JP3809693B2

JP3809693B2 - 積層材料の製造方法

Info

Publication number: JP3809693B2
Application number: JP06839197A
Authority: JP
Inventors: 清智中村; 英夫本間
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1997-03-21
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-03-21
Also published as: JPH10258475A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層材料に関し、特に半導体装置を搭載し、その半導体装置を外部回路に接続するため等に用いるチップキャリアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、エポキシ樹脂からなる絶縁層上に、無電解銅メッキ層が形成され、更にその上に電解銅メッキ層が形成されている構造を有する積層材料がチップキャリアとして広く用いられている。ここで、チップキャリアとは、ＬＳＩなどの半導体装置を搭載して外部回路に接続するために用いられるプリント配線板、リードフレーム、ＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）等の総称である。
【０００３】
このようなチップキャリアは、エポキシ樹脂と無電解銅メッキ層との間の密着性が良好であるという利点を有するが、エポキシ樹脂は誘電率が高く、高周波特性が不十分であるという欠点を有している。
【０００４】
そこで、絶縁層のエポキシ樹脂に代えて、低い誘電率、低い吸水性、高耐熱性等の特性を有するベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ樹脂）を使用することが試みられている。この場合、ＢＣＢ樹脂からなる絶縁層とその上に形成される導体層との間の密着性が十分ではないために、絶縁層上に導体層を形成する前に、絶縁層の表面を予め粗面化処理することが試みられている。
【０００５】
ところで、このような粗面化処理としては、過マンガン酸塩処理、次亜塩素酸塩処理、及びクロム酸塩処理が知られている。これらの中で、次亜塩素酸塩処理の場合には有毒な塩素ガスの発生を避けることができないという問題がある。また、クロム酸塩処理の場合には既に形成されている銅などの導体層が侵されてしまうという問題だけでなく、有害なクロムイオンを含有する排水の処理の負担が大きいという問題がある。従って、それらの問題を持たない過マンガン酸塩処理で粗面化することが望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＢＣＢ樹脂はエポキシ樹脂よりも耐薬品性に優れているために、過マンガン酸塩処理では十分に粗面化することができず、絶縁層と無電解メッキ法により形成された導体層との間の密着性が不十分であるという問題がある。なお、導体層を、無電解メッキ法ではなくスパッタ法で形成することにより絶縁層との密着性を向上させることができるが、スパッタ法は生産性が非常に低く、製造コストが増大するという問題がある。
【０００７】
このように、ＢＣＢ樹脂からなる絶縁層を有するチップキャリアの当該絶縁層の表面を、過マンガン酸塩処理により粗面化できるようにすることが、強く望まれているのが現状である。
【０００８】
本発明は、上述した従来の技術の課題を解決しようとするものであり、絶縁層とその上に形成された導体層とを含む積層材料及びそれからなるチップキャリアの当該絶縁層をＢＣＢ樹脂から形成した場合に、絶縁層と導体層との密着性を向上させるために、絶縁層の表面の粗面化を過マンガン酸塩処理により容易にできるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ＳｉＯ₂フィラーを分散させたＢＣＢ樹脂からなる絶縁層の表面を過マンガン酸塩処理を施すことにより容易に粗面化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、本発明は、積層材料の製造方法であって、絶縁層をＳｉＯ _２フィラーが分散されているベンゾシクロブテン樹脂により形成する工程と、この絶縁層の表面に過マンガン酸塩処理を施す工程と、この絶縁層上に導体層を積層する工程とを含むことを特徴とする積層材料の製造方法を提供する。ここで、絶縁層上へ導体層の積層を無電解銅メッキにより行うことが好ましい。また、無電解銅メッキの後に、更に電解銅メッキを施すことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、チップキャリアに特に適した本発明の積層材料を詳細に説明する。
