JP2005150554A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファインピッチで形成した配線パターン層の表面を粗化する粗化処理によるエッチング代を小さく且つ均一にすることができる配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂絶縁層１６，１７の表面に無電解銅メッキによる銅薄膜層２０，２１を形成する工程と、銅薄膜層２０，２１の上に所定パターンのメッキレジスト２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂを形成する工程と、これらの隙間２４，２５などに電解銅メッキによる配線パターン層２８，２８ａ，２９，２９ａを形成する工程と、メッキレジスト２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂおよびその直下の銅薄膜層２０，２１を除去する工程と、配線パターン層２８，２９などの表面を１μｍ以下の厚みでエッチングする工程と、樹脂絶縁層１６，１７およびエッチング後の配線パターン層２８，２９などの上方に新たな樹脂絶縁層３０，３１を形成する工程と、を含む、配線基板Ｋの製造方法。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、配線パターン層(ビルドアップ配線層)をファインピッチで容易に形成することが可能な配線基板の製造方法に関する。

近年、高性能化および信号処理速度の高速度化の趨勢に応じて、配線基板の小型化および配線パターン層のファインピッチ化の要請が高まっている。
例えば、１本の配線パターン層および隣接する配線パターン層間の樹脂絶縁層は、一般に断面の縦×横：２５μｍ×２５μｍが実用的な限界であったが、これらをそれぞれ２０μｍ以下にすることが求められている。
かかる要請に応じるためには、配線パターン層を形状および寸法精度良く形成するだけでなく、その表面を粗化するための粗化処理によるエッチング代を小さく且つ均一にすることが必要となる。

しかしながら、これまでのところ、銅メッキにて形成された配線パターン層の表面を粗化するための粗化処理によるエッチング代を、例えば平均で約１μｍ以下に抑える技術は、何ら開示されていなかった。即ち、これまでの粗化処理は、樹脂絶縁層との密着性を得るため、配線パターン層の表面を粗化処理により数μｍ程度の深さで連続する凹凸面にしていた(例えば、特許文献１参照)。
これにより、上記密着性は確保できていたが、配線パターン層をより一層ファインピッチ化する上では、かかる粗化処理は、困難となっていた。

特開２００３−２５８４３０号公報(第１〜１２頁)

本発明は、前述した背景技術における問題点を解決し、ファインピッチで形成した配線パターン層の表面を粗化する粗化処理によるエッチング代を小さく且つ均一にすることができる配線基板の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および発明の効果

本発明は、上記課題を解決するため、粗化処理に用いるエッチング液の使用条件などを特定すると共に、配線パターン層を形成している銅メッキの結晶粒を浅く腐食し且つそれらの結晶粒界付近を深く腐食させる、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の配線基板の製造方法(請求項１)は、樹脂絶縁層の表面に無電解銅メッキによる銅薄膜層を形成する工程と、かかる銅薄膜層の上に所定パターンのメッキレジストを形成する工程と、かかるメッキレジストの隙間に電解銅メッキによる配線パターン層を形成する工程と、上記メッキレジストおよびその直下の銅薄膜層を除去する工程と、上記配線パターン層の表面を１μｍ以下の厚みでエッチングする工程と、上記樹脂絶縁層およびエッチング後の配線パターン層の上方に新たな樹脂絶縁層を形成する工程と、を含む、ことを特徴とする。

これによれば、配線パターン層の表面は、上記エッチングにより１μｍ以下の厚みで除去されるため、かかるエッチング後の配線パターン層の形状精度および寸法精度が高まると共に、隣接する配線パターン層との隙間も狭小にできるため、かかる隙間に新たな樹脂絶縁層を狭小にして形成することができる。従って、ファインピッチな配線パターン層を有する配線基板を容易且つ確実に製造することが可能となる。尚、前記メッキレジストは、無機フィラを３０〜５０wt％含む絶縁フィルムを公知のフォトリソグラフィ技術により所定パターンにパターンニングしたものである。

また、本発明には、前記配線パターン層の表面をエッチングする工程は、その電解銅メッキの結晶粒界付近を除いて１μｍ以下の厚みでエッチングし、且つその電解銅メッキの結晶粒界付近を１μｍよりも厚くエッチングするものである、配線基板の製造方法(請求項２)も含まれる。
これによれば、銅メッキ中の不純物が凝集する結晶粒界付近は、１μｍよりも深くクラック状にしてエッチングされるが、これらに囲まれた電解銅メッキの結晶粒の表面は、１μｍ以下の厚みで除去されるため、前記配線パターン層の形状精度および寸法精度を確実に保つことができる。

