JPH10189096A - 基板接合用フィルム及びその製造方法並びにこれを用いた多層回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層回路基板の製造に好適に使用できる基板
接合用フィルム及び基板接合用フィルムの好適な製造方
法を提供する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂または半硬化状態にある熱
硬化性樹脂の樹脂材１２の片面に金属箔３０が被着され
た、電気的絶縁性及び加熱処理により接着性を有する樹
脂フィルム３２を作製し、前記樹脂材１２に前記金属箔
３０を底部とする接合孔１４を所定配置で複数個形成
し、前記金属箔３０をめっき給電層として電解めっきを
施すことにより、前記接合孔１４内に融点４００℃以下
の接合用金属を盛り上げて前記接合孔１４が前記接合用
金属によって充填された導電部１８を形成し、前記金属
箔３０をエッチングにより溶解除去することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置等の電子
部品の製造で使用する基板接合用フィルム及びその製造
方法並びにこれを用いた多層回路基板及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】多層回路基板は所定パターンに形成した
信号ライン、接地ライン等の配線を電気的絶縁層を介し
て多層に形成し、層間で配線を電気的に導通する導通部
を設けて形成したものである。多層回路基板にはセラミ
ックを電気的絶縁層として多層形成したもの、樹脂基板
を電気的絶縁層として多層形成したもの、あるいはポリ
イミド等の薄膜の電気的絶縁層を利用して多層形成した
もの等がある。

【０００３】これら多層回路基板の製造方法には種々の
方法がある。たとえば、セラミックパッケージでは層間
接続用のビアを設けたグリーンシートを積層して多層形
成し、樹脂基板を使用するパッケージでは樹脂基板にス
ルーホールを設けて層間の配線を電気的に接続すること
によって多層形成し、薄膜の電気的絶縁層を介して多層
形成する場合はいわゆるビルドアップ法等により多層形
成する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
多層回路基板の製造方法は一般に工程が複雑であり、多
層になればなるほど、製品の歩留りが低下するという問
題点があった。また、最近の多層配線基板は半導体素子
の多ピン化とともに、極めて高密度に形成されるように
なってきたことから、製造工程がさらに複雑化するとと
もに、配線等を極めて微細に形成する必要があることか
ら困難さが一層増大している。

【０００５】これに対して、本発明はあらかじめ所定の
パターンで配線を形成した回路基板を使用して多層回路
基板を製造する方法に関するものであり、その目的とす
るところは、多層回路基板を歩留りよく確実に製造する
ことを可能とする基板接合用フィルムおよびこの基板接
合用フィルムの好適な製造方法、およびこの基板接合用
フィルムを用いて製造する多層回路基板およびこの多層
回路基板の好適な製造方法を提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を備える。すなわち、基板接合用
フィルムとして、電気的絶縁性及び加熱処理により接着
性を有するフィルム状に形成した樹脂材に、該樹脂材を
厚さ方向に貫通して形成した接合孔に融点４００℃以下
の接合用金属が充填されて形成された導電部が、所定間
隔で複数個設けられたことを特徴とする。また、前記導
電部が、接合孔の両端面に前記接合用金属が露出し、接
合孔の内部に銅層が充填して設けられたことを特徴とす
る。また、前記接合用金属が錫−鉛合金であることを特
徴とする。また、前記樹脂材が熱可塑性樹脂または半硬
化状態とした熱硬化性樹脂であることを特徴とする。

