JP2004111578A - Process for producing build-up printed wiring board with heat spreader and build-up printed wiring board with heat spreader - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はビルドアップ型の配線基板に関し、特に、ヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の益々の小型化や軽量化に対応する為、多層のプリント基板(以下、多層配線基板とも言う)においては、従来の貼り合わせ型のプリント基板に比べて、微細な配線パターンを高密度に収容できるものとして、コア材に絶縁層、配線層を順に積層形成していくビルドアップ方式のプリント基板であるビルドアップ基板(ビルドアップ配線基板とも言う)が、各種開発されており、その作製法も種々ある。
配線部の形成については、配線部をエッチング形成するサブトラックティブ法、配線部をめっき形成するアディティブ法、これらの中間的なセミアディティブ法等があり、また、ビア部の形成については、感光性絶縁樹脂をフォトプロセスにより孔開けして形成するフォトビアプロセス法、レーザにより孔開けして形成するレーザビアプロセス法等がある。
このようなビルドアップ基板によれば、従来の貼り合わせ型基板の配線が、通常、配線/間隙=50/50μm 程度であったのに対し、25/25μm 程度に微細化することが可能となった。
また、ビルドアップ基板は、配線の微細化だけでなく、従来の貼り合わせ型基板で用いられていた貫通スルーホール(T/H)を不要とする貫通T/Hレスを可能としている。
技術の進歩により、1層当りの厚さは薄くなっているが、積層数が数十層になる例もあり、数cm以上の総厚になることがある。
【0003】
ここで、1例として、サブトラックティブ法による配線部形成、レーザビアプロセス法によるビア部形成による、ビルドアップ基板の作製例を図5に基づいて簡単に説明しておく。
先ず、コア材511の両面に、該コア材に積層された銅箔をフォトエッチングして形成した内層パターン(内層配線パターンとも言う)512、513を配設したコア基板510の両面に、それぞれ、熱硬化樹脂からなる絶縁層520、521を介して、銅箔525、526を積層し、銅箔525、526のビア形成部をフォトエッチング法により孔開けする。(図5(a))
次いで、孔開けされた銅箔525、526の孔部525a、526aよりも大きな径のレーザビーム540を照射して、絶縁層520、521を孔開けする。(図5(b))
レーザビーム540の照射エネルギーを調整することで、絶縁層520、521のみを除去し、貫通する。(図5(c))
これにより、内層パターン512、513に達する孔部550、555が形成される。
次いで、無電解、電解により銅めっき層560を形成する。(図5(d))
次いで、フォトエッチング法により、所定領域をエッチング除去する。(図5(e))
これにより、所望のビア部570、571、配線部580、581が形成される。
同様に、配線部580、581の形成、ビア部570、571の形成を、更に、繰り返すことにより、更に多層に配線層を形成することができる。
【0004】
近年の、ICの高速化、高集積化に伴ない、益々、配線の微細化、高精細化が求められているが、例えば、上記のように作製されるビルドアップ配線基板を、インターポーザとしての半導体パッケージ用のプリント配線基板として用いる場合には、銅箔をエッチングして配線パターンを形成するため、配線の微細化、高精細化には限界があり、問題となっていた。
また、無電解めっき処理を行ない給電層を形成し、電解めっきにより、ビア部形成を行なう複雑な工程を必要としており、これに起因して、作業効率面でも問題があった。
また、コア材411を使用しているため、軽薄短小化にも限界があり、問題となっていた。
【0005】
また、半導体パッケージ用のインターポーザとしては、高密度配線のものが求められているが、高密度配線のものを必要とするLSIは、比較的I/Oの数が多く、稼動時に発熱量が多いため、放熱対応が必要となり、ヒートスブレッダーの付加が必要となっているが、従来、ヒートスプレッダーは 例えば、特開平11−74417号公報や特開2001−185653号公報に記載のように、配線基板とは別に製造しており、パッケージング時に、基板またはチップへの貼り付け等の工程が必要で、手間がかかり、作業の効率面で問題となっていた。
更に、貼り付け用テープ及び貼り付け工程の付加により、製造コスト面でも問題となっていた。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−74417号公報(図1、図4)
【特許文献2】
特開2001−185653号公報(図6)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、近年の、ICの高速化、高集積化に対応し、半導体パッケージ用のインターポーザとしての高密度配線基板が求められているが、これに対応でき、且つ、ヒートスブレッダーの付加作業が効率的に行なえ、製造コストも安価となる配線基板の製造方法が求められていた。
本発明は、これに対応するもので、具体的には、高密度配線ができ、且つ、効率的に安価にヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板を製造することができるヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板の製造方法を提供しようとするものである。
同時に、そのような製造方法により作製されたヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法は、給電層として用いる導電性基板の一面上に、第1の配線層をめっき形成し、更に、第1の配線層上に、配線層をそれぞれ層間絶縁層(配線層間絶縁層)を介して1層以上形成し、配線層間をビア接続し、更にまた、ヒートスプレッダー部を前記導電性基板をエッチング加工して形成しているビルドアップ型の配線基板を作製するための、配線基板の製造方法であって、給電層として用いる導電性基板の一面に配設され、配線形成部を開口した耐めっき性のレジストを、めっきマスクとして、第1の配線層を、選択的に電解めっき形成し、更に、前記レジストを除去後、(a)配線部を覆うように全面に層間絶縁層用の絶縁層、金属箔を、この順に、積層する積層工程と、(b)積層された金属箔をフォトエッチング法によりエッチングして、配線部を形成する配線部形成工程と、(c)必要に応じて、レーザにて、層間(配線層間)接続用のビアホールを形成し、形成されたビアホール部に、前記導電性基板を給電層として電解めっきを行ない、電解めっき層を充填する充填ビア形成工程とを、順に行なう、一連の回路形成処理を、形成する配線層の数に合せて行った後、最表の配線層を覆うように全面に表層絶縁層を配設し、更に、表層絶縁層の外部接続用端子形成領域を開口し、前記導電性基板を給電層として電解めっきを行ない、前記表層絶縁層の開口に外部接続用端子部を形成し、この後、給電層として用いた導電性基板を、選択的にエッチングして、導電性基板の残部にて、フレーム部とともに、ヒートスプレッダー部を形成することを特徴とするものである。
そして、上記において、第1の配線層は、導電性基板側から、ニッケル層、銅層、ニッケル層、金層の順に積層された4層構造、あるいは、銅層、ニッケル層、金層の順に積層された3層構造を有し、前記導電性基板は銅基板であることを特徴とするものである。
そしてまた、上記において、積層工程は、層間絶縁層用の絶縁層を一方の面に備えた金属箔を用い、前記層間絶縁層用の絶縁層が配線層を覆うようにして、
層間絶縁層用の絶縁層、金属箔を一度にラミネートするものであることを特徴とするものである。
また、上記において、積層工程において用いる金属箔が銅箔であることを特徴とするものである。