更に、本発明には、前記メッキレジストにおける１つの狭小なメッキレジストの幅は、２０μｍ未満であり、前記エッチング後の前記配線パターン層における１つの狭小な配線の幅は、２０μｍ未満である、配線基板の製造方法(請求項３)も含まれる。これによれば、ファインピッチな配線パターン層を有する配線基板を確実に提供することが可能となる。

以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、厚さ約０．７ｍｍのビスマレイミドトリアジン(ＢＴ)樹脂からなるコア基板１の断面を示し、その表面２および裏面３には、厚さ約７０μｍの銅箔４ａ，５ａが個別に被覆されている。かかる銅箔４ａ，５ａの上に図示しない感光・絶縁性のドライフィルムを形成し、所定パターンの露光および現像を施した後、得られたエッチングレジストを剥離液で除去する(公知のサブトラクティブ法)。
尚、コア基板１を複数有する多数個取りのパネルを用い、各コア基板１に対して同様な工程を行っても良い(以下の各工程についても同じ)。

その結果、図２に示すように、銅箔４ａ，５ａは、上記パターンに倣った配線層４，５となる。
次に、図３に示すように、コア基板１の表面２および配線層４の上方と、コア基板１の裏面３および配線層５の上方(図示で下方)とに、無機フィラを含むエポキシ樹脂からなる絶縁性フィルムを個別に被覆して、樹脂絶縁層１２，１３を形成する。かかる樹脂絶縁層１２，１３は、約４０μｍの厚みで、且つほぼ球形であるＳｉＯ_２からなる無機フィラを３０〜５０wt％含有している。尚、上記無機フィラの平均粒径は、１．０μｍ以上で且つ１０．０μｍ以下である。

次いで、樹脂絶縁層１２，１３の表面における所定の位置に対し、その厚み方向に沿って図示しないレーザ(本実施形態では、炭酸ガスレーザ)を照射する。その結果、図４に示すように、上記樹脂絶縁層１２，１３を貫通し且つ底面に配線層４，５が露出するほぼ円錐形状のビアホール１２ａ，１３ａが形成される。

更に、図４に示すように、コア基板１および樹脂絶縁層１２，１３の所定の位置にドリルによる孔明けを行って、内径が約２００μｍのスルーホール６を形成する。次に、ビアホール１２ａ，１３ａを含む樹脂絶縁層１２，１３の表面全体とスルーホール６の内壁面とに、Ｐｄなどを含むメッキ触媒を塗布した後、その上に無電解銅メッキおよび電解銅メッキを施す。
その結果、図５に示すように、樹脂絶縁層１２，１３の表面全体に銅メッキ膜８ａ，８ｂが形成され、スルーホール６には厚みが約４０μｍでほぼ円筒形のスルーホール導体７が形成される。同時に、ビアホール１２ａ，１３ａ内には、追加の銅メッキを施すことで、フィルドビア導体１４，１５が形成される。

次いで、図５に示すように、スルーホール導体７の内側に前記同様の無機フィラを含む充填樹脂９を充填する。尚、充填樹脂９は、金属粉末を含む導電性または非導電性の樹脂としても良い。
更に、図６に示すように、銅メッキ膜８ａ，８ｂの上面および充填樹脂９の両端面に電解銅メッキによる銅メッキ膜１０ｂ，１１ｂを形成し、同時に充填樹脂９の両端面を蓋メッキ１０ａ，１１ａする。尚、銅メッキ膜８ａ，１０ｂと銅メッキ膜８ｂ，１１ｂとの厚みは、それぞれ約１５μｍである。
次に、銅メッキ膜８ａ，１０ｂと銅メッキ膜８ｂ，１１ｂとの上方に、図示しない感光・絶縁性のドライフィルムを形成し、且つ所定パターンの露光および現像を施した後、得られたエッチングレジストとその直下に位置する銅メッキ膜８ａ，１０ｂ，８ｂ，１１ｂとを公知の剥離液によって除去する。

