JPH08321684A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に
ついて、従来の配線基板に比べて信頼性を向上し得るよ
うにする。 【構成】本発明は、配線層間１１を電気的に接続する導
電材１４を柱状形状にすることにより、従来の中空でな
る導電材に比べて柱状形状の導電材１４を低抵抗及び低
インダクタンスにできるので、導電材１４に生じる熱を
下げることができ、かくして従来の配線基板に比べて信
頼性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図５及び図６） 発明が解決しようとする課題（図５及び図６） 課題を解決するための手段（図１〜図４） 作用（図１〜図４） 実施例（図１〜図４） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は配線基板及び配線基板の
製造方法に関し、例えば多層配線基板及びその製造方法
に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、例えば両面配線基板においては、
基板の各面にそれぞれ形成された導体パターン間を、図
５に示すような基板を貫通する中空の導電材１（以下、
これをビアホール１と呼ぶ）により導通させている。こ
の場合この種のビアホール１は、通常、基板２をドリル
によつて貫通させた後、この貫通孔の内周面に導電性金
属膜３をメツキ法によつて被着させることにより形成さ
れている（以下、これを第１のビアホール形成方法と呼
ぶ）。

【０００４】一方多層配線基板においては、導体パター
ンでなる配線層間を、通常、図６に示すようなビアホー
ル５により導通させている。通常、この種のビアホール
５は、図６からも明らかなように、配線層６上に所定の
厚さに形成された絶縁材でなる絶縁層７の所定部分をフ
オトリソグラフイ等の手法によつて除去した後、メツキ
法、蒸着法又はスパツタ法によつて絶縁層７上に導電性
金属膜８を被着させることにより形成されている（以
下、これを第２のビアホール形成方法と呼ぶ）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上述の第１の
ビアホール形成方法においては、ドリルによつて貫通孔
を形成するため、最小で 0.2〔ｍｍ〕〜 0.3〔ｍｍ〕程
度にしかビアホール１の直径を形成できず、配線基板を
高密度化し難い問題があつた。また第１のビアホール形
成方法では、メツキ法によりビアホール１の内周面に被
着させた薄膜状の導電性金属膜３で基板２の両面の導体
パターンを導通させるため、直流抵抗及び電流変化に伴
つて誘起される起電力の割合（以下、これをインダクタ
ンスと呼ぶ）が大きくなる問題があつた。この結果とし
てビアホール１が熱を発生するため、両面配線基板の信
頼性を低下させる問題があつた。

【０００６】一方第２のビアホール形成方法において
は、フオトリソグラフイによつてビアホール５を形成す
る分、第１のビアホール形成方法によつて形成されたビ
アホール１の直径に比べて直径の小さいビアホール５を
形成することができ、配線基板の高密度化に対応するこ
とができる利点がある。ところがこの第２のビアホール
形成方法では、ビアホール５の内周面にメツキ法等によ
つて薄膜状に導電性金属膜８を被着させるため、第１の
ビアホール形成方法と同様に直流抵抗及びインダクタン
スが大きくなる問題がある。

【０００７】またこの第２のビアホール形成方法では、
ビアホール５の通電中に熱等が生じた場合に導電性金属
膜８が伸縮するために当該導電性金属膜８がクラツクし
てオープン不良が発生したり、フオトリソグラフイ用の
マスクを作る必要があるため、コストの増加や製造時間
の増大を避け得ない問題があつた。さらに第２のビアホ
ール形成方法を用いて多層配線基板を製造する際、当該
多層配線基板の各層毎に形成されている配線層の導通位
置に応じて、各ビアホール５の形成位置をずらす必要が
あり、フオトリソグラフイに用いるマスクの種類が増加
する。このため各層を形成する毎にマスクの交換作業が
必要となり、製造工程が煩雑になる問題があつた。

【０００８】さらにこの種のビアホールでは、当該ビア
ホールの直径に対する高さの割合（以下、これをアスペ
クト比と呼ぶ）を選択することにより、予め直流抵抗、
インダクタンス及び熱等の問題に対処することが望まれ
るものの、第２のビアホール形成方法では、フオトリソ
グラフイを用いてビアホール５を形成するため、ビアホ
ール５の高さが制限され、当該ビアホール５のアスペク
ト比を自由に選択できない問題があつた。この結果とし
て、第２のビアホール形成方法では、直流抵抗、インダ
クタンス及び熱等による問題が生じた場合に対処できな
いため、多層配線基板の信頼性を低下させる問題があつ
た。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来の配線基板に比べて信頼性を向上し得る配線基
板及び当該配線基板の製造方法を提案しようとするもの
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、絶縁層の所定位置に配置され、当
該絶縁層を挟み込む配線層間を電気的に接続する１つ又
は複数の柱状形状の導電材を設ける。

