JP4842167B2 - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子等のチップ部品を搭載するのに供される配線基板を製造する技術に係り、特に、高密度化及び高機能化に適応された多層構造を有する多層配線基板（「半導体パッケージ」ともいう。）の製造方法に関する。

多層配線基板を製造する技術として、従来より、ビルドアップ工法が広く用いられている。このビルドアップ工法を用いた多層配線基板は、層間絶縁層の材料（代表的には、樹脂）とビアホール形成プロセスの組合せにより多種類のものが作製可能であり、その典型的な製造プロセスは、ベース基材としてのコア基板を中心としてその両側（上下）に、それぞれ樹脂層（絶縁層）の形成、樹脂層におけるビアホールの形成、ビアホールの内部を含めた導体パターン（配線層）の形成を順次繰り返して積み上げていくものである。

かかる従来技術に関連する技術としては、例えば、特許文献１に記載されるように、多層配線板の製造方法において、層間接続体が形設されるべき層体の面上に層間接続体を仮止するための仮止剤を選択的に付着し、付着された仮止剤の上に、あらかじめ成形された層間接続体を仮止し、仮止剤を介して層間接続体が仮止された層体と、導電体層、配線板又はプリプレグのうちの一つ以上のものとを積層処理するようにしたものがある。
特開２００４−４７８１６号公報

上述したように従来のビルドアップ工法を用いた典型的な配線形成技術では、内側（コア基板側）から順番に樹脂層（ビアホールの形成を含む）及び導体層を交互に積み重ねていく手法をとっているため、相当の時間を要するといった不都合があった。特に、積み上げる層数が多くなればなるほど、それに応じて工数も増えるため、製造に要する期間が長期化するといった問題があった。

また、各層を順番に形成して多層配線構造としているため、その歩留りも全工程を通しての歩留りとなり、例えば、その全工程中の１つの工程で不具合が生じた場合、あるいは全ての工程で不具合が生じた場合のいずれの場合でも、最終的に得られる多層配線基板は出荷できない「不良品」となる。つまり、ビルドアップ工法のように各層を順次１層ずつ積み上げる方法では、製品（多層配線基板）としての歩留りの低下をきたすといった問題があった。

また、従来のビルドアップ工法を用いた多層配線形成技術では、ビアホールの形成をレーザ等による穴開け加工により行い、そのビアホールの開口部周辺に相応の大きさのランド（「受けパッド」ともいう。）を必要としていたため、微小径形成及び狭ピッチ化に対応することができなかった。このような受けパッドは、基板上の配線ピッチが狭くなってきている昨今の状況の中で、高密度配線を行う上でのネックとなっている。特に、配線密度が高くなればなるほど、受けパッドの占める率も高くなる（面積的に大きくなるとともに、その設置個数も多くなる) ため、高密度配線において不利となる。

また、受けパッドは積層時の位置ずれ等を考慮して相応の大きさに形成されてはいるものの、現状の位置ずれ等の精度に鑑み、その「相応の大きさ」として設計し得るサイズにも限度があるため、位置ずれ等の程度によっては必ずしも受けパッドを介して各基板（配線パターン）間の電気的な接続を行うことができないといった課題もあった。

本発明は、上述した従来技術における課題に鑑み創作されたもので、製造期間の短縮化及び歩留りの向上を図り、高密度配線を可能とする一方で、積層時の位置ずれを防止することが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。

上述した従来技術の課題を解決するため、本発明によれば、絶縁性基材の両面にそれぞれ所要の形状に配線層が形成され、一方の面の配線層上に導電性ポストが形成されると共に、該導電性ポストの周囲の所要の箇所に、積層時に生じ得る面方向の位置ずれを抑制するような特定の形状を有した第１のストッパー層が形成されてなる第１の配線基板を作製する工程と、絶縁性基材の両面にそれぞれ所要の形状に配線層が形成され、前記導電性ポストを挿通させるためのスルーホールを有し、一方の面の配線層上に接続端子が形成されると共に、積層時に前記第１のストッパー層と係合して面方向の位置ずれを抑制するよう機能する第２のストッパー層が形成されてなる第２の配線基板を作製する工程と、絶縁性基材の両面にそれぞれ所要の形状に配線層が形成され、一方の面の配線層上に接続端子が形成されてなる第３の配線基板を作製する工程と、前記第１、第２、第３の各配線基板を、前記導電性ポスト及び前記各接続端子を介して各配線基板の配線層が相互に接続されるように位置合わせして積層し、各配線基板間を電気的に接続する工程と、積層された各配線基板間に樹脂を充填する工程とを含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法が提供される。

本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、第１、第２、第３の各配線基板をそれぞれ別工程で作製し、最後に各基板を重ね合わせ基板間接続を行い、各基板間に樹脂を充填して多層配線構造としているので、従来のビルドアップ工法を用いた多層配線形成技術と比べて、製造に要する期間を大幅に短縮化することができる。

また、従来のビルドアップ工法を用いた製造方法では、全工程中の１つの工程で不具合が生じた場合でも最終的に得られる多層配線基板は出荷できない「不良品」となるため、製品（多層配線基板）としての歩留りの低下をきたすといった問題があった。これに対し本発明では、いずれか１つの工程で不具合が生じた場合には、その不具合が生じているパーツ（この場合、第１、第２、第３のいずれかの配線基板）のみを廃棄して、それと同じ機能を有する良品を代用すればよいので、従来の場合と比べて、歩留りの大幅な向上を図ることができる。

