JP2006253574A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 めっき用給電線による配線パターンの制限、部材ロス、打ち抜き工程の追加等がなく、かつ導体配線を完全にめっき被覆する。
【解決手段】 配線基板１上の半導体チップ実装領域と配線領域と製品検査用電極領域に、電解めっきを利用して配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、めっき用給電線２とめっき用給電線に共通接続された導体配線３を配線基板１上に形成する工程と、めっき用給電線２を介して配線基板１上に電解めっきを行い、めっき用給電線２および導体配線３を金属めっきで被覆する工程と、めっき用給電線２をエッチングすることにより、導体配線３を個別化する配線パターンを形成する工程とを含む。これによりめっき用給電線2の除去が不要となり、打ち抜き工程が削減できると同時に部材ロスを低減できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電解めっきを用いた配線基板の製造方法に関するものである。

半導体装置用配線基板において、配線基板上の一部を異種金属で被覆する場合がある。配線基板表面に金属層を形成する手段として、電解めっき法は最も一般的な方法のひとつである。電解めっきは金属種を含む溶液内に被めっき物を浸漬し通電することで金属層を被めっき物表面に析出させる。このため配線基板上に電解めっきを行う場合、個々の配線はめっき用給電線と短絡されており、めっき用給電線に電圧を印加することで配線領域が通電される必要がある。

電解めっきにより配線基板を作製する場合、目的の配線パターンを銅箔のエッチングなどにより作製した後、配線周囲を適当なめっき層で被覆することで配線基板とする。配線基板上の配線パターン表面に異種金属を被覆する目的としては、実装される半導体チップと強固な接合を形成する金属を配線表面に修飾する、配線金属のバリア層とすることで耐湿性等の製品信頼性を向上させるなどが挙げられる。

一般的なテープキャリアにおける電解めっきを用いた配線基板の製造方法について、図５（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。図５（ａ）において、ベースフィルム１４上に複数の導体配線１３およびめっき用給電線１２を形成する。めっき用給電線１２は導体配線１３の延長上に形成されており、複数の導体配線１３間を短絡させている。このような導体配線１３とめっき用給電線１２からなる配線パターンの形成には、図示しないが、ベースフィルム１４上にＣｕなどの金属箔を接着し、その上からマスクパターンを形成し、酸などの薬液によるエッチングにより不要部分を除去する、もしくはベースフィルム１４上に所定の配線パターンをめっき成長させるなどの方法が取られる。

次に、図５（ｂ）において、配線基板１１をめっき槽（図示せず）に浸漬し、めっき用給電線１２を電源（図示せず）に接続することで電解めっきを行いめっき層で被覆された配線基板１１を得る。導体配線１３が露出した領域に等方的に電解めっき層が成長することで導体配線１３外周を異種金属で被覆された配線基板１１が得られる。得られた配線基板１１はめっき用給電線１２を介して複数の導体配線１３が短絡しているため、この状態では配線基板として機能しない。

図５（ｃ）において導体配線１３を短絡させているめっき用給電線１２を除去する。テープキャリアの場合にはめっき用給電線１２の除去には金型による領域Ｄの打ち抜きが用いられる。導体配線１３を短絡させている領域Ｄを除去することで目的とする配線基板１１が得られる。
特開２００１−２３７５１１号公報

しかしながら従来の技術では以下に挙げるような問題が発生する。

第1の問題は電解めっきを行う際に必要となるめっき用給電線の除去である。均一なめっき成長のためには導体配線内の電流密度を均一に保つ必要がある。このためめっき用給電線と複数の導体配線を短絡させるが、その結果、複数の導体配線が短絡した状態にある配線基板からめっき用給電線を除去する工程が必要不可欠となる。上述したようにめっき用給電線の除去には金型によるめっき用給電線の打ち抜きなどが用いられる。しかし、新たに工程が増加すると共に打ち抜きの際に発生した導電性を有するダストなどが配線基板表面に付着し動作不良を起こすことが懸念される。また打ち抜きプロセスでは強い静電気が発生する可能性があり、配線基板に悪影響を与える可能性がある。

