JP2005243980A

JP2005243980A - 配線基板の製造方法

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Publication number: JP2005243980A
Application number: JP2004052707A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ito; 達也伊藤
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP4549691B2

Abstract

【課題】コア基板を有さず、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層された配線基板を容易に得ることが可能な製造方法を提供する。
【解決手段】製造時における補強のための支持基板上に形成された下地誘電体シートの主表面上に、該主表面に包含されるよう粘着層を介して配された第一誘電体シートと、該第一誘電体シートをくるむよう形成され且つ該第一誘電体シートの周囲領域にて前記下地誘電体シートと密着して該第一誘電体シートを封止する第二誘電体シートと、を有する積層シート体を形成するとともに、前記積層シート体のうち、前記第一誘電体シート及び該第一誘電体シート上の領域を前記配線基板となるべき配線積層部として、その周囲部を除去し、該配線積層部の端面を露出させた後、前記配線積層部を前記支持基板から、前記第一誘電体シートと前記粘着層との間にて剥離する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コア基板を有さない配線基板の製造方法に関する。

近年、電子機器における高機能化並びに軽薄短小化の要求により、ＩＣチップやＬＳＩ等の電子部品では高密度集積化が急速に進んでおり、これに伴い、電子部品を搭載するパッケージ基板には、従来にも増して高密度配線化及び多端子化が求められている。

このようなパッケージ基板としては、現状において、ビルドアップ多層配線基板が採用されている。ビルドアップ多層配線基板とは、補強繊維に樹脂を含浸させた絶縁性のコア基板（ＦＲ−４等のガラスエポキシ基板）のリジッド性を利用し、その両主表面上に、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に配されたビルドアップ層を形成したものである。このようなビルドアップ多層配線基板では、ビルドアップ層において高密度配線化が実現されており、一方、コア基板は補強の役割を果たす。そのため、コア基板は、ビルドアップ層と比べて非常に厚く構成され、またその内部にはそれぞれの主表面に配されたビルドアップ層間の導通を図るための配線（スルーホール導体と呼ばれる）が厚さ方向に貫通形成されている。ところが、使用する信号周波数が１ＧＨｚを超える高周波帯域となってきた現在では、そのような厚いコア基板を貫通する配線は、大きなインダクタンスとして寄与してしまうという問題があった。

そこで、そのような問題を解決するため、特許文献１に示されるような、コア基板を有さず、高密度配線化が可能なビルドアップ層を主体とした配線基板が提案されている。このような配線基板では、コア基板が省略されているため、全体の配線長が短く構成され、高周波用途に供するのに好適である。このような配線基板を製造するためには、特許文献１の段落００１２〜００２９及び図１〜４に記載されているように、金属板上にビルドアップ層を形成した後、該金属板をエッチングすることにより薄膜のビルドアップ層のみを得る。そして、このビルドアップ層が配線基板とされる。

特開２００２−２６１７１号公報

しかし、特許文献１に記載された製造方法の場合、ビルドアップ層が形成される金属板は、製造時における補強の役割を担うことが可能な程度の厚さ（例えば、銅板にして０．８ｍｍ程度）に設定されるが、ビルドアップ層を形成後にそれを全てエッチングすることは、時間が掛かり過ぎる（例えば、銅板０．８ｍｍに対して３０分程度）など工程上の無駄が多いという問題があった。

そこで、本発明では、コア基板を有さず、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層された配線基板を容易に得ることが可能な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・発明の効果

上記課題を解決するため、本発明の配線基板の製造方法では、
コア基板を有さず、かつ両主表面が誘電体層にて構成されるよう、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層された配線基板を製造するために、
製造時における補強のための支持基板上に形成された下地誘電体シートの主表面上に、該主表面に包含されるよう粘着層を介して配された第一誘電体シートと、該第一誘電体シートをくるむよう形成され且つ該第一誘電体シートの周囲領域にて前記下地誘電体シートと密着して該第一誘電体シートを封止する第二誘電体シートと、を有する積層シート体を形成するとともに、
前記積層シート体のうち、前記第一誘電体シート及び該第一誘電体シート上の領域を前記配線基板となるべき配線積層部として、その周囲部を除去し、該配線積層部の端面を露出させた後、前記配線積層部を前記支持基板から、前記第一誘電体シートと前記粘着層との間にて剥離することを特徴とする。

