JP4448523B2 - ビルドアッププリント基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ビルドアッププリント基板の製造方法に係り、より詳しくは、イオンビーム表面処理及び真空蒸着法で構成される乾式金属シード層形成工程によってビルドアッププリント基板のコア層回路を形成することにより、高信頼性の微細回路を親環境的に実現できるビルドアッププリント基板の製造方法に関する。
現在、ビルドアッププリント基板(PCB;Printed Circuit Board)は、サブトラクティブ工法(Subtractive Process)、MSAP(Modified Semi Additive Process)及びセミアディティブ(SAP:Semi Additive Process)工法などを用いて製作している。
特に、高密度配線(HDI:High Density Interconnection)製品はサブトラクティブ工法を適用し、極薄型のチップサイズパッケージであるUT−CSP(Ultra Thin−Chip Scale Package)、ボールグリッドアレイ(BGA:Ball Grid Array)はサブトラクティブ及びMSAP工法を適用し、フリップチップ式のFCBGA(Flip Chip BGA)では、コア層はサブトラクティブ工法を、2F2B/3F3Bなどのビルドアップ外層はSAP工法を適用しており、無電解メッキ工程でシード層を形成して微細回路を実現している。
これに関連し、従来技術の一具体例によってビルドアッププリント基板のコア層(A)及び外層(B)を製造する過程を図1(a)及び図1(b)にフローチャートでそれぞれ示した。
以下、図1(a)及び図2A〜図2Gを参照して、従来技術の一具体例によってサブトラクティブ工法を適用して、ビルドアッププリント基板のコア層を製造する過程を説明すれば次のようである。
まず、両面に金属層12が積層されている樹脂基板11に、通常のエッチング及びドリル工程によって導通孔13を形成する(図2A及び2B参照)。ついで、導通孔13が形成された基板の表面をデスミア(Desmear)処理し、無電解メッキによって無電解金属層14を形成した後(図2C参照)、電解メッキによって金属パネルメッキ層15を形成する(図2D参照)。導通孔13を導電性ペースト16で充填した後(図2E参照)、導通孔13を含んで回路パターンが形成される所定の領域にドライフィルム(D/F)17を塗布し(図2F参照)、通常の露光/現像及びエッチング工程によって不要な部分の金属層を除去した後、ドライフィルム17を除去してコア層回路形成過程を完成する(図2G参照)。ついで、後述する外層形成工程を実行するに先立ち、基板表面に、例えばCZ処理などの当業界にて周知の通常の表面処理を施して絶縁層を積層する(図示せず)。
以下、図1(b)及び図3A〜図3Fを参照して、従来技術の一具体例によってMSAP工法を適用してビルドアッププリント基板の外層を製造する過程を説明する。説明の便宜上、コア層へのビルドアップ過程は略し、外層のみを別に示して説明する。
まず、両面に金属層22が積層されている樹脂基板21をハーフエッチング(Half−etching)した後、通常のエッチング及びドリル工程によってブラインドビアホール23を形成する(図3A及び図3B参照)。ついで、ブラインドビアホール23が形成された基板の表面をデスミア処理し、無電解メッキによって無電解金属層24を形成した後(図3C参照)、ビアホール23を含んで回路パターンが形成される領域を除いた所定の領域にドライフィルム26を塗布した後(図3D参照)、これをレジストにして電解メッキによって金属パターンメッキ層27を形成する(図3E参照)。ついで、ドライフィルム26を除去し、フラッシュエッチングで不要な部分の金属層を除去してパターニング過程を完成する(図3F参照)。
従来技術の他の具体例によってビルドアッププリント基板のコア層(A)及び外層(B)を製造する過程を図4(a)及び図4(b)にフローチャートでそれぞれ示した。
以下、図4(a)及び図5A〜図5Gを参照して、従来技術の他の具体例によってサブトラクティブ工法を適用してビルドアッププリント基板のコア層を製造する過程を説明すれば次のようである。
まず、両面に約12μmの厚さを有する金属層32が積層されている樹脂基板31に、通常のエッチング及びドリル工程によって約350μmの幅(孔径)を有する導通孔33を形成する(図5A及び5B参照)。ついで、導通孔33が形成された基板の表面をデスミア処理し、無電解メッキによって約1〜3μmの厚さで無電解金属層34を形成した後(図5C参照)、電解メッキによって約18μmの厚さで金属パネルメッキ層35を形成する(図5D参照)。電解金属層35が形成された導通孔33を導電性ペースト36で充填した後(図5E参照)、導通孔33を含んで回路パターンが形成される所定の領域にドライフィルム37を塗布し(図5F参照)、通常の露光/現像及びエッチング工程によって不要な部分の金属層を除去した後、ドライフィルム37を除去してコア層回路形成過程を完成する(図5G参照)。ついで、後述する外層形成工程を実行するに先立ち、基板表面に、例えばCZ処理などの当業界にて周知の通常の表面処理を施して絶縁層を積層する(図示せず)。
