JP2007116188A - 多層プリント配線板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導電ペーストを金属箔に印刷してバンプを形成しバンプに有機絶縁膜を貫通させて多層配線の層間接続を行うＢ² ｉｔ法を用いて、信頼性が高く、高密度化された製造が容易な多層プリント配線板を提供する。
【解決手段】貫通孔５に導電性ペーストを印刷して内部に接続プラグ６を形成したコアとなる配線基板１に、導電性ペーストを印刷してバンプ１０、１１を形成した金属箔をバンプが少なくとも１つの接続プラグに当接するように未硬化の有機絶縁膜８、９を介して積層し、この積層体を加熱加圧し、金属箔をパターニングして多層の配線パターンを配線基板上に積層する。バンプを接続プラグの直上に設置でき、デザインルール面にメリットがあり、設計の手間を省くことができる。貫通孔に導電性ペーストを充実して埋め込むだけでその後の銅めっきをしなくて良い。貫通孔内に抵抗ペーストを埋め込んで抵抗素子を形成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層プリント配線板に係り、とくに、信頼性が高く、且つ高密度化された製造が容易な多層プリント配線板の構造及びその製造方法に関するものである。

近年、ビルドアップ多層プリント配線板といわれる多層配線基板がプリント配線板や半導体素子を接続して構成されたフリップチップ型半導体装置などに支持基板に適用されることが多くなっている。とくに、例えば、銀ペーストなどの導電ペーストを、例えば、銅などの金属箔に印刷して接続バンプ（以下、バンプという）を形成し、バンプに有機絶縁膜を貫通させて層間の電気接続を行う方法は、Ｂ² ｉｔ法（Buried Bump Interconnection Technologyの略、バンプによる層間接続技術を意味している。）として良く知られている。
図１７及び図１８を参照してこの方法を説明する。配線基板１０１は、例えば、両面に導体箔を貼り合わせた両面銅張積層板を用いる。厚さ１．２ｍｍのガラスクロスにビスマレイミド型ポリイミド樹脂を含浸させた両面銅張積層板の導体箔は、例えば、厚さ３５μｍの電解銅箔からなり、これらをパターニングして両面に第１及び第２の配線層１０４、１０５を形成する。第１の配線層１０４及び第２の配線層１０５は、配線基板に形成された接続配線（図示しない）により適宜電気的に接続されている（図１７（ａ））。

一方、厚さ３５μｍの電解銅箔１０２を用意し、これに銀ペーストなどの導電ペーストを用いて所定のパターンに配置された接続配線であるバンプ１０７を複数印刷する。バンプ１０７は略円錐状で底面の径が０．４ｍｍ程度である（図１７（ｂ））。次に、バンプ１０７を所定のパターンに配置形成した形成した銅箔１０２にプレプリグなどの未硬化の有機絶縁膜１０３を積層し、バンプ１０７を貫通させてその頭部を露出させる。有機絶縁膜１０３は、例えば、エポキシ変性ポリイミド樹脂フィルムを用いる。銅箔１０２及び有機絶縁膜１０３は、ローラーなどによりプレスして一体化される。このとき、銅箔１０２と有機絶縁膜１０３との積層体は、有機絶縁膜１０３から露出するバンプ１０７の頭部を圧潰するように塑性変形される。そして、有機絶縁膜１０３は、硬化させず、セミキュア状態を維持する温度、圧力条件でプレスを行うのが好ましい（図１７（ｃ））。次に、銅箔１０２と有機絶縁膜１０３との積層体に配線基板１０１を積層する。このとき配線基板１０１の第１の面に形成された第１の配線層１０４は、銅箔１０２に形成されたバンプ１０７と対向するようにこれらを積層する。これら積層体は、上下両側からクッション材１０８を介してプレス板１０９に挟み込まれ、この状態で加熱しつつ加圧される。

加熱及び加圧により有機絶縁膜１０３は硬化してキュアされる。このとき銅箔１０２上のバンプ１０７は、塑性変形しながら、対向する配線基板１０１の第１の配線層１０４と接続される（図１８（ａ））。プレスに用いるプレス板１０９は、ステンレス板、真鍮板などの寸法変化や変形の少ない金属板、ポリテトラフロロエチレン樹脂板やポリイミド樹脂板などの寸法変化や変形の少ない耐熱性樹脂板などを用いる。プレス板１０９から積層体を取り外し、周知のエッチング技術により銅箔１０２を所定のパターンにエッチングして第３の配線層１０２を形成する。以上の工程により各配線層がバンプによる多数のビアコンタクトを有する多層プリント配線板が形成される。その後、ソルダーレジスト加工、コンポーネントマスキング加工、金めっき加工、はんだコーティングなどの表面仕上げ加工を適宜実施して多層プリント配線板を完成させる（図１８（ｂ））。
このように形成された多層プリント配線板の配線回路の接続抵抗は小さく、接合状態は良好である。また、従来より薄くすることも可能になる。また、貫通孔による層間接続を必要最小限にすることができるので高密度実装に対応することができる。

従来、Ｂ² ｉｔ法による層間接続技術を用いた多層プリント配線板は、以上のように形成される。図１８（ｂ）に示す従来の多層プリント配線板では、コアとなる配線基板として多層配線構造の基板を用い、基板両面に形成された配線パターンを貫通孔に形成された導電路を介して電気的に接続することも知られている。図１９及び図２０は、コアの配線基板に多層配線構造の基板を用いた従来例である。
この従来例では、Ｂ² ｉｔ法を用いないで層間絶縁膜を積層しながらフォトエッチングやレーザなどで層間絶縁膜に貫通孔を形成し、ここに接続用導電路をもうけて多層配線を積層していく方法が採られている。
図１９に示すように、内部に多層の内部配線パターン２０３が形成された配線基板２００には、両面に第１の配線パターン２０４及び第２の配線パターン２０５が形成されている。第１及び第２の配線パターン間は貫通孔２０２内に形成された導電路（接続配線）２０８により電気的に接続されている。接続配線２０８は、Ｃｕめっきなどにより形成される。

