetate, isopropyl alcohol, or the like. It consists of a fluid with viscosity. From this point of view, the viscosity of the slurry is suitably from 100 to 3000 poise, although it depends on the forming method. In the semi-curing treatment, when the organic resin used is a thermoplastic resin, the mixture mixed under heating is cooled. In the case of a thermosetting resin, the temperature is slightly higher than a temperature sufficient for complete solidification. What is necessary is just to heat to low temperature. When a woven fabric or a non-woven fabric is used, a varnish-like resin is impregnated into a fiber such as a woven fabric or a non-woven fabric and dried to produce a semi-cured prepreg insulating layer.
[0032]
Next, a via hole 12 is formed on the insulating layer 11 produced as described above by a punching method or laser processing, if desired, and filled with a conductive paste to form a via hole conductor 13 (FIG. 4B). )). The metal powder blended in the conductor paste is preferably made of at least one low resistance metal among copper, aluminium, silver, and gold, and an organic solvent and a binder can be added to obtain a paste. At this time, the average particle size of the metal powder to be used is preferably 3 to 10 μm. This is because when the average particle size of the metal powder is smaller than 3 μm or larger than 10 μm, the printability of the conductor paste and the filling property into the hole are liable to deteriorate, and the filling density of the metal powder in the hole This is because the resistance of the via-hole conductor is likely to increase due to the decrease in the resistance.
[0033]
Then, a conductor wiring layer is formed on the surface of the semi-cured insulating layer 11. For the formation of the conductor wiring layer, first, a metal foil 15 made of at least one kind selected from copper, gold, silver, aluminum or the like or an alloy of two or more kinds is bonded to the surface of the resin film 14 with an adhesive. A prepared one is prepared (FIG. 4 (c1)). The metal foil 15 is most preferably copper or an alloy containing copper.
[0034]
Next, a resist for the wiring pattern is provided on the surface of the metal foil 15 bonded to the resin film 14, and after removing the non-resist forming portion of the metal foil by an etching method, the resist is further removed to form the conductor wiring layer 16 (FIG. 4 (c2)).
[0035]
At this time, the width L on the adhesive surface side with the resin film 14 in the cross section of the conductor wiring layer 16 1 Is the upper surface L of the conductor wiring layer 17 2 It is desirable to form a trapezoidal shape in which the formation angle θ is 45 ° to 80 °. In such a trapezoidal shape, it is preferable that the etching rate is 2 to 50 μm / min after a resist layer of a wiring pattern is formed on the surface of the metal foil 15. In order to reduce the surface roughness of the conductor wiring layer 16 to 200 nm or less, the wiring layer is made of formic acid or NaClO. 2 , NaOH, Na 3 PO 4 Surface treatment with a mixed solution or the like can be easily controlled at a roughening rate of 1 μm / min or more.
[0036]
Next, the conductor wiring layer 16 on the surface of the resin film 14 is transferred to the insulating layer 11 on which the via-hole conductor 13 is formed. As a method of transferring, as shown in FIG. 4D, the resin film 14 and the insulating layer 11 are aligned, the resin film 14 and the insulating layer 11 are laminated, and the pressure is 10 to 500 kg / cm. 2 Apply a moderate pressure. At this time, since the insulating layer 11 is in a semi-cured soft state, the conductor wiring layer 16 can be embedded in the surfaces of the insulating layer 11 and the via-hole conductor 13 by the mechanical pressure. Then, the conductor wiring layer 16 can be transferred to the insulating layer 11 by peeling the resin film 14 together with the adhesive layer. In this manner, a single-layer wiring board 17 (FIG. 4E) in which the conductor wiring layer 16 is embedded in the surfaces of the insulating layer 11 and the via-hole conductor 13 can be formed.
[0037]
Then, a plurality of wiring boards manufactured in the same manner as described above can be stacked at a predetermined position, pressed or heated to be closely adhered and integrated, and a multilayer wiring board as shown in FIG. 1 can be manufactured.
[0038]
In addition, according to the present invention, after the single-layer wiring board 17 is manufactured or the multilayer wiring board having the structure shown in FIG. A pulse current is applied for a predetermined time.
