JP4974119B2 - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体パッケージ用回路基板の製造方法に関するものである。

近年のＩＣチップは、高速化、高集積化、多ピン化の傾向が強く、基板との実装方法もワイヤーボンディング法からフリップチップ法へ推移する傾向にある。
しかし、フリップチップ法は高度な実装技術や、新規周辺装置の整備を強いられるため、現行装置を利用でき実装技術に安定しているワイヤーボンディング法での継続した対応が望まれている。このワイヤーボンディング法でＡｕワイヤーと接続される基板側のボンディングパターンは、Ａｕワイヤーとの接続信頼性、コストの面でその表面処理は無電解ＮｉＡｕめっき法よりも電解ＮｉＡｕめっき法が有利とされる。よって、基板のボンディングパターン側には実効的な配線とは別に電解ＮｉＡｕめっき用の給電配線が必要となるが、給電配線の存在はＩＣチップの高速化に伴ってノイズの発生原因になるとも言われている。そこで、電解ＮｉＡｕめっき後に給電配線を残さない回路基板の要求が高まっている（例えば、特許文献１参照。）。

図４は、従来の給電配線を残さない、電解ＮｉＡｕめっき法を用いた回路基板の製造方法の一例を示す断面工程図である。
図４（ａ）は、基材１の両面に銅箔２を貼り合わせた両面銅貼積層基板３３を示している。
図４（ｂ）では、両面銅貼積層基板３３の所望の位置にスルホール４を加工する。
図４（ｃ）では、銅箔２およびスルホール４の表面に無電解銅めっきと電解銅めっきを施し、銅めっき層５を形成する。
図４（ｄ）では、銅めっき層５上に図示省略のドライフィルムをラミネートし、所望のパターンを使用して露光、現像することにより、露出した銅めっき層５および銅箔２をエッチングして除去し、ドライフィルムを剥離して回路配線６と給電配線７を形成する。
図４（ｅ）では、両面にソルダーレジスト層８を形成し、ボンディングパターン９と外部電極１０、および給電配線７が露出するような所望の位置に開口部１１を形成する。
ここでボンディングパターン９と外部電極１０には、後にＮｉＡｕめっき層が形成され、給電配線７にはＮｉＡｕめっき層は形成されず、後工程でエッチング除去される。

次に図５（ｆ）では、給電配線７に電解ＮｉＡｕめっき層が形成されないようにドライフィルムで保護膜１２を形成する。
図５（ｇ）では、電解ＮｉＡｕめっきを施してボンディングパターン９と外部電極１０の表面にＮｉＡｕめっき層１３を形成する。
図５（ｈ）では、給電配線７を保護していた保護膜１２を剥離する。
図５（ｉ）では、露出した給電配線７をエッチングして除去する。
図５（ｊ）では、所望の位置で製品外形加工を行い、製品とする。
特開２００４−３４９４１４号公報

しかしながら、前述の作製方法では、ボンディングパターン９以外のソルダーレジスト８で覆われた回路配線６と給電配線７とが細線で高密度に配置された場合、開口部１１を形成するための位置あわせが困難となり、高精度・高密度な回路配線を形成することに課題を残していた。
また、保護膜１２を形成する場合にも、位置あわせ精度が不十分であると給電配線７の保護が不十分となり給電配線の一部が露出し、その露出部分にＮｉＡｕめっき層が成膜され、後工程での給電配線７のエッチングによる除去が阻害を受けて、給電層７の一部が残存しノイズ発生の原因となる恐れがあった。

加えて、回路配線６と給電配線７の形成は、銅箔上に無電解銅めっきと電解銅めっきにより銅めっき層５を形成するので、回路配線６と給電配線７の前駆体部分の膜厚が厚くなり、エッチング法では細線で高密度な回路配線６並びに給電配線７を形成することが困難となっていた。
なお、前述した回路基板の製造方法は、ボンディングパターン９並びに給電配線７と、外部電極１０とが両面基板の形態である両面銅貼積層基板３３のそれぞれ一方の面に形成された例であるが、多層板の形態をした銅貼積層基板の場合や、ボンディングパターン並びに給電配線と、外部電極とがスルホールを介さずに銅貼積層基板の同一面に形成される片面基板の場合であっても、最外層にボンディングパターン並びに給電配線が同一面に配置、形成される場合においては同様の課題を包含するものである。

