JP2007123425A

JP2007123425A - 配線基板の製造方法

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Publication number: JP2007123425A
Application number: JP2005311475A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Abe; 務阿部; Satoru Akatsuka; 悟赤塚; Makio Nishizawa; 巻夫西澤; Yuichi Kiyozawa; 裕一清沢
Original assignee: Seiko Epson Corp; Yamato Electric Ind Co Ltd
Current assignee: Seiko Epson Corp; Yamato Electric Ind Co Ltd
Priority date: 2005-10-26
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2007-05-17

Abstract

【課題】信頼性の高い配線基板を製造することを可能にする配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】配線基板の製造方法は、以下の各工程を含む。ベース基板１０上に形成された導電パターン２０の一部を覆うように、ベース基板１０に熱硬化性樹脂３２を設ける。第１の加熱工程によって、熱硬化性樹脂３２を半硬化させる。導電パターン２０にめっき処理を行って、導電パターン２０における熱硬化性樹脂３２からの露出部にめっき層２６を形成する。その後、第２の加熱工程によって、熱硬化性樹脂３２を硬化させて、樹脂層３０を形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、配線基板の製造方法に関する。

導電パターンにめっき層を形成して配線基板を製造することが知られている。また、導電パターンの一部を覆うように樹脂層を形成し、該樹脂層からの露出部にめっき層を形成することが知られている。樹脂層に影響を与えないようにめっき層を形成することができれば、信頼性の高い配線基板を製造することができる。

本発明の目的は、信頼性の高い配線基板を製造することを可能にする配線基板の製造方法を提供することにある。
特許第３６３２６７５号

（１）本発明に係る配線基板の製造方法は、ベース基板上に形成された導電パターンの一部を覆うように、前記ベース基板に熱硬化性樹脂を設けること、
第１の加熱工程によって、前記熱硬化性樹脂を半硬化させること、
前記導電パターンにめっき処理を行って、前記導電パターンにおける前記熱硬化性樹脂からの露出部にめっき層を形成すること、及び、その後、
第２の加熱工程によって、前記熱硬化性樹脂を硬化させることを含む。本発明によると、熱硬化性樹脂が半硬化の状態で、めっき処理工程を行う。一般的に、半硬化の状態の熱硬化性樹脂は、完全に硬化させた場合と較べて、ベース基板との密着性が高い。そのため、半硬化の状態の熱硬化性樹脂は、めっき処理の影響を受けて剥離することを防止することができる。このことから、本発明に係る配線基板の製造方法によると、設計通りの形状の樹脂層を形成することが可能になり、信頼性の高い配線基板を形成することができる。
（２）この配線基板の製造方法において、
前記第１の加熱工程では、前記熱硬化性樹脂を、１００〜１５０度の温度で０．５〜１時間加熱してもよい。
（３）この配線基板の製造方法において、
前記導電パターンの表面はスズ層であってもよい。
（４）この配線基板の製造方法において、
前記めっき処理によって、鉛フリーはんだ層を形成してもよい。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１〜図７は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、図１及び図２に示す、ベース基板１０を用意することを含んでいてもよい。ここで、図１及び図２はベース基板１０について説明するための図であり、図１はベース基板１０の上視図で、図２は図１のII−II線断面の一部拡大図である。ベース基板１０の材料や構造は特に限定されず、既に公知となっているいずれかの基板を利用してもよい。ベース基板１０は、フレキシブル基板であってもよく、リジッド基板であってもよい。あるいは、ベース基板１０は、テープ基板であってもよい。ベース基板１０は、積層型の基板であってもよく、あるいは、単層の基板であってもよい。また、ベース基板１０の外形も特に限定されるものではない。また、ベース基板１０の材料についても特に限定されるものではない。ベース基板１０は、有機系又は無機系のいずれの材料で形成されていてもよく、これらの複合構造をなしていてもよい。ベース基板１０として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる基板又はフィルムを使用してもよい。あるいは、ベース基板１０としてポリイミド樹脂からなるフレキシブル基板を使用してもよい。フレキシブル基板としてFPC(Flexible Printed Circuit)や、TAB(Tape Automated Bonding)技術で使用されるテープを使用してもよい。また、無機系の材料から形成されたベース基板１０として、例えばセラミックス基板やガラス基板が挙げられる。有機系及び無機系の材料の複合構造として、例えばガラスエポキシ基板が挙げられる。ベース基板１０は、貫通穴１４を有していてもよい。貫通穴１４の平面形状は特に限定されるものではないが、例えば矩形をなしていてもよい。貫通穴１４を、デバイスホールと称してもよい。ただし、ベース基板１０として、貫通穴を有しない基板を利用してもよい（図示せず）。

