JPH08307057A

JPH08307057A - 多層配線回路基板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08307057A
Application number: JP7111491A
Authority: JP
Inventors: Eiji Takai; 英次高井; Nobuo Hamaoka; 伸夫浜岡; Hirotake Nakayama; 浩偉仲山; Terutake Kato; 輝武加藤; Naoki Nishimura; 尚樹西村; Yoshiko Iwamoto; 由子岩本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-05-10
Filing date: 1995-05-10
Publication date: 1996-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】少なくともビアホールのランドレス化と各層の
表面平坦化を達成することにより、信頼性を低下させず
に配線密度を著しく向上させ得る多層高密度配線回路基
板とその製造方法を実現すること。【構成】配線層と絶縁層とを交互に複数層積み重ねるこ
とにより、少なくとも絶縁基材２上に第１配線層９が、
さらに第１配線層９上に層間絶縁層１６を介して第２配
線層１０が積層された積層体構造４を有する多層配線回
路基板であって、積層体４には各層を貫通するスルーホ
ール６と、第１配線層９上に設けられた表面が平坦な層
間絶縁層１６と、この絶縁層内に設けられた溝１５内に
表面が層間絶縁層１６の表面と同一平坦面を形成するよ
うに、めっきされた第２配線層１０と、この第２配線層
１０の一端を第１配線層９に接続するランド部のないビ
アホール８とを有して成る多層配線回路基板によって実
現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多層配線回路基板及び
その製造方法に係り、特に、配線の高密度化、製造工程
簡略化に好適な多層配線回路基板及びその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の多層配線回路基板の製造プロセス
の一例を、図２の製造工程図にしたがって説明する。先
ず、図２（１）工程に示したように、両面に銅層１が張
付けられたガラス・エポキシ基板２（ガラス繊維にエポ
キシ樹脂を含浸成形した絶縁基板に対する俗称）を準備
し、次いで図２（２）工程に示したように、フォトエッ
チング工程により銅層１をパターンニングし、両面に第
１配線層９を形成する。

【０００３】次いで図２（３）工程に示したように、こ
の第１配線層９が形成された基板を接着層３を介在して
複数層積み上げると共に、さらにこの積層体の両面に接
着層３を介在して第２配線層１０の形成された面を内
側、表面回路が形成されるべき銅層面を外側にして第２
の基板を積み上げ、これらの積層体を図２（４）工程に
示したように、熱圧着して一体化して積層板４を形成す
る。

【０００４】この後、図２（５）工程に示したように、
スルーホール形成用の穴あけ、銅めっき、回路形成、ソ
ルダーレジスト形成等の各工程を経て、表層回路５およ
びスルーホール６を形成して多層配線回路基板が完成と
なる。

【０００５】従来プロセスでは、各内層の接続はスルー
ホール６で行なっているため、比較的穴径の大きいスル
ーホール（例えば直径０.３〜０.９ｍｍ）の存在によ
り、配線密度を上げるのが困難になってきている。ま
た、各層を一括で積層するため、積層時に各層での位置
ずれが生じ、位置合わせ精度が高密度化のネックとなっ
ている。

【０００６】これらの問題を解決するため、フォトエッ
チング法により層間絶縁層に微小バイアホール（例えば
０.１ｍｍ）を形成し、配線層と絶縁層とを順次積み重
ねるビルドアップ方式が提案されており、例えば特開平
４−１４８５９０号公報が挙げられる。

【０００７】このプロセスは、図３Ａ及び図３Ｂにその
製造工程図を示した様に、先ず、（１）工程にて両面に
銅層１が張付けられたガラス・エポキシ基板２の銅層
を、フォトエッチング工程によりパターンニングして、
ランド１２を含む第１配線層９を形成し、次いで（２）
工程にてエッチングした面において感光性樹脂絶縁体７
の塗布・露光・現像を行ない、フォトエッチング工程に
よりビアホール８を形成する。