【０００７】また、基板接合用フィルムの製造方法とし
て、熱可塑性樹脂または半硬化状態にある熱硬化性樹脂
の樹脂材の片面に金属箔が被着された、電気的絶縁性及
び加熱処理により接着性を有する樹脂フィルムを作製
し、前記樹脂材に前記金属箔を底部とする接合孔を所定
配置で複数個形成し、前記金属箔をめっき給電層として
電解めっきを施すことにより、前記接合孔内に融点４０
０℃以下の接合用金属を盛り上げて前記接合孔が前記接
合用金属によって充填された導電部を形成し、前記金属
箔をエッチングにより溶解除去することを特徴とする。
また、熱可塑性樹脂または半硬化状態にある熱硬化性樹
脂の樹脂材の片面に金属箔が被着された、電気的絶縁性
及び加熱処理により接着性を有する樹脂フィルムを作製
し、前記樹脂材に前記金属箔を底部とする接合孔を所定
配置で複数個形成し、前記金属箔をめっき給電層とし
て、電解めっきを施すことにより前記接合孔に融点４０
０℃以下の接合用金属を盛り上げて充填し、次に、電解
銅めっきを施して、前記接合孔内の前記接合用金属の上
に銅層を盛り上げて形成し、さらに、電解めっきにより
前記銅層の上に前記接合用金属を盛り上げて形成するこ
とによって、接合孔の内部が銅層とし、接合孔の両端面
に接合用金属が配置された導電部を形成し、前記金属箔
をエッチングにより溶解除去することを特徴とする。ま
た、前記金属箔として銅箔を使用することを特徴とす
る。

【０００８】また、多層回路基板として、前記基板接合
用フィルムが回路基板間に介在して、前記回路基板に設
けた配線が前記導電部を介して層間で電気的に接続され
て成ることを特徴とする。また、多層回路基板の製造方
法として、前記基板接合用フィルムを回路基板間に配置
し、加熱・加圧することにより前記樹脂材を介して前記
回路基板を一体に接合するとともに、前記導電部を介し
て前記回路基板の配線を層間で電気的に接続して多層形
成することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面と共に詳細に説明する。図１は本発明
に係る基板接合用フィルムの一実施形態の斜視図を示
す。基板接合用フィルム１０は厚さ２００μｍ程度の薄
いフィルム体として形成するものであり、電気的絶縁性
を有するフィルム状の樹脂材１２を支持体とし、樹脂材
１２を厚さ方向に貫通して設けた接合孔１４内に接合用
金属１６を充填して成る多数個の導電部１８を平面配置
で縦横に配列して成る。

【００１０】ここで、基板接合用フィルム１０を構成す
る電気的絶縁性を有する樹脂材１２は熱可塑性樹脂ある
いは半硬化状態で接着性を保持した状態（Ｂステージ）
に熱処理した熱硬化性樹脂であり、多層回路基板を形成
する際に加熱・加圧による接着性を保持していることが
特徴である。樹脂材１２の厚さもとくに限定されるもの
ではないが、一定の保形性を有するためある程度の厚さ
が必要であり、また、多層回路基板をコンパクトに形成
する目的から２００μｍ以下程度のものが有用である。

【００１１】基板接合用フィルム１０の導電部１８の寸
法および配置間隔、配置パターンは適宜設定することが
できるが、本実施形態の基板接合用フィルム１０では径
寸法５０μｍ、配置間隔１００μｍとしている。また、
導電部１８に使用する接合用金属１６は多層回路基板を
形成する際に隣接する回路基板の配線を電気的に接続す
るもので、この実施形態では低温で接続可能な錫−鉛合
金を使用している。接合用金属１６としては４００℃以
下程度の融点を有するものが有用である。

【００１２】基板接合用フィルム１０はあらかじめ配線
を形成した回路基板間に挟み、導電部１８を介して隣接
する回路基板の配線間を電気的に接続する。したがっ
て、導電部１８の配置位置は基板接合用フィルム１０を
介して接合する回路基板に設けた配線と位置合わせして
形成したものであっても良いし、図１に示すような所定
間隔で縦横配置したものを汎用的に使用することも可能
である。

