JP4986072B2 - チップ搭載用基板の製造方法 - Google Patents
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しかしながら、チップ搭載用のランド(パッド)部で構成されるように、基板上の銅配線に無電解ニッケルめっきおよび金めっきを施す場合、無電解ニッケルめっき工程において、銅配線上のみならず、隣り合う銅配線間にもニッケルが析出する「ブリッジ」という現象が発生する。この「ブリッジ」が銅配線間のショートの原因となる。無電解ニッケルめっき後において、銅配線間の絶縁信頼性を確保することが重要である。
この絶縁信頼性を確保するため、従来の方法として、無電解ニッケル前処理工程の直前に、チオ硫酸塩を含んだ溶液に基材を浸漬する方法や、銅配線形成後にO2プラズマを施した後に、水洗工程を追加することによって、「ブリッジ」を防止する方法などがある。また、特許文献1には、複数の銅配線を露出させる開口を有する絶縁マスクを設けたプリント配線板に、複数の銅配線の間に絶縁物を配置した状態で、ニッケルめっき皮膜及び金めっき皮膜、又はニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜及び金めっき皮膜を形成することにより、「ブリッジ」を防止する方法が記載されている。
特許文献2には、半導体チップ搭載基板のパッドにバンプの先端部が入る凹形状部が形成されていて、半導体チップを半導体チップ搭載基板に搭載する際、バンプの先端部が凹形状部のテーパ形状を滑動しながら凹形状部に入ることになり、これにより、半導体チップは、半導体チップ搭載基板への搭載位置への位置決めが正確、かつ、容易になされることが記載されている。
エッチングレジストは、基板表面に形成した銅配線を覆うように設けられる。銅配線を覆うとは、少なくとも銅配線の側面を覆うことをいう。
エッチングレジストの形態としては、フィルム状、液状等特に限定はないが、特に被付着表面の凹凸の大きい場合には、液状のエッチングレジストが好ましい。エッチングレジストの材料としても、特に限定はないが、たとえば、本発明のエッチングレジスト組成物に用いる高分子化合物としては、(1)アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸などのカルボキシル基含有のモノマーとスチレン、アクリル酸アルキルエステルを共重合して得られるアルカリ可溶性のアクリル樹脂、(2)分子鎖の中にカルボキシル基側鎖を有するポリエーテル、ポリエステル、ポリエレタンなどのアルカリ可溶性重合体、(3)ロジン及びロジン誘導体のマレイン酸付加化合物、(4)カルボキシル基を含有する多糖類、が挙げられる。
これらの化合物は、塩基によって中和され、水に易溶の化合物となる。用いる塩基の具体例としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、n−ブチルアミン、ジ−n−ブチルアミン、トリメチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトアエチレンペンタミン、プロピレンジアミン、エタノールアミン、ヘキシルアミン、ラウリルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルフォリン、ピペリジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、イソブチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。ここで、前記高分子化合物にエッチング液に対する化学的な抵抗性を与え、かつ強アルカリで高分子化合物を基板から剥離可能とするには、用いる塩基としては有機塩基が好ましく、その中でも揮発性の高い塩基がとりわけ好ましく、それ自身の沸点が常圧下で190℃以下である塩基が好ましい。
除去する方法は、バフロール、サンドペーパー、サンドブラスト等の機械的な研磨によるプロセスによって行う。
また、それと同時に、銅配線の側面にエッチングレジストを設けてエッチングすることにより、銅配線表面の周辺よりも内側がへこんだ形状にすることができるので、チップ端子が銅配線のパッド部分に留まることができ、チップの実装のズレを防止することができる。
また、それと同時に、銅配線の側面にエッチングレジストを設けてエッチングすることにより、銅配線の側面にエッチング液が回り込まないので、銅配線の線幅が細くなる(銅配線のアンダーカットが大きくなる)ことがなく、銅配線のはく離を防止方法することができる。
図1は、本発明の多層配線基板の製造方法を示している。
サブトラクト法では、基板上の金属箔の不要な部分をエッチングにより除去する。金属箔のうち銅配線となる部分上にエッチングレジストを形成し、露出した部分に化学エッチング液をスプレー噴霧して、不要な金属箔をエッチングにより除去する。これにより、銅配線を形成することができる。化学エッチング液としては、例えば、塩化第二銅と塩酸との溶液、塩化第二鉄溶液、硫酸と過酸化水素との溶液、過硫酸アンモニウム溶液等、通常のプリント配線板に用いられる化学エッチング液を用いることができる。
