JP2010130003A - 多層印刷回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷回路基板の製作時に発生する反りを防止できる多層印刷回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】外部接続パッドに対応する開口部が形成された最外絶縁層を形成する工程と、最外絶縁層に外部接続パッド及び回路パターンに対応する開口部が形成されたマスクを形成する工程と、最外絶縁層の開口部とマスクの開口部に外部接続パッド及び回路パターンを形成する工程と、マスクを除去する工程と、外部接続パッド及び回路パターンをカバーするように、最外絶縁層にレイヤを積層してビルドアップ層を形成する工程と、ビルドアップ層の上に第１ソルダレジスト層を形成する工程と、最外絶縁層のビルドアップ層が形成された面の反対面に第２ソルダレジスト層を形成する工程と、外部接続パッドが露出するように、第２ソルダレジスト層に開口部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【選択図】図１５

Description

本発明は多層印刷回路基板及びその製造方法に関する。

最近、電子製品が小型化、薄型化、高密度化、パッケージ（package）化、及び個人携帯化により軽薄短小化するにつれて、多層印刷回路基板も微細パターン（fine pattern）化、小型化、及びパッケージ化が同時に進行しつつある。このため、多層印刷回路基板も微細パターンを備え、信頼性及び設計密度を高めるために、原資材の変更と共に回路の層構成を複雑にする一方、部品もＤＩＰ（Dual In-Line Package）タイプからＳＭＴ（Surface Mount Technology）タイプに変更し、その実装密度も高まっている傾向がある。

薄い半導体装置用多層回路基板の製作のために、二つの金属板を備え、これら金属板の最外周縁を接合材料で互いに接合させてキャリア（carrier）を作製する。その後、露出する二つの面に、金属板やビルドアップにより作製される製品のパッドとは異なるエッチングメカニズムを有する金属でメッキを施す。ビルドアップにより基板両面に多層回路基板を積層した後、接合材料で接合されていた面を除去することにより、複合金属板を二つの金属板に分離する。その後、キャリアとして用いた金属板をエッチング液で除去する。このとき、ビルドアップにより作製された製品の回路に影響を与えないように、メッキされた金属が露出され、この金属を再び同じエッチング方式で除去することにより半導体装置用多層回路基板を作製する。

このような工程により薄型の多層回路基板を製作することができるが、通常、半導体基板は、互いに異なる機械的物性を有する材料が積層される構造を有し、中間層を基準として上面と下面のメッキ分布が異なり、ＳＲ（solder resist）を用いる場合には、互いに異なる異方性構造を有する。このような異方性積層構造物は、熱応力や湿度に応じて層間に異なる熱的挙動が生じて、構造上脆弱な部分から反りや歪みなどの変形が発生することになる。

こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、多層印刷回路基板において、最外絶縁層の両面の厚さを異なるようにすることで、反り（warpage）に優れた多層印刷回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、一面に外部接続パッドが形成された多層印刷回路基板を形成する方法であって、外部接続パッドに対応する開口部が形成された最外絶縁層を形成する工程と、最外絶縁層に外部接続パッド及び回路パターンに対応する開口部が形成されたマスクを形成する工程と、最外絶縁層の開口部とマスクの開口部に外部接続パッド及び回路パターンを形成する工程と、マスクを除去する工程と、外部接続パッド及び回路パターンをカバーするように、最外絶縁層にレイヤを積層してビルドアップ層を形成する工程と、ビルドアップ層の上に第１ソルダレジスト層を形成する工程と、最外絶縁層のビルドアップ層が形成された面の反対面に第２ソルダレジスト層を形成する工程と、外部接続パッドが露出するように、第２ソルダレジスト層に開口部を形成する工程と、を含む多層印刷回路基板の製造方法が提供される。

最外絶縁層はキャリアの上に形成され、第２ソルダレジスト層を形成する工程の前に、キャリアを除去する工程をさらに含むことができる。

キャリアは表面に金属層を含むことができ、金属層は外部接続パッドとは異なるエッチング液でエッチングされる物質を含むことができる。

最外絶縁層の開口部は、キャリアの金属層に最外絶縁層を積層し、最外絶縁層を選択的にレーザードリルで除去することにより形成可能である。

ビルドアップ層は、その周縁に、完成された多層印刷回路基板では除去されるダミー領域を含み、キャリアは、金属層の下に、ダミー領域に相当する部分にだけ接着剤を塗布した分離層を含み、キャリアを分離する工程は、ダミー領域を切断することにより、分離層の接着剤塗布部分を除去する工程と、金属層をエッチングする工程と、を含むことができる。