[0039]
When this pulse current is applied, a plasma discharge is generated between the conductor wiring layer 16 and the metal powder, and between the metal powder, and the oxide film and deposits on the surface of the metal powder are removed, resulting in a so-called welded state, which is described in FIG. As a result, the metal powder, the conductor wiring layer, and the metal powder are in contact with each other without inclusions that obstruct the conductivity. As a result, the resistance of the via-hole conductor 13 is reduced. In addition, a reduction in contact resistance between the conductor wiring layer 16 and the via-hole conductor 13 and strong adhesion can be realized.
[0040]
This pulse current is applied by applying a plate electrode of 10 kg / cm from the upper and lower surfaces to the insulating layer on which the conductor wiring layer is formed. 2 It is desirable to perform the pressing with the above pressure. Moreover, it can also carry out simultaneously with the said pressurization process. As the optimum condition of the pulse current to be applied, the current density is 1 to 2000 A / cm. 2 The pulse width is 0.01 to 1000 msec. The current density is 1 A / cm. 2 If it is lower, it is difficult to remove the oxide film or resin present at the interface between the metal powders without being welded, and 2000 A / cm. 2 This is because heat generation may partially occur and the insulating substrate may be damaged. The pulse current interval between pulses is preferably 3 seconds or less, and the application time of the pulse current to the conductor wiring layer and via hole conductor is preferably 5 seconds to 5 minutes, and 10 seconds to 1 minute. The pulse current is preferably a square wave DC pulse. This is because the rectangular wave is more likely to discharge between particles than the sine wave, and the surface cleaning effect is high, and the direct current of the pulse current is less likely to adhere to the cleaned particle surface than the alternating current. Because.
[0041]
Furthermore, the resistance of the wiring layer can be further reduced by applying heat treatment to the conductor wiring layer after the application of the pulse current. The current treatment is performed at a current density of 1 to 4000 A / cm. 2 The heating temperature by energization is suitably in the range of 100 to 350 ° C. If the temperature at this time is lower than 100 ° C., the effect of lowering the electric resistance is small, and if it exceeds 350 ° C., the resin constituting the insulating layer or the conductor wiring layer may be decomposed. By this energization heating, the contact between the metal powders generates heat, and the bonding force between the powders can be further increased.
[0042]
The energization heating can be performed simultaneously with the application of the pulse current described above. Specifically, when applying a waveform that combines a DC pulse current and a DC current, that is, a current in which the upper part of the DC current waveform is a rectangular wave, the action due to current heating and the discharge welding action due to the pulse current application are simultaneously performed. Can be applied.
[0043]
As described in detail above, at the connecting portion between the conductor wiring layer and the via hole conductor, the line width of the conductor wiring layer is smaller than the hole diameter of the via hole conductor, and the conductor wiring layer is embedded in the surface of the via hole conductor. Thus, the adhesion between the conductor wiring layer and the via-hole conductor can be increased and the contact resistance can be reduced. Furthermore, the contact portion between the conductor wiring layer and the metal powder in the via-hole conductor can be welded. Thus, a low-resistance and high-reliability high-density multilayer wiring board can be obtained without forming lands, and a low flatness board suitable for flip-chip mounting can be provided.
[0044]
【Example】
Spherical fused SiO with an average particle size of 5 μm for BT resin, PPE and polyimide for insulation layer formation 2 50% by volume of acicular aluminum borate whisker (acicular AlBO) having an aspect ratio of 5 is added in combination as shown in Tables 1 and 2, and butyl acetate, toluene, and methyl ethyl ketone are added as solvents to the cured organic resin. A catalyst for promoting the mixing was added and mixed for 1 hour by a stirrer in which a stirring blade revolves and rotates. Then, the slurry was formed into a sheet having a thickness of 200 μm by a doctor blade method. As another insulating layer, a glass cloth and an aramid nonwoven fabric were impregnated and dried with 50% by volume of BT resin and polyimide to prepare a prepreg having a thickness of 200 μm.
