KR20140147894A

KR20140147894A - 다층배선기판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20140147894A
Application number: KR1020147032228A
Authority: KR
Inventors: 신노스케 마에다
Original assignee: 니혼도꾸슈도교 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-03-20
Publication date: 2014-12-30
Also published as: US20150027758A1; JP2013229526A; CN104206038A; WO2013161180A1; TW201349977A

Abstract

비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있어 접속신뢰성이 우수한 다층배선기판을 제공하는 것. 다층배선기판(10)은 복수의 수지절연층(33) 및 복수의 도체층(42)을 교호로 적층하여 다층화한 빌드업 구조를 가진다. 수지절연층(33)은 수지절연재료(50) 내층부에 유리직물(51)을 포함한다. 수지절연층(33)의 수지절연재료(50)에 비아홀(43)이 형성되고, 유리직물(51)에 있어서 비아홀(43)에 대응하는 위치에 스루홀(52)이 형성되어 있다. 유리직물(51)의 스루홀(52)의 개구 가장자리가 되는 부위는, 비아홀(43)의 내벽면에서 내측으로 돌출됨과 아울러, 비아도체(44)의 측부로 잠식되어 있다. 비아홀(43)의 내벽면(54)으로부터 돌출된 유리섬유(57)의 선단부에는, 유리섬유(57)끼리가 용융하여 연결되는 것에 의해 용착부(58)가 형성되어 있다.

Description

다층배선기판 및 그 제조방법{MULTILAYER WIRING SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은 복수의 수지절연층 및 복수의 도체층을 교호로 적층하여 다층화한 빌드업 구조를 가지는 다층배선기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

근래, 전기기기, 전자 기기 등의 소형화에 동반하여, 이들의 기기에 탑재되는 다층배선기판 등에도 소형화나 고밀도화가 요구되고 있다. 상기 다층배선기판으로서는, 복수의 수지절연층과 복수의 도체층을 교호로 적층 일체화하는, 이른바 빌드업 법으로 제조된 배선기판이 실용화되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1의 다층배선기판에 있어서, 수지절연층의 하층 도체층과 상층 도체층은 수지절연층 내에 형성된 비아도체를 통하여 접속되어 있다.　

더욱 상세하게는, 특허문헌 1의 다층배선기판에서는, 수지절연층은 수지절연재료 속에 유리직물(glass cloth)을 함유하고 있다. 그리고 수지절연층에 있어서, 그 두께 방향으로 관통 형성된 비아홀(via hole)의 내벽면으로부터 유리직물이 돌출됨과 아울러, 비아홀 내에 형성된 비아도체의 측부에 유리직물이 잠식되어 있다.

또, 특허문헌 2의 배선기판에 있어서도, 유리직물을 포함하는 수지절연층이 이용되고 있다. 그리고 수지절연층에 있어서 비아홀의 측벽으로부터 돌출된 유리직물이 서로 접합된 상태에서 비아도체에 매립되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 특개2009-246358호 공보 특허문헌 2: 일본국 특개2007-227809호 공보

특허문헌 1의 다층배선기판에 있어서, 비아홀의 내벽면으로부터 돌출되어 있는 각 유리직물의 선단은 연결되어 있지 않고, 각각의 선단이 비아도체의 측부에 대해서 가로 방향(비아도체의 직경 방향)에 박힌 상태로 되어 있다. 또, 유리직물과 비아도체의 밀착성은 낮다. 이로 인해, 비아도체에 비교적 큰 스트레스가 가해진 경우에는, 유리직물의 돌출부에서 비아도체를 고정하지 못하고 비아홀 내에 형성된 비아도체가 비아홀로부터 빠진다고 하는 비아 빠짐의 문제가 발생되는 것이 우려된다. 이로 인해, 가일층의 개량을 가하여 접속신뢰성을 향상시킨 다층배선기판이 요망되고 있다.　

덧붙여서, 특허문헌 2의 배선기판에서는 비아홀에 있어서 내벽면으로부터 돌출된 유리직물이 서로 접합되어 U자 형상으로 되어 있다. 상기 U자 형상의 접합부는, 유리직물이 비아홀 내로 튀어나오는 것을 방지하기 위한 것이다. 따라서, 특허문헌 2의 배선기판에서는 U자 형상의 접합부는, 비아홀의 내벽면으로부터 조금 돌출되어 있을 뿐이며, 비아도체를 고정하는 효과를 충분히 얻을 수 없다.　

본 발명은 상기의 과제에 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있어 접속신뢰성이 우수한 다층배선기판을 제공하는 것에 있다. 또, 다른 목적은 상기 다층배선기판을 제조하는데에 매우 적합한 다층배선기판의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

그리고 상기 과제를 해결하기 위한 수단(수단 1)으로서는, 복수의 수지절연층 및 복수의 도체층을 교호로 적층하여 다층화한 빌드업 구조를 가지며, 상기 수지절연층 중의 적어도 1층은 수지절연재료의 내층부에 무기섬유층을 포함하고, 상기 수지절연층의 상기 수지절연재료에 비아홀이 형성되며, 상기 무기섬유층에 있어서 상기 비아홀에 대응하는 위치에 스루홀(through hole)이 형성되고, 상기 비아홀 내 및 상기 스루홀 내에 상기 도체층 사이를 전기적으로 접속하는 비아도체가 형성되어 있는 다층배선기판으로서, 상기 무기섬유층의 상기 스루홀의 개구 가장자리가 되는 부위는, 상기 무기섬유층에 인접하는 상기 비아홀의 내벽면에서 내측으로 돌출됨과 아울러, 상기 비아홀의 내벽면에서 내측으로 돌출된 상기 무기섬유층에 있어서의 복수의 무기섬유의 선단부에는, 상기 무기섬유끼리가 용융하여 연결되는 것에 의해, 상기 비아홀의 내벽면을 따라서 벽 형상으로 넓혀진 형상의 용착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층배선기판이 있다.　

