JP2015012271A - Method for manufacturing wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板本体の基板主面に対して配線パターンを形成する配線基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a wiring board in which a wiring pattern is formed on a main surface of a substrate body.
近年、電気機器、電子機器の小型化に伴い、これらの機器に搭載される配線基板等にも小型化や高密度化が要求されている。その一例として、樹脂絶縁層と導体層(配線パターン)とを交互に積層してなるビルドアップ層をコア基板の片面または両面に有する配線基板が従来提案されている。 In recent years, with the miniaturization of electrical equipment and electronic equipment, miniaturization and high density are also demanded for wiring boards and the like mounted on these equipment. As an example, a wiring board having a build-up layer formed by alternately laminating resin insulating layers and conductor layers (wiring patterns) on one side or both sides of a core board has been conventionally proposed.
なお、配線パターンは、例えば以下のような手順で形成することができる。まず、樹脂絶縁層の表面全体に銅めっき層(シード層)を形成する。次に、銅めっき層上に感光性を有するドライフィルムを貼付した後、露光及び現像を行って、所定パターンのめっきレジストを形成する。さらに、めっきレジストの開口部内に銅めっきを行って配線パターンを形成する配線パターン形成工程を行った後、剥離液を用いてめっきレジストを剥離(除去)するレジスト除去工程を行う。そして、エッチングにより、銅めっき層においてめっきレジストに覆われていた部分を除去するめっき層除去工程を行うことにより、所望形状の配線パターンとなる。 The wiring pattern can be formed by the following procedure, for example. First, a copper plating layer (seed layer) is formed on the entire surface of the resin insulating layer. Next, after applying a photosensitive dry film on the copper plating layer, exposure and development are performed to form a predetermined pattern of plating resist. Furthermore, after performing the wiring pattern formation process which forms a wiring pattern by performing copper plating in the opening part of a plating resist, the resist removal process which peels (removes) a plating resist using a peeling liquid is performed. Then, a wiring pattern having a desired shape is obtained by performing a plating layer removing step of removing a portion of the copper plating layer covered with the plating resist by etching.
ところが、除去工程においては、銅めっき層の除去に伴って配線パターンの底部もエッチングされる現象(いわゆるアンダーカット)が生じる可能性がある。この場合、配線パターンと樹脂絶縁層との接触面積が小さくなり、両者の密着性が低下するため、配線パターンの剥離や断線などが生じてしまい、不良品発生率が高くなって歩留まりが低下するという問題がある。 However, in the removal process, there is a possibility that a phenomenon (so-called undercut) occurs in which the bottom of the wiring pattern is etched along with the removal of the copper plating layer. In this case, the contact area between the wiring pattern and the resin insulating layer is reduced, and the adhesion between the two is reduced. Therefore, the wiring pattern is peeled off or disconnected, resulting in an increased defective product rate and reduced yield. There is a problem.
そこで、従来では、アンダーカットの発生を起因とする問題を解決するための技術が種々提案されている(例えば特許文献1〜3参照)。具体的に言うと、特許文献1には、エッチング液を改良することにより、アンダーカットの発生を抑制する技術が提案されている。また、特許文献2には、めっきレジストの開口部内に露出したシード層(銅めっき層)上に、耐エッチング性を有する合金からなる別のシード層(合金層)を形成した状態で、配線パターン形成工程、レジスト除去工程及びめっき層除去工程を順番に行うことにより、アンダーカットの発生を抑制する技術が提案されている。
Therefore, conventionally, various techniques for solving the problems caused by the occurrence of undercut have been proposed (see, for example,
しかし、特許文献1〜3に記載の従来技術には以下の問題がある。即ち、特許文献1に記載の従来技術では、シード層においてエッチングによって除去される領域と、シード層において配線パターンの底部を構成する領域とが同じ成分(銅)からなるため、エッチング液を改良したとしても、アンダーカットの発生を十分に抑制することができないという問題がある。また、特許文献2に記載の従来技術を採用した場合には、アンダーカットの発生を抑制することができるが、合金層が隣接する配線パターン同士の絶縁性を低下させる可能性があるため、製造される配線基板の信頼性が低下するおそれがある。
However, the conventional techniques described in
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンダーカットの発生を確実に抑制することができ、かつ信頼性に優れた配線基板を製造することが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wiring board capable of reliably suppressing the occurrence of undercut and capable of manufacturing a highly reliable wiring board. It is to provide a manufacturing method.
上記課題を解決するための手段(手段1)としては、基板本体の基板主面に対して配線パターンを形成することにより、配線基板を製造する方法であって、前記基板主面を被覆し、銅からなる第1シード層、及び、前記第1シード層を被覆し、銅以外の金属材料からなる第2シード層を形成するシード層形成工程と、開口部を有するめっきレジストを前記第2シード層の上に形成するレジスト形成工程と、前記金属材料を選択的に溶かす第1のエッチング液を用いたエッチングにより、前記開口部を介して露出した前記第2シード層を除去する第2シード層除去工程と、前記第2シード層除去工程後、前記開口部内に銅めっきを行い、前記配線パターンの一部を形成する配線パターン形成工程と、前記配線パターン形成工程後、前記めっきレジストを除去するレジスト除去工程とを含み、前記第2シード層除去工程後、熱処理を行うことにより、前記第1シード層中の銅と前記第2シード層中の金属材料とを合金化させて合金層を形成する合金層形成工程を行い、前記レジスト除去工程後、前記合金層を選択的に溶かす第2のエッチング液を用いたエッチングにより、前記合金層を除去する合金層除去工程を行うことを特徴とする配線基板の製造方法がある。 Means for solving the above problems (Means 1) is a method of manufacturing a wiring board by forming a wiring pattern on the substrate main surface of the substrate body, covering the substrate main surface, A first seed layer made of copper, and a seed layer forming step of covering the first seed layer and forming a second seed layer made of a metal material other than copper; and a plating resist having an opening is formed into the second seed layer. A second seed layer that removes the second seed layer exposed through the opening by a resist forming step formed on the layer and etching using a first etching solution that selectively dissolves the metal material After the removing step and the second seed layer removing step, copper plating is performed in the opening to form a part of the wiring pattern, and after the wiring pattern forming step, the plating layer is formed. And a resist removing step for removing a strike, and after the second seed layer removing step, by performing a heat treatment, the copper in the first seed layer and the metal material in the second seed layer are alloyed. Performing an alloy layer forming step of forming an alloy layer, and after the resist removing step, performing an alloy layer removing step of removing the alloy layer by etching using a second etching solution that selectively dissolves the alloy layer. There is a method of manufacturing a wiring board characterized by the following.
