JP4398550B2 - バンプ付き多層基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ付き多層基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、軽量化、高速化、高機能化等の要求に応えるため、半導体パッケージには、種々の形態のものが開発されている。このような半導体パッケージ技術としては、特に、半導体チップの高集積化による多ピン化の要請と装置の小型化とを両立させるため、絶縁層上に形成した金属パターンに半田バンプを介して半導体チップを接合する、いわゆるフリップチップ方式によるパッケージ技術が知られている。
【０００３】
かかる技術においては、上述した絶縁層と金属パターンとを有するパッケージ用基板として、複数の金属パターンを絶縁層を介して積層した多層基板が広く用いられている。しかしながら、このような多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することは困難である。
【０００４】
例えば、パッケージ用多層基板としては、ビルドアップタイプの多層基板や、ビア内に導電ペーストを充填することにより層間接続を行うタイプの多層基板が使用されているが、前者の製造プロセスによると、ビアの真上に他のビアを形成することが難しいため配線の設計が制限されてしまう。一方、後者の製造プロセスにおいては、絶縁フィルムの両面に金属パターンを有する両面基板の形成、この両面基板の一方の主面への接着剤層及びビアの形成、並びにビアを形成した面への他の両面基板の貼り合せが繰り返されるため、非常に多くの工程が必要である。すなわち、従来の方法では、多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、バンプ付き多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することを可能とするバンプ付き多層基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、積層構造を形成し且つそれぞれが貫通孔を有する複数の絶縁層と、これら複数の絶縁層の隣り合うもの同士の間及び最上層の絶縁層の上面にそれぞれ配置された複数の導体パターンと、これら複数の導体パターンの最上層の導体パターン上に形成された金属バンプと、上記複数の絶縁層の貫通孔内にそれぞれ形成され上記複数の導体パターンの隣り合うもの同士を接続する複数の接続用導体とを備えた、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付き多層基板の製造方法であって、第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁層と、第１の貫通孔内に形成された第１の接続用導体と、第１の絶縁層の一方の主面に形成され第１の接続用導体と接続された第１の導体パターン或いは導体層とを備え、第１の絶縁層の他方の主面は接着性であり、第１の接続用導体はその全体が第１の貫通孔内に埋め込まれている上部構造を形成する工程、第２の貫通孔が設けられた第２の絶縁層と、第２の貫通孔内に形成された第２の接続用導体と、第２の絶縁層の一方の主面に形成され第２の接続用導体に接続された第２の導体パターンとを備え、第２の貫通孔は、第２の絶縁層の一方の主面側から第２の絶縁層の他方の主面側に向けて広がっており、４５°以上のテーパ角の内壁を有している下部構造を形成する工程、及び上部構造と下部構造とを、上部構造の第１の導体パターン或いは導体層が形成された面の裏面が下部構造の第２の導体パターンが形成された面と対向するように重ね合わせ、それらに圧力を印加することにより第１の接続用導体と第２の導体パターンとを接触させて、それらを貼り合せる工程を具備することを特徴とするバンプ付き多層基板の製造方法を提供する。
また、本発明は、積層構造を形成し且つそれぞれが貫通孔を有する複数の絶縁層と、これら複数の絶縁層の隣り合うもの同士の間及び最上層の絶縁層の上面にそれぞれ配置された複数の導体パターンと、これら複数の導体パターンの最上層の導体パターン上に形成された金属バンプと、上記複数の絶縁層の貫通孔内にそれぞれ形成され上記複数の導体パターンの隣り合うもの同士を接続する複数の接続用導体とを備えた、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付き多層基板の製造方法であって、第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁層と、第１の貫通孔内に形成された第１の接続用導体と、第１の絶縁層の一方の主面に形成され第１の接続用導体と接続された第１の導体パターン或いは導体層とを備え、第１の絶縁層の他方の主面は接着性であり、第１の接続用導体はその全体が第１の貫通孔内に埋め込まれている上部構造を形成する工程、第２の貫通孔が設けられた第２の絶縁層と、第２の貫通孔内に形成された第２の接続用導体と、第２の絶縁層の一方の主面に形成され第２の接続用導体に接続された第２の導体パターンとを備え、前記第２の貫通孔は、前記第２の絶縁層の前記一方の主面側から前記第２の絶縁層の他方の主面側に向けて広がっており、４５°以上のテーパ角の内壁を有している下部構造を形成する工程、第３の貫通孔が設けられた第３の絶縁層と、第３の貫通孔内に形成された第３の接続用導体と、第３の絶縁層の一方の主面に形成され第３の接続用導体に接続された第３の導体パターンとを備え、第３の絶縁層の他方の主面は接着性であり、第３の接続用導体はその全体が第３の貫通孔内に埋め込まれている少なくとも１つの中間構造を形成する工程、及び上部構造と下部構造と上記少なくとも１つの中間構造とを、上部構造の第１の導体パターン或いは導体層が形成された面の裏面が下部構造の第２の導体パターンが形成された面と対向し且つ上部構造と下部構造との間で前記少なくとも１つの中間構造の第３の導体パターンが上部構造と対向するように重ね合わせ、それらに圧力を印加することにより隣接した構造間で接続用導体と導体パターンとを接触させて、それらを貼り合せる工程を具備することを特徴とするバンプ付き多層基板の製造方法を提供する。
【０００７】
このバンプ付き多層基板の製造方法は、通常、第３の貫通孔が設けられた第３の絶縁層と、第３の貫通孔内に形成された第３の接続用導体と、第３の絶縁層の前記上部構造と対向する面に形成され第３の接続用導体に接続された第３の導体パターンとを備えた少なくとも１つの中間構造を形成する工程をさらに具備し、上記貼り合せる工程は、上部構造と下部構造との間に上記少なくとも１つの中間構造を第３の導体パターンが上部構造と対向するように挟み込み、それらを第１の接続用導体と第２の導体パターンとが第３の接続用導体及び第３の導体パターンを介して接続されるように貼り合せることを含む。すなわち、本発明の方法において、バンプ付き多層基板は上部構造及び下部構造のみを積層した構造であってもよいが、通常は、少なくとも１つの中間構造をさらに有している。
【０００８】
本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、多層基板は、上述のように、上部構造、下部構造、及び中間構造をそれぞれ形成した後、これらを一括して貼り合せることにより得られる。すなわち、本発明の方法によると、積層接着工程は１回のみであり、したがって従来に比べて大幅に工程数が削減される。
【０００９】
また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法において、上部構造、下部構造、及び中間構造は、それぞれ、絶縁層に形成された貫通孔内に接続用導体が埋め込まれ、絶縁層の一方の主面にのみ導体パターン或いは導体層が形成された構造を有するように形成される。そのため、両面基板を組み合せて多層基板を形成する場合等とは異なり、一方の主面に予め導体層が形成された絶縁層を用いて上部構造、下部構造、及び中間構造を形成すれば、別途、導体層の成膜を行うことなくバンプ付き多層基板を製造することができる。
【００１０】
