JP2004281752A

JP2004281752A - 片面回路基板の製造方法及び片面回路基板

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Publication number: JP2004281752A
Application number: JP2003071796A
Authority: JP
Inventors: Satoru Ando; 悟安藤; Hiroyuki Yasuda; 浩幸安田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】チップと基板との狭ピッチ接合化に必要なチップへのバンプ形成工程を無くすために、従来の基板作成工程において、工程数をわずかに増やすだけで、チップ接続用バンプ付き片面回路基板の製造方法およびチップ接続用バンプ付き片面回路基板を提供する。
【解決手段】電解メッキ用リードとしての金属板にメッキレジストを形成後、最終的にチップ接続用端子となる部分の金属板に、レーザー照射もしくは、部分エッチングを行い、電解メッキにより配線パターンを形成し、その上に絶縁膜を形成し、最後に金属板をエッチングにより除去する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを搭載する片面回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化、さらには高密度実装化が進んできている。これらの電子機器に使用される半導体パッケージは、小型化かつ多ピン化してきており、また、半導体パッケージを含めた電子部品を実装する、実装用基板も小型化してきている。さらには電子機器への収納性を高めるため、リジット基板とフレキシブル基板を積層し一体化して、折り曲げを可能としたリジットフレックス基板が、実装用基板として使われるようになってきている。
【０００３】
半導体パッケージはその小型化に伴って、従来のようなリードフレームを使用した形態のパッケージでは、小型化に限界がきているため、最近では回路基板上にチップを実装したものとして、ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）や、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｃａｌｅＰａｃｋａｇｅ）と言った、エリア実装型の新しいパッケージ方式が提案されている。これらの半導体パッケージにおいて、従来型半導体パッケージのリードフレームの機能を有する、半導体パッケージ用基板と呼ばれる、プラスチックやセラミックス等各種材料を使って構成される、基板の端子と半導体チップの電極との電気的接続方法として、ワイヤーボンディング方式やＴＡＢ（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａｔｅｄＢｏｎｄｉｎｇ）方式、さらにはＦＣ（ＦｒｉｐＣｈｉｐ）方式などが知られているが、最近では、半導体パッケージの小型化に有利なＦＣ接続方式を用いた、ＢＧＡやＣＳＰの構造が盛んに提案されている。これに伴い、半導体パッケージに用いられる基板はより高密度化、高信頼性が要求されている。このような基板の配線パターンを形成する方法として、銅箔をエッチングする方法（サブトラクティブ法）、電解メッキをする方法（アディティブ法）等があり、配線密度の高密度化に対応可能なアディティブ法が特に注目され始めている。また、チップと基板の接合方法は、半田バンプによるものが大多数であったが、配線密度の高密度化に伴い、スタッドバンプやメッキバンプ、バンプレス等による方法の検討が行われている。
上記の接合方法のスタッドバンプもしくはメッキバンプによる方法を行うには、従来、チップ側にバンプを形成しており、この工程を行うことにより、生産性が悪くなり、製造コストが高くなるという問題点があった。（非特許文献１参照）
【０００４】
この問題に対して基板側にチップ接続用バンプを形成するという方法が非特許文献１に記載されている。しかし、ここに記載されている方法は、基板作成後に、メッキレジストを形成しチップ接続用端子部のみにメッキを行いバンプを形成している。この方法を行うには、絶縁基材に現像液及びレジスト剥離液耐性が必要であり、使用することができる絶縁基材が限られてしまう。