マスクを形成する工程の前に、シード層を形成する工程をさらに含み、外部接続パッド及び回路パターンを形成する工程は、シード層の上にメッキ方式で行われ、マスクを除去する工程の後にシード層を除去する工程をさらに含むことができる。

本発明の他の実施形態によれば、ビア及びパターンが形成されたレイヤが一面から他面に向かって積層され形成されるビルドアップ層と、ビルドアップ層の他面に積層される第１ソルダレジスト層と、ビルドアップ層の一面に積層される最外絶縁層と、ビルドアップ層の一面に形成され、最外絶縁層を貫通して表面に露出される外部接続パッドと、最外絶縁層に積層され、外部接続パッドを露出させる開口部が形成された第２ソルダレジスト層と、を含む多層印刷回路基板が提供される。

本発明の実施形態によれば、反りに強いメタルなどの物質を追加することなく、既存のビルドアップ層の積層工程だけでも印刷回路基板の製作時に発生する反りを防止することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す順序図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法に用いられるキャリアを示す断面図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。 本発明の他の実施形態による多層印刷回路基板を示す断面図である。

本発明は多様な変換を加えることができ、様々な実施例を有することができるため、本願では特定実施例を図面に例示し、詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるあらゆる変換、均等物及び代替物を含むものとして理解されるべきである。本発明を説明するに当たって、係る公知技術に対する具体的な説明が本発明の要旨をかえって不明にすると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

「第１」、「第２」などのような序数を含む用語は、多様な構成要素を説明するために用いられるに過ぎず、構成要素がそれらの用語により限定されるものではない。それらの用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的だけに用いられる。

本願で用いた用語は、ただ特定の実施例を説明するために用いたものであって、本発明を限定するものではない。単数の表現は、文の中で明らかに表現しない限り、複数の表現を含む。本願において、「含む」または「有する」などの用語は明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在を指定するものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、またはこれらを組合せたものの存在または付加可能性を予め排除するものではないと理解しなくてはならない。

以下、添付した図面を参照して本発明による多層印刷回路基板及びその製造方法の好ましい実施例を詳細に説明し、本発明を説明するに当たって、図面番号に拘わらず同一かつ対応の構成要素には同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。

本発明の一実施形態は、多層印刷回路基板の一面の絶縁層が２回の積層工程により形成されて、一面の絶縁層の厚さが他面に比べて厚く、一面の外部接続パッドの厚さが他面に比べて厚く形成される多層印刷回路基板の製造方法に関する。図１は、本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す順序図であり、図３から図１４は、本発明の一実施形態による多層印刷回路基板の製造方法を示す工程図である。図３から図１４を参照すると、キャリア１０、金属層１１、分離層１２、接着剤１３、分離部材１４、ＣＣＬ１５、最外絶縁層２０、シード層２５、マスク２７、外部接続パッド３０、回路パターン３５、ビルドアップ層４０、レイヤ４１、パターン４２、ビア４３、第１ソルダレジスト層５０、第２ソルダレジスト層５５が示されている。

先ず、ステップＳ１００で、外部接続パッド３０に対応する開口部２１が形成された最外絶縁層２０を形成する。最外絶縁層２０は既存の多層印刷回路基板よりもさらに１層追加された層であって、外部接続パッド３０に対応する開口部２１が形成されることを特徴とする。すなわち、最外絶縁層２０の厚さだけ、多層印刷回路基板の一面の外部接続パッド３０は回路パターン及び他面の外部接続パッドに比べて厚く形成される。

多層印刷回路基板の製造時には基底の役割をするキャリアを用いてもよい。キャリアは、薄型の多層印刷回路基板の作製時に、安定したビルドアップ工程が行われるように基底としての役割をする部材であって、完了された多層印刷回路基板においては分離される。キャリアを用いて印刷回路基板の積層工程を行うと、薄型の印刷回路基板の製造工程時に発生する反りを防止でき、薄型基板の移送が容易となる。

キャリアが安定した基底としての役割をするためにはその材料がある程度の剛性を有さなければならなく、また最終的に分離されるため、分離の容易性なども考慮して、その材質及び層状構造を多様に構成することができる。

