JP4549693B2

JP4549693B2 - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP4549693B2
Application number: JP2004052870A
Authority: JP
Inventors: 達也伊藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005243990A

Description

本発明は、コア基板を有さない配線基板の製造方法に関する。

近年、電子機器における高機能化並びに軽薄短小化の要求により、ＩＣチップやＬＳＩ等の電子部品では高密度集積化が急速に進んでおり、これに伴い、電子部品を搭載するパッケージ基板には、従来にも増して高密度配線化及び多端子化が求められている。

このようなパッケージ基板としては、現状において、ビルドアップ多層配線基板が採用されている。ビルドアップ多層配線基板とは、補強繊維に樹脂を含浸させた絶縁性のコア基板（ＦＲ−４等のガラスエポキシ基板）のリジッド性を利用し、その両主表面上に、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に配されたビルドアップ層を形成したものである。このようなビルドアップ多層配線基板では、ビルドアップ層において高密度配線化が実現されており、一方、コア基板は補強の役割を果たす。そのため、コア基板は、ビルドアップ層と比べて非常に厚く構成され、またその内部にはそれぞれの主表面に配されたビルドアップ層間の導通を図るための配線（スルーホール導体と呼ばれる）が厚さ方向に貫通形成されている。ところが、使用する信号周波数が１ＧＨｚを超える高周波帯域となってきた現在では、そのような厚いコア基板を貫通する配線は、大きなインダクタンスとして寄与してしまうという問題があった。

そこで、そのような問題を解決するため、特許文献１に示されるような、コア基板を有さず、高密度配線化が可能なビルドアップ層を主体とした配線基板が提案されている。このような配線基板では、コア基板が省略されているため、全体の配線長が短く構成され、高周波用途に供するのに好適である。このような配線基板を製造するためには、特許文献１の段落００１２〜００２９及び図１〜４に記載されているように、金属板上にビルドアップ層を形成した後、該金属板をエッチングすることにより薄膜のビルドアップ層のみを得る。そして、このビルドアップ層が配線基板とされる。

特開２００２−２６１７１号公報

しかし、特許文献１に記載された製造方法の場合、ビルドアップ層が形成される金属板は、製造時における補強の役割を担うことが可能な程度の厚さ（例えば、銅板にして０．８ｍｍ程度）に設定されるが、ビルドアップ層を形成後にそれを全てエッチングすることは、時間が掛かり過ぎる（例えば、銅板０．８ｍｍに対して３０分程度）など工程上の無駄が多いという問題があった。

そこで、本発明では、コア基板を有さず、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層された配線基板を容易に得ることが可能な製造方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段・発明の効果

上記課題を解決するため、本発明の配線基板の製造方法では、
誘電体層と導体層とが交互に積層された配線基板の製造方法であって、
支持基板に形成された下地誘電体シートの主表面上に前記配線基板における外部接続のための金属パッドを、該金属パッドと異なる材料からなる金属箔と、前記主表面に包含されるよう配され且つ該金属箔と密着した土台部とにて構成される金属箔密着体を介して配置する金属パッド配置工程を行うとともに、
当該金属箔上の領域に前記配線基板となるべき配線積層部を有する積層シート体を、前記下地誘電体シート上に形成するために、
前記金属パッド及び前記金属箔密着体を包み、且つ該金属箔密着体の周囲領域にて前記下地誘電体シートと密着することにより、該金属パッド及び該金属箔密着体を封止する第一誘電体シートを形成する第一誘電体シート形成工程と、
前記金属パッドと接続する第一ビア導体を前記第一誘電体シートに貫通形成し、且つ該第一ビア導体と接続する第一導体層を前記第一誘電体シート上に形成する第一導体形成工程と、
前記積層シート体となるべき残余の誘電体シート、ビア導体及び導体層を前記第一誘電体シート上に積層していく残余層積層工程と、
をこの順に行い、その後、
前記積層シート体の周囲部を除去して前記金属箔の端部を露出させる工程と、
前記配線積層部を、前記金属箔と前記土台部との界面にて、前記金属箔が付着した状態で前記支持基板から分離する配線積層部剥離工程と、
前記配線積層部に付着した前記金属箔をエッチング除去して前記金属パッドを露出させる金属箔除去工程と、
をこの順に行うことを特徴とする。
この場合、前記土台部は、前記金属箔側から接着層と土台層とがこの順に積層されて構成されるものとすることができる。
また、除去されるべき前記積層シート体の前記周囲部は、前記金属箔密着体の外縁端付近を含むようにすることができ、前記積層シート体は、１つの前記配線基板に対応する個体を複数含むようにすることもできる。
さらに、前記積層シート体を形成する工程において、前記金属箔密着体は、半硬化状態の前記下地誘電体シート上に配されるようにすることもできる。

