JP2004186223A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コア基板を有さず、ビルドアップ層及び支持枠体を有する多層配線基板の製造方法において、製造プロセス中のハンドリング性を維持し、かつ得られる多層配線基板の強度を十分に維持できるとともに、多層配線基板と電子部品を接続するための接続用金属層を容易に形成することができる方法を提供する。
【解決手段】金属基板１上に、絶縁層２と配線層３とを有するビルドアップ層ＢＵを、該絶縁層２から形成する。そして、ビルドアップ層ＢＵの主表面が露出するように、金属基板１を完全に除去したあと、ビルドアップ層ＢＵの、金属基板１が除去された側の主表面に、電子部品を接続するための半田バンプ１０を形成する。その後に、ビルドアップ層ＢＵの半田バンプ１０が形成されている側の主表面に、ビルドアップ層ＢＵを補強するための支持枠体１１を取りつける。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップ等の電子部品を搭載するための配線基板には、例えば、ビルドアップ配線基板がある。このビルドアップ配線基板は、コア基板の表面（両面あるいは片面）に、樹脂のみで構成される絶縁層と、配線パターンを形成する配線層とを積層して、ビルドアップ層を形成することにより作製することができる。
【０００３】
しかしながら、通常のビルドアップ配線基板は、ビルドアップ層をコア基板上に形成し、このコア基板が形成されている状態で製品として使用されるため、配線基板全体としての厚みが大きくなってしまうという問題がある。配線基板としての厚みが大きいと、結果的に配線密度が減少してしまう。電子部品の小型化が著しい昨今においては、より配線密度の高い配線基板が求められるが、このような要望に十分に対応するのは、徐々に困難な状況になってきている。また、配線基板に搭載される電子部品と動作電源との接続は、このコア基板を介して行なわれるため、コア基板の厚さ分だけ、両者を接続する配線の長さが長くなり、電気的特性の劣化を招く。このような問題のため、コア基板を有さない配線基板が提案されつつある。しかし、コア基板を有さない配線基板においては、配線基板の強度が劣ってしまったり、製造プロセス中のハンドリング性を十分に維持することができなかったりする。
【０００４】
一方で、特開２００２−２６１７１号公報（特許文献１）には、金属板上にビルドアップ層を形成し、この金属板を部分的にエッチングしてビルドアップ層を露出させることにより、残った金属板にてなる金属枠を、ビルドアップ層の強度を補強するための支持枠として活用する技術が開示されている。図３は、該公報に開示されている方法を簡単に説明するための概略図である。まず、図３Ａに示すように、金属板３１上に絶縁層及び配線層を有するビルドアップ層ＢＵを形成する。次に、図３Ｂに示すように、金属板３１を部分的に除去することにより、ビルドアップ層ＢＵの表面を露出させるとともに、該ビルドアップ層ＢＵを反転させて、金属板３１の残留する部分を、ビルドアップ層ＢＵを補強するための支持枠３２とする。これにより、コア基板を有さなくても強度が十分で、かつ、ビルドアップ層ＢＵを形成する製造プロセス中には、ハンドリング性も十分に維持することができる多層配線基板を製造することが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６１７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報の方法により得られる配線基板においては、金属板３１をエッチングして露出するビルドアップ層の最表面３３上に、電子部品を搭載することになるが、このビルドアップ層ＢＵの表面３３側に形成される金属パッド層３４上に、電子部品を搭載するための半田バンプを形成しようとした場合、図３Ｂに示すように支持枠３２が形成される状態で半田バンプを形成する必要があるので、この支持枠３２が邪魔となり、半田バンプを形成しにくいという問題がある。また、金属板３１を部分的に除去した後に露出するビルドアップ層ＢＵの主表面に、電子部品を搭載するための半田バンプを形成する場合だけではなく、該接続用金属層を形成する前に、露出する金属パッド層３４の表面に対して、例えばＮｉメッキやＡｕメッキ等の表面処理を行う場合にも、上記のような問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、コア基板を有さず、ビルドアップ層と支持枠を有する多層配線基板の製造方法において、支持枠が形成されている側のビルドアップ層の主表面に対して、半田バンプ等の接続用金属層を形成するなどの表面処理が行いやすい方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明の多層配線基板の製造方法は、コア基板を有さず、絶縁層及び配線層を含むビルドアップ層と、該ビルドアップ層の主表面上に形成された支持枠体とを有する多層配線基板の製造方法であって、金属基板上に、前記ビルドアップ層を形成して、該ビルドアップ層の主表面が露出するように、前記金属基板を完全に除去したのち、前記ビルドアップ層の前記金属基板が除去された側の主表面に、前記支持枠体を取り付けることを特徴とする。
