JP3760731B2 - バンプ付き配線回路基板及びその製造方法 - Google Patents

バンプ付き配線回路基板及びその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高さが一定したバンプを有するバンプ付き配線回路基板、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子や液晶表示素子などの電子部品素子と配線回路基板とを接続する場合、あるいは多層配線基板の層間を接続する場合、微小バンプ（例えば、バンプ径５０μｍ，バンプ高さ３０μｍ）による接続が広く行われている。
【０００３】
このような大きさのバンプの形成の代表的な方法を図３に示す。
【０００４】
即ち、まず、図３（ａ）に示すように、ポリイミドフィルム３１に銅箔３２が貼り合わされた２層フレキシブル基板３３を用意し、銅箔３２をフォトリソグラフ法によりパターニングして配線回路３４を形成する（図３（ｂ））。
【０００５】
次に、配線回路３４に常法に従ってカバーコート層３５を形成する（図３（ｃ））。例えば、配線回路３４にポリアミック酸層を形成し、フォトリソグラフ法によりパターニングし、イミド化することによりカバーコート層３５を形成することができる。あるいはレジストインクを印刷してもよい。
【０００６】
次に、配線回路３４に対応したポリイミドフィルム３１の領域に、レーザー光を照射してバンプ用孔３６を形成し（図３（ｄ））、そして必要に応じて保護フィルム（図示せず）でカバーコート層３５を覆った後、電解メッキ法によりバンプ用孔３６の底部に露出した配線回路３４上に金属バンプ３７を成長させることにより微小バンプを形成している（図３（ｅ））。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザー光の照射によりバンプ用孔３６を開口した場合、バンプ用孔３６の底部に付着するスミア量のバラツキにより開口面積がバラつき、その結果、金属バンプ３７の高さにも大きなバラツキが生じるという問題がある。このため、安定したバンプ接続が困難となっている。特に、半導体素子を超音波接続により一括で配線回路に接続することが困難となっている。また、配線回路３４とその上に形成される金属バンプ３７との間の密着強度を改善するために、メッキの前処理が必須となっている。
【０００８】
本発明は、以上の従来の技術の問題を解決しようとするものであり、安定したバンプ接続が可能であり、しかもメッキの前処理のような煩雑な操作が不要なバンプ付き配線回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、金属バンプ高さに相当する厚みと配線回路層の層厚とを合算した厚みの金属箔を、金属バンプの厚さに相当する深さまでハーフエッチングすることにより、メッキの前処理のような煩雑な操作を行うことなく均一な高さのバンプを作製することができ、しかも、金属箔のバンプ形成面に金属箔と異なる金属からなる金属薄膜層を形成することにより、金属箔のバンプ形成面とその上の絶縁層との間の接着性を改善することができ、配線回路基板の耐薬品性を改善し、バンプ側の金属箔面とその上の絶縁層との間の剥離を防止できると共に安定したバンプ接続を実現できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明の製造方法の対象は、配線回路の片面にカバーコート層が形成され、他面には絶縁層が形成され、配線回路と導通しているバンプが該絶縁層から突出するように形成されているバンプ付き配線回路基板において、配線回路とバンプとが一つの金属箔から一体的に形成されており、且つ配線回路のバンプ形成面と絶縁層との間に、該金属箔と異なる金属からなる金属薄膜層が設けられていることを特徴とするバンプ付き配線回路基板である。
【００１１】
ここで、絶縁層が、ポリイミド前駆体層をイミド化したポリイミド膜である場合には、金属薄膜層が金属箔よりもポリイミド前駆体層に対して高い接着力を示すことが好ましい。このような金属箔と金属薄膜との組み合わせとしては、金属箔が銅箔であり、金属薄膜がＮｉ、Ｚｎ、Ｓｎ又はＮｉ−Ｃｏ合金の薄膜である組み合わせを好ましく挙げることができる。また、このバンプ付き配線回路基板においては、カバーコート層が、カバーコート側から配線回路にアクセス可能とするための接続口を有することが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、配線回路上にバンプが形成されたバンプ付き配線回路基板の製造方法において、