以下、図4(b)及び図6A〜図6Fを参照して、従来技術の他の具体例によってSAP工法を適用してビルドアッププリント基板の外層を製造する過程を説明する。説明の便宜上、コア層へのビルドアップ過程は省き、外層のみを別に示して説明する。
まず、両面に金属層42が積層されている樹脂基板41、例えば約35μmの厚さを有するABF(Ajinomoto Buildup Film)に通常のエッチング及びドリル工程によって約75μmの幅(孔径)でブラインドビアホール43を形成する(図6A及び6B参照)。ついで、ブラインドビアホール43が形成された基板の表面をデスミア処理し、無電解メッキによって約1±0.3μmの厚さで無電解金属層44を形成した後(図6C参照)、ブラインドビアホール43を含んで回路パターンが形成される領域を除いた所定の領域にドライフィルム45を塗布した後(図6D参照)、これをレジストにして電解メッキによって金属パターンメッキ層46を形成する(図6E参照)。ついで、ドライフィルム45を除去し、フラッシュエッチングによって不要な部分の金属層を除去してパターニング過程を完成する(図6F参照)。
一方、各製品別既存樹脂基板資材としては、一般にFR−4、BT(Bismaleimide Triazine)、ABF(Ajinomoto Buildup Film)などのエポキシ系樹脂が使用されている。
例えば、BT絶縁資材を使用し、サブトラクティブ及びMSAP工法を適用しているBGA、UT−CSP製品の場合、原資材の粗さにつき表面プロファイルが1μm以上であり、サブトラクティブ工法では、ピッチ(Pitch)が80μm(Line/Space=40/40μm)以下の微細回路の実現に限界があり、MSAP工法でもハーフエッチングを行うため、金属層の厚さにバラツキが発生して、約50μm(Line/Space=25/25μm)オーダーのピッチを有する微細回路が得られる程度である。
FCBGA製品群では、通常、コア層は、FR−4樹脂基板を利用してサブトラクティブ工法でピッチが約100μm(Line/Space=50/50μm)の回路を構成するように製作され、ビルドアップ外層は、ピッチが約36μm(Line/Space=18/18μm)の微細回路を得るために、SAP工法を通じてABF樹脂基板を用いて準備される。しかし、コア層は、樹脂基板資材の表面粗度若しくは粗さ(Surface roughness)とサブトラクティブ工法そのものの限界によって、微細回路を実現することが困難である。
一方、ABF絶縁資材を使用して多層基板をSAP工法で製作しているFCBGA製品群の場合には、図7に示すように、コア層(1層〜2層52a、52bで構成)にはサブトラクティブ工法を適用し、外層(3層〜6層55a、55b、57a、57bで構成)にはSAP工法を適用している。特に、外層形成工程で、無電解メッキ工程で1〜3μm程度のシード層を形成し、メッキ、剥離、フラッシュエッチングなどの回路形成工程を2回繰り返して各樹脂基板51、54a、54b、56a、56bに、ビアホール53を含めて回路パターン52a、52b、55a、55b、57a、57bを形成した後、ソルダレジスト58a、58bを塗布し、ソルダレジスト開放部59a、59bを形成して総計6層を有するFCBGA基板を製作している。
しかし、高価なABF原資材を使用することによる工程単価の上昇によって生産単価が高く、前述したSAP工法を適用する場合、ABF原資材の表面プロファイルが1μm以上であって、表面粗度が大きく、ピッチが36μm(Line/Space=18/18μm)であり、湿式表面処理及び無電解化学メッキによって微細回路を実現するのに限界があった。
プリント基板の軽薄短小化の要望に伴って、多くの製造業者が、回路上の信号伝送速度を向上させるように、微細回路を実現し高機能化を図るための絶縁資材の開発を試みてきている。このような開発動向によると入出力信号数が増加するので、高信頼性の微細回路を実現する必要がある。しかし、従来のSAP工法は、湿式表面処理及び無電解メッキを適用した湿式工程によって金属シード層を形成するから、表面粗度が不所望に大きくなって微細回路の実現化に限界があるだけでなく、廃棄物が多量発生して環境に対し親和的ではない欠点がある。
そこで、本発明は、前記のような問題点を解決するために広範囲な研究を繰り返えした結果、ビルドアッププリント基板のコア層を、既存のサブトラクティブ工法の代わりに、両面に金属層が積層された樹脂基板にフルエッチングを施して、密着力向上のための表面粗度を形成させた後、SAP工法で回路層を形成するが、既存の湿式エッチングと無電解メッキから構成される湿式工程の代わりに、乾式工程のイオンビーム表面処理と真空蒸着によって金属シード層を形成することにより、親環境的に高信頼性の微細回路の実現が可能なビルドアッププリント基板を製造することができ、本発明はこれを基にして完成された。