また、従来のビルドアップ工法を用いた多層配線形成技術では、ビアホールの形成をレーザによる穴開け加工により行い、そのビアホールの開口部周辺に相応の大きさのランドを設ける必要があったため、微小径形成もしくは狭ピッチ化の阻害要因となり、高密度配線を行う上でのネックとなっていた。これに対し本発明では、基板間接続端子として導電性ポスト（例えば、銅（Ｃｕ）ポスト）を用いているので、微小径形成及び狭ピッチ化に対応することができ、高密度配線の実現に寄与することができる。

また、第１の配線基板の導電性ポストの周囲の所要の箇所に特定の形状を有した第１のストッパー層を形成し、かつ、当該導電性ポストを挿通させるスルーホールを有した第２の配線基板にも第２のストッパー層を形成しているので、両基板を積み重ねたときに両ストッパー層が係合することで、面方向の位置ずれを抑制することができる。これにより、第２の配線基板においてスルーホールの内壁に露出している各配線層が導電性ポストの側壁部に電気的に接触するのを防止することができる。

本発明に係る多層配線基板の製造方法の他のプロセス上の特徴及びそれに基づく有利な利点等については、後述する発明の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る多層配線基板の製造方法を用いて製造された多層配線基板の一構成例を断面図の形態で示したものである。

本実施形態に係る多層配線基板５０は、図示のように上下に積層された３枚の配線基板１０，２０及び３０と、各配線基板１０，２０，３０間を充填するように形成された樹脂層（絶縁層）４０とを備えている。積層された各配線基板のうち最下層に配置される配線基板１０を、以下の記述では便宜上、「下基板」ともいい、同様に、内側に配置される配線基板２０、最上層に配置される配線基板３０を、それぞれ「中基板」、「上基板」ともいう。

下基板１０は、ベース基材としての樹脂基板１１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層１２，１３と、樹脂基板１１及び各配線層１２，１３上にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された永久レジスト層（絶縁層）１４，１５とを有している。各配線層１２，１３にはそれぞれ所定の箇所にパッド部が画定されており、各絶縁層１４，１５は、各配線層１２，１３のそれぞれ当該パッド部を除いて全面を覆うように形成されている。各絶縁層のうち外部に露出している絶縁層１５は、本基板５０の保護膜としての機能も果たす。また、下基板１０の内側（中基板２０と対向する側）の面の配線層１２上の所定の箇所には、基板間接続端子として機能する導電性ポスト（本実施形態では、銅（Ｃｕ）ポスト１７）が形成されており、さらに、Ｃｕポスト１７が形成されている側の面の絶縁層１４上の所要の箇所には、本発明を特徴付ける「ダム部１６」が形成されている。ダム部１６は、魚のひれ（フィン）に似た形状を有して積層方向に起立し、後述する図６に明示されるように複数の箇所（図示の例では、８箇所）に形成され、少なくとも、Ｃｕポスト１７の周囲の領域に形成されている。このダム部１６は、後述するように中基板２０に設けられる対応するダム部と係合して、基板の積層時に生じ得る面方向の位置ずれを抑制する機能、すなわち、位置ずれ防止用のストッパー層として機能する。

中基板２０は、下基板１０と同様に、ベース基材としての樹脂基板２１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層２２，２３と、樹脂基板２１及び各配線層２２，２３上にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された永久レジスト層（絶縁層）２４，２５とを有している。同様に各絶縁層２４，２５は、各配線層２２，２３のそれぞれ所定の箇所に画定されたパッド部を除いて全面を覆うように形成されている。また、中基板２０の所定の箇所には、下基板１０に設けたＣｕポスト１７を挿通させるためのスルーホール（図６において、ＴＨで示される部分）が形成され、中基板２０の下側（下基板１０と対向する側）の面の配線層２３上の所要の箇所には、基板間接続端子として機能する導電性ボールもしくは導電性バンプ（本実施形態では、Ｃｕコアはんだボール２７）が形成されており、さらに、Ｃｕコアはんだボール２７が形成されている側の面の絶縁層２５上の所要の箇所には、本発明を特徴付ける「ダム部２６」が形成されている。同様にこのダム部２６も、魚のひれ（フィン）に似た形状を有して積層方向に起立し、後述する図６に明示されるように複数の箇所（図示の例では、７箇所）に形成されており、位置ずれ防止用のストッパー層として機能する。

中基板２０に設けられるダム部２６と下基板１０に設けられるダム部１６は、それぞれ平面的に見ると、図４（ａ）に一例として模式的に示すように「細長い形状」を呈しており、図示の例では、一方のストッパー層（ダム部１６）を挟んでその両側にほぼ平行に２本のストッパー層（ダム部２６）が配置されるような位置関係をもって形成されている。かかる配置構成とすることにより、両基板１０，２０を積み重ねたときに各ダム部１６，２６が係合し、積層時に生じ得る面方向（図示の例では、Ｘ方向）の位置ずれを生じさせないよう機能する。

