专利名称：层间连接结构及其形成方法
技术领域：
本发明涉及在多层布线基板等上用于形成布线层间的导电连接结构或层间的散热结构的层间连接结构的形成方法，以及用该方法形成的层间连接结构及多层布线基板。
背景技术：
近年来，伴随着电子设备等的小型化和高功能化，对于安装电子部件的布线基板，提高了多层化、薄层化，图形微细化等的要求。因此，构成多层布线基板的绝缘层或布线层也有薄层化的倾向。此外，在对应于高频信号控制特性阻抗的情况下，必须对绝缘层或布线层的厚度进行高精度的控制。
在制造多层布线基板时，必须要有在绝缘层上形成金属层和布线图形的工序，作为其方法，一般采用将带有树脂的铜箔层叠的方法，以及将利用该方法形成的金属层蚀刻形成图形的方法等。进而还有在转印用基体材料上形成布线层，将其转印到设于布线基板的最外层上的热粘结性的绝缘层上的方法。
另一方面，有人提出了一些对于在多层布线基板上进行导电连接布线层之间用的结构是必要的，形成在绝缘层的两面上的布线层或金属层，经由层间连接突起在层间连接的层间连接结构的方案。例如，特开平6-314878号公报中，公开了一种在下层布线层上，层叠通孔部分开口的镀敷抗蚀剂之后，通过电解铜镀敷，在开口内部形成柱状金属体，接着，在除去镀敷抗蚀剂之后，在整个面上涂布绝缘性树脂，将其平整化之后，通过形成上层布线，导电连接布线层之间的方法。
此外，在WO00/52977号公报中，公开了一种将在构成柱状金属体的金属蚀刻时显示出耐腐蚀性的另外的金属被覆到包含下层布线层的非图形部的整个面上、形成保护金属层，在该保护金属层的整个面上，通过电解镀敷形成构成前述柱状金属体的金属镀层后，在各镀层的表面部分上形成掩模层，蚀刻镀层形成柱状金属体后，进行能够浸蚀保护金属层的蚀刻，除去被覆非图形部的保护金属层后，在整个面上涂布绝缘性树脂，平整化后，形成上层布线层，由此将布线层之间导电连接的方法。
但是，在上述这种涂布绝缘性树脂、形成绝缘层的方法中，涂布，固化，平整化等一系列的工序十分复杂，同时，也很难保持绝缘层的厚度的精度(平整化度)。
另一方面，有几个通过在形成布线层间连接用的金属体突起(包括柱状金属体)的布线层上，层叠热粘结性的树脂片或带有铜箔树脂片，形成绝缘层的方法，也是公知的。特别是，在将带有铜箔的树脂片层叠的情况下，由于同时层叠铜箔，所以，具有可以通过将其蚀刻形成上层的布线层的优点。
但是，在这样形成的导电连接结构中，金属体突起和铜箔只是压接，此外，两者之间容易夹杂树脂，面与面之间难以均匀接触，不能说布线层之间的导电连接的可靠性很高。特别是，在绝缘层包含有加强纤维的情况下，加强纤维妨碍接触，不能进行导电连接。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种可以使介于层间的绝缘层的厚度均匀化，即使在绝缘层内含有加强纤维的情况下，也能够使表面平整化或进行绝缘层的厚度的控制的层间连接结构的形成方法，并且提供一种利用该方法形成的层间连接结构及多层布线基板。
上述目的，通过如下所述的本发明达到。此外，本发明的层间连接结构的形成方法，包含第一发明～第三发明。
即，第一个发明的层间连接结构的形成方法，在形成于绝缘层的两面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接的层间连接结构的形成方法中，其特征在于，它包括(1a)在冲压面和形成前述层间连接突起的被层叠体之间，至少依次配置允许凹状变形的片材、金属层形成材料、以及热粘结性的绝缘层形成材料的工序，(1b)在这种配置状态下利用冲压面进行加热冲压，获得在对应于层间连接突起的位置上具有凸出部、在表面上形成金属层的层叠体的工序，(1c)除去该层叠体的凸出部，使层间连接突起露出的工序，以及(1d)将露出的层间连接突起与隔着绝缘层与之靠近的金属层进行导电连接的工序。
根据第一个发明的层间连接结构的形成方法，由于在冲压面和被层叠体之间配置允许凹状变形的片材，将金属层形成材料和热粘结性的绝缘层形成材料及被层叠体加热冲压，所以，在对应于层间连接突起的位置处，产生片材的凹状变形，可以确保绝缘层形成材料的退避场所。因此，层间连接突起的周边的绝缘层的厚度很难发生变化，此外，由于相当于退避场所的凸出部在后面的工序中被除去，所以层间连接突起的上方也变成平整的。从而，在使夹杂在层间的绝缘层的厚度均匀的同时，即使在绝缘层中包含加强纤维的情况下，也能够形成可以使表面平整化的的层间连接结构。此外，由于热粘结性的绝缘层形成材料是片状的，所以，与涂布方式相比较，可以更适合于绝缘层的薄层化。同时，由于在除去层叠体的凸出部，使层间突起露出后，将露出的层间突起与其周围的金属层导电连接，所以，可以将绝缘层两面的金属层进行导电连接。此外，由于在使用允许凹状变形的片材的方法中，即使在层间连接突起的形成位置不同的情况下可以使用相同的方法。所以它成为一种适应于大量生产的方法。
