JP4863076B2 - Wiring board and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、各種電子機器の配線基板及びその製造方法に関し、さらに詳しくは半導体素子等の電子部品が実装される配線基板において、電極間隔が狭いピッチの電子部品の実装を可能にした配線基板及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a wiring board for various electronic devices and a method for manufacturing the same, and more particularly, in a wiring board on which electronic components such as semiconductor elements are mounted, and a wiring board that enables mounting of electronic components with a narrow pitch between electrodes. It relates to the manufacturing method.
近年、電子機器の高性能化及び小型化の要求に伴い、電子回路の高密度化や高機能化が要望されている。そのため、能動素子や受動素子などの電子回路部品を内蔵した配線基板の開発が盛んに行われている(特許文献1参照)。
また、電子機器、特に携帯機器においては、高機能化、高性能化の要求に対して、低コスト化が強く求められている。その対応策として、銅張りガラス布基板や銅張りガラス不織布基板のような安い樹脂材料が用いられ、大きな基板サイズで一連の工程を実行し、そして、配線基板の配線形成方法としては、フォトレジストの一括露光現像を行い、サブストラクティブ法(ウエットエッチング法)で行う方式が用いられている。
In recent years, with the demand for higher performance and smaller size of electronic devices, higher density and higher functionality of electronic circuits have been demanded. For this reason, development of wiring boards incorporating electronic circuit components such as active elements and passive elements has been actively conducted (see Patent Document 1).
Further, in electronic devices, particularly portable devices, cost reduction is strongly demanded in response to demands for higher functionality and higher performance. As a countermeasure, a cheap resin material such as a copper-clad glass cloth substrate or a copper-clad glass nonwoven substrate is used, and a series of processes are executed with a large substrate size. A method of performing the batch exposure development and performing by a subtractive method (wet etching method) is used.
従来の配線基板及びその製造方法について図6を参照して説明する。図6(a)〜(f)は部品内蔵配線基板の製造工程を示す断面図である。
まず、図6(a)に示すように、ガラスエポキシやポリアミド等の絶縁材からなる絶縁層11の両面に銅などの金属膜41を形成する。次いで、図6(b)に示すように、金属膜41を含む絶縁層11にその厚さ方向に貫通するスルーホール用の穴13をドリル等などで形成する。しかる後、この穴13の内壁面に無電解銅メッキまたは電解メッキを施すことにより、図6(c)に示すように、導電層(例えば、絶縁層11の両面に形成される後述の配線間)間を電気的接続するスルーホール19を形成する。
なお、上記絶縁層11は、エポキシ含浸ガラスを1または数枚積層し、その両面に銅箔を形成した、いわゆる銅張りガラス布両面板に限らず、エポキシ含浸ガラス不織布の両面に銅箔を形成した、いわゆる銅張りガラス不織布両面板を用いてもよい。この場合、スルーホール用の穴は、炭酸ガスレーザーやYAGレーザー等で形成し、この穴の内壁面に無電解銅メッキ及び電解メッキを施すことで、スルーホールを形成するようにしてもよい。
A conventional wiring board and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. 6A to 6F are cross-sectional views showing the manufacturing process of the component built-in wiring board.
First, as shown in FIG. 6A,
The insulating
次に、図6(b)に示す絶縁層11両面の金属膜41の表面に、図示省略した配線用のフォトレジスト(感光性樹脂)を形成した後、このフォトレジストに所望の配線パターンを焼き付けて現像し、図示省略の配線用マスクパターンを形成する。しかる後、この配線用マスクパターンをマスクとして金属膜41をエッチングし、不用になった配線用のフォトレジストを除去する。これにより、絶縁層11の両面に図6(d)に示すような配線10を形成する。
次に、図6(d)に示す絶縁層11両面の配線10の上面に、図示省略した電極形成用のフォトレジストを形成し、このフォトレジストに電子部品実装用の電極を形成するための電極用パターンを焼き付けて現像し、図示省略した電極用マスクを形成する。その後、この電極用マスクを用いて、図6(e)に示すように、電子部品実装箇所の配線10に無電解ニッケルメッキ及び無電解金メッキを施すことで電極3を形成する。その後、不要になった電極用のフォトレジストを除去する。
Next, a wiring photoresist (photosensitive resin) (not shown) is formed on the surface of the
Next, a photoresist for electrode formation (not shown) is formed on the upper surface of the
次に、図6(f)に示すように、絶縁層11の電子部品実装箇所にNCF(Non.Conductive.Film)等の非導電性接着剤18によりフリップチップ2を装着し、さらに、このフリップチップ2をこれに設けたバンプ1を介して電極3にフェースダウン方式でボンディングする。これにより、フリップチップ2が配線基板に実装される。
一般的に配線基板に内蔵されるフリップチップ2のバンプ1の径は60μm程度であり、そのバンプピッチは120μm程度であるが、今後、バンプ1の径及びピッチは益々小さくなり、バンプ1の径が30μm以下で、バンプピッチが60μm以下のフリップチップ2も開発され実用化されようとしている。
しかるに、上述したような従来の配線基板において、バンプ径が60μm程度でバンプピッチが120μm程度とする前者(銅張りガラス布両面板)の場合、その絶縁層11の厚さは最小で0.1mm程度であり、配線形成の最小ライン幅/スペース間隔は40μm/40μm、スルーホール径は100μm、ランド径は200μmである。後者(銅張りガラス布織布両面板)の場合は、穴の加工性が良くランド径を小さくできるため、ビアまたはスルーホール径は100μm、ランド径は160μmである。
このような設計ルールにおいて、バンプ径が60μm、バンプピッチが120μm、フリップチップの実装精度が±5μmとすると、配線基板上の電極3のサイズは70μmが必要となり、エッチング加工時のサイドエッチング量を10μmとすると、配線基板に電極3を形成するためのフォトレジストの電極パターンサイズは90μmとなることからフォトレジストの電極パターン間のスペースは30μmであり、しかも、設計ルール(エッチング加工性等)から、フォトレジストの最小スペース幅は20μmであるため、ぎりぎり、配線基板上に所望の電極3を形成することが可能であった。
Generally, the diameter of the
However, in the case of the former (copper-coated glass cloth double-sided board) in which the bump diameter is about 60 μm and the bump pitch is about 120 μm in the conventional wiring board as described above, the thickness of the
