JP4056001B2

JP4056001B2 - 配線回路基板の製造方法

Info

Publication number: JP4056001B2
Application number: JP2003195931A
Authority: JP
Inventors: 正行大澤
Original assignee: テセラ・インターコネクト・マテリアルズ，インコーポレイテッド
Priority date: 2003-07-11
Filing date: 2003-07-11
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2023-07-11
Also published as: JP2005032964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば高密度の半導体集積回路チップをプリント配線板に搭載するために、両者の間に介在させるインターポーザ基板等の配線回路基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高密度化された半導体集積回路チップを、その表面の外部端子を使用してプリント配線板に直接搭載することは困難である。このため、微細で密集した外部端子の間隔を扱い易い程度に広げて再配置するインターポーザ基板と呼ばれる配線回路基板が用いられている。
【０００３】
図４（Ａ）〜（Ｅ）は、そのような配線回路基板の製造方法の従来例を工程順に示す断面図である。以下、図４（Ａ）〜（Ｅ）を参照して配線回路基板の製造方法の従来例を説明する。
（Ａ）先ず、図４（Ａ）に示す３層構造の金属基板１を用意する。この金属基板１は、例えば厚さ１〜２０μｍ程度の銅箔１ａ上に、厚さ０．１〜２μｍ程度のニッケル膜１ｂを介して、厚さ１６０μｍ以下の銅箔１ｃを積層したものである。ニッケル膜１ｂは、銅箔１ｃをエッチングしてプリント配線板等へ接続するためのバンプを形成するときに、エッチングストップ層としての役割を果たすものである。また、銅箔１ａは、半導体集積回路チップの外部端子に接続するための配線層となるものである。
【０００４】
（Ｂ）次に、金属基板１の銅箔１ｃの表面に、フォトリソグラフィ技術によってバンプ２を形成するための所定パターンを有するレジスト膜３を形成する。このレジスタ膜３をエッチングマスクとして、例えば塩酸系エッチング液を用いて銅箔１ｃの約８０％をエッチングする。さらに残りの銅箔１ｃをアルカリ系エッチング液を用いて、ストッパーとなるニッケル膜１ｂの表面が露出するまでエッチングする。更に、バンプ２として残された銅箔１ｃをエッチングマスクとして、ニッケルエッチングする専用液を用いてニッケル膜１ｂをエッチングする。これにより、図４（Ｂ）に示すように、銅箔１ａの上に、ニッケル膜１ｂと銅箔１ｃによるバンプ２が形成された金属基板１Ａが得られる。なお、レジスト膜３は不要となるので除去する。
【０００５】
（Ｃ）次に、図４（Ｃ）に示すように、金属基板１Ａのバンプ２が形成された表面に、例えば厚さ２５μｍ程度のポリイミドによる絶縁シート４と、例えば厚さ３５μｍ程度のポリプロピレンによる保護フィルム５を順次重ね、厚さ１１０μｍ程度のポリプロピレンによるクッション材６を介して、７０°Ｃ程度の温度で５ＭＰａ／ｃｍ２程度の圧力をかけてプレスする。
（Ｄ）その後、クッション材６を剥がすと、図４（Ｄ）に示すように、金属基板１Ａの銅箔１ａの表面とバンプ２を包むような形状の、絶縁シート４と保護フィルム５による絶縁層が形成される。
【０００６】
（Ｅ）次に、バンプ２の上に形成された絶縁層を除去するために、凸状になった表面を研磨材で研磨する。これにより、図４（Ｅ）に示すように、バンプ２の表面が露出し、このバンプ２以外の表面が絶縁シート４と保護フィルム５による絶縁層で覆われた金属基板１Ｂが形成される。
尚、その後は、図示はしないが、上記保護フィルム５を除去し、次いで、その金属基板１Ｂのバンプ２を形成した側の面に銅箔を加熱圧着して、該銅箔にバンプ２が接続され、該銅箔と上記銅箔１ａとの間に上記絶縁シート４による層間絶縁膜が介在する状態にし、しかる後、その加熱圧着した銅箔及び上記銅箔１ａを同時又は異時に選択的にエッチングすることにより配線膜を形成する。