【０００８】続いて（３）工程により、触媒付与工程を
経て無電解銅めっき１３を全面に行ない、さらに（４）
工程にてフォトエッチングによりパターンニングし、ラ
ンド１２を含む第２配線層１０を形成する。以下同様に
（５）工程にて感光性樹脂絶縁層７の形成、（６）工程
にてスルーホール６の穴あけ、（７）工程にて触媒付与
工程を経て無電解銅めっき、（８）工程にてランド１２
を含む第３配線層１４の形成、（９）工程にて感光性樹
脂絶縁層７の形成により多層プリント配線板が完成す
る。

【０００９】しかし、このプロセスにおいても、フォト
エッチングの際、図４に示す様にネガマスク１１とスル
ーホール６およびビアホール８とのずれを吸収するため
のランド１２が必要であり、さらに高密度配線とするた
めにはランド１２の存在がネックとなる。また、各層全
面に銅めっきを行なっているため、回路以外の不要部分
まで銅めっきしてしまい、経済性の上からも原価高とな
り好ましくない。

【００１０】さらにまた、この種の多層配線回路基板に
おいては、ランドを含む配線層と感光性樹脂絶縁層との
交互積層構造をとるため、積層数が増加するたびに下地
の配線層の凹凸パターンが絶縁層表面に強調される。そ
の結果、配線層の厚みが薄くなる高密度配線において
は、この凹凸が断線を起こす要因となり信頼性を低下さ
せている。

【００１１】また、回路以外の不要部分まで銅めっきし
てしまうのを避けるために、金型を用いてプレス成形に
より絶縁層に回路パターンに対応した溝を設け、溝内に
触媒を付与して無電解銅めっきにより配線を埋め込む方
法も提案されている。

【００１２】しかし、この方法は単層配線には適用でき
るが、高密度多層配線構造には不向きである。その理由
は、多層化するに際して、溝の形成に金型によるプレス
成形を繰り返すことになり、下地の回路パターンに不要
な圧力を加える結果、例えば断線や変形等の事故を引き
起こすことになるからである。なお、この種の技術に関
連するものとしては、例えば特開昭６２−２９０１９４
号公報が挙げられる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記従来のビルドアップ方式による問題点を解
消することにあり、第１の目的は、少なくともビアホー
ルのランドレス化と内層配線構造体を構成する各層の表
面を平坦化することにより、信頼性を低下させずに配線
密度を著しく向上させた多層配線回路基板を提供するこ
とにあり、第２の目的は、プロセス簡略化により、原価
低減が図れる多層配線回路基板の製造方法を提供するこ
とにある。

【００１４】

【問題を解決するための手段】上記第１の目的は、配線
層と絶縁層とを交互に複数層積み重ねることにより、少
なくとも絶縁基材上に第１配線層が、さらに前記第１配
線層上に層間絶縁層を介して第２配線層が積層された積
層体構造を有する多層配線回路基板であって、この積層
体には各層を貫通するスルーホールと、第１配線層上に
設けられた表面が平坦な層間絶縁層と、層間絶縁層に設
けられた溝内に表面が層間絶縁層の表面と同一平坦面を
形成するように、めっきされた第２配線層と、第２配線
層の一端を第１配線層に接続するランド部のないビアホ
ールとを有して成る多層配線回路基板によって達成され
る。

【００１５】ここで使用するスルーホールとビアホール
の用語について説明すると、スルーホールは、多層配線
回路基板の各層を貫通する導体ホール、つまりホール内
壁に導体層が形成された貫通孔を意味するのに対し、ビ
アホールは、多層配線回路基板を構成する層間絶縁層に
設けられた導体ホールであり、主として内層配線構造体
を構成する上下配線層間の接続を目的とするものであっ
て、スルーホールのように積層体の全体を貫通するもの
でなく、特定の絶縁層に設けられた導通孔であり、底部
は下層の配線層との接続部を構成しているものを意味す
る。

