JP2008016719A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度に電気接続部が設置された構造を有する配線基板を提供する。
【解決手段】導電層をエッチングすることによって形成される電気接続部を有する配線基板の製造方法であって、前記導電層の第１の面からパターンエッチングを行い、形成されたパターンを基板に接続する第１の工程と、前記導電層の前記第１の面の反対側の第２の面からパターンエッチングを行って当該導電層のエッチングされた部分を貫通させ、前記電気接続部を形成する第２の工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【選択図】図２Ｅ

Description

本発明は、導電層のエッチングによって形成される電気接続部を有する配線基板の製造方法に関する。

近年、半導体装置や電子部品など、配線基板に実装されるデバイスの高性能化に伴い、これらのデバイスが実装される配線基板の側でも高性能デバイスに対応した配線構造を形成する必要が生じている。

このため、例えばバンプと呼ばれる配線の接続部（接続端子）についても、配線の微細化・高密度化に対応する必要が生じている。従来は、例えば半田ボールを用いてバンプを形成することが広く行われていたが、特に微細化、狭ピッチ化が進んだ配線基板においては、バンプの高さのばらつきが問題になる場合があった。

そこで、導電層をエッチングによりパターニングすることで、バンプに相当する電気接続部（接続端子）を形成する方法が提案されていた（例えば特許文献１参照）。

図１Ａ〜図１Ｂは、導電層をエッチングによりパターニングすることで、バンプに相当する、配線基板に接続して用いる接続部（接続端子）を形成する方法を模式的に示した図である。

図１Ａを参照するに、まず、本図に示す工程では、支持板１上の導電層２Ａ上に、例えばレジスト層をパターニングすることでマスクパターン３を形成する。

次に、図１Ｂに示す工程において、前記マスクパターン３をマスクにしたエッチングによって前記導電層２Ａのパターニングを行い、ポスト状の接続部２を形成することができる。

上記の方法によれば、例えば半田ボールを用いてバンプを形成する場合に比べて接続部の高さのばらつきが小さく、接続部の信頼性が良好となる。
特開２００４−３３５９２６号公報

しかし、上記の図１Ａ〜図１Ｂに示した接続部の形成方法においては、前記導電層２Ａのエッチング時に、該導電層２Ａが横方向にもエッチングされてしまい、前記接続部２が細くなってしまう問題があった。このため、前記接続部２を近接して設置することが困難になり、接続部の高密度化が困難となってしまう問題が生じていた。

例えば図１Ｂに示す前記接続部２の設置のピッチＰ１は、前記接続部２の径と高さをともに１５０μｍ程度とすると、４００μｍ程度とすることが限界となる。

そこで、本発明は上記の問題を解決した、新規で有用な配線基板の製造方法を提供することを統括的な課題としている。

本発明の具体的な課題は、高密度に電気接続部が設置された構造を有する配線基板を提供することである。

本発明は、上記の課題を、導電層をエッチングすることによって形成される電気接続部を有する配線基板の製造方法であって、前記導電層の第１の面からパターンエッチングを行い、形成されたパターンを基板に接続する第１の工程と、前記導電層の前記第１の面の反対側の第２の面からパターンエッチングを行って当該導電層のエッチングされた部分を貫通させ、前記電気接続部を形成する第２の工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法により、解決する。

本発明によれば、高密度に電気接続部が設置された構造を有する配線基板を提供することが可能となる。

また、前記電気接続部の前記基板と接続された側の反対側に別の基板を接続する第３の工程をさらに有すると、基板を積層してなる構造を有する配線基板を構成することが容易となり、好ましい。

また、前記第１の工程で前記導電層がエッチングされた部分を、絶縁材料で埋設する工程をさらに有すると、前記導電層のエッチング形状が良好となり、好ましい。

また、前記第２の工程では、エッチングされた部分が貫通することで前記絶縁材料が露出するようにパターンエッチングが行われると、前記導電層のエッチング形状が良好となり、好ましい。

また、前記第２の工程で前記導電層がエッチングされた部分を、絶縁材料で埋設する工程をさらに有すると、前記導電層のエッチング形状が良好となり、好ましい。

また、前記基板には半導体チップが実装されていてもよい。

また、前記第１の工程では、前記半導体チップを収納するための収納部が前記パターンエッチングにより形成されると、効率よく当該半導体チップを収納する構造を構成することができる。