作为前述片材，优选地使用具有脱模性的缓冲纸、金属箔或具有脱模性的橡胶片。在这种情况下，在片材上产生适度凹状变形而获得的层叠体上，可以形成适当的凸出部，此外，片材和层叠体的金属层之间容易脱模。
此外，第二个发明的层间连接结构的形成方法，在形成于绝缘层的两个面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接的层间连接结构的形成方法中，其特征在于，它包括(2a)在与前述层间连接突起对置的位置处的冲压面上，形成凹部，或者，配置用于形成该凹部的板的工序，(2b)在冲压面和形成前述层间连接突起的被层叠体之间，依次至少配置金属层形成材料以及热粘结性的绝缘层形成材料的工序，(2c)在这种配置在状态下，与冲压面进行加压加热，获得在对应于层间连接突起的位置上形成具有凸出部、表面上形成金属层的层叠体的工序，(2d)除去前述层叠体的凸出部，使层间连接突起露出的工序，以及(2e)将露出的层间连接突起与隔着绝缘层与之靠近的金属层进行导电连接的工序。
根据第二个发明的层间连接结构的形成方法，由于利用在和层间连接突起对置的位置上形成凹部的冲压面或者为了形成凹部配置的板的冲压面，对金属层形成材料和热粘结性绝缘层形成材料和被层叠体加热冲压，所以，可以确保在层间连接突起的形成位置处绝缘层形成材料的退避场所。因此，层间连接突起的周边的绝缘层的厚度不容易发生变化，并且，由于相当于退避场所的凸出部在后面的工序中被除去，所以，在层间连接突起的上方，也变成平整的。从而，在使夹杂在层间的绝缘层的厚度均匀化的同时，即使在绝缘层内包含加强纤维的情况下，也可以形成表面能够平整化的层间连接结构。此外，由于热粘结性的绝缘层形成材料是片状的，所以，与涂布方式相比，可适合于绝缘层的薄层化。同时，由于在除去层叠体的凸出部、使层间连接突起露出后，将露出的层间连接突起与其周围的金属层导电连接，所以能够将绝缘层的两面的金属层导电连接。
本发明的第三个层间连接结构的形成方法，在形成于绝缘层两面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接的层间连接结构的形成方法中，其特征在于，它包括(3a)将形成前述层间连接突起的被层叠体、热粘结性的绝缘层形成材料、以及金属层形成材料以使前述层间连接突起的上表面位于前述金属层形成材料的表面附近的方式层叠一体化的工序，(3b)将前述金属层形成材料中，至少与前述层间连接突起的上表面重复的部分蚀刻形成开口的工序，(3c)除去从该开口露出的绝缘层的至少一部分，使前述层间连接突起的上表面露出的工序，以及(3d)从露出的前述层间连接突起的上表面起，至少直到前述开口的内周面形成导电体层的工序。
根据第三个发明的层间连接结构的形成方法，由于利用热粘结性的绝缘层形成材料及金属层形成材料层叠，所以，表面平整性良好，在制造工序上也是有利的。此外，由于热粘结性绝缘层形成材料是片状的，所以，与涂布方式相比，适合于绝缘层的薄层化。进而，由于将与层间连接突起的上表面重复的部分蚀刻形成开口，所以，通过经由该开口除去绝缘层，可以使层间连接突起的上表面露出。由此，由于从层间连接突起的上表面至少直至前述开口的内周面可以形成导电体层，所以，与现有技术的简单的压接结构不同，能够可靠地进行导电连接，所以，提高布线层和层间连接突起的导电连接的可靠性。
另一方面，本发明的层间连接结构，在形成于绝缘层的两面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接的层间连接结构中，其特征在于，利用隔着绝缘层而接近的前述布线层或金属层和导电体层，对该层间连接突起的上表面从绝缘层露出的部分进行连接。根据本发明的层间连接结构，由于利用隔着绝缘层接近的前述布线层或金属层及导电体层将该层间连接突起的上表面从绝缘层露出的部分连接起来，所以，可以用本发明的形成方法制造，因此可以使夹在层间的绝缘层的厚度均匀化，成为即使在绝缘层内包含加强纤维的情况下，也能够使表面平整化以及控制绝缘层的厚度的结构。
在上面的描述中，优选前述导电体层通过镀敷形成。在导电体层通过镀敷形成的情况下，可以制成导电连接的可靠性更高的层间连接结构。
另一方面，本本发明的多层布线基板，是一种其特征为将上述层间连接结构配备在任一层间的多层布线基板。根据本发明的布线基板，由于层间连接结构存在于在任一层间，所以，可以使夹杂在层间的绝缘层厚度均匀化，即使在绝缘层中包含加强纤维的情况下，也能够使表面平整化及进行绝缘层厚度的控制，成为具有导电连接可靠性高的层间连接结构的多层布线基板。
图1～图2是表示第一个发明的层间结构的形成方法的一个例子的工序图。
图3是表示第一个发明的层间结构的形成方法的另一个例子的工序图。
图4～图5是表示第二个发明的层间结构的形成方法的一个例子的工序图。
图6～图9是表示第二个发明的层间结构的形成方法的一个例子的工序图。
具体实施例方式