【００１６】上記第１配線層及び絶縁基材を構成する好
ましい例としては、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂を
含浸成形した絶縁基材（通称、ガラス・エポキシ基板）
の両面に銅箔を張り合わせた両面銅張り絶縁基板を用
い、これにスルーホールを設け、さらに周知のフォトエ
ッチング工程で第１配線層を設けた配線基板で構成する
ことである。

【００１７】また、第１及び第２配線層の厚みは、いず
れも層間絶縁層の厚さよりも薄く構成することが望まし
い。内層配線構造体を構成する層間絶縁層としては、通
常、ポリイミド等の周知の耐熱性有機絶縁層が用いられ
るが、好ましくは感光性ソルダーレジストで構成するこ
とである。また、上記ランド部のないビアホールを含む
第２配線層は、銅めっき層で構成することが望ましい。

【００１８】また、上記第２の目的は、絶縁基材の少
なくとも片面に導体層が形成された基板を準備し、これ
にスルーホールを形成する工程と、前記導体層に第１
配線層となる回路パターンを形成する工程と、前記回
路パターン上を含む基板上に、回路パターンよりも膜厚
の厚い層間絶縁層を形成する工程と、前記層間絶縁層
内に第１配線層に対応する溝パターンと、層間絶縁層を
貫通させ第１配線層を底部とするビアホールとからなる
凹部を形成すると共に、スルーホール内に付着した絶縁
層を除去して導体層を露出させる工程と、前記スルー
ホール内および凹部内を含む基板全面に触媒層を付与す
る工程と、基板表面を研磨して、スルーホール内およ
び凹部内を除く基板表面の触媒層を除去する工程と、
無電解めっきにより前記スルーホール内および凹部内に
第２配線層となる導体層を形成する工程とを有して成る
多層配線回路基板の製造方法によって達成される。

【００１９】そして配線層を多数積層する場合には、上
記工程〜工程までを必要とする層数に達するまで複
数回繰り返して多層化する工程とすることであり、この
繰り返し工程に引き続いて最終工程として、工程の
後に、スルーホール及び基板表面の外部端子となる接続
端子を除くその他の領域をソルダーレジストで被覆する
工程を施すことが望ましい。

【００２０】また、工程のめっき工程により溝パター
ン内をめっき層で埋め込むに際しては、めっき層の厚さ
を溝の深さ相当分の厚さとして、その表面を層間絶縁層
の表面と同一平面とし、段差のない平面状態を形成する
工程とすることである。

【００２１】また、第１配線層は銅箔パターンで、第２
配線層は無電解めっきで形成する工程とすることが実用
的で望ましい。

【００２２】上記工程の層間絶縁層内に第１配線層に
対応する溝パターンと、層間絶縁層を貫通させ第１配線
層を底部とするビアホールとからなる凹部を形成すると
共に、スルーホール内に付着した絶縁層を除去して導体
層を露出させる工程は、いずれも絶縁層の加工であり、
レーザ加工やエンドミル加工等の微細加工法によって容
易に行なうことができる。とりわけ、レーザ加工の場合
は、レーザビームを光学的に細く集束して照射するパタ
ーン形成工程によるものであるため、高密度微細パター
ンの形成に好ましい。

【００２３】工程となる最終工程として、工程の後
に、スルーホール及び基板表面の外部端子となる接続端
子を除くその他の領域をソルダーレジストで被覆する工
程においては、ソルダーレジストを感光性ソルダーレジ
ストで構成し、前記レジスト膜を所定のマスクを介して
露光現像するフォトリソグラフィによってパターン形成
する工程とすることが望ましい。これによって、電子部
品の接続に必要な接続部分のみ露出させ、その他の部分
をレジストで容易に覆うことができる。

【００２４】

【作用】以上の様な多層配線回路基板の構造と製造方法
とを用いることにより、導体回路形成時にマスク合わせ
が不要となるため、少なくともビアホールのランドレス
化が可能となり、それによってパターンの配線密度を向
上できる。このランドレス化については、スルーホール
についても可能であり、第１配線層のスルーホールにつ
いてはランドが形成されるが、２層目以上のめっきによ
り形成される第２配線層のスルーホールについては構造
的にランドレス化される。

