JP2005223010A

JP2005223010A - 多層配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2005223010A
Application number: JP2004027113A
Authority: JP
Inventors: Ayako Ota; 綾子太田
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】高密度配線板の層間接続を導電性ペーストを用いて行い、セミアディティブ法により、表面が平坦で、高密度、微細配線パターンを達成しうる多層配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】表面に内層配線層（２）を形成したコア基板（１）の表面に、剥離可能なフィルム（３）に保持された銅層（４）と、該銅層に保持された絶縁樹脂層（５）を、フィルムが外側となるようにして積層し、レーザーを用いて前記前記フィルムから内層配線層（２）に達するビアホール（６）を所定位置に形成し、該ビアホール（６）に導電性ペースト（７）充填した後、フィルム（３）を剥離し、導電性ペースト（７）を硬化させてビアを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線基板の製造方法に関する。

半導体素子や半導体パッケージは、ますますその集積度とともにＩ／Ｏ端子の数が増大しており、例えば、Ｉ／Ｏ端子の数が１０００個を超えるものも製造されるようになってきている。これらを、なるべく小さなパッケージ領域に納めるために、引き出し端子は、従来の周辺配設からグリッド状配設にする流れにある。

引出し端子をグリッド状配設にした半導体素子あるいは半導体パッケージをプリント配線基板に搭載する場合、プリント配線基板では、接続のためのＩ／Ｏ端子のパッドと引出し線とを配設するために、配線幅と配線間隔をそれぞれ５０μｍ以下としなければならない。従って、非常に高密度かつ高精細な配設ルールと多層化が要求され、これらの要求に応えるために、セミアディティブ法を用いて回路層と層間絶縁層とを順次形成するビルドアップ型配線基板の検討が行われるようになってきた。

セミアディティブ法を用いたビルドアップ型配線基板の代表的な製造方法は、以下の通りである。まず、表面に銅配線層を形成したコア基板に、絶縁樹脂層を形成した後、レーザーや薬品によるビアホールの形成、および、無電解めっき法による銅導電層の形成を行う。次に、フォトリソグラフィー技法により銅導電層の表面にレジストのパターンニングを行い、その後、露出した銅導電層の表面に、電気銅めっきによって必要な厚さの銅配線を形成する。最後に、レジストを除去した後、露出した銅導電層を除去する。これらの工程を、必要回数、繰り返すことで、多層配線基板を得る。

また、ビルドアップ型配線基板の層間接続方法としては、Ｂ２ｉｔ法（突出導体貫通法）で見られるように、銅箔状に導電性ペーストをバンプ状に印刷し、積層時にバンプが絶縁層を突き破ることで接続をとる方法や、ビア加工後に、導電性ペーストを印刷することで接続をとる方法などがある。また、前記セミアディティブ法では、パターンニング後の配線形成の際に、ビア内部をめっきすることで、接続が確保されている。

前記セミアディティブ法によるビルドアップ型配線基板の製造方法では、一般的に、無電解銅めっき法で銅導電層の形成が行われる。しかしながら、無電解銅めっきを行うためには、前処理工程として絶縁樹脂表面に金属パラジウムを析出させる必要があり、この金属パラジウムは、最終的に銅配線を形成した後も配線間に残存してしまい、結果として配線間の絶縁不良を引き起こす原因となることが知られている。

また、前記セミアディティブ法によるビルドアップ型配線基板の製造方法では、通常の電気銅めっきによる層間接続で、ＢＶＨ（ブラインドビアホール）内部に、均一にめっき被膜を形成するため、ビア上部には凹みが生じてしまう。このため、ＢＶＨ付きのパッドで半田接続を行った場合、凹み部分にボイドができてしまい、信頼性に問題が生じる。

層間接続に関しては、Ｂ２ｉｔ法は、導電性ペーストをバンプ印刷して、絶縁樹脂を貫通させる方法であり、小径での接続が難しい。また、同様に、導電性ペーストを使用して層間接続を行う方法では、ＢＶＨ形成後に導電性ペーストを印刷して充填することができるが、ビア径が小径化した場合、導電性ペーストの充填位置ズレが発生し、ビア接続パッドと隣接する配線とがショートしたり、未充填による断線があって、収率を悪化させている。

なお、導電性ペーストを使用して層間接続をする技術としては、特開平１１−１２６９６８号公報に開示されているように、金属箔の片面に絶縁性接着剤層を形成し、さらに、その絶縁性接着剤層の表面に引き剥がし可能な有機フィルムを積層し、前記有機フィルム側からビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペーストを充填してビアを形成し、その後、有機フィルムを剥離してから積層し、銅箔にパターンを形成するビルドアップ基板も作られている。