本発明では、上記問題を解決すべく、電解めっき用の給電配線がない電解めっきを施した回路基板の製造方法において、１）基材の少なくとも片面に下地金属層を設けて銅貼積層基板を形成する工程と、２）前記下地金属層をドライフィルムで被覆した後、露光・現像して開口部を有するドライフィルムパターンを形成する工程と、３）前記開口部に露出した下地金属層表面に前駆体を形成する工程と、４）前記ドライフィルムパターンを溶解除去した後、前駆体の一部を含む必要箇所を覆うためのドライフィルムパターンを再度形成する工程と、５）前記再度形成したドライフィルムパターンに覆われていない部分をエッチングする工程と、６）前記前駆体の露出している部分にニッケル−金めっき層を形成する工程と、７）前記ドライフィルムパターンを溶解除去して、ニッケル−金めっき層で覆われていない前駆体及び下地金属層を露出させる工程と、８）前記露出した前駆体及び下地金属層をエッチングして、下地金属層のみ除去する工程と、９）ニッケル−金めっき層で覆われた部分のみを露出させて、ソルダーレジスト層で被覆する工程を包含する回路基板の製造方法を採用した。

本発明においては、前記下地金属層は無電解めっき法、電解めっき法、極薄銅箔積層法の群から選ばれるいずれか１種の方法を用いて形成することが好ましい。
また、前記前駆体はセミアディティブ法による電解銅めっき層を用いて形成することができる。
また、前記前駆体としてはボンディングパターン用、外部電極用、回路配線用の各前駆体として使用することができる。
また、５）再度形成したドライフィルムパターンに覆われていない部分をエッチングする工程、及び８）露出した前駆体及び下地金属層をエッチングして下地金属層のみ除去する工程における下地金属層の除去が、処理時間を同一にしたエッチングにより行われる。

本発明の回路基板の製造方法によれば、電解ニッケル−金めっきを所望されるボンディングパターンと外部電極へのめっき用の給電配線は、下地金属層を用いて機能させ、その後に下地金属層はエッチングにより除去される。よって、製品の回路形成面には給電配線は残存せず、ノイズの発生などの不具合は生じない。
また、回路形成面に給電配線を配置する必要がないため、ボンディングパターンと外部電極、およびそれらを結ぶ回路配線のみを配置することが可能となり、高精細・高密度の回路基板を提供することができる。
加えて、給電配線が存在しないことから、従来法で行っていた一時的な給電配線の保護の工程およびその工程で生じる不具合の発生も抜本的に解消され、歩留まりの高い回路基板を提供することができる。

本発明において、一般的なセミアディティブ法による銅めっき層でボンディングパターン用前駆体、外部電極用前駆体、およびそれ以外の回路配線用前駆体を形成する。
ボンディングパターン前駆体とその近傍の下地金属層並びに外部電極前駆体の一部をドライフィルムを用いたフォトリソグラフィにより所望の位置に開口部を設ける工程で、電解ニッケル−金めっきが施されるボンディングパターンと外部電極の領域が決定される。その領域における下地金属層を除去することでボンディングパターンの側面が完全に形成される。

