JP2008244081A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンボス工法による金型からの離型剤の付着残留を起こさずに突起を形成して、層間接続部としての配線層の隆起部を形成できる、配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】下層絶縁層の表面に所定パターンの突起を設け、この突起上に配線層の一部を延在させて配線層隆起部とし、この配線層上に形成する絶縁層の表面にこの配線層隆起部の頂面を露出させて接続部とする配線基板の製造方法において、
熱剥離シートに導体箔を積層し、突起の所定パターンに対して相補的な形態の導体パターンを形成し、熱剥離シートに密着した導体パターンを成形型として配線板基材上の絶縁層を成形することにより所定パターンの突起を形成し、加熱により熱剥離シートを剥離し、エッチングにより突起間の導体パターンを除去し、下層絶縁層上に配線層とその上の絶縁層とを形成し、絶縁層の表面を研磨することにより、配線層隆起部の頂面を露出させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、多層配線構造における配線層間の接続部、または表面に搭載した半導体チップもしくは半導体装置との接続部を改良した配線基板の製造方法に関する。

半導体装置の小型化・高密度化、半導体チップのファインピッチ化等に対応すべく、半導体装置あるいは半導体チップを搭載して最終製品としての半導体装置に組み込まれる半導体パッケージを構成するための配線基板の高密度化すなわち微細配線化が求められている。

従来、多層配線構造における配線層間の接続は、絶縁層にレーザ加工により開口したビア穴に導体を充填して形成したビアにより行なっている。しかし、ビアによる接続には、配線の高密度化の観点から下記の問題があった。

（１）高密度の配線に必要な多数のビア穴をレーザ加工により形成すると、加工処理コストが著しく増大する。

（２）ビアと配線との接続部にはビアより大径のパッドを設ける必要があり、このパッド径が配線の高密度化を制限する。

（３）パッド部で配線幅が増大すること、更に、パッドを避けて配線を引き回すため配線長さが増大することの両方により、配線基板の電気特性が低化する。

また、半導体パッケージに搭載する半導体チップのファインピッチ化により、特にフリップチップ接続により搭載した半導体チップと配線基板表面との間隙へのアンダーフィル樹脂の充填が困難になるという問題もあった。

本出願人は、特願２００６−１６８３６０において、上記の諸問題を解消する方法として、配線層間の接続をビアによらず、配線層を部分的に隆起させて配線層間の接続を行なうことを提案した。下層絶縁層の表面に突起を設け、この下層絶縁層表面に形成する配線層の一部を突起上に延在させて形成することで隆起させ、この配線層上に形成する絶縁層の表面にこの配線層の隆起部の頂面を露出させ、上層配線層との接続部とする。

下層配線層の表面に突起を設ける方法としては、印刷等によりペースト状またはインク状の樹脂を盛り付ける方法とエンボス工法（インプリント法）により金型で基板上の樹脂層を成形する方法が提示されている。このうち、ペーストまたはインクの盛り付け法に比べて、エンボス工法は、突起の寸法・形状を金型で精密に制御できるので、突起上に形成する配線層隆起部すなわち層間接続部の寸法・形状を精密に制御できる点で優れている。

しかし、成形後の樹脂層表面には金型表面に施されていた離型剤が付着残留するため、樹脂層上に形成する配線層の密着性が低下する虞がある。

図１（１）〜（３）を参照してこれを説明する。（１）ガラスエポキシ基板（ＦＲ−４基板等）のような配線板用基材１０に絶縁樹脂フィルム１２を積層し、この樹脂フィルム１２を金型１４で矢印のように押圧する。金型１４の成形面には離型剤１６が被覆されている。（２）樹脂フィルム１２は金型成形面のパターンに対して相補的なパターンに成形されて突起１８が形成される。その際、金型成形面の離型剤１６が樹脂フィルム１２の成形面に付着する。（３）成形完了後、金型１４を樹脂フィルム１２から引き離すと、樹脂フィルム１２の成形面には離型剤１６が付着残留している。

本発明は、エンボス工法による金型からの離型剤の付着残留を起こさずに突起を形成して、層間接続部としての配線層の隆起部を形成できる、配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明によれば、下層絶縁層の表面に所定パターンの突起を設け、この下層絶縁層表面に形成する配線層の一部を突起上に延在させて形成することで配線層隆起部を形成し、この配線層上に形成する絶縁層の表面にこの配線層隆起部の頂面を露出させて上方への接続部とする配線基板の製造方法であって、
熱剥離シートに導体箔を積層して密着させ、
上記導体箔のフォトリソグラフィーおよびエッチングにより、上記突起の所定パターンに対して相補的な形態の導体パターンを形成し、
上記熱剥離シートに密着した状態の上記導体パターンを、配線板基材上に積層して密着した絶縁樹脂フィルムに押圧することにより該絶縁樹脂フィルムを成形して上記所定パターンの突起を形成し、
加熱により上記導体パターンから上記熱剥離シートを剥離して上記導体パターンを上記突起間に残し、
エッチングにより、上記突起間の上記導体パターンを除去して、平坦面に上記所定パターンの突起が配置された絶縁樹脂フィルムの表面全体を露出させ、
上記絶縁樹脂フィルムから成る下層絶縁層上に配線層とその上の絶縁層とを形成し、
上記絶縁層の表面を研磨することにより、上記突起上に延在する上記配線層の隆起部の頂面を露出させる、
ことを特徴とする配線基板の製造方法が提供される。