以下、図１のそれぞれの工程に関して詳細な説明を行う。図１（ａ）では、支持基板２０上に形成された下地誘電体シート２１上に、配線基板となるべき配線積層部１００（図２参照：詳細は後述）を含有する積層シート体１０が形成されている。積層シート体１０では、下地誘電体シート２１の主表面に包含されるように第一誘電体シート１１が粘着層５１を介して配され、該第一誘電体シート１１を包むように第二誘電体シート１２が配されている。そして、該第一誘電体シート１１を包むよう形成された第二誘電体シート１２は、第一誘電体シート１１の上面と密着するとともに、第一誘電体シート１１の周囲領域２１ｃにて下地誘電体シート２１と密着しており、これによって、第一誘電体シート１１は第二誘電体シート１２に封止された状態とされている。

このように、第一誘電体シート１１と下地誘電体層２１との間には粘着層５１が介在し、そして該第一誘電体シート１１は第二誘電体シート１２に封止されることにより、シート間の界面に膨れや剥れが生じさせることなく、積層シート体１０を形成することができる。そしてその後、図１（ｂ）において、第二誘電体シート１２と下地誘電体シート２１とが密着している周囲領域２１ｃが除去されるので、図１（ｃ）において、配線積層部１００の剥離を容易に行うことが可能となる。つまり、このように構成することにより、密着性が要求される積層シート体の形成（図１（ａ））と、剥離容易性が要求される配線積層部の剥離（図１（ｃ））とを、どちらも良好に行うことが可能となる。

なお、図２に示すように、積層シート体１０のうち、粘着層５１上の領域（第一誘電体シート１１及び該第一誘電体シート１１上の領域）は、配線積層部１００とされている。配線積層部１００は、図１（ｃ）の剥離により単独で得られ、その後配線基板となるべきものである。すなわち、コア基板を有さず、かつ両主表面が誘電体層にて構成されるよう、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層された構造を有する（詳細な構造については後述する）。

また、積層シート体１０の形態は、配線積層部１００（粘着層５１上の領域）を有していればよく、図１（ａ）の形態に限定されない。例えば、図３（ａ）のように、第一誘電体シート１１上に誘電体シート１１１、１１２が配され、それらをまとめて第二誘電体シート１２が封止する形態であってもよい。また、図３（ｂ）のように、第二誘電体シート１２上に形成される他の誘電体シートが、配線積層部１００となる部分のみにより構成されていてもよい。

次に、図１（ｂ）では、積層シート体１０のうち、配線積層部１００の周囲部（図中の破線部）を除去し、該配線積層部１００の端面１０３を露出させる。つまり、第二誘電体シート１２と下地誘電体シート２１とが密着している周囲領域２１ｃが取り除かれ、第一誘電体層１１と粘着層５１との密着面のみが残ることになる。これにより、図１（ｃ）のように、配線積層部１００を支持基板２０から、第一誘電体シート１１と粘着層５１との間にて容易に剥離することができる。なお、積層シート体１０において配線積層部１００の周囲部（図中の破線部）を除去する際、該周囲部とともに、支持基板２０及び下地誘電体シート２１の該周囲部下にあたる領域も除去するようにすれば、配線積層部１００の端面１０３の露出が容易に行うことができる。

また、図１（ｂ）では配線積層部１００の周囲部を除去する際に、第二誘電体シート１２と下地誘電体シート２１とが密着している周囲領域２１ｃを取り除き、第一誘電体シート１１の端部を露出させることで配線積層部１００の剥離が可能となるが、第一誘電体シート１１の端部をより確実に露出させるため、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、配線積層部１００を、第一誘電体シート１１のうち外縁端付近を除いた部分及び該部分上の領域によって構成し、その周囲領域を除去、すなわち第一誘電体シート１１の外縁端付近も除去するようにすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明の配線基板１の断面構造の概略を表す図である。配線基板１は、高分子材料からなる誘電体層（Ｂ１〜Ｂ３、ＳＲ）と導体層（Ｍ１、Ｍ２、ＰＤ）とが交互に積層された構造を有する。その第一主表面ＭＰ１は電子部品を搭載するための搭載面とされ、主表面をなす第一誘電体層Ｂ１には、電子部品と接続するための、周知のハンダで構成された突起状の金属端子（ハンダバンプ）ＦＢが形成されている。また、第二主表面ＭＰ２は、外部基板へ接続するための接続面とされ、主表面をなす誘電体層（ソルダーレジスト層）ＳＲには開口が形成されており、該開口内には外部基板への接続を担うハンダボール（後述）を設置するための金属端子（金属パッド）ＰＤが露出している。

