JP6121934B2

JP6121934B2 - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP6121934B2
Application number: JP2014069170A
Authority: JP
Inventors: 石橋　博文; 博文石橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2015192081A

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、半導体素子を搭載するため等に用いられる配線基板として、上面に半導体素子の電極が接続される半導体素子接続パッドを帯状配線パターンの一部として有する絶縁基板上に、その半導体素子接続パッドを超える厚みのソルダーレジスト層を設けるとともに、このソルダーレジスト層の一部を半導体素子接続パッドの厚み以下に薄膜化することにより、この薄膜化した部分において半導体素子接続パッドの少なくとも上面を外部に露出させて成る配線基板が知られている。

このような配線基板は、以下のようにして製造される。まず、絶縁基板上に、一部に半導体素子接続パッドとなる部分を含む帯状配線パターンを有する配線導体を設ける。次に、絶縁基板上および配線導体上に、ソルダーレジスト用の未硬化の感光性熱硬化性樹脂層を、配線導体の厚みを超える厚みに被着する。次に、この感光性熱硬化性樹脂層を、半導体素子接続パッドとなる部分の上およびその周辺が選択的に未露光部として残るように残部を露光する。次に、未露光部の感光性熱硬化性樹脂層の厚みが半導体素子接続パッドとなる部分よりも薄い厚みになるまで現像し、その時点で現像を止める。最後に、現像されずに残った感光性熱硬化性樹脂層を完全に硬化させることによりソルダーレジスト層を形成する。

特開２０１１−１９２６９２号公報

ところで、半導体素子を搭載するための配線基板においては、絶縁基板上の配線導体として帯状配線パターンの他にベタ状配線パターンを備える場合がある。そして、このようなベタ状配線パターンにおいても、その一部に半導体素子接続パッドを設けることがある。この場合、絶縁基板上および配線導体上にソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を被着した後、ベタ状配線パターンの半導体素子接続パッドとなる部分の上が未露光部として残るように露光する。そして、この未露光部を、帯状配線パターン上およびその周辺の未露光部とともに現像を行うことにより除去する。

しかしながら、絶縁基板上および配線導体上にソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を被着すると、ベタ状配線パターン上においては、帯状配線パターン上と比較して感光性熱硬化性樹脂層の厚みが厚くなりやすい。これは、帯状配線パターン上では、被着された樹脂の一部が帯状配線パターン同士の間に流れこんで薄くなるのに対して、ベタ状配線パターン上では、被着された樹脂がその周囲に流れ込む隙間がないので厚いままとなることによる。そして、ソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を現像する際には、帯状配線パターンの半導体素子接続パッドとなる部分の上およびその周辺の未露光部の感光性熱硬化性樹脂層の厚みが帯状配線パターンにおける半導体素子接続パッドとなる部分よりも薄い厚みになるまで現像し、その時点で現像を止めることから、ベタ状配線パターンの半導体素子接続パッドとなる部分の上の厚みの厚い未露光部が十分に除去されずに残ってしまうことがあった。このように、ベタ状配線パターンの半導体素子接続パッドとなる部分に上に感光性熱硬化性樹脂層の未露光部が残っていると、ベタ状配線パターンの半導体素子接続パッドがソルダーレジスト層から十分に露出せずに、半導体素子との確実な接続が阻害されてしまうという問題があった。

本発明は、上面に被着された配線導体における帯状配線パターンの一部およびベタ状配線パターンの一部の両方に接続パッドとなる部分を有する絶縁基板上に、ソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を、配線導体の厚みを超える厚みに被着した後、帯状配線パターンの接続パッドとなる部分の上およびその周辺、ならびにベタ状配線パターンの接続パッドとなる部分の上が選択的に未露光部として残るように残部を露光し、次に帯状配線パターンの半導体素子接続パッドとなる部分の上およびその周辺の未露光部の感光性熱硬化性樹脂層の厚みが帯状配線パターンにおける接続パッドとなる部分よりも薄い厚みになるとともにベタ状配線パターンにおける接続パッドとなる部分の上の未露光部の感光性熱硬化性樹脂層が除去されるように現像した後、現像されずに残った感光性熱硬化性樹脂層を完全に硬化させることにより上面側のソルダーレジスト層を形成する配線基板の製造方法において、ベタ状配線パターンの接続パッド上に感光性熱硬化性樹脂層が残ることなく、ベタ状配線パターンの接続パッドをソルダーレジスト層から良好に露出させて半導体素子との確実な接続が可能な配線基板の製造方法を提供することを課題とするものである。

