JP2008218540A - Manufacturing method for wiring board - Google Patents

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喜久 ▲高▼瀬
Yoshihisa Takase
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fill a blind via hole with copper while uniformly electroplating a plating film thickness regardless of a pattern density. <P>SOLUTION: A manufacturing method for a wiring board has at least a process forming an insulating-resin layer 4 on the surface layer of a core board 2 forming a first wiring pattern 1, a process forming a seed layer 3 on the surface of the insulating-resin layer 4 and a process forming an alkali peeling type plating-resistive insulating layer as a lower-layer insulating layer 5 on the seed layer 3. The manufacturing method for the wiring board further has at least a process forming a heating peeling type plating-resistive insulating layer as an upper-layer insulating layer 6, a process forming the blind via hole 7 reaching up to the first wiring pattern 1 and a process forming an electroless copper plating layer 8. The manufacturing method for the wiring board further has at least a process peeling the upper-layer insulating layer of two kinds of plating-resistive insulating layers, a first electroplating process filling the inside of a blind via hole section with a hole-filling plating layer 9 by electrolytic copper plating and a second electroplating process forming a second wiring pattern by electrolytic copper plating. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、フィルドビア構造を有し、微細パターンを形成するのに有利なセミアディティブ工法による配線基板の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board by a semi-additive method which has a filled via structure and is advantageous for forming a fine pattern.

近年、電子機器の小型化により、使用されるプリント配線基板の高密度化が急速に進められている。このためビルドアップ基板と呼ばれる形態の配線基板が大量に生産されるようになってきた。このビルドアップ基板はコアとなる多層プリント配線板の表面に絶縁樹脂層と配線層を交互に積み上げて形成していくものであり、配線層間の導通はブラインドビアホールを形成してその内部に銅めっきを行うことによって行われる。そして、更なる設計自由度の向上と配線の高密度化の要求により、ブラインドビアホールの上に上方層のブラインドビアホールを形成するために、ブラインドビアホールを銅で埋めてしまうフィールドビアと呼ばれる方法が開発され量産化されてきている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, due to miniaturization of electronic devices, the density of printed wiring boards to be used has been rapidly increased. For this reason, a large number of wiring boards called build-up boards have been produced. This build-up board is formed by alternately stacking insulating resin layers and wiring layers on the surface of the multilayer printed wiring board that is the core, and conduction between the wiring layers forms blind via holes and copper plating is formed inside Is done by doing In response to demands for further design freedom and higher wiring density, a method called field via was developed to fill the blind via hole with copper in order to form an upper layer blind via hole on the blind via hole. Have been mass-produced (for example, see Patent Document 1).

また、配線パターンの高密度化も同時に要求されてきており、要望される狭ピッチ配線パターンの形成は、基板表面を全面銅めっきして、エッチングを行うサブトラクティブ法では、エッチング時のサイドエッチングによりファインパターンの形成が不可能である。このため、基板表面を薄い銅皮膜等で導電化処理してめっきシード層を形成し、めっきシード層上にめっきレジストパターンを形成して、めっき液に浸漬し、めっきシード層をカソード電極にして電解めっきを行ない、めっきを析出させて配線パターンを形成するセミアディティブ法が注目されてきている(例えば、特許文献2参照)。
特開2003−142828号公報 特開2003−46245号公報
In addition, a high density of wiring patterns has been required at the same time, and the formation of the desired narrow pitch wiring patterns is performed by side etching during etching in the subtractive method in which the substrate surface is entirely copper-plated and etched. A fine pattern cannot be formed. For this reason, the surface of the substrate is subjected to a conductive treatment with a thin copper film to form a plating seed layer, a plating resist pattern is formed on the plating seed layer, immersed in a plating solution, and the plating seed layer is used as a cathode electrode. A semi-additive method in which electrolytic plating is performed and a wiring pattern is formed by depositing plating has attracted attention (for example, see Patent Document 2).
JP 2003-142828 A JP 2003-46245 A

しかしながら、ブラインドビアホールを埋めるとともにファインパターンの形成に有利なセミアディティブ工法による配線基板を作製する場合、ブラインドビアホールの埋め込みに用いる硫酸銅めっき液としては、ビアホール中に十分銅イオンを供給して、良好な埋め込み性が得られるように、銅イオン濃度が比較的高く、硫酸濃度が低い組成の硫酸銅めっき液が用いられており、この様な組成のめっき液は、浴の電気伝導率が悪いため、セミアディティブ工法で用いられるパターンめっきにおいて、パターンの大小、疎密によるめっき厚バラツキが大きくなるという問題点があり、今後さらにファインピッチなパターンに進行する上で大きな障害となっている。   However, when filling a blind via hole and producing a wiring board by a semi-additive method that is advantageous for fine pattern formation, as a copper sulfate plating solution used for filling a blind via hole, supply sufficient copper ions in the via hole, A copper sulfate plating solution having a relatively high copper ion concentration and a low sulfuric acid concentration is used so that a good embedding property can be obtained, and the plating solution having such a composition has a poor electric conductivity of the bath. In the pattern plating used in the semi-additive method, there is a problem that the variation in the plating thickness due to the size of the pattern and the density is increased, which is a great obstacle to progress to a fine pitch pattern in the future.

