JP5225353B2 - 配線用基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、配線用基板の製造方法に関する。さらに詳しくは、例えば、半導体チップなどを搭載するために用いられる配線用基板として好適に用いることができる配線用基板の製造方法に関する。

近年、プリント配線基板の高密度化に対応する配線基板の製造方法として、絶縁基板に配設されたスルーホール内に金属めっきを施し、樹脂または導電性ペーストを充填した後、スルーホールの開口部を塞ぐようにめっき層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、この方法には、スルーホール内に充填された樹脂または導電性ペーストの熱収縮率および熱膨張率は、当該樹脂が充填される絶縁基板と大きく相違することから、周囲の温度変化により、充填された樹脂層または導電性ペーストとスルーホールの内壁との間で空隙が生じるおそれがあるため、配線基板の信頼性が低下するという欠点がある。

そこで、スルーホール内に充填された導電材に空隙が生じがたい導電材が充填されたスルーホール基板の製造方法として、スルーホールを有するコア基板の一方の面に下地導電層を形成した後、電解めっきにより、当該下地導電層を成長させて導電材をスルーホール内に充填する導電材充填スルーホール基板の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２の［０００５］および［０００６］参照）。

前記導電材充填スルーホール基板の製造方法によれば、電解めっきが採用されているので、スルーホール内で空隙を生じさせずに導電材を充填させることができるという利点がある。しかし、この製造方法は、導電材充填スルーホール基板の表面上で余分な導電材が存在するため、導電材充填スルーホール基板を製造した後、研磨などの手段によって当該余分な導電材を除去する必要があるとともに、研磨などの手段によって生じた導電材の微細粉末を清浄化処理によって除去しなければならないため（例えば、特許文献２の［００１６］参照）、非常に煩雑な後処理工程を必要とする。

特開２００３−２３２５１号公報 特開２００６−１４７９７１号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、基板の製造後に当該基板の表面上に余分な導電材を除去するための煩雑な後工程を必要とせず、スルーホール内に導電材が充填された配線用基板を効率よく製造することができる方法を提供することを課題とする。

本発明は、
（１） スルーホールが形成された絶縁基板を用いて配線用基板を製造する方法であって、前記絶縁基板としてスルーホールが形成されているシリコン基板を用い、当該シリコン基板の表面上にコバルト、ニッケルおよびパラジウムのうちの少なくとも１種の金属とリンを含むシード層を形成させた後、当該シリコン基板の少なくとも一方表面上に、当該シリコン基板に形成されているスルーホールと同心軸を有し、当該スルーホールの孔径よりも小さい孔径の貫通孔を有するレジスト膜を形成し、電解めっきにより前記スルーホール内に導電材を充填した後、前記レジスト膜を除去することを特徴とする配線用基板の製造方法、
（２） シード層がコバルト−タングステン−リン（Ｃｏ−Ｗ−Ｐ）からなるシード層、ニッケル−タングステン−リン（Ｎｉ−Ｗ−Ｐ）からなるシード層またはパラジウム−コバルト−リン（Ｐｄ−Ｃｏ−Ｐ）からなるシード層である前記（１）に記載の配線用基板の製造方法、および
（３） レジスト膜の貫通孔の孔径がスルーホールの孔径の５０〜９０％である前記（１）または（２）に記載の配線用基板の製造方法
に関する。

本発明の配線用基板の製造方法によれば、基板の製造後に当該基板の表面上に余分な導電材が存在しないので、余分な導電材を除去するための煩雑な後工程を必要としないことから、スルーホール内に導電材が充填された配線用基板を効率よく製造することができるという優れた効果が奏される。

本発明の配線用基板の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。

本発明の配線用基板の製造方法は、前記したように、スルーホールが形成された絶縁基板を用いて配線用基板を製造する方法であり、スルーホールが形成された絶縁基板の少なくとも一方表面上に、当該絶縁基板に形成されているスルーホールと同心軸を有し、当該スルーホールの孔径よりも小さい孔径の貫通孔を有するレジスト膜を形成し、電解めっきにより前記スルーホール内に導電材を充填した後、前記レジスト膜を除去することを特徴とする。

絶縁基板は、絶縁性を有するとともに機械的強度に優れているものであればよい。絶縁基板としては、例えば、ガラス基板、エポキシ樹脂、ポリエステルなどの樹脂からなる樹脂基板、シリコン基板などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの絶縁基板のなかでは、取扱い性および絶縁性の観点から、シリコン基板が好ましい。

絶縁基板の厚さは、特に限定されず、配線用基板の用途に応じて適宜決定することが好ましいが、通常、３０〜８００μｍ程度である。

絶縁基板には、スルーホールが形成されている。スルーホールは、例えば、プラズマを用いたドライエッチング法などによって絶縁基板に形成することができる。絶縁基板に形成されるスルーホールの孔径は、本発明の配線用基板の用途によって異なるので一概には決定することができないことから、当該用途に応じて適宜設定することが好ましいが、通常、１０〜２００μｍ程度である。