上基板３０は、下基板１０、中基板２０と同様に、ベース基材としての樹脂基板３１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層３２，３３と、樹脂基板３１及び各配線層３２，３３上にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された永久レジスト層（絶縁層）３４，３５とを有している。同様に各絶縁層３４，３５は、各配線層３２，３３のそれぞれ所定の箇所に画定されたパッド部を除いて全面を覆うように形成されている。また、各絶縁層のうち外部に露出している絶縁層３４は、本基板５０の保護膜としての機能も果たす。さらに、上基板３０の下側（中基板２０と対向する側）の面の配線層３３上の所要の箇所には、基板間接続端子として機能する導電性ボールもしくは導電性バンプ（本実施形態では、Ｃｕコアはんだボール３６）が形成されている。

下基板１０の内側の配線層１２と中基板２０の下側の配線層２３は、中基板２０に設けたＣｕコアはんだボール２７を介して電気的に接続され、下基板１０の内側の配線層１２と上基板３０の下側の配線層３３は、下基板１０に設けたＣｕポスト１７及び上基板３０に設けたＣｕコアはんだボール３６（図示の例では、内側の２個の端子）を介して電気的に接続され、中基板２０の上側の配線層２２と上基板３０の下側の配線層３３は、上基板３０に設けたＣｕコアはんだボール３６（図示の例では、外側の２個の端子）を介して電気的に接続されている。

また、各配線基板１０，２０，３０のベース基材を構成する樹脂基板１１，２１，３１の形態としては、少なくとも最表層に導体層が形成された基板であって、各導体層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。各樹脂基板１１，２１，３１の内部には配線層が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。本発明を特徴付ける部分ではないので特に図示はしないが、樹脂基板の内部に配線層が形成されている形態の場合、基板内部で絶縁層を介在させて形成された各配線層及び各配線層間を相互に接続するビアホールを介して最表層の各導体層が電気的に接続されている。この形態の基板としては、例えば、ビルドアップ工法を用いて形成され得る多層構造の配線基板がある。一方、樹脂基板の内部に配線層が形成されていない形態の場合、この樹脂基板の所要箇所に適宜形成されたスルーホールを介して最表層の各導体層が電気的に接続されている。この形態の基板としては、例えば、上記のビルドアップ工法による多層配線基板のベース基材に相当するコア基板がある。

なお、本基板５０の上側の絶縁層３４から露出するパッド部には、本基板５０に搭載される半導体素子等のチップ部品の電極端子がはんだバンプ等を介して接続され、下側の絶縁層１５から露出するパッド部には、本基板５０をマザーボード等に実装する際に使用される外部接続端子として機能する金属バンプ（ボール）や金属ピン等がはんだ等を介して接合されるようになっている。

本実施形態に係る多層配線基板５０は、後述するように各配線基板１０，２０，３０をそれぞれ別工程で作製しておき、作製した各配線基板１０，２０，３０を積層するにあたり、下基板１０と中基板２０の電気的な接続を接続端子２７を介して行い、下基板１０と上基板３０の電気的な接続をＣｕポスト１７及び接続端子３６を介して行い、中基板２０と上基板３０の電気的な接続を接続端子３６を介して行うようにしたことを特徴とする。さらに、Ｃｕポスト１７を有した下基板１０の絶縁層１４上の所要の箇所にダム部１６を形成すると共に、そのＣｕポスト１７を挿通させるスルーホールＴＨを有した中基板２０の絶縁層２５上の所要の箇所（図４（ａ）に例示する位置関係となるような箇所）にもダム部２６を形成し、両基板１０，２０を積み重ねたときに各ダム部１６，２６が係合することで積層の際の面方向（図示の例では、Ｘ方向）の位置ずれを防止するようにしたことを特徴とする。

本実施形態の多層配線基板５０を構成する各構成部材の材料や大きさ等については、以下に記述するプロセスに関連させて具体的に説明する。

以下、本実施形態に係る多層配線基板５０を製造する方法について、その製造工程を示す図２〜図６を参照しながら説明する。

（下基板１０の作製…図２、図３参照）
最初の工程では（図２（ａ）参照）、ベース基材としての樹脂基板１１の両面に所要の形状に配線層１２，１３がパターニング形成された構造体を作製する。樹脂基板１１の形態としては、上述したように少なくとも最表層に導体層が形成された基板であって、各導体層が基板内部を通して電気的に接続されている形態のものであれば十分である。当該構造体は、ビルドアップ工法による多層配線基板において一般的に使用されているコア基板を利用して、例えば、以下のプロセスにより作製することができる。

先ず、プリプレグ（補強材のガラス布にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド・トリアジン（ＢＴ）樹脂、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させ、半硬化のＢステージ状態にした接着シート）を所要枚数重ね（例えば、６０μｍ程度の厚さ）、そのプリプレグの両面に銅箔（例えば、２〜３μｍ程度の厚さ）を載せて加熱・加圧することで、樹脂基板１１を用意する。この場合、プリプレグの両面に形成された銅箔が「導体層」に相当し、この導体層は電解めっきを行う際の給電層（シード層）として利用される。次に、樹脂基板１１の所要の箇所（図示の例では、２箇所）にスルーホールを形成する。このスルーホールは、例えば、ＣＯ２ レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等による穴開け加工、機械ドリルによる穴開け加工などにより形成することができる。さらに、上記の導体層（銅箔）を給電層として電解銅めっきを施し、樹脂基板１１に形成されたスルーホールを埋め込むようにしてその両面に更なる導体層（配線層１２，１３となるべき導体層）を形成する。