また、上記において、レーザはYAGレーザであることを特徴とするものである。
また、上記において、充填ビア形成工程における層間(配線層間)ビアホールを形成は、DFR(ドレイフィルムレジスト)等でカバーコートし、その上からレーザにて形成するものであることを特徴とするものである。
また、上記において、層間絶縁層がポリイミド樹脂であることを特徴とするものである。
また、上記において、作製する配線基板が、インターポーザとして用いられる半導体パッケージ用のプリント配線基板であることを特徴とするものである。
【0009】
尚、ここでは、配線層を順次積層して形成した配線基板をビルドアップ型の配線基板と言っており、図5(e)に示す配線基板のコア材511に相当するものを備えていないものも含む。
【0010】
本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板は、給電層として用いる導電性基板の一面上に、第1の配線層をめっき形成し、更に、第1の配線層上に、配線層をそれぞれ層間絶縁層(配線層間絶縁層)を介して1層以上形成し、配線層間をビア接続し、更にまた、ヒートスプレッダー部を前記導電性基板をエッチング加工して形成しているビルドアップ型の配線基板であって、上記、各本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板載の製造方法により作製されたことを特徴とするものである。
そして、上記において、インターポーザとして用いられる半導体パッケージ用の配線基板であることを特徴とするものである。
【0011】
【作用】
本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法は、このような構成にすることにより、高密度配線ができ、且つ、効率的に安価にヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板を製造することができるヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板の製造方法の提供を可能としている。
結果、高密度配線で、効率的に製造でき、安価なヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板の提供を可能としている。
特に、作製される配線基板が、インターポーザとして用いられる半導体パッケージ用の配線基板である場合には、より効果的である。
詳しくは、耐めっき性のレジストをめっきマスクとして、第1の配線層を、選択的に電解めっき形成していることにより、配線を微細かつ高精度に形成することを可能にし更に、第1の配線層上に多層に配線を形成し、且つ、配線層間をビア接続していることにより、配線の高密度化を実現し、配線の引き回しの自由度を高いものとしている。
また、第1の配線層上に形成する配線層は、層間絶縁層用の絶縁層と金属箔とを積層して、フォトエッチング法にて形成するものであり、更に、ビアホール開口をレーザにて行ない、導電性基板を給電層として電解めっきして開口を充填して配線層間を電気的に接続するもので、配線多層化と配線層間の接続作業が容易で、品質的にも信頼性が高くして、その作業を可能としている。
また、給電層として用いる導電性基板を、最終的にはエッチングして、これより、ヒートスブレッダーを形成するもので、ヒートスブレッダー付加作業を効率的に行なえ、製造コストを安価なものとできる。
【0012】
また、ヒートスプレッダーの放熱性の面からは、導電性基板としては銅基板が好ましく、第1の配線層として、第1の配線層は、導電性基板側から、ニッケル層、銅層、ニッケル層、金層の順に積層された4層構造、あるいは、銅層、ニッケル層、金層の順に積層された3層構造を有し、前記導電性基板は銅基板とすることにより、放熱製が良く、且つ、金層、銅層間の拡散を防止できる構造とすることができる。
また、積層工程としては、層間絶縁層用の絶縁層を一方の面に備えた金属箔を用い、層間絶縁層用の絶縁層が配線層を覆うようにして、層間絶縁層用の絶縁層、金属箔を一度にラミネートするものである場合には、ラミネート自体を簡単な作業とすることができる。
レーザとしては、YAGレーザが一般的であるが、他には炭酸ガスレーザ等が挙げられる。
尚、複数層を貫通するように、一度にレーザにてビアホール形成を行なうこともできるため、必ずしも、配線層の構成の都度ビアホール形成を行なう必要はない。
また、層間(配線層間)ビアホールの形成は、通常、DFR(ドレイフィルムレジスト)等でカバーコートし、その上からレーザにて形成する。
レーザにより、複数の配線層間を貫通させることにより、スタックドビア構造を形成することもできる。
また、層間絶縁層としては、絶縁性、強度、耐薬品性、作業性等からポリイミド樹脂が好ましいが、これに限定はされない。
例えば、エポキシ樹脂等も挙げられる。
【0013】
本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板は、このような構成にすることにより、効率的に製造でき、安価なヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板の提供を可能としている。
スタックドビア構造をとることもできる。
特に、作製される配線基板が、インターポーザとして用いられる半導体パッケージ用の配線基板である場合には、より効果的である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態例を図に基づいて説明する。
図1は本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法の実施の形態の1例の工程の一部を示した工程図で、図2は図1に続く工程を示した工程図で、図3(a)(図2(j)に相当)は本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の実施の形態の1例の断面図で、図3(b)はそのA1方向から見たフレームとヒートスプレッダー部の形状の1例を示した図で、図4は本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板を用いた半導体パッケージの作製工程の1例である。
尚、図1、図2は図3(b)のA2−A3に相当する位置における各工程の断面形状を示したものである。
図1〜図4中、110は導電性基板、115はヒートスプレッダー、116はフレーム、117は吊りリード、120は第1の配線層(単に配線とも言う)、130は絶縁層(層間絶縁層とも言う)、135は絶縁層(表層絶縁層とも言う)、136は開口、140Aは金属箔、140は第2の配線層(単に配線とも言う)、150はカバーコート層、155はビアホール、160は充填ビア、170は外部接続用端子部、180は半導体チップ、181は端子、185はボンディングワイヤ、190は封止用樹脂(ポッティング樹脂)である。
【0015】
以下、本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法の実施の形態の1例を、図1に基づいて説明する。
本例のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法は、給電層として用いる導電性基板110の一面上に、第1の配線層をめっき形成し、更に、第1の配線層上に、配線層をそれぞれ層間絶縁層(配線層間絶縁層)を介して1層形成して配線層を2層とし、配線層間をビア接続し、更にまた、ヒートスプレッダー部を前記導電性基板をエッチング加工して形成している、インターポーザとしての半導体パッケージ用のビルドアップ型の配線基板を作製するための、配線基板の製造方法である。
先ず、給電層として用いる導電性基板110の一面に配設され、配線形成部を開口した耐めっき性のレジスト(図示していない)を、めっきマスクとして、第1の配線層120を、選択的に電解めっき形成し、前記レジストを除去しておく。(図1(a))
