JP2009111387A - 印刷回路基板の製造方法及びその方法により製造した印刷回路基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】アノーダイジング法を用いて基板表面の回路パターンを保護するための酸化層を形成するようにした印刷回路基板の製造方法を提供する。
【解決手段】外面に配線パターン１１１が形成された基板１１０の表面全体に金属層１１３をコーティングするステップと、基板１１０の表面から金属層１１３を部分的に除去して、その内部チップを載置するためのウィンドウを形成し、それによって基板１１０の表面上の配線パターン１１１の一部を露出させてボンディングフィンガー１１１ａを形成するステップと、金属層１１３に対して１回目のアノーダイジングを行い、金属層１１３の表面に絶縁層１１３ａを形成するステップと、金属層１１３に電源１１５を供給して、ボンディングフィンガー１１１ａの表面に金１１１ａ´を電解めっきするステップとを含む印刷回路基板の製造方法。
【選択図】図４Ｃ
【解決手段】外面に配線パターン１１１が形成された基板１１０の表面全体に金属層１１３をコーティングするステップと、基板１１０の表面から金属層１１３を部分的に除去して、その内部チップを載置するためのウィンドウを形成し、それによって基板１１０の表面上の配線パターン１１１の一部を露出させてボンディングフィンガー１１１ａを形成するステップと、金属層１１３に対して１回目のアノーダイジングを行い、金属層１１３の表面に絶縁層１１３ａを形成するステップと、金属層１１３に電源１１５を供給して、ボンディングフィンガー１１１ａの表面に金１１１ａ´を電解めっきするステップとを含む印刷回路基板の製造方法。
【選択図】図４Ｃ
Description
本発明は、印刷回路基板の製造方法及びその方法により製造した印刷回路基板に関し、より詳しくは、アノーダイジング（陽極酸化）法を用いて基板表面の回路パターンを保護するための酸化層を形成するようにした印刷回路基板の製造方法及びその方法により製造した印刷回路基板に関するものである。
最近、電子機器が小型化及び機能の複合化に伴い、集積回路（ＩＣ）チップを積層させたマルチチップ・パッケージ（ＭＣＰ）又は積層型チップスケールパッケージが幅広く用いられている。ＭＣＰ又はチップスケールパッケージを小型で複合機能を有する電子機器に適用するためには、ＭＣＰ又はチップスケールパッケージに使用されるＩＣパッケージ基板を所定厚さ以下に薄くする必要がある。
従来の印刷回路基板の製造方法では、印刷回路基板を構成する要素として基板の外面に露出した回路パターン（又は配線パターン）の酸化を防止するため及び回路パターン間を互いに電気的に絶縁するために、ソルダーレジストをコーティングする工程が必須である。ソルダーレジストは一種の塗料であり、基板上にコーティングされた銅箔を侵食することにより得られる。つまり、ソルダーレジストは、絶縁材料で被覆されていない裸線と言える。
図１は、リード線を用いた従来の電解金めっき法を説明するためのフローチャートであり、図２Ａ〜２Ｃは、電解金めっき法を用いた、従来の印刷回路基板の製造方法を説明するための図である。
図１及び図２Ａ〜図２Ｃに示すように、ステップＳ１０では、基板１の表面に配線パターン２及びリード線パターン３を形成した後、絶縁材質から成るソルダーレジスト４を基板１の表面全体にコーティングする。
続いて、ステップＳ２０では、乾燥、露光及び現像の各工程を行うことによって、基板１上の特定部分にチップ（図示せず）を載置する部分であるウィンドウ（チップ装着部）５を形成し、ボンディングフィンガー２ａを基板１の表面に露出させる。
そして、ステップＳ３０では、結合力を高めるために、リード線パターン３に電源部６を接続して前記ボンディングフィンガー２ａに金２ａ´を電解めっきする。
しかしながら、従来の印刷回路基板の製造方法は、ボンディングフィンガー２ａに金を電解めっきするために基板に金めっきリード線を形成する必要があるので、製造工程が複雑でありコストが高いという問題があった。
また、従来のソルダーレジストは高い吸湿率及び高い熱膨脹係数を有するため、従来の印刷回路基板は高信頼性が保証されていない。
さらに、基板１が非常に薄い場合は、基板１に補強板を取り付ける必要が新たに生じるため、パッケージアセンブリ工程の各工程ステップ間における印刷回路基板の移動及び取り扱いが非常に困難になる。
本発明は、上記の問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、第１次のアノーダイジングを行ってボンディングフィンガーに電解金めっきを実施し、第２次のアノーダイジングを行って基板表面に絶縁層を形成することによって、リード線を使用することなく電解金めっき工程を実施することが可能な印刷回路基板の製造方法及びその方法により製造した印刷回路基板を提供することにある。