そして貫通孔２０２にはこの内部の空間を埋めるようにエポキシ樹脂などからなる絶縁プラグ２０６が充填されている。第１の配線パターン２０４及び第２の配線パターン２０５の上には層間絶縁膜２０７、２０９が形成され、その上にはそれぞれ第３の配線パターン２０１及び第４の配線パターン２１０が形成されている。第３の配線パターン２０１は、フォトエッチングやレーザ光などにより開口させた貫通孔を介して第１の配線パターン２０４と電気的に接続され、第４の配線パターン２１０は、貫通孔を介して第２の配線パターン２０５と電気的に接続される。このとき、配線間の接続部分は、絶縁プラグ２０６が埋め込まれているので、コアの配線基板２００の貫通孔２０２から離れたところに設けられている。また、図２０に示すように、高密度対応など設計上の制約によりコアの配線基板２００の貫通孔２０２上で接続する必要性が生じたときには、第１の配線パターン２０４及び絶縁プラグ２０６の上にフラッシュめっき層２１２を施して第１の配線パターン２０４と第３の配線パターン２０１とを電気的に接続し、第２の配線パターン２０５及び絶縁プラグ２０６の上にフラッシュめっき層２１３を施して第２の配線パターン２０５と第４の配線パターン２１０とを電気的に接続することができる。

しかし図１９及び図２０の方法では、めっき回数が増えるので、ファインパターンのエッチングが難しくなる。コアの配線基板に形成された貫通孔にフラッシュめっき層を形成するには、樹脂を埋め込み、研磨して整面後にめっきを施すなど工程数や材料費が高くなる。また、コアの配線基板に形成された貫通孔を避けて接続部を形成するには、部品配置や配線設計に制約が増え、手間がかかる上、高密度化が阻害される。
本発明は、このような事情によりなされたものであり、導電ペーストを金属箔に印刷してバンプを形成し、バンプに有機絶縁膜を貫通させて多層配線の層間接続を行うＢ² ｉｔ法を用いて、信頼性が高く、且つ高密度化された製造が容易な多層プリント配線板の構造及びその製造方法を提供する。

本発明は、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続プラグを形成したコアとなる配線基板に、導電性ペーストを印刷してバンプを形成した金属箔をバンプが少なくとも１つの接続プラグに当接するように未硬化の有機絶縁膜を介して積層し、この積層体を加熱加圧し、金属箔をパターニングして多層の配線パターンを配線基板上に積層することを第１の特徴とする。
また、本発明は、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続プラグを形成したコアとなる第１の配線基板に、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続プラグを形成し、配線パターンには導電性ペーストにより印刷したバンプを有する第２の配線基板をバンプがコアとなる第１の配線基板の１つの接続プラグに当接するように未硬化の有機絶縁膜を介して積層し、この積層体を加熱加圧して多層プリント配線板を形成することを第２の特徴とする。この多層プリント配線板を製造する際において配線基板の貫通孔を形成する穴開けにはドリルによる穴開けとレーザによる穴開けを併用することに特徴がある。

また、本発明は、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続プラグを形成したコアとなる配線基板に、導電性ペーストを印刷してバンプを形成した金属箔をバンプが少なくとも１つの接続プラグに当接するように未硬化の有機絶縁膜を介して積層し、この積層体を加熱加圧し、金属箔をパターニングして多層の配線パターンを配線基板上に積層することにより形成した多層プリント配線板において、コアの配線基板の表裏配線パターンを電気的に接続する貫通孔内の接続プラグを抵抗ペーストによって埋め込み形成し、抵抗素子を有するようにしたことを第３の特徴とする。この抵抗素子の抵抗値は、抵抗ペーストとして所定の抵抗値の材料を選択するか、貫通孔の口径を所定の値に設定して調整することに特徴がある。
本発明は、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続プラグを形成したコアとなる配線基板に、導電性ペーストを印刷してバンプを形成した金属箔をバンプが少なくとも１つの接続プラグに当接するように未硬化の有機絶縁膜を介して積層し、この積層体を加熱加圧し、金属箔をパターニングして多層の配線パターンを配線基板上に積層する多層プリント配線板の製造方法において、金属箔に代えて無電解めっき膜を用い、未硬化の有機絶縁膜に代えて液状樹脂の塗布膜を用いることを第４の特徴とする。

本発明は、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続配線を形成したコアとなる配線基板に、導電性ペーストを印刷してバンプを形成した金属箔を未硬化の有機絶縁膜を介して積層し、この積層体を加熱加圧し、金属箔をパターニングして多層の配線パターンを配線基板上に積層する多層プリント配線板の製造方法において、前記貫通孔内の接続配線は、配線基板の表裏の配線パターン間を電気的に接続し、貫通孔内を完全に充実していないことを第５の特徴とする。配線基板材料には、コンポジット材を用いることに特徴がある。
第１の特徴において、バンプをコアである配線基板の接続プラグの直上に設置でき、デザインルール面にメリットがあり、貫通孔などをずらす等の設計の手間を省くことができる。また、配線基板の貫通孔に導電性ペーストを充実して埋め込むだけで、その後の銅めっきをしなくて良くなる。これにより加工工程数が削減できる。また、パターン歩留まり向上が図れる。
第２の特徴において、容易に超高密度型多層プリント配線板の製造が可能である。また、２つの穴開け方法を併用することができるので、必要な個所のみレーザ穴開けができ、穴開けコスト・工数を大幅に削減させることができる。すなわち、レーザ穴開け孔数を必要最小限の数にできるのでレーザ穴開け機の負荷を削減でき設備投資が抑えられる。

