JP2015032649A - 配線板の製造方法および配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】ソルダレジスト層の下部への潜り込みがなく，導体パッド面の平坦性や導体パッド間の分離性に優れた配線板が得られる製造方法，およびその配線板を提供すること。【解決手段】導体パターン１２と絶縁層１１とが積層され，導体パターン１２中に導体パッド１５が形成され，導体パターン１２が，導体パッド１５の部分を除いてソルダレジスト層１３で覆われている状態の配線板１を準備し，配線板１にマイクロ波プラズマ処理を施し，その後の配線板１の導体パッド１５上に表面処理層１７を形成する。これにより，導体パターン１２におけるソルダレジスト層１３の下の部分に潜り込みエッチング形状が形成されることなく，導体パッド１５の部分とソルダレジスト層１３の下の部分とが平坦面をなしている配線板が得られる。【選択図】図４

Description

本発明は，導体パターンと絶縁層とが積層されている配線板に関する。さらに詳細には，導体パターンの一部に導体パッドが形成されるとともに，導体パッド以外の部分がソルダレジスト層に覆われている構成の配線板を製造する方法，およびその配線板に関するものである。

従来から，配線板においては，導体パターンの一部を導体パッドとするとともに，導体パッド以外の部分をソルダレジスト層で覆った構成とすることが行われている。このような技術の例として，特許文献１に記載されているものが挙げられる。同文献は，半導体装置の配線部分に係るものである。同文献の技術では，その図１等に示されるように，配線３の上を覆う絶縁膜４の一部を開口させてバイアホール５としている。この技術ではさらに，バイアホール５開口後にプラズマ処理を行っている（同文献の［００２０］，図１等）。これは，バイアホール５の底部に露出している配線３，すなわち導体パッドの表面の自然酸化膜を除去するためである。自然酸化膜を除去した後の導体パッドの表面上に，金メッキその他の表面処理が行われる。

特開平８−４６０３８号公報

しかしながら前記した従来の技術には，配線板に適用しようとすると，次のような問題点があった。配線板の場合には，導体パッドを含む導体パターンの上に形成される絶縁層は多くの場合，ソルダレジスト層である。ソルダレジストに開口を形成すると，図１に示すように，開口６０の底部の縁辺にソルダレジスト６１の残留端６２が残りやすい。そこでこのソルダレジストの残留端６２をプラズマ処理により行うこととなる。このためのプラズマ処理は，酸素ガス雰囲気により行われる。しかし，酸素ガス雰囲気でのプラズマ処理では，導体パッド６３の表面の自然酸化膜の除去はできない。それどころか逆に酸化膜の膜厚を増加させてしまう。

そのため，プラズマ処理後にさらに，酸化膜除去のための処理が必要となる。つまり，導体パッドの表面処理を行うに至るまでの必要な工程数が多いのである。また，酸化膜除去の手法としてウェットエッチングが用いられる場合がある。その場合，エッチングの作用がソルダレジスト層の下部にも回り込んでしまう。このため図２に示すように，開口部６０の周囲に，ソルダレジスト６１の下面と導体パッド面６３との間に楔状に彫り込まれた形状の隙間６４ができてしまう。このような状況では，エッチング液中の金属イオン濃度に場所によるばらつきが大きい。このため，導体パッド面６３の平坦性が悪くなる。

さらに，この楔状の隙間６４がある状態で表面処理を行うと，表面処理液が当該隙間６４の中にも入り込むことになる。このため，表面処理層が，ソルダレジスト６１の下側に開口部６０よりも少し広がって形成されることとなる。これをハローイングという。このハローイングが生じると，隣接する導体パッド同士の間の短絡につながることがあり，よくない。

本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，ソルダレジスト層の下部への潜り込みがなく，導体パッド面の平坦性や導体パッド間の分離性に優れた配線板が得られる製造方法，およびその配線板を提供することにある。

本発明の一態様における配線板の製造方法は，導体パターンと絶縁層とが積層されているとともに，導体パターン中に導体パッドが形成されており，導体パターンを，導体パッドの部分を除いて覆うソルダレジスト層を有する状態の配線板を準備する準備工程と，準備工程で準備した配線板にマイクロ波プラズマ処理を施すプラズマ処理工程と，プラズマ処理工程後の配線板の導体パッド上に表面処理層を形成する表面処理層形成工程とを有している。