本発明の他の目的は、アノーダイジングにより形成した酸化層が基板表面の回路パターンを効果的に保護するとともに、回路間の絶縁性を保持することができ、製品に対する高い信頼性を保証することができる印刷回路基板の製造方法及びその方法により製造した印刷回路基板を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、基板の表面をセラミックでコーティングすることにより基板の強度が維持されるので、薄い基板に補強板を設ける必要性がとともに、パッケージアセンブリ工程の各工程ステップ間における印刷回路基板の移動及び取り扱いが非常に容易となる印刷回路基板の製造方法及びその方法により製造した印刷回路基板を提供することにある。
上記の目的を果たすために、本発明による印刷回路基板の製造方法は、その外面に配線パターンが形成された基板の表面全体に金属層をコーティングするステップと、前記基板の表面から前記金属層を部分的に除去して、その内部にチップを載置するためのウィンドウを形成し、それによって配線パターンの一部を露出させてボンディングフィンガーを形成するステップと、前記金属層に対して１回目のアノーダイジング｛ようきょく さんか｝を行い、前記金属層の表面に絶縁層を形成するステップと、前記金属層に電流を供給して、前記ボンディングフィンガーの表面を電解めっきするステップと、前記金属層に対して２回目のアノーダイジングを行い、前記金属層の全体を絶縁体に変換するステップとを含む。
本発明による印刷回路基板の製造方法では、前記配線パターンは、めっきリード線を含まない。
前記金属層は、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ及びＮｂから成る群より選択される１つの金属から形成される
前記配線パターンの一部を露出させてボンディングフィンガーを形成する前記ステップが、露光、現像及びエッチングの各工程により行われる。
前記ボンディングフィンガーの表面を電解めっきする前記ステップが、電解金めっき法によって行われる。ここで、ボンディングフィンガーとは、前記配線パターンにおける、チップのボンディングパッドと電気的に接続する部分を指す。
前記金属層に対して２回目のアノーダイジングを行い、前記金属層の全体を絶縁体に変換する前記ステップにおいて、前記絶縁体は酸化物である。
本発明による印刷回路基板は、基板の外面に形成された配線パターンと、前記基板の表面上の前記配線パターンを部分的に露出させ、金で電解めっきしたボンディングフィンガーとを含み、前記配線パターンにおける露出していない部分には酸化層がコーティングされる。
前記酸化層は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層である。
また、本発明による印刷回路基板は、基板の外面に形成された、めっきリード線を含まない配線パターンと、前記基板の表面上の前記配線パターンを部分的に露出させ、金で電解めっきしたボンディングフィンガーとを含み、前記配線パターンにおける露出していない部分には酸化層がコーティングされる。
本発明によれば、リード線を使用することなく電解金めっき工程を実施することが可能となる。また、本発明によれば、アノーダイジングにより形成された酸化層によって、基板表面の回路パターンを保護するとともに、回路間の絶縁性を維持することができる。また、アノーダイジングにより形成された酸化層は従来のソルダーレジストよりも、低吸湿率及び低熱膨脹係数を有するため、製品に対して高い信頼性を確保することができる。また、基板の表面をセラミックでコーティングすることにより基板の強度が維持されるので、薄い基板に補強板を設ける必要性がなくなるとともに、パッケージアセンブリ工程の各工程ステップ間における印刷回路基板の移動及び取り扱いが非常に容易となる。
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
図３は、本発明による印刷回路基板の製造方法を説明するためのフローチャートであり、図４Ａ〜図４Ｄは、本発明による印刷回路基板の製造方法を説明するための図である。
図３及び図４Ａ〜４Ｄに示すように、本発明による印刷回路基板の製造方法は、その外面に配線パターン１１１が形成された基板１１０の表面全体に金属層１１３をコーティングするステップ（Ｓ１１０）と、基板１１０の表面から金属層１１３を部分的に除去して、その内部にチップを載置するためのウィンドウを形成し、それによって基板１１０の表面上の配線パターン１１１の一部を露出させてボンディングフィンガー１１１ａを形成するステップ（Ｓ１２０）と、金属層１１３に対して１回目のアノーダイジング（陽極酸化処理）を行い、金属層１１３の表面に絶縁層１１３ａを形成するステップ（Ｓ１３０）と、金属層１１３に電源１１５を供給して、ボンディングフィンガー１１１ａの表面に金１１１´を電解めっきするステップ（Ｓ１４０）と、金属層１１３に対して２回目のアノーダイジングを行い、金属層１１３の全体（すなわち、金属層１１３の表面と内部との両方）を絶縁体又は酸化物に変換するステップ（Ｓ１５０）とを含む。