【００１２】
本発明の積層材料は、絶縁層上に導体層が形成された構造をその少なくとも一部に有する。ここで、絶縁層は、ＢＣＢ樹脂中にＳｉＯ₂フィラーが分散した構造を有し、しかも導体層に接する絶縁層の表面に過マンガン酸塩処理が施されている。
【００１３】
絶縁層の構成する樹脂として使用するＢＣＢ樹脂は、チップキャリアの絶縁層材料として好ましい特性、即ち、低誘電率、低吸湿性、高耐熱性、高平坦化性、高接着性、高耐薬品性等を有する。従って、絶縁層材料としてＢＣＢ樹脂を使用することによりチップキャリアの信頼性を向上させることが可能となる。
【００１４】
ところで、ＢＣＢ樹脂自体は、耐薬品性が高いために過マンガン酸塩処置により粗面化することが非常に困難な樹脂である。そこで、本発明においては、過マンガン酸塩処理により粗面化できるようにするために、ＢＣＢ樹脂中に無機フィラーの中では比較的低誘電率のＳｉＯ₂フィラーを分散させている。ＳｉＯ2フィラーを分散させることにより過マンガン酸塩処理で粗面化できる理由は明確ではないが、以下のように考えられる。
【００１５】
即ち、ＳｉＯ₂フィラーを分散する際に、ＢＣＢ樹脂がＳｉＯ₂中に吸着され固定されるので、熱硬化工程においてＳｉＯ₂フィラー近傍のＢＣＢ樹脂の熱硬化が十分に進行せず、そのため過マンガン酸塩処理でも粗面化が行えるようになると考えられる。従って、ＢＣＢ樹脂に代えて、エポキシ樹脂などを用いた場合でもＳｉＯ₂フィラー添加効果を期待することができる。
【００１６】
絶縁層におけるＢＣＢ樹脂とＳｉＯ₂フィラーとの含有比率は、ＳｉＯ₂フィラーが少なすぎると十分に粗面化することができず、多すぎると絶縁層の誘電率が上昇して、高周波特性が低下するので、ＢＣＢ樹脂１００重量部に対して、ＳｉＯ₂フィラーが好ましくは１〜１５重量部である。
【００１７】
また、ＳｉＯ₂フィラーの粒径は、大きすぎると絶縁層の表面の凹乙が大きすぎてパターニングできないので５μｍ以下が好ましい。
【００１８】
絶縁層には、上述のＢＣＢ樹脂とＳｉＯ₂フィラーとの他に、ＢＣＢ樹脂に相溶する樹脂を必要に応じて配合することができる。
【００１９】
絶縁層の表面を粗面化する過マンガン酸塩処理としては、従来のチップキャリアにおいて、エポキシ樹脂からなる絶縁層の粗面化処理の際に利用されている過マンガン酸塩処理を使用することができる。例えば、過マンガン酸カリウム１０〜２００ｇ／ｌと５規定未満のアルカリ（水酸化ナトリウムなど）とを含有する処理水溶液を、好ましくは４０〜９０℃に加熱し、その処理液に絶縁層の表面を浸漬法あるいは噴霧法等により接触させる処理を挙げることができる。
【００２０】
本発明のチップキャリアの導体層としては、従来のチップキャリアの導体層と同じ構成とすることができ、好ましくは無電解銅メッキ層を挙げることができる。ここで、無電解銅メッキ層の形成の際に使用するメッキ浴等のメッキ条件に特に制限はなく、従来のチップキャリアの無電解銅メッキ層の場合と同様とすることができる。
【００２１】
本発明のチップキャリアにおいては、導電層の導通信頼性等を向上させるために、無電解銅メッキ層上に更に電解銅メッキ層を常法により形成することが好ましい。この場合の電解メッキ条件は、従来のチップキャリアの電解銅メッキ層の場合と同様とすることができる。
【００２２】
以上説明した本発明のチップキャリアは、次のようにして作製することができる。
【００２３】
即ち、ＢＣＢ樹脂中にＳｉＯ₂フィラーが分散した構造の絶縁層の表面に過マンガン酸塩処理を施し、その後にその処理面上に無電解金属メッキ法により導体層を形成することにより作製することができる。
【００２４】
