JP4443349B2 - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、各種の電子部品をその表面に搭載、あるいは内蔵して電気的に接続することにより電子回路を形成することができる配線基板の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型高密度化に伴い、配線基板の分野ではその構造が貫通スルー構造から層間の接続が自由なインナーバイア（inner via あるいは interstitial via）構造に移ってきている。

インナーバイアの製造方法にはいくつかの方法がある。
一つはデポジット型と呼ばれているものであり、絶縁体層に表面から内層の導体に届く穴（ブラインドビア）を開け、メッキなどして内層の導体と表層の導体を電気的に繋ぐ方法である。

また、積層型と呼ばれているものがあり、独立した絶縁体シートに穴を開け、この穴に導電性ペーストを埋め込み、この導電性ペーストを２枚の銅箔で挟んで加熱加圧して上下の導体（銅箔）の電気的接続をとる方法である。

その他に、絶縁体シートに溝と貫通穴をあけ、ここにペースト状の導電体を埋め込んで配線も貫通スルーも同時に作ってしまう簡単な工法のものがある。（特許文献１参照）
特開２００３−８１７８公報

上述した第１の方法であるデポジット型は、ブラインドビアにメッキ液を確実に入れることが難しいためにアスペクト比の高い微細なビアの接続は難しい。また、メッキした後に凹みを埋めて平滑化し、その後に次の層を重ねなければビアオンビア（ビアの直上のビア）はできないなど工程が多くなるということがある。また、メッキ液を使うことから汚染対策も必要となる。

第２の積層型は、微細なビアが必要なときにはどうしても薄い独立した絶縁体シートを用いる必要があり、製造時に取り扱い難く、寸法精度を保ち難く、微細化が難しい。また、ビア形成時に大きな加圧力がいることも部品の内蔵時などには問題を生じる。溝や貫通穴にペースト状の導電体を埋め込む方法は、埋め込む際にスキージで表層の余分なペースト状の導電体を十分にとりきれない。また、クリーニングするために研磨する工程や、そのクリーニング工程なども増える。

本発明は上記した課題を解決するものであり、簡単でコストが安く、且つ異なる材料間の接合が少ないために信頼性が良く、微細な配線が容易で、また溝のアスペクト比も大きく取れるために配線の抵抗も少なくできる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の多層配線基板の製造方法は、両面に剥離可能なシートを設けた絶縁体シートに溝及び貫通ビア穴を作る工程と、溝及び貫通ビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とにおいて第一の配線基板を製造し、この第一の配線基板の両面に、表面に剥離可能なシートを設けた新たな絶縁体シートを積層接着する工程と、その表面に溝及び第一の配線基板の導電体に届くビア穴を作る工程と、該溝及びビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とを繰り返し施すものである。

また、溝幅に対する溝深さのアスペクト比が１より大きい溝を含むものである。
また、積層した新たな絶縁体シートに溝及び下層の導電体に届くビア穴をレーザで作るものである。

本発明の部品内蔵多層配線基板の製造方法は、電子部品を埋め込み両面に剥離可能なシートを設けた絶縁体シートに、溝及び貫通ビア穴並びに片面から電子部品の電極に届くビア穴を作る工程と、溝及び貫通ビア穴並びにビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とにおいて第一の配線基板を製造し、この第一の配線基板の両面に、表面に剥離可能なシートを設けた新たな絶縁体シートあるいは表面に剥離可能なシートを設けた電子部品を埋め込んだ絶縁体シートを積層接着する工程と、その表面に溝及び第一の配線基板の導電体に届くビア穴並びに表面から電子部品の電極に届くビア穴を作る工程と、該溝やビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とを繰り返し施すものである。