上記本発明によると、本発明の配線基板の製造方法は、図１を参照して簡略に説明すると、（ａ）支持基板２０（特許文献１における金属板に該当する）上に形成された下地誘電体シート２１上に、配線基板となるべき配線積層部１００（図２参照）を有する積層シート体１０を形成し、（ｂ）積層シート体１０のうち配線積層部１００の周囲部（図中の破線部）を除去することにより、配線積層部１００の端面１０３を露出させて、（ｃ）配線積層部１００を支持基板２０（及び下地誘電体シート２１）から剥離する。このように、配線積層部と支持基板との分離を剥離により行うことで、容易に配線基板を得ることが可能となっている。また、配線積層部と支持基板との分離をエッチングにより行わないため、支持基板の両主表面に積層シート体を形成することもでき、ひいては配線基板の量産が可能となる。

以下、図１のそれぞれの工程に関して詳細な説明を行う。図１（ａ）では、支持基板２０上に形成された下地誘電体シート２１上に、配線基板となるべき配線積層部１００（図２参照：詳細は後述）を有する積層シート体１０が形成されている。積層シート体１０では、下地誘電体シート２１の主表面に包含されるように、土台部５ａ（下側）上に金属箔５ｂ（上側）が密着した金属箔密着体５が配され、その上に配線基板における外部接続のための金属パッド５ｐが配置されている。そして、それらを包むように第一誘電体シート１１が形成されている。第一誘電体シート１１は、金属パッド５ｐ及び金属箔密着体５（金属箔５ｂ）に密着するとともに、金属箔密着体５の周囲領域２１ｃにて下地誘電体シート２１と密着しており、これによって、金属パッド５ｐ及び金属箔密着体５は第一誘電体シート１１に封止された状態とされている。

このように金属パッド５ｐ及び金属箔密着体５が第一誘電体シート１１に封止されることにより、金属箔密着体５（土台部５ａ）と下地誘電体シート２１との界面に膨れや剥れが生じることなく、積層シート体１０を形成することができる。そしてその後、図１（ｂ）において、第一誘電体シート１１と下地誘電体シート２１とが密着している周囲領域２１ｃが除去されるので、図１（ｃ）において、金属箔密着体５の界面で配線積層部１００の剥離を容易に行うことが可能となる。つまり、このように構成することにより、密着性が要求される積層シート体の形成（図１（ａ））と、剥離容易性が要求される配線積層部の剥離（図１（ｃ））とを、どちらも良好に行うことが可能となる。

なお、図２に示すように、積層シート体１０のうち、金属箔５ｂ上の領域は、配線積層部１００とされている。配線積層部１００は、図１（ｃ）の剥離により金属箔５ｂが付着した状態で得られ、金属箔５ｂを除去することによってその後配線基板となるべきものである。すなわち、コア基板を有さず、かつ両主表面が誘電体層にて構成されるよう、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層された構造を有する（詳細な構造については後述する）。

