JP4800253B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電極パッドと、該電極パッドに接続される導電パターンを有する配線基板に関する。
例えば、半導体チップなどの実装部品を実装するための配線基板(電子部品)は、様々な形状・構造のものが提案されている。近年は、半導体チップの薄型化・小型化に伴い、半導体チップが実装される配線基板も薄型化・小型化の要求が著しくなっている。
例えば、上記の配線基板を薄型化して形成する方法としては、いわゆるビルドアップ法が知られている。ビルドアップ法とは、例えばエポキシ系の樹脂材料よりなるビルドアップ層(ビルドアップ樹脂)をコア基板上に積層することで、配線の層間絶縁層を形成し、多層配線基板を製造する方法である。
例えば、上記のコア基板は、プリプレグ材料などよりなり、配線基板の製造工程において、硬化される前の柔らかいビルドアップ層を支持し、また、ビルドアップ層の硬化に伴う反りを抑制する。しかし、上記のビルドアップ法において、さらに配線基板を薄型化しようとすると、配線基板のベースとなるコア基板の厚さが問題となる。
そこで、ビルドアップ法においてさらに配線基板を薄型化するために、配線基板(ビルドアップ層)を支持する支持板上にビルドアップ法にて配線基板を形成した後、当該支持板を除去する方法が提案されていた(例えば特許文献1参照)。
図1は、支持板を用いて形成される配線基板の構造の一部を示した図である。図1を参照するに、例えばエッチングにより除去される支持板(図示せず)に面して電極パッド1が形成され、電極パッド1の周囲を覆うように、例えば樹脂材料よりなる絶縁層2が形成されている。また、電極パッド1には、例えばビアプラグなどよりなる導電パターン3が接続されている。例えば、電極パッド1は、Au層1AとNi層1Bより構成される。
上記の構造においては、例えば絶縁層2の表面と電極パッド1の表面が実質的に同一平面上に形成される。このため、電極パッド1の側面と絶縁層2との境界面(図中A部で示す)に、デラミネーションとよばれる剥離が発生し、電子部品の信頼性が低下してしまう問題があった。
上記のデラミネーションの対策としては、例えば、電極パッドの形状を変更して、電極パッドの露出面の反対側に延伸する壁部を形成する構造が提案されていた(例えば特許文献2参照)。
特開2005−5742号公報 特開2005−244108号公報 特開2004−64082号公報 特開2003−229512号公報
しかし、上記の特許文献2に記載されたように、電極パッドの形状を複雑にしてしまうと、電極パッドを形成するための工程数が増加してしまい、配線基板の製造コストが増大してしまう問題があり、現実的な方法ではない。
また、電極パッドを、層間絶縁層に対して凹ませて設置する構造が提案されているが(例えば、特許文献3、特許文献4参照)、電極パッドと層間絶縁層の境界面の剥離に対しては、充分な効果を奏することは期待できず、配線基板の信頼性の低下に対して有効な方法とはなっていない。
このため、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な配線基板を提供することを統括的課題としている。
本発明の具体的な課題は、電極パッドと絶縁層の剥離が抑制された、信頼性の高い配線基板を提供することである。
本発明は、上記の課題を、支持板上に金属からなる電極パッドを形成する第1の工程と、前記支持板が、前記電極パッドに接する突起部を有する形状となるように前記支持板をエッチングする第2の工程と、前記電極パッドを覆う絶縁層を前記支持板の表面に形成する第3の工程と、前記電極パッドに接続される導電パターンを前記絶縁層の表面に形成する第4の工程と、前記支持板を除去する第5の工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法により、解決する。
また、本発明の第2の観点では、上記の課題を、電極パッドと、前記電極パッドに接続される導電パターンと、前記電極パッドが埋設されるとともに、前記電極パッドの主面の一部が露出する開口部を有する層間絶縁層と、を有し、前記主面の端部が、前記層間絶縁層で覆われていることを特徴とする配線基板により、解決する。
本発明によれば、電極パッドと絶縁層の剥離が抑制された、信頼性の高い配線基板を提供することが可能となる。
図2は、本発明による、支持板を用いて形成される配線基板の構造の一部を示した図である。図2を参照するに、例えばエッチングにより除去される支持板(図示せず)に面して電極パッド11が形成され、電極パッド11の周囲を覆うように、例えば樹脂材料よりなる絶縁層(層間絶縁層)12が形成されている。また、電極パッド11には、例えばビアプラグなどよりなる導電パターン13が接続されている。例えば、電極パッド11は、Au層11AとNi層11Bより構成される。また、Au層11AとNi層11Bの間にPd層を設けてもよい。
上記の構造においては、電極パッド11が、絶縁層12に埋設されており、さらに、絶縁層12が、電極パッド11の主面(Au層11Aの外側の面)の一部が露出する開口部12Aを有するように構成されており、電極パッド11の主面の端部(周縁部)が、絶縁層12で覆われていることを特徴としている。
