JP2000059033A - 多層回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＯ₂ レーザーで微小なビアホールを寸法精
度良く形成する。 【解決手段】 ビアホール形成工程では、まず絶縁樹脂
層２７の表面を粗化し、無電解Ｃｕメッキ被膜３１を形
成した後、無電解Ｃｕメッキ被膜３１の表面に感光性樹
脂層３３を形成する。次に、この感光性樹脂層３３のう
ちのビアホールを形成する部分のみが残るように、露
光、現像して、ビアホール形成用のメッキレジスト３３
ａを形成する。この後、メッキレジスト３３ａを用い
て、無電解Ｃｕメッキ被膜３１の表面に、ビアホール形
成用の孔３４を有する電解Ｃｕメッキ被膜３２を形成し
た後、メッキレジスト３３ａを除去する。次に、電解Ｃ
ｕメッキ被膜３２をエッチングレジストとして用いて、
無電解Ｃｕメッキ被膜３１にエッチングでビアホール形
成用の孔を形成した後、電解Ｃｕメッキ被膜３２をマス
クとして用いて、ＣＯ₂ レーザーで絶縁樹脂層２７にビ
アホールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＯ₂ レーザーで
ビアホールを形成した多層回路基板及びその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体素子の高性能化・小型化に
伴い、半導体素子を搭載する回路基板の配線密度の高密
度化が重要な技術的課題となっている。現在、実用化さ
れている高密度の回路基板の一つとしてビルドアップ法
による多層回路基板がある。このビルドアップ多層回路
基板の代表的な製造方法は、コア基板となるガラスエポ
キシ基板の両面又は片面にエポキシ系の感光性絶縁樹脂
層を形成し、この感光性絶縁樹脂層にフォトエッチング
法でビアホールを形成し、その上から、Ｃｕメッキで内
層導体パターンやビア導体を形成し、以後、同様の工程
を順次繰り返して多層化するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の電子機器の小型
化、軽量化に伴い、回路基板の一層の小型化、軽量化、
高密度化が求められ、それに伴って、ビアホールの孔径
を微小化する必要が生じてきている。しかし、上述した
フォトエッチング法でビアホールを形成する方法では、
ビアホールの孔径に限界が出てきている。

【０００４】このため、微小なビアホールの形成は、レ
ーザー法で行われるようになってきている。使用される
レーザーは、ＣＯ₂ レーザー、エキシマレーザー等があ
るが、ＣＯ₂ レーザーは、エキシマレーザーと比較し
て、装置が簡単で、加工速度が速いため、生産コストの
面からはＣＯ₂ レーザーを用いた方が有利である。

【０００５】ＣＯ₂ レーザーでビアホールを形成する場
合には、図４に示すように、絶縁基板（図示せず）上に
絶縁樹脂層１１を形成して、その表面を粗化した後、無
電解Ｃｕメッキ、電解ＣｕメッキでＣｕメッキ被膜１２
を形成する。次に、Ｃｕメッキ被膜１２の表面にドライ
フィルム１３（感光性樹脂フィルム）をラミネートし、
これを露光・現像処理して、ビアホール形成用の孔１４
を形成する。この後、このドライフィルム１３をエッチ
ングレジストとして用いて、Ｃｕメッキ被膜１２をＦｅ
Ｃｌ₃ 等のエッチング液でエッチングして、Ｃｕメッキ
被膜１２にビアホール形成用の孔１５を形成する。

【０００６】次に、ドライフィルム１３を剥離した後、
Ｃｕメッキ被膜１２をレーザー用のマスクとして用い
て、ＣＯ₂ レーザーで絶縁樹脂層１１にビアホール１６
を形成する。この後、Ｃｕメッキ被膜１２を剥離して、
Ｃｕメッキでビアホール１６にビア導体（図示せず）を
形成すると共に、絶縁樹脂層１１上に内層導体パターン
（図示せず）を形成する。その後、内層導体パターン上
に次の層の絶縁樹脂層（図示せず）を形成し、以後、上
述した工程を順次繰り返してビルドアップ多層基板を形
成する。