（特許文献１）特開２００１−３２６４５９号公報
（特許文献２）特開２００２−０４３５０６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のインターポーザ基板等の配線回路基板の製造方法では、次のような課題があった。
銅箔１ａの表面に、ポリイミドによる絶縁シート４とポリプロピレンによる保護フィルム５を、７０°Ｃ程度の温度条件で５ＭＰａ／ｃｍ２程度の圧力でプレスしただけでは、銅箔１ａと絶縁シート４による絶縁層との間に密着力が発生しない。このため、バンプ２の表面を覆う絶縁層を研磨して除去する際に、保護フィルム５の端部が捲れ、絶縁層が銅箔１ａやバンプ２から剥がれてしまうという問題が生じた。
【０００８】
そこで、従来、捲れを防止するために、接着テープを用いて保護フィルム５の周囲を銅箔１ａに固定していたが、接着テープによる固定や取り外しに手間がかかると共に、銅箔１ａが薄いので接着テープを剥がすときに、この銅箔１ａが破れたり皺になったりして、不良になることが多かった。
【０００９】
一方、絶縁シート４を成すポリイミドは、３００°Ｃ程度に加熱して密着すると接着力が発生するので、加熱圧着処理を行えば、上記の問題を解決することができるといえる。しかし、保護フィルム５やクッション材６として使用しているポリプロピレンは耐熱性が低いのでこの温度に耐えることができない。このため、加熱圧着処理を行う場合には、保護フィルム５とクッション材６として、耐熱性の高い例えばポリイミドとかテフロン（商標名）を使用しなければならず、これ等の耐熱性の高い樹脂は一般に高価であり、特にポリイミド等の消耗品は極めて高価であるので、実用化ができなかった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するために為されたもので、保護フィルムやクッション材として、例えばポリイミド或いはテフロンの如き耐熱性の高い高価な材質のものを用いることなく、研磨時に保護フィルムが剥がれないようにすることができる新規な配線回路基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の配線回路基板の製造方法は、配線層となる金属箔の有効領域の表面に接続用のバンプを形成し、該金属箔のバンプが形成された面を絶縁シートで覆い、該絶縁シートの上に保護フィルムを被せ、該保護フィルムの表面にクッション材を介して圧力を加えて該絶縁シートを該金属箔に圧着し、該バンプの上に圧着された該絶縁シートと保護フィルムを研磨して該バンプの表面を露出させる工程を有する配線回路基板の製造方法において、前記金属箔の有効領域のバンプと共に、該有効領域を囲む周辺領域の表面に前記保護フィルムを保持するためのホールドバンプをも形成することとし、前記金属箔の有効領域を覆う絶縁シートについては上記周辺領域を覆わず、上記保護フィルムについては該周辺領域をも覆うようにすることとし、前記保護フィルムの表面に上記クッション材を介して上記圧力を加えて上記圧着をする際に、上記保護フィルムが、その圧力により上記ホールドバンプにより周辺部を貫通されるようにすることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の配線回路基板の製造方法は、請求項１に記載の配線回路基板の製造方法において、前記ホールドバンプは、その根元部分における直径が0.1ｍｍ〜０．５ｍｍであり、該ホールバンプを複数個（例えば２〜１４個）0.3〜２ｍｍの配置ピッチで配置して一つのホールドバンプ群を構成し、該ホールドバンプ群を複数個前記金属箔の周辺領域に沿って１２ｍｍ以下、例えば１０ｍｍの一定間隔で設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の配線回路基板の製造方法は、請求項１又は２記載の配線回路基板の製造方法において、前記保護フィルム及び前記クッション材としてポリプロピレン・フィルムを用いることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、基本的に、金属箔の有効領域のバンプに加えて、該有効領域を囲む周辺領域の表面に前記保護フィルムを保持するためのホールドバンプを形成することとし、上記金属箔の有効領域を覆う絶縁シートについては上記周辺領域を覆わず、上記保護フィルムについては該周辺領域を覆うように形成することとし、上記保護フィルムの表面に上記クッション材を介して上記圧力を加えて上記圧着をする際に、上記記保護フィルムが、その圧力により上記ホールドバンプにより周辺部を貫通されるようにし、以てそのホールドバンプにより位置が保持されるようにするものであるが、ホールドバンプの根元部分における直径を０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ（例えば０．