JP5694502B2 - 印刷回路基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、印刷回路基板およびその製造方法に関する。
近年、印刷回路基板のフリップチップボールグリッドアレイ（ＦＣＢＧＡ）などのパッケージ用基板において、１０μｍ／１０μｍ以下のピッチ（ｐｉｔｃｈ）に対する需要が急増しており、これに伴い変形されたセミアディティブ工法（ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｓｅｍｉ−ａｄｄｉｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓ；ＭＳＡＰ）をはじめ、様々な工法が開発されている。
このような微細回路は、５μｍ／５μｍ以下のＦＣＢＧＡと、３μｍ／３μｍ以下のインタポーザ（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅｒ）などの製品において具現される見込みである。
微細回路を具現するにあたり、シード層（ｓｅｅｄ ｌａｙｅｒ）とこれにめっきを施す方式は、最終的に、シード層を残渣が生じることなくエッチングしなければならない。
この際、シード層の厚さよりもオーバエッチングすることで残渣のない表面を形成することができるが、回路線幅において変化が生じる。回路線幅の変化は基板の変形を起こし、実際の工程において所望の線幅より高い露光解像度を要求する。
さらに、アンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）の問題も併せて有しており、より高い不均衡の割合で算定するときに３μｍ／３μｍの回路を具現することができる。
アンダーカットに対する影響は、微細回路においてさらに問題となり、ひどい場合には数μｍの深さをもって進み、回路線（ＲＤＬ）が剥離される現象さえもたらし、微細回路の具現が極めて困難となる。
その他にも、現在より高いアスペクト比（ａｓｐｅｃｔ ｒａｔｉｏ）を有する新たな線幅構造が、以降の微細回路関連技術において要求されているため、回路線の側面を保護して寸法を一定にする技術と、アンダーカットを防止する技術は、フリップチップボールグリッドアレイ、駆動ドライブを実装しなければならないフレキシブル配線板（ＦＰＣ）、チップダイと基板の線幅の差を補正する役割のインタポーザなどの製品において必要である。
一方、特許文献１には、フラッシュエッチングの際に、回路パターンのエッチングを防止する印刷回路基板の製造方法が開示されているが、前記回路パターンの線幅を保護し、アンダーカットを抑制する効果を充分に具現できないという問題があった。
本発明者らは、鋭意研究の結果、印刷回路基板の回路パターンのシード層の両側面にエッチング溝を形成することで前記回路パターンの線幅を保護し、アンダーカットを抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の一つの目的は、回路パターンの線幅を保護し、アンダーカットを抑制できる印刷回路基板を提供することにある。
本発明の他の目的は、前記印刷回路基板の製造方法を提供することにある。
本発明の一つの目的を達成するための印刷回路基板（以下、「第１発明」とする）は、絶縁層と、前記絶縁層上に形成された回路パターンと、を含み、前記回路パターンは、シード層と前記シード層上に形成された金属層とを有し、前記シード層の両側面にエッチング溝が形成されている。
第１発明において、前記回路パターンの側壁部に形成された保護層をさらに含む。
第１発明において、前記エッチング溝の長さが回路パターンの線幅の１／８以下である。
第１発明において、前記エッチング溝の高さが回路パターンの高さの１／８以下である。
第１発明において、前記エッチング溝の入口部の高さとシード層の高さとが一致する。
第１発明において、前記回路パターンは、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される一つ以上の金属で形成されている。
第１発明において、前記シード層の高さは、前記絶縁層の上面から０．０５〜２μｍである。
本発明の他の目的を達成するための印刷回路基板の製造方法（以下、「第２発明」とする）は、シード層を有する絶縁層を設ける段階と、前記シード層上に開口部が形成されためっきレジストを形成する段階と、前記開口部にめっき処理を施して回路パターンを形成する段階と、前記めっきレジストを除去する段階と、前記回路パターン上に保護層を形成する段階と、前記保護層の側壁部以外の他の部分をドライエッチングする段階と、前記ドライエッチングにより表面上に露出したシード層をウェットエッチングする段階と、を含む。
第２発明において、前記方法は、回路パターンの側壁部の保護層をプラズマ灰化工程により除去する段階をさらに含む。
第２発明において、前記絶縁層にシード層を形成する段階は、スパッタ蒸着法、無電解めっき法および金属薄膜積層法のうち少なくとも一つ以上の方法により行われる。
第２発明において、前記シード層上に開口部が形成されためっきレジストを形成する段階は、前記回路パターンに対応する位置に露光処理および現像処理を施すことにより行われる。
第２発明において、前記開口部にめっき処理を施して回路パターンを形成する段階は、前記開口部に露出したシード層上において電解めっき法により行われる。
第３発明において、前記回路パターン上に保護層を形成する段階は、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ４Ｈ８、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８およびＣＨＦ３から選択される一つ以上の気体を用いてプラズマ蒸着法により行われる。