【００１３】図２は基板接合用フィルム１０を用いて多
層回路基板を作製する方法を示す説明図である。図２
(a) は回路基板２０ａ、２０ｂの中間に基板接合用フィ
ルム１０を位置合わせして配置した状態を示す。この基
板接合用フィルム１０は隣接する回路基板２０ａ、２０
ｂに設けた配線２２の配置位置に合わせあらかじめ導電
部１８が形成されている。本実施形態の回路基板２０
ａ、２０ｂは基材として樹脂基板を使用し、樹脂基板の
両面に配線２２を設けたものである。基板の両面の配線
２２はスルーホール２４の内面に施しためっき導通部を
介して電気的に接続されている。

【００１４】回路基板２０ａ、２０ｂを一体化する際
は、基板接合用フィルム１０を回路基板２０ａ、２０ｂ
で挟圧し、加熱・加圧して樹脂材１２により回路基板２
０ａ、２０ｂを一体に接合するとともに、導電部１８を
溶融して対向する回路基板２０ａ、２０ｂの配線２２を
電気的に接続する。これによって、回路基板２０ａと回
路基板２０ｂの所要の配線２２が電気的に接続され、基
板全体として一体化された多層回路基板が得られる。図
２(b) が基板接合用フィルム１０によって形成された多
層回路基板である。

【００１５】このように基板接合用フィルム１０を用い
て多層回路基板を作製する方法は、基板間での電気的接
続が確実にかつ容易にできること、基板接合用フィルム
１０とは別体で形成した回路基板を使用するから、回路
基板の製法自体の困難性がなく、製造コストを低く抑え
ることができること、またきわめて信頼性の高い回路基
板として得られるから、多層形成した多層基板全体とし
ての歩留りを向上させることができるという利点があ
る。

【００１６】なお、図２に示した例では２枚の回路基板
２０ａ、２０ｂによって多層回路基板を構成している
が、基板接合用フィルム１０を使用して多層形成する方
法は、２枚の回路基板を使用する場合に限定されるもの
ではなく、３枚以上の多層に回路基板を積層し、回路基
板間に基板接合用フィルム１０を配置して、全体を加熱
・加圧することにより、さらに多層に形成することがで
きる。このように、多層に積層する場合は、各回路基板
間の電気的導通の確実性がより重要になるが、基板接合
用フィルム１０を用いて一体化する方法は歩留りの点で
とくに優れている。

【００１７】次に、上記基板接合用フィルム１０の製造
方法について説明する。図３は基板接合用フィルム１０
の製造方法の一実施形態を示す説明図である。この実施
形態では、まず、図３(a) に示すように、銅箔３０の片
面に熱可塑性樹脂あるいはエポキシ樹脂等の熱硬化性樹
脂の樹脂材１２を所定の厚さに塗布し、片面が銅箔層の
樹脂フィルム３２を形成する。銅箔３０は電解めっきを
施す際のめっき給電層として使用するもので、後工程で
エッチングにより溶解除去するものである。したがっ
て、銅箔３０に限らず、容易にエッチング除去できる金
属であれば使用することができる。銅箔３０の厚さもエ
ッチングによって除去することを考慮して適宜設定す
る。

【００１８】なお、この実施形態のように銅箔３０に樹
脂材１２を塗布するかわりに、既成の片面が金属箔であ
る樹脂フィルムを用いることもできる。樹脂材１２は基
板接合用フィルム１０の支持体となるものであるから、
一定の保形性が要請される。実施形態では１００μｍ程
度の厚さに設定した。また、樹脂材１２の機能として、
加熱・加圧によって回路基板を接合するための接着性が
要請される。エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の場合に
は、熱処理により接着性を有する半硬化状態（Ｂステー
ジ）とする。

【００１９】次に、上記樹脂フィルム３２の樹脂材１２
にレーザ光を照射し、前述した導電部１８を形成する部
位に接合孔１４を形成する（図３(b))。レーザ光を使用
して接合孔１４を形成する場合は、樹脂材１２の上方に
マスクを配置し、樹脂材１２にレーザ光を照射して銅箔
３０にまで達するように接合孔１４を形成する。なお、
接合孔１４を形成する方法としてレーザ光を使用する方
法の他に、化学的エッチング法によることも可能であ
る。化学的エッチング法による場合は、樹脂材１２の表
面を感光性レジストで被覆し、形成すべき接合孔１４の
パターンに従って露光・現像して接合孔１４を形成する
ことができる。