In such a design rule, if the bump diameter is 60 μm, the bump pitch is 120 μm, and the flip chip mounting accuracy is ± 5 μm, the size of the
しかしながら、配線基板両面の導通を図るためには、前記前者の場合では200μm径のランドが、前記後者の場合においては、160μm径のランドが必要になる。このため、従来の配線基板では、全て実装面から放射状に長い配線10を形成し、反対側の面と導通を図る必要があり、その結果、配線基板が大きくなるといった問題があるほか、配線設計の自由度が小さいという問題があり、さらに、他の部品接続の配線長が長くなるため電気的特性が悪いという問題があった。
また、配線基板上の電極間スペースが50μm程度と狭いので、設計ルール上、電極間には配線10を形成することが不可能であり、バンプが半導体素子の周辺部以外(例えば中央側)にも存在するフリップチップの場合には、実装が困難であるという問題があった。更に、フリップチップ2のバンプ1の径が50μm、バンプピッチが100μm未満になると、設計ルールから、配線基板上に電極3を形成することが不可能となる。
However, in order to conduct both sides of the wiring board, a land having a diameter of 200 μm is required in the former case, and a land having a diameter of 160 μm is required in the latter case. For this reason, all of the conventional wiring boards need to form
Further, since the space between the electrodes on the wiring board is as narrow as about 50 μm, it is impossible to form the
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、基板への配線設計の自由度を大きくし、フリップチップ等の電子部品のバンプピッチが狭いピッチになっても、そのバンプに対応する電極を基板上に形成することができる配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in order to solve the above-described conventional problems, increasing the degree of freedom of wiring design to the substrate, and even if the bump pitch of electronic components such as flip chips is narrow, It is an object of the present invention to provide a wiring board capable of forming electrodes corresponding to the bumps on the substrate and a method for manufacturing the wiring board.
上記の目的を達成するために請求項1の発明は、図1に示すように、電子部品が実装される配線基板であって、絶縁層と、前記絶縁層の厚さ方向の表裏両面にそれぞれ形成された配線とを備え、前記絶縁層の少なくとも一方の面に電子部品実装領域が設けられ、前記電子部品実装領域内に、前記電子部品のペリフェラル型の電極がフリップチップ実装により電気的にボンディングされる複数の電極が設けられ、前記電極は、該電極の前記電子部品と接続されるボンディング面を有し、前記ボンディング面は、前記配線の形成に用いられる処理液に耐性のある金属膜で覆われ、かつ前記絶縁層の表面と同一面上に位置して露出しており、前記ボンディング面を除く前記電極の残りの部分は前記絶縁層に埋設されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of
また、請求項5の発明は配線基板の製造方法であって、図2に示すように、金属層の一方の面に接着された絶縁層に、フリップチップ実装による電子部品のペリフェラル型の電極との電気的ボンディング用の電極を形成するための複数の穴を形成する電極パターン成形工程と、前記複数の穴内に位置する前記金属層の面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜を形成した後、前記穴内で前記金属膜上に導体層を形成して前記電子部品ボンディング用の複数の電極を形成する電極形成工程と、前記金属層の予め定められた位置と対向する前記絶縁層の箇所に前記絶縁層を厚さ方向に貫通するビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記穴内に前記電極と導通される導電材を設けるとともに前記ビアホール内に前記金属層と導通する導電材を設け、さらに前記穴及び前記ビアホールを含む前記絶縁層の前記金属層と反対の面に導体層を形成する工程と、前記導体層にパターニングを施して配線を形成し、かつ前記金属層にパターニングを施して配線を形成するとともに電子部品が実装される領域の前記金属層を部分的に除去して前記電極の金属膜を前記絶縁層の表面に露出させる工程とを備えることを特徴とする。 The invention of claim 5 is a method of manufacturing a wiring board, as shown in FIG. 2, on one insulating layer adhered to the surface of the metal layer, and the peripheral type electrode of the electronic component by flip chip mounting An electrode pattern forming step for forming a plurality of holes for forming an electrode for electrical bonding, and a metal that is resistant to at least a processing solution used when forming a wiring on the surface of the metal layer located in the plurality of holes After forming the film, an electrode forming step of forming a plurality of electrodes for bonding the electronic component by forming a conductor layer on the metal film in the hole, and facing the predetermined position of the metal layer A via hole forming step for forming a via hole penetrating the insulating layer in a thickness direction at a position of the insulating layer; and a conductive material that is electrically connected to the electrode in the hole, and the via hole in the via hole Providing a conductive material conducting to the metal layer, and further forming a conductor layer on the surface of the insulating layer including the hole and the via hole opposite to the metal layer; and patterning the conductor layer to form a wiring. And patterning the metal layer to form a wiring and partially removing the metal layer in a region where an electronic component is mounted to expose the metal film of the electrode on the surface of the insulating layer. It is characterized by providing.
