JP5409480B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子を搭載するため等に用いられる配線基板の製造方法に関するものである。

従来、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための配線基板として、多数のスルーホールを有する絶縁基板の上面に半導体素子を搭載するための搭載部を設けるとともに、絶縁基板の上面からスルーホールを介して下面に導出する複数の配線導体を被着させ、この配線導体の一部を搭載部において半導体素子の電極端子に接続するための半導体素子接続パッドとして配置するとともに絶縁基板の下面において外部電気回路基板と接続するための外部接続パッドとして配置してなる配線基板が知られている。

半導体素子を搭載するための配線基板においては、半導体素子の小型化、高集積化の流れに伴い、配線導体の微細化および高密度化が要求されている。そこで、配線基板における配線導体の微細化、高密度化を実現するための方法として、図４（ａ）〜（ｅ）および図５（ｆ）〜（ｊ）に示す方法が用いられている。

この方法では、先ず、図４（ａ）に示すように、ガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成るプリプレグ１１Ｐと、銅箔から成るキャリアシート１２の一方の主面に極薄銅箔１３を剥離可能に積層してなるキャリア付銅箔１４とを準備する。プリプレグ１１Ｐの厚みは３０〜２００μｍ程度、キャリアシート１２の厚みは１２〜３５μｍ程度、極薄銅箔１３の厚みは１〜５μｍ程度である。

次に、図４（ｂ）に示すように、プリプレグ１１Ｐの上下面にキャリア付銅箔１４を、キャリアシート１２が外側となるようにして積み重ねるとともに、これらを上下からプレスおよび加熱してプリプレグ１１Ｐが熱硬化して成る絶縁基板１１の上下面にキャリア付銅箔１４を積層一体化させる。

次に、図４（ｃ）に示すように、絶縁基板１１およびキャリア付銅箔１４の積層体の上面から下面にかけてスルーホール用の貫通孔１５Ａを例えばドリル加工により穿孔する。貫通孔１５Ａの直径は、５０〜３００μｍ程度である。

次に、図４（ｄ）に示すように、絶縁基板１１とキャリア付銅箔１４との積層体からキャリアシート１２を引き剥がして除去することにより上下面に極薄銅箔１３が積層されているとともに上面から下面にかけて複数のスルーホール１５が形成された絶縁基板１１を得る。

次に、図４（ｅ）に示すように、スルーホール１５の内壁および極薄銅箔１３の表面に無電解銅めっき層１６を被着させる。無電解銅めっき層１６の厚みは、０．５〜３．０μｍ程度である。

次に、図５（ｆ）に示すように、上下面の無電解銅めっき層１６の表面に、表層配線導体のパターンに対応する開口を有するめっきレジスト層Ｒを被着形成する。めっきレジスト層Ｒの厚みは、１５〜５０μｍ程度である。

次に、図５（ｇ）に示すように、めっきレジスト層Ｒから露出する無電解銅めっき層１６の表面に電解銅めっき層１８を被着させる。電解銅めっき層１８の厚みは１０〜３０μｍ程度である。

次に、図５（ｈ）に示すように、めっきレジスト層Ｒを剥離して除去する。

次に、図５（ｉ）に示すように、電解銅めっき層１８から露出する無電解銅めっき層１６およびその下の極薄銅箔１３をエッチング除去することにより、スルーホール１５内に無電解銅めっき層１６および電解銅めっき層１８から成る貫通導体１９を形成するとともに、上下面に極薄銅箔１３および無電解銅めっき層１６および電解銅めっき層１８から成る表層配線導体２０を形成する。

そして最後に、図５（ｊ）に示すように、スルーホール１５の内部および絶縁基板１１の上下面に、スルーホール１５内部を充填するとともに上下面の表層配線導体２０を部分的に露出させるソルダーレジスト層２１を形成することにより配線基板を完成させる。

しかしながら、この従来の配線基板の製造方法によると、貫通導体１９および表層配線導体２０を形成するために、電解銅めっき層１８から露出する無電解銅めっき層１６およびその下の極薄銅箔１３の両方をエッチング除去する必要がある。これらの無電解銅めっき層１６および極薄銅箔１３は、両方を合わせると、その厚みが１．５〜８．０μｍとなってしまうので、その分、エッチングに長時間を要するとともに表層配線導体２０に対するサイドエッチングも大きくなるので表層配線導体２０の更なる微細化が困難であった。また、キャリアシート１２を除去してから無電解銅めっき層１６を被着するまでの工程において、極薄銅箔１３の表面が保護されない状態となるので極薄銅箔１３の表面に傷や異物が付きやすく、それらの傷や異物に起因して表層配線導体２０に断線やショートが発生しやすかった。