また、ブラインドビアホールを銅で埋めるフィルドビアを電解銅めっきにより行う場合には、一般的に、電流密度を下げることで、ボイドの発生や穴が埋まらないという現象を回避してきたため、ブラインドビアホール内を銅で埋めないコンフォーマルビアめっきに比べ、生産性が劣るという課題を有していた。   In addition, when filled vias that fill blind via holes with copper are plated by electrolytic copper plating, in general, the phenomenon of voids and holes not filling is avoided by reducing the current density. Compared to conformal via plating that does not fill with, there was a problem that productivity was inferior.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ブラインドビアホールを銅で埋めるとともに、セミアディティブ工法を生かし、生産性を落とさずに、ファインパターン形成を可能とする配線基板の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a method of manufacturing a wiring board that can fill a blind via hole with copper and can make a fine pattern without lowering productivity by utilizing a semi-additive construction method. For the purpose.

前記、従来の課題を解決するために、本発明者は、上記した目的を達成するため鋭意研究を重ねてきた。その結果、基板外周部とブラインドビアホール部以外に耐めっき絶縁層を設け、被めっき基板に通常のフィールドビアめっき用の銅イオン濃度が比較的高く、硫酸濃度が低い組成の硫酸銅めっき液で、且つ、低電流密度でめっきすることにより、ブラインドビア部に電流が集中し、めっき析出速度が3〜5倍(ビア数によって速度が異なる)の速度でブラインドビア内にボイドも発生せずにフィールドビアめっきができることを見出した。このことにより従来のフィールドビアめっき時間の1/3〜1/5にすることができる。そこで、先ず、銅イオン濃度が比較的高く、硫酸濃度が低い組成の硫酸銅めっき液で、フィールドビアめっきを行い、その後、銅イオン濃度が比較的低く、硫酸濃度が高い組成の硫酸銅めっき液で、パターンめっきを行えるプロセスを研究し、本発明を完成するに至った。   In order to solve the above-described conventional problems, the present inventor has intensively studied to achieve the above-described object. As a result, a plating-resistant insulating layer is provided in addition to the outer periphery of the substrate and the blind via hole, and the copper ion plating solution having a relatively high copper ion concentration for normal field via plating on the substrate to be plated and a low sulfuric acid concentration, In addition, by plating at a low current density, the current concentrates in the blind via part, and the plating deposition speed is 3 to 5 times (the speed varies depending on the number of vias), and there is no void in the blind via. We found that via plating is possible. As a result, the conventional field via plating time can be reduced to 1/3 to 1/5. Therefore, first, field via plating is performed with a copper sulfate plating solution having a relatively high copper ion concentration and a low sulfuric acid concentration, and then a copper sulfate plating solution having a relatively low copper ion concentration and a high sulfuric acid concentration. The present inventors have completed the present invention by studying a process capable of performing pattern plating.

本発明のプロセスは、第1の配線パターンが形成されたコア基板の表層に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層表面にシード層を形成する工程と、前記シード層上に下層絶縁層としてアルカリ剥離タイプの耐めっき性絶縁層を形成する工程と、上層絶縁層として加熱剥離タイプである耐めっき性絶縁層を形成する工程と、前記2層の絶縁層の表面から前記第1の配線パターンにまで至るブラインドビアホールを形成する工程と、前記絶縁層の表面およびブラインドビアホールに触媒を付与後無電解銅めっき層を形成する工程と、前記2種の耐めっき性絶縁層のうち上層絶縁層を剥離する工程と、前記シード層から給電を行い、電解銅めっきにより前記ブラインドビアホール部の内部に銅を充填する第1の電解めっき工程と、前記下層絶縁層を剥離する工程と、前記シード層上に形成される第2の配線パターンに応じてめっきレジスト層を形成する工程と、前記シード層から給電を行い、電解銅めっきにより第2の配線パターンを形成する第2の電解めっき工程と、前記めっきレジスト層を除去する工程と、前記めっきレジスト層の直下にある前記シード層をエッチング除去する工程とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法である。   The process of the present invention includes a step of forming an insulating resin layer on a surface layer of a core substrate on which a first wiring pattern is formed, a step of forming a seed layer on the surface of the resin layer, and a lower insulating layer on the seed layer A step of forming an alkali peeling type plating-resistant insulating layer, a step of forming a heat peeling type plating-resistant insulating layer as an upper insulating layer, and the first wiring from the surface of the two insulating layers. A step of forming a blind via hole leading to a pattern, a step of forming an electroless copper plating layer after applying a catalyst to the surface of the insulating layer and the blind via hole, and an upper insulating layer of the two types of plating-resistant insulating layers A first electrolytic plating step of feeding copper from the seed layer and filling the blind via hole portion with copper by electrolytic copper plating, and the lower layer insulation , A step of forming a plating resist layer according to the second wiring pattern formed on the seed layer, and a second wiring pattern is formed by electrolytic copper plating by supplying power from the seed layer A method of manufacturing a wiring board, comprising: a second electrolytic plating step, a step of removing the plating resist layer, and a step of etching away the seed layer immediately below the plating resist layer. .

本発明の配線基板製造方法は、ブラインドビアホールに銅を充填するとともに、パターン密度の疎密にかかわらずめっき膜厚を均一に電解めっきを行なうことができる。   The wiring board manufacturing method of the present invention can fill the blind via hole with copper and perform electrolytic plating with a uniform plating film thickness regardless of the density of the pattern.

(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法について、図面及び表を参照しながら説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, a method for manufacturing a wiring board according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings and tables.

図1、図2は、本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を示す工程断面図である。   1 and 2 are process cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a wiring board according to an embodiment of the present invention.