上記態様における配線板の製造方法では，導体パターンをソルダレジスト層を加工して，導体パターンのうち導体パッドの部分を露出させる状態にした状態で，表面処理層形成工程に先立ち，プラズマ処理工程が行われる。そのため，加工後のソルダレジスト層や露出している導体パッド部分が清浄化される。特に，ソルダレジスト層の開口部の底部に残留している残留ソルダレジストや，底部の先端の突起形状部分も，プラズマ処理工程で除去される。その清浄化された状態で表面処理層形成工程が行われるので，導体パッド上の表面処理層の密着性が高い。

また，プラズマ処理工程では導体パッドをエッチングする訳ではない。このため，上層導体層に，ソルダレジスト層に覆われている部分と露出している導体パッド部分との間の段差ができることはない。また，ソルダレジスト層の開口部の周囲に，ソルダレジスト層の下部と上層導体層との間の楔状の隙間ができることもない。よって，表面処理層がいわゆるハローイング伴って形成されることもない。また，導体パッドの平坦性にも優れる。また，準備工程で準備される配線板におけるソルダレジスト層は，直径０．１〜１０μｍの範囲内の無機フィラーを，１５〜７０重量％の範囲内の含有量で含有する液状またはフィルム状の感光性樹脂により形成されたものであることが好ましい。

上記態様における配線板の製造方法ではさらに，プラズマ処理工程を，不活性ガスと水素ガスとの混合雰囲気により行うことが好ましい。これにより，上層導体層の表面に酸化層が存在していたとしても，ソルダレジスト層から露出している導体パッドの範囲内では，プラズマ処理工程でその酸化層が還元されることとなる。このため，上層導体層と表面処理層との密着性がよりよい。

上記態様における配線板の製造方法ではまた，表面処理層形成工程で形成する表面処理層が，ニッケル−パラジウム−金めっき層，ニッケル−金めっき層，プリフラックス皮膜から成る群の１つであることが好ましい。これにより，導体パッドと表面処理層とのより高い密着性が得られる。また，導体パッド上に形成する層は，半田バンプ層であってもよい。前記のめっき層等の上に半田バンプ層を形成するのが一般的であるが，導体パッド上に直接半田バンプ層を形成することもできる。

また，本発明の一態様における配線板は，導体パターンと絶縁層とが積層されているとともに，導体パターン中に導体パッドが形成されている配線板であって，導体パターンを覆うとともに，導体パッド上の部分が開口部とされているソルダレジスト層と，導体パッド上に形成された表面処理層とを有し，導体パターンは，ソルダレジスト層の下の部分に潜り込みエッチング形状が形成されることなく，導体パッドの部分とソルダレジスト層の下の部分とが平坦面をなしているものである。

本構成によれば，ソルダレジスト層の下部への潜り込みがなく，導体パッド面の平坦性や導体パッド間の分離性に優れた配線板が得られる製造方法，およびその配線板が提供されている。

ソルダレジストに開口部を形成した状況を示す断面図である。 さらにウェットエッチングにより酸化膜を除去した後の状況を示す断面図である。 実施の形態に係る配線板の構造を示す断面図である。 図３の一部の拡大した断面図である。 ソルダレジストに開口部を形成した状況を示す断面図である。 プラズマ処理装置の構成の一例を示す模式図である。 プラズマ処理後の状態を示す断面図である。 半田バンプを形成した状況を示す断面図である。

以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，図３に示す配線板１およびその製造プロセスに本発明を適用したものである。配線板１は，下層部分１０の上に，ビルドアップ絶縁層１１と，上層導電層１２と，ソルダレジスト層１３とを設けたものである。下層部分１０は，それ自体も絶縁層と導電層との積層体である。下層部分１０の具体的構成については特段の限定はなく，絶縁層と導電層との積層により配線板として機能するように構成されていれば何でもよい。

図３中におけるビルドアップ絶縁層１１には，１箇所，バイアホール１４が設けられている。バイアホール１４は，上層導電層１２と下層部分１０内の導電層とを接続するための部分である。バイアホール１４の箇所では，ビルドアップ絶縁層１１に開口が形成されるとともに，その開口内が上層導電層１２の金属と同種の金属で充填されている。

図３中における上層導電層１２には，対外的接続のための導体パッド１５，１６が形成されている。導体パッド１５は，上層導電層１２のパターン中における，バイアホール１４の直上の箇所に設けられたパッドである。導体パッド１６は，上層導電層１２のパターン中における，バイアホール１４とつながらない配線部分の箇所に設けられたパッドである。ソルダレジスト層１３は，配線板１の保護層であり，上層導電層１２の導体パッド部分（導体パッド１５，１６，およびその他のパッド）を除いた全部分を覆っている。つまりソルダレジスト層１３には，導体パッド１５，１６の位置に開口２０が形成されている。