したがって、本発明の目的は、コア層及び外層を含むビルドアッププリント基板の全ての回路層を共にSAP工法で製作して微細回路を実現することができるビルドアッププリント基板の製造工程を提供することにある。
本発明の他の目的は、湿式金属シード層形成工程を乾式工程に取り替えて、親環境的で経済的な方法で回路層を形成することができるビルドアッププリント基板の製造工程を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、樹脂基板と金属層の界面密着力を向上させることができ、高信頼性で微細回路を実現することができるビルドアッププリント基板の製造工程を提供することにある。
前記目的及びその他の目的を達成するための本発明によるビルドアッププリント基板の製造方法は、コア層及び外層を含むビルドアッププリント基板の製造方法において、前記コア層が、(a)両面に金属層が積層された第1樹脂基板を提供する段階;(b)前記第1樹脂基板の両面の金属層を除去する段階;(c)前記金属層が除去された第1樹脂基板に層間電気的導通のための導通孔を形成する段階;(d)前記導通孔が形成された第1樹脂基板の表面をイオンビームで表面処理する段階;(e)前記表面処理された第1樹脂基板上に真空蒸着法によって第1金属シード層を形成する段階;(f)前記第1金属シード層が形成された基板に電解メッキ法によって第1金属パターンメッキ層を形成する段階;(g)前記第1金属パターンメッキ層が形成されなかった部位の第1金属シード層を除去する段階;及び(h)前記導通孔の内部を導電性ペーストで充填してコア回路層を形成する段階;を含んで製造されることを特徴とする。
ここで、前記イオンビーム表面処理段階が、Ar、O、N、Xe、CF、H、Ne、Kr及びこれらの混合ガスよりなる群から選択された不活性ガスの存在下で行われることが望ましい。
前記真空蒸着法は、スパッタリング(sputtering)法、熱蒸着(thermal evaporation)法またはイー−ビーム(e−beam)法であることができる。
前記第1金属シード層の厚さは、望ましくは0.02〜4μm、より望ましくは0.02〜1μmである。
一方、前記外層は、(i)前記コア回路層上に第2樹脂基板を積層する段階;(j)前記第2樹脂基板に層間電気的導通のためのブラインドビアホールを形成する段階;(k)前記ブラインドビアホールが形成された第2樹脂基板上に無電解メッキ法によって第2金属シード層を形成する段階;(l)前記第2金属シード層が形成された基板に電解メッキ法によって第2金属パターンメッキ層を形成する段階;及び(m)前記第2金属パターンメッキ層が形成されなかった部位の第2金属シード層を除去する段階;を含んで製造されることができる。
前記第1及び第2樹脂基板は互いに同じか異なるエポキシ系樹脂またはフッ素系樹脂からなった基板であることができる。
また、前記金属は望ましくは銅である。
このように、本発明によれば、両面に金属層が積層された樹脂基板をフルエッチングして、別途の表面処理過程なしに密着力向上のための表面粗度を付与した後、SAP工法でコア層の金属回路層を形成し、既存の湿式エッチングと無電解メッキから構成される湿式工程の代わりに、乾式工程のイオンビーム表面処理と真空蒸着によって金属シード層を形成することにより、資材界面密着力を向上させることができる。
また、既存の無電解メッキを利用した金属シード層形成工程においては、その厚さが約3μmと比較的厚いから、後続する金属シード層除去工程のフラッシュエッチング工程時間が長くなり、アンダーカットの問題が発生したが、本発明では、イオンビーム表面処理及び真空蒸着によってもっと薄い金属シード層を形成することにより、工程時間を短縮させて生産性を向上させるとともにアンダーカット問題を解決することができる。これにより、高密度微細回路パターンの形成が可能である。
同時に、既存の湿式表面処理と無電解メッキ工程を乾式イオンビーム表面処理と真空蒸着で取り替えることにより、親環境的であり、金属との密着力(Peel strength>0.8Kgf/cm)を向上させて、ピッチ40μm(Line/Space=20/20μm)以下の微細回路の実現が可能である。
さらに、ビルドアップ基板のコア層も基板資材と金属回路層との密着力強化のためのSAP工法によって形成することにより、ビルドアップ基板の全層をSAP工法で製作して高信頼性の微細回路を実現することができる利点がある。
以下、本発明を添付図面に基づいてより具体的に説明する。
前述したように、既存のビルドアッププリント基板のコア層における工程は、両面に金属層が積層された樹脂基板を利用し、サブトラクティブ工法でドライフィルム積層し、露光/現像の後、湿式エッチングで回路を形成しているが、回路線幅をピッチ80μm(Line/Space=40/40μm)以下にするのに限界がある。一方、このような微細回路具現の限界を克服するために、SAP工法によって基板にビアホール加工、デスミア工程を施し、無電解メッキで金属シード層を形成した後、電解メッキ、フラッシュエッチングで回路を形成する方法が考慮できるが、SAP工法を適用するにあたって、通常の湿式工程によって、無電解/電解メッキで回路層を形成する場合、樹脂基板と金属層との密着力が確保できなくて微細回路の実現が困難である。
