WO2009133886A1

WO2009133886A1 - 多層配線基板、及びその製造方法

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Publication number: WO2009133886A1
Application number: PCT/JP2009/058350
Authority: WO
Inventors: 康博石井; 明信渋谷; 浩一竹村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2010-10-28

Abstract

　容易かつ安価な方法により基板の表裏回路間を貫通配線によって電気的に接続できる小型で薄型な多層配線基板を提供する。基板（１０）上に配線層（２２，２４）と絶縁層（２１，２３，２５）を交互に積層した多層配線層（２０）を有する多層配線基板（１）において、基板と多層配線層を貫通するとともに導電性樹脂よりなる貫通配線（２７）を有し、配線層と貫通配線が電気的に接続され、貫通配線の表面が多層配線基板の表面（第３絶縁層（２５）の表面、基板裏面（１０ｂ））に対して凹形状となるように形成されている。貫通配線の凹形状の部分の表面には、表面が平坦化された導電体（２８）を有する。

Description

多層配線基板、及びその製造方法

［関連出願の記載］
　本発明は、日本国特許出願：特願２００８－１１７４３０号（２００８年　４月２８日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
　本発明は、アナログ回路やＣＰＵ（Central Processing Unit）回路で利用される半導体デバイス搭載用の多層配線基板、及びその製造方法に関し、特に、多層配線基板の表裏回路間を電気的に接続する貫通配線を有する多層配線基板、及びその製造方法に関する。

　近年、電子機器の高性能化、高機能化、小型化、薄型化が進む中、高密度実装化した半導体パッケージや微細配線による多層配線基板への要求が高まってきている。従来、金やアルミニウムのワイヤボンディングによって、半導体デバイスと多層配線基板とを接続する実装構造であったが、高密度実装化に伴い、フリップチップ実装構造が用いられるようになってきた。フリップチップ実装構造により、半導体デバイスと、表裏面回路を電気的に接続する貫通電極を有する多層配線基板とを接続することで、半導体パッケージあるいはモジュールを小型化や薄型化することが可能になる。特に、多層配線基板上に薄膜受動素子を形成することで、薄膜受動素子によるアナログ回路と半導体デバイスとを３次元的に実装して一体化することができ、機能を付加した一つの半導体パッケージあるいはモジュールとして扱うことができる。

　容易かつ安価な方法により基板の表裏回路間を電気的に接続する貫通電極を有する多層配線基板について、特許文献１～３に示す技術が開示されている。

　特許文献１では、ガラス基板と、該ガラス基板の上に形成された配線および絶縁層を含む多層配線層とを有する配線基板であって、前記多層配線層は、第一の孔を有し、前記ガラス基板は、該ガラス基板の両面で電気的接続を取るための第二の孔（貫通孔）を有し、該第二の孔は、前記第一の孔が形成された位置から前記ガラス基板にサンドブラストを行うことにより形成されたものであり、前記第二の孔の内壁面および前記多層配線層の最表面には、配線が形成されている配線基板が開示されている。

　特許文献２では、導体層と層間絶縁層とを交互に積層してなる積層配線板において、ある導体層と他のある導体層とを導通する層間接続箇所（貫通穴）を有し、前記層間接続箇所は、テーパ形状の頂部同士を付き合わせた形状であるとともに、導体（銅めっき層）で充填されている積層配線板が開示されている。この導体（銅めっき層）はフィルドめっきにより層間接続箇所（貫通穴）に充填されるが、その際、めっきの初期においては層間接続箇所（貫通穴）の最小径部が導体（銅めっき層）により塞がれて有底のビアホールが２つでき、その後、有底のビアホール内に導体（銅めっき層）が充填される。

　特許文献３では、基板の表面及び裏面からレーザー加工により穴上径及び穴下径が穴中央径よりも大きい貫通穴を穿孔し、この穴内に耐熱導電性ペーストを充填し、この充填接続穴の穴上に導体層を設けたプリント配線基板が開示されている。

特許第４０１２３７５号公報特開２００３－０４６２４８号公報特開平１１－１２１９２３号公報

　以上の特許文献１～３の各開示事項は、本書に引用をもって繰り込み記載されているものとする。
　以下に本発明による関連技術の分析を与える。
　特許文献１記載の配線基板では、ガラス基板の上下の配線層を接続するための貫通孔の側壁面の表面にめっきによる貫通孔内配線が形成されているが、この貫通孔内配線と他の配線層とを電気的に接続する位置は、当該他の配線層とビアが電気的に接続する位置からずらす必要があった。また、特許文献１記載の配線基板では、貫通孔内配線によって基板上部の配線と基板下部の端子とを電気的に接続する場合であっても、基板下部の端子に形成されるランドを、貫通孔の位置からずれた位置に設ける必要があり、配線基板の小型化が制限される問題があった。

　特許文献２記載の積層配線板では、層間接続箇所（貫通孔）の側壁面がテーパ形状の頂部同士を付き合わせた形状に形成されるため、層間接続箇所（貫通孔）に導体（銅めっき層）を充填するためには、層間絶縁層の表裏面の各々面から、電解めっきのための給電層を成膜し、更に、層間絶縁層の表裏面の各々の面から電解めっきをする必要があり、製造プロセスが長くなるという問題があった。また、特許文献２記載の積層配線板では、層間接続箇所（貫通孔）の大きさによっては、銅めっき層（導体）の最小径部から頂部までの厚みが層間絶縁層の厚みと同程度になるおそれがあるため、積層配線板として薄型化できないおそれがあった。