ここで，図４に拡大して示すように，導体パッド１５における上層導電層１２の表面上には，表面処理層１７が形成されている。表面処理層１７は，ニッケル−パラジウム−金めっき層，ニッケル−金めっき層，プリフラックス皮膜（ＯＳＰ被膜）のいずれかである。また，上層導電層１２の表面は，表面処理層１７の直下の箇所とソルダレジスト層１３の直下の箇所との間に段差のない平坦面である。さらに，表面処理層１７は，導体パッド１５におけるソルダレジスト層１３の開口範囲内のみに存在している。言い替えると，表面処理層１７の縁辺がソルダレジスト層１３の下側に及ぶハローイングは生じていない。なお，導体パッド１６の箇所も当然，バイアホール１４がない点を除いて同様の構成である。

続いて，図３に示した配線板１の製造プロセスを説明する。配線板１は，以下の手順で製造される。
１．始まりからソルダレジスト層１３の形成まで
↓
２．プラズマ処理
↓
３．パッドの表面処理

［１．始まりからソルダレジスト層１３の形成まで］
配線板１の製造プロセスのうちこの部分については別段特徴点はなく，公知技術を用いて行われる。すなわち，何らかの出発板に対し，積層やパターニング，穴開けなどを繰り返して下層部分１０を作製する。さらに，ビルドアップ絶縁層１１の形成およびその加工，上層導電層１２の形成およびそのパターニング，ソルダレジスト層１３の形成，その加工および熱硬化を行う。ビルドアップ絶縁層１１の加工とは，バイアホール１４の箇所の開口の形成のことである。上層導電層１２のパターニングにより形成される上層の回路パターンには，導体パッド１５，１６となるべき部分が含まれている。ソルダレジスト層１３の加工とは，例えばフォトリソグラフィ等により，導体パッド１５，１６の位置の開口を形成することである。

ここでソルダレジスト層１３は，無機フィラーを含有する，液状またはフィルム状の感光性樹脂により形成されたものである。無機フィラーの直径は，０．１〜１０μｍの範囲内であり，その成分はシリカまたは硫酸バリウムである。感光性樹脂における無機フィラーの含有量は，１５〜７０重量％の範囲内である。感光性樹脂の種類としては，エポキシアクリレートやフェノール−エポキシ，フェノール−シアネートがある。このようなものとしては例えば，日立化成製ＳＲ７２００シリーズ（液状），同ＳＲ７３００シリーズ（液状），太陽インキ製ＳＲ−１シリーズ（フィルム状），などがある。

この時点における，図３中の導体パッド１５の位置，つまり図４に示す位置と同じ位置の構造を図５に示す。つまり，図３に示したものの大部分が形成されている。ただしこの時点では当然，表面処理層１７はまだない。また，ソルダレジスト層１３の開口部の底部の先端には，残留端１８が存在している。これは，図１で説明した残留端６２に相当する。なお，図３中の導体パッド１６に相当する位置のソルダレジスト層１３の開口部の底部の先端にも，同様に残留端が存在している。

［２．プラズマ処理］
図５の状態の配線板１に対して，プラズマ処理を行う。ここでのプラズマ処理には，例えば図６に示すような装置を用いる。図６のプラズマ処理装置は，処理槽１０１，導波管１０２，誘電体隔壁１０３，発振機１０４，アイソレーター１０５，ガス供給部１０６を有している。処理槽１０１には排気口１０７が設けられている。排気口１０７は図外の排気ポンプに接続されている。

発振機１０４でマイクロ波を発生させると，導波管１０２内を伝播するマイクロ波により誘電体隔壁１０３を介して処理槽１０１内にプラズマが発生するようになっている。このとき処理槽１０１内は，ガス供給部１０６からのガス供給と，排気口１０７からの吸引とにより，一定のガス組成および一定の圧力に維持されている。また，アイソレーター１０５からは，導波管１０２内のマイクロ波のうち反射波成分が除去される。これにより，処理槽１０１内に置かれた配線板１にプラズマ処理が施される。

本形態のプラズマ処理では，処理槽１０１内に導入される雰囲気ガスとして，非酸化性のガスを用いる。より具体的には，Ｎ₂ガスとＨ₂ガスとの混合ガスを用いる。つまり，不活性ガスと還元性ガスとの混合ガスである。不活性ガスとしては，Ｎ₂ ガスの代わりにＡｒガスやＮｅガスなどの希ガス，あるいはそれらの混合ガスを用いてもよい。雰囲気ガスおよびマイクロ波についてのより詳細な条件の例を，以下に示す。
圧力：２５〜１００Ｐａ
Ｈ₂ガス濃度：０．１〜５％（体積比）
流量：３００〜１２００ｓｃｃｍ（Ｎ₂），１０〜５０ｓｃｃｍ（Ｈ₂）
マイクロ波の周波数：２．５６ＧＨｚ
投入電力：３ｋＷ
処理時間：２０〜６０秒
処理温度：１５０℃以下

