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JP2007235015A - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

多層配線基板及びその製造方法 Download PDF

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JP2007235015A JP2006057407A JP2006057407A JP2007235015A JP 2007235015 A JP2007235015 A JP 2007235015A JP 2006057407 A JP2006057407 A JP 2006057407A JP 2006057407 A JP2006057407 A JP 2006057407A JP 2007235015 A JP2007235015 A JP 2007235015A
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Abstract

【課題】従来の構成では、内層回路パターンの粗化処理が微細で、かつビアホールめっき層や樹脂絶縁層と嵌合するような形状の粗化処理ではないため、導体回路の剥離を防止するには不十分な場合があった。
【解決手段】第1の配線パターン101の表面に、粒状の導電体を1〜5層積層した、蛸壺状に嵌合可能な粗化形状の層をあらかじめ形成し、さらにその表面には少なくともNi、Zn、Crのいずれかの金属を含む防錆層を形成することにより、第1のビアホール104のめっき層との界面が蛸壺状になるため、アンカー効果により強固な接続を得ることができる。また同様の理由で樹脂絶縁層との密着性も良好となり、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を得ることができる。
【選択図】図1

Description

本発明は、多層配線基板とその製造方法に関し、特にビアホール内のめっき接続部において導体回路の剥離を防止し、信頼性に優れた多層配線基板とその製造方法に関する。
従来、外層銅パターンと内層銅パターンとの間に層間絶縁層が介在されてなるビルドアップ多層配線基板は、一般的には図5に示すような(a)〜(g)のプロセスを経て製造されている。
(a)コア基板201上の内層配線パターン202の形成
(b)層間樹脂絶縁層203の形成
(c)層間樹脂絶縁層203へのビアホール形成用開口部204の形成
(d)ビアホール形成用開口部内のデスミア処理
(e)無電解銅めっきによるシード層205の形成
(f)電解めっきによるビアホール206の形成、及び基板表面の導体層207の形成
(g)外層配線パターン208の形成
一方、導体回路の剥離を防止するために、内層パターン形成後に化学処理により微細な粗化処理を実施したり、樹脂絶縁層に化学処理により粗化処理を行ったりすることによって導体回路の剥離を防止する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許第3204545号公報
しかしながら、前記従来の構成では、内層回路パターンの粗化処理が微細で、かつビアホールめっき層や樹脂絶縁層と嵌合するような形状の粗化処理ではないため、導体回路の剥離を防止するには不十分な場合があった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、回路パターン表面に従来とは異なる形状の粗化処理を行い、さらに樹脂絶縁層との密着性を向上するための防錆層を形成することにより、導体回路の剥離を十分に防止することのできる多層配線基板を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明は回路パターン表面に、粒状の導電体を1〜5層積層した、蛸壺状に嵌合可能な粗化形状の層をあらかじめ形成し、さらにその表面には少なくともNi、Zn、Crのいずれかの金属を含む防錆層を形成することにより、導体回路の剥離を防止するものである。
本発明の多層回路基板およびその製造方法によって、内層回路パターン表面上に粒状のものを1〜5層積層した粗化形状の層をあらかじめ形成することにより、ビアホールめっき層との界面が蛸壺状になるため、アンカー効果により強固な接続を得ることができる。また、粗化形状の層の表面には、少なくともニッケル、亜鉛、クロムのいずれかの金属を含む防錆層が形成されていることで、銅の酸化を防止するとともに樹脂絶縁層との密着性も良好となり、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を得ることができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1における多層配線基板について、本発明の特に請求項1に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