しかも、これら上部構造、下部構造、及び中間構造は、上部構造の導体パターン上に金属バンプが形成されることを除けば、ほぼ同様の構造を有している。したがって、本発明によると、ほぼ同様のプロセスで上部構造、下部構造、及び中間構造をそれぞれ作製することができる。すなわち、本発明によると、上部構造、下部構造、及び中間構造の作製に設備を共用することが可能である。
【００１１】
また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、上部構造、中間構造、及び下部構造の形成を並行して行うことができる。したがって、本発明によると、製造に要する時間を短縮することが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、上部構造、中間構造、及び下部構造の良否の判断を行った後にこれらを貼り合せることができる。本発明の方法では、上部構造、中間構造、及び下部構造はいずれも極めて簡略化された構造を有しているため、最終的なバンプ付き多層基板に比べれば遥かに安価である。したがって、上部構造、中間構造、及び下部構造を貼り合せる前にそれらの良否の判断を行って良品が不良品と貼り合わされるのを防止すれば、低コスト化を実現することができる。
【００１３】
また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、隣り合う絶縁層間での導体パターンの接続は、例えば上部構造と中間構造とを重ね合せて、一方の絶縁層に埋め込まれた接続用導体と他方の絶縁層上に形成された導体パターンと接触させることにより行われる。そのため、本発明の方法によると、ある接続用導体の真上に他の接続用導体を位置させることも容易であり、配線の設計に関して極めて高い自由度を実現することができる。
【００１４】
本発明の方法において、上部構造を形成する工程は、導体層上に金属バンプを形成すること及び導体層をパターニングして第１の導体パターンを形成することを含むことが好ましい。金属バンプの形成や導体層のパターニングは、上部構造、中間構造、及び下部構造を貼り合せた後に行うことも可能であるが、上部構造を形成する工程において行った場合、第１の接続用導体と金属バンプとを電気メッキにより同時に形成することができる。また、この場合、金属バンプ及び第１の導体パターンの形成に伴って生じた不良を、バンプ付き多層基板を完成する前に検出することができる。
【００１５】
上部構造を形成する工程で金属バンプと第１の導体パターンとを形成する場合、導体層のパターニングは金属バンプの形成後に行うことが好ましい。導体層をパターニングする前であれば、電気メッキによる金属バンプの形成を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明の方法において、絶縁層を構成する材料としては、例えば、ポリイミド層とＢステージ状態のエポキシ層との積層体のような接着剤層を有する高分子フィルムやガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させてこれをＢステージ状態とした、所謂プリプレグのような複合材料、或いはヒートシール性を有する材料などを用いることができる。なお、本発明の方法において、上部構造、中間構造、及び下部構造に用いられる全ての絶縁層が接着性を有している必要はない。例えば、上部構造及び中間構造で接着性の絶縁層を用い、下部構造で非接着性の絶縁層を用いることもできる。
【００１７】
導体パターン或いは導体層を構成する材料としては、Ｃｕのような金属材料等を用いることができる。
【００１８】
接続用導体を構成する材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等を用いることができる。
【００１９】
また、金属バンプを構成する材料としては、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等が挙げられるが、特に半田が好ましい。
【００２０】
金属バンプ及び接続用導体は、いずれも多層構造を有するものとすることができる。この場合、これらは、半田からなる最上層と、半田よりも高い融点を有する金属、例えばＣｕ、Ｎｉからなる下層とを含むものとすることができる。
【００２１】
本発明の方法において、絶縁層への貫通孔の形成は、炭酸ガスレーザのようなレーザ等を用いて行うことができる。炭酸ガスレーザによる孔あけのエネルギー密度は、絶縁層の材質、厚み、孔のサイズによって異なることから、適宜設定することができる。
【００２２】
上部構造及び中間構造を構成する絶縁層に形成される貫通孔は、金属バンプ側とは反対側に向かって好ましくは１５°以上、より好ましくは３０°以上の角度で広がるようにテーパした内壁を有することが望ましい。この場合、メッキにより接続用導体を形成する際に接続用導体と絶縁層との間に気泡が残留するのを防止することができるのとともに、隣り合う絶縁層の一方の接続用導体と他方の導体パターンとの接続をより確実なものとすることができる。
【００２３】
また、下部構造を構成する絶縁層に形成される孔は、上部構造とは反対側に向かって広がるように、４５°以上のテーパ角の内壁を有する。このようなテーパ角の内壁を有する孔は、絶縁フィルムに小エネルギーの炭酸ガスレーザを、多いパルス数で照射することにより、または絶縁フィルムに、炭酸ガスレーザをディフォーカスして照射することにより、形成することが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る金属バンプ付き多層基板を概略的に示す断面図である。図１に示す金属バンプ付き多層基板１は、上部構造２と中間構造３と下部構造４とが積層された三層構造を有している。この金属バンプ付き多層基板１は、上部構造２側に半導体チップを搭載し、下部構造４側で回路基板との接続を行うものである。
【００２６】
上部構造２は、高分子フィルム５ａと接着剤層６ａとの積層構造からなる絶縁層７ａを有している。絶縁層７ａの高分子フィルム５ａ上には、第１の導体パターンとして銅パターン８ａが形成されており、この銅パターン８ａ上に半田等からなる金属バンプ９が形成されている。また、絶縁フィルム７ａには、底面が銅パターン８ａで構成された貫通孔であるビアホールが形成されており、このビアホール内に埋め込まれた半田等の金属材料が接続用導体１０ａを形成している。
【００２７】
中間構造３は、高分子フィルム５ｂと接着剤層６ｂとの積層構造からなる絶縁層７ｂを有している。中間構造３は高分子フィルム５ｂが上部構造２の接着剤層６ａと接するように配置されている。絶縁層７ｂの高分子フィルム５ｂ上には、第２の導体パターンとして銅パターン８ｂが形成されており、この銅パターン８ｂは上部構造２の接続用導体１０ａと接続されている。また、絶縁フィルム７ｂには、底面が銅パターン８ｂで構成された貫通孔であるビアホールが形成されており、このビアホール内に埋め込まれた半田等の金属材料が接続用導体１０ｂを形成している。
【００２８】
下部構造４は、中間構造３の接着剤層６ｂと接して配置された高分子フィルムからなる絶縁層７ｃを有している。絶縁層７ｃの接着剤層６ｂ側の面には、第３の導体パターンとして銅パターン８ｃが形成されており、この銅パターン８ｃは中間構造３の接続用導体１０ｂと接続されている。また、絶縁フィルム７ｃには、底面が銅パターン８ｃで構成された貫通孔が形成されており、この貫通孔内に埋め込まれたＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、半田等の金属材料が接続用導体１０ｃを形成している。
【００２９】
この接続用導体１０ｃは、多層基板１を回路基板上に実装するための接合部として用いられる。すなわち、接続用導体１０ｃ上に半田ボールやクリーム半田が供給され、これらを介して回路基板の導体との接続が行われる。
【００３０】
なお、一般に、導体パターンの厚さは１０〜１８μｍ程度と薄いため、このような導体パターンと回路基板とを半田を介して接合する構造では、導体パターンに応力が加わり、導体パターンが破断することがある。しかしながら、図１に示すように、絶縁フィルム７ｃに形成した接続用導体１０ｃと回路基板とを半田を介して接合する構造を採用した場合、そのような破断を生ずることはない。
