JPS61269396A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

多層配線基板の製造方法

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JPS61269396A
JPS61269396A JP11038285A JP11038285A JPS61269396A JP S61269396 A JPS61269396 A JP S61269396A JP 11038285 A JP11038285 A JP 11038285A JP 11038285 A JP11038285 A JP 11038285A JP S61269396 A JPS61269396 A JP S61269396A
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JP
Japan
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conductor
pattern
wiring board
melting point
multilayer wiring
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JP11038285A
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English (en)
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明 富沢
修 宮沢
中 横野
稔 田中
旻 村田
房次 庄子
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はLSI等の素子を搭載する多層配線基板に係り
、特に配線板内での電気信号伝播の高速化かつ高密度配
線化に好適な多層配線基板及びその製造方法に関する。
〔発明の背景〕
情報処理機器用の多層配線板においては、電気信号伝播
の高速化、高機能化等の要求に伴ない、絶縁基材の低誘
電率化、高密度配線の適用が必須となっている。
これ−こ対し、従来の多層配線板ではエポキシ樹脂、ポ
リイミド樹脂等、主として熱硬化性樹脂を基体とした銅
張り積層板を用いて、所定の導体配線を形成し多層化す
るもの、あるいはアルミナグリンシート上に厚膜印刷法
で高融点金属ペーストを形成し、多層化焼結するもの等
がある。
エポキシ樹脂等の有機高分子材およびアルミナ絶縁基材
は誘電率がそれぞれ3〜5.8〜10であり、電気信号
伝播速度は絶縁基材の誘電率の平方根に比例して遅くな
ることより、上記の絶縁基材を用いた配線板では信号伝
播の高速化に限界がある。
一方、信号伝播の高速化を達成する多層配線板として、
内層配線基板間を空気等の気体絶縁とする方法が特公昭
57−59559号公報、特公昭58−11117号公
報に記載されている。
上記の多層配線板では内層配線である信号層配線間(X
、Y方向)等に有機絶縁材(支持体)が介在するため、
大巾な誘電率低下は望めない。
また、層間(外層、内層間)の電気的接続方法として、
通常の多層配線板の工法であるドリル加工によるスルホ
ール穴あけ、スルホールの化学銅めっき、電気鋼めっき
法を用いるため微細スルホール等の形成が困難であり、
高密度配線板への適用性が小さい。
〔発明の目的〕
本発明の目的は上記した従来技術の問題点をなくし、所
定の導体パターンを形成した信号導体を空間をあけ、多
層接続し、配線板内の電気信号伝播の高速化を可能とす
る多層配線基板及びその製造方法を提供することにある
さらに、高密度配線を可能とする合理的な層間接続法を
提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために種々検討した結果以下の特徴
を有する発明で達成した。すなわち本発明は所定の信号
パターン、ランドパターンおよびグランドパターンを形