従って、手段1の配線基板の製造方法によると、シード層形成工程において形成される第1シード層には、配線パターンの底部となる領域と、配線パターンとはならずに除去される領域とが存在する。そして、第1シード層において除去される領域は、合金層形成工程において第2シード層と合金化されて合金層となった後、合金層除去工程において第2のエッチング液を用いたエッチングにより除去される。なお、第2のエッチング液は、合金層のみを選択的に溶かすものであって、配線パターンを溶かすものではないため、配線パターンでのアンダーカットの発生を確実に抑制することができる。また、合金層除去工程を行うことにより、製造される配線基板が、絶縁性低下の原因となる合金層を含まなくなるため、配線基板の信頼性を確保することができる。
Therefore, according to the method of manufacturing the wiring substrate of
以下、配線基板の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method for manufacturing a wiring board will be described.
まず、シード層形成工程を行い、配線基板(基板本体)の基板主面を被覆し、銅からなる第1シード層、及び、第1シード層を被覆し、銅以外の金属材料からなる第2シード層を形成する。 First, a seed layer forming step is performed to cover the substrate main surface of the wiring substrate (substrate body), to cover the first seed layer made of copper, and to cover the first seed layer and to make a second material made of a metal material other than copper. A seed layer is formed.
ここで、配線基板としては、例えば、樹脂配線基板、セラミック配線基板、ガラス配線基板、金属配線基板などが使用可能であるが、コスト面を考慮すると樹脂配線基板であることがよい。かかる樹脂配線基板の好適例としては、例えば、EP樹脂(エポキシ樹脂)、PI樹脂(ポリイミド樹脂)、BT樹脂(ビスマレイド−トリアジン樹脂)、PPE樹脂(ポリフェニレンエーテル樹脂)等からなる配線基板を挙げることができる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維(ガラス織布やガラス不織布)やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる配線基板を使用してもよい。また、セラミック配線基板の好適例を挙げると、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、窒化ホウ素、べリリア、ムライト等からなる配線基板がある。さらに、ガラス配線基板の好適例を挙げると、ホウケイ酸ガラス、低温焼成ガラスセラミック、ガラスセラミック等からなる配線基板がある。また、金属配線基板の好適例としては、例えば、銅からなる配線基板、銅合金からなる配線基板、銅以外の金属単体からなる配線基板、銅以外の合金からなる配線基板などを挙げることができる。 Here, as the wiring board, for example, a resin wiring board, a ceramic wiring board, a glass wiring board, a metal wiring board, or the like can be used. However, considering the cost, the resin wiring board is preferable. Preferable examples of such resin wiring boards include wiring boards made of EP resin (epoxy resin), PI resin (polyimide resin), BT resin (bismaleide-triazine resin), PPE resin (polyphenylene ether resin), and the like. Can do. In addition, a wiring board made of a composite material of these resins and organic fibers such as glass fibers (glass woven fabric or glass nonwoven fabric) or polyamide fibers may be used. As a preferred example of the ceramic wiring board, there is a wiring board made of alumina, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, beryllia, mullite, or the like. Furthermore, when the suitable example of a glass wiring board is given, there exists a wiring board which consists of borosilicate glass, low-temperature baking glass ceramic, glass ceramic, etc. Moreover, as a suitable example of a metal wiring board, the wiring board which consists of copper, the wiring board which consists of a copper alloy, the wiring board which consists of single metals other than copper, the wiring board which consists of alloys other than copper etc. can be mentioned, for example. .
なお、第2シード層を構成する金属材料は、銅と共存している場合に銅を残して選択的に除去できるものであれば特に限定される訳ではなく、例えば、Sn、Ni、Tiの中から選択される少なくとも1つ、または、Sn−Pb、Ni−Crの中から選択されるいずれか1つなどを挙げることができる。しかし、金属材料は、特に、SnまたはSn−Pbであることがよい。このようにすれば、合金層形成工程での熱処理において、銅との合金化を低温(具体的には250℃以下)で行うことができるため、熱による基板本体の破損を防止することができる。 The metal material constituting the second seed layer is not particularly limited as long as it can be selectively removed leaving copper when coexisting with copper, for example, Sn, Ni, Ti There may be mentioned at least one selected from among, or any one selected from Sn—Pb and Ni—Cr. However, in particular, the metal material may be Sn or Sn—Pb. In this way, in the heat treatment in the alloy layer forming step, alloying with copper can be performed at a low temperature (specifically, 250 ° C. or lower), and thus damage to the substrate body due to heat can be prevented. .
続くレジスト形成工程では、開口部を有するめっきレジストを第2シード層の上に形成する。めっきレジストとしては特に限定されないが、例えばアクリル系ドライフィルムを用い、その貼着後、露光及び現像を行って、所定パターンのめっきレジストを形成することが好適である。また、ドライフィルムはネガ型及びポジ型のいずれでもよいが、ここではネガ型を選択することが好適である。ネガ型は、温度が加わることで剥離性が低下するために所定の剥離液で剥離する必要があるという欠点があるものの、形状の良いパターンの形成に有利という利点があるからである。 In the subsequent resist formation step, a plating resist having an opening is formed on the second seed layer. Although it does not specifically limit as a plating resist, For example, it is suitable to form the plating resist of a predetermined pattern by performing exposure and image development, for example using an acryl-type dry film and sticking. The dry film may be either a negative type or a positive type, but it is preferable to select a negative type here. This is because the negative type has a disadvantage that it needs to be peeled off with a predetermined stripping solution since the peelability is lowered when temperature is applied, but has an advantage that it is advantageous for forming a pattern having a good shape.