【００１１】また本発明においては、第１の導体パター
ンからなる第１の配線層の所定位置上に導電材を載置す
る第１の工程と、第１の配線層上に、導電材を埋め込む
ように絶縁材からなる絶縁層を形成する第２の工程と、
絶縁層の一面を導電材が露出するまで研磨する第３の工
程と、絶縁層上に、第２の導体パターンからなる第２の
配線層を形成する第４の工程とを有する。

【００１２】

【作用】配線層間を電気的に接続する導電材を柱状形状
にすることにより、従来の中空でなる導電材に比べて低
抵抗及び低インダクタンスにでき、導電材に生じる熱を
下げることができる。

【００１３】第１の導体パターンからなる第１の配線層
の所定位置上に導電材を載置し、次いで第１の配線層上
に、導電材を埋め込むように絶縁材からなる絶縁層を形
成し、続いて絶縁層の一面を導電材が露出するまで研磨
した後、絶縁層上に、第２の導体パターンからなる第２
の配線層を形成することにより、従来のフオトリソグラ
フイを用いて中空の導電材を形成する配線基板の製造方
法に比べて配線基板を簡易に製造し得ると共に信頼性の
向上した配線基板を製造することができる。

【００１４】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１５】図１において、１０は全体として本発明を
適用した多層配線基板を示し、導体パターンでなる配線
層１１と、絶縁材からなる絶縁層１２とがセラミツク基
板１３上に交互に複数積層されて構成されている。この
場合各絶縁層１２には、それぞれ各絶縁層１２の厚みと
同じ厚み（以下、これを高さと呼ぶ）に形成された複数
の円柱形状の導電材１４（以下、これをビア１４と呼
ぶ）がそれぞれ所定位置に埋め込まれており、かくして
各配線層１１間の導通をこのビア１４を介してとり得る
ようになされている。

【００１６】これによりこの多層配線基板１０では、各
ビア１４が円柱形状に形成されている分、従来のビアホ
ールに比べてビア１４で生じる直流抵抗及びインダクタ
ンスを小さくし得るようになされている。

【００１７】ここで実際上この多層配線基板１０は、図
２（Ａ）〜図４（Ｂ）に示す以下の手順により製造する
ことができる。すなわち、まず図２（Ａ）に示すよう
に、セラミツク基板１３の所定面上に所定の導体パター
ン（図示せず）でなる配線層１１を形成する。次いで図
２（Ｂ）に示すように、配線層１１の所定位置に、例え
ばスタツドバンプボンダ装置（図示せず）を用いて直径
が30〔μｍ〕程度の導電材の塊（例えば、金塊）からな
るバンプ１４Ａを複数形成する。

【００１８】続いて図２（Ｃ）に示すように、各バンプ
１４Ａの直径がほぼ50〔μｍ〕程度になるように当該各
バンプ１４Ａ上部を、多層配線基板１０の厚み方向に対
して垂直な面を有するツール１５によつて押しつぶす。
これにより各バンプ１４Ａを、上部が平坦化されたほぼ
均一な円柱形状の各ビア１４に形成する。

【００１９】次いで図３（Ａ）に示すように、各ビア１
４間及び各ビア１４上に、硬化させた際に縮み等の形状
変化の少ないベンゾシクロブテン（ダウ・ケミカル製）
でなる絶縁層１２を滴下又は塗布する。その後スピンコ
ートによつて、各ビア１４を覆うと共に上面が平坦とな
るように絶縁層１２を形成し、各ビア１４間を絶縁す
る。

【００２０】続いて図３（Ｂ）に示すように、絶縁層１
２を加熱して硬化させた後、各ビア１４の高さが30〔μ
ｍ〕程度となるように研磨機１６によつて絶縁層１２の
上面を研磨して、各ビア１４の上部を露出させる。