【００２５】また、配線層形成時の無電解めっきも、回
路形成に必要な凹部内領域に限って形成することが可能
になり、しかも、例えばめっき時間等のめっき条件を調
整することによって凹部の深さに見合っためっき層を容
易に形成することができ、めっき層の表面を周囲の平坦
な絶縁層の表面と同一平面状態とすることができる。し
たがって、多層化するに際しては、絶縁層と配線層とを
形成するたびにそれらの表面が平坦面となるため、極め
て信頼性の高い多層配線回路基板が得られる。

【００２６】さらに最外周表面に形成されるソルダーレ
ジストは熱硬化タイプを使用することが可能になるため
安価な高密度配線基板、およびそれを用いた安価なマル
チチップモジュールの実装基板を実現することができ
る。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にしたがって
さらに詳しく説明する。図１は、ビルドアップ法による
製造方法と、それによって得られる多層配線回路基板の
構造とを示す断面斜視図による製造工程図を示してい
る。以下、図示された工程の順序にしたがって順次説明
する。

【００２８】(a)工程：先ず、両面に厚さ１８〜３５μ
ｍの銅箔１を張ったガラス・エポキシ絶縁基材２に、ド
リルで穴明けを行いスルーホール６を形成する。

【００２９】(b)工程：周知のフオトエッチング法を用
いて、銅箔１をパターン加工してスルーホール開口部の
ランド１２とビアホール底部８ａとを含む第１配線層９
を形成する。

【００３０】(c)工程：配線層９とスルーホール６とを
形成した基材２上の全面に絶縁樹脂（例えば熱硬化型ソ
ルダーレジストとしてエポキシ系樹脂）を用いて絶縁層
１６を形成する。このとき、絶縁層１６の厚さは４０μ
ｍ（通常、４０〜７０μｍ程度の厚さとする）とし、配
線９の高さより厚くする。

【００３１】(d)工程：ソルダーレジスト１６を加工し
て、ビアホール８と配線用の溝１５とを形成すると共
に、スルーホール６内に付着した樹脂層を除去し導体１
２の表面を露出させる。ビアホール８のパターン形成に
おいては、直径１００μｍの円筒状の開孔を行ない、底
部導体８ａを露出さる。配線用の溝１５のパターン形成
においては、幅１００μｍ、深さ３５μｍの溝を回路配
線パターンに対応する形状にしたがって形成し、特定の
溝の一端はスルーホール６、もしくはビアホール８に達
するようにする。

【００３２】このようなレジスト１６の加工は、試料基
板をＸ−Ｙ二次元に移動可能なステージを備え、レーザ
ビームを加工幅に応じてレンズで絞れるレーザ加工装置
によって行なった。なお、レーザ加工の代わりにエンド
ミル加工も可能であるが、精密なパターン形成にはレー
ザ加工が適している。

【００３３】(e)工程：スルーホール６、ビアホール
８、配線用の溝１５を含む基板全体に無電解銅めっき用
の触媒１７を付与する。なお、触媒１７の付与は、市販
の触媒液に基板を浸漬して、引き上げ、乾燥すると云う
周知の方法にしたがった。

【００３４】(f)工程：研磨装置を用いて絶縁層１６の
表面を約５μｍ研磨し（通常は１〜５μｍ程度研磨す
る）、絶縁層１６上の触媒１７を除去し、めっきを必要
とするスルーホール６、ビアホール８、溝１５にのみ触
媒１７を残す。

【００３５】(g)工程：触媒１７を残した領域に無電解
銅めっき層１３を形成する。すなわち、スルーホール
６、ビアホール８、配線用の溝１５の導体回路のみ銅が
付着する。これにより、第２配線層１０が形成された積
層体４が完成する。