４ｍｍ）にし、該ホールバンプを複数個（例えば２〜１４個）０．３〜２ｍｍの配置ピッチで配置して一つのホールドバンプ群を構成し、該ホールドバンプ群を複数個前記金属箔の周辺領域に沿って１２ｍｍ以下、例えば１０ｍｍの一定間隔で設けることが最良である。
【００１５】
また、保護フィルム、クッション材として、ポリプロピレンの如き耐熱性の低い安価な材料を用いると良い。というのは、剥がれを防止するために加熱圧着処理が必要ではなくなるので、耐熱性のある高価な材料を用いることが必要ではないからである。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を図示実施例に従って詳細に説明する。図１（Ａ）〜（Ｄ）及び図２（Ｅ）、（Ｆ）は、本発明配線回路基板の製造方法の第１の実施例を工程順（Ａ）〜（Ｆ）に示す断面図である。また、図３は、図１（Ｂ）の金属基板１０におけるバンプ形成面の概略を示す平面図である。
【００１７】
（Ａ）図１（Ａ）に示す３層構造の金属基板１０を用意する。この金属基板１０は、例えば厚さ１〜２０μｍ程度の銅箔１１上に、厚さ０．１〜２μｍ程度のニッケル膜１２を介して、厚さ１６０μｍ程度の銅箔１３を積層したものである。銅箔１１は、半導体集積回路チップの外部端子に接続するための配線層となるものであり、銅箔１３は、複数のバンプ２０（プリント配線板等へ接続するためバンプ２１及び保護フィルム保持用のホールドバンプ２２）となるものである。また、ニッケル膜１２は、銅箔１３をエッチングしてバンプ２０を形成するときに、エッチングストップ層としての役割を果たすものである。
【００１８】
（Ｂ）金属基板１０の銅箔１３の表面に、フォトリソグラフィ技術によって複数のバンプ２１、２２を形成するための所定パターンを有するレジスト膜３０を形成する。バンプ２１は、図２に示すように、金属基板１０の有効領域内に形成され、例えばプリント配線板等へ接続するための所定の位置に配置される接続用のバンプを成す。
【００１９】
バンプ２２はこの有効領域を取り囲む外側の周辺領域に設けられたホールドバンプであり、例えば直径［バンプ２２の基部（根元部分）における直径］が０．１〜０．５ｍｍ程度、例えば０．４ｍｍである。該ホールドバンプ２２が所定数例えば２〜１０個程度０．３〜２ｍｍの配置ピッチで密集配置して一つのホールドバンプ群２３が構成されている。
そして、複数のホールドバンプ群２３が周辺領域内に１２ｍｍ以下、例えば１０ｍｍ間隔で配置されている。
【００２０】
これらの接続用のバンプ２１及び保持用のホールドバンプ２２に対応したレジスト膜３０をエッチングマスクとして、例えば塩酸系エッチング液を用いて銅箔１３をエッチングする。最後にアルカリ系エッチング液を用いてエッチングする。これによりバンプ２０となる箇所以外の銅箔１３が除去され、エッチングストップ層であるニッケル膜１２の表面が露出する。更に、バンプ２１、２２として残された銅箔１３をエッチングマスクとして、ニッケル専用のエッチング液を用いてニッケル膜１２をエッチングする。これにより、図１（Ｂ）に示すように、銅箔１１の上に、ニッケル膜１２と銅箔１３によるバンプ２１、２２が形成された金属基板１０Ａが得られる。なお、レジスト膜３０は、エッチング後不要となるので、その時点で除去する。
【００２１】
（Ｃ）図１（Ｃ）に示すように、金属基板１０Ａのバンプ２０が形成された表面に、この金属基板１０Ａの有効領域のみを覆う寸法の、例えばポリイミドによる絶縁シート４０を被せる。また、絶縁シート４０の上に、この絶縁シート４０の全面及び金属基板１０Ａのホールドバンプ２２が形成された周辺領域の両方を覆うように、例えば厚さ３５μｍ程度のポリプロピレンによる保護フィルム５０を重ねる。