導電性基板110としては、放熱性の面から銅基板が好ましい。
フォトリソ法により形成されたレジストパターンをマスクとし、選択的に電解めっきして第1の配線層を形成するため、第1の配線層については、配線の微細化、高精細化が可能である。
第1の配線層としては、導電性基板側から、ニッケル層、銅層、ニッケル層、金層の順に積層された4層構造、あるいは、銅層、ニッケル層、金層の順に積層された3層構造を有するものが、金層、銅層間の拡散防止できる好ましい構造として挙げられる。
次いで、第1の配線層120を覆うように全面に層間絶縁層用の絶縁層130、金属箔140Aをこの順に積層する。(図1(b))
絶縁層130、金属箔140Aを順に積層しても良いが、層間絶縁層用の絶縁層130を一方の面に備えた金属箔を用い、前記層間絶縁層用の絶縁層130が第1の配線層120を覆うようにして、層間絶縁層用の絶縁層130、金属箔120を一度にラミネートして一度に積層する方が、積層工程の作業が簡単化される。
積層方法としては、真空ラミネートまたは熱プレスが挙げられる。
金属箔140Aとしては単層の圧延銅箔一般的であるが、電解銅箔も挙げられ、通常、厚み3〜18μmの範囲のものが使用される。
配線層間絶縁層用の絶縁層130としては、絶縁性、強度、耐薬品性、作業性等からポリイミド樹脂が好ましいが、これに限定はされない。
【0016】
次いで、積層された金属箔140Aをフォトエッチング法によりエッチングして、第2の配線層140を形成する。(図1(c))
ドライフィルムレジストあるいは液状レジストを用い、所定のパターン露光、現像を行ない、金属箔140A上にレジストパターン(図示していない)を形成し、このレジストパターンを耐エッチングマスクとしてエッチングする。
使用するエッチング液は、金属箔の材料に対応して適宜選択して決める。
例えば、塩化鉄溶液、塩化銅溶液、銅選択エッチング等を用い、スプレーエッチング等により行なう。
【0017】
次いで、カバーコート層150で配線層上全面をカバーコートし、その上からレーザにて、第1の配線層と第2の配線層とを電気的に接続するための、層間ビアホール155を形成する。(図1(d))
カバーコート層150としてはDFR(ドレイフィルムレジスト)が挙げられる。
次いで、形成されたビアホール部155に、導電性基板140Aを給電層として電解めっきを行ない、電解めっき層を充填し、充填ビア160を形成する。(図1(e))
更に、カバーコート層150を除去しておく。(図1(f))
【0018】
次いで、第2の配線層140を覆うように全面に表層絶縁層135を配設し(図2(g))、更に、表層絶縁層135の外部接続用端子形成領域を開口し(図2(h))、導電性基板110を給電層として電解めっきを行ない、表層絶縁層135の開口136に外部接続用端子部170を形成する。(図2(i))
外部接続用端子部1は、主層を銅めっき層として、表側からニッケル、銅の2層、あるいは、金、ニッケル、銅の3層のもの等が挙げられる。
【0019】
次いで、給電層として用いた導電性基板110を、選択的にエッチングして、導電性基板110の残部にて、フレーム部116とともに、ヒートスプレッダー部115を形成する。
導電性基板110は、エッチング液として塩化鉄溶液等を用い、フォトエッチング法により行ない、エッチング後、耐エッチングマスクとしたレジストを除去しておく。(図2(i))
このようにして、ヒートスプレッダー付きのビルドアップ型の配線基板を作製することができる。
【0020】
本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法の別の実施の形態例としては、上記実施の形態例において、第2の配線層140の形成と充填ビア160の形成にあたる一連の工程を、更に1回以上余計に行ない、3層以上の配線層を配設するものが挙げられる。
尚、この形態のものにおいては、ビア形成を、必ずしも、2層目以降の配線層形成毎に行なう必要はない。
場合によっては、まとめて行なうこともできる。
【0021】
次に、本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の実施の形態例を、図3に基づいて、簡単に説明する。
本例は、図1、図2に示す工程の実施の形態の製造方法により作製された、図2(j)に相当するもので、第1の配線層上に、配線層をそれぞれ層間絶縁層(配線層間絶縁層)を介して1層形成し、配線層間をビア接続した、配線層を2層の、インターポーザとしての半導体パッケージ用のビルドアップ型の配線基板で(図3(a))、ヒートスプレッダー部115を作製の際に給電層として用いた導電性基板(図1、図2の110に相当)をエッチング加工して形成している配線基板である。
各部の材質については、先に述べたのでここでは説明を省く。
ヒートスプレッダー部115は図3(b)に示すように吊りリード117によりフレーム116と一体的につながっている。
本例のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板は、例えば、図4(a)に示すように、そのヒートスプレッダー部115側でない側の絶縁層130、135を、半導体チップを搭載するための領域として除去し、半導体チップ180を、端子181側面を上にして、第1の配線層120のヒートスプレッダー部115上に形成されている配線部120b上に搭載した(図4(b))後、両面をポッティング等により樹脂封止する。(図4(c))
封止用の樹脂としては、エポキシ系樹脂等が使用される。
配線部の形状としては、種々あり、線状やヒートスプレッダーと同形状のものも挙げられる。
【0022】
尚、図4(a)に示す形態も、本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の1実施形態として挙げられる。
勿論、変形例としては、図3(a)や図4(a)に示す配線基板において、配線層を3層以上にした形態のものも挙げられる。
【0023】
【実施例】
実施例は、図1、図2に示す実施の形態例のヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板の製造方法を実施し、図3(a)(図2(j)に相当)に示すヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板を作製したものである。
図1、図2に基づいて説明する。
導電性基板110として、0. 25mm厚の圧延銅板(古河電工 (株)社製のEFTEC64T)を用い、該導電性基板110の一面に耐めっきレジスト(JSR製のTHB−120N)を第の配線層の配線形状にあわせてパターニングした後、電解めっきにより、順に、銅層、ニッケル層、金層を、それぞれ、7μm、2μm、1μmの厚さに積層形成した第1の配線層を選択的にめっき形成した後、レジストを除去した。(図1(a))
次いで、ポリイミド樹脂からなる配線層間絶縁用の、25μm厚の絶縁層と3μm厚の電解銅箔を積層した積層材を、絶縁層を導電性基板側とし、第1の配線層120覆うようにして、熱プレスにて、180℃、60分間処理し、全面に積層した。(図1(b))
次いで、積層した銅箔140A上に形成する配線形状にあわせて、耐エッチング性のレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、銅箔140Aを塩化第2鉄溶液でスプレーエッチングし、配線を形成した。
レジストとしては、膜厚25μmのDFR(ドライフィルムレジスト、ニチゴーモトン(株)社製のNIT−225)を用いた。
次いで、レジストを除去した(図1(c))後、DFR(ドライフィルムレジスト、ニチゴーモトン(株)社製のNIT−225)をカバーコート層150として、カバーコートし、その上からUV−YAGレーザを照射してビアホール155を形成した。(図1(d))
ビア径は70μmとした。
次いで、導電性基板110を給電層として電解銅めっきを行ない、ビアホールを充填し、充填ビアを形成した。(図1(e))