【００２１】次いで図４（Ａ）に示すように、絶縁層１
２の研磨面上に無電解銅メツキ、電解銅メツキの順に銅
薄膜１１Ａを形成する。その後図４（Ｂ）に示すよう
に、フオトリソグラフイ等の手法によつて、銅薄膜１１
Ａより所定の導体パターンでなる配線層１１を形成す
る。

【００２２】さらにこの後図２（Ｂ）から図４（Ｂ）に
示す製造手順を必要に応じて順次繰り返す。これにより
所望の積層数でなる多層配線基板１０を形成することが
できる。

【００２３】以上の構成において、この多層配線基板１
０を形成する場合は、セラミツク基板１３の所定面上に
配線層１１を形成し（図２（Ａ））、次いで配線層１１
の所定位置に複数のバンプ１４Ａを形成する（図２
（Ｂ））。続いて各バンプ１４Ａを押しつぶして平坦化
し、円柱形状のビア１４を形成する（図２（Ｃ））。

【００２４】次いで各ビア１４を覆うように絶縁層１２
を形成した後（図３（Ａ））、絶縁層１２を加熱して硬
化させて上面を研磨することにより各ビア１４の上部を
露出させる（図３（Ｂ））。続いて絶縁層１２の研磨面
上に銅薄膜１１Ａを形成し（図４（Ａ））、その後銅薄
膜１１Ａより配線層１１を形成する（図４（Ｂ））。さ
らに上述の製造手順を必要に応じて順次繰り返す（図２
（Ｂ）〜図４（Ｂ））ことにより所望の積層数の多層配
線基板１０を形成する。

【００２５】この場合、このようにして製造された多層
配線基板１０では、ビア１４が円柱形状に形成されるた
め、従来のビアホールに比べてビア１４の直径を太くで
きかつビア１４の高さを低くすることができ、かくして
従来のビアホールに比べてビア１４の直流抵抗及びイン
ダクタンスを 1/2ないし1/100 程度の値に小さくするこ
とができる。

【００２６】またこの多層配線基板１０では、ビア１４
が円柱形状に形成されるため、当該ビア１４のクラツク
によるオープン不良を減少させることができる。さらに
この多層配線基板１０では、従来のビアホールに比べて
ビア１４の抵抗値及びインダクタンス値を小さくできる
ため、多層配線基板１０の配線密度を向上させることが
できると共に、多層配線基板１０を高速信号に対応させ
ることができる。さらにこの多層配線基板１０では、従
来のビアホールに比べてビア１４の抵抗及びインダクタ
ンスを小さくできるため、当該ビア１４で生じる熱を下
げることができる。

【００２７】一方多層配線基板１０の製造手順において
は、バンプ１４Ａによつてビア１４を形成することによ
り、導体パターンを形成する場合だけフオトリソグラフ
イを用いれば良いため、従来の第２のビアホール形成方
法を用いて多層配線基板を製造する場合に比べてマスク
の数を減らすことができる。これによりこの多層配線基
板１０の製造手順では、従来の多層配線基板の製造に比
べて簡易に製造することができかつ安価に製造すること
ができる。

【００２８】以上の構成によれば、ビア１４を円柱形状
に形成するようにしたことにより、従来のビアホールに
比べてビア１４を低抵抗及び低インダクタンスにできる
分、当該ビア１４で生じる熱を下げることができ、かく
して従来の配線基板に比べて信頼性を向上し得る配線基
板を実現し得る。また上述の構成によれば、バンプ１４
Ａによつて円柱形状でなるビア１４を形成するようにし
たことにより、従来のフオトリソグラフイを用いてビア
ホールを形成する多層配線基板の製造方法に比べて多層
配線基板１０を簡易に製造できると共に信頼性の向上し
た配線基板を製造でき、かくして従来の配線基板に比べ
て信頼性を向上し得る配線基板を製造し得る配線基板の
製造方法を実現することができる。

【００２９】なお上述の実施例においては、絶縁層の所
定位置に配置され、当該絶縁層を挟み込む配線層間を電
気的に接続する１つ又は複数の柱状形状の導電材として
金でなるビア１４を用いた場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、錫、アルミニウム、インジウム、銅
等の他の導電材を用いても良い。

【００３０】また上述の実施例においては、絶縁材から
なる絶縁層としてベンゾシクロブテンを用いた場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、例えば加熱して
硬化させる際に縮み等による形状変化が生じなければ、
ポリイミド樹脂等の他の絶縁材からなる絶縁層を用いて
も良い。