第３の特徴について、多層プリント配線板内に抵抗素子を内蔵させることが可能になり、導電性ペーストが埋め込まれる基材の厚さ、埋め込む貫通孔径又はペースト材料を数種持つことで必要とされる抵抗値を有することが可能になる。ペーストを埋め込んだ部分へ直接バンプを接続させることで部品直下に抵抗を持たせることが可能であり、かつダイレクト構造となることからシュリンク効果も実現できる。
第４の特徴について、バンプの径・高さに影響を受けずに層間接続ができる。つまり、バンプの径・高さを小さくすることが可能になり、引き出しパターン、ランドの設置面積を不要にすることができる。
第５の特徴について、工程が簡略化されるので製造時間が短縮化が可能になり、且つ製造コストを低下させることができる。

すなわち本発明の多層プリント配線板は、貫通孔に埋め込まれた導電性ペーストからなる少なくとも１つの接続プラグにより互いに電気的に接続された第１及び第２の配線パターンがそれぞれ第１及び第２の面に形成された配線基板と、前記配線基板の第１の面に前記第１の配線パターンを被覆するように積層された第１の層間絶縁膜と、前記配線基板の第２の面に前記第２の配線パターンを被覆するように積層された第２の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜上に形成された第３の配線パターンと、前記第２の層間絶縁膜上に形成された第４の配線パターンと、前記第１の層間絶縁膜に埋め込まれ、少なくとも１つは前記接続プラグの表面に一端が接触し、他端が第３の配線パターンに接触している第１の接続バンプと、前記第２の層間絶縁膜に埋め込まれ、少なくとも１つは前記接続プラグの表面に一端が接触し、他端が第４の配線パターンに接触している第２の接続バンプとを備えていることを第１の特徴としている。前記配線基板は、少なくとも１層の配線パターンが埋め込まれており、この配線パターンは、前記接続プラグと電気的に接続されているようにしても良い。前記接続プラグ、前記第１及び第２の接続バンプの中から選ばれた少なくとも１つの接続プラグもしくは接続バンプには、抵抗ペーストが埋め込まれて抵抗素子を形成しているようにしても良い。前記抵抗素子は、前記抵抗ペーストの材料によって抵抗値が調整されるようにしても良い。

前記抵抗素子は、前記抵抗素子が埋め込まれた接続プラグもしくは接続バンプの径の大きさにより抵抗値が調整されるようにしても良い。
また、本発明の多層プリント配線板は、貫通孔に埋め込まれた導電性ペーストからなる少なくとも１つの第１の接続プラグにより互いに電気的に接続された第１及び第２の配線パターンがそれぞれ第１及び第２の面に形成された第１の配線基板と、貫通孔に埋め込まれた導電性ペーストからなる少なくとも１つの第２の接続プラグにより互いに電気的に接続された第３及び第４の配線パターンがそれぞれ第１及び第２の面に形成された第２の配線基板と、貫通孔に埋め込まれた導電性ペーストからなる少なくとも１つの第３の接続プラグにより互いに電気的に接続された第５及び第６の配線パターンがそれぞれ第１及び第２の面に形成された第３の配線基板と、前記第１の配線基板の第１の面と前記第２の配線基板の第２の面との間に形成された第１の層間絶縁膜と、前記第１の配線基板の第２の面と前記第３の配線基板の第１の面との間に形成された第２の層間絶縁膜と、前記第１の層間絶縁膜に埋め込まれ、少なくとも１つは前記第１の接続プラグの表面に一端が接触し、他端が第４の配線パターンの前記第２の接続プラグ上の部分に接触している第１の接続バンプと、前記第２の層間絶縁膜に埋め込まれ、少なくとも１つは前記第１の接続プラグの表面に一端が接触し、他端が第５の配線パターンの前記第３の接続プラグ上の部分に接触している第２の接続バンプとを備えていることを第２の特徴としている。

前記第１の配線基板は、少なくとも１層の配線パターンが埋め込まれており、この配線パターンは、前記第１の接続プラグと電気的に接続されているようにしても良い。
本発明の多層プリント配線板の製造方法は、第１及び第２の配線パターンがそれぞれ第１及び第２の面に形成された配線基板に少なくとも１つの貫通孔を形成する工程と、前記配線基板の第１及び第２の面に導電性ペーストを所定のパターンで印刷して前記第１及び第２の配線パターン間を前記貫通孔を介して電気的に接続する工程と、第１及び第２の金属箔に導電性ペーストを印刷して所定の配置パターンで複数の接続バンプを形成する工程と、前記第１及び第２の金属箔にそれぞれ第１及び第２の未硬化の有機絶縁膜を積層し、これらを加圧して、これら有機絶縁膜から前記接続バンプの先端が露出する積層体を形成する工程と、これらの積層体を前記配線基板を前記露出した接続バンプの先端が前記第１及び第２の配線パターン表面に当接するように積層し、これらを加圧及び加熱する工程とを備えていることを第１の特徴としている。

また、本発明の多層プリント配線板の製造方法は、第１及び第２の配線パターンがそれぞれ第１及び第２の面に形成された配線基板に少なくとも１つの貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性ペーストを埋め込んで前記第１及び第２の配線パターンを電気的に接続する接続プラグを形成する工程と、第１及び第２の金属箔に導電性ペーストを印刷して所定の配置パターンで複数の接続バンプを形成する工程と、前記第１及び第２の金属箔にそれぞれ第１及び第２の未硬化の有機絶縁膜を積層し、これらを加圧して、これら有機絶縁膜から前記接続バンプの先端が露出する積層体を形成する工程と、これらの積層体を前記配線基板を前記露出した接続バンプの先端が前記接続プラグの表面に当接するように積層し、これらを加圧及び加熱する工程とを備えていることを第２の特徴としている。
また、本発明の多層プリント配線板の製造方法は、配線基板主面に導電性ペーストを印刷してこの主面に形成された第１の配線パターンの所定位置に少なくとも１つの接続バンプを形成する工程と、前記配線基板主面に液状樹脂を塗布し、硬化させて前記接続バンプを被覆する有機絶縁膜を形成する工程と、前記有機絶縁膜を研磨して前記接続バンプ先端部を露出させる工程と、前記有機絶縁膜上に前記接続バンプ先端部が接触するように金属膜を無電解めっきにより形成する工程と、前記金属膜をエッチング処理して前記有機絶縁膜上に第２の配線パターンを形成する工程とを備えていることを第３の特徴としている。