また、請求項6の発明は配線基板の製造方法であって、図3に示すように、金属層の一方の面に接着された絶縁層に、フリップチップ実装による電子部品のペリフェラル型の電極との電気的ボンディング用の電極を形成するための複数の穴を形成する電極パターン成形工程と、前記複数の穴内に位置する前記金属層の面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜を形成した後、前記穴内で前記金属膜上に導体層を形成して前記電子部品ボンディング用の複数の電極を形成する電極形成工程と、前記金属層の予め定められた位置と対向する前記絶縁層の箇所に前記絶縁層を厚さ方向に貫通するビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記穴内に前記電極と導通される導電材を設けるとともに前記ビアホール内に前記金属層と導通する導電材を設け、さらに前記穴及び前記ビアホールを含む前記絶縁層の前記金属層と反対の面に導体層を形成する工程と、前記導体層にパターニングを施して配線を形成し、かつ前記金属層にパターニングを施して配線を形成するとともに電子部品が実装される領域の前記金属層を部分的に除去して前記電極の金属膜を前記絶縁層の表面に露出させる工程とを備えることを特徴とする。
The invention of
また、請求項7の発明は配線基板の製造方法であって、図4に示すように、金属層の一方の面に、フリップチップ実装による電子部品のペリフェラル型の電極との電気的ボンディング用の電極を形成するための複数の穴を形成する電極パターン成形工程と、前記複数の穴内に位置する前記金属層の面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜を形成した後、前記穴内で前記金属膜上に導体層を形成して前記電子部品ボンディング用の複数の電極を形成する電極形成工程と、前記金属層の予め定められた位置と対向する前記絶縁層の箇所に前記絶縁層を厚さ方向に貫通するビアホールを形成するビアホール形成工程と、前記穴内に前記電極と導通される導電材を設けるとともに前記ビアホール内に前記金属層と導通する導電材を設け、さらに前記穴及び前記ビアホールを含む前記絶縁層の前記金属層と反対の面に導体層を形成する工程と、前記導体層にパターニングを施して配線を形成し、かつ前記金属層にパターニングを施して配線を形成するとともに電子部品が実装される領域の前記金属層を部分的に除去して前記電極の金属膜を前記絶縁層の表面に露出させる工程とを備えることを特徴とする。
The invention of
請求項1記載の発明にかかる配線基板によれば、電子部品実装領域内に、電子部品のペリフェラル型の電極がフリップチップ実装により電気的にボンディングされる複数の電極を設け、電子部品のボンディング用電極のボンディング面は、配線の形成に用いられる処理液に耐性のある金属膜で覆われ、かつ該金属膜を絶縁層の表面と同一面上に位置して露出し、さらにボンディング面を除く電極の残りの部分は絶縁層に埋設された構造にしたので、基板への配線設計の自由度が大きくなり、フリップチップ等の電子部品のバンプピッチが狭いピッチになっても、そのバンプに対応する電極を基板上に形成することができる。 According to the wiring board according to the first aspect of the invention, in the electronic component mounting region, a plurality of electrodes are peripheral type electrode of the electronic component are electrically bonded by flip-chip mounting, bonding of the electronic component bonding face of the electrode is covered with a metal film resistant to the processing solution used for formation of the wiring, and the metal film is exposed are located on the same surface as the surface of the insulating layer, further electrodes except a bonding surface Since the remaining part of the structure is embedded in the insulating layer, the degree of freedom in designing the wiring to the substrate is increased, and even if the bump pitch of electronic parts such as flip chips becomes narrow, it corresponds to the bump. An electrode can be formed on the substrate.
また、請求項5、6,7記載の発明にかかる配線基板の製造方法によれば、電子部品ボンディング用電極の金属膜のボンディング面は電子部品実装領域の絶縁層の表面から露出され、この金属膜のボンディング面を除くボンディング用電極の残りの部分は電子部品実装領域の絶縁層に埋没された構造にしたので、基板への配線設計の自由度を大きくし、フリップチップ等の電子部品のバンプピッチが狭いピッチになっても、そのバンプに対応する電極を基板上に形成することができる。
Further, according to the manufacturing method of the wiring substrate according to the invention of
以下、本発明にかかる配線基板及びその製造方法の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本発明にかかる配線基板及びその製造方法は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。 Embodiments of a wiring board and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The wiring board and the manufacturing method thereof according to the present invention are not limited to the embodiments described below.
(実施の形態1)
以下、本実施の形態1における配線基板及びフリップチップが内蔵された配線基板について図1を参照して説明する。図1(a)は配線基板の断面図、図1(b)はフリップチップが内蔵された配線基板の断面図であり、図1(c)は配線基板に実装されるフリップチップの側面図である。
配線基板20は、図1(a)に示すように、絶縁層11と、この絶縁層11の厚さ方向の表裏両面にそれぞれ形成された配線10a,10bと、絶縁層11の一方の面に設けられた、電子部品が電気的にボンディングされる複数の電極3とを備え、この電極3が形成された絶縁層11の面には電子部品実装領域Aが形成されている。また、電極3は、その電子部品とのボンディング面3aを有し、このボンディング面3aは絶縁層11の表面に露出し、このボンディング面3aを除く電極3の残りの部分は絶縁層11に埋設されている。すなわち、電極3のボンディング面3aは絶縁層11の露出表面11aと同一面上に位置している。また、電極3のボンディング面3aは、配線10a,10bの形成時に用いられる処理液に耐性のある金等の金属膜7で覆われている。さらに、複数の電極のうちの一部の電極3は、その一部3bが複数の配線のうちの一部の配線10bと重なり合い、かつ面で接するように構成することで、上記一部の配線10bと電気的に接続されている。また、複数の電極のうちの他の一部の電極3は絶縁層11を厚さ方向に貫通するビアホール内に設けた導電材9を介して複数の配線のうちの一部の配線10aに電気的に接続され、かつ、複数の配線のうちの一部の配線10aと10bとの間は、絶縁層11を厚さ方向に貫通するビアホール内に設けた導電材9により電気的に接続されている。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the wiring board and the wiring board incorporating the flip chip according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1A is a cross-sectional view of a wiring board, FIG. 1B is a cross-sectional view of a wiring board in which a flip chip is incorporated, and FIG. 1C is a side view of a flip chip mounted on the wiring board. is there.