【０００５】
【非特許文献１】
電子技術１９９９―９ｐ．２９―３５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、絶縁基材に現像液耐性等の制限を必要としずに、チップ接続用バンプ付き片面回路基板を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
［１］（１Ａ）キャリヤ金属板にパターンニングされたメッキレジストを形成し、
（１Ｂ）チップとの接続端子となる部分の金属板にレーザーで深さが１〜１０μｍの穴を開け、
（１Ｃ）電解メッキにより所定の配線パターンを形成し、
（１Ｄ）メッキレジストを剥離後、所定の配線パターンが形成されたキャリヤ金属板を配線パターン面が内側になるようにして絶縁基材と重ね合わせ配線パターンを絶縁基材内に埋め込み、
（１Ｅ）キャリヤ金属板をエッチング除去する、
ことを特徴とする片面回路基板の製造方法、
［２］［１］項において、（１Ａ）と（１Ｂ）の順番が逆である片面回路基板の製造方法、
［３］深さ１〜１０μｍの穴を開けるレーザーの径が１０〜１００μｍφ、もしくは１０〜１００μｍ□である［１］又は［２］項記載の片面回路基板の製造方法、
［４］（４Ａ）キャリヤ金属板にチップとの接続端子となる部分のみパターンニングされたエッチングレジストを形成し、
（４Ｂ）金属板のメッキレジストが形成されている面のみを接続端子となる部分の金属板を１〜１０μｍエッチングを行い、
（４Ｃ）メッキレジストを剥離後、配線パターンがパターンニングされたメッキレジストを形成し、
（４Ｄ）電解メッキにより所定の配線パターンを形成し、
（４Ｅ）メッキレジストを剥離後、所定の配線パターンが形成されたキャリヤ金属板を配線パターン面が内側になるようにして絶縁基材と重ね合わせ配線パターンを絶縁基材内に埋め込み、
（４Ｆ）キャリヤ金属板をエッチング除去する、ことを特徴とする片面回路基板の製造方法、
［５］配線パターンを電解メッキにより形成する工程が、金、ニッケル、銅をこの順に電解メッキする工程である［１］〜［４］項のいずれか１項に記載の片面回路基板の製造方法、
［６］使用する金属板の厚みが、２０〜１００μｍである［１］〜［５］項のいずれか１項に記載の片面回路基板の製造方法、
［７］［１］〜［６］項のいずれか１項に記載の製造方法により製造された片面回路基板である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
【０００９】
図１は、本発明の一実施例の製造工程を示す断面図である。まず、金属板１上にパターニングされたメッキレジスト２を形成する（図１（ａ））。金属板１の材質は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良いが、特に、使用される薬液に対して耐性を有するものであって、最終的にエッチングにより除去可能であることが必要である。そのような金属板１の材質としては、例えば、銅、銅合金、４２合金、ニッケル等が挙げられる。また、使用する金属板の厚みは、２０〜１００μｍが好ましく、より好ましくは２０〜５０μｍである。厚みが前記下限未満では支持性が不足し、工程中でシワになったり折れ曲がったりしてハンドリングが難しく、前記上限を超えると後にエッチングで除去する工程で時間がかかり生産性が悪い。金属板１上にパターニングするメッキレジストは、例えば、金属板上に紫外線感光性のドライフィルムレジストをラミネートし、ネガフィルム等を用いて選択的に感光し、その後現像することにより形成できる。次に、メッキレジストがパターニングされており、かつ、最終的にチップ接続端子部となる箇所３の金属板に、レーザーを用いて深さ１〜１０μｍのバンプ形成用凹み５を形成する。この時用いるレーザー径は、チップの端子に対応する大きさであればよいが、好ましくは１０〜１００μｍφ、もしくは１０〜１００μｍ□が良い。レーザー径が前記下限未満では、電解メッキ時にメッキ液が入り込まない可能性が有り、前記上限を超えると高密度配線には適さない。また、この際、他のパターン部４には、凹みを形成しない。レーザーには、ＣＯ_２、ＵＶ−ＹＡＧ、エキシマレーザーが使用できる。