(第一个发明的层间连接结构的形成方法)在本实施形式中，描述将形成在中心基板的两个面上的布线层22和经由绝缘层26形成在其上层的金属层27经过层间连接突起B在层间连接起来形成层间连接结构的例子。
首先，如图1(1)所示，准备在基体材料21的两个面上形成布线层22的图形、进而在该布线层22上形成层间连接突起B的被层叠体L。这时，布线层22的图形形成方法可以采用任何一种方法，例如，可以采用使用蚀刻抗蚀剂的方法，或使用图形镀敷用抗蚀剂方法等。作为构成布线层22的金属，通常使用铜，镍，锡等，优选地使用铜。作为基体材料21，可以采用由玻璃纤维和聚酰亚胺树脂，环氧树脂等各种反应固化性树脂构成的基体材料。布线层22的厚度，例如未5～50μm左右。
在布线层22上形成层间连接突起B的方法，只要是能够在布线层22与层间连接突起B进行导电连接的方法，可以采用任何一种方法，例如，可以列举出通过金属层蚀刻形成的方法，通过金属层镀敷形成的方法，利用导电性胶的形成方法等。
利用金属层蚀刻的形成方法，在WO00/52977号公报和WO00/30420号公报中，公开了该方法的详细内容。利用金属镀敷的形成方法，在特开平6-314878号公报中公开了该方法的详细内容。
在本实施形式中，对利用WO00/52977号公报描述的形成方法在布线层22上形成层间连接突起B的例子进行说明。根据该形成方法，层间连接突起B，由衬底导电层10和保护金属层11和镀层24构成。
具体地说，层间连接突起B的形成方法包括将构成柱状金属体的金属进行蚀刻时显示出耐腐蚀性的其它的金属被覆在包含下层的布线层22的非图形部在内的大致整个面上，形成保护金属层11的工序；在该保护金属层11的大致整个面上，通过电解镀敷形成构成柱状金属体的金属镀层24的工序；在该镀层24的形成前述柱状金属体的表面部分上形成掩模的工序；进行前述镀层24的蚀刻的工序；以及，进行至少能够浸蚀前述保护金属层11的蚀刻、至少除去被覆前述非图形部的保护金属层11的工序。这时，在包含预先形成图形的下层的布线层22的非图形部分的整个面上进行无电解镀敷、形成衬底导电层10之后，进一步在大致整个面上进行电解镀敷，形成保护金属层11。
本发明的(1a)工序，如图1(2)所示，在冲压面1和形成层间连接突起B的被层叠体L之间，至少依次配置允许凹状变形的片材2，金属层形成材料3，以及热粘结性绝缘层形成材料4。在本实施形式中，列举了使用金属层形成材料3和绝缘层形成材料4预先层叠一体化的带有树脂的铜箔RC，与冲压面1分开单独配置片材2的例子。
这种带有树脂的铜箔RC，在市场上有各种各样的产品出售，可以使用它们当中的任何一种。此外，金属层形成材料3和绝缘层形成材料4，也可以分别单独配置。
作为构成金属层27的金属层形成材料3，可以使用铜，镍，锡等任何一种金属，但从导电性，蚀刻的容易程度，成本等观点出发，布线图形广泛使用的铜是最优选的。此外，在金属层形成材料3的绝缘层形成材料4侧的表面上，为了提高与树脂等的粘结性，也可以进行黑化(Black oxidation)处理等。金属层形成材料3的厚度，例如为5～50μm。
作为绝缘层形成材料4，只要是在层叠时变形，通过加热等固化的同时，具有布线基板所要求耐热性，可以是任何材料。具体地说，可以列举出聚酰亚胺树脂，酚醛树脂，环氧树脂等各种反应固化性树脂或它们与玻璃纤维、陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维等的复合体(聚酯胶片)等。其中，通过加热冲压固化、能够和被层叠体L层叠一体化的材料是优选的。
绝缘层形成材料4的厚度，优选在粘结后，使得层间连接突起B的上表面位于金属层27的上表面附近或者在比该上表面更靠上方的位置处。具体地说，绝缘层形成材料4的厚度，优选地为层间连接突起B的高度的-40μm～+20μm，更优选地为层间连接突起B的高度的-20μm～+10μm。此外，在本发明中，由于通过加热冲压将层间突起B和金属层形成材料3压接，并不进行导电连接，所以，具有绝缘层形成材料4的厚度精度要求并过分严格的优点。
片材2只要是加热冲压时允许凹状变形的材料即可，可以列举出缓冲纸，橡胶片，弹性体片，无纺布，织物，多孔质片，发泡体片，金属箔以及它们的复合体等。特别是，优选缓冲纸，橡胶片，弹性体片，发泡体片，以及它们的复合体等能够进行弹性变形的材料。此外，金属层形成材料3，从加热冲压时防止凹状变形的观点出发，优选使用在金属层形成材料3上夹持允许凹状变形的金属箔的材料。作为这种金属箔，优选地使用铜箔、铝箔等易于变形的金属。进而，优选地使用具有脱模性的缓冲纸，或具有脱模性的橡胶片。
片材2的厚度，优选厚于层间连接突起B的高度的一半，优选地比层间连接突起B的高度厚。通过调整片材2的厚度或硬度，可以控制利用加热冲压形成的层叠体的凸出部5的高度。一般地，通过缩小片材2的厚度，增加其硬度，可以缩小所形成的层叠体的凸出部5的高度或体积。