　特許文献３記載のプリント配線板では、充填接続穴の穴上に導体層を設ける前に、研磨機やレーザービームを用いて不要な耐熱導電性ペーストを除去して平坦化しているが、このようにするとパーティクルによる基板表面の汚染や、ダメージによる凹凸によって微細配線による高密度配線を形成することが困難であった。また、特許文献３記載のプリント配線板では、充填接続穴上の導体層を形成する前に耐熱導電性ペーストを充填するため、電極付表面実装型部品（薄膜受動素子）を実装する際のプロセス温度が制限され、電極付表面実装型部品の電気的特性や多層配線基板の絶縁特性も制限される問題があった。仮に、耐熱導電性ペーストを充填する前に、配線層と絶縁層からなる多層配線層を形成した場合、多層配線層に形成した開口部と、基板に形成した貫通穴の形状が、少なくとも一方にテーパ形状を有する構造となるため、そのテーパ形状によって多層配線層の開口部、及び基板の貫通穴の内壁に沿って耐熱導電性ペーストが形成されず、表裏回路間を電気的に接続できないおそれがある。さらに、表裏回路間を電気的に接続するには導電体を再形成する必要があり、製造プロセスが長くなってしまう。

　本発明の主な課題は、容易かつ安価な方法により基板の表裏回路間を貫通配線によって電気的に接続できる小型で薄型な多層配線基板を提供することである。

　本発明の第１の視点においては、基板上に配線層と絶縁層を交互に積層した多層配線層を有する多層配線基板において、前記基板と前記多層配線層を貫通するとともに導電性樹脂よりなる貫通配線を有し、前記配線層と前記貫通配線が電気的に接続され、前記貫通配線の表面が前記多層配線基板の表面に対して凹形状となるように形成されていることを特徴とする。

　本発明の第２の視点においては、基板上に配線層と絶縁層を交互に積層した多層配線層を有する多層配線基板の製造方法において、基板上に配線層と絶縁層を交互に積層されるとともに、前記絶縁層において前記配線層の一部が露出した開口部を有し、かつ、前記開口部が前記基板に通ずる多層配線層を形成する工程と、前記基板に、前記開口部に通ずる貫通孔を形成する工程と、前記開口部及び前記貫通孔に導電性樹脂を充填する工程と、
　前記導電性樹脂が流動性を有する状態で外部から加圧することで、前記開口部及び前記貫通孔から露出する前記導電性樹脂の表面を前記多層配線基板の表面に対して凹形状に形成する工程と、を含むことを特徴とする。

　本発明の第３の視点においては、基板上に配線層と絶縁層が交互に積層された多層配線層を有する多層配線基板の製造方法において、基板上に配線層と絶縁層が交互に積層された多層配線層を形成する工程と、前記基板及び前記多層配線層を貫通するとともに前記配線層の一部が露出した貫通穴を形成する工程と、前記貫通穴に導電性樹脂を充填する工程と、前記導電性樹脂が流動性を有する状態で外部から加圧することで、前記貫通穴から露出する前記導電性樹脂の表面を前記多層配線基板の表面に対して凹形状に形成する工程と、を含むことを特徴とする。

　本発明によれば、導電性樹脂からなる貫通配線の表面形状が基板表面に向かって凹形状となるため、外部の接続端子との接続では、多層配線基板側のＢＧＡランド及び多層配線基板を薄型化することができる。また、導電性樹脂からなる貫通配線の表面の凹形状部分に選択的に導電体を形成させ、局所的に導電体を厚くしたＢＧＡランドとすることで、多層配線基板側の貫通電極部のＢＧＡランド全体の厚みを厚くすることなく、導電体（例えば、Ｃｕめっき）からなるＢＧＡランドと接続材料（例えば、はんだボール）の拡散を効果的に抑制することができる。

　また、導電性樹脂を貫通穴（多層配線層の開口部、基板の貫通孔）に充填（例えば、スクリーン印刷）した後、導電性樹脂が流動性を有する状態で、外部から加圧（柔軟性のあるフィルムを介して外部から加圧）することで、貫通穴に形成された空隙部への導電性樹脂の流動を促すこととなり、特殊な装置を用いず、更に工程を追加することなく、容易に基板の表裏回路間を電気的に接続することができる。

本発明の実施例１に係る多層配線基板の構成を模式的に示した部分断面図である。本発明の実施例１に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した第１の工程断面図である。本発明の実施例１に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した第２の工程断面図である。本発明の実施例１に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した第３の工程断面図である。本発明の実施例２に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した第１の工程断面図である。本発明の実施例２に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した第２の工程断面図である。本発明の実施例２に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した第３の工程断面図である。本発明の実施例３に係る多層配線基板に半導体デバイスを実装したモジュールの構成を模式的に示した断面図である。

　１　多層配線基板
　１０　基板
　１０ａ　基板表面
　１０ｂ　基板裏面
　１１　貫通孔
　２０　多層配線層
　２１　第１絶縁層
　２２　第１配線層
　２３　第２絶縁層
　２４　第２配線層
　２５　第３絶縁層
　２６　開口部
　２６ａ　空隙部
　２７　貫通配線（導電性樹脂）
　２８　導電体
　２９　ビア
　３１　薄膜受動素子
　３２　はんだ
　３３　半導体デバイス
　４０　フィルム

　なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の体用に限定することを意図するものではない。
　本発明の実施形態に係る多層配線基板では、基板（図１の１０）上に配線層（図１の２２、２４）と絶縁層（図１の２１、２３、２５）を交互に積層した多層配線層（図１の２０）を有する多層配線基板（図１の１）において、前記基板（図１の１０）と前記多層配線層（図１の２０）を貫通するとともに導電性樹脂よりなる貫通配線（図１の２７）を有し、前記配線層（図１の２２、２４）と前記貫通配線（図１の２７）が電気的に接続され、前記貫通配線（図１の２７）の表面が前記多層配線基板（図１の１）の表面（図１の第３絶縁層２５の表面、基板裏面１０ｂ）に対して凹形状となるように形成されている（形態１）。
　さらに、以下の形態も可能である。
　前記貫通配線は、前記多層配線層の表面付近の径、及び前記基板の表面付近の径が前記基板と前記多層配線層の界面付近の径よりも大きくなるように構成されていることが好ましい（形態１－１）。
　前記貫通配線の径は、前記多層配線層中の径が前記基板中の径に対して同等又は大きいことが好ましい（形態１－２）。
　前記貫通配線の前記凹形状の部分の表面に導電体を有することが好ましい（形態１－３）。
　前記導電体の表面は、平坦化されていることが好ましい（形態１－４）。
　前記導電体は、電解めっき金属よりなることが好ましい（形態１－５）。
　前記基板は、少なくとも表層が絶縁体よりなることが好ましい（形態１－６）。
　前記基板は、珪素を含有することが好ましい（形態１－７）。
　前記基板は、ガラスよりなることが好ましい（形態１－８）。
　前記基板上に薄膜受動素子を有することが好ましい（形態１－９）。

　本発明の実施形態に係る第１の多層配線基板の製造方法では、基板（図４（Ｃ）の１０）上に配線層（図４（Ｃ）の２２、２４）と絶縁層（図４（Ｃ）の２１、２３、２５）を交互に積層した多層配線層（図４（Ｃ）の２０）を有する多層配線基板（図４（Ｃ）の１）の製造方法において、基板（図２の１０）上に配線層（図２の２２、２４）と絶縁層（図２の２１、２３、２５）を交互に積層されるとともに、前記絶縁層（図２の２１、２３、２５）において前記配線層（図２の２２、２４）の一部が露出した開口部（図２の２６）を有し、かつ、前記開口部（図２の２６）が前記基板（図２の１０）に通ずる多層配線層（図２の２０）を形成する工程（図２（Ａ）～図２（Ｄ））と、前記基板（図３（Ａ）の１０）に、前記開口部（図３（Ａ）の２６）に通ずる貫通孔（図３（Ａ）の１１）を形成する工程（図３（Ａ））と、前記開口部（図３（Ｂ）の２６）及び前記貫通孔（図３（Ｂ）の１１）に導電性樹脂（図３（Ｂ）の２７）を充填する工程（図３（Ｂ））と、前記導電性樹脂（図４（Ａ）の２７）が流動性を有する状態で外部から加圧することで、前記開口部（図４（Ａ）の２６）及び前記貫通孔（図４（Ａ）の１１）から露出する前記導電性樹脂（図４（Ａ）の２７）の表面を前記多層配線基板の表面（図４（Ａ）の基板裏面１０ｂ、第３絶縁層２５の表面）に対して凹形状に形成する工程（図３（Ｃ）、図４（Ａ））と、を含む（形態２）。
　さらに、以下の形態も可能である。
　前記貫通孔を形成する工程では、サンドブラスト、レーザ加工、及びマイクロドリルのいずれかにより前記貫通孔を形成することが好ましい（形態２－１）。

　本発明の実施形態に係る第２の多層配線基板の製造方法では、基板（図７（Ｃ）の１０）上に配線層（図７（Ｃ）の２２、２４）と絶縁層（図７（Ｃ）の２１、２３、２５）を交互に積層した多層配線層（図７（Ｃ）の２０）を有する多層配線基板（図７（Ｃ）の１）の製造方法において、基板（図５（Ｂ）の１０）上に配線層（図５（Ｂ）の２２、２４）と絶縁層（図５（Ｂ）の２１、２３、２５）を交互に積層された多層配線層（図５（Ｂ）の２０）を形成する工程（図５（Ｂ））と、前記基板（図６（Ａ）の１０）及び前記多層配線層（図６（Ａ）の２０）を貫通するとともに前記配線層（図６（Ａ）の２２、２４）の一部が露出した貫通穴（図６（Ａ）の１１、２６）を形成する工程（図５（Ｃ）、図６（Ａ））と、前記貫通穴（図６（Ｂ）の１１、２６）に導電性樹脂（図６（Ｂ）の２７）を充填する工程（図６（Ｂ））と、前記導電性樹脂（図７（Ａ）の２７）が流動性を有する状態で外部から加圧することで、前記貫通穴（図７（Ａ）の１１、２６）から露出する前記導電性樹脂（図７（Ａ）の２７）の表面を前記多層配線基板の表面（図７（Ａ）の基板裏面１０ｂ、第３絶縁層２５の表面）に対して凹形状に形成する工程（図６（Ｃ）、図７（Ａ））と、を含む（形態３）。
　さらに、以下の形態も可能である。
　前記貫通穴を形成する工程では、サンドブラスト、レーザ加工、及びマイクロドリルのいずれかにより前記貫通穴を形成した後、酸素プラズマ処理によって前記配線層の一部を露出させることが好ましい（形態３－１）。
　前記凹形状に形成する工程では、前記多層配線基板の少なくとも一方の面に柔軟性を有するフィルムを配置し、前記導電性樹脂が流動性を有する状態で、前記導電性樹脂を、前記フィルムを介して外部から液体又は気体で加圧することが好ましい（形態３－２）。
　前記凹形状に形成する工程では、前記導電性樹脂を加圧した後に前記フィルムを剥離し、その後、前記導電性樹脂を加熱することが好ましい（形態３－３）。
　前記凹形状に形成する工程で用いる前記フィルムの厚みは、前記凹形状の部分の表面の径よりも小さいことが好ましい（形態３－４）。