図１及び図２に示すように、ベース基板１０には、導電パターン２０が形成されてなる。導電パターン２０の構造や材料は特に限定されるものではない。例えば導電パターン２０は、図２に示すように、コアパターン２２に金属層２４が形成された構造をなしていてもよい。このとき、コアパターン２２は、銅によって形成されていてもよい。また、金属層２４は、スズによって形成されていてもよい。すなわち、導電パターン２０の表面は、スズによって形成されていてもよい。このとき、導電パターン２０の表面はスズ層であるといってもよい。なお、コアパターン２２は、図２に示すように、ベース基板１０に直接形成されていてもよい。あるいは、コアパターン２２は、図示しない接着剤を介して、ベース基板１０に設けられていてもよい。導電パターン２０を形成する方法は特に限られるものではない。例えば、銅箔をパターニングしてコアパターン２２を形成し、その後、コアパターンにスズめっき処理を施して金属層２４を形成し、導電パターン２０を形成してもよい。ただし、導電パターン２０はこれに限られるものではない。例えば、めっき層が形成されていないコアパターン２２のみを指して、導電パターンと称してもよい。すなわち、単一の金属によって形成された導電パターンに対して、以下の工程を行ってもよい。また、導電パターン２０は、図示しないめっきリードを有していてもよい。すなわち、導電パターン２０は、電解めっきのための給電用のリードを含んでいてもよい。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、図３に示すように、ベース基板１０に熱硬化性樹脂３２を設けることを含む。熱硬化性樹脂３２は、導電パターン２０の一部を露出させるように形成する。例えば、熱硬化性樹脂３２は、他の電子部品（半導体チップや液晶モジュール、あるいは、他の配線基板等）との電気的な接続に利用される領域のみを露出させるように形成してもよい。すなわち、熱硬化性樹脂３２は、導電パターン２０の一部を覆うように設けると言ってもよい。なお、熱硬化性樹脂３２として、フィルム状あるいはペースト状のいずれかの樹脂を利用してもよい。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、第１の加熱工程を含む。第１の加熱工程によって、図４に示すように、熱硬化性樹脂３２を半硬化させる。ここで、半硬化とは、熱硬化性樹脂３２の硬化反応が進んでいるが、硬化反応が完全には終了していない状態を指していてもよい。言い換えると、半硬化とは、熱硬化性樹脂３２が、いわゆるＢ−ステージの状態（熱硬化性樹脂の硬化中間状態）にあることを指してもよい。このとき、熱硬化性樹脂３２は、Ｂ−ステージ樹脂であると言ってもよい。第１の加熱工程では、例えば、熱硬化性樹脂３２を、１００〜１５０度の温度で０．５〜１時間加熱してもよい。また、第１の加熱工程は、窒素雰囲気中で行ってもよい。つまり、窒素雰囲気で満たされたベーク炉内に配線基板１を入れ、そのベーク炉内の温度を上げることによって、第１の加熱工程を行ってもよい。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、導電パターン２０にめっき処理を行って、図５に示すように、導電パターン２０における熱硬化性樹脂３２からの露出部にめっき層２６を形成することを含む。本工程は、熱硬化性樹脂３２が半硬化の状態で行う。半硬化の状態の熱硬化性樹脂はベース基板との密着性が高いため、完全に硬化した樹脂層（後述する樹脂層３０）と比較して、ベース基板１０及び導電パターン２０からの剥離が生じにくい。そのため、半硬化の状態でめっき処理工程を行えば、熱硬化性樹脂３２が剥離しないようにめっき工程を行うことができる。また、半硬化の状態の熱硬化性樹脂３２は弾性に富むため、めっき工程で破壊される可能性が極めて低い。そして、めっき工程によって変形したとしても、もとの形状に戻ることができるため、熱硬化性樹脂３２を、設計通りの形状に保つことができる。これらのことから、熱硬化性樹脂３２が半硬化の状態でめっき工程を行えば、導電パターン２０の必要な部分のみにめっき層２６を形成することができるとともに、設計通りの形状の樹脂層３０を、設計通りの位置に形成することができる。なお、半硬化の状態の熱硬化性樹脂３２は、硬化反応前の樹脂よりもベース基板１０及び導電パターン２０との密着性が高いため、第１の加熱工程後に当該めっき処理工程を行うことで、熱硬化性樹脂３２を、設計通りの形状に保つことができる。