成した配線導体において、信号導体のランドパターンお
よびランドパターンに対向するグランドパターンの所定
位置の片面もしくは両面に選択的にバンプ状の低融点金
属を設け、これを介在せしめて複数の配線導体を重ね、
低融点金属を溶融することにより一括、又は遂次多層化
することにより各信号導体層、グランド導体層間が低融
点金属柱のみて接続、あるいは相対位置を固定して各信
号導体間および眉間が中空構造、すなわち空気絶縁され
た多層配線板の製造方法である。
さらには上記の独立(浮島状)シ念信号導体の形成にお
いて、所定の位置にバンプ状低融点金属層を設け、かつ
導体形成用レジストマスクを形成した板状導体を板状磁
石に保持、固定してエツチング処理し、支持体のない独
立導体を形成、上記導体を板状磁石に保持、固定した状
態で所定のグランド層導体と重ね合せ、低融点金属を溶
融することにより信号配線導体が空中配線構造体となる
こと多層配線板の製造方法で達成した。
信号層ランドパターン、グランド層パターン上へのバン
プ状低融点金属は主にSn + Pbを主成分とするハ
ンダ、 AIl  SntあるいはAu5t合金等から
構成される金属が用いられるが、溶融温度、コストの観
点から5n−Pb合金のハンダが適する。
低融点金属の選択的形成方法としてはホトエツチング法
による選択的レジストマスキング法を用いて、電気めっ
き法あるいは真空蒸着、スパッター法が応用できる。
レジストマスキング法に用いられる感光性レジストとし
ては、通常の剥離可能なポジ、ネガ型の液状あるいはド
ライフィルム状レジスト材が容易に応用できる。
一方、電気めっき法による低融点金属(ハンダ)形成に
は77化錫(45%) : 50〜3oOm7 / l
フッ化錫(45%):50〜300 m 13 、フッ
酸:50〜150m#/A’ セラfン: 1〜50g
/ l 、 * ’)酸:1〜50g/lからなるハン
ダめっき浴、あるいは塩基性炭酸鉛:10〜1oog/
J、スルファミン酸=50〜150g/A、アンモニア
水(28%)=10〜80 m l / l 、ゼラチ
y0.5〜5g/lからなる鉛めっき浴、硫酸錫:10
〜100g/1.スルファミン酸:30〜1oog/l
、洒石酸:0.5〜5g/!からなる錫めっき浴により
Sn、pl)二層めっきする方法などが適用できるがこ
れに限定されるものではなく、その他、通常の真空蒸着
法、スパッター法によりSn、Pbの二層構造を形成し
、溶融してハンダ組成とする方法も容易に適用できる。
この低融点金属は所定の導体配線層間の電気的接続を主
目的に行なうが、また各層間の相対位置固定すると同時
に立体組み立て(多重化)に対する機械的、物理的強度
を確保する支持体の役割をもする。さらには、バンプ状
に形成されるため、上記の各層間が中空に維持でき、空
気等の気体絶縁した構造を有する多層配線が可能となる
。すなわち、気体絶縁により誘電率を小さくし、電気信
号伝播の高速化が達成される。
本発明の導体、すなわち信号層パターン、グランド層を
構成する導体材料は比抵抗の小さいCu、 Nil A
g、 Au、 Al、 Mo、 w、 pt等が使用で
きるが、コスト、加工性の観点からCuが適する。
また低融点金属溶融時、接続部以外への流れを防止(ダ
ム)する目的で、接続部以外に形成する材料としてはハ
ンダ漏れを阻害するTi、A1等の金属を上記の導体表
面(片面又は両面)に真空蒸着法、スパッタ法で0.1
〜1μm程度薄膜形成する。
さらには独立した島状導体(信号導体)を形成する場合
、さらにNi+ Co、 Fe、 Cr等の磁性金属を
真空蒸着法、スパッタ法あるいはめつき法にて形成した
Cu−Ni−Tl等の三層構造からなる導体を用が用い
られる。
導体上に形成された磁性金属およびハンダ漏れ防止金属
は上記の目的のほか導体の機械的強度(剛性)を確保す
る目的をも有するものであ条0導体パターン形成には、
通常のホトエツチング法によるレジストマスク形成、金
属材料のエツチング法の適用により容易に導体パターン
