JP4603080B2 - 配線回路基板 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の電子デバイス接続用の配線回路基板、特に高密度実装を実現できる配線回路基板に関する。

本願出願人会社は配線回路基板の製造技術の開発を種々行い、その成果は例えば特願平１１−２２９１４０号等により提案し、それが、例えば特開２００１−０５１３９号公報等により公表されているが、比較的最新の従来技術の一例を図４及び図５によって紹介する。
図４（Ａ）〜（Ｆ）及び図５（Ｇ）〜（Ｉ）は高密度実装用配線回路基板に関する一つの従来例を説明するためのもので、配線回路基板の製造方法を工程順（Ａ）〜（Ｉ）に示す断面図である。

（Ａ）先ず、絶縁シートからなる絶縁ベース１を用意し、図４（Ａ）に示すように、該絶縁シート１に層間接続用の孔２をドリルにより或いはレーザー加工により形成する。
（Ｂ）次に、図４（Ｂ）に示すように、上記孔２を導電性ペースト（例えば銀或いは銅等を主材料とする。）３により例えば印刷法で充填する。これにより、絶縁ベース１は孔２、２、・・・が導電性ペースト３により充填された半硬化状態のシートＡになる。

（Ｃ）、（Ｄ）次に、図４（Ｃ）に示すように、上記シートＡの両面に例えば銅からなる金属箔４、４を臨ませ、図４（Ｄ）に示すようにその金属箔４、４を加圧プレスで積層する。これにより両面に金属箔４、４が形成され、その間に絶縁シート１が存在し、孔２、２、・・・にて導電性ペースト３、３、・・・により上記両面の金属箔４・４間が電気的に接続された積層体が構成される。
（Ｅ）次に、上記金属箔４、４上に形成すべき導体回路と同じパターンを有するレジスト膜５、５を形成する。図４（Ｅ）はレジスト膜５、５形成後の状態を示す。

（Ｆ）次に、上記レジスト膜５、５をマスクとして上記金属箔４、４をエッチングすることにより図４（Ｆ）に示すように導体回路６、６を形成する。これにより両面に絶縁シート１により層間分離され、孔２内の導電性ペースト３により層間接続された導体回路６、６が形成された積層体Ｂが構成される。
（Ｇ）次に、図５（Ｇ）に示すように、上記積層体Ｂの両面に、孔２、２、・・・を有し、その孔２、２、・・・が導電性ペースト３、３、・・・で充填された絶縁シート１ａ、１ａと金属箔４ａ、４ａを重ね、その後、加圧プレスでこれらを積層する。この積層により形成された積層体をＣとする。

（Ｈ）次に、図５（Ｈ）に示すように、積層体Ｃの両面の金属箔４ａ、４ａ上にレジスト膜５、５を選択的に形成する。
（Ｉ）次に、上記レジスト膜５、５をマスクとして金属箔４ａ、４ａを選択的にエッチングすることによりパターニングして、図５（Ｉ）に示すように配線膜６ａ、６ａを形成する。これにより、４層の導体回路６、６、６ａ、６ａを有する配線回路基板７が形成される。

図６（Ａ）〜（Ｇ）は高密度実装用配線回路基板に関する別の従来例を説明するためのもので、配線回路基板の製造方法を工程順（Ａ）〜（Ｇ）に示す断面図である。
（Ａ）例えば銅からなる金属箔（厚さ例えば１８μｍ）１０を用意し、図６（Ａ）に示すように、該金属箔１０上に導電性の突起１１、１１、・・・を銅或いは銀等の導電性ペーストのスクリーン印刷により形成する。

（Ｂ）次に、図６（Ｂ）に示すように、上記金属箔１０の突起１１、１１、・・・が形成された面上に絶縁性の接着シート１２を接着する。この接着シート１２として記突起１１、１１、・・・の厚さよりも適宜薄いものを用いることより、上記突起１１、１１、・・・の頂部が接着シート１２の表面から突出するようにする。この金属箔１０に突起１１、１１、・・・を形成し、接着シート１２をそれから突起１１、１１、・・・の頂部が突出するように接着した積層体Ａが出来上がる。