스루홀의 내경은 용착부의 내측면에 있어서의 내층측 개구부에 있어서 가장 작게 되어 있어도 좋다. 또, 스루홀의 평균 내경은 비아홀에 있어서의 외층측 개구 직경 및 내층측 개구 직경보다도 작고, 비아홀에 있어서의 최대 직경 부위의 내경의 1/3 이상으로 해도 좋다. 이와 같이 하면, 스루홀의 개구 가장자리를 비아도체의 측부로 확실하게 잠식시킬 수 있어 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다.　

비아홀에 있어서의 외층측 개구 직경은 내층측 개구 직경보다도 커도 좋다. 이 경우, 도금을 실시할 때에 외층측 개구부를 통하여 비아홀 내에 비아도체를 확실하게 형성할 수 있다.　

용착부의 내측면은 외층측 개구부에서 내층측 개구부로 향하여 서서히 직경이 좁아지는 테이퍼면으로 되어 있어도 좋다. 즉, 용착부의 내측면은 내층측으로 향하여 비아홀의 직경 방향 내측으로 경사지도록 형성되어 있어도 좋다. 이와 같이 용착부를 형성하면, 용착부를 비아도체에 확실하게 매립할 수 있다.　

또, 비아홀의 둘레 방향을 따른 용착부의 길이는, 비아홀의 무기섬유층과 인접하는 위치에 있어서의 내주(內周) 길이의 5％ 이상으로 되어 있다. 이 경우, 용착부의 면적을 충분히 확보할 수 있어 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다.　

무기섬유층을 구성하는 무기섬유의 평균 직경은 5.0㎛ 이하로 해도 좋다. 이와 같이, 가는 무기섬유를 이용할 경우, 레이저 구멍 가공의 가공열에 의해서 무기섬유가 녹기 쉬워져 비교적 사이즈가 큰 용착부를 형성할 수 있다.　

비아도체는 비아홀 내 및 스루홀 내를 충전하여 이루어지는 필드비아도체라도 좋다. 또, 비아도체는 비아홀의 내벽면을 따라서 형성되고, 내측에 오목부를 가지는 컨포멀(conformal) 비아도체라도 좋다.　

수지절연층은 무기섬유층에 더불어서 다른 무기재료를 포함하고 있어도 좋으며, 무기재료를 첨가하는 것에 의해, 수지절연층의 열팽창 계수를 낮출 수 있다. 수지절연층에 포함되는 무기재료의 형상은, 특별히 한정되는 것은 아니다. 수지절연층은, 예를 들면 입상의 무기재료인 실리카 필러를 포함하여 형성되어 있어도 좋다. 수지절연층에 포함되는 무기섬유층의 구체적인 예로서는, 예를 들면 유리직물을 들 수 있다. 또, 수지절연층은 입상의 무기재료를 포함하지 않고 무기섬유층만을 포함하여 형성되어 있어도 좋다. 수지절연층의 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 50㎛ 이하의 절연층이 이용된다. 50㎛ 이하의 수지절연층을 이용함으로써, 다층배선기판의 박형화가 가능하게 된다.　

무기섬유층으로서의 유리직물은 수지절연층에 있어서의 두께 방향의 중앙부에 배치되어 있어도 좋다. 이 경우, 유리직물이 수지절연층의 표면으로부터 노출되는 일이 없으며, 그 유리직물을 수지절연층 내층부에 확실하게 함유시킬 수 있다. 또, 비아홀의 내벽면에 있어서 중앙부로부터 유리직물이 돌출되기 때문에, 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다.　

수지절연층을 구성하는 수지절연재료는 절연성, 내열성, 내습성 등을 고려하여 적절하게 선택할 수 있다. 수지절연재료의 매우 적합한 예로서는, 에폭시수지, 페놀 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리이미드 수지 등의 열경화성 수지, 폴리카보네이트 수지, 아크릴 수지, 폴리아세탈 수지, 폴리프로필렌 수지 등의 열가소성 수지 등을 들 수 있다.　

또, 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단(수단 2)으로서는, 수단 1에 기재된 다층배선기판의 제조방법으로서, 상기 수지절연재료 중에 상기 무기섬유층으로서의 유리직물을 포함하여 구성된 상기 수지절연층을 상기 도체층 위에 배치하는 절연층 배치공정과, 상기 수지절연층에 대해서 탄산가스 레이저를 이용한 레이저 구멍 가공을 시행하여 상기 수지절연재료에 상기 비아홀을 형성함과 아울러 상기 유리직물에 상기 스루홀을 형성하고, 그때의 가공열에 의해서, 상기 비아홀의 내벽면으로부터 돌출된 상기 유리직물에 있어서의 복수의 유리섬유의 선단부를 용융시켜서 연결하여 상기 용착부를 형성하는 비아홀 형성공정과, 도금을 실시하여 상기 비아홀 내 및 상기 스루홀 내에 상기 비아도체를 형성하는 비아도체 형성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층배선기판의 제조방법이 있다.