また、金属層Ｍ１、Ｍ２において配線ＣＬが形成されており、誘電体層Ｂ１〜Ｂ３内には該配線ＣＬに接続されるビア導体ＶＡが埋設形成されている。そして、配線ＣＬ及びビア導体ＶＡにより、電気導通路（例えばハンダバンプＦＢから金属パッドＰＤへの）が形成される。なお、配線ＣＬ、ビア導体ＶＡ及び金属パッドＰＤは、例えば銅を主成分とする材料にて構成することができる。また、金属パッドＰＤは、その表面に例えばＮｉ−Ａｕメッキによる表面メッキを施すことができる。

以上のような配線基板１は、図６に示すように、第二主表面ＭＰ２の金属パッドＰＤに外部基板への接続を担うハンダボールＳＢが設置され、一方、第一主表面ＭＰ１には、補強枠（スティフナー）ＳＴが設置されるとともに、電子部品ＩＣがハンダバンプＦＢにフリップチップ接続され、また電子部品ＩＣ下の隙間がアンダーフィル材ＵＦにて充填されることで、半導体装置３００となる。

なお、配線基板１では、電子部品ＩＣとハンダバンプＦＢとの接続信頼性を上げるため、第一主表面ＭＰ１をなす第一誘電体層Ｂ１を、他の誘電体層Ｂ２、Ｂ３、ＳＲよりも熱膨張率の小さい材料にて構成することができる。すなわち、配線基板１では、コア基板を有さず、かつ両主表面が誘電体層にて構成されるよう、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層され、かつ第一主表面ＭＰ１が電子部品を搭載するための搭載面とされるとともに、誘電体層Ｂ１〜Ｂ３、ＳＲのうち、該第一主表面ＭＰ１を構成する誘電体層Ｂ１は、他の誘電体層Ｂ２、Ｂ３、Ｓｒよりも熱膨張係数の低い材料にて構成することができる。

また、配線基板１では、電子部品ＩＣとハンダバンプＦＢとの接続信頼性を上げるため、第一主表面ＭＰ１をなす第一誘電体層Ｂ１を、他の誘電体層Ｂ２、Ｂ３、ＳＲよりもヤング率の小さい材料にて構成することができる。すなわち、配線基板１では、コア基板を有さず、かつ両主表面が誘電体層にて構成されるよう、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層され、かつ第一主表面ＭＰ１が電子部品を搭載するための搭載面とされるとともに、誘電体層Ｂ１〜Ｂ３、ＳＲのうち、該第一主表面ＭＰ１を構成する誘電体層Ｂ１は、他の誘電体層Ｂ２、Ｂ３、ＳＲよりもヤング率の低い材料にて構成することができる。

以上の条件を満たすには、例えば、他の誘電体層Ｂ２、Ｂ３、ＳＲがエポキシ樹脂を主成分として構成されている場合、第一主表面ＭＰ１に形成される誘電体層Ｂ１例えば、ポリイミド、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン等を主成分として構成することができる。

以下、本発明の実施形態である配線基板の製造方法の一例を説明する。図７〜図１０は製造工程を表す図である。工程１〜６に示す支持基板２０上に積層シート体１０を形成していく工程は、周知のビルドアップ法等により行うことができる。まず、図７の工程１に示すように、製造時における補強のための支持基板２０上に下地誘電体シート２１を形成する。支持基板２０は、下地誘電体シート２１が密着するものであれば特には限定されないが、例えばＦＲ−４等のガラスエポキシ基板（上述のようにコア基板に用いられる材料である）にて構成することができる。また、下地誘電体シート２１も、特には限定されないが、例えば後述する第二誘電体シート１２と同材料、すなわちエポキシ樹脂を主成分とする材料にて構成することができる。

次に、工程２に示すよう、下地誘電体シート２１の主表面上に、該主表面に包含されるように、粘着層５１を介して第一誘電体シート１１を配す。この粘着層５１と第一誘電体シート１１とは密着しており、この界面が後の剥離工程（工程８，９）の際の剥離界面となる。具体的には、粘着層５１の土台となる基材シート５２と、粘着層５１と、第一誘電体シート１１とがこの順に積層された複層シート５を用いることができる。複層シート５は、下地誘電体シート２１の主表面上に配され、後述するように下地誘電体シート２１と第二誘電体シート１２との間に封止される。粘着層５１は、基材シート５２に固定されており、剥離の際には、第一誘電体シート１１と、粘着層５１及び基材シート５２とに分離する。なお、複層シート５は、半硬化状態の下地誘電体シート２１上に配すようにすることができる。これにより、以降の工程で複層シート５が下地誘電体シート２１から剥れない程度の密着性が得られやすくなる。また、第一誘電体シート１１は、例えば、ポリイミド、アラミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン等にて構成される樹脂フィルムを用いることができる。