金属箔として例えば銅箔を用いる場合、エッチングレジストとしては、通常のプリント配線板に用いることのできるエッチングレジストを使用できる。例えば、レジストインクをスクリーン印刷することによりエッチングレジストを形成できる。また、エッチングレジスト用ネガ型感光性ドライフィルムを銅箔の上にラミネートし、そのドライフィルム上に銅配線の形状に対応する光透過部を有するフォトマスクを重ねて紫外光により露光を行い、未露光部分を現像液により除去することによってエッチングレジストを形成してもよい。
アディティブ法では、基板上の必要な部分にめっきにより銅配線形成する。例えば、基板上に無電解めっき用の触媒を付着させた後、めっきが行われない部分にめっきレジストを形成する。その後、基板を無電解めっき液に浸漬し、めっきレジストに覆われていない部分に無電解めっきが行われる。
セミアディティブ法では、基板上に薄い金属層(シード層)を形成した後、めっきレジストを必要なパターンに形成し、電気めっきにより銅配線を形成する。その後、めっきレジストを剥離し、シード層をエッチングにより除去する。シード層を形成する方法としては、例えば、蒸着又はめっきによる方法、金属箔を貼り合わせる方法等が挙げられる。
このとき、エッチングレジストが、銅配線2の側面を覆っているため、エッチング液は銅配線2の周辺部よりも中央部で移動が容易で、そのために、銅配線2の周辺部より中央部がよりエッチングされ、結果的に銅配線2の中央部がへこんだ形状が形成される。また、銅配線2の側面を覆っているため、エッチング液が浸入できず、そのために銅配線2の幅が細くなることはない。
ニッケルめっき皮膜は、BGA(Ball Grid Array)/CSP(Chip Size Package)半導体チップの外部電極(バンプ)、QFP(Quad Flat Package)のリードフレーム形の外部端子との接続や、半導体チップと半導体搭載基板との接続に使用されるワイヤボンディングとの接続の強度補強用に設けるものである。また、パラジウムめっき皮膜は、ニッケルめっき皮膜上に金めっき皮膜が形成しやすいように設けるものである。
ニッケルめっき皮膜は、例えば、Ni−P、Ni−P−Cu、Ni−B、Ni−P−B−W等のニッケル合金又は純ニッケル等からなる。また、ニッケルめっき皮膜は、例えば、電気めっき、無電解めっきにより形成される。ニッケルめっき皮膜の厚さは、0.5〜10μmであることが好ましい。ニッケルめっき皮膜の厚さが0.5μm未満であると、加熱処理後の配線強度が低下する傾向がある。また、ニッケルめっき皮膜の厚さの上限値は、銅配線のライン/スペース(線幅/線間幅)の値によって決定される。
パラジウムめっき皮膜は、例えば、置換パラジウムめっき、無電解パラジウムめっき、又はこれらを組み合わせて形成される。パラジウムめっき皮膜の厚さは、0.05〜2μmであることが好ましい。パラジウムめっき皮膜の厚さが0.05μm未満であると、金めっきのつきが低下する傾向がある。パラジウムめっき皮膜の厚さが2μmを超えると、コストが増大する傾向にある。
金めっき皮膜は、例えば、置換金めっき、又は置換金めっきを行った後に無電解金めっきを行うことにより形成される。また、金めっき皮膜は、電気めっきにより形成してもよい。金めっき皮膜の厚さは、0.04〜2μmであることが好ましい。金めっき皮膜の厚さが0.04μm未満であると、加熱処理後の端子間の接続やワイヤボンディングの成功率が低下する傾向がある。金めっき皮膜の厚さが2μmを超えると、コストが増大する傾向にある。
まず、セミアディティブ法により、基板上に薄い金属層(シード層)として、パラジウムコロイド触媒であるHS201B(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用して触媒核を付与後、CUST2000(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用して厚さ2μmの下地無電解めっき層を形成する。その後、ドライフィルムレジストであるSL−1229(日立化成工業株式会社、商品名)を使用して厚さ29μmのめっきレジストを必要なパターンに形成し、厚さ20μmの電気めっきにより線幅30μm、線間幅30μmのパッド部の銅配線を形成する。その後、アルカリ性剥離液を用いてめっきレジストを剥離し、50g/Lの硫酸及び50g/Lの過酸化水素を主成分とするエッチング液を用いてエッチングによりシード層を除去する。このときの銅配線の膜厚は17μmで、このときパッド部の形状は、銅配線の中央が1μmほど高い形状であった。また、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で3μmであった。
次に、液状エッチングレジストであるERN−350(日本ペイント株式会社、商品名)を使用して、銅配線が隠れる程度に基板上にエッチングレジスト層を設ける。
