JP4328134B2

JP4328134B2 - プリント配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP4328134B2
Application number: JP2003164720A
Authority: JP
Inventors: 浩一中山; 悟倉持; 義孝福岡
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-06-10
Also published as: JP2005005354A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを実装するために用いられるプリント配線基板およびその製造方法に係り、特に、絶縁層と金属層（導体パターン）との間に密着・抵抗層を介在させて、密着性に優れ、段差等の原因による金属層の破断のおそれをなくすとともに、密着・抵抗層の一部を内部抵抗として利用することでプロセスの簡略化を図ることのできるプリント配線基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平０７−１４７４８３号公報
【０００３】
プリント配線基板を製造する工程において、基板の上に形成される絶縁層として比誘電率の低いポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ）、カルド樹脂（フルオレン骨格をもつエポキシアクリレート樹脂）等を用いた場合には、絶縁層の上に形成される電極等の金属層（導体パターン）との密着強度が十分であるとは言えない。そのため、これらの層間に密着層を介在させて絶縁層と金属層との密着強度を向上させる技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特開平０７−１４７４８３号公報（特許文献１）には絶縁層と銅メッキ層との間にニッケル、クロム、モリブデン、チタン、タングステン等の金属を密着層として用い、層間の密着性を向上させる技術が提案されている。
【０００５】
ところで、近年、電子部品の小型化、高性能化が進むにつれ、核となるプリント配線基板にも高性能化が要求されるようになってきており、導体パターンの高密度化とともに抵抗などの受動部品をチップとして外付けするのではなく薄膜部品として内臓させて、より高密度、より高性能なプリント配線基板の実現化が行なわれるようになっている。
【０００６】
例えば、従来より行なわれている抵抗体などの受動部品をチップの薄膜部品として内臓させる方法を図３に基づいて説明する。まず、Ｓｉウエハ等の基板１０２の上に絶縁層１１１をスピンコーティング法またはスプレーコーティング法を用いて形成する。次に、薄膜抵抗材料をスパッタ法等で堆積させてレジストパターニングを行い、所定の大きなの薄膜抵抗体層１１２を作製する（図３（ａ））。
【０００７】
次いで、絶縁層１１１と、この絶縁層の上に形成される金属層１１４との密着性を向上させるための密着層１１３をスパッタなどの方法で作製し（図３（ｂ））、次いで、この密着層１１４の上に、例えば導体パターン形成のための金属層１１４を形成する（図３（ｃ））。
【０００８】
次いで、この上に所定形状のレジストパターニングを行い、しかる後、金属層１１４、密着層１１３を順次エッチングをすることで、所定の表面抵抗値を有する薄膜抵抗体層１１２を金属層１１４の間に形成させることができる（図３（ｄ））。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような図３（ａ）〜（ｄ）に示される従来の製造方法では、密着層１１３、抵抗体層１１２（薄膜の抵抗体）は、それぞれ独立の工程で作製されるものであり、その分、プロセスの数が多くなっており製造コストの増大につながってしまう。
【００１０】
また、このような抵抗体層１１２（薄膜の抵抗体）を設ける従来の積層構造では、図３（ｄ）に示されるように抵抗体層１１２の上に密着層１１３が積層されるために抵抗体層１１２の端部１１２ａ上方部分に段差が生じてしまい、さらにこの上に積層される電極等の金属層１１４にも同じ個所で段差が生じてしまい断線等の不都合が生じるおそれがある。
