JP2011192757A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】積層工程時の剥離を防止しつつ高精度なアライメントマークを形成することが可能な多層配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の多層配線基板の製造方法は、支持基材１１に銅箔１４ａ（金属層）と銅箔１４ｂ（下地層）とからなる剥離シート１４を配置し、剥離シート１４の所定の有効領域に対し、その外周側の第１のシート部分と、その内周側に位置する複数のアライメントマークＡＭに対応する第２のシート部分とをそれぞれ除去し、その上部に樹脂材料層２０を積層形成する。その後、積層工程によりビルドアップ層を形成した分離前積層体１０ａに対し、剥離シート１４の剥離界面を含む端面を露出させて剥離界面で剥離させて分離する。その後、分離後の積層体に対し、高い位置精度を有するアライメントマークＡＭ用いつつ、最終的に多層配線基板を得ることができる。
【選択図】図７

Description

本発明は、コア基板を有さず、樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層形成した多層配線基板の製造方法に関するものである。

一般に、電子部品を搭載するパッケージとしては、コア基板の両側に樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層してビルドアップ層を形成した多層配線基板が用いられている。多層配線基板において、コア基板は例えばガラス繊維を含んだ樹脂からなり、高い剛性によりビルドアップ層を補強する役割がある。しかし、コア基板は厚く形成されるため多層配線基板の小型化の妨げになるとともに、ビルドアップ層間を電気的に接続するスルーホール導体を設ける必要があるため配線長が長くなり、高周波信号の伝送性能の劣化を招く恐れがある。そのため、近年では上記のコア基板を設けることなく、小型化に適し、かつ高周波信号の伝送性能の向上が可能な構造を有するコアレス多層配線基板が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。このようなコアレス多層配線基板は、例えば、剥離可能に密着された２枚の金属箔を表面に設けた支持体に対しビルドアップ層を形成した後、２枚の金属箔を剥離界面で剥離させることによりビルドアップ層を支持体から分離し、配線基板を得る方法を用いて製造することができる。

特開２００９−２８９８４８号公報 特開２００７−２１４４２７号公報

ところで、多層配線基板を形成する場合、導体パターンやビア導体を形成するための位置基準となるアライメントマークを設ける必要がある。例えば、特許文献２には、製品エリアの外側４隅にドリル加工等により基準穴を形成し、それをアライメントマークとして用いる方法が開示されている。一般に、このような構造の多層配線基板においては、２枚の金属箔の剥離界面は、多層配線基板の外周部の側面と基準穴の側面とでそれぞれ露出した状態になる。この場合、露出した剥離界面は、製造プロセスで用いる薬品等が染み込むなど剥がれやすい状態となっており、多層配線基板の完成前に不良品となって歩留まりを低下させる恐れがある。そのための対策として、特許文献２には、多層配線基板の外周部の側面と基準穴の側面とに対し、剥離界面を樹脂層で被覆する手法が開示されている。しかしながら、上記の基準穴は多層配線基板を積層方向に貫通するものであり、その分だけ基板面積が制約されるので、多層配線基板の小型化が難しくなるという問題がある。また、基準穴に対し剥離界面の側面を覆う樹脂層を形成するために、多層配線基板の製造プロセスが複雑になるという問題がある。

