JP2017011251A

JP2017011251A - 配線基板およびその製造方法

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Publication number: JP2017011251A
Application number: JP2015147375A
Authority: JP
Inventors: 安田　正治; Masaharu Yasuda; 正治安田; 芳弘長谷川; Yoshihiro Hasegawa
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-06-24
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-01-12
Also published as: CN106455312A; KR20170000795A

Abstract

【課題】配線導体が、絶縁層から剥がれてしまうことを防止することで、配線導体を介して半導体素子に電気信号を良好に伝送する。これにより、半導体素子が安定的に作動する配線基板、および配線基板の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】絶縁層１の表面に、頂面を露出させるようにして配線導体２が埋設されて成る配線基板Ａにおいて、配線導体２は、絶縁層１内に埋設された部分に、配線導体２の頂面の幅よりも幅が広くなる配線段差部２ｂ、または配線傾斜部２ａを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、高密度な微細配線を有する配線基板およびその製造方法に関するものである。

図１０に、高密度な微細配線を有する従来の配線基板Ｂの一例の概略断面図を示す。
従来の配線基板Ｂは、例えば４層の絶縁層２１が積層されるとともに各絶縁層２１の間、および最表層の絶縁層２１の表面に配線導体２２が形成されている。

それぞれの絶縁層２１には、ビアホール２３が複数形成されている。ビアホール２３の内部には、配線導体２２と一体的に形成されたビア導体２４が被着されている。ビア導体２４は、各絶縁層２１に形成された配線導体２２間の導通をとっている。最上層の配線導体２２は、絶縁層２１の表面に、頂面を露出させるようにして絶縁層２１に埋設されている。また、最上層の配線導体２２の一部は、半導体素子接続パッド２５を形成している。半導体素子接続パッド２５には、半導体集積回路素子等の半導体素子の電極が半田を介して接続される。最下層に形成された配線導体２２の一部は、回路基板接続パッド２６を形成している。回路基板接続パッド２６には、この配線基板Ｂが搭載される回路基板の電極が接続される。
そして、半導体素子と回路基板との間で配線導体２２を介して電気信号の伝送をすることで半導体素子が作動する。

次に、従来の配線基板Ｂの製造方法における工程毎の実施形態の一例を図１１〜図１４を基にして説明する。なお、図１０と同一の個所には同一の符号を付して説明する。

まず、図１１（ａ）に示すように、プリプレグ２７と、２枚の接着フィルム２８と、２枚の分離可能金属箔２９とを準備する。
プリプレグ２７は、中央部に製品形成用領域Ｘと、外周部に捨て代領域Ｙとを有している。
分離可能金属箔２９は、第１の金属箔２９ａおよび第２の金属箔２９ｂが、間に接着層（不図示）を介して互いに分離可能に小さな密着力で保持されたものである。

次に、図１１（ｂ）に示すように、プリプレグ２７上下面の中央部に、接着フィルム２８を介して、分離可能金属箔２９を第１の金属箔２９ａをプリプレグ２７側にして配置する。

次に、図１１（ｂ）の状態に積層したものを上下から加圧しながら加熱する。このような加圧加熱により、図１１（ｃ）に示すように、硬化されたプリプレグ２７の上下面に分離可能金属箔２９が固着された支持基板３０が形成される。

次に、図１１（ｄ）に示すように、分離可能金属箔２９を含む支持基板３０の両主面に、導体層３１を形成する。

次に、図１２（ｅ）に示すように、導体層３１の表面に、配線パターンに対応する複数の開口パターンＰを有するめっきレジストＲを被着する。開口パターンＰは、導体層３１に対して垂直な側面を有している。開口パターンＰ内には、導体層３１が露出している。

次に、図１２（ｆ）に示すように、開口パターンＰ内に、配線導体２２用のめっき金属層２２Ｐを析出させる。

次に、図１２（ｇ）に示すように、めっきレジストＲを除去することでめっき金属層２２Ｐの側面を露出させる。

次に、図１２（ｈ）に示すように、導体層３１およびめっき金属層２２Ｐを被覆するように、絶縁層２１を積層する。

次に、図１２（ｉ）に示すように、絶縁層２１にめっき金属層２２Ｐを底面とするビアホール２３を形成する。

次に、図１３（ｊ）に示すように、ビアホール２３内にビア導体２４を形成するとともに絶縁層２１の表面に配線導体２２を形成する。

次に、図１３（ｋ）に示すように、次層の絶縁層２１と配線導体２２とを同様にして複数相互に積層することで配線基板用のビルドアップ部３２を形成する。

次に、図１３（ｌ）に示すように、支持基板３０および導体層３１ならびにビルドアップ部３２を製品形成用領域Ｘと捨て代領域Ｙとの境界上で切断することで、製品形成用領域Ｘの支持基板３０および導体層３１ならびにビルドアップ部３２を切り出す。