このような点を考慮して本実施例では、図２に示すようなキャリア１０を用いることができる。ＣＣＬ（銅張積層板）１５のように剛性を有するコアを主要構成要素として多層印刷回路基板のビルドアップ時に基底の役割を果たすことができる。

最終のものからキャリア１０の分離を容易にするために、ＣＣＬ１５の表面に分離層１２を形成してもよい。回路パターンなどが形成され完成された印刷回路基板に残る部分以外に、ビルドアップ層の周縁に位置合わせのための目盛りなど工程における必要な表示のためのダミー領域が存在し、このダミー領域はルーティング(routing)により完成品から除去される。分離層１２は、このようなダミー領域が形成される位置にだけ接着剤１３が塗布された層である。ダミー領域を切断すれば接着剤１３が除去され、キャリア１０が容易に分離されるようにする役割を果たす。分離部材１４は接着性がなくて、接着剤を除去すると、印刷回路基板から容易に分離される部材である。分離部材１４は接着剤の塗布厚さが薄い場合には省略可能である。

また、キャリア１０の最外層に形成され、多層印刷回路基板が積層される金属層１１をさらに含むことができる。分離層１２の上に金属層１１が形成されると、最終のものから分離層１２及びＣＣＬ１５が分離され、金属層１１は多層印刷回路基板に残存することになり、エッチング工程などにより金属層１１を除去することができる。金属層１１については、最外絶縁層の形成工程でさらに詳しく説明する。

上記のようなキャリアを用い、最外絶縁層２０に開口部２１を形成する方法は、ステップＳ１２０で、図３に示すように、キャリア１０に最外絶縁層２０を積層し、ステップＳ１４０で、図４に示すように、最外絶縁層２０を選択的にレーザードリルで除去することにより行われる。

選択的に除去される部分は、外部接続パッド３０が形成される位置である。外部接続パッド３０とは、多層印刷回路基板において半導体チップのような外部装置と接続するための端子としての役割をするものであって、完成された多層印刷回路基板の表面に露出する部分である。

キャリア１０に最外絶縁層２０を積層し、開口部２１をレーザードリルで形成するために、キャリア１０の表面に金属層１１を設けてキャリア１０まで貫通されることを防止する。

次に、ステップＳ２００で、図６に示すように、最外絶縁層２０に外部接続パッド３０及び回路パターン３５に対応する開口部が形成されたマスク２７を形成する。外部接続パッド３０については上述の通りであり、回路パターン３５はビアを介して中間層と電気的に接続することができる。

開口部に金属を充填することにより回路パターン３５と外部接続パッド３０を形成でき、特に、メッキ方式で充填するためにはマスク２７を形成する前に、ステップＳ１５０で、図５に示すように、シード層２５を形成することができる。シード層２５は、絶縁層のような非導電性物質の上に、無電解メッキ方式で薄く形成した金属層であって、導電性金属の蒸着方法やスパッタリング（sputtering）方法などにより形成可能である。

次に、ステップＳ３００で、最外絶縁層２０の開口部２１とマスク２７の開口部に外部接続パッド３０及び回路パターン３５を形成する。シード層２５が形成されている場合、メッキ方式で形成可能であり、電気伝導度の高い銅や銀などを用いて形成することができる。このように形成された多層印刷回路基板の一面の外部接続パッド３０の厚さは、マスク２７の厚さと最外絶縁層２０の厚さとを合わせた厚さであって、図７に示すように、外部接続パッド３０の厚さと回路パターン３５の厚さに段差が生じる。

このように多層印刷回路基板の一面に最外絶縁層をさらに一層形成するのは、反りを防止するためであって、多層印刷回路基板における反りについてさらに詳しく説明する。

反りは薄型の多層印刷回路基板においてよく発生する現象であって、印刷回路基板は多様な素材からなるため、各素材間の熱膨張係数など各種機械的物性の差による変形が生じることになる。このような反りは、各層間の接続不良の原因となり、多層印刷回路基板の破損を引き起こすことがあるので、反りを防止することは非常に大事なことである。

特に、一面から他面に向かってビルドアップする工程により形成される多層印刷回路基板の場合、ビルドアップ層の積層時に熱処理工程が繰り返して行われるため、最初に積層されたレイヤと最後に積層されたレイヤに行われた熱処理工程の回数には差があり、後でキャリアを除去すると、このような差によりＵ状の反りが発生することになる。

