JPH0437092A - 多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子計算機、電子交換機、通信機器用等の高密
度多層配線基板とその製造方法に係る。

［従来技術］ 多層配線基板に関しては従来から多くの技術が公開され
ている。特開昭６１−４９４９９号公報に記載された方
法は第２図に示すように、フレキシブル絶縁性フィルム
ｌａ上に接着材層１ｂを介して導電層（配線パターン層
）ｌｃを設け、導電層１ｃの相互接続部を露出してその
他の部分を覆うフレキシブル絶縁性フィルム１ｄを備え
た配線基板ＩＡと同様な配線基板１８間に、絶縁性接着
材２ｂの中に半田粒子２ａを含有する半田供給基板を挾
んで加熱圧着し、基板ＩＡとＩＢの露出した相互接続部
間を電気的に接続するようにしていた。

また、特開昭６１−２５２６９９に記載された方法は第
３図に示すように、２枚のアルミナセラミックの配線基
板６間に、上面にチタン膜４、裏面にポリイミド樹脂層
５を備えた複数の配線板３を介在させ、その相互接続部
間を半田バンプ２ａにより接続するようにしていた。

また、特開昭６０−５３０９９号公報に記載された方法
はスルーホール導体により接続された上部配線と下部配
線を有する絶縁シートを複数枚重ねあわせ、対向する絶
縁シートの配線部の一部を接続するようにしていた。

また、特開昭６３−２７４１９９号公報に記載された方
法は配線が形成されたポリイミドフィルムを一括積層し
て加熱圧縮し、対抗する銅配線部を拡散接合し、ポリイ
ミド部を反応接合するようにしていた。

［発明が解決しようとする課題］ 上記特開昭６１−４９４９９号公報に記載の方法は、半
田供給基板２を配線基板ＩＡとＩＢの間に挾み込むよう
にするため、積層後の厚みが配線基板ＩＡとＩＢの厚み
合計よりもかなり厚くなるという問題があった。

さらに、配線基板１Ａと１８間を半田２ａにより確実に
接続するためには、半田２ａは半田供給基板２よりも数
十μｍないし数百μｍ程度突き呂る必要があり、この結
果、半田２ａの平面形状は直径数百μｍの程度に大きく
なり、これにしたがって相互接続部間の距離が数ｍｍ程
度と長くなり高密度配線化が困難という問題もあった。

」二記特開昭６１−２５２６９９号公報に記載の方法は
上記特開昭６１−４９４９９号公報に記載の方法よりも
高密度配線化が可能ではあるものの、配線基板３を多層
に積層する場合は相互接続部にできる数十μｍの半田バ
ンプ２ａの高さに相当する空隙ができるため、全体の厚
みが個々の基板の厚みの合計よりもかなり厚くなるとい
う問題があった。

また、上記空隙部を介して外部より水分や空気が入りや
すくなる結果、配線部および相互接続部が劣化するとい
う問題もあった。

さらに、配線内に比較的抵抗値の高い半田接綾部が多数
存在することになるため、配線抵抗が必然的に高くなる
という問題点もあった。

また、特開昭６０−５３０９９号公報に記載された方法
では、上面と下面の配線パターン間をスルーホール導体
により接続するようにしているため、予め多層配線を構
成する各配線基板の上面と下面のそれぞれに配線パター
ンを生成する必要があり、そのための工数、価格等が嵩
むという問題があった。

また、特開昭６３−２７４１９９号公報に記載された方
法では、銅をポリイミドフィルム内に予め形成されたス
ルーホールパターン内に蒸着して配線基板を生成するも
のの、上記銅のスルーホール導体の側面が直線状である
ため、上記ポリイミドフィルム内のスルーホールから抜
は易いという問題があった。

また、上記従来例を含めて、従来の方法は全般的に多数
の配線基板を積層する際の位置合わせ誤差に弱いという
問題があった。すなわち、配線が微細化するにつれて重
ね合わせの僅かなずれによってもスルーホール導体が所
定の配線パターンからずれるので接続出来ないという問
題があった。

本発明の目的は、上記積層の許容位置合わせ誤差範囲を
広げ、同時にスルーホール導体を強固に固定して抜けに
くくする多層配線基板とその製造方法を提供することに
ある。