次に、図１４（ｍ）に示すように、導体層３１およびビルドアップ部３２を第１の金属箔２９ａから分離する。これにより、導体層３１の片面に第２の金属箔２９ｂが固着した配線基板用の積層体３３が形成される。

次に、図１４（ｎ）に示すように、第２の金属箔２９ｂをエッチング除去する。

次に、図１４（ｏ）に示すように、導体層３１をエッチング除去することで図１０に示すような従来の配線基板Ｂが形成される。

しかしながら、上述の配線基板においては、配線導体の微細化が進むことに伴い、配線導体と絶縁層との接触面積が小さくなってしまう。このため、配線導体の密着強度が小さくなり配線導体が絶縁層から剥がれやすくなる。
このため、配線導体を介して電気信号を良好に伝送することができず、半導体素子が安定的に作動しないという問題がある。

特開昭６３−２３２３８３号公報

本発明は、配線導体が絶縁層から剥がれてしまうことを抑制する。これにより、配線導体を介して電気信号を良好に伝送することで半導体素子が安定的に作動できる配線基板を提供することを課題とする。

本発明における配線基板は、絶縁層の表面に、頂面を露出させるようにして配線導体が埋設されて成る配線基板において、配線導体は、絶縁層内に埋設された部分に、頂面の幅よりも幅が広くなる配線段差部または配線傾斜部を備えていることを特徴とするものである。

本発明における配線基板の製造方法は、平坦な下地金属層上に、下地金属層側に向けて幅が狭くなる開口段差部または開口傾斜部を備えた開口パターンを有するめっきレジスト層を形成する工程と、開口パターン内に開口段差部または開口傾斜部に対応する配線段差部または配線傾斜部を有する配線導体用のめっき金属層を充填させる工程と、めっきレジスト層を除去する工程と、下地金属層上およびめっき金属層上に、めっき金属層を完全に埋設する絶縁層を形成する工程と、下地金属層をエッチング除去し、頂面が絶縁層から露出するとともに絶縁層内に埋設された部分に、頂面の幅よりも幅が広くなる配線段差部または配線傾斜部を備えためっき金属層から成る配線導体を形成する工程と、を行うことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、配線導体が、絶縁層の表面に頂面を露出させるようにして埋設されている。そして、配線導体は絶縁層内に埋設された部分に、頂面の幅よりも幅が広くなる配線段差部または配線傾斜部を備えている。このように、頂面の幅よりも幅が広くなる配線段差部または配線傾斜部が絶縁層内に埋設されていることから、配線導体が絶縁層から剥がれてしまうことを抑制することができる。
その結果、配線導体を介して電気信号を良好に伝送できるため、半導体素子が安定的に作動できる配線基板を提供することができる。

本発明の配線基板の製造方法によれば、頂面が絶縁層から露出するとともに絶縁層内に埋設された部分に、頂面の幅よりも幅が広くなる配線段差部または配線傾斜部を備えた配線導体が形成される。これにより、配線導体が絶縁層から剥がれてしまうことを抑制することができる。
その結果、配線導体を介して電気信号を良好に伝送できるため、半導体素子が安定的に作動できる配線基板の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の配線基板の一例を示す概略断面図である。図２は、本発明の配線基板の一例における要部拡大断面図である。図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図４（ｅ）〜（ｉ）は、本発明の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図５（ｊ）〜（ｌ）は、本発明の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図６（ｍ）〜（ｏ）は、本発明の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図７は、本発明の配線基板の別の一例を示す要部拡大断面図である。図８は、本発明の配線基板の製造方法における別の工程の一例を説明するための要部拡大断面図である。図９は、本発明の配線基板の製造方法におけるさらに別の工程の一例を説明するための要部拡大断面図である。図１０は、従来の配線基板の一例を示す概略断面図である。図１１（ａ）〜（ｄ）は、従来の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図１２（ｅ）〜（ｉ）は、従来の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図１３（ｊ）〜（ｌ）は、従来の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。図１４（ｍ）〜（ｏ）は、従来の配線基板の製造方法における工程毎の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。