【００３６】なお、第２配線層１０となる銅めっき層１
３は、溝１５の深さ相当分だけ形成し、その表面を絶縁
層１６の表面と同一の平坦面とする。この例では(d)工
程による当初の溝深さ３５μｍが、(f)工程の表面研磨
工程で５μｍ研磨したため、残りの溝の深さは３０μｍ
となり、銅めっき層による第２配線層１０は、厚さ３０
μｍ、線幅１００μｍの配線層となった。

【００３７】(h)工程：(c)〜(g)工程を複数回繰返して
絶縁層と配線層とを交互に積み重ね、(g)工程により得
られた積層体と同一の形状の内層配線構造体（ただし、
積層数は異なる）を形成した後、感光性ソルダーレジス
ト１６ａを被覆し、フォトエッチング工程によりスルー
ホール６と不図示の外部接続端子上のレジストをそれぞ
れ選択的に除去して電子部品の実装に必要な接続部を露
出させることにより目的とする多層配線回路基板が完成
する。この例では(c)〜(g)工程を５回繰り返すことによ
り、配線層数１２層の高密度配線基板を製造した。

【００３８】このようにして得られた多層配線回路基板
の特徴は、ビアホール８にランドが形成されないこ
と、スルーホール６についても第１配線層形成時のラ
ンド１２を除いては、二層目からの配線層形成において
はランドが形成されないこと、二層目から形成される
配線層（第２配線層１０）は、絶縁層１６の溝１５内に
埋設されており、その表面が研磨によって平坦化された
絶縁層１６の表面と同一平面を形成しており段差のない
ことである。したがって、ランドがなくなった分だけ配
線領域を拡張することができ高密度配線を可能とし、ま
た、基板表面が平坦であることから、例えばＬＳＩフリ
ップチップ等の面付け実装部品の搭載に適しており信頼
性の高い部品接続が可能となる。

【００３９】また、本実施例のビルドアップ方式による
製造方法の特徴は、各層のパターン形成時における位
置決めが容易であること（ランドを不要とする）、銅
めっきによる配線パターン形成工程においては、予め絶
縁層内に形成された配線パターンに対応する凹部内に限
って銅めっきが形成されるため、必要最小限のめっき処
理で済み経済性に優れていること、製造工程全体を通
しても従来に比べ特別な工程増はみられず、むしろ簡略
化されていることである。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように本発明により所期の
目的を達成することができた。すなわち、本発明の多層
配線回路基板は、ビアホールのランドレス化と、積層さ
れた配線層におけるスルーホール開口部のランドレス化
と、各層の表面平坦化とを達成することにより、信頼性
を低下させずに配線密度を著しく向上させることを可能
とする。

【００４１】また、本発明の多層配線回路基板の製造方
法は、各層のパターン形成時における位置決めが容易と
なり、配線パターンに対応する凹部内に限って導体めっ
き層が形成されるため、必要最小限のめっき処理で済
み、さらには製造工程全体を通しても従来に比べ特別な
工程増はみられず、むしろ簡略化されていることから信
頼性の高い回路基板を経済的に、しかも容易に製造でき
ると云う優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例となる多層配線回路基板の製
造工程を示す断面斜視図。