層間絶縁膜を介して形成された配線パターン間を接続するバンプをコアとなる配線基板の接続プラグの直上に設置でき、デザインルール面にメリットが生じる。すなわち、貫通孔をずらす等の設計の手間を省くことができる。また、配線基板の貫通孔に導電性ペーストを充実して埋め込むだけで、その後の銅めっきをしなくて良くなる。これにより加工工程数が削減できる。また、パターン歩留まり向上が図れる。また、また、穴開け方法を併用することができるので、必要な個所のみレーザ穴開けができ、他をドリル穴開けとすることで穴開けコスト・工数を大幅に削減させることができる。つまり、レーザ穴開け孔数を必要最小限の数にできるのでレーザ穴開け機の負荷を削減でき設備投資が抑えられる。
また、多層プリント配線板内に抵抗素子を内蔵させることが可能になり、導電性ペーストが埋め込まれる基材の厚さ、埋め込む貫通孔径又はペースト材料を数種持つことで必要とされる抵抗値を調整することが可能になる。ペーストを埋め込んだ部分へ直接バンプを接続させることで部品直下に抵抗を持たせることが可能であり、かつダイレクト構造となることからシュリンク効果も実現できる。
また、バンプの径・高さに影響を受けずに層間接続ができる。つまり、バンプの径・高さを小さくすることが可能になる。引き出しパターン、ランドの設置面積が不要となる。さらに、製造工程が簡略化されているので製造時間が短縮される共に製造コストを下げることが可能になる。

以下、図面を参照して発明の実施の形態を説明する。
まず、図１乃至図５を参照して第１の実施例を説明する。
図１は、多層プリント配線板の断面図、図２は、コアとなる配線基板の製造工程断面図、図３乃至図５は、多層プリント配線板の製造工程断面図である。図１に示すように、表裏に第１及び第２の配線パターン２、３が形成された配線基板１には、内部に複数層（この実施例では２層になっている）の内部配線パターン４が形成されている。配線基板１の表裏両面上には配線パターン２、３を被覆するように層間絶縁膜８、９が形成されている。配線基板１には表裏の配線パターンを電気的に接続するために少なくとも１つの貫通孔５が形成されている。貫通孔５の内部側壁にはＣｕめっきなどにより形成された接続配線７が形成され、第１及び第２の配線パターン２、３を電気的に接続している。接続配線７は、適宜内部配線パターン４にも電気的に接続されている。また、貫通孔５内部には銀ペーストなどの導電性ペーストよりなる接続プラグ６が埋め込まれ、接続配線７と同じ様に第１及び第２の配線パターン２、３及び内部配線パターン４を電気的に接続している。

層間絶縁膜８、９の表面には、第３及び第４の配線パターン１２、１３が形成され、これらは、層間絶縁膜８を貫通するバンプ１０、１１を介して配線基板１上の第１及び第２の配線パターン２、３と電気的に接続されている。バンプ１０、１１は、接続プラグ６に直接接続することができ、接続プラグ６の両表面の直上にバンプ１０、１１が配置されている。接続プラグ６は、貫通孔５内に充実して配線されているので、十分接続配線７の代わりをすることができ、したがって、貫通孔５内壁にＣｕめっきを施さず接続配線７を省略できる。

次に、コアとなる配線基板を形成する製造工程を説明する。
まず、予め内層が回路形成された配線基板１の表裏両面に多層配線を形成する。配線基板１は、エポキシ樹脂などを含浸させたガラス不織布銅張積層板やエポキシ樹脂などの合成樹脂板を用いる。配線基板１の内部には、内層回路として銅箔などから構成された内部配線パターン４が２層形成されている。配線基板１の表裏両面は、銅箔１４、１５で被覆されている（図２（ａ））。次に、この配線基板１にドリルもしくはレーザなどにより穴開けを行って貫通孔５を形成する。次に、配線基板１にめっき処理を施し、表裏両面の銅箔１４、１５上及び貫通孔５内壁に銅めっき膜５９を形成する（図２（ｂ））。
次に、配線基板１に銀ペーストなどの導電性ペーストを印刷して貫通孔５内部に完全に埋め込み、配線基板１の両面を研磨して表面を平坦化させて接続プラグ６を形成させる（図２（ｃ））。次に、銅箔１４、１５及び銅めっき膜５９を通常の技術により選択的にエッチングして配線基板１の表裏両面に第１及び第２の配線パターン２、３及び貫通孔５の内壁に接続配線７を形成してコアとなる配線基板１を完成させる（図２（ｄ））。

次に、多層プリント配線板を形成する製造工程を説明する。
厚さ３５μｍ電解銅箔１６、１７を用意し、これに銀ペーストなどの導電ペーストを用いて所定のパターンに配置されたバンプ１０、１１を複数印刷する。バンプ１０、１１は略円錐状で底面の径が０．４ｍｍ程度である（図３（ａ））。次に、バンプ１０、１１を所定のパターンに配置形成した銅箔１６、１７に、プリプレグといわれる未硬化の有機絶縁膜１８、１９を積層し、バンプ１０、１１を貫通させてその頭部を露出させる。有機絶縁膜１８、１９は、例えば、エポキシ変性ポリイミド樹脂フィルムを用いる。銅箔１６、１７及び有機絶縁膜１８、１９は、ローラーなどによりプレスして一体化される。このとき、銅箔１６、１７と有機絶縁膜１８、１９との積層体は、有機絶縁膜１８、１９から露出するバンプ１０、１１の頭部を圧潰するように塑性変形される。そして、有機絶縁膜１８、１９は、硬化されず、セミキュア状態を維持する温度、圧力条件でプレスされている（図３（ｂ））。