また、特開２００２−１３４９１７号公報に開示されているように、絶縁性接着樹脂と剥離可能な離型フィルムを貼り合わせ、これを基板に接着し、離型フィルム側からビアホールを形成し、ビアホールに導電性ペーストを充填してビアを形成し、その後、離型フィルムを剥離してから、銅箔を積層し、パターンを形成するビルドアップ基板も作られている。

これらの技術を使用した場合においては、導電性ペーストを使用した層間接続で、表面に凹凸の無い基板を作製することができる。しかしながら、より高密度な基板が要求される。

特開平１１−１２６９６８号公報

特開２００２−１３４９１７号公報

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、高密度配線板の層間接続を導電性ペーストを用いて行い、セミアディティブ法により、表面が平坦で、高密度、微細配線パターンを達成しうる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の多層配線基板の製造方法は、内層配線層を形成したコア基板の表面に、剥離可能なフィルムに保持された銅層と該銅層に保持された絶縁樹脂層を、フィルムが外側となるようにして積層し、レーザーを用いて前記フィルムから内層配線層に達するビアホールを所定位置に形成し、該ビアホールに導電性ペーストを充填した後、フィルムを剥離し、導電性ペーストを硬化させて層間接続用ビアを形成する。

または、内層配線層を形成したコア基板の表面に、剥離可能なフィルムに保持された銅層を、フィルムが外側となるようにして、絶縁樹脂層を介して積層し、レーザーを用いて前記フィルムから内層配線層に達するビアホールを所定位置に形成し、該ビアホールに導電性ペーストを充填した後、フィルムを剥離し、導電性ペーストを硬化させて層間接続用ビアを形成する。

さらに、前記製造方法により製造された多層配線基板の表面に、レジストを用いたパターンめっきにより銅導電層を形成し、前記レジストを除去した後に露出した銅層をエッチングすることにより、前記銅層を介して絶縁樹脂層上に設けられた銅導電層によって、パターン配線を形成する。

本発明の製造方法において、剥離可能なフィルム上から導電性ペーストを充填することで、デスミア（スミア除去）処理による基板の損傷や、導電性ペーストによる基板の汚染を防止することができた。さらに、小径ビアの場合も位置ずれがなく、導電性ペーストを充填することができた。

また、導電性ペーストをビアに充填しているため、ビア部分に凹みが生じないで、めっき配線を形成することができる。このため、ビア部分の直上にパッドを形成した場合においても、パッド上に凹みが無いため、ボイドが生じずに半田接合が可能で、信頼性を確保できた。また、ビア部分の上部に凹みが無いため、さらに多層化する場合、ビア部分の直上にも、ビアを形成することができ、さらに高密度化を達成できた。

本発明の製造方法により、有機フィルムで保持された銅層と絶縁樹脂層とを積層した後、層間接続を実施し、さらに、前記銅層を使用してセミアディティブ法を達成することができるため、より高密度基板の実現が可能となる。

図面を用いて、本発明の実施態様を説明する。図１は、本発明の多層配線基板の製造方法を説明する一連の断面図である。

本実施態様において、剥離可能なフィルム（３）に保持された銅層（４）は、フィルム上に乾式めっきにより成膜された極薄銅箔からなる。また、この極薄銅箔は、さらに電解めっきにより厚みを増加し、厚みを持った銅箔表面に粗化等を行うことにより、絶縁樹脂（５）との密着強度を向上させることが好ましい。ただし、レーザーによるビア形成の際、ビア形成を阻害しない程度の厚さ、セミアディティブ法でのエッチングの際、高密度配線形成を阻害しない厚さが望ましい。従って、考えられる銅箔厚は０．４〜５μｍ程度である。

また、フィルム（３）は、耐熱性やコスト等を考慮して、ポリエステル系フィルムまたはポリエチレン系フィルムが使用できる。フィルム（３）には、銅層（４）との剥離を容易にするため、銅層（４）との界面に剥離剤層が形成される。また、フィルム（３）の厚みは、開口部の精度から薄いほうが良いが、薄すぎるとデスミア処理の際に無くなってしまうことや、ハンドリング性が悪化してしまうことが考えられるので、０．０１〜０．０５ｍｍの範囲とする。

（ａ）本実施態様の方法では、まず、内層配線層（２）となる銅配線層を形成する。例えば、コア基板（１）として銅張りガラスエポキシ基板を使用し、両側または片側の銅箔を選択的にエッチングすることにより、銅配線層を形成すればよい。

