JP6058988B2

JP6058988B2 - 配線基板の製造方法

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Publication number: JP6058988B2
Application number: JP2012262036A
Authority: JP
Inventors: 洋介荒川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-11-30
Also published as: JP2014107525A

Description

本発明は、半導体素子等を搭載するための配線基板の製造方法に関するものである。

図９（ａ）および図９（ｂ）に半導体集積回路素子等の半導体素子Ｓを搭載するための従来の配線基板４０を示す。ここで、図９（ａ）は図９（ｂ）に示すＹ−Ｙ間を通る断面図である。配線基板４０は、図９（ａ）に示すように、上面中央部に半導体素子Ｓを搭載するための搭載部３１ａを有するとともに上下に貫通する複数の貫通孔３１ｂを有する絶縁基板３１と、絶縁基板３１の上下面および貫通孔３１ｂ内に被着された配線導体３２と、絶縁基板３１の上下面に被着されたソルダーレジスト層３３とを有している。絶縁基板３１やソルダーレジスト層３３は、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する樹脂系絶縁材料から成る。また、配線導体３２は、銅から成る。

絶縁基板３１の上面に被着された配線導体３２は、図９（ｂ）に示すように、複数の帯状配線導体３４を含んでいる。なお、絶縁基板３１の上面は絶縁基板３１と配線導体３２、あるいは後述する封止樹脂Ｆとの密着性を向上させるため、粗面化処理が施されている。これらの帯状配線導体３４は、搭載部３１ａの外周部を互いに隣接して半導体素子Ｓの外周辺に直角な方向に延在している。そして、これらの帯状配線導体３４の一部は、搭載部３１ａの外周部において、ソルダーレジスト層３３に設けたスリット状の開口部３３ａ内に露出している。さらに、開口部３３ａ内に露出する帯状配線導体３４の一部は半導体素子Ｓを帯状配線導体３４に接続するための半導体素子接続パッド３５として機能する。そして、この半導体素子接続パッド３５に半導体素子Ｓの電極端子Ｔを半田を介して接続することにより、半導体素子Ｓと帯状配線導体３４とが電気的に接続される。

絶縁基板３１の下面に被着された配線導体３２は、複数の外部接続パッド３６を含んでいる。外部接続パッド３６は円形であり、下面側のソルダーレジスト層３３に設けた開口部３３ｂから露出している。この外部接続パッド３６は、外部の電気回路基板に半田を介して電気的に接続される。そして、半導体素子Ｓの電極Ｔを半導体素子接続パッド３５に接続するとともに、外部接続パッド３６を外部の電気回路基板の配線導体に接続することにより半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子Ｓと外部の電気回路基板との間で配線導体３２を介して信号を伝送することにより半導体素子Ｓが作動する。

ところで、上述のようにして半導体素子Ｓが配線基板４０に搭載される場合、図１０に示すように、半導体素子Ｓと配線基板４０との間の隙間に封止樹脂Ｆが充填される。これにより、半導体素子接続パッド３５や半導体素子Ｓの電極端子Ｔを外部環境から保護するとともに、半導体素子Ｓと配線基板４０との密着性を向上させることができる。その結果、半導体素子Ｓを安定的に稼動させることが可能になる。

このとき、半導体素子Ｓと配線基板４０との密着性をさらに向上させるために、搭載部３１ａにおけるソルダーレジスト層３３の表面の一部を、例えばウェットブラスト処理により粗面化することがある。ソルダーレジスト層３３の表面が粗面化されることで、封止樹脂Ｆとソルダーレジスト層３３との接触面積が大きくなるために密着性を向上させることができる。

このようなウェットブラスト処理は、例えば次のように行なわれる。まず、図１１（ａ）に示すように、絶縁基板３１および配線導体３２の上面に、配線導体３２の一部を半導体素子接続パッド３５および外部接続パッド３６として露出させる開口部３３ａ、３３ｂを有するソルダーレジスト層３３が形成された製造途中の配線基板４０Ｐを用意する。

次に、図１１（ｂ）に示すように、ソルダーレジスト層３３上に開口部３３ａを覆うとともに、搭載部１１ａにおけるソルダーレジスト層３３の一部を含む領域を露出させるパターンを有する樹脂マスク層Ｍ４を形成する。このような樹脂マスク層Ｍ４は、感光性を有する樹脂フィルムをソルダーレジスト層３３の表面に貼着するとともに上記パターンを有するように露光および現像処理することにより形成される。