先ず、図1(a)に示すように第1の配線パターン1が形成されたコア基板2の表層に表面が粗化された薄い銅箔(3μm)付き無機フィラー入りのエポキシ樹脂(40μm厚)絶縁層を真空ラミネートし、絶縁樹脂層4を形成する。その後、真空プレスで180℃、1時間加圧、加熱し、銅箔からなるシード層3を形成する。本発明において、シード層3は無電解銅めっき+電解めっき皮膜、無電解銅めっき皮膜、真空蒸着による銅皮膜、スパッタによる銅皮膜でも良い。   First, as shown in FIG. 1A, an epoxy resin (40 μm thickness) containing an inorganic filler with a thin copper foil (3 μm) whose surface is roughened on the surface layer of the core substrate 2 on which the first wiring pattern 1 is formed. The insulating layer is vacuum laminated to form the insulating resin layer 4. Then, it pressurizes and heats at 180 degreeC for 1 hour with a vacuum press, and forms the seed layer 3 which consists of copper foil. In the present invention, the seed layer 3 may be an electroless copper plating + electrolytic plating film, an electroless copper plating film, a copper film formed by vacuum deposition, or a copper film formed by sputtering.

次に、図1(b)に示すように、シード層3の上に、下層絶縁層としてアルカリ剥離タイプのドライフィルムよりなる耐めっき性のフォトレジスト5を形成する。さらに、前記フォトレジスト5の上に表層絶縁層として加熱剥離タイプの耐めっきテープ(例えば、電気化学工業(株)製エレグリップテープ)6を形成する。   Next, as shown in FIG. 1B, a plating-resistant photoresist 5 made of an alkali peeling type dry film is formed on the seed layer 3 as a lower insulating layer. Further, a heat-peeling type anti-plating tape (for example, ELEGrip tape manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) 6 is formed on the photoresist 5 as a surface insulating layer.

次に、図1(c)に示すように、UV−YAGレーザで前記フォトレジスト5、加熱剥離テープ6の上から第1の配線パターン1の銅表面まで照射し、ブラインドビアホール(Φ60μm)7を形成する。   Next, as shown in FIG. 1C, a UV-YAG laser is used to irradiate the copper surface of the first wiring pattern 1 from above the photoresist 5 and the heat-peeling tape 6 to form blind via holes (Φ60 μm) 7. Form.

次に、ブラインドビアホール7のデスミア処理を行う。デスミア処理としては、先ずOPC−1050コンディショナー(奥野製薬工業製)に水酸化ナトリウムを加えた溶液で膨潤させた後、銅めっき膜との密着性を向上させるため、OPC−1200エポエッチ(奥野製薬工業製)に過マンガン酸カリウムを加えた液でブラインドビアホール内を粗化し、酸性溶液で中和する。次に無電解銅めっきの前処理としてOPC−390コンディクリーンM(奥野製薬工業製)でコンディショニングし、過硫酸ソーダでソフトエッチングした後、硫酸でデスマット処理を行う。次に、OPC−SALM溶液(奥野製薬工業製)でプリディップし、OPC−80キャタリスト(奥野製薬工業製)で触媒(Pd)を付着し、OPC−555アクセレータM(奥野製薬工業製)でアクセレータ処理を行い、無電解銅めっき処理のための核付けを行う。その後、図1(d)に示すように、無電解銅めっき液でブラインドビアホールの中に無電解銅めっき層8(0.5〜1.5μm)を形成する。   Next, the desmear process of the blind via hole 7 is performed. As desmear treatment, first, OPC-1050 conditioner (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was swollen with a solution of sodium hydroxide added, and then OPC-1200 Epo Etch (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.) was used to improve the adhesion with the copper plating film. The inside of the blind via hole is roughened with a solution obtained by adding potassium permanganate to the product, and neutralized with an acidic solution. Next, as a pretreatment for electroless copper plating, conditioning is performed with OPC-390 Condy Clean M (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), soft etching is performed with sodium persulfate, and desmut treatment is performed with sulfuric acid. Next, pre-dip with OPC-SALM solution (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), attach catalyst (Pd) with OPC-80 catalyst (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.), and OPC-555 accelerator M (Okuno Pharmaceutical Co., Ltd.). Accelerator treatment and nucleation for electroless copper plating treatment. Then, as shown in FIG.1 (d), the electroless copper plating layer 8 (0.5-1.5 micrometers) is formed in a blind via hole with an electroless copper plating solution.

その後、図1(e)に示すように、前記性質の異なる2種の耐めっき性絶縁層のうち、上層絶縁層である加熱剥離テープ6を140℃の雰囲気で加熱し、加熱剥離テープ6上の無電解銅めっき層8とともに剥離する。   Then, as shown in FIG.1 (e), the heat peeling tape 6 which is an upper layer insulation layer is heated in 140 degreeC atmosphere among the two types of plating-resistant insulation layers from which the said property differs, and the heat peeling tape 6 top The electroless copper plating layer 8 is peeled off.