次に、工程３に示すように、第一誘電体シート１１上に第一導体層３１を形成する。そして、図８の工程４に示すように、第一誘電体シート１１（及び第一導体層３１）を包むように第二誘電体シート１２を形成する。そして、第二誘電体シート１２は、第一誘電体シート１１の上面とともに、第一誘電体シート１１の周囲領域にて下地誘電体シート２１と密着して、第一誘電体シート１１（及び第一導体層３１）を封止する。なお、誘電体シートの形成は、例えば周知の真空ラミネーション法を用いることができる。

次に、工程５に示すように、第二誘電体シート１２内に第二ビア導体４２、第二誘電体シート１２上に第二導体層３２を形成する。なお、導体層の形成は、例えば周知のセミアディティブ法により形成することができる。また、ビア導体は、例えば周知のフォトビアプロセスによりビア孔を形成し、該ビア孔を、上記セミアディティブ法における無電解メッキによって充填することにより得ることができる。

そして、同様の工程を繰り返して、誘電体シート１３、１４、ビア導体４３、導体層３３を第二誘電体シート１２上に形成し、工程６に示すような積層シート体１０を形成する。なお、本実施形態では、積層シート体１０は４層の誘電体シート１１〜１４にて構成されているが、これに限られることはない。以上により、下地誘電体シート２１の主表面上に、該主表面に包含されるよう配された第一誘電体シート１１と、該第一誘電体シート１１を包むよう形成され、かつ該第一誘電体シート１１の周囲領域にて下地誘電体シート２１と密着して該第一誘電体シート１１を封止する第二誘電体シート１２と、を有する積層シート体１０が形成される。

なお、誘電体シート１２〜１４は、エポキシを主成分とする材料にて構成することができる。また、導体層３１〜３３とビア導体４２、４３は銅を主成分として構成することができる

本実施形態では、積層シート体１０の上側の露出した主表面が、図５に示す配線基板１の第二主表面ＭＰ２となるように形成されている。したがって、積層シート体１０の上側主表面をなす誘電体シート１４は、図５の配線基板１のソルダーレジスト層ＳＲに該当し、またその開口１４ａ内に露出する導体層３３は、図５の配線基板１の金属パッドＰＤに該当する。なお、これとは反対に上側主表面を、図５に示す配線基板１の第一主表面ＭＰ１とすることもできる。その場合は、上側主表面をなす誘電体シート１４に、図５に示すハンダバンプＦＢを形成する。

次に、積層シート体１０は、粘着層５１上の領域が、配線基板１（図５参照）となるべき配線積層部１００となるよう形成されている。そこで、図９の工程７に示すように、配線積層部１００の周囲領域を除去し、端面１０３を露出させる。その際、配線積層部１００と周囲部との境界において、その下の下地誘電体シート２１及び支持基板２０ごと、例えばブレード刃等により切断する。このようにして、配線積層部１００の周囲領域とともに、支持基板２０及び下地誘電体シート２１のうちの該周囲部下にあたる領域も除去するようにすると、端面１０３の露出が容易である。

次に、工程８、９に示すように、配線積層部１００を支持基板２０から、第一誘電体シート１１と粘着層５１との界面にて剥離する。この際、粘着層５１は、土台シート５２側に残る。そして、配線積層部１００を支持基板２０から剥離した後に、該配線積層部１００の主表面を構成する第一誘電体シート１１を穿孔し（図１０の工程１１）、該主表面に内部の導体層３１と接続された金属端子８（図５の配線基板１ではハンダバンプＦＢ）を形成する（工程１２）ことで配線基板１が完成する。なお、工程１１において、第一誘電体シート１１を穿孔することによる開口１１ａの形成は、例えば、ＵＶレーザーやＹＡＧレーザー等の周知のレーザーを用いて行うことができる。

また、工程１１において、金属端子８を形成する際、開口１１ａの深さ（第一誘電体シート１１の厚み）によっては、導体層３１と直接接続することが困難な場合があるので、その間に例えばハンダよりなる導体充填材４１を介在させることが可能である。

なお、以上の製造工程では、図１１に示すように、積層シート体１０に含まれる配線積層部１００は、一つの配線基板に対応する個体１００´が複数連結されたもの、つまり、配線基板１の多数個取りワーク基板として構成することができる。