【００２０】接合孔１４を形成した後、銅箔３０をめっ
き給電層として電解めっきを施すことにより、接合孔１
４内に接合用金属１６を盛り上げ、接合孔１４を接合用
金属１６で充填する（図３(c))。接合用金属１６として
は、前述したように、錫−鉛合金等の４００℃程度以下
で溶融する低融点金属を使用する。電解めっきにより接
合用金属１６を接合孔１４内に充填する場合は、図３
(c) に示すように樹脂材１２の上面と同一高さ位置、す
なわち接合孔１４の上端まで充填する。

【００２１】次に、銅箔３０のみを選択的にエッチング
するエッチング液を使用して樹脂材１２の片面に被着し
ている銅箔３０のみを溶解除去する（図３(d))。こうし
て、接合孔１４の両端面で接合用金属１６が露出した導
電部１８が形成された基板接合用フィルム１０が得られ
る。本実施形態の製造方法によって得られた基板接合用
フィルム１０は接合孔１４内に接合用金属１６が充填さ
れて成る導電部１８が樹脂材１２によって支持されたも
のとなる。

【００２２】本実施形態の製造方法によって得られた基
板接合用フィルム１０はその製法上、導電部１８を微細
にかつ高密度に形成することが容易であり、微細な配線
を有する回路基板の接合にも好適に使用できること、製
造方法が容易でかつ確実であり、信頼性の高い基板接合
用フィルムとして提供できるといった利点を有してい
る。

【００２３】図４は基板接合用フィルム１０の他の製造
方法を示す説明図である。この図４で示す基板接合用フ
ィルム１０は、導電部１８を構成する接合用金属１６を
上記実施形態のように錫−鉛合金といった１種類の接合
用金属１６によって構成するかわりに、導電部１８の芯
部分を銅材で構成したことを特徴とする。

【００２４】図４(a) は樹脂材１２の片面に銅箔３０を
被着した樹脂フィルム３２を示す。図４(b) は樹脂フィ
ルム３２にレーザ光を照射する等の方法により樹脂材１
２に接合孔１４を形成した状態を示す。図４(c) は銅箔
３０をめっき給電層として電解めっき法により、接合孔
１４内に接合用金属１６を盛り上げ形成した状態を示
す。この電解めっきによる接合用金属１６を形成する操
作は、接合孔１４の深さ方向で底部部分近傍にのみ接合
用金属１６を盛り上げ形成する操作である。接合用金属
１６は前述した錫−鉛合金等の低融点金属による。

【００２５】次いで、銅箔３０をめっき給電層として電
解銅めっきを施し、前記接合用金属１６の上に銅層３４
を盛り上げて形成する（図４(d))。この操作の際には、
銅層３４は接合孔１４の上端縁までは充填せず、接合用
金属１６を充填する空隙を設ける。図４(e) は、さらに
電解めっき法により銅層３４の上層に接合用金属１６を
形成した状態を示す。これにより、接合孔１４内の充填
金属は銅層３４が接合用金属１６によって挟まれた形態
となる。

【００２６】次いで、銅箔３０のみを選択的にエッチン
グして溶解除去することにより基板接合用フィルム１０
を得る（図４(f))。得られた基板接合用フィルム１０
は、導電部１８が接合孔１４の内部が銅層３４によって
充填され接合孔１４の両端面に接合用金属１６が露出し
て形成されたものとなる。導電部１８の両端部に接合用
金属１６が設けられていることから、回路基板間にこの
基板接合用フィルム１０を配置して加熱・加圧すること
により接合用金属１６が溶融して配線間の電気的接続が
なされると同時に、導電部１８の銅層３４によって配線
間の電気的導通特性が向上するという利点と、銅層３４
は加熱・加圧の際に変形して流動したりすることがない
ことから、電気的接続部の保形性、接続信頼性を向上さ
せることができるという利点がある。