第2の問題は、電解めっきにより配線基板を作成する際に、実際に必要となる製品領域に加えてめっき用給電線を形成する領域が必要なことである。前述したように、めっき用給電線は最終的に除去されるため、製品領域には寄与しない。めっき用給電線は最終段階で除去されるため、不要な材料の消費となる。

第3の問題は、電解めっきを行う場合にはめっき用給電線と導体配線の全てを接続しなければならないため配線パターンの形状が制限されることである。めっき用給電線は一般的には配線基板の最外周に配置される。前述したように電解めっきにより被覆を行う導体配線は全てめっき用給電線と短絡している必要がある。現在の配線基板は狭ピッチ、多出力数に対する要求が高いため、めっき用給電線と導体配線全てを接続することが困難となる場合がある。

これらの問題は配線基板の種類、材料に依存せず、めっき用給電線を導体配線と独立して形成した配線基板において電解めっきを利用する場合には常に発生する可能性がある。

なお、このような課題を解決する手段として銅箔上に配線パターンに沿ったマスクパターンを形成した後、銅箔全体を給電線としてＡｕなどの電解めっきを行い、パターン状に形成されたＡｕ層をエッチングマスクとして銅箔を選択除去する配線基板の製造方法が特許文献1に記載されている。この方法を利用すれば、電解めっきを行った後に配線パターンが形成されるため、めっき用の給電線を特別に配置しておく必要はない。しかしながら、この先行技術では導体配線上面のみにめっき層が形成されるため、側面は被めっき部が露出したままとなり耐湿性などの製品信頼性等に関する懸念がある。

したがって、本発明の目的は、電解めっきを利用する際に必要となるめっき用給電線による配線パターンの制限、部材ロス、打ち抜き工程の追加等がなく、かつ導体配線を完全にめっき被覆できる配線基板の製造方法を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の配線基板の製造方法は、配線基板上の半導体チップ実装領域と配線領域と製品検査用電極領域に、電解めっきを利用して配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、めっき用給電線と前記めっき用給電線に共通接続された導体配線を前記配線基板上に形成する工程と、前記めっき用給電線を介して配線基板上に電解めっきを行い、前記めっき用給電線および前記導体配線を金属めっきで被覆する工程と、前記めっき用給電線をエッチングすることにより、前記導体配線を個別化する配線パターンを形成する工程とを含む。

請求項２記載の配線基板の製造方法は、請求項１記載の配線基板の製造方法において、前記めっき用給電線が前記製品検査用電極領域に形成され、前記導体配線が前記半導体チップ実装領域から製品検査用電極領域まで形成されている。

請求項３記載の配線基板の製造方法は、請求項１記載の配線基板の製造方法において、導体配線を個別化する配線パターンを形成する工程では、前記配線パターンと同時に前記導体配線それぞれに接続された製品検査用電極が形成されている。

請求項４記載の配線基板の製造方法は、請求項３記載の配線基板の製造方法において、前記製品検査用電極が複数の行列に並んで配置されている。

請求項５記載の配線基板の製造方法は、請求項１，２，３または４記載の配線基板の製造方法において、前記めっき用給電線上にめっきレジストを形成した後、電解めっきを行う。

請求項６載の配線基板の製造方法は、請求項１，２，３，４または５記載の配線基板の製造方法において、前記半導体チップ実装領域の導体配線上に電解めっきによりバンプを形成した後、異種の金属により電解めっきを行う。