第２発明において、前記気体は、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、窒素（Ｎ２）および水素（Ｈ２）から選択される一つ以上のものを含む。
第２発明において、前記保護層の側壁部以外の他の部分をドライエッチングする段階は、酸素リアクティブイオンエッチングまたはイオンビームエッチングにより行われる。
第２発明において、前記酸素リアクティブイオンエッチングは、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、またはこれらが混合した気体を用いて行われる。
第２発明において、前記ドライエッチングにより表面上に露出したシード層をウェットエッチングする段階は、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ２）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硝酸（ＨＮＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、またはこれらの混合物を用いて行われる。
本発明の代表的な具現例による印刷回路基板およびその製造方法によれば、回路パターンのシード層の両側面にエッチング溝が形成された印刷回路基板を提供することで、回路パターンの線幅を保護し、アンダーカットを抑制する効果を示すことができる。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第１」、「第２」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
本発明は、例えば、図１に示されたような印刷回路基板において、絶縁層１０上に形成されたシード層２０と金属層２１とを有する回路パターン３０において、前記シード層２０の両側面にエッチング溝が形成された印刷回路基板およびその製造方法を提供する。
（印刷回路基板）
図１は、本発明の一具現例による印刷回路基板を示す断面図である。
図１は、本発明の一具現例による印刷回路基板を示す断面図である。
本発明の代表的な具現例による印刷回路基板は、絶縁層上に無電解めっきによりシード層を形成し、前記シード層上に電解めっきにより金属層を形成することで、前記絶縁層上に回路パターンを形成する。次に、電気的な接続のために絶縁層上に形成されたシード層の一部をエッチングする過程において回路パターンのシード層の両側面にエッチング溝が形成された印刷回路基板を形成する。
エッチング溝は、シード層がエッチングされる過程で形成されるものであり、回路パターンの両側面に形成され、半球形の凹状のアーチ模様を形成する。
図１を参照すると、エッチング溝の長さｃは特に制限されず、回路パターンの線幅ａの１／８以下であり、エッチング溝の高さｄもまた回路パターンの高さｂの１／８以下であることが好適である。
前記エッチング溝の長さおよび高さが回路パターンの線幅および高さの１／８以上である場合には、従来のアンダーカットの問題が生じる虞があるため、回路パターンの線幅を保護し、アンダーカットを防止するためには、エッチング溝の長さおよび高さが回路パターンの線幅および高さの１／８以下であることが好適である。
また、前記エッチング溝の入口部の高さは、形成されていたシード層の高さと一致してもよく、前記絶縁層の上面から０．０５〜２μｍの高さを有することが好適である。
高さが０．０５μｍ未満の場合にはシード層のエッチング過程において絶縁層の一部までオーバエッチング（ｏｖｅｒ ｅｔｃｈｉｎｇ）されることがあり、２μｍを超える場合には印刷回路基板の軽量化および薄板化を図ることができないという問題点が生じうる。
回路パターンは、絶縁層上において無電解めっきおよび電解めっきにより形成されたものであり、特に制限されず、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される一つ以上の金属を用いて形成してもよく、電気的な抵抗性および経済性を鑑みて、銅（Ｃｕ）を用いることが好適である。
図２は、本発明の一具現例による回路パターンの側壁部に保護層が形成された印刷回路基板を示す断面図である。
図２を参照すると、シード層２０上に存在する金属層２１の側壁部に保護層４５が形成された回路パターン３０を含む印刷回路基板を形成することができる。また、側壁部に保護層が形成された状態で絶縁層をさらに積層すると、前記保護層およびエッチング溝が重なる領域が形成されて、絶縁層と回路パターンとの間の物理的な結合（ａｎｃｈｏｒ）が生じることもある。
（印刷回路基板の製造方法）
図３は、本発明の一具現例による印刷回路基板を製造する工程を概略的に示すブロック図である。
図３は、本発明の一具現例による印刷回路基板を製造する工程を概略的に示すブロック図である。
図４から図１１は、本発明の一具現例による印刷回路基板のエッチング溝を形成する過程の各段階を示す断面図である。
本発明の代表的な具現例による印刷回路基板の製造方法は、例えば、図３に示されたようなブロック図において、シード層を有する絶縁層を設ける段階と、前記シード層上に開口部が形成されためっきレジストを形成する段階と、前記開口部にめっき処理を施して回路パターンを形成する段階と、前記めっきレジストを除去する段階と、前記回路パターン上に保護層を形成する段階と、前記保護層の側壁部以外の他の部分をドライエッチングする段階と、前記ドライエッチングにより表面上に露出したシード層をウェットエッチングする段階と、を含み、前記製造方法は、回路パターンの側壁部の保護層をプラズマ灰化（ｐｌａｓｍａ ａｓｈｉｎｇ）工程により除去する段階を選択的に含んでもよい。
図４を参照すると、絶縁層１０にシード層２０を形成する段階は、特に制限されず、スパッタ蒸着法、無電解めっき法および金属薄膜積層法のうち少なくとも一つ以上の方法により行われてもよく、無電解めっき法によりシード層２０を形成することが好適である。