【０００９】
上記のような本発明の方法によれば、金属基板を完全に除去し、その後に支持枠体を改めて取りつけるようにして、金属基板を支持枠体として活用しない方法を採用している。そのため、金属基板がビルドアップ層の主表面に残留することがないので、金属基板が除去された後の主表面に対する表面処理が行いやすくなる。また、金属基板を敢えて残留させる必要もないので、金属基板を部分的に除去するための、特別な処置を行う必要がない。具体的には、金属基板を部分的に残留させるためのマスク等を使用したりする必要がないという効果もある。
【００１０】
さらに、本発明を採用する場合、金属基板を除去したのち、ビルドアップ層の金属基板が除去された側の主表面に、支持枠体を取りつける前に、電子部品を接続するための接続用金属層を形成するのがよい。すなわち、ビルドアップ層の金属基板が除去された側の主表面を、電子部品を搭載する側の主表面として設定することにする。このような方法によれば、多層配線基板を補強する支持枠体を配置せざるを得ないような、コア基板を有さない多層配線基板を製造するに当り、ビルドアップ層の表面に半田バンプ等の接続用金属層を形成しやすくなる。つまり、製造プロセス中において、ビルドアップ層のハンドリング性を向上させるための金属基板を、支持枠体に活用するのではなく、金属基板を完全に除去し、新たに支持枠体をビルドアップ層の表面に部分的に形成する前に、接続用金属層を形成するようにした。これによれば、電子部品を搭載するための接続用金属層を形成するにあたり、残留する金属基板（支持枠体）が邪魔とならないので、接続用金属層の形成を容易に行うことができる。また、接続用金属層の形成に邪魔となる金属基板がないので、接続用金属層を所望の位置に精度よく形成することもできる。
【００１１】
さらに、本発明の製造方法を採用する場合、金属基板を除去する工程は、エッチング処理により行なわれるものであって、ビルドアップ層を金属基板上に形成する際に、金属基板の直上に該金属基板をエッチングする際のエッチストップ層を形成するのがよい。これによれば、支持枠体をエッチングにより除去する際に、エッチストップ層により、ビルドアップ層としての配線層が、一緒にエッチングされるのを防止することができる。なお、エッチストップ層としては、支持枠体をエッチングするためのエッチング液に耐性があるものを使用することは当然である。さらに、支持枠体がエッチングされるときに、配線層も伴に除去されるのを防止するためには、ビルドアップ層とは別にエッチストップ層を形成しておいてもよいが、以下のような方法を採用してもよい。すなわち、ビルドアップ層は、該ビルドアップ層のうち絶縁層が、支持板の直上となるように形成され、該絶縁層がエッチストップ層を兼ねるようにする。ビルドアップ層として必須である絶縁層を、まず金属基板上に形成して、エッチストップ層として活用することで、エッチストップ層をビルドアップ層と別に形成しなくてもよいので、形成すべき層の数を最低限に抑えることができ、製造能率の向上及びコストの削減が期待できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の多層配線基板の製造方法を一例を挙げて説明したものである。図１に示す方法においては、まず、工程Ａに示すように、金属基板１（厚さ約１５０μｍ）の直上に、ビルドアップ層のうちの絶縁層２（厚さ約３０μｍ）を、絶縁膜をラミネートして形成する。金属基板１の材質としては、例えばＣｕ、Ｃｕ合金、ＳＵＳ（ＪＩＳ規格）、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ａｌ、Ａｌ合金、インバー、インバー合金等を用いることができる。絶縁層２の材質としては、公知の感光性樹脂あるいは熱硬化性樹脂、例えばポリイミドやエポキシ樹脂等を採用することができる。なお、金属基板の厚さは、約１００μｍ〜５００μｍとすることができる。
【００１３】