さらに、上記従来技術における積層厚みが過大、配線密
度が低い等の問題を解消し、また、各配線基板の上下両
面の配線パターンを省略した、薄形で経済性の高い高密
度配線の多層配線基板とその製造方法を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、スルーホール導体の幅方向
断面内に段差を与えてその輻が上記配線基板の一方の面
側は広く、他方の面側では狭くなるようにし、上記段差
によりスルーホール導体を配線基板内に強固に保持する
ようにする。

上記段差を生成するために、スルーホールを備えたポリ
イミドフィルムの片面に所定の回路パターンのエツチン
グ穴を有するクロム層を設け、上記ポリイミドフィルム
上にこれに連接するポリイミド部を設け、上記スルーホ
ールと上記ポリイミド部の側面部の空間にスルーホール
導体材を充填するようにする６ さらに、上記スルーホール導体を気相あるいは液相めっ
きにより生成するようにする。

さらに、上記スルーホール導体を上記配線基板の表面か
ら１０μｍ以内の範囲で突出するようにする。

さらに、上記スルーホール導体の配線接続部を金めっき
するようにする。

さらに、上記配線基板を多層に重ね合わせて加熱し、上
記スルーホール導体と上記配線パターンの接続面を接続
するようにする。

また、上記加熱を超音波振動により与えるようにする。

さらに、上記配線基板を積層した多層配線基板の端部を
覆う防湿用樹脂部を設けるようにする。

［作用］ 以上のように構成した本発明の多層配線基板は、スルー
ホール導体断面内の段差によりスルーホール導体を配線
基板内に強固に保持し、同時に、互いに隣接する２枚の
配線基板の一方のスルーホール導体の厚みの薄い導体部
が他方の配線基板の厚いスルーホール導体部に対向する
ので、両基板の位置ずれ許容範囲を上記スルーホール導
体の厚みの厚い部分の範囲にまで拡大する。

さらに、上記スルーホール導体が配線基板の表面から１
０μｍ以内の範囲で突出させて金めつきを施すことによ
り、スルーホール導体間の接続を確実化する。

さらに、加熱、または超音波振動による加熱により上記
配線基板を多層化接続する。

さらに、樹脂封じにより多層配線基板端部を防湿する。

［実施例］ 以下本発明による多層配線用の配線基板の１実施例を第
１図（ａ）〜（ｅ）により説明する。

まず第１図（ａ）において、厚さ２５μｍ程度のポリイ
ミドフィルム５の上面にＣｒ（クロム）Ｎ７１、Ｃｕ（
銅）層３１およびＣｒ（クロム）層７２の３Ｎを連続し
て蒸着またはスパッタリング等の薄膜技術により成膜す
る。

次いで、第１図（ｂ）に示すように、これらの３層の金
属層の表面に感光性レジストにより配線パターンを形成
し、これをマスクとして上記３層の金属層７１．３１．
７２をエツチングする。

次いで、この基板の上面にポリイミドワニスを塗布・キ
ュアして約２５μｍのポリイミド層５１を形成し、さら
に上下両面に０．３μｍ厚のＡ１層７４と７３を形成し
、上面側のＡ１層７４には配線パターンのレジストパタ
ーンを。

また下面のＡ１層７３にはスルーホールのレジストパタ
ーンを形成し、これらをマスクとしてＡ１層７３と７４
をそれぞれエツチングして第１図（ｃ）に示す断面形状
を得る。なお、ＡＩ層７４としては配線パターンの導体
部以外の部分がエツチングされる。

次いで第１図（ｄ）に示すように、Ａ１層７３と７４の
パターンをマスクとして基板のポリイミドフィルム５お
よびポリイミド層５１をトライエッチし、その後Ａ１層
７３と７４を除去してポリイミド層５２を残すようにす
る。

次いで第１図（ｅ）に示すように、この基板をＣｒのエ
ツチング液に浸し露出したＣｒをエツチングして除去し
たのち、Ｃｕのメツキ液に浸してＣｕを約２５μｍの厚
さに析出成長させてＣｕ層３２を形成する。このＣｕ　
Ｎ３２は対抗して配置される他の配線基板の導電部との
相互接続用のスルーホール導体として利用される。