（ａ）配線回路の厚さと配線回路に形成すべきバンプの高さとを合算した厚みを有する金属箔のバンプ形成面に保護フィルムを積層し、金属箔の配線回路形成面に配線回路形成用エッチングマスクを形成する工程；
（ｂ）配線回路形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の厚みの配線回路を形成する工程；
（ｃ）配線回路形成用エッチングマスクを除去した後に、配線回路にカバーコート層を設ける工程；
（ｄ）金属箔のバンプ形成面に設けられた保護フィルムを除去した後に、バンプ形成面にバンプ形成用エッチングマスクを形成する工程；
（ｅ）バンプ形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の高さのバンプを形成する工程；
（ｆ）バンプ形成用エッチングマスクを除去した後、バンプの側面を含むバンプ形成面に、金属箔と異なる金属からなる金属薄膜層であって、金属箔よりもポリイミド前駆体層に対して高い接着力を示す金属薄膜層を形成する工程；
（ｇ）金属薄膜層上に、バンプを埋めるようにポリイミド前駆体層を形成する工程； 及び
（ｈ）ポリイミド前駆体層をエッチバックし、イミド化して所期の厚みの絶縁層を形成する工程
を含んでなることを特徴とする製造方法を提供する。
【００１３】
更に、本発明は、配線回路上にバンプが形成されたバンプ付き配線回路基板の製造方法において、
（ａａ）配線回路の厚さと配線回路に形成すべきバンプの高さとを合算した厚みを有する金属箔の配線回路形成面に保護フィルムを積層し、金属箔のバンプ形成面にバンプ形成用エッチングマスクを形成する工程；
（ｂｂ）バンプ形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の高さのバンプを形成する工程；
（ｃｃ）バンプ形成用エッチングマスクを除去した後に、バンプの側面を含むバンプ形成面に、金属箔と異なる金属からなる金属薄膜層であって、金属箔よりもポリイミド前駆体層に対して高い接着力を示す金属薄膜層を形成する工程；
（ｄｄ）金属薄膜層上に、バンプを埋めるようにポリイミド前駆体層を形成する工程；
（ｅｅ）ポリイミド前駆体層をエッチバックし、イミド化して所期の厚みの絶縁層を形成する工程；
（ｆｆ）金属箔の配線回路形成面に設けられた保護フィルムを除去した後に、配線回路形成面に配線回路形成用エッチングマスクを形成する工程；
（ｇｇ）配線回路形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の厚さの配線回路を形成する工程； 及び
（ｈｈ）配線回路形成用エッチングマスクを除去した後に、配線回路にカバーコート層を設ける工程を含んでなることを特徴とする製造方法を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のバンプ付き配線回路基板についてその製造例に従い、図面を参照しながら工程毎に詳細に説明する。
【００１５】
まず、配線回路上にバンプが形成されたバンプ付き配線回路基板の製造方法であって、バンプの形成の前に配線回路が形成される製造方法（工程（ａ）〜（ｇ））について図１を参照しながら工程毎に説明する。
【００１６】
工程（ａ）
まず、配線回路１（図中、点線参照）の厚さｔ１と配線回路１に形成すべきバンプ２（図中、点線参照）の高さｔ２とを合算した厚みを有する金属箔３のバンプ形成面３ａに保護フィルム４を積層し、金属箔３の配線回路形成面３ｂに配線回路形成用エッチングマスク５を形成する（図１（ａ））。
【００１７】
配線回路１の厚さｔ１及びバンプ２の高さｔ２については、配線回路基板の使用目的に応じて最適な数値を選択する。例えば、配線回路基板を半導体素子の搭載基板として使用する場合には、配線回路１の厚さｔ１を２０μｍとし、バンプ２の高さｔ２を３０μｍとし、バンプ２の径を５０μｍに設定することができる。
【００１８】
金属箔３としては、配線回路基板の導体層に使用されている材料を使用することができ、好ましくは銅箔を挙げることができる。
【００１９】
配線回路形成用エッチングマスク５は、金属箔３の配線回路形成面３ｂに、レジストインクのスクリーン印刷により形成することができる。あるいは感光性樹脂層やドライフィルムを設け、常法により露光・現像してパターニングすることにより形成することもできる。