次に、図１１（ｃ）に示すように、樹脂マスク層Ｍ４により被覆されていないソルダーレジスト層３３の一部を含む領域をウェットブラスト処理する。ウェットブラスト処理は、水分に微細粉体を混入した噴流をノズルからソルダーレジスト層３３に対して噴射することで、ソルダーレジスト層３３の表面を粗面化することができる。

ところが、ソルダーレジスト層３３上に樹脂フィルムを貼着するときに、開口部３３ａ上面の樹脂フィルムがたるんで絶縁基板３１に接触してしまい、樹脂フィルムの樹脂が絶縁基板３１表面に固着してしまう場合がある。このように、絶縁基板３１表面に樹脂が固着してしまうと、上述した絶縁基板３１表面の粗面化部分が固着した樹脂に被覆されてしまい、封止樹脂Ｆが絶縁基板３１表面に強固に密着することを阻害される。その結果、半導体素子Ｓと配線基板４０との密着性が低下してしまい、半導体素子Ｓを安定的に稼動させることができない場合がある。

特許第４６２６９１９号公報

本発明は、配線基板と半導体素子とを強固に密着することで、半導体素子を安定的に稼動させることができる配線基板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の配線基板の製造方法は、上面に複数の配線導体が並設されて成る絶縁基板上に、複数の配線導体の一部を一括して露出させる開口部を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、ソルダーレジスト層上に開口部を覆うとともにソルダーレジスト層の一部を含む領域を露出させる樹脂マスク層を形成する工程と、一部領域に追加工を施す工程と、樹脂マスク層を除去する工程とを順次行なう配線基板の製造方法において、開口部内の配線導体同士の間または開口部近傍のソルダーレジスト層上に、樹脂マスク層が開口部内の絶縁基板に接触するのを防止するための突起部が形成されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板の製造方法によれば、ソルダーレジスト層の開口部内に露出する配線導体同士間の絶縁基板上または開口部近傍のソルダーレジスト層上に、樹脂マスク層が開口部内の絶縁基板に接触するのを防止するための突起部を形成する。このため、ソルダーレジスト層上に樹脂マスク層用の樹脂フィルムを貼着するときに、開口部上面の樹脂フィルムがたるんだ場合でも、突起部により支持することで樹脂フィルムが絶縁基板に接触することを防止できる。これにより、樹脂フィルムの樹脂が、絶縁基板表面に固着して絶縁基板表面の粗面化部分を被覆し、封止樹脂と絶縁基板との強固な密着を阻害することを回避できる。その結果、封止樹脂により半導体素子と配線基板とを強固に密着することが可能になり、半導体素子を安定的に稼動させることができる配線基板を提供することができる。

図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図および平面図である。図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の配線基板の製造工程毎の形態の一例を示す概略断面図である。図３（ｆ）〜（ｊ）は、本発明の配線基板の製造工程毎の形態の一例を示す概略断面図である。図４（ａ）および（ｂ）は、本発明の配線基板の別の実施の形態の一例を示す概略断面図および平面図である。図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板の製造工程毎の別の形態の一例を示す概略断面図である。図６（ａ）および（ｂ）は、本発明の配線基板のさらに別の実施の形態の一例を示す概略断面図および平面図である。図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の配線基板の製造工程毎のさらに別の形態の一例を示す概略断面図である。図８は、本発明の配線基板の製造工程のさらに別の形態の一例を示す概略断面図である。図９（ａ）および（ｂ）は、従来の配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図および平面図である。図１０は、従来の配線基板に半導体素子を搭載した状態の形態の一例を示す概略断面図である。図１１（ａ）〜（ｃ）は、従来の配線基板の製造工程毎の形態の一例を示す概略断面図である。

次に、本発明の配線基板の実施形態の一例を図１（ａ）、（ｂ）を基にして詳細に説明する。ここで、図１（ａ）は図１（ｂ）に示すＶ−Ｖ間を通る断面図である。図１（ａ）に示すように本例の配線基板１０は、主として絶縁基板１と、配線導体２と、ソルダーレジスト層３とを具備している。

絶縁基板１は、例えばガラスクロス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た電気絶縁材料から成る。絶縁基板１は、この例では単層構造であるが、同一または異なる電気絶縁材料から成る複数の絶縁層を多層に積層した多層構造であってもよい。