本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、剥離シートのパターニングによって積層工程時の剥離を防止しつつ高精度なアライメントマークを形成することが可能な多層配線基板の製造方法を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層形成した多層配線基板の製造方法において、板状の支持基材の少なくとも一方の主面側に下地層と金属層とを剥離可能な状態で配置するシート配置工程と、下地層と金属層とからなる剥離シートにパターニングを行うことにより、前記剥離シートのうち、所定の有効領域の外周側の第１のシート部分と、前記所定の有効領域の内周側に位置する複数のアライメントマークに対応する第２のシート部分とをそれぞれ除去する剥離シート加工工程と、前記剥離シートの上部を覆う樹脂材料を積層形成し、前記第１のシート部分及び前記第２のシート部分が除去された領域に前記樹脂材料を前記支持基材の表面と接した状態で充填する樹脂材料形成工程と、前記樹脂材料の上部に前記導体層と前記樹脂絶縁層を交互に積層してビルドアップ層を形成する積層工程と、前記支持基材、前記樹脂材料、前記ビルドアップ層からなる分離前積層体に対し、前記複数のアライメントマークの外周側における前記剥離シートの剥離界面を含む端面を露出させる露出工程と、前記露出工程後、前記剥離シートを前記剥離界面で剥離させることにより、前記分離前積層体から前記支持基材を分離する分離工程とを有し、前記分離工程により分離された分離後積層体を用いて一又は複数の多層配線基板を形成することを特徴としている。

本発明の多層配線基板の製造方法によれば、剥離可能な下地層と金属層とからなる剥離シートを支持基材に配置し、剥離シートにパターニングを行って第１及び第２のシート部分を除去して樹脂材料を充填した状態でビルドアップ層を形成し、剥離シートの剥離界面を含む端面を露出させた状態で支持基材から分離された積層体が得られ、一又は複数の多層配線基板が形成される。この場合、第１のシート部分により有効領域の外周側の金属層が除去され、第２のシート部分に対応する複数のアライメントマークが形成される。よって、剥離シートの剥離界面が樹脂材料で覆われた状態でビルドアップ層が形成されるので、積層工程で用いる薬品等の影響により剥離界面が剥がれる事態を防止できる。これに加えて、初期段階で形成されるアライメントマークは、分離工程後に剥離シートの表面に露出し、それ以降の工程で利用可能となる。すなわち、積層工程の影響による位置ずれがない高精度のアライメントマークを形成し、例えば、分離工程後の剥離シートのエッチング等に利用することができる。

前記分離前積層体から２つの前記分離後積層体を得るようにしてもよい。この場合、前記剥離シート、前記樹脂材料、前記ビルドアップ層を、それぞれ前記支持基材の両面側に形成すれば、前記分離工程において前記支持基材を分離した２つの前記分離後積層体を得ることができる。

前記各工程に加えて、前記剥離シートを粗化するシート粗化工程を前記樹脂材料形成工程に行うことが好ましい。これにより、剥離シートと樹脂材料との密着性がアンカー効果により向上する。

前記複数のアライメントマークを形成する際は、多様な構造及び形成方法を適用することができる。例えば、前記所定の有効領域の四隅に配置される前記複数のアライメントマークを形成してもよい。あるいは、前記下地層を金属箔とし、前記剥離シート加工工程で前記剥離シートをフォトレジストで覆った後、前記第１のシート部分及び前記第２のシート部分をエッチングにより除去してもよい。

前記露出工程では、前記複数のアライメントマークが配置された領域の外周側に設定された切断線に沿って前記積層体を積層方向に切断することが好ましい。この場合、前記分離前積層体の側面には前記剥離シートの前記剥離界面が露出した状態になる。

以上説明したように、本発明によれば、いわゆるコアレス多層配線基板を製造する際、剥離シートをパターニングして樹脂材料で覆うことにより、複数の露出した剥離界面が積層工程時に剥がれることを有効に防止しつつ、初期段階で剥離界面の表面に形成した複数のアライメントマークを形成し、分離工程後にアライメントマークを用いて高い精度で位置決めを行うことができる。また、このアライメントマークは貫通孔を用いた構造ではないため、多層配線基板の小型化に適し、かつ製造プロセスも簡単になる。さらに、アライメントマークの部分で樹脂材料が剥離シートに接着されるので、樹脂材料と剥離シートは適度に密着した状態を保ち、例えば、分離前積層体の切断時に剥離界面が勝手に剥がれることを防止できる。