【００２０】
工程（ｂ）
次に、配線回路形成用エッチングマスク５側から金属箔３をハーフエッチングして所期の厚さｔ１の配線回路１を形成する（図１（ｂ））。
【００２１】
ハーフエッチング条件（温度、エッチング液組成等）は、金属箔３の材料やエッチングすべき厚み等に応じて適宜選択することができる。
【００２２】
工程（ｃ）
次に、配線回路形成用エッチングマスク５を常法により除去した後に、配線回路１にカバーコート層６を設ける（図１（ｃ））。
【００２３】
カバーコート層６は、カバーコート層用塗料をスクリーン印刷法により形成することができる。あるいは感光性樹脂層やドライフィルムを設け、常法により露光・現像してパターニングすることにより形成することもできる。また、ポリアミック酸等のポリイミド前駆体からなる層を常法により設け、パターニングし、イミド化することにより形成することもできる。
【００２４】
カバーコート層６を設ける際に、カバーコート層６側から配線回路１にアクセス可能とするための接続口１１を設けることが好ましい。
【００２５】
工程（ｄ）
金属箔３のバンプ形成面３ａに設けられた保護フィルム４を常法により除去した後、バンプ形成面３ａにバンプ形成用エッチングマスク７を形成する（図１（ｄ））。
【００２６】
バンプ形成用エッチングマスク７は、金属箔３のバンプ形成面３ａに、レジストインクのスクリーン印刷により形成することができる。あるいは感光性樹脂層やドライフィルムを設け、常法により露光・現像してパターニングすることにより形成することもできる。
【００２７】
工程（ｅ）
バンプ形成用エッチングマスク７側から金属箔３をハーフエッチングして所期の高さｔ２のバンプ２を形成する（図１（ｅ））。
【００２８】
ハーフエッチング条件（温度、エッチング液組成等）は、金属箔３の材料やエッチングすべき厚み等に応じて適宜選択することができる。
【００２９】
なお、ハーフエッチングに先だって、カバーコート層６を保護フィルムで覆ってもよい（図示せず）。
【００３０】
工程（ｆ）
バンプ形成用エッチングマスク７を常法により除去した後、金属箔３と異なる金属からなる金属薄膜層１０を形成する（図１（ｆ））。
【００３１】
金属薄膜層１０としては、後述するポリイミド前駆体層８に対して高い接着力を示す金属材料から形成することが好ましい。これにより、ポリイミド前駆体層８と金属箔３との間の接着性を高めることができ、従って、その後の薬品処理（例えば、工程（ｇ）のポリイミド前駆体層８のエッチバック処理等）の際に、金属箔３とポリイミド前駆体層８もしくはそれをイミド化した絶縁層９（工程（ｈ）参照）との間で剥離現象が生じることを防止することができる。
【００３２】
このような金属薄膜層１０としては、金属箔３が一般的な銅箔である場合には、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ又はＮｉ−Ｃｏ合金の薄膜が好ましく挙げられる。これらの薄膜は、無電解メッキ法、電解メッキ法、真空蒸着法などにより形成することができる。
【００３３】
金属薄膜層１０の層厚は、薄すぎると絶縁層９と配線回路１との接着性を十分に改善することができず、厚すぎると厚付けした膜厚に対応した効果が得られないので、好ましくは０．０１〜４μｍである。特に、金属薄膜層１０がＺｎ又はＳｎの薄膜である場合には、その好ましい層厚は０．１〜０．５μｍであり、Ｎｉ−Ｃｏ合金の薄膜である場合には、その好ましい層厚は０．１〜４μｍであり、そしてＮｉの薄膜である場合には、その好ましい層厚は０．０１〜１μｍである。
【００３４】
なお、バンプ形成用エッチングマスク７の除去の際、カバーコート層６が保護フィルムで覆われている場合には、保護フィルムも同時に除去してもよい。
【００３５】
工程（ｇ）
金属薄膜層１０上に、バンプを埋めるようにポリイミド前駆体層８を形成する（図１（ｇ））。
【００３６】
ポリイミド前駆体層８は、ポリアミック酸等を常法により成膜することにより形成することができる。イミド化条件も使用するポリイミド前駆体の種類などに応じて決定することができる。
【００３７】
工程（ｈ）
ポリイミド前駆体層８をエッチバックし、イミド化して所期の厚みｔ３の絶縁層９を形成する。これにより図１（ｈ）に示すバンプ付き配線回路基板が得られる。
【００３８】
次に、配線回路上にバンプが形成されたバンプ付き配線回路基板の製造方法であって、配線回路の形成の前にバンプが形成される製造方法（工程（ａａ）〜（ｈｈ））について図２を参照しながら工程毎に説明する。なお、図２において符号で表された構成要素は、図１と同じ符号の構成要素に対応している。