作为在两面同时层叠时的配置方法，可以在下模的冲压面1和上模的冲压面1之间，按照图1(2)所示的顺序层叠配置各个层。
本发明的(1b)工序，如图2(3)所示，在上述配置状态，利用冲压面1进行加热冲压，获得在相对于层间连接突起B的位置上具有凸出部5、在表面上形成金属层27的层叠体。在该工序中，片材2由于层间连接突起B的存在，在加热冲压时进行凹状变形，所以，在层叠体上形成与之对应的凸出部5。特别是，在绝缘层形成材料4包含加强纤维的情况下，凸出部5的高度或体积增大。
作为加热冲压方法，可以利用加热冲压装置(热层压装置，加热冲压机)等进行，这时，为了避免空气的混入，可以将气氛制成真空(真空层压装置等)。加热温度、压力等条件，可以根据绝缘层形成材料4和金属层形成材料3的材质或厚度适当设定，但作为压力，根据形成在被层叠体L上的层间连接突起B的总数，优选地在0.5～30MPa的范围内调整。由此，绝缘层形成材料4和金属层形成材料3根据被层叠体L的表面形状变形，形成固化的绝缘层26和金属层27。形成后，通常将层叠体脱模，冷却。
本发明的(1c)工序，如图2(4)所示，除去该层叠体的凸出部5，使层间连接突起B露出。这时，同时除去层间连接突起B的上表面比层叠体的金属层27的上表面高的部分，使之平整化。
作为凸出部5的除去方法，利用磨削或研磨的方法是优选的，可以列举出使用具有将多个金刚石制的硬质刀具沿转盘的半径方向配置的硬质旋转刀具的磨削装置的方法，利用喷砂机，砂带抛光机，砂轮机，平面磨削片，硬质磨粒成形品等的方法等。当使用磨削装置时，一面使该硬质旋转刀具旋转，一面使之沿固定支撑的布线基板的上表面移动，可以将上表面平整化。此外，作为研磨方法，可以列举出利用砂带抛光机、抛光等比较简易的研磨方法。当如本发明所述，在层叠体上形成凸出部5时，只磨削该部分是很容易的，能够更可靠地将其整体平整化。
本发明的(1d)工序，如图2(5)所示，将露出的层间连接突起B和隔开绝缘层26与之接近的金属层27导电连接。在本实施形式中，列举了相对于包含层间连接突起B的上表面在内的金属层27的大致整个面，利用镀敷形成导电体层28的例子。由此，经由接合到层间连接突起B的上表面上的导电体层28，将层间连接突起B和金属层27导电连接。
导电体层28通过镀敷的形成，可以通过非电解镀敷，或者非电解镀敷和电解镀敷的组合，溅射法或蒸镀法与电解镀敷的组合等进行。但是，对于提高导电连接的可靠性，通过将非电解镀敷和电解镀敷的组合形成的导电层更为理想。导电体层28的厚度优选为1～30μm。
对于非电解镀敷，通常使用铜，镍，锡等的镀液，这些金属可以和构成金属层27的金属相同，也可以不同，优选地采用铜。非电解镀敷的镀液与各种金属相对应，是公知的，市场上有商品出售。一般地，作为液体的组分，含有金属离子源，碱源，还原剂，螯合剂，稳定剂等。此外，也可以在非电解镀敷之前，沉积钯等镀敷催化剂。对于电解镀敷，也可以用公知的方法进行。
在本发明中，进而可以进行导电体层28和金属层27的蚀刻，形成金属图形。在构成导电体层28和金属层27的金属相同的情况下，可以同时进行蚀刻，在不同的情况下可以依次进行蚀刻。
如上所述可以获得的本发明的层间连接结构，如图2(5)所示，在形成于绝缘层26的两面的布线层22或金属层27，经由层间突起B在层间连接的层间连接结构中，其特征在于，将该层间连接突起B的上表面从绝缘层26中露出的部分，利用隔开绝缘层26与之靠近的前述布线层22或金属层27与导电体层28(优选镀层)，进行连接起来。
另一方面，本发明的多层布线基板，其特征为，在其中的任何一个层间，配备上述的层间连接结构。在图示的例子中，第一层和第二层的连接以及第三层和第四层的连接，构成了采用本发明的层间连接结构的4层基板。进而，通过在两侧的上层形成同样的层间结构，可以形成进一步多层化的多层布线基板。此外，相对于中心基板或两面金属箔层叠板，也可以形成本发明的层间连接结构。
〔第一个发明的另外一种实施形式〕下面，说明本发明的另外一种实施形式(1)在前述实施形式中，列举了使用金属层形成材料和绝缘层形成材料，预先层叠一体化的带有树脂的铜箔，与冲压面分开单独配置片材的例子，但也可以采用图3(a)～(b)所示的配置方法。
图3(a)所示的例子，在冲压面1上形成片材2。可以将片材2直接形成在冲压面1上，也可以利用接合剂和粘结剂粘结片材2。此外，在片材2的表面也可以设置脱模层。特别优选地是，使用脱模性及耐热性优异的硅酮橡胶片。
图3(b)所示的例子，是在冲压面1和被层叠体L之间分别配置片材2，金属层形成材料3以及绝缘层形成材料4的同时，在片材2和金属层形成材料3之间，追加配置脱模片6。作为脱模片6，可以列举出氟系树脂薄膜，硅酮树脂薄膜，各种脱模纸，纤维增强氟系树脂薄膜，纤维增强硅酮树脂薄膜等。