絶縁基板１は、その上面中央部に半導体素子Ｓが搭載される搭載部１ａを有しているとともに上下に貫通する複数の貫通孔１ｂを有している。搭載部１ａは半導体素子Ｓに対応する大きさおよび形状をしている。また、絶縁基板１の下面は、外部の電気回路基板と接続するための接続面となっている。そして、絶縁基板１の上下面および貫通孔１ｂ内に配線導体２が被着されている。

配線導体２は、銅箔や銅めっき等の銅により形成されている。そして、図１（ｂ）に示すように、絶縁基板１の上面に被着された配線導体２は、複数の帯状配線導体４を含んでいる。これらの帯状配線導体４は、絶縁基板１の上面を搭載部１ａの外周部において互いに隣接して半導体素子Ｓの外周辺に直角な方向に延在している。そして、これらの帯状配線導体４の一部は、搭載部１ａの外周部において、ソルダーレジスト層３に設けられたスリット状の開口部３ａ内に露出している。さらに、開口部３ａ内に露出する帯状配線導体４の一部は、半導体素子接続パッド５として機能する。また、絶縁基板１の下面に被着された配線導体２は、外部の電気回路基板に接続するための外部接続パッド６を含んでいる。外部接続パッド６は円形であり、下面側のソルダーレジスト層３に設けた開口部３ｂから露出している。なお、ソルダーレジスト層３は、アクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂を硬化させた電気絶縁材料から成る。さらに、スリット状の開口部３ａ内の配線導体２同士の間には、後述する樹脂マスク層Ｍ１が開口部３ａ内の絶縁基板１に接触するのを防止するための突起部７が形成されている。

そして、半導体素子Ｓの電極Ｔを半導体素子接続パッド５にフリップチップ技術により接続するとともに、外部接続パッド６を外部の電気回路基板の配線導体に接続することにより半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子Ｓと外部の電気回路基板との間で配線導体２を介して信号を伝送することにより半導体素子Ｓが作動する。このような、配線導体２は、周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成されている。なお、帯状配線導体４は、幅が１０〜３０μｍ程度、厚みが１０〜２０μｍ程度である。

次に、本発明の配線基板の製造方法の一例について、図２および図３を基にして詳細に説明する。なお、図２および図３において図１と同様の箇所には同様の符号を付して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁板１Ｐの上下両面に厚みが５〜３５μｍ程度の銅箔８が被着された両面銅張板１０Ｐを準備する。

次に、図２（ｂ）に示すように、両面銅張板１０Ｐにドリル加工やレーザ加工、あるいはブラスト加工により貫通孔１ｂを穿孔する。貫通孔１ｂの直径は５０〜２５０μｍ程度である。

次に、図２（ｃ）に示すように、銅箔８をエッチング除去する。この後、例えば過マンガン酸ナトリウム水溶液により貫通孔１ｂ内部のスミアを除去するとともに、絶縁板１Ｐ表面を粗面化処理することが好ましい。このように絶縁板１Ｐ表面を粗面化することによって、後述する配線導体２、あるいは封止樹脂Ｆの絶縁板１Ｐへの密着性が良好な絶縁基板１が形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁基板１表面および貫通孔１ｂ内に無電解銅めっき層（不図示）および電解銅めっき層９を順次被着させる。無電解銅めっき層の厚みは０．１〜１μｍ程度、電解銅めっき層の厚みは５〜３０μｍ程度とする。

次に、図２（ｅ）に示すように、銅めっき層９上に、エッチングレジスト層Ｒ１を被着する。なお、この例では、エッチングレジスト層Ｒ１は、配線導体２に対応するパターンを有しているとともに、配線導体２同士の間に、後述する樹脂マスク層Ｍ１が開口部３ａ内の絶縁基板１に接触するのを防止するための突起部７に対応するパターンを有している。このようなエッチングレジスト層Ｒ１は、感光性を有する樹脂フィルムを銅めっき層９の表面に真空プレス機を用いて貼着するとともに上記パターンを有するように露光および現像処理することにより形成される。

次に、図３（ｆ）に示すように、エッチングレジスト層Ｒ１のパターンの開口内に露出する銅めっき層９をエッチング除去した後に、エッチングレジストＲ１を剥離することで、配線導体２および突起部７が銅めっき層９により同時に形成される。