本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第１の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第２の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第３の断面構造図及びそれに対応する平面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第４の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第５の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第６の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第７の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第８の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第９の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する第１０の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法の変形例を説明する第１の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法の変形例を説明する第２の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法の変形例を説明する第３の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法の変形例を説明する第４の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法の変形例を説明する第５の断面構造図である。 本実施形態の多層配線基板の製造方法の変形例を説明する第６の断面構造図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に述べる実施形態は本発明の技術思想を適用した形態の一例であって、本発明が本実施形態の内容により限定されることはない。

本実施形態の多層配線基板の製造方法について、図１〜図１０を参照して説明する。まず、図１に示すように、両面に銅箔１２が貼り付けられた板状の支持基材１１を用意する。この支持基材１１は、例えばガラス繊維を含んだ樹脂からなり、高い剛性を有している。支持基材１１のそれぞれの銅箔１２の表面に、例えば熱硬化性樹脂からなるプリプレグ１３を挟んで剥離シート１４をそれぞれ配置した状態で、例えば、真空熱プレスにより圧着する（本発明のシート配置工程）。圧着後は外縁部を切断して所定サイズに整形し、表面の剥離シート１４と一体化された支持基材１１を得る。支持基材１１は、例えば、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍの矩形形状に形成される。一方、剥離シート１４は、厚さの異なる２つの銅箔１４ａ、１４ｂを剥離可能に密着した構造を有している。支持基材１１に対し、外側に位置する銅箔１４ａ（本発明の金属層）の厚さは内側に位置する銅箔１４ｂ（本発明の下地層）の厚さに比べて大きくなっている。

次に図２に示すように、両側の剥離シート１４のそれぞれの表面に感光性のドライフィルムをラミネートして露光・現像することにより、レジストパターン１５をそれぞれ形成する。このレジストパターン１５においては、アライメントマーク形成部Ｐａと、外周部Ｐｏがそれぞれ除去されている。続いて、レジストパターン１５が形成された状態で剥離シート１４に対するエッチングを行った後、レジストパターン１５を除去する。その結果、図３（Ａ）に示すように、剥離シート１４のうちアライメントマーク形成部Ｐａの直下の領域と、外周部Ｐｏの直下の領域で、部分的に銅箔１４ａ、１４ｂが除去され（本発明の剥離シート加工工程）、その部分のプリプレグ１３の表面が露出した状態になる。なお、エッチングされた状態の剥離シート１４の表面を粗化しておくことが望ましい（本発明のシート粗化工程）。これにより、剥離シート１４と後述の樹脂材料との密着性を高めることができる。

ここで、図３（Ｂ)を参照して、図３（Ａ）の状態の積層体を上方から見たときの平面構造を説明する。図３(Ｂ)に示すように、支持基材１１の全体平面の範囲内において、所定の幅だけ銅箔１４ａ、１４ｂが除去された外周部Ｐｏが形成され、その内側の領域は矩形状の有効領域Ａ１となっている。有効領域Ａ１の外側の外周部Ｐｏは、後述の積層工程には用いられるが、後述の露出工程に伴う切断により除去される。一方、有効領域Ａ１には銅箔１４ａ、１４ｂが残存しているが、四隅のアライメントマーク形成部Ｐａの部分は銅箔１４ａ、１４ｂが除去されている。アライメントマーク形成部Ｐａは、後述の分離工程以降の各工程の位置決めに用いるアライメントマークＡＭを形成するための構造である。なお、分離工程以前の各工程における位置決めに際しては、有効領域Ａ１の外部に別途設けたアライメントパターン（不図示）が用いられる。

なお、図３（Ｂ）に示すアライメントマークＡＭ（アライメントマーク形成部Ｐａ）の構造は一例であり、その個数、配置、形状を適宜に定めることができる。ただし、アライメントマークＡＭを用いた位置決めの精度の要請から、比較的小さいサイズで少なくとも２個以上配置することが望ましい。