【図２】従来の積層接着法による多層配線回路基板の製
造工程を示す断面斜視図。

【図３Ａ】従来のビルドアップ法による多層配線回路基
板の製造工程を示す断面斜視図。

【図３Ｂ】従来のビルドアップ法による多層配線回路基
板の製造工程を示す断面斜視図。

【図４】従来のビルドアップ法による多層配線回路基板
の問題点を示す断面図。

【符号の説明】

１…銅箔、２…ガラス・エポキシ基材、３…接着層、４…積層板、５…表層回路、６…スルーホール、７…感光性絶縁体、８…フォトビア（ビアホール）、９…第１配線層、１０…第２配線層、１１…焼き付けマスク（ネガマスク）、１２…ランド、１３…無電解銅めっき、１５…溝、１６…絶縁層、１６ａ…感光性ソルダーレジスト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤輝武神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者西村尚樹神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者岩本由子神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配線層と絶縁層とを交互に複数層積み重ね
ることにより、少なくとも絶縁基材上に第１配線層が、
さらに前記第１配線層上に層間絶縁層を介して第２配線
層が積層された積層体構造を有する多層配線回路基板で
あって、前記積層体には各層を貫通するスルーホール
と、前記第１配線層上に設けられた表面が平坦な層間絶
縁層と、前記層間絶縁層に設けられた溝内に表面が層間
絶縁層の表面と同一平坦面を形成するように、めっきさ
れた第２配線層と、前記第２配線層の一端を前記第１配
線層に接続するランド部のないビアホールとを有して成
る多層配線回路基板。
【請求項２】上記第１、第２配線層を構成する配線導体
の厚さを、層間絶縁層の厚さよりも薄く構成して成る請
求項１記載の多層配線回路基板。
【請求項３】上記絶縁基材及びその表面に第１配線層が
形成された配線基板を、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含
浸成形した絶縁基材の両面に銅箔を張り合わせた両面銅
張り絶縁基板に配線パターンを形成した配線基板で構成
して成る請求項１記載の多層配線回路基板。
【請求項４】上記絶縁層を感光性ソルダーレジストで構
成して成る請求項１乃至３のいずれか一つに記載の多層
配線回路基板。
【請求項５】上記第２配線層及びランド部のないビアホ
ールを、銅めっき層で構成して成る請求項１乃至４のい
ずれか一つに記載の多層配線回路基板。
【請求項６】絶縁基材の少なくとも片面に導体層が形
成された基板を準備し、これにスルーホールを形成する
工程と、前記導体層に第１配線層となる回路パターン
を形成する工程と、前記回路パターン上を含む基板上
に、回路パターンよりも膜厚の厚い層間絶縁層を形成す
る工程と、前記層間絶縁層内に第１配線層に対応する
溝パターンと、層間絶縁層を貫通させ第１配線層を底部
とするビアホールとからなる凹部を形成すると共に、ス
ルーホール内に付着した絶縁層を除去して導体層を露出
させる工程と、前記スルーホール内および凹部内を含
む基板全面に触媒層を付与する工程と、基板表面を研
磨して、スルーホール内および凹部内を除く基板表面の
触媒層を除去する工程と、無電解めっきにより前記ス
ルーホール内および凹部内に第２配線層となる導体層を
形成する工程とを有して成る多層配線回路基板の製造方
法。
【請求項７】工程〜工程までを複数回繰り返して多
層化する工程と、最終工程として工程の後に、スル
ーホール及び基板表面の外部端子となる接続端子を除く
その他の領域をソルダーレジストで被覆する工程とを有
して成る請求項６記載の多層配線回路基板の製造方法。
【請求項８】工程のめっき工程により溝パターン内を
めっき層で埋め込むに際しては、めっき層の厚さを溝の
深さ相当分の厚さとして、その表面を層間絶縁層の表面
と同一平面とし、段差のない平坦面を形成する工程とし
て成る請求項６もしくは７記載の多層配線回路基板の製
造方法。
【請求項９】第１配線層を銅箔パターンで、第２配線層
を無電解めっきで形成する工程を有して成る請求項６乃
至８のいずれか一つに記載の多層配線回路基板の製造方
法。
【請求項１０】工程の層間絶縁層内に第１配線層に対
応する溝パターンと、層間絶縁層を貫通させ第１配線層
を底部とするビアホールとからなる凹部を形成すると共
に、スルーホール内に付着した絶縁層を除去して導体層
を露出させる工程を、レーザビームを集束して照射する
パターン形成工程によって構成して成る請求項６記載の
多層配線回路基板の製造方法。
【請求項１１】工程の最終工程として工程の後に、
スルーホール及び基板表面の外部端子となる接続端子を
除くその他の領域をソルダーレジストで被覆する工程に
おいては、ソルダーレジストを感光性ソルダーレジスト
で構成し、前記レジスト膜を所定のマスクを介して露光
現像するフォトリソグラフィによってパターン形成する
工程として成る請求項７記載の多層配線回路基板の製造
方法。