JP3769587B2

JP3769587B2 - 配線回路用部材とその製造方法と多層配線回路基板と半導体集積回路装置

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Publication number: JP3769587B2
Application number: JP2000334332A
Authority: JP
Inventors: 洋大平; 稲太郎黒沢; 正行大澤; 朝雄飯島
Original assignee: 株式会社ノース; ソケットストレート，インコーポレイテッド
Priority date: 2000-11-01
Filing date: 2000-11-01
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: JP2002141629A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線回路基板の形成に用いる配線回路用部材と、その製造方法と、その配線回路用部材を用いて形成した複数の配線回路基板を積層した多層配線回路基板と、該多層配線回路基板に半導体チップを搭載した半導体集積回路装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配線回路基板の製造方法として、例えば薄い銅板（銅箔）等を一方の表面側から選択的にハーフエッチング（銅板の板厚より適宜浅くしたエッチング）することにより針状のバンプを後で形成される上下配線間を導通する層間導通手段として複数個配設し、薄い銅板等のバンプ形成面に絶縁シートをそれが上記バンプにより貫通されるようにして積層し、該絶縁シートを各バンプ間及び上記上下配線間絶縁分離手段としたものを用いる方法が提案されている。
【０００３】
上記従来の技術には、バンプを層間導通手段となるので、基板に孔を形成し、その後、その孔の内周面にスルーホール用導通膜を形成するために無電解メッキ、電解メッキを形成するという面倒な工程を設けなくても良い、また微細な形状で接続ができる等種々の利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の技術には、バンプ間及び上下配線間絶縁分離手段となる絶縁シートを針状のバンプで貫通させ確実にバンプの表面をその絶縁シートから突出させる必要があるが、絶縁シートの基板への貫通の際にバンプが変形ないし折れる等して絶縁シート表面から充分に突出しない場合があったり、バンプの高さがばらつく等、バンプの突出量にバラツキが生じ、上下配線間導通に関して充分な信頼性を得ることが難しいという問題があった。
【０００５】
というのは、バンプは一般に高い導電性を持ち強い剛性を持つ銅乃至銅合金等で形成されるも、針状に形成すると先端は尖っているので、変形等し易くなり、また、選択的エッチングにより針状バンプを形成した場合にはバンプの高さのコントロールが難しく、バンプの高さに大きなバラツキが生じ、低く形成されたバンプについて上下配線間導通に関する信頼度の低下が生じ、断線等も起き得るからである。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決すべく為されたものであり、基板に形成されたバンプの上下配線間導通についての信頼度をより高めることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の配線回路用部材は、縦断面形状がコニーデ状ないし台形状の複数の金属バンプを一方の主表面の所定位置に配設した金属箔からなる金属板の該一方の主表面に、合成樹脂からなり上記金属バンプの高さより薄い層間絶縁膜を成す絶縁シートと、該絶縁シート上に重なる第１の剥離シートと、これに重なる第２の剥離シートを、該第１及び第２の剥離シート及び上記絶縁シートが上記各金属バンプの形状を倣うように被覆し、上記第２の剥離シートを剥離し、上記金属板の一方の主表面に対して研磨することにより、上記第１の剥離シート及び上記絶縁シートの上記金属バンプを覆う部分を該金属バンプの上面が露出するよう除去し、更に、上記第１の剥離シートを剥離してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の配線回路用部材は、請求項１記載の配線回路用部材において、前記金属板の表面及び前記金属バンプの主表面が粗化処理により黒褐色にされ、前記金属バンプの上面が前記研磨により銅色にされてなることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の配線回路用部材の製造方法は、金属板の一方の主表面の所定位