次に図４に示すように、表面が粗化された剥離シート１４の上部からフィルム状の樹脂材料をラミネートし、真空下にて加圧加熱することにより硬化させて樹脂材料層２０を形成する（本発明の樹脂材料形成工程）。その結果、剥離シート１４の表面が樹脂材料層２０で覆われるともに、上述のアライメントマーク形成部Ｐａ及び外周部Ｐｏにおける剥離シート１４の除去部分には樹脂材料層２０が充填された状態になる。これにより、アライメントマーク形成部Ｐａの部分にアライメントマークＡＭの構造が形成される。また、外周部Ｐａの部分が樹脂材料層２０で覆われると、図４に示すように銅箔１４ａと銅箔１４ｂの間の剥離界面が露出しない状態になるため後述の積層工程で剥がれにくくなる効果がある。

次に図５に示すように、両側の樹脂材料層２０の所定位置にレーザー加工を施して複数のビアホールを形成し、ビアホールの中のスミアを除去するデスミア処理を施した後、各ビアホール内にビア導体４０を形成する。続いて、両側の樹脂材料層２０の表面にパターニングを施し、それぞれ導体層３０を形成する。さらに、両側の導体層３０を覆うようにフィルム状の樹脂材料を積層し、真空下にて加圧加熱することにより樹脂材料を硬化させて樹脂絶縁層２１を形成する。

次に図６に示すように、両側の樹脂絶縁層２１の所定位置にレーザー加工を施して複数のビアホールを形成し、ビアホールの中のスミアを除去するデスミア処理を施した後、無電解銅めっきにより薄い銅膜を形成し、その銅膜の表面にドライフィルムを貼って露光・現像する。次いで、電解銅めっきを施すことによりドライフィルムが除去された部分に銅が析出し、ビア導体４１及び導体層３１が同時に形成される（セミアディティブ法）。さらに、両側の導体層３１を覆うようにフィルム状の樹脂材料を積層し、真空下にて加圧加熱することにより樹脂材料を硬化させて樹脂絶縁層２２を形成する。なお、樹脂絶縁層２２のうち導体層３１のパターン部分にレーザー加工を施して開口部４２を形成する。以上のように、樹脂絶縁層２１、２２と導体層３０、３１が交互に積層形成されたビルドアップ層が形成され（本発明の積層工程）、積層体１０ａ（本発明の分離前積層体）が得られる。

次に図７に示すように、上記積層工程において得られた積層体１０ａを、有効領域Ａ１（図３（Ｂ））より僅かに内周側に設定された切断線（図中、破線で示す）に沿って切断する。その結果、積層体１０ａから不要な外周の領域が除去され、その側面に剥離シート１４の剥離界面を含む端面が露出した状態になる（本発明の露出工程）。この状態で、上下の各剥離シート１４において密着していた銅箔１４ａと銅箔１４ｂとを剥離界面に沿って剥離する。その結果、図８に示すように、積層体１０ａから支持基材１１が分離され（本発明の分離工程）、２つの同一構造の積層体１０ｂ（本発明の分離後積層体）を得ることができる。このとき、それぞれの積層体１０ｂにおいて、上述のアライメントマークＡＭの構造が形成された銅箔１４ａの表面が現れる。

以上のように、本実施形態の図１〜図８の各工程によれば、剥離シート１４のエッチングにより除去したアライメントマーク形成部Ｐａ及び外周部Ｐｏの上部から樹脂材料層２０で覆う構造としたので、上記積層工程において外周部Ｐｏの部分の樹脂材料層２０により剥離シート１４の剥離端面が保護され、薬品等の染み込みによる剥離端面の剥がれを確実に防止できる。一方、上記露出工程においては、アライメントマークＡＭの部分において銅箔１４ａと樹脂材料層２０とが接着されることで両者の密着性が向上し、積層体１０ａを切断するときの作用では剥離シート１４が剥離界面で勝手に剥がれにくくなる。しかし、その後の分離工程では所定の外力を加えることにより剥離シート１４を剥離界面で容易に剥がすことができる。これは、アライメントマークＡＭの銅箔１４ａと樹脂材料層２０との密着部分の面積が比較的小さいため、分離工程における剥離を妨げる程度の密着性にはならないためである。