次に、両面に形成された各導体層上に、それぞれパターニング材料を使用してエッチング用レジストを形成し、各レジストの所定の部分を開口する。この開口する部分は、形成すべき所要の配線層１２，１３の形状に従ってパターニング形成される。パターニング材料としては、感光性のドライフィルム又は液状のフォトレジストを用いることができる。例えば、ドライフィルムを使用する場合には、先ず各導体層の表面を洗浄した後、各導体層上にドライフィルム（厚さ２５μｍ程度）を熱圧着により貼り付け、各ドライフィルムに対し、所要の配線パターンの形状にパターニングされたマスク（図示せず）を用いて紫外線（ＵＶ）照射による露光を施して硬化させ、更に所定の現像液（ネガ型のレジストの場合には有機溶剤を含む現像液、ポジ型のレジストの場合にはアルカリ系の現像液）を用いて当該部分をエッチング除去し、所要の配線パターンの形状に応じたレジスト層（図示せず）を形成する。液状のフォトレジストを用いた場合も同様に、表面洗浄→表面にレジスト塗布→乾燥→露光→現像の工程を経て、所要の形状にパターニングされたレジスト層を形成することができる。

そして、このパターニングされたレジスト層をマスクにして、銅（Ｃｕ）に対してのみ可溶性の薬液を用いたウエットエッチングにより、露出している部分の導体層（Ｃｕ）を除去する。この後、両面の各レジスト層を、例えば、水酸化ナトリウムやモノエタノールアミン系などのアルカリ性の薬液を用いて除去する。これによって、図２（ａ）に示すように樹脂基板１１の両面に所要形状の配線層１２，１３が露出する。

次の工程では（図２（ｂ）参照）、前の工程で得られた構造体の両面に、それぞれ所要の形状で永久レジスト層（絶縁層）１４，１５をパターニング形成する。永久レジスト層の材料としては、感光性のソルダレジスト（ドライフィルムもしくは液状のフォトレジスト）を用いることができる。例えば、樹脂基板１１及び各配線層１２，１３上に感光性のドライフィルムレジストをラミネートし、当該レジストを所要の形状（各配線層１２，１３の所定の箇所に画定されたパッド部を除いた形状）にパターニングすることで、永久レジスト層（絶縁層）１４，１５を形成することができる。

次の工程では（図２（ｃ）参照）、前の工程で得られた構造体の一方の面（図示の例では、上側）の絶縁層１４上の所定の複数箇所に、それぞれ位置ずれ防止用のストッパー層として機能するダム部１６をパターニング形成する。各ダム部１６は「フィン」の形状を有して積層方向に起立し、図中下側の上面図に模式的に示すように、その断面が「細長い形状」で形成されている。図示の例では、４つのダム部１６によって囲まれた配線層１２の丸い部分（パッド部）がレジスト層１４から露出しており、この丸い部分（パッド部）に後述するＣｕポストが形成されるようになっている。形成すべきダム部１６の高さは２０〜４０μｍ程度に選定され、その長さ（平面的に見たときの「細長い形状」のパターンの長さ）は、基板の積層時の位置ずれや加工ずれ等を考慮した適当な長さに選定されている。パターニング材料としては、上記の永久レジスト層（絶縁層）１４，１５と同じ材料（感光性のソルダレジスト）を使用する。また、レジストのパターニングは、図２（ｂ）の工程で行った処理と同様にして行うことができる。すなわち、フォトリソグラフィ技術を用いてレジストの当該部分をエッチング除去することで、所要の形状に応じたダム部１６（永久レジスト層）を形成することができる。

次の工程では（図３（ａ）参照）、前の工程で得られた構造体の一方の面（ダム部１６が形成されている側の面）に、パターニング材料を使用してめっき用レジストを形成し、該レジストの所定の部分を開口する（開口部ＯＰの形成）。この開口部ＯＰは、形成すべき所要の銅（Ｃｕ）ポストの形状に従ってパターニング形成される。例えば、感光性のドライフィルム（厚さ１００μｍ程度）を片面に熱圧着により貼り付けた後、該ドライフィルムに対し、次の工程で形成されるＣｕポストの形状に従うようにパターニングされたマスク（図示せず）を用いて露光及び現像（ドライフィルムのパターニング）を行い、当該部分をエッチング除去して（開口部ＯＰの形成）レジスト層ＰＲを形成する。

次の工程では（図３（ｂ）参照）、配線層１２，１３を給電層として開口部ＯＰから露出している配線層１２の表面に電解銅（Ｃｕ）めっきを施し、パターニングされたレジスト層ＰＲをマスクにして、高さ１００μｍ程度のＣｕポスト１７を形成する。

