JP2022030666A - 配線回路基板の製造方法、および配線回路基板 - Google Patents

Abstract

【課題】金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適した配線回路基板の製造方法、及び配線回路基板を提供する。【解決手段】本発明の配線回路基板の製造方法は、金属支持基板１０上に第１金属層１１を形成する工程と、絶縁層１２を第１金属層１１上に形成する工程と、絶縁層１２の開口部に露出している第１金属層１１の部分を除去し、開口部に金属支持基板１０を露出させる工程と、開口部に露出している金属支持基板１０の部分１０ａの上と絶縁層１２上に第２金属層１３を形成する工程と、第２金属層１３上に導体層１４を形成する工程とを含む。本発明の配線回路基板Ｘは、金属支持基板１０と、第１開口部を有する第１金属層１１と、第１開口部に沿って開口する第２開口部を有する絶縁層１２と、金属支持基板１０と接続されている第２金属層１３と、第２金属層１３上の導体層１４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、配線回路基板の製造方法、および配線回路基板に関する。

支持基材としての金属支持基板と、金属支持基板上の絶縁層と、絶縁層上の配線パターンとを備える配線回路基板が知られている。当該配線回路基板では、例えば、金属支持基板に対する絶縁層の密着性を確保するための金属層が、金属支持基板と絶縁層との間に設けられる。このような配線回路基板に関する技術については、例えば下記の特許文献１に記載されている。

特開２０１９－２１２６５９号公報

金属支持基板を備える上述の配線回路基板では、絶縁層を厚さ方向に貫通して金属支持基板と配線パターンとに接続しているビアが、設けられることがある。当該ビアを介して、金属支持基板と配線パターンとが電気的に接続される。このような配線回路基板は、従来、例えば次のようにして、製造される。

まず、金属支持基板上に金属層（第１金属層）が形成される。次に、第１金属層上に、ビアホール（開口部）を有する絶縁層が形成される。この絶縁層形成工程には、加熱プロセスが含まれる。次に、絶縁層上に、シード層が形成される。シード層は、ビアホールにも形成される。ビアホールでは、シード層は、露出する第１金属層とビアホール内壁面とを覆うように形成される。シード層は、金属層（第２金属層）である。次に、シード層上に、導体層が形成される。導体層は、絶縁層上で所定パターンを有する第１導体部と、ビアホール内の第２導体部とを含む。次に、シード層において導体層で覆われていない部分が、除去される。これにより、シード層とその上の第１導体部とからなる配線パターンが絶縁層上に形成され、シード層とその上の第２導体部とからなるビアがビアホール内の第１金属層上に形成される。

このような従来の製造方法では、絶縁層形成工程（加熱プロセスが含まれる）において、ビアホールにて露出している第１金属層表面が酸化される。そのため、ビアホールには、表面に酸化膜を有する第１金属層の上にビアが形成される。したがって、製造される配線回路基板において、ビアは、酸化膜を有する第１金属層を介して金属支持基板と電気的に接続される。このような構成は、金属支持基板と配線層との間の電気的接続の低抵抗化の観点から、好ましくない。

本発明は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適した配線回路基板の製造方法を提供する。本発明は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適した配線回路基板を提供する。

本発明［１］は、金属支持基板の厚さ方向一方面上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程と、前記第１金属層の厚さ方向一方面上に、開口部を有する絶縁層を形成する、絶縁層形成工程と、前記開口部にて露出している前記第１金属層の部分を除去し、前記開口部にて前記金属支持基板を露出させる、除去工程と、前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記開口部にて露出している前記金属支持基板の部分の上にわたり、第２金属層を形成する、第２金属層形成工程と、前記第２金属層の厚さ方向一方面上に導体層を形成する導体層形成工程と、を含む配線回路基板の製造方法を含む。

本発明の配線回路基板の製造方法では、上記絶縁層形成工程より後に、上記除去工程が実施される。そのため、本製造方法によると、絶縁層形成工程において、開口部に臨む第１金属層表面が酸化される場合であっても、除去工程において、当該酸化物を適切に除去し、且つ、当該開口部にて金属支持基板を露出させることができる。当該開口部では、その後の第２金属層形成工程において、開口部に臨む金属支持基板表面に第２金属層が形成され、その後の導体層形成工程において、第２金属層上に導体層が形成される。これにより、開口部内にビアが形成される（導体層形成工程では、絶縁層上の第２金属層上にも導体層が形成され、これにより、絶縁層上に配線層が形成される）。