（Ｃ）、（Ｄ）次に、図６（Ｃ）に示すように、上記金属箔１０と同様の金属箔１３を上記接着シート１０の接着シート１２表面上方に臨ませ、熱加圧プレス法により、図５（Ｄ）に示すように、金属箔１３を接着シート１２及び突起１１、１１、・・・上に積層する。Ｂはそれによりできた積層体である。
（Ｅ）次に、上記積層体Ｂの両面の金属箔１０、１３上にパターニングした例えばレジスト膜を形成し、該レジスト膜をマスクとして上記金属箔１０、１３をエッチングすることにより導体回路１４、１５を形成する。図６（Ｅ）は導体回路形成後マスクとして用いたレジスト膜を除去した状態を示す。

（Ｆ）次に、上記図６（Ｂ）に示す積層体Ａと同じ方法でつくられた積層体ａを二つ用意し、その二つの積層体ａ、ａを、図６（Ｆ）に示すように、上記積層体Ｂの両面に臨ませる。
（Ｇ）次に、上記積層体Ｂをその両面側から積層体ａ、ａでサンドイッチ状に挟んで上述した熱加圧プレス法により加圧して積層し、図６（Ｇ）に示すような配線回路基板１６が出来上がる。

特開２００１−０５１３９号公報

ところで、図４、図５に示した従来例には、第１に、絶縁シート１の孔２を銀等の高価な金属を主材料とする導電性ペースト３で埋めて層間接続に用いるので、コストアップに繋がるという問題があった。特に、高密度化に伴い、孔２の配設密度が増えるので、無視できないコストアップが生じる。第２に、孔２を導電性ペースト３で埋める際に、孔２以外の部分にも導電性材料が微量ながら付着し、絶縁抵抗が低下するという問題があった。

第３に、絶縁シート１に孔２、２、・・・を形成した後加圧積層するときに、加わる圧力によりシート１が横方向に伸延され、孔２、２、・・・の位置ずれが生じるという問題があった。斯かる孔２の位置ずれは層間接続不良の原因になり看過できない重大な問題となり、特に高密度実装の配線回路基板の場合には致命的となる。第４に、銅等からなる金属箔４、４と導電性ペースト３との接合の信頼性が不充分であるという問題があった。即ち、孔２を埋めた導電性ペースト３は半硬化状になるように溶剤分を除去するが、半硬化後の導電ペーストは溶剤分の除去等により収縮し、体積が小さくなり、導電ペースト３の上下両面が凹状になることが多い。その結果、金属箔４、４との間に接合不良が生じやすく、歩留まり、信頼性が低くなると言う問題があったのである。

次に、図６に示す従来例にも問題があった。第１に、突起１１は高価な材料である導電性ペーストで形成するので、コストアップになるという問題があった。第２に、突起１１の導電性ペーストによる形成には、スクリーン印刷法を用いる結果、導電性ペーストを厚くすることに限界があり、その結果、突起１１の形成にスクリーン印刷を複数回繰り返すことが必要になる場合が多い。そして、そのように印刷回数が多くなると、位置ずれによる突起１１の形状の変形が生じ易くなり、延いては後における金属箔４との接続の信頼度が低くなると言う問題があるし、スクリーン印刷するときの位置合わせ作業が非常に難しく、面倒で、熟練を要するとか、位置合わせ時間が長くなるという問題が生じる。このような傾向は、突起１１の径が小さくなる程顕著である。因みに、直径が０．３ｍｍの突起の場合、２回印刷が必要であり、直径０．２ｍｍの突起の場合、４回印刷する必要がある。これはかなり面倒であり、高密度配線回路基板への対応に課題を残している。

第３に、突起１１、１１、・・・の高さにばらつきが生じやすいと言う問題があった。即ち、スクリーン印刷には、形成される膜の厚さを均一にすることが難しいので、当然にスクリーン印刷により形成した突起１１、１１、・・・の高さにはばらつきが生じやすく、その結果、その厚さのばらつきにより、金属箔１３と突起１１、１１、・・・との接続が不良になるおそれが生じ、歩留まり、信頼性が低くなるという問題があったのである。第４に、製造過程において配線回路基板のベースとなる金属箔１０が例えば１８μｍと薄く、上記スクリーン印刷の際に、金属箔１３側にしわ、変形、折れ曲がり等が生じないように充分な注意が必要であり、僅かなミスによる歩留まり低下を起こす可能性を有する。これは当然のことながら、コストアップの原因となり、看過できない問題となる。かといって、その金属箔１０を厚くしてベースの剛性を強くしようとすると、導体回路のファインパターン化を妨げることになるという問題に直面する。