キャリア１０の除去後に、露出する多層印刷回路基板の一面に、ソルダレジスト層を他面に比べて厚く塗布することにより、ある程度は反りを防止できるが、パッドが表面から離れ過ぎると半導体などを実装することが困難となり、ソルダレジスト層を厚くするのは限界がある。

これら問題を解決するために、本実施例では外部接続パッド３０の高さを回路パターン３５よりも高く形成して表面から外部接続パッド３０までの距離があまり離れないようにし、回路パターン３５は後述する第２ソルダレジスト層５５と最外絶縁層２０の厚さだけ表面から離れるので、一面の絶縁層の厚さが厚くなって反りを防止できるようになる。

次に、図８に示すように、ステップＳ４００で、マスク２７を除去し、ステップＳ４５０で、シード層２５を除去することにより、最外絶縁層２０が露出される。ステップＳ５００で、図９に示すように、外部接続パッド３０と回路パターン３５をカバーするように、最外絶縁層２０の上にパターン４２及びビア４３を含むレイヤ４１を複数積層してビルドアップ層４０を形成する。

ビルドアップ層４０とは、パターン４２が形成された複数のレイヤ４１が積層されて形成されるものをいい、各レイヤ４１は層間電気導通のためのビア４３を含むことができる。具体的に、最外絶縁層２０、回路パターン３５及び外部接続パッド３０の上に絶縁物質を積層し、ビアホールを形成した後、パターン４２及びビア４３をメッキして必要な数だけレイヤ４１を形成する。このとき、最後に積層される最上層のレイヤ４１も外部装置と接続されるためのパッドをさらに含むことができ、その厚さは外部接続パッド３０より厚くはない。

ステップＳ６００で、図１０に示すように、ビルドアップ層４０の上に第１ソルダレジスト層５０を形成して多層印刷回路基板の他面のパターンを保護する。

次に、ステップＳ７００で、キャリア１０を除去する。キャリア１０の形状に応じてキャリア１０の除去方法は多様であるが、本実施例では、上述したように分離層１２と金属層１１を含むキャリア１０を用いたため、キャリア１０の除去は、ステップＳ７２０で、図１１に示すように、ダミー領域をルーティングして除去することにより、キャリア１０における接着剤１３が塗布された部分を切断する。

分離層１２の接着剤１３が塗布された部分が切断されることにより、キャリア１０のＣＣＬ１５部分が多層印刷回路基板から分離されて多層印刷回路基板の一面には金属層１１が残ることになる。

ステップＳ７４０で、図１２に示すように、残存する金属層１１をエッチングして最外絶縁層２０と外部接続パッドを露出させ、このとき、金属層１１は、多層印刷回路基板の表面に露出する外部接続パッド３０の金属とは異なるエッチング液によりエッチングされる金属を含むことにより、外部接続パッド３０を損傷せずに金属層１１を除去することができる。

次に、ステップＳ８００で、図１３に示すように、最外絶縁層２０に第２ソルダレジスト層５５を形成する。多層印刷回路基板の一面は最外絶縁層２０でカバーされて回路パターン３５が露出されないため、第２ソルダレジスト層５５は第１ソルダレジスト層５０とは異なって、保護機能より反り防止機能が主な機能となる。

次に、ステップＳ９００で、図１４に示すように、外部接続パッド３０が露出するように、第２ソルダレジスト層５５に開口部を形成する。開口部はレーザードリルなどを用いて形成することができる。

本発明の好ましい実施例によれば、反りに強いメタルなどの物質を追加することなく、既存のビルドアップ層４０の積層工程だけで印刷回路基板の製作時に発生する反りを防止することができる。

一方、図１５は、本発明の他の実施形態による多層印刷回路基板を示す断面図である。図１５を参照すると、最外絶縁層１２０、外部接続パッド１３０、ビルドアップ層１４０、レイヤ１４１，１４５、パターン１４２、ビア１４３、最外層レイヤ１４５、第１ソルダレジスト層１５０、第２ソルダレジスト層１５５が示されている。

本実施例は、ビルドアップ層１４０の両面にソルダレジスト層１５０，１５５が形成された多層印刷回路基板であって、ビルドアップ層１４０はビア１４３及びパターン１４２が形成された複数のレイヤ１４１が一面から他面に向かって積層され形成される。また、レイヤのうち、最外層のレイヤ１４５は外部接続パッド１３０をさらに含み、半導体チップなどの実装時に接続端子としての役割を果たす。図面上で一面とは、下方の面をいい、上述したように一方向に積層されたビルドアップ層１４０は、キャリアから分離されるときにＵ状に反りが発生することがある。