【００３１】
以上説明した図１に示すバンプ付き多層基板１の製造方法について、図２〜図８を参照しながら説明する。
最初に、上部構造２の形成方法について、図２〜図４を参照して工程順に説明する。
【００３２】
上部構造２を形成するに当り、まず、図２（ａ）に示すように、例えば、厚さ１２μｍの銅箔８ａの一方の主面に厚さ２５μｍのポリイミド層５ａと厚さ３０μｍのＢステージ状態のエポキシ層６ａとからなる絶縁層７ａを有する材料を用意する。次いで、図２（ｂ）に示すように、ポリイミド層５ａ及びエポキシ層６ａの所定の位置に、ビアホールとして銅箔８ａに達する１００μｍ径の孔を炭酸ガスレーザを用いて形成した。炭酸ガスレーザによる穴あけ時に孔及びその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示すように、銅箔８ａ上に厚さ２５μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム１５をラミネートした後、図２（ｄ）に示すように、半田バンプ部がポジパターンとなるフォトマスク１６を介して感光性ドライフィルム１５を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１６０ｍＪ／ｃｍ2とした。
【００３４】
次に、図３（ｅ）に示すように、感光性ドライフィルム１５を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ2ＣＯ3水溶液を用いて現像し、レジストパターン１７を形成した。
【００３５】
そして、図３（ｆ）に示すように、錫９６．５銀３．５組成の半田を電気メッキすることにより、高さ１０μｍのバンプ８と厚さ４０μｍの接続用電極１０ａとを同時に形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００３６】
そして、図３（ｇ）に示すように、レジストパターン１７を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。その後、図３（ｈ）に示すように、銅箔８ａから回路パターンを形成するために、電着フォトレジスト（プライムコートＡＮ−３００：関西ペイント社製）を電着塗工して電着フォトレジスト膜１９を形成し、これを８０℃で１０分間乾燥した。
【００３７】
その後、図４（ｉ）に示すように、導体回路がネガパターンとなるフォトマスク２０ａを介して電着フォトレジスト層１９を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１００ｍＪ／ｃｍ2とした。
【００３８】
そして、電着フォトレジスト層１９を現像し、図４（ｊ）に示すように、電着フォトレジストパターン２１を形成した。現像液としては、液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ2ＣＯ3水溶液を用いた。次いで、図４（ｋ）に示すように、電着フォトレジストパターン２１をマスクとして用いて、銅箔８ａの露出した部分をアルカリエッチング溶液によりエッチングし、回路パターンである銅箔パターン８ａを形成した。
【００３９】
その後、電着フォトレジストパターン２１を液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液剥離液により剥離して、図４（ｌ）に示すように、金属バンプ９を有しビアが半田からなる接合用導体１０ａで埋め込まれた上部構造２を得た。
【００４０】
次に、中間構造３の形成方法について、図５及び図６を参照して工程順に説明する。
中間構造を形成するに当り、まず、図５（ａ）に示すように、厚さ１２μｍの銅箔８ｂの片面に、厚さ２５μｍのポリイミド層５ｂと厚さ３０μｍのＢステージ状態のエポキシ層６ｂとからなる絶縁層７ｂを有する材料を用意する。次いで、図５（ｂ）に示すように、ポリイミド層５ｂ及びエポシキ層６ｂの所定の位置に、ビアホールとして銅箔８ｂに達する１００μｍ径の孔を炭酸ガスレーザを用いて形成した。炭酸ガスレーザによる穴あけ時に孔及びその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００４１】
次に、図５（ｃ）に示すように、銅箔８ｂ上に厚さ２５μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム２５をラミネートした。その後、銅箔８ｂを電極として錫９６．５銀３．５組成の半田を電気メッキし、孔内に半田からなる接続用導体１０ｂを形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００４２】
次に、図５（ｄ）に示すように、回路パターンがネガパターンとなるフォトマスク２０ｂを介して感光性ドライフィルム２５を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１００ｍＪ／ｃｍ2とした。
【００４３】
次に、図６（ｅ）に示すように、感光性ドライフィルム２５を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ2ＣＯ3水溶液を用いて現像してレジストパターン２６を形成した。
【００４４】
次いで、図６（ｆ）に示すように、銅箔８ｂの露出した部分をアルカリエッチング溶液によりエッチングして、回路パターンである銅箔パターン８ｂを形成した。
【００４５】
その後、レジストパターン２６を液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液剥離液により剥離することにより、図６（ｇ）に示すように、ビアが半田からなる接合用導体１０ｂで埋め込まれた中間構造３を得た。
【００４６】
次に、Ｂステージ状態のエポキシ層６ｂを有していない材料を用いたこと以外は中間構造３に関して説明したのとほぼ同様の方法により下部構造４を形成した。なお、下部構造４の接続用導体１０ｃを形成するための電気メッキは２回に分けて行ってもよい。例えば、図７に示すように、最初にＣｕメッキを行った後に半田メッキを行うことにより、銅箔パターン８ｃ側からＣｕ層２７及び半田層（例えば、錫９６．５銀３．５組成の半田からなる）２８が順次積層された構造の接続用導体１０ｃを得ることができる。
【００４７】
次に、上述した方法により得られた上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を図８（ａ）に示すように位置合わせした。その後、これらを重ね合せて、真空プレス機を用いて１０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を２０分間印加し、さらに、温度１７０℃・真空度５０ｔｏｒｒ以下の条件下で３０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を６０分間印加することにより、図８（ｂ）に示すように上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を相互に接着した。以上のようにして、図１に示すバンプ付き多層基板１を得た。
【００４８】
上述した実施形態によると、バンプ８は、上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を貼り合せる前にフォトリソグラフィー技術と電気メッキ技術を用いて形成される。そのため、バンプ８同士の距離を狭めること、すなわちファインピッチバンプの形成を容易に行うことができる。
【００４９】
また、上記方法によると、従来の方法のようにバンプの周囲にソルダーレジスト層を形成しないため、金属バンプを高く形成する必要がない。したがって、金属バンプ９の形成が容易であり、且つ短時間で金属バンプ９を形成することができる。また、ソルダーレジスト層を形成するための工程や、これを実施することに伴う歩留まり低下を生じないことから、製造コストを低減することが可能である。