また、積層シート体１０の形態は、配線積層部１００（金属箔密着体５上の領域）を有していればよく、図１（ａ）の形態に限定されない。例えば、図３（ａ）のように、金属箔密着体５上に誘電体シート１１１、１１２が配され、それらをまとめて第一誘電体シート１１が封止する形態であってもよい。なお、この場合、最下層の誘電体シート１１１に形成され、且つ金属パッド５ｐに接続されたビア導体を第一ビア導体４１とし、第一誘電体シート１１上に形成された導体層を第一導体層３１として、その間に導体層及びビア導体が形成される。また、図３（ｂ）のように、第一誘電体シート１１上に形成される他の誘電体シートが、配線積層部１００となる部分のみにより構成されていてもよい。

次に、図１（ｂ）では、積層シート体１０のうち、配線積層部１００の周囲部（図中の破線部）を除去し、該配線積層部１００の端面１０３を露出させる。つまり、第一誘電体シート１１と下地誘電体シート２１とが密着している周囲領域２１ｃが取り除かれ、金属箔密着体５の端面が露出することになる。これにより、図１（ｃ）のように、配線積層部１００を支持基板２０から、金属箔密着体５の界面（すなわち、土台部５ａと金属箔５ｂとの界面）にて容易に剥離することができる。なお、積層シート体１０において配線積層部１００の周囲部（図中の破線部）を除去する際、該周囲部とともに、支持基板２０及び下地誘電体シート２１の該周囲部下にあたる領域も除去するようにすれば、配線積層部１００の端面１０３の露出が容易に行うことができる。

また、図１（ｂ）では配線積層部１００の周囲部を除去する際に、第一誘電体シート１１と下地誘電体シート２１とが密着している周囲領域２１ｃを取り除き、金属箔密着体５の端部を露出させることで配線積層部１００の剥離が可能となるが、金属箔密着体５の端部をより確実に露出させるため、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、配線積層部１００を、金属箔密着体５のうち外縁端付近を除いた部分上の領域によって構成し、その周囲領域を除去、すなわち金属箔密着体５の外縁端付近も除去するようにすることができる。

次に、積層シート体１０は、金属パッド５ｐを有するとともに、該金属パッド５ｐに接続する第一ビア導体３１とそれに接続する第一導体層４１を第一誘電体シート１１に有する。そのため、図１（ｃ）に示す金属箔５ｂが付着した配線積層体１００は、例えば図１０に示すように、金属箔５ｂを除去すると、除去後の面に金属パッド５ｐが現れる。このように構成することで、金属パッド５ｐはそのまま端子の一部として用いることができ、また剥離後の薄く軟らかい配線積層部１００に対して、パッド形成のための穿孔や導体の形成等の作業を行う必要がなくなるので製造が容易となる。

また、金属パッド５ｐと金属箔５ｂは異なる材料から構成されており、配線積層部１００の剥離後に、付着している金属箔５ｂのみを選択的にエッチング除去することが可能である。これにより、金属パッド５ｐが配線積層部１００の主表面に露出する。このような選択的なエッチング除去は、例えば、金属パッド５ｐ（及びその他のビア導体、導体層）をＣｕにて構成するとともに、金属箔５ｂをＴｉ（チタン），Ａｇ（銀），Ｓｎ（スズ），Ａｌ（アルミニウム）のいずれか１種または２種以上にて構成することで実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明の配線基板の製造方法により得られる配線基板１の断面構造の概略を表す図である。配線基板１は、高分子材料からなる誘電体層（Ｂ１〜Ｂ３、ＳＲ）と導体層（Ｍ１、Ｍ２、ＰＤ）とが交互に積層された構造を有する。その第一主表面ＭＰ１は電子部品を搭載するための搭載面とされ、主表面をなす第一誘電体層Ｂ１には、電子部品と接続するための、周知のハンダで構成された突起状の金属端子（ハンダバンプ）ＦＢが形成されている。この金属端子（ハンダバンプ）ＦＢは、第一主表面下に設けられた金属パッド（バンプパッド）ＢＰと接続されている。また、第二主表面ＭＰ２は、外部基板へ接続するための接続面とされ、主表面をなす誘電体層（ソルダーレジスト層）ＳＲには開口が形成されており、該開口内には外部基板への接続を担うハンダボール（後述）を設置するための金属端子（金属パッド）ＰＤが露出している。