수단 1에 기재된 발명에 따르면, 무기섬유층의 스루홀의 개구 가장자리가 비아홀의 내벽면에서 내측으로 돌출되어 있기 때문에, 그 무기섬유층의 돌출된 부위를 비아도체의 측부로 잠식시킬 수 있다. 또, 비아홀의 내벽면에서 내측으로 돌출된 무기섬유층에 있어서, 복수의 무기섬유의 선단부에는 무기섬유끼리가 용융하여 연결된 용착부가 형성되어 있다. 상기 용착부는 비아홀의 내벽면을 따라서 벽 형상으로 넓혀져 있다. 이와 같이 하면, 비교적 면적이 큰 용착부에 의해서 비아도체를 고정할 수 있기 때문에, 종래 기술과 비교하여 비아도체가 비아홀 내로부터 빠지기 어려워져, 비아도체의 접속신뢰성을 높일 수 있다.　

수단 2에 기재된 발명에 따르면, 절연층 배치공정에서 유리직물을 포함하여 구성된 수지절연층을 도체층 위에 배치한 후, 비아홀 형성공정이 실시된다. 상기 비아홀 형성공정에서는 수지절연층에 대해서 탄산가스 레이저를 이용한 레이저 구멍 가공을 시행함으로써, 수지절연재료에 비아홀이 형성됨과 아울러 유리직물에 스루홀이 형성된다. 탄산가스 레이저의 에너지 흡수율은 유리직물보다도 수지절연재료 쪽이 높기 때문에, 유리직물 주위의 수지절연재료가 소실(燒失)됨으로써, 비아홀의 내벽면으로부터 유리직물이 돌출된 상태가 된다. 또한, 가공열에 의해서, 복수의 유리섬유의 선단부가 용융되어 그 부분이 연결되는 것에 의해, 용착부가 형성된다. 이 후, 비아도체 형성공정에서 도금을 실시하는 것에 의해, 비아홀 내 및 스루홀 내에 비아도체가 형성된다. 이와 같이 용착부를 형성함으로써, 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있어 접속신뢰성이 우수한 다층배선기판을 제조할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 있어서의 다층배선기판의 개략 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 수지절연층에 있어서의 비아홀 및 비아도체를 나타내는 확대 단면 도.
도 3은 수지절연층에 있어서의 비아홀 및 용착부를 나타내는 모식적인 사시도.
도 4는 다층배선기판의 제조방법에 있어서의 코어 기판 형성공정을 나타내는 설명도.
도 5는 다층배선기판의 제조방법에 있어서의 절연층 배치공정을 나타내는 설명도.
도 6은 다층배선기판의 제조방법에 있어서의 비아홀 형성공정을 나타내는 설명도.
도 7은 다층배선기판의 제조방법에 있어서의 비아도체 형성공정을 나타내는 설명도.
도 8은 다층배선기판의 제조방법에 있어서의 빌드업 공정을 나타내는 설명도.
도 9는 본 실시형태의 비아홀 및 비아도체의 SEM 사진을 나타내는 설명도.
도 10은 다른 실시형태에 있어서의 비아홀 및 비아도체를 나타내는 단면도.

이하, 본 발명을 다층배선기판에 구체화한 일실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.　

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 다층배선기판(10)은 코어 기판 (11)과, 코어 기판(11)의 코어 주면(主面)(12, 도 1에서는 상면) 위에 형성되는 제 1 빌드업층(31)과, 코어 기판(11)의 코어 이면(13, 도 1에서는 하면) 위에 형성되는 제 2 빌드업층(32)으로 이루어진다.　

코어 기판(11)은 예를 들면 보강재로서의 유리직물에 에폭시수지를 함침시켜서 이루어지는 수지절연재(유리 에폭시재)로 구성되어 있다. 코어 기판(11)에 있어서의 복수 개소에는 두께 방향으로 관통하는 스루홀용 구멍(15, 관통구멍)이 형성되어 있으며, 스루홀용 구멍(15) 내에는 스루홀 도체(16)가 형성되어 있다. 스루홀 도체(16)는 코어 기판(11)의 코어 주면(12)측과 코어 이면(13)측을 접속하고 있다. 또한, 스루홀 도체(16)의 내부는, 예를 들면 에폭시수지 등의 폐색체(17)로 메워져 있다. 또, 코어 기판(11)의 코어 주면(12) 및 코어 이면(13)에는 구리로 이루어지는 도체층(41)이 패턴 형성되어 있으며, 각 도체층(41)은 스루홀 도체(16)에 전기적으로 접속되어 있다.　