また、前記導電層のエッチングによって、前記半導体チップに接続される放熱のための接続部が形成されると、半導体チップの放熱性が良好となり、好ましい。

また、前記別の基板には半導体チップが実装されていてもよい。

また、前記導電層はＣｕよりなると、電気接続部の抵抗値が小さくなり、好適である。

本発明によれば、高密度に電気接続部が設置された構造を有する配線基板を提供することが可能となる。

本発明に係る配線基板の製造方法は、導電層をエッチングすることによって形成される電気接続部を有する配線基板の製造方法であって、前記導電層の第１の面からパターンエッチングを行い、形成されたパターンを基板に接続する第１の工程と、前記導電層の前記第１の面の反対側の第２の面からパターンエッチングを行って当該導電層のエッチングされた部分を貫通させ、前記電気接続部を形成する第２の工程と、を有することを特徴としている。

上記の製造方法では、前記導電層をエッチングする場合に、当該導電層の前記第１の面の側からエッチングを行った後、前記第１の面の反対側の第２の面の側からパターンエッチングを行い、電気接続部を形成していることが特徴である。

このため、従来のように導電層を片側からのみエッチングする方法に比べて、電気接続部の側壁部分のエッチング量が少なくなる。従って、電気接続部を形成するピッチを従来に比べて狭くすることが可能になり、高密度に電気接続部を形成することが可能になる。

また、本発明では、前記導電層の前記第１の面の側をエッチングした後で前記基板に接続している。このため、例えば電気接続部を形成した後で（エッチングされた部分が貫通した後で）基板に接続する場合にくらべて、電気接続部の基板に対する位置決め精度が良好となる。

次に、上記の配線基板の製造方法について、図面に基づき以下に説明する。

図２Ａ〜図２Ｇは、本発明の実施例１による配線基板の製造方法を、手順を追って示す図である。ただし、以下の図中、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

まず、図２Ａに示す工程において、例えばＣｕよりなる導電層１０１の第１の面に、マスクパターン１０３を、第２の面にマスクパターン１０２をそれぞれ形成する。例えばマスクパターン１０２はフォトレジストにより形成され、フォトリソグラフィ法によってパターニングされて、開口部１０２Ａ，１０２Ｂを有するように形成される。

上記のパターニングを行うにあたっては、まず、導電層１０１の前記第２の面にレジスト層を形成する。この場合、当該レジスト層は、例えばフィルムの貼り付けにより、または、塗布（スピンコート）により、形成される。次に、当該レジスト層のパターニングのための露光と現像処理を行うことで、開口部１０２Ａ，１０２Ｂを形成することができる。

また、上記のマスクパターン１０２と同様にして、導電層１０１の前記第１の面に、開口部１０３Ａ，１０３Ｂを有するマスクパターン１０３を形成する。この場合、開口部１０２Ａと開口部１０３Ａが、また、開口部１０２Ｂと開口部１０３Ｂが、それぞれ導電層１０１を挟んで対向するように形成する。

次に、図２Ｂに示す工程において、まず、マスクパターン１０３をマスクにした導電層１０１のエッチング（パターニング）を行う。そこで、開口部１０３Ａ，１０３Ｂにそれぞれ対応する、導電層１０１の開口部１０３ａ、１０３ｂを形成する。当該エッチングは、例えばエッチング液をスプレー状に導電層１０１に供給することで行われる。この場合、マスクパターン１０２上には樹脂フィルム等の保護層１０４が貼り付けられ、マスクパターン１０２の側でエッチングが進行することが防止される。

本工程においては、導電層１０１の開口部１０３ａ，１０３ｂは、例えば導電層１０１の厚さの半分程度の深さを有するように形成される（ハーフエッチングされる）ことが好ましい。この場合に、導電層１０１のサイドエッチング（横方向へのエッチング）の量を効果的に抑制することが可能となり、電気接続部の高密度配置が可能となる。すなわち、本工程においては、導電層１０１を貫通しないように所定量エッチングすることで、導電層１０１に孤立パターンが形成されることなく、導電層１０１が連続的に接続された状態を維持するようにして開口部１０３ａ，１０３ｂが形成される。