次に、図３（ｇ）に示すように、絶縁基板１および配線導体２の上に、配線導体２の一部を露出する開口部３ａを有するソルダーレジスト層３を被着する。

次に、図３（ｈ）に示すように、ソルダーレジスト層３上に開口部３ａを覆うとともに、搭載部１ａにおけるソルダーレジスト層３の一部を含む領域を露出させるパターンを有する樹脂マスク層Ｍ１を形成する。このような樹脂マスク層Ｍ１は、感光性を有する樹脂フィルムをソルダーレジスト層３の表面に貼着するとともに上記パターンを有するように露光および現像処理することにより形成される。このとき、開口部３ａ内の配線導体２同士の間には、樹脂マスク層Ｍ１が開口部３ａ内の絶縁基板１に接触するのを防止するための突起部７が形成されている。このため、開口部３ａ上面の樹脂フィルムがたるんだ場合でも、樹脂フィルムを支持して絶縁基板１に接触することを防止できる。なお、突起部７や配線導体２の表面は、絶縁基板１の表面のような粗面化処理が施されておらず平滑なため、樹脂マスク層Ｍ１が接触しても、樹脂フィルムの樹脂が固着することはない。

次に、図３（ｉ）に示すように、樹脂マスク層Ｍ１により被覆されていないソルダーレジスト層３の一部を含む領域をウェットブラスト処理する。ウェットブラスト処理は、水分に微細粉体を混入した噴流をノズルからソルダーレジスト層３に対して噴射することで、ソルダーレジスト層３の表面を粗面化することができる。なお、微細粉体としては、酸化アルミや酸化ケイ素、あるいは酸化鉄や酸化チタンなどが用いられる。

次に、図３（ｊ）に示すように、樹脂マスク層Ｍ１を剥離除去することで図１に示すような配線基板１０が形成される。このように、本発明の配線基板の製造方法によれば、開口部３ａ内の配線導体２同士の間には、樹脂マスク層Ｍ１が開口部３ａ内の絶縁基板１に接触するのを防止するための突起部７が形成されている。このため、開口部３ａ上面の樹脂フィルムがたるんだ場合でも、樹脂フィルムを支持して絶縁基板１に接触することを防止できる。これにより、樹脂フィルムの樹脂が、絶縁基板１表面に固着してしまうことを回避できる。その結果、封止樹脂により半導体素子と配線基板とを強固に密着することが可能になり、半導体素子を安定的に稼動させることができる配線基板を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施の形態の一例では、突起部７は、配線導体２を形成するのと同時に銅めっき層９により形成したが、図４に示す配線基板２０のように、ソルダーレジスト層１３を形成するのと同時にソルダーレジスト層１３用の材料により形成してもよい。この場合の、製造方法の実施形態の一例を図５を基にして説明する。

まず、図２（ａ）〜（ｄ）に示した工程と同様の処理を実施した後で、図５（ａ）に示すように、銅めっき層１９上にエッチングレジスト層Ｒ２を被着する。なお、この例では、エッチングレジスト層Ｒ２は、配線導体１２に対応する部位の銅めっき層１９を被覆するとともに、配線導体１２以外の部位に対応する銅めっき層１９を開口内に露出させるパターンを有している。

次に、図５（ｂ）に示すように、エッチングレジスト層Ｒ２のパターンの開口内に露出する銅めっき層１９をエッチング除去した後に、エッチングレジスト層Ｒ２を剥離することで、配線導体１２が銅めっき層１９により形成される。