図1(a)は本発明の実施の形態1における多層配線基板の断面図である。図1(a)において、第1の配線パターン101上には第1の樹脂絶縁層102と第2の配線パターン103が積層されている。そして、第1の樹脂絶縁層102内には第1の配線パターン101と第2の配線パターン103間の電気接続をなす第1のビアホール104が形成されている。また、第1の配線パターン101の両面は、図1(b)に示すような粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有しており、その粗化形状の層の表面には防錆層が形成されている。
なお、実施の形態1において、第1の配線パターン101の両面に形成される粗化形状の層は、めっき処理によって粒状の導電体を析出させて形成した粗化層であり、粗化形状の層を構成する粒状導電体の直径は、1〜5μmとなるように形成されている。本実施の形態においては粒状導電体には銅を用いた。通常、このような方法で粒状導体を形成した場合、図1(b)のような粗化形状を損なわないような極薄厚の金属被膜を形成し、粒状導体が銅箔表面から落下するのを防止している。本実施の形態においてはこの金属被膜にも銅を用いた。
さらに、前記第1の配線パターン101の両面に形成された粗化形状を損なわない程度の厚さに、めっき処理によって金属防錆層を形成した。この防錆層は、少なくともニッケル(Ni)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)のいずれかの金属を含む金属被膜であり、部分的に防錆被膜が非常に薄くなるように縞状に形成されている。
一般的に、ZnやCrは銅よりも酸化し易いため、このような金属を銅表面に形成することによりZnやCrが酸化膜を形成し銅の酸化を防止する効果や有機材料との密着性を向上する効果があることが知られているが、一方でZnやCrの酸化膜は不導体であり、厚付けしてしまうと層間接続に支障をきたすおそれがあるため、部分的に防錆被膜が非常に薄くなるように縞状に形成するようにしている。また、Niは銅が酸化することによって変色するのを防止するために付着させている。本実施例においては、Niは0.001mg/dm2未満、Zn、Crは0.001〜0.15mg/dm2の範囲で形成した。
以上のような粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有する第1の配線パターン101を用いることによって、第1の樹脂絶縁層102内に形成される、第1の配線パターン101と第2の配線パターン103間の電気接続をなす第1のビアホール104の内壁面に形成する銅めっき膜と第1の配線パターン101の界面が蛸壺状になるため、アンカー効果により強固な接続を得ることができる。また同様の理由で第1の樹脂絶縁層102との密着性も向上することができる。さらに、配線パターン101の粗化形状の層の表面に防錆層を形成することによって、銅の酸化を防止するとともに有機材料との密着性を向上する効果が得られる。これによって、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を得ることができるのである。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における多層配線基板について、本発明の特に請求項2〜8に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
図2は本発明の実施の形態2における多層配線基板の断面図である。図2において、第1の配線パターン101の内層側には、あらかじめ第2の樹脂絶縁層105と第3の配線パターン106が形成されており、第2の樹脂絶縁層105内には第1の配線パターン101と第3の配線パターン106間の電気接続をなすために、導電性ペーストを充填した第2のビアホール107が形成されている。さらに、第1の配線パターン101上には第1の樹脂絶縁層102と第2の配線パターン103が積層されている。そして、第1の樹脂絶縁層102内には第1の配線パターン101と第2の配線パターン103間の電気接続をなす第1のビアホール104が形成されている。