次いで、カバーコート層150を除去した(図1(f))後、ソルダーレジスト(太陽インキ製造(株)社製AUS402)を30μm厚に塗布し(図2(g))、外部接続用端子形成領域を150μm径で開口した。(図2(h))
次いで、導電性基板110を給電層として、電解銅めっきを施し、外部接続用端子の主部を形成し、更に、表層にニッケルめっき、金めっきを施した。(図2(i))この後、給電層として用いた導電性基板110を、選択的にエッチングして、導電性基板の残部にて、フレーム部116とともに、ヒートスプレッダー部115を形成した。(図2(j))
耐エッチングマスクとして、膜厚40μmのDFR(ドライフィルムレジスト、ニチゴーモトン(株)社製のNIT−225)を所定形状に形成したレジストパターンを用い、塩化第2鉄液溶液にてスプレーエッチングした。
【0024】
尚、このようにして、図3(a)(図2(j)に相当)に示すヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板を作製した後、更に、UV−YAGレーザにて、半導体チップ搭載側の絶縁層(ソルダレジスト135、ポリイミド樹脂130)を、第1の配線層120に達するまで除去し(図4(a))、その部分に半導体チップ180を搭載し、ワイヤボンデインングを行ない(図4(b))、樹脂封止し (図4(c))、マザーボードに搭載してみたが、特に問題はなく、良い放熱効果を示していた。
【0025】
【発明の効果】
本発明は、上記のように、高密度配線ができ、且つ、効率的に安価にヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板を製造することができるヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板の製造方法の提供を可能とした。
結果、高密度配線で、効率的に製造でき、安価なヒートスブレッダー付きのビルドアップ型の配線基板の提供を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法の実施の形態の1例の工程の一部を示した工程図である。
【図2】図1に続く工程を示した工程図である。
【図3】図3(a)は本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の実施の形態の1例の断面図で、図3(b)はそのA1方向から見たフレームとヒートスプレッダー部の形状の1例を示した図である。
【図4】本発明のヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板を用いた半導体パッケージの作製工程の1例である。
【図5】ビルドアップ配線基板の製造方法の1例を示した工程断面図である。
【符号の説明】
110 導電性基板
115 ヒートスプレッダー
116 フレーム
117 吊りリード
120 第1の配線層(単に配線とも言う)
130 絶縁層(層間絶縁層とも言う)
135 絶縁層(表層絶縁層とも言う)
136 開口
140A 金属箔
140 第2の配線層(単に配線とも言う)
150 カバーコート層
155 ビアホール
160 充填ビア
170 外部接続用端子部
180 半導体チップ
181 端子
185 ボンディングワイヤ
190 封止用樹脂(ポッティング樹脂)[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a build-up type wiring board, and more particularly to a build-up type wiring board with a heat spreader.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in order to respond to increasingly smaller and lighter electronic devices, a multilayer printed circuit board (hereinafter, also referred to as a multilayer wiring board) requires a finer wiring pattern than a conventional bonded type printed circuit board. Various types of build-up boards (also referred to as build-up wiring boards), which are build-up type printed boards in which an insulating layer and a wiring layer are sequentially laminated on a core material, have been developed as those that can be accommodated at a high density. There are various production methods.
For the formation of the wiring portion, there are a sub-trackive method in which the wiring portion is formed by etching, an additive method in which the wiring portion is formed by plating, a semi-additive method in between these methods, and the like. There are a photo via process method in which an insulating resin is formed by making holes by a photo process, and a laser via process method in which an insulating resin is formed by making holes.
According to such a build-up substrate, the wiring of the conventional bonded type substrate can be miniaturized to about 25/25 μm, whereas the wiring / gap is usually about 50/50 μm. Was.
In addition, the build-up substrate enables not only a fine wiring but also a penetrating T / H-less operation that does not require a penetrating through hole (T / H) used in a conventional bonded type substrate.
Although the thickness per layer has been reduced due to the progress of technology, the number of layers may be several tens in some cases, and the total thickness may be several cm or more.
[0003]
Here, as an example, an example of manufacturing a build-up substrate by forming a wiring portion by a subtracking method and forming a via portion by a laser via process will be briefly described with reference to FIG.