置に縦断面形状がコニーデ状ないし台形状の複数の金属バンプを形成するバンプ形成工程と、上記金属板の一方の主表面に、合成樹脂からなり上記金属バンプの高さより薄い層間絶縁膜を成す絶縁シートと、これに重なる第１の剥離シートと、これに重なる第２の剥離シートを、該第１及び第２の剥離シート及び上記絶縁シートが上記各金属バンプの形状を倣うように被覆する積層工程と、上記第２の剥離シートを剥離する剥離工程と、上記金属板の一方の主表面に対して研磨することにより、上記第１の剥離シート及び上記絶縁シートの上記金属バンプを覆う部分を該金属バンプの上面が露出するよう除去する研磨工程と、更に、上記第１の剥離シートを剥離する剥離工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の配線回路用部材の製造方法は、請求項３記載の配線回路用部材の製造方法において、前記バンプ形成工程と、前記積層工程との間に、前記金属板及び金属バンプの表面を黒褐色にする黒化処理工程を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の多層配線回路基板は、請求項1又は２記載の配線回路用部材をビルドアップ部材として、銅箔ないし内層回路形成したコア基板に積層、プレスし、その後、所要の回路形成して両面配線ないし多層配線形成してなることを特徴とする。
請求項６の半導体集積回路装置は、請求項５の多層配線回路基板の少なくとも一部に半導体チップを搭載してなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示実施の形態例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）〜（Ｄ）及び図２（Ｅ）〜（Ｈ）は第１の実施の形態例に係る配線回路用部材の製造方法を工程順（Ａ）〜（Ｈ）に示す断面図である。
（Ａ）銅からなる薄い金属板（銅箔）１を用意し、その一主表面にフォトレジスト膜２を露光、現像処理により選択的に形成し、その後、その選択的に形成したフォトレジスト膜２をマスクとしてその金属板１の上記主表面をハーフエッチングすることにより上下配線間導通用の金属バンプ３を形成する。図１（Ａ）は金属バンプ３形成後の状態を示す。
【００１３】
ここで、ハーフエッチングとは、選択エッチング対象となる金属板１の厚さよりもエッチング深さを適宜浅くし、エッチングされた部分４が貫通することのないエッチングのことを言う。従って、決してエッチング深さが金属板１の厚さの２分の１になるエッチングに限定されるものではない。尚、６は金属板１の外枠である。
本配線回路用部材における金属バンプ３は、縦断面形状が略台形乃至コニーデ状で、上面５が研磨された平坦面を成しており、針状にはなっていない。
【００１４】
（Ｂ）次に、上記フォトレジスト膜２を除去し、その後、図１（Ｂ）に示すように、上記金属板１の上記金属バンプ３形成側の主表面を例えば次亜塩素酸ソーダによる黒化処理により黒化し、次いで還元処理をすることにより黒褐色化すると共に、粗面化する。この黒色化には、後で金属バンプの検査時に少し後の研磨工程で本来の銅色になった金属バンプ３の上面と金属板１のそれ以外の部分との間に光学的パターン認識のためのコントラストをつけ、バンプ３（の上面５）のパターン認識をし易くし、以て検査の確実性を高め、検査スピードを高める意義がある。
また、粗面化には後で形成される層間絶縁及び金属バンプ間絶縁用の絶縁シートからなる絶縁層（７）との密着性を高める意義がある。
【００１５】
（Ｃ）次に、図１（Ｃ）に示すように、配線層の絶縁層となる例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、液晶ポリマー等から絶縁シート７、合成樹脂或いは金属箔からなる剥離シート（第１の剥離シート）８及びペーパー（第２の剥離シート）９を用意し、上記金属板１のバンプ形成側主表面上方に臨ませる。
（Ｄ）次に、図１（Ｄ）に示すように、平板真空熱プレス（熱プレス）により上記絶縁シート７、剥離シート８及びペーパー９を上記金属板１の上記金属バンプ形成側主表面に積層する。
【００１６】
（Ｅ）次に、図２（Ｅ）に示すように、ペーパー９を剥離する。
（Ｆ）次に、図２（Ｆ）に示すように、上記金属板１の金属バンプ形成側主表面を研磨し、金属バンプ３の上記黒化還元処理により黒褐色化され且つ粗面化された上面５を研磨により通常の銅色の光沢面（滑面）５ａ化する。そして、この鏡面５ａが後で上側に形成される配線膜との接続面となる。この段階で配線回路用部材１１が出来上がったと言える。従って、このままの段階で積層配線基板加工工場に搬送するようにすることもできる。尚、１０は研磨により剥離シート８上に生じた銅微粉等の異物である。