ここで、第1の配線パターン101および第3の配線パターン106の両面は、実施の形態1で説明した図1(b)に示すような粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有しており、その粗化形状の層の表面にはめっき処理による防錆層が形成されている。この粗化形状と、第2のビアホール107に充填されている導電性ペーストの導電粒子は略同径になるよう設計されており、平坦な配線パターン表面や微細粗化の表面と、ペースト中の導電粒子との接触点数よりも、本実施の形態で用いた粗化面とペースト中の導電粒子との組み合わせのほうが多くの接触点数を持つことができるため、第2のビアホール107の低抵抗化や電気的な接続安定性を向上することができる。
以上のような粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有する第1の配線パターン101と第3の配線パターン106を用いることによって、第2のビアホール107の低抵抗化や電気的な接続安定性を向上することができる。また、第1の樹脂絶縁層102内に形成される、第1の配線パターン101と第2の配線パターン103間の電気接続をなす第1のビアホール104の内壁面に形成する銅めっき膜と第1の配線パターン101の界面が蛸壺状になるため、アンカー効果により強固な接続を得ることができる。また、同様の理由で第1の樹脂絶縁層102や第2の樹脂絶縁層105との密着性も向上することができる。さらに、配線パターン101の粗化形状の層の表面に、少なくともNi、Zn、Crのいずれかの金属を含む防錆層を形成することによって、銅の酸化を防止するとともに有機材料との密着性を向上する効果が得られる。
これによって、導電性ペーストを充填した第2のビアホール107を有する層と、めっきにより導体形成がなされる第1のビアホール104を有する層が積層された、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を得ることができるのである。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3における多層配線基板の製造方法について、本発明の特に請求項9に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態3はめっきによるビアホール形成方法の一例であり、例えば実施の形態1で説明したビアホール構造を有するビルドアップ多層配線基板の製造方法の一例に相当する。図3は実施の形態3における多層配線基板を形成するための工程断面図である。
図3(a)において、108は両面粗化銅箔で、実施の形態1で説明した方法で両面に粗化形成がなされ、その粗化形状の層の表面にはめっき処理により防錆層が形成されている。
次に図3(b)に示すように、第2の樹脂絶縁層105に両面粗化銅箔108を貼り付け、例えばサブトラクティブ法により両面粗化銅箔108を任意のパターンにエッチングして第1の配線パターン101を形成する。本実施の形態においては、第2の樹脂絶縁層105として、市販品のガラスエポキシプリプレグを用い、加熱加圧して両面粗化銅箔108を貼り付けたが、第2の樹脂絶縁層105として使用できる材料はこれに限定されるものではなく、アラミドエポキシプリプレグや液晶ポリマーフィルム、接着剤付きのフレキ基材など様々な材料が適用可能である。この時、第2の樹脂絶縁層105に両面粗化銅箔108の粗化部がしっかり噛み込んでいるため、若干オーバーエッチング気味にパターン形成することが望ましい。
次に図3(c)に示すように、第1の配線パターン101を覆うように、第1の樹脂絶縁層102を形成する。この時、第1の樹脂絶縁層102はその形成工程において流動性を有することが好ましい。例えば、液状樹脂をスピンコートやロールコート、印刷等の方法でコーティングしたり、あるいは半硬化させた(以下Bステージという)樹脂フィルムを加熱ラミネートしたり、プリプレグや樹脂付き銅箔を加熱加圧するなど、熱による樹脂流動性を利用することができる。本実施の形態においては、市販品のガラスエポキシプリプレグを用い、加熱加圧して第1の樹脂絶縁層102を形成した。
なお、本工程において、第1の樹脂絶縁層102を外層側(第2の樹脂絶縁層105に接していない面)には銅箔を配置して加熱加圧を行ったあと、全面エッチングあるいは第1のビアホール形成部のみエッチングするなどの処理を行った。