First, on both sides of a core substrate 510 on which inner layer patterns (also referred to as inner layer wiring patterns) 512 and 513 formed by photoetching a copper foil laminated on the core material are provided on both surfaces of the core material 511, respectively. Copper foils 525 and 526 are laminated via insulating layers 520 and 521 made of a thermosetting resin, and the via forming portions of the copper foils 525 and 526 are formed by photoetching. (FIG. 5 (a))
Next, a
By adjusting the irradiation energy of the
As a result, holes 550 and 555 reaching the inner layer patterns 512 and 513 are formed.
Next, a copper plating layer 560 is formed by electroless and electroless. (FIG. 5 (d))
Next, a predetermined region is etched away by a photoetching method. (FIG. 5 (e))
Thereby, desired via portions 570 and 571 and wiring portions 580 and 581 are formed.
Similarly, by repeating the formation of the wiring portions 580 and 581 and the formation of the via portions 570 and 571, a wiring layer can be formed in a further multilayer.
[0004]
In recent years, as ICs have become faster and more highly integrated, finer wiring and higher definition have been demanded. For example, a build-up wiring board manufactured as described above may be used as an interposer. When used as a printed wiring board for a semiconductor package, since a copper foil is etched to form a wiring pattern, there has been a limit to miniaturization and high definition of wiring, which has been a problem.
Further, a complicated process of forming a power supply layer by performing electroless plating and forming a via portion by electrolytic plating is required, and there is a problem in work efficiency due to this.
In addition, since the core material 411 is used, there is a limit in reducing the size and weight, and this has been a problem.
[0005]
As an interposer for a semiconductor package, one having a high-density wiring is required. However, an LSI requiring a high-density wiring has a relatively large number of I / Os and a large amount of heat generated during operation. Therefore, it is necessary to cope with heat radiation, and it is necessary to add a heat spreader. Conventionally, however, a heat spreader has been disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-74417 and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2001-185563. It is manufactured separately from the substrate, and requires steps such as sticking to a substrate or a chip at the time of packaging, which is troublesome and causes a problem in terms of work efficiency.
Further, the addition of the attaching tape and the attaching step has caused a problem in terms of manufacturing cost.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-11-74417 (FIGS. 1 and 4)
[Patent Document 2]
JP 2001-185653 A (FIG. 6)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in recent years, there has been a demand for a high-density wiring board as an interposer for a semiconductor package in order to cope with high speed and high integration of ICs. There has been a demand for a method of manufacturing a wiring board that can perform operations efficiently and has a low manufacturing cost.
The present invention corresponds to this, specifically, with a heat sledder capable of high-density wiring and efficiently and inexpensively manufacturing a build-up type wiring board with a heat sledder. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a build-up type wiring board.