その結果、図７に示すように、樹脂絶縁層１２，１３の表面には、上記パターンに倣った配線層１０，１１が形成される。
次いで、図８に示すように、上記樹脂絶縁層１２および配線層１０の上方と、上記樹脂絶縁層１３および配線層１１の上方(図示で下方)とに、前記同様の絶縁性フィルムを個別に被覆して、樹脂絶縁層１６，１７を形成する。
更に、上記樹脂絶縁層１６，１７の表面における所定の位置に対し、その厚み方向に沿って前記同様のレーザ(図示せず)を照射することにより、図８に示すように、樹脂絶縁層１６，１７を貫通し且つ底面に上記配線層１０，１１が露出するほぼ円錐形状のビアホール１８，１９を形成する。
上記ビアホール１８，１９の内面を含む樹脂絶縁層１６，１７の表面全体に、予め前記同様のメッキ触媒を塗布した後、無電解銅メッキを施して、図８中の破線で示すように、厚みが約０．５μｍの銅薄膜層２０，２１を形成する。

次に、図９に示すように、銅薄膜層２０，２１の表面全体に、厚みが約２５μｍのエポキシ系樹脂からなる感光・絶縁性の絶縁フィルム(ドライフィルム)２２，２３を被覆する。かかる絶縁フィルム２２，２３に対して、所定パターンの露光および現像を施した後、露光部分または非露光部分を剥離液により除去する。
その結果、図１０に示すように、銅薄膜層２０，２１の表面に上記パターンに倣ったメッキレジスト２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂが形成される。このうち断面が縦長の長方形である狭小のメッキレジスト２２ｂ，２３ｂの幅は、２０μｍ未満(本実施形態では１８μｍ)であり、上記レジスト２２ｂ，２３ｂ同士の間またはこれらと上記レジスト２２ａ，２３ａとの隙間２４ａ，２５ａの幅も２０μｍ未満(本実施形態では１８μｍ)である。
同時に、ビアホール１８，１９上方の左右に隣接している銅薄膜層２０，２１の表面には、幅広の隙間２４，２５が形成される。

次いで、隙間２４，２５および隙間２４ａ，２５ａの底面やビアホール１８，１９内に位置する銅薄膜層２０，２１に対し、電解銅メッキを施す。
その結果、図１１に示すように、ビアホール１８，１９内にはフィルドビア導体２６，２７が個別に形成され、隙間２４，２５にはビア導体２６，２７と一体の配線パターン層(ビルドアップ配線)２８，２９が個別に形成される。同時に、各隙間２４ａ，２５ａには、断面が縦長の長方形で幅：２０μｍ未満(本実施形態では１８μｍ)×縦：約２５μｍの狭小な配線２８ａ，２９ａが個別に形成される。
更に、図１２で例示するように、メッキレジスト２２ａ，２２ｂ(２３ａ，２３ｂ)とその直下に位置する銅薄膜層２０(２１)とを、剥離液などにより除去する。

次に、図１３，１５で例示するように、配線パターン層２８(２９)および複数の狭小な配線２８ａ，２８ａ(２９ａ，２９ａ)の表面をエッチングして粗化する。かかるエッチングは、ＨＣＯＯＨおよびＣｕＣｌ_２を主成分とする腐食液を、例えばエッチング浴中への浸漬法またはスプレー法により上記配線層２８(２９)などの表面に接触させて行われる。
その結果、図１４に示すように、配線パターン層２８(２９)は、その表面全体が約１μｍ以下の厚みｔで除去され且つその底面に深さ約２〜３μｍの微細なクラックｃが所々に形成される。かかるクラックｃは、配線パターン層２８(２９)を形成している銅メッキの結晶粒界の付近に沿って形成される。即ち、上記腐食液は、電解銅メッキの多数の結晶粒を僅かに腐食する一方、不純物が比較的多く凝集している結晶粒界付近を強く腐食する。

同時に、図１６に示すように、複数の狭小な配線２８ａ，２８ａも、上記と同様にエッチングされ、それらの表面全体が約１μｍ以下の厚みｔで除去され且つその底面に深さ約２〜３μｍの微細なクラックｃが所々に形成される。図示のように、隣接する配線２８ａ，２８ａ間には、これらと同様な断面形状および寸法の間隙ｓが形成される。
以上のように、配線パターン層２８(２９)とこれに含まれる複数の狭小な配線２８ａ，２８ａ(２９ａ，２９ａ)とは、セミアディティブ法により精度良く形成されると共に、それらの表面のほとんどは約１μｍ以下の極く薄い厚みでエッチングにより除去されるため、ファインピッチにして形成することができる。
尚、図１７に示すように、コア基板１の裏面３側の樹脂絶縁層１７の表面にも、上記と同様な幅広な配線パターン層２９および複数の狭小な配線２９ａがファインピッチにして形成される。