本発明では、前述した問題点を改善するために、まず、SAP工法を適用してコア層を製作し、コア層樹脂基板に積層された両面金属層をフルエッチングして、密着力向上のための表面粗度を付与した後、既存の湿式金属シード層形成工程のデスミア及び無電解メッキ工程を乾式工程のイオンビーム表面処理及び真空蒸着で取り替えることで、親環境的なSAP工法で金属との密着力(Peel strength>0.8Kgf/cm)を向上させて高密度の微細回路を実現することが可能である。一方、ビルドアップ外層では、既存の工法である湿式デスミア及び無電解/電解メッキを適用して回路層を形成することにより、全層にSAP工法を適用して高密度の微細回路を実現することができる。
図8(a)及び図8(b)は、本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層及び外層の製造工程をそれぞれフローチャートで示す。
以下、図8(a)及び図9A〜9Hを参照して、本発明によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を、その好適な具体例に基づいて説明する。
まず、両面金属積層板提供過程では、当業界で使用される、両面に金属層62が積層された通常のエポキシ系樹脂またはフッ素系樹脂からなったプリント基板用樹脂基板61を準備する(図9A参照)。ここで、前記金属としては、回路形成に適用可能な伝導性金属であれば特別に制限されないが、経済性を考慮して銅を使用することが普通である。
ついで、フルエッチング過程では、樹脂基板61の両面に積層された金属層62を通常のフルエッチング法によって除去する。これにより、別途の特別な表面処理なしでも、基板に密着力向上のための表面粗度若しくは粗さを付与することができる(図9B参照)。
ついで、孔加工/イオンビーム表面処理過程では、樹脂基板61に層間電気的導通のための少なくとも一つの内層ビア用導通孔63を形成した後(図9C参照)、前記導通孔63が形成された基板の表面をイオンビームで表面処理する。
望ましくは、前記イオンビーム表面処理過程は、Ar、O、N、Xe、CF、H、Ne、Kr及びこれらの混合ガスよりなる群から選択される不活性ガスの存在下で1E15〜1E19(ions/cm)のイオン注入量及び0.5〜20keVの加速電圧で実行できるが、特別にこれに制限されるものではなく、実際の工程条件は基板材料によって適宜調節できることは当業者に自明であろう。
このような乾式イオンビーム表面処理過程によって、樹脂基板と後続工程で形成される金属シード層との密着力を強化させることができる。すなわち、図12に示すように、樹脂基板資材である高分子物質の表面にエネルギーを有する不活性または反応性イオンを照射して励起させて不安定な連結リンクを形成させ、反応ガス(例えば、酸素)を供給することで、化学反応を引き起こして疎水性から親水性の特性に表面を変化させて資材界面密着力を強化させることにより、微細回路の具現が可能なものである。
ついで、金属層真空蒸着過程では、前記イオンビーム表面処理された基板61上に、真空蒸着法を利用して所望厚さの金属シード層64を形成させる(図9D参照)。
前記真空蒸着法は、望ましくはスパッタリング(sputtering)法、熱蒸着(thermal evaporation)法またはイー−ビーム(e−beam)法であることができるが、当業界にて周知のものであれば特別にこれらに限定されるものではない。
これにより形成される金属シード層の厚さは0.02〜4μm、望ましくは0.02〜1μm、より望ましくは0.02〜0.5μmであることが望ましい。特に、このように真空蒸着法にしたがい、既存の湿式無電解メッキ工程によって形成される金属シード層の厚さ(通常、2〜3μm)に比べ、選択的にもっと薄く金属シード層を形成することができるので、以後のフラッシュエッチング工程で作業時間を短縮させて生産性を向上させることができ、アンダーカットの発生を抑制することができるので、コア層での高密度微細回路配線が可能である。同時に、既存の金属シード層形成工程である無電解メッキ法を真空蒸着法で取り替えることで、湿式工程を乾式工程に転換することにより、廃液などが発生しないので、親環境的である。
ついで、D/F塗布、露光/現像、電解金属パターンメッキ、D/F除去各過程では、当業界にて周知のように、パターンメッキすべき部分を除いた所定の部位にメッキレジストとして作用するドライフィルム(D/F)65を塗布し(図9E参照)、露光/現像されたドライフィルム65をパターンマスクとして電解金属パターンメッキした後、ドライフィルム65を除去して金属パターンメッキ層66を形成させる(図9F参照)。
一方、フラッシュエッチング、孔充填過程では、パターンメッキ層66が形成されなかった部位の金属シード層64は通常のフラッシュエッチング法で除去し(図9G参照)、パターンメッキ層66が形成された導通孔63を当業界にて周知の通常の導電性金属ペースト67で充填してコア回路層を完成する(図9H参照)。