次に、被めっき用基板周辺部にめっき析出部、あるいは、基板固定治具にめっき析出部を設け(図示せず)、図1(f)に示すように、被めっき基板の外周シード層から給電を行い、ブラインドビアホール7の内部に穴埋めめっき層9である銅を充填する第1の電解めっきを行なう。第1の電解めっきは、フィールドビアめっき用として、硫酸銅5水和物200g/L、硫酸50g/L、塩素イオン50mg/Lを含み、添加剤(高分子系化合物からなるポリマー成分、硫黄系化合物からなるブライトナー成分、窒素系化合物からなるレベラー成分)を適量添加しためっき液を用いた。このめっき液に浸漬し、空気攪拌を行いながら、めっき浴温25℃、陰極電流密度1A/dm2でブラインドビアホール7内を銅で充填し、穴埋めめっき層9を形成した。 Next, a plating depositing portion is provided on the periphery of the substrate to be plated, or a plating depositing portion is provided on the substrate fixing jig (not shown), and as shown in FIG. Power supply is performed, and first electrolytic plating is performed in which copper, which is a filling metal layer 9, is filled in the blind via hole 7. The first electrolytic plating contains 200 g / L of copper sulfate pentahydrate, 50 g / L of sulfuric acid, and 50 mg / L of chlorine ions for field via plating, and includes additives (polymer component composed of a polymer compound, sulfur-based compound). A plating solution to which an appropriate amount of a brightener component composed of a compound and a leveler component composed of a nitrogen compound was added was used. While immersing in this plating solution and stirring with air, the inside of the blind via hole 7 was filled with copper at a plating bath temperature of 25 ° C. and a cathode current density of 1 A / dm 2 to form a hole-filled plating layer 9.

ここで、第1の電解めっき工程について詳細に述べる。本発明において、第1の電解銅めっき液の組成としては、フィールドビアめっき用として、硫酸銅5水和物160〜250g/L、硫酸15〜80g/L、塩素イオン20〜70mg/Lを含み、促進剤として含硫黄有機化合物、抑制剤として、非イオン性ポリエーテル系高分子界面活性剤と含窒素有機化合物を含有する水溶液が適している。硫酸銅5水和物については、160g/L以下になるとブラインドビアホール内部を銅で充填することができず、250g/L以上では硫酸銅が溶けにくくなる。望ましくは、170〜230g/Lが良い。硫酸については、15g/L以下では電気導電性が悪くなり、80g/Lになると硫酸銅が溶けにくくなる。望ましくは、20〜70mg/Lが良い。塩素イオンについては、20mg/L以下ではビア内部にボイドを発生し易くなり、70mg/L以上ではビア内部への銅の充填性が悪くなる。望ましくは、30〜60mg/Lが良い。   Here, the first electrolytic plating process will be described in detail. In the present invention, the composition of the first electrolytic copper plating solution includes, for field via plating, copper sulfate pentahydrate 160 to 250 g / L, sulfuric acid 15 to 80 g / L, and chlorine ions 20 to 70 mg / L. An aqueous solution containing a sulfur-containing organic compound as an accelerator and a nonionic polyether polymer surfactant and a nitrogen-containing organic compound as an inhibitor is suitable. About copper sulfate pentahydrate, if it becomes 160 g / L or less, the inside of a blind via hole cannot be filled with copper, and if it is 250 g / L or more, copper sulfate becomes difficult to dissolve. Desirably, 170-230 g / L is good. As for sulfuric acid, the electrical conductivity is deteriorated at 15 g / L or less, and copper sulfate is hardly dissolved at 80 g / L. Desirably, 20-70 mg / L is good. With respect to chlorine ions, voids are likely to be generated inside vias at 20 mg / L or less, and copper filling properties inside vias are deteriorated at 70 mg / L or more. 30-60 mg / L is desirable.

また、被めっき基板周辺部にめっき析出部、あるいは、基板固定治具にめっき析出部を設け、電流密度0.5〜2A/dm2で被めっき基板の外周とブラインドビアホール以外を絶縁樹脂でマスクし、電解銅めっきを行ったところ、絶縁樹脂マスクがない場合に比べ1/3〜1/5の時間でブラインドビアに銅を充填することができた。さらに、ブラインドビア断面を観察したところ、ボイドの発生もなく銅が充填されていた。この点について考察した。ブラインドビアと基板外周部に絶縁マスクがないと基板の周辺部あるいは、基板固定治具のめっき析出部を除き基板全面に均一な電流線が到達し、ほぼ均一にめっき析出が起こるが、ブラインドビアと基板外周部に絶縁マスクがあるいは基板固定治具のめっき析出部があることにより、基板外周部に比べ、ブラインドビア部に電流が集中し、めっきが促進する。 In addition, a plating deposition part is provided in the periphery of the substrate to be plated, or a plating deposition part is provided in the substrate fixing jig, and the outer periphery of the substrate to be plated and other than blind via holes are masked with an insulating resin at a current density of 0.5 to 2 A / dm 2. Then, when electrolytic copper plating was performed, it was possible to fill the blind vias with copper in a time of 1/3 to 1/5 of the case without the insulating resin mask. Furthermore, when the cross section of the blind via was observed, no void was generated and copper was filled. This point was considered. If there is no insulating mask around the blind via and the outer periphery of the substrate, uniform current lines reach the entire surface of the substrate except for the peripheral portion of the substrate or the plating deposition portion of the substrate fixing jig, and plating deposition occurs almost uniformly. In addition, since the insulating mask or the plating deposition portion of the substrate fixing jig is present on the outer peripheral portion of the substrate, the current is concentrated on the blind via portion and the plating is promoted as compared with the outer peripheral portion of the substrate.