まず、本発明の配線基板の実施形態の一例を、図１および図２を基にして説明する。
なお、図２は、図１の要部拡大図である。

図１に示すように、本発明の配線基板Ａは、例えば４層の絶縁層１が積層されるとともに各絶縁層１の間および最表層の絶縁層１の表面に配線導体２が形成されている。

絶縁層１は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。
また、絶縁層１には層間の導通をとるためのビア導体４が充填されるビアホール３が、例えばレーザー加工により複数形成されている。ビアホール３の径は、およそ２０〜１００μｍ程度である。ビアホール３の内部には、配線導体２と一体的に形成されたビア導体４が被着されている。

配線導体２は、例えば無電解銅めっきおよび電解銅めっき等の良導電性材料から成る。
最上層の配線導体２の一部は、半導体素子接続パッド５を形成している。半導体素子接続パッド５には、半導体集積回路素子等の半導体素子の電極が接続される。最下層に形成された配線導体２の一部は、回路基板接続パッド６を形成している。回路基板接続パッド６には、この配線基板Ａが搭載される回路基板の電極が接続される。そして、半導体素子と回路基板との間で配線導体２を介して電気信号の伝送をすることで半導体素子が作動する。
最上層の配線導体２は、図２に示すように、絶縁層１の表面に頂面を露出させるようにして絶縁層１に埋設されている。さらに、絶縁層１に埋設された部分に、頂面の幅よりも幅が広くなる配線傾斜部２ａを備えている。
このように、本発明の配線基板によれば、頂面の幅よりも幅が広い配線傾斜部２ａが絶縁層１に埋設されていることから、配線導体２の微細化が進んでも、配線導体２の密着強度が小さくなることを抑制して、配線導体２が絶縁層１から剥がれてしまうことを防止することができる。
その結果、配線導体２を介して電気信号を良好に伝送できるため、半導体素子が安定的に作動できる配線基板を提供することができる。

次に、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を、図３〜図６を基にして説明する。なお、図１と同一の個所は同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

まず、図３（ａ）に示すように、プリプレグ７と、２枚の接着フィルム８と、２枚の分離可能金属箔９とを準備する。

プリプレグ７は、配線基板Ａを製造する際に、製造途中の配線基板Ａを必要な平坦度を維持して支持するための支持基板１０を形成するためのものである。
プリプレグ７は、中央部に製品形成用領域Ｘと外周部に捨て代領域Ｙとを有している。製品形成用領域Ｘは、四角形状の領域であり、この製品形成用領域Ｘ上に配線基板Ａが形成される。なお本例では、簡便のため、一つの配線基板Ａに対応する製品形成用領域Ｘのみを示しているが、実際には数十〜数千の配線基板Ａに対応する面積を有している。捨て代領域Ｙは、製品形成用領域Ｘを取り囲む四角枠状の領域である。
プリプレグ７は、厚みが０．１〜０．２ｍｍ程度であり、縦横の寸法が４００〜９００ｍｍ程度の略四角形である。プリプレグ７には、例えばガラス繊維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化状態とした板状のものが用いられる。

接着フィルム８は、プリプレグ７と分離可能金属箔９との間に介挿されて、硬化させたプリプレグ７と分離可能金属箔９とを接着させるためのものである。
接着フィルム８は、厚みが２４〜５０μｍ程度であり、縦横の寸法が４００〜９００ｍｍ程度である。
接着フィルム８は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の耐熱フィルムから成るのが好ましい。

分離可能金属箔９は、第１の金属箔９ａと第２の金属箔９ｂとが、間に接着層（不図示）を介して互いに分離可能に小さな密着力で保持されたものである。
第１の金属箔９ａは、厚みが１５〜２０μｍ程度であり、製品形成用領域Ｘよりも大きく、第２の金属箔９ｂよりも小さい寸法をしている。第２の金属箔９ｂは、厚みが５〜９μｍ程度であり、プリプレグ７よりも縦横がそれぞれ５ｍｍ程度小さな寸法をしている。
分離可能金属箔９は、例えば銅等から成る。
また、接着層は配線基板Ａの形成中にかかる熱負荷に耐え得る上で、例えばシリコン樹脂系、アクリル樹脂系等の耐熱性粘着材、あるいはニッケル系の金属層から成るのが好ましい。このような接着層は、後述するビルドアップ部１２を支持基板１０から分離するときに、第１の金属箔９ａと第２の金属箔９ｂとの間で相互に剥がれ残りなく分離する上で、粘着力が１〜９Ｎ／ｍ程度の小さな密着力であるのが好ましい。