形成が可能である。
また本発明の特徴はグランド導体層、信号導体層を中空
接続した配線板をさらに支持するためにその両面(外層
)に無機質剛性基板を構成する点にある。この剛性基板
としては、アルミナ、ムライト、ステライト、ガラス等
の酸化物系無機材料からなる配線基板が挙げられる。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の実施例を図を用いて説明する。
第1図(a)は板厚18μmを有する銅箔1の両面に真
空蒸着法を用いて、厚さ約1μmのNi金属膜2および
厚さ約0.1μmのTi金属膜3を形成した板状導体で
ある。
この導体両面にネガ型感光性レジストOMR−83(東
京応化製)をスピンナー塗布、70℃、30分間乾燥(
膜厚的3μm)した後、所定の位置に接続用ランドパタ
ーンを有するガラスホトマスク(図示せず)を両面に密
着、 500WXe−Hg灯により両面に10秒間紫外
線露光した。露光後OM R−83専用現像液および専
用リンス液にて各々5分間浸漬処理し、第1図(b)に
示すエツチングレジストパターン4を形成した。
次いで上記の板状導体を50Vo1%の硫酸水溶液(5
0°C)に約2分浸漬し、露出したTi金属膜5を選択
的にエツチング除去(低融点金属形成位置)した後、O
MR−85専用剥離液(50’C)に3分間浸漬してエ
ツチングレジスト4を除去して第1図(e)に示すごと
く低融点金属流れ防止用パターン6′を形成する。
次いで上記板状導体の両面にネガ型感光性レジストOM
R−85をスピンナー塗布、70°C130分間乾燥(
膜厚的5μm)した。その後、所定の位置に低融点金属
形成用ランドパターンを有するガラスホトマスク(図示
せず)を片面に密着(反対面はマスク無し) 、 so
o WXe −Hg灯により両面に10秒間紫外線露光
した。露光後、OMR専用現像液および専用リンス液に
て各々3分間浸漬処理し、M1図(d)に示す低融点金
属形成用レジストパターン5を形成した。
第1図(d)で得な板状導体にめっき前処理であるニー
トラクリーン−68脱脂(シップレイ社。
室温、2分)、水洗(室温、1分)および5チ塩酸洗(
室温、1分)、水洗(室温、1分)の各処理を施した後
、ハンダめっき法により所定のランドパターン上に約1
0μm厚の低融点金属6を形成した(第1図(e))。
上記のめつきに用いた液組成および条件を以下に示す。
(液組成) ホウフッ化錫(45チ)   ・・・ 5 g/lホウ
フッ化鉛(45チ)   ・・・100g/lホウフッ
酸        ・・・1001g/lホウ酸   
      ・・・ 10g/lゼラチン      
   ・・・ 5 g / 1(条 件) 温度:25°C±1°C電流密度:IA/drn2めっ
き後の低融点金屑めつき膜IこおけるSn/pb合金比
は約5/95であった。
次いで、上記板状導体をOMR83専用剥離液(50°
C)に3分間浸漬、低融点金属形成用レジスト5を剥離
、除去して、所定の位置に接続用低融点金属(ハンダ)
バンプ6を形成した板状導体を得た(第1図(f))。
上記板状導体の片面(バンプ状ハンダ形成面)に信号配
線形成用エツチングレジストとな感光性レジストOMR
−83をスピンナー塗布、乾燥(約3μm)した後、所
望のライン、ランドパターンを有する信号配線用ガラス
ホトマスク(図示せず)をレジスト面lこ密着、500
WXe−Hg灯により10秒間紫外線露光、その後OM
R−83専用現像液、専用リンス液に各々3分間浸漬処
理して、第1図(g)に示す信号配線形成用エツチング
レジストパターン7を形成し度板状導体を得た。
次いで、上記で得られた板状導体(第1図(g))を第
2図(a)に示すごとく表面層をテフロン樹脂でコーテ
ィング(約5μm)した板状磁石8に保持、固定する。
その後、50%硫酸水溶液(so’c)にて露出したT
i金属膜3をエツチング除去、さらに250 g/!l
 (7)塩化lIc2鉄液(40’C) Ic ! !
