JP2006165131A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 不用意な短絡等の無い信頼性に優れた多層配線基板を製造可能とする。
【解決手段】 基材上に層間接続のためのバンプを形成するバンプ形成工程と、バンプが形成された基材上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶縁層上に銅箔を熱圧着する熱圧着工程と、銅箔をパターニングするパターニング工程とを有する。バンプ形成工程において、層間接続のためのバンプの他に、層間接続に関与しないダミーバンプを形成する。ダミーバンプは、製品基板領域から分離除去される捨て基板領域、あるいは製品基板領域内に形成する。ダミーバンプ群に情報表示機能を付与してもよい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、バンプにより層間接続を行う多層配線基板の製造方法に関するものであり、特に、成型（銅箔貼り合わせ）後に銅箔貼り合わせ状態を良好に維持するための技術に関する。

いわゆるビルドアップ多層配線基板を製造するには、絶縁層と導体層を順次積層し、各導体層を所定の配線パターンにパターニングするとともに、各導体層間の層間接続を図る必要があり、導体層におけるファインパターンの形成と、効率的な層間接続の実現が重要な技術となる。

従来、ビルドアップ多層配線基板の製造方法として、銅箔にバンプを形成し、これを絶縁膜に埋め込んだ後、この上に銅箔を貼り合わせてバンプとの接続をとる方法が知られている（例えば、特許文献１等を参照。）。

特許文献１記載の発明は、バンプ形成のための選択的エッチング方法、選択的エッチング装置に関するものであるが、多層配線回路基板製造技術として、バンプ形成用の銅箔の一方の主面にエッチングバリア層を形成し、このエッチングバリア層の主面に導体回路形成用の銅箔を形成した配線回路基板形成用部材をベースとして用い、それを適宜加工することにより多層配線回路基板を得る技術が開示されている。

前記多層配線回路基板製造技術では、先ず、前記配線回路基板形成用部材の銅箔を選択的エッチングして層間接続用のバンプを形成し、バンプ間を絶縁層により埋め、各バンプ間を絶縁する。次に、絶縁層、バンプの上面上に導体回路形成用の銅箔を形成する。次いで、上下両面の銅箔を選択的エッチングすることにより配線膜を形成する。これにより、上下両面の配線膜を有し、且つ配線膜間がバンプにより接続された多層配線基板が形成される。
特開２００３−１２９２５９号公報

ところで、前記バンプ接続を利用した多層配線基板の製造に際しては、バンプの上面上に銅箔を貼り合わせる必要があり、ステンレス板間に挟み込んで加圧し、前記銅箔を熱圧着する成型工程が行われている。

この成型工程では、通常の成型と異なり、前記バンプがある程度潰れるまで高い圧力を加える必要がある。これは、前記銅箔とバンプの先端面とは単に接しているだけの状態であり、結合力を確保するためには、バンプが潰れる程度まで加圧し、銅箔とバンプとを一体化する必要があるからである。したがって、通常の成型では加圧力を３５〜４０ｋｇ／ｃｍ^２程度に設定するのに対して、前記成型では９０〜１５０ｋｇ／ｃｍ^２と３倍近い圧力を加えている。また、圧力ばかりでなく、例えば絶縁層にポリイミド樹脂を使用した場合には、３３５℃程度の高温も加わることになる。

このような高温、高圧下での成型を行うと、特にバンプの無い部分において、絶縁層の変形が起こり、貼り合わせた銅箔と配線回路基板形成用部材の銅箔とが接触する等、貼り合わせ状態に障害が生じ、性能を維持することができないという問題が生ずるおそれがある。バンプの無い部分では、成型時の圧力をバンプで支持することができず、絶縁層に直接圧力が加わることから、変形が生じ易く、これに伴い絶縁層上の銅箔も変形する。前記変形により貼り合わせた銅箔と配線回路基板形成用部材の銅箔とが接触すると、短絡等が問題になる。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、成型（銅箔貼り付け）後の製品において、絶縁層の変形等による銅箔の変形、さらにはこれに伴う銅箔同士の接触を防止し、不用意な短絡等の無い信頼性に優れた多層配線基板を製造し得る製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の多層配線基板の製造方法は、基材上に層間接続のためのバンプを形成するバンプ形成工程と、前記バンプが形成された基材上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記絶縁層上に銅箔を熱圧着する熱圧着工程と、前記銅箔をパターニングするパターニング工程とを有し、前記バンプ形成工程において、前記層間接続のためのバンプの他に、層間接続に関与しないダミーバンプを形成することを特徴とする。