【００１０】
次に、金属板１を電解メッキ用リード（給電用電極）として、金属板１とは異なる金属による配線パターン６を電解メッキにより形成する（図１（ｂ））。この時、レーザーによるバンプ形成用凹み部分５もメッキがされる。ここで形成する配線パターンは、１種類の金属によるものでも良いが、例えば、金、ニッケル、銅という順番に電解メッキを行うことによる３種類の金属によるものでも良い。この時、金メッキは、レジスト金属としての役割がある。なお、レジスト金属を形成する目的は、金属板をエッチングする際に使用する薬液により、配線パターンが浸食・腐食されるのを防ぐことである。ニッケルメッキは、金メッキパターンと後に形成する銅配線パターン間での、金―銅拡散を防ぐ目的である。銅メッキは、低抵抗で安定しているので配線パターンとしての役割がある。
【００１１】
次に、メッキレジストを除去し（図１（ｃ））、形成した配線パターン上に絶縁層７を形成する（図１（ｄ））。絶縁層７を構成する樹脂は、この製造方法に適するものであればどのようなものでも使用できる。また、絶縁層７の形成は、使用する樹脂に応じて適した方法で良く、樹脂ワニスを印刷、カーテンコート、バーコート等の方法で直接塗布したり、ドライフィルムタイプの樹脂を真空ラミネート、真空プレス等の方法で積層する方法が挙げられる。
【００１２】
次に、金属板１をエッチングにより除去する（図１（ｅ））。
以上の工程により、配線密度の高密度化に対応したチップ接続用バンプ付き片面回路基板を製造することができる。
【００１３】
図２は、本発明の他の一実施例の製造工程を示す断面図である。まず、金属板８上に最終的にチップ接続端子部となる部分のみパターニングされたエッチングレジスト９を形成する（図２（ａ））。金属板８の材質は、上記、金属板１と同様である。金属板８上にパターニングするエッチングレジスト９は、例えば、金属板８上に紫外線感光性のドライフィルムレジストをラミネートし、ネガフィルム等を用いて選択的に感光し、その後現像することにより形成できる。
【００１４】
次に、エッチングレジスト９の形成されていない部分１０にエッチングを行い、金属板８に１〜１０μｍのバンプ形成用凹み１１を形成する。
次に、エッチングレジスト９を剥離し、再度、金属板８上に最終的な回路パターン１２がパターンニングされたメッキレジスト１３を形成する（図２（ｂ））。
【００１５】
次に、金属板８を電解メッキ用リード（給電用電極）として、金属板８とは異なる金属による配線パターン１４を電解メッキにより形成する（図２（ｃ））。この時、前記エッチングによる凹み部分１１もメッキがされる。ここで形成する配線パターンは、前記配線パターン６と同様である。
次に、メッキレジスト１３を除去し（図２（ｄ））、形成した配線パターン１４上に絶縁層１５を形成する（図２（ｅ））。絶縁層１５を構成する樹脂及び形成法は、前記、絶縁層７と同様である。
【００１６】
次に、金属板８をエッチングにより除去する（図２（ｆ））。
以上の工程により、配線密度の高密度化に対応したチップ接続用バンプ付き片面回路基板を製造することができる。
前記２種類の方法で作成したチップ接続用バンプ付き片面回路基板は、チップ接続用端子部に１〜１０μｍの均一な高さのバンプが形成された片面回路基板である。
【００１７】
本発明による片面回路基板の製造方法及び片面回路基板の特徴は、レーザーもしくは、部分エッチングを用いることにより、チップへのバンプ形成を必要としないチップ接続用バンプ付き片面回路基板を製造することができ、チップ接続用端子部に１〜１０μｍの均一な高さのバンプが形成された片面回路基板を提供することができる。
【００１８】
【実施例】
実施例１