ついで、図8(b)及び図10A〜10Fを参照して、本発明によってビルドアッププリント基板のコア層に外層をビルドアップする過程を、好適な具体例に基づいて説明する。
まず、CZ処理、樹脂基板積層過程では、図9Hで形成されたコア回路層を通常の表面処理方法によって、例えばCZ処理(MEC社のCZ8100)によって回路層表面の粗さを増大させて樹脂基板資材との密着力を確保した後、その上に、コア層で使用したものと同じか異なるエポキシ樹脂系またはフッ素樹脂系基板71を積層する(図10A参照)。
ついで、ブラインドビアホール加工、デスミア、無電解金属メッキ過程では、前記樹脂基板71に層間電気的導通のためのブラインドビアホール72を形成した後(図10B参照)、通常のデスミア工程によって表面処理し、無電解メッキを行って、例えば約2〜3μmの厚さを有する金属シード層73を形成する(図10C参照)。
ついで、D/F塗布、露光/現像、電解金属パターンメッキ過程では、ブラインドビアホール72を含んで回路パターンが形成される領域を除いた所定の領域にドライフィルム74を塗布した後(図10D参照)、露光/現像されたドライフィルム74をレジストパターン(マスク)にして電解メッキによって金属パターンメッキ層75を形成する(図10E参照)。
ついで、D/F除去、フラッシュエッチング過程では、ドライフィルム74を除去し、金属パターンメッキ層75が形成されなかった部位の金属シード層73を通常のフラッシュエッチング工程で除去することで、外層回路層を完成する(図10F参照)。
選択的に、図10A〜10Fで前述したようなSAP工程を2回繰り返して3層から6層まで形成した後、例えばFCBGA基板の最外層に適用する場合、当業界にて周知のように、ソルダレジストを塗布し、通常のソルダレジストオープニング工程によってソルダレジスト開放部を形成した後、当業界にて周知の通常の無電解ニッケル/金メッキによってバンプを形成することができる。
このような工程によって形成された6層FCBGA基板の一例を図11に示す。
図11を参照すれば、コア層として第1樹脂基板81に第1回路層82a、82bとビアホール83が形成されており、外層として第2樹脂基板84a、84bとブラインドビアホールとともに第2回路層85a、85b、そして第3樹脂基板86a、86bとブラインドビアホールとともに第3回路層87a、87bが形成されている。また、最外層にソルダレジスト88a、88bが形成されており、所定のオープニング工程によってソルダレジスト開放部89a、89bが形成されている。
一方、このようなビルドアップ基板の使用目的に応じて、外層のビルドアップ工程がさらに数回繰り返し実行され、所定の後続工程がさらに実行できることはもちろんである。
このように製造されるビルドアッププリント基板は、前述のようなHDI(High Density Interconnection)、UT−CSP(Ultra Thin−Chip Scale Package)、BGA(Ball Grid Array)、FCBGA(Flip Chip BGA)などに、特別に限定されず、微細回路を実現しようとするすべての製品に適用可能である。
前述したように、本発明のビルドアップ基板製造工程によれば、コア層基板資材として両面に金属層が積層された樹脂基板の金属層を除去して使用することにより、別途の表面処理なしに、樹脂基板に密着力向上のための表面粗度(Ra<0.8μm)を付与することができ、さらに、このように表面粗度が付与された基板表面をイオンビームで処理することで金属との密着力を向上させて(すなわち、接着強度:Peel strength>0.8Kgf/cm)微細回路の実現を可能にし、既存の湿式金属シード層形成工程を乾式工程と取り替えることで、親環境的な工程によって最小限の表面粗度(Ra<0.8μm)でコア層の微細回路の具現が可能である。また、コア層と外層を含むビルドアッププリント基板の全層にSAP工法によって回路を形成することにより、高密度の微細回路を高信頼性で形成することができる利点がある。
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、これらによって本発明の範疇が限定されるものではない。
[実施例1]
A.両面に銅箔層が積層された所謂両面銅張積層板(CCL:copper clad laminate)として用いたFR−4基板をFeClエッチング液でフルエッチングして、両面の銅箔層を除去した。銅箔層が除去されたFR−4基板に、機械的ドリル方法であるCNC(Computer Numerical Control:コンピューター数値制御)ドリルを利用して径約100〜300μmのビアホールを形成した後、加速電圧約1KeV、イオン注入量1E15の条件の下でNガスを利用してイオンビーム表面処理を行った。