更に、保護フィルム５０の全面を覆うように、例えば厚さ１１０μｍ程度のポリプロピレンによるクッション材６０を被せ、７０°Ｃ程度の温度で５ＭＰａ／ｃｍ２程度の圧力をかけ、クッション材６０を介して絶縁シート４０と保護フィルム５０をプレスする。
【００２２】
（Ｄ）その後、クッション材６０を剥がすと、図１（Ｄ）に示すように、金属基板１０Ａの有効領域では、銅箔１１の表面と接続用のバンプ２１を包むような形状の、絶縁シート４０と保護フィルム５０による絶縁層が形成される。一方、金属基板１０Ａの周辺領域では、ホールドバンプ２２が保護フィルム５０を貫通し、このホールドバンプ２２によって、保護フィルム５０の周辺部が保持・固定される。
【００２３】
（Ｅ）バンプ２１の上に形成された保護フィルム５０と絶縁シート４０による絶縁層を除去するために、凸状になった表面を研磨材で研磨する。この時、保護フィルム５０の周辺部は、ホールドバンプ２２で保持・固定されているため、捲れて剥がれるおそれはない。これにより、図２（Ｅ）に示すように、有効領域のバンプ２１の表面が露出し、バンプ２１以外の有効領域が絶縁シート４０と保護フィルム５０による絶縁層で覆われた金属基板１０Ｂが形成される。
【００２４】
（Ｆ）次に、上記保護フィルム５０を除去し、その後、図２（Ｆ）に示すように、金属板１０Ａのバンプ形成側の面に銅箔７０を臨ませる。
その後は、図示はしないが、その銅箔７０をその金属板１０Ａのバンプ形成側の面に熱圧着をし、その銅箔７０を各バンプ２１に接続させ、銅箔７０・１１間がその絶縁シート４０による層間絶縁膜により層間絶縁された状態にする。
しかる後、上記銅箔７０及び１１を同時又は異時に選択的にエッチングすることにより配線膜を形成することとなる。
【００２５】
このように、本実施例の配線回路基板の製造方法は、金属基板１０の周辺領域に、保護フィルム５０を保持するためのホールドバンプ２２を設け、このホールドバンプ２２に保護フィルム５０の周辺部を圧着して貫通させるようにしているので、保護フィルム５０の周辺部が金属基板１０に固定され、研磨処理時に剥がれることがなくなる。これにより、接着テープを用いて保護フィルム５０を金属基板１０に銅箔１１に固定する必要がなくなり、作業性が向上すると共に接着テープを剥がすときの破損等を回避することができる。
【００２６】
実験の結果、特に、ホールドバンプ２２の径（基部：根元部分における径）を０．１〜０．５ｍｍ、例えば０．４ｍｍにし、そのホールドバンプ２２を複数、例えば２〜１０個程度０．３〜２ｍｍの配置ピッチで密集配置して一つのホールドバンプ群２３をつくり、複数のホールドバンプ群２３を１２ｍｍ以下、例えば１０ｍｍのピッチで配置すると、保護フィルム５０の周辺部を金属基板１０に極めて強固に位置を保持することができ、研磨処理時に剥がれが生じる虞を極めて有効に防止することができることが判明した。
【００２７】
また、加熱圧着処理を必要としないので、従来通りのポリプロピレン等の安価な保護フィルム５０やクッション材６０を使用することができる。従って、コストアップを抑制して歩留まりを向上させることができるという利点がある。
【００２８】
尚、本発明は、上記実施例に限定されず、種々の変形が可能である。この変形例としては、例えば、次のようなものがある。
（１）絶縁シート４０、保護フィルム５０及びクッション材６０の材質は、例示したものに限定されない。それぞれの機能に応じた性質を有するものであれば、他の材料を使用することができる。
（２）金属基板１０を構成する銅箔１１，１３やニッケル膜１２の厚さ、及び絶縁シート４０、保護フィルム５０及びクッション材６０の厚さは、例示したものに限定されない。
【００２９】
（３）３層構造の金属基板１０を使用してバンプ（接続用のバンプ２１及びホールドバンプ２２）を形成する方法について説明したが、バンプ２１、２２の形成方法は、これに限定されない。例えば、単層の銅箔等の金属箔（即ち、エッチングストップ層のない金属箔）を用意し、ハーフエッチングによってバンプを形成することもできる。