上記スルーホール導体材としてＣｕの他に、Ｎｉ、ＡＩ
、Ｗ、或いはこれらの合金材を用いることが出来る。

Ｃｕ層３２の断面形状は第１図（ｅ）に示すように段差
を有している。この段差によりＣｕ層３２は配線基板内
に強固に挾み込まれ、さらにＣｒ層７１を介してポリイ
ミドフィルム５に強固に接続されるので、配線基板の積
層工程でＣｕ層３２が緩まないという利点が得られる。

また、上記配線基板内に電気的に孤立した００層３２の
スルーホール導体を形成し、これを隣接配線基板の電気
的に孤立した配線パターンに接続するようにすると、配
線基板間の接続強度をさらに強めることができる。この
孤立したＣｕ層３２のスルーホール導体は均一に分散配
置し数が多いほど配線基板間の接続強度がつよまるので
接続の信頼性が向上する。

このようにして作られた複数の配線基板を所定の順序に
積層し、３００ないしは３５０℃の窒素雰囲気中で３時
間程度加熱して各配線基板のＣｕ層３２を対向する配線
基板の導電部と拡散接合させる。

上記Ｃｕ層３２と対向する配線基板の導電部間の拡散接
合の形成を確実にするためには、接合部分を清浄に保ち
つつ確実に押し当てて保持する必要がある。

このため、第４図に示すように、Ｃｕ層３２の表面にイ
ンサート材として０．２μｍ以上の厚さのＡ、ｕ（金）
めっき層８を設けると、Ｃｕ層３２表面の酸化層生成を
防止でき、接合の確実性を高めることができる。さらに
、Ｃｕ層３２とＡｕめっき層８の間にＮ〕　にッケル）
層９を形成すると、Ａｕの形成をさらに容易にすること
ができる。

また、第５図に示すように、Ｃｕ層３２をポリイミドＭ
５２の表面から１０μｍ以下の範囲で突きでるように形
成すると、配線基板を積層した際に接続部に作用する押
圧力が増加するので配線基板間の接続をさらに確実にす
ることができる。

第６図は上記第５図の配線基板を接合した本発明の多層
基板の断面図である。上側の配線基板の全面に保護フィ
ルム１１をかぶせ、その上から金属製治具を押し当て超
音波振動を配線基板に与える。これにより接続部分が摺
動して表面の酸化膜が破れ、表面の汚れが除去される。

同時に摩擦により接続部の温度が上昇して拡散接合が生
成される。また、加熱により上記拡散接合の形成が促進
される。

第６図において、上部のＣｕ層３２の厚みの薄い部分が
下部Ｃｕ層３２の厚みの厚い部分に当るので、上部のＣ
ｕ層３２は下部Ｃｕ層３２の厚みの範囲内で位置ずれし
ても外れることがない。実際上、上記Ｃｕ層３２の厚み
の厚い部分の幅は相当に大きくでとれるので、上記位置
ずれの許容範囲を従来基板に比べて顕著に広げることが
できるのである。

さらに、配線基板を加圧、加熱して積層化する際に、上
記Ｃｕ層３２の厚みの厚い部分が圧力や熱を広く受けて
、これを厚みの薄い部分に伝えるので、圧力は増幅され
、また、受熱の効率が増えるという効果を得ることがで
きる。

さらに、上記Ｃｕ層３２の厚みの厚い部分がスルーホー
ル導体の電気抵抗値を低減するという効果を得ることも
できる。

実験によれば、上記Ｃｕ層３２の厚みの厚い部分と薄い
部分の厚みの比を３倍程とすれば上記効果を十分に得る
ことができ、また、経験的には９倍程度までにすること
ができる。

また、第６図のように積層した多層基板の端部を樹脂に
より封じれば各配線基板間の隙間を防湿することができ
る。

［発明の効果コ 本発明によれば、スルーホール導体断面内の段差により
スルーホール導体を配線基板内に強固に保持し、同時に
、基板間の位置ずれ許容範囲を上記スルーホール導体の
厚みの厚い部分の範囲にまで拡大することができる。