続く第2シード層除去工程では、銅を溶かしにくく、金属材料を選択的に溶かす第1のエッチング液を用いたエッチングにより、開口部を介して露出した第2シード層を除去する。なお、第2シード層がSnまたはSn−Pbからなる場合、第1のエッチング液としては、硝酸系のエッチング液などが挙げられる。第2シード層がNiまたはTiからなる場合、第1のエッチング液としては、過酸化水素系のエッチング液などが挙げられる。第2シード層がNi−Crからなる場合、第1のエッチング液としては、メック株式会社製 リムーバーCHシリーズのエッチング液などが挙げられる。 In the subsequent second seed layer removal step, the second seed layer exposed through the opening is removed by etching using a first etching solution that hardly dissolves copper and selectively dissolves the metal material. Note that when the second seed layer is made of Sn or Sn—Pb, the first etching solution may be a nitric acid-based etching solution. When the second seed layer is made of Ni or Ti, examples of the first etching solution include a hydrogen peroxide-based etching solution. In the case where the second seed layer is made of Ni—Cr, examples of the first etchant include an remover CH series etchant manufactured by MEC Co., Ltd.
第2シード層除去工程後の配線パターン形成工程では、めっきレジストの開口部内に銅めっきを行い、配線パターンの一部を形成する。配線パターン形成工程後のレジスト除去工程ではめっきレジストを除去(剥離)する。めっきレジストの除去に用いられる剥離液としては特に限定されないが、例えば有機アミン系剥離液を用いることが好適である。有機アミン系剥離液に主成分として含まれる有機アミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチレンアミン、イソプロピルアミン、イソプロパノールアミン、2−アミノ−2−メチル−1−プロパノール、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオールなどが挙げられる。なお、レジスト除去工程で用いる有機アミン系剥離液には、ヒドラジンやTMHなどといった添加剤が若干添加されていてもよい。 In the wiring pattern forming step after the second seed layer removing step, copper plating is performed in the opening of the plating resist to form a part of the wiring pattern. In the resist removing step after the wiring pattern forming step, the plating resist is removed (peeled). Although it does not specifically limit as stripping solution used for the removal of a plating resist, For example, it is suitable to use organic amine type stripping solution. Examples of the organic amine contained as a main component in the organic amine-based stripping solution include monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, monomethylamine, dimethylamine, trimethylamine, ethyleneamine, isopropylamine, isopropanolamine, and 2-amino-2. -Methyl-1-propanol, 2-amino-2-methyl-1,3-propanediol and the like. Note that an additive such as hydrazine or TMH may be added to the organic amine stripping solution used in the resist removing step.
第2シード層除去工程後の合金層形成工程では、熱処理を行うことにより、第1シード層中の銅と第2シード層中の金属材料とを合金化させて合金層を形成する。なお、合金層形成工程は、第2シード層除去工程後かつ配線パターン形成工程前に行われてもよいし、配線パターン形成工程後かつレジスト除去工程前に行われてもよいし、レジスト除去工程後かつ合金層除去工程前に行われてもよい。しかし、合金層形成工程が、第2シード層除去工程後かつ配線パターン形成工程前に行われる場合には、配線パターンが形成される前の段階で熱処理が行われるため、熱処理時の熱による配線パターンの破損を防止することができる。 In the alloy layer forming step after the second seed layer removing step, heat treatment is performed to alloy the copper in the first seed layer and the metal material in the second seed layer to form an alloy layer. The alloy layer forming step may be performed after the second seed layer removing step and before the wiring pattern forming step, may be performed after the wiring pattern forming step and before the resist removing step, or the resist removing step. It may be performed after and before the alloy layer removing step. However, when the alloy layer forming process is performed after the second seed layer removing process and before the wiring pattern forming process, the heat treatment is performed before the wiring pattern is formed. Damage to the pattern can be prevented.
レジスト除去工程後の合金層除去工程では、合金層を選択的に溶かす第2のエッチング液を用いたエッチングにより、合金層を除去する。なお、この時点で、配線基板が完成する。ここで、第1のエッチング液及び第2のエッチング液は、同じエッチング液であってもよいし、異なるエッチング液であってもよいが、同じエッチング液であることがよい。このようにすれば、第2シード層除去工程と合金層除去工程とで異なるエッチング液を準備しなくても済むため、配線基板の製造コストを低減させることができる。また、合金層に含まれる金属材料の体積率は、合金層に含まれる銅の体積率よりも大きくなっていることがよい。即ち、合金層には、第2のエッチング液によって溶かされやすい金属材料が、第2のエッチング液によって溶かされにくい銅よりも多く含まれることがよい。このようにすれば、合金層全体が第2のエッチング液によって溶けやすくなり、金属層除去工程での合金層の除去が短時間で終了するようになるため、配線パターンに第2のエッチング液が接触する時間がよりいっそう短くなる。従って、配線パターンが第2のエッチング液の影響を受けにくくなるため、アンダーカットをより確実に抑制することができる。 In the alloy layer removing step after the resist removing step, the alloy layer is removed by etching using a second etching solution that selectively dissolves the alloy layer. At this point, the wiring board is completed. Here, the first etching solution and the second etching solution may be the same etching solution or different etching solutions, but are preferably the same etching solution. In this way, it is not necessary to prepare different etchants for the second seed layer removal step and the alloy layer removal step, and thus the manufacturing cost of the wiring board can be reduced. Moreover, it is preferable that the volume ratio of the metal material contained in the alloy layer is larger than the volume ratio of copper contained in the alloy layer. That is, it is preferable that the alloy layer contains more metal material that is easily dissolved by the second etching solution than copper that is hardly dissolved by the second etching solution. In this way, the entire alloy layer is easily dissolved by the second etching solution, and the removal of the alloy layer in the metal layer removal step is completed in a short time, so that the second etching solution is added to the wiring pattern. The contact time is even shorter. Accordingly, since the wiring pattern is hardly affected by the second etching solution, undercut can be more reliably suppressed.