上記のように、金属基板１上に絶縁層２を形成したのち、図１の工程Ｂのように、該絶縁層２上にビルドアップ層のうちの配線層としての金属パッド層３（厚さ約１５μｍ）を形成する。この金属パッド層３は、公知の方法により、所望の配線パターンに形成されている。例えば、金属パッド層３となる金属膜を絶縁層２上に一様に形成し、その後、配線パターンに対応するように、金属膜の不要な領域を、エッチング等により除去するようにしてもよいし、絶縁層２上に、配線パターンに対応する開口部を有するメッキレジスト層を形成したのち、該メッキレジスト層の開口部のみに金属膜を形成して、金属パッド層３としてもよい。なお、金属パッド層３の材質としては、安価であり、電気抵抗の低いＣｕを採用することができる。
【００１４】
次に、工程Ｃに示すように、金属パッド層３上にビルドアップ層のうちの絶縁層としての層間絶縁層４を形成する。層間絶縁層４の形成方法は、層間絶縁層４の材質に適した方法を採用することができる。例えば、フィルム状の樹脂をラミネートすることにより形成することができる。そして、形成された層間絶縁層４にビア孔５を形成する。ビア孔５は、例えばレーザにより形成することができる。レーザとしては、例えばエキシマレーザ、炭酸ガスレーザあるいはＹＡＧレーザ等を使用することができる。ビア孔５をレーザにより形成する方法を採用した場合、層間絶縁層４の材質として、例えば、ポリイミドあるいはエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を用いる。熱硬化性樹脂にてなる樹脂層をキュア処理により硬化させて層間絶縁層４とした後、レーザを照射することによりビア孔５を形成する。また、層間絶縁層４の材質として感光性樹脂を採用し、レーザを用いずにフォトバイア法によりビア孔５を形成することも可能である。
【００１５】
そして、工程Ｄに示すように、形成されたビア孔５に配線層としてのビア導体６を形成する。ビア導体６は、例えば電解メッキ、無電解メッキにより形成することができる。そして、ビア導体６と連通する形にて、層間絶縁層４上に新たな配線層を形成する。このような層間絶縁層４と配線層とを交互に積層させることによりビルドアップ層ＢＵを形成することができる。また、ビルドアップ層ＢＵの最上層には、絶縁層としてのソルダレジスト層９を形成し、該ソルダレジスト層９の所定の位置には、該ソルダレジスト層９の直下に所望のパターンで形成されている配線層としての金属パッド層７が露出する形態で開口部８を形成する。なお、金属基板１の直上に形成される絶縁層２は、本発明の製造方法により得られる多層配線基板のソルダレジスト層９とは反対側のソルダレジスト層２を構成することになる。
【００１６】
次に、工程Ｅに示すように、金属基板１上に形成されたビルドアップ層ＢＵを残して、金属基板１を完全に除去する。金属基板１を除去する方法としては、エッチング処理を採用することができる。また、金属基板１をある程度の厚さまで研削加工により除去したのち、金属基板１の残留する部分をエッチング処理により除去する方法を採用してもよい。しかしながら、研削加工のような機械的な方法により金属基板１を除去しようとすると、ビルドアップ層ＢＵに望まざる外力が加わって、ビルドアップ層ＢＵに、クラック等の不良箇所が形成される惧れもある。したがって、金属基板１は、機械的な研削加工を行なわずにエッチング処理のみにより除去する方が、品質のよい多層配線基板を得られるという点で望ましいといえる。金属基板１の除去方法としてエッチング処理を採用する場合、金属基板１の直上に形成する絶縁層２（ソルダレジスト層２）が、このエッチング処理に際してのエッチストップ層として機能する。そのため、金属基板１のエッチング処理に伴って、同じ金属製の金属パッド層３が除去されるのを防止することができる。さらに、エッチストップ層として、ビルドアップ層と別途設ける必要がないので、製造工程を簡略化することができる。
【００１７】
ビルドアップ層ＢＵを残して金属基板１を除去したのち、工程Ｆに示すように、ビルドアップ層ＢＵを反転させ、絶縁層２に金属パッド層３が露出する形にて開口部を形成する。この開口部はすでに硬化している絶縁層２に対して形成されるので、レーザにより形成するのが望ましい。そして、工程Ｇに示すように、形成された開口部に、金属パッド層３と連通する形態で、接続用金属層としての半田バンプ１０を形成する。次に、ビルドアップ層ＢＵを形成した後、工程Ｈに示すように、該ビルドアップ層ＢＵの半田バンプ１０が形成されている側の表面上に支持枠体１１を取りつける。このように本発明においては、ビルドアップ層ＢＵが形成された金属基板１を完全に除去した後、かつ、ビルドアップ層ＢＵの強度を補強するための支持枠体１１を、ビルドアップ層ＢＵに取りつける前に、半田バンプ１０（接続用金属層）を形成するようにしているので、半田バンプ１０を形成する工程をより一層容易に行うことができる。