(2)在前述实施形式中，举出了对于形成层间连接突起的布线层，形成本发明的层间连接结构的的方法的例子，但是，也可以对于在不形成布线图形的、或者形成之前的金属层上形成层间连接突起时，可以和前述实施形式一样，形成本发明的层间连接结构。在这种情况下，除使用的被层叠体不同之外，可以用相同的工序加以实施。对于这样获得的制品，可以作为两面金属箔层叠板使用，也可以将上述金属层和金属箔同时蚀刻，形成图形。此外，也可以不将金属层形成图形，作为接地层或电源层使用。
(3)在前述实施形式中，列举了通过镀敷形成导电体层的例子，但也可以通过导电胶的涂布、溅射蒸镀、真空蒸镀等进行。此外，也可以将它们与电解镀敷等组合形成导电体层。
在涂布导电胶的情况下，可以利用丝网印刷，挤压法等进行涂布，作为导电胶，可以使用用于布线基板的任何一种导电胶。
(4)在前述实施形式中，列举了将两面形成布线层的中心基板作为被层叠体、在两面上形成层间连接结构的例子，但也可以只在基板的一面侧形成层间连接结构。在这种情况下，只在一面设置加热用的冲压面。
(第二个发明的层间连接结构的形成方法)第二个发明的层间连接结构的形成方法，在于绝缘层的两面上形成的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接突起的层间连接结构的形成方法中，包括(2a)在与前述层间连接突起对置的位置处的冲压面上，形成凹部，或者，配置形成该凹部用的板的工序，(2b)在冲压面和形成前述层间连接突起的萡层叠体之间，依次至少配置金属层形成材料以及热粘结性的绝缘层形成材料的工序，(2c)在这种配置在状态下，基于冲压面进行冲压加热，获得在对应于层间连接突起的位置上形成具有凸出部、表面上形成金属层的层叠体的工序，(2d)除去前述层叠体的凸出部，使层间连接突起露出的工序，以及(2e)将露出的层间连接突起与隔着绝缘层与之靠近的金属层进行导电连接的工序，其中，只有(2a)工序和(2b)工序与前述层间连接结构的形成方法不同。下面，只对不同点进行说明。
首先，对于在图4(a)所示的状态下进行配置的情况进行说明。在本实施形式中，在(2a)工序，在与层间连接突起B对置的位置的冲压面1上形成凹部1a。
冲压面1的凹部1a的开口形状的大小，可以根据层间连接突起B的形状和大小确定，优选凹部1a的开口面积大于层间连接突起B的上表面的面积。此外，优选将凹部1a的深度设定成使得凹部1a的容积与层间连接突起B的体积大致相同，或大于该体积。更优选设定的与层间连接突起B的体积相同。具体地说，例如凹部1a的深度在5μm以上，优选在10μm以上。
作为冲压面的凹部1a的总体形状，可以列举出圆锥台，圆柱，方锥台，方柱等，但优选的形状为，像圆锥台或方锥台那样，侧壁为锥形。
作为在冲压面1上形成凹部1a的方法，可以列举出利用蚀刻抗蚀剂的半蚀刻，铸造，NC加工等。特别是，利用形成层间连接突起B时的图形进行蚀刻，对于精度和成本是有利的。
在(2b)工序中，在冲压面1和形成层间连接突起B的被层叠体L之间，至少依次配置金属层形成材料3，以及热粘结性的绝缘层形成材料4。此外，在冲压面1和金属层形成材料3之间，也可以夹持适当缓冲材料和脱模片等。
其次，对用图4(b)所示的状态进行配置的情况进行说明。在本实施形式中，在(2a)工序中，在与层间连接突起B对置的位置处的冲压面1上，配置形成凹部用的板7。在该板7上，在凹部的形成位置上设置通孔7a。板7的材质，可以是金属、树脂等任何一种。
作为形成通孔7a的方法，可以列举出使用蚀刻抗蚀剂的蚀刻及半蚀刻，铸造，NC加工，冲孔，钻孔等。将板7相对于被层叠体L恰当地对准。
进而，对于在图5(a)所示的状态进行配置的情况进行说明。在本实施形式，是一种在(2a)工序中，在与层间连接突起B对置的位置处的冲压面1上配置形成凹部8a用的板8时，为了在(2b)工序中配置金属层形成材料3，在板8上形成金属层形成材料3的层的例子。在(2a)工序中，在与层间连接突起B对置的位置的冲压面1上形成凹部1a，同样地，也可以在冲压面1上形成金属层形成材料3的层。
此外，在板8或冲压面1上形成金属层形成材料3的层时，也可以夹持脱模层。脱模层，优选通过在金属层形成材料3的层用电解镀敷形成并且是金属制的。作为金属制的脱模层，在金属层是铜的情况下，优选地使用镍，不锈钢，特别优选地是通过非电解镀敷形成的镍。在脱模层为陶瓷或树脂等绝缘性的情况下，对于金属层的形成，利用非电解镀敷等与电解镀敷的组合。
(第三个发明的层间连接结构的形成方法)在本实施形式中，说明对于形成在中心基板的两面的布线层上的层间连接突起，形成本发明的导电连接结构的例子。
首先，如图6(1)所示，与第一发明同样，准备在基材21的两面上图形形成布线层22的被叠层体。
其次，如图6(2)所示，在布线层22上形成在层间进行导电连接用的层间连接突起B。层间连接突起B的形成方法，只要是能够在布线层22和层间连接突起B之间能够导电连接的方法，可以采用任何一种方法，例如，可以列举出通过金属层的蚀刻形成的方法，或者，通过金属的镀敷形成的方法等。前者在WO00/52977号公报和WO00/30420号公报中公开了其形成方法的详细内容，对于后者，在特开平6-314878号公报中公开了其形成方法的详细内容。