코어 기판(11)의 코어 주면(12) 위에 형성된 제 1 빌드업층(31)은 열경화성 수지(수지절연재료로서의 에폭시수지)를 주체로 한 복수의 수지절연층(33, 35)과, 구리로 이루어지는 복수의 도체층(42)을 교호로 적층한 빌드업 구조를 가지고 있다. 수지절연층(35) 위에 있어서의 복수 개소에는, 단자 패드(45)가 어레이 형상으로 형성되어 있다. 또한, 수지절연층(35)의 상면은 솔더레지스트(37)에 의해서 거의 전체적으로 덮여져 있다. 솔더레지스트(37)의 소정 개소에는, 단자 패드(45)를 노출시키는 개구부(46)가 형성되어 있다. 그리고 개구부(46)로부터 노출된 단자 패드(45)는 도시하지 않는 땜납 범프를 통하여 반도체칩의 접속단자에 전기적으로 접속된다. 또, 수지절연층(33) 및 수지절연층(35) 내에는 비아홀(43) 및 비아도체 (44)가 각각 형성되어 있다. 각 비아도체(44)는 도체층(41, 42) 및 단자 패드(45)를 상호에 전기적으로 접속하고 있다.　

코어 기판(11)의 코어 이면(13) 위에 형성된 제 2 빌드업층(32)은 상기한 제 1 빌드업층(31)과 거의 같은 구조를 가지고 있다. 즉, 제 2 빌드업층(32)은 열경화성 수지(수지절연재료로서의 에폭시수지)를 주체로 한 복수의 수지절연층(34, 36)과, 복수의 도체층(42)을 교호로 적층한 빌드업 구조를 가지고 있다. 수지절연층 (34) 및 수지절연층(36) 내에는 비아홀(43) 및 비아도체(44)가 각각 형성되어 있다. 수지절연층(36)의 하면 위에 있어서의 복수 개소에는, BGA용 패드(48)가 어레이 형상으로 형성되어 있다. 또, 수지절연층(36)의 하면은 솔더레지스트(38)에 의해서 거의 전체적으로 덮여져 있다. 솔더레지스트(38)의 소정 개소에는, BGA용 패드(48)를 노출시키는 개구부(49)가 형성되어 있다. 개구부(49)로부터 노출된 BGA용 패드(48)는 도시하지 않는 땜납 범프를 통하여 마더보드(외부 기판)에 전기적으로 접속된다.　

본 실시형태의 각 수지절연층(33∼36)은 수지절연재료(50) 내층부에 무기섬유층으로서의 유리직물(51)을 포함한다. 더욱 상세하게는, 각 수지절연층(33∼36)은 유리직물(51)에 더불어서 입상의 무기재료인 실리카 필러를 포함하여 구성된 빌드업재를 이용하여 형성되어 있다. 각 수지절연층(33∼36)의 두께는 40㎛ 정도이며, 유리직물(51)의 두께는 15㎛ 정도이다. 각 수지절연층(33∼36)에 있어서, 두께 방향의 대략 중앙부에 유리직물(51)이 설치되어 있다.　

도 2에 나타내어지는 바와 같이, 수지절연층(33)의 수지절연재료(50)에 비아홀(43)이 형성됨과 아울러, 유리직물(51)에 있어서 비아홀(43)에 대응하는 위치에 스루홀(52)이 형성되어 있다. 그리고 비아홀(43) 내 및 스루홀(52) 내에 도체층 (41, 42) 사이를 전기적으로 접속하는 비아도체(44)가 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 비아도체(44)는 비아홀(43) 내 및 스루홀(52) 내를 충전하여 이루어지는 필드비아도체이며, 비아홀(43) 및 비아도체(44)는 역 원뿔대 형상으로 형성되어 있다. 또, 비아홀(43)의 내벽면(54)에는 유리직물(51)이 존재하는 깊이 위치에 대응하여 단차(55)가 형성되어 있다.　

유리직물(51)에 있어서 스루홀(52)의 개구 가장자리가 되는 부위는, 유리직물(51)에 인접하는 비아홀(43)의 내벽면에서 내측으로 돌출됨과 아울러, 비아도체 (44)의 측부로 잠식되어 있다. 또, 비아홀(43)의 내벽면(54)에서 내측으로 돌출된 유리직물(51)에 있어서의 복수의 유리섬유(57)의 선단부에는 유리섬유(57)끼리가 용융하여 연결되는 것에 의해, 용착부(58)가 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 유리직물(51)을 구성하는 유리섬유(57)의 평균 직경은 5.0㎛ 이하로 되어 있다.　

도 2 및 도 3에 나타내어지는 바와 같이, 용착부(58)는 가로 방향 및 세로 방향(절연층의 두께 방향)의 복수의 유리섬유(57)가 용착하는 것에 의해 형성되어 있으며, 비아홀(43)의 내벽면(54)을 따라서 벽 형상으로 넓혀진 형상으로 되어 있다. 또한, 도 3은 비아도체(44)를 떼어낸 상태의 비아홀(43)을 그 축심 위에서 절단한 상태를 나타내는 모식적인 사시도이다.　