本発明の請求項１記載の配線基板の製造方法によれば、めっき用給電線を介して配線基板上に電解めっきを行い、めっき用給電線および導体配線を金属めっきで被覆する工程と、めっき用給電線をエッチングすることにより、導体配線を個別化する配線パターンを形成する工程とを含むので、電解めっき終了後にめっき用給電線のエッチングにより配線パターンを再構成することで、配線基板内の配線パターンを完成させるため、めっき用給電線を製品領域内に形成出来る。このため、めっき用給電線による配線基板の面積増大を抑制できる。また、めっき用給電線をエッチングして配線パターンを形成する際に各配線間の短絡はなくなるため、不良発生の原因となる金型による打ち抜き工程を必要としない。また、電解めっき前に形成された導体配線周囲は電解めっきにより完全に被覆される。このため、既存の工法と同等の接続信頼性を有する配線基板が得られる。

請求項２では、めっき用給電線が製品検査用電極領域に形成され、導体配線が半導体チップ実装領域から製品検査用電極領域まで形成されているので、製品検査用電極以外の配線パターンは全て外周を金属めっきにより被覆されている。このため高い耐湿性、製品信頼性を有する配線基板が得られる。

請求項４では、請求項２記載の配線基板の製造方法において、製品検査用電極が複数の行列に並んで配置されていることが好ましい。すなわち、製品検査用電極を形成する領域に対応した幅の、めっき用給電線を配線基板上に形成した後、電解めっきを行うため、製品検査用電極を複数の行列に並んで配置することで、めっき用給電線の幅が増加すれば、電解めっきの際に印加される電流密度が安定化する。このため、より良好なめっき被覆を行うことが可能である。また、出力数の多い配線基板に対しても本発明を適用できる。

請求項５は、めっき用給電線上にめっきレジストを形成した後、電解めっきを行うので、電解めっき層をエッチングマスクとして製品検査用電極を容易に作製できる。導体配線の全周は完全にめっきにより被覆されているため、めっき用給電線のめっき被覆されていない箇所のみを選択的に除去することが可能である。本発明によればめっき用給電線から配線パターンを形成する際に導体配線に及ぶエッチングマスクが不要となる。

請求項６は、半導体チップ実装領域の導体配線上に電解めっきによりバンプを形成した後、異種の金属により電解めっきを行うので、導体配線上に電解めっきによるバンプ形成を行うことが可能であり、広範な配線基板に適用が可能である。すなわち、上記先行技術文献の構成では導体配線上にバンプを形成した後に電解めっきを行うことは給電線が除去されているために難しい。本発明ではめっき用給電線から配線パターンを形成する前の段階であれば、導体配線の特定部位にマスクパターン等を用いて電解めっきを行うことは容易であり、バンプ付き配線基板など多様な配線基板に対して効果が適用できる。

上述したように、電解めっきにより配線基板を作製する場合には、めっき用給電線が必ず必要となる。また、めっき用給電線に共通接続された導体配線は、製品段階では導体配線を短絡させているめっき用給電線の除去が必要である。

本発明では製品領域の一部を電解めっき終了後にめっき用給電線から作成する。これによると最終段階でのめっき用給電線の打ち抜き工程を省略できると同時にめっき用給電線による面積増加を抑制できる。また、電解めっき前に配線パターンを形成している領域の導体配線周囲は完全にめっき被覆される。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施の形態の配線基板の製造方法を表す平面図である。

配線基板１は、電解めっき時に給電を行うためのめっき用給電線２、外部との接続を行うための導体配線３、めっき用給電線２と導体配線３を保持する基材となるベースフィルム4から構成されている。めっき用給電線２を介して配線基板１上に電解めっきを行い、めっき用給電線２および導体配線３を金属めっきで被覆した後、電解めっきにより被覆されためっき用給電線２をエッチングすることにより、共通接続されていた導体配線３を個別化して切り離し、配線パターンを形成する。

図１（ａ）に示すように、めっき用給電線２と導体配線３の配線パターンが形成された配線基板１をめっき槽(図示せず)に浸漬した後、めっき用給電線２を電源(図示せず)の一端と接続し電解めっきを行う。例えば厚さ１０μｍ程度のＣｕからなる導体配線３を１μｍのＡｕめっき層で被覆する。Ａｕめっきは半導体チップ実装時に安定な接合を形成すると同時に、Ｃｕイオンの溶出等により製品信頼性の上で問題のあるＣｕ配線を被覆する目的を持つ。