【００１７】
（Ｇ）次に、上記剥離シート８を金属板１から剥離することにより、図２（Ｆ）に示すように、金属板１上から除去する。尚、上記研磨工程等で生じた剥離シート８上の異物１０が該剥離シート８と共に除去される。この段階で積層配線基板組立工場に搬送するようにしても良い。
【００１８】
尚、その後、更に配線回路用部材１１に対してエアースプレー等によりゴミとり処理を施す。そして、他の会社に販売する場合には、検査が必要なので、その後、配線回路用部材１１に対する金属バンプ３についての光学的パターン検査をする。これは、上側から検査用の光を照射し、反射光によりパターンを検知し、検知したパターンと本来の基準パターンとを比較して良、不良の判断をするものであるが、前記金属バンプ３形成後の黒化還元処理［前記図１（Ｂ）に示す工程（Ｂ）参照］と前記研磨工程［前記図２（Ｆ）に示す工程（Ｆ）参照］がその検査の確実性を高め、検査スピードを速めるのに寄与する。
【００１９】
というのは、上記黒化還元処理により金属板１の金属バンプ３形成側の主表面は金属バンプ３表面を含め色が黒褐色となるが、その後の研磨工程で金属バンプ３の上面のみが普通の銅の色に戻る。従って、金属バンプ１の上面５ａが黒褐色を背景にして銅色に現れ、黒褐色の部分と銅色の部分とでは光の反射率が大幅に異なるので、金属板１上における金属バンプ３のパターン認識の誤認識に対するマージンを大きくとることができるからである。
また、黒化還元処理による金属板１の上記主表面の粗面化は、金属バンプ３の周面を含む金属板１表面と、上下配線（後で形成される）間及び金属バンプ３間分離用の絶縁層７との密着性を高める。
【００２０】
この配線回路用部材１１は、上記検査に合格すると、複数枚重ねられ、脱酸素剤と共に例えばアルミニウム袋等に梱包され、熱シールにより封止された状態で販売相手先である顧客に搬送される。
【００２１】
このような、配線回路用部材１１によれば、金属バンプ３は縦断面形状が略コニーデ状或いは略台形状であり、上面が平坦面５とされ、そして、絶縁層７を成す絶縁シート、剥離層７及びペーパー８が積層されるときそのバンプ３でこれらの層を貫通させることによってではなく、積層後の研磨により金属バンプ３の上面５ａを確実に露出させ、後で接続されることになる銅箔ないし内層配線板の銅パターンとの接続面とするので、斯かる積層時にバンプ３が変形するおそれがなく、従って、層間導通手段としての機能を確実に果たさせることができる。また、バンプ３の高さも針状バンプの場合におけるようにバラツキが生じおそれがなく、バンプ高さ不足により接続性が低まり、信頼度が低くなると言うおそれもない。
依って、出来上がった配線回路用部材１１の信頼度を高めることができる。
【００２２】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の第２の実施の形態例に係る配線回路用部材の製造方法を工程順（Ａ）〜（Ｃ）に示す断面図である。
（Ａ）図１（Ａ）、（Ｂ）に示した工程（Ａ）、（Ｂ）と同じ工程により金属板１の一主表面に金属バンプ３を形成し、該金属板１の表面を、金属バンプ３の表面を次亜塩素酸ソーダにより黒化処理を施す。図３（Ａ）はその黒化処理後の状態を示す。
【００２３】
（Ｂ）次に、上下配線（後で形成等される）間及び各金属バンプ３・３間を絶縁分離する絶縁層となる、例えば液晶ポリマーからなる絶縁シート７ａを用意し、図３（Ｂ）に示すように、該絶縁シート７ａを介して研磨板１２により上記金属板１の金属バンプ形成側主表面の研磨を開始する。尚、絶縁シート７ａとして液晶ポリマーを用いることが最も本実施の形態に好適であるが、必ずしも、液晶ポリマーに限定されるものではない。
（Ｃ）すると、例えば液晶ポリマーからなる上記絶縁シート７ａは金属バンプ３と接する部分が該金属バンプ３と研磨板１２とにより他の部分より強く研磨されて、該絶縁シート７ａのその部分に孔があき、図３（Ｃ）に示すように、そこに金属バンプ３が入り込む。
【００２４】
（Ｄ）そして、完全に絶縁シート７ａが金属バンプ３に貫通されて金属板１上に位置して各金属バンプ３・３間を絶縁分離し且つ上下配線（後で形成される）間を絶縁分離する絶縁層となり、更に、金属バンプ３上面５が研磨板１２により研磨されて研磨面５ａになり、配線回路用部材１１ａが出来上がる。図１（Ｄ）はその研磨が終了して出来上がった配線回路用部材１１ａを示す。
【００２５】
この配線回路用部材１１ａは、エアースプレー等によりゴミとり処理が施され、他の会社に販売する場合には、検査が必要なので、配線回路用部材１１ａに対する金属バンプ３についての光学的パターン検査が行われること図１、図２の実施の形態に係る配線回路用部材１１の場合と同じである。また、前記金属バンプ３形成後の黒化処理と前記研磨工程がその検査の確実性を高め、検査スピードを速めるのに寄与すること、その理由も図１、図２の実施の形態に係る配線回路用部材１１の場合と同じである。