また、溝幅に対する溝深さのアスペクト比が１より大きい溝を含むものである。
また、溝及びビア穴をレーザで作るものである。

上記したように、本発明の製造方法に係る配線基板並びにパッケージは製造法が簡単でコストが安く、且つ異なる材料間の接合が少ないために信頼性がよい。またレーザ加工などを用いれば、微細な配線が容易で、また溝のアスペクト比も大きく取れるために配線の抵抗も少なくできる。

本発明の詳細を実施例を用いて説明する。
（実施例１）
図１（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例で両面配線基板の製造方法の工程を示す。図１（ａ）において、絶縁体１０１はシート状である。この絶縁体シート１０１の表面に薄い剥離可能なシート１１０を貼り付ける。これに加工を施し、図１（ｂ）のように、溝１０２と貫通ビア穴１０３をもつ構造体１０４を作る。絶縁体１０１の材料は樹脂が加工しやすく好ましい。

この加工はいろいろな方法で作ることができる。たとえば機械的に研削して作ることもできるし、レーザなどを使って作ることもできる。微細な加工の場合、たとえば１００ミクロン以下の溝幅や貫通穴の場合はレーザがよい。特にエキシマレーザは都合がよい。レーザや研削で作る場合に、剥離可能なシート１１０は溝を加工するときに同時に除去されて、溝以外の部分１１１が残る。

金型を使って大量に安価に作ることも考えられるが、表面に剥離可能なシートが存在するために金型を使って図１（ｂ）に示す構造体を作ることはできない。
次に、図１（ｃ）に示すように、ペースト状の導電体１０５をスキージ１０６により埋め込む。この作業は構造体１０４の片側からでも良いが、本実施例では構造体１０４の両面からペースト状の導電体をスキージ１０６で刷り込んで行く。埋め込まれたペースト状の導電体１０７には気泡が含まれないことが望ましい。そのために図１（ｃ）の工程を真空中で行うのがより好ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、加工されて穴の開いた剥離可能なシート１１１を剥離する。このようにすることにより、図１（ｃ）に示す剥離可能なシート１１１上に残されたペースト状の導電体の残渣１１２を容易に除くことができる。ペースト状の導電体としては一般によく知られているものでは金や銀、銅などの微粉をエポキシ樹脂に混入したものが一般的である。また、溶剤を含んでいるものもあるし、含んでいないものもある。

埋め込まれた導電体１０７の表面の高さは剥離可能なシートの表面とほぼ同じであるために、ペースト状の導電体１０７は絶縁体シート１０１の表面から飛び出す。このまま硬化すれば、図１（ｅ）に示すように、硬化した導電体１０８が表面から少し飛び出た両面配線基板１０９を得る。飛び出し量はペースト状の導電体の硬化収縮率に依存する。

剥離可能なシートを剥離した後でペースト状の導電体を硬化するか、硬化してから剥離するかは選択できる。硬化した後で剥離する場合は体積収縮して体積減少したペースト状の導電体を補給することができる。硬化には加熱したり紫外線を照射したり、あるいは常温放置という方法などがあるが一般的には加熱の手段が材料の選択巾が広いことから好ましい。

この配線基板の製造方法の特徴は絶縁体が厚くても、すなわち貫通ビア穴が深くアスペクト比が大きいものでも容易に接続できることである。従来の工法ではビア穴径が１００ミクロン以下という小さな径ではアスペクト比が１以上は接続の歩留まりが悪く製造は困難であった。また、従来基板のように金属箔と、ペーストというような異なった材料の接続ではなく、同一材料（ペースト状導電体の硬化物）による一体化構造のためにより信頼性も高い。また、絶縁体を樹脂のみだけでなくフィラーを入れる場合は、硬化した導電体の熱膨張係数を合わせやすく貫通ビアの接続安定性が得られる。