２５μｍ厚の電解ニッケル箔（福田金属箔粉工業製、ＮＩＦ−ＭＴ−２５：商品名）をニッケル粗化液（メック製、ＮＲ−１８７０：商品名）を用いて表面処理し、次に、ネガタイプのドライフィルムレジスト（ＪＳＲ製、ＦＤＲ−２５００：商品名）をロールラミネートし、所定のガラスマスクを用いて露光を行い、現像液（三菱ガス化学製、ＥＦ１０５Ａ：商品名）を用いて現像し、チップ接続用端子部のみパターンニングされたメッキレジストを形成した。次に、ニッケルエッチング液（メック製、ＮＨ−１８６２：商品名）を用いて、メッキレジストが形成されていない部分を２μｍ削り、最終的にチップ接続用端子部になる部分のみに２μｍの凹みを形成した。次に、レジスト剥離液（三菱ガス化学製、Ｒ−１００：商品名）を用いてレジストを除去し、再度ネガタイプのドライフィルムレジスト（ＪＳＲ製、ＦＤＲ−２５００：商品名）をロールラミネートし、所定のガラスマスクを用いて露光を行い、現像液（三菱ガス化学製、ＥＦ１０５Ａ：商品名）を用いて現像し、最終的な回路パターンがパターンニングされたメッキレジストを形成した。次に、電解ニッケル箔を電解メッキ用リードとして、金を電解メッキにより電流密度０．５Ａ／ｄｍ^２で３μｍ形成し、次に、バリア層としてニッケルを電解メッキにより電流密度２．０Ａ／ｄｍ^２で０．５μｍ形成し、さらに電流密度３．０Ａ／ｄｍ^２で電解銅メッキすることにより配線パターンを形成した。配線パターンは、線幅／線間／厚み＝２０μｍ／２０μｍ／７μｍとした。次に、レジスト剥離液（三菱ガス化学製、Ｒ−１００：商品名）を用いてレジストを除去し、銅粗化液（旭電化工業製、ＳＯ−Ｇ：商品名）を用いて銅配線パターンを粗化した後、絶縁層としてシリコーン変性ポリイミドフィルムを真空プレスにより配線パターンの凹凸を埋め込みながら成形し、５０μｍ厚の絶縁基材を形成した。この時の真空プレスの条件は、１４０℃、３．９７ＭＰａである。最後にニッケルエッチング液（メック製、ＮＨ−１８６２：商品名）を用いて電解ニッケル箔を除去して、チップ接続用端子部に高さ２μｍのバンプが形成された片面回路基板を得ることができた。
【００１９】
このようにして得られた片面回路基板と、ＮＣＦとメッキバンプ無しチップを用いてＦＣボンダー（澁谷工業製、ＤＢ２００：商品名）で接合評価を行ったところ、５０箇所ある基板の端子とチップの電極をすべて導通させることができた。
【００２０】
実施例２
２５μｍ厚の電解ニッケル箔（福田金属箔粉工業製、ＮＩＦ−ＭＴ−２５：商品名）をニッケル粗化液（メック製、ＮＲ−１８７０：商品名）を用いて表面処理し、次に、ネガタイプのドライフィルムレジスト（ＪＳＲ製、ＦＤＲ−２５００：商品名）をロールラミネートし、所定のガラスマスクを用いて露光を行い、現像液（三菱ガス化学製、ＥＦ１０５Ａ：商品名）を用いて現像し、最終的な回路パターンがパターンニングされたメッキレジストを形成した。次に、ＵＶ−ＹＡＧレーザー（三菱電機製、ＭＬ６０５ＬＤＸ：商品名）を用いてチップとの接続端子となる部分の金属板に深さ２μｍφの穴を開け、次に、電解ニッケル箔を電解メッキ用リードとして、金を電解メッキにより電流密度０．５Ａ／ｄｍ^２で３μｍ形成し、次に、バリア層としてニッケルを電解メッキにより電流密度２．０Ａ／ｄｍ^２で０．５μｍ形成し、さらに電流密度３．０Ａ／ｄｍ^２で電解銅メッキすることにより配線パターンを形成した。配線パターンは、線幅／線間／厚み＝２０μｍ／２０μｍ／７μｍとした。次に、レジスト剥離液（三菱ガス化学製、Ｒ−１００：商品名）を用いてレジストを除去し、銅粗化液（旭電化工業製、ＳＯ−Ｇ：商品名）を用いて銅配線パターンを粗化した後、絶縁層としてシリコーン変性ポリイミドフィルムを真空プレスにより配線パターンの凹凸を埋め込みながら成形し、５０μｍ厚の絶縁基材を形成した。この時の真空プレスの条件は、１４０℃、３．９７ＭＰａである。最後にニッケルエッチング液（メック製、ＮＨ−１８６２：商品名）を用いて電解ニッケル箔を除去して、チップ接続用端子部に高さ２μｍのバンプが形成された片面回路基板を得ることができた。
【００２１】
このようにして得られた片面回路基板と、ＮＣＦとメッキバンプ無しチップを用いてＦＣボンダー（澁谷工業製、ＤＢ２００：商品名）で接合評価を行ったところ、５０箇所ある基板の端子とチップの電極をすべて導通させることができた。
【００２２】
比較例１