特開２００６−２７８７７４号公報

本発明の課題は、配線導体の更なる微細化が可能であるとともに、配線導体における断線やショートの発生が少ない配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板を貫通するスルーホール内に貫通導体が被着されているとともに、前記絶縁基板の上下面に表層配線導体が被着されて成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（６）の工程を順次行なうことを特徴とするものである。
（１）キャリアシートの一方の主面に極薄銅箔が剥離可能に保持されたキャリア付銅箔を、前記キャリアシートを外側にして前記スルーホール形成前の絶縁基板の上下面に積層する工程
（２）積層された前記キャリア付銅箔および前記絶縁基板を貫通する前記スルーホール用の貫通孔を形成する工程
（３）前記貫通孔内および前記キャリアシートの表面に厚みが０．５〜３．０μｍの無電解銅めっき層のみを被着させる工程
（４）前記無電解銅めっきのみが被着された前記極薄銅箔上から前記キャリアシートを剥離除去する工程
（５）前記スルーホール内の前記無電解銅めっき層および前記上下面の前記極薄銅箔の表面に電解銅めっき層を前記貫通導体および前記表層配線導体に対応するパターンに被着させる工程
（６）前記電解銅めっき層から露出する前記極薄銅箔をエッチング除去して、前記スルーホールの内部に前記無電解銅めっき層および前記電解銅めっき層から成る前記貫通導体を形成するとともに前記絶縁基板の上下面に前記極薄銅箔および前記電解銅めっき層から成る前記表層配線導体を形成する工程

本発明の配線基板の製造方法によれば、キャリアシートを付けたままの状態でスルーホール用の貫通孔の形成と無電解銅めっき層の被着とを行い、次にキャリアシートを除去した後に電解銅めっき層を被着させるようにしたことから、絶縁基板の上下面に積層された極薄銅箔の表面には無電解銅めっき層が被着されず電解銅めっき層が直接被着される。したがって、貫通導体および表層配線導体を形成するためのエッチングにおいては、電解銅めっき層から露出する極薄銅箔の除去に必要な時間だけエッチングすればよいのでエッチングの時間を短縮できるとともに、その分、表層配線導体に対するサイドエッチングも小さくなるので表層配線導体の更なる微細化が可能となる。また、無電解銅めっき層が被着されるまでは極薄銅箔の表面がキャリアシートにより保護されているので、その分、極薄銅箔に傷や異物が付く危険性が減り、表層配線導体における断線やショートの発生を抑制することができる。

図１は、本発明により製造される配線基板の一例を示す概略断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、図１に示した配線基板を本発明の製造方法により製造する実施形態の一例を説明するための工程毎の概略断面図である。 （ｆ）〜（ｊ）は、図１に示した配線基板を本発明の製造方法により製造する実施形態の一例を説明するための工程毎の概略断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、従来の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の概略断面図である。 （ｆ）〜（ｊ）は、従来の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の概略断面図である。

次に、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例について図１〜図３を基にして説明する。

図１は、本例の製造方法により製造される配線基板を示す概略断面図であり、１は絶縁基板、２はスルーホール、３は貫通導体、４は表層配線導体、５はソルダーレジスト層である。

絶縁基板１は、例えばガラスクロス基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて熱硬化させた厚みが３０〜２００μｍ程度の電気絶縁材料から成り、その上面中央部に半導体素子Ｓが搭載される搭載部１ａを有するとともに、搭載部１ａを含む上面から下面にかけて直径が５０〜３００μｍ程度の複数のスルーホール２が形成されている。

絶縁基板１におけるスルーホール２の内面および上下面には貫通導体３および表層配線導体４が被着されている。表層配線導体４は、絶縁基板１上面の搭載部１ａ外周部に半導体素子Ｓの電極端子Ｔが接続される半導体素子接続パッド４ａを有しているとともに絶縁基板１下面に外部電気回路基板の配線導体に接続される外部接続パッド４ｂを有している。そして絶縁基板１の上下面に被着された表層配線導体４同士が貫通導体３により互いに電気的に接続されている。なお貫通導体３は、無電解銅めっき層７とその上の電解銅めっき層８とから形成されている。また表層配線導体４は、極薄銅箔６とその上の電解銅めっき層８とから形成されている。

さらに絶縁基板１におけるスルーホール２の内部および上下面にはソルダーレジスト層５が、スルーホール２内を充填するとともに上下面の表層配線導体４における半導体素子接続パッド４ａおよび外部接続パッド４ｂを露出させるようにして被着されている。このソルダーレジスト層５は、貫通導体３および表層配線導体４を保護するためのものである。

次に、上述した配線基板を本例の製造方法により製造する方法について図２および図３を基にして説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成るプリプレグ１Ｐと、銅箔から成るキャリアシート９の一方の主面に極薄銅箔６を剥離可能に積層してなるキャリア付銅箔１０とを準備する。プリプレグ１Ｐの厚みは３０〜３００μｍ程度、キャリアシート９の厚みは１２〜３５μｍ程度、極薄銅箔６の厚みは１〜５μｍ程度である。

次に、図２（ｂ）に示すように、プリプレグ１Ｐの上下面にキャリア付銅箔１０を、キャリアシート９が外側となるようにして積み重ねるとともに、これらを上下からプレスおよび加熱してプリプレグ１Ｐが熱硬化して成る絶縁基板１の上下面にキャリア付銅箔１０を積層一体化させる。

