JP4470499B2 - 多層配線基板の製造方法及び多層配線基板 - Google Patents
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Description
形状は長方形である。一般的にめっき法により金属を析出させ配線としているため、セミアディティブ工法と呼ばれている。
また、応力歪みを基板に内在させ、反りの原因になる可能性も否めない。
1)樹脂絶縁層の両面に金属導体が設けられた絶縁樹脂基板の該金属導体の片面上に第一のレジストパターン、及び他面上に第二のレジストパターンを形成する工程、
2)該金属導体を給電層として、めっき法により金属導体の該片面上に第一の配線パターン、及び該他面上に第二の配線パターンを形成する工程、
3)第一の配線パターン及び第二の配線パターンを、耐アルカリ性もしくは耐酸性の耐薬品性を有し、紫外線領域の波長により発振されるレーザ光により接続孔を形成することが可能な保護層で被覆し、該保護層、配線パターン、金属導体、樹脂絶縁層を貫通する第一の接続孔を形成する工程、
4)該第一の接続孔内及び保護層上に導電化皮膜を形成し、第一の接続孔に導電物質をめっき法により充填して層間接続を行う工程、
5)保護層上の導電化皮膜、及び保護層を除去し、第一の配線パターン及び第二の配線パターン以外の部分の金属導体を除去し、第一の配線層、及び第二の配線層を形成する工程、
を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
さらには、特定の配線層に限定されず、必要であれば全配線層で高密度配線を形成できる。
飛躍的な半導体性能の向上に伴い、半導体パッケージ基板にも半導体性能を単に引き出す以上の付加価値が求められるようになってきた。例えば、半導体の出力ピン数が増加すれば、格子状のフリップチップ接続が優位になる。また数百〜数千というピン数は、1平面での配線設計ではプリント基板(例えば、マザーボード)に接続することは不可能になる。そこで2層以上の配線層を半導体パッケージ基板が備えれば、プリント基板に接続できるピン数を増やすことが可能になる。
高精度の配線形成技術は配線の高密度化を可能し、生産性の観点から非常に重要である。
本発明による多層配線基板の製造方法は、金属導体付き樹脂基板を用い、もともと形成さ
れている金属導体自体を利用し均一な給電層とし、始めにセミアディティブ法による微細な配線形成を行い、次いで層間接続することにより多層配線基板を得る多層配線基板の製造方法である。
電解めっき法にはDC(Directed Current)法やPR(Pulsed Reverse)法があるが、通電させ溶液内のイオンまたは電荷の帯電している粒子を析出し配線パターンを形成するものであればめっき法に何ら限定されるものではない。
一般的に加工点でのエネルギー密度(J/cm2 )をそれぞれの材料に対し設定することで、品質のよい形状(真円度、開口径精度、径バラツキ等)を形成できる。またエネルギー密度は各材料において重複してもよい。
また、層間接続をスクリーン印刷法により行う場合はこの工程を省略することができる。剥離層6は後の工程で除去されるために導通化皮膜8が剥離層6上に形成されても問題ない。
ここでは第一の接続孔7のみにめっき金属が充填されるが、第一の配線パターン3及び第二の配線パターン3’は保護フィルム5により被覆されているために、めっき金属の付着が抑止される。すなわち第一の配線パターン3及び第二の配線パターン3’が保護されたまま第一の層間接続9を形成することができる。
バリア層として推奨される金属は、例えば、Sn、Pb、Ni、Auが挙げられる。バリア層として機能するためにはフラッシュエッチングで用いる処理液に対する耐性があれば選択される金属は何ら限定される必要はない。
アルカリ溶液を浸漬する工程を行った後に、例えば、保護フィルム5のように電解めっき時の耐酸性を有する材料を基板両面に形成し、接続孔7と同じ座標に再度孔をレーザおよび公知のフォトリソグラフィにより形成し、同様に図2(b)において電解めっきを行う工法も考えられる。ただし工程数の増加による生産性の低下が懸念されるが、本発明における実施の形態の1つである。
また、層間剥離を払拭するために高い接着機能をもった絶縁層を用いてもよく、さらには2層以上に樹脂絶縁層があってもよい。特性インピーダンスの制御が高精度に要求される場合であれば、第一の樹脂絶縁層1と第二の樹脂絶縁層10の厚さは同じであることが好ましい。
線パターン12’を剥離層付き保護層(保護フィルム)15により被覆し、保護フィルム越しに第二の接続孔13を形成する。保護フィルムには剥離層を有していても有していなくともどちらでもよいが、後の電解めっき金属の余剰析出を抑止するため剥離層を有している方が好ましい。
図5は半導体装置の搭載面において信号入出力用の接続パッド20,21間に、配線を2本外周に引き出す(ファンアウト)高密度な設計が要求される箇所を示す。φ100μm径の接続パッドが150μmの間隔で配設されている場合、パッド間は50μmのスペースが存在する。このスペースに図示したように配線が2本設計(配線17、18)されるためには配線幅(L1、L2)が10μmである必要がある。さらには配線間には絶縁信頼性の観点から間隙(スペースS1、S2、S3)が必要である。