在本实施形式中，以利用WO00/52977号公报描述的形成方法在布线层22上形成柱状金属体24的例子为前提进行说明。根据该形成方法，在柱状金属体24和布线层22之间，夹持衬底导电层10和保护金属层11。在本发明中，这些层并非必须的，在柱状金属体24和布线层22用别的金属构成的情况下，可以省略。
另一方面，在本发明中，使用热粘结性的绝缘层形成材料及金属层形成材料，将它们和被层叠体层叠一体化，但绝缘层形成材料及金属层形成材料也可以分别预先层叠一体化。在本实施形式中，列举了使用形成粘结性绝缘层26a的金属箔27的例子。这种层叠板，在市场上有各种商品出售，可以使用它们当中的任何一种。例如，作为金属箔27，可以使用任何一种金属，但从导电性，易蚀刻性，成本等观点出发，最优选地使用布线图形中通用的铜。此外，金属箔27的表面的绝缘层26a侧，为了提高与树脂等的粘结性，也可以进行黑化处理。
作为粘结性绝缘层26a，只要是在层叠时变形、通过加热等固化的同时，具有布线基板所要求的耐热性，可以采用任何一种材料。具体地说，可以列举出聚酰亚胺树脂，环氧树脂等各种反应固化性树脂及它们与玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维等的复合体(聚酯胶片)等。其中，通过加热冲压(热层压)固化，能够将中心基板层叠一体化的材料，由于可以简化制造工艺，所以是优选的。
绝缘层26a的厚度，优选相当于粘结后层间连接突起24的上表面位于前述金属箔27的表面附近的厚度。具体地说，该厚度相当于从基体材料21的表面到层间连接突起24的上表面的高度即可。此外，在本发明中，由于不用该层叠工序将层间连接突起24与金属箔27压接进行导电连接，所以，具有对绝缘层26a的厚度精度要求不是很严格的优点。
本发明的(3a)工序，如图7(3)所示，以把层间连接突起24的上表面24a位于金属箔27的表面附近的位置处的方式，将形成有层间连接突起24的布线层22与形成粘结性的绝缘层26a的金属箔27，层叠一体化。这里，所谓金属箔27的表面附近，也可以与金属箔27接触，优选10μm以下的距离。此外，也可以代替布线层22，使用在形成布线图形前的金属层(关于这一点后面描述)。
作为层叠一体化的方法，在形成层间连接突起24的中心基板等的上下，层叠配置带有绝缘层26a的金属箔27，进行加热冲压(热层压，加热冲压)。这时，为了避免空气的混入，可以将气氛形成真空(真空层压)。此外，加热温度等条件，根据绝缘层26a的材质适当设定。由此，形成根据中心基板的表面形状变形并固化的绝缘层26。
本发明的(3b)工序，如图7(4)～(5)所示，在前述金属箔27中，至少将与前述层间连接突起B的上表面24a重复的部分蚀刻，形成开口27a。这里，相当于层间连接突起B的柱状金属体24的上表面24a，不必是完全平整的，在通过镀敷形成的情况下，容易成为曲面。在这种情况下，将柱状金属体24的周壁以外的部分作为上表面24a。
此外，在本发明中，所谓与层间连接突起B的上表面24a重复的部分是指，将层间连接突起B的上表面24a投影到金属箔27上的区域和开口27a的区域重复(包括完全一致，部分一致，包含其中一个时的情况)的部分。在本发明中，从增大导电连接的面积的观点出发，优选将层间连接突起B，即，将柱状金属体24的上表面24a投影到金属箔27上的区域的80％以上，特别优选将其100％包含在开口27a的区域内。但是，当金属箔27的开口27a的面积过大时，在其周围应该残留的金属箔27的宽度也增大，所以，不利于布线图形的微细化。因此，开口27a的面积，优选为层间连接突起B的上表面24a的面积的0.8～5倍。
作为蚀刻方法，可以是干法蚀刻，但优选地采用湿法蚀刻，其中，更优选地采用干膜抗蚀剂等感光性树脂的方法。感光性树脂是指利用光引起光分解，光交联，或者光聚合的含有低分子量/或高分子量的成分的树脂组合物。对于被覆，可以采用将干膜层压的方法或将感光性树脂组合物涂布固化的方法等。干膜(光致抗蚀剂)存在有机溶剂显影型和碱水溶液显影型，利用具有加热压接辊等的干膜层压机等，进行热压接(层压)。感光性树脂组合物的涂布可以用各种涂布机进行。
其次，将形成开口27a的部分或其反转部分曝光，显影，除去前者的部分。这种曝光，中间夹持光刻掩模，或者利用光绘图仪等直接曝光，利用曝光机，通常用紫外线等进行。对于显影，使用与干膜的种类对应的显影液，例如，对于有机溶剂显影型，使用三氯乙烷等，对于碱水溶液显影型，使用碳酸钠等。
如上所述，形成具有图7(4)所示的开口38a的蚀刻抗蚀剂38。其次，如图7(5)所示，使用对应于金属箔27的材质的蚀刻液形成开口27a。作为蚀刻液，可以列举出市售的碱蚀刻液，氯化物蚀刻液，过硫酸铵，过氧化氢/硫酸等。