용착부(58)의 내측면(60)은 외층측 개구부(62)에서 내층측 개구부(61)로 향하여 서서히 직경이 좁아지는 테이퍼면으로 되어 있다. 즉, 스루홀(52)의 내경은 용착부(58)의 내측면(60)에 있어서의 내층측 개구부(61)에 있어서 가장 작게 되어 있다. 구체적으로는, 스루홀(52)의 평균 내경(D0)은 25㎛ 정도이며, 스루홀(52)의 내층측 개구부(61)에 있어서의 내경은 20㎛ 정도이다. 또, 비아홀(43)은 내층측 개구부(63)에서 외층측 개구부(64)로 향하여 직경이 크게 되어 있으며, 외층측 개구부(64)가 최대 직경 부위로 되어 있다. 즉, 비아홀(43)의 외층측 개구 직경(D1)은 내층측 개구 직경(D2)보다도 크게 되어 있다. 또한, 비아홀(43)에 있어서, 외층측 개구 직경(D1)은 70㎛ 정도이며, 내층측 개구 직경(D2)은 30㎛ 정도이다. 또, 스루홀(52)의 평균 내경(D0)은 비아홀(43)의 외층측 개구 직경(D1) 및 내층측 개구 직경(D2)보다도 작고, 비아홀(43)에 있어서의 최대 직경 부위{외층측 개구부(64)}의 1/3 이상으로 되어 있다.　

본 실시형태에 있어서, 용착부(58)는 사이즈가 다른 것이 둘레 방향을 따라서 복수 형성되어 있다. 사이즈가 가장 큰 용착부(58)는 비아홀(43)의 둘레 방향을 따른 길이(L1)가 비아홀(43)의 유리직물(51)과 인접하는 위치에 있어서의 내주 길이(L2)의 5％ 이상으로 되어 있다.　

다음에, 본 실시형태의 다층배선기판(10)의 제조방법에 대해서 서술한다.　

우선, 유리 에폭시로 이루어지는 기재(基材)의 양면에 구리박이 첩부된 동장적층판을 준비한다. 그리고 드릴기를 이용하여 천공 가공을 실시하며, 동장적층판의 표리면을 관통하는 관통구멍(15)을 소정 위치에 미리 형성하여 둔다. 그리고 동장적층판의 관통구멍(15)의 내면에 대한 무전해 구리도금 및 전해 구리도금을 실시하는 것에 의해, 관통구멍(15) 내에 스루홀 도체(16)를 형성한다.　

그 후, 스루홀 도체(16)의 공동부(空洞部)를 절연수지재료(에폭시수지)로 메워서 폐색체(17)를 형성한다. 또한, 동장적층판의 구리박과 그 구리박 위에 형성된 구리도금층을, 예를 들면 서브트랙티브법에 의해서 패터닝한다. 이 결과, 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 스루홀 도체(16) 및 도체층(41)이 형성된 코어 기판(11)을 얻는다.　

그리고 빌드업 공정을 실시하는 것에 의해, 코어 기판(11)의 코어 주면(12) 위에 제 1 빌드업층(31)을 형성함과 아울러, 코어 기판(11)의 코어 이면(13) 위에도 제 2 빌드업층(32)을 형성한다.　

상세하게는, 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 코어 기판(11)에 있어서 각 도체층(41)이 형성된 코어 주면(12) 및 코어 이면(13)의 위에, 수지절연재료(50) 중에 유리직물(51)을 포함하여 구성된 시트 형상의 수지절연층(33, 34)을 배치하고, 수지절연층(33, 34)을 첩부한다(절연층 배치공정).　

그 후, 탄산가스 레이저(CO₂ 레이저)를 이용하여 레이저 구멍 가공을 시행함으로써 수지절연층(33, 34)의 소정의 위치에 비아홀(43)을 형성함과 아울러 유리직물(51)에 스루홀(52)을 형성한다(비아홀 형성공정). 여기서, 탄산가스 레이저의 에너지 흡수율은 유리직물(51)보다도 수지절연재료(50) 쪽이 높기 때문에, 비아홀 (43)의 내벽면(54)으로부터 유리직물(51)의 일부가 튀어나온 상태로 남는다. 또 이때, 가공열에 의해서, 비아홀(43)의 내벽면(54)으로부터 돌출된 유리직물(51)에 있어서의 복수의 유리섬유(57)의 선단부를 용융시켜서 연결하는 것에 의해, 용착부 (58)를 형성한다(도 6 참조). 상기 레이저 구멍 가공에서는, 외층측 개구부(64)측으로부터 레이저가 조사되기 때문에, 비아홀(43)에 있어서 외층측 개구부(64)의 구경(D1, 외층측 개구 직경)은 내층측 개구부(63)의 구경(D2, 내층측 개구 직경)보다도 크게 된다.　

이어서, 과망간산칼륨용액 등의 에칭액을 이용하여 각 비아홀(43) 내의 스미어를 제거하는 디스미어공정을 실시한다. 또한, 디스미어공정으로서는, 에칭액을 이용한 처리 이외에, 예를 들면 O₂플라즈마에 의한 플라즈마 에싱의 처리를 실시해도 좋다.　

디스미어 공정의 후, 종래 공지의 수법에 따라서 무전해 구리도금 및 전해 구리도금을 실시하는 것에 의해, 각 비아홀(43) 내에 비아도체(44)를 형성한다(비아도체 형성공정). 또한, 종래 공지의 수법(예를 들면 세미 애디티브법)에 의해서 에칭을 실시하는 것에 의해, 수지절연층(33, 34) 위에 도체층(42)을 패턴 형성한다(도 7 참조).　