なお、合金層除去工程後、配線パターンの底部に生じうるアンダーカットの配線パターンの側面からの深さは、3μm以下となることがよい。仮に、アンダーカットの深さが3μmよりも大きくなると、アンダーカットの発生を十分に抑制できていないため、配線パターンと基板本体との接触面積が小さくなり、両者の密着性が低下する。その結果、配線パターンの剥離や断線などが生じやすくなるため、不良品発生率が高くなって歩留まりが低下しやすくなる。 Note that the depth from the side surface of the undercut wiring pattern that may occur at the bottom of the wiring pattern after the alloy layer removing step is preferably 3 μm or less. If the depth of the undercut is larger than 3 μm, the occurrence of the undercut cannot be sufficiently suppressed, so that the contact area between the wiring pattern and the substrate body is reduced, and the adhesion between the two is reduced. As a result, the wiring pattern is likely to be peeled off or disconnected, so that the defective product generation rate is increased and the yield is likely to be reduced.
以下、本発明の配線基板1を具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
Hereinafter, an embodiment which embodies the
図1に示されるように、本実施形態の配線基板1は、ICチップ搭載用の配線基板である。配線基板1を構成する基板本体10は、略矩形板状のコア基板11と、コア基板11のコア主面12(図1では上面)上に形成される主面側ビルドアップ層31と、コア基板11のコア裏面13(図1では下面)上に形成される裏面側ビルドアップ層32とからなる。
As shown in FIG. 1, the
本実施形態のコア基板11は、縦25mm×横25mm×厚さ0.8mmの平面視略矩形板状である。コア基板11は、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)からなり、平面方向(XY方向)における熱膨張係数が10〜30ppm/℃程度(具体的には18ppm/℃)となっている。なお、コア基板11の熱膨張係数は、0℃〜ガラス転移温度(Tg)間の測定値の平均値をいう。
The
また、コア基板11には、複数のスルーホール導体16がコア主面12及びコア裏面13を貫通するように形成されている。かかるスルーホール導体16は、コア基板11のコア主面12側とコア裏面13側とを接続導通している。なお、スルーホール導体16の内部は、例えばエポキシ樹脂などの充填樹脂17で埋められている。また、コア基板11のコア主面12には、銅からなる主面側導体層14がパターン形成され、コア基板11のコア裏面13には、同じく銅からなる裏面側導体層15がパターン形成されている。各導体層14,15は、スルーホール導体16に電気的に接続されている。
A plurality of through-
図1に示されるように、主面側ビルドアップ層31は、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)からなる3層の樹脂絶縁層33,35,37と、銅からなる配線パターン41,42,43とを交互に積層した構造を有している。樹脂絶縁層33,35,37の完全硬化状態での熱膨張係数は、10〜60ppm/℃程度であり、具体的には46ppm/℃となっている。なお、樹脂絶縁層33,35,37の熱膨張係数は、25℃〜150℃間の測定値の平均値をいう。また、樹脂絶縁層33,35内には、それぞれ銅めっきによって形成されたビア導体47が設けられている。なお、第1層の樹脂絶縁層33の上面上にある配線パターン41の一部には、スルーホール導体16の上端が電気的に接続されている。また、樹脂絶縁層37の表面は、ソルダーレジスト39によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト39の所定箇所には、配線パターン43を露出させる開口部50が形成されている。配線パターン43の表面上には、複数のはんだバンプ51が配設されている。
As shown in FIG. 1, the main surface side buildup layer 31 includes three resin insulation layers 33, 35, and 37 made of thermosetting resin (epoxy resin), and
そして、各はんだバンプ51は、ICチップ(半導体集積回路素子)の面接続端子に電気的に接続されている。本実施形態のICチップは、縦12.0mm×横12.0mm×厚さ0.9mmの平面視矩形状をなす板状物であって、熱膨張係数が3〜4ppm/℃程度(具体的には3.5ppm/℃程度)のシリコンからなる。
Each
図1に示されるように、裏面側ビルドアップ層32は、上述した主面側ビルドアップ層31とほぼ同じ構造を有している。即ち、裏面側ビルドアップ層32は、熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂)からなる3層の樹脂絶縁層34,36,38と、銅からなる配線パターン44,45,46とを交互に積層した構造を有している。樹脂絶縁層34,36,38の完全硬化状態での熱膨張係数は、10〜60ppm/℃程度(具体的には46ppm/℃程度)となっている。なお、樹脂絶縁層34,36,38の熱膨張係数は、25℃〜150℃間の測定値の平均値をいう。また、樹脂絶縁層34,36内には、それぞれ銅めっきによって形成されたビア導体48が設けられている。なお、第1層の樹脂絶縁層34の下面上にある配線パターン44の一部には、スルーホール導体16の下端が電気的に接続されている。また、樹脂絶縁層38の下面は、ソルダーレジスト40によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト40の所定箇所には、配線パターン46を露出させる開口部52が形成されている。
As shown in FIG. 1, the back surface side buildup layer 32 has substantially the same structure as the main surface side buildup layer 31 described above. That is, the back-side buildup layer 32 has a structure in which three
なお、図1,図2に示されるように、本実施形態の配線パターン42,45は、銅からなる第1シード層である無電解銅めっき層61を底部に有している。また、配線パターン42,45の底部(無電解銅めっき層61が存在する部分)には、コア基板11側に行くに従って細くなる、逆テーパ状のアンダーカットU1が生じている。なお、アンダーカットU1の配線パターン42,45の側面49からの深さU2は、3μm以下(本実施形態では1.2μm)である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、本実施形態の配線基板1の製造方法を説明する。
Next, the manufacturing method of the
まず、コア基板11の中間製品を従来周知の手法により作製し、あらかじめ準備しておく。コア基板11の中間製品は以下のように作製される。まず、縦400mm×横400mm×厚さ0.8mmの基材の両面に銅箔が貼付された銅張積層板(図示略)を準備する。次に、銅張積層板の両面の銅箔のエッチングを行って導体層14,15を例えばサブトラクティブ法によってパターニングする。具体的には、無電解銅めっきの後、この無電解銅めっき層を共通電極として電解銅めっきを施す。さらに、ドライフィルムをラミネートし、同ドライフィルムに対して露光及び現像を行うことにより、ドライフィルムを所定パターンに形成する。この状態で、不要な電解銅めっき層、無電解銅めっき層及び銅箔をエッチングで除去する。その後、ドライフィルムを剥離し、コア基板11の中間製品を得る。なお、コア基板11の中間製品とは、コア基板11となるべき領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した構造の多数個取り用コア基板である。
First, an intermediate product of the