また、金属層Ｍ１、Ｍ２において配線ＣＬが形成されており、誘電体層Ｂ１〜Ｂ３内には該配線ＣＬに接続されるビア導体ＶＡが埋設形成されている。そして、配線ＣＬ及びビア導体ＶＡにより、電気導通路（例えばハンダバンプＦＢ及び金属パッドＢＰから金属端子パッドＰＤへの）が形成される。なお、誘電体層Ｂ１〜Ｂ３、ＳＲは、例えばエポキシ樹脂を主成分とする材料にて構成することができ、また配線ＣＬ、ビア導体ＶＡ、金属パッド（バンプパッド）ＢＰ、及び金属端子（パッド）ＰＤは、例えば銅を主成分とする材料にて構成することができる。また、金属パッド（バンプパッド）ＢＰや金属端子（パッド）ＰＤには、その表面に例えばＮｉ−Ａｕメッキによる表面メッキを施すことができる。

以上のような配線基板１は、図６に示すように、第二主表面ＭＰ２の金属端子（パッド）ＰＤに外部基板への接続を担うハンダボールＳＢが設置され、一方、第一主表面ＭＰ１には、補強枠（スティフナー）ＳＴが設置されるとともに、電子部品ＩＣがハンダバンプＦＢにフリップチップ接続され、また電子部品ＩＣ下の隙間がアンダーフィル材ＵＦにて充填されることで、半導体装置３００となる。

以下、本発明の実施形態である配線基板の製造方法の一例を説明する。図７〜図１０は製造工程を表す図である。工程１〜６に示す支持基板２０上に積層シート体１０を形成していく工程は、周知のビルドアップ法等により行うことができる。

始めに、図７の工程１〜３に示す金属パッド配置工程を行う。まず工程１において、製造時における補強のための支持基板２０上に下地誘電体シート２１を形成する。支持基板２０は、下地誘電体シート２１が密着するものであれば特には限定されないが、例えばＦＲ−４等のガラスエポキシ基板（上述のようにコア基板に用いられる材料である）にて構成することができる。また、下地誘電体シート２１も、特には限定されないが、例えば後述する第一誘電体シート１１と同材料、すなわちエポキシを主成分とする材料にて構成することができる。

そして工程２，３に示すように、下地誘電体シート２１の主表面上に、配線基板における外部接続のための金属パッド５ｐ（図５，６における金属パッドＢＰ）を、該金属パッド５ｐと異なる材料からなる金属箔５ｂと、主表面に包含されるよう配され且つ該金属箔５ｂと密着した土台部５ａとにて構成される金属箔密着体５を介して配置する。金属箔密着体５は、半硬化状態の下地誘電体シート２１上に配すようにすることができる。これにより、以降の工程で金属箔密着体５（土台部５ａ）が下地誘電体シート２１から剥れない程度の密着性が得られやすくなる。なお、金属箔密着体５において、金属箔５ｂは、Ｔｉ，Ａｇ，Ｓｎ，Ａｌのいずれか１種または２種以上にて構成することができる。土台部５ａは、例えば、金属箔にて構成することができる。この場合、金属箔５ｂと異なる材料（例えば、Ｃｕ等）にて構成することで剥離性が良好となる。また、土台部５ａは、図１２に示すように、金属箔５ｂとの界面に接着層５１を有するように構成することもできる。具体的には、土台部５ａは、接着層５１及び土台層５２にて構成することができる。接着層５１には、例えば、加熱により接着力が低下する加熱剥離性接着層を用いることで、後述する工程をより良好に行うことができる。
上記金属パッド配置工程は、具体的には、工程２に示すように土台部５ａと金属箔５ｂとパッド用金属層５ｃとをこの順に有する複層シート５を、該土台部５ａが下地誘電体シート２１の主表面側となるよう配置した後、工程３に示すように当該パッド用金属層５ｃを選択的に除去することにより金属パッド５ｐを形成することで行うことができる。