As shown in FIG. 1A, the
上述のように構成された配線基板20の電子部品実装領域Aには、図1(b)に示すように、非導電性接着剤18によりフリップチップ2が装着され、さらに、このフリップチップ2は、これに設けたバンプ1を介して電極3にフェースダウン方式でボンディングすることにより配線基板20に実装される。また、配線基板20の電子部品実装側の面には絶縁層11Aが積層して接着され、これにより、フリップチップ2が配線基板20に内蔵された構造にする。そして、絶縁層11Aの外表面に形成した一部の配線10Aと配線基板20の一部の配線10bとの間は、絶縁層11Aを厚さ方向に貫通するビアホール内に設けた導電材9Aにより電気的に接続されている。また、配線基板20の電子部品実装側と反対の面には絶縁層11Bが積層して接着され、そして、絶縁層11Bの外表面に形成した一部の配線10Bと配線基板20の一部の配線10aとの間は、絶縁層11Aを厚さ方向に貫通するビアホール内に設けた導電材9Bにより電気的に接続されている。
また、配線基板に実装されるフリップチップ2は、図1(c)に示すように、混成ICなどに使用される半導体チップであり、その表面にはアルミパッドなどの金属膜1aを介して複数のバンプ1が形成されている。
As shown in FIG. 1B, the
In addition, as shown in FIG. 1C, the
このような本実施の形態にかかる配線基板20によれば、電子部品のボンディング用電極3のボンディング面3aは絶縁層11の表面に露出し、このボンディング面3aを除く電極3の残りの部分は絶縁層11に埋設された構造にし、フリップチップ2のバンプ1から最短距離で実装面と反対側の配線10aへ接続できるので、配線基板20への配線設計の自由度が大きくなり、フリップチップのバンプピッチが狭いピッチになっても、そのバンプに対応する電極3を配線基板20上に形成することができる。これにより、電極の配線ルールは、少なくとも20μmピッチ(配線10μm、配線間10μm)が可能であり、絶縁層の反対側の面と導通を図る部分のビアホールを形成する部分の絶縁層の厚さも薄くなることから、ビアホールも小径となり、ランドの大きさも小さくすることが可能となる。このため、配線長が短くなることから、配線基板20を小さくすることが可能となり、また、配線設計の自由度が大きく、他の部品接続の配線長が短くなるため電気的特性が良くなる。更に、従来では不可能であったバンプ径が50μm、バンプピッチが100μm未満のフリップチップを配線基板に実装することが可能となる。
According to the
次に、図2(a)〜(f)を参照して本発明の実施の形態における配線基板の製造方法について説明する。図2(a)〜(f)は本実施の形態における配線基板の製造工程を示す断面図である。
この実施の形態においては、例えば、従来の配線板では実装不可能であった、ペリフェラル(周囲に電極が並ぶ)型の電極3のピッチ80μm(電極50μm角/電極間30μm)、バンプ1の径40μm、バンプ1の高さ35μmのフリップチップ2(図1(c)参照)を実装する配線基板において、図2(a)に示すように、例えば35μmの厚さの銅箔からなる金属層4の一方の面に、粘着材が形成されたペンフィルム(メッキ等で金属層の一方の面を保護する役目と工程中の金属層の支持材としての役目をする、例えばポリエチレンナフタレートフィルム等からなる)またはレジスト5(フォトレジストでも良い)を形成し、さらに、金属層4の他方の面にはフォトレジスト6を形成する。その後、フォトレジスト6に電子部品ボンディング用の電極パターンをパターニングして電子部品ボンディング用の電極を形成するための複数の穴6aを有する電極マスク61を形成する。
Next, a method for manufacturing a wiring board in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2A to 2F are cross-sectional views showing the manufacturing process of the wiring board in the present embodiment.
In this embodiment, for example, the pitch of the peripheral (electrodes arranged around)
次に、図2(b)に示すように、電極マスク61の複数の穴6a内に位置する金属層4の露出面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜7、例えば塩化第2銅液に耐性のある金を電解メッキ法により0.1μm程度の厚さに形成し、しかる後、この金属膜7の上面に電解メッキ法により導体層を形成して、電子部品ボンディング用の複数の電極3を形成する。この電極3は、例えば、ニッケルを電解メッキ法により3μmの程度の厚さに形成した後、その上面に、銅を電解メッキ法により20μm程度の厚さ(レーザー耐性上、10μm厚以上が望ましい)に形成することで構成される。
Next, as shown in FIG. 2B, a
次に、図2(b)に示す電極マスク61及びレジスト5を除去した後、図2(c)に示すように、電極3の表面及び金属層4の表面にプリプレグ(エポキシ系ガラス不織布など)からなる絶縁層11を加熱プレスで接着する。この場合、絶縁層11の金属層4と反対の面に図示しないテフロン(登録商標)シート(金属箔等でも良い)を接着しておく。
次いで、上記図示しないテフロン(登録商標)シートを剥がした後、図2(d)に示すように、複数の電極のうちの一部の電極3と対向する絶縁層11の箇所及び金属層4の予め定められた位置と対向する絶縁層11の箇所に絶縁層11を厚さ方向に貫通するビアホール12を炭酸ガスレーザー等でそれぞれ形成する。
Next, after removing the
Next, after peeling off the Teflon (registered trademark) sheet (not shown), as shown in FIG. 2 (d), the portion of the insulating
次に、図2(e)に示すように、金属層4の表面を図示しないレジスト等で保護した状態で、無電解メッキまたは電解メッキ法により、各ビアホール12内に複数の電極のうちの一部の電極3もしくは金属層4の予め定められた位置と導通する導電材9を析出するとともに、この導電材9の上面を含む絶縁層11の金属層4と反対の面に導体層8を形成する。その後、導体層8に配線用のパターニングを施し、かつ塩化第2銅液等を用いてエッチングすることにより配線10aを形成し、さらに、金属層4に配線用のパターニングを施し、かつ塩化第2銅液等を用いてエッチングすることで配線10bを形成するとともに金属層4を部分的に除去して絶縁層11の表面が露出する電子部品実装領域Aを形成し、この電子部品実装領域A内に位置する電極3の金属膜7は電気部品のボンディング面となり、このボンディング面は絶縁層11の露出表面11aに露出させる。この場合、ボンディング面を除く電極3の残りの部分は絶縁層11に埋設され、そして、その金属膜7の表面は絶縁層11の露出表面11aと同一面上に位置している。さらに、複数の電極のうちの一部の電極3は、その一部3bが複数の配線のうちの一部の配線10bと重なり合い、かつ面で接するように構成することで、複数の電極のうちの一部の配線10bと電気的に接続される。このような製造工程を経ることにより、配線基板を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 2E, one of a plurality of electrodes is formed in each via