次に、図２Ｃに示す工程において、導電層１０１からマスクパターン１０３を剥離（除去）し、導電層１０１のパターニングされた側（前記第１の面の側）と配線基板２００を接続する。配線基板２００は、基板２０１上に電極パッド２０２が形成され、さらに半導体チップ２０３がフリップチップ接続されてなる構造を有している。また、電極パッド２０２と半導体チップ２０３は、図示を省略する基板２０１上に形成された配線で接続されている。

例えば、上記の電極パッド２０２上には半田よりなる層が形成され、当該半田を溶融させることで、電極パッド２０２と導電層１０１のパターニングされた凸部１０１ａが接合される。また、基板２０１上の半導体チップ２０３は、開口部１０３ｂに対応する位置に収納される。

次に、図２Ｄに示す工程において、接合された導電層１０１と基板２０１の間の開口部１０３ａ，１０３ｂの隙間にエポキシやポリイミド等の樹脂材料１０５を封入して硬化させる。

次に、図２Ｅに示す工程において、保護層１０４を剥離し、さらに、図２Ｂに示した工程と同様にして、マスクパターン１０２をマスクにした導電層１０１のエッチング（パターニング）を行う。そこで、開口部１０２Ａ，１０２Ｂにそれぞれ対応する、導電層１０１の開口部１０２ａ、１０２ｂを形成する。

この場合、導電層１０１において、開口部１０２ａと開口部１０３ａが、また、開口部１０２ｂと開口部１０３ｂが、それぞれ対応して導電層１０１を貫通するようにエッチングが行われる。すなわち、開口部１０２ａを形成することで開口部１０３ａに封入された樹脂材料１０５が露出するように、また、開口部１０２ｂを形成することで開口部１０３ｂに封入された樹脂材料１０５が露出するようにエッチングが行われる。この結果、配線基板２００上に起立するように、例えば円柱状の電気接続部１０１Ａが複数形成される。

上記のように、導電層１０１を両面からエッチングすることで、導電層の深さ方向（厚さ方向）に対する横方向のエッチング量を小さくすることが可能となり、配線基板２００上に高密度に電気接続部１０１Ａを形成することが可能となる。例えば、厚さ２００μｍの導電層１０１をエッチングする場合に、ピッチを３００μｍ程度として電気接続部１０１Ａを形成することが可能となる。

また、本工程でのエッチングに先立って、図２Ｄの工程で、開口部１０３ａ，１０３ｂに樹脂材料１０５が封入されているため、開口部１０３ａ，１０３ｂの側でのサイドエッチングなどのオーバーエッチングの発生をさらに効果的に抑制することが可能となっている。

次に、電気接続部１０１Ａ（導電層１０１）からマスクパターン１０２を剥離（除去）し、配線基板２００上に電気接続部１０１Ａが複数形成されてなる配線基板を製造することができる。

上記の配線基板には、電気接続部１０１Ａが高密度に設置され、電気接続部１０１Ａには様々なデバイスを接続することが可能である。例えば、以下の工程に示すように、電気接続部１０１Ａに別の配線基板を積層するようにして接続し、配線基板が積層されてなる構造を形成してもよい。

例えば、図２Ｆに示す工程において、電気接続部１０１Ａ（導電層１０１の第２の面の側）と配線基板３００を接続する。配線基板３００は、基板３０１上に電極パッド３０２が形成され、さらに半導体チップ３０３がフリップチップ接続されてなる構造を有している。また、電極パッド３０２と半導体チップ３０３は、図示を省略する基板３０１に形成された配線で接続されている。

例えば、上記の電極パッド３０２上には半田よりなる層が形成され、当該半田を溶融させることで、電極パッド３０２と電気接続部１０１Ａが接合される。また、半導体チップ３０３は、開口部１０２ｂに対応する位置に収納される。

次に、図２Ｇに示す工程において、開口部１０２ａ，１０２ｂの隙間に、例えばエポキシやポリイミド等の樹脂材料１０６を封入して硬化させる。さらに、基板２０１の電気接続部１０１Ａが接続された側の反対側に、半田バンプ２０４を形成して外部接続端子としてもよい。

このようにして、積層された複数の配線基板２００，３００が電気接続部１０１Ａで接続されてなる配線基板４００を製造することができきる。また、配線基板４００には、半導体チップ２０３、３０３が内蔵されている。