次に、銅箔１６、１７と有機絶縁膜１８、１９との積層体に配線基板１を積層する。このとき配線基板１の第１の面に形成された第１の配線パターン２は、銅箔１６に形成されたバンプ１０と対向するように積層され、第２の面に形成された第２の配線パターン３は、銅箔１７に形成されたバンプ１１と対向するように積層される（図４）。これら積層体は、上下両側からクッション材を介してプレス板に挟み込まれ、この状態で加熱しつつ加圧される。加熱及び加圧により有機絶縁膜１８、１９は硬化してキュアされて層間絶縁膜８、９となる。このとき銅箔１６、１７上のバンプ１０、１１は、塑性変形しながら対向する配線基板１の第１及び第２の配線パターン２、３と接続される。プラグ６が形成されている所ではプラグ６と接続される（図５）。プレス板から積層体を取り外してから、周知のエッチング技術により銅箔１６、１７を所定のパターンにエッチングして第３及び第４の配線層１２、１３を形成する。以上の工程により各配線パターンがバンプによる多数のビアコンタクトを有する多層プリント配線板が形成される。その後、ソルダーレジスト加工、コンポーネントマスキング加工、金めっき加工、はんだコーティングなどの表面仕上げ加工を適宜実施して多層プリント配線板を完成させる（図１参照）。
バンプをコアである配線基板の接続プラグの直上に設置でき、デザインルール面にメリットがあり、貫通孔などをずらす等の設計の手間を省くことができる。また、配線基板の貫通孔に導電性ペーストを充実して埋め込むだけで、その後の銅めっきをしなくて良くなる。その結果加工工程数が削減できる。

次に、図６乃至図８を参照して第２の実施例を説明する。
図６及び図７は、多層プリント配線板を構成する配線基板を形成する製造工程断面図、図８は、多層プリント配線板の断面図である。図８に示すように、この多層プリント配線板は、コアとなる配線基板２１の両面に配線基板２０、２０′を積層してなるものである。表裏に第１及び第２の配線パターン２２、２３が形成された配線基板２１には、内部に複数層（この実施例では２層）の内部配線パターン２４が形成されている。配線基板２１の表裏両面上には配線パターン２２、２３を被覆するように層間絶縁膜２８、２９が形成されている。配線基板２１には表裏の配線パターンを電気的に接続するために少なくとも１つの貫通孔２５が形成されている。貫通孔２５の内部側壁にはＣｕめっきなどにより形成された接続配線２７が形成され、第１及び第２の配線パターン２２、２３を電気的に接続している。接続配線２７は、適宜内部配線パターン２４にも電気的に接続されている。また、銀ペーストなどの導電性ペーストよりなる接続プラグ２６が貫通孔２５に埋め込まれ、接続配線２７と同じ様に第１及び第２の配線パターン２２、２３及び内部配線パターン２４を電気的に接続している。

層間絶縁膜２８、２９の表面には、第３及び第４の配線パターン４０、４０′が形成され、これらは、層間絶縁膜２８を貫通するバンプ３０、３０′を介して配線基板２１上の第１及び第２の配線パターン２２、２３と電気的に接続されている。バンプ３０、３０′は、接続プラグ２６に直接接続することができ、この実施例では接続プラグ２６の両表面の直上にバンプ３０、３０′が配置されている。接続プラグ２６は、貫通孔２５内に充実して配線されているので、十分接続配線２７の代わりができ、したがって、貫通孔２５内壁にＣｕめっきを施さず接続配線２７を省略させることもできる。層間絶縁膜２８、２９上には配線基板２０、２０′が積層されている。配線基板２０、２０′の露出する表面には第５及び第６の配線パターン４１、４１′が形成されている。配線基板２０、２０′のそれぞれ表裏両面の配線パターン間は、配線基板２０、２０′に形成されたドリル孔３３及びレーザ孔３４からなる貫通孔に埋め込まれた導電性ペーストからなる接続プラグにより電気的に接続されている。

次に、コアとなる配線基板の両面に積層される配線基板を形成する製造工程を説明する。まず、配線基板２０、２０′は、エポキシ樹脂などを含浸させたガラス不織布銅張積層板やエポキシ樹脂等の合成樹脂板を用いる。配線基板２０（以下、配線基板２０′も同様であるので配線基板２０のみ説明する。）の表裏両面は、銅箔３１、３２で被覆されている。この配線基板２０にドリルもしくはレーザなどにより穴開けを行って貫通孔を形成する。ドリルにより穴開けした貫通孔は、ドリル孔３３といい、レーザにより穴開けした貫通孔は、レーザ孔３４という（図６（ａ））。次に、穴開けされたドリル孔３３及びレーザ孔３４内に導電性ペースト（例えば、デュポン社製 ＣＢ−１００）を埋め込み、接続プラグ３５、３５′、３６、３６′を形成し、ポリッシングを行って基板表面を平滑にする（図６（ｂ））。次に、平滑になった配線基板２０上に銅めっき膜３７、３８を形成する（図７（ａ））。そして、プレスされる面の銅めっき膜３７及びその下の銅箔３１をパターニングして第３の配線パターン４０を形成し、配線基板２０の表裏両面の導電層の導通を得る。次に、配線基板２０の片側に形成された配線パターン４０の上に導電性ペーストによるバンプ３０を形成する。バンプ３０は略円錐状で底面の径が０．４ｍｍ程度である。

次に、バンプ３０を所定のパターンに配置形成した配線基板２０に、プリプレグといわれる未硬化の有機絶縁膜３９を積層し、バンプ３０を貫通させてその頭部を露出させる。有機絶縁膜３９は、例えば、エポキシ変性ポリイミド樹脂フィルムを用いる。次に、配線基板２０及び有機絶縁膜３９をローラーなどによりプレスして一体化させる。このとき、配線基板２０と有機絶縁膜３９との積層体は、有機絶縁膜３９から露出するバンプ３０の頭部を圧潰するように塑性変形される。そして、有機絶縁膜３９は、硬化されず、セミキュア状態を維持する温度、圧力条件でプレスされている。このようにして、コアの配線基板に積層される配線基板が形成される（図７（ｂ））。
次に、配線基板２０、２０′と有機絶縁膜３９、３９′とのそれぞれの積層体を配線基板２１の両面に積層させる。このとき配線基板２１の第１の面に形成された第１の配線パターン２２は、配線基板２０上のバンプ３０と対向するように積層され、第２の面に形成された第２の配線パターン２３は、配線基板２０′上のバンプ３０′と対向するように積層される。