本発明の製造方法では、層間接続のためのバンプの他に、本来はバンプが形成されない領域にも層間接続に関与しないバンプを形成しているので、銅箔の熱圧着の際に加わる圧力がこれらバンプによって支えられ、基板全体において加わる圧力が均等になる。したがって、バンプの無い領域で問題となっていた絶縁層への過剰な圧力の印加が解消され、絶縁層の変形、さらには貼り合わされる銅箔の変形が解消される。

本発明によれば、成型（銅箔貼り付け）後の製品において、絶縁層の変形等による銅箔の変形、さらにはこれに伴う銅箔同士の接触を防止することができ、これにより、不用意な短絡等の無い信頼性に優れた多層配線基板を製造することが可能である。

以下、本発明を適用した多層配線基板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
バンプ接続を利用した多層配線基板の製造に際しては、先ず、図１（ａ）に示すように、バンプ形成のための銅箔１と、Ｎｉ等からなるエッチングバリア層２と、第１の配線層となる銅箔３とを積層してなるクラッド材を用意する。ここで、前記エッチングバリア層２は、銅箔１に対してエッチング選択性を有し、銅箔１のエッチングの際にエッチングストッパとなる。また、銅箔３は、最終的にはパターニングにより配線層とされるが、この段階では前記銅箔１及びエッチングバリア層２をエッチングすることにより形成されるバンプを支持する支持体としても機能するものである。

そして、図１（ｂ）に示すように、前記銅箔１をエッチングして層間接続用バンプ４を形成する。この銅箔１のエッチングは、酸性エッチング液によるエッチングと、アルカリ性エッチング液によるエッチングとを組み合わせて行うことが好ましい。すなわち、銅箔１上にマスクとなるレジスト膜（図示は省略する。）を形成した後、酸性エッチング液（例えば塩化第二銅）をスプレーする。これにより銅箔１がエッチングされるが、この酸性エッチング液によるエッチング深さは、銅箔１の厚さよりも浅くし、エッチングバリア層２が露出しない範囲で行う。次いで、水洗い（リンス）の後、アルカリエッチング液（例えば水酸化アンモニウム）により銅箔１の残部をエッチングする。アルカリエッチング液は、エッチングバリア層２を構成するＮｉをほとんど侵すことがなく、したがって、エッチングバリア層２は、このアルカリエッチング液によるエッチングのストッパとして機能する。なお、このときアルカリエッチング液のｐＨは、８．０以下とすることが好ましい。アルカリエッチング液を前記ｐＨとすることにより、エッチングバリア層２を侵すことなく、銅箔１を比較的速くエッチングすることができる。また、前記層間接続用バンプ４の形成の後、前記エッチングバリア層２も除去するが、この場合には、エッチングバリア層２であるＮｉのみをエッチング除去し、その下の銅箔３に対しては、ほとんどこれを侵すことのないエッチング液を用いる。

本実施形態においては、前記層間接続用バンプ４の形成と同時に、捨て基板領域にもダミーバンプ５を形成する。通常、多層配線基板の作製に際しては、工程上の都合等から、実際に製品として使用する製品基板領域と、製品基板から分離除去され製品としては使用しない捨て基板領域とを有する状態で各工程を進め、最終的に前記捨て基板領域を分離除去して製品を完成する。この捨て基板領域は、層間接続が必要ないため、これまでバンプは形成されていない。

しかしながら、この捨て基板領域にバンプが形成されていないと、後述の成形工程で絶縁層に過剰の圧力が加わり、変形等の障害が発生することがわかってきた。そこで、本実施形態では、この捨て基板領域にもダミーバンプ５を形成し、製品基板領域と同等の構成とすることで、成形工程において絶縁層に加わる圧力を均一化する。前記ダミーバンプ５は、層間接続に関与するものではないが、前記層間接続用バンプ４の形成の際に一括形成することができ、何ら工程を追加することなく形成することができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、前記層間接続用バンプ４やダミーバンプ５の間を埋める形で絶縁層６を形成する。絶縁層６は、例えばポリイミド等の樹脂材料を塗布することにより、あるいは樹脂フィルムを熱圧着することにより形成することができる。ここで使用する樹脂材料としては、特にめっきに対する密着性やガラス転移点、線膨張係数等を考慮する必要がなく、必要な特性等に応じて任意のものを選択することができる。また、その厚さ等も制約されることはない。

前記絶縁層５の形成の後、層間接続用バンプ４やダミーバンプ５の先端面が露呈するように表面を研磨し、図１（ｄ）に示すように、この上に第２の配線層となる銅箔７を配置する。なお、このとき、前記ダミーバンプ５を複数形成し、それらの集合体が数字や文字、記号等を表すようにすれば、この段階で情報表示機能を付与することができ、例えばロットや品種等を表示して基板の取り間違い等を予防したり、あるいは位置合わせ用のマーク等として利用することが可能である。