本工程に適用するめっき処理方法は、電解めっき、無電解めっきのいずれであってもよい。また、めっき層２６の組成（めっき液の組成）も、特に限定されるものではない。例えば、めっき層２６は、いわゆる鉛フリーはんだ層であってもよい。ここで、「鉛フリーはんだ」とは、従来に比べ、鉛の含有量が極端に少ないはんだ、あるいは、鉛をまったく含まないはんだを指していてもよい。例えば、めっき層２６は、スズ−ビスマス合金はんだであってもよい。あるいは、めっき層２６は、銀、金、亜鉛、銅、ビスマスのうちのいずれか１つあるいは複数の金属とスズとの合金はんだであってもよい。すなわち、めっき層２６は、鉛を含まないスズ合金はんだであってもよい。ただし、めっき層２６は、スズめっき層であってもよい。

また、めっき層２６を形成する領域についても特に限定されるものではない。例えば、めっき層２６は、導電パターン２０における熱硬化性樹脂３２からの露出部のすべてを覆うように形成してもよい。あるいは、めっき層２６は、導電パターン２０の熱硬化性樹脂３２からの露出部のうち、デバイスホール１４付近の領域（例えば、半導体チップを搭載するための領域）のみに形成してもよい。また、めっき層２６は、導電パターン２０の熱硬化性樹脂３２からの露出部のうち、デバイスホール１４付近の領域以外の部分（例えば、他の配線基板との電気的な接続に利用される部分）のみに形成してもよい。なお、導電パターン２０及びこれに形成されためっき層２６を合わせて、配線パターンと称してもよい。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、第２の加熱工程を行うことを含む。第２の加熱工程によって、熱硬化性樹脂３２を硬化させて、樹脂層３０を形成する（図６及び図７参照）。また、第２の加熱工程は、窒素雰囲気中で行ってもよい。つまり、窒素雰囲気で満たされたベーク炉内に配線基板を入れ、そのベーク炉内の温度を上げることによって、第２の加熱工程を行ってもよい。本工程は、上述しためっき工程の後に行う。以上の工程によって、あるいは、必要に応じて検査工程やめっきリードを切断する工程を行い、配線基板１を形成してもよい。あるいは、テープ状のベース基板を打ち抜く工程を行い、個片の配線基板を形成してもよい。本実施の形態に係る配線基板の製造方法では、第２の加熱工程の後には、無電解めっき処理を行わないようにしてもよい。これにより、設計通りに形成された樹脂層３０を有する配線基板を製造することができる。あるいは、本実施の形態に係る配線基板の製造方法では、第２の加熱工程後には、一切のめっき処理（電解めっき処理及び無電解めっき処理）を行わないようにしてもよい。すなわち、配線基板を製造するために必要なめっき処理工程は、すべて、第２の加熱工程前に行ってもよい。

以下、本発明を適用した第１の実施の形態の変形例に係る配線基板の製造方法について説明する。

本発明を適用した第１の実施の形態の第１の変形例に係る配線基板の製造方法は、図８に示すように、第２のめっき層２８を形成することを含んでいてもよい。第２のめっき層２８は、めっき層２６上に形成する。第２のめっき層２８は、例えば、鉛フリーはんだ層であってもよい。このとき、めっき層２６は、スズ層であってもよい。すなわち、本変形例に係る配線基板の製造方法では、熱硬化性樹脂３２が半硬化の状態で、複数のめっき処理工程を行ってもよい。このとき、複数のめっき液を利用して、めっき処理工程を行ってもよい。これにより、複数層のめっき層を形成してもよい。そして、第２のめっき層２８を形成した後に、第２の加熱工程を行い、配線基板を形成してもよい。

本発明を適用した第１の実施の形態の第２の変形例に係る配線基板の製造方法では、図９に示すように、単一の金属パターンによって形成された導電パターン２１にめっき処理を行ってもよい。導電パターン２１は、例えば、銅によって形成された金属パターンであってもよい。これにより、導電パターン２１に、めっき層２７を形成してもよい。その後、第２の加熱工程を行い、配線基板を形成してもよい。