通常において回路基板は部品の搭載に半田を使うのであるが、この基板の場合は導電性接着剤を使うのが簡単であり、コストも安い。しかし、従来の半田を使う実装法にも適用できるように、硬化した導電体１０８の表層にのみ銅などのメッキを施すこともできる。
（実施例２）
図２（ａ）〜（ｅ）は本発明の別の実施例であり、４層基板用工程を示す。まず、図２（ａ）に示すように、実施例１で作った両面基板１０９（第一の配線基板）の両面に、剥離可能なシート２１０を設けた絶縁体シート２０１を重ねる。絶縁体シート２０１の材料は樹脂が加工しやすく好ましい。絶縁体シート２０１の製法はいくらもあるが、コーティング、あるいは積層が一般的である。コーティングの場合は液状の樹脂、積層の場合はＢ−ステージのシート状樹脂あるいは接着剤付きの樹脂シートなどが使える。剥離可能なシート２１０は絶縁体シート２０１を重ねた後で作ってもよい。

次に、図２（ｂ）に示すように、表面から溝２０２や下層の導電体に届くビア穴２０３をレーザ加工で作る。エキシマレーザの場合は一本のビームで描画して行くのでなく、マスクを通してパターンで剥離可能なシート２１０並びに絶縁体シート２０１を彫ってゆくことが可能である。１０ミクロンの穴や溝巾は容易である。また、溝深さについてもアスペクト比１０ぐらいも容易に得られる。他のレーザではアスペクト比の高い穴や溝加工は難しい。剥離可能なシート２１０は溝の部分が削られてそれ以外のところが残った穴の開いたシート２１１として残る。

次に、図２（ｃ）に示すように、スキージ２０６でペースト状の導電体２０５を溝並びにビア穴に埋め込んでペースト状の導電体のパターン２０７を得る。このときパターン以外の部分にペースト状の導電体の残渣２１２が残ることがある。この残渣は、図２（ｄ）に示すように、穴の開いたシート２１１を剥離することにより簡単に且つ完全に取り除くことができる。これを加熱して絶縁体シート２０１を第一の配線基板１０９に固着させると同時にペースト状の導電体を硬化させる。そして、図２（ｅ）に示すように、硬化した導電体２０８が表面から少し飛び出した４層配線基板２０９を得る。

実施例１と同じくペースト状の導電体の充填を２回繰り返したり、研磨して表面を平にしたり、あるいは表面に銅メッキを施すなどもできる。もちろんアスペクト比の大きいビア穴も接続が同じ導電体であるので信頼性のいい物が得られる。従来の工法でビアの底にある電極が銅箔の表面の場合には安定した接続や高い歩留まりを得るために充填前に科学的な処理を施すのが常であったけれども、本発明では同一の導電体同士の接続になるのでそのような処理は必要がない。４層以上の多層配線基板についても同様に図２のプロセスを繰り返すことで得られる。
（実施例３）
図３（ａ）〜（ｅ）は部品内蔵配線基板の実施例で、電子部品を内蔵する配線基板の製造工程を示す。図３（ａ）に示すように、内蔵部品３２１を埋め込んだ絶縁体シート３０１の表面に、剥離可能なシート３１０を貼り付ける。電子部品を絶縁体の中に内蔵するにはモールドしたり、コーティングしたり、薄い部品の場合には未硬化の樹脂シートの間に挟んで硬化させるなどいろいろの方法がある。

図３（ｂ）に示すように、剥離可能なシート３１０の表面からレーザで溝３０２や貫通ビア３０３あるいは内蔵部品の電極に届くビア穴３０４を作る。表面の剥離可能なシート３１０はレーザで加工した穴のあるシート３１１として残る。

次に、図３（ｃ）に示すように、ペースト状の導電体３０５をスキージ３０６で溝や貫通穴、ビア穴に刷り込んでペースト状の導電体のパターン３０７を得る。この時、剥離可能なシート３１１の表面にスキージで掻き取れずにペースト状の導電体の残留物３１２が残ることが多い。この残留物３１２は、図３（ｄ）に示すように、剥離可能なシート３１１を剥ぎ取ることで容易に取り除くことができる。その後、ペースト状の導電体を硬化させて、図３（ｅ）に示すように、硬化した導電体３０８が表面から少し飛び出した部品内蔵配線基板３０９を得る。