蚀刻结束后，根据需要，除去蚀刻抗蚀剂38，可以根据蚀刻抗蚀剂的种类适当选择药剂除去，剥离除去等。例如，在干膜抗蚀剂的情况下，例如，对于有机溶剂显影型，可以利用二氯甲烷等剥离，对于碱水溶液显影型可以利用氢氧化钠等剥离。此外，蚀刻抗蚀剂38的除去也可以和下一个(3c)工序同时进行。
本发明的(3c)工序，如图8(6)所示，将从开口27a露出的绝缘层26的至少一部分除去，使层间连接突起24的上表面24a露出。这里，没有必要使层间连接突起24的上表面24a外部全露出，但从增大导电连接的面积的观点出发，使上表面24a全部露出是优选的。
除去绝缘层26的方法，可以采用抛光，砂带抛光机，机械磨削，激光照射，等离子体腐蚀，转印剥离等，但优选采用利用喷射加工，或者化学腐蚀，选择性地除去从开口27a露出的绝缘层26的方法。在喷砂等喷射加工中，即使对表面的凹部也能获得磨削效果，而且由于与金属相比可以将树脂等的绝缘层更快地除去，所以，可以更可靠地使柱状金属体的上表面露出。此外，利用化学腐蚀，同样也能够选择性地将绝缘层除去。
作为喷射加工，可以列举出干式或湿式喷砂，金属粒子喷射等。作为化学腐蚀，可以使用选择性地分解树脂的药液等。此外，在除去绝缘层26时，可以将先前设置的蚀刻抗蚀剂38作为掩模加以利用，在这种情况下，蚀刻抗蚀剂38在(3c)工序后除去。
本发明的(3d)工序，如图8(7)所示，从露出的层间连接突起24的上表面24a至少直到开口27a的内周面，形成导电体层29。在本实施形式中，给出了通过向包含上表面24a在内的金属箔27的大致整个面上的镀敷，形成导电体层29的例子。由此，层间连接突起24与金属箔27，经由接合到上表面24a上的导电体层29a、接合到开口27a的内周面上的导电体层29b、其周围的导电体层29c导电连接。
基于镀敷的导电体层29的形成，可以通过非电解镀敷和非电解镀敷和电解镀敷的组合进行，但从提高导电连接的可靠性出发，优选地通过非电解镀敷和电解镀敷的组合来形成。这时，导电体层29的厚度优选为1～50μm。
在非电解镀敷中，通常使用铜，镍，锡等镀液，这些金属可以和构成金属箔27的金属相同，液可以不同，优选为铜。非电解镀敷的镀液，与各种金属相对应，是公知的，有各种市售的商品。一般地，作为镀液的组成，包含有金属离子源，碱源，还原剂，螯合剂，稳定剂等。此外，对于电解镀敷，也可以用公知的方法进行。
在本实施形式中，如图8(8)～图9(10)所示，可以进一步实施进行导电体层29和金属箔27的蚀刻，形成金属图形的(3e)工序。在构成导电体层29和金属箔27的金属相同的情况下，可以同时进行蚀刻，在不同的情况下，可以依次进行蚀刻。
首先，如图8(8)所示，使干膜抗蚀剂等层叠，如图9(9)所示，根据金属图形的形状进行曝光，显影形成蚀刻抗蚀剂30a。其次，如图9(10)所示，使用对应于导电体层29和金属箔27的材质的蚀刻液进行蚀刻，形成金属图形27b。然后，如图9(11)所示，除去蚀刻抗蚀剂30a。这些工序与(3b)工序同样进行。
如上所述能够获得的本发明的导电连接结构，如图9(11)所示，包括在层间用于进行导电连接用的层间连接突起24，使该层间连接突起24的上表面24a的至少一部分露出、配置在层间连接突起24周围的绝缘层26，层叠在该绝缘层26上、与前述层间连接突起24的上表面24a重复、开口的金属图形27b，从层间连接突起24的上表面24a至少直到前述金属图形27b的开口27a的内周面形成的导电体层29。
(第三个发明的另外一种实施形式)下面，对本发明的另外一种实施形式进行说明。
(1)在前述实施形式中，列举了用WO00/52977号公报中记载的方法形成层间连接突起的例子，但和第一个发明一样，也可以用其它的方法形成。
(2)在前述实施形式中，列举了相对于相互层间连接突起的布线层形成本发明的导电连接结构的方法的例子，但也可以对于不形成布线图形、或者在形成前的金属层上形成层间连接突起的层，与前述实施形式一样，形成本发明的导电连接结构。
在这种情况下，可以将没有布线图形的金属层和形成粘结性绝缘层的金属箔，以层间连接突起的上表面位于前述金属箔的表面附近的方式，层叠一体化，其后面的工序完全相同。但是，这样获得的结构可以作为两面金属箔层叠板使用，也可以同时蚀刻上述金属层和金属箔，形成图形。此外，也可以不将金属层形成图形，作为接地层或电源层使用。
(3)在前述实施形式中，列举了向包含层间连接突起的上表面在内的金属箔的大致整个面镀敷，形成导电体层例子，但也可以从露出的层间连接突起的上表面起直至开口的内中面通过镀敷形成导电体层。
在这种情况下，在设置具有与开口一致或比它稍小的重复的开口部的镀敷抗蚀剂之后，形成导电体层。这时，优选在开口部的内侧选择性地进行镀敷，在进行电解镀敷时，可以在设置镀敷抗蚀剂之前形成成为导电性的衬底的非电解镀层。此外，在利用非电解镀敷形成导电体层的情况下，可以使在开口部的内侧选择性的吸附催化剂。