다른 수지절연층(35, 36) 및 도체층(42)에 대해서도, 상기한 수지절연층(33, 34) 및 도체층(42)과 마찬가지의 수법에 의해서 형성하고, 수지절연층(33, 34) 위에 적층하여 간다. 또한 여기서, 수지절연층(35) 위의 도체층(42)으로서 복수의 단자 패드(45)가 형성되고, 수지절연층(36) 위의 도체층(42)으로서 복수의 BGA용 패드(48)가 형성된다(도 8 참조).　

다음에, 수지절연층(35, 36) 위에 감광성 에폭시수지를 도포하여 경화시킴으로써, 솔더레지스트(37, 38)를 형성한다. 그 후, 소정의 마스크를 배치한 상태에서 노광 및 현상을 실시하고, 솔더레지스트(37, 38)에 개구부(46, 49)를 패터닝한다. 이상의 공정을 거치는 것에 의해 도 1에 나타내는 다층배선기판(10)을 제조한다.　

본 발명자는 상기의 방법으로 제조한 다층배선기판(10)에 대해서, 비아도체 (44)의 축선 위에서 그 두께 방향으로 절단하고, 비아도체(44)의 절단면을 전자현미경(SEM)으로 관찰했다. 도 9에는 비아도체(44)에 있어서의 절단면의 SEM사진 (70)을 나타내고 있다.　

도 9에 나타내어지는 바와 같이, 역 원뿔대 형상을 이루는 비아홀(43) 내에 있어서, 유리직물(51)이 돌출되어 비아도체(44)의 측부로 잠식되어 있다. 또, 비아홀(43)의 내벽면(54)에서 내측으로 돌출된 유리직물(51)의 선단부에는, 유리섬유 (57)끼리가 용융하여 연결된 용착부(58)가 형성되어 있다. 그리고 상기 용착부(58)는 내층측으로 늘어지도록 형성되어 있으며, 그 내측면(60)은 테이퍼면으로 되어 있었다. 또한, 비아홀(43)의 내벽면(54)은 유리직물(51)의 돌출부에서 단차(55)가 형성되고, 상기 단차(55)를 경계로 하여 경사 각도가 약간 변화하고 있는 것이 확인되었다. 또, 비아홀(43)에 있어서, 틈새 없이 비아도체(44)가 형성되어 있으며, 비아도체(44)의 밀착성이 충분히 확보되어 있는 것이 확인되었다.　

따라서, 본 실시형태에 따르면 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 본 실시형태의 다층배선기판(10)에서는, 유리직물(51)의 스루홀(52)의 개구 가장자리가 비아홀(43)의 내벽면(54)에서 내측으로 돌출되어 있기 때문에, 상기 유리직물(51)의 돌출된 부위를 비아도체(44)의 측부로 잠식시킬 수 있다. 또, 비아홀(43)의 내벽면(54)에서 내측으로 돌출된 유리직물(51)에 있어서의 복수의 유리섬유(57)의 선단부에는, 유리섬유(57)끼리가 용융하여 연결된 용착부(58)가 형성되어 있으며, 상기 용착부(58)는 비아홀(43)의 내벽면(54)을 따라서 벽 형상으로 넓혀져 있다. 이와 같이 하면, 비교적 면적이 큰 용착부(58)에 의해서 비아도체 (44)를 고정할 수 있기 때문에, 비아도체(44)가 비아홀(43) 내로부터 빠지기 어려워져 비아도체(44)의 접속신뢰성을 높일 수 있다.　

(2) 본 실시형태의 다층배선기판(10)에 있어서, 용착부(58)의 내측면(60)은, 외층측 개구부(62)에서 내층측 개구부(61)로 향하여 서서히 직경이 좁아지는 테이퍼면으로 되어 있으며, 스루홀(52)의 내경은, 용착부(58)의 내측면(60)에 있어서의 내층측 개구부(61)에 있어서 가장 작게 되어 있다. 이와 같이 하면, 유리섬유(57)의 용착부(58)를 비아도체(44)의 측부로 확실하게 잠식시킬 수 있어 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다.　

(3) 본 실시형태의 다층배선기판(10)에서는, 비아홀(43)의 둘레 방향을 따른 용착부(58)의 길이(L1)는, 비아홀(43)의 유리직물(51)과 인접하는 위치에 있어서의 내주 길이(L2)의 5％ 이상으로 되어 있다. 이 경우, 용착부(58)의 면적을 충분히 확보할 수 있어 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다.　

(4) 본 실시형태에서는, 평균 직경이 5.0㎛ 이하인 유리섬유(57)를 짠 유리직물(51)을 이용하고 있다. 이와 같은 유리섬유(57)를 이용할 경우, 레이저의 가공열에 의해서 유리섬유(57)가 녹기 쉬워 비교적 사이즈가 큰 용착부(58)를 형성할 수 있다.　

(5) 본 실시형태의 다층배선기판(10)에서는, 유리직물(51)에 형성되는 스루홀(52)의 평균 내경(D0)은 비아홀(43)에 있어서의 외층측 개구 직경(D1) 및 내층측 개구 직경(D2)보다도 작고, 최대 직경 부위인 외층측 개구 직경(D1)의 1/3 이상이다. 이 경우, 스루홀(52)의 개구 가장자리를 비아도체(44)의 측부로 확실하게 잠식시킬 수 있다. 또한, 비아홀(43)에 있어서의 외층측 개구 직경(D1)은 내층측 개구 직경(D2)보다도 크다. 이와 같이 외층측 개구 직경(D1)을 크게 함으로써, 도금을 실시할 때에 외층측 개구부(64)를 통하여 비아홀(43) 내에 필드비아도체(44)를 확실하게 형성할 수 있다.　