【００５０】
本実施形態に係る方法によると、多層基板１における各導体パターン８ａ〜８ｃの接続は、絶縁層７ａ，７ｂに埋め込まれた接続用導体１０ａ，１０ｂを介して行われる。そのため、本方法によると、ビアの直上にビアを配置できる等、配置に関する自由度が高く、これにともない導体パターン８ａ〜８ｃの設計の自由度が大きくなり、多層基板１の小型化や積層数の低減が可能である。
【００５１】
また、本実施形態に係る方法によると、途中工程において導体パターン８ａ〜８ｃに不良がないことが確認された上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を一括積層することができるため、製造歩留まりを向上させることができるのとともに、従来工法に比べプレス積層工程に要する工数が少なくなり、製造コストを低減することができる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、導体パターン８ａをエッチングにより形成する前に金属バンプ９を形成したが、既に導体パターンが形成された基板に金属バンプを形成すること、例えば、電気メッキ用給電パターンを形成しておき、バンプを電気メッキ法で形成した後に、給電パターンを切断することも可能である。しかしながら、この方法では、導体パターンの形状によっては給電パターンを形成することが困難な場合がある。また、後に給電パターンを切断するための工程が必要となる。また、他の方法としては、クリーム半田や半田ボールを導体パターンのバンプ形成位置に載置し、これをロウ付けする方法もある。しかしながら、この方法では、導体パターン上に半田が濡れ広がってしまうことを防止するため、ソルダーレジスト層を形成しなければならない。さらに、この方法で形成された半田バンプは球状をなすため、金属バンプ同士を狭い間隔で形成することが困難となる。
【００５３】
これに対し、本実施形態に係る金属バンプ付き多層基板１の製造方法では、エッチングにより導体パターン８ａを形成する前に金属バンプ９を形成するので、電気メッキ用給電パターンを設ける必要がない。また、ロウ付け等によらず、電気メッキ法により金属バンプ９を形成することから、導体パターン８ａ上への半田バンプの濡れ広がりを防止するためのソルダーレジスト層を形成する必要がなく、製造工程を簡略化できるとともに、柱状体の金属バンプ９を容易に形成することができる。したがって、上述した実施形態のように、導体パターン８ａを形成する前に金属バンプ９を形成することが好ましい。
【００５４】
なお、上述した実施形態において、絶縁層７ａ及び７ｂは、ポリイミド層とＢステージ状態のエポキシ層とで構成されているが、別の材料として、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させこれをＢステージ状態とした、いわゆるプリプレグを用いることもできる。また、上述した実施形態では三層構造のバンプ付き多層基板１を製造することについて説明したが、積層数の異なるバンプ付き多層基板についても同様の方法で製造することができる。例えば、二層構造のバンプ付き多層基板を製造する場合は、上部構造２と下部構造３とを貼り合せればよい。また、積層数を４層以上とする場合は、中間構造３を複数形成し、これら中間構造が上部構造２と下部構造３との間に位置するように貼り合せればよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、多層基板は、上部構造、下部構造、及び中間構造をそれぞれ形成した後、これらを一括して貼り合せることにより得られる。また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、隣り合う絶縁層間での導体パターンの接続は、例えば上部構造と中間構造とを重ね合せて、一方の絶縁層に埋め込まれた接続用導体と他方の絶縁層の導体パターンと接触させることにより行われるため、ある接続用導体の真上に他の接続用導体を位置させることも容易であり、配線の設計に関して極めて高い自由度を実現することができる。
【００５６】
すなわち、本発明によると、バンプ付き多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することを可能とするバンプ付き多層基板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属バンプ付き多層基板を概略的に示す断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図３】（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図４】（ｉ）〜（ｌ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の中間構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図６】（ｅ）〜（ｇ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の中間構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図７】図１に示す金属バンプ付き多層基板の下部構造の他の例を概略的に示す断面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造、中間構造、及び下部構造の貼り合せ工程を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１…金属バンプ付き多層基板
２…上部構造
３…中間構造
４…下部構造
５ａ〜５ｃ…高分子フィルム
６ａ，６ｂ…接着剤層
７ａ〜７ｃ…絶縁層
８ａ〜８ｃ…導体パターン
９…金属バンプ
１０ａ〜１０ｃ…接続用導体
１５，２５…ネガタイプ感光性ドライフィルム
１６，２０ａ，２０ｂ…フォトマスク
１７，２６…レジストパターン
１９…電着フォトレジスト膜
２１…電着フォトレジストパターン
２７…Ｃｕ層
２８…半田層
【発明の属する技術分野】
本発明は、バンプ付き多層基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化、軽量化、高速化、高機能化等の要求に応えるため、半導体パッケージには、種々の形態のものが開発されている。このような半導体パッケージ技術としては、特に、半導体チップの高集積化による多ピン化の要請と装置の小型化とを両立させるため、絶縁層上に形成した金属パターンに半田バンプを介して半導体チップを接合する、いわゆるフリップチップ方式によるパッケージ技術が知られている。
【０００３】
かかる技術においては、上述した絶縁層と金属パターンとを有するパッケージ用基板として、複数の金属パターンを絶縁層を介して積層した多層基板が広く用いられている。しかしながら、このような多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することは困難である。
【０００４】