次の工程では（図３（ｃ）参照）、めっきレジスト層ＰＲ（図３（ｂ）参照）を、水酸化ナトリウムやモノエタノールアミン系などのアルカリ性の薬液を用いて除去する。

以上の工程により、樹脂基板１１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層１２，１３を有し、各配線層１２，１３のそれぞれ所定の箇所に画定されたパッド部を除いて全面を覆うように絶縁層（永久レジスト層）１４，１５が形成され、一方の面の配線層１２上にＣｕポスト１７が形成されると共に、Ｃｕポスト１７の周囲の絶縁層１４上の所要の箇所にダム部１６が形成された構造体（下基板１０）が作製されたことになる。

（中基板２０の作製…図４参照）
最初の工程では（図４（ａ）参照）、上述した図２（ａ）〜図２（ｃ）の工程で行った処理と同様にして、樹脂基板２１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層２２，２３を有し、各配線層２２，２３のそれぞれ所定の箇所に画定されたパッド部を除いて全面を覆うように絶縁層（永久レジスト層）２４，２５が形成されると共に、一方の面（図示の例では、下側）の絶縁層２５上の所要の複数箇所にそれぞれダム部２６が形成された構造体を作製する。ダム部２６は、下基板１０に設けたダム部１６と同じ高さを有し、「フィン」の形状を有して積層方向に起立し、図中下側の上面図に模式的に示すように、その断面が「細長い形状」で形成されている。図示の例では、ダム部２６は、下基板１０に設けたダム部１６（破線で表示）を挟んでその両側にほぼ平行に２本形成されている。かかる配置形態により、両基板１０，２０を積み重ねたときに各ダム部１６，２６が係合して、Ｘ方向の位置ずれを防止することができる。

次の工程では（図４（ｂ）参照）、前の工程で作製された構造体の所定の箇所（図示の例では、２箇所）に、下基板１０に設けたＣｕポスト１７を挿通させるためのスルーホールＴＨを形成する。このスルーホールＴＨは、例えば、ＣＯ２ レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等による穴開け加工、機械ドリルによる穴開け加工などにより形成することができる。

次の工程では（図４（ｃ）参照）、前の工程で作製された構造体の一方の面（ダム部２６が形成されている側の面）の配線層２３上の所要の箇所（図示の例では、２箇所のパッド部）に、基板間接続端子として機能するＣｕコアはんだボール２７を接合する。なお、Ｃｕコアはんだボールとは、銅をコアとし、その周囲をはんだで覆った複合構造のボールをいう。

以上の工程により、樹脂基板２１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層２２，２３を有し、各配線層２２，２３のそれぞれ所定の箇所に画定されたパッド部を除いて全面を覆うように絶縁層（永久レジスト層）２４，２５が形成され、所定の箇所にスルーホールＴＨが形成されると共に、一方の面の配線層２３上の所要の箇所に接続端子（Ｃｕコアはんだボール）２７が形成され、接続端子２７が形成されている側の面の絶縁層２５上の所要の箇所にダム部２６が形成された構造体（中基板２０）が作製されたことになる。

上述した作製方法では、樹脂基板２１に配線層２２，２３、絶縁層（永久レジスト層）２４，２５及びダム部２６を形成した後にスルーホールＴＨを形成しているが、他の作製方法として、スルーホールＴＨを最初の段階で形成するようにしてもよい。特に図示はしないが、その場合の作製方法を説明すると以下の通りである。

先ず、プリプレグ（例えば、６０μｍ程度の厚さ）の両面に銅箔（例えば、２〜３μｍ程度の厚さ）を載せて加熱・加圧することで、両面銅張積層板（樹脂基板２１に相当）を用意する。次に、この樹脂基板２１の所定の箇所に、下基板１０に設けたＣｕポスト１７を挿通させるためのスルーホールＴＨを形成する。スルーホールＴＨは、ＣＯ２ レーザ、ＹＡＧレーザ等による穴開け加工、機械ドリルによる穴開け加工などにより形成することができる。次に、上記の銅箔を給電層として電解銅めっきを施し、樹脂基板２１に形成されたスルーホールＴＨを埋め込むようにしてその両面に更なる導体層（配線層２２，２３となるべき導体層）を形成する。次に、両面に形成された各導体層上に、それぞれパターニング材料（感光性のドライフィルム又は液状のフォトレジスト）を使用してエッチング用レジストを形成し、各レジストの所定の部分を開口する。この開口する部分は、形成すべき所要の配線層２２，２３の形状に従ってパターニング形成される。そして、このパターニングされたレジスト層をマスクにして、ウエットエッチングにより、露出している部分の導体層（Ｃｕ）を除去し、さらに両面の各レジスト層を除去する。これによって、樹脂基板２１の両面に所要形状の配線層２２，２３が露出する。

次に、配線層２２，２３が露出した樹脂基板２１の両面に、それぞれ所要の形状で永久レジスト層（絶縁層）２４，２５をパターニング形成する。永久レジスト層の材料としては、感光性のソルダレジストを用いることができる。例えば、感光性のドライフィルムレジストを両面にラミネートし、当該レジストを所要の形状（各配線層２２，２３の所定の箇所に画定されたパッド部を除いた形状）にパターニングすることで、絶縁層２４，２５を形成することができる。そして、一方の面の絶縁層２５上の所要の複数箇所にそれぞれ所定の位置関係をもってダム部２６を形成し、このダム部２６が形成されている側の面の配線層２３上の所要の箇所に基板間接続端子（Ｃｕコアはんだボール２７）を接合して、中基板２０を完成する。