絶縁基板としてガラス基板または樹脂基板を用いる場合、絶縁基板と導電材との密着性を向上させる観点から、絶縁基板の表面上に導電材と同一の材料からなるシード層が形成されていることが好ましい。シード層の厚さは、特に限定されないが、基板と導電材との密着性を向上させる観点から、１００〜５００ｎｍ程度であることが好ましい。シード層は、例えば、スパッタリング法、化学蒸着（ＣＶＤ）法などによって形成させることができる。

絶縁基板としてシリコン基板を用いる場合、シリコン基板と導電材との密着性を向上させる観点から、シリコン基板の表面にシード層が形成されていることが好ましい。シード層の厚さは、特に限定されないが、シリコン基板と導電材との密着性を向上させるとともに、銅などの金属からなる導電材がシリコン基板に拡散することを防止する観点から、１００〜５００ｎｍ程度であることが好ましい。シード層は、シリコン基板と導電材との密着性を向上させる観点および銅などの金属からなる導電材がシリコン基板に拡散することによってシリコン基板の絶縁性が低下することを抑制する観点から、コバルト、ニッケルおよびパラジウムのうちの少なくとも１種の金属とリンとから形成されていることが好ましく、コバルト−タングステン−リン（Ｃｏ−Ｗ−Ｐ）からなるシード層、ニッケル−タングステン−リン（Ｎｉ−Ｗ−Ｐ）からなるシード層またはパラジウム−コバルト−リン（Ｐｄ−Ｃｏ−Ｐ）からなるシード層であることがより好ましい。また、シード層には、シリコン基板と導電材との密着性を向上させる観点および導電材によるシリコン基板の絶縁性の低下を抑制する観点から、タングステンが含まれていることが好ましい。これらのシード層は、例えば、無電解めっき法などによって容易に形成させることができる。また、シリコン基板には、前記シード層以外にも、チタン層およびクロム層からなるシード層が形成されていてもよい。このシード層は、例えば、スパッタリング法、化学蒸着（ＣＶＤ）法などによって形成させることができる。

以下に、本発明の配線用基板の製造方法を図面に基づいて詳細に説明するが、本発明は、かかる図面に記載された実施態様のみに限定されるものではない。

図１は、本発明の配線用基板の製造方法の一実施態様を示す概略説明図である。なお、図１には、本発明の説明の便宜上、レジスト膜としてネガ型ドライフィルムレジストを用いた場合の一実施態様が記載されているが、本発明は、かかる実施態様のみに限定されるものではない。

まず、図１（ａ）に示されるように、スルーホール４が形成された絶縁基板２の少なくとも一方表面上に、当該絶縁基板２に形成されているスルーホール４と同心軸を有し、当該スルーホール４の孔径よりも小さい孔径の貫通孔１ａ，３ａを有するレジスト膜１，３を形成させる。レジスト膜１，３は、ネガ型ドライフィルムレジストおよびポジ型ドライフィルムレジストのいずれであってもよい。なお、絶縁基板２の表面上には、必要により、シード層（図示せず）が形成されていてもよい。

図１において、レジスト膜１，３は、絶縁基板２の両面に形成されているが、絶縁基板２の片面のみに形成されていてもよい。レジスト膜１，３を絶縁基板２の一方表面および両面のうちいずれに形成させるかは、配線用基板の用途などに応じて適宜決定すればよい。

レジスト膜１，３は、作業性を向上させる観点から、ドライフィルムレジストであることが好ましい。レジスト膜１，３としてドライフィルムレジストを用いる場合、当該ドライフィルムレジストは、絶縁基板２上に形成すればよい。ドライフィルムレジストにはネガ型ドライフィルムレジストおよびポジ型ドライフィルムレジストがあるが、本発明では、いずれのドライフィルムレジストを用いることができる。ネガ型ドライフィルムレジストとしては、例えば、光硬化性樹脂フィルム、熱硬化性樹脂フィルムなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。レジスト膜１，３の厚さは、スルーホール４内に導電材を充填することによって形成される電極の表面に存在するバンプ６の高さに応じて適宜決定することが好ましく、通常、１０〜２００μｍの範囲内から選択される。

なお、本発明の説明の便宜上、レジスト膜１，３として光硬化性樹脂フィルムを用いた場合について以下に説明するが、本発明は、かかる実施態様のみに限定されるものではない。

レジスト膜１，３上には、図１（ｂ）に示されるように、マスク５が載置される。マスク５としては、透明性および良好な機械的強度を有することから、例えば、ガラス板、アクリル樹脂などの透明樹脂からなる樹脂板などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