これら積層体は、上下両側からクッション材を介してプレス板に挟み込まれ、この状態で加熱しつつ加圧される。加熱及び加圧により有機絶縁膜３９、３９′は硬化してキュアされて層間絶縁膜２８、２９となる。このときバンプ３０、３０′は、塑性変形しながら対向する配線基板２１の第１及び第２の配線パターン２２、２３と接続される。プレス板から積層体を取り外してから、周知のエッチング技術により積層体の表裏両面の銅箔３２、３２′及びその上の銅めっき層３８、３８′を所定のパターンにエッチングして第５及び第６の配線パターン４１、４１′を形成する。
以上の工程により各配線パターンが多数のバンプ及び多数の貫通孔に形成された接続プラグにより電気的に接続された多層プリント配線板が形成される。その後、ソルダーレジスト加工、コンポーネントマスキング加工、金めっき加工、はんだコーティングなどの表面仕上げ加工を適宜実施して多層プリント配線板を完成させる（図８参照）。

バンプをコアである配線基板の接続プラグの直上に設置でき、デザインルール面にメリットがあり、貫通孔などをずらす等の設計の手間を省くことができる。また、配線基板の貫通孔に導電性ペーストを充実して埋め込むだけでその後の銅めっきをしなくて良くなる。その結果加工工程数が削減できる。また、小径貫通孔の必要な個所のみレーザ穴開けができるので、穴開けコスト・工数を大幅に削減できる。またレーザ穴開け孔数を必要最小限の数にできる。これによりレーザ穴開け機の負荷を削減でき設備投資を抑えられる。また小径の貫通孔にスルーホールめっきを施す必要がないので、小径の貫通孔のめっきのつきまわり不良や貫通孔内の断線などの不具合を考慮する必要がない。また、配線基板に適用される、銅めっき厚を１０μｍ程度にすることができるので、ファインパターンの形成が容易になる。また、前述のＢ² ｉｔ法を適用するので、実装表面がフラットで実装パッドの接着強度の強いビルドアップ多層配線基板が提供できる。さらに、配線パターンを多層に積層形成する際に、従来のように貫通孔から樹脂が流れ出すことはない。

次に、図９を参照して第３の実施例を説明する。
図９は、多層プリント配線板の断面図である。表裏に第１及び第２の配線パターン４４、４５が形成された配線基板４２には、内部に複数層（この実施例では２層）の内部配線パターン４６が形成されている。また、配線基板４２の表裏両面上には配線パターン４４、４５を被覆するように層間絶縁膜４７、４８が形成されている。配線基板４２には表裏の配線パターンを電気的に接続するために複数の貫通孔が形成され、その中に接続プラグが埋め込まれている。しかし、この実施例では、貫通孔の中には接続プラグが埋め込まれているのではなく、抵抗ペーストから形成された抵抗素子４３ａ、４３ｂ、４３ｃがそれぞれ埋め込まれた貫通孔５３、５４、５５が存在する。接続プラグは、第１及び第２の配線パターン４４、４５及び内部配線パターン４６を電気的に接続している。層間絶縁膜４７、４８の表面には、第３及び第４の配線パターン４９、５０が形成され、これらは、層間絶縁膜４７、４８を貫通するバンプ５１、５２を介して配線基板４２上の第１及び第２の配線パターン４４、４５と電気的に接続されている。バンプ５１、５２は、接続プラグの場合と同様、抵抗素子４３ａに直接接続することができ、抵抗素子４３ａの両表面の直上にバンプ５１、５２が配置されている。

また、配線基板４２、層間絶縁膜４７、４８を貫通する貫通孔５６も形成され、この内部にも抵抗ペーストから形成された抵抗素子４３ｄが埋め込まれている。抵抗ペーストは、導電性ペーストと同じ材料でも、異なる材料でも良い。抵抗素子の抵抗値を所望の値に設定するには、貫通孔の径を変えることにより調整することができる。例えば、貫通孔５３の口径は、貫通孔５４の口径より小さいので、そこに埋め込まれる抵抗素子４３ａ、４３ｂの抵抗値は抵抗素子４３ａの方が大きい。また、抵抗材料を複数種類用いることにより、必要とされる抵抗値を得ることができる。また、また、埋め込まれる基材の厚さを変えることにより抵抗値を変えることもできる。例えば、抵抗素子４３ａは抵抗素子４３ｄより短いので、抵抗値は小さい。
多層プリント配線板内のコアになる配線基板の貫通孔に抵抗素子を内蔵させるので、高密度化が可能になる。また、導電性ペーストが埋め込まれる配線基板の厚さ、埋め込まれる貫通孔径又はペースト材料を数種持つことで必要とされる抵抗値を有することが可能になる。ペーストを埋め込んだ部分へ直接バンプを接続させることができるので部品直下に抵抗を持たせることが可能であり、かつダイレクト構造となることからシュリンク効果も実現できる。