上記の配線基板４００は、先に説明したように電気接続部１０１Ａを高密度に配置することが可能となっており、近年の高性能化・多ピン化した半導体チップを実装する場合に好適な構造を有していることが特徴である。

また、上記の製造方法においては、導電層１０１に開口部１０３ａ，１０３ｂを形成した後で（導電層１０１の第１の面の側をエッチングした後で）配線基板２００に接続している。このため、例えば電気接続部を形成した後で（エッチングされた部分が貫通した後で）配線基板２００に接続する場合にくらべて、電気接続部１０１Ａの配線基板２００に対する位置決め精度が良好となっている。

また、図３Ａ〜図３Ｈは、本発明の実施例２による配線基板の製造方法を、手順を追って示した図である。ただし、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。また、特に説明しない部分は、実施例１の場合と同様の方法としている。以下の実施例では、おもに実施例１と異なる点を説明する。

まず、図３Ａに示す工程において、実施例１の図２Ａに示した工程と同様にして、導電層１０１にマスクパターン１０２、１０３を形成する。ただし本実施例では、マスクパターン１０２には開口部１０２Ａのみを形成し、実施例１の開口部１０２Ｂは形成しない。

次に、図３Ｂに示す工程において、実施例１の図２Ｂに示した工程と同様にして、マスクパターン１０３をマスクにした導電層１０１のエッチングを行い、導電層１０１に開口部１０３ａ、１０３ｂを形成する。

次に、図３Ｃに示す工程において、実施例１の図２Ｃに示した工程と同様にして、導電層１０１からマスクパターン１０３を剥離し、導電層１０１と配線基板２００を接続する。ただし本実施例の場合、半導体チップ２０３上には熱伝導性が良好な材料（例えば金属フィラーを含む樹脂ペーストなど）よりなる、半導体チップ２０３の放熱のための放熱層２０５が形成されている。放熱層２０５は、開口部１０３ｂに面する導電層１０１に接するように形成される。

次に、図３Ｄに示す工程において、実施例１の図２Ｄに示した工程と同様にして、接合された導電層１０１と基板２０１の間の開口部１０３ａ，１０３ｂの隙間に、例えば樹脂材料１０５を封入して硬化させる。

次に、図３Ｅに示す工程において、実施例１の図２Ｅに示した工程と同様にして、保護層１０４を剥離し、マスクパターン１０２をマスクにした導電層１０１のエッチングを行い、開口部１０２ａを形成する。

この場合、導電層１０１において、開口部１０２ａと開口部１０３ａが対応して導電層１０１を貫通するようにエッチングが行われ、電気接続部１０１Ａが複数形成される。また、上記の電気接続部１０１Ａとともに、放熱層２０５に接続される、半導体チップ２０３の放熱のための接続部１０１Ｂがパターニングして形成される。

次に、図３Ｆに示す工程において、実施例１の図２Ｆに示した工程と同様にして、電気接続部１０１Ａと配線基板３００Ａ（実施例１の配線基板３００に相当）を接続する。配線基板３００は、基板３０１上に電極パッド３０２が形成され、さらに半導体チップ２０３の放熱のための金属からなるプラグ３０４が基板３０１を貫通するように形成されてなる構造を有している。

例えば、上記の電極パッド３０２上には半田よりなる層が形成され、当該半田を溶融させることで、電極パッド３０２と電気接続部１０１Ａが接合される。また、半導体チップ２０３は、放熱層２０５，接続部１０１Ｂを介してプラグ３０４と接続される。また、プラグ３０４上に半田よりなる層を形成し、この半田によりプラグ３０４と接続部１０１Ｂを接合してもよい。

次に、図３Ｇに示す工程において、開口部１０２ａの隙間に、樹脂材料１０６を封入して硬化させる。

次に、図３Ｈに示す工程において、基板３０１上にプラグ３０４に接続される放熱板３０５を形成する。放熱板３０５は、例えば金属材料などの熱伝導性が良好な材料により形成される。また、基板２０１の電気接続部１０１Ａが接続された側の反対側に、半田バンプ２０４を形成して外部接続端子としてもよい。また、プラグ３０４と放熱板３０５は、半田により接合してもよい。このようにして、配線基板５００を形成することができる。