また、ブラインドビア部以外はめっき析出反応が起こっていないため、ビア周辺のめっき液の銅濃度はビア周辺部に銅リッチな状態になっているため、銅の供給が十分に行われ、ボイドやコンフォーマルめっきにならずに、ビア内部に銅が充填されると考えられる。また、添加剤である促進剤はビア内部に蓄積され、電流線の強いビア上部に抑制剤が濃縮され、ビア内部の銅の析出を加速しているものと思われる。このことからも電流線のビア部への集中により、添加剤の効果も有効に発揮できていると考えられる。   In addition, since no plating deposition reaction takes place except for the blind via portion, the copper concentration in the plating solution around the via is in a copper-rich state in the peripheral portion of the via. It is considered that copper is filled inside the via without being conformal plating. In addition, the accelerator, which is an additive, is accumulated inside the via, and the inhibitor is concentrated on the upper part of the via having a strong current line, thereby accelerating the precipitation of copper inside the via. From this, it is considered that the effect of the additive can be effectively exhibited by the concentration of the current line in the via portion.

本実施の形態では、直径60μm、深さ40μmのブラインドビアホール7に、従来のパネルめっきでは、ビア内部に銅を充填するのに1A/dm2で120分かかっていたものが、本発明のビア部のみのめっき法であれば、25分で銅を充填し、穴埋めめっき層9を形成することができた。 In the present embodiment, the conventional via plating in the blind via hole 7 having a diameter of 60 μm and a depth of 40 μm takes 120 minutes at 1 A / dm 2 to fill the inside of the via. If the plating method was only for the part, it was possible to fill the copper in 25 minutes and form the hole-filled plating layer 9.

次に、図2(g)に示すように、アルカリ性溶液(4%の水酸化ナトリウム溶液)で下層絶縁層であるフォトレジスト5を膨潤剥離する。その後、図2(h)に示すように、表面を軽く研磨し、前記シード層3上に形成される第2の配線パターンに応じてめっきレジスト10を形成する。第2の配線パターンには、線幅(L)/線間(S)=25/25μmのファインパターンを含む半導体パッケージ基板に対応するパターンを形成した。   Next, as shown in FIG. 2G, the photoresist 5, which is the lower insulating layer, is swelled and peeled off with an alkaline solution (4% sodium hydroxide solution). Thereafter, as shown in FIG. 2 (h), the surface is lightly polished, and a plating resist 10 is formed according to the second wiring pattern formed on the seed layer 3. In the second wiring pattern, a pattern corresponding to a semiconductor package substrate including a fine pattern of line width (L) / inter-line (S) = 25/25 μm was formed.

次に、図2(i)に示すように、前記シード層3に給電し、第2の電解銅めっきにより第2の配線パターン11を形成する。パターンめっき用の第2の電解銅めっき液は、硫酸銅5水和物70g/L、硫酸200g/L、塩素イオン50mg/Lを含み、添加剤(高分子系化合物からなるポリマー成分、硫黄系化合物からなるブライトナー成分、窒素系化合物からなるレベラー成分)を適量添加しためっき液を用いた。このめっき液に、浸漬し、空気攪拌を行いながら、めっき浴温25℃、陰極電流密度3A/dm2で、電解銅めっきを行い第2の配線パターン11を形成した。 Next, as shown in FIG. 2I, power is supplied to the seed layer 3, and a second wiring pattern 11 is formed by second electrolytic copper plating. The second electrolytic copper plating solution for pattern plating contains copper sulfate pentahydrate 70 g / L, sulfuric acid 200 g / L, and chlorine ions 50 mg / L. Additives (polymer component composed of a high molecular compound, sulfur type) A plating solution to which an appropriate amount of a brightener component composed of a compound and a leveler component composed of a nitrogen compound was added was used. A second wiring pattern 11 was formed by performing electrolytic copper plating at a plating bath temperature of 25 ° C. and a cathode current density of 3 A / dm 2 while being immersed in this plating solution and stirring with air.

次に、パターンめっき用の第2の電解めっき工程について詳細に述べる。本発明において、第2の電解銅めっき液の組成が、硫酸銅5水和物50〜100g/L、硫酸160〜220g/L、塩素イオン20〜70mg/Lを含み、促進剤として含硫黄有機化合物、抑制剤として、非イオン性ポリエーテル系高分子界面活性剤と含窒素有機化合物を含有する水溶液が適している。硫酸銅5水和物については、50g/L以下になるとめっき銅皮膜物性が悪くなり、100g/L以上では硫酸がリッチなめっき液では、硫酸銅が溶けにくくなる。望ましくは、60〜80g/Lが良い。硫酸については、160g/L以下では均一電着性が悪くなり、220g/L以上になると硫酸銅が溶けにくくなる。望ましくは、180〜210g/Lが良い。塩素イオンについては、20mg/L以下では陽極アノードの銅の溶解が悪くなり、銅イオンの供給不足になり、70mg/L以上は効果が見られない。望ましくは、30〜60mg/Lが良い。   Next, the second electrolytic plating process for pattern plating will be described in detail. In the present invention, the composition of the second electrolytic copper plating solution includes copper sulfate pentahydrate 50 to 100 g / L, sulfuric acid 160 to 220 g / L, chlorine ion 20 to 70 mg / L, and sulfur-containing organic as an accelerator. As the compound and inhibitor, an aqueous solution containing a nonionic polyether polymer surfactant and a nitrogen-containing organic compound is suitable. With respect to copper sulfate pentahydrate, the physical properties of the plated copper film deteriorate when it is 50 g / L or less, and with a plating solution rich in sulfuric acid at 100 g / L or more, copper sulfate is difficult to dissolve. Desirably, 60-80 g / L is good. Regarding sulfuric acid, the throwing power is poor at 160 g / L or less, and copper sulfate is difficult to dissolve at 220 g / L or more. Desirably, 180-210 g / L is good. As for chlorine ions, the dissolution of copper at the anode and anode becomes poor at 20 mg / L or less, the supply of copper ions becomes insufficient, and the effect is not seen at 70 mg / L or more. 30-60 mg / L is desirable.