次に、分離工程で得られた積層体１０ｂに対し、感光性のドライフィルムをラミネートして露光・現像することによりレジストパターンを形成し、銅箔１４ａに対するエッチングを行った後、レジストパターンを除去する。この場合、レジストパターン形成の位置基準としてアライメントマークＡＭが用いられる。その結果、図９に示すように、銅箔１４ａの所定部分が除去されたパターニングが施され、ビア導体４０に直接接続されるパッド５０が形成される。この時点で、導体層３１、ビア導体４１、導体層３０、ビア導体４０、パッド５０を経由する電気的接続が可能になる。

次に図１０に示すように、樹脂材料層２０の下面側に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることによりソルダーレジスト層５１を形成した後、パッド５０の部分に開口部を形成する。なお、分離工程後の工程としては図９及び図１０のみを示したが、最終的な多層配線基板の用途及び機能に応じて、図１０で得られた積層体１０ｂに対し多様な加工を施すことができる。

例えば、パッド５０にはＢＧＡパッケージに用いる半田ボールを接続してもよい。また例えば、上部の開口部４２には半導体チップの端子に接続するための半田バンプを接続してもよい。また例えば、積層体１０ｂを貫く貫通孔を形成し、その貫通孔を経由して電気的接続が可能なスルーホール導体を形成してもよい。これらの各工程をアライメントマークＡＭが残存している時点で行う場合、その位置基準としてアライメントマークＡＭを用いることができる。なお、多数個取りの基板形態を前提とするときは、最終的に得られた積層体１０ｂを切断して複数の多層配線基板を得ることができる。

以上のように、本実施形態の分離工程後の各工程（図９及び図１０）によれば、アライメントマークＡＭを用いた位置決めにより各種構造を形成することができる。図２に示すように、初期段階でアライメントマークＡＭの位置精度が確定することから、例えば積層工程後にアライメントマークを形成する場合に比べ格段に位置精度を高めることが可能となる。例えば、初期時点でアライメントマークＡＭを設けない場合、積層体１０ｂにおいて下層側の銅箔１４ａではなく、上層側にアライメントマークを形成する必要があるが、この場合は積層を繰り返すことにより位置ずれが蓄積していくため位置精度の劣化は避けられない。本実施形態では、積層を繰り返すことによる位置ずれの影響がないアライメントマークＡＭを予め形成しておくので、高い位置精度を実現可能となる。

本発明の多層配線基板に関しては、図１〜図１０を用いて説明した製造方法は一例であって、多様な変形例がある。以下、図１１〜図１６を参照して、一部の工程にセミアディティブ法を適用した変形例を説明する。本変形例では、図１〜図１０の製造方法と共通の工程は説明を省略するものとし、主に異なる工程について説明する。

本変形例では、図１１に示すように、図３（Ａ）に示す状態から、両側の剥離シート１４のそれぞれの表面にドライフィルムをラミネートして露光・現像することにより、レジストパターン６０をそれぞれ形成する。続いて、図１２に示すように、それぞれの剥離シート１４の表面に無電解銅めっき及び電解銅めっきを施して、導体層６１を形成する。その後、図１３に示すように、導体層６１の上部からフィルム状の樹脂材料をラミネートし、真空下にて加圧加熱することにより硬化させて樹脂材料層６２を形成し、その表面を研磨する。これにより、図４と同様、銅箔１４ａの除去部分には樹脂材料層６２が充填されて、アライメントマークＡＭの構造が形成される。