【０００７】しかし、この方法では、レーザー用のマス
クとなるＣｕメッキ被膜１２にビアホール形成用の孔１
５をエッチングで形成する際に、過エッチングによりＣ
ｕメッキ被膜１２のビアホール形成用の孔１５の孔径が
ドライフィルム１３の孔１４の孔径よりも大きくエッチ
ングされてしまう。このため、ＣＯ₂ レーザーで絶縁樹
脂層１１にビアホール１６を形成する際に、ビアホール
１６の孔径が設計値（ドライフィルム１３の孔１４の孔
径）よりも大きくなるばかりか、ビアホール１６の孔径
のばらつきも大きくなってしまい、ビアホール１６の寸
法精度が悪くなってしまう。一般に、配線密度を高密度
化するほど、ビアホール１６の孔径の寸法精度が要求さ
れるため、ビアホール１６の孔径の寸法精度の悪化は、
配線密度の高密度化を妨げる要因となる。

【０００８】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、ＣＯ₂ レーザーで微
小なビアホールを寸法精度良く形成することができる多
層回路基板及びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の多層回路基板の製造方法は、（１）絶縁基
板上に導体パターンを形成する工程と、（２）前記導体
パターン上に絶縁樹脂層を形成する工程と、（３）前記
絶縁樹脂層の表面を粗化する工程と、（４）前記絶縁樹
脂層の表面に無電解Ｃｕメッキ被膜を形成する工程と、
（５）前記無電解Ｃｕメッキ被膜上に感光性樹脂層を形
成し、この感光性樹脂層のうちのビアホールを形成する
部分のみを残すように露光し、現像してビアホール形成
用のメッキレジストを形成する工程と、（６）前記メッ
キレジストを用いて、前記無電解Ｃｕメッキ被膜上に、
ビアホール形成用の孔を有する電解Ｃｕメッキ被膜を形
成する工程と、（７）前記メッキレジストを除去する工
程と、（８）前記電解Ｃｕメッキ被膜をエッチングレジ
ストとして用いて、前記無電解Ｃｕメッキ被膜にエッチ
ングでビアホール形成用の孔を形成する工程と、（９）
前記電解Ｃｕメッキ被膜をレーザー用のマスクとして用
いて、ＣＯ₂ レーザーで前記絶縁樹脂層にビアホールを
形成する工程と、（１０）前記絶縁樹脂層上の前記電解
Ｃｕメッキ被膜及び前記無電解Ｃｕメッキ被膜を除去す
る工程と、（１１）前記ビアホールにビア導体を形成
し、前記絶縁樹脂層上に導体パターンを形成する工程と
を含む。

【００１０】この方法では、レーザー用のマスクとなる
電解Ｃｕメッキ被膜をビアホール形成用のメッキレジス
トを用いて形成するので、電解Ｃｕメッキ被膜に微小な
ビアホール形成用の孔をエッチングで形成する必要がな
くなり、従来の過エッチングによる問題が解消され、電
解Ｃｕメッキ被膜に微小なビアホール形成用の孔を寸法
精度良く形成することができる。従って、この電解Ｃｕ
メッキ被膜をレーザー用のマスクとして用いて、ＣＯ₂
レーザーで絶縁樹脂層にビアホールを形成すれば、微小
なビアホールを寸法精度良く形成することができる。

【００１１】この場合、上述した絶縁樹脂層の形成から
ビア導体及び導体パターンの形成までの工程を所定回数
繰り返して多層化するようにしても良い。これにより、
高密度、小型のビルドアップ多層回路基板を形成でき
る。