【００１１】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、プロセスのシンプル化を図り生産性が良好で、密着性に優れ、段差による電極等の金属層（導体パターン）の断線のおそれがないように抵抗体を配置でき、高密度、高性能なプリント配線基板の実現を可能とするプリント配線基板およびその製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明は、高分子からなる絶縁層と、導体パターンとしての金属層と、を基板の上に積層形成してなるプリント配線基板であって、前記プリント配線基板は、密着層兼抵抗体構成部分を備え、当該密着層兼抵抗体構成部分は、離設された少なくとも２つの導体パターンの金属層端部の間を繋ぐように形成された抵抗機能部と、当該少なくとも２つの導体パターンの金属層の下部に敷設された密着性向上機能部とを有し、前記抵抗機能部と前記密着性向上機能部は、金属層と絶縁層との密着性を向上させつつ抵抗機能を発揮するように作用する一体成膜された薄膜からなる密着・抵抗層であるように構成される。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様として、前記密着・抵抗層が、クロム、チタン、ニッケル、およびタンタルから選定された少なくとも１種の金属であるように構成される。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様として、前記抵抗機能部の表面抵抗率が、１０〜１００Ω／□であるように構成される。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様として、前記離設された少なくとも２つの導体パターンの金属層端部の間を繋ぐように形成された抵抗機能部は、終端抵抗として用いられてなるように構成される。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様として、前記絶縁層は、ベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、またはポリイミド樹脂であり、２５０℃以下の熱処理によって形成されてなるように構成される。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様として、前記基板は、Ｓｉウエハまたはガラスエポキシ樹脂から構成される。
【００１８】
本発明は、高分子からなる絶縁層と、導体パターンとしての金属層と、を基板の上に積層形成してなるプリント配線基板の製造方法であって、
基板の上に直接または下地層を介して絶縁層を形成する工程と、
絶縁層の上に密着・抵抗層を形成する工程と、
密着・抵抗層の上に、直接またはメッキ補助層を介して少なくとも２つの導体パターンの金属層を一定の間隙を空けて形成させる工程と、
前記一定の間隙を空けて形成された導体パターンの金属層を繋ぐ密着・抵抗層を所定の抵抗が得られる大きさに加工処理する工程とを、有してなるように構成される。
【００１９】
また、本発明のプリント配線基板の製造方法の好ましい態様として、前記密着・抵抗層が、クロム、チタン、ニッケル、およびタンタルから選定された少なくとも１種の金属であるように構成される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプリント配線基板およびその製造方法について、図１および図２を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
本発明のプリント配線基板は、抵抗構成部分を備えており、図１は特にこの抵抗構成部分の構造を分かりやすく示した概略斜視図であり、図２は、抵抗構成部分を備えるプリント配線基板の製造方法を経時的に示した概略図面である。
【００２２】
本発明のプリント配線基板１は、基板２の上に積層形成された高分子からなる絶縁層１１と、導体パターンとしての金属層１４とを有し、特に本発明のプリント配線基板は、密着層兼抵抗体構成部分２０を備えている。すなわち、本発明のプリント配線基板は抵抗体を薄膜部品として内臓させて、より一層の高密度、高性能なプリント配線基板を実現化させている。
【００２３】
本発明における密着層兼抵抗体構成部分２０は、一定の間隔を空けて形成された（すなわち、離設された）２つの導体パターンの金属層１４，１４の端部１４ａ，１４ａの間を繋ぐように形成された抵抗機能部２１と、２つの導体パターンの金属層１４下部に敷設された密着性向上機能部２２とを有している。
