JP2014086662A - Method for manufacturing printed board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリント基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a printed circuit board.
半導体装置、抵抗素子等が搭載されるプリント基板は、例えば、セミアディティブ製法を使用するビルト工法により形成される。ビルド工法は、配線、絶縁層を繰り返してコア基板上に積層することにより多層配線構造を形成する方法の1つであり、セミアディティブ製法は次に示すような配線形成方法である。 A printed circuit board on which a semiconductor device, a resistance element, and the like are mounted is formed by, for example, a built method using a semi-additive manufacturing method. The build method is one of the methods for forming a multilayer wiring structure by repeatedly laminating wiring and insulating layers on a core substrate, and the semi-additive manufacturing method is a wiring forming method as shown below.
まず、表面に一層目の配線が形成されたコア基板の上に、絶縁樹脂フィルムをラミネートして絶縁層を形成する。その後に、絶縁層の一部にレーザービームを照射してビアホールを形成する。さらに、ビアホールの内と絶縁層の上に金属シード層を化学めっき法で形成した後に、金属シード層の上にレジストパターンを形成し、さらにレジストパターンの配線溝内に金属配線を電解めっきにより形成する。続いて、レジストパターンを除去した後に、金属配線をマスクにして金属配線に覆われない領域の金属シード層をエッチングにより除去する。 First, an insulating resin film is laminated on a core substrate having a first layer wiring formed on the surface to form an insulating layer. After that, a via hole is formed by irradiating a part of the insulating layer with a laser beam. Furthermore, after a metal seed layer is formed by chemical plating in the via hole and on the insulating layer, a resist pattern is formed on the metal seed layer, and a metal wiring is formed in the resist pattern wiring groove by electrolytic plating. To do. Subsequently, after removing the resist pattern, the metal seed layer in a region not covered with the metal wiring is removed by etching using the metal wiring as a mask.
上記のように、金属配線はレジストパターンの配線溝内に電解めっき法により形成されるが、配線溝の密度、位置の相違によりめっき金属の形成速度に違いが発生し、膜厚の分布が不均一になり、金属配線の膜厚にバラツキが生じ易いことが知られている。また、電解めっき法により形成される金属配線は、中央が盛り上がって厚く形成される傾向にあることが知られている。 As described above, the metal wiring is formed by electrolytic plating in the wiring groove of the resist pattern. However, the difference in the density and position of the wiring groove causes a difference in the formation rate of the plating metal, and the film thickness distribution is not good. It is known that the film thickness becomes uniform and the film thickness of the metal wiring tends to vary. Further, it is known that the metal wiring formed by the electrolytic plating method tends to be thicker with the center raised.
そのような金属配線の膜厚を揃えるために、金属配線をレジストパターンよりも高く形成し、その後にエッチング条件を調整することにより金属配線の膜厚を調整することが知られている。また、金属配線の中央の盛り上がりもエッチングによって平坦化することが知られている。 In order to make the film thickness of such metal wiring uniform, it is known to adjust the film thickness of the metal wiring by forming the metal wiring higher than the resist pattern and then adjusting the etching conditions. It is also known that the bulge at the center of the metal wiring is flattened by etching.
ところで、金属配線を電解めっき法により形成すると、金属配線の表面に突起が形成され、その突起は最大で40μmにも達する。そのような突起が存在したままでその上に上側の絶縁層と上側の金属配線を順に形成すると、下側の金属配線の上面の突起が上側の絶縁層に入り込み、上側の金属配線と短絡したり、あるいは上下の金属配線間の絶縁耐性を劣化させたりするなどの問題が生じる。 By the way, when the metal wiring is formed by the electrolytic plating method, a protrusion is formed on the surface of the metal wiring, and the protrusion reaches a maximum of 40 μm. If the upper insulating layer and the upper metal wiring are formed in this order with such protrusions still existing, the upper metal protrusion on the lower metal wiring enters the upper insulating layer and shorts with the upper metal wiring. Or the insulation resistance between the upper and lower metal wirings deteriorates.
そのような突起は、上記のように金属配線のエッチングを施しても除去しにくい。その理由として、突起は、一種のマスクとして機能するのでエッチングによって消滅しないからである。 Such protrusions are difficult to remove even when the metal wiring is etched as described above. This is because the protrusion functions as a kind of mask and does not disappear by etching.