上記の配線基板５００においては、高性能化・多ピン化した半導体チップを実装する場合に好適な構造を有していることに加えて、実装された半導体チップの放熱性が良好である特徴を有している。

近年の高速度で動作する半導体チップは発熱量が大きく、特に半導体チップが埋設（内蔵）された構造を有する配線基板においいては、半導体チップの放熱が問題になる場合があった。

上記の配線基板５００は、半導体チップ２０３が、放熱層２０５、接続部１０１Ｂ、さらにプラグ３０４を介して配線基板の外側に露出した放熱板３０５と接続された構造となっており、半導体チップ２０３の放熱性が良好になっている。

また、上記の製造方法においては、電気接続部１０１Ａを形成するパターンエッチングによって、電気接続部１０１Ａとともに放熱のための接続部１０１Ｂを形成しており、放熱のための構造を形成することが容易になっている。

すなわち、本実施例による製造方法によれば、半導体チップの多ピン化に対応可能であるとともに、半導体チップの発熱量の増大にも対応可能な、高性能の配線基板を製造することが可能である。

また、本発明は上記の実施例に限定されず、例えば、実装される半導体チップの個数や半導体チップが実装される位置、または積層される基板の層数など、さまざまに変形することが可能である。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

本発明によれば、高密度に電気接続部が設置された構造を有する配線基板を提供することが可能となる。

従来の接続部の形成方法を示す図（その１）である。 従来の接続部の形成方法を示す図（その２）である。 実施例１による配線基板の製造方法を示す図（その１）である。 実施例１による配線基板の製造方法を示す図（その２）である。 実施例１による配線基板の製造方法を示す図（その３）である。 実施例１による配線基板の製造方法を示す図（その４）である。 実施例１による配線基板の製造方法を示す図（その５）である。 実施例１による配線基板の製造方法を示す図（その６）である。 実施例１による配線基板の製造方法を示す図（その７）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その１）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その２）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その３）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その４）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その５）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その６）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その７）である。 実施例２による配線基板の製造方法を示す図（その８）である。

符号の説明

１０１ 導電層
１０１Ａ 電気接続部
１０１Ｂ 接続部
１０２，１０３ マスクパターン
１０２ａ，１０２Ａ，１０３ａ，１０３Ａ，１０３ｂ，１０３Ｂ 開口部
１０４ 保護層
１０５，１０６ 樹脂材料
２００，３００ 配線基板
２０１，３０１ 基板
２０２，３０２ 電極パッド
２０３，３０３ 半導体チップ
２０４ 半田バンプ
２０５ 放熱層
３０４ プラグ
３０５ 放熱板
４００，５００ 配線基板

Claims (10)

1. 導電層をエッチングすることによって形成される電気接続部を有する配線基板の製造方法であって、
   前記導電層の第１の面からパターンエッチングを行い、形成されたパターンを基板に接続する第１の工程と、
   前記導電層の前記第１の面の反対側の第２の面からパターンエッチングを行って当該導電層のエッチングされた部分を貫通させ、前記電気接続部を形成する第２の工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記電気接続部の前記基板と接続された側の反対側に別の基板を接続する第３の工程をさらに有することを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
3. 前記第１の工程で前記導電層がエッチングされた部分を、絶縁材料で埋設する工程をさらに有することを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
4. 前記第２の工程では、エッチングされた部分が貫通することで前記絶縁材料が露出するようにパターンエッチングが行われることを特徴とする請求項３記載の配線基板の製造方法。
5. 前記第２の工程で前記導電層がエッチングされた部分を、絶縁材料で埋設する工程をさらに有することを特徴とする請求項３または４記載の配線基板の製造方法。
6. 前記基板には半導体チップが実装されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。
7. 前記第１の工程では、前記半導体チップを収納するための収納部が前記パターンエッチングにより形成されることを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法。
8. 前記導電層のエッチングによって、前記半導体チップに接続される放熱のための接続部が形成されることを特徴とする請求項６または７記載の配線基板の製造方法。
9. 前記別の基板には半導体チップが実装されていることを特徴とする請求項２記載の配線基板の製造方法。
10. 前記導電層はＣｕよりなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項記載の配線基板の製造方法。

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