このように、本製造方法によると、絶縁層開口部内のビアを、金属支持基板と直接的に接続されるように形成できる（ビアは、酸化膜を有する第１金属層を介して金属支持基板と電気的に接続されるのではない）。したがって、本製造方法は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。

本発明［２］は、金属支持基板と、前記金属支持基板の厚さ方向一方面上に配置され、且つ第１開口部を有する、第１金属層と、前記第１金属層の厚さ方向一方面上に配置され、且つ前記第１開口部に沿って開口する第２開口部を有する、絶縁層と、前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記第１開口部および前記第２開口部に臨む前記金属支持基板の部分の上に、配置され、且つ、前記金属支持基板と接続されている、第２金属層と、前記第２金属層の厚さ方向一方面上に配置された導体層と、を備える配線回路基板を含む。

このような構成の配線回路基板では、開口部（第１開口部，第２開口部）内のビアは、当該開口部に臨む金属支持基板と直接的に接続している（ビアは、酸化膜を有する第１金属層を介して金属支持基板と電気的に接続されるのではない）。したがって、本配線回路基板は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。

本発明の配線回路基板の一実施形態の部分断面図である。 図１に示す配線回路基板の一部拡大断面図である。 図１に示す配線回路基板の製造方法における一部の工程を表す。図３Ａは、用意工程を表し、図３Ｂは、第１金属層形成工程を表し、図３Ｃは、ベース絶縁層形成工程を表し、図３Ｄは、除去工程を表す。 図３に示す工程の後に続く工程を表す。図４Ａは、第２金属層形成工程を表し、図４Ｂは、導体層形成工程を表し、図４Ｃは、エッチング工程を表し、図４Ｄは、カバー絶縁層形成工程を表す。

配線回路基板Ｘは、図１および図２に示すように、金属支持基板１０と、第１金属層１１と、ベース絶縁層としての絶縁層１２と、第２金属層１３と、導体層１４と、カバー絶縁層としての絶縁層１５とを備える。

金属支持基板１０は、配線回路基板Ｘの機械的強度を確保するための要素である。

配線回路基板Ｘがフレキシブル配線回路基板として構成される場合、金属支持基板１０は、金属製のフレキシブル基材である。当該フレキシブル基材の材料としては、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、および４２アロイが挙げられる。ステンレス鋼としては、例えば、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）の規格に基づくＳＵＳ３０４が挙げられる。フレキシブル基材としての金属支持基板１０の厚さは、例えば１５μｍ以上である。フレキシブル基材としての金属支持基板１０の厚さは、例えば５００μｍ以下、好ましくは２５０μｍ以下である。

配線回路基板Ｘがリジッド配線回路基板として構成される場合、金属支持基板１０は金属製のリジッド基材である。当該リジッド基材としては、例えば金属平板が挙げられる。リジッド基材としての金属支持基板１０の厚さは、例えば０.１ｍｍ以上である。リジッド基材としての金属支持基板１０の厚さは、例えば２ｍｍ以下、好ましくは１.６ｍｍ以下である。

第１金属層１１は、金属支持基板１０の厚さ方向一方面上に配置されている。本実施形態では、第１金属層１１は、金属支持基板１０の厚さ方向一方側の全面にわたって配置されている。

第１金属層１１は、金属支持基板１０に対する絶縁層１２の密着性を確保するための層である。第１金属層１１としては、例えば、スパッタリング法によって成膜された膜（スパッタ膜）、および、メッキ法によって成膜された膜（メッキ膜）が挙げられる。

第１金属層１１の材料としては、例えば、クロム、ニッケル、およびチタンが挙げられる。第１金属層１１の材料は、クロム、ニッケル、およびチタンからなる群より選択される２以上の金属を含む合金であってもよい。第１金属層１１の材料としては、好ましくはクロムが用いられる。

第１金属層１１の厚さは、例えば１ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは２０ｎｍ以上である。第１金属層１１の厚さは、例えば１００００ｎｍ以下、好ましくは１０００ｎｍ以下、より好ましくは５００ｎｍ以下である。

第１金属層１１は、当該第１金属層１１を厚さ方向に貫通する開口部１１ａ（第１開口部）を有する。開口部１１ａは、平面視において例えば略円形の開口形状を有する。

絶縁層１２は、第１金属層１１の厚さ方向一方面上に配置されている。絶縁層１２の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、およびポリ塩化ビニルなどの樹脂材料が挙げられる（後述の絶縁層１５の材料としても、同様の樹脂材料が挙げられる）。絶縁層１２の厚さは、例えば１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上である。絶縁層１２の厚さは、例えば３５μｍ以下である。