ついで、前記表面処理された基板上に、DCスパッタを利用して約0.3μmの厚さでCuシード層を蒸着した。ついで、HSO(120〜160gl/L)、Cu(20〜40g/L)、Cl(20〜50ppm)、クプラシド(Cupracid)HLレベラー(5〜15ml/L)、空気対流(air flow volume 0.05〜0.15m/min)、温度(20〜25℃)、電流密度(F/B1.5ASD)で電解銅パターンメッキによって約10〜20μmのパターン銅メッキ層を形成し、エッチング速度2m/分の条件で、HSO/Hエッチング液を利用してフラッシュエッチングしてCu−シード層を除去した。最後に、銅ペーストを、粘度3.0pa.s、予熱処理80℃/60min、硬化160℃/60minの条件で、ビアホールの内部に充填してコア回路層を完成した。
B.このように製作されたコア回路層をCZ処理(MEC社のCZ8100)して、銅表面の粗さを増大させて基板材料との密着力を確保した後、ABFを、1次真空ラミネーション装備で、温度100℃、真空時間30sec、圧力7(kgf/cm)、プレス時間60secの条件で、仮接し、2次ホットプレスで、温度100℃、圧力10(kgf/cm)、プレス時間90secの条件で、積層した。
ついで、COレーザーを利用して径約70μmのブラインドビアホールを形成した後、スウェラー(sweller)工程で、pH10〜12の状態に、スミアを膨らんだ状態に作り、過マンガン酸(CH+12MnO +14OH→CO 2−+12MnO 2−+9HO+O)で主目的であるスミアの除去を行い、表面に所望の粗度若しくは粗面を形成し、残留の二酸化マンガンを除去する中和工程(CH+12MnO +14OH→CO 2−+12MnO 2−+9HO+O)を利用してデスミア処理し、CuSO+2HCHO+4NaOH⇔Cu+2HCONa+H+2HO+NaSOの条件で無電解銅メッキ(アトテック、ATOTECH社)で約3μm厚さのCuシード層を形成した。
ついで、HSO(120〜160g/L)、Cu(20〜40g/L)、Cl(20〜50ppm)、クプラシドHLレベラー(5〜15ml/L)、空気対流(air flow volume 0.05〜0.15m/min)、温度(20〜25℃)、電流密度(F/B1.5ASD)の条件で、電解銅パターンメッキ(エバラ、EVARA社)によって約15μmのパターン銅メッキ層を形成し、エッチング速度2m/分の条件で、HSO/Hエッチング液でフラッシュエッチングしてCu−シード層を除去した。
C.前記Bで得た基板に、B過程と同様に、ビルドアップを2回繰り返し行って3層から6層までの外層を形成した後、ロールピッチ(Roll Pitch):370μm、350μm、320μm、ロール間圧力(Roll Press)、ドクターバー圧力、ロール回転速度(Roll Speed):1.2〜1.6m/min、乾燥温度/時間:78℃±2℃の条件でソルダレジストを塗布し、前硬化(precure)として、1次塗布後乾燥(tact time 30秒)/2次塗布後乾燥(tact time 30秒)を行い、塗布されたインクの表面半硬化のための工程によって、インクに含まれたソルバントを除去して、露光作業できるように乾燥させた。
露光工程において、UV強度はSpec:700〜900mJ/cmにし、既でに塗布されたインク表面にUV光を照射して、作業フィルム/ガラスマスク(Work Film/Glass Mask)を通過させてインクの光硬化を誘導することにより、インクが現像液でレジストの役目をするようにした。現像工程は、光硬化が進んだ部分は炭酸ナトリウム(NaCO1%)でレジストの役目をするが、光硬化が進まなかった部分は溶解して除去され、溶液はNaCO濃度:11±1.0g/L(SPEC:10.5±2.0g/l)、NaCOpH:10.0〜12.5、NaCO温度:30±3℃、現像圧力、現像速度、NaCO1%溶液(1%炭酸ナトリウム)を使用し、UV硬化(現像が完了した状態で、インク表面に光硬化を加えて、UV露出時に微々たる光反応をさらに実施してSR物性を向上させる)、後硬化(完全乾燥)インクとCu界面との密着力向上及びインクの硬度(hardness)を増加させるために、インクの成分のうち、硬化剤成分の二重結合を活性化し、硬化剤で現れるすべての樹脂は後硬化で初めて反応して完全な高分子になる。
条件は、温度/時間:120℃30分、150℃60分にして、バンプが形成される領域の回路パターンをソルダオープニングによって開放した後、ホウ酸濃度:22〜38g/L、PH:3.5〜4.5、スルファミン酸ニケル:400〜500g/L、塩化ニッケル:8〜16g/L、Fe:200ppm以下、Cu:200ppm以下、温度:45〜55℃の条件で無電解ニッケルメッキを施し、そしてAu濃度:5.5〜7.5g/L、pH:6.1〜6.4、比重:1.09〜1.24、Fe:50ppm以下、Cu:18ppm以下、Ni:350ppm以下、Zn:5ppm以下、Tl:5〜15ppm、温度:65〜75℃の条件で無電解金メッキを施すことで、FCBGA基板を製作した。
このように製作されたビルドアッププリント基板の接着強度及び絶縁資材の表面粗度を測定し、その結果を下記表1に示した。
[実施例2]
前記段階Aで、DCスパッタリングを用いる代わりに、イオンビームスパッタリングを利用したことを除き、前記実施例1と同様に実施してFCBGA基板を製作した。