すなわち、半導体装置の搭載面から1段下の配線層が高密度な配線設計を要求されることになる。本発明の構成では高密度の配線層がどの層であっても適用可能であり、必要であれば複数層にまたがって配線設計が可能である。
膜厚安定性が高いフィルムタイプの基板(フレキシブルテープ基板)を用い、以下の工程
にて本発明の多層配線基板を作製した。三井化学(株)製の両面銅箔付きフレキシブルテープ基板(銅/ポリイミド/銅:12/25/12μmの膜厚)を用い、両面の銅箔を全面エッチングにて膜厚1.5μmに減膜し給電層(金属導体)を形成した(図1(a))。これは配線形成および層間接続完了後のフラッシュエッチングにおいて、比較的短時間の処理でエッチングが可能になる膜厚である。また購入時の銅箔厚みバラツキは12±0.3μmであり、減膜後では1.5±0.3μmであった。
キャリアフィルム、ドライフィルム、配線パターンは20J/cm2のエネルギー密度を適用し、ポリイミドには2J/cm2のエネルギー密度を有するレーザー光を照射し孔加工した。エネルギー密度が低い場合には過剰照射しても配線パターンが加工されないため盲穴加工を実現できる。また、キャリアフィルムおよびドライフィルムは低エネルギー密度でも加工可能であり、かつ高いエネルギー密度においても同様に加工可能である。
全充填し(フィルドビア)、第1の層間接続9を形成した。
電解銅めっき浴の組成は硫酸銅200g/L、硫酸80g/L、塩素50mg/L、添加剤微少量であり、添加剤の効果によりフィルドビアを形成できる。配線部はドライフィルムで覆われているために、接続孔のみが選択的に電解めっきされコスト的に優位である。フィルドビアである場合はビア径自体を微小径(例えば、φ50μm以下程度)に設計できる。すなわち接続パッド径も小径に設計できるため、配線の高密度化に寄与できる。またパッド径はレーザによる孔形成時の位置精度のバラツキを考慮した寸法で設計する必要がある。通常は所望のビア径+40μm以上のパッド径を設計する。
さらに、図示はしていないが基板表面処理としてソルダーマスクを形成後、無電解Ni/Auめっきを施した。
尚、基板仕様は、以下の通りである。
・第一の配線パターン 配線/スペース=10μm/10μm
・第二の配線パターン 配線/スペース=10μm/10μm
・層間接続孔/接続パッド径 40μm/100μm
・はんだボール径 120μm
・絶縁性試験パターン 配線長20mm,配線間スペース10μm、
配線数10本
・接続信頼性試験パターン 各配線層階段接続、はんだボール部チェーンパ
ターン
・接続孔数 1000
2、11…金属導体(給電層)
3…第一の配線パターン
3’…第二の配線パターン
4…第一のレジストパターン
4’…第二のレジストパターン
5、15…保護層(保護フィルム)
6…剥離層
7…第一の接続孔
8、14…導電化皮膜
9…第一の層間接続
10…第二の樹脂絶縁層
10’…第三の樹脂絶縁層
12…第三の配線パターン
12’…第四の配線パターン
13…第二の接続孔
16…第二の層間接続
17、18、19…配線
20、21…接続パッド
22…第三のレジストパターン
22’…第四のレジストパターン
23…第一の配線層
24…第二の配線層
25…第三の配線層
26…第四の配線層
31…第一の絶縁樹脂基板
33…第三の絶縁樹脂基板
34…第四の絶縁樹脂基板
Claims (2)
- 複数の樹脂絶縁層と配線層とが交互に積層され、上下の配線層間を導電物質により層間接続してなる多層配線基板の製造方法において、
1)樹脂絶縁層の両面に金属導体が設けられた絶縁樹脂基板の該金属導体の片面上に第一のレジストパターン、及び他面上に第二のレジストパターンを形成する工程、
2)該金属導体を給電層として、めっき法により金属導体の該片面上に第一の配線パターン、及び該他面上に第二の配線パターンを形成する工程、
3)第一の配線パターン及び第二の配線パターンを、耐アルカリ性もしくは耐酸性の耐薬品性を有し、紫外線領域の波長により発振されるレーザ光により接続孔を形成することが可能な保護層で被覆し、該保護層、配線パターン、金属導体、樹脂絶縁層を貫通する第一の接続孔を形成する工程、
4)該第一の接続孔内及び保護層上に導電化皮膜を形成し、第一の接続孔に導電物質をめっき法により充填して層間接続を行う工程、
5)保護層上の導電化皮膜、及び保護層を除去し、第一の配線パターン及び第二の配線パターン以外の部分の金属導体を除去し、第一の配線層、及び第二の配線層を形成する工程、
を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方法。 - 前記第一の配線パターン〜第二の配線パターンのめっき法、及び層間接続のめっき法が、化学的に金属が析出する無電解めっき、又は/及び電気的に金属が析出する電解めっきであることを特徴とする請求項1に記載の多層配線基板の製造方法。
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