電子部品は図ではＬＳＩチップとして描いたがチップ容量やチップ抵抗、チップインダクターであってもよい。貫通ビア穴は必然ではない。半導体パッケージのように片面の配線だけでよい場合には背面の配線や貫通ビア穴はいらない、後述するように部品全体を絶縁体樹脂で包む必要もない。

コンタクトビア穴でのペースト状の導電体とＬＳＩチップ上のパッド３２２の電気的結合にはパッド３２２の表面を金などにしておくとよい。通常のＬＳＩのパッドはＡｌであり表面が酸化している。この酸化膜を除去しないと良好な電気的結合が得られない。この問題を回避するためにＡｌ電極の表面にＮｉ／Ａｕの変換（積層）をしておくと良い。この変換の方法は一般によく知られている。
(実施例４)
図４（ａ）〜（ｅ）は電子部品を多層に内蔵する4層配線基板の製造方法の工程図を示す。図４（ａ）に示すように、実施例３で説明した部品内蔵の両面配線基板３０９を第一の配線基板とし、この上下面に更に部品４２１を内蔵した絶縁体シート４０１を積層し、更にその上に剥離できるシート４１０を貼り付ける。

図４（ｂ）に示すように、シート４１０の表面から溝４０２や貫通穴ビア４０３、内蔵部品４２１の電極４２２に届くビア穴４０４を作る。表面の剥離シート４１０はレーザで加工した穴のあるシート４１１として残る。

図４（ｃ）に示すように、ペースト状の導電体４０５をスキージ４０６で埋め込んでペースト状の導電体のパターン４０７を得る。この時、スキージで掻き取れずに表面に残るペースト状の導電体の残留物４１２は、図４（ｄ）に示すように、剥離可能なシート４１１を剥離することにより容易に取り除ける。その後ペースト状の導電体を硬化させて、図４（ｅ）に示すように、硬化した導電体４０８が表面から少し飛び出した部品内蔵多層配線基板４０９を得る。

この実施例ではコアーの部品内蔵両面配線基板の上下面に更に部品を内蔵した絶縁体シートを積層したが、部品を内蔵しない絶縁体シートを積層することも可能である。すなわち、部品内蔵層数が一層の部品内蔵多層配線基板ができる。

部品内蔵基板の場合は部品の厚さのために貫通穴のアスペクト比が高くなるが、本発明ではエキシマレーザなどが利用できるので、微細で且つアスペクト比（厚み／穴径）が１以上の貫通穴接続も容易である。
（実施例５）
図５（ａ）〜（ｆ）は実施例３の部品内蔵基板の製造方法の応用で半導体パッケージＣＳＰ（Chip Scale Package）の製造方法である。図５（ａ）に示すように、複数個の半導体回路を作ったシリコンウエファー５２１を内蔵する絶縁シート５０１に剥離可能なシート５１１を貼り付ける。この実施例ではシリコンウエファーには電極５２２の側に絶縁体があるだけで背面にはない。もちろん背面にも絶縁体があってもよい。

図５（ａ）に示すように、剥離可能なシート５１１の表面からレーザなどを使って電極５２２に届くビア穴５０４と溝５０２を作る。溝５０２は、図５（ｆ）に示すように、最終のＣＳＰパッケージのバンプ（導電体）５１４になる導電体を形成するためのものである。ペースト状の導電体５０５をスキージ５０６で埋め込んでペースト状の導電体のパターン５０７を得る。図５（ｃ）には、この時表面に残る残留物は描いてない。

ペースト状の導電体を硬化させて、図５（ｄ）に示すように、電極にバンプ（導電体）５１４つきのシリコンウエファー５０９を得る。図５（ｅ）に示すように、これをカッター５１３で単位のチップに分割し、表面の剥離可能なシート５１１を剥離すればこのシート５１１の厚みによる出っ張りのあるバンプ５１４付きＣＳＰパッケージ５１０が得られる。