以上の実施例では粘着層５１と第一誘電体シート１１とが密着していたが、図１２（ａ）に示すように、積層シート体１０を、粘着層５１と第一誘電体シート１１との間に金属箔層５３が介挿された構造とすることもできる。この場合、図１２（ｃ）に示すように、配線積層部１００は、当該金属箔層５３と粘着層５１との界面にて支持基板２０から剥離される。なお、金属箔層５３は、剥離後に除去されることとなる。このように金属箔層５３と粘着層５１との界面を剥離界面とすることで剥離性が向上するとともに、金属箔層５３を介すことで剥離の際に粘着層５１の一部が第一誘電体シート１１に付着するのを防止することができる。

具体的には、粘着層５１の土台となる基材シート５２と、粘着層５１と、金属箔層５３と、第一誘電体シート１１とがこの順に積層された複層シート５´を用いることができる。該複層シート５´は、上記実施形態と同様に、下地誘電体シート２１と第二誘電体シート１２との間に封止される。

このような複層シート５´を用いた場合、上述した図７〜１０の工程１〜１１の製造工程は、以下のように変形することができる。なお、異なる部分のみ抜粋して説明する。図１３の工程３´ａに示すように、支持基板２０に形成された下地誘電体シート２１上に、第一誘電体シート１１が上側となるように複層シート５´を配し、該第一誘電体シート１１の主表面上に第一導体層３１をパターン形成する。その後、図８及び９の工程４〜８のごとく、積層シート体１０の形成、配線積層部１００の周囲領域の除去を行った後、図１３の工程９´ａ（１）に示すように、金属箔層５３と粘着層５１との界面にて剥離を行う。すなわち、配線積層部１００は金属箔層５３が付随した状態で剥離される。金属箔層５３は、工程９´ａ（２）に示すように、エッチング等によって除去される。その後、図１０に示すように、配線積層部１００の主表面を構成する第一誘電体シート１１を穿孔し、該主表面に内部の導体層３１と接続された金属端子８を形成することで配線基板１が完成する。

また、図１４の工程３´ｂに示すように、第一誘電体シート１１において、金属箔層５３に接続されるよう第一ビア導体（上記導体充填材に当たる）４１を形成し、その後第一導体層３１を形成することができる。この場合、剥離後に金属箔層５３を除去する際、工程９´ｂ（２）に示すように、除去面に第一導体層３１と接続された第一ビア導体４１を有する開口１１ａが現れ、そこに金属端子８を直接形成することができる。これにより、剥離後の薄く軟らかい配線積層部１００に対して、第一誘電体シート１１´の穿孔したり、その孔を導体（例えば、予備ハンダ）で充填する等の作業を行うことなく金属端子８を形成することが可能となる。

本発明の配線基板の製造方法の工程を簡略的に示す図積層シート体１０に含まれる配線積層シート体１００を示す図積層シート体１０の変形例を表す図積層シート体１０における配線積層部１００とする領域の変形例本発明の一実施形態である配線基板の断面構造の概略を表す図図５の配線基板１を用いた半導体装置本発明の配線基板の製造方法の工程を表す図図７に続く図図８に続く図図９に続く図多数個取りワーク基板とされた配線積層部１００を上部より見た図本発明の配線基板の製造方法の工程の変形例を簡略的に示す図本発明の配線基板の製造方法の工程の第一変形例を表す図本発明の配線基板の製造方法の工程の第二変形例を表す図

符号の説明

１配線基板
１０積層シート体
１１第一誘電体シート
１２第二誘電体シート
２０支持基板
２１下地誘電体シート
５複層シート
５１粘着層
５２シート基材
１００配線積層部

Claims

コア基板を有さず、かつ両主表面が誘電体層にて構成されるよう、高分子材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層された配線基板を製造するために、
製造時における補強のための支持基板上に形成された下地誘電体シートの主表面上に、該主表面に包含されるよう粘着層を介して配された第一誘電体シートと、該第一誘電体シートをくるむよう形成され且つ該第一誘電体シートの周囲領域にて前記下地誘電体シートと密着して該第一誘電体シートを封止する第二誘電体シートと、を有する積層シート体を形成するとともに、
前記積層シート体のうち、前記第一誘電体シート及び該第一誘電体シート上の領域を前記配線基板となるべき配線積層部として、その周囲部を除去し、該配線積層部の端面を露出させた後、前記配線積層部を前記支持基板から、前記第一誘電体シートと前記粘着層との間にて剥離することを特徴とする配線基板の製造方法。