このように製作されたビルドアッププリント基板の接着強度及び絶縁資材の表面粗度を測定し、その結果を下記表1に示した。
[比較例1]
前記段階Aで、イオンビーム表面処理とDCスパッタリングを利用する蒸着過程を省き、次のような通常のデスミア及び無電解化学銅を利用した既存湿式工程を適用してCuシード層を形成したことを除き、実施例1と同様に実施してFCBGA基板を製作した。
このように製作されたビルドアッププリント基板の接着強度及び絶縁資材の表面粗度を測定し、その結果を下記表1に示した。
※デスミア;
スウェラー(pH10〜12で最適エッチングのためのコンディショナーの役目をする。すなわち、スミアを膨らんだ状態に作る)→3段水洗→過マンガン酸処理(主目的のスミア除去をし、樹脂表面に粗度若しくは粗面を形成する)→1段水洗→2段水洗→中和(残留の二酸化マンガンを除去する中和工程)→3段水洗→乾燥
※無電解銅メッキ;
クリーナー(密着力向上のためのアルカリ化学洗浄工程とPd吸着のためのコンディショニング工程)→3段水洗→エッチクリーナー(Cu酸化層を除去し、Cu層間の密着力のための粗度を形成)→3段水洗→プレディップ(pre−dip:残留過硫酸塩(persulfate residue)を除去し、プレ−アクチベーターの役目をする→アクチベーター(Pdイオン(非コロイド型)が吸着される工程)→3段水洗→還元(触媒としての役目をするようにPdイオン→Pdに還元する工程)→3段水洗→化学銅(CuイオンがPdの触媒によってCu層を形成する工程)→3段水洗→乾燥
Figure 0004448523
前記表1に示すように、既存の湿式工程を適用してビルドアップ基板を製作する場合(比較例1)、接着強度が約0.5kgf/cm、表面粗度が1.0μmであって、36μm(Line/Space=18/18μm)のピッチが実現可能であるが、本発明による乾式工程を適用してビルドアップ基板を製作する場合(実施例1〜2)、接着強度が約0.9kgf/cmで、表面粗度が比較的に小さい0.9μm程度以下であるので、ピッチ20μm(Line/Space=10/10μm)の微細回路の実現が可能であり、より速い信号伝送速度が達成され得ることが分かった。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明によるビルドアッププリント基板の製造工程はこれらに限定されなく、本発明の技術的思想内で当業界の通常の知識を持った者によってその変形または改良が可能であろう。
本発明の単純な変形ないし変更はみんな本発明の領域に属するもので、本発明の具体的な保護範囲は特許請求の範囲によって明らかになる。
本発明は、イオンビーム表面処理及び真空蒸着法で構成される乾式金属シード層形成工程によってビルドアッププリント基板のコア層回路を形成して、高信頼性の微細回路を親環境的に実現するビルドアッププリント基板の製造工程に適用可能である。
従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板の製造方法を説明するための図であり、(a)及び(b)はコア層及び外層の製造工程をそれぞれ概略的に示すフローチャートである。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によるビルドアッププリント基板の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板の製造方法を説明するための図であり、(a)及び(b)はコア層及び外層の製造工程をそれぞれ概略的に示すフローチャートである。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板外層の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板外層の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板外層の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板外層の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板外層の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の他の具体例によるビルドアッププリント基板外層の外層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 従来技術の一具体例によって製作されたFCBGAプリント基板構造を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板の製造方法を説明するための図であり、(a)及び(b)はコア層及び外層の製造工程をそれぞれ概略的に示すフローチャートである。