図１（ｂ）において、Ａは半導体チップ実装領域、Ｂは配線領域、Ｃは製品検査用電極領域である。この場合、めっき用給電線２が製品検査用電極領域Ｃに形成され、めっき用給電線２から製品検査用電極５を形成する。製品検査用電極５を形成する際に、導体配線3を短絡させている余分なめっき用給電線をエッチングにより除去することで、従来工法では必要であっためっき用給電線２の打ち抜き工程が不要となり、ダストの発生、静電破壊など打ち抜き工程で懸念される配線基板の製品信頼性の低下を抑制できる。まためっき用給電線2は全て製品検査用電極5の形成に使用されるため、打ち抜きにより発生していた不要部材の発生を抑制できる。

本発明の実施の形態では電解めっき前に配線パターンが形成されている半導体チップ実装領域Ａ〜製品配線領域Ｂの導体配線3は従来工法と同様に完全にめっき被覆される。実装済み製品の接続信頼性等に影響する領域Ａに変化はまったくないことから、従来の工法からの転用は極めて容易である。

一般的な液晶ドライバ用配線基板ではめっき用給電線の線幅、製品検査用電極の面積は共に数１００μｍ程度である。このため、本発明を適用する際にめっき用給電線から製品検査用電極を形成する際に配線パターン設計上の制約は小さい。従ってめっき用給電線から製品検査用電極を形成することは十分に可能であるし、製品検査用電極を形成するのに最低限必要な線幅を有していれば、電解めっきに必要な安定した電流供給を行うのに十分なめっき用給電線が形成されているといえる。

なお、図１（ａ），（ｂ）では製品検査用電極の領域Ｃにめっき用給電線２を配置し、電解めっき後にエッチングを行うとしたが、配線パターンの形状等により必要であれば製品配線領域Ｂの一部にわたってめっき用給電線を拡張しても良い。

図２（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態における製品検査用電極が複数列にわたって形成された配線基板の製造方法を示す平面図である。

配線基板１は、めっき用給電線２、導体配線３、ベースフィルム４から構成されている。めっき用給電線２を介して配線基板１上に電解めっきを行った後、製品検査用電極５がめっき用給電線２から形成される。

図１の実施形態と同様に図２（ａ）において配線パターンの形成および電解めっきによる被覆を行った後、図２（ｂ）においてめっき用給電線２から製品検査用電極５を形成する。この際、各導体配線３と接続されるように製品検査用電極５が複数の行列に並んだ形状とする。このような構造とすることで狭ピッチ化、多ピン化に対応した配線基板を作製できる。また図１（ａ），（ｂ）と比較してめっき用給電線２の線幅を増加することは、電流密度の安定化につながるため、本発明の実施形態においてこのような複数列にわたって製品検査用電極５が形成された構成を使用する弊害はない。

次に図３（ａ）〜（ｄ）を用いて本発明の実施形態においてめっき用給電線から製品検査用電極を形成する製造工程を示す。

図３（ａ）に示すように、めっき用給電線２上に電解めっき後に製品検査用電極を作製する領域を開口したマスクパターン（めっきレジスト）６を形成する。次に図３（ｂ）に示すように、配線基板１に電解めっきを行い、電解めっき層７を形成する。図３（ｃ）に示すように、マスクパターン６を除去した後、電解めっき層７をマスクパターンとしてエッチングを行う。めっき用給電線２の非めっき被覆部の選択的エッチングにより製品検査用電極５が形成される。