更に、図１７に示すように、前記配線パターン層２８，２８ａが形成された樹脂絶縁層１６の表面上に前記同様の樹脂絶縁層(新たな樹脂絶縁層)３０を、前記配線パターン層２９，２９ａが形成された樹脂絶縁層１７の表面上に前記同様の樹脂絶縁層(新たな樹脂絶縁層)３１をそれぞれ形成し、且つ前記同様にビアホール(図示せず)を所定の位置に形成した後、それらの表面を粗化する。
次に、図１７に示すように、樹脂絶縁層３０，３１の表面と上記ビアホール内とに前記同様の銅薄膜層をそれぞれ形成し、これらの上に前記同様の絶縁フィルムを個別に形成する。かかる絶縁フィルムに対し、前記同様の露光および現像を施して所定パターンのメッキレジストを形成すると共に、かかるメッキレジスト間に位置する銅薄膜層に対し前記同様の電解銅メッキを施す。

その結果、図１７に示すように、樹脂絶縁層３０，３１の表面には、前記同様のファインピッチにして位置する配線パターン層３４，３４ａ，３５，３５ａが形成され、これらにも複数の狭小な配線３４ａ，３５ａが含まれている。
同時に、前記ビアホール内には、配線パターン層２８，３４間や配線パターン層２９，３５間を接続するフィルドビア導体(図示せず)が形成される。これらによって、図１７に示すように、コア基板１の表面２と裏面３との上方にビルトアップ層ＢＵ１，ＢＵ２が形成される。尚、前記メッキレジストおよびその直下の銅薄膜層は、前記同様にして剥離される。
更に、図１７に示すように、配線パターン層３４，３４ａが形成された樹脂絶縁層３０の表面上に前記同様の樹脂で厚みが約２５μｍのソルダーレジスト層(絶縁層)３２を形成し、前記配線パターン層３５，３５ａが形成された樹脂絶縁層３１の表面上に上記同様のソルダーレジスト層(絶縁層)３３を形成する。

ソルダーレジスト層３２，３３の所定の位置にレーザなどにより配線パターン層３４，３５に達する孔明け加工を行い、図１７に示すように、第１主面３２ａに開口するランド３６または第２主面３３ａに開口する開口部３９を形成する。
ランド３６上には、第１主面３２ａよりも高く突出するハンダバンプ３８を形成し、それらの上方にハンダを介して図示しないＩＣチップなどの電子部品の実装を可能とする。尚、ハンダバンプ３８は、例えばＳｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ、またはＳｎ−Ｚｎ系などの低融点合金から形成される。
そして、図１７に示すように、配線パターン層３５から延び且つ開口部３３ｂの底面に位置する配線３７の表面に図示しないＮｉメッキおよびＡｕメッキを施し、図示しないマザーボードなどのプリント基板と接続する接続端子とする。

以上の各工程を経ることで、図１７に示すように、コア基板１の表面２と裏面３との上方にファインピッチにして配線した配線パターン層２８，２８ａ，３４，３４ａを含むビルドアップ層ＢＵ１や配線パターン層２９，２９ａ，３５，３５ａを含むビルドアップ層ＢＵ２を有する配線基板Ｋを得ることができる。
尚、配線基板Ｋは、コア基板１の表面２の上方にのみビルドアップ層ＢＵ１を設けた形態としても良い。かかる形態では、裏面３側には、配線層１１およびソルダーレジスト層３３のみが形成される。

以上のような本発明の配線基板Ｋの製造方法によれば、セミアディティブ法により形成する狭小なメッキレジスト２２ｂなどの幅を２０μｍ未満とし、隣接するメッキレジスト２２ｂ，２２ｂ間などの隙間２４ａなどに幅２０μｍ未満の狭小な配線２８ａなどを確実に形成できると共に、隣接する配線２８ａ，２８ａなどを２０μｍ未満のファインピッチにして配線することができる。しかも、配線パターン層２８，２８ａなどは、殆んどの表面を１μｍ以下の厚みでエッチングされるため、その断面形状および寸法精度を保つことができる。更に、配線パターン層２８ａ，２８ａ間などの間隙ｓも上記同様の断面に形成できるため、それらの上に形成される新たな樹脂絶縁層３０なども精緻に形成することができる。