次に、従来周知の手法に基づいてコア主面12の上に主面側ビルドアップ層31を形成するとともに、コア裏面13の上に裏面側ビルドアップ層32を形成する。具体的に言うと、まず、コア主面12上に熱硬化性エポキシ樹脂を被着(貼付)することにより、樹脂絶縁層33を形成する(図3参照)。また、コア裏面13上に熱硬化性エポキシ樹脂を被着(貼付)することにより、樹脂絶縁層34を形成する(図3参照)。なお、熱硬化性エポキシ樹脂を被着する代わりに、感光性エポキシ樹脂や絶縁樹脂や液晶ポリマー(LCP:Liquid Crystalline Polymer)を被着してもよい。
Next, the main surface side buildup layer 31 is formed on the core
さらに、YAGレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いてレーザー孔あけ加工を行い、ビア導体47,48が形成されるべき位置にビア孔を形成する。さらに、ドリル機を用いて孔あけ加工を行い、コア基板11及び樹脂絶縁層33,34を貫通する貫通孔を所定位置にあらかじめ形成しておく。次に、樹脂絶縁層33,34の表面上、ビア孔の内面、及び、貫通孔の内面に対する無電解銅めっきを行った後に電解銅めっきを行う。その結果、樹脂絶縁層33,34の表面全体に第1銅めっき層71が形成され、貫通孔内にスルーホール導体16が形成されるとともに、各ビア孔の内部にビア導体47,48が形成される。その後、スルーホール導体16の空洞部を絶縁樹脂材料(エポキシ樹脂)で穴埋めし、充填樹脂17を形成する(図3参照)。
Further, laser drilling is performed using a YAG laser or a carbon dioxide gas laser to form via holes at positions where via
次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行うことにより、第1銅めっき層71の表面に第2銅めっき層72(図3参照)を形成する。さらに、第2銅めっき層72のエッチングを行って第2銅めっき層72を例えばサブトラクティブ法によってパターニングする。具体的には、樹脂絶縁層33上の第2銅めっき層72及び樹脂絶縁層34上の第2銅めっき層72に対してドライフィルムをラミネートし、同ドライフィルムに対して露光及び現像を行うことにより、ドライフィルムを所定パターンに形成する。この状態で、不要な銅めっき層71,72をエッチングで除去した後、ドライフィルムを剥離する。その結果、樹脂絶縁層33上に、第1銅めっき層71及び第2銅めっき層72からなる配線パターン41が形成されるとともに、樹脂絶縁層34上に、同じく第1銅めっき層71及び第2銅めっき層72からなる配線パターン44が形成される(図3参照)。このとき、樹脂絶縁層33上の第2銅めっき層72の一部が、スルーホール導体16のコア主面12側の端面を覆う蓋めっき層となり、樹脂絶縁層34上の第2銅めっき層72の一部が、スルーホール導体16のコア裏面13側の端面を覆う蓋めっき層となる。
Next, the second copper plating layer 72 (see FIG. 3) is formed on the surface of the first
次に、樹脂絶縁層33,34上に熱硬化性エポキシ樹脂を被着して、ビア導体47,48が形成されるべき位置にビア孔を有する樹脂絶縁層35,36を形成する(図4参照)。なお、熱硬化性エポキシ樹脂を被着する代わりに、感光性エポキシ樹脂や絶縁樹脂や液晶ポリマーを被着してもよい。この場合、レーザー加工機などにより、ビア導体47,48が形成されるべき位置にビア孔が形成される。
Next, a thermosetting epoxy resin is deposited on the resin insulation layers 33 and 34 to form resin insulation layers 35 and 36 having via holes at positions where the via
次に、シード層形成工程を行い、第1シード層である無電解銅めっき層61を形成した後、銅以外の金属材料(本実施形態ではSn)からなる第2シード層である電解スズめっき層62を形成する(図4参照)。具体的に言うと、ビア孔の内側面を含む樹脂絶縁層35,36の表面(基板主面60)全体に対して無電解銅めっきを行うことにより、基板主面60を被覆する厚さ0.7μmの無電解銅めっき層61が形成される。さらに、無電解銅めっき層61の表面全体に対して電解スズめっきを行うことにより、無電解銅めっき層61を被覆する厚さ1.5μmの電解スズめっき層62が形成される。
Next, after performing a seed layer formation process and forming the electroless
続くレジスト形成工程では、開口部22,23を有するめっきレジスト21を電解スズめっき層62の上に形成する(図5参照)。具体的には、電解スズめっき層62の表面に対して厚さ20μmのドライフィルムをラミネートし、同ドライフィルムに対して露光及び現像を行うことにより、幅30μmの第1開口部22及び幅150μmの第2開口部23を有するめっきレジスト21を形成する。
In the subsequent resist formation step, a plating resist 21 having
続く第2シード層除去工程では、第1のエッチング液を用いたエッチングを30秒間行い、開口部22,23を介して露出した電解スズめっき層62を除去する(図6参照)。本実施形態の第1のエッチング液(メルテックス株式会社製 メルストリップTL3400)は、銅を溶かしにくく、金属材料(スズ)を選択的に溶かす硝酸系のエッチング液である。
In the subsequent second seed layer removing step, etching using the first etching solution is performed for 30 seconds to remove the electrolytic
第2シード層除去工程後であって、かつ、後述する配線パターン形成工程前に行われる合金層形成工程では、熱処理を120℃で3時間行う。その結果、めっきレジスト21に覆われている領域において、無電解銅めっき層61中の銅と電解スズめっき層62中の金属材料(Sn)とが合金化され、合金層24となる(図7参照)。なお、合金層24に含まれるスズ(Sn)の体積率は約68%であり、合金層24に含まれる銅(Cu)の体積率は約32%である。よって、合金層24に含まれるスズの体積率は、合金層24に含まれる銅の体積率よりも大きくなる。
In the alloy layer forming step performed after the second seed layer removing step and before the wiring pattern forming step described later, heat treatment is performed at 120 ° C. for 3 hours. As a result, in the region covered with the plating resist 21, the copper in the electroless
合金層形成工程後の配線パターン形成工程では、開口部22,23の内面に対する無電解銅めっきを行った後に電解銅めっきを行う。その結果、開口部22,23内に配線パターン42,45の一部(具体的には、配線パターン42,45において無電解銅めっき層61を除く部分)が形成される(図8参照)。
In the wiring pattern forming step after the alloy layer forming step, electrolytic copper plating is performed after performing electroless copper plating on the inner surfaces of the
配線パターン形成工程後のレジスト除去工程では、めっきレジスト21を除去する(図9参照)。具体的には、モノエタノールアミンを主成分として含む有機アミン系剥離液(0.5重量%以上、50℃以上)を用いて、めっきレジスト21を剥離する。 In the resist removing step after the wiring pattern forming step, the plating resist 21 is removed (see FIG. 9). Specifically, the plating resist 21 is stripped using an organic amine stripping solution (0.5 wt% or more, 50 ° C. or more) containing monoethanolamine as a main component.