次に、図2(j)に示すように、アルカリ性溶液(4%の水酸化ナトリウム溶液)でめっきレジスト10を膨潤剥離する。次に、図2(k)に示すように、硫酸−過酸化水素系のエッチング液で銅からなるシード層3をクイックエッチング除去し、第2の配線パターン11の形成を完了する。   Next, as shown in FIG. 2 (j), the plating resist 10 is swelled and peeled off with an alkaline solution (4% sodium hydroxide solution). Next, as shown in FIG. 2 (k), the seed layer 3 made of copper is removed by quick etching with a sulfuric acid-hydrogen peroxide etching solution, and the formation of the second wiring pattern 11 is completed.

ここで、第2の配線パターン11に使用する第2の電解めっき液の効果を詳細に説明する。基板表面に形成する配線パターンは、一般的にパターンの線幅、パターン密度が異なっており、めっき部分に疎部、密部がある。このパターンの疎密に影響しにくいめっき液の開発が重要であった。本発明は、パターンの疎密によるめっき厚バラツキいわゆる均一電着性の評価として、ハルセル板を用いて全電流2A、めっき時間20分、エアー攪拌の条件で通電しながら銅めっきを行い、ハルセル板の左端(高電流端)から2.5cm、3.5cm、6.0cm、8.5cmの位置(図3)の膜厚を膜厚計により測定し、下記に示すFieldの式に基づいて、異なる2点間の均一電着性の比率T(%)を算出した。異なる2点間の組み合わせは、2.5cm/8.5cmの組み合わせで→P13.3,
3.5cm/8.5cmの組み合わせで→P10、
6.0cm/8.5cmの組み合わせで→P4.4とした。
Here, the effect of the second electrolytic plating solution used for the second wiring pattern 11 will be described in detail. The wiring pattern formed on the substrate surface generally has a different pattern line width and pattern density, and there are a sparse part and a dense part in the plated part. It was important to develop a plating solution that hardly affected the density of this pattern. In the present invention, as an evaluation of plating thickness variation due to pattern density, so-called uniform electrodeposition, copper plating is performed using a hull cell plate while energizing under a current stirring condition of total current 2A, plating time 20 minutes. Measure the film thickness at 2.5 cm, 3.5 cm, 6.0 cm, and 8.5 cm from the left end (high current end) (FIG. 3) using a film thickness meter, and vary based on the Field formula shown below. The uniform electrodeposition ratio T (%) between two points was calculated. The combination between two different points is a combination of 2.5 cm / 8.5 cm → P13.3
In combination of 3.5cm / 8.5cm → P10,
The combination of 6.0 cm / 8.5 cm was set as P4.4.

また、ハルセル板の左端から2.5cm、3.5cm、6.0cm、8.5cmの位置に対して電流密度がそれぞれ、6A/dm2、4.5A/dm2、2A/dm2、0.45A/dm2となる。 In addition, the current densities at positions 2.5 cm, 3.5 cm, 6.0 cm, and 8.5 cm from the left end of the Hull cell plate are 6 A / dm 2 , 4.5 A / dm 2 , 2 A / dm 2 , 0, respectively. .45 A / dm 2 .

(Fieldの式)
T(%)=100・(P−M)/(P+M−2)
T:均一電着性
P:2点間の一次電流分布
M:2点間のめっき膜厚比
(但し、ハルセルの陰極上の1次電流密度の分布は、i=I*(5.10−5.24LogL)で表される。i:電流密度(A/dm2)、I:全電流(A)、L:高電流密度側端部からの距離(cm)、所定の組み合わせによる2点間の電流密度比が、2.5cm、3.5cm、6.0cm各々の位置において、一次電流密度比Pの数値(P13.3、P10、P4.4)となり、当該組み合わせによる測定点のめっき膜厚の比が各々Mの数値となる。
(Field expression)
T (%) = 100 · (P−M) / (P + M−2)
T: Uniform electrodeposition P: Primary current distribution between two points M: Plating film thickness ratio between two points (However, the distribution of the primary current density on the cathode of the hull cell is i = I * (5.10− 5.24 LogL) i: current density (A / dm 2 ), I: total current (A), L: distance from the high current density side end (cm), between two points by a predetermined combination Is a numerical value of the primary current density ratio P (P13.3, P10, P4.4) at each position of 2.5 cm, 3.5 cm, and 6.0 cm, and the plating film at the measurement point by the combination The thickness ratio is a value of M for each.

(表1)に、P13.3、P10、P4.4における均一電着性の試験結果を示す。   (Table 1) shows the test results of the throwing power in P13.3, P10, and P4.4.

理論的に、一次電流分布比Pでは、P4.4<P10<P13.3の順に数値が良くなり、固定した2点間のP値ごとに均一電着性は評価することができる。P13.3は高電流部と低電流部での均一性、P10は中電流部と低電流部、P4.4は低電流部での均一性評価となる。均一電着性T(%)の数値が大きいほど良い。   Theoretically, in the primary current distribution ratio P, numerical values are improved in the order of P4.4 <P10 <P13.3, and the uniform electrodeposition can be evaluated for each fixed P value between two points. P13.3 is uniformity in the high current portion and low current portion, P10 is evaluation in the middle current portion and low current portion, and P4.4 is uniformity evaluation in the low current portion. The larger the value of the throwing power T (%), the better.