次に、図３（ｂ）に示すように、プリプレグ７上下面の中央部に、接着フィルム８を介して、分離可能金属箔９を第１の金属箔９ａをプリプレグ７側にして配置する。

次に、図３（ｂ）の状態に積層したものを上下から加圧しながら加熱する。このような加圧加熱により、図３（ｃ）に示すように、硬化されたプリプレグ７の上下面に分離可能金属箔９が固着された支持基板１０が形成される。

次に図３（ｄ）に示すように、分離可能金属箔９を含む支持基板１０の両主面に導体層１１を形成する。導体層１１の厚みは、０．０１〜０．１μｍ程度であり、例えば周知のめっき法により形成される。

次に、図４（ｅ）に示すように、導体層１１の表面に、配線パターンに対応する複数の開口パターンＰを有するめっきレジストＲを被着する。開口パターンＰは、導体層１１側に向けて幅が狭くなる開口傾斜部Ｐａを備えている。
めっきレジストＲは、例えば次のように形成される。まず、感光性樹脂から成る樹脂シートあるいは樹脂ペーストを、導体層１１表面に被着あるいは塗布する。次に、開口パターンＰに対応する部分を遮光するマスクを介して感光性樹脂を露光する。次に、感光性樹脂を現像して非露光部分を除去することで、開口パターンＰを有するめっきレジストＲが形成される。
このとき、導体層１１の表面粗さを、例えばＲａ＝６０ｎｍ以下の平坦な状態にしておくことで開口傾斜部Ｐａが形成される。導体層１１の表面粗さを平坦にしておくことで、導体層１１表面に達した露光時の入射光が、導体層１１表面の凸部に遮られず、配線パターン領域に入射されることで、導体層１１付近の感光性樹脂が硬化して開口傾斜部Ｐａが形成される。

次に、図４（ｆ）に示すように、開口パターンＰ内に、開口傾斜部Ｐａに対応する配線傾斜部２ａを有する配線導体用のめっき金属層２Ｐを充填させる。
めっき金属層２Ｐは、導体層１１の表面に、無電解銅めっきおよび電解銅めっきから成る導体パターンを、例えば周知のセミアディティブ法により被着させることにより形成される。

次に、図４（ｇ）に示すように、めっきレジストＲを除去することでめっき金属層２Ｐの配線傾斜部２ａを含む側面を露出させる。

次に、図４（ｈ）に示すように、導体層１１およびめっき金属層２Ｐを被覆するように、絶縁層１を積層する。このとき、絶縁層１は、導体層１１と配線傾斜部２ａとの間に入り込み配線傾斜部２ａを埋設する。

次に、図４（ｉ）に示すように、絶縁層１にめっき金属層２Ｐを底面とするビアホール３を形成する。

次に、図５（ｊ）に示すように、ビアホール３内にビア導体４を形成するとともに絶縁層１の表面に配線導体２を形成する。

次に、図５（ｋ）に示すように、次層の絶縁層１と配線導体２とを同様にして複数相互に積層することで配線基板用のビルドアップ部１２が形成される。

絶縁層１は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。絶縁層１の形成は、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂組成物の未硬化物に無機絶縁性フィラーを分散して形成されたフィルムを、支持基板１０の両主面の導体層１１表面や下層の絶縁層１表面に、真空状態で被覆した状態で熱圧着することで行われる。また、絶縁層１には層間の導通をとるためのビア導体４が充填されるビアホール３が、例えばレーザー加工により複数形成されている。

次に、図５（ｌ）に示すように、支持基板１０および導体層１１ならびにビルドアップ部１２を製品形成用領域Ｘと捨て代領域Ｙとの境界上で切断することで、製品形成用領域Ｘの支持基板１０および導体層１１ならびにビルドアップ部１２を切り出す。
切断には、例えばダイシング装置を用いればよい。