　本発明の実施例１に係る多層配線基板について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１に係る多層配線基板の構成を模式的に示した部分断面図である。

　多層配線基板１は、基板１０上に第１絶縁層２１、第１配線層２２、第２絶縁層２３、第２配線層２４、第３絶縁層２５を積層して形成された多層配線層２０を有する。多層配線基板１は、基板１０及び多層配線層２０を貫通する穴（多層配線層２０の開口部２６、基板１０の貫通孔１１）を有し、当該穴に貫通配線２７が埋め込まれており、貫通配線２７と配線層２２、２４とが電気的に接続されている。多層配線基板１は、貫通配線２７の表面（基板裏面１０ｂ側の表面、及び第３絶縁層２５側の表面）が多層配線基板１の表面（基板裏面１０ｂ、多層配線層２０の表面）に対して凹形状となるように形成されている。多層配線基板１は、貫通配線２７の基板裏面１０ｂ側の表面上に、表面が平坦な導電体２８が形成されている。

　基板１０は、少なくとも表層が絶縁体よりなる基板である。基板１０には、例えば、珪素を含有するシリコン基板、ガラス基板、あるいはセラミクス基板を用いることができる。基板１０の基板表面１０ａ上には、第１絶縁層２１が形成されている。基板１０は、多層配線層２０に形成された開口部２６と対応する位置に貫通孔１１を有する。貫通孔１１の側壁面は、基板表面１０ａ側の径が基板裏面１０ｂ側の径より小さいテーパ形状になっていてもよい。貫通孔１１内には、導電性樹脂よりなる貫通配線２７が埋め込まれている。基板１０の基板裏面１０ｂには、貫通配線２７の表面及びその周縁部に、表面が平坦な導電体２８が形成されている。

　第１絶縁層２１は、基板１０の基板表面１０ａに形成された絶縁層であり、多層配線層２０の構成部分である。第１絶縁層２１には、無機絶縁体、樹脂絶縁体を用いることができ、例えば、樹脂絶縁体では感光性のポリイミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂、あるいはこれらの非感光性樹脂を用いることができる。第１絶縁層２１は、基板１０の貫通孔１１と対応する位置に開口部を有する。当該開口部内には、導電性樹脂よりなる貫通配線２７が埋め込まれている。当該開口部は、感光性を有する絶縁材料ではフォトグラフィーにより形成することができ、非感光性の絶縁材料ではレーザー照射やドライエッチング、ウェットエッチング等の手段により形成することができる。当該開口部は、多層配線層２０の開口部２６の一部を構成する。第１絶縁層２１上には所定パターンの第１配線層２２が形成されている。第１配線層２２を含む第１絶縁層２１上には第２絶縁層２３が形成されている。

　第１配線層２２は、第１絶縁層２１上で所定パターンに形成された配線層であり、多層配線層２０の構成部分である。第１配線層２２は、めっき法、スクリーン印刷法によって形成することができる。第１配線層２２上には、多層配線層２０の開口部２６を除いて、第２絶縁層２３が形成されている。第１配線層２２は、開口部２６にて露出するようにパターン形成されており、開口部２６に埋め込まれた貫通配線２７と電気的に接続されている。

　第２絶縁層２３は、第１配線層２２を含む第１絶縁層２１上に形成された絶縁層であり、多層配線層２０の構成部分である。第２絶縁層２３には、無機絶縁体、樹脂絶縁体を用いることができ、例えば、樹脂絶縁体では感光性のポリイミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂、あるいはこれらの非感光性樹脂を用いることができる。第２絶縁層２３は、第１絶縁層２１の開口部と対応する位置に、第１絶縁層２１の開口部よりも大きい開口部を有する。当該開口部内には、導電性樹脂よりなる貫通配線２７が埋め込まれている。当該開口部は、感光性を有する絶縁材料ではフォトグラフィーにより形成することができ、非感光性の絶縁材料ではレーザー照射やドライエッチング、ウェットエッチング等の手段により形成することができる。当該開口部は、多層配線層２０の開口部２６の一部を構成する。第２絶縁層２３上には所定パターンの第２配線層２４が形成されている。第２配線層２４を含む第２絶縁層２３上には第３絶縁層２５が形成されている。

　第２配線層２４は、第２絶縁層２３上で所定パターンに形成された配線層であり、多層配線層２０の構成部分である。第２配線層２４は、めっき法、スクリーン印刷法によって形成することができる。第２配線層２４上には、多層配線層２０の開口部２６を除いて、第３絶縁層２５が形成されている。第２配線層２４は、開口部２６にて露出するようにパターン形成されており、開口部２６に埋め込まれた貫通配線２７と電気的に接続されている。