また、ドライフィルムで被覆されている部分には下地金属層が含まれ、この下地金属層を通じて全ての外部電極前駆体、ボンディングパターン、それ以外の回路配線前駆体とが電気的に連続している。下地金属層は無電解めっき法、電解めっき法、極薄銅箔積層法等を用いて形成する。この下地金属層が電解ニッケル−金めっきを実施する際の給電配線として機能する。よって、ボンディングパターン並びに外部電極、それ以外の回路配線と同一面内には電解ニッケル−金めっき用の給電配線をレイアウトする必要がなく、所望のボンディングパターン並びに外部電極、それ以外の回路配線のみを高密度にレイアウトすることが可能となる。給電配線をレイアウトする必要がないため、従来発生していた給電配線を保護する保護膜形成時の位置あわせ不良、保護膜の位置あわせ不良により、一部露出した給電配線への電解ニッケル−金めっき層の付着とそれがエッチングマスクとして機能したエッチング残などの問題を抜本的に解決することが可能となる。
電解ニッケル−金めっき後にドライフィルムを剥離し、露出した下地金属層の全てをエッチング除去して分断することで、ボンディングパターン並びに外部電極およびそれ以外の回路配線が完成する。このとき、ボンディングパターン並びに外部電極前駆体などの回路配線の厚みは、下地金属層に比べて十分に厚く形成しておくことで、下地金属層をエッチングで除去した後においても存在することができる。

また、２回行う下地金属層のエッチングで、その処理時間を共に同一とすることで、ボンディングパターンとそれに連続する回路配線との厚みの差異は電解ニッケル−金めっきの厚さを除外してほぼ同一となる。同様に外部電極の電解ニッケル−金めっきが施される部分は、１回目の下地金属層の除去に、その除去量に見合った凹みが生ずるが、２回目の下地金属層の除去で前記凹みがほぼ解消される。
この下地金属層は無電解めっき、直接電解めっきあるいは薄膜化した銅箔の貼付けなどの方法により形成され、その形成方法は特に限定しない。また、その厚みはセミアディティブ法による回路配線前駆体などの形成に十分な厚さで極力薄ければ、その厚さを特に限定するものではないが、例えば１〜３μｍ程度が好適であり、エッチング除去時間も極めて短時間で可能である。よって、セミアディティブ法で形成した回路配線前駆体などの厚さを著しく減じたり、その形状を損なうことはない。
最後に所望の位置に開口部を設けたソルダーレジストを形成する。このとき、開口部の端面は、ボンディングパターン並びに外部電極に施した電解ニッケル−金めっきの端面を被覆するような位置とし、開口部には電解ニッケル−金めっきのみが露出するようにする。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１（ａ）〜図３（ｍ）は本発明の実施例を説明するための断面工程図である。
まず図１（ａ）に示すように基材１の表面に薄い銅箔からなる下地金属層１４を貼り付けた銅貼積層基板３を作成した。
ここで基材１は厚さ０．２ｍｍのガラスエポキシ基材を使用し、下地金属層１４は、厚さ１２μｍの銅箔を薄膜化して厚さを３μｍとしたものを使用した。
本実施例では片面に銅箔を貼り付けた銅貼積層基板３を使用したが、基材の両面に銅箔を貼り付けた両面銅貼積層基板を使用して、両面同時に加工を施せば、それぞれの面に任意の回路パターンを有する回路基板を作成することができるのは言うまでもない。

次に、図１（ｂ）に示すように、銅貼積層基板３の表面にドライフィルム１５をラミネートした後、図１（ｃ）に示すように、ボンディングパターン１６用、外部電極１８用ならびに回路配線１７用の開口パターンを有するガラスマスク２１を用いて露光・現像を行って図１（ｄ）に示すようにドライフィルム１５をエッチング除去して、図１（ｅ）に示すドライフィルムパターン１５’を形成した。ここで、ドライフィルムはネガ型のＲＹ−３３２５（日立化成社製）を用い、露光は９０ｍｊ／ｃｍ^２ の条件とした。また、ガラスマスクには、所望のボンディングパターン用、外部電極用ならびに回路配線用の開口パターンを、ネガ型のドライフィルムを用いてセミアディティブ法で形成するための、所望のパターンが黒で描画されている。続いての現像には１％炭酸ナトリウム水溶液を用い、５２秒間の現像処理を行った。ここで使用するドライフィルムは電解めっきに耐え、高精細なパターンを形成でき得る種類であれば特に限定しない。