【００２６】
このような配線回路用部材１１ａによれば、配線回路用部材１１により得ることのできる効果、即ち、絶縁層の積層時にバンプ３が変形するおそれがなく、従って、上下配線間導通手段としての機能を確実に果たさせることができ、バンプ３の高さも針状バンプの場合におけるようにバラツキが生じおそれがなく、バンプ高さ不足により接続性が低まり、信頼度が低くなると言うおそれもなく、配線回路用部材１１の信頼度を高めることができるという効果を享受できるのみならず、絶縁層７ａの積層と金属バンプ３の上面５を露出させる研磨を一つの工程で同時に行うことができ、より工程数を低減できるという効果をも奏する。
【００２７】
図４は上記配線回路用部材１１（或いは１１ａ）の金属板１をパターニングして配線膜１ａを形成した配線回路基板１３を用いた多層配線回路基板の一例１４に半導体チップ１５を搭載した半導体集積回路装置１６を示す。同図において、１７は例えばガラスエポキシ等からなる基板１８の両主表面に配線膜１９を形成した配線基板であり、該配線基板１７の両主表面に上記配線回路基板１３が２個ずつ積層プレスし、次いで両表面をパターニングし、更に同様な工程を再度繰り返すことにより６層の多層配線回路基板１４が構成されている。
【００２８】
各配線回路基板１３は、それぞれ図１、図２に示す方法により製造された配線回路用部材１１（或いは図３に示す方法により製造された配線回路用部材１１ａ）を配線基板１７に積層配置し、加熱加圧後パターニングされたものであり、金属バンプ３の上面５を配線基板１７の配線膜１９に加熱加圧時に接続することにより該配線基板１７の両主表面に積層される。
【００２９】
上記配線基板１７の両主表面に積層された各配線回路基板１３には、その配線膜１ａに他の配線回路基板１３の金属バンプ３の上面５ａを接続することにより該他の配線回路基板１３が積層される。このように積層する配線回路基板１３の数を増やすことにより任意に多層配線回路基板１４の配線の層数を増やすことができる。
【００３０】
そして、多層配線回路基板１４の両主表面の配線膜１ａに半導体チップ１５を例えばフェイスダウンボンディングすることにより、半導体チップ１５ａを搭載して半導体集積回路装置１６が構成される。１７は半導体チップボンディング半田である。
【００３１】
このように、図１、図２に示した配線回路用部材１１或いは１１ａを用いた配線回路基板１３を用いることにより配線膜の層数の多い多層配線回路基板１４を得ることができ、それに半導体チップ１５を搭載することにより極めて高集積度の半導体集積回路装置１６を得ることができるのである。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１の配線回路用部材によれば、金属バンプ縦断面形状が略コニーデ状或いは略台形状であり、上面が平坦面とされ、そして、絶縁層を成す絶縁シートが積層されるときその金属バンプでこれらの層を貫通させることによってではなく、積層後の研磨により金属バンプの上面を露出させ、後で接続されることになる上側配線との接続面とするので、斯かる積層時にバンプが変形するおそれがなく、従って、上下配線間導通手段としての機能を確実に果たさせることができる。また、バンプの高さも針状バンプの場合におけるようにバラツキが生じおそれがなく、バンプ高さ不足により接続性が低まり、信頼度が低くなると言うおそれもない。依って、配線回路用部材の信頼度を高めることができる。
更に、請求項１の配線回路用部材によれば、第１の剥離シートを金属板から剥離することにより、研磨工程等で生じた該第１剥離シート上の異物が該剥離シートと共に除去される。従って、基板表面をよりクリーンにすることができる。
【００３３】
請求項２の配線回路用部材によれば、金属板の表面及び金属バンプの主表面が黒化処理により黒褐色にされ、前記金属バンプの上面が前記研磨により銅色にされているので、光学的検査をするとき、金属バンプの上面が黒褐色を背景にして銅色に現れ、黒褐色の部分と銅色の部分とでは光の反射率が異なるので、金属板上における金属バンプのパターン認識の誤認識に対するマージンを大きくとることができ、検査の正確さを高め、検査スピードを速めることができる。
また、黒化処理による、金属バンプの周面を含む金属板表面の粗面化は上下配線（後で形成される）間及び金属バンプ間分離用の絶縁層との密着性を高め、絶縁に関する信頼度を高めることができる。
【００３４】