次に、図１０乃至図１５を参照して第４の実施例を説明する。
図１０乃至図１５は、多層プリント配線板を形成する製造工程断面図である。この実施例は、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続プラグを形成したコアとなる配線基板に、導電性ペーストを印刷してバンプを形成した金属箔をバンプが少なくとも１つの接続プラグに当接するようにプリプレグのような未硬化の有機絶縁膜を介して積層し、この積層体を加熱加圧し、金属箔をパターニングして多層の配線パターンを配線基板上に積層する多層プリント配線板の製造方法において、金属箔に代えて無電解めっき膜を用い、未硬化の有機絶縁膜に代えて液状樹脂の塗布膜を用いることを特徴とする。
対象とする多層配線基板は、コアとなる配線基板上に従来のＢ² ｉｔ法により形成された３層の配線パターンを有する構造になっており、この配線基板上に上記本発明の方法により最終的に形成される表面配線パターンを積層する。
図１０に示すように、表裏に第１及び第２の配線パターン６２、６３が形成された配線基板６１には、内部に複数層（この実施例では２層）の内部配線パターン６４が形成されている。配線基板６１の表面上には配線パターン６２を被覆するように第１の層間絶縁膜６８が形成されている。

裏面にも層間絶縁膜は形成されているが表面と同じ構造なので、表示及びその説明は省略する。配線基板６１には表裏の配線パターンを電気的に接続するために少なくとも１つの貫通孔６５が形成されている。貫通孔６５の内部側壁にはＣｕめっきなどにより形成された接続配線６７が形成され、第１及び第２の配線パターン６２、６３を電気的に接続している。接続配線６７は、適宜内部配線パターン６４にも電気的に接続されている。また、貫通孔６５内部には銀ペーストなどの導電性ペーストよりなる接続プラグ６６が埋め込まれ、接続配線６７と同じ様に第１及び第２の配線パターン６２、６３及び内部配線パターン６４を電気的に接続している。層間絶縁膜６８の表面には第３の配線パターン６９が形成され、これは、層間絶縁膜６８を貫通するバンプ７０を介して配線基板６１上の第１及び第２の配線パターン６２、６３と電気的に接続されている。バンプ７０は、接続プラグ６６に直接接続することができ、接続プラグ６６の両表面の直上にバンプ７０が配置されている。層間絶縁膜６８上には第３の配線パターン６９を被覆するように第２の層間絶縁膜７１が形成され、その上には第４の配線パターン７２が形成されている。第３及び第４の配線パターン６９、７２は、第２の層間絶縁膜７１を貫通するバンプ７３により電気的に接続されている。

第２の層間絶縁膜７１上には第４の配線パターン７２を被覆するように第３の層間絶縁膜７４が形成され、その上には第５の配線パターン７５が形成されている。第４及び第５の配線パターン７２、７５は、第２の層間絶縁膜７１を貫通するバンプ７６により電気的に接続されている。このような構成された配線基板にこの実施例の方法を適用して上層の表面配線パターンを形成する。下層の配線パターン６９、７２、７５は、従来の金属箔とプリプレグを用いた従来のＢ² ｉｔ法を用いて形成される。下層の配線パターン形成にこの実施例の方法を用いることができるのは勿論であるが本発明の作用効果を説明するために従来の方法を用いた。まず、上記多層配線基板の表面に形成されている配線パターン７５のパッド上へ導電性ペーストを印刷してバンプ７７を形成する。従来のＢ² ｉｔ法を用いて形成されたバンプ７０、７３、７６は、底辺の径が０．２ｍｍ程度、高さが２００μｍ程度であるが、バンプ７７の底辺の径は、１００μｍ程度であり、高さは、５０〜６０μｍ程度であって従来より小さく形成される（図１１）。次に、バンプ７７が形成されている第３の層間絶縁膜７４の表面へエポキシ樹脂などの液状レジンをコーティングして絶縁膜７８を形成する。

このとき、バンプ７７は、ノーズコーン状であることから、バンプ先端部分は、最薄被膜がコートされている状態となっている（図１２）。
次に、フラッタリング処理を行って、バンプ７７の先端部分の表面を平滑にする。平坦になった表面を機械的又は化学的に研磨を実施してバンプ７７が露出されるようにする（図１３）。次に、バンプ７７が露出している絶縁膜７８表面へ無電解銅めっき又は電気めっきにより銅めっき膜７９を形成する（図１４）。銅めっき膜７９は、通常のエッチング方法によりパターニングして第６の配線パターニング８０を形成する。

以上の方法により、従来のＢ² ｉｔ法のように積層プレスによるバンプの広がりもなく、かつ必要最小限のバンプの高さでの対応で層間接続が可能となることからバンプ径を著しく小さくすることができる。また、バンプ径が小さくなることからランド径も小さくすることが可能となり、最も配置・配線スペースを効率良く使用できるプリント配線板を製造することが可能となる。また、無電解銅めっきを施すことでバンプとの接続が可能となることからバンプランドとの密着性が向上する。さらに導体部分は化学銅めっきであることから導体厚が均一となりファインパターンが容易となる。
なお、この実施例では、コアとなる配線基板として貫通孔に導電性ペーストから形成された接続プラグを埋め込んで両面の配線パターンを電気的に接続する基板を用いたが、この実施例の方法を適用するコアとなる配線基板は、このような構造のものばかりではなく、例えば、従来例である図１８（ａ）に示すコアとなる配線基板や基板内部に接続プラグの埋め込まれていない基板にこの実施例の方法を適用することができる。すなわち、この方法では従来から使われているどのような配線基板をコアに用いても良い。

次に、図１６を参照して第５の実施例を説明する。
図１６は、多層プリント配線板の断面図である。
本発明は、貫通孔に導電性ペーストを印刷して内部に接続配線を形成したコアとなる配線基板に、導電性ペーストを印刷してバンプを形成した金属箔を未硬化の有機絶縁膜を介して積層し、この積層体を加熱加圧し、金属箔をパターニングして多層の配線パターンを配線基板上に積層する多層プリント配線板の製造方法において、前記貫通孔内の接続配線は、配線基板の表裏の配線パターン間を電気的に接続し、貫通孔内を完全に充実していないことを特徴としている。また、配線基板材料には、コンポジット材を用いることに特徴がある。
この実施例では従来の多層プリント配線板材料として用いられるコンポジット材などの安価な銅張積層板を使用して製造する。また、この実施例は多層プリント配線板の表裏面の配線パターンを接続する貫通孔内部の接続配線を導電性ペーストを印刷することにより形成する方法である。