このような反りを防止するために一面に最外絶縁層１２０をさらに形成して反りに対する補強材としての役割を果たすようにする。ただし、この場合、表面に露出されなければならない一面の外部接続パッド１３０が最外絶縁層１２０によりカバーされるため、一面の外部接続パッド１３０は最外絶縁層１２０を貫通して多層印刷回路基板の一面に露出することになる。結果的に、一面の外部接続パッド１３０は既存の半導体素子との接続のためのパッドに比べて、最外絶縁層１２０の厚さだけさらに厚くなる。反りについては、上述した多層印刷回路基板の製造方法にて詳細に説明したので、ここでは省略する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

上述した実施例以外の多くの実施例が本発明の特許請求範囲内に存在する。

１０ キャリア
１１ 金属層
１２ 分離層
１３ 接着剤
１４ 分離部材
１５ ＣＣＬ
２０，１２０ 最外絶縁層
２５ シード層
２７ マスク
３０，１３０ 外部接続パッド
３５ 回路パターン
４０，１４０ ビルドアップ層
４１，１４１ レイヤ
４２，１４２ パターン
４３，１４３ ビア
５０，１５０ 第１ソルダレジスト層
５５，１５５ 第２ソルダレジスト層

Claims (8)

1. 一面に外部接続パッドが形成された多層印刷回路基板を形成する方法であって、
   前記外部接続パッドに対応する開口部が形成された最外絶縁層を形成する工程と、
   前記最外絶縁層に前記外部接続パッド及び回路パターンに対応する開口部が形成されたマスクを形成する工程と、
   前記最外絶縁層の開口部と前記マスクの開口部に前記外部接続パッド及び前記回路パターンを形成する工程と、
   前記マスクを除去する工程と、
   前記外部接続パッド及び前記回路パターンをカバーするように、前記最外絶縁層にレイヤを積層してビルドアップ層を形成する工程と、
   前記ビルドアップ層の上に第１ソルダレジスト層を形成する工程と、
   前記最外絶縁層の前記ビルドアップ層が形成された面の反対面に第２ソルダレジスト層を形成する工程と、
   前記外部接続パッドが露出するように、前記第２ソルダレジスト層に開口部を形成する工程と、を含む多層印刷回路基板の製造方法。
2. 前記最外絶縁層は、キャリアの上に形成され、
   前記第２ソルダレジスト層を形成する工程の前に、
   前記キャリアを除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
3. 前記キャリアは、表面に金属層を含むことを特徴とする請求項２に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
4. 前記金属層は、前記外部接続パッドとは異なるエッチング液によりエッチングされる物質を含むことを特徴とする請求項３に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
5. 前記最外絶縁層の開口部は、
   前記キャリアの前記金属層に前記最外絶縁層を積層し、
   前記最外絶縁層を選択的にレーザードリルで除去することにより形成されることを特徴とする請求項３から４の何れか１項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
6. 前記ビルドアップ層は、その周縁に、完成された多層印刷回路基板では除去されるダミー領域を含み、
   前記キャリアは、前記金属層の下に、前記ダミー領域に相当する部分にだけ接着剤が塗布された分離層を含み、
   前記キャリアを除去する工程は、前記ダミー領域を切断することにより前記分離層の接着剤塗布部分を除去する工程と、
   前記金属層をエッチングする工程と、を含むことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
7. 前記マスクを形成する工程の前に、シード層を形成する工程をさらに含み、
   前記外部接続パッド及び前記回路パターンを形成する工程が、前記シード層の上にメッキ方式で行われ、
   前記マスクを除去する工程の後に、前記シード層を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
8. ビア及びパターンが形成されたレイヤが一面から他面に向かって積層され形成されるビルドアップ層と、
   前記ビルドアップ層の他面に積層される第１ソルダレジスト層と、
   前記ビルドアップ層の一面に積層される最外絶縁層と、
   前記ビルドアップ層の一面に形成され、前記最外絶縁層を貫通して表面に露出する外部接続パッドと、
   前記最外絶縁層に積層され、前記外部接続パッドを露出させる開口部が形成された第２ソルダレジスト層と、を含む多層印刷回路基板。

Images