【００１２】また、ビアホールとその下層の導体パター
ンとの位置関係を、ビアホールの底面全体がその下層の
導体パターンで覆われるように設定し、ＣＯ₂ レーザー
による絶縁樹脂層のビアホールの形成を、その下層の導
体パターンが露出するまで行うようにしても良い。この
ようにすれば、ＣＯ₂ レーザーで絶縁樹脂層にビアホー
ルを形成する際に、ビアホールの深さが下層の導体パタ
ーンまで到達すると、レーザー光が導体パターンで反射
され、それ以上、レーザー光が下層に侵入しなくなる。
これにより、ビアホールの底部が必要以上に下層に突き
抜けることを防止しながら、ビアホールの底面全体が導
体パターンに到達するまで確実にレーザー加工すること
ができ、良好な形状のビアホールを形成することができ
て、ビア導体と導体パターンとを確実に導通させること
ができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をフリップチップタ
イプのビルドアップ型ＢＧＡ（Ball Grid Array ）パッ
ケージに用いられるビルドアップ多層回路基板２１に適
用した一実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。

【００１４】まず、図１に基づいて、ビルドアップ多層
回路基板２１の構造を説明する。コア基板となる絶縁基
板２２は、例えばガラスエポキシ系、ポリイミド系等の
樹脂基板により形成され、その所定位置には、スルーホ
ール２３が形成されている。この絶縁基板２２の上下両
面とスルーホール２３の内周面には、無電解Ｃｕメッキ
と電解Ｃｕメッキにより導体パターン２４とスルーホー
ル導体２５とが互いに導通するように形成され、スルー
ホール導体２５の空洞部には、エポキシ等の穴埋め樹脂
２６が充填されている。

【００１５】絶縁基板２２両面の導体パターン２４上に
は、絶縁樹脂層２７が形成され、この絶縁樹脂層２７の
所定位置にＣＯ₂ レーザーでビアホール２８が形成され
ている。この絶縁樹脂層２７の表面とビアホール２８に
は、無電解Ｃｕメッキと電解Ｃｕメッキにより導体パタ
ーン２９とビア導体３０が形成され、絶縁基板２２上の
導体パターン２４と絶縁樹脂層２７上の導体パターン２
９とがビア導体３０を介して電気的に接続されている。
ビアホール２８とその下層の導体パターン２４（又は２
９）との位置関係は、ビアホール２８の底面全体がその
下層の導体パターン２４（又は２９）で覆われるように
設定されている。これら絶縁樹脂層２７、導体パターン
２９、ビア導体３０は、必要な積層数だけ形成されてい
る。図１には２層分のみが図示されているが、絶縁樹脂
層２７の積層数は、１層又は３層以上であっても良く、
また、絶縁基板２２の片面にのみ絶縁樹脂層２７を形成
しても良い。

【００１６】尚、図示はしないが、ビルドアップ多層回
路基板２１下面側の最下層のビア導体には、Ｎｉ／Ａｕ
メッキを介してＢＧＡのバンプ（半田ボール）が形成さ
れ、ビルドアップ多層回路基板２１上面側の最上層のビ
ア導体には、フリップチップボンディング用のパッドが
形成されている。

【００１７】次に、上記構成のビルドアップ多層回路基
板２１の製造方法について説明する。まず、絶縁基板２
２にスルーホール２３を形成し、この絶縁基板２２の上
下両面とスルーホール２３の内周面に、無電解Ｃｕメッ
キを下地として電解Ｃｕメッキを施し、その表面に、感
光性樹脂でフォトマスクを形成して、フォトエッチング
法で導体パターン２４とスルーホール導体２５とを形成
する。この後、スルーホール導体２５の空洞部に、エポ
キシ等の穴埋め樹脂２６を充填して平坦化する。次に、
導体パターン２４が形成されている絶縁基板２２の表面
にエポキシ系等の液状の絶縁樹脂をスピンコーター等で
塗布し、例えば、１７５℃で２時間加熱して熱硬化させ
て絶縁樹脂層２７を形成する。

【００１８】この後、絶縁樹脂層２７にビアホール２８
を図２及び図３に示す工程により形成する。まず、絶縁
樹脂層２７［図２（１）参照］の表面を酸化マンガンカ
リ、クロム酸等で処理して粗化をする［図２（２）参
照］。この後、絶縁樹脂層２７の粗化表面を水洗し、中
和した後、絶縁樹脂層２７の粗化表面全体に無電解Ｃｕ
メッキを施して、例えば１〜３μｍ厚の無電解Ｃｕメッ
キ被膜３１を形成する［図２（３）参照］。