次に、図８の工程４〜６に示すように、金属箔５ｂ上の領域に配線基板となるべき配線積層部１００を有する積層シート体１０を、下地誘電体シート２１上に形成する。まず工程４に示すように、第一誘電体シート１１を金属パッド５ｐ及び金属箔密着体５を包むように形成する第一誘電体シート形成工程を行う。この際、第一誘電体シート１１は、該金属箔密着体５の周囲領域にて下地誘電体シート２１と密着することにより、該金属パッド５ｐ及び該金属箔密着体５を封止する。なお、誘電体シートの形成は、例えば周知の真空ラミネーション法を用いることができる。

そして工程５に示すように、金属パッド５ｐと接続する第一ビア導体４１を第一誘電体シート１１に貫通形成し、且つ該第一ビア導体４１と接続する第一導体層３１を第一誘電体シート１１上に形成する第一導体形成工程を行う。なお、導体層の形成は、例えば周知のセミアディティブ法により形成することができる。また、ビア導体は、例えば周知のフォトビアプロセスによりビア孔を形成し、該ビア孔を、上記セミアディティブ法における無電解メッキによって充填することにより得ることができる。

その後工程６に示すように、積層体シート１０となるべき残余の誘電体シート、ビア導体及び導体層を第一誘電体シート１１上に積層していく残余層積層工程を行う。具体的には、第一誘電体シート１１上に第二誘電体シート１２を形成し、該第二誘電体シート１２にビア導体４２を貫通形成するとともに、該第二誘電体シート１２上に第二導体層３２を形成する。そして、同様の工程を繰り返して、誘電体シート１３、１４、ビア導体４３、導体層３３を形成していき、工程６に示すような積層シート体１０を形成する。なお、本実施形態では、積層シート体１０は、金属箔密着体５及び４層の誘電体シート１１〜１４にて構成されているが、誘電体シートの層数はこれに限られることはない。

なお、誘電体シート１１〜１４は、エポキシを主成分とする材料にて構成することができる。また、導体層３１〜３３とビア導体４１〜４３はＣｕ（銅）を主成分として構成することができる。

本実施形態では、積層シート体１０の上側の露出した主表面が、図５に示す配線基板１の第二主表面ＭＰ２となるように形成されている。したがって、積層シート体１０の上側主表面をなす誘電体シート１４は、図５の配線基板１のソルダーレジスト層ＳＲに該当し、またその開口１４ａ内に露出する導体層３３は、図５の配線基板１の金属端子（パッド）ＰＤに該当する。なお、これとは反対に上側主表面を、図５に示す配線基板１の第一主表面ＭＰ１とすることもできる。その場合は、金属パッド５ｐが図５の配線基板１の金属端子（パッド）ＰＤに該当する。また、上側主表面をなす誘電体シート１４に、図５に示すハンダバンプＦＢを形成する。

以上の工程により得られる積層シート体１０は、金属箔密着体５上の領域が、配線基板１（図５参照）となるべき配線積層部１００となるよう形成されている。そこで、図９の工程７，８に示すように、積層シート体１０のうち配線積層部１００の周囲領域を除去することにより、該配線積層部１００の端面を露出させる周囲領域除去工程を行う。この際、配線積層部１００と周囲部との境界において、その下の下地誘電体シート２１及び支持基板２０ごと、例えばブレード刃等により切断する。このようにて、配線積層部１００の周囲領域とともに、支持基板２０及び下地誘電体シート２１のうちの該周囲部下にあたる領域も除去するようにすると、端面の露出が容易である。

次に、工程９に示すように、配線積層部１００を、金属箔５ｂと土台部５ａとの界面にて、金属箔５ｂが付着した状態で支持基板２０から剥離する配線積層部剥離工程を行う。そして、図１０の工程１０に示すように、配線積層部１００に付着した金属箔５ｂをエッチング除去して金属パッド５ｐを露出させる金属箔除去工程を行う。そして、工程１１に示すように、金属パッド５ｐ上に金属端子８（図５の配線基板１ではハンダバンプＦＢ）を形成する。これにより、図５に示す配線基板１が得られる。