この作製方法によれば、スルーホールＴＨの形成を容易に行うことができ、しかも、その位置精度が高いというメリットがある。

（上基板３０の作製…図５参照）
最初の工程では（図５（ａ）参照）、上述した図２（ａ）〜図２（ｃ）の工程で行った処理と同様にして、樹脂基板３１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層３２，３３を有し、各配線層３２，３３のそれぞれ所定の箇所に画定されたパッド部を除いて全面を覆うように絶縁層（永久レジスト層）３４，３５が形成された構造体を作製する。

次の工程では（図５（ｂ）参照）、上述した図４（ｃ）の工程で行った処理と同様にして、前の工程で作製された構造体の一方の面（積層時に中基板２０と対向する側の面）の配線層３３上の所要の箇所（図示の例では、４箇所のパッド部）に、基板間接続端子として機能するＣｕコアはんだボール３６を接合する。

以上の工程により、樹脂基板３１の両面にそれぞれ所要の形状にパターニング形成された配線層３２，３３を有し、各配線層３２，３３のそれぞれ所定の箇所に画定されたパッド部を除いて全面を覆うように絶縁層（永久レジスト層）３４，３５が形成され、一方の面の配線層３３上の所要の箇所に接続端子（Ｃｕコアはんだボール）３６が形成された構造体（上基板３０）が作製されたことになる。

（各配線基板１０，２０，３０の積層及び樹脂充填…図６参照）
最初の工程では（図６（ａ）参照）、上記の工程を経てそれぞれ別個に作製された各配線基板（下基板１０、中基板２０、上基板３０）を重ね合わせて、各基板間を電気的に接続する。

先ず、各配線基板１０，２０，３０を、下基板１０の配線層１２（パッド部）と中基板２０の配線層２３（パッド部）上に接合された接続端子２７とが対応し、かつ、下基板１０の配線層１２（パッド部）上に形成されたＣｕポスト１７の頂部と上基板３０の配線層３３（パッド部）上に接合された接続端子３６とが対応し、かつ、中基板２０の配線層２２（パッド部）と上基板３０の配線層３３（パッド部）上に接合された接続端子３６とが対応するように位置合わせして、積層する。このとき、下基板１０に設けたダム部１６と中基板２０に設けたダム部２６は、平面的に見たときに（図４（ａ）参照）、前者が後者の間に挟まれるような態様で位置合わせされている。各配線基板１０，２０，３０の積層の際には「ピンラミネーション」を利用する。これは、各基板の周辺部分の所要箇所にあらかじめ設けられた位置合わせ用の基準穴にガイドピンを通して各基板間の相対位置関係を固定化する方法である。これにより、３枚の配線基板１０，２０，３０がそれぞれ対応する基板間接続端子（Ｃｕポスト１７、Ｃｕコアはんだボール２７，３６）を介して相互に電気的に接続されたことになる。

さらに、必要に応じて、リフロー炉及びベーキングを併用してＣｕコアはんだボール２７，３６の外側のはんだを溶融し、Ｃｕポスト１７及び配線層（パッド部）１２，２２との接続を強固にする。

次の工程では（図６（ｂ）参照）、前の工程で積層され基板間接続された各配線基板１０，２０，３０間に樹脂を充填する。樹脂の充填は、各配線基板１０，２０，３０間の絶縁性を確保し、かつ多層構造の基板に強度をもたせて反りを防ぐために行う。

充填する樹脂の材料としては、モールド樹脂として一般に使用されている熱可塑性エポキシ樹脂や、アンダーフィル樹脂として一般に使用されている液状エポキシ樹脂などが用いられる。熱可塑性エポキシ樹脂の場合は、弾性率が１５〜３０ＧＰａ、熱膨張係数（ＣＴＥ）が５〜１５ｐｐｍ／℃であり、さらに、樹脂の弾性率やＣＴＥ等を調整するためにフィラー（シリカ、アルミナ、ケイ酸カルシウム等の無機物の微粒子）が７０〜９０％程度添加されている。液状エポキシ樹脂の場合は、弾性率が５〜１５ＧＰａ、ＣＴＥが２０〜４０ｐｐｍ／℃であり、フィラーが６０〜８０％程度添加されている。また、樹脂を充填する方法としては、好適にはトランスファモールドを用いることができる。トランスファモールド以外に、インジェクションモールド、アンダーフィルフロー等の方法を用いてもよい。

以上の工程により、下基板１０と中基板２０と上基板３０が電気的に接続されて積層され、積層された各基板１０，２０，３０間を充填するように樹脂層（図１の絶縁層４０）が形成された構造体（図１の多層配線基板５０）が製造されたことになる。

以上説明したように、本実施形態に係る多層配線基板の製造方法によれば（図２〜図６参照）、多層配線基板を構成する各配線基板（下基板１０、中基板２０、上基板３０）を別々に作製し、これら基板を適宜重ね合わせ電気的に接続して多層配線構造（図１の多層配線基板５０）としているので、従来のビルドアップ工法を用いた多層配線形成方法と比べて、製造に要する期間を大幅に短縮化することができる。