次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁基板１およびキャリア付銅箔１０の積層体の上面から下面にかけてスルーホール２用の貫通孔２Ａを例えばドリル加工により穿孔する。貫通孔２Ａの直径は、３０〜３００μｍ程度である。なお、貫通孔２Ａはレーザ加工により穿孔されてもよい。

次に、図２（ｄ）に示すように、貫通孔２Ａの内壁およびキャリアシート９の表面に無電解銅めっき層７を被着させる。無電解銅めっき層７の厚みは、０．５〜３．０μｍ程度である。このとき、極薄銅箔６の表面はキャリアシート９で覆われているので、極薄銅箔６のキャリアシートで覆われた表面には無電解銅めっき層７が被着されることはない。また、無電解銅めっき層７が被着されるまでは極薄銅箔６の表面がキャリアシート９により保護されているので、その分、極薄銅箔６に傷や異物が付く危険性が減り、後述するように、表層配線導体４における断線やショートの発生を抑制することができる。

次に、図２（ｅ）に示すように、絶縁基板１とキャリア付銅箔１０との積層体からキャリアシート９を引き剥がして除去する。これにより上下面に極薄銅箔６が積層されているとともにスルーホール２内に無電解銅めっき層７が被着された絶縁基板１を得る。

次に、図３（ｆ）に示すように、上下面の極薄銅箔６の表面に、表層配線導体４のパターンに対応する開口を有するめっきレジスト層Ｒを被着形成する。めっきレジスト層Ｒの厚みは、１５〜５０μｍ程度である。

次に、図３（ｇ）に示すように、めっきレジスト層Ｒから露出する極薄銅箔６の表面および無電解銅めっき層６の表面に電解銅めっき層８を被着させる。電解銅めっき層８の厚みは１０〜３０μｍ程度である。

次に、図３（ｈ）に示すように、めっきレジスト層Ｒを剥離して除去する。

次に、図３（ｉ）に示すように、電解銅めっき層８から露出する極薄銅箔６をエッチング除去することにより、スルーホール２内に無電解銅めっき層７および電解銅めっき層８から成る貫通導体３を形成するとともに、絶縁基板１の上下面に極薄銅箔６および電解銅めっき層８から成る表層配線導体４を形成する。このとき、電解銅めっき層８から露出する極薄銅箔６の除去に必要な時間だけエッチングを行なえばよいので、貫通導体３および表層配線導体４を形成するためのエッチング時間を短縮することができるとともに、表層配線導体４に対するサイドエッチングも小さくなるので、表層配線導体４の更なる微細化が可能となる。また、前述したように、無電解銅めっき層７が被着されるまでは極薄銅箔６の表面がキャリアシート９により保護されており、極薄銅箔６に傷や異物が付く危険性が少ないことから、そのような傷や異物に起因する表層配線導体４の断線やショートの発生を有効に抑制することができる。

そして最後に、図３（ｊ）に示すように、スルーホール２の内部および絶縁基板１の上下面に、スルーホール２内部を充填するとともに上下面の表層配線導体４を部分的に露出させるソルダーレジスト層５を形成することにより本例による配線基板が完成する。

１ 絶縁基板
２ スルーホール
３ 貫通導体
４ 表層配線導体
６ 極薄銅箔
７ 無電解銅めっき層
８ 電解銅めっき層
９ キャリアシート
１０ キャリア付銅箔

Claims (1)

1. 絶縁基板を貫通するスルーホール内に貫通導体が被着されているとともに、前記絶縁基板の上下面に表層配線導体が被着されて成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（６）の工程を順次行なうことを特徴とする配線基板の製造方法。
   （１）キャリアシートの一方の主面に極薄銅箔が剥離可能に保持されたキャリア付銅箔を、前記キャリアシートを外側にして前記スルーホール形成前の絶縁基板の上下面に積層する工程
   （２）積層された前記キャリア付銅箔および前記絶縁基板を貫通する前記スルーホール用の貫通孔を形成する工程
   （３）前記貫通孔内および前記キャリアシートの表面に厚みが０．５〜３．０μｍの無電解銅めっき層のみを被着させる工程
   （４）前記無電解銅めっきのみが被着された前記極薄銅箔上から前記キャリアシートを剥離除去する工程
   （５）前記スルーホール内の前記無電解銅めっき層および前記上下面の前記極薄銅箔の表面に電解銅めっき層を前記貫通導体および前記表層配線導体に対応するパターンに被着させる工程
   （６）前記電解銅めっき層から露出する前記極薄銅箔をエッチング除去して、前記スルーホールの内部に前記無電解銅めっき層および前記電解銅めっき層から成る前記貫通導体を形成するとともに前記絶縁基板の上下面に前記極薄銅箔および前記電解銅めっき層から成る前記表層配線導体を形成する工程
   

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