【００３９】
工程（ａａ）
まず、配線回路１（図中、点線参照）の厚さｔ１と配線回路１に形成すべきバンプ２（図中、点線参照）の高さｔ２とを合算した厚みを有する金属箔３の配線回路形成面３ｂに保護フィルム４を積層し、金属箔３のバンプ形成面３ａにバンプ形成用エッチングマスク７を形成する（図２（ａ））。
【００４０】
工程（ｂｂ）
バンプ形成用エッチングマスク７側から金属箔３をハーフエッチングして所期の高さｔ２のバンプ２を形成する（図２（ｂ））。
【００４１】
工程（ｃｃ）
バンプ形成用エッチングマスク７を常法により除去した後、金属箔３と異なる金属からなる金属薄膜層１０を形成する（図２（ｃ））。
【００４２】
工程（ｄｄ）
金属薄膜層１０上に、バンプ２を埋めるようにポリイミド前駆体層８を形成する（図２（ｄ））。
【００４３】
工程（ｅｅ）
ポリイミド前駆体層８をエッチバックし、イミド化して所期の厚みｔ３の絶縁層９を形成する（図２（ｅ））。
【００４４】
工程（ｆｆ）
金属箔３の配線回路形成面３ｂに設けられた保護フィルム４を常法により除去した後、配線回路形成面３ｂに配線回路形成用エッチングマスク５を形成する（図２（ｆ））。
【００４５】
工程（ｇｇ）
配線回路形成用エッチングマスク５側から金属箔３をハーフエッチングして所期の厚さｔ１の配線回路１を形成する（図２（ｇ））。
【００４６】
なお、ハーフエッチングに先だって、バンプ２を保護フィルムで覆ってもよい（図示せず）。
【００４７】
工程（ｈｈ）
配線回路形成用エッチングマスク５を常法により除去した後（図２（ｈ））に、配線回路１にカバーコート層６を設ける。これにより図２（ｉ）に示すバンプ付き配線回路基板が得られる。このとき、カバーコート層６から配線回路１にアクセス可能とする接続口１１を設けることが好ましい。
【００４８】
なお、配線回路形成用エッチングマスク５の除去の際に、バンプ２が保護フィルムで覆われている場合には、保護フィルムも同時に除去してもよい。
【００４９】
以上の本発明の製造方法で得られるバンプ付き配線回路基板は、図１（ｈ）及び図２（ｉ）で示されるように、配線回路１の片面にカバーコート層６が形成され、他面には絶縁層９が形成され、配線回路１と導通しているバンプ２が絶縁層９から突出するように形成されているが、配線回路１とバンプ２とが一つの金属箔から一体的に形成され、且つ配線回路１のバンプ形成面と絶縁層９との間に、金属箔と異なる金属からなる金属薄膜層１０が設けられている。この金属薄膜層１０は、絶縁層９がポリイミド前駆体層をイミド化したポリイミド膜である場合には、金属箔よりもポリイミド前駆体層に対して高い接着力を示す材料から形成することが好ましい。例えば、金属箔が銅箔である場合には、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｓｎ又はＮｉ−Ｃｏの薄膜から形成する。このような構成とすることにより、ポリイミド前駆体層と金属箔との間の接着性を高めることができ、従って、薬品処理（例えば、ポリイミド前駆体層のエッチバック処理等）の際に、金属箔とポリイミド前駆体層もしくはそれをイミド化した絶縁層９との間で剥離現象が生じることを防止することができる。
【００５０】
また、このバンプ付き配線回路基板は、カバーコート層６に、カバーコート側６から配線回路１にアクセス可能とするための接続口１１を有するので、両面アクセス基板となり、電子素子の実装密度向上に寄与することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、バンプ強度が安定し、安定したバンプ接続が可能であり、しかもメッキの前処理のような煩雑な操作が不要なバンプ付き配線回路基板を提供できる。特に、集積回路でのバンプ接続を超音波により一括で安定的に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバンプ付き配線回路基板の製造方法の工程説明図である。
【図２】本発明のバンプ付き配線回路基板の製造方法の工程説明図である。
【図３】従来のバンプ付き配線回路基板の製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