本発明の目的は、上下の配線の短絡や絶縁耐性の劣化を防止できるプリント基板の製造方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the printed circuit board which can prevent the short circuit of upper and lower wiring, and deterioration of insulation tolerance.
本実施形態の1つの観点によれば、絶縁基板の上方に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上にシード層を形成する工程と、シード層上にレジストを形成する工程と、前記レジストに配線溝を形成する工程と、前記レジストより薄い金属配線を前記配線溝内に電解めっきによって形成する工程と、前記レジストをエッチングして前記金属配線よりも薄く薄層化する工程と、前記金属配線の露出面の突起を研磨により除去する工程と、前記レジストを除去する工程と、前記金属配線から露出する前記シード層をエッチングにより除去する工程と、を有するプリント基板の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present embodiment, a step of forming an insulating film over an insulating substrate, a step of forming a seed layer on the insulating film, a step of forming a resist on the seed layer, Forming a wiring groove in the resist; forming a metal wiring thinner than the resist in the wiring groove by electrolytic plating; etching the resist to make a thin layer thinner than the metal wiring; There is provided a method for manufacturing a printed circuit board, comprising: removing a protrusion on an exposed surface of a metal wiring by polishing; removing the resist; and removing the seed layer exposed from the metal wiring by etching. The
本実施形態によれば、上下の金属配線の短絡やその間の絶縁層の絶縁耐性の劣化を防止することができる。 According to this embodiment, it is possible to prevent a short circuit between the upper and lower metal wirings and the deterioration of the insulation resistance of the insulating layer therebetween.
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals.
図1〜図4は、本実施形態に係るプリント基板の製造方法の一例を示す断面図であり、それらの図のうち図3は、プリント基板の一部を拡大して示している。 1-4 is sectional drawing which shows an example of the manufacturing method of the printed circuit board concerning this embodiment, and FIG. 3 is expanding and showing a part of printed circuit board among those figures.
次に、図1(a)に示す構造を形成するまでの工程を説明する。
まず、絶縁基板1として、例えばガラスエポキシやガラス繊維から形成された基板を使用し、その下面と上面に金属膜、例えば銅箔膜がラミネートされている。絶縁基板1の一部には、ドリルやレーザーを使用してスルーホール1a〜1dが形成されている。また、スルーホール1a〜1dの中の少なくとも内周面には、無電解めっきや導電性ペースト充填により、導電性のコンタクト層3a〜3dが形成されている。
Next, steps required until a structure shown in FIG.
First, as the
絶縁基板1の下面と上面のそれぞれの金属膜は、レジストパターン(不図示)とエッチング技術を使用してパターニングされる。これにより絶縁基板1の下面側には1層目の金属配線4a〜4d、パッド(不図示)等が形成され、上面側でも1層目の金属配線5a〜5d、パッド(不図示)等が形成される。
The respective metal films on the lower surface and the upper surface of the
次に、図1(b)に示すように、絶縁基板1の下面と上面にそれぞれ1層目の絶縁樹脂膜6、7をラミネートする。絶縁樹脂膜6、7として、例えばポリイミドフィルムを使用する。
Next, as shown in FIG. 1B, the first
この後に、CO2レーザーを使用してレーザー光を下面側の1層目の絶縁樹脂膜6に照射すことにより、図1(c)に示すように、下面側の1層目の金属配線4a〜4dの一部を露出する一層目のビアホール8a〜8dを形成する。さらに、同様な方法により、上面側の1層目の絶縁樹脂膜7のうち1層目の金属配線5a〜5dの上に一層目のビアホール9a〜9dを形成する。
Thereafter, by using a CO 2 laser to irradiate the first