１回目のアノーダイジングでは、金属層１１３の表面のみを酸化させ、２回目のアノーダイジングでは、金属層１１３の表面のみでなく内部も酸化させる。
１回目のアノーダイジングでは、金属層１１３と、銅箔から成る配線パターン１１１とを電気的に接続することができるように、及び、配線パターン１１１のボンディングフィンガー１１１ａに金１１１ａ´を電解めっきすることができるように、金属層１１３の表面のみを酸化させる。
金属層１１３は、スパッタリング法又は蒸発法によってコーティングする。
ステップ１２０では、金１１１´で電解めっきする配線パターン１１１のボンディングフィンガー１１１ａを露出させるのは、露光、現像及びエッチングの各工程によって行われる。前記エッチング工程は、例えば、苛性ソーダ、或いは、硝酸、リン酸及び酢酸の混合物などの、アルミニウムをエッチングするのに使用される物質を用いて行われる。
本発明による印刷回路基板の製造方法では、ボンディングフィンガー１１１ａに金１１１´を電解めっきする際は、配線パターン１１１はめっきリード線を含まない。換言すれば、本発明による印刷回路基板の製造方法では金１１１´の電解めっきはリード線を使用せずに行われるので、配線パターン１１１の形成時にはリード線は形成しない。
ステップ１４０では、ボンディングフィンガー１１１ａの表面の電解めっきが、金１１１´の電解めっきにより行われる。ここでは、ボンディングフィンガー１１１ａは、配線パターン１１１における、チップのボンディングパッドと電気的に接続する部分を指す。
また、金属層１１２を２回目にアノーダイジングした後は、金属層１１２は完全に酸化される。
アノーダイジング（Anodizing）とは、陽極（Anode）と酸化（Oxidizing）とを組み合わせた合成語である。アノーダイジング工程時に、陽極として設けられた金属層を希釈した酸性溶液中で電解すると、前記金属層は前記陽極から発生した酸素と反応し、それによって基材金属と良好な接着特性を有する金属酸化層が形成される。
典型的には、アノーダイジング工程では、金属層としてはアルミニウム（Ａｌ）層を用いる。しかし、マグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、タンタラム（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、又はニオビウム（Ｎｂ）の各層を金属層として用いることもできる。
陽極でアルミニウム層を電解すると、アルミニウム層の表面の厚さの半分は侵食され、残りの半分に酸化アルミニウム層（Ａｌ２Ｏ３）が形成される。この場合は、前記酸化アルミニウム層の性質は、アノーダイジング工程のプロセス条件、特に、溶液の組成と濃度、添加剤の種類、前記溶液の温度、電圧、電流などによって左右される。アノーダイジング工程によって、高耐食性を有する酸化コーティング層を形成することができる。また、アノーダイジング工程は、装飾効果をもたらすので、印刷回路基板の外観を向上させることができる。
図５Ａ〜５Ｆは、本発明による印刷回路基板の製造方法の例示的な実施形態を説明するための図である。
まず、図５Ａに示すように、基板２１０の両面に配線パターン２１１（例えば、銅パターン）が形成される。基板２１０の両面に形成された配線パターン２１１は、ビア２１２によって互いに電気的に接続される。
続いて、図５Ｂに示すように、基板２１０の表面全体に金属層（例えば、アルミニウム層）２１３をコーティングする。この場合は、金属層２１３は、スパッタリング法又は蒸発法によって数μｍの厚さでコーティングされる。具体的には、金属層２１３は、その後の工程で電解めっきを行う際に電流の流れを妨げないように、抵抗が約０．３ｍオームを超えないような厚さに形成される。
次に、図５Ｃに示すように、露光、現像及びエッチングの各工程を行い、基板２１０の表面から金属層２１３を部分的に除去して、その内部にチップ（図示せず）を載置するウィンドウを形成する。このようにして、配線パターン２１１の一部を露出させるウィンドウを形成することにより、ボンディングフィンガー２１１ａが形成される。
続いて、図５Ｄに示すように、金属層２１３に対して１回目のアノーダイジングを行い、金属層２１３の表面にのみ酸化層２１３ａを形成する。
次に、図５Ｅに示すように、金属層２１３へ電流を供給して、ボンディングフィンガー２１１ａの表面に金２１１ａ´を電解めっきする。金属層２１３の表面には酸化層２１３ａが形成されているので、ボンディングフィンガー２１１ａにのみ金２１１ａ´がめっきされ、金属層２１３には金はめっきされない。
最後に、図５Ｆに示すように、配線パターン２１１の酸化を防止するために、金属層２１３に対して２回目のアノーダイジングを行い、金属層２１３を完全に酸化させて、ソルダーレジストとして機能する金属酸化物層（例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層）２１３ｂを形成する。