[0045]
These insulating layers are cut to 150 mm □ and CO 2 Via holes having a diameter of 50 to 100 μm were formed by a laser. A copper paste mainly composed of copper-silver alloy powder was embedded in the via hole by screen printing.
[0046]
On the other hand, an adhesive was applied to the surface of a polyethylene terephthalate (PET) film to adhere an electrolytic copper foil having a thickness of 12 μm. Then, the surface of the copper foil was treated with a 10% formic acid solution to adjust the surface roughness to 450 nm.
[0047]
Thereafter, a photosensitive resist is applied to the surface of the copper foil, exposed and washed through a glass mask to form a wiring pattern, and then immersed in a ferric chloride solution to etch the non-resist portion at a rate of 35 μm. After removing by etching at a rate of 1 minute, the resist was peeled off. The produced conductor wiring layer is a fine pattern having a line width of 30 to 120 μm and a distance between wirings (wiring pitch) of 50 μm or less. When the cross-sectional shape of the produced conductor wiring layer was examined, it was found to have a trapezoidal shape with a formation angle θ of 60 °. In addition, a trapezoidal shape having a formation angle of 30 to 90 ° was produced by changing the etching rate. (Sample Nos. 7 to 11)
Then, the transfer sheet after the etching treatment and the insulating sheet are aligned and 30 kg / cm by a vacuum laminator. 2 After pressurizing at a pressure of 30 seconds, the resin film was peeled off, and the conductor wiring layer was transferred to the insulating layer to produce a single-layer wiring board.
[0048]
Then, the six wiring boards produced as described above are aligned and stacked, and 30 kg / cm 2 The laminate was pressure bonded at a pressure of. Furthermore, this laminate is set in a press machine and 30 kg / cm. 2 At a pressure of 200 ° C., heat treatment was performed at 200 ° C. for 5 hours to completely cure the thermosetting resin, thereby producing a multilayer wiring board.
[0049]
In Table 2, after a single-layer wiring board was formed on the wiring board, a pulse current was applied for 30 seconds at the current density and pulse width shown in Table 1 between the conductor wiring layer and the via-hole conductor. The interval between pulses was the same as the pulse width. Furthermore, a part of the substrates was further subjected to current heating under the conditions shown in Table 1.
[0050]
For the obtained multilayer wiring board, the specific resistance between the conductor wiring layer-via-hole conductor-conductor wiring layer is measured, and a metal wire is attached to the conductor wiring layer made of metal foil with solder, and the metal wire is placed vertically. By pulling, the adhesion strength of the conductor wiring layer to the via-hole conductor was measured.
[0051]
Furthermore, by observing the cross section of the via-hole conductor forming portion, observing the contact state between the conductor wiring layer and the metal powder in the via-hole conductor, and for those having necks, the average particle diameter of the metal powder The ratio of the average neck width to was calculated.
[0052]
[Table 1]
Figure 0003623639
[0053]
[Table 2]
Figure 0003623639
[0054]
As is clear from Table 1, the line width L of the conductor wiring layer at the connection portion between the via-hole conductor and the conductor wiring layer. 1 Is larger than the hole diameter of the via-hole conductor. 1, the adhesion strength is 2 kg / mm 2 , The connection resistance is 130 × 10 -6 Sample No. which is about Ω-cm and in which no conductor wiring layer was embedded. 12, the connection resistance is 260 × 10 -6 Ω-cm, adhesion strength 0.7kg / mm 2 In contrast, the line width L of the conductor wiring layer 1 Is the same as or smaller than the hole diameter of the via-hole conductor, and the sample No. 1 has a structure in which the conductor wiring layer is embedded in the via-hole conductor surface. In the products of the present invention of 2 to 6, the adhesion strength is 2 kg / mm 2 The connection resistance is 100 × 10 -6 Excellent connectivity and adhesion of Ω-cm or less were exhibited. Further, when the formation angle θ of the cross section of the wiring circuit layer is 45 ° to 80 °, the adhesion strength is further 2.2 kg / mm. 2 It was improved to the above.