請求項３の配線回路用部材の製造方法によれば、請求項１の配線回路用部材を得ることができる。そして、請求項１の配線回路用部材が享受した効果を奏するのみならず、第１の剥離シートを金属板から剥離することにより、研磨工程等で生じた該第１剥離シート上の異物が該剥離シートと共に除去される。従って、基板表面をよりクリーンにすることができる。
【００３５】
請求項４の配線回路用部材の製造方法によれば、請求項２の配線回路用部材を得ることができる。従って、請求項２の配線回路用部材が享受した効果、即ち、光学的検査をするとき、金属バンプの上面が黒褐色を背景にして銅色に現れ、黒褐色の部分と銅色の部分とでは光の反射率が異なるので、金属板上における金属バンプのパターン認識の誤認識に対するマージンを大きくとることができ、検査の正確さを高め、検査スピードを速めることができるという効果を奏する。
請求項５の多層配線回路基板によれば、配線回路基板を積層することにより配線膜の層数を増やし、配線の集積密度をより高めることができる。
請求項６の半導体集積回路装置によれば、上記多層配線回路基板に半導体チップを搭載するので、集積密度の高い半導体集積回路装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明配線回路用部材の製造方法の一つの実施の形態例の工程（Ａ）〜（Ｄ）を順に示す断面図である。
【図２】（Ｅ）〜（Ｇ）は上記実施の形態例の工程（Ｅ）〜（Ｇ）を順に示す断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明配線回路用部材の製造方法の一つの実施の形態例の工程（Ａ）〜（Ｃ）を順に示す断面図である。
【図４】上記図１、２に示した配線回路用部材の金属板をパターニングすることにより配線膜を形成してつくった配線回路基板を用いて製造した多層配線回路基板に半導体チップを搭載した半導体集積回路装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・金属板、１ａ・・・配線膜、３・・・金属バンプ、
５・・・金属バンプの上面、５ａ・・・研磨された上面、
７、７ａ・・・絶縁シート（絶縁層）、８・・・第１の剥離シート、
９・・・第２の剥離シート（ペーパー）、
１１、１１ａ・・・配線回路用部材、１２・・・研磨板、
１３・・・配線回路基板、１４・・・多層配線回路基板、
１５・・・半導体チップ、１６・・・半導体集積回路装置。

Claims

縦断面形状がコニーデ状ないし台形状の複数の金属バンプを一方の主表面の所定位置に配設した金属箔からなる金属板の該一方の主表面に、合成樹脂からなり上記金属バンプの高さより薄い層間絶縁膜を成す絶縁シートと、該絶縁シート上に重なる第１の剥離シートと、これに重なる第２の剥離シートを、該第１及び第２の剥離シート及び上記絶縁シートが上記各金属バンプの形状に倣うように被覆し、
上記第２の剥離シートを剥離し、
上記金属板の一方の主表面に対して研磨することにより、上記第１の剥離シート及び上記絶縁シートの上記金属バンプを覆う部分を該金属バンプの上面が露出するよう除去し、
更に、上記第１の剥離シートを剥離してなる
ことを特徴とする配線回路用部材。
前記金属板の表面及び前記金属バンプの主表面が粗化処理により黒褐色にされ、
前記金属バンプの上面が前記研磨により銅色にされてなる
ことを特徴とする請求項１記載の配線回路用部材。
金属板の一方の主表面の所定位置に縦断面形状がコニーデ状ないし台形状の複数の金属バンプを形成するバンプ形成工程と、
上記金属板の一方の主表面に、合成樹脂からなり上記金属バンプの高さより薄い層間絶縁膜を成す絶縁シートと、これに重なる第１の剥離シートと、これに重なる第２の剥離シートを、該第１及び第２の剥離シート及び上記絶縁シートが上記各金属バンプの形状を倣うように被覆する積層工程と、
上記第２の剥離シートを剥離する剥離工程と、
上記金属板の一方の主表面に対して研磨することにより、上記第１の剥離シート及び上記絶縁シートの上記金属バンプを覆う部分を該金属バンプの上面が露出するよう除去する研磨工程と、
更に、上記第１の剥離シートを剥離する剥離工程と、
を有することを特徴とする配線回路用部材の製造方法。
前記バンプ形成工程と、前記積層工程との間に、前記金属板及び金属バンプの表面を粗化処理により黒褐の粗化面にする黒化処理工程を有する
ことを特徴とする請求項３記載の配線回路用部材の製造方法。
請求項１又は２記載の配線回路用部材をビルドアップ部材として、銅箔ないし内層回路を形成したコア基板に積層、プレスし、その後、所要の回路形成してなる両面配線ないし多層配線を有する
ことを特徴とする多層配線回路基板。
請求項５の多層配線回路基板の少なくとも一部に半導体チップを搭載してなる
ことを特徴とする半導体集積回路装置。