例えば、パッケージ用多層基板としては、ビルドアップタイプの多層基板や、ビア内に導電ペーストを充填することにより層間接続を行うタイプの多層基板が使用されているが、前者の製造プロセスによると、ビアの真上に他のビアを形成することが難しいため配線の設計が制限されてしまう。一方、後者の製造プロセスにおいては、絶縁フィルムの両面に金属パターンを有する両面基板の形成、この両面基板の一方の主面への接着剤層及びビアの形成、並びにビアを形成した面への他の両面基板の貼り合せが繰り返されるため、非常に多くの工程が必要である。すなわち、従来の方法では、多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することが困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、バンプ付き多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することを可能とするバンプ付き多層基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、積層構造を形成し且つそれぞれが貫通孔を有する複数の絶縁層と、これら複数の絶縁層の隣り合うもの同士の間及び最上層の絶縁層の上面にそれぞれ配置された複数の導体パターンと、これら複数の導体パターンの最上層の導体パターン上に形成された金属バンプと、上記複数の絶縁層の貫通孔内にそれぞれ形成され上記複数の導体パターンの隣り合うもの同士を接続する複数の接続用導体とを備えた、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付き多層基板の製造方法であって、第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁層と、第１の貫通孔内に形成された第１の接続用導体と、第１の絶縁層の一方の主面に形成され第１の接続用導体と接続された第１の導体パターン或いは導体層とを備え、第１の絶縁層の他方の主面は接着性であり、第１の接続用導体はその全体が第１の貫通孔内に埋め込まれている上部構造を形成する工程、第２の貫通孔が設けられた第２の絶縁層と、第２の貫通孔内に形成された第２の接続用導体と、第２の絶縁層の一方の主面に形成され第２の接続用導体に接続された第２の導体パターンとを備え、第２の貫通孔は、第２の絶縁層の一方の主面側から第２の絶縁層の他方の主面側に向けて広がっており、４５°以上のテーパ角の内壁を有している下部構造を形成する工程、及び上部構造と下部構造とを、上部構造の第１の導体パターン或いは導体層が形成された面の裏面が下部構造の第２の導体パターンが形成された面と対向するように重ね合わせ、それらに圧力を印加することにより第１の接続用導体と第２の導体パターンとを接触させて、それらを貼り合せる工程を具備することを特徴とするバンプ付き多層基板の製造方法を提供する。
また、本発明は、積層構造を形成し且つそれぞれが貫通孔を有する複数の絶縁層と、これら複数の絶縁層の隣り合うもの同士の間及び最上層の絶縁層の上面にそれぞれ配置された複数の導体パターンと、これら複数の導体パターンの最上層の導体パターン上に形成された金属バンプと、上記複数の絶縁層の貫通孔内にそれぞれ形成され上記複数の導体パターンの隣り合うもの同士を接続する複数の接続用導体とを備えた、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付き多層基板の製造方法であって、第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁層と、第１の貫通孔内に形成された第１の接続用導体と、第１の絶縁層の一方の主面に形成され第１の接続用導体と接続された第１の導体パターン或いは導体層とを備え、第１の絶縁層の他方の主面は接着性であり、第１の接続用導体はその全体が第１の貫通孔内に埋め込まれている上部構造を形成する工程、第２の貫通孔が設けられた第２の絶縁層と、第２の貫通孔内に形成された第２の接続用導体と、第２の絶縁層の一方の主面に形成され第２の接続用導体に接続された第２の導体パターンとを備え、前記第２の貫通孔は、前記第２の絶縁層の前記一方の主面側から前記第２の絶縁層の他方の主面側に向けて広がっており、４５°以上のテーパ角の内壁を有している下部構造を形成する工程、第３の貫通孔が設けられた第３の絶縁層と、第３の貫通孔内に形成された第３の接続用導体と、第３の絶縁層の一方の主面に形成され第３の接続用導体に接続された第３の導体パターンとを備え、第３の絶縁層の他方の主面は接着性であり、第３の接続用導体はその全体が第３の貫通孔内に埋め込まれている少なくとも１つの中間構造を形成する工程、及び上部構造と下部構造と上記少なくとも１つの中間構造とを、上部構造の第１の導体パターン或いは導体層が形成された面の裏面が下部構造の第２の導体パターンが形成された面と対向し且つ上部構造と下部構造との間で前記少なくとも１つの中間構造の第３の導体パターンが上部構造と対向するように重ね合わせ、それらに圧力を印加することにより隣接した構造間で接続用導体と導体パターンとを接触させて、それらを貼り合せる工程を具備することを特徴とするバンプ付き多層基板の製造方法を提供する。
【０００７】
このバンプ付き多層基板の製造方法は、通常、第３の貫通孔が設けられた第３の絶縁層と、第３の貫通孔内に形成された第３の接続用導体と、第３の絶縁層の前記上部構造と対向する面に形成され第３の接続用導体に接続された第３の導体パターンとを備えた少なくとも１つの中間構造を形成する工程をさらに具備し、上記貼り合せる工程は、上部構造と下部構造との間に上記少なくとも１つの中間構造を第３の導体パターンが上部構造と対向するように挟み込み、それらを第１の接続用導体と第２の導体パターンとが第３の接続用導体及び第３の導体パターンを介して接続されるように貼り合せることを含む。すなわち、本発明の方法において、バンプ付き多層基板は上部構造及び下部構造のみを積層した構造であってもよいが、通常は、少なくとも１つの中間構造をさらに有している。
【０００８】
本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、多層基板は、上述のように、上部構造、下部構造、及び中間構造をそれぞれ形成した後、これらを一括して貼り合せることにより得られる。すなわち、本発明の方法によると、積層接着工程は１回のみであり、したがって従来に比べて大幅に工程数が削減される。
【０００９】
また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法において、上部構造、下部構造、及び中間構造は、それぞれ、絶縁層に形成された貫通孔内に接続用導体が埋め込まれ、絶縁層の一方の主面にのみ導体パターン或いは導体層が形成された構造を有するように形成される。そのため、両面基板を組み合せて多層基板を形成する場合等とは異なり、一方の主面に予め導体層が形成された絶縁層を用いて上部構造、下部構造、及び中間構造を形成すれば、別途、導体層の成膜を行うことなくバンプ付き多層基板を製造することができる。
【００１０】
しかも、これら上部構造、下部構造、及び中間構造は、上部構造の導体パターン上に金属バンプが形成されることを除けば、ほぼ同様の構造を有している。したがって、本発明によると、ほぼ同様のプロセスで上部構造、下部構造、及び中間構造をそれぞれ作製することができる。すなわち、本発明によると、上部構造、下部構造、及び中間構造の作製に設備を共用することが可能である。
【００１１】
また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、上部構造、中間構造、及び下部構造の形成を並行して行うことができる。したがって、本発明によると、製造に要する時間を短縮することが可能となる。
【００１２】
さらに、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、上部構造、中間構造、及び下部構造の良否の判断を行った後にこれらを貼り合せることができる。本発明の方法では、上部構造、中間構造、及び下部構造はいずれも極めて簡略化された構造を有しているため、最終的なバンプ付き多層基板に比べれば遥かに安価である。したがって、上部構造、中間構造、及び下部構造を貼り合せる前にそれらの良否の判断を行って良品が不良品と貼り合わされるのを防止すれば、低コスト化を実現することができる。
【００１３】
また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、隣り合う絶縁層間での導体パターンの接続は、例えば上部構造と中間構造とを重ね合せて、一方の絶縁層に埋め込まれた接続用導体と他方の絶縁層上に形成された導体パターンと接触させることにより行われる。そのため、本発明の方法によると、ある接続用導体の真上に他の接続用導体を位置させることも容易であり、配線の設計に関して極めて高い自由度を実現することができる。
【００１４】