絶縁層１２は、当該絶縁層１２を厚さ方向に貫通する開口部１２ａ（第２開口部）を有する。開口部１２ａは、平面視において例えば略円形の開口形状を有し、第１金属層１１の開口部１１ａに連通している。平面視において、開口部１２ａと開口部１１ａとは重なる。具体的には、開口部１２ａは、第１金属層１１の開口部１１ａに沿って開口している。開口部１２ａと開口部１１ａとは、開口部Ｈを形成する。また、本実施形態では、開口部１２ａは、傾斜した内壁面１２ｂを有する。内壁面１２ｂは、金属支持基板１０に近い部分ほど内側に位置するように傾斜している。

第２金属層１３は、絶縁層１２の厚さ方向一方面上、および、開口部Ｈに臨む金属支持基板１０の部分１０ａの上に、連続して配置されている。具体的には、第２金属層１３は、開口部Ｈ外に配置されている第２金属層１３Ａ（第１の第２金属層）と、開口部Ｈ内に配置されている第２金属層１３Ｂ（第２の第２金属層）とを含む。絶縁層１２上において、第２金属層１３Ａは、所定のパターン形状を有する。開口部Ｈにおいて、第２金属層１３Ｂは、金属支持基板１０と直接に接続されている。第２金属層１３Ａと第２金属層１３Ｂとは、繋がっている。

第２金属層１３は、導体層１４を形成するためのシード層である。第２金属層１３としては、例えば、スパッタ膜およびメッキ膜が挙げられる。

第２金属層１３の材料としては、例えば、クロム、銅、ニッケル、およびチタンが挙げられる。第２金属層１３の材料は、クロム、銅、ニッケル、およびチタンからなる群より選択される２以上の金属を含む合金であってもよい。第２金属層１３の材料としては、好ましくはクロムが用いられる。

第２金属層１３の厚さは、例えば１ｎｍ以上、好ましくは１０ｎｍ以上である。第２金属層１３の厚さは、例えば５００ｎｍ以下、好ましくは２００ｎｍ以下である。

導体層１４は、第２金属層１３の厚さ方向一方面上に配置されている。導体層１４は、開口部Ｈ外に配置されている第１導体部１４Ａと、開口部Ｈ内に配置されている第２導体部１４Ｂとを含む。第１導体部１４Ａと第２導体部１４Ｂとは、繋がっている。第１導体部１４Ａは、所定のパターン形状を有する。第２導体部１４Ｂは、傾斜した周側面１４ｂを有する。周側面１４ｂは、金属支持基板１０に近い部分ほど内側に位置するように傾斜している。

導体層１４の材料としては、例えば、銅、ニッケル、および金が挙げられる。導体層１４の材料は、銅、ニッケル、および金からなる群より選択される２以上の金属を含む合金であってもよい。導体層１４の材料としては、好ましくは銅が用いられる。

絶縁層１２上において、第２金属層１３Ａと、第２金属層１３Ａ上の第１導体部１４Ａとが、所定のパターン形状を有する配線層２１を形成する。開口部Ｈにおいて、第２金属層１３Ｂと、第２金属層１３Ｂ上の第２導体部１４Ｂとが、ビア２２を形成する。金属支持基板１０と配線層２１とは、ビア２２を介して電気的に接続されている。例えば、配線層２１は、ビア２２を介して、金属支持基板１０に対してグラウンド接続されている。

配線層２１の厚さは、例えば３μｍ以上、好ましくは５μｍ以上である。配線層２１の厚さは、例えば５０μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下である。配線層２１の幅（配線層２１の延び方向と直交する方向の寸法）は、例えば５μｍ以上、好ましくは８μｍ以上である。配線層２１の幅は、例えば１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下である。

絶縁層１５は、絶縁層１２の厚さ方向一方側において配線層２１およびビア２２を覆うように配置されている。絶縁層１５は、配線層２１および／またはビア２２を部分的に露出させる開口部を有してもよい。すなわち、絶縁層１５が開口部を有し、当該開口部にて配線層２１および／またはビア２２が露出していてもよい。配線層２１および／またはビア２２において当該開口部にて露出する部分は、例えば、配線回路基板Ｘの端子部を構成する。このような絶縁層１５の厚さは、例えば４μｍ以上、好ましくは６μｍ以上である。絶縁層の厚さは、例えば６０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下である。