ここで、層間の接続を行う方法として、電極3にビアホールの導電材9を直接形成してもよく、また、電極3から放射状や内側へ伸びる配線を設けて、その配線の先端にビアホール用の導電材9が形成されるランドを設けてもよい。このとき、後工程で形成された配線と複数の電極のうちの一部は、重なって接続されている。更に、プリップチップ2の中央側にバンプ1がある場合は、電極3間に例えば、上記30μmの電極3間に10μm幅の配線10を形成しても良く、自由に設計できる。また、フリップチップ2の接続方法により、絶縁層11の露出表面11aよりも電極3の表面を低くする場合は、例えば、上述した金メッキで金属膜7を形成する前に、配線形成時に用いられる処理液に耐性のない導電層、例えば、数μm程度の電解銅メッキを行う。
Here, as a method for connecting between the layers, the
このような本実施の形態に示す製造方法により製作された配線基板によれば、電子部品ボンディング用電極3の金属膜7のボンディング面は電子部品実装領域Aの絶縁層11の露出表面11aから露出され、この金属膜7のボンディング面を除く電極3の残りの部分は電子部品実装領域Aの絶縁層11に埋没状態に設けられる構造にしたので、配線基板への配線設計の自由度を大きくし、フリップチップなどの電子部品のバンプピッチが狭いピッチになっても、そのバンプに対応する電極を配線基板上に形成することができる。これにより、電極の配線ルールは、少なくとも20μmピッチ(配線10μm、配線間10μm)が可能であり、絶縁層の反対側の面と導通を図る部分のビアホールを形成する部分の絶縁層の厚さも薄くなることから、ビアホールも小径となり、ランドの大きさも小さくすることが可能となる。このため、配線長が短くなることから、配線基板を小さくすることが可能となり、また、配線設計の自由度が大きく、他の部品接続の配線長が短くなるため電気的特性が良くなる。更に、従来では不可能であったバンプ径が50μm、バンプピッチが100μm未満のフリップチップを配線基板に実装することが可能となる。
According to the wiring board manufactured by the manufacturing method shown in this embodiment, the bonding surface of the
次に、図3(a)〜(e)を参照して本発明の他の実施の形態における配線基板の製造方法について説明する。図3(a)〜(e)は他の実施の形態における配線基板の製造工程を示す断面図である。
まず、図3(a)に示すように、例えば35μm厚さの銅箔からなる金属層4の一方の面にプリプレグ(エポキシ系ガラス不織布など)からなる絶縁層11を加熱プレスで接着する。この場合、絶縁層11の金属層4と反対の面に図示しないテフロン(登録商標)シート(金属箔等でも良い)をラミネートしておく。
Next, a method for manufacturing a wiring board in another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views showing a manufacturing process of a wiring board in another embodiment.
First, as shown in FIG. 3A, an insulating
次に、上記図示しないテフロン(登録商標)シートを剥がした後、図3(b)に示すように、絶縁層11を厚さ方向に貫通して金属層4に達する、電子部品ボンディング用電極を形成するための複数の穴13を炭酸ガスレーザー等で形成する(特許請求の範囲に記載した電極パターン成形工程に相当する)。
次いで、複数の穴13内に位置する金属層4の露出面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜7、例えば塩化第2銅液に耐性のある金を電解メッキ法により0.1μm程度の厚さに形成し、しかる後、この金属膜7の上面に電解メッキ法により導体層を形成して、電子部品ボンディング用の電極3を形成する。この電極3は、例えば、ニッケルを電解メッキ法により3μmの程度の厚さに形成した後、その上面に、銅を電解メッキ法により20μm程度の厚さに形成することで構成される。その後、金属層4の所定の位置と対向する絶縁層11の箇所に絶縁層11を厚さ方向に貫通するビアホール12を炭酸ガスレーザー等で形成する。
Next, after peeling off the Teflon (registered trademark) sheet (not shown), as shown in FIG. 3B, an electrode for bonding electronic parts that reaches the
Next, a
次に、金属層4の表面を図示しないレジスト等で保護した状態で、無電解メッキ及び電解メッキ法により、各穴13内に電極3と導通される導電材81を析出し、さらに、ビアホール12内に金属層4の予め定められた位置と導通する導電材82を析出するとともに、この導電材81,82の上面を含む絶縁層11の金属層4と反対の面に導体層8を形成する。その後、導体層8に配線用のパターニングを施し、かつ塩化第2銅液等を用いてエッチングすることで配線10aを形成する。さらに、金属層4に配線用のパターニングを施し、かつ塩化第2銅液等を用いてエッチングすることで配線10bを形成するとともに、金属層4を部分的に除去して絶縁層11の表面が露出される電子部品実装領域Aを形成し、この電子部品実装領域A内に位置する電極3の金属膜7は電気部品のボンディング面となり、このボンディング面は絶縁層11の露出表面11aに露出させる。この場合、ボンディング面を除く電極3の残りの部分は絶縁層11に埋設され、そして、その金属膜7の表面は絶縁層11の露出表面11aと同一面上に位置している。さらに、複数の電極のうちの一部の電極3は、その一部3bが複数の配線のうちの一部の配線10bと重なり合い、かつ面で接するように構成することで、複数の電極のうちの一部の配線10bと電気的に接続される。このような製造工程を経ることにより、配線基板を得ることができる。
Next, in a state where the surface of the
このような他の実施の形態に示す製造方法により製作された配線基板によれば、上記図2に示す実施の形態と同様に、電子部品ボンディング用電極3の金属膜7のボンディング面は電子部品実装領域Aの絶縁層11の露出表面11aから露出され、この金属膜7のボンディング面を除く電極3の残りの部分は電子部品実装領域Aの絶縁層11に埋没状態に設けられる構造にしたので、配線基板への配線設計の自由度を大きくし、フリップチップなどの電子部品のバンプピッチが狭いピッチになっても、そのバンプに対応する電極を配線基板上に形成することができる。