コア基板（１）としては、前記の他に、例えば、ガラス基材−エポキシ樹脂積層板、ガラス基材−ポリイミド樹脂積層板、ガラス基材−テフロン（登録商標）樹脂積層板、ガラス基材−ビスマレイミド・トリアジン樹脂積層基板、ガラス基材−シアネート樹脂積層基板、ガラス基材−ポリフェニレンエーテル樹脂積層板、ポリエステル樹脂基板、セラミック基板、樹脂含浸セラミック基板などの絶縁基板を使用することができる。

本実施態様において、銅配線層は、単独であるが、導体層表面を化学処理した後、プリプレグを介して複数枚の内層配線層または銅箔を組み合わせ、加熱加圧し成形して多層化することもできる。また、スルーホールを介して、複数層を接続する構造も採用できる。

以上により形成した内層配線板の最外層の銅箔を、選択的にエッチングすることにより、多層化された内層配線層（２）を形成する。

（ｂ）得られたコア基板（１）の両面に、剥離可能なフィルム（３）で保持された銅層を該絶縁樹脂層（５）を介して、剥離可能なフィルムを外側にして、加熱プレス機により、積層して銅層（４）を形成する。極薄銅層（４）の形成に関しては、剥離可能なフィルム（３）で保持された銅箔に絶縁樹脂層（５）を接合したフィルム付き銅箔張り絶縁樹脂を予め作製し、これを、フィルムを外側にしてコア基板（１）に接着してもよい。また、銅箔を用いる代わりにフィルムに銅を蒸着させてもよい。
（ｃ）このようにして、絶縁樹脂層（５）と、剥離可能なフィルム（３）で保持された銅層（４）とを順次積層したコア基板（１）に対し、フィルム（３）、銅層（４）および絶縁樹脂層（５）を貫通し、内層配線層（２）に達するマイクロビアホール（６）を、所定の箇所にレーザーにて加工する。このときのレーザーは、炭酸ガスもしくはＵＶレーザーを使用する。レーザーの種類は、マイクロビアの希望する開口部の径にあわせて選択する。また、レーザー加工時にかかる熱により、開口部の径は、底部の径より若干大きくなる。露出した銅層（４）の面で、銅層（４）と、後述する導電性ペーストとの接続は確保される。

ついで、プラズマ処理により、マイクロビアホール（６）の底面および側壁のクリーニング（デスミア）を行う。プラズマ処理の際に使用する気体は、スミアの種類にあわせて、酸素、アルゴン、ＣＦ₄などから選択することができる。酸素やＣＦ₄を使用する場合、化学的な反応によりスミア成分を除去することができる。アルゴンを使用する場合は、ビア加工後のスミアに対し、分子そのものが衝突して（ボンバリング）物理的に除去している。

（ｄ）プラズマ処理後、導電性ペースト（７）を、フィルム（３）の全面に塗布することでビアホールに充填し、余剰の導電性ペースト（７）をかき取る。このとき、導電性ペースト（７）の塗布を真空中で行った後、大気圧に戻してから、導電性ペースト（７）をかき取ることにより、ボイドを巻き込むことなく充填することが可能になる。

（ｅ）余剰の導電性ペースト（７）をかき取った後、前記フィルム（３）を剥離し、導電性ペースト（７）の硬化を行う。このとき、前記コア基板（１）を、ＰＥＴフィルム等ではさみ、加圧プレス下で硬化を行うことにより、表面に凹凸の無い多層配線基板を形成することができる。

（ｆ）表面に露出した銅層（４）の上に、例えば、感光性レジストによりめっきレジスト層（８）を形成する。このめっきレジスト層（８）に、所用の配線パターンをマスクとして露光現像し、導電層をめっきする部分のレジストを、選択的に除去する。このときに使用する感光性レジストからなるめっきレジスト層（８）の厚みは、薄いほど細線パターンを形成しやすいが、希望するめっき配線厚よりも厚くないと、剥離できなくなってしまうので、１０〜２５μｍとする。

（ｇ）この銅層（４）の上に、導体、例えば、銅のめっき層（９）を形成する。このめっき手段は、電解めっきが望ましい。電解めっきにより、工程（ｆ）でレジストを選択的に除去した部分に、導電層（９）を形成する。めっき層（９）の厚さは、レジスト層（８）の厚さより薄く、８〜２３μｍである。

（ｈ）次に、めっきレジスト層（８）を剥離、除去する。

（ｉ）次に、ソフトエッチング処理により、表面に露出した銅層（４）を除去して、配線パターン以外の部分の絶縁樹脂層（５）を露出させる。このようにして、導電層（９）が銅層（４）を介して絶縁体（５）に接合され、第１層目の導体層が形成される。ソフトエッチングの方法としては、例えば、硫酸と過酸化水素を含むエッチング液により、エッチングする。