また、従来のビルドアップ工法を用いた製造方法では、全工程中の１つの工程で不具合が生じた場合でも最終的に得られる多層配線基板は出荷できない「不良品」となるため、製品（多層配線基板）としての歩留りの低下をきたすといった問題があった。これに対し本実施形態に係る製造方法では、いずれか１つの工程で不具合が生じた場合には、その不具合が生じているパーツ（この場合、下基板１０、中基板２０、又は上基板３０）のみを廃棄して、それと同じ機能を有する良品を代用すればよいので、従来の場合と比べて、歩留りの大幅な向上を図ることができる。

また、Ｃｕポスト１７を基板間接続端子として用いているので、微小径形成及び狭ピッチ化に対応することができる。すなわち、従来のビルドアップ工法を用いた多層配線形成技術では、ビアホールの形成をレーザによる穴開け加工により行い、そのビアホールの開口部周辺に相応の大きさのランド（受けパッド）を設ける必要があったため、微小径形成もしくは狭ピッチ化の阻害要因となっていたが、本実施形態では、上記のようにめっき工法によりＣｕポスト１７を微小径の面積で形成することができる。これにより、当該Ｃｕポストの直ぐ隣に配線パターンを通すことが可能となり、高密度配線の実現に寄与することができる。

また、Ｃｕポスト１７を有した下基板１０の絶縁層１４上の所要の箇所と、このＣｕポスト１７を挿通させるスルーホールＴＨを有した中基板２０の、下基板１０に対向する側の面の絶縁層２５上の所要の箇所（図４（ａ）参照）にそれぞれ所定形状のダム部１６，２６を形成しているので、両基板１０，２０を積み重ねたときに面方向（図示の例では、Ｘ方向）の位置ずれを効果的に防止することができる。これにより、スルーホールＴＨの内壁に露出している中基板２０の配線層２２，２３がＣｕポスト１７の側壁部に電気的に接触するのを防止することができる（Ｃｕポスト１７による配線ショートの防止）。

また、下基板１０に形成される各Ｃｕポスト１７の高さは必ずしも同一レベルにあるとは限らず、そのような場合（Ｃｕポスト１７の高さにばらつきがあった場合）に、上基板３０に設けられた、当該Ｃｕポスト１７の頂部に接合される銅コアはんだボール３６が、そのばらつきを吸収する部材として機能し得るというメリットがある。

上述した実施形態では、Ｃｕポスト１７を有した下基板１０と、Ｃｕポスト１７を挿通させるためのスルーホールＴＨ及び基板間接続端子（Ｃｕコアはんだボール２７）を有した中基板２０と、基板間接続端子（Ｃｕコアはんだボール３６）を有した上基板３０の３枚の配線基板を一組として半導体パッケージ（多層配線基板５０）を構成する場合を例にとって説明したが、本発明の要旨からも明らかなように、当該パッケージを構成する配線基板の枚数が３枚に限定されないことはもちろんである。半導体パッケージに要求される機能に応じて、配線基板の枚数を上記の組単位で３枚、６枚、……、と適宜積み重ねることも可能である。この場合には、図２〜図６の工程を経て作製された多層配線基板５０を所要枚数用意し、隣合う多層配線基板の一方の基板から露出しているパッド部（配線層１３又は３２）上にはんだボール等の導電性材料を被着させ、この導電性材料を介して他方の基板の対応するパッド部（配線層３２又は１３）との電気的な接続を行った後、各基板間に樹脂を充填して多層構造とする。

また、上述した実施形態では、中基板２０、上基板３０にそれぞれ基板間接続端子としてＣｕコアはんだボール２７，３６を接合した場合を例にとって説明したが、基板間接続端子の形態がこれに限定されないことはもちろんである。例えば、金（Ａｕ）バンプやはんだバンプ等を導電性バンプ、樹脂コアボール（樹脂をコアとし、その周囲を金属（主として、はんだ又はニッケル／金）で覆った複合構造のボール）等の導電性ボールを適宜使用することも可能である。

また、上述した実施形態では、Ｃｕポスト１７を有した下基板１０に形成すべきダム部１６と、そのＣｕポスト１７を挿通させるスルーホールＴＨを有した中基板２０に形成すべきダム部２６とを、図４（ａ）に例示したようにＸ方向で前者が後者の間に挟まれるような位置関係となるように形成した場合を例にとって説明したが、各ダム部１６，２６の形態がこれに限定されないことはもちろんである。要は、一方の基板側に設けられるダム部と他方の基板側に設けられるダム部とが、両基板の積層時に生じ得る特定方向の位置ずれを抑制するストッパー層として機能し得るような位置関係をもって係合していれば十分であり、各ダム部を形成する位置やその形状、設置個数等については、適宜選定することが可能である。

なお、上述した実施形態では、積層する各配線基板１０，２０，３０間に樹脂層（絶縁層４０）のみを介在させた場合を例にとって説明したが、必要に応じて、各配線基板間に半導体（シリコン）デバイスやチップ部品等を埋め込んでもよい。

本発明の一実施形態に係る多層配線基板の製造方法を用いて製造された多層配線基板の一構成例を示す断面図である。 図１の多層配線基板の製造方法（下基板に係る部分の製造工程）を示す断面図（一部は上面図）である。 図２の工程に続く製造工程を示す断面図である。 図１の多層配線基板の製造方法（中基板に係る部分の製造工程）を示す断面図（一部は上面図）である。 図１の多層配線基板の製造方法（上基板に係る部分の製造工程）を示す断面図である。 図１の多層配線基板の製造方法（各基板の積層及び樹脂充填に係る部分の製造工程）を示す断面図である。