また、上記各従来例に共通する問題点としては高密度化、即ち微小な層間接続には限界があり、一つの従来例には孔径の微細化と導電ペーストの充填の難しさのため、また、別の従来例ではバンプ印刷で微小径になればなるほど印刷が難しくなり、２００μｍ以下の径は実際はつくり得なかった。また、導電ペーストと銅箔の間の接合強度が低く、パットオンビアとして使用した場合、ビア状のパッド強度が充分でなく必要以上に面積をとる必要があった。
また、少品種大量生産に対応できるのみならず、機種に応じて異なるパターンの導体回路を有する配線回路基板の生産性を高め、他品種少量生産まで対応することができるようにすることが要求されるが、その要求に応えきれていないのが実情である。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、製造過程において曲がり、折れ、変形等が生じないようにし、製造過程における寸法の安定性を高めることにより上下導体回路間の接続の確実性を高め、上下導体回路間接続手段のコスト低減を図り、また、少品種大量生産に対応できるのみならず、機種に応じて異なるパターンの導体回路を有する配線回路基板の生産性を高め、他品種少量生産まで対応することができるようにすることを目的とする。

第１の態様の配線回路基板は、金属層の表面に多数の金属からなる上下導体間接続用突起を一定の間隔をおいて配列された格子の各交点上に配置し、上記金属層の上記導体間接続用突起が形成された表面上に層間絶縁層を該導体間接続用突起に貫通された状態で設け、上記層間絶縁層の上記上下導体間接続用突起を含む表面に金属層を形成してなることを特徴とする。
第２の態様の配線回路基板は、導体回路を形成するための金属層上に選択的に形成された上下導体間接続用突起であって、該突起が前記金属層と同じ金属で形成されており、前記突起の各々が同じ金属で形成された先端部を有し、前記同じ金属が前記先端部で露出されている上下導体間接続用突起と、該上下導体間接続用突起が形成された前記導体回路の表面上に形成された層間絶縁層とを備え、前記上下導体間接続用突起が前記層間絶縁層を貫通し前記金属層とその他の要素との間に層間接続手段を形成していることを特徴とする。
第３の態様の配線回路基板は、第１導体回路を形成するための金属層上に選択的に形成された上下導体間接続用突起であって、該突起が前記金属層と同じ金属で形成されており、前記突起の各々が同じ金属で形成された先端部を有し、前記同じ金属が前記先端部で露出されている上下導体間接続用突起と、該上下導体間接続用突起が形成された前記第１導体回路の表面上に前記突起が貫通するように形成された層間絶縁層と、前記層間絶縁層の表面および前記上下導体間接続用突起の頂部に形成され、金属層を含む第２導体回路とを備え、前記第１および第２導体回路が前記上下導体間接続用突起を通じて電気的に接続されていることを特徴とする。

第１の態様の配線回路基板によれば、金属層の表面に多数の金属からなる上下導体間接続用突起を一定の間隔をもった格子の交点上に配置したので、配線回路基板の機種の如何を問わず、両面の導体回路を選択的エッチングにより形成するよりも前の段階までは、標準品として量産しておき、その後、機種に応じて異なるパターンの導体回路を形成することとすることができるので、多品種の配線回路基板についてその生産性を高めることができる。それと共に、マスクも品種により変える必要がなく、金属エッチング量も少なくて済むことから、多品種少量生産から少品種大量生産まで対応することができ、経済性向上に大きく寄与する。

（Ａ）〜（Ｅ）は本発明配線回路基板の第１の実施例の製造方法を工程順に示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は上記実施例の上下導体間接続用突起の各別の例を示す断面図である。 上記実施例の特徴を示すための斜視図である。 （Ａ）〜（Ｆ）は高密度実装用配線回路基板に関する一つの従来例を説明するためのもので、配線回路基板の製造方法を工程順（Ａ）〜（Ｆ）に示す断面図である。 （Ｇ）〜（Ｉ）は高密度実装用配線回路基板に関する一つの従来例を説明するためのもので、配線回路基板の製造方法を工程順（Ａ）〜（Ｆ）に示す断面図である。 （Ａ）〜（Ｇ）は高密度実装用配線回路基板に関する別の従来例を説明するためのもので、配線回路基板の製造方法を工程順（Ａ）〜（Ｇ）に示す断面図である。