+Ni全Ni2および銅箔1をエツチング除去した後再
度50チ硫酸水溶液(50°C)により磁石面のTi金
属膜6をエツチング除去する。その後、OMR−83専
用剥離液にてエツチングレジストパターン7を除去して
独立した信号ライン導体およびランド導体を形成した(
第2図(b))。その後、板状磁石に保持、固定した状
態で約301)’Cの炉内に15分間投入、第2図(c
)に示すごとく、パンツ状ハンダを溶融ウェットバック
せしめ、球状低融点金*<ハンダつバンプ6′を有する
独立した信号配線導体を得た。
一方、第3図(a)は上記の独立した信号配線体と対向
して構成配置されるグランド導体層であり、厚さ約18
μmの銅箔1の片面に低融点金属流れ防止枠パターンと
なるTi金属膜3およびグランド層独立ランドを支持す
るポリイミド樹脂支持体9から構成される導体の所定の
グランドランド位置に低融点金属の球状バンプ6′を形
成した板状導体である。
次いで、上記板状のグランド導体層を板状磁石上に保持
、固定した(第2図(C))独立信号導体上ζこ重ね、
約300°Cの炉内に15分間投入、第3図伽)に示す
ごとく低融点金属を溶融し、グランド導体層、信号導体
を接続一体化した。その後、信号導体を保持、固定した
板状磁石8を除去し、第5図(C)に示すごとく、グラ
ンド導体層上に信号導体配線が低融点金属柱のみで接続
、かつ空中配線された構造配線体を得た。
次いで、上記構造の配線体を複数重ね、さらにその最外
層(両面)に湿式法により表面層。
内層配線したアルミナセラミック基板10を重ね300
°Cの炉内に15分間投入、低融点金属を溶融し7せし
め、第3図(d)に示すごとく、外層にLSI等の素子
を直接搭載可能なアルミナセラミック基板を有し、かつ
各信号導体配線およびグランド導体層が空中配線、すな
わち空気絶縁された多層配線板を製造した。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明lこよれば、導体配線層間
がバンプ状の低融点金属のみで接続。
多層化されるため、合理的かつ簡易な接続方法である。
しかも層間および導体配線間が空中配線を基本とするも
ので、導体間の信号1誘が小さく、電気信号伝播の高速
化に効果がある。
さらに本発明によれば、LSI等の実装に耐える機械的
、物理的強度を確保し得る配線板であり、信頼性の高い
配線板を得るに有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図、第3図は本発明の多層配線基板の製造
工程断面図である。 1・・・銅箔 2・・・Ni金属膜 3・・・Ti金属
膜5′・・・低融点金属流れ防止パターン 4・・・エ
ツチングレジスト 5・・・低融点金属形成用レジスト
 6・・・低融点金属 6′・・・球状低融点金属7・
・・信号配線形成用エツチングレジスト8・・・板状磁
石 9・・・ポリイミド樹脂支持体10・・・アルミナ
セラミック基板 第1図 第2図 暁3(2)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、所定の信号パターン、ランドパターンおよびグラン
    ドパターンを形成した配線導体において、該導体のラン
    ドパターンおよびランドパターンに対向するグランドパ
    ターンの所定位置の片面もしくは両面に選択的にバンプ
    状の低融点金属を設け、これを介在せしめて複数の配線
    導体を重ね、該低融点金属を溶融することにより接続一
    体化することを特徴とする多層配線基板。 2、上記多層配線基板の両面が無機質剛性基板で構成さ
    れてなる特許請求の範囲第1項記載の多層配線基板。 3、信号パターン、ランドパターンを形成する信号層配
    線導体において、該導体のランドパターンの片面もしく
    は両面に低融点金属を形成する第1の工程と、該導体に
    所定の信号パターン、ランドパターンを形成するための
    レジストマスクを形成する第2の工程と、該導体を板状
    磁石に保持、固定して独立した信号およびランドパター
    ンを形成する第3の工程と、該導体を板状磁石に保持、
    固定した状態で所定のグランドパターン導体に重ね、上
    記低融点金属を溶融し接続一体化する第4の工程とを少
    なくとも備えてなる多層配線基板の製造方法。 4、上記多層配線基板の両面が無機質剛性基板で構成さ
    れてなる特許請求の範囲第3項記載の多層配線基板の製
    造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02256297A (ja) * 1989-03-29 1990-10-17 Japan Radio Co Ltd 多層基板の接合方法
JPH03101195A (ja) * 1989-09-13 1991-04-25 Japan Radio Co Ltd 多層プリント配線基板の接続方法

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JPS59996A (ja) * 1982-06-25 1984-01-06 株式会社日立製作所 基板の接続構造

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