この，非酸化性雰囲気下でのプラズマ処理により，配線板１には次の２つの変化が起こる。１つは，ソルダレジスト層１３の残渣の除去であり，もう１つは上層導電層１２の表面の還元である。

ソルダレジスト層１３の残渣とは，ソルダレジスト層１３を開口させる加工（レーザ加工等）の際に生じた，ソルダレジスト層１３の成分の微粒子（主として無機フィラー）である。こうした残渣は，ソルダレジスト層１３の開口の底面（つまり導体パッド１５，１６の表面）や側壁面に付着しており，ソルダレジスト層１３の熱硬化を行った後でも存在している。プラズマ処理によりこの残渣が取り除かれるのである。この残渣の除去は，処理槽１０１内の雰囲気ガスによる化学的な処理ではなく，ガス中の高エネルギー分子または高エネルギーイオンによる物理的な除去である。この作用により，図５に示したソルダレジスト層１３の開口部の底部の先端の残留端１８も除去される。

プラズマ処理により配線板１に起こるもう１つの変化は，上層導電層１２の表面の還元である。上層導電層１２の材質は通例では銅であるが，その表面には大気との接触による酸化層が不可避的に存在している。プラズマ処理の雰囲気ガスにＨ₂ ガスが含まれているため，上層導電層１２の表面の酸化層が還元されるのである。

配線板１における図５に示した箇所は，プラズマ処理の後には，図７に示す状態となる。図７の配線板１では図５と異なり，ソルダレジスト層１３の開口部の底部の先端の残留端１８がなくなっている。また，図では分からないが，図７中の上層導電層１２の表面は，酸化層がほとんどない清浄な面である。その一方で，上層導電層１２の表面には，ソルダレジスト層１３に覆われている箇所と覆われていない箇所との間の段差がない。つまり，図２に示したような事態にはなっていない。プラズマ処理では，上層導電層１２の表面をエッチングする訳ではなく，酸化層を還元するだけだからである。そしてそのことは，図２に示した楔状の隙間６４が，図７の配線板１にはないことを意味する。むろんこのことも，図３中の導体パッド１６に相当する位置でも同様である。

［３．パッドの表面処理］
プラズマ処理を経た配線板１に対して，パッドの表面処理を行う。つまり，図４に示した表面処理層１７を形成する。表面処理層１７の形成方法自体は公知のものでよい。これにより，図４に示した状態となる。ここで，上層導体層１２の表面とその上の表面処理層１７との密着性はよい。プラズマ処理にて上層導電層１２の表面が還元されており，酸化層がほとんどない状態で表面処理が行われるからである。また，この状態では図２に示したものと異なり，表面処理層１７がソルダレジスト層１３の開口範囲内のみに形成されている。つまりハローイングが起こっていない。図７の状態で，図２に示した楔状の隙間６４がないからである。このため，隣接する導体パッド同士の間の短絡が生じにくい。むろんこのことも，図３中の導体パッド１６に相当する位置でも同様である。

以上で図３に示した配線板１が製造されたことになる。図３の配線板についてはその後，導体パッド１５，１６への半田バンプの形成を行うことができる。半田バンプの形成の手法は，半田ボールを用いる方法でも印刷法でもどちらでもよい。半田バンプを形成した状態を図８に示す。図８に示すのは，リフロー後の状態である。図８の配線板１では，導体パッド１５，１６ともに，上層導電層１２が半田バンプ１９で覆われている。半田バンプ１９により，ソルダレジスト層１３の開口部が充填されている。図８の状態では，上層導電層１２と半田バンプ１９との密着性が優れている。プラズマ処理で上層導体層１２の表面を清浄化したことにより，表面処理層１７が良好に形成されたためである。図８の状態ではまた，半田バンプ１９の頂部の高さの精度がよい。上層導電層１２がウェットエッチングを受けておらず平坦性が高いからである。