According to the wiring board manufactured by the manufacturing method shown in the other embodiment, the bonding surface of the
次に、図4(a)〜(d)を参照して本発明の更に他の実施の形態における配線基板の製造方法について説明する。図4(a)〜(d)は更に他の実施の形態における配線基板の製造工程を示す断面図である。
まず、図2(a),(b)に示すように、例えば35μm厚さの銅箔からなる金属層4の一方の面に、粘着材が形成されたペンフィルム(例えばポリエチレンナフタレートフィルム等からなる)またはレジスト5(フォトレジストでも良い)を形成し、さらに、金属層4の他方の面にはフォトレジスト6を形成する。その後、フォトレジスト6に電子部品ボンディング用の電極パターンをパターニングして電子部品ボンディング用の電極を形成するための複数の穴6aを有する電極マスク61を形成する。そして、電極マスク61の穴6a内に位置する金属層4の露出面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜7、例えば塩化第2銅液に耐性のある金を電解メッキ法により0.1μm程度の厚さに形成し、しかる後、この金属膜7の上面に電解メッキ法により導体層を形成して、電子部品ボンディング用の複数の電極3を形成する。
Next, a method for manufacturing a wiring board in still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views showing a manufacturing process of a wiring board in still another embodiment.
First, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), a pen film (for example, a polyethylene naphthalate film) in which an adhesive material is formed on one surface of a
次に、上記図2(a),(b)に示す工程を経て電極3を形成した後の金属層4を1対用意し、これら金属層4から電極マスクを除去した後の1対の金属層4を、図4(a)に示すように、金属層4の電極形成面側同士が向き合うようにプリプレグ(エポキシ系ガラス不織布等)からなる絶縁層111を介して積層し、次いで、これらを上下両面から加熱加圧して、図4(b)に示すように接着する。これにより、電極3は絶縁層111内に埋設された状態になる。
次に、図4(c)に示すように、互いに接着された上部側の金属層4の所定の箇所から絶縁層111を厚さ方向に貫通して下部側の金属層4に達するビアホール12と、上部側の金属層4の予め定められた箇所から絶縁層111を厚さ方向に貫通して下部側の金属層4の複数の電極のうちの一部の電極3に達するビアホール12とをそれぞれ形成し、これらビアホール12内に銅ペースト等を埋め込み、この銅ペーストを硬化させることで導電材15を形成する。
Next, a pair of
Next, as shown in FIG. 4 (c), via
次に、図4(d)に示すように、上部側の金属層4に配線用のパターニングを施し、かつ塩化第2銅液等を用いてエッチングすることにより配線10aを形成するとともに、一部の金属層4を部分的に除去して絶縁層111の表面が露出される電子部品実装領域Aを形成し、この電子部品実装領域A内に位置する電極3の金属膜7を絶縁層111の露出表面111aに露出させる。さらに、下部側の金属層4に配線用のパターニングを施し、かつ塩化第2銅液等を用いてエッチングすることで配線10bを形成するとともに、金属層4を部分的に除去して絶縁層111の表面が露出される電子部品実装領域Bを形成し、この電子部品実装領域B内に位置する電極3の金属膜7を絶縁層111の露出表面111aに露出させる。この場合、電極3のボンディング面となる金属膜7の表面は絶縁層111の露出表面111aから露出され、かつ絶縁層111の露出表面111aと同一面上に位置する。また、電極3のボンディング面を除く電極3の残りの部分は絶縁層111に埋設される。さらに、複数の電極のうちの一部の電極3は、その一部3bが複数の配線のうちの一部の配線10bと重なり合い、かつ面で接するように構成することで、複数の配線のうちの一部の配線10bと電気的に接続される。このような製造工程を経ることにより、両面に電子部品を実装できる配線基板を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 4D, the
このような更に他の実施の形態に示す製造方法により製作された配線基板によれば、上記図2に示す実施の形態と同様に、電子部品ボンディング用電極3の金属膜7のボンディング面は電子部品実装領域A、Bの絶縁層111の露出表面111aから露出され、この金属膜7のボンディング面を除く電極3の残りの部分は電子部品実装領域A、Bの絶縁層111に埋没状態に設けられる構造にしたので、配線基板への配線設計の自由度を大きくし、フリップチップなどの電子部品のバンプピッチが狭いピッチになっても、そのバンプに対応する電極を配線基板上に形成することができる。
According to the wiring board manufactured by such a manufacturing method shown in another embodiment, the bonding surface of the
(実施例1)
次に、本発明の実施例1について図5(a)〜(g)を参照して説明する。なお、図5(b)は図5(c)のA−A'線に沿う断面図である。
まず、図5(a)に示すように、35μm厚さの銅箔411の一方の面に、配線形成に耐性のあるペンフィルム16(ポリエチレンナフタレートフィルム)の粘着材面を接着し、銅箔411の他方の面には解像度が20μm、厚さが25μmのメッキ液耐性のあるフォトレジスト6を形成し、所望の露光現像を行うことで、図5(a)及び(c)に示すようなフリップチップ実装用の電極3(電極50μm角/電極間30μm)を形成するための穴6a及び電極3に連なって放射状にまたは電極3群の内側に伸びる配線形成用の穴6bを有する電極マスク61を設ける。次に、穴6a,6b内に位置する銅箔411の表面に、図5(b)に示すように、配線形成に用いられる塩化第2銅液に耐性のある金71を電解メッキ法により0.1μm程度の厚さに形成し、さらに、金71の表面にニッケルを3μm程度の厚さに電解メッキするとともに、このニッケルの上面に銅を20μm程度の厚さに電解メッキして電極3を形成した。
Example 1
Next, Example 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