次に図3(d)に示すように、第1の配線パターン101を部分的に露出させるように、ビアホール開口部109を形成する。この時ビアホール開口部109は、第1の配線パターン101に接する側より、開口部の方の穴径が大きくなるように形成する方が好ましい。例えば、炭酸ガスレーザーを用いてビアホール開口部の加工を行うと、容易に本形状を得ることができる。また、炭酸ガスレーザーの波長は銅に吸収されないため、第1の配線パターン101が加工されることは防止できる。ただし、炭酸ガスレーザーは熱によって樹脂を焼き切る加工なので、加工時に発生する熱によって第1の配線パターン101や第2の樹脂絶縁層105に与えるダメージを最小限に抑制する必要がある。
そこで、本実施の形態においては、1パルスあたりの炭酸ガスレーザーのエネルギーを低めに抑制して、数パルスを一定の時間間隔をおいて、加工する方法を実施した。さらに、レーザー加工によって第1の配線パターン101の露出部表面に残った、第1の樹脂絶縁層102の樹脂残渣を過マンガン酸塩水溶液に浸漬することにより除去した。
次に図3(e)に示すように第1の樹脂絶縁層101の表面に触媒核を付与し、無電解銅めっき、および電解銅めっきによって、ビアホール104内の導体形成および第2の配線パターン103を形成する。本実施の形態においては、第1の樹脂絶縁層101の表面にパラジウム触媒核を付与した後無電解銅めっきを行い、厚さ0.5〜2μmの銅めっき膜を形成し、さらにこの無電解銅めっき膜をめっき電極にして電解銅めっきを行い、銅めっき膜の総厚を20〜30μm形成した。そしてサブトラクティブ法により銅めっき膜を任意のパターンにエッチングして第2の配線パターン103を形成した。こうして、図3(e)に示すようなビルドアップ多層配線基板を作製した。
以上のようにして、粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有する第1の配線パターン101と第2の配線パターン103間の電気接続をなす第1のビアホール104の内壁面に形成する銅めっき膜は、第1の配線パターン101の蛸壺状の界面形状からなるアンカー効果により、強固な接続を得ることができる。また同様の理由で第1の樹脂絶縁層102との密着性も向上することができる。さらに、配線パターン101の粗化形状の層の表面に防錆層を形成することによって、銅の酸化を防止するとともに有機材料との密着性を向上する効果が得られる。これによって、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を得ることができるものである。
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4における多層配線基板の製造方法について、本発明の特に請求項10に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
実施の形態4は導電性ペーストを充填したビアホールを有する層と、めっきにより導体形成がなされるビアホールを有する層が積層されたビルドアップ型多層配線基板の製造方法の一例であり、例えば実施の形態2で説明したビアホール構造を有するビルドアップ多層配線基板の製造方法の一例に相当する。図4は実施の形態4におけるビルドアップ多層配線基板を形成するための工程断面図である。
図4(a)において、108は両面粗化銅箔で、実施の形態1で説明した方法で両面に粗化形成がなされ、その粗化形状の層の表面にはめっき処理により防錆層が形成されている。
次に図4(b)に示すように、105は第2の樹脂絶縁層、107は第2のビアホールである。まず、第2の樹脂絶縁層105に貫通孔を形成する。この時、予め第2の樹脂絶縁層105の表面に保護フィルム(図示していない)を形成しておき(あるいは保護フィルムが貼り付けられた状態のまま)貫通孔を形成することが望ましい。貫通孔の形成には金型、ドリル、レーザー等を用いることができる。また第2の樹脂絶縁層105の材料には市販品(ガラスエポキシ、あるいはアラミドエポキシ等)を使うことができる。
次に貫通孔の内部に導電性ペーストを充填する。例えば第2の樹脂絶縁層105とその上に形成された保護フィルム(図示していない)をマスクとして、スキージ等で導電性ペーストを擦り付ける(もしくは充填する)ことで、セルフアライメント的(自己整合的)に、第2の樹脂絶縁層105に形成された貫通孔だけに導電性ペーストを充填することができる。そして導電性ペーストを充填した後、前記保護フィルム(図示していない)を剥がすことで導電性ペーストが充填された第2のビアホール107が形成でき、図4(b)の状態を得る。
図4(c)は、導電性ペーストを充填した第2のビアホール107を有する両面基板の断面図である。図4(c)において、両面基板は第2の樹脂絶縁層105の片面に第1の配線パターン101が、残り面に第3の配線パターン106が形成されている。そして前記第2の絶縁樹脂層105を貫通するように形成された第2のビアホール107が、第1の配線パターン101と第3の配線パターン106を層間接続する。