本発明によれば、熱剥離シートとその上に密着形成された導体パターンとを一体の成形型として用い、絶縁樹脂フィルムを押圧成形することにより、平坦面に突起が配置された表面形態を備えた下層絶縁層を形成するので、従来のエンボス工法のように金型からの離型剤が下層絶縁層に付着残留することがなく、下層絶縁層上に良好な密着性で配線層を形成することができる。

成形型を構成した熱剥離シートと導体パターンはそれぞれ加熱剥離とエッチングにより除去されるので、離型剤は必要としない。

図２〜図４を参照して、本発明の望ましい一実施形態による配線基板の製造方法を説明する。

先ず、図２（１）に示すように、熱剥離シート１００に導体箔１０２を積層して密着させる。熱剥離シート１００は、通常の粘着テープのように貼り付けることで密着でき、加熱すると粘着力が失われて容易に剥離できる。例えば、日東電工（株）から商品名「リバアルファ」で市販されており、ポリエステルフィルム基材の表面に熱剥離粘着材の層を設けた構造である。剥離するための加熱温度は９０℃、１２０℃、１５０℃といった選択肢から選択できる。片面粘着タイプと両面粘着タイプが市販されているが、本発明においては一般に片面粘着タイプを用いる。導体箔１０２は、一般にビルドアップ多層配線に用いる周知の配線層形成用の銅箔を用いることができる。

このように熱剥離テープ１００上に積層密着させた導体箔（以下「銅箔」）１０２にフォトリソグラフィーおよびエッチングを施すことにより成形型を形成する。これは図２（２）〜図３（１）に示す手順で行なう。

すなわち、図２（２）に示すように、銅箔１０２上に感光性樹脂フィルムとして、これも一般にビルドアップ工法に用いる周知のドライフィルムレジスト（以下「ＤＦＲ」）１０４を真空ラミネートする。

次いで、図２（３）に示すように、パターン露光と現像を含むフォトリソグラフィーによりＤＦＲ１０４をパターニングする。得られたＤＦＲパターン１０４は、以降の工程で形成する成形型としての銅箔パターンと対応しており、絶縁層上に形成する突起のパターンに対して相補的な反転パターンである。

次いで、図２（４）に示すように、ＤＦＲパターン１０４をマスクとしてエッチングを行ない、銅箔１０２をパターニングする。

次いで、図３（１）に示すように、使用済のＤＦＲパターン１０４を除去して銅箔パターン１０２を露出させる。

これにより、熱剥離シート１００上に銅箔パターン１０２が密着した一体構造の成形型１０３が得られる。

得られた成形型１０３を用いて、配線基板用基材上の絶縁層に突起を形成する。これは図３（２）〜図３（４）に示す手順で行なう。

すなわち、図３（２）に示すように、ガラスエポキシ基板（ＦＲ−４基板等）のような配線板用基材１０６上にＡＢＦ樹脂フィルム等の絶縁樹脂フィルム１０８を積層し、上記で作製した成形型１０３の銅箔パターン１０２を絶縁樹脂フィルム１０８に押圧して成形する。これにより、絶縁樹脂フィルム１０８には、平坦面に所定パターンの突起１１０が配置された表面形態が付与される。

次いで、図３（３）に示すように、加熱により熱剥離シート１００を剥離除去する。剥離のための加熱温度は、上述したように選択した熱剥離シート１００に応じた温度を用いる。これにより、突起１１０間に銅箔パターン１０２が残った状態となる。

次いで、図３（４）に示すように、エッチングにより銅箔パターン１０２を除去する。これにより、平坦面に突起１１０が所定パターンで配置された表面形態を持つ絶縁層１０８が露出する。

このようにして表面に突起を備えた絶縁層１０８を下層絶縁層として、その上に配線層を形成して配線基板を完成させる。これは図４（１）〜図４（５）に示す手順で行なう。

すなわち、図４（１）に示すように、下層絶縁層１０８の突起を含む表面全体にデスミア処理を施して配線密着性確保のための表面粗化を行なった後、無電解めっき、スパッタリング等により銅の給電層１１２を形成する。

次いで、図４（２）に示すように、給電層１１２の上に、ＤＦＲパターン１１４を形成する。ＤＦＲパターン１１４は配線層形成位置が開口しており、それ以外の部分は下地を覆っている。

次いで、図４（３）に示すように、電解めっきによりＤＦＲパターン１１４の開口内に露出している給電層１１２上に銅めっき層から成る配線層１１６を形成する。事実上、給電層１１２とその上の銅めっき層１１６とは一体となって配線層を構成している。配線層１１６の一部は下層絶縁層１０８の平坦部から突起部１１０上に延在して隆起部を形成している。