【００１９】次に、無電解Ｃｕメッキ被膜３１の表面
に、後工程で施される電解Ｃｕメッキ被膜３２の厚み以
上の膜厚（例えば１０〜２０μｍ）のドライフィルムを
熱圧着して、感光性樹脂層３３を形成する［図２（４）
参照］。この後、感光性樹脂層３３のうちのビアホール
２８を形成する部分のみが残るように、例えば３５ｍＪ
で露光し、例えば１％炭酸ナトリウム水溶液でシャワー
現像して、ビアホール形成部分以外の部分の感光性樹脂
層３３を除去してビアホール形成用のメッキレジスト３
３ａを形成する［図２（５）参照］。

【００２０】この後、メッキレジスト３３ａを用いて、
無電解Ｃｕメッキ被膜３１の表面に電解Ｃｕメッキを施
し、ビアホール形成用の孔３４を有する例えば３〜１０
μｍ厚の電解Ｃｕメッキ被膜３２を形成する［図２
（６）参照］。この後、アセトン又は３％ＮａＯＨ水溶
液等でメッキレジスト３３ａを剥離除去する［図３
（７）参照］。次に、電解Ｃｕメッキ被膜３２をエッチ
ングレジストとして用いて、無電解Ｃｕメッキ被膜３１
にエッチングでビアホール形成用の孔３５を形成する
［図３（８）参照］。

【００２１】この後、電解Ｃｕメッキ被膜３２をレーザ
ー用のマスクとして用いて、ＣＯ₂レーザーで絶縁樹脂
層２７の所定位置にビアホール２８を形成する［図３
（９）参照］。使用するＣＯ₂ レーザーの条件は、ビー
ム径が例えば２５０μｍ、レーザー出力が例えば６ｍＪ
×３ｓｈｏｔである。このビアホール２８のレーザー加
工は、その下層の導体パターン２４が露出するまで行
う。

【００２２】本実施形態では、ＣＯ₂ レーザーがＣｕメ
ッキ面を通過しないことを考慮してビアホール２８の底
面全体がその下層の導体パターン２４で覆われている。
従って、ＣＯ₂ レーザーで絶縁樹脂層３３にビアホール
２８を形成する際に、ビアホール２８の深さが下層の導
体パターン２４に到達すると、レーザー光が導体パター
ン２４で反射され、それ以上、レーザー光が下層に侵入
しなくなる。これにより、ビアホール２８の底部が必要
以上に下層に突き抜けることを防止しながら、ビアホー
ル２８の底面全体が導体パターン２４に到達するまで確
実にレーザー加工される。この後、レーザー用マスクで
ある電解Ｃｕメッキ被膜３２及び無電解Ｃｕメッキ被膜
３１をＦｅＣｌ₃ 等のエッチング液で剥離除去する［図
３（１０）参照］。

【００２３】次に、ビアホール２８が形成された絶縁樹
脂層２７表面にドライフィルム等により感光性樹脂層
（図示せず）を形成し、これを露光・現像処理して、感
光性樹脂層のうちのビア導体形成部と導体パターン形成
部を除去して、メッキレジストを形成する。この後、無
電解Ｃｕメッキと電解Ｃｕメッキを施した後、メッキレ
ジスト（感光性樹脂層）を剥離除去することで、ビア導
体３０と導体パターン２９を形成する。この後、更に、
ビルドアップを重ねる場合は、上述した絶縁樹脂層２７
の形成からビア導体３０及び導体パターン２９の形成ま
での工程を必要な積層数となるまで繰り返して多層化
し、ビルドアップ多層回路基板２１を形成する。

【００２４】尚、これらの工程を終了した後、必要に応
じて、ビルドアップ多層回路基板２１下面側の最下層の
ビア導体に、Ｎｉ／Ａｕメッキを介してＢＧＡのバンプ
（半田ボール）を形成し、ビルドアップ多層回路基板２
１上面側の最上層のビア導体に、フリップチップボンデ
ィング用のパッドを形成する。