このため、絶縁層12が電極パッド11から剥離することが抑制され、電子部品の構造の信頼性が良好となっている。従来は、電極パッドの側壁と絶縁層の間でデラミネーションと呼ばれる剥離が発生する場合があったが、上記の構造においては、電極パッドを埋設する層間絶縁膜が、電極パッド上方にも延伸し、電極パッドの主面(露出面)の端部を覆う構造となっており、デラミネーションの発生を効果的に抑制することが可能となっている。
また、例えば従来は層間絶縁層上にソルダーレジスト層を形成して電極パッドの周縁部を覆う構造をとる場合があったが、本発明の場合には、電極パッドを埋設するように(層間)絶縁層が形成され、電極パッドの露出面の端部を当該絶縁層で覆っている点で相違している。すなわち、本発明に係る構造では、電極パッドを埋設する絶縁層と電極パッドの露出面の端部を覆う絶縁層が一体的に形成されており、デラミネーションを抑制する効果が大きくなっていることが特徴である。
例えば、上記の開口部12Aは、電極パッド11に接する側から、離れる方向に向かって大きくなるテーパー形状を有している。すなわち、開口部12Aは、電極パッドに接する側の開口径A2よりも、絶縁層12の上面側の開口径A1の方が大きくなるように形成されている。
上記のような構造は、例えば、支持板上に電極パッド11を形成した後に、当該支持板をエッチングし、該支持板が、電極パッド11に接する突起部を有する形状となるようにした後で絶縁層12を形成することで構成することができる。以下に、支持板をエッチングして配線基板(電子部品)を製造する方法の概略について説明する。
図3A〜図3Dは、支持板をエッチングして電子部品を製造する方法の概略を示す図である。ただし、先に説明した部分には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある(以下の図、文中においても同様)。
まず、図3Aに示す工程において、例えばCuよりなる支持板20上に、例えば、Au層21AとNi層21Bの積層構造(Au層21Aが支持板20側)よりなる電極パッド21を、支持板20を給電経路とする電解メッキ法により、形成する。
次に、図3Bに示す工程において、例えばアルカリ系の薬液を用いたウェットエッチングによって、電極パッド21と支持板20のうち、支持板20を電極パッド21が形成された面側から選択的にエッチングする。この結果、支持板20は、電極パッド21に接する突起部20Bと、平板状の支持板本体20Aとを有する形状となる。また、上記のエッチングによって、支持板20と電極パッド21とが接触する接触面積が小さくなる。また、突起部20Bは、電極パッド21に接触する側から、支持板本体20Aと接続される側にかけて断面積が大きくなるようなテーパー形状に形成される。
次に、図3Cに示す工程において、電極パッド21を覆う、例えば樹脂材料よりなる絶縁層(層間絶縁層)22を支持板20上に形成する。さらに、電極パッド21に接続される、ビアプラグなどの導電パターン23を形成する。この後、必要に応じて絶縁層を積層し、さらに導電パターンを形成して多層配線構造を形成してもよい(これらの多層配線構造の形成については後述)。
次に、図3Dに示す工程において、支持板20を薬液によるウェットエッチングにより除去して、テーパー状の開口部22Aを有する配線基板(電子部品)を製造することができる。
また、支持板と電極パッドの間に、実質的に支持板と同じ材料よりなる高さ調整パッドを形成することで、絶縁層に形成される開口部の深さを深くすることができる。この場合、上記の高さ調整パッドは、支持板と一緒に除去される。以下に、高さ調整パッドを用いた電子部品の製造方法の概略について説明する。
まず、図4Aに示す工程において、例えばCuよりなる支持板30上に、支持板30と実質的に同一の材料(Cu)よりなる高さ調整パッド31Cを、支持板20を給電経路とする電解メッキ法により、形成する。さらに、高さ調整パッド31C上に、Au層31AとNi層31Bの積層構造(Au層31Aが高さ調整パッド31C側)よりなる電極パッド31を、支持板30、高さ調整パッド31Cを給電経路とする電解メッキ法により、形成する。
次に、図4Bに示す工程において、例えばアルカリ系の薬液を用いたウェットエッチングによって、支持板30と高さ調整パッド31Cをエッチングする。この結果、支持板30は、電極パッド31に接する突起部30Bと、平板状の支持板本体30Aとを有する形状となる。この場合、突起部30Bは、高さ調整パッド31Cを含む構造となる。また、上記のエッチングによって、高さ調整パッド31Cと電極パッド31とが接触する接触面積が小さくなる。また、突起部30Bは、電極パッド31に接触する側から、支持板本体30Aと接続される側にかけて断面積が大きくなるようなテーパー形状に形成される。
次に、図4Cに示す工程において、電極パッド31を覆う、例えば樹脂材料よりなる絶縁層(層間絶縁層)32を支持板30上に形成する。さらに、電極パッド31に接続される、ビアプラグなどの導電パターン33を形成する。
次に、図4Dに示す工程において、支持板30と高さ調整パッド31Cを、薬液によるウェットエッチングにより除去して、テーパー状の開口部32Aを有する配線基板(電子部品)を製造することができる。
上記の方法によれば、絶縁層32に形成される開口部32Aの深さを深くすることが可能となる。また、図4Bに示した工程におけるエッチング時間を、図3Bに示した工程にくらべて短くすることが可能となる効果を奏する。