次いで、図４（４）に示すように、ＤＦＲパターン１１４を剥離した後、露出した給電層１１２の不要箇所をフラッシュエッチングにより除去して、配線層１１６を所定パターンに仕上げる。その後、下層絶縁層１０８上の配線層１１６を含む全面に絶縁樹脂フィルム１１８を積層する。絶縁樹脂フィルム１０８は下層絶縁層１０８を形成した絶縁樹脂フィルムと同様にビルドアップ工法に用いる周知の市販品である。絶縁樹脂フィルム１１８と１０８とは両者の馴染み（密着性）が良い組み合わせであれば、同一品種であっても別品種であってもよい。絶縁樹脂フィルムから成る絶縁層１１８は下層絶縁層１０８の表面形態を反映して平坦面に突起が配置した表面形態をしている。

最後に、図４（５）に示すように、上記積層により形成した絶縁層１１８の表面を研磨する。これにより、下層絶縁層１０８の突起１１０上にある配線層１１６の隆起部の頂面Ａを露出させ、絶縁層１１８の表面Ｓと同一平面に揃える。これにより、本発明による配線基板１２０が完成する。

なお、図４（３）、（４）に示した研磨前の状態に対して、図４（５）に示した研磨後の状態では、頂面Ａは研磨により多少位置低下しているが、図示の便宜上同一記号Ａで表示した。

このように配線層１１６を埋め込んでいる絶縁層１１８の表面Ｓに露出した配線層１１６の隆起部頂面Ａは、絶縁層１１８上に形成する配線層との接続部として、また、配線基板１２０上に搭載した半導体チップの電極との接続部として機能する。したがって、絶縁層を貫通して電気的に接続するために従来のようにビアを形成する必要がない。

また、成形型を構成した熱剥離シート１００と導体パターン１１６は、それぞれ加熱剥離とエッチングにより除去されるので、離型剤を必要としない。

特に、本実施形態の配線基板１２０は、配線層１１６の隆起部頂面Ａと、この配線層１１６を埋め込んでいる絶縁層１１８の表面Ｓとが同一平面を成している。すなわち配線基板１２０の表面が平坦である。したがって、半導体チップをフリップチップ接続した場合に、半導体チップ下面と基板上面との間隙へのアンダーフィル樹脂の充填が容易である。このことは特に、半導体チップのファインピッチ化に対応する上で１つの重要な利点となる。アンダーフィル樹脂の充填不良は水分浸入等による種々のデバイス不良の原因となるからである。

本発明によれば、エンボス工法による金型からの離型剤の付着残留を起こさずに突起を形成して、層間接続部としての配線層の隆起部を形成できる、配線基板の製造方法が提供される。

従来のエンボス工法による突起形成の工程を示す断面図である。 本発明により熱剥離シート上に導体パターンを形成する工程を示す断面図である。 本発明により、図２の工程に続けて、導体パターンを成形型として下層絶縁層に突起を形成する工程を示す断面図である。 本発明により、図３の工程に続けて、下層配線層の突起上に延在する配線隆起部から成る接続部を備えた配線基板を作製する工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ 配線板用基材（ガラスエポキシ基板（ＦＲ−４基板等））
１２ 絶縁樹脂フィルム
１４ 金型
１６ 離型剤
１８ 突起
１００ 熱剥離シート
１０２ 導体箔
１０３ 成形型
１０４ ドライフィルムレジスト（ＤＦＲ）
１０６ 配線板用基材（ガラスエポキシ基板（ＦＲ−４基板等））
１０８ 絶縁樹脂フィルム（ＡＢＦ樹脂フィルム等）
１１０ 突起
１１２ 給電層
１１４ ドライフィルムレジストパターン（ＤＦＲパターン）
１１６ 配線層
１１８ 絶縁樹脂フィルム
１２０ 配線基板

Claims (1)

1. 下層絶縁層の表面に所定パターンの突起を設け、この下層絶縁層表面に形成する配線層の一部を突起上に延在させて形成することで配線層隆起部を形成し、この配線層上に形成する絶縁層の表面にこの配線層隆起部の頂面を露出させて上方への接続部とする配線基板の製造方法であって、
   熱剥離シートに導体箔を積層して密着させ、
   上記導体箔のフォトリソグラフィーおよびエッチングにより、上記突起の所定パターンに対して相補的な形態の導体パターンを形成し、
   上記熱剥離シートに密着した状態の上記導体パターンを、配線板基材上に積層して密着した絶縁樹脂フィルムに押圧することにより該絶縁樹脂フィルムを成形して上記所定パターンの突起を形成し、
   加熱により上記導体パターンから上記熱剥離シートを剥離して上記導体パターンを上記突起間に残し、
   エッチングにより、上記突起間の上記導体パターンを除去して、平坦面に上記所定パターンの突起が配置された絶縁樹脂フィルムの表面全体を露出させ、
   上記絶縁樹脂フィルムから成る下層絶縁層上に配線層とその上の絶縁層とを形成し、
   上記絶縁層の表面を研磨することにより、上記突起上に延在する上記配線層の隆起部の頂面を露出させる、
   ことを特徴とする配線基板の製造方法。

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