【００２４】
そして、このような抵抗機能部２１と密着性向上機能部２２は、導体パターンとしての金属層１４が存在する箇所では金属層１４と絶縁層１１との密着性を向上させつつ、２つの金属層１４の間を跨ぐ位置では抵抗機能を発揮するように作用する一体成膜された薄膜からなる密着・抵抗層２０（密着層兼抵抗体構成部分２０）として構成されている。
【００２５】
２つの金属層１４の間を跨ぐ位置で抵抗機能を発揮するように作用する抵抗機能部２１の表面抵抗率は１０〜１００Ω／□、好ましくは、３０〜７０Ω／□となるように設定される。また、離設された２つの導体パターンの金属層１４の端部の間を繋ぐように形成された抵抗機能部は、終端抵抗として用いられることが多く、その場合の表面抵抗率は５０Ω／□となるように設定される。
【００２６】
基板２としては、セラミックス、金属、あるいは樹脂を主材料とする基板を用いることができる。より具体的には、Ｓｉウエハ基板、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板、窒化ホウ素基板、窒化珪素基板、ムライト基板、炭化珪素基板、青銅基板、アルミニウム基板、アルマイト処理基板、ほうろう基板、紙フェノール樹脂基板、ガラスエポキシ樹脂基板、ガラスポリイミド樹脂基板等が挙げられる。これらの中でも特に、Ｓｉウエハ基板やガラスエポキシ樹脂基板が好適に用いられる。また、基板２は素子領域が形成されたものであってもよい。
【００２７】
高分子からなる絶縁層１１は、材料組成物として感光性を有する樹脂であり、例えば、塗布後、当該樹脂をプりベーク、露光・現像、ポストベークすることにより形成される。使用される好適な絶縁層の材料としては、例えば、ベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ樹脂）、カルド樹脂、ポリイミド樹脂が例示でき、特に、２５０℃以下の熱処理によって形成されるものであることが望ましい。
【００２８】
このような絶縁層１１の厚さは、絶縁機能を発揮することができるように５〜１５μｍ程度とされる。絶縁層１１は基板２の上に直接形成してもよいが、基板２の上に密着性を向上させるための下地層を介在させて絶縁層１１を形成するようにしてもよい。
【００２９】
密着・抵抗層２０（密着層兼抵抗体構成部分２０）は、クロム、チタン、ニッケル、およびタンタルから選定された少なくとも１種の金属を用いて形成される。これらの中でも、特にクロム、チタンを用いることが好ましい。このような密着・抵抗層２０の厚さは、１０〜１００ｎｍ、好ましくは２０〜４０ｎｍとすることが望ましい。密着・抵抗層２０の厚さが１０ｎｍ未満となると密着強度が低下してしまうという不都合が生じる。また、密着・抵抗層２０の厚さが１００ｎｍを超えると、エッチングに時間がかかり過ぎて生産性が低下してしまうという不都合が生じる。このような密着・抵抗層２０は真空成膜法、特に、スパッタ法で形成することが望ましい。
【００３０】
導体パターンとしての金属層１４としては、導電性の良好なものであれば特に制限はないが、銅メッキ膜が好適例として例示できる。金属層１４を銅メッキ膜とする場合、メッキ形成のための銅下地膜をスパッタ等で形成するようにしてもよい。金属層１４の膜厚は、３〜６μｍ程度とされる。
【００３１】
上述してきたように本発明のプリント配線基板は、密着層兼抵抗体構成部分２０を備え、この密着層兼抵抗体構成部分２０は、離設された少なくとも２つの導体パターンの金属層１４端部の間を繋ぐように形成された抵抗機能部２１と、当該少なくとも２つの導体パターンの金属層１４の下部に敷設された密着性向上機能部２２とを有するように構成されているので、密着性に優れ、段差による電極等の金属層（導体パターン）の断線のおそれがないように抵抗体を配置でき、高密度、高性能なプリント配線基板を実現できる。
【００３２】
次いで、上述してきた本発明のプリント配線基板の製造方法について図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。
【００３３】
まず最初に、図２（ａ）に示されるように基板２の上に直接または下地層を介して絶縁層１１を形成する。図示例の場合では下地層は形成されていないが、下地層を設ける場合には、例えば密着性向上剤等のプロモータ−を塗布形成することができる。絶縁層１１は、例えばスピンコート法で塗布した後、この塗膜を６０〜８０℃で６０〜１２０秒間プリべークを行った後に、露光・現像して所定のパターニングを行い、さらに８０〜１００℃で３０〜９０秒間の硬化処理を行うことにより形成される。