ここで、第1の配線パターン101および第3の配線パターン106の両面は、実施の形態1で説明した図1(b)に示すような粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有しており、その表面には防錆層が形成されている。この粗化形状と、第2のビアホール107に充填されている導電性ペーストの導電粒子は略同径になるよう設計されており、平坦な配線パターン表面や微細粗化の表面と、ペースト中の導電粒子との接触点数よりも、本実施の形態で用いた粗化面とペースト中の導電粒子との組み合わせのほうが多くの接触点数を持つことができるため、第2のビアホール107の低抵抗化や電気的な接続安定性を向上することができる。
また、第1の配線パターン101と第3の配線パターン106は、第2の樹脂絶縁層105に両面粗化銅箔108を貼り付け、例えばサブトラクティブ法により両面粗化銅箔108を任意のパターンにエッチングして形成する。本実施の形態においては、第2の樹脂絶縁層105として、市販品のガラスエポキシプリプレグを用い、加熱加圧して両面粗化銅箔108を貼り付けたが、第2の樹脂絶縁層105として使用できる材料はこれに限定されるものではなく、アラミドエポキシプリプレグや液晶ポリマーフィルム、接着剤付きのフレキ基材など様々な材料が適用可能である。この時、第2の樹脂絶縁層105に両面粗化銅箔108の粗化部がしっかり噛み込んでいるため、若干オーバーエッチング気味にパターン形成することが望ましい。
次に、図4(d)〜(f)に示す工程は、実施の形態3で説明した図3(c)〜(e)工程と同様の方法で、めっきにより導体形成がなされる第1のビアホール104を有するビルドアップ層の形成ができる。
こうして図4(f)に示すような、導電性ペーストを充填した第2のビアホール107を有する層と、めっきにより導体形成がなされる第1のビアホール104を有する層が積層された、ビルドアップ型多層配線基板を作製した。
ここで、導電性ペーストを充填した第2のビアホール107を有する層として両面基板の例を説明したが、複数層の導電性ペーストを充填した第2のビアホール107を有する層を持つ多層配線基板上に第1のビアホール104を有する層を積層してもかまわない。
以上のようにして、導電性ペーストを充填した第2のビアホール107を有する層と、めっきにより導体形成がなされる第1のビアホール104を有する層が積層された、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を作製できる。
以上のように、粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有する第1の配線パターン101と第3の配線パターン106を用いることによって、第2のビアホール107の低抵抗化や電気的な接続安定性を向上することができる。また、第1の樹脂絶縁層102内に形成される、第1の配線パターン101と第2の配線パターン103間の電気接続をなす第1のビアホール104の内壁面に形成する銅めっき膜と第1の配線パターン101の界面が蛸壺状になるため、アンカー効果により強固な接続を得ることができる。また、同様の理由で第1の樹脂絶縁層102や第2の樹脂絶縁層105との密着性も向上することができることは前述の通りである。さらに、配線パターン101の粗化形状の層の表面に防錆層を形成することによって、銅の酸化を防止するとともに有機材料との密着性を向上する効果が得られる。よって、導電性ペーストを充填した第2のビアホール107を有する層と、めっきにより導体形成がなされる第1のビアホール104を有する層が積層された、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を得ることができるものである。
以上のように、本発明の多層配線基板及びその製造方法は、内層回路パターン表面上に粒状のものを1〜5層積層した粗化形状の層を形成することによって、導電性ペーストを充填したビアホールを有する全層IVH構造の多層配線基板との組み合わせも可能となり、信頼性に優れたビルドアップ型多層配線基板を得ることができるため、各種電子機器、携帯機器の小型化、搭載部品の高密度実装化の用途にも適用できる。
(a)本発明の実施の形態1における多層配線基板の断面図、(b)第1の配線パターン表面の粗化形状を示す図 本発明の実施の形態2における多層配線基板の断面図 本発明の実施の形態3における多層配線基板の製造方法を説明する工程断面図 本発明の実施の形態4における多層配線基板の製造方法を説明する工程断面図 従来の多層配線基板の製造方法の一例を説明する工程断面図