Figure 2008218540
Figure 2008218540

結果を(表1)に示すが、P13.3で比較すると、実施例1として、硫酸銅5水和物70g/L、硫酸200g/L、塩素イオン50mg/Lを含む硫酸銅めっき液では、均一電着性が70.3%、実施例2として、硫酸銅5水和物100g/L、硫酸180g/L、塩素イオン50mg/Lを含む硫酸銅めっき液では、均一電着性が67.87%、比較例として、硫酸銅5水和物200g/L、硫酸25g/L、塩素イオン15mg/Lを含む硫酸銅めっき液では、均一電着性が35.14%であった。   The results are shown in (Table 1). When compared with P13.3, as Example 1, a copper sulfate plating solution containing copper sulfate pentahydrate 70 g / L, sulfuric acid 200 g / L, and chloride ions 50 mg / L, The uniform electrodeposition was 70.3%. As Example 2, a copper sulfate plating solution containing 100 g / L of copper sulfate pentahydrate, 180 g / L of sulfuric acid, and 50 mg / L of chloride ions had a uniform electrodeposition of 67. As a comparative example, the copper sulfate plating solution containing copper sulfate pentahydrate 200 g / L, sulfuric acid 25 g / L, and chloride ion 15 mg / L was 35.14% as a comparative example.

均一電着性の一般的目安として、T>40%で良好、60%前後であれば優れており、70%以上はきわめて優れた数値と言われている。   As a general guideline for throwing power, it is said that T> 40% is good, about 60% is excellent, and 70% or more is said to be an extremely excellent numerical value.

つまり、配線パターンのパターン密度が異なっても、銅イオン濃度が低く、硫酸濃度が高い硫酸銅めっき液を用いれば、配線パターンの疎部、密部の影響を低減でき、ファインな配線パターンが形成できる。   In other words, even if the pattern density of the wiring pattern is different, if a copper sulfate plating solution with a low copper ion concentration and a high sulfuric acid concentration is used, the influence of the sparse and dense portions of the wiring pattern can be reduced and a fine wiring pattern can be formed it can.

さらに、前記第2の配線パターン11を含む表層に上記図1、図2を再度実施することで、所望の第3、第4の配線パターン(図示せず)を増やすことができ、ファインパターンで高密度の多層プリント配線板を製造することができる。   Furthermore, by implementing FIG. 1 and FIG. 2 again on the surface layer including the second wiring pattern 11, desired third and fourth wiring patterns (not shown) can be increased. A high-density multilayer printed wiring board can be manufactured.

以上のように、本発明の配線基板の製造方法に示すように、ビアフィル用めっき液で先ずビア部を銅で充填し、次にパターン用めっき液でパターンを形成する2回めっきをするもので、2回めっきを行う際に、ビア部以外をめっきレジストでマスクし、ビア部のみにめっきするときのめっきレジストの形成方法に特徴を有している。また、2種類の性質の異なるレジストを構成することにより、ビアとレジストマスクの合致性を完全なものにすることができる。   As described above, as shown in the method for manufacturing a wiring board according to the present invention, the via portion is first filled with copper with a via fill plating solution, and then a pattern is formed twice with a pattern plating solution. When performing plating twice, it has a feature in the method of forming a plating resist in which parts other than the via part are masked with a plating resist and only the via part is plated. Further, by constructing two types of resists having different properties, the matching between the via and the resist mask can be perfected.

つまり、基板表面にシード層を形成した後、アルカリ剥離タイプのめっきレジストを形成し、次に加熱剥離タイプのレジストを形成した後、レーザー等で2層のレジスト上から基板にブラインドビアを形成する。その後、無電解銅めっき等により、レジスト表面及びビア内部にシード層を形成し、その後、表層のレジストを加熱剥離し、ビア部へのめっきを行う。このとき、ビア部に電流が集中し、めっき析出速度が上がるが、周辺にめっきパターンがないため、銅イオンの消費がビア部のみであり、パターンがある場合に比べ銅イオンがリッチの状態になっており、銅イオンの供給が十分になされ、高速めっきが可能であることが分かった。次に、下層絶縁層をアルカリ性剥離液で剥離することにより、セミアディティブプロセスでパターンめっきを行うことが出来る。このことにより、ビア部に高速で銅を充填するとともに、パターンの疎密に対しても有利なめっきが可能となった。   That is, after forming a seed layer on the substrate surface, an alkali peeling type plating resist is formed, and then a heat peeling type resist is formed, and then a blind via is formed on the substrate from the two layers of resist with a laser or the like. . Thereafter, a seed layer is formed on the resist surface and inside the via by electroless copper plating or the like, and then the resist on the surface layer is peeled off by heating to perform plating on the via portion. At this time, the current concentrates in the via part and the plating deposition rate increases, but since there is no plating pattern in the periphery, the copper ion is consumed only in the via part, and the copper ion is in a richer state than when there is a pattern. It was found that copper ions were sufficiently supplied and high-speed plating was possible. Next, pattern plating can be performed by a semi-additive process by peeling off the lower insulating layer with an alkaline peeling solution. As a result, the via portion was filled with copper at a high speed, and plating that was advantageous for pattern density was made possible.