First, as shown in FIG. 5A, an adhesive material surface of a pen film 16 (polyethylene naphthalate film) resistant to wiring formation is bonded to one surface of a 35 μm-
次に、図5(b)に示す電極マスク61を剥離した後、図示省略のテフロン(登録商標)シートをラミネートした厚さ0.1mmのプリプレグ(エポキシ系ガラス不織布)111を図5(d)に示すように銅箔411の電極面側に積層し、最高加熱温度175℃で、2時間程度加熱プレスしてプリプレグ111を電極3及び銅箔411に接着させた。次に、上記テフロン(登録商標)シートを剥がし、図5(d)に示すように、炭酸ガスレーザーで、所望のビアホール12を形成した。その後、図5(e)に示すように無電解メッキ及び電解メッキ法により、ビアホール12内に銅からなる導電材9を析出させるとともに、この導電材9の表面とプリプレグ111表面に、35μm程度の厚さの銅を析出させて導電層8を形成した。次いで、ペンフィルム16を剥がした後、銅箔411の外表面及び導電材9の外表面に配線形成用のフォトレジスト(図示せず)を形成し、露光現像を行い、所望の配線パターンを形成した(図示せず)。
Next, after peeling the
次に、上記配線パターンをマスクとして塩化第2銅液を用いて、導電材9及び銅箔411をエッチングし、図5(f)に示すように基板の表裏両面に配線10a,10bをそれぞれ形成すると同時に、銅箔411を部分的に除去して、フリップチップ2等が実装される電子部品実装領域Aを形成し、この電子部品実装領域A内に位置する金71の表面を部品のボンディング面として露出させる。そして、フォトレジストを剥離することで、本発明によるフリップチップ2等が実装される内層基板である配線基板を作製した。
次いで、半田ペーストを所望の電極3上に印刷し、キャパシタや抵抗等のチップを接着して、リフロー実装した。次いで、図5(g)に示すように、ペリフェラル(周囲に電極が並ぶ)型の電極のピッチを80μm(電極50μm角/電極間30μm)、金スタッドバンプ1の径を40μm、バンプ1の高さを35μmとするフリップチップ2を非導電性接着剤18等を介して所望の電極3に実装した。次いで、積層等の残された一連の配線基板の製造工程を行うことで、本発明の部品内蔵配線基板を作製した。
Next, the
Next, a solder paste was printed on the desired
なお、本発明の配線基板の製造方法は、携帯機器等の配線基板の小型化や電気的特性を向上させるといった、能動素子や受動素子を内蔵する配線基板の製造に利用でき、特に、電極ピッチの狭ピッチ化に対応した半導体素子の表面実装や基板への内蔵を可能とする。 The method for manufacturing a wiring board according to the present invention can be used for manufacturing a wiring board containing an active element or a passive element, such as miniaturization of a wiring board for a portable device or the like, and improvement of electrical characteristics. It is possible to mount the semiconductor element corresponding to the narrow pitch of the surface and to be embedded in the substrate.
1……バンプ、2……フリップチップ、3……電極、4……金属層、41……銅箔、5……レジスト、6……フォトレジスト、6a,6b……穴、61……電極マスク、7……金属膜、71……金、8……導体層、81,82……導電材、9……導電材、10a,10b……配線、11……絶縁層、11a……露出面、111……プリプレグ、12……ビアホール、13……穴、15……導電材、16……ペンフィルム、17……ランド、18……非導電性接着剤、A,B……電子部品実装領域。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
絶縁層と、
前記絶縁層の厚さ方向の表裏両面にそれぞれ形成された配線とを備え、
前記絶縁層の少なくとも一方の面に電子部品実装領域が設けられ、
前記電子部品実装領域内に、前記電子部品のペリフェラル型の電極がフリップチップ実装により電気的にボンディングされる複数の電極が設けられ、
前記電極は、該電極の前記電子部品と接続されるボンディング面を有し、
前記ボンディング面は、前記配線の形成に用いられる処理液に耐性のある金属膜で覆われ、かつ該ボンディング面は前記絶縁層の表面と同一面上に位置して露出しており、前記ボンディング面を除く前記電極の残りの部分は前記絶縁層に埋設されている、
ことを特徴とする配線基板。 A wiring board on which electronic components are mounted,
An insulating layer;
Wiring formed respectively on both front and back surfaces in the thickness direction of the insulating layer,
An electronic component mounting region is provided on at least one surface of the insulating layer,
In the electronic component mounting area, a plurality of electrodes to which peripheral type electrodes of the electronic component are electrically bonded by flip chip mounting are provided,
The electrode has a bonding surface connected to the electronic component of the electrode,
The bonding surface is covered with a metal film that is resistant to a processing solution used for forming the wiring, and the bonding surface is exposed on the same surface as the surface of the insulating layer. The remaining part of the electrode except for is embedded in the insulating layer,
A wiring board characterized by that.