本発明は、以上において説明した形態に限定されるものではない。
前記製造方法の各工程は、製品単位であるコア基板１を複数個有する多数個取り用の大版パネルにより行っても良い。
また、コア基板は、前記ＢＴ樹脂に限らず、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などを用いても良く、連続気孔を有するＰＴＦＥなど３次元網目構造のフッ素系樹脂にガラス繊維などを含有させた複合材料などを用いることも可能である。
あるいは、前記コア基板の材質をセラミックとしても良い。かかるセラミックには、アルミナ、珪酸、ガラスセラミック、窒化アルミニウムなどが含まれ、更には約１０００℃以下の比較的低温で焼成が可能な低温焼成基板を用いることもできる。更には、銅合金やＦｅ−４２wt％Ｎｉ合金などからなるメタルコア基板を用い且つのその全表面を絶縁材で被覆したものを用いても良い。
また、コア基板のないコアレス基板の形態としても良く、かかる形態では、例えば前記樹脂絶縁層１２，１３が本発明の絶縁基板となる。

更に、前記配線層１０などの材質は、前記Ｃｕ(銅)の他、Ａｇ、Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｕ系などにしても良く、あるいは金属のメッキ層を用いず、導電性樹脂を塗布するなどの方法により形成しても良い。
また、前記樹脂絶縁層１６，１７などは、前記無機フィラを含有していれば、前記エポキシ樹脂を主成分とするもののほか、同様の耐熱性、パターン成形性などを有するポリイミド樹脂、ＢＴ樹脂、ＰＰＥ樹脂、あるいは、連続気孔を有するＰＴＦＥなど３次元網目構造のフッ素系樹脂にエポキシ樹脂などの樹脂を含浸させた樹脂−樹脂系の複合材料などを用いることもできる。
更に、ビア導体は、前記フィルドビア導体２６などでなく、内部が完全に導体で埋まってない逆円錐形状のコンフォーマルビア導体とすることもできる。あるいは、各ビア導体の軸心をずらしつつ積み重ねるスタッガードの形態でも良いし、途中で平面方向に延びる配線層が介在する形態としても良い。

本発明による配線基板の製造方法の１工程を示す概略断面図。 図１に続く製造工程を示す概略断面図。 図２に続く製造工程を示す概略断面図。 図３に続く製造工程を示す概略断面図。 図４に続く製造工程を示す概略断面図。 図５に続く製造工程を示す概略断面図。 図６に続く製造工程を示す概略断面図。 図７に続く製造工程を示す概略断面図。 図８に続く製造工程を示す概略断面図。 図９に続く製造工程を示す概略断面図。 図１０に続く製造工程を示す概略断面図。 図１１に続く製造工程を示す概略断面図。 図１２の部分拡大断面図。 図１３に続くエッチング工程を示す概略断面図。 図１２の異なる部分拡大断面図。 図１５に続くエッチング工程を示す概略断面図。 図１４，１６に続く製造工程および得られた配線基板を示す概略断面図。

符号の説明

１６，１７…………………………樹脂絶縁層
２０，２１…………………………銅薄膜層
２２ａ,２２ｂ，２３ａ,２３ｂ…メッキレジスト
２２ｂ，２３ｂ……………………狭小なメッキレジスト
２４，２４ａ………………………メッキレジストの隙間
２８,２８ａ，２９,２９ａ………配線パターン層
２８ａ，２９ａ……………………狭小な配線
３０，３１…………………………樹脂絶縁層(新たな樹脂絶縁層)
Ｋ……………………………………配線基板

Claims (3)

1. 樹脂絶縁層の表面に無電解銅メッキによる銅薄膜層を形成する工程と、
   上記銅薄膜層の上に所定パターンのメッキレジストを形成する工程と、
   上記メッキレジストの隙間に電解銅メッキによる配線パターン層を形成する工程と、
   上記メッキレジストおよびその直下の銅薄膜層を除去する工程と、
   上記配線パターン層の表面を１μｍ以下の厚みでエッチングする工程と、
   上記樹脂絶縁層およびエッチング後の配線パターン層の上方に新たな樹脂絶縁層を形成する工程と、を含む、
   ことを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記配線パターン層の表面をエッチングする工程は、その電解銅メッキの結晶粒界付近を除いて１μｍ以下の厚みでエッチングし、且つその電解銅メッキの結晶粒界付近を１μｍよりも厚くエッチングするものである、
   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。
3. 前記メッキレジストにおける１つの狭小なメッキレジストの幅は、２０μｍ未満であり、前記エッチング後の前記配線パターン層における１つの狭小な配線の幅は、２０μｍ未満である、
   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。
   

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