　第３絶縁層２５は、第２配線層２４を含む第２絶縁層２３上に形成された絶縁層であり、多層配線層２０の構成部分である。第３絶縁層２５には、無機絶縁体、樹脂絶縁体を用いることができ、例えば、樹脂絶縁体では感光性のポリイミド、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂、あるいはこれらの非感光性樹脂を用いることができる。第３絶縁層２５は、第２絶縁層２３の開口部と対応する位置に、第２絶縁層２３の開口部よりも大きい開口部を有する。当該開口部内には、導電性樹脂よりなる貫通配線２７が埋め込まれている。当該開口部は、感光性を有する絶縁材料ではフォトグラフィーにより形成することができ、非感光性の絶縁材料ではレーザー照射やドライエッチング、ウェットエッチング等の手段により形成することができる。当該開口部は、多層配線層２０の開口部２６の一部を構成する。

　開口部２６は、多層配線層２０において基板１０の貫通孔１１と対応する位置に形成された貫通した開口部である。開口部２６は、第１絶縁層２１の開口部、第２絶縁層２３の開口部、及び第３絶縁層２５の開口部が組み合わさったものであり、第１絶縁層２１の開口部が第２絶縁層２３の開口部の領域内に配され、第２絶縁層２３の開口部が第３絶縁層２５の開口部の領域内に配され、第１絶縁層２１の開口部、第２絶縁層２３の開口部、第３絶縁層２５の開口部の順に開口径が大きく構成されている。開口部２６では、第１配線層２２及び第２配線層２４の一部が露出している。開口部２６内には、貫通配線２７が埋め込まれている。開口部２６における絶縁層２１、２３、２５の各側壁面は、基板表面１０ａ側の径より第３絶縁層２５表面側の径が大きいテーパ形状になっていてもよい。開口部２６は、多層配線層２０を形成する工程において形成してもよく、また、貫通孔１１と一括して形成してもよく、さらに貫通孔１１形成後に多層配線層２０の開口部２６を形成してもよい。

　貫通配線２７は、基板１０及び多層配線層２０を貫通する穴（多層配線層２０の開口部２６、基板１０の貫通孔１１）に埋め込まれた導電性樹脂よりなる配線（スルーホール配線）である。貫通配線２７は、多層配線層２０の開口部２６で露出した配線層２２、２４と電気的に接続されている。貫通配線２７は、乾燥前に流動性を有し、乾燥後に流動性が低下する導電性樹脂を用いることが好ましい。貫通配線２７は、基板裏面１０ｂ側の表面が基板裏面１０ｂよりも窪んだ凹形状となっており、第３絶縁層２５側の表面が第３絶縁層２５の上面よりも窪んだ凹形状となっている。貫通配線２７の凹形状面は、中心が低く、外周のエッジ部分が基板裏面１０ｂや第３絶縁層２５の上面と同じ高さとなるように湾曲している。貫通配線２７の第３絶縁層２５側の面上には、導電体２８が形成されている。貫通配線２７は、多層配線層２０の表面（第３絶縁層２５の表面）付近の径、及び基板１０の表面（基板裏面１０ｂ）付近の径が基板１０と多層配線層２０の界面付近の径よりも大きくなるように構成されている。なお、貫通配線２７の径は、多層配線層２０の中の径が基板１０の中の径と同等又は大きくてもよい。

　導電体２８は、外部の接続端子（図示せず）と電気的に接続するための電極パッドである。導電体２８は、貫通配線２７の第３絶縁層２５側の面、乃至、その近傍の基板１０の基板裏面１０ｂ上に形成されている。導電体２８の表面は、平坦化されている。導電体２８には、接続信頼性から特に電解めっき金属を用いることが好ましい。

　なお、ここでは多層配線層２０は、配線層が２層の例について述べたが、第３絶縁層２５上に、配線層と絶縁層を交互に積層し、配線層が３層以上の多層配線層としてもよい。

　次に、本発明の実施例１に係る多層配線基板の製造方法について図面を用いて説明する。図２～図４は、本発明の実施例１に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した工程断面図である。

　まず、基板１０を用意する（ステップＡ１；図２（Ａ）参照）。基板１０として０．５ｍｍ厚のガラス基板を用いた。

　次に、基板１０上に開口部２６を有する第１絶縁層２１を形成する（ステップＡ２；図２（Ｂ）参照）。ここでは、基板１０上に第１絶縁層２１として感光性のポリイミド樹脂を、基板１０上全面に塗布し、乾燥させた後、露光、現像により所望の開口部２６を有する第１絶縁層２１を形成した。その後、窒素雰囲気中で加熱、保持することでポリイミド樹脂よりなる第１絶縁層２１を硬化させた。基板１０と第１配線層２２との間に第１絶縁層２１を形成することで、第１配線層２２の密着性をより強固にすることができる。

　次に、第１絶縁層２１上に所定パターンの第１配線層２２を形成する（ステップＡ３；図２（Ｂ）参照）。ここでは、第１絶縁層２１を酸素プラズマで洗浄した後、ＤＣスパッタ装置内に導入し、所望の真空度に達した後、基板１０全面にＴｉ、Ｃｕの順に積層したＣｕ／Ｔｉ積層膜（図示せず）を成膜した。Ｃｕ／Ｔｉ積層膜の膜厚は、Ｔｉ：５０ｎｍ、Ｃｕ：３００ｎｍとした。Ｔｉは、第１絶縁層２１と、電解めっきでの給電層となるＣｕとの密着を高めるための密着層であり、Ｔｉに限定されるものではない。その後、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜上にフォトレジストを全面に形成し、フォトリソグラフィー法により所望の形状のフォトレジストパターンを形成した後、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜を給電層とし、電解めっき法によりフォトレジストパターン開口面にＣｕめっきを膜厚１０μｍ程度で形成し、その後、有機溶剤及び酸素プラズマ処理によってフォトレジストを除去した。その後、必要としないＣｕ／Ｔｉ積層膜をそれぞれ化学エッチング法により除去し、所望のパターンの第１配線層２２を形成した。