[0055]
Further, as shown in Table 2, the sample No. 1 in which a pulse current was applied between the conductor wiring layer and the via hole conductor was used. 14 to 25, the adhesion strength is further 3.0 kg / mm 2 The connection resistance is 1 × 10 -5 It was possible to improve to Ω-cm or less.
[0056]
【The invention's effect】
As detailed above, the multilayer wiring board of the present invention Manufacturing method According to the present invention, in the connection portion between the conductor wiring layer and the via hole conductor, the line width of the conductor wiring layer is made smaller than the hole diameter of the via hole conductor and embedded in the via hole conductor surface, By forming the neck at the contact portion with the metal powder in the via-hole conductor, the adhesion of the conductor wiring layer to the via-hole conductor can be improved and the contact resistance between the two can be reduced, resulting in high reliability. A multilayer wiring board can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multilayer wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining the structure of a connection portion between a conductor wiring layer and a via-hole conductor in the multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part for explaining a contact state between a conductor wiring layer and a metal powder at a connection portion between a conductor wiring layer and a via-hole conductor in the multilayer wiring board of the present invention.
FIG. 4 is a process diagram for explaining a method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Multilayer wiring board
2 Insulating layer
3 Conductor wiring layer
4 Via-hole conductor
5 Metal powder
6 Neck

Claims (5)

少なくとも熱硬化性樹脂を含む軟質状態の絶縁層にバイアホールを形成して、その内部に金属粉末を含む導体ペーストを充填して、バイアホール導体を形成する工程と、転写シートの表面に、前記バイアホール導体との接続される箇所の線幅が前記バイアホール導体のホール径と同じか、あるいはそれよりも狭く、かつ、前記転写シート側の線幅よりも上面側の線幅が小さい導体配線層を形成する工程と、前記バイアホール導体が形成された前記絶縁層に、前記転写シートを圧接して前記導体配線層を前記絶縁層の表面に埋設すると同時に、前記導体配線層のバイアホール導体との接続部において前記導体配線層を前記バイアホール導体表面に埋設した後、前記転写シートを剥がして、前記導体配線層を前記絶縁層に転写させる工程と、を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法。Forming a via hole in a soft insulating layer containing at least a thermosetting resin, filling a conductor paste containing a metal powder therein to form a via hole conductor; and a surface of the transfer sheet, Conductor wiring in which the line width of the portion connected to the via-hole conductor is the same as or smaller than the hole diameter of the via-hole conductor, and the line width on the upper surface side is smaller than the line width on the transfer sheet side A step of forming a layer, and the transfer sheet is pressed against the insulating layer on which the via-hole conductor is formed, and the conductor wiring layer is embedded in the surface of the insulating layer, and at the same time, a via-hole conductor of the conductor wiring layer A step of embedding the conductor wiring layer in the via hole conductor surface at a connecting portion, and peeling off the transfer sheet to transfer the conductor wiring layer to the insulating layer. Method for manufacturing a multilayer wiring board, characterized by. 前記転写シート表面の導体配線層が金属箔からなる請求項記載の多層配線基板の製造方法。Method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein the conductor interconnect layer of the surface of said transfer sheet comprises a metal foil. 前記導体配線が金属箔のエッチングにより得られたことを特徴とする請求項記載の多層配線基板の製造方法。Method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, wherein the conductive wiring layer is obtained by etching of the metal foil. 前記転写シートから前記導体配線層を前記絶縁層に転写した後、前記バイアホール導体と前記導体配線層間にパルス電流を印加して、前記導体配線層と前記バイアホール導体中の金属粉末との接触部を溶接する工程を含む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。After transferring the conductor wiring layer from the transfer sheet to the insulating layer, a pulse current is applied between the via hole conductor and the conductor wiring layer to contact the conductor wiring layer and the metal powder in the via hole conductor. The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, further comprising a step of welding the portions. 印加するパルス電流の電流密度が1〜2000A/cm、パルス幅が0.01〜1000msec.であることを特徴とする請求項記載の多層配線基板の製造方法。The applied pulse current has a current density of 1 to 2000 A / cm 2 and a pulse width of 0.01 to 1000 msec. The method for producing a multilayer wiring board according to claim 4, wherein:
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