(6) 본 실시형태의 다층배선기판(10)에 있어서, 수지절연층(33∼36)은 유리직물(51)을 두께 방향의 대략 중심부에 가진다. 이 경우, 유리직물(51)이 수지절연층(33∼36)의 표면으로부터 노출되는 일없이, 상기 유리직물(51)을 수지절연층(33∼36)에 확실하게 함유시킬 수 있다. 또, 비아홀(43)의 내벽면(54)에 있어서의 중앙부로부터 유리직물(51)이 돌출되기 때문에, 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 유리직물(51)을 포함시킴으로써 수지절연층(33∼36)의 강도를 충분히 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시형태는 이하와 같이 변경해도 좋다.　

ㆍ상기 실시형태의 다층배선기판(10)에서는, 모든 수지절연층(33∼36)에 있어서 유리직물(51)을 포함하고, 각 절연층(33∼36)에 형성된 비아홀(43)의 내벽면 (54)으로부터 유리직물(51)을 돌출시킴과 아울러, 유리섬유(57)의 선단부에 용착부 (58)를 형성하는 것이었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 다층배선기판(10)을 구성하는 각 수지절연층(33∼36)의 적어도 1층에 유리직물(51)을 포함하고, 그 수지절연층에 형성되는 적어도 1개의 비아홀(43) 내에 유리직물(51)의 용착부(58)를 형성하는 것이라도 좋다.　

ㆍ상기 실시형태의 다층배선기판(10)에서는, 각 수지절연층(33∼36)에 형성되는 비아홀(43) 및 비아도체(44)는 역 원뿔대 형상이었지만, 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 도 10에 나타내어지는 다층배선기판(10A)과 같이, 단면 대략 육각 형상(단면 주판알 형상)의 비아홀(43A) 및 비아도체(44A)를 각 수지절연층(33∼36)에 형성해도 좋다. 다층배선기판(10A)에 있어서도, 유리직물(51)에 있어서의 스루홀 (52)의 개구 가장자리가 되는 부위는, 비아홀(43A)의 내벽면(54A)에서 내측으로 돌출됨과 아울러, 비아도체(44A)의 측부로 잠식되어 있다. 그리고 비아홀(43A)의 내벽면에서 내측으로 돌출된 유리직물(51)에 있어서 복수의 유리섬유(57)의 선단부에는, 유리섬유(57)끼리가 용융하여 연결되는 것에 의해, 용착부(58)가 형성되어 있다.　

또, 수지절연층(33∼36)으로서는, 입상의 무기재료인 실리카 필러를 포함하지 않고 유리직물(51)만을 포함하는 빌드업재가 이용되고 있다. 이 경우, 레이저 구멍 가공시에 있어서, 수지절연층(33∼36)에 있어서의 수지절연재료(50)가 가공되기 쉬워진다. 이로 인해, 유리직물(51)에 스루홀(52)을 형성할 때에 가해지는 가공열이 유리직물(51)을 그 평면 방향으로 전도함으로써, 스루홀(52)의 개구 가장자리 주위의 수지절연재료(50)가 더욱 많이 소실된다. 이 결과, 각 수지절연층(33∼36)에 형성되는 비아홀(43A)은, 그 내벽면(54A)에 있어서 유리직물(51)에 인접하는 영역에서 내경이 가장 크게 된다. 또, 유리직물(51)에 형성되어 있는 스루홀(52)의 평균 내경은, 비아홀(43)에 있어서의 내층측 개구부(63A) 및 외층측 개구부(64A)의 구경보다도 작게 되어 있다. 또한, 비아홀(43)에 있어서의 외층측 개구부(64A)의 구경은 내층측 개구부(63A)의 구경보다도 크게 되어 있다. 이 다층배선기판(10A)에 있어서도, 비아홀(43A) 내에서 유리직물(51)의 용착부(58)를 형성함으로써, 비아도체(44A)가 비아홀(43A) 내로부터 빠지기 어려워져, 비아도체(44A)의 접속신뢰성을 높일 수 있다. 또, 비아홀(43A)은 내층측 개구부(63A) 및 외층측 개구부(64A)가 오므라진 형상으로 되기 때문에, 비아 빠짐을 확실하게 방지할 수 있다.

ㆍ상기 실시형태의 다층배선기판(10, 10A)에서는, 비아홀(43, 43A)에 형성되는 비아도체(44, 44A)는 비아홀(43, 43A) 내 및 스루홀(52) 내를 충전하여 이루어지는 필드비아도체이었지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로는, 비아홀 (43, 43A)의 내벽면(54, 54A)을 따라서 형성되고, 내측에 오목부를 가지는 컨포멀 비아도체에 각 비아도체(44, 44A)를 변경하여 다층배선기판을 제조해도 좋다.　

ㆍ상기 실시형태에서는, 코어 기판(11)을 가지는 다층배선기판(10)에 구체화하는 것이었지만, 코어 기판(11)을 가지지 않는 코어레스 배선기판에 본 발명을 구체화해도 좋다.　