【００１８】
本実施の形態においては、上記のように製造された多層配線基板は、半田バンプ１０及び支持枠体１１が形成されている側の表面に電子部品が搭載されることになる。そして、半田バンプ１０が形成されている側と反対の主表面に露出する金属パッド層７と連通する形態で、図示しない半田ボールが形成され、この半田ボールを介して多層配線基板がマザーボード等に搭載されることになる。
【００１９】
ビルドアップ層の主表面上に形成される半田バンプ１０の材質としては、通常のものを使用することができる。例えば、Ｓｎ−Ａｇ系、Ｐｂ−Ｓｎ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｚｎ系など低融点合金からなるものを使用することができる。
【００２０】
さらに、本発明の多層配線基板の製造方法は、図２に示すような方法により行うことも可能である。図２に示す方法においては、先ず、工程Ａ’において、金属基板２２上にメッキレジスト１２を形成する。このメッキレジスト１２は、金属基板２２上に、フィルム状の感光性樹脂をラミネートし、選択的に感光及び現像することにより形成することができる。金属基板２２の材質としては、図１にて説明した実施の形態と同様のものを採用することができる。次に、工程Ｂ’に示すように、メッキレジスト１２に覆われていない金属基板２２の表面上に、エッチストップ層としての金属層１４を形成する。このエッチストップ層としての金属層１４の材質としては、後述する工程において、金属基板２２をエッチングにより除去する際に、該金属基板２２とともにエッチングされないものを選択する。例えば、金属基板２２がＳＵＳにて構成されている場合には、金属層１４の材質としてＡｕを採用することができるし、一方金属基板２２がＣｕにて構成されている場合には、金属層１４の材質としてＮｉを採用することができる。なお、この金属層１４は一層のみではなく複数層にて構成されるようにすることも可能である。また、この金属層１４の厚みは約５μｍ〜２０μｍ程度に設定することができる。
次に、このような金属層１４上に、配線層としての金属パッド層１３を形成する。この金属パッド層１３の形成は、例えば電解メッキにより形成することができる。金属パッド層１３の材質としては、例えばＣｕを採用することができる。なお、金属層１４は、金属基板２２をエッチングにより除去する際に、金属パッド層１３が除去されないようにするためのものであるので、金属基板２２をエッチングする際に、金属パッド層１３が除去されないように、金属基板２２及び金属パッド層１３の材質を選択すれば、敢えて金属層１４を形成する必要はない。また、本実施の形態の場合、金属層１４は、エッチストップ層として機能するとともに、後述する金属パッド層１３とともに、電子部品を搭載するための金属パッド層としても機能するものである。
【００２１】
次に、工程Ｃ’に示すように、メッキレジスト１２を除去する。そして、これ以降は、工程Ｄ’に示すように、図１と同様の方法でビルドアップ層ＢＵを形成していく。具体的には、金属基板２２上に形成された金属層１４及び金属パッド層１３上に層間絶縁層１６を形成して、該層間絶縁層１６の金属パッド層１３と対応する位置にビア孔を形成したのち、該ビア孔に配線層としてのビア導体１５を形成する工程を順次おこなっていく。層間絶縁層１６の形成方法は、図１にて説明した実施の形態と同様の方法を採用することができる。また、ビア孔の形成もレーザにより行うようにしてもよいし、フォトバイア法により形成するようにしてもよい。さらに、図１にて説明した方法と同様に、ビルドアップ層ＢＵの最上層は、ソルダレジスト層１７とする。そして、該ソルダレジスト層１７の直下には、金属パッド層１９を形成し、ソルダレジスト層１７には、金属パッド層１９が露出する形態にて開口部１８を形成しておく。本実施の形態の場合、金属基板２２とは反対側に形成される金属パッド層１９は、本発明の方法により得られる多層配線基板を、マザーボードに搭載するための金属パッド層とされ、前述した金属パッド層１３が、電子部品を搭載するための金属パッド層とされる。そのため、金属パッド層１３は、金属パッド層１９よりも小さく形成しておく。
【００２２】
そして、上記のように、ビルドアップ層ＢＵを形成したのち、工程Ｅ’に示すように金属基板２２を完全に除去する。金属基板２２の除去方法としては、図１にて説明した方法と同様の方法でよい。このとき、金属層１４が形成されている場合には、該金属層１４がエッチストップ層として機能し、金属基板２２と金属パッド層１３とが同一の材質（例えばＣｕ）のときでも、金属パッド層１３が除去されるのを防止することができる。
【００２３】