マスク５には、図１（ｂ）に示されるように、絶縁基板２に形成されているスルーホール４と同心軸を有し、スルーホール４の孔径よりも小さい直径を有する遮光部５ａが形成されている。スルーホール４の孔径と遮光部５ａの直径との差は、後述するように、レジスト膜１，３の貫通孔１ａ，３ａの孔径がスルーホール４の孔径よりも小さくなるように調整される。

マスク５の遮光部５ａは、例えば、クロムなどの金属からなる蒸着膜や薄膜をマスク５の所定位置に蒸着、めっきなどの手段によって形成させることができる。

次に、マスク５を介してレジスト膜１，３を露光する。露光条件は、一般にネガ型レジスト膜を露光するときに採用されている条件と同様であればよい。このように露光することにより、露光されたレジスト膜１，３は硬化するが、マスク５の遮光部５ａによって露光されていない非露光部のレジスト膜１，３は硬化しない。したがって、非露光部のレジスト膜１，３は、現像液で除去することができる。

このようにして非露光部のレジスト膜１，３を除去することにより、図１（ｃ）に示されるように、絶縁基板２に形成されているスルーホール４と同心軸を有し、当該スルーホール４の孔径よりも小さい孔径の貫通孔１ａ，３ａを有するレジスト膜１，３が形成される。

レジスト膜１，３の貫通孔１ａ，３ａの孔径は、配線用基板の用途などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、５〜１８０μｍの範囲から配線用基板に適切な孔径が選択される。また、レジスト膜１，３の貫通孔１ａ，３ａの孔径は、スルーホール４内に導電材を充填することによって形成される電極６の表面上で形成されるバンプ６ａ〔図１（ｅ）参照〕の機械的強度およびワイヤや他の配線用基板の電極との接続性の観点から、スルーホール４の孔径の５０〜９０％であることが好ましい。

次に、例えば、絶縁基板２の表面に形成されているシード層（図示せず）などを給電層として利用し、電解めっきにより、スルーホール４内で電極６を形成させる。この場合、めっき液が漏出することを防止するために、上面のレジスト膜１および下面のレジスト膜３のうちの一方のレジスト膜に形成されている貫通孔（図１に示された実施態様においては貫通孔３ａ）を塞いだうえで、他方の貫通孔（図１に示された実施態様においては貫通孔１ａ）から導電材を形成する成分としてめっき液をスルーホール４内に導入することが好ましい。電解めっきのなかでは、形成される電極層の導電性を高める観点から、銅めっきが好ましい。

電解めっきにより、図１（ｄ）に示されるようにスルーホール４内で電極６を形成させた後には、レジスト膜１，３を除去する。レジスト膜１，３の除去法は、レジスト膜１，３を構成している材料の種類によって異なるので一概には決定することができないので、レジスト膜１，３を構成している材料の種類に応じて適切なレジスト膜１，３の除去法を採用することが好ましい。レジスト膜１，３は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液を用いてレジスト膜１，３を膨潤させて除去する方法、プラズマを照射してレジスト膜１，３を剥離させる方法などによって除去することができる。

以上のようにしてレジスト膜１，３を除去することにより、図１（ｅ）に示されるように、配線用基板が得られる。

本発明の配線用基板の製造方法によれば、従来のような基板の製造後に当該基板の表面上に余分な導電材が存在しないので、煩雑な後工程を必要としないことから、配線用基板を効率よく製造することができる。さらに、本発明の配線用基板の製造方法によれば、スルーホール内に導電材を充填することによって電極層を形成する同時に当該電極層上にバンプを形成することができるので、従来のように後加工によって電極上にバンプを取り付けるという煩雑な操作を必要としないという利点がある。

したがって、本発明の配線用基板の製造方法は、バンプを有する電極が設けられた配線用基板を工業的に効率よく製造するうえで非常に有用である。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
絶縁基板として、孔径が５０μｍのスルーホール５０個が２０μｍの間隔で直線上に設けられたシリコン基板（直径：１５０ｍｍ、厚さ：２００μｍ）を用いた。このシリコン基板全体に、スパッタリング法により、厚さ５０ｎｍのチタン層および厚さ３００ｎｍの銅層を順次積層させることにより、シード層を形成させた。

次に、前記で得られたシード層を有する絶縁基板の両面に、ドライフィルムレジスト層（厚さ：３０μｍ）を形成した後、ドライフィルムレジスト上に、絶縁基板に形成されているスルーホールと同心軸を有するガラス製マスク（遮光部の材質：クロム、遮光部の直径：４０μｍ）を固定した。

次に、露光されたドライフィルムレジストが硬化するが、マスクの遮光部によって露光されない非露光部のドライフィルムレジストが硬化しないようにマスクを介してドライフィルムレジストを露光した後、現像液として１質量％炭酸ナトリウム水溶液を用いて非露光部のドライフィルムレジストを除去することにより、絶縁基板に形成されているスルーホールと同心軸を有し、当該スルーホールの孔径よりも小さい孔径の貫通孔を有するレジスト膜を形成させた。