複数層のビルドアップ層よりなる多層配線基板を形成する場合には、（ｂ）〜（ｉ）の工程を、希望する枚数だけ繰り返すことにより、ビルドアップ層の形成を行い、多層配線基板を形成することができる。

以上により、複数のビルドアップ層が形成され、マイクロビアホール（６）の上の導電層（９）に凹凸が無く、接続信頼性、絶縁信頼性の高い層間接続ができる。

図１を用いて、本発明に係る実施例を説明する。

まず、コア基板（１）として１８μｍ銅箔を積層したガラスエポキシ基板（日立化成株式会社製、６７９Ｆ）を使用し、コア基板（１）の銅箔にサブトラクティブ法によって内層配線層（２）を形成した（図１（ａ））。この後、得られた内層配線層（２）の上に、剥離可能なフィルム（３）に蒸着によって保持された０．４μｍの銅層（４）（株式会社パナック製、ＴＣ−ＭＣ）を、該銅層（４）を前記内層配線層（２）と対向する側にして、絶縁樹脂層（５）を該銅層（４）と内層配線層（２）との間にはさんで積層した（図１（ｂ））。その後、炭酸ガスレーザー、もしくはＵＶレーザーを用いて、所定の位置のフィルム（３）、銅層（４）および絶縁樹脂層（５）を除去した。このレーザー加工によって、所定の位置の銅配線層が現れ、ビアホール（６）が形成された（図１（ｃ））。また、レーザー加工時にかかる熱により、ビアホール（６）の開口部の径は、ビアホール（６）の底部の径よりも若干大きくなった。従って、該ビアホール（６）の側壁に現れる銅層（４）の面は広くなり、導電性ペーストの接続が確保された。レーザー加工終了後、プラズマドライクリーナーを用いて、Ｏ₂、ＣＦ₄、Ａｒ等のプラズマをかけることにより、レーザー加工で生じたスミアを除去した。

次に、真空下にて導電性ペースト、例えばＡｇペースト（７）を、前記フィルム（３）の上から塗布し、ビアホール（６）に充填した（図１（ｄ））。その後、大気圧に戻すことによって、フィルム（３）の上に残っている余分なＡｇペースト（７）をかき取って除去し、フィルム（３）を剥離し、全体をＰＥＴフィルム等で挟み込み、プレス機で加圧しながら１５０℃で２時間加熱することにより、Ａｇペースト（７）を硬化させて、ビアを形成した。形成されたビアは、銅層（４）と銅配線層（２）とを層間接続した（図１（ｅ））。

最後に、ドライフィルムレジスト（８）を用いて（図１（ｆ））、パターンめっきを行い銅導電層を形成した（図１（ｇ））。その後、ドライフィルムレジスト（８）を除去した（図１（ｈ））後、ソフトエッチングを行うことにより、パターン配線（９）を形成し、多層配線基板を製造した（図１（ｉ））。

得られた多層配線基板は、層間接続を行うビアにあたる表面回路部分に凹凸は生じなかった。

本実施例においては、表面に銅蒸着層を形成した剥離可能なフィルムを用いたが、銅蒸着層に電解めっきで厚みを増やした銅層（例えば、株式会社パナック製、ＣＫＰＦ）からなる層を使用することもできる。この場合、銅層が絶縁樹脂層と接する面に粗化処理等を行うことにより、絶縁樹脂層との密着強度を高めるとよい。

本発明の多層配線基板の製造方法を説明する一連の断面図である。

符号の説明

１コア基板
２内層配線層
３フィルム
４銅層
５絶縁樹脂層
６ビアホール
７導電性ペースト
８めっきレジスト
９電解銅めっき

Claims

内層配線層を形成したコア基板の表面に、剥離可能なフィルムに保持された銅層と該銅層に保持された絶縁樹脂層を、フィルムが外側となるようにして積層し、レーザーを用いて前記フィルムから内層配線層に達するビアホールを所定位置に形成し、該ビアホールに導電性ペーストを充填した後、フィルムを剥離し、導電性ペーストを硬化させて層間接続用ビアを形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
内層配線層を形成したコア基板の表面に、剥離可能なフィルムに保持された銅層をフィルムが外側になるようにして、絶縁樹脂層を介して積層し、レーザーを用いて前記フィルムから内層配線層に達するビアホールを所定位置に形成し、該ビアホールに導電性ペーストを充填した後、フィルムを剥離し、導電性ペーストを硬化させて層間接続用ビアを形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
請求項１または請求項２により製造された多層配線基板の表面に、レジストを用いたパターンめっきにより銅導電層を形成し、前記レジストを除去した後に露出した銅層をエッチングすることにより、前記銅層を介して絶縁樹脂層上に設けられた銅導電層によって、パターン配線を形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。