さらに、配線基板の積層化工程における加圧、加熱の効
率を向上することができる。

また、上記加圧、加熱を超音波振動により与えることが
できる。

さらに、上記スルーホール導体を配線基板の表面から１
０μｍ以内の範囲で突出させ金めつきを施すことにより
、スルーホール導体間の接続を確実化することができる
。

さらに、樹脂封じにより多層配線基板端部を防湿するこ
とができる。

上記本発明の物理的効果により、枚数の多い多層配線基
板の製造工程を短縮することができ、また、配線密度を
２０ＡＬｍ／２０μｍのライン／スペース以上に高密度
化し、同時に低配線抵抗化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明による配線基板の製造過
程説明図、第２図、第３図はそれぞれ従来の多層配線基
板の断面図、第４図、第５図はそれぞれ本発明による配
線基板の断面図、第６図は本発明による多層配線基板の
断面図である。 ＬＡ、ＩＢ・・・各配線基板、１ａ・・・フレキシブル
絶縁性フィルム、ｌｂ・・・接着剤層、１ｃ・・・導体
層、２・・・半田供給基板、２ａ・・・半田バンプ、３
．６・・・各配線基板、３１．３２・・・各００層、４
・・・チタン膜、５・・・ポリイミドフィルム、５１．
５２・・・各ポリイミド層、７１．７２・・・各Ｃｒ層
、７３．７４・・・各Ａ１層、８−−−ＡＵめっき層、
１１・・・保護フィルム。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．複数の配線基板を積層し、隣接する各配線基板間を
   各配線基板内のスルーホール導体により相互に接続する
   多層配線基板において、上記スルーホール導体はその幅
   の断面形状に段差を備え、これにより上記スルーホール
   導体の輻が上記配線基板の一方の面側では広く、他方の
   面側では狭くするようにしたことを特徴とする多層配線
   基板。
2. ２．請求項１において、上記配線基板は隣接する配線基
   板の配線パターン間を接続するスルーホール導体と、上
   記配線パターンから孤立して設けられた導体パターンに
   接続するスルーホール導体とを備え、上記孤立した配線
   パターンに接続するスルーホール導体により配線基板の
   積層強度を補強するようにしたことを特徴とする多層配
   線基板。
3. ３．請求項１ないし２において、上記スルーホール導体
   を上記配線基板の絶縁性基板の表面から１０μｍ以内の
   範囲で突出するようにしたことを特徴とする多層配線基
   板。
4. ４．請求項１および３において、上記スルーホール導体
   の上記配線パターン接続面を金で被覆したことを特徴と
   する多層配線基板。
5. ５．請求項１ないし４において、上記配線基板を積層し
   た多層配線基板の端部を皮覆する防湿用樹脂部を設けた
   ことを特徴とする多層配線基板。
6. ６．請求項１ないし５において、上記配線パターン材料
   を銅，ニッケル，アルミニウム，タングステンの何れか
   、またはこれらの合金材としたことを特徴とする多層配
   線基板。
7. ７．複数の配線基板を積層し、隣接する各配線基板間を
   各配線基板内のスルーホール導体により相互に接続する
   多層配線基板の製造方法において、スルーホールを備え
   たポリイミドフィルムの片面に所定の回路パターンのエ
   ッチング穴を有するクロム層を設け、上記クロム層の上
   記エッチング穴を介して上記ポリイミドフィルムに連接
   するポリイミド部を設け、上記スルーホールと上記ポリ
   イミド部の側面部の空間を導体材を充填して連接し上記
   配線基板を生成したことを特徴とする多層配線基板の製
   造方法。
8. ８．請求項７において、上記導体材を気相あるいは液相
   めっきにより生成するようにしたことを特徴する多層配
   線基板の製造方法。
9. ９．請求項７および８において、上記配線基板を多層に
   重ね合わせ、超音波振動を印加して上記導体材と上記配
   線パターンの接続面を加熱して接続するようにしたこと
   を特徴とする多層配線基板の製造方法。
10. １０．請求項７ないし９において、上記配線基板を多層
    に重ね合わせ、加熱して上記導体材と上記配線パターン
    の接続面を接続するようにしたことを特徴とする多層配
    線基板の製造方法。