（第２の実施形態）
以下、図１０（Ａ）〜図１２を参照して、本発明を適用した第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明する。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、半導体チップ４０を用意することを含んでいてもよい（図１０（Ａ）参照）。半導体チップ４０は、例えばシリコン基板であってもよい。半導体チップ４０には、集積回路４２が形成されていてもよい。集積回路４２の構成は特に限定されないが、例えば、トランジスタ等の能動素子や、抵抗、コイル、コンデンサ等の受動素子を含んでいてもよい。また、半導体チップ４０は複数の電極４４を有する。電極４４は、半導体チップ４０の内部と電気的に接続されていてもよい。電極４４は、集積回路４２と電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路４２に電気的に接続されていない電極を含めて、電極４４と称してもよい。電極４４は、アルミニウム又は銅等の金属で形成されていてもよい。さらに、半導体チップ４０は、図示しないパッシベーション膜を有してもよい。パッシベーション膜は、例えば、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂等で形成してもよい。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、ベース基板１０に半導体チップ４０を搭載することを含む（図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）参照）。本工程は、熱硬化性樹脂３２が半硬化の状態で行う。本工程は、導電パターン２０にめっき層２６を形成する工程の後に行ってもよい。すなわち、本工程は、第１の加熱工程、及び、その後のめっき処理工程の後に行ってもよい。ただし、本工程は、第１の加熱工程後であって、めっき処理工程の前に行ってもよい。本工程は、例えば、半導体チップ４０をベース基板１０の上方に配置して位置合わせし（図１０（Ａ）参照）、半導体チップ４０をベース基板１０に向かって押圧して、半導体チップ４０をベース基板１０に搭載してもよい（図１０（Ｂ）参照）。このとき、導電パターン２０と電極４４とを接触させて電気的に接続させてもよい。なお、導電パターン２０と電極４４とを安定して電気的に接続するために、本工程を、加熱環境下で行ってもよい。これにより、導電パターン２０と電極４４との境界に、共晶合金を形成してもよい。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、図１１に示すように、熱硬化性樹脂３５を設けることを含んでいてもよい。熱硬化性樹脂３５は、ベース基板１０と半導体チップ４０との間に設けてもよい。熱硬化性樹脂３５は、導電パターン２０における、熱硬化性樹脂３２からの露出部を覆うように設けてもよい。また、熱硬化性樹脂３５は、貫通穴１４の少なくとも一部を充填するように設けてもよい。熱硬化性樹脂３５の材料は特に限定されず、例えば、熱硬化性樹脂３２と同じ材料を利用してもよい。

本実施の形態に係る配線基板の製造方法は、第２の加熱工程を含む。これにより熱硬化性樹脂３２を硬化させて、図１２に示すように、樹脂層３０を形成する。また、本工程によって、熱硬化性樹脂３５を硬化させて、図１２に示すように、封止部３６を形成する。これによると、樹脂層３０と封止部３６とを同時に形成することが可能になる。すなわち、配線基板１を形成する工程で、配線基板１に半導体チップ４０が実装された半導体チップ実装体（半導体装置２）を形成することが可能になる。そのため、効率よく半導体装置を製造することができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

図１は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図２は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図３は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図４は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図５は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図６は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図７は、本発明を適用した第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図８は、本発明を適用した第１の実施の形態の第１の変形例に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図９は、本発明を適用した第１の実施の形態の第２の変形例に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図１１は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。図１２は、本発明を適用した第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明するための図である。

符号の説明

１…配線基板、１０…ベース基板、１４…貫通穴、２０…導電パターン、２１…導電パターン、２２…コアパターン、２４…金属層、２６…めっき層、２７…めっき層、２８…めっき層、３０…樹脂層、３２…熱硬化性樹脂、３５…熱硬化性樹脂、３６…封止部、４０…半導体チップ、４２…集積回路、４４…電極

Claims

ベース基板上に形成された導電パターンの一部を覆うように、前記ベース基板に熱硬化性樹脂を設けること、
第１の加熱工程によって、前記熱硬化性樹脂を半硬化させること、
前記導電パターンにめっき処理を行って、前記導電パターンにおける前記熱硬化性樹脂からの露出部にめっき層を形成すること、及び、その後、
第２の加熱工程によって、前記熱硬化性樹脂を硬化させることを含む配線基板の製造方法。
請求項１記載の配線基板の製造方法において、
前記第１の加熱工程では、前記熱硬化性樹脂を、１００〜１５０度の温度で０．５〜１時間加熱する配線基板の製造方法。
請求項１又は請求項２記載の配線基板の製造方法において、
前記導電パターンの表面はスズ層である配線基板の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の配線基板の製造方法において、
前記めっき処理によって、鉛フリーはんだ層を形成する配線基板の製造方法。