次に、図２（ｆ）では、銅貼積層基板３の表面に露出している下地金属層１４上に、所望のボンディングパターン１６用、外部電極１８用ならびに回路配線１７用の前駆体２４を、電解銅めっきで形成した。ここで注意する点としてはめっき膜厚で、今回は２０μｍの厚さに形成した。この理由は、ドライフィルムの厚さが２５μｍであり、これ以上の厚さにめっきを形成するとドライフィルムの剥離が困難になるからである。電解銅めっきの他の条件はセミアディティブ法として広く一般的に用いられている条件でかまわない。ここではセミアディティブ法に一般的に使われるめっき液を用いれば良く、種類については特に限定するものではない。

次に、図２（ｇ）では、既存のドライフィルムパターンを３％水酸化ナトリウム水溶液で剥離し、ボンディングパターン１６用前駆体ならびに外部電極１８用の前駆体２４の所望の位置に電解ニッケル−金めっきを選択的に行うためのドライフィルムパターン２５を再度形成し、ボンディングパターン１６用前駆体ならびに外部電極１８用の前駆体２４を露出させた。ここで形成したドライフィルムパターン２５の下には残存する下地金属層１４があり、これはボンディングパターン用前駆体、外部電極用前駆体ならびに回路配線用前駆体２４と密着しており、ボンディングパターン１６用前駆体及び外部電極１８用前駆体２４に電解ニッケル−金めっきをするための給電配線として機能する。また、ここで使用するドライフィルムは耐電解金めっき性を有する種類であれば限定しないが、例えば、Ｄｕｐｏｎｔ社のリストンＳＡ−１５０を使用できる。

次に、図２（ｈ）では、前記ドライフィルムパターン２５をマスクとして露出している下地金属層１４をエッチングして除去した。このときに使用するエッチング液はドライフィルムパターン２５にダメージを与えないアルカリ性以外の水溶液でエッチング可能な種類であれば特に限定しない。例えば塩化鉄水溶液や塩化銅水溶液などが使用できる。ここで、下地金属層１４以外にボンディングパターン１６用前駆体ならびに外部電極１８用前駆体２４もエッチングにより溶解し、エッチング時間に見合った量だけ膜厚が減少している。

次に、図２（ｉ）では、ボンディングパターン１６用前駆体２４ならびに外部電極１８用前駆体２４の表面に電解ニッケル−金めっきを施し、ニッケル−金めっき層１９を形成し、ボンディングパターン１６及び外部電極１８を形成した。電解ニッケルと電解金の膜厚は特にここで定めないが、例えば前者は５μｍ程度、後者は０．５〜１．０μｍ程度である。電解めっきそれぞれの種類、めっき条件も特に限定しないが、広く一般的に使用されているものでかまわない。例えば、電解ニッケルめっき液はワット浴が、電解金めっき液はシアン浴を使用することができる。

次に、図２（ｊ）では、ドライフィルムパターン２５を３％水酸化ナトリウム水溶液剥離した。ここでは、回路配線１７用前駆体と外部電極１８用前駆体並びに複数のボンディングパターン１６用前駆体２４が下地金属層１４を通して電気的に連続した状態にある。

次に、図３（ｋ）では、ドライフィルムレジスト２５の剥離によって露出し、かつニッケル−金めっきがその表面に施されていない下地金属層１４を、一回目のエッチングと同様な条件でエッチング除去した。この操作により、回路配線１７用前駆体と外部電極１８用前駆体ならびにボンディングパターン１６用の各前駆体２４を繋ぐ下地金属層１４が分断され、ボンディングパターン１６、回路配線１７と外部電極１８が形成される。ここで、２回目のエッチングにより回路配線１７用前駆体２４の厚さは減少する。１回目と２回目のエッチングは同じ条件で行うので、その膜厚の減少量もほぼ等しく、２回目のエッチング後の回路配線１７用前駆体と、ニッケル−金めっき層１９を除いたボンディングパターン１６用前駆体２４ならびに外部電極１８用前駆体２４の厚さはほぼ等しくなる。