次に、図６（ｍ）に示すように、導体層１１およびビルドアップ部１２を第１の金属箔９ａから分離する。これにより、導体層１１の片面に第２の金属箔９ｂが固着した配線基板用の積層体１３が形成される。
この分離の際には、第１の金属箔９ａ上に第２の金属箔９ｂが接着層を介して分離可能に小さな密着力で保持されているだけなので、第１の金属箔９ａと第２の金属箔９ｂとの間を引き剥がすだけで積層体１３を破損することなく、容易に分離することができる。

次に、図６（ｎ）に示すように、第２の金属箔９ｂをエッチング除去する。

次に、図６（ｏ）に示すように、導体層１１をエッチング液により完全にエッチング除去する。これにより、めっき金属層２Ｐが露出し、図１に示すように、頂面が絶縁層１から露出するとともに絶縁層１内に埋設された部分に、頂面の幅よりも幅が広くなる配線傾斜部２ａを備えた配線導体２を有する配線基板Ａが形成される。

以上説明したように、本発明の配線基板の製造方法によれば、頂面が絶縁層１から露出するとともに絶縁層１内に埋設された部分に、頂面の幅よりも幅が広くなる配線傾斜部２ａを備えた配線導体２が形成される。
このように、頂面の幅よりも幅が広い配線傾斜部２ａが絶縁層１に埋設されていることから、配線導体２の微細化が進んでも、配線導体２の密着強度が小さくなることを抑制して、配線導体２が絶縁層１から剥がれてしまうことを防止することができる。
その結果、配線導体２を介して電気信号を良好に伝送できるため、半導体素子が安定的に作動できる配線基板を提供することができる。

なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実施の形態の一例では、配線導体２が頂面の幅よりも広い幅の配線傾斜部２ａを有する一例を示したが、図７に示すように、配線導体２が頂面の幅よりも広い幅の配線段差部２ｂを有していても構わない。
また、例えば上述の実施の形態の一例では、最表層の絶縁層表面にソルダーレジスト層が被着されていない場合を示したが、ソルダーレジスト層が被着されていても構わない。

また、例えば上述の実施の形態の一例では、図４に示すように、めっきレジストＲを除去した後に絶縁層１を被覆する一例を示したが、めっきレジストＲを除去した後に、図８および図９に示すように導体層１１およびめっき金属層２Ｐをエッチング処理する工程を追加しても構わない。このようなエッチング処理により、導体層１１の表面およびめっき金属層２Ｐの表面が徐々に溶解されていくが、めっき金属層２Ｐに形成されている配線傾斜部２ａにおいては、エッチング液が滞留して他の部位よりも溶解速度が速くなる。そのため、エッチング処理をしない場合に比べて、めっき金属層２Ｐにおける配線傾斜部２ａの占める領域が拡大される。
このように、絶縁層１内に埋設される配線傾斜部２ａを拡大させることで、配線導体２の密着強度をより向上させることが可能になる。

１絶縁層
２配線導体
２ａ配線傾斜部
Ａ配線基板

Claims

絶縁層の表面に、頂面を露出させるようにして配線導体が埋設されて成る配線基板において、前記配線導体は、前記絶縁層内に埋設された部分に、前記頂面の幅よりも幅が広くなる配線段差部または配線傾斜部を備えていることを特徴とする配線基板。
平坦な下地金属層上に、該下地金属層側に向けて幅が狭くなる開口段差部または開口傾斜部を備えた開口パターンを有するめっきレジスト層を形成する工程と、前記開口パターン内に前記開口段差部または開口傾斜部に対応する配線段差部または配線傾斜部を有する配線導体用のめっき金属層を充填させる工程と、前記めっきレジスト層を除去する工程と、前記下地金属層上および前記めっき金属層上に、前記めっき金属層を完全に埋設する絶縁層を形成する工程と、前記下地金属層をエッチング除去し、頂面が前記絶縁層から露出するとともに前記絶縁層内に埋設された部分に、前記頂面の幅よりも幅が広くなる前記配線段差部または配線傾斜部を備えた前記めっき金属層から成る配線導体を形成する工程と、を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。
前記めっきレジスト層を除去した後に、前記めっき金属層をエッチングすることで、前記めっき金属層における前記配線段差部または配線傾斜部を拡大させる工程を含むことを特徴とする請求項２記載の配線基板の製造方法。