　次に、第１配線層２２を含む第１絶縁層２１上に開口部２６を有する第２絶縁層２３を形成する（ステップＡ４；図２（Ｃ）参照）。ここでは、第２絶縁層２３として感光性のポリイミド樹脂を、第１配線層２２を含む第１絶縁層２１上全面に塗布し、乾燥させた後、露光、現像により所望の開口部２６を有する第２絶縁層２３を形成した。その後、窒素雰囲気中で加熱、保持することでポリイミド樹脂を硬化させ、膜厚１５μｍ程度の第２絶縁層２３を形成した。第２絶縁層２３の開口部２６は、第１配線層２２の一部が露出するように形成される。

　次に、第２絶縁層２３上に所定パターンの第２配線層２４を形成する（ステップＡ５；図２（Ｃ）参照）。なお、第２配線層２４は、第１配線層２２と同様な方法（ステップＡ３参照）で形成した。

　次に、第２配線層２４を含む第２絶縁層２３上に開口部２６を有する第３絶縁層２５を形成する（ステップＡ６；図２（Ｄ）参照）。なお、第３絶縁層２５は、第１絶縁層２１又は第２絶縁層２３と同様の手順（ステップＡ２又はステップＡ４参照）で形成した。

　次に、基板１０に、開口部２６に通ずる貫通孔１１を形成する（ステップＡ７；図３（Ａ）参照）。ここでは、基板裏面１０ｂを酸素プラズマで洗浄した後、感光性を有する耐サンドブラスト膜を貼り付けた。その後、フォトリソグラフィー法により、貫通孔１１が開口するような耐サンドブラスト膜パターンを形成した後、基板裏面１０ｂ側からサンドブラストにより基板１０に貫通孔１１を形成した。その後、アルカリ溶液と酸素プラズマ処理によって、耐サンドブラスト膜を剥離した。なお、貫通孔１１の形成は、サンドブラスト、レーザ加工、マイクロドリルによる切削のいずれでもよいが、高スループットで加工ができるサンドブラストであることが好ましい。

　次に、開口部２６及び貫通孔１１内に貫通配線となる導電性樹脂２７を充填する（ステップＡ８；図３（Ｂ）参照）。ここで、導電性樹脂２７の充填は、貫通孔１１側をスクリーン印刷面とし、反対側の面となる開口部２６側から吸引しながら、スキージにより導電性樹脂２７を印刷した。なお、導電性樹脂（貫通配線）２７の印刷面は多層配線層２０側でも基板裏面１０ｂ側のいずれでもよい。また、この段階では、導電性樹脂２７は、硬化されておらず、流動性を有する。

　次に、フィルム４０で基板両面を覆う（ステップＡ９；図３（Ｃ）参照）。ここで、フィルム４０は、開口部２６から露出した第１配線層２２及び第２配線層２４と導電性樹脂２７とを電気的に接続させるためのものであり、柔軟性を有する。なお、この段階では、導電性樹脂２７は、硬化されておらず、流動性を有する。

　次に、フィルム４０を基板に真空パックした後、フィルム４０の外部側から温水等方圧プレスを行う（ステップＡ１０；図４（Ａ）参照）。ここで、真空パック後、温水等方圧プレスによって、外部から開口部２６及び貫通孔１１内の導電性樹脂２７を加圧した。このようにすることで、開口部２６の空隙部（図３（Ｃ）の２６ａ）へ導電性樹脂２７の流動を促し、開口部２６から露出した第１配線層２２及び第２配線層２４と、導電性樹脂２７とが接続され、さらに、導電性樹脂２７の表面が基板表面１０ａに向かって凹形状を有する貫通配線２７を形成することができる。なお、ここは、温水等方圧プレスによる例を述べたが、基板に支持板を設け、貫通配線の一方の面のみを凹形状としてもよく、また、フィルム４０は１枚以上を積層させてもよく、また、フィルム４０の厚みや材質が異なってもよい。また、加圧は温水等方圧プレスに限られず、フィルム４０を介して外部から加圧できればよく、現像装置のようにノズルから液体あるいは気体を放出させて加圧してもよい。なお、この段階では、導電性樹脂２７は、硬化されておらず、流動性を有する。

　なお、貫通配線２７の表面に凹形状を形成するためには、貫通配線２７の凹形状の部分の径（開口部２６及び貫通孔１１の径）は、フィルム４０の厚みよりも大きいことが好ましく、特に、フィルム４０の厚みの２倍以上となる径であることが好ましい。また、フィルム４０を介して加圧する工程では、導電性樹脂２７が流動性を有することが好ましく、導電性樹脂２７の乾燥によって導電性樹脂の流動性が低下するため、導電性樹脂２７の乾燥前に加圧を実施することがより好ましい。

　次に、フィルム４０を剥離した後、導電性樹脂２７を硬化させる（ステップＡ１１；図４（Ｂ）参照）。ここでは、温水等方圧プレス装置から取り出し、フィルム４０を剥離した後、窒素雰囲気中で加熱、保持することで導電性樹脂２７を硬化させ、貫通配線２７を形成した。