レジスト除去工程後の合金層除去工程では、合金層24を選択的に溶かす第2のエッチング液を用いたエッチングを4分間行い、合金層24を除去する(図10参照)。この処理により、繋がっていた配線パターン42同士が互いに独立するとともに、同じく繋がっていた配線パターン45同士が互いに独立する。なお、本実施形態の第2のエッチング液は、第1のエッチング液と同じエッチング液である。合金層除去工程後、配線パターン42,45の底部には、アンダーカットU1(図2参照)が生じうるようになる。
In the alloy layer removing step after the resist removing step, etching using a second etching solution that selectively dissolves the
その後、樹脂絶縁層35,36上に熱硬化性エポキシ樹脂を被着することにより、樹脂絶縁層37,38を形成する(図11参照)。このとき、樹脂絶縁層35上には、樹脂絶縁層37が配線パターン42を覆うようにして積層配置される。同様に、樹脂絶縁層36上には、樹脂絶縁層38が配線パターン45を覆うようにして積層配置される。なお、熱硬化性エポキシ樹脂を被着する代わりに、感光性エポキシ樹脂や絶縁樹脂や液晶ポリマーを被着してもよい。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、樹脂絶縁層37上に配線パターン43を形成し、樹脂絶縁層38上に配線パターン46を形成する。
Thereafter, the
次に、樹脂絶縁層37,38上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39,40を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト39,40に開口部50,52をパターニングする。さらに、配線パターン43上にはんだバンプ51を形成し、かつ、配線パターン46上にはんだバンプ(図示略)を形成する。なお、この状態のものは、配線基板1となるべき製品領域を平面方向に沿って縦横に複数配列した多数個取り用配線基板であると把握することができる。さらに、多数個取り用配線基板を分割すると、個々の製品である配線基板1が多数個同時に得られる。
Next, solder resists 39 and 40 are formed by applying and curing a photosensitive epoxy resin on the
次に、配線基板1を構成する主面側ビルドアップ層31の表面にICチップを載置する。このとき、ICチップ側の面接続端子と、はんだバンプ51とを位置合わせするようにする。そして、220℃〜240℃程度の温度に加熱してはんだバンプ51をリフローすることにより、はんだバンプ51と面接続端子とを接合し、配線基板1側とICチップ側とを電気的に接続する。その結果、配線基板1にICチップが搭載される(図1参照)。
Next, an IC chip is placed on the surface of the main surface side buildup layer 31 constituting the
次に、配線基板の評価方法及びその結果を説明する。 Next, a method for evaluating a wiring board and the result will be described.
まず、測定用サンプルを次のように準備した。本実施形態と同じ条件下で、各工程(シード層形成工程、レジスト形成工程、第2シード層除去工程、合金層形成工程、配線パターン形成工程、レジスト除去工程、合金層除去工程)を行うことによって得られた配線基板を準備し、これを実施例1とした。なお、実施例1では、合金層形成工程後かつ配線パターン形成工程前に、X線回折装置(XRD)による合金層の観察(XRD観察)を行った結果、Cu6Sn5とSnとが同定された。また、無電解銅めっき層(第1シード層)及び電解スズめっき層(第2シード層)の厚さをそれぞれ0.7μmに変更した状態で、各工程を行うことによって得られた配線基板を準備し、これを実施例2とした。なお、実施例2では、合金層形成工程後かつ配線パターン形成工程前にXRD観察を行った結果、Cu6Sn5とCuとが同定された。また、実施例2では、第2のエッチング液を用いた合金層24の除去に6分間を要した。一方、無電解銅めっき層による単一のシード層を形成した状態で、配線パターンを形成することによって得られた配線基板を準備し、これを比較例とした。
First, a measurement sample was prepared as follows. Each step (seed layer forming step, resist forming step, second seed layer removing step, alloy layer forming step, wiring pattern forming step, resist removing step, alloy layer removing step) is performed under the same conditions as in this embodiment. The wiring board obtained by the above was prepared, and this was designated as Example 1. In Example 1, the alloy layer was observed (XRD observation) with an X-ray diffractometer (XRD) after the alloy layer forming step and before the wiring pattern forming step, and as a result, Cu 6 Sn 5 and Sn were identified. It was done. Moreover, the wiring board obtained by performing each process in the state which changed the thickness of the electroless copper plating layer (first seed layer) and the electrolytic tin plating layer (second seed layer) to 0.7 μm respectively. This was prepared as Example 2. In Example 2, as a result of XRD observation after the alloy layer forming step and before the wiring pattern forming step, Cu 6 Sn 5 and Cu were identified. In Example 2, it took 6 minutes to remove the
次に、各測定用サンプル(実施例1,2、比較例)に対して、配線パターンの断面観察を実施し、アンダーカットの配線パターンの側面からの深さを測定した。ここでは、実施例1,2、比較例のそれぞれにおいて、10個の測定用サンプルに対してアンダーカットの深さを測定し、得られた測定値の平均値を算出した。そして、アンダーカットの深さの平均値が3μm以下であれば「合格」と判定し、3μmよりも大きければ「不合格」と判定した。 Next, the cross section of the wiring pattern was observed for each measurement sample (Examples 1 and 2, Comparative Example), and the depth from the side surface of the undercut wiring pattern was measured. Here, in each of Examples 1 and 2 and Comparative Example, the depth of undercut was measured for 10 measurement samples, and the average value of the obtained measurement values was calculated. And if the average value of the depth of undercut was 3 micrometers or less, it judged with "pass", and if larger than 3 micrometers, it judged with "fail".