次に、上記の図3A〜図3Dに示す方法のさらに具体的な例を実施例1に、図4A〜図4Dに示す方法のさらに具体的な例を実施例2に示し、図面に基づき説明する。
図5A〜図5Jは、本発明の実施例1による配線基板(電子部品)の製造方法を、手順を追って示す図である。
まず、図5Aに示す工程において、例えばCuなどの金属材料よりなる支持板100上に、レジストを用いたフォトリソグラフィ法により、開口部100Aを有するマスクパターン100Rを形成する。
次に、図5Bに示す工程において、開口部100Aから露出する支持板100の表面に、支持板100を給電経路とする電解メッキ法により、例えば、Au層101AとNi層101Bの積層構造(Au層101Aが支持板100側)よりなる電極パッド101を形成する。
また、電極パッド101は、例えば、Au層とNi層の積層構造で構成されるが、これに限定されず、例えばAu層とNi層とCu層(Au層が支持板100側)や、またはAu層とCu層の積層構造(Au層が支持板100側)で構成するなど、様々な構造で構成することができる。また、Au層とNi層の間にPd層を設けた3層構造であってもよい。
次に、図5Cに示す工程において、支持板100上のマスクパターン100Rを除去する。
次に、図5Dに示す工程において、例えばアルカリ系の薬液を用いたウェットエッチングによって、電極パッド101と支持板100のうち、支持板100を選択的にエッチングする。この結果、支持板100は、電極パッド101に接する突起部100Bと、平板状の支持板本体100Aとを有する形状となる。また、上記のエッチングによって、支持板100と電極パッド101とが接触する接触面積が小さくなることになる。また、突起部100Bは、電極パッド101に接触する側から、支持板本体100Aと接続される側にかけて断面積が大きくなるようなテーパー形状に形成される。
例えば、上記の構造においては、ウェットエッチングにおける選択比が大きくなるように電極パッド101を構成する金属を選択すればよい。また、ウェットエッチングにおける選択比が大きくなるように薬液を選択すればよい。また、電極パッド101上に、例えば電極パッド101と異なる金属材料よりなるSn層等の金属層(メタルマスク)を設けてもよい。
次に、図5Eに示す工程において、電極パッド101を覆う、例えばエポキシ系の樹脂材料を主成分とする絶縁層(ビルドアップ層)102を支持板100上に形成する。さらに、絶縁層102に、例えばレーザにより、電極パッド101に到達するビアホール102Aを形成する。この場合、電極パッド101の周縁部は露出させず、絶縁層102で覆われた状態となるようにする。
次に、図5Fに示す工程において、まず、Cuの無電解メッキ法によって、絶縁層102の表面にシード層(図示せず)を形成した後、当該シード層上にレジストパターン(図示せず)を形成する。さらに、上記のシード層を給電経路とするCuの電解メッキ法により、ビアホール102Aを埋設するビアプラグと当該ビアプラグに接続されるパターン配線よりなる導電パターン103を形成する。導電パターン103の形成後にレジストパターンを剥離し、レジストパターンの剥離によって露出したシード層をエッチングにより除去する。
次に、図5Gに示す工程において、図5E〜図5Fで先に説明した工程を繰り返して、絶縁層102上に、絶縁層層102に相当する絶縁層104,106を順に積層し、導電パターン103に相当する導電パターン105,107を形成する。
さらに、絶縁層106上に、導電パターン107の一部が露出する開口部108Aを有する、ソルダーレジストよりなる絶縁層108を形成する。
次に、図5Hに示す工程において、Cuよりなる支持板101を、例えば薬液を用いたウェットエッチングにより除去する。このようにして、多層配線基板(電子部品)150を形成することができる。
また、上記の電子部品150に、以下に示すように接続部を形成して、半導体チップなどの実装部品を実装してもよい。
例えば、図5Iに示すように、例えば印刷法または半田ボールの振り込みと、当該半田のリフローによって、電極パッド101上に、半田よりなる接続部(半田バンプ)109を形成する。
さらに、図5Jに示す工程において、接続部109に接続されるように、例えば半導体チップよりなる実装部品110を実装してもよい。
また、実装部品110は、絶縁層108の開口部108Aから露出する導電パターン107に接続されるように実装してもよい。
また、図6A〜図6Dは、本発明の実施例2による多層配線基板(電子部品)の製造方法を、手順を追って示す図である。
まず、図6Aに示す工程において、例えばCuなどの金属材料よりなる支持板200上に、レジストを用いたフォトリソグラフィ法により、開口部200Aを有するマスクパターン200Rを形成する。
次に、図6Bに示す工程において、まず、開口部200Aから露出する支持板200の表面に、支持板200と実質的に同じ材料(Cu)よりなる高さ調整パッド201Cを、支持板200を給電経路とする電解メッキ法により、形成する。さらに、高さ調整パッド201C上に、Au層201AとNi層201Bの積層構造(Au層201Aが高さ調整パッド201C側)よりなる電極パッド201を、支持板200、高さ調整パッド201Cを給電経路とする電解メッキ法により、形成する。
次に、図6Cに示す工程において、支持板200上のマスクパターン200Rを除去する。