続いて、図１（ｅ）に示すように、熱圧着により銅箔７を絶縁層６上に貼り合わせる。前記貼り合わせ（成型）は、いわゆる熱圧着により行う。銅箔６の熱圧着に際しては、図１（ｄ）あるいは図１（ｅ）に示す積層体をステンレス板の間に繰り返し配置し、一括して熱圧着を行う。最外部のステンレス板の外側には、それぞれクッション材を配置し、これらクッション材を介してプレス機間に挟み込む。

プレスの際の圧力は、９０〜１５０ｋｇ／ｃｍ^２程度、プレス温度は３３５℃程度である。例えば、予め２００℃で予備加熱した後、３３５℃まで温度を上げ、圧力１１０ｋｇ／ｃｍ^２でプレスする。真空度は１．３ｋＰａ程度に設定すればよい。

前記熱圧着に際しては、プレスの圧力が製品基板領域、捨て基板領域の双方に加わるが、これまで製品基板領域のみに層間接続用バンプ４が形成されていたため、製品基板領域ではこれら層間接続用バンプ４によって銅箔７が支持された形になり、絶縁層６にプレス圧力が過剰に加わることがないのに対して、捨て基板領域ではバンプが無いために、絶縁層６に過剰な圧力が加わり、その変形、さらには銅箔の変形の原因となっていた。これに対して、本実施形態では、捨て基板領域にもダミーバンプ５を形成しているので、製品基板領域と同等の構成となり、絶縁層６に過剰な圧力が加わることによる銅箔７の変形等が解消される。

前記銅箔７の熱圧着の後、図１（ｆ）に示すように、表裏両面の導体層（銅箔７及び銅箔３）を所望の配線パターンに応じてパターニングし、配線層とした後、図中破線位置で切断し、捨て基板領域を分離、除去する。前記パターニングは、通常のフォトリソ技術及びエッチング技術によって行うことができる。これにより、両面配線基板を得ることができるが、さらに多層化することも可能である。捨て基板領域の分離除去は、例えば機械的な切断によって行ってもよいし、予めミシン目等の分割容易線を形成しておき、これに沿って分割するようにしてもよい。

なお、本実施形態では、前記図１（ｆ）に示す工程で、ダミーバンプ５に対応する位置の導体層（銅箔７及び銅箔３）を前記配線パターンのパターニングの際に除去するようにしているが、逆にこの部分の導体層を残すように前記配線パターンのパターニングを行ってもよい。いずれの場合にも前記捨て基板領域は製品基板領域から分離、除去されるので、製品として使用される製品基板領域に何ら影響を与えることはない。

以上のように、本実施形態の多層配線基板の製造方法では、捨て基板領域にダミーバンプを形成するようにしているので、過剰な圧力が加わることによる絶縁層６や銅箔７の変形を防止することができる。その結果、銅箔７と銅箔３の接触による不用意な短絡等を回避することができ、信頼性の高い多層配線基板を製造することが可能である。

（第２の実施形態）
本実施形態は、製品基板領域内にダミーバンプを形成した例である。多層配線基板においては、その仕様等によっては、製品基板領域内においてダミーバンプ４が均等に形成されていない場合がある。このような場合、製品基板領域内においても前記捨て基板領域と同様の現象が発生するおそれがある。そこで、本実施形態は、製品基板領域内の層間接続用バンプが形成されない領域にダミーバンプを形成し、製品基板領域の全体において、プレスの際の圧力分布を均等にしようというものである。

本実施形態においても、先の第１の実施形態と同様、図２（ａ）に示すように、バンプ形成のための銅箔１と、Ｎｉ等からなるエッチングバリア層２と、第１の配線層となる銅箔３とを積層してなるクラッド材を用意し、図２（ｂ）に示すように、エッチングによりバンプ４の形成を行う。ただし、本実施形態の場合、製品基板領域内に層間接続用の層間接続用バンプ群４Ａと、層間接続には関与しないダミーバンプ群４Ｂを形成する。

前記ダミーバンプ群４Ｂは、製品基板領域内の層間接続用バンプ群４Ａが形成されない領域に形成され、これらダミーバンプ群４Ｂを形成することで、製品基板領域全体にバンプが分散形成された状態とすることができる。なお、図示していないが、先の第１の実施形態と同様、これらに加えて捨て基板領域にダミーバンプを形成してもよい。

ここで、前記ダミーバンプ群４Ｂは、バンプ４の集合体からなるものであるが、ダミーバンプ群４Ｂにおいては、その配置は任意に選択することができる。そこで、例えば図３に示すように、バンプ４の先端面が例えば数字の形状となるように配列すれば、情報表示機能を付与することができる。なお、図３の例の場合、数字を表示するようにしているが、これに限らず、文字や記号、さらにはそれらの組み合わせであってもよい。