本発明の方法において、上部構造を形成する工程は、導体層上に金属バンプを形成すること及び導体層をパターニングして第１の導体パターンを形成することを含むことが好ましい。金属バンプの形成や導体層のパターニングは、上部構造、中間構造、及び下部構造を貼り合せた後に行うことも可能であるが、上部構造を形成する工程において行った場合、第１の接続用導体と金属バンプとを電気メッキにより同時に形成することができる。また、この場合、金属バンプ及び第１の導体パターンの形成に伴って生じた不良を、バンプ付き多層基板を完成する前に検出することができる。
【００１５】
上部構造を形成する工程で金属バンプと第１の導体パターンとを形成する場合、導体層のパターニングは金属バンプの形成後に行うことが好ましい。導体層をパターニングする前であれば、電気メッキによる金属バンプの形成を容易に行うことができる。
【００１６】
本発明の方法において、絶縁層を構成する材料としては、例えば、ポリイミド層とＢステージ状態のエポキシ層との積層体のような接着剤層を有する高分子フィルムやガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させてこれをＢステージ状態とした、所謂プリプレグのような複合材料、或いはヒートシール性を有する材料などを用いることができる。なお、本発明の方法において、上部構造、中間構造、及び下部構造に用いられる全ての絶縁層が接着性を有している必要はない。例えば、上部構造及び中間構造で接着性の絶縁層を用い、下部構造で非接着性の絶縁層を用いることもできる。
【００１７】
導体パターン或いは導体層を構成する材料としては、Ｃｕのような金属材料等を用いることができる。
【００１８】
接続用導体を構成する材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等を用いることができる。
【００１９】
また、金属バンプを構成する材料としては、Ｓｎ、Ｓｎ合金（半田）等が挙げられるが、特に半田が好ましい。
【００２０】
金属バンプ及び接続用導体は、いずれも多層構造を有するものとすることができる。この場合、これらは、半田からなる最上層と、半田よりも高い融点を有する金属、例えばＣｕ、Ｎｉからなる下層とを含むものとすることができる。
【００２１】
本発明の方法において、絶縁層への貫通孔の形成は、炭酸ガスレーザのようなレーザ等を用いて行うことができる。炭酸ガスレーザによる孔あけのエネルギー密度は、絶縁層の材質、厚み、孔のサイズによって異なることから、適宜設定することができる。
【００２２】
上部構造及び中間構造を構成する絶縁層に形成される貫通孔は、金属バンプ側とは反対側に向かって好ましくは１５°以上、より好ましくは３０°以上の角度で広がるようにテーパした内壁を有することが望ましい。この場合、メッキにより接続用導体を形成する際に接続用導体と絶縁層との間に気泡が残留するのを防止することができるのとともに、隣り合う絶縁層の一方の接続用導体と他方の導体パターンとの接続をより確実なものとすることができる。
【００２３】
また、下部構造を構成する絶縁層に形成される孔は、上部構造とは反対側に向かって広がるように、４５°以上のテーパ角の内壁を有する。このようなテーパ角の内壁を有する孔は、絶縁フィルムに小エネルギーの炭酸ガスレーザを、多いパルス数で照射することにより、または絶縁フィルムに、炭酸ガスレーザをディフォーカスして照射することにより、形成することが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、図面を参照しながらより詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態に係る金属バンプ付き多層基板を概略的に示す断面図である。図１に示す金属バンプ付き多層基板１は、上部構造２と中間構造３と下部構造４とが積層された三層構造を有している。この金属バンプ付き多層基板１は、上部構造２側に半導体チップを搭載し、下部構造４側で回路基板との接続を行うものである。
【００２６】
上部構造２は、高分子フィルム５ａと接着剤層６ａとの積層構造からなる絶縁層７ａを有している。絶縁層７ａの高分子フィルム５ａ上には、第１の導体パターンとして銅パターン８ａが形成されており、この銅パターン８ａ上に半田等からなる金属バンプ９が形成されている。また、絶縁フィルム７ａには、底面が銅パターン８ａで構成された貫通孔であるビアホールが形成されており、このビアホール内に埋め込まれた半田等の金属材料が接続用導体１０ａを形成している。
【００２７】
中間構造３は、高分子フィルム５ｂと接着剤層６ｂとの積層構造からなる絶縁層７ｂを有している。中間構造３は高分子フィルム５ｂが上部構造２の接着剤層６ａと接するように配置されている。絶縁層７ｂの高分子フィルム５ｂ上には、第２の導体パターンとして銅パターン８ｂが形成されており、この銅パターン８ｂは上部構造２の接続用導体１０ａと接続されている。また、絶縁フィルム７ｂには、底面が銅パターン８ｂで構成された貫通孔であるビアホールが形成されており、このビアホール内に埋め込まれた半田等の金属材料が接続用導体１０ｂを形成している。
【００２８】
下部構造４は、中間構造３の接着剤層６ｂと接して配置された高分子フィルムからなる絶縁層７ｃを有している。絶縁層７ｃの接着剤層６ｂ側の面には、第３の導体パターンとして銅パターン８ｃが形成されており、この銅パターン８ｃは中間構造３の接続用導体１０ｂと接続されている。また、絶縁フィルム７ｃには、底面が銅パターン８ｃで構成された貫通孔が形成されており、この貫通孔内に埋め込まれたＣｕ、Ｎｉ、Ａｕ、半田等の金属材料が接続用導体１０ｃを形成している。
【００２９】
この接続用導体１０ｃは、多層基板１を回路基板上に実装するための接合部として用いられる。すなわち、接続用導体１０ｃ上に半田ボールやクリーム半田が供給され、これらを介して回路基板の導体との接続が行われる。
【００３０】
なお、一般に、導体パターンの厚さは１０〜１８μｍ程度と薄いため、このような導体パターンと回路基板とを半田を介して接合する構造では、導体パターンに応力が加わり、導体パターンが破断することがある。しかしながら、図１に示すように、絶縁フィルム７ｃに形成した接続用導体１０ｃと回路基板とを半田を介して接合する構造を採用した場合、そのような破断を生ずることはない。
【００３１】
以上説明した図１に示すバンプ付き多層基板１の製造方法について、図２〜図８を参照しながら説明する。
最初に、上部構造２の形成方法について、図２〜図４を参照して工程順に説明する。
【００３２】
上部構造２を形成するに当り、まず、図２（ａ）に示すように、例えば、厚さ１２μｍの銅箔８ａの一方の主面に厚さ２５μｍのポリイミド層５ａと厚さ３０μｍのＢステージ状態のエポキシ層６ａとからなる絶縁層７ａを有する材料を用意する。次いで、図２（ｂ）に示すように、ポリイミド層５ａ及びエポキシ層６ａの所定の位置に、ビアホールとして銅箔８ａに達する１００μｍ径の孔を炭酸ガスレーザを用いて形成した。炭酸ガスレーザによる穴あけ時に孔及びその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００３３】
次に、図２（ｃ）に示すように、銅箔８ａ上に厚さ２５μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム１５をラミネートした後、図２（ｄ）に示すように、半田バンプ部がポジパターンとなるフォトマスク１６を介して感光性ドライフィルム１５を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１６０ｍＪ／ｃｍ2とした。
【００３４】
次に、図３（ｅ）に示すように、感光性ドライフィルム１５を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ2ＣＯ3水溶液を用いて現像し、レジストパターン１７を形成した。
【００３５】
そして、図３（ｆ）に示すように、錫９６．５銀３．５組成の半田を電気メッキすることにより、高さ１０μｍのバンプ８と厚さ４０μｍの接続用電極１０ａとを同時に形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００３６】