次に、図6Dに示す工程において、例えばアルカリ系の薬液を用いたウェットエッチングによって、電極パッド201、高さ調整パッド201C、および支持板200のうち、支持板200と高さ調整パッド201Cを選択的にエッチングする。この結果、支持板200は、電極パッド201に接する突起部200Bと、平板状の支持板本体200Aとを有する形状となる。この場合、突起部200Bは、実質的に高さ調整パッド201Cを含む構造となる。また、上記のエッチングによって、突起部200Bと電極パッド201とが接触する接触面積が小さくなる。また、突起部200Bは、電極パッド201に接触する側から、支持板本体200Aと接続される側にかけて断面積が大きくなるようなテーパー形状に形成される。
後は、実施例1の図5E以降の工程と同様の工程を実施することで、実施例1に示した絶縁層102,104,106,108,導電パターン103,105,107、さらに、必要に応じて接続部109を形成して実装部品を実装することで、多層配線基板(電子部品)を製造することができる。
以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。
本発明によれば、電極パッドと絶縁層の剥離が抑制された、信頼性の高い配線基板を提供することが可能となる。
従来の電子部品の構造を模式的に示す図である。 本発明による電子部品の構造を模式的に示す図である。 本発明による電子部品の製造方法の一例を示す図(その1)である。 本発明による電子部品の製造方法の一例を示す図(その2)である。 本発明による電子部品の製造方法の一例を示す図(その3)である。 本発明による電子部品の製造方法の一例を示す図(その4)である。 本発明による電子部品の製造方法の別の一例を示す図(その1)である。 本発明による電子部品の製造方法の別の一例を示す図(その2)である。 本発明による電子部品の製造方法の別の一例を示す図(その3)である。 本発明による電子部品の製造方法の別の一例を示す図(その4)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その1)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その2)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その3)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その4)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その5)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その6)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その7)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その8)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その9)である。 実施例1による電子部品の製造方法を示す図(その10)である。 実施例2による電子部品の製造方法を示す図(その1)である。 実施例2による電子部品の製造方法を示す図(その2)である。 実施例2による電子部品の製造方法を示す図(その3)である。 実施例2による電子部品の製造方法を示す図(その4)である。
符号の説明
20,30,100,200 支持板
11,21,31,101,201 電極パッド
12,22,32,102,104,106,108 絶縁層
103,105,107 導電パターン

Claims (5)

  1. 支持板上に金属からなる電極パッドを形成する第1の工程と、
    前記支持板が、前記電極パッドに接する突起部を有する形状となるように前記支持板を
    エッチングする第2の工程と、
    前記電極パッドを覆う絶縁層を前記支持板の表面に形成する第3の工程と、
    前記電極パッドに接続される導電パターンを前記絶縁層の表面に形成する第4の工程と、
    前記支持板を除去する第5の工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
  2. 前記電極パッドと前記支持板は異なる金属材料により構成され、前記第2の工程では、
    前記電極パッドと前記支持板のうち、該支持板が選択的にエッチングされることを特徴と
    する請求項1記載の配線基板の製造方法。
  3. 前記支持板と前記電極パッドの間に、該支持板と実質的に同じ材料により構成される高さ調整パッドを形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項1または2に記載の配線基板の製造方法。
  4. 前記第5の工程では、ウェットエッチングにより、前記高さ調整パッドが前記支持板とともに除去されることを特徴とする請求項3記載の配線基板の製造方法。
  5. 前記第2の工程では、前記突起部がテーパー状となるように前記支持板がエッチングされることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の配線基板の製造方法。
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