その結果、比較例では、アンダーカットの深さの平均値が3.6μm(「不合格」)となったため、アンダーカットの抑制が不十分であることが確認された。一方、実施例1ではアンダーカットの深さの平均値が1.2μm(「合格」)となり、実施例2ではアンダーカットの深さの平均値が2.5μm(「合格」)となったため、アンダーカットが確実に抑制されることが確認された。 As a result, in the comparative example, the average value of the depth of the undercut was 3.6 μm (“failed”), so it was confirmed that the undercut was not sufficiently suppressed. On the other hand, in Example 1, the average value of the depth of undercut was 1.2 μm (“pass”), and in Example 2, the average value of the depth of undercut was 2.5 μm (“pass”). It was confirmed that the undercut was reliably suppressed.
従って、第1シード層及び第2シード層を形成する工程を経て配線パターンを形成すれば、アンダーカットが確実に抑制されることが証明された。 Therefore, it has been proved that undercutting is reliably suppressed if the wiring pattern is formed through the process of forming the first seed layer and the second seed layer.
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。 Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1)本実施形態の配線基板1の製造方法では、シード層形成工程において形成される無電解銅めっき層61には、配線パターン42,45の底部となる領域と、配線パターン42,45とはならずに除去される領域とが存在する。そして、無電解銅めっき層61において除去される領域は、合金層形成工程において電解スズめっき層62と合金化されて合金層24となった後、合金層除去工程において第2のエッチング液を用いたエッチングにより除去される。なお、第2のエッチング液は、合金層24のみを選択的に溶かすものであって、配線パターン42,45を溶かすものではないため、配線パターン42,45でのアンダーカットU1の発生を確実に抑制することができる。ゆえに、配線パターン42,45でのアンダーカットU1の発生が抑制されることから、配線パターン42,45の微細化を図りやすくなる。また、合金層除去工程を行うことにより、製造される配線基板1が、絶縁性低下の原因となる合金層24を含まなくなるため、配線基板1の信頼性を確保することができる。
(1) In the manufacturing method of the
(2)本実施形態では、合金層24に、第2のエッチング液によって溶かされやすい金属材料(本実施形態ではスズ)が含まれているため、金属層除去工程での合金層24の除去が短時間で終了するようになり、配線パターン42,45に第2のエッチング液が接触する時間も短くなる。しかも、合金層24に含まれるスズの体積率(約68%)は、合金層24に含まれる銅の体積率(約32%)よりも大きくなっている。即ち、合金層24には、第2のエッチング液によって溶かされやすいスズが、第2のエッチング液によって溶かされにくい銅よりも多く含まれている。その結果、合金層24が第2のエッチング液によってよりいっそう溶けやすくなり、金属層除去工程での合金層24の除去がより短時間で終了するようになるため、配線パターン42,45に第2のエッチング液が接触する時間がよりいっそう短くなる。従って、配線パターン42,45が第2のエッチング液の影響を受けにくくなるため、アンダーカットU1をより確実に抑制することができる。
(2) In this embodiment, since the
(3)特開2006−49804号公報に記載の従来技術には、エッチングによって配線パターンを形成する代わりに、溝を形成してからメタルを埋め込み、埋め込んだメタルをCMP(Chemical Mechanical Polishing )で削る手法(いわゆるダマシンプロセス)を用いて配線パターンを形成することにより、アンダーカットの発生を抑制する技術が開示されている。しかし、この場合、CMPという特殊な研磨によってシード層を除去しなければならないため、配線基板の製造コストが嵩んでしまうという問題がある。そこで、本実施形態では、特開2006−49804号公報のように特殊な研磨を用いることなく、配線パターン42,45の形成後に第2のエッチング液を用いて合金層24を選択的に除去することにより、配線パターン42,45に生じうるアンダーカットU1を抑制するようにしている。このため、ダマシンプロセスを用いる場合よりも低コストで配線パターン42,45を形成することができる。
(3) In the prior art described in Japanese Patent Laid-Open No. 2006-49804, instead of forming a wiring pattern by etching, a groove is formed and then a metal is embedded, and the embedded metal is cut by CMP (Chemical Mechanical Polishing). A technique for suppressing the occurrence of undercut by forming a wiring pattern using a technique (so-called damascene process) is disclosed. However, in this case, since the seed layer must be removed by special polishing called CMP, there is a problem that the manufacturing cost of the wiring board increases. Therefore, in the present embodiment, the
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。 In addition, you may change this embodiment as follows.
・上記実施形態では、合金層形成工程を、第2シード層除去工程後かつ配線パターン形成工程前に行っていたが、合金層形成工程を実行するタイミングを変更してもよい。例えば、配線パターン形成工程後かつレジスト除去工程前に、合金層形成工程を実行してもよい。また、レジスト除去工程後かつ合金層除去工程前に、合金層形成工程を実行してもよい。 In the above embodiment, the alloy layer forming step is performed after the second seed layer removing step and before the wiring pattern forming step. However, the timing of executing the alloy layer forming step may be changed. For example, the alloy layer forming step may be executed after the wiring pattern forming step and before the resist removing step. Moreover, you may perform an alloy layer formation process after a resist removal process and before an alloy layer removal process.