図５（ｄ）に示す状態の後に、実施例２で説明したような多層配線を行いパッド電極の再配列を行うこともできる。バンプ５１４のマザーボードへの接合には導電性接着剤が好ましいけれど、半田付け等に適応するためにバンプ５１４にメッキすることも可能である。あるいは図５ｄ）の後、剥離シートを剥離した後に銅箔を貼り付けてペースト状の導電体を硬化させ、化学エッチングにより銅箔を電極の形に形成することも可能である。図５においてペースト状の導電体を硬化させずにチップに分割し、実装現場で剥離シート５１１を剥離し、マザーボードに搭載し、ペースト状の導電体を硬化させる等の低コストなＣＳＰパッケージも可能である。

以上、本発明を実施例をあげて説明したが、他にも多くの変形が考えられる。剥離シートを付けた絶縁体シートに溝や貫通ビア穴を作りこれにペースト状の導電体を埋め込んで絶縁体シートを剥離して配線基板やパッケージを作る限り本発明から逸脱するものではない。

本発明の実施の形態における実施例１を示す両面配線基板の製造方法の工程図 本発明の実施の形態における実施例２を示す４層配線基板の製造方法の工程図 本発明の実施の形態における実施例３を示す部品を内蔵する配線基板の製造方法の工程図 本発明の実施の形態における実施例４を示す電子部品を多層に内蔵する４層配線基板の製造方法の工程図 本発明の実施の形態における実施例５を示すＣＳＰの製造方法の工程図

符号の説明

１０１ 絶縁体
１０２ 溝
１０３ 貫通ビア穴
１０４ 構造体
１０５ ペースト状の導電体
１０６ スキージ
１０７ 埋め込まれたペースト状の導電体
１０８ 硬化した導電体
１０９ 両面配線基板
１１０ 剥離可能なシート
１１１ 加工されて穴の開いた剥離可能なシート
１１２ ペースト状の導電体の残渣

Claims (6)

1. 両面に剥離可能なシートを設けた絶縁体シートに溝及び貫通ビア穴を作る工程と、溝及び貫通ビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とにおいて第一の配線基板を製造し、この第一の配線基板の両面に、表面に剥離可能なシートを設けた新たな絶縁体シートを積層接着する工程と、その表面に溝及び第一の配線基板の導電体に届くビア穴を作る工程と、該溝及びビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とを繰り返し施すことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 溝幅に対する溝深さのアスペクト比が１より大きい溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 積層した新たな絶縁体シートに溝及び下層の導電体に届くビア穴をレーザで作ることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 電子部品を埋め込み両面に剥離可能なシートを設けた絶縁体シートに、溝及び貫通ビア穴並びに片面から電子部品の電極に届くビア穴を作る工程と、溝及び貫通ビア穴並びにビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とにおいて第一の配線基板を製造し、この第一の配線基板の両面に、表面に剥離可能なシートを設けた新たな絶縁体シートあるいは表面に剥離可能なシートを設けた電子部品を埋め込んだ絶縁体シートを積層接着する工程と、その表面に溝及び第一の配線基板の導電体に届くビア穴並びに表面から電子部品の電極に届くビア穴を作る工程と、該溝やビア穴にペースト状の導電体を埋め込む工程と、該剥離可能なシートを剥離する工程とを繰り返し施すことを特徴とする部品内蔵多層配線基板の製造方法。
5. 溝幅に対する溝深さのアスペクト比が１より大きい溝を含むことを特徴とする請求項４に記載の部品内蔵多層配線基板の製造方法。
6. 溝及びビア穴をレーザで作ることを特徴とする請求項４又は５に記載の部品内蔵多層配線基板の製造方法。

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