符号の説明

１０，２０，３０…配線基板、
１１，２１，３１…樹脂基板（ベース基材／絶縁性基材）、
１２，１３，２２，２３，３２，３３…配線層、
１４，１５，２４，２５，３４，３５…永久レジスト層（保護膜／絶縁層）、
１６，２６…ダム部（ストッパー層）、
１７…Ｃｕポスト（導電性ポスト／基板間接続端子）、
２７，３６…Ｃｕコアはんだボール（基板間接続端子）、
４０…樹脂層（絶縁層）、
５０…多層配線基板（半導体パッケージ）、
ＰＲ…レジスト層。

Claims (6)

1. 絶縁性基材の両面にそれぞれ所要の形状に配線層が形成され、一方の面の配線層上に導電性ポストが形成されると共に、該導電性ポストの周囲の所要の箇所に、積層時に生じ得る面方向の位置ずれを抑制するような特定の形状を有した第１のストッパー層が形成されてなる第１の配線基板を作製する工程と、
   絶縁性基材の両面にそれぞれ所要の形状に配線層が形成され、前記導電性ポストを挿通させるためのスルーホールを有し、一方の面の配線層上に接続端子が形成されると共に、積層時に前記第１のストッパー層と係合して面方向の位置ずれを抑制するよう機能する第２のストッパー層が形成されてなる第２の配線基板を作製する工程と、
   絶縁性基材の両面にそれぞれ所要の形状に配線層が形成され、一方の面の配線層上に接続端子が形成されてなる第３の配線基板を作製する工程と、
   前記第１、第２、第３の各配線基板を、前記導電性ポスト及び前記各接続端子を介して各配線基板の配線層が相互に接続されるように位置合わせして積層し、各配線基板間を電気的に接続する工程と、
   積層された各配線基板間に樹脂を充填する工程とを含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 前記第１の配線基板を作製する工程は、
   前記絶縁性基材の両面にそれぞれ導体層を形成し、当該導体層をそれぞれ所要の形状にパターニングして前記配線層を形成する工程と、
   前記絶縁性基材及び両面の各配線層上にそれぞれ永久レジストを形成し、当該レジストをそれぞれ各配線層の所定の箇所に画定されたパッド部を除いた形状にパターニングして絶縁層を形成する工程と、
   積層時に前記第２の配線基板と対向する側の前記絶縁層上に、前記第１のストッパー層を形成する工程と、
   前記第１のストッパー層が形成されている側の前記配線層の、該第１のストッパー層によって囲まれている領域上に、前記導電性ポストを形成する工程と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. 前記第２の配線基板を作製する工程は、
   前記絶縁性基材の両面にそれぞれ導体層を形成し、当該導体層をそれぞれ所要の形状にパターニングして前記配線層を形成する工程と、
   前記絶縁性基材及び両面の各配線層上にそれぞれ永久レジストを形成し、当該レジストをそれぞれ各配線層の所定の箇所に画定されたパッド部を除いた形状にパターニングして絶縁層を形成する工程と、
   積層時に前記第１の配線基板と対向する側の前記絶縁層上に、前記第２のストッパー層を形成する工程と、
   以上の工程により作製された構造体の所要の箇所に、前記導電性ポストを挿通させるためのスルーホールを形成する工程と、
   前記第２のストッパー層が形成されている側の前記配線層上に、前記接続端子を形成する工程と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。
4. 前記第２の配線基板を作製する工程は、
   前記絶縁性基材の所要の箇所に、前記導電性ポストを挿通させるためのスルーホールを形成する工程と、
   前記スルーホールが形成された絶縁性基材の両面にそれぞれ導体層を形成し、当該導体層をそれぞれ所要の形状にパターニングして前記配線層を形成する工程と、
   前記絶縁性基材及び両面の各配線層上にそれぞれ永久レジストを形成し、当該レジストをそれぞれ各配線層の所定の箇所に画定されたパッド部を除いた形状にパターニングして絶縁層を形成する工程と、
   積層時に前記第１の配線基板と対向する側の前記絶縁層上に、前記第２のストッパー層を形成する工程と、
   前記第２のストッパー層が形成されている側の前記配線層上に、前記接続端子を形成する工程と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。
5. 前記第３の配線基板を作製する工程は、
   前記絶縁性基材の両面にそれぞれ導体層を形成し、当該導体層をそれぞれ所要の形状にパターニングして前記配線層を形成する工程と、
   前記絶縁性基材及び両面の各配線層上にそれぞれ永久レジストを形成し、当該レジストをそれぞれ各配線層の所定の箇所に画定されたパッド部を除いた形状にパターニングして絶縁層を形成する工程と、
   積層時に前記第２の配線基板と対向する側の前記配線層上に、前記接続端子を形成する工程と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。
6. 前記第１のストッパー層及び第２のストッパー層は、一方が、積層時に生じ得る位置ずれの方向と直交する方向に細長い形状を有して形成され、他方が、積層時に前記細長い形状を挟んでその両側にほぼ平行に延びる２本の細長い形状を有して形成されている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。

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