続いて、ビアホール8a〜8d、9a〜9dの底に付着している樹脂の残渣を除去するデスミア処理を施すとともに、絶縁樹脂膜6、7の露出面を荒らして後述のシード層10、11が付着し易くする。デスミア処理として、例えば過マンガン酸等の薬液を用いるウエット処理、或いはプラズマを用いるドライ処理のいずれでもよい。プラズマを用いる場合には、プラズマ発生用ガスとして例えば酸素ガスとともに不活性ガス、例えばヘリウムガスを使用する。
Subsequently, a desmear process for removing the resin residue adhering to the bottoms of the
次に、図2(a)に示すように、下面側と上面側の1層目の絶縁樹脂膜6、7のそれぞれの露出面とビアホール8a〜8d、9a〜9dの内面の上に、金属、例えば銅のシード層10、11を無電解めっき法により形成する。
Next, as shown in FIG. 2A, metal is formed on the exposed surfaces of the first
さらに、下面側と上面側のシード層10、11の露出面に感光性のドライフィルムレジスト12、13をラミネートした後、ドライフィルムレジスト12、13のそれぞれを順に露光、現像する。これにより、図2(b)に示すように、下面側の銅シード層10を覆うドライフィルムレジスト12に配線溝12a〜12dを形成する。さらに、上側の銅シード層11を覆うフォトレジスト13に配線溝13a〜13eを形成する。配線溝12a〜12d、13a〜13eの一部は、ビアホール8a〜8d、9a〜9dの上を通る平面形状を有している。配線溝12a〜12d、13a〜13eの幅は例えば約20μmに形成される。
Furthermore, after laminating photosensitive dry film resists 12 and 13 on the exposed surfaces of the
続いて、図2(c)に示すように、下面側と上面側のシード層10、11をめっき用電極に使用し、配線溝12a〜12d、13a〜13eの中に、2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eとなる金属膜、例えば銅膜又は銅合金膜を電解めっきにより形成する。この場合、ビアホール8a〜8d、9a〜9d内に形成される金属膜は、ビアとして機能する。
Subsequently, as shown in FIG. 2 (c), the
これにより、絶縁基板1の下面側では、ビアホール8a〜8dを介して2層目の金属配線14a〜14dと1層目の金属配線4a〜4dが電気的に接続される。同様に、上面側では、ビアホール9a〜9dを介して2層目の金属配線15a〜15dと1層目の金属配線5a〜5dが電気的に接続される。
Thereby, on the lower surface side of the
ところで、図2(c)に示した絶縁基板1の上面側の構造を拡大した図3(a)に示すように、2層目の金属配線15a〜15eの露出面には突起tが形成され、突起tは最大で40μm程度の高さを有している。また、2層目の金属配線15a〜15eの目標厚さは、ドライフィルムレジスト13よりも薄く設定される。例えば、二層目の金属配線15a〜15eの厚さを約23μmとし、ドライフィルムレジスト13の厚さを約24μmとする。
By the way, as shown in FIG. 3A in which the structure on the upper surface side of the insulating
次に、図3(b)に示すように、ドライフィルムレジスト13を途中までエッチングすることにより金属配線15a〜15eより薄くする。そのエッチング方法として、例えばO2とCF4を含むガスを使用するプラズマエッチング法を採用する。
Next, as shown in FIG. 3B, the dry film resist 13 is etched halfway so as to be thinner than the
エッチング後のドライフィルムレジスト13は、後の研磨処理によって2層目の金属配線15a〜15eが剥がれない厚さ、即ち金属配線15a〜15eの厚さの70%以上、80%以下になる厚さ、例えば金属配線15a〜15eが23μmの場合には約16μm〜約18μmの厚さとなるように調整される。
The dry film resist 13 after etching has a thickness that prevents the second-
この後、図3(c)に示すように、ドライフィルムレジスト13の上面から突出した状態の2層目の金属配線15a〜15eをバフロール(不図示)により研磨することにより、2層目の金属配線15a〜15eの突起tを除去する。この場合、研磨される表面の粗さを調整するために、例えば3000番手のバフロールを使用する。この場合、2層目の金属配線15a〜15eは僅かに薄くなる一方、ドライフィルムレジスト13は上記のように調整されているので殆ど削られることはない。なお、バフロールの代わりに平坦な研磨布を使用してもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 3C, the second-
この後に、図3(d)に示すように、ドライフィルムレジスト13をエッチングにより除去する。この場合のエッチング方法として、水酸化ナトリウム溶液などを使用するウエットエッチング法を用いる。なお、上記のプラズマエッチング法を用いてもよい。 Thereafter, as shown in FIG. 3D, the dry film resist 13 is removed by etching. As an etching method in this case, a wet etching method using a sodium hydroxide solution or the like is used. Note that the above plasma etching method may be used.