その後、銅めっき液（硫酸５０ｇ／Ｌ、硫酸銅２００ｇ／Ｌおよび塩素イオン５０ｍｇ／Ｌを含有する水溶液）に前記でレジスト膜を形成させた絶縁基板を浸漬し、電流密度１Ａ／ｄｍ²にて銅めっきを行ない、スルーホール内で導電材を形成させた後、絶縁基板の表面上に形成されているドライフィルムレジストを水酸化ナトリウム水溶液で膨潤させて除去することにより、配線用基板を得た。

前記で得られた配線用基板は、その電極層にバンプが形成されていることから、前記と同様にして製造された他の配線用基板とバンプ同士を接触させることによって電気的に接続させることができた。また、この配線用基板の電極層部分で裁断し、その断面を観察したが、ボイドの発生がなく、導電材（銅）が緻密に充填されていることが確認された。

以上の結果から、本発明の配線用基板の製造方法によれば、基板の製造後に当該基板の表面上に余分な導電材が存在していないので、余分な導電材を除去するための煩雑な後工程を必要としないことから、スルーホール内に導電材が充填された配線用基板を効率よく製造することができることがわかる。

実施例２
実施例１と同様にして配線用基板２枚を製造した。得られた配線用基板のバンプの表面にニッケル−金めっきを施した後、この２枚の配線用基板の間に異方性導電フィルム〔ソニーケミカル＆インフォメーションデバイス（株）製〕を挟み、各配線用基板のバンプがそれぞれ重なり合うようにして重ね合わせたせた。

次に、前記で得られた積層体を熱加圧し、配線用基板を一体化させることにより、積層された配線用基板を得た。この積層された配線用基板は、バンプの接触部でのみ通電が認められ、それ以外の箇所で通電のリークが認められなかった。

以上のことから、本発明の配線用基板の製造方法によって得られた配線用基板は、異方性導電フィルムを介して複数枚の配線用基板を積層して一体化させることにより、積層された配線用基板として使用することができることがわかる。

実施例３
実施例２において、異方性導電フィルムの代わりにハンダを用い、２枚の配線用基板のバンプがそれぞれ重なり合うようにしてハンダで一体化させることにより、積層された配線用基板を得た。この積層された配線用基板は、バンプの接触部でのみ通電が認められ、それ以外の箇所で通電のリークが認められなかった。

以上のことから、本発明の配線用基板の製造方法によって得られた配線用基板は、複数枚の配線用基板を積層し、ハンダを介してバンプ同士を一体化させることにより、積層された配線用基板として使用することができることがわかる。

本発明の配線用基板の製造方法によれば、従来のような基板の製造後に当該基板の表面上に存在している余分な導電材を除去するための煩雑な後工程を必要としないことから、配線用基板を効率よく製造することができる。さらに、本発明の配線用基板の製造方法によれば、電極層を形成する同時に、当該電極層上にバンプを形成することができるので、従来のように後加工によって電極上にバンプを取り付けるという煩雑な操作を必要としないという利点がある。

したがって、本発明の配線用基板の製造方法は、例えば、半導体チップなどを搭載するために用いられる配線用基板などの配線用基板を工業的に効率よく製造するうえで非常に有用な方法である。

１ レジスト膜
１ａ 貫通孔
２ 絶縁基板
３ レジスト膜
３ａ 貫通孔
４ スルーホール
５ マスク
５ａ 遮光部
６ 電極層
６ａ バンプ

Claims (3)

1. スルーホールが形成された絶縁基板を用いて配線用基板を製造する方法であって、前記絶縁基板としてスルーホールが形成されているシリコン基板を用い、当該シリコン基板の表面上にコバルト、ニッケルおよびパラジウムのうちの少なくとも１種の金属とリンを含むシード層を形成させた後、当該シリコン基板の少なくとも一方表面上に、当該シリコン基板に形成されているスルーホールと同心軸を有し、当該スルーホールの孔径よりも小さい孔径の貫通孔を有するレジスト膜を形成し、電解めっきにより前記スルーホール内に導電材を充填した後、前記レジスト膜を除去することを特徴とする配線用基板の製造方法。
2. シード層がコバルト−タングステン−リン（Ｃｏ−Ｗ−Ｐ）からなるシード層、ニッケル−タングステン−リン（Ｎｉ−Ｗ−Ｐ）からなるシード層またはパラジウム−コバルト−リン（Ｐｄ−Ｃｏ−Ｐ）からなるシード層である請求項１に記載の配線用基板の製造方法。
3. レジスト膜の貫通孔の孔径がスルーホールの孔径の５０〜９０％である請求項１または２に記載の配線用基板の製造方法。

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