(4)在前述实施形式中，列举了通过进行镀敷形成导电体层的例子，但也可以通过导电胶的填充，溅射蒸镀，真空蒸镀等来进行。此外，也可以通过将它们与电解镀敷组合来形成导电体层。
在填充导电胶的情况下，经由金属箔的开口，在其内部通过丝网印刷，挤压法等进行填充，作为导电胶，可以使用用于布线基板的任何一种涂胶。此外，导电胶的填充，优选使与金属箔的表面大致相同的高度，由此，可以使金属图形平整化，容易在层间连接突起的正上方形成上层的层间连接突起。
对于溅射蒸镀或真空蒸镀，只要能够形成导电性薄膜，可以使用现有技术中任何一种公知的薄膜形成方法。此外，也可以在设置上述(3)的镀敷抗蚀剂之前进行溅射蒸镀和真空蒸镀，作为利用电解镀敷形成导电体层时的衬底导电层。
工业上的利用可能性根据本发明，提供一种可以使夹杂在层间的绝缘层厚度均匀化，即使在绝缘层中包含增强纤维的情况下，也能够使表面平整化或进行绝缘层厚度的控制的层间连接结构的形成方法，以及用该方法形成的层间连接结构及多层布线基板。从而，本发明在工业上的利用可能性很高。
权利要求
1.一种层间连接结构的形成方法，形成于绝缘层的两面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接，包括(1a)在冲压面与形成前述层间连接突起的被层叠体之间，至少依次配置允许凹状变形的片材、金属层形成材料、以及热粘结性的绝缘层形成材料的工序，(1b)在这种配置状态下利用冲压面进行加热冲压，获得在对应于层间连接突起的位置上具有凸出部、在表面上形成金属层的层叠体的工序，(1c)除去该层叠体的凸出部，使层间连接突起露出的工序，以及(1d)将露出的层间连接突起与隔着绝缘层而靠近的金属层进行导电连接的工序。
2.如权利要求1所述的层间连接结构的形成方法，作为前述片材，采用具有脱模性的缓冲纸、金属箔或者具有脱模性的橡胶片。
3.一种层间连接结构的形成方法，形成于绝缘层的两个面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接，包括(2a)在与前述层间连接突起对置的位置处的冲压面上，形成凹部，或者配置用于形成该凹部的板的工序，(2b)在冲压面与形成前述层间连接突起的被层叠体之间，依次至少配置金属层形成材料以及热粘结性的绝缘层形成材料的工序，(2c)在这种配置在状态下，利用冲压面进行加热冲压，获得在对应于层间连接突起的位置上形成具有凸出部、表面上形成金属层的层叠体的工序，(2d)除去前述层叠体的凸出部，使层间连接突起露出的工序，以及(2e)将露出的层间连接突起与隔着绝缘层而靠近的金属层进行导电连接的工序。
4.一种层间连接结构的形成方法，形成于绝缘层两面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接，包括(3a)将形成前述层间连接突起的被层叠体、热粘结性的绝缘层形成材料、以及金属层形成材料，以使前述层间连接突起的上表面位于前述金属层形成材料的表面附近的方式层叠一体化的工序，(3b)对前述金属层形成材料中，至少与前述层间连接突起的上表面重复的部分进行蚀刻形成开口的工序，(3c)除去从该开口露出的绝缘层的至少一部分，使前述层间连接突起的上表面露出的工序，以及(3d)从露出的前述层间连接突起的上表面起，至少直到前述开口的内周面，形成导电体层的工序。
5.一种层间连接结构，形成于绝缘层的两面上的布线层或金属层经由层间连接突起在层间连接，其特征在于，通过隔着绝缘层而接近的前述布线层或金属层和导电体层，对该层间连接突起的上表面从绝缘层露出的部分进行连接。
6.如权利要求5所述的层间连接结构，前述导电体层通过镀敷形成。
7.一种多层布线基板，在任何一个层间配备有权利要求5或6所述的层间连接结构。
全文摘要
本发明的层间连接结构的形成方法，形成于绝缘层(26)的两个面上的布线层(22)或金属层(27)经由层间连接突起(B)在层间连接，包括在冲压面(1)和形成前述层间连接突起的被层叠体之间，至少依次配置允许凹状变形的片材(2)、属层形成材料、及热粘结型绝缘层形成材料的工序；这种配置状态下利用冲压面进行加热冲压，获得在对应于层间连接突起的位置上具有凸出部、表面上形成金属层的层叠体的工序；除去该层叠体的凸出部，使层间连接突起露出的工序；以及将层间连接突起与隔着层间绝缘层而靠近的金属层导电连接的工序。根据本发明，提供一种可以使夹杂在层间的绝缘层均匀化，金属在绝缘层中包含增强纤维的情况下，能够使表面平整化和进行绝缘层的厚度控制的层间连接结构的形成方法，以及利用该方法形成的层间连接结构及多层布线基板。
文档编号H05K3/46GK1565150SQ0281947
公开日2005年1月12日 申请日期2002年12月13日 优先权日2002年5月21日
发明者吉村荣二, 北村充彦, 巢山育男 申请人:株式会社大和工业