At the same time, an object of the present invention is to provide a build-up type wiring board with a heat spreader manufactured by such a manufacturing method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader of the present invention, a first wiring layer is formed by plating on one surface of a conductive substrate used as a power supply layer, and a wiring is further formed on the first wiring layer. Build-up in which one or more layers are formed via interlayer insulating layers (interlayer insulating layers), via connections are made between wiring layers, and heat spreaders are formed by etching the conductive substrate. A method for manufacturing a wiring board of a mold, a method for manufacturing a wiring board, provided on one surface of a conductive substrate used as a power supply layer, a plating-resistant resist having an opening in a wiring formation portion, as a plating mask, The first wiring layer is selectively formed by electrolytic plating, and after removing the resist, (a) an insulating layer for an interlayer insulating layer and a metal foil are laminated in this order on the entire surface so as to cover the wiring portion. Lamination process (B) a wiring portion forming step of forming a wiring portion by etching the laminated metal foil by a photo-etching method, and (c) a via hole for interlayer (wiring interlayer) connection by a laser if necessary. And forming a via hole portion in the formed via hole portion, performing electroplating using the conductive substrate as a power supply layer, and filling the electrolytic plating layer, in order. After performing according to the number of layers, a surface insulating layer is provided on the entire surface so as to cover the outermost wiring layer, and further, an external connection terminal formation region of the surface insulating layer is opened, and the conductive substrate is removed. Electroplating is performed as a power supply layer, an external connection terminal portion is formed in the opening of the surface insulating layer, and thereafter, the conductive substrate used as the power supply layer is selectively etched to form a remaining portion of the conductive substrate. With the frame It is characterized in that to form the heat spreader portion.
In the above, the first wiring layer has a four-layer structure in which a nickel layer, a copper layer, a nickel layer, and a gold layer are stacked in this order from the conductive substrate side, or a copper layer, a nickel layer, and a gold layer in this order. It has a laminated three-layer structure, and the conductive substrate is a copper substrate.
Further, in the above, the laminating step uses a metal foil provided with an insulating layer for an interlayer insulating layer on one surface, so that the insulating layer for the interlayer insulating layer covers the wiring layer,
An insulating layer for an interlayer insulating layer and a metal foil are laminated at a time.
Further, in the above, the metal foil used in the laminating step is a copper foil.
In the above, the laser is a YAG laser.
Further, in the above, the formation of the interlayer (interlayer wiring) via hole in the filling via forming step is characterized in that the via hole is formed by cover-coating with a DFR (drain film resist) or the like and is formed by a laser from above. is there.
In the above, the interlayer insulating layer is a polyimide resin.
In the above, the wiring board to be manufactured is a printed wiring board for a semiconductor package used as an interposer.
[0009]
Here, a wiring board formed by sequentially laminating wiring layers is referred to as a build-up type wiring board, and does not have a material equivalent to the core material 511 of the wiring board shown in FIG. Including.
[0010]
The build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention is configured such that a first wiring layer is formed by plating on one surface of a conductive substrate used as a power supply layer, and further a wiring layer is formed on the first wiring layer. Build-up type wiring in which at least one layer is formed via an interlayer insulating layer (wiring interlayer insulating layer), via connections are made between wiring layers, and a heat spreader portion is formed by etching the conductive substrate. A substrate, which is manufactured by the above-described method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention.
And in the above, it is a wiring board for a semiconductor package used as an interposer.
[0011]
[Action]
The method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention can achieve high-density wiring by adopting such a configuration, and efficiently and inexpensively a build-up type wiring board with a heat spreader. And a method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat sledder capable of manufacturing the same.
As a result, it is possible to provide a build-up type wiring board with an inexpensive heat spreader that can be efficiently manufactured with high-density wiring.
In particular, this is more effective when the manufactured wiring board is a wiring board for a semiconductor package used as an interposer.
More specifically, by selectively forming the first wiring layer by electrolytic plating using a plating-resistant resist as a plating mask, it is possible to form wiring finely and with high precision. By forming wiring in multiple layers on the wiring layer and connecting vias between wiring layers, it is possible to realize a high-density wiring and to increase the degree of freedom in wiring layout.
A wiring layer formed on the first wiring layer is formed by laminating an insulating layer for an interlayer insulating layer and a metal foil and forming the via hole by a photo-etching method. This is to perform electroplating using a conductive substrate as a power supply layer to fill the openings and electrically connect the wiring layers, and it is easy to multi-layer wiring and the connection work between wiring layers, and high in reliability in terms of quality And make that work possible.
In addition, the conductive substrate used as the power supply layer is finally etched to form a heat sledder, whereby the heat sledder adding operation can be performed efficiently and the manufacturing cost can be reduced. .
[0012]
In addition, from the viewpoint of heat dissipation of the heat spreader, the conductive substrate is preferably a copper substrate. As the first wiring layer, the first wiring layer is formed of a nickel layer, a copper layer, and a nickel layer from the conductive substrate side. , A four-layer structure laminated in the order of a gold layer, or a three-layer structure laminated in the order of a copper layer, a nickel layer, and a gold layer. In addition, a structure capable of preventing diffusion between the gold layer and the copper layer can be obtained.
In the laminating step, a metal foil provided with an insulating layer for an interlayer insulating layer on one surface is used, so that the insulating layer for the interlayer insulating layer covers the wiring layer, an insulating layer for the interlayer insulating layer, When the metal foil is laminated at a time, the lamination itself can be a simple operation.
As a laser, a YAG laser is generally used, but a carbon dioxide laser or the like is also used.
Note that a via hole can be formed at once by a laser so as to penetrate a plurality of layers, so that it is not always necessary to form a via hole each time the wiring layer is configured.