工程１０において、金属箔５ｂの除去は化学エッチングにより行うことができる。金属箔５ｂが除去された第一誘電体シート１´の主表面には、金属パッド５ｐが現れる。そして工程１１において、金属パッド５ｐには、金属端子８が接続される。このように、金属パッド５ｐが第一誘電体シート１１´の主表面に位置するよう構成することで、金属端子（ハンダバンプ）８の形成が容易となるうえ、接続信頼性も確保できる。また、本実施形態では、導体層３１〜３３及びビア導体４１〜４３はＣｕにて構成されており、反対側の主表面に露出する導体層３３（金属パッドＰＤ）も金属箔５ｂと異なる材料で構成されているため、当該反対側の主表面にマスクを施すことなく金属箔５ｂの除去が可能となり、工程が簡便となる。

なお、以上の製造工程では、図１１に示すように、積層シート体１０に含まれる配線積層部１００は、一つの配線基板に対応する個体１００´が複数連結されたもの、つまり、配線基板１の多数個取りワーク基板として構成することができる。

本発明の配線基板の製造方法の工程を簡略的に示す図積層シート体１０に含まれる配線積層シート体１００を示す図積層シート体１０の変形例を表す図積層シート体１０における配線積層部１００とする領域の変形例本発明の一実施形態である配線基板の断面構造の概略を表す図図５の配線基板１を用いた半導体装置本発明の一実施形態である配線基板の製造方法の工程を表す図図７に続く図図８に続く図図９に続く図多数個取りワーク基板とされた配線積層部１００を上部より見た図金属箔密着体の変形例における断面構造の概略を表す図

符号の説明

１配線基板
５金属箔密着体
５ｂ金属箔
５ｐ金属パッド
１０積層シート体
１１第一誘電体シート
２０支持基板
２１下地誘電体シート
１００配線積層シート体

Claims

誘電体層と導体層とが交互に積層された配線基板の製造方法であって、
支持基板に形成された下地誘電体シートの主表面上に前記配線基板における外部接続のための金属パッドを、該金属パッドと異なる材料からなる金属箔と、前記主表面に包含されるよう配され且つ該金属箔と密着した土台部とにて構成される金属箔密着体を介して配置する金属パッド配置工程を行うとともに、
当該金属箔上の領域に前記配線基板となるべき配線積層部を有する積層シート体を、前記下地誘電体シート上に形成するために、
前記金属パッド及び前記金属箔密着体を包み、且つ該金属箔密着体の周囲領域にて前記下地誘電体シートと密着することにより、該金属パッド及び該金属箔密着体を封止する第一誘電体シートを形成する第一誘電体シート形成工程と、
前記金属パッドと接続する第一ビア導体を前記第一誘電体シートに貫通形成し、且つ該第一ビア導体と接続する第一導体層を前記第一誘電体シート上に形成する第一導体形成工程と、
前記積層シート体となるべき残余の誘電体シート、ビア導体及び導体層を前記第一誘電体シート上に積層していく残余層積層工程と、
をこの順に行い、その後、
前記積層シート体の周囲部を除去して前記金属箔の端部を露出させる工程と、
前記配線積層部を、前記金属箔と前記土台部との界面にて、前記金属箔が付着した状態で前記支持基板から分離する配線積層部剥離工程と、
前記配線積層部に付着した前記金属箔をエッチング除去して前記金属パッドを露出させる金属箔除去工程と、
をこの順に行うことを特徴とする配線基板の製造方法。
前記土台部は、前記金属箔側から接着層と土台層とがこの順に積層されて構成されることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
除去されるべき前記積層シート体の前記周囲部は、前記金属箔密着体の外縁端付近を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
前記積層シート体は、１つの前記配線基板に対応する個体を複数含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
前記積層シート体を形成する工程において、前記金属箔密着体は、半硬化状態の前記下地誘電体シート上に配されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。