配線回路基板Ｘでは、開口部Ｈ内のビア２２は、開口部Ｈに臨む金属支持基板１０と直接的に接続している（ビア２２は、ビア２２側表面に酸化膜を有する第１金属層１１を介して金属支持基板１０と電気的に接続されるのではない）。したがって、配線回路基板Ｘは、金属支持基板１０と配線層２１との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。

図３および図４は、本発明の配線回路基板の製造方法の一実施形態として、配線回路基板Ｘの製造方法を表す。図３および図４は、本製造方法を、図１に相当する断面の変化として表す。

本製造方法では、まず、図３Ａに示すように、金属支持基板１０を用意する（用意工程）。

次に、図３Ｂに示すように、金属支持基板１０上に第１金属層１１を形成する（第１金属層形成工程）。第１金属層１１の形成手法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、およびメッキ法が挙げられる。メッキ法としては、電解メッキ法および無電解メッキ法が挙げられる。第１金属層１１は、好ましくはスパッタリング法によって形成される。第１金属層１１の材料は、上記したとおりである。本実施形態では、第１金属層１１は、金属支持基板１０の厚さ方向一方側の全面にわたって形成される。

次に、図３Ｃに示すように、第１金属層１１の厚さ方向一方面上に絶縁層１２を形成する（ベース絶縁層形成工程）。本工程では、例えば次のようにして、絶縁層１２を形成する。まず、第１金属層１１上に、感光性樹脂の溶液（ワニス）を塗布して塗膜を形成する。次に、この塗膜を加熱によって乾燥させる。次に、塗膜に対して、所定のマスクを介しての露光処理と、その後の現像処理と、その後に必要に応じてベイク処理とを施す。例えば以上のようにして、開口部１２ａを有する絶縁層１２を第１金属層１１上に形成できる。開口部１２ａには、第１金属層１１の部分１１ａが露出している。部分１１ａの露出面（図中上面）は、本工程に含まれる加熱プロセスを経て酸化される。

次に、開口部１２ａにて露出している第１金属層１１の部分１１ａを除去することにより、図３Ｄに示すように、開口部１２ａにて金属支持基板１０の一部（部分１０ａ）を露出させる（除去工程）。本工程では、第１金属層１１において、部分１１ａの除去によって開口部１１ａが形成される。開口部１１ａは、開口部１２ａに沿って開口し、これら開口部１１ａ,１２ａによって開口部Ｈが形成される。

本工程での除去手法としては、ウェットエッチングおよびドライエッチングが挙げられ、ウェットエッチングが好ましい。当該ウェットエッチングで使用されるエッチング液としては、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液、苛性ソーダ水溶液、過マンガン酸カリウム溶液、およびメタケイ酸ナトリウム溶液が挙げられ、好ましくは、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液が用いられる。当該ウェットエッチングにおけるエッチング液の温度は、例えば２０℃以上であり、好ましくは３０℃以上である。同エッチング液温度は、例えば８０℃以下であり、好ましくは６５℃以下である。当該ウェットエッチングにおけるエッチング時間（浸漬時間）は、例えば１分以上である。同エッチング時間は、例えば１５分以下であり、好ましくは１０分以下である。

本製造方法では、次に、図４Ａに示すように、第２金属層１３を形成する（第２金属層形成工程）。本工程において、第２金属層１３は、絶縁層１２の厚さ方向一方面上、および、開口部Ｈにて露出している金属支持基板１０の部分１０ａの上に、連続して形成される（第２金属層１３は、開口部Ｈ外の第２金属層１３Ａと、開口部Ｈ内の第２金属層１３Ｂとを含む）。第２金属層１３の形成手法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、およびメッキ法が挙げられる。メッキ法としては、電解メッキ法および無電解メッキ法が挙げられる。第２金属層１３は、好ましくはスパッタリング法によって形成される。

次に、図４Ｂに示すように、第２金属層１３の厚さ方向一方面上に導体層１４を形成する（導体層形成工程）。具体的には、例えば次のとおりである。

まず、第２金属層１３上にレジストパターンを形成する。レジストパターンは、導体層１４のパターン形状に相当する形状の開口部を有する。レジストパターンの形成においては、まず、感光性のレジストフィルムを第２金属層１３上に貼り合わせてレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜に対し、所定マスクを介しての露光処理と、その後の現像処理と、その後に必要に応じてベイク処理とを施す。導体層１４の形成においては、次に、例えば電解メッキ法により、レジストパターンの開口部内の第２金属層１３上に金属材料を成長させる。金属材料としては、好ましくは銅が用いられる。次に、レジストパターンを除去する。例えば以上のようにして、第２金属層１３の厚さ方向一方面上に、所定パターンの導体層１４を形成できる（導体層１４は、第２金属層１３Ａ上の第１導体部１４Ａと、第２金属層１３Ｂ上の第２導体部１４Ｂとを含む）。