次に、図２（ｃ）に示すように、前記層間接続用バンプ群４Ａやダミーバンプ群４Ｂの間を埋める形で絶縁層６を形成し、層間接続用バンプ群４Ａやダミーバンプ群４Ｂを構成する各バンプ４の先端面が露呈するように表面を研磨する。前記ダミーバンプ群４Ｂは、この段階でも表面に露呈し、表示機能を果たし、例えば基板の取り間違い等を予防したり、あるいは位置合わせ用のマーク等として利用することが可能である。

続いて、図２（ｄ）に示すように第２の配線層となる銅箔７を配置し、図２（ｅ）に示すように、熱圧着により銅箔７を絶縁層６上に貼り合わせる。この熱圧着に際しては、プレスの圧力が製品基板領域全体に加わるが、本実施形態では、製品基板領域全体に層間接続用バンプ群４Ａとダミーバンプ群４Ｂが分散形成された形になっており、製品基板領域全体でバンプ４によって銅箔７が支持された形になり、絶縁層６にはプレス圧力が均等に加わる。

前記銅箔７の熱圧着の後、図２（ｆ）に示すように、表裏両面の導体層（銅箔７及び銅箔３）を所望の配線パターンに応じてパターニングし、配線層とする。この配線パターンのパターニングに際しては、ダミーバンプ群４Ｂに対応する位置の導体層（銅箔７及び銅箔３）もエッチング除去する。これにより、完成した製品基板にもダミーバンプ群４Ｂによる表示がなされることになり、製品基板の判別等に利用することができる。

本実施形態の多層配線基板の製造方法では、製品基板領域内の層間接続用のバンプが形成されない領域にダミーバンプ群４Ｂを形成するようにしているので、この領域で過剰な圧力が加わることによる絶縁層６や銅箔７の変形を防止することができる。その結果、銅箔７と銅箔３の接触による不用意な短絡等を回避することができ、信頼性の高い多層配線基板を製造することが可能である。

また、本実施形態では、ダミーバンプ群４Ｂに情報表示機能を持たせているので、各工程で基板の種類等を確認することができる。近年、多層配線基板においては、製品のライフサイクルの短縮化等により多様な形態のものを並行して作製する場合が多くなってきており、基板の取り違え等が頻繁に起こっているが、前記、ダミーバンプ群４Ｂに情報表示機能を持たせておけば、各工程で基板の確認を行うことができ、間違いを無くすことができる。情報表示の手法としては、製品基板への表示の印刷等も知られているが、いずれも製品基板完成後に表示を付与することが多い。本実施形態では、製造過程においても逐次確認することができることから、その効果は一層大きい。

第１の実施形態における多層配線基板の製造プロセスの一例を示すものであり、（ａ）はクラッド材を示す断面図、（ｂ）はバンプ形成工程を示す断面図、（ｃ）は絶縁層形成工程を示す断面図、（ｄ）は銅箔配置工程を示す断面図、（ｅ）は銅箔熱圧着工程（成型工程）を示す断面図、（ｆ）は銅箔パターニング工程を示す断面図である。 第２の実施形態における多層配線基板の製造プロセスの一例を示すものであり、（ａ）はクラッド材を示す断面図、（ｂ）はバンプ形成工程を示す断面図、（ｃ）は絶縁層形成工程を示す断面図、（ｄ）は銅箔配置工程を示す断面図、（ｅ）は銅箔熱圧着工程（成型工程）を示す断面図、（ｆ）は銅箔パターニング工程を示す断面図である。 情報表示機能を付与したダミーバンプ群の一例を示す概略平面図である。

符号の説明

１ 銅箔、２ エッチングバリア層、３ 銅箔、４ バンプ、４Ａ 層間接続用バンプ群、４Ｂ ダミーバンプ群、５ ダミーバンプ、６ 絶縁層、７ 銅箔

Claims (4)

1. 基材上に層間接続のためのバンプを形成するバンプ形成工程と、前記バンプが形成された基材上に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、前記絶縁層上に銅箔を熱圧着する熱圧着工程と、前記銅箔をパターニングするパターニング工程とを有し、
   前記バンプ形成工程において、前記層間接続のためのバンプの他に、層間接続に関与しないダミーバンプを形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 製品基板領域から分離除去される捨て基板領域に前記ダミーバンプを形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
3. 製品基板領域内に前記ダミーバンプを形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記ダミーバンプは複数のダミーバンプからなるダミーバンプ群として形成され、前記ダミーバンプ群は情報表示機能を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の多層配線基板の製造方法。