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるビルドアッププリント基板のコア層の製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 図9Hのコア層上に第1外層を形成する製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 図9Hのコア層上に第1外層を形成する製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 図9Hのコア層上に第1外層を形成する製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 図9Hのコア層上に第1外層を形成する製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 図9Hのコア層上に第1外層を形成する製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 図9Hのコア層上に第1外層を形成する製造工程を説明するための図であり、その一工程を概略的に示す断面図である。 図10Fの第1外層上に第2外層を形成して製作したFCBGAプリント基板構造を概略的に示す断面図である。 本発明の一具体例によるプリント基板のイオンビーム表面処理の原理を概略的に示す図である。
符号の説明
61 第1樹脂基板
62 金属層
63 導通孔
64 第1金属シード層
65 ドライフィルム
66 第1金属パターンメッキ層
67 導電性ペースト
71 第2樹脂基板
72 ブラインドビアホール
73 第2金属シード層
74 ドライフィルム
75 第2金属パターンメッキ層
81 第1樹脂基板
82a、82b 第1回路層
83 ビアホール
84a、84b 第2樹脂基板
85a、85b 第2回路層
86a、86b 第3樹脂基板
87a、87b 第3回路層
88a、88b ソルダレジスト層
89a、89b ソルダレジスト開放部

Claims (8)

  1. コア層及び外層を含むビルドアッププリント基板の製造方法において、
    前記コア層が、
    (a)両面に金属層が積層された第1樹脂基板を提供する段階と、
    (b)前記第1樹脂基板の両面の金属層を除去する段階と、
    (c)前記金属層が除去された第1樹脂基板に層間電気的導通のための導通孔を形成する段階と、
    (d)前記導通孔が形成された第1樹脂基板の表面をイオンビームで表面処理する段階と、
    (e)前記表面処理された第1樹脂基板上に真空蒸着法によって第1金属シード層を形成する段階と、
    (f)前記第1金属シード層が形成された基板に電解メッキ法によって第1金属パターンメッキ層を形成する段階と、
    (g)前記第1金属パターンメッキ層が形成されなかった部位の第1金属シード層を除去する段階と、
    (h)前記導通孔の内部を導電性ペーストで充填してコア回路層を形成する段階と、
    を含んで製造されることを特徴とするビルドアッププリント基板の製造方法。
  2. 前記イオンビーム表面処理段階が、Ar、O、N、Xe、CF、H、Ne、Kr及びこれらの混合ガスよりなる群から選択された不活性ガスの存在下で行われることを特徴とする、請求項1に記載のビルドアッププリント基板の製造方法。
  3. 前記真空蒸着法がスパッタリング法、熱蒸着法またはイー−ビーム(e−beam)法であることを特徴とする請求項1に記載のビルドアッププリント基板の製造方法。
  4. 前記第1金属シード層の厚さが0.02〜4μmであることを特徴とする、請求項1に記載のビルドアッププリント基板の製造方法。
  5. 前記第1金属シード層の厚さが0.02〜1μmであることを特徴とする請求項1に記載のビルドアッププリント基板の製造方法。
  6. 前記外層は、
    (i)前記コア回路層上に第2樹脂基板を積層する段階と、
    (j)前記第2樹脂基板に層間電気的導通のためのブラインドビアホールを形成する段階と、
    (k)前記ブラインドビアホールが形成された第2樹脂基板上に無電解メッキ法によって第2金属シード層を形成する段階と、
    (l)前記第2金属シード層が形成された基板に電解メッキ法によって第2金属パターンメッキ層を形成する段階と、
    (m)前記第2金属パターンメッキ層が形成されなかった部位の第2金属シード層を除去する段階と、
    を含んで製造されることを特徴とする請求項1に記載のビルドアッププリント基板の製造方法。
  7. 前記第1及び第2樹脂基板が互いに同じか異なるエポキシ系樹脂またはフッ素系樹脂からなった基板であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つの請求項に記載のビルドアッププリント基板の製造方法。
  8. 前記金属は銅であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つの請求項に記載のビルドアッププリント基板の製造方法。
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