以上のようなドライフィルムレジスト13の薄層化と、突起tの研磨による除去と、残されたドライフィルムレジスト13の除去とを含む一連の工程は、絶縁基板1の下面側のドライフィルムレジスト12と2層目の金属配線14a〜14dにも同様に施される。これにより、絶縁基板1の上面側と下面側は、図4(a)に示すように、突起tが除去された2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eとシード層10、11が絶縁基板1上で露出した状態となる。
A series of processes including the thinning of the dry film resist 13 as described above, the removal of the protrusions t by polishing, and the removal of the remaining dry film resist 13 are the dry film resist 12 on the lower surface side of the insulating
次に、図4(b)に示すように、2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eをマスクに使用し、露出しているシード層10、11をエッチングにより除去することにより、2層目の複数の金属配線14a〜14d、15a〜15eのパターンを分離する。シード層10、11が銅から形成されている場合には、例えば過酸化水素及び硫酸を含む薬液を使用するウエットエッチングを用いる。
Next, as shown in FIG. 4B, the second-
この後に、図4(c)に示すように、下面側と上面側の2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eと1層目の絶縁樹脂膜6、7のそれぞれの上に、例えばポリイミドフィルムをラミネートすることにより、2層目の絶縁樹脂膜16、17を形成する。この後には、上記と同様な方法により、2層目の絶縁樹脂膜16、17にそれぞれ2層目のビアホールを形成し、それらの上に3層目の金属配線18、19を形成し、3層目の金属配線18、19の突起を除去する、という上記と同様の工程を繰り返す。これにより、絶縁基板1の下面側と上面側のそれぞれには多層配線構造が形成され、プリント基板の基本的な構造が完成される。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, on each of the second-
以上のような製造方法により形成されるプリント基板によれば、電解めっき法により形成される2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eの上面に現れる突起tが除去されるので、突起tが2層目の絶縁樹脂膜16、17に入り込むことが防止される。これにより、2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eとその上方に3層目の絶縁樹脂膜16、17を介して形成される3層目の金属配線18、19との短絡やそれらの間の絶縁耐性の劣化が防止される。
According to the printed circuit board formed by the manufacturing method as described above, the protrusion t appearing on the upper surfaces of the second-
ところで、図5(a)に示すように、2層目の金属配線15a〜15eの表面及び突起tをバフロールにより研磨する前にドライフィルムレジスト13を除去すると、バフロールにより加わる応力により20μm程度の幅の細い金属配線15a〜15eが剥離し易くなる。特に、図5(b)、(c)に示すように、下方にビアホール9a〜9dが存在していない領域の金属配線15eは、バフロールによる応力に対抗する支えが存在しないので剥離しやすさが増すことになる。
By the way, as shown in FIG. 5A, when the dry film resist 13 is removed before the surfaces of the second-
これに対して本実施形態では、上記のように、2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eの上面の突起tを研磨により除去する際に、ドライフィルムレジスト12、13の厚さを2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eの厚さの70%〜80%に残存させて金属配線14a〜14d、15a〜15eを側面から支えている。これにより、2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eの突起tを除去する際に生じる応力により金属配線14a〜14d、15a〜15eが移動しにくくなり、それらの剥離が防止される。
In contrast, in the present embodiment, as described above, when the protrusions t on the upper surfaces of the second-
なお、ドライフィルムレジスト12、13を上記の70%より薄くすると、研磨時にドライフィルムレジスト12、13による金属配線14a〜14d、15a〜15eの移動規制力が弱くなるし、80%より大きくなると次に説明するような問題が生じる。
If the dry film resists 12 and 13 are made thinner than 70%, the movement restricting force of the
即ち、図3(a)に示したようにドライフィルムレジスト12、13を2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eよりも厚い状態、或いは上記の80%より厚い状態で残したままでそれらの表面を研磨すると、バフロールがドライフィルムレジスト12、13をも研磨することになる。このような場合には、研磨により生じた金属粒子だけでなくドライフィルムレジスト12、13の材料の粒子がバフロールの目に埋め込まれ、目詰まりしてしまう。これによりドレッサーによるバフロールの目立てを頻繁に行う必要があり、作業効率が低減し、さらにはバフロールの劣化が激しくなる、という問題が生じる。
That is, as shown in FIG. 3A, the dry film resists 12 and 13 are left thicker than the second-