前記シード層２０は、前記絶縁層１０の上面から０．０５〜２μｍの高さを有することが好適であり、電気的な抵抗性および経済性の面を鑑みて、銅（Ｃｕ）で形成することが好適である。また、変形されたセミアディティブ工法（ＭＳＡＰ）による銅張積層板（ｃｏｐｐｅｒ ｃｌａｄ ｌａｍｉｎａｔｅ、ＣＣＬ）を用いてシード層を形成することも可能である。
図５を参照すると、シード層２０上に開口部２５が形成されためっきレジスト３５を形成する段階は、回路パターンに対応する位置に露光処理および現像処理を施すことにより行われることができる。前記めっきレジスト３５は、本発明において特に制限されず、感光性物質からなるフォトレジスト（ｐｈｏｔｏ ｒｅｓｉｓｔ）を用いることが好適である。また、前記めっきレジスト３５を露光させ、回路パターンに対応する位置にレーザ加工を施すことにより開口部２５を形成してもよい。
図６を参照すると、開口部にめっき処理を施して回路パターンを形成する段階は、前記開口部２５に露出したシード層２０上において電解めっき法により行われることができる。前記回路パターンは、印刷回路基板の電気的信号が伝達される通路であり、シード層２０上に電流を流して電解めっき法を用いて形成することができる。前記電解めっき法によりシード層２０上に形成される金属層２１は、特に制限されず、電気的な抵抗性および経済性の面を鑑みて、銅（Ｃｕ）で形成することが好適である。
図７を参照すると、めっきレジストを除去する段階は、回路パターンに影響を及ぼさない水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などのアルカリ性物質を用いてめっきレジスト層を除去することでシード層２０および金属層２１を露出させる。
図８を参照すると、シード層２０および金属層２１上に保護層４５を形成する段階は、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ４Ｈ８、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８およびＣＨＦ３から選択される一つ以上の気体を用いてプラズマ蒸着法により行われることができる。
前記保護層４５は、プラズマ３Ｄ−ネットワークポリマー（ｐｌａｓｍａ ３Ｄ−ｎｅｔｗｏｒｋ ｐｏｌｙｍｅｒ）からなり、真空状態でシード層２０および金属層２１上に電力を印加してから放電させて炭素（Ｃ）、水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）および窒素（Ｎ）を含む単分子を蒸着させた後、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ４Ｈ８、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８およびＣＨＦ３から選択される一つ以上の気体とプラズマの安定性および反応後に蒸着された膜の酸に対する化学的抵抗性を向上するために、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、窒素（Ｎ２）および水素（Ｈ２）から選択される一つ以上の気体を含み、プラズマ蒸着法により形成することができる。
図９を参照すると、保護層４５の側壁部以外の他の部分をドライエッチングする段階は、酸素リアクティブイオンエッチング（Ｏ２ ＲＩＥ）またはイオンビームエッチング（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）により行われることができる。
前記酸素リアクティブイオンエッチングは、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、またはこれらが混合した気体を用いて行われ、エッチング速度を高めるために基板を加熱することが好適である。
前記酸素リアクティブイオンエッチングは、プラズマを形成し、電圧をかけてシード層２０および金属層２１上に形成された保護層４５を垂直異方性エッチングする方式である。また、電圧をかけずに行うと等方性エッチングを行うことができる。
前記イオンビームエッチングにおいて、イオンビームはプラズマを形成し、電圧をかけてイオンを引き出して直進性を持たせることで、所望のエネルギー分布を図るものであり、酸素（Ｏ２）または酸化窒素（Ｎ２Ｏ）を用いてもよい。前記イオンビームをエッチング工程に適用する場合にもエッチング速度を高めるために基板を加熱することが好適である。
図１０を参照すると、ドライエッチングにより表面上に露出したシード層２０をウェットエッチングする段階は、金属の腐食を可能にする硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ２）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硝酸（ＨＮＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、またはこれらの混合物を用いて行われることができる。
前記ウェットエッチングは、特に制限されず、フラッシュエッチング（ｆｌａｓｈ Ｅｔｃｈｉｎｇ）が好適である。
また、図１１を参照すると、前記ウェットエッチング後に回路パターンの側壁部に残存している保護層は、酸素プラズマ（Ｏ２ ｐｌａｓｍａ）を用いて基板に電圧をかけることなく、プラズマ灰化工程により除去してもよく、これに限定されるものではない。また、前記回路パターンの側壁部に残存している保護層は、除去してもよく、除去しなくてもよく、前記保護層を除去する工程段階は省略してもよい。
図１２Ａは、本発明の代表的な具現例によるエッチング溝が形成された印刷回路基板の回路パターンを示す写真である。
図１２Ｂは、アンダーカットが生じた従来の印刷回路基板の回路パターンを示す写真である。