図１に示す第１の実施例の多層プリント配線板は、バンプが接続プラグに直接接続され、接続プラグの両表面の直上にバンプが配置されているように構成されている。これは、配線基板に銀ペーストなどの導電性ペーストを印刷して貫通孔の内部に完全に埋め込み、配線基板の両面を研磨して表面を平坦化させて接続プラグを形成することにより可能になったものである。
しかし、接続プラグに直接バンプを接続することをしなければ、図１６に示すように、配線基板８１に形成した貫通孔８４内の接続配線８６は、完全には貫通孔８４内部に埋め込まれていない。これは、接続配線が配線基板８１の表裏両面に形成された第１及び第２の配線パターン８２、８３を電気的に接続する機能があれば良いのであって、その内部の形状には拘らない。
したがって、この実施例では、配線基板８１に導電性ペーストを印刷するだけで接続配線８６が形成され、配線基板の両面を研磨して表面を平坦化させて接続プラグを形成する処理を省略することができるので、この接続配線を製造する工程が前実施例より容易に形成される。

配線基板８１の両面には、層間絶縁膜８７、８８が積層され、その上に、第３及び第４の配線パターン８９、９２が形成されている。層間絶縁膜８７を貫通するバンプ９０は、第１及び第３の配線パターン８２、８９を電気的に接続し、層間絶縁膜８８を貫通するバンプ９１は、第２及び第４の配線パターン８３、９２を電気的に接続する。配線基板８１を層間絶縁膜８７、８８を含めて貫通する貫通孔９３にも接続配線９４がこの実施例の方法で形成され、第３及び第４の配線パターン８９、９２を電気的に接続している。この実施例によれば製造工程が特性を劣化させずに可能な限り簡略化されているので製造時間が短縮される共に製造コストを下げることができる。

第１の実施例の多層プリント配線板の断面図。 図１の多層プリント配線板を構成するコアの配線基板の製造工程断面図。 図１の多層プリント配線板の製造工程断面図。 図１の多層プリント配線板の製造工程断面図。 図１の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第２の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第２の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第２の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第３の実施例の多層プリント配線板の断面図。 第４の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第４の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第４の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第４の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第４の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第４の実施例の多層プリント配線板の製造工程断面図。 第５の実施例の多層プリント配線板の断面図。 従来の多層プリント配線板の製造工程断面図。 従来の多層プリント配線板の製造工程断面図。 従来の多層プリント配線板の製造工程断面図。 従来の多層プリント配線板の断面図。

符号の説明

１、２０、２０′、２１、４２、６１、８１、１０１、２００・・・配線基板、
２、３、１２、１３、２２、２３、４０、４０′、４１、４１′、４４、４５、４９、５０、６２、６３、６９、７２、７５、８０、９０、９１、１０４、１０５、２０１、２０４、２０５、２１０・・・配線パターン、
４、２４、４６、６４、２０３・・・内部配線パターン、
５、２５、５３、５４、５５、５６、６５、８４、９３、２０２・・・貫通孔、
６、２６、３５、３５′、３６、３６′、６６・・・接続プラグ、
７、２７、８６、９４、２０８・・・接続配線、
８、９、２８、２９、４７、４８、６８、７１、７４、８７、８８、２０７、２０９・・・層間絶縁膜、
１０、１１、３０、３０′、５１、５２、７０、７３、７６、７７、１０７・・・バンプ、
１４、１５、１６、１７、３１、３１′、３２、３２′、１０２・・・銅箔、
３３、３３′・・・ドリル孔、 ３４、３４′・・・レーザ孔、
３７、３８、５９、７９・・・銅めっき膜、
１８、１９、３９、３９′、１０３・・・有機絶縁膜、
４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄ・・・抵抗素子、 ７８・・・絶縁膜、
１０８・・・クッション材、 １０９・・・プレス板、
２０６・・・絶縁プラグ、 ２１２、２１３・・・フラッシュめっき層。

Claims (3)

1. 第１及び第２の面に金属箔が被覆された第１の配線基板に少なくとも１つの貫通孔を形成し、この貫通孔に導電性ペーストを埋め込んで前記第１及び第２の面の金属箔を電気的に接続する接続プラグを形成する工程と、
   前記第１の配線基板の接続プラグを含む第１及び第２の面に金属めっき膜を形成する工程と、
   前記第１の配線基板の第１の面の金属めっき膜と金属箔をパターニングして前記接続プラグ上の金属めっき膜を一部に含む第１の配線パターンを形成する工程と、
   前記第１の配線基板の接続プラグ上にある金属めっき膜の上に導電性ペーストを印刷して所定の配置パターンで複数の接続バンプを形成する工程と、
   前記第１の配線基板の前記接続バンプ上に未硬化の有機絶縁膜を積層し、これらを加圧して、有機絶縁膜から前記接続バンプの先端が露出する積層体を形成する工程と、
   配線パターンが形成された第３及び第４の面を有しこれらの面の配線パターンが接続プラグにより接続されている第２の配線基板の少なくとも一方の面に、前記積層体を、その接続バンプの先端が該面の配線パターンに当接するようにして積層し、これらを加熱及び加圧する工程と
   を備えていることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 金属めっき膜が無電解めっき膜であることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法。
3. 配線基板主面に導電性ペーストを印刷してこの主面に形成された第１の配線パターンの所定位置に少なくとも１つの接続バンプを形成する工程と、
   前記配線基板主面に液状樹脂を塗布し、硬化させて前記接続バンプを被覆する有機絶縁膜を形成する工程と、
   前記有機絶縁膜を研磨して前記接続バンプ先端部を露出させる工程と、
   前記有機絶縁膜上に前記接続バンプ先端部が接触するように金属膜を無電解めっきにより形成する工程と、
   前記金属膜をエッチング処理して前記有機絶縁膜上に第２の配線パターンを形成する工程と
   を備えていることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

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