前記電極マスクの複数の穴内に位置する前記金属層の面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜を形成した後、前記穴内で前記金属膜上に導体層を形成して前記電子部品ボンディング用の複数の電極を前記穴内に形成する電極形成工程と、
前記電極マスクを除去した後、前記複数の電極の表面及び前記金属層の一方の面に絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記複数の電極のうちの一部の電極と対向する前記絶縁層の箇所及び前記金属層の予め定められた位置と対向する前記絶縁層の箇所に前記絶縁層を厚さ方向に貫通するビアホールをそれぞれ形成し、これらビアホール内に前記電極もしくは前記金属層と導通する導電材を設けるとともに前記ビアホールを含む前記絶縁層の前記金属層と反対の面に導体層を形成する工程と、
前記導体層にパターニングを施して配線を形成し、かつ前記金属層にパターニングを施して配線を形成するとともに電子部品が実装される領域の前記金属層を除去して前記電極の金属膜を前記絶縁層の表面に露出させる工程と、
を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 A mask forming step of forming an electrode mask having a plurality of holes for forming an electrode for electrical bonding with a peripheral type electrode of an electronic component by flip chip mounting on one surface of the metal layer;
After forming a metal film that is resistant to at least a treatment liquid used at the time of wiring formation on the surface of the metal layer located in the plurality of holes of the electrode mask, a conductor layer is formed on the metal film in the hole, and An electrode forming step of forming a plurality of electrodes for electronic component bonding in the hole;
An insulating layer forming step of forming an insulating layer on the surface of the plurality of electrodes and one surface of the metal layer after removing the electrode mask;
Via holes penetrating the insulating layer in the thickness direction are provided at a portion of the insulating layer facing a part of the plurality of electrodes and a portion of the insulating layer facing a predetermined position of the metal layer. Forming a conductive layer on the surface opposite to the metal layer of the insulating layer including the via hole and providing a conductive material that is electrically connected to the electrode or the metal layer in each via hole;
The conductor layer is patterned to form a wiring, and the metal layer is patterned to form a wiring, and the metal layer in an area where an electronic component is mounted is removed to insulate the metal film of the electrode Exposing to the surface of the layer;
A method for manufacturing a wiring board, comprising:
前記複数の穴内に位置する前記金属層の面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜を形成した後、前記穴内で前記金属膜上に導体層を形成して前記電子部品ボンディング用の複数の電極を形成する電極形成工程と、
前記金属層の予め定められた位置と対向する前記絶縁層の箇所に前記絶縁層を厚さ方向に貫通するビアホールを形成するビアホール形成工程と、
前記穴内に前記電極と導通される導電材を設けるとともに前記ビアホール内に前記金属層と導通する導電材を設け、さらに前記穴及び前記ビアホールを含む前記絶縁層の前記金属層と反対の面に導体層を形成する工程と、
前記導体層にパターニングを施して配線を形成し、かつ前記金属層にパターニングを施して配線を形成するとともに電子部品が実装される領域の前記金属層を部分的に除去して前記電極の金属膜を前記絶縁層の表面に露出させる工程と、
を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 An electrode pattern forming step of forming a plurality of holes for forming an electrode for electrical bonding with a peripheral type electrode of an electronic component by flip chip mounting in an insulating layer bonded to one surface of the metal layer;
After forming a metal film that is at least resistant to a processing solution used at the time of wiring formation on the surface of the metal layer located in the plurality of holes, a conductor layer is formed on the metal film in the hole to bond the electronic component An electrode forming step of forming a plurality of electrodes for use;
A via hole forming step of forming a via hole penetrating through the insulating layer in a thickness direction at a position of the insulating layer facing a predetermined position of the metal layer;
A conductive material that is electrically connected to the electrode is provided in the hole, and a conductive material that is electrically conductive to the metal layer is provided in the via hole, and a conductor is provided on a surface opposite to the metal layer of the insulating layer including the hole and the via hole. Forming a layer;
The conductor layer is patterned to form a wiring, and the metal layer is patterned to form a wiring, and the metal layer in a region where an electronic component is mounted is partially removed to form a metal film of the electrode Exposing the surface of the insulating layer;
A method for manufacturing a wiring board, comprising:
前記複数の穴内に位置する前記金属層の面に少なくとも配線形成時に用いられる処理液に耐性のある金属膜を形成した後、前記穴内で前記金属膜上に導体層を形成して前記電子部品ボンディング用の複数の電極を形成する電極形成工程と、
前記マスク形成工程及び前記電極形成工程を経て電極が形成された金属層を1対用意し、これら金属層から前記電極マスクを除去した後の1対の金属層を該金属層の電極側が向き合うように絶縁層を介して積層し接着する接着工程と、
前記接着された一方の金属層の所定の箇所から前記絶縁層を厚さ方向に貫通して他方の金属層に達するビアホールと前記一方の金属層の予め定められた箇所から前記絶縁層を厚さ方向に貫通して他方の金属層の前記複数の電極のうちの一部の電極に達するビアホールとをそれぞれ形成し、これらビアホール内に前記電極もしくは前記金属層と導通する導電材を設ける工程と、
前記金属層から前記電極マスクを除去した後の1対の金属層に、パターニングを施して配線を形成するとともに電子部品が実装される領域の前記金属層を部分的に除去して前記電極の金属膜を前記絶縁層の表面に露出させる工程と、
を備えることを特徴とする配線基板の製造方法。 A mask forming step of forming an electrode mask having a plurality of holes for forming an electrode for electrical bonding with a peripheral type electrode of an electronic component by flip chip mounting on one surface of the metal layer;
After forming a metal film that is at least resistant to a processing solution used at the time of wiring formation on the surface of the metal layer located in the plurality of holes, a conductor layer is formed on the metal film in the hole to bond the electronic component An electrode forming step of forming a plurality of electrodes for use;
A pair of metal layers on which electrodes are formed through the mask formation step and the electrode formation step are prepared, and the pair of metal layers after the electrode mask is removed from these metal layers so that the electrode sides of the metal layers face each other. An adhesion process of laminating and bonding to each other via an insulating layer;
A thickness of the insulating layer from a predetermined portion of the one metal layer and a via hole reaching the other metal layer through the insulating layer from a predetermined portion of the bonded one metal layer in the thickness direction Forming via holes penetrating in a direction and reaching some of the plurality of electrodes of the other metal layer, and providing a conductive material in conduction with the electrodes or the metal layer in these via holes;
The pair of metal layers after removing the electrode mask from the metal layer is patterned to form wiring, and the metal layer in the region where the electronic component is mounted is partially removed to remove the metal of the electrode Exposing a film to the surface of the insulating layer;
A method for manufacturing a wiring board, comprising:
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