次に、図５（ｃ）に示すように、絶縁基板１１および配線導体１２の上に、ソルダーレジスト層１３用の光硬化性の絶縁フィルム１３Ｐを貼着する。

次に、図５（ｄ）に示すように、ソルダーレジスト層１３および突起部１７を形成する部分における絶縁フィルム１３Ｐを露光するとともに、未露光部分の絶縁フィルム１３Ｐを現像することにより、開口部１３ａを有するソルダーレジスト層１３と突起部１７とが同時に形成される。その後は、図３（ｈ）から（ｊ）に示す工程を実施することで、図４に示すように、突起部１７がソルダーレジスト層１３と同じ材料により形成された配線基板２０を形成することができる。なお、突起部１７の表面は、絶縁基板１１の表面のような粗面化処理が施されておらず平滑なため、樹脂マスク層Ｍ２が接触しても、樹脂フィルムの樹脂が固着することはない。このように、開口部１３ａ内の配線導体１２同士の間には、樹脂マスク層Ｍ２が開口部１３ａ内の絶縁基板１１に接触するのを防止するための突起部１７が形成されている。このため、開口部１３ａ上面の樹脂フィルムがたるんだ場合でも、樹脂フィルムを支持して絶縁基板１１に接触することを防止できる。これにより、樹脂フィルムの樹脂が絶縁基板１１表面に固着してしまうことを回避できる。その結果、封止樹脂により半導体素子と配線基板とを強固に密着することが可能になり、半導体素子を安定的に稼動させることができる配線基板を提供することができる。

また、上述の実施形態では、突起部７が開口部３ａ内の絶縁基板１上に形成された例を示したが、図６に示す配線基板３０のように、突起部２７がソルダーレジスト層２３上に断続的に形成されていてもよい。このような配線基板３０の製造方法の実施形態の一例を図７を基にして説明する。

まず、図２（ａ）〜（ｄ）および図５（ａ）〜（ｃ）に示す工程と同様の処理を順次実施することで、絶縁基板２１および配線導体２２の上に、ソルダーレジスト層２３用の光硬化性の絶縁フィルム２３Ｐを貼着する。

次に、図７（ａ）に示すように、ソルダーレジスト層２３を形成する部分における絶縁フィルム２３Ｐを露光するとともに、未露光部分の絶縁フィルム２３Ｐを現像することにより、開口部２３ａを有するソルダーレジスト層２３が形成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、例えばソルダーレジスト層２３用の光硬化性の絶縁フィルム２３Ｐをソルダーレジスト層２３の上面に貼着する。

次に、図７（ｃ）に示すように、開口部２３ａの周囲の絶縁フィルム２３Ｐを断続的に露光した後に、未露光部の絶縁フィルム２３Ｐを現像することで、開口部２３ａ周囲のソルダーレジスト層２３上に、突起部２７を断続的に形成することができる。なお、突起部２７やソルダーレジスト層２３、あるいは配線導体２２の表面は、絶縁基板２１の表面のような粗面化処理が施されておらず平滑なため、樹脂マスク層Ｍ３が接触しても、樹脂フィルムの樹脂が固着することはない。このように、開口部２３ａ周囲のソルダーレジスト層２３上に、突起部２７を断続的に形成することで、図８に示すように、樹脂マスク層Ｍ３を形成する際に、感光性を有する樹脂フィルムをソルダーレジスト層２３の表面に貼着したときに、突起部２７により樹脂フィルムが高い位置に支持される。このため、開口部２３ａ上面の樹脂フィルムがたるんだ場合でも、樹脂フィルムが絶縁基板２１に接触することを防止できる。これにより、樹脂フィルムの樹脂が、絶縁基板２１表面に固着してしまうことを回避できる。その結果、封止樹脂により半導体素子と配線基板とを強固に密着することが可能になり、半導体素子を安定的に稼動させることができる配線基板を提供することができる。

１絶縁基板
２配線導体
３ソルダーレジスト層
３ａ開口部
７突起部
１０配線基板
Ｍ樹脂マスク層

Claims

上面に複数の配線導体が並設されて成る絶縁基板上に、複数の前記配線導体の一部を一括して露出させる開口部を有するソルダーレジスト層を形成する工程と、前記ソルダーレジスト層上に前記開口部を覆うとともに前記ソルダーレジスト層の一部を含む領域を露出させる樹脂マスク層を形成する工程と、前記一部領域に追加工を施す工程と、前記樹脂マスク層を除去する工程とを含み、前記上面に封止樹脂により半導体素子が固着される配線基板の製造方法において、前記開口部内の前記配線導体同士の間または前記開口部近傍の前記ソルダーレジスト層上に、前記樹脂マスク層が前記開口部内の前記絶縁基板に接触するのを防止するための突起部が形成されていることを特徴とする配線基板の製造方法。
前記突起部が前記配線導体と同時に形成された導体層により前記開口部内に形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
前記突起部が前記ソルダーレジスト層と同時に形成された樹脂層により前記開口部内に形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
前記突起部が前記ソルダーレジスト層上に断続的に形成されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。