以上のように、本発明にかかる配線基板の製造方法は、パターン密度の疎密にかかわらずめっき膜厚を均一に電解めっきを行なうことができるので、L/S=25/25μmのようなファインパターンの形成が可能となり、また、ビルドアップ基板での層間接続用ブラインドビアホールにも銅を充填することができ、半導体パッケージ等各種電子機器、通信機器等の配線基板の製造方法として有用である。   As described above, since the method for manufacturing a wiring board according to the present invention can perform electrolytic plating with a uniform plating film thickness regardless of the density of the pattern density, a fine pattern such as L / S = 25/25 μm. In addition, the blind via hole for interlayer connection in the build-up substrate can be filled with copper, which is useful as a method for manufacturing a wiring substrate for various electronic devices such as semiconductor packages and communication devices.

本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を示すプロセス図Process drawing which shows the manufacturing method of the wiring board in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における配線基板の製造方法を示すプロセス図Process drawing which shows the manufacturing method of the wiring board in embodiment of this invention 本発明の実施の形態における均一電着性評価用ハルセル基板と測定場所を示す図The figure which shows the hull cell board | substrate for uniform electrodeposition evaluation in embodiment of this invention, and a measurement place

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の配線パターン
2 コア基板
3 シード層
4 絶縁樹脂層
5 フォトレジスト(下層絶縁層)
6 加熱剥離テープ(表層絶縁層)
7 ブラインドビアホール
8 無電解銅めっき層
9 穴埋めめっき層
10 めっきレジスト
11 第2の配線パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st wiring pattern 2 Core board 3 Seed layer 4 Insulating resin layer 5 Photoresist (lower insulating layer)
6 Heat release tape (surface insulation layer)
7 Blind via hole 8 Electroless copper plating layer 9 Hole filling plating layer 10 Plating resist 11 Second wiring pattern

Claims (6)

第1の配線パターンが形成されたコア基板の表層に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層表面にシード層を形成する工程と、前記シード層上に下層絶縁層としてアルカリ剥離タイプの耐めっき性絶縁層を形成する工程と、上層絶縁層として加熱剥離タイプである耐めっき性絶縁層を形成する工程と、前記2層の絶縁層の表面から前記第1の配線パターンにまで至るブラインドビアホールを形成する工程と、前記絶縁層の表面およびブラインドビアホールに触媒を付与後無電解銅めっき層を形成する工程と、前記2種の耐めっき性絶縁層のうち上層絶縁層を剥離する工程と、前記シード層から給電を行い、電解銅めっきにより前記ブラインドビアホール部の内部に穴埋めめっき層を充填する第1の電解めっき工程と、前記下層絶縁層を剥離する工程と、前記シード層上に形成される第2の配線パターンに応じてめっきレジスト層を形成する工程と、前記シード層から給電を行い、電解銅めっきにより第2の配線パターンを形成する第2の電解めっき工程と、前記めっきレジスト層を除去する工程と、前記めっきレジスト層の直下にある前記シード層をエッチング除去する工程とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 A step of forming an insulating resin layer on the surface layer of the core substrate on which the first wiring pattern is formed; a step of forming a seed layer on the surface of the resin layer; A step of forming a plating insulating layer, a step of forming a heat-resistant plating-resistant insulating layer as an upper insulating layer, and a blind via hole extending from the surface of the two insulating layers to the first wiring pattern A step of forming an electroless copper plating layer after applying a catalyst to the surface of the insulating layer and the blind via hole, a step of peeling an upper insulating layer of the two types of plating-resistant insulating layers, A first electroplating step of supplying power from the seed layer and filling the inside of the blind via hole portion by electrolytic copper plating and peeling off the lower insulating layer A step of forming a plating resist layer in accordance with the second wiring pattern formed on the seed layer, and a step of forming power supply from the seed layer and forming the second wiring pattern by electrolytic copper plating. 2. A method of manufacturing a wiring board, comprising: an electrolytic plating step of 2, a step of removing the plating resist layer, and a step of etching away the seed layer immediately below the plating resist layer. シード層を、銅箔、無電解めっき+電解めっき層、無電解めっき層、真空蒸着形成膜、スパッタ形成膜のいずれかを用いて形成することを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。 2. The wiring board according to claim 1, wherein the seed layer is formed using any one of a copper foil, an electroless plating + electrolytic plating layer, an electroless plating layer, a vacuum deposition film, and a sputter film. Production method. 第1の電解銅めっき工程に、硫酸銅5水和物160〜250g/L、硫酸15〜80g/L、塩素イオン20〜70mg/Lを含むめっき液、第2の電解銅めっき工程に、硫酸銅5水和物50〜100g/L、硫酸160〜220g/L、塩素イオン20〜70mg/Lを含むめっき液を用いることを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。 A plating solution containing copper sulfate pentahydrate 160 to 250 g / L, sulfuric acid 15 to 80 g / L, and chloride ions 20 to 70 mg / L in the first electrolytic copper plating step, sulfuric acid in the second electrolytic copper plating step The method for producing a wiring board according to claim 1, wherein a plating solution containing copper pentahydrate 50 to 100 g / L, sulfuric acid 160 to 220 g / L, and chlorine ions 20 to 70 mg / L is used. ブラインドビアホールの形成にレーザーを用いたことを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。 2. The method of manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein a laser is used to form the blind via hole. 基板の周辺部にめっき膜析出用シード層を形成することを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein a seed layer for depositing a plating film is formed on a peripheral portion of the board. 基板保持治具にめっき析出部分を有することを特徴とする請求項1に記載の配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a wiring board according to claim 1, wherein the substrate holding jig has a plating deposition portion.
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