これに対し、本実施形態では、ドライフィルムレジスト12、13よりも薄い2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eを形成した後に、それらの厚さを2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eの厚さの70%以上、80%以下になるように調整している。これより、バフロールによるドライフィルムレジスト12、13の研磨を防止することができるので、バフロールの目詰まりが抑制される。
On the other hand, in this embodiment, after forming the second
さらに、初期状態で、2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eより薄いドライフィルムレジスト12、13をシード層10、11の上に形成すると、突起tの研磨時にバフロールはドライフィルムレジスト12、13に接触しにくくなる。しかし、金属配線14a〜14d、15a〜15eをドライフィルムレジスト12、13より厚く形成すると、金属配線14a〜14d、15a〜15eは、ドライフィルムレジスト12、13上では厚さ方向だけでなく横方向にも広がって形成される。このため、金属配線14a〜14d、15a〜15eの互いの上部が横方向に近づきすぎて短絡が生じ易くなる。従って、2層目の金属配線14a〜14d、15a〜15eは、ドライフィルムレジスト12、13よりも薄く形成することが好ましい。
Furthermore, when dry film resists 12 and 13 thinner than the second-
なお、金属配線を銅又は銅合金により形成する場合には、金属配線の表面にタンタル、金などの酸化防止金属を電解めっき法により極めて薄く形成してもよい。これにより、ドライフィルムレジスト13を酸素プラズマにより薄くする際に、金属配線14a〜14d、15a〜15eの酸化が防止される。その酸化防止金属は突起tの研磨の際に残されてもよいし、除去されてもよい。
When the metal wiring is formed of copper or a copper alloy, an antioxidant metal such as tantalum or gold may be formed extremely thin on the surface of the metal wiring by an electrolytic plating method. Thereby, when the dry film resist 13 is thinned by oxygen plasma, oxidation of the
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。 All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It is interpreted without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it will be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.
1 絶縁基板
1a〜1d スルーホール
4a〜4d、5a〜5d 1層目の金属配線
6、7 絶縁樹脂膜
8a〜8d、9a〜9d ビアホール
10、11 シード層
12、13 ドライフィルムレジスト
12a〜12d、13a〜13e 配線溝
14a〜14d、15a〜15e 金属配線
16、17 2層目の絶縁樹脂膜
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記絶縁膜の上にシード層を形成する工程と、
シード層上にレジストを形成する工程と、
前記レジストに配線溝を形成する工程と、
前記レジストより薄い金属配線を前記配線溝内に電解めっきによって形成する工程と、
前記レジストをエッチングして前記金属配線よりも薄く薄層化する工程と、
前記金属配線の露出面の突起を研磨により除去する工程と、
前記レジストを除去する工程と、
前記金属配線から露出する前記シード層をエッチングにより除去する工程と、
を有するプリント基板の製造方法。 Forming an insulating film above the insulating substrate;
Forming a seed layer on the insulating film;
Forming a resist on the seed layer;
Forming a wiring groove in the resist;
Forming a metal wiring thinner than the resist in the wiring groove by electrolytic plating;
Etching the resist to make it thinner and thinner than the metal wiring;
Removing the protrusions on the exposed surface of the metal wiring by polishing;
Removing the resist;
Removing the seed layer exposed from the metal wiring by etching;
A method of manufacturing a printed circuit board having
前記絶縁膜のうち前記下側配線の一部の上にホールを形成する工程と、
前記ホールの中に前記シード層と前記金属配線の一部を埋め込み、前記金属配線と前記下側配線を接続する工程と、
を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のプリント基板の製造方法。
Before forming the insulating film, forming a lower wiring on the insulating substrate;
Forming a hole on a part of the lower wiring in the insulating film;
Burying a part of the seed layer and the metal wiring in the hole, and connecting the metal wiring and the lower wiring;
5. The method of manufacturing a printed circuit board according to claim 1, wherein
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