ㆍ상기 실시형태에 있어서의 다층배선기판(10)의 형태는, BGA(볼 그리드 어레이)에만 한정되지 않고, 예를 들면 PGA(핀 그리드 어레이)나 LGA(랜드 그리드 어레이) 등의 배선기판에 본 발명을 적용시켜도 좋다.

다음에, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 외에, 상기한 실시형태에 의해서 파악되는 기술적 사상을 이하에 열거한다.　

(1) 수단 1에 있어서, 상기 수지절연층은 입상의 무기재료를 포함하지 않고 형성되는 것을 특징으로 하는 다층배선기판.　

(2) 수단 1에 있어서, 상기 무기섬유층으로서의 유리직물이 상기 수지절연층에 있어서의 두께 방향의 중앙부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다층배선기판.　

(3) 수단 1에 있어서, 상기 수지절연층의 두께가 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 다층배선기판.　

(4) 수단 1에 있어서, 상기 스루홀의 평균 내경은 상기 비아홀에 있어서의 최대 직경 부위의 내경의 1/3 이상인 것을 특징으로 하는 다층배선기판.　

(5) 수단 1에 있어서, 상기 스루홀의 평균 내경은 상기 비아홀에 있어서의 외층측 개구 직경 및 내층측 개구 직경보다도 작은 것을 특징으로 하는 다층배선기판.　

(6) 수단 1에 있어서, 상기 비아홀에 있어서의 외층측 개구 직경은 내층측 개구 직경보다도 큰 것을 특징으로 하는 다층배선기판.

10, 10A: 다층배선기판
33∼36: 수지절연층
42: 도체층
43, 43A: 비아홀
44, 44A: 비아도체
50: 수지절연재료
51: 무기섬유층으로서의 유리직물
52: 스루홀
54, 54A: 비아홀의 내벽면
57: 무기섬유로서의 유리섬유
58: 용착부
60: 용착부의 내측면
61: 용착부의 내층측 개구부
62: 용착부의 외층측 개구부
63, 63A: 비아홀의 내층측 개구부
64, 64A: 비아홀의 외층측 개구부
L1: 용착부의 길이
L2: 비아홀의 내주 길이

Claims

복수의 수지절연층 및 복수의 도체층을 교호로 적층하여 다층화한 빌드업 구조를 가지며, 상기 수지절연층 중의 적어도 1층은 수지절연재료의 내층부에 무기섬유층을 포함하고, 상기 수지절연층의 상기 수지절연재료에 비아홀이 형성되며, 상기 무기섬유층에 있어서 상기 비아홀에 대응하는 위치에 스루홀이 형성되고, 상기 비아홀 내 및 상기 스루홀 내에 상기 도체층 사이를 전기적으로 접속하는 비아도체가 형성되어 있는 다층배선기판으로서,
상기 무기섬유층의 상기 스루홀의 개구 가장자리가 되는 부위는, 상기 무기섬유층에 인접하는 상기 비아홀의 내벽면에서 내측으로 돌출됨과 아울러,
상기 비아홀의 내벽면에서 내측으로 돌출된 상기 무기섬유층에 있어서의 복수의 무기섬유의 선단부에는, 상기 무기섬유끼리가 용융하여 연결되는 것에 의해, 상기 비아홀의 내벽면을 따라서 벽 형상으로 넓혀진 형상의 용착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층배선기판.
청구항 1에 있어서,
상기 스루홀의 내경은, 상기 용착부의 내측면에 있어서의 내층측 개구부에 있어서 가장 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 다층배선기판.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 용착부의 내측면은, 외층측 개구부에서 내층측 개구부로 향하여 서서히 직경이 좁아지는 테이퍼면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 다층배선기판.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비아홀의 둘레 방향을 따른 상기 용착부의 길이는, 상기 비아홀의 상기 무기섬유층과 인접하는 위치에 있어서의 내주 길이의 5％ 이상인 것을 특징으로 하는 다층배선기판.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무기섬유층을 구성하는 무기섬유의 평균 직경은, 5.0㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 다층배선기판.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비아도체는, 상기 비아홀 내 및 상기 스루홀 내를 충전하여 이루어지는 필드비아도체인 것을 특징으로 하는 다층배선기판.
청구항 1 내지 청구항 6의 어느 한 항에 기재된 다층배선기판의 제조방법으로서,
상기 수지절연재료 중에 상기 무기섬유층으로서의 유리직물을 포함하여 구성된 상기 수지절연층을 상기 도체층 위에 배치하는 절연층 배치공정과,
상기 수지절연층에 대해서 탄산가스 레이저를 이용한 레이저 구멍 가공을 시행하여 상기 수지절연재료에 상기 비아홀을 형성함과 아울러 상기 유리직물에 상기 스루홀을 형성하고, 그때의 가공열에 의해서, 상기 비아홀의 내벽면으로부터 돌출된 상기 유리직물에 있어서의 복수의 유리섬유의 선단부를 용융시켜서 연결하여 상기 용착부를 형성하는 비아홀 형성공정과,
도금을 실시하여 상기 비아홀 내 및 상기 스루홀 내에 상기 비아도체를 형성하는 비아도체 형성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층배선기판의 제조방법.