本製造方法では、次に、図４Ｃに示すように、第２金属層１３において、導体層１４で覆われていない部分を、エッチングにより除去する（エッチング工程）。これにより、配線層２１（第２金属層１３Ａ，第１導体部１４Ａ）およびビア２２（第２金属層１３Ｂ，第２導体部１４Ｂ）が形成される。

次に、図４Ｄに示すように、絶縁層１２上に、配線層２１およびビア２２を覆うように絶縁層１５を形成する（カバー絶縁層形成工程）。本工程では、例えば次のようにして、絶縁層１２を形成する。まず、絶縁層１２上、配線層２１およびビア２２上に、感光性樹脂の溶液（ワニス）を塗布して塗膜を形成する。次に、この塗膜を乾燥させる。次に、塗膜に対して、所定のマスクを介しての露光処理と、その後の現像処理と、その後に必要に応じてベイク処理とを施す。例えば以上のようにして、カバー絶縁層としての絶縁層１２を形成できる。

以上のようにして、配線回路基板Ｘを製造することができる。

本製造方法では、ベース絶縁層形成工程（図３Ｃに示す）より後に、除去工程（図３Ｄに示す）が実施される。ベース絶縁層形成工程では、開口部１２ａに臨む第１金属層１１の部分１１ａの表面が酸化される。しかし、除去工程では、部分１１ａが除去され、開口部Ｈ（開口部１２ａを含む）にて金属支持基板１０が露出される。その後の第２金属層形成工程（図４Ａに示す）では、開口部Ｈに臨む金属支持基板１０の部分１０ａの上に第２金属層１３Ｂが形成される。そして、導体層形成工程（図４Ｂに示す）では、第２金属層１３Ｂ上に第２導体部１４Ｂが形成される。これにより、開口部Ｈ内にビア２２が形成される。

このように、本製造方法によると、ビア２２を、金属支持基板１０と直接的に接続されるように形成できる（ビア２２は、ビア側表面に酸化膜を有する第１金属層１１を介して金属支持基板１０と電気的に接続されるのではない）。したがって、本製造方法は、金属支持基板１０と、配線層２２との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。

本製造方法は、上述のように、除去工程（図３Ｄに示す）より後であって第２金属層形成工程（図４Ａに示す）より前に、好ましくはプラズマ処理工程を含む。プラズマ処理工程により、開口部Ｈにて露出している金属支持基板１０の表面を清浄化できる。本製造方法がこのようなプラズマ処理工程を含む構成は、金属支持基板１０と配線層２１との間における低抵抗の電気的接続を実現するのに役立つ。

Ｘ 配線回路基板
１０ 金属支持基板
１１ 第１金属層
１１ａ，１２ａ，Ｈ 開口部
１２ 絶縁層
１２ｂ 内壁面
１３，１３Ａ，１３Ｂ 第２金属層
１４ 導体層
１４Ａ 第１導体部
１４Ｂ 第２導体部
１４ｂ 周側面
１５ 絶縁層
２１ 配線層
２２ ビア

Claims (2)

1. 金属支持基板の厚さ方向一方面上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程と、
   前記第１金属層の厚さ方向一方面上に、開口部を有する絶縁層を形成する、絶縁層形成工程と、
   前記開口部にて露出している前記第１金属層の部分を除去し、前記開口部にて前記金属支持基板を露出させる、除去工程と、
   前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記開口部にて露出している前記金属支持基板の部分の上にわたり、第２金属層を形成する、第２金属層形成工程と、
   前記第２金属層の厚さ方向一方面上に導体層を形成する導体層形成工程と、を含む配線回路基板の製造方法。
2. 金属支持基板と、
   前記金属支持基板の厚さ方向一方面上に配置され、且つ第１開口部を有する、第１金属層と、
   前記第１金属層の厚さ方向一方面上に配置され、且つ前記第１開口部に沿って開口する第２開口部を有する、絶縁層と、
   前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記第１開口部および前記第２開口部に臨む前記金属支持基板の部分の上に、配置され、且つ、前記金属支持基板と接続されている、第２金属層と、
   前記第２金属層の厚さ方向一方面上に配置された導体層と、を備える配線回路基板。
   

Images