符号の説明
101 第1の配線パターン
102 第1の樹脂絶縁層
103 第2の配線パターン
104 第1のビアホール
105 第2の樹脂絶縁層
106 第3の配線パターン
107 第2のビアホール
108 両面粗化銅箔
109 ビアホール開口部

Claims (10)

  1. 第1の配線パターン上に第1の樹脂絶縁層と第2の配線パターンが積層され、第1の樹脂絶縁層内には第1の配線パターンと第2の配線パターン間の電気接続をなす第1のビアホールが形成されてなるビルドアップ多層配線基板において、
    第1の配線パターンの両面は、粒状の導電体を1〜5層積層した粗化形状の層を有するとともに、その表面には少なくともニッケル、亜鉛、クロムのいずれかの金属を含む防錆層が形成されていることを特徴とする多層配線基板。
  2. 前記第1の配線パターンの内層側に、あらかじめ第2の樹脂絶縁層と第3の配線パターンが形成されており、第2の樹脂絶縁層内には第1の配線パターンと第3の配線パターン間の電気接続をなすために、導電性ペーストを充填した第2のビアホールが形成されていることを特徴とする請求項1に記載の多層配線基板。
  3. 前記第3の配線パターンの両面に、前記第1の配線パターンの両面に形成される粗化形状の層と同様の粗化形状の層を有することを特徴とする請求項1または2に記載の多層配線基板。
  4. 前記第1の配線パターンの両面に形成される粗化形状の層は、めっき処理によって形成された層であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の多層配線基板。
  5. 前記第1の配線パターンの両面に形成される粗化形状の層を構成する粒状の導電体の直径が、1〜5μmであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の多層配線基板。
  6. 前記防錆層は、前記第1の配線パターンの両面に形成される粗化形状を損なわない程度の厚さであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の多層配線基板。
  7. 前記防錆層は、ニッケルは0.001mg/dm2未満、亜鉛、クロムは0.001〜0.15mg/dm2の範囲で層の厚さが形成されることを特徴とする請求項6に記載の多層配線基板。
  8. 前記防錆層は、前記第1の配線パターンの両面に形成される粗化形状の層上に縞状に形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の多層配線基板。
  9. 銅箔を粗化し、その粗化した層の表面に防錆層を形成する工程と、
    前記銅箔を樹脂絶縁層に貼り付け、第1の配線パターンを形成する工程と、
    前記第1の配線パターンを覆うように、第1の樹脂絶縁層を形成する工程と、
    前記第1の配線パターンを部分的に露出させるように、ビアホールを形成する工程と、
    前記第1の配線パターンの露出部の表面に残った、前記第1の絶縁樹脂層の樹脂残渣を除去する工程と、
    前記第1の樹脂絶縁層の表面に触媒核を付与し、無電解銅めっき、および電解銅めっきによって、ビアホール内の導体形成および第2の配線パターンを形成する工程、
    とを少なくとも含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
  10. 銅箔を粗化し、その粗化した層の表面に防錆層を形成する工程と、
    第2の樹脂絶縁層に貫通孔を形成し、導電性ペーストを充填する工程と、
    前記銅箔を前記第2の樹脂絶縁層の両面に加熱加圧しながら貼り付け、第1の配線パターン及び第3の配線パターンを形成する工程と、
    前記第1の配線パターンを覆うように、第1の樹脂絶縁層を形成する工程と、
    前記第1の配線パターンを部分的に露出させるように、ビアホールを形成する工程と、
    前記第1の配線パターンの露出部の表面に残った、前記第1の樹脂絶縁層の樹脂残渣を除去する工程と、
    前記第1の樹脂絶縁層の表面に触媒核を付与し、無電解銅めっき、および電解銅めっきによって、ビアホール内の導体形成および第2の配線パターンを形成する工程、
    とを少なくとも含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
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