図５Ｆに示すように、上述した方法によって製造した本発明の印刷回路基板は、基板２１０の外面に形成された配線パターン２１１と、前記基板の表面を部分的に露出させ、金２１１´で電解めっきしたボンディングフィンガー２１１ａと、前記配線パターン２１１における露出していない部分にコーティングされた酸化層２１３ｂとを含む。
以上、本発明の様々な実施形態を説明したが、これらの実施形態は例示的なものであり、本発明を限定するものではない。本発明の細部の実施にあたっては、当業者は、開示された実施例に様々な改良を加えることが可能である。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
１１１ 配線パターン
１１０ 基板
１１３ 金属層
１１１ａ ボンディングフィンガー
１１３ａ 絶縁層
１１５ 電源
１１１ａ´ 金
２１０ 基板
２１１ 配線パターン
２１２ ビア
２１３ 金属層
２１１ａ ボンディングフィンガー
２１３ａ 酸化層
２１１ａ´ 金
２１３ａ 金属酸化物層
１１０ 基板
１１３ 金属層
１１１ａ ボンディングフィンガー
１１３ａ 絶縁層
１１５ 電源
１１１ａ´ 金
２１０ 基板
２１１ 配線パターン
２１２ ビア
２１３ 金属層
２１１ａ ボンディングフィンガー
２１３ａ 酸化層
２１１ａ´ 金
２１３ａ 金属酸化物層
Claims (10)
- 印刷回路基板の製造方法であって、
その外面に配線パターンが形成された基板の表面全体に金属層をコーティングするステップと、
前記基板の表面から前記金属層を部分的に除去して、その内部にチップを載置するためのウィンドウを形成し、それによって配線パターンの一部を露出させてボンディングフィンガーを形成するステップと、
前記金属層に対して１回目のアノーダイジング｛ようきょく さんか｝を行い、前記金属層の表面に絶縁層を形成するステップと、
前記金属層に電流を供給して、前記ボンディングフィンガーの表面を電解めっきするステップと、
前記金属層に対して２回目のアノーダイジングを行い、前記金属層の全体を絶縁体に変換するステップとを含むことを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法であって、
前記配線パターンが、めっきリード線を含まないことを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法であって、
前記金属層が、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ及びＮｂから成る群より選択される１つの金属から形成されることを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法であって、
前記配線パターンの一部を露出させてボンディングフィンガーを形成する前記ステップが、露光、現像及びエッチングの各工程により行われることを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法であって、
前記ボンディングフィンガーの表面を電解めっきする前記ステップが、電解金めっき法によって行われることを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法であって、
前記金属層に対して２回目のアノーダイジングを行い、前記金属層の全体を絶縁体に変換する前記ステップにおいて、
前記絶縁体が酸化物であることを特徴とする方法。 - 請求項１に記載の印刷回路基板の製造方法であって、
前記ボンディングフィンガーが、前記配線パターンにおける、チップのボンディングパッドと電気的に接続する部分であることを特徴とする方法。 - 印刷回路基板であって、
基板の外面に形成された配線パターンと、
前記基板の表面上の前記配線パターンを部分的に露出させ、金で電解めっきしたボンディングフィンガーとを含み、
前記配線パターンにおける露出していない部分には酸化層がコーティングされることを特徴とする印刷回路基板。 - 請求項８に記載の印刷回路基板であって、
前記酸化層が、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）層であることを特徴とする印刷回路基板。 - 印刷回路基板であって、
基板の外面に形成された、めっきリード線を含まない配線パターンと、
前記基板の表面上の前記配線パターンを部分的に露出させ、金で電解めっきしたボンディングフィンガーとを含み、
前記配線パターンにおける露出していない部分には酸化層がコーティングされることを特徴とする印刷回路基板。
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