本発明は、基本的には、金属層の表面に多数の金属からなる上下導体間接続用突起を一定の間隔をおいて配列された格子の各交点上に配置し、上記金属層の上記導体間接続用突起が形成された表面上に層間絶縁層を該導体間接続用突起に貫通された状態で設け、上記層間絶縁層の上記上下導体間接続用突起を含む表面に金属層を形成してなるもので、導体回路となる金属層、上下導体間接続用突起を成す金属及び層間絶縁膜の上記上下導体間接続用突起を含む表面上に形成する金属層の材料は、銅が好適である。

また、上下導体間接続用突起の頂部に導電ペースト、半田或いは金等の貴金属、或いは異方性導線膜等接続性を向上させる或いは接続性について信頼度を高める膜５４をコーティングすることにすると良い。
また、層間絶縁膜は例えばガラスクロス入りのプレプレグが好適である。

実施例１
図１（Ａ）〜（Ｅ）、図２（Ａ）、（Ｂ）及び図３は本発明配線回路基板の第１の実施例を説明するためのもので、図１（Ａ）〜（Ｅ）はその実施例の配線回路基板の製造方法を工程順に示す断面図であり、図２（Ａ）、（Ｂ）は上下導体間接続用突起の各別の例を示す断面図であり、図３はその実施例の配線回路基板の特徴を示す斜視図である。
先ず、図１（Ａ）〜（Ｅ）を参照して配線回路基板の製造方法を説明する。
（Ａ）先ず、図１（Ａ）に示すように、例えば銅等の金属板からなる単層構造のベース材５１を用意し、その一方の表面にレジスト膜５２を選択的に形成する。

（Ｂ）次に、図１（Ｂ）に示すように、上記レジスト膜５２をマスクとして上記ベース材５１をその上記表面からハーフエッチングすることにより上記導体間接続用突起５３を形成する。尚、ハーフエッチングとは、文字通り厚さの２分の１エッチングするということではなく、回路層となる部分を残してエッチングすることを意味します。
（Ｃ）次に、図１（Ｃ）に示すように、上記突起５３の頂部に必要に応じて導電ペースト、半田、或いは金等の貴金属、或いは異方性導線膜等接続性を向上させる或いは接続性について信頼度を高める膜５４をコーティングする。該膜５４は不可欠というわけではないが、接続性或いは信頼性をより高くする必要のある場合には設けると良い。

（Ｄ）次に、図１（Ｄ）に示すように、銅等からなる金属箔５６を上記ベース材５１の上記一方の表面に層間絶縁膜５５を介して積層する。
（Ｅ）次に、図１（Ｅ）に示すように、上記ベース材５１の上記他方の表面部と、上記金属箔５６の表面を選択的にエッチングすることにより導体回路を形成する。これにより、配線回路基板が出来上がる。

このような配線回路基板の製造方法によれば、ベース材としてエッチングバリア層のある多層構造のものを用いる必要はなく、且つ、エッチングバリア層を除去する工程が不要なので、配線回路基板の製造コストの低減を図ることができる。

尚、突起５３の形成後、その先端部を粗化して針状の棘が多数できるようにして金属箔５６からなる導体回路との接続性を高めるようにしても良い。粗化はスプレーエッチングや、ＣＺ処理により為し得る。また、つぶ銅メッキにより粗化することもできる。
また、突起５３を含め銅の表面全面を電解クロメート処理して電解クロメート膜を形成し、以て突起５３、銅表面の酸化防止性を向上させ、参加による銅箔の品質低下を防止するようにしても良い。

尚、図１に示した配線回路基板の上下導体間接続用突起５３はその形状がコニーデ状（富士山状）であったが、必ずしもこのようにすることは不可欠ではなく、図２（Ａ）に示すように鼓状にしても良い。（５３ａは鼓状の突起を示す。）。エッチング条件を変えることにより突起の形状は変わり、鼓状の突起５３ａを形成することもできる。この突起５３ａの頂部の面が広いので、半田、導電ペースト処理等がやりやすく、また、導体回路との接続性を良好にし易いという利点がある。

また、図２（Ｂ）に示すように、槍状の突起５７を形成するようにしても良い。このようにやり状の突起５７は先が尖っていので層間絶縁膜５５の貫通性、特にガラスクロス入りのプリプレグに対する貫通性を向上させ易く、且つ導体回路に食い込みやすいので、導体回路との接続性を高くすることができるという利点がある。このような槍状突起５７は、形成すべき突起よりもレジスト膜の径を小さくしてエッチングすることにより形成することができる。或いは、一旦コニーデ状或いは鼓状の突起をレジスト膜等をマスクとする選択的エッチング（勿論ハーフエッチング）により形成した後、そのマスクを除去し、再度エッチング（勿論ハーフエッチング）をすることにより形成することができる。