【００２５】本発明者は、以上説明した本実施形態のビ
アホールのレーザー加工方法と、前述した従来のビアホ
ールのレーザー加工方法とについて、形成可能なビアホ
ールの孔径の最小値と孔径のばらつきを比較評価する試
験を行った。その結果、本実施形態のビアホールのレー
ザー加工方法では、形成可能なビアホールの孔径の最小
値が２５μｍ、孔径のばらつきが±３μｍであった。

【００２６】これに対し、従来のビアホールのレーザー
加工方法では、図４に示すように、レーザー用のマスク
となるＣｕメッキ被膜１２にビアホール形成用の孔１５
をエッチングで形成し、このＣｕメッキ被膜１２をレー
ザー用のマスクとして使用する。この方法では、過エッ
チングによりＣｕメッキ被膜１２のビアホール形成用の
孔１５の孔径がエッチングレジスト（ドライフィルム１
３）の孔１４の孔径よりも大きくエッチングされてしま
うため、形成可能なビアホールの孔径の最小値が３０μ
ｍ、孔径のばらつきが±１０μｍにもなった。この試験
結果から、本実施形態のビアホールのレーザー加工方法
では、孔径が微小で且つ孔径のばらつきが極めて少ない
ビアホールを形成できることが確認された。

【００２７】つまり、本実施形態では、レーザー用のマ
スクとなる電解Ｃｕメッキ被膜３２をビアホール形成用
のメッキレジスト３３ａを用いて形成するので、電解Ｃ
ｕメッキ被膜３２に微小なビアホール形成用の孔３５を
エッチングで形成する必要がなくなり、従来の過エッチ
ングによる問題が解消され、電解Ｃｕメッキ被膜３２に
微小なビアホール形成用の孔３５を寸法精度良く形成す
ることができる。従って、この電解Ｃｕメッキ被膜３２
をレーザー用のマスクとして用いて、ＣＯ₂ レーザーで
絶縁樹脂層２７にビアホール２８を形成すれば、微小な
ビアホール２８を寸法精度良く形成することができる。
これにより、ビルドアップ多層回路基板２１の高密度化
が可能となり、小型化、軽量化の要求を満たすことがで
きる。

【００２８】尚、本実施形態では、コア基板としての絶
縁基板２２を樹脂基板で形成したが、金属基板を使用し
ても良い。金属基板の場合は、基板表面を絶縁加工して
使用すれば良い。

【００２９】また、本実施形態では、パッケージ形態と
して、フリップチップタイプのビルドアップ型ＢＧＡパ
ッケージで説明したが、パッケージ形態は特に限定する
ものでなく、例えばＰＧＡ（Pin Grid Array）パッケー
ジ、ＭＣＭ基板等の種々の回路基板に適用できる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項１の多層回路基板によれば、ビアホールとその
下層の導体パターンとの位置関係を、ビアホールの底面
全体がその下層の導体パターンで覆われるように設定す
ると共に、ビアホール形成用のメッキレジストを用いて
形成した電解Ｃｕメッキ被膜をレーザー用のマスクとし
て用いてＣＯ₂ レーザーで絶縁樹脂層にビアホールを形
成したので、ビアホールの微小化とその孔径・深さの寸
法精度向上とを実現することができる。

【００３１】また、請求項２の多層回路基板の製造方法
によれば、レーザー用のマスクとなる電解Ｃｕメッキ被
膜をビアホール形成用のメッキレジストを用いて形成す
るので、電解Ｃｕメッキ被膜に微小なビアホール形成用
の孔を寸法精度良く形成することができ、この電解Ｃｕ
メッキ被膜をレーザー用のマスクとして用いてＣＯ₂レ
ーザーで絶縁樹脂層にビアホールを形成することで、微
小なビアホールを寸法精度良く形成することができる。

【００３２】更に、請求項３では、絶縁基板上に２層以
上のビルドアップ層を形成するので、多層回路基板の高
密度化、小型化に効果的に対応することができる。

【００３３】また、請求項４では、ビアホールとその下
層の導体パターンとの位置関係を、ビアホールの底面全
体がその下層の導体パターンで覆われるように設定し
て、ビアホールをＣＯ₂ レーザーで形成するようにした
ので、微小径で寸法ばらつきの少ない良好な形状のビア
ホールを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるビルドアップ多層
回路基板の構造を示す部分拡大縦断面図