次いで、図１４に示すように、それぞれの導体層６１の表面側に、セミアディティブ法を用いて導体層６３を形成する。これ以降、図４〜図７の各工程については、上記実施形態と共通に行われる。その後、図１５に示すように、分離工程において、２つの同一構造の積層体１０ｃ（本発明の分離後積層体）を得ることができる。この積層体１０ｃに対し、図１６に示すように、周知の手法で銅箔１４ａの全体と導体層６１をエッチングして除去すると、部分的に導体層６３が外側に露出した状態になる。これ以降は、最終的な多層配線基板の用途及び機能に応じて、図１６の積層体１０ｃに対し多様な加工を施すことができる。なお、本変形例では、比較的早い段階でアライメントマークＡＭが除去されるが（図１６）、工程に状況に応じてアライメントマークＡＭを用いることは可能である。

以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。例えば、本実施形態では銅箔１４ａ、１４ｂを剥離可能に密着した剥離シート１４を説明したが、銅に限られることなく剥離可能に密着した各種金属材料を用いて剥離シート１４を形成してもよく、その厚さも変更可能である。また、樹脂材料層２０、樹脂絶縁層３０、３１、ビア導体４０、４１、開口部４２、パッド５０、ソルダーレジスト層５１、その他の構成部材についても、本発明の作用効果を得られる限り、それらの構造、形状、形成方法は本実施形態に開示した内容には限定されることなく変更可能である。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃ…積層体
１１…支持基材
１２…銅箔
１３…プリプレグ
１４…剥離シート
１４ａ、１４ｂ…銅箔
１５…レジストパターン
２０、６２…樹脂材料層
２１、２２…樹脂絶縁層
３０、３１、６１、６３…導体層
４０、４１…ビア導体
４２…開口部
５０…パッド
５１…ソルダーレジスト層
６０…レジストパターン

Claims (6)

1. 樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層形成した多層配線基板の製造方法において、
   板状の支持基材の少なくとも一方の主面側に下地層と金属層とを剥離可能な状態で配置するシート配置工程と、
   前記下地層と前記金属層とからなる剥離シートにパターニングを行うことにより、前記剥離シートのうち、所定の有効領域の外周側の第１のシート部分と、前記所定の有効領域の内周側に位置する複数のアライメントマークに対応する第２のシート部分とをそれぞれ除去する剥離シート加工工程と、
   前記剥離シートの上部を覆う樹脂材料を積層形成し、前記第１のシート部分及び前記第２のシート部分が除去された領域に前記樹脂材料を前記支持基材の表面と接した状態で充填する樹脂材料形成工程と、
   前記樹脂材料の上部に前記導体層と前記樹脂絶縁層を交互に積層してビルドアップ層を形成する積層工程と、
   前記支持基材、前記樹脂材料、前記ビルドアップ層からなる分離前積層体に対し、前記複数のアライメントマークの外周側における前記剥離シートの剥離界面を含む端面を露出させる露出工程と、
   前記露出工程後、前記剥離シートを前記剥離界面で剥離させることにより、前記分離前積層体から前記支持基材を分離する分離工程と、
   を有し、前記分離工程により分離された分離後積層体を用いて一又は複数の多層配線基板を形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 前記剥離シート、前記樹脂材料、前記ビルドアップ層は、それぞれ前記支持基材の両面側に形成され、前記分離工程において前記支持基材を分離した２つの前記分離後積層体が得られることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記樹脂材料形成工程よりも前に、前記剥離シートを粗化するシート粗化工程を有することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記複数のアライメントマークは、前記所定の有効領域の四隅に配置されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
5. 前記下地層は金属箔であり、前記剥離シート加工工程では、前記剥離シートをフォトレジストで覆った後、前記第１のシート部分及び前記第２のシート部分をエッチングにより除去することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
6. 前記露出工程では、前記複数のアライメントマークが配置された領域の外周側に設定された切断線に沿って前記分離前積層体を積層方向に切断し、当該分離前積層体の側面に前記剥離シートの前記剥離界面が露出することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板の製造方法。
   

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