次に、本実施例の特徴を図３に示す。本実施例は、図１では図示しなかったが、図３に示すように、上下導体間接続用突起５３、５７或いは２５を格子の各交点上に配置したという特徴を有している。
本実施例においては、所定の間隔を置いて縦横に（観念的に）設けたラインからなる格子の各交点上に突起例えば５７を配置することとしたものである。

このような配線回路基板によれば、配線回路基板の機種の如何を問わず、両面の導体回路を選択的エッチングにより形成するよりも前の段階までは、量産しておき、その後、機種に応じて異なるパターンの導体回路を形成することとすることができるので、特定の突起だけ層間接続用に利用し、その他のものは回路を構成しないようにすることにより、或いは少しオーバーエッチングすることにより不要な突起をエッチングにより取り除くことができ、多品種についてその生産性を高めることができる。

本発明は、例えばＩＣ、ＬＳＩ等の電子デバイス接続用の配線回路基板、特に高密度実装を実現できる配線回路基板に利用可能性がある。

５１ ベース材
５３ 上下導体間接続用突起（コニーデ状）
５３ａ 鼓状突起
５４ 接続性を高める膜
５５ 層間絶縁膜
５５ａ 異方性導電膜からなる層間絶縁膜
５７ 突起

Claims (8)

1. 導体回路を形成するための金属層上に選択的に形成された上下導体間接続用突起であって、該突起が前記金属層と同じ金属で格子の交点上に形成されており、前記格子の交点の少なくともいくつかは突起を有しておらず、前記突起の各々が同じ金属で形成された先端部を有し、前記同じ金属が前記先端部で露出されている上下導体間接続用突起と、
   該上下導体間接続用突起が形成された前記導体回路の表面上に形成された層間絶縁層とを備え、
   前記上下導体間接続用突起が前記層間絶縁層を貫通し前記金属層とその他の要素との間に層間接続手段を形成している配線回路基板。
2. 第１導体回路を形成するための金属層上に選択的に形成された上下導体間接続用突起であって、該突起が前記金属層と同じ金属で格子の交点上に形成されており、前記格子の交点の少なくともいくつかは突起を有しておらず、前記突起の各々が同じ金属で形成された先端部を有し、前記同じ金属が前記先端部で露出されている上下導体間接続用突起と、
   該上下導体間接続用突起が形成された前記第１導体回路の表面上に前記突起が貫通するように形成された層間絶縁層と、
   前記層間絶縁層の表面および前記上下導体間接続用突起の頂部に形成され、金属層を含む第２導体回路とを備え、
   前記第１および第２導体回路が前記上下導体間接続用突起を通じて電気的に接続されている配線回路基板。
3. 前記上下導体間接続用突起が、コニーデ状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の配線回路基板。
4. 前記上下導体間接続用突起が、鼓状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の配線回路基板。
5. 前記上下導体間接続用突起の前記先端部の表面が、前記第２導体回路に食い込んでいることを特徴とする請求項２に記載の配線回路基板。
6. 金属板をハーフエッチングすることにより、露出した先端部を有する層間接続のための複数の突起を形成するステップと、
   前記突起に貫通されるように層間絶縁層を形成するステップと、
   前記層間絶縁層の表面および前記突起の先端部表面に前記突起の先端部表面が食い込むように金属層を形成するステップと、
   機種に応じて異なるパターンの導体回路を形成するために不要な突起をオーバーエッチングにより取り除くステップと
   を含む配線回路基板の製造方法。
7. 前記露出した先端部が、前記金属層を形成される前記突起の直径よりも小さい直径を有するレジスト膜でマスクし、前記レジスト膜でマスクされた金属層をエッチングすることにより形成されることを特徴とする請求項６に記載の配線回路基板の製造方法。
8. 前記露出した先端部が、レジスト膜でマスクされた前記金属層をコニーデ状の突起を形成するようにエッチングし、前記レジスト膜を除去し、再度エッチングすることにより形成されることを特徴とする請求項６に記載の配線回路基板の製造方法。

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