　次に、貫通配線２７の表面乃至その近傍の領域に導電体２８を形成する（ステップＡ１２；図４（Ｃ）参照）。ここでは、再度ＤＣスパッタ装置に導入して導電体２８を形成した。導電体２８は、第１配線層２２の形成（ステップＡ３参照）と同様に、Ｃｕ／Ｔｉ積層膜を形成し、フォトリソグラフィー法により導電体２８を形成する箇所をレジスト開口部とするレジストパターンを形成した。その後、貫通配線２７の表面の凹形状部分に選択的にめっきを形成できるフィリングめっき液を用いて、電解めっきによる導電体２８を形成し、貫通配線２７の表面の凹形状を平坦化した。これにより、図１と同様な多層配線基板１ができる。

　以上のようにして製造された多層配線基板１の断面を観察したところ、多層配線層２０における配線層２２、２４と貫通配線２７とで空隙がなく接続できていた。さらに、貫通配線２７を介して多層配線層２０の配線層２２、２４と導電体２８とでデイジーチェーンパターン（数珠繋ぎ状のパターン）を形成し、その抵抗を評価したところ、デイジーチェーンパターンを構成する配線材料の抵抗率から算出した程度の抵抗値が得られており、配線層２２、２４と貫通配線２７が電気的に接続することができた。

　実施例１によれば、導電性樹脂からなる貫通配線２７の表面形状が基板表面１０ａに向かって凹形状となるため、外部の接続端子との接続では、多層配線基板１側のＢＧＡランド（図示せず）及び多層配線基板１を薄型化することができる。また、導電性樹脂からなる貫通配線２７の表面の凹形状部分に選択的に導電体２８を形成させ、局所的に導電体２８を厚く形成することで、多層配線基板２側のＢＧＡランド全体の厚みを厚くすることなく、外部の接続端子との接続材料の拡散を効果的に抑制することができる。

　また、導電性樹脂（貫通配線）２７をスクリーン印刷し、多層配線層２０の開口部２６及び基板１０の貫通孔１１を導電性樹脂２７により充填する工程において、導電性樹脂２７をスクリーン印刷した後、導電性樹脂２７が流動性を有した状態で柔軟性のあるフィルム４０を介して外部から加圧することで、開口部２６あるいは貫通孔１１の少なくとも一方に形成された空隙部２６ａへ導電性樹脂２７の流動を促すこととなり、特殊な装置を用いず、更に工程を追加することなく、容易に基板の表裏回路間を電気的に接続することができる。

　本発明の実施例２に係る多層配線基板について図面を用いて説明する。図５～図７は、本発明の実施例２に係る多層配線基板の製造方法を模式的に示した工程断面図である。

　実施例２は、実施例１（図２～図４参照）と製造方法が異なる。つまり、実施例２では、開口部を有さない多層配線層２０を形成した後に開口部２６を形成する点で、実施例１と異なる。

　まず、基板１０を用意する（ステップＢ１；図５（Ａ）参照）。基板１０として０．５ｍｍ厚のガラス基板を用いた。

　次に、基板１０上に開口部を有さない多層配線層２０を形成する（ステップＢ２；図５（Ｂ）参照）。なお、多層配線層２０は、開口部を形成しないこと以外は実施例１のステップＡ２～ステップＡ６と同様な手法で形成することができる。

　次に、多層配線層２０を有する基板１０に貫通孔１１及び開口部２６を含む貫通穴を形成する（ステップＢ３；図５（Ｃ）参照）。ここでは、基板裏面１０ｂを酸素プラズマで洗浄した後、感光性を有する耐サンドブラスト膜を形成した。その後、フォトリソグラフィー法により、貫通孔１１が開口するような耐サンドブラスト膜パターンを形成した。その後、基板裏面１０ｂ側からサンドブラストにより、基板１０に貫通孔１１と多層配線層２０の開口部２６を一括で形成した。その後、アルカリ溶液と酸素プラズマ処理によって、耐サンドブラスト膜を剥離した。

　次に、開口部２６から第１配線層２２及び第２配線層２４を露出させる（ステップＢ４；図６（Ａ）参照）。ここでは、酸素プラズマ処理によって、第１配線層２２及び第２配線層２４を露出させた後、酸洗浄により多層配線層２０の配線層２２、２４の露出部の酸化膜を除去した。

　次に、開口部２６及び貫通孔１１内に貫通配線となる導電性樹脂２７を充填し（ステップＢ５；図６（Ｂ）参照）、その後、フィルム４０で基板両面を覆い（ステップＢ６；図６（Ｃ）参照）、その後、フィルム４０を基板に真空パックした後、フィルム４０の外部側から温水等方圧プレスを行い（ステップＢ７；図７（Ａ）参照）、その後、フィルム４０を剥離した後、導電性樹脂２７を硬化させ（ステップＢ８；図７（Ｂ）参照）、最後に、貫通配線２７の表面乃至その近傍の領域に導電体２８を形成する（ステップＢ９；図７（Ｃ）参照）。ステップＢ５～ステップＢ９は、実施例１のステップＡ８～ステップＡ１２と同様である。これにより、図７（Ｃ）のような多層配線基板１ができる。

　以上のようにして製造された多層配線基板１の断面を観察したところ、第一の実施形態と同様に多層配線層２０を構成する配線層２２、２４と貫通配線２７とで空隙がなく接続できた。

　実施例２によれば、実施例１と同様な効果を奏する。

　本発明の実施例３に係る多層配線基板について図面を用いて説明する。図８は、本発明の実施例３に係る多層配線基板に半導体デバイスを実装したモジュールの構成を模式的に示した断面図である。

　実施例３に係る多層配線基板１は、貫通配線２７に関して、実施例１に係る多層配線基板（図１の１）と同様な構成となっており、貫通配線２７が形成される領域以外のところで薄膜受動素子３１及びビア２９が形成されている。