次に、図３（ｍ）では、銅貼積層基板３上にボンディングパターン１６ならびに外部電極１８が所望の寸法で露出されるようにソルダーレジスト層８を設けた。
以上のようにしてボンディングパターン１６ならびに外部電極１８が所望の寸法で露出し、回路配線１７がソルダーレジスト層８で覆われた回路配線基板１００を得た。
このようにして得られた本発明の回路基板は、回路形成面に給電配線が存在しないので、回路形成面積を広くとることができ、高精細・高密度の回路基板を提供することができる。その上ノイズの発生などの不具合も生じない。
加えて、本発明の回路基板の製造方法によれば、給電配線が存在しないことから、従来法で行っていた一時的な給電配線の保護の工程およびその工程で生じる不具合の発生も抜本的に解消され、歩留まり高く回路基板を提供することができる。
本実施例ではボンディングパターンと外部電極が同一面に配置されている例を示したが、それぞれが他方の面に配置される場合でも問題なく本発明を適用することができる。

本発明に係る回路基板の製造方法を示す断面工程図である。 図１に続く回路基板の製造方法を示す断面工程図である。 図２に続く回路基板の製造方法を示す断面工程図である。 従来の回路基板の製造方法の一例を示す断面工程図である。 図４に続く回路基板の製造方法を示す断面工程図である。

符号の説明

１ 基材
２ 銅箔
３ 銅貼積層基板
４ スルホール
５ 銅めっき層
６、１７ 回路配線
７ 給電配線
８ ソルダーレジスト層
９，１６ ボンディングパターン
１０、１８、２２ 外部電極
１１ 開口部
１２ 保護膜
１３ ＮｉＡｕめっき層
１４ 下地金属層
１５ ドライフィルム
１９ ニッケル−金めっき層
２１ ガラスマスク
２４ 前駆体
２５ ドライフィルムパターン
３３ 両面銅貼積層基板

Claims (5)

1. 電解めっき用の給電配線がない回路基板の製造方法であって、
   基材の少なくとも片面に下地金属層を設けて銅貼積層基板を形成する工程と、
   前記下地金属層をドライフィルムで被覆した後、露光・現像して開口部を有するドライフィルムパターンを形成する工程と、
   前記開口部に露出した下地金属層表面に前駆体を形成する工程と、
   前記ドライフィルムパターンを溶解除去した後、前駆体の一部を含む必要箇所を覆うためのドライフィルムパターンを再度形成する工程と、
   前記再度形成したドライフィルムパターンに覆われていない部分をエッチングする工程と、
   前記前駆体の露出している部分にニッケル−金めっき層を形成する工程と、
   前記ドライフィルムパターンを溶解除去して、ニッケル−金めっき層で覆われていない前駆体及び下地金属層を露出させる工程と、
   前記露出した前駆体及び下地金属層をエッチングして、下地金属層のみ除去する工程と、
   ニッケル−金めっき層で覆われた部分のみを露出させて、ソルダーレジスト層で被覆する工程を包含することを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記下地金属層が無電解めっき法、電解めっき法、極薄銅箔積層法の群から選ばれる１
   種を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
3. 前記前駆体をセミアディティブ法による電解銅めっき層で形成することを特徴とする請
   求項１又は２に記載の回路基板の製造方法。
4. 前記前駆体が、ボンディングパターン用、外部電極用、回路配線用の各前駆体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
5. 前記再度形成したドライフィルムパターンに覆われていない部分をエッチングする工程、及び前記露出した前駆体及び下地金属層をエッチングして下地金属層のみ除去する工程における下地金属層の除去が、処理時間を同一にしたエッチングにより行われることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。