２５ミクロン厚の電解ニッケル箔（福田金属箔粉工業製、ＮＩＦ−ＭＴ−２５：商品名）をニッケル粗化液（メック製、ＮＲ−１８７０：商品名）を用いて表面処理し、次に、ドライフィルムレジスト（ＪＳＲ製、ＦＤＲ−２５００：商品名）をロールラミネートし、所定のガラスマスクを用いて露光を行い、現像液（三菱ガス化学製、ＥＦ１０５Ａ：商品名）を用いて現像し、配線パターンの形成に必要なメッキレジストを形成した。次に、電解ニッケル箔を電解メッキ用リードとして、金を電解メッキにより電流密度０．５Ａ／ｄｍ^２で１μｍ形成し、次に、バリア層としてニッケルを電解メッキにより電流密度２．０Ａ／ｄｍ^２で２μｍ形成し、さらに電流密度３．０Ａ／ｄｍ^２で電解銅メッキすることにより配線パターンを形成した。配線パターンは、線幅／線間／厚み＝２０μｍ／２０μｍ／７μｍとした。次に、レジスト剥離液（三菱ガス化学製、Ｒ−１００：商品名）を用いてレジストを除去し、銅粗化液（旭電化工業製、ＳＯ−Ｇ：商品名）を用いて銅配線パターンを粗化した後、絶縁層としてシリコーン変性ポリイミドフィルムを真空プレスにより配線パターンの凹凸を埋め込みながら成形し、５０μｍ厚の絶縁膜を形成した。この時の真空プレスの条件は、１４０℃、３．９７ＭＰａである。最後にニッケルエッチング液（メック製、ＮＨ−１８６２：商品名）を用いて電解ニッケル箔を除去して、平坦な片面回路基板を作成した。
【００２３】
このようにして得られた片面回路基板と、ＮＣＦとメッキバンプ無しチップを用いて、ＦＣボンダー（澁谷工業製、ＤＢ２００：商品名）で接合評価を行ったところ、５０箇所ある基板の端子とチップの電極においてすべて導通させることができなかった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁基材に特別な耐性が必要なく、チップ接続用端子部にバンプが付いた片面回路基板を製造し、得ることができ、狭ピッチ接合におけるチップへのバンプ形成を必要としない、チップバンプレス接合を可能にすることができる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による片面回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態による片面回路基板の製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１．金属板
２．メッキレジスト
３．最終的にチップ接続端子部となる箇所
４．チップ接続端子部以外のパターン部
５．バンプ形成用凹み
６．配線パターン
７．絶縁層
８．金属板
９．（バンプ形成用凹み作成用）エッチングレジスト
１０．最終的にチップ接続端子部となる箇所
１１．バンプ形成用凹み
１２．回路パターン
１３．（配線パターン作成用）メッキレジスト
１４．配線パターン
１５．絶縁層

Claims

（１Ａ）キャリヤ金属板にパターンニングされたメッキレジストを形成し、
（１Ｂ）チップとの接続端子となる部分の金属板にレーザーで深さが１〜１０μｍの穴を開け、
（１Ｃ）電解メッキにより所定の配線パターンを形成し、
（１Ｄ）メッキレジストを剥離後、所定の配線パターンが形成されたキャリヤ金属板を配線パターン面が内側になるようにして絶縁基材と重ね合わせ配線パターンを絶縁基材内に埋め込み、
（１Ｅ）キャリヤ金属板をエッチング除去する、ことを特徴とする片面回路基板の製造方法。
請求項１において、（１Ａ）と（１Ｂ）の順番が逆である片面回路基板の製造方法。
深さ１〜１０μｍの穴を開けるレーザーの径が１０〜１００μｍφ、もしくは１０〜１００μｍ□である請求項１、又は２記載の片面回路基板の製造方法。
（４Ａ）キャリヤ金属板にチップとの接続端子となる部分のみパターンニングされたエッチングレジストを形成し、
（４Ｂ）金属板のメッキレジストが形成されている面のみを接続端子となる部分の金属板を１〜１０μｍエッチングを行い、
（４Ｃ）メッキレジストを剥離後、配線パターンがパターンニングされたメッキレジストを形成し、
（４Ｄ）電解メッキにより所定の配線パターンを形成し、
（４Ｅ）メッキレジストを剥離後、所定の配線パターンが形成されたキャリヤ金属板を配線パターン面が内側になるようにして絶縁基材と重ね合わせ配線パターンを絶縁基材内に埋め込み、
（４Ｆ）キャリヤ金属板をエッチング除去する、ことを特徴とする片面回路基板の製造方法。
配線パターンを電解メッキにより形成する工程が、金、ニッケル、銅をこの順に電解メッキする工程である請求項１〜４いずれか１項に記載の片面回路基板の製造方法。
使用する金属板の厚みが、２０〜１００μｍである請求項１〜５いずれか１項に記載の片面回路基板の製造方法。
請求項１〜６いずれか１項に記載の製造方法により製造された片面回路基板。