そして、図３（ｇ）に示すように、レジストパターン１７を剥離した。剥離液としては、液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液を用いた。その後、図３（ｈ）に示すように、銅箔８ａから回路パターンを形成するために、電着フォトレジスト（プライムコートＡＮ−３００：関西ペイント社製）を電着塗工して電着フォトレジスト膜１９を形成し、これを８０℃で１０分間乾燥した。
【００３７】
その後、図４（ｉ）に示すように、導体回路がネガパターンとなるフォトマスク２０ａを介して電着フォトレジスト層１９を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１００ｍＪ／ｃｍ2とした。
【００３８】
そして、電着フォトレジスト層１９を現像し、図４（ｊ）に示すように、電着フォトレジストパターン２１を形成した。現像液としては、液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ2ＣＯ3水溶液を用いた。次いで、図４（ｋ）に示すように、電着フォトレジストパターン２１をマスクとして用いて、銅箔８ａの露出した部分をアルカリエッチング溶液によりエッチングし、回路パターンである銅箔パターン８ａを形成した。
【００３９】
その後、電着フォトレジストパターン２１を液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液剥離液により剥離して、図４（ｌ）に示すように、金属バンプ９を有しビアが半田からなる接合用導体１０ａで埋め込まれた上部構造２を得た。
【００４０】
次に、中間構造３の形成方法について、図５及び図６を参照して工程順に説明する。
中間構造を形成するに当り、まず、図５（ａ）に示すように、厚さ１２μｍの銅箔８ｂの片面に、厚さ２５μｍのポリイミド層５ｂと厚さ３０μｍのＢステージ状態のエポキシ層６ｂとからなる絶縁層７ｂを有する材料を用意する。次いで、図５（ｂ）に示すように、ポリイミド層５ｂ及びエポシキ層６ｂの所定の位置に、ビアホールとして銅箔８ｂに達する１００μｍ径の孔を炭酸ガスレーザを用いて形成した。炭酸ガスレーザによる穴あけ時に孔及びその周辺に付着したカーボンは、ブラスト処理によって機械的に除去した。
【００４１】
次に、図５（ｃ）に示すように、銅箔８ｂ上に厚さ２５μｍのネガタイプ感光性ドライフィルム２５をラミネートした。その後、銅箔８ｂを電極として錫９６．５銀３．５組成の半田を電気メッキし、孔内に半田からなる接続用導体１０ｂを形成した。メッキ浴としては、ＡＳ５１３系浴（商品名：石原薬品社製）を用いた。
【００４２】
次に、図５（ｄ）に示すように、回路パターンがネガパターンとなるフォトマスク２０ｂを介して感光性ドライフィルム２５を露光した。露光光源としては、超高圧水銀ランプを用い、照射量は１００ｍＪ／ｃｍ2とした。
【００４３】
次に、図６（ｅ）に示すように、感光性ドライフィルム２５を液温３０℃の１ｗｔ％Ｎａ2ＣＯ3水溶液を用いて現像してレジストパターン２６を形成した。
【００４４】
次いで、図６（ｆ）に示すように、銅箔８ｂの露出した部分をアルカリエッチング溶液によりエッチングして、回路パターンである銅箔パターン８ｂを形成した。
【００４５】
その後、レジストパターン２６を液温４５℃の３％ＮａＯＨ水溶液剥離液により剥離することにより、図６（ｇ）に示すように、ビアが半田からなる接合用導体１０ｂで埋め込まれた中間構造３を得た。
【００４６】
次に、Ｂステージ状態のエポキシ層６ｂを有していない材料を用いたこと以外は中間構造３に関して説明したのとほぼ同様の方法により下部構造４を形成した。なお、下部構造４の接続用導体１０ｃを形成するための電気メッキは２回に分けて行ってもよい。例えば、図７に示すように、最初にＣｕメッキを行った後に半田メッキを行うことにより、銅箔パターン８ｃ側からＣｕ層２７及び半田層（例えば、錫９６．５銀３．５組成の半田からなる）２８が順次積層された構造の接続用導体１０ｃを得ることができる。
【００４７】
次に、上述した方法により得られた上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を図８（ａ）に示すように位置合わせした。その後、これらを重ね合せて、真空プレス機を用いて１０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を２０分間印加し、さらに、温度１７０℃・真空度５０ｔｏｒｒ以下の条件下で３０Ｋｇ／ｃｍ2の圧力を６０分間印加することにより、図８（ｂ）に示すように上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を相互に接着した。以上のようにして、図１に示すバンプ付き多層基板１を得た。
【００４８】
上述した実施形態によると、バンプ８は、上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を貼り合せる前にフォトリソグラフィー技術と電気メッキ技術を用いて形成される。そのため、バンプ８同士の距離を狭めること、すなわちファインピッチバンプの形成を容易に行うことができる。
【００４９】
また、上記方法によると、従来の方法のようにバンプの周囲にソルダーレジスト層を形成しないため、金属バンプを高く形成する必要がない。したがって、金属バンプ９の形成が容易であり、且つ短時間で金属バンプ９を形成することができる。また、ソルダーレジスト層を形成するための工程や、これを実施することに伴う歩留まり低下を生じないことから、製造コストを低減することが可能である。
【００５０】
本実施形態に係る方法によると、多層基板１における各導体パターン８ａ〜８ｃの接続は、絶縁層７ａ，７ｂに埋め込まれた接続用導体１０ａ，１０ｂを介して行われる。そのため、本方法によると、ビアの直上にビアを配置できる等、配置に関する自由度が高く、これにともない導体パターン８ａ〜８ｃの設計の自由度が大きくなり、多層基板１の小型化や積層数の低減が可能である。
【００５１】
また、本実施形態に係る方法によると、途中工程において導体パターン８ａ〜８ｃに不良がないことが確認された上部構造２、中間構造３、及び下部構造４を一括積層することができるため、製造歩留まりを向上させることができるのとともに、従来工法に比べプレス積層工程に要する工数が少なくなり、製造コストを低減することができる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、導体パターン８ａをエッチングにより形成する前に金属バンプ９を形成したが、既に導体パターンが形成された基板に金属バンプを形成すること、例えば、電気メッキ用給電パターンを形成しておき、バンプを電気メッキ法で形成した後に、給電パターンを切断することも可能である。しかしながら、この方法では、導体パターンの形状によっては給電パターンを形成することが困難な場合がある。また、後に給電パターンを切断するための工程が必要となる。また、他の方法としては、クリーム半田や半田ボールを導体パターンのバンプ形成位置に載置し、これをロウ付けする方法もある。しかしながら、この方法では、導体パターン上に半田が濡れ広がってしまうことを防止するため、ソルダーレジスト層を形成しなければならない。さらに、この方法で形成された半田バンプは球状をなすため、金属バンプ同士を狭い間隔で形成することが困難となる。
【００５３】
これに対し、本実施形態に係る金属バンプ付き多層基板１の製造方法では、エッチングにより導体パターン８ａを形成する前に金属バンプ９を形成するので、電気メッキ用給電パターンを設ける必要がない。また、ロウ付け等によらず、電気メッキ法により金属バンプ９を形成することから、導体パターン８ａ上への半田バンプの濡れ広がりを防止するためのソルダーレジスト層を形成する必要がなく、製造工程を簡略化できるとともに、柱状体の金属バンプ９を容易に形成することができる。したがって、上述した実施形態のように、導体パターン８ａを形成する前に金属バンプ９を形成することが好ましい。
【００５４】