【００２７】なお、本製造方法で接合孔１４の両端面に
形成する接合用金属１６は回路基板の配線と確実な電気
的接続を行うためのものであるから、電気的接続が確実
になされる厚さに設定すればよい。銅層３４はその目的
からはできるだけ厚い方が好ましいが、接合用金属１６
の接合性を考慮して設定することになる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明に係る基板接合用フィルムの製
造方法の実施例について説明する。 （実施例１）１２μｍの厚さの銅箔上に約８０μｍの厚
さにエポキシ樹脂を塗布し、熱処理して接着性を有する
半硬化状態とすることにより、電気的絶縁性を有する樹
脂材の片面に銅箔を被着した樹脂フィルムを得た。この
樹脂フィルムの樹脂材に向けて紫外線レーザ光を照射
し、前記銅箔面まで達する径約８０μｍの接合孔を約１
００μｍの間隔で形成した。次いで、銅箔層をめっき給
電層として電解めっき法により錫−鉛共晶組成の合金を
接合孔内に盛り上げ形成し、接合孔を合金で充填した。

【００２９】次に、アンモニウムイオン、塩素イオンお
よび銅錯体を主成分とするエッチング液で樹脂フィルム
を処理することにより、銅箔層を完全に溶解除去し、洗
浄、乾燥して基板接合用フィルムを得た。得られた基板
接合用フィルムは、Ｂステージの樹脂材に錫−鉛共晶合
金が接合孔内に充填されてなる導電部が支持されたフィ
ルム体として得られる。

【００３０】（実施例２）１２μｍの厚さの銅箔上に、
アルミナ粉を５０体積％混合したエポキシ樹脂を約５０
μｍの厚さで塗布し、樹脂層をＢステージ化（半硬化状
態）して片面が銅箔層の樹脂フィルムを作製する。この
樹脂フィルムの樹脂層にＣＯ₂ レーザを使用して銅箔層
まで達する径約１００μｍの接合孔を形成する。

【００３１】次いで、銅箔層をめっき給電層として電解
めっき法により錫−鉛共晶組成の合金を接合孔内に盛り
上げて形成し、接合孔を錫−鉛共晶合金で充填して導電
部を形成する。次いで、銅箔層のみをエッチング除去す
ることにより、電気的絶縁性を有する樹脂材を厚さ方向
に貫通して形成した導電部が所定間隔で設けられた基板
接合用フィルムを得た。

【００３２】（実施例３）１８μｍの厚さの銅箔上に、
接着性を有する熱可塑性ポリイミドを約４０μｍの厚さ
に形成した片面が銅箔層の樹脂フィルムを作製する。こ
の樹脂フィルムの樹脂層に紫外線レーザを照射して銅箔
層まで達する径約５０μｍの孔を形成した。次いで、銅
箔層をめっき給電層として電解めっき法により錫鉛
（１：９）組成の合金を接合孔内に盛り上げて形成し、
接合孔を合金で充填して導電部を形成する。次いで、銅
箔層のみをエッチング除去することにより、電気的絶縁
性を有する樹脂層を厚さ方向に貫通した導電部が所定間
隔で設けられた基板接合用フィルムを得た。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る基板接合用フィルムは、層
間での電気的接続に好適に使用することができ、層間の
導体パターンを電気的に接続するフィルムとして好適に
使用することができる。また、本発明に係る基板接合用
フィルムの製造方法によれば、接合用フィルムの製造が
容易であり、高密度の配線に容易に対応した接合用フィ
ルムを得ることができる。また、本発明に係る多層回路
基板及び多層回路基板の製造方法によれば、信頼性の高
い製品として確実に提供することができ、製品製造の歩
留りを向上させることができる等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板接合用フィルムの斜視図であ
る。