続いて、金属基板２２が除去されたビルドアップ層ＢＵを反転させて、工程Ｆ’において、金属パッド層１３（金属層１４）上に、半田バンプ２０を形成し、その後に、工程Ｇ’に示すようにビルドアップ層ＢＵの半田バンプ２０が形成されている側の主表面に支持枠体２１を取りつける。支持枠体２１の材質としては、図１にて説明した方法と同様のものを採用することができる。このように、金属基板２２を完全に除去した後、支持枠体２１を取りつける前に、半田バンプ２０を形成するようにしているので、半田バンプ２０の形成をより容易に行えることになる。
【００２４】
また、本発明の多層配線基板の製造方法は、ビルドアップ層ＢＵの主表面上に、半田バンプ１０、２０を形成する際に、該半田バンプ１０、２０の材料を、ビルドアップ層ＢＵ上に印刷法により塗布する方法を採用する場合に、特に効果的である。すなわち、印刷法により、半田バンプ１０、２０を形成する際には、ビルドアップ層ＢＵ上に、半田バンプ１０、２０の形成位置に対応するパターンを有するマスクを配置する必要がある。しかしながら、従来の技術で示したような、金属基板を部分的に除去して、金属基板の残留する部分を支持枠体として活用する方法では、このマスクをビルドアップ層ＢＵの半田バンプを形成する側の表面に配置することが困難となる。かりに、マスクを配置したとしても、ビルドアップ層とマスクとの間に隙間が生じてしまい、半田バンプの精度の良い形成を行うことができない。一方、本発明においては、金属基板が完全に除去された状態で、半田バンプの形成を行うようにしているので、半田バンプの形成に際して、印刷法を問題なく採用することができる。
【００２５】
さらに、以上の本発明の実施の形態においては、金属基板の除去された側のビルドアップ層の主表面に、電子部品を搭載するようにしているが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、金属基板が除去された側のビルドアップ層の主表面は、本発明の方法により得られる多層配線基板自体をマザーボード等に搭載する際に、該マザーボードと対向する側の主表面とすることも可能である。この場合、金属基板をビルドアップ層から完全に除去したのち、金属基板が除去された側の主表面に、マザーボードと接続するための接続用金属層（例えば、半田ボール）を形成する。そして、金属基板が除去された側の主表面と反対側の主表面に、電子部品を搭載するための接続用金属層（例えば、半田バンプ）を形成したのち、この電子部品を搭載するための接続用金属層が形成されている側の主表面に、支持枠体を取り付けるようにする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を説明する図。
【図２】本発明の図１とは異なる実施形態を説明する図。
【図３】従来の配線基板の製造方法を説明する図
【符号の説明】
１、２２ 金属基板
２、９、１７ 絶縁層（ソルダレジスト層）
３、７、１３ 配線層（金属パッド層）
４、１６ 絶縁層（層間絶縁層）
６、１５ 配線層（ビア導体）
１０、２０ 半田バンプ（接続用金属層）
１１、２１ 支持枠体
ＢＵ ビルドアップ層

Claims (4)

1. コア基板を有さず、絶縁層及び配線層を含むビルドアップ層と、該ビルドアップ層の主表面上に形成された支持枠体とを有する多層配線基板の製造方法であって、
   金属基板上に、前記ビルドアップ層を形成して、該ビルドアップ層の主表面が露出するように、前記金属基板を完全に除去したのち、
   前記ビルドアップ層の前記金属基板が除去された側の主表面に、前記支持枠体を取り付けることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 前記金属基板を除去したのち、前記ビルドアップ層の前記金属基板が除去された側の主表面に、前記支持枠体を取りつける前に、電子部品を接続するための接続用金属層を形成することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記金属基板を除去する工程は、エッチング処理により行なわれるものであって、前記ビルドアップ層を、前記金属基板上に形成するに際して、前記金属基板の直上に該金属基板をエッチングする際のエッチストップ層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記ビルドアップ層は、該ビルドアップ層のうち前記絶縁層が、前記金属基板の直上に位置する形態で形成され、前記金属基板をエッチングにより除去する際に、該絶縁層が前記エッチストップ層として機能することを特徴とする請求項３に記載の多層配線基板の製造方法。

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