例えばＣｕからなるめっき用給電線上にＡｕめっきを被覆した場合には、イオン化傾向の差を利用しＣｕのみを容易に酸性溶液でエッチングできる。

次に図４（ａ）〜（ｄ）を用いて本発明の実施形態において導体配線上にバンプを有する配線基板の作製する製造工程を示す。

図４（ａ）に示すように、特定の配線パターンを有するめっき用給電線２、導体配線３、ベースフィルム４からなる配線基板１を作製する。

図４（ｂ）に示すように、配線基板１上の特定領域のみを開口したマスクパターン(図示せず)を形成した後、電解めっきによりバンプ８を形成する。例えば複数の導体配線３にまたがる長孔状のマスクパターンを用いてＣｕからなる導体配線上にＣｕめっきを行い５μｍ程度のバンプを形成する。

図４（ｃ）に示すように、めっき用給電線２から電流を印加し、バンプ８とは異種の金属により電解めっきを行う。ここでは、Ａｕめっきである。この際、導体配線３およびバンプ８の周囲（露出した面）は完全に電解めっきで被覆される。

図４（ｄ）に示すように、めっき用給電線2から製品検査用電極5を形成し、目的とした配線基板1を得る。

前記の先行技術文献では、電解めっきを行った後、めっき用給電線から導体配線を形成する。このため、導体配線上にバンプを形成した後に電解めっきを行うことは給電線が除去されているために難しい。本発明の実施形態ではめっき用給電線２から配線パターンを形成する前の段階であれば、導体配線3の特定部位にマスクパターン等を用いて電解めっきを行うことは容易であり、バンプ付き配線基板など多様な配線基板に対して効果が適用できる。

本発明に係る配線基板の製造方法は、電解めっきを用いた配線基板において、めっき用給電線部の除去に起因する部材コストを減少できると同時に配線パターンの制約を低減できる。また打ち抜き工程を削減することでダスト、静電破壊など製品信頼性に影響を与える工程を削減できる。

本発明の実施形態における配線基板の製造方法を示す平面図である。 本発明の実施形態における複数列の製品検査用電極を有する配線基板の製造方法を示す平面図である。 本発明の実施形態における製品検査用電極の形成方法を示す断面図である。 本発明の実施形態におけるバンプを有する配線基板の製造方法を示す斜視図である。 従来の配線基板の製造方法を示す平面図である。

符号の説明

１,１１ 配線基板
２,１２ めっき用給電線
３,１３ 導体配線
４,１４ ベースフィルム
５,１５ 製品検査用電極
６ マスクパターン
７ 電解めっき層
８ バンプ
Ａ 半導体チップ実装領域
Ｂ 製品配線領域
Ｃ 製品検査用電極領域
Ｄ 打ち抜き領域

Claims (6)

1. 配線基板上の半導体チップ実装領域と配線領域と製品検査用電極領域に、電解めっきを利用して配線パターンを形成する配線基板の製造方法であって、
   めっき用給電線と前記めっき用給電線に共通接続された導体配線を前記配線基板上に形成する工程と、
   前記めっき用給電線を介して配線基板上に電解めっきを行い、前記めっき用給電線および前記導体配線を金属めっきで被覆する工程と、
   前記めっき用給電線をエッチングすることにより、前記導体配線を個別化する配線パターンを形成する工程とを含む配線基板の製造方法。
2. 前記めっき用給電線が前記製品検査用電極領域に形成され、前記導体配線が前記半導体チップ実装領域から製品検査用電極領域まで形成されている請求項１記載の配線基板の製造方法。
3. 導体配線を個別化する配線パターンを形成する工程では、前記配線パターンと同時に前記導体配線それぞれに接続された製品検査用電極を形成する請求項１記載の配線基板の製造方法。
4. 製品検査用電極が複数の行列に並んで配置されている請求項３記載の配線基板の製造方法。
5. 前記めっき用給電線上にめっきレジストを形成した後、電解めっきを行う請求項１，２，３または４記載の配線基板の製造方法。
6. 前記半導体チップ実装領域の導体配線上に電解めっきによりバンプを形成した後、異種の金属により電解めっきを行う請求項１，２，３，４または５記載の配線基板の製造方法。

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