In addition, the formation of an interlayer (interlayer wiring) via hole is usually performed by coating a cover with a DFR (drain film resist) or the like, and then forming a laser from above.
A stacked via structure can also be formed by penetrating a plurality of wiring layers with a laser.
In addition, as the interlayer insulating layer, a polyimide resin is preferable in terms of insulation, strength, chemical resistance, workability, and the like, but is not limited thereto.
For example, an epoxy resin or the like may be used.
[0013]
By adopting such a configuration, the build-up type wiring board with a heat spreader of the present invention can be manufactured efficiently and can provide an inexpensive build-up type wiring board with a heat spreader.
A stacked via structure can also be taken.
In particular, this is more effective when the manufactured wiring board is a wiring board for a semiconductor package used as an interposer.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a process diagram showing a part of the process of one example of an embodiment of a method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention, and FIG. 2 is a process diagram showing a process following FIG. FIG. 3 (a) (corresponding to FIG. 2 (j)) is a cross-sectional view of an example of an embodiment of a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention, and FIG. FIG. 4 shows an example of a manufacturing process of a semiconductor package using a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention.
FIGS. 1 and 2 show cross-sectional shapes of respective steps at positions corresponding to A2-A3 in FIG. 3B.
1 to 4, 110 is a conductive substrate, 115 is a heat spreader, 116 is a frame, 117 is a suspension lead, 120 is a first wiring layer (also simply called wiring), and 130 is an insulating layer (also called an interlayer insulating layer). 135, an insulating layer (also referred to as a surface insulating layer), 136, an opening, 140A a metal foil, 140, a second wiring layer (also simply referred to as wiring), 150, a cover coat layer, 155, a via hole, and 160, a via hole. A filled via, 170 is an external connection terminal, 180 is a semiconductor chip, 181 is a terminal, 185 is a bonding wire, and 190 is a sealing resin (potting resin).
[0015]
Hereinafter, an example of an embodiment of a method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader of the present example, a first wiring layer is formed by plating on one surface of a
First, the
As the
Since the first wiring layer is formed by selective electrolytic plating using a resist pattern formed by a photolithography method as a mask, finer wiring and higher definition can be provided for the first wiring layer.
As the first wiring layer, a four-layer structure in which a nickel layer, a copper layer, a nickel layer, and a gold layer are stacked in this order from the conductive substrate side, or a three-layer structure in which a copper layer, a nickel layer, and a gold layer are stacked in that order Those having a layer structure are mentioned as preferable structures that can prevent diffusion between the gold layer and the copper layer.
Next, an insulating layer 130 for an interlayer insulating layer and a metal foil 140A are laminated in this order on the entire surface so as to cover the
The insulating layer 130 and the metal foil 140A may be laminated in this order, but a metal foil having an insulating layer 130 for an interlayer insulating layer on one surface is used, and the insulating layer 130 for the interlayer insulating layer is formed of a first wiring. Laminating the insulating layer 130 for the interlayer insulating layer and the
Examples of the lamination method include vacuum lamination and hot pressing.
As the metal foil 140A, a single-layer rolled copper foil is generally used, but an electrolytic copper foil may also be used, and a foil having a thickness of 3 to 18 μm is generally used.
As the insulating layer 130 for the wiring interlayer insulating layer, a polyimide resin is preferable in terms of insulating properties, strength, chemical resistance, workability, and the like, but is not limited thereto.
[0016]
Next, the laminated metal foil 140A is etched by a photoetching method to form the
Using a dry film resist or a liquid resist, predetermined pattern exposure and development are performed to form a resist pattern (not shown) on the metal foil 140A, and etching is performed using the resist pattern as an etching resistant mask.
The etchant to be used is appropriately selected and determined according to the material of the metal foil.
For example, it is performed by spray etching or the like using an iron chloride solution, a copper chloride solution, copper selective etching or the like.
[0017]
Next, the entire upper surface of the wiring layer is covered with the
Examples of the
Next, the formed via
Further, the
[0018]
Next, a
The external
[0019]
Next, the
The
Thus, a build-up type wiring board with a heat spreader can be manufactured.
[0020]
As another embodiment of the method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention, a series of steps for forming the
In this embodiment, it is not necessary to form a via every time the second and subsequent wiring layers are formed.
In some cases, they can be performed collectively.
[0021]
Next, an embodiment of a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention will be briefly described with reference to FIG.
This example corresponds to FIG. 2 (j) manufactured by the manufacturing method of the embodiment of the steps shown in FIGS. 1 and 2. In this example, a wiring layer is formed on an interlayer insulating layer on a first wiring layer. One layer is formed via a (wiring interlayer insulating layer), and via layers are connected between the wiring layers. The wiring layer is a two-layer build-up type wiring board for a semiconductor package as an interposer (FIG. 3A). This is a wiring substrate formed by etching a conductive substrate (corresponding to 110 in FIGS. 1 and 2) used as a power supply layer when the
Since the material of each part has been described above, the description is omitted here.
The
In the build-up type wiring board with a heat spreader of this example, for example, as shown in FIG. 4A, the insulating
An epoxy resin or the like is used as the sealing resin.
There are various shapes of the wiring portion, and examples thereof include those having a linear shape and the same shape as a heat spreader.
[0022]
The embodiment shown in FIG. 4A is also an embodiment of the build-up type wiring board with a heat spreader of the present invention.
Of course, as a modified example, a wiring board shown in FIGS. 3A and 4A with three or more wiring layers may be used.