・上記実施形態では、配線パターン42,45が銅によって形成されていたが、ニッケル(Ni)によって配線パターンを形成するようにしてもよい。この場合、シード層形成工程では、ニッケルからなる第1シード層である無電解ニッケルめっき層が形成され、合金層形成工程では、無電解ニッケルめっき層中のニッケルと電解スズめっき層中のスズとの合金化によって合金層が形成され、配線パターン形成工程では、めっきレジストの開口部内にニッケルめっきを行うことにより、配線パターンの一部が形成される。
In the above embodiment, the
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。 Next, the technical ideas grasped by the embodiment described above are listed below.
(1)上記手段1において、前記第2シード層は、前記第1シード層を溶かしにくいエッチング液を用いたエッチングによる除去が可能な前記金属材料からなることを特徴とする配線基板の製造方法。 (1) In the above means 1, the method of manufacturing a wiring board, wherein the second seed layer is made of the metal material that can be removed by etching using an etchant that hardly dissolves the first seed layer.
(2)上記手段1において、前記第1のエッチング液のエッチングレートと前記第2のエッチング液のエッチングレートとが互いに異なることを特徴とする配線基板の製造方法。 (2) The method for manufacturing a wiring board according to the above means 1, wherein the etching rate of the first etching solution and the etching rate of the second etching solution are different from each other.
(3)基板本体の基板主面に対して配線パターンを形成することにより、配線基板を製造する方法であって、前記基板主面を被覆し、ニッケルからなる第1シード層、及び、前記第1シード層を被覆し、ニッケル以外の金属材料からなる第2シード層を形成するシード層形成工程と、開口部を有するめっきレジストを前記第2シード層の上に形成するレジスト形成工程と、前記金属材料を選択的に溶かす第1のエッチング液を用いたエッチングにより、前記開口部を介して露出した前記第2シード層を除去する第2シード層除去工程と、前記第2シード層除去工程後、前記開口部内にニッケルめっきを行い、前記配線パターンの一部を形成する配線パターン形成工程と、前記配線パターン形成工程後、前記めっきレジストを除去するレジスト除去工程とを含み、前記第2シード層除去工程後、熱処理を行うことにより、前記第1シード層中のニッケルと前記第2シード層中の金属材料とを合金化させて合金層を形成する合金層形成工程を行い、前記レジスト除去工程後、前記合金層を選択的に溶かす第2のエッチング液を用いたエッチングにより、前記合金層を除去する合金層除去工程を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。 (3) A method of manufacturing a wiring board by forming a wiring pattern on a substrate main surface of a substrate body, the first seed layer made of nickel covering the substrate main surface, and the first A seed layer forming step of covering one seed layer and forming a second seed layer made of a metal material other than nickel; a resist forming step of forming a plating resist having an opening on the second seed layer; A second seed layer removing step of removing the second seed layer exposed through the opening by etching using a first etching solution that selectively dissolves a metal material; and after the second seed layer removing step A wiring pattern forming step of performing nickel plating in the opening and forming a part of the wiring pattern; and a resist for removing the plating resist after the wiring pattern forming step Including a leaving step, and after the second seed layer removing step, by performing a heat treatment, the nickel in the first seed layer and the metal material in the second seed layer are alloyed to form an alloy layer. Conducting an alloy layer, and after the resist removing step, performing an alloy layer removing step of removing the alloy layer by etching using a second etching solution that selectively dissolves the alloy layer. A method for manufacturing a substrate.
1…配線基板
10…基板本体
21…めっきレジスト
22…開口部としての第1開口部
23…開口部としての第2開口部
24…合金層
42,45…配線パターン
49…配線パターンの側面
60…基板主面
61…第1シード層としての無電解銅めっき層
62…第2シード層としての電解スズめっき層
U1…アンダーカット
U2…アンダーカットの配線パターンの側面からの深さ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基板主面を被覆し、銅からなる第1シード層、及び、前記第1シード層を被覆し、銅以外の金属材料からなる第2シード層を形成するシード層形成工程と、
開口部を有するめっきレジストを前記第2シード層の上に形成するレジスト形成工程と、
前記金属材料を選択的に溶かす第1のエッチング液を用いたエッチングにより、前記開口部を介して露出した前記第2シード層を除去する第2シード層除去工程と、
前記第2シード層除去工程後、前記開口部内に銅めっきを行い、前記配線パターンの一部を形成する配線パターン形成工程と、
前記配線パターン形成工程後、前記めっきレジストを除去するレジスト除去工程と
を含み、
前記第2シード層除去工程後、熱処理を行うことにより、前記第1シード層中の銅と前記第2シード層中の金属材料とを合金化させて合金層を形成する合金層形成工程を行い、
前記レジスト除去工程後、前記合金層を選択的に溶かす第2のエッチング液を用いたエッチングにより、前記合金層を除去する合金層除去工程を行う
ことを特徴とする配線基板の製造方法。 A method of manufacturing a wiring board by forming a wiring pattern on a substrate main surface of a substrate body,
A seed layer forming step of covering the substrate main surface, forming a first seed layer made of copper, and covering the first seed layer and forming a second seed layer made of a metal material other than copper;
A resist forming step of forming a plating resist having an opening on the second seed layer;
A second seed layer removing step of removing the second seed layer exposed through the opening by etching using a first etchant that selectively dissolves the metal material;
After the second seed layer removing step, copper plating is performed in the opening to form a part of the wiring pattern; and
A resist removal step of removing the plating resist after the wiring pattern formation step,
After the second seed layer removing step, an alloy layer forming step is performed in which an alloy layer is formed by alloying the copper in the first seed layer and the metal material in the second seed layer by performing a heat treatment. ,
A method of manufacturing a wiring board, comprising performing an alloy layer removing step of removing the alloy layer by etching using a second etching solution that selectively dissolves the alloy layer after the resist removing step.
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