【図２】基板接合用フィルムを用いて多層回路基板を形
成する方法を示す説明図である。

【図３】基板接合用フィルムの製造方法を示す説明図で
ある。

【図４】基板接合用フィルムの製造方法を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１０ 基板接合用フィルム １２ 樹脂材 １４ 接合孔 １６ 接合用金属 １８ 導電部 ２０ａ、２０ｂ 回路基板 ２２ 配線 ２４ スルーホール ３０ 銅箔 ３２ 樹脂フィルム ３４ 銅層

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気的絶縁性及び加熱処理により接着性
   を有するフィルム状に形成した樹脂材に、該樹脂材を厚
   さ方向に貫通して形成した接合孔に融点４００℃以下の
   接合用金属が充填されて形成された導電部が、所定間隔
   で複数個設けられたことを特徴とする基板接合用フィル
   ム。
2. 【請求項２】 前記導電部が、接合孔の両端面に前記接
   合用金属が露出し、接合孔の内部に銅層が充填して設け
   られたことを特徴とする請求項１記載の基板接合用フィ
   ルム。
3. 【請求項３】 前記接合用金属が錫−鉛合金であること
   を特徴とする請求項１または２記載の基板接合用フィル
   ム。
4. 【請求項４】 前記樹脂材が熱可塑性樹脂または半硬化
   状態とした熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項
   １、２または３記載の基板接合用フィルム。
5. 【請求項５】 熱可塑性樹脂または半硬化状態にある熱
   硬化性樹脂の樹脂材の片面に金属箔が被着された、電気
   的絶縁性及び加熱処理により接着性を有する樹脂フィル
   ムを作製し、 前記樹脂材に前記金属箔を底部とする接合孔を所定配置
   で複数個形成し、 前記金属箔をめっき給電層として電解めっきを施すこと
   により、前記接合孔内に融点４００℃以下の接合用金属
   を盛り上げて前記接合孔が前記接合用金属によって充填
   された導電部を形成し、 前記金属箔をエッチングにより溶解除去することを特徴
   とする基板接合用フィルムの製造方法。
6. 【請求項６】 熱可塑性樹脂または半硬化状態にある熱
   硬化性樹脂の樹脂材の片面に金属箔が被着された、電気
   的絶縁性及び加熱処理により接着性を有する樹脂フィル
   ムを作製し、 前記樹脂材に前記金属箔を底部とする接合孔を所定配置
   で複数個形成し、 前記金属箔をめっき給電層として、電解めっきを施すこ
   とにより前記接合孔に融点４００℃以下の接合用金属を
   盛り上げて充填し、 次に、電解銅めっきを施して、前記接合孔内の前記接合
   用金属の上に銅層を盛り上げて形成し、 さらに、電解めっきにより前記銅層の上に前記接合用金
   属を盛り上げて形成することによって、接合孔の内部が
   銅層とし、接合孔の両端面に接合用金属が配置された導
   電部を形成し、 前記金属箔をエッチングにより溶解除去することを特徴
   とする基板接合用フィルムの製造方法。
7. 【請求項７】 前記金属箔として銅箔を使用することを
   特徴とする請求項５または６記載の基板接合用フィルム
   の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項１、２、３または４記載の基板接
   合用フィルムが回路基板間に介在して、前記回路基板に
   設けた配線が前記導電部を介して層間で電気的に接続さ
   れて成ることを特徴とする多層回路基板。
9. 【請求項９】 請求項１、２、３または４記載の基板接
   合用フィルムを回路基板間に配置し、 加熱・加圧することにより前記樹脂材を介して前記回路
   基板を一体に接合するとともに、前記導電部を介して前
   記回路基板の配線を層間で電気的に接続して多層形成す
   ることを特徴とする多層回路基板の製造方法。