[0023]
【Example】
In the embodiment, the method of manufacturing the build-up type wiring board with the heat sledder of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is carried out, and is shown in FIG. 3 (a) (corresponding to FIG. 2 (j)). This is a fabrication of a build-up type wiring board with a heat sledder.
A description will be given based on FIGS.
As the
Next, a laminated material obtained by laminating a 25 μm-thick insulating layer and a 3 μm-thick electrolytic copper foil for wiring interlayer insulation made of a polyimide resin, covering the
Next, an etching-resistant resist pattern is formed according to the wiring shape to be formed on the laminated copper foil 140A, and the copper foil 140A is spray-etched with a ferric chloride solution using the resist pattern as a mask to form a wiring. Formed.
As the resist, DFR (dry film resist, NIT-225 manufactured by Nichigo Moton Co., Ltd.) having a thickness of 25 μm was used.
Next, after the resist was removed (FIG. 1C), DFR (dry film resist, NIT-225 manufactured by Nichigo Moton Co., Ltd.) was used as the
The via diameter was 70 μm.
Next, electrolytic copper plating was performed using the
Next, after removing the cover coat layer 150 (FIG. 1F), a solder resist (AUS402 manufactured by Taiyo Ink Mfg. Co., Ltd.) was applied to a thickness of 30 μm (FIG. 2G) to form external connection terminals. The region was opened with a diameter of 150 μm. (FIG. 2 (h))
Next, using the
Using a resist pattern in which DFR (dry film resist, NIT-225 manufactured by Nichigo Moton Co., Ltd.) having a thickness of 40 μm was formed in a predetermined shape as an etching resistant mask, spray etching was performed using a ferric chloride solution.
[0024]
After a build-up type wiring board with a heat threader shown in FIG. 3A (corresponding to FIG. 2J) was manufactured in this manner, the semiconductor chip was further irradiated with a UV-YAG laser. The mounting-side insulating layer (solder resist 135, polyimide resin 130) is removed until the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a build-up type wiring board with a heat sledder capable of producing a high-density wiring and efficiently and inexpensively manufacturing a build-up type wiring board with a heat sledder. It has become possible to provide a manufacturing method for
As a result, it has become possible to provide a build-up type wiring board with a high-density wiring, which can be efficiently manufactured, and has an inexpensive heat spreader.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing a part of a process of an example of an embodiment of a method of manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention.
FIG. 2 is a process chart showing a step following FIG. 1;
FIG. 3A is a cross-sectional view of an embodiment of a build-up type wiring board with a heat spreader according to the present invention, and FIG. 3B is a frame and a heat spreader as viewed from the direction A1 thereof. It is the figure which showed one example of the shape of the part.
FIG. 4 is an example of a manufacturing process of a semiconductor package using a build-up type wiring board with a heat spreader of the present invention.
FIG. 5 is a process sectional view illustrating one example of a method for manufacturing a build-up wiring board.
[Explanation of symbols]
110
130 Insulating layer (also called interlayer insulating layer)
135 Insulating layer (also called surface insulating layer)
136 Opening
150
Claims (10)
(c)必要に応じて、レーザにて、層間(配線層間)接続用のビアホールを形成し、形成されたビアホール部に、前記導電性基板を給電層として電解めっきを行ない、電解めっき層を充填する充填ビア形成工程とを、順に行なう、一連の回路形成処理を、形成する配線層の数に合せて行った後、最表の配線層を覆うように全面に表層絶縁層を配設し、更に、表層絶縁層の外部接続用端子形成領域を開口し、前記導電性基板を給電層として電解めっきを行ない、前記表層絶縁層の開口に外部接続用端子部を形成し、この後、給電層として用いた導電性基板を、選択的にエッチングして、導電性基板の残部にて、フレーム部とともに、ヒートスプレッダー部を形成することを特徴とするヒートスプレッダー付きビルドアップ型の配線基板の製造方法。A first wiring layer is formed by plating on one surface of a conductive substrate used as a power supply layer, and a wiring layer is further formed on the first wiring layer via an interlayer insulating layer (wiring interlayer insulating layer). A method of manufacturing a wiring board for forming a build-up type wiring board formed as above, connecting vias between wiring layers, and further forming a heat spreader portion by etching the conductive substrate. The first wiring layer is selectively formed by electroplating using a plating-resistant resist provided on one surface of a conductive substrate used as a power supply layer and having an opening in a wiring formation portion as a plating mask, After removing the resist, (a) a laminating step of laminating an insulating layer for an interlayer insulating layer and a metal foil in this order on the entire surface so as to cover the wiring portion, and (b) a photo-etching method of the laminated metal foil. Etching by A wiring forming step of forming a line portion,
(C) If necessary, a via hole for interlayer (interlayer wiring) connection is formed by a laser, and the formed via hole portion is subjected to electrolytic plating using the conductive substrate as a power supply layer to fill the electrolytic plated layer. Filling via forming step and, in order, after performing a series of circuit forming processing according to the number of wiring layers to be formed, a surface insulating layer is provided on the entire surface so as to cover the outermost wiring layer, Further, an external connection terminal forming region of the surface insulating layer is opened, electrolytic plating is performed using the conductive substrate as a power supply layer, and an external connection terminal portion is formed in the opening of the surface insulating layer. Manufacturing a build-up type wiring board with a heat spreader, characterized in that the conductive substrate used as a substrate is selectively etched to form a heat spreader part together with a frame part in the remaining part of the conductive substrate. .
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