図１２Ａおよび図１２Ｂを参照すると、図１２Ａは、本発明の代表的な具現例によるエッチング溝が形成された印刷回路基板の回路パターンを示す写真であり、図１２Ｂは、アンダーカットが生じた印刷回路基板の回路パターンを示す写真である。
つまり、本発明の代表的な具現例による印刷回路基板は、従来のアンダーカットが生じた印刷回路基板に比べ、回路パターンの線幅を保護することができ、アンダーカットより著しく小さいエッチング溝が形成されて、回路パターンの変形または不良を防止することができる。
上述の印刷回路基板およびその製造方法によれば、回路パターン上に保護層を形成することで、ウェットエッチングに対するアンダーカットを抑制することができ、これにより、前記回路パターンの線幅を保護することができる。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
本発明は、印刷回路基板およびその製造方法に適用可能である。
１０ 絶縁層
２０ シード層
２１ 金属層
２５ 開口部
３０ 回路パターン
３５ めっきレジスト
４５ 保護層
２０ シード層
２１ 金属層
２５ 開口部
３０ 回路パターン
３５ めっきレジスト
４５ 保護層
Claims (16)
- 絶縁層と、
前記絶縁層上に形成された回路パターンと、を含み、
前記回路パターンは、シード層と前記シード層上に形成された金属層とを有し、
前記シード層の両側面にエッチング溝が形成され、前記エッチング溝の長さが回路パターンの線幅の１／８以下である、印刷回路基板。 - 前記回路パターンの側壁部に形成された保護層をさらに含む、請求項１に記載の印刷回路基板。
- 前記エッチング溝の高さが回路パターンの高さの１／８以下である、請求項１に記載の印刷回路基板。
- 前記エッチング溝の入口部の高さとシード層の高さとが一致する、請求項１に記載の印刷回路基板。
- 前記回路パターンは、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される一つ以上の金属で形成されている、請求項１に記載の印刷回路基板。
- 前記シード層の高さは、前記絶縁層の上面から０．０５〜２μｍである、請求項１に記載の印刷回路基板。
- シード層を有する絶縁層を設ける段階と、
前記シード層上に開口部が形成されためっきレジストを形成する段階と、
前記開口部にめっき処理を施して回路パターンを形成する段階と、
前記めっきレジストを除去する段階と、
前記回路パターン上に保護層を形成する段階と、
前記保護層の側壁部以外の他の部分をドライエッチングする段階と、
前記ドライエッチングにより表面上に露出したシード層をウェットエッチングする段階と、を含む。印刷回路基板の製造方法。 - 回路パターンの側壁部の保護層をプラズマ灰化工程により除去する段階をさらに含む、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記絶縁層にシード層を形成する段階は、スパッタ蒸着法、無電解めっき法および金属薄膜積層法のうち少なくとも一つ以上の方法により行われる、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記シード層上に開口部が形成されためっきレジストを形成する段階は、前記回路パターンに対応する位置に露光処理および現像処理を施すことにより行われる、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記開口部にめっき処理を施して回路パターンを形成する段階は、前記開口部に露出したシード層上において電解めっき法により行われる、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記回路パターン上に保護層を形成する段階は、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２、Ｃ４Ｈ８、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８およびＣＨＦ３から選択される一つ以上の気体を用いてプラズマ蒸着法により行われる、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記気体は、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）、窒素（Ｎ２）および水素（Ｈ２）から選択される一つ以上のものを含む、請求項１２に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記保護層の側壁部以外の他の部分をドライエッチングする段階は、酸素リアクティブイオンエッチングまたはイオンビームエッチングにより行われる、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記酸素リアクティブイオンエッチングは、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、またはこれらが混合した気体を用いて行われる、請求項１４に記載の印刷回路基板の製造方法。
- 前記ドライエッチングにより表面上に露出したシード層をウェットエッチングする段階は、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）、塩化銅（ＣｕＣｌ２）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硝酸（ＨＮＯ３）、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）、またはこれらの混合物を用いて行われる、請求項７に記載の印刷回路基板の製造方法。
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