ここで、絶縁層におけるＢＣＢ樹脂とＳｉＯ₂フィラーとの含有割合、ＳｉＯ₂フィラーの粒径、過マンガン酸塩処理、無電解メッキ層や電解メッキ層の種類や形成方法については、前述したとおりである。また、絶縁層の形成についても常法により行うことができ、例えば、ＢＣＢ樹脂とＳｉＯ₂フィラーとを、メシチレン等の有機溶剤中でビーズミル等の分散装置を用いて分散し、その分散物をスピンコート法やスクリーンコート法等により成膜して乾燥させ、必要に応じて露光、現像、バフ研磨すればよい。
【００２５】
以上の説明した本発明のチップキャリアは、低誘電率、低吸湿性、高耐熱性、高平坦化性、高接着性、高耐薬品性等を有するＢＣＢ樹脂を絶縁層の材料として使用し、しかもその表面が過マンガン酸塩処理により容易に粗面化することができる。従って、その上に形成される導体層との密着性が向上する。よって、半導体装置を搭載することにより信頼性の高いチップモジュールとなる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００２７】
実施例１
ＢＣＢ樹脂（ダウケミカル社製）１００重量部と平均粒径１００オングストロームのシリカ粉末（ＡＥＲＯＳＩＬＲＭＯＸ１７０、日本アエロジル社製）７重量部とを、メシチレン２重量部中でビーズミルにより１時間分散させた。得られた分散液を、スクリーンコート法により成膜し、８０〜１００℃のオーブン中で約１０分間プリベークして絶縁層を形成した。
【００２８】
得られた絶縁層を４２０ｎｍの光（１００〜２００ｍＪ／ｃｍ²）でパターニング露光し、アルカリ水溶液系現像液（炭酸ナトリウム：水酸化ナトリウム＝７３：２７の１％水溶液）で現像し、水洗した後に、１００℃で３０分間ポストベークした。
【００２９】
得られた絶縁層の表面を、バフロール（ＨＤ５Ｓ−ＳＦ、３Ｍ社製）を備えたバフ研磨装置（石井表記社製）で研磨した（バフロール回転数１５００ｒｐｍ、オシレーション５Ｈｚ（間隔５ｍｍ）、送り速度２ｍ／分、２回通し、流水冷却、研磨量５〜６μｍ）。
【００３０】
この研磨した絶縁層を、過マンガン酸カリウム３％と水酸化ナトリウム２％とを含有する過マンガン酸塩処理液に６５℃で１０分間接触させることにより粗面化した。
【００３１】
この粗面化した絶縁層の表面を、奥野製薬製のＯＰＣプロセスに従って、キャラクタライジングし、アクセラレーティングし、硫酸銅浴（ＣｕＳＯ₄・５Ｈ₂Ｏ０．０３Ｍ；ＥＤＴＡ・４Ｈ０．２４Ｍ；２，２′−Ｂｉｐｙｒｉｄｉｎｅ１０ｐｐｍ；ＰＥＧ−１０００１００ｐｐｍ；ｐ−ＨＣＨＯ０．２０Ｍ；ｐＨ＝１２．５；温度６０℃；大気雰囲気下）で無電解銅メッキし、更に硫酸銅浴で電解銅メッキすることによりチップキャリアを得た。
【００３２】
得られたチップキャリアを一昼夜放置した後に、その絶縁層と無電解銅メッキ層との間の密着性を調べるために、ＪＩＳＣ５０１２に従って、テープ剥離試験を行った。その結果、剥離強度は５００ｇ／ｃｍ²であった。
【００３３】
比較例１
過マンガン酸塩処理液による粗面化を行わない以外は、実施例１と同様にして比較のためのチップキャリアを得た。得られたチップキャリアについて、実施例１と同様にテープ剥離試験を行った。その結果、試験中に剥離してしまい、測定できなかった。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、絶縁層とその上に形成された導体層とを含むチップキャリアの当該絶縁層をＢＣＢ樹脂から形成した場合でも、絶縁層と導体層との密着性を向上させることができる。

Claims

積層材料の製造方法において、絶縁層をＳｉＯ _２フィラーが分散されているベンゾシクロブテン樹脂により形成する工程と、この絶縁層の表面に過マンガン酸塩処理を施す工程と、この絶縁層上に導体層を積層する工程と、を含むことを特徴とする積層材料の製造方法。
積層材料の製造方法において、絶縁層をＳｉＯ _２フィラーが分散されているベンゾシクロブテン樹脂により形成する工程と、この絶縁層の表面に過マンガン酸塩処理を施す工程と、この絶縁層上に無電解銅メッキを施す工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の積層材料の製造方法。
積層材料の製造方法において、絶縁層をＳｉＯ _２フィラーが分散されているベンゾシクロブテン樹脂により形成する工程と、この絶縁層の表面に過マンガン酸塩処理を施す工程と、この絶縁層上に無電解銅メッキを施す工程と、さらに電解銅メッキを施す工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の積層材料の製造方法。