（４）金属基板１０の周辺領域に設けるホールドバンプ２２の寸法や配置間隔等は、例示したものに限定されない。例えば、研磨する方向が一定していて、保護フィルム５０の剥がれる箇所が決まっているのなら、その箇所にのみホールドバンプ２２を設けるようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の配線回路基板の製造方法によれば、金属箔の有効領域を囲む周辺領域の表面に保護フィルムを保持するためのホールドバンプを形成し、この金属箔の有効領域を覆う絶縁シート及び該ホールドバンプが形成された金属箔の周辺領域を保護フィルムで覆い、この保護フィルムの表面にクッション材を介して圧力を加え、該ホールドバンプを保護フィルムの周辺部に貫通させてこの保護フィルムを保持させるようにしているので、保護フィルムの周辺部がホールドバンプで保持・固定され、接続用のバンプ表面を露出させるために保護フィルム及び絶縁シートを研磨するときに剥がれが生ずるおそれがなくなり、作業能率と歩留まりの向上が可能になる。
【００３１】
請求項２の配線回路基板の製造方法によれば、ホールドバンプの根元部分における直径を０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ（例えば０．４ｍｍ）にし、該ホールバンプを複数個（例えば２〜１４個）０．３〜２ｍｍの配置ピッチで配置して一つのホールドバンプ群を構成し、該ホールドバンプ群を複数個前記金属箔の周辺領域に沿って１２ｍｍ以下、例えば１０ｍｍの一定間隔で設けたので、どのような方向から研磨しても保護フィルム及び絶縁シートが剥がれるおそれがない。
【００３２】
請求項３の配線回路基板の製造方法によれば、加熱圧着処理により保護フィルム及び絶縁シートのその金属箔との密着力を得ることが必要ではないので、保護フィルム及びクッション材として、耐熱性の弱い安価なポリプロピレン・フィルムを用いても剥がれが生じない。従って、材料や消耗品のコストアップを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｄ）は本発明配線回路基板の製造方法の第１の実施例の工程（Ａ）〜（Ｄ）を順に示す断面図である。
【図２】（Ｅ）、（Ｆ）は本発明配線回路基板の製造方法の第１の実施例の工程（Ｅ）、（Ｆ）を順に示す断面図である。
【図３】図１（Ｂ）に示した段階における金属基板のバンプ形成面の概略を示す平面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は配線回路基板の製造方法の従来例を工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
１１・・・金属箔、２１・・・バンプ、２２・・・ホールドバンプ、
４０・・・絶縁シート、５０・・・保護フィルム、６０・・・クッション材。

Claims

配線層となる金属箔の有効領域の表面に接続用のバンプを形成し、該金属箔のバンプが形成された面を絶縁シートで覆い、該絶縁シートの上に保護フィルムを被せ、該保護フィルムの表面にクッション材を介して圧力を加えて該絶縁シートを該金属箔に圧着し、該バンプの上に圧着された該絶縁シートと保護フィルムを研磨して該バンプの表面を露出させる工程を有する配線回路基板の製造方法において、
上記金属箔の有効領域のバンプと共に、該有効領域を囲む周辺領域の表面に前記保護フィルムを保持するためのホールドバンプをも形成することとし、
上記金属箔の有効領域を覆う絶縁シートについては上記周辺領域を覆わず、上記保護フィルムについては該周辺領域をも覆うようにすることとし、
前記保護フィルムの表面に上記クッション材を介して上記圧力を加えて上記圧着をする際に、上記保護フィルムが、その圧力により上記ホールドバンプにより周辺部を貫通されるようにすることを特徴とする配線回路基板の製造方法。
前記ホールドバンプは、その根元部分における直径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであり、該ホールバンプを複数個０．３〜２ｍｍの配置ピッチで配置して一つのホールドバンプ群を構成し、
上記ホールドバンプ群を前記金属箔の周辺領域に沿って１２ｍｍ以下の一定間隔で設けたことを特徴とする請求項１記載の配線回路基板の製造方法。
前記保護フィルム及び前記クッション材として、ポリプロピレン・フィルムを用いることを特徴とする請求項１又は２記載の配線回路基板の製造方法。