【００３４】
次いで、絶縁層の上に密着・抵抗層２０を形成する。密着・抵抗層２０は、例えば、真空スパッタ装置を用いたスパッタ法により形成することが好ましい。また、スパッタ条件を変更することで表面抵抗率を２０〜１８００Ω／□の値に任意に設定することが可能である。例えばＣｒからなる密着・抵抗層２０の場合、０．５ｋＷ、２．５Ｐａで３００Åの成膜を行えば、表面抵抗率１８００Ω／□のものが得られ、１ｋＷ、０．３Ｐａで３００Åの成膜を行えば、表面抵抗率２０Ω／□のものが得られる。内臓タイプの抵抗部品として終端抵抗などに使用される場合は、一般に、５０Ω／□の数値が要求される。
【００３５】
密着・抵抗層２０のスパッタ成膜に続いて、密着・抵抗層２０の上にＣｕスパッタ膜等のメッキ補助層１３を形成しておくことが望ましい。これらの一連の工程を経て、図２（ａ）に示されるような積層状態に至る。
【００３６】
次いで、図２（ｂ）に示されるようにメッキ補助層１３を利用して、密着・抵抗層２０の上に、少なくとも２つの導体パターンの金属層１４を一定の間隙を空けて形成する。すなわち、上記図２（ａ）の状態からレジスト製版を行い配線パターンを作製し、メッキ補助層１３が露出した配線パターン部分にメッキ処理を施し金属層１４を形成する。
【００３７】
次いで、前記一定の間隙を空けて形成された導体パターンの金属層１４を繋ぐ密着・抵抗層を所定の抵抗が得られる大きさに加工処理する（抵抗機能部２１の形成）。すなわち、レジスト剥離液を用いて基板からレジストを除去して、その後、所定のエッチャントを用いてメッキ補助層１３を除去し（図２（ｃ）の状態）、その後、再度レジスト製版を行い抵抗体となるべき密着・抵抗層２０の面積が所定の大きさに残存するように密着・抵抗層２０の不要部分（図１のＰ）を除去するためのエッチングが行なわれる。これにより図１に示されるような所定大きさの抵抗機能部２１が形成される。
【００３８】
【実施例】
以下に具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３９】
（実施例１）
６インチのＳｉ（シリコン）基板の上にスピンコート法を用いて、絶縁層であるベンゾシクロブテン樹脂（ＢＣＢ）とＳｉ基板との密着性を向上させるためのプロモーター（ダウケミカル社製：ＡＰ３０００）を塗布して１００℃で２分のべークを行った。
【００４０】
次いで、絶縁層となるベンゾシクロブテン樹脂（ダウケミカル社製）を厚さが８μｍとなるようにスピンコート法で塗布した。塗布したベンゾシクロブテン樹脂を７０℃で２０分プリべークを行った後、露光・現像してパターニングを行い、さらに２１０℃で４０分間の硬化処理を行い絶縁層を形成した。
【００４１】
この絶縁層の上に真空スパッタ装置（アルバック社製：ＳＶ９５４０）を用いて密着・抵抗層であるＣｒスパッタ膜を３００Å、メッキ補助層であるＣｕスパッタ膜を２０００Å順次スパッタリングした。
【００４２】
これらの成膜において、ＣｒスパッタリングはＤＣスパッタリングで行い、アルゴンガス圧力を０．９Ｐａ、印加電圧を０．５ｋＷ、スパッタ時間を１２分に調整することにより表面抵抗率５０Ω／□のＣｒ薄膜（密着・抵抗層）を成膜した。ＣｕスパッタリングはＲＦスパッタリングで行い、アルゴン圧力を０．１Ｐａ、印加電圧を１ｋＷ、スパッタ時間を５０分とした。
【００４３】
次いで、ポジ型レジストＬＡ−９００（東京応化社製）の製版を行い配線パターンを作製した後、基板を５％酢酸水溶液に１分間浸漬することにより、メッキ補助層であるＣｕスパッタ膜の表面酸化層を取り除いた。その後、硫酸銅電解メッキ浴による配線パターンの電解銅メッキを行い厚さ４μｍのＣｕ配線パターンを形成した。配線パターンは、図１に示されるごとく離設された２つの導体パターンとした。
【００４４】
次いで、専用のレジスト剥離液（東京応化社製）を用いて基板からレジストを除去し、その後Ｃｕを溶解しうるエッチャントとして過硫酸ナトリウム＋硫酸水溶液を用いてメッキ補助層であるＣｕスパッタ膜を除去、その後再びＬＡ−９００（東京応化社製）の製版を行い抵抗体となるべき個所の面積が１ｃｍ²になるようにＣｒスパッタ膜（密着・抵抗層）のエッチングを行った。これにより図１に示されるような抵抗機能部２１を形成した。なお、エッチャントとしては、過マンガン酸カリウム水溶液を用いた。