【００３１】さらに上述の実施例においては、配線層１
１上に各ビア１４を形成した後に絶縁層１２を形成した
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば
配線層１１上に絶縁層１２を形成し、当該絶縁層１２の
所定部分を除去した後に、当該除去した部分に導電材を
埋め込むようにしてビア１４を形成しても良い。

【００３２】さらに上述の実施例においては、ビア１４
の形状を円柱形状に形成した場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、直流抵抗及びインダクタンス等が
大きくならなければ、四角柱又は楕円柱等の他の柱状形
状に形成しても良い。

【００３３】さらに上述の実施例においては、直径が50
〔μｍ〕程度で高さが30〔μｍ〕程度となるようにビア
１４を形成した場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、必要に応じてビア１４の高さを変えるようにし
ても良い。すなわち多層配線基板１０では、ビア１４を
積層形成することによつて当該ビア１４の高さを30〔μ
ｍ〕〜90〔μｍ〕程度まで形成できることにより、ビア
１４のアスペクト比を自由に選択することができるた
め、ビア１４で生じる直流抵抗及びインダクタンス等の
問題に対して予め対処し得る。

【００３４】さらに上述の実施例においては、配線層１
１と絶縁層１２とをセラミツク基板１３上に交互に複数
積層した場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、例えばプリント配線基板等のように予め形成された
配線基板を用いて、当該配線基板上に配線層１１と絶縁
層１２とを交互に複数積層しても良い。

【００３５】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、配線層間
を電気的に接続する導電材を柱状形状にすることによ
り、従来の中空でなる導電材に比べて柱状形状の導電材
を低抵抗及び低インダクタンスにできるので、導電材に
生ずる熱を下げることができ、従来の配線基板に比べて
配線基板の信頼性を向上させることができる。また第１
の導体パターンからなる第１の配線層の所定位置上に導
電材を載置し、次いで第１の配線層上に、導電材を埋め
込むように絶縁材からなる絶縁層を形成し、続いて絶縁
層の一面を導電材が露出するまで研磨した後、絶縁層上
に、第２の導体パターンからなる第２の配線層を形成す
ることにより、従来のフオトリソグラフイを用いて中空
の導電材を形成する配線基板の製造方法に比べて配線基
板を簡易に製造し得ると共に信頼性の向上した配線基板
を製造でき、かくして従来の配線基板の製造方法に比べ
て信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による多層配線基板の構成を示
す断面図である。

【図２】実施例による多層配線基板の製造手順の説明に
供する概略図である。

【図３】実施例による多層配線基板の製造手順の説明に
供する概略図である。

【図４】実施例による多層配線基板の製造手順の説明に
供する概略図である。

【図５】従来の両面配線基板におけるビアホールの説明
に供する断面図である。

【図６】従来の多層配線基板におけるビアホールの説明
に供する断面図である。

【符号の説明】

１、５……ビアホール、２……基板、３、８……導電性
金属膜、６、１１……配線層、７、１２……絶縁層、１
０……多層配線基板、１１Ａ……銅薄膜、１３……セラ
ミツク基板、１４……ビア、１４Ａ……バンプ、１５…
…ツール、１６……研磨機。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の導体パターンからなる配線層と、絶
   縁材からなる絶縁層とが交互に積層された配線基板にお
   いて、 上記絶縁層の所定位置に配置され、当該絶縁層を挟み込
   む上記配線層間を電気的に接続する１つ又は複数の柱状
   形状の導電材を具えることを特徴とする配線基板。
2. 【請求項２】上記導電材は、金でなることを特徴とする
   請求項１に記載の配線基板。
3. 【請求項３】第１の導体パターンからなる第１の配線層
   の所定位置上に導電材を載置する第１の工程と、 上記第１の配線層上に、上記導電材を埋め込むように絶
   縁材からなる絶縁層を形成する第２の工程と、 上記絶縁層の一面を上記導電材が露出するまで研磨する
   第３の工程と、 上記絶縁層上に、第２の導体パターンからなる第２の配
   線層を形成する第４の工程とを具え、上記第１の工程か
   ら上記第４の工程を必要に応じて繰り返すことを特徴と
   する配線基板の製造方法。
4. 【請求項４】上記導電材は、金でなることを特徴とする
   請求項３に記載の配線基板の製造方法。