なお、上述した実施形態において、絶縁層７ａ及び７ｂは、ポリイミド層とＢステージ状態のエポキシ層とで構成されているが、別の材料として、ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させこれをＢステージ状態とした、いわゆるプリプレグを用いることもできる。また、上述した実施形態では三層構造のバンプ付き多層基板１を製造することについて説明したが、積層数の異なるバンプ付き多層基板についても同様の方法で製造することができる。例えば、二層構造のバンプ付き多層基板を製造する場合は、上部構造２と下部構造３とを貼り合せればよい。また、積層数を４層以上とする場合は、中間構造３を複数形成し、これら中間構造が上部構造２と下部構造３との間に位置するように貼り合せればよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、多層基板は、上部構造、下部構造、及び中間構造をそれぞれ形成した後、これらを一括して貼り合せることにより得られる。また、本発明のバンプ付き多層基板の製造方法によると、隣り合う絶縁層間での導体パターンの接続は、例えば上部構造と中間構造とを重ね合せて、一方の絶縁層に埋め込まれた接続用導体と他方の絶縁層の導体パターンと接触させることにより行われるため、ある接続用導体の真上に他の接続用導体を位置させることも容易であり、配線の設計に関して極めて高い自由度を実現することができる。
【００５６】
すなわち、本発明によると、バンプ付き多層基板を高い設計の自由度で及び低いコストで製造することを可能とするバンプ付き多層基板の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る金属バンプ付き多層基板を概略的に示す断面図。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図３】（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図４】（ｉ）〜（ｌ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の中間構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図６】（ｅ）〜（ｇ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の中間構造の形成工程を概略的に示す断面図。
【図７】図１に示す金属バンプ付き多層基板の下部構造の他の例を概略的に示す断面図。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、図１に示す金属バンプ付き多層基板の上部構造、中間構造、及び下部構造の貼り合せ工程を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１…金属バンプ付き多層基板
２…上部構造
３…中間構造
４…下部構造
５ａ〜５ｃ…高分子フィルム
６ａ，６ｂ…接着剤層
７ａ〜７ｃ…絶縁層
８ａ〜８ｃ…導体パターン
９…金属バンプ
１０ａ〜１０ｃ…接続用導体
１５，２５…ネガタイプ感光性ドライフィルム
１６，２０ａ，２０ｂ…フォトマスク
１７，２６…レジストパターン
１９…電着フォトレジスト膜
２１…電着フォトレジストパターン
２７…Ｃｕ層
２８…半田層
Claims (5)
- 積層構造を形成し且つそれぞれが貫通孔を有する複数の絶縁層と、該複数の絶縁層の隣り合うもの同士の間及び最上層の絶縁層の上面にそれぞれ配置された複数の導体パターンと、該複数の導体パターンの最上層の導体パターン上に形成された金属バンプと、前記複数の絶縁層の貫通孔内にそれぞれ形成され前記複数の導体パターンの隣り合うもの同士を接続する複数の接続用導体とを備えた、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付き多層基板の製造方法であって、
第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁層と、前記第１の貫通孔内に形成された第１の接続用導体と、前記第１の絶縁層の一方の主面に形成され前記第１の接続用導体と接続された第１の導体パターン或いは導体層とを備え、前記第１の絶縁層の他方の主面は接着性であり、前記第１の接続用導体はその全体が前記第１の貫通孔内に埋め込まれている上部構造を形成する工程、
第２の貫通孔が設けられた第２の絶縁層と、前記第２の貫通孔内に形成された第２の接続用導体と、前記第２の絶縁層の一方の主面に形成され前記第２の接続用導体に接続された第２の導体パターンとを備え、前記第２の貫通孔は、前記第２の絶縁層の前記一方の主面側から前記第２の絶縁層の他方の主面側に向けて広がっており、４５°以上のテーパ角の内壁を有している下部構造を形成する工程、及び
前記上部構造と前記下部構造とを、前記上部構造の前記第１の導体パターン或いは導体層が形成された面の裏面が前記下部構造の前記第２の導体パターンが形成された面と対向するように重ね合わせ、それらに圧力を印加することにより前記第１の接続用導体と前記第２の導体パターンとを接触させて、それらを貼り合せる工程
を具備することを特徴とするバンプ付き多層基板の製造方法。 - 積層構造を形成し且つそれぞれが貫通孔を有する複数の絶縁層と、該複数の絶縁層の隣り合うもの同士の間及び最上層の絶縁層の上面にそれぞれ配置された複数の導体パターンと、該複数の導体パターンの最上層の導体パターン上に形成された金属バンプと、前記複数の絶縁層の貫通孔内にそれぞれ形成され前記複数の導体パターンの隣り合うもの同士を接続する複数の接続用導体とを備えた、半導体チップを回路基板に搭載するためのバンプ付き多層基板の製造方法であって、
第１の貫通孔が設けられた第１の絶縁層と、前記第１の貫通孔内に形成された第１の接続用導体と、前記第１の絶縁層の一方の主面に形成され前記第１の接続用導体と接続された第１の導体パターン或いは導体層とを備え、前記第１の絶縁層の他方の主面は接着性であり、前記第１の接続用導体はその全体が前記第１の貫通孔内に埋め込まれている上部構造を形成する工程、
第２の貫通孔が設けられた第２の絶縁層と、前記第２の貫通孔内に形成された第２の接続用導体と、前記第２の絶縁層の一方の主面に形成され前記第２の接続用導体に接続された第２の導体パターンとを備え、前記第２の貫通孔は、前記第２の絶縁層の前記一方の主面側から前記第２の絶縁層の他方の主面側に向けて広がっており、４５°以上のテーパ角の内壁を有している下部構造を形成する工程、
第３の貫通孔が設けられた第３の絶縁層と、前記第３の貫通孔内に形成された第３の接続用導体と、前記第３の絶縁層の一方の主面に形成され前記第３の接続用導体に接続された第３の導体パターンとを備え、前記第３の絶縁層の他方の主面は接着性であり、前記第３の接続用導体はその全体が前記第３の貫通孔内に埋め込まれている少なくとも１つの中間構造を形成する工程、及び
前記上部構造と前記下部構造と前記少なくとも１つの中間構造とを、前記上部構造の前記第１の導体パターン或いは導体層が形成された面の裏面が前記下部構造の前記第２の導体パターンが形成された面と対向し且つ前記上部構造と前記下部構造との間で前記少なくとも１つの中間構造の前記第３の導体パターンが前記上部構造と対向するように重ね合わせ、それらに圧力を印加することにより隣接した前記構造間で前記接続用導体と前記導体パターンとを接触させて、それらを貼り合せる工程
を具備することを特徴とするバンプ付き多層基板の製造方法。 - 前記上部構造を形成する工程は、前記導体層上に金属バンプを形成すること及び前記導体層をパターニングして前記第１の導体パターンを形成することを含む請求項１または２に記載のバンプ付き多層基板の製造方法。
- 前記導体層のパターニングを前記金属バンプの形成後に行うことを特徴とする請求項３に記載のバンプ付き多層基板の製造方法。
- 前記第１の接続用導体と前記金属バンプとを電気メッキにより同時に形成することを特徴とする請求項３または４に記載のバンプ付き多層基板の製造方法。
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