【００４５】
このような実施例サンプルの作製において、絶縁層と金属層間の密着性が良好であることはもとより、段差による電極等の金属層（導体パターン）の断線のおそれがないように抵抗体を配置することができ、しかもプロセスのシンプル化を図ることができ生産性の格段の向上が図れることを確認することができた。
【００４６】
【発明の効果】
本発明のプリント配線基板は、密着層兼抵抗体構成部分を備え、当該密着層兼抵抗体構成部分は、離設された少なくとも２つの導体パターンの金属層端部の間を繋ぐように形成された抵抗機能部と、当該少なくとも２つの導体パターンの金属層の下部に敷設された密着性向上機能部とを有し、前記抵抗機能部と前記密着性向上機能部は、金属層と絶縁層との密着性を向上させつつ抵抗機能を発揮するように作用する一体成膜された薄膜からなる密着・抵抗層から構成される。
また、本発明のプリント配線基板の配線方法は、基板の上に直接または下地層を介して絶縁層を形成する工程と、絶縁層の上に密着・抵抗層を形成する工程と、密着・抵抗層の上に、直接またはメッキ補助層を介して少なくとも２つの導体パターンの金属層を一定の間隙を空けて形成させる工程と、前記一定の間隙を空けて形成された導体パターンの金属層を繋ぐ密着・抵抗層を所定の抵抗が得られる大きさに加工処理する工程とを、有してなるように構成される。従って、プロセスのシンプル化を図ることができ生産性が良好となり、さらに密着性に優れ、段差による電極等の金属層（導体パターン）の断線のおそれがないように抵抗体を配置することができ、高密度、高性能なプリント配線基板の実現を可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、特に抵抗構成部分の構造を分かりやすく示した概略斜視図である。
【図２】図２は、本発明の抵抗構成部分を備えるプリント配線基板の製造方法を経時的に示した概略図面である。
【図３】図３は、従来の抵抗構成部分を備えるプリント配線基板の製造方法を経時的に示した概略図面である。
【符号の説明】
１…プリント配線基板
２…基板
１１…絶縁層
１４…金属層
２０…密着・抵抗層（密着層兼抵抗体構成部分）
２１…抵抗機能部
２２…密着性向上機能部

Claims

高分子からなる絶縁層と、導体パターンとしての金属層と、を基板の上に積層形成してなるプリント配線基板の製造方法において、
基板の上に直接または下地層を介して感光性樹脂を塗布した後に、露光現像して高分子からなる絶縁層を形成する工程と、
絶縁層の上にクロム、チタン、ニッケル、およびタンタルから選定された少なくとも１種の金属から構成される密着・抵抗層を形成する工程と、
密着・抵抗層の上に、直接またはメッキ補助層を介して少なくとも２つの導体パターンの金属層を一定の間隙を空けて形成させる工程と、
前記一定の間隙を空けて形成された導体パターンの金属層を繋ぐ密着・抵抗層を所定の抵抗が得られる面積の大きさに加工処理する工程とを、有してなることを特徴とする抵抗構成部分を備えるプリント配線基板の製造方法。
前記密着・抵抗層は、離設された少なくとも２つの導体パターンの金属層端部の間を繋ぐように形成された抵抗機能部と、当該少なくとも２つの導体パターンの金属層の下部に敷設された密着性向上機能部とを有するように構成される請求項１に記載のプリント配線基板の製造方法。
前記抵抗機能部の表面抵抗率が、１０〜１００Ω／□となるように構成される請求項２に記載のプリント配線基板の製造方法。
前記離設された少なくとも２つの導体パターンの金属層端部の間を繋ぐように形成された抵抗機能部は、終端抵抗として用いられてなるように構成される請求項２または請求項３に記載のプリント配線基板の製造方法。
前記絶縁層はベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、またはポリイミド樹脂であり、２５０℃以下の熱処理によって形成される請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプリント配線基板の製造方法。
前記基板はＳｉウエハまたはガラスエポキシ樹脂である請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のプリント配線基板の製造方法。