　薄膜受動素子３１は、アナログ回路の一部となるコンデンサ等の素子であり、基板１０の基板表面１０ａに形成されている。薄膜受動素子３１上には、多層配線層２０が形成されており、第１絶縁層２１に覆われている。薄膜受動素子３１は、第１絶縁層２１を貫通するビア２９を介して第１配線層２２における所定の配線と電気的に接続されている。所定の薄膜受動素子３１は、ビア２９及び第１配線層２２を通じて、所定の貫通配線２７に電気的に接続されている。なお、薄膜受動素子３１は、基板１上にあらかじめ形成してもよく、多層配線層２０中に内蔵されていてもよい。

　多層配線層２０における第２配線層２４は、パッド部を有する。第３絶縁層２５には、第２配線層２４のパッド部に通ずる穴を有する。第２配線層２４のパッド部上にてはんだ３２を介して半導体デバイス３３がフリップチップ実装されている。これにより、従来のワイヤボンディング実装に比べ、モジュールの小型化ができる。

　実施例３によれば、実施例１と同様な効果を奏するとともに、基板１０上に薄膜受動素子３１を有する多層配線基板１においては、プロセス温度に制限されることなく薄膜受動素子３１を形成できるため、薄膜受動素子を内蔵した多層配線基板としても、従来のチップ部品を実装した多層配線基板に比べて小型化や薄型化が可能となる。

　以上の説明は、本発明の実施例を説明するものであり、本発明が以上の実施例に限定されることはない。

　本発明に係る多層配線基板は、アナログ回路やＣＰＵ回路で利用される半導体デバイス搭載用の多層配線基板に好適に利用することができる。
　なお、上記の特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素の多様な組み合わせないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。

Claims

　基板上に配線層と絶縁層を交互に積層した多層配線層を有する多層配線基板において、
　前記基板と前記多層配線層を貫通するとともに導電性樹脂よりなる貫通配線を有し、
　前記配線層と前記貫通配線が電気的に接続され、
　前記貫通配線の表面が前記多層配線基板の表面に対して凹形状となるように形成されていることを特徴とする多層配線基板。
　前記貫通配線は、前記多層配線層の表面付近の径、及び前記基板の表面付近の径が前記基板と前記多層配線層の界面付近の径よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
　前記貫通配線の径は、前記多層配線層中の径が前記基板中の径に対して同等又は大きいことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
　前記貫通配線の前記凹形状の部分の表面に導電体を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の多層配線基板。
　前記導電体の表面は、平坦化されていることを特徴とする請求項４記載の多層配線基板。
　前記導電体は、電解めっき金属よりなることを特徴とする請求項４又は５記載の多層配線基板。
　前記基板は、少なくとも表層が絶縁体よりなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の多層配線基板。
　前記基板は、珪素を含有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一に記載の多層配線基板。
　前記基板は、ガラスよりなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一に記載の多層配線基板。
　前記基板上に薄膜受動素子を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一に記載の多層配線基板。
　基板上に配線層と絶縁層が交互に積層された多層配線層を有する多層配線基板の製造方法において、
　基板上に配線層と絶縁層が交互に積層されるとともに、前記絶縁層において前記配線層の一部が露出した開口部を有し、かつ、前記開口部が前記基板に通ずる多層配線層を形成する工程と、
　前記基板に、前記開口部に通ずる貫通孔を形成する工程と、
　前記開口部及び前記貫通孔に導電性樹脂を充填する工程と、
　前記導電性樹脂が流動性を有する状態で外部から加圧することで、前記開口部及び前記貫通孔から露出する前記導電性樹脂の表面を前記多層配線基板の表面に対して凹形状に形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
　前記貫通孔を形成する工程では、サンドブラスト、レーザ加工、及びマイクロドリルのいずれかにより前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項１１記載の多層配線基板の製造方法。
　基板上に配線層と絶縁層が交互に積層された多層配線層を有する多層配線基板の製造方法において、
　基板上に配線層と絶縁層が交互に積層された多層配線層を形成する工程と、
　前記基板及び前記多層配線層を貫通するとともに前記配線層の一部が露出した貫通穴を形成する工程と、
　前記貫通穴に導電性樹脂を充填する工程と、
　前記導電性樹脂が流動性を有する状態で外部から加圧することで、前記貫通穴から露出する前記導電性樹脂の表面を前記多層配線基板の表面に対して凹形状に形成する工程と、
を含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
　前記貫通穴を形成する工程では、サンドブラスト、レーザ加工、及びマイクロドリルのいずれかにより前記貫通穴を形成した後、酸素プラズマ処理によって前記配線層の一部を露出させることを特徴とする請求項１３記載の多層配線基板の製造方法。
　前記凹形状に形成する工程では、前記多層配線基板の少なくとも一方の面に柔軟性を有するフィルムを配置し、前記導電性樹脂が流動性を有する状態で、前記導電性樹脂を、前記フィルムを介して外部から液体又は気体で加圧することを特徴とする請求項１１又は１３記載の多層配線基板の製造方法。
　前記凹形状に形成する工程では、前記導電性樹脂を加圧した後に前記フィルムを剥離し、その後、前記導電性樹脂を加熱することを特徴とする請求項１５記載の多層配線基板の製造方法。
　前記凹形状に形成する工程で用いる前記フィルムの厚みは、前記凹形状の部分の表面の径よりも小さいことを特徴とする請求項１５又は１６記載の多層配線基板の製造方法。