１ 配線回路、２ バンプ、３ 金属箔、４ 保護フィルム、５ 配線回路形成用エッチングマスク、６ カバーコート層、７ バンプ形成用エッチングマスク、８ ポリイミド前駆体層、９ 絶縁層、１０ 金属薄膜層、１１ 接続口

Claims (12)

  1. 配線回路上にバンプが形成されたバンプ付き配線回路基板の製造方法において、
    （ａ）配線回路の厚さと配線回路に形成すべきバンプの高さとを合算した厚みを有する金属箔のバンプ形成面に保護フィルムを積層し、金属箔の配線回路形成面に配線回路形成用エッチングマスクを形成する工程；
    （ｂ）配線回路形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の厚みの配線回路を形成する工程；
    （ｃ）配線回路形成用エッチングマスクを除去した後に、配線回路にカバーコート層を設ける工程；
    （ｄ）金属箔のバンプ形成面に設けられた保護フィルムを除去した後に、バンプ形成面にバンプ形成用エッチングマスクを形成する工程；
    （ｅ）バンプ形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の高さのバンプを形成する工程；
    （ｆ）バンプ形成用エッチングマスクを除去した後、バンプの側面を含むバンプ形成面に、金属箔と異なる金属からなる金属薄膜層であって、金属箔よりもポリイミド前駆体層に対して高い接着力を示す金属薄膜層を形成する工程；
    （ｇ）金属薄膜層上に、バンプを埋めるようにポリイミド前駆体層を形成する工程； 及び
    （ｈ）ポリイミド前駆体層をエッチバックし、イミド化して所期の厚みの絶縁層を形成する工程
    を含んでなることを特徴とする製造方法。
  2. 金属箔が銅箔であり、金属薄膜層がＮｉ、Ｚｎ、Ｓｎ又はＮｉ−Ｃｏ合金の薄膜である請求項１記載の製造方法。
  3. 金属薄膜層の層厚が、０．０１〜４μｍである請求項２記載の製造方法。
  4. 金属薄膜層がＺｎ又はＳｎの薄膜である場合に、金属薄膜層の膜厚が０．１〜０．５μｍである請求項２記載の製造方法。
  5. 金属薄膜層がＮｉ−Ｃｏ合金の薄膜である場合に、金属薄膜層の膜厚が０．１〜４μｍである請求項２記載の製造方法。
  6. 金属薄膜層がＮｉの薄膜である場合に、金属薄膜層の膜厚が０．０１〜１μｍである請求項２記載の製造方法。
  7. 配線回路上にバンプが形成されたバンプ付き配線回路基板の製造方法において、
    （ａａ）配線回路の厚さと配線回路に形成すべきバンプの高さとを合算した厚みを有する金属箔の配線回路形成面に保護フィルムを積層し、金属箔のバンプ形成面にバンプ形成用エッチングマスクを形成する工程；
    （ｂｂ）バンプ形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の高さのバンプを形成する工程；
    （ｃｃ）バンプ形成用エッチングマスクを除去した後に、バンプの側面を含むバンプ形成面に、金属箔と異なる金属からなる金属薄膜層であって、金属箔よりもポリイミド前駆体層に対して高い接着力を示す金属薄膜層を形成する工程；
    （ｄｄ）金属薄膜層上に、バンプを埋めるようにポリイミド前駆体層を形成する工程；
    （ｅｅ）ポリイミド前駆体層をエッチバックし、イミド化して所期の厚みの絶縁層を形成する工程；
    （ｆｆ）金属箔の配線回路形成面に設けられた保護フィルムを除去した後に、配線回路形成面に配線回路形成用エッチングマスクを形成する工程；
    （ｇｇ）配線回路形成用エッチングマスク側から金属箔をハーフエッチングして所期の厚さの配線回路を形成する工程； 及び
    （ｈｈ）配線回路形成用エッチングマスクを除去した後に、配線回路にカバーコート層を設ける工程を含んでなることを特徴とする製造方法。
  8. 金属箔が銅箔であり、金属薄膜層がＮｉ、Ｚｎ、Ｓｎ又はＮｉ−Ｃｏ合金の薄膜である請求項７記載の製造方法。
  9. 金属薄膜層の層厚が、０．０１〜４μｍである請求項８記載の製造方法。
  10. 金属薄膜層がＺｎ又はＳｎの薄膜である場合に、金属薄膜層の層厚が０．１〜０．５μｍである請求項８記載の製造方法。
  11. 金属薄膜層がＮｉ−Ｃｏ合金の薄膜である場合に、金属薄膜層の膜厚が０．１〜４μｍである請求項８記載の製造方法。
  12. 金属薄膜層がＮｉの薄膜である場合に、金属薄膜層の膜厚が０．０１〜１μｍである請求項８記載の製造方法。
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