次に、バフロールにより、目的のパッド部の銅配線の上部が全て露出するまで、エッチングレジストの表面を途中まで除去する。
次に、過硫酸アンモニウム、硫酸−過酸化水素水混合水溶液のエッチング液により、銅配線の中央の銅膜厚が9μmになるまでエッチングにより除去する。このときパッド部の形状は、銅配線の周辺が3μmほど高い、銅配線の中央部がへこんだ形状が形成された。
次に、アルカリ性剥離液を用いてエッチングレジストを剥離した。
次に、銅配線上に、膜厚5μmのニッケルめっき皮膜、膜厚0.2μmのパラジウムめっき皮膜及び膜厚0.4μmの金めっき皮膜を順に形成した。
ニッケルめっき皮膜は、無電解ニッケルめっき液NIPS−100(日立化成工業株式会社、商品名)を使用して85℃で15分間浸漬し、パラジウムめっき皮膜は、APP(石原薬品株式会社、商品名)を使用して50℃で20分間浸漬し、金めっき皮膜は、置換金めっき液HGS−100(日立化成工業株式会社、商品名)を使用して85℃で10分間浸漬後、無電解金めっき液NGS−2000(日立化成工業株式会社、商品名)を使用して65℃で40分間浸漬して形成した。
このとき、銅配線のアンダーカットが3μmと少なく、また、ニッケルの異常析出が生じることもなく、Niブリッジは発生しなかった。
(比較例1)
まず、セミアディティブ法により、基板上に薄い金属層(シード層)として、パラジウムコロイド触媒であるHS201B(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用して触媒核を付与後、CUST2000(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用して厚さ2μmの下地無電解めっき層を形成する。その後、ドライフィルムレジストであるSL−1229(日立化成工業株式会社、商品名)を使用して厚さ29μmのめっきレジストを必要なパターンに形成し、厚さ20μmの電気めっきにより線幅30μm、線間幅30μmのパッド部の銅配線を形成する。その後、アルカリ性剥離液を用いてめっきレジストを剥離し、50g/Lの硫酸及び50g/Lの過酸化水素を主成分とするエッチング液を用いてエッチングによりシード層を除去する。このとき実施例1と同様、銅配線の膜厚は15μmで、このときパッド部の形状は、銅配線の中央が1μmほど高い形状であった。また、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で3μmであった。
次に、実施例1と同様に、銅配線上に、膜厚5μmのニッケルめっき皮膜、膜厚0.2μmのパラジウムめっき皮膜及び膜厚0.4μmの金めっき皮膜を順に形成した。
このとき、銅配線のアンダーカットが0.5μmと少なかったが、ニッケルの異常析出が発生し、Niブリッジが起きてしまった。
(比較例2)
まず、セミアディティブ法により、基板上に薄い金属層(シード層)として、パラジウムコロイド触媒であるHS201B(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用して触媒核を付与後、CUST2000(日立化成工業株式会社製、商品名)を使用して厚さ2μmの下地無電解めっき層を形成する。その後、ドライフィルムレジストであるSL−1229(日立化成工業株式会社、商品名)を使用して厚さ29μmのめっきレジストを必要なパターンに形成し、厚さ20μmの電気めっきにより線幅30μm、線間幅30μmのパッド部の銅配線を形成する。その後、アルカリ性剥離液を用いてめっきレジストを剥離した。
次に、過硫酸アンモニウム、硫酸−過酸化水素水混合水溶液のエッチング液により、シード層を除去しながら、銅膜厚が9μmになるまでエッチングにより除去する。このときパッド部の形状は、銅配線の中央が3μmほど高い、銅配線の外周部がへこんだ形状が形成された。また、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で7μm発生していた。
次に、実施例1と同様に、銅配線上に、膜厚5μmのニッケルめっき皮膜、膜厚0.2μmのパラジウムめっき皮膜及び膜厚0.4μmの金めっき皮膜を順に形成した。
このとき、ニッケルの異常析出が生じることもなく、Niブリッジは発生しなかったが、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で6μmと大きかった。
Claims (1)
- 基板表面に形成した銅配線を覆うエッチングレジストを設ける工程と、前記銅配線表面が露出するまで前記エッチングレジストを除去する工程と、前記銅配線を途中までエッチングする工程と、前記エッチングレジストをはく離する工程と、前記銅配線の表面にニッケルめっき層を形成する工程とを有するチップ搭載用基板の製造方法。
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