【図２】一実施形態におけるビアホールのＣＯ₂ レーザ
ー加工方法を説明するための工程図（その１）

【図３】一実施形態におけるビアホールのＣＯ₂ レーザ
ー加工方法を説明するための工程図（その２）

【図４】従来のビアホールのＣＯ₂ レーザー加工方法を
説明するための工程図

【符号の説明】

２１…ビルドアップ多層回路基板、２２…絶縁基板、２
３…スルーホール、２４…導体パターン、２５…スルー
ホール導体、２６…穴埋め樹脂、２７…絶縁樹脂層、２
８…ビアホール、２９…導体パターン、３０…ビア導
体、３１…無電解Ｃｕメッキ被膜、３２…電解Ｃｕメッ
キ被膜、３３…感光性樹脂層、３３ａ…メッキレジス
ト、３４，３５…ビアホール形成用の孔。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E068 AA03 AF01 CF02 DA11 DB01 DB10 5E346 AA12 AA15 AA43 BB01 CC32 CC54 CC58 DD03 DD23 DD24 DD33 DD47 DD48 EE31 EE33 FF01 FF13 FF14 GG15 GG17 GG18 GG22 GG23 GG27 HH11 HH25 HH26

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に形成された導体パターン
   と、前記導体パターン上に形成された絶縁樹脂層と、ビ
   アホール形成用の孔を有する電解Ｃｕメッキ被膜をレー
   ザー用のマスクとして用いて前記絶縁樹脂層にＣＯ₂ レ
   ーザーで形成されたビアホールとを備えた多層回路基板
   において、 前記電解Ｃｕメッキ被膜は、ビアホール形成用のメッキ
   レジストを用いて形成され、 前記ビアホールの底面全体がその下層の導体パターンで
   覆われていることを特徴とする多層回路基板。
2. 【請求項２】 絶縁基板上に導体パターンを形成する工
   程と、 前記導体パターン上に絶縁樹脂層を形成する工程と、 前記絶縁樹脂層の表面を粗化する工程と、 前記絶縁樹脂層の表面に無電解Ｃｕメッキ被膜を形成す
   る工程と、 前記無電解Ｃｕメッキ被膜上に感光性樹脂層を形成し、
   この感光性樹脂層のうちのビアホールを形成する部分の
   みを残すように露光し、現像してビアホール形成用のメ
   ッキレジストを形成する工程と、 前記メッキレジストを用いて、前記無電解Ｃｕメッキ被
   膜上に、ビアホール形成用の孔を有する電解Ｃｕメッキ
   被膜を形成する工程と、 前記メッキレジストを除去する工程と、 前記電解Ｃｕメッキ被膜をエッチングレジストとして用
   いて、前記無電解Ｃｕメッキ被膜にエッチングでビアホ
   ール形成用の孔を形成する工程と、 前記電解Ｃｕメッキ被膜をレーザー用のマスクとして用
   いて、ＣＯ₂ レーザーで前記絶縁樹脂層にビアホールを
   形成する工程と、 前記絶縁樹脂層上の前記電解Ｃｕメッキ被膜及び前記無
   電解Ｃｕメッキ被膜を除去する工程と、 前記ビアホールにビア導体を形成し、前記絶縁樹脂層上
   に導体パターンを形成する工程と、 を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
3. 【請求項３】 前記絶縁樹脂層の形成から前記ビア導体
   及び前記導体パターンの形成までの工程を所定回数繰り
   返すことを特徴とする請求項２の多層回路基板の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記ビアホールとその下層の導体パター
   ンとの位置関係を、前記ビアホールの底面全体がその下
   層の導体パターンで覆われるように設定し、 前記ＣＯ₂ レーザーによる前記絶縁樹脂層のビアホール
   の形成を、その下層の導体パターンが露出するまで行う
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の多層回路基板
   の製造方法。