図４に示した表面処理層１７の種類がニッケル−パラジウム−金めっき層またはニッケル−金めっき層である場合には，図８の状態においてもむろん，上層導電層１２と半田バンプ１９との間には実際には，表面処理層１７が存在している。ただし表面処理層１７のの種類がプリフラックス皮膜である場合には，図８の状態ではその存在は明瞭ではないが，それでも，プラズマ処理を行ったことによる効果はある。なお，表面処理層１７の形成をせず，プラズマ処理を経た上層導体層１２上に直接半田バンプ１９を形成してもよい。つまり，表面処理層は半田バンプ１９そのものであってもよい。その場合でも，プラズマ処理を行ったことにより，プラズマ処理をしなかった場合と比較して，上層導電層１２と半田バンプ１９との密着性が優れている。

以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，図３に示す配線板１を製造するに際し，ソルダレジスト層１３の加工・硬化後にプラズマ処理を行っている。これにより，ウェットエッチング処理を行うことなく，ソルダレジスト層１３の加工残差および残留端１８を除去している。さらにこのとき，プラズマ処理の炉内雰囲気として還元性雰囲気を用いているので，上層導電層１２の表面の酸化層の還元も，ウェットエッチング処理なくして達成している。

このため，プラズマ処理の後には，導体パッド１５，１６の箇所での上層導電層１２の表面について，酸化層のない正常性と，ソルダレジスト層１３に覆われている部分との間に段差のない平坦性とを達成している。したがって，ソルダレジスト層１３の下部と上層導電層１２との間に潜り込みエッチング形状の隙間もない。よって，その後の表面処理工程で，形成される表面処理層１７によるハローイングが生じることがない。こうして，パッド同士間での短絡が生じにくい配線板１が得られる。また，導体パッド１５，１６の箇所に半田バンプ１９を形成した場合のその高さ精度も向上している。

なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，上層導体層１２の材質は，銅に限らず，ニッケルやアルミなど，導電性のものなら何でもよい。また，層間絶縁層の材質も，絶縁性や必要な強度などを満たしていれば何でもよい。

１１ ビルドアップ絶縁層
１２ 上層導電層
１３ ソルダレジスト層
１５，１６ 導体パッド
１７ 表面処理層
１８ 残留端
１９ 半田バンプ
２０ ソルダレジスト層の開口

Claims (8)

1. 導体パターンと絶縁層とが積層されているとともに，導体パターン中に導体パッドが形成されており，前記導体パターンを，前記導体パッドの部分を除いて覆うソルダレジスト層を有する状態の配線板を準備する準備工程と，
   前記準備工程で準備した配線板にマイクロ波プラズマ処理を施すプラズマ処理工程と， 前記プラズマ処理工程後の配線板の前記導体パッド上に表面処理層を形成する表面処理層形成工程とを有することを特徴とする配線板の製造方法。
2. 請求項１に記載の配線板の製造方法において，
   前記プラズマ処理工程を，不活性ガスと水素ガスとの混合雰囲気により行うことを特徴とする配線板の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の配線板の製造方法において，
   前記プラズマ処理工程では，前記ソルダレジスト層から露出している前記導体パッドの表面の酸化層を還元することを特徴とする配線板の製造方法。
4. 請求項１から請求項３に記載の配線板の製造方法において，
   前記プラズマ処理工程では，前記ソルダレジスト層の，前記導体パッドを露出させる開口部の底部に残留している残留ソルダレジストを除去することを特徴とする配線板の製造方法。
5. 請求項１から請求項４に記載の配線板の製造方法において，前記ソルダレジスト層は，
   直径０．１〜１０μｍの範囲内の無機フィラーを，１５〜７０重量％の範囲内の含有量で含有する液状またはフィルム状の感光性樹脂により形成されたものであることを特徴とする配線板の製造方法。
6. 請求項１から請求項５に記載の配線板の製造方法において，
   前記表面処理層形成工程で形成する前記表面処理層が，ニッケル−パラジウム−金めっき層，ニッケル−金めっき層，プリフラックス皮膜から成る群の１つであることを特徴とする配線板の製造方法。
7. 請求項１から請求項５に記載の配線板の製造方法において，
   前記表面処理層形成工程で形成する前記表面処理層が，半田バンプ層であることを特徴とする配線板の製造方法。
8. 導体パターンと絶縁層とが積層されているとともに，導体パターン中に導体パッドが形成されている配線板において，
   前記導体パターンを覆うとともに，前記導体パッド上の部分が開口部とされているソルダレジスト層と，
   前記導体パッド上に形成された表面処理層とを有し，
   前記導体パターンは，前記ソルダレジスト層の下の部分に潜り込みエッチング形状が形成されることなく，前記導体パッドの部分と前記ソルダレジスト層の下の部分とが平坦面をなしているものであることを特徴とする配線板。
   
   
   

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