本発明の配線基板の製造方法は、
一部に第１の接続パッドとなる部分を含む帯状配線パターンおよび一部に第２の接続パッド部となる部分を含むベタ状配線パターンを有する配線導体が上面に被着された絶縁基板を準備する第１の工程と、
前記絶縁基板の上面の全面に、ソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を、前記配線導体を超える厚みに被着する第２の工程と、
前記感光性熱硬化性樹脂層を、前記第１の接続パッドとなる部分の上およびその周辺が第１の未露光部として選択的に残るとともに、前記第２の接続パッドとなる部分の上が第２の未露光部として選択的に残るように露光する第３の工程と、
前記第１の未露光部が前記第１の接続パッドとなる部分よりも薄い厚みに薄膜化されて残るととともに、前記第２の未露光部が前記第２の接続パッドとなる部分の上に薄膜化されて残るように現像する第４工程と、
薄膜化された未露光部のうち、前記第２の未露光部を露光せずにそのまま残した状態で、前記第１の未露光部のみを露光する第５の工程と、
露光せずに残した前記第２の未露光部が完全に除去されるように現像する第６の工程と、
前記感光性熱硬化性樹脂層を紫外線硬化および／または熱硬化させてソルダーレジスト層とする第７の工程と、を行う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、上面に被着された配線導体における帯状配線パターンの一部に第１の接続パッドとなる部分およびベタ状配線パターンの一部に第２の接続パッドとなる部分を有する絶縁基板上に、ソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を、配線導体の厚みを超える厚みに被着した後、帯状配線パターンの第１の接続パッドとなる部分の上およびその周辺が第１の未露光部として残るとともに、ベタ状配線パターンの第２の接続パッドとなる部分の上が第２の未露光部として残るように残部を露光し、第１の未露光部が第１の接続パッドとなる部分よりも薄い厚みになるとともに第２の未露光部の感光性熱硬化性樹脂層が除去されるように現像した後、現像されずに残った感光性熱硬化性樹脂層を完全に硬化させることにより上面側のソルダーレジスト層を形成する配線基板の製造方法において、第２の接続パッド上に感光性熱硬化性樹脂層が残ることなく、第２の接続パッドをソルダーレジスト層から良好に露出させて半導体素子との確実な接続が可能な配線基板の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図２は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図３は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図４は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図５は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図６は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図７は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。図８は、本発明の配線基板の製造方法が適用される配線基板を示す概略断面図である。

図８に本発明の配線基板の製造方法が適用される配線基板１０の一例を示す。図８に示すように、配線基板１０は、絶縁基板１と配線導体２とソルダーレジスト層３ａ，３ｂとを備えている。上面側の配線導体２の一部は、半導体素子Ｓの電極Ｔと半田Ｂを介して電気的に接続される半導体素子接続パッド４ａ，４ｂを形成している。下面側の配線導体２の一部は、図示しない外部電気回路基板に接続される外部接続パッド５を形成している。

上面側の配線導体２は、厚みが５〜２５μｍ程度であり、帯状配線パターン２ａとベタ状配線パターン２ｂとを含んでいる。帯状配線パターン２ａは、幅が１０〜２５μｍ程度である。ベタ状配線パターン２ｂは、帯状配線パターン２ａよりもはるかに広面積のパターンである。なお、図８においては、簡便のため、帯状配線パターン２ａは２つが図示され、ベタ状配線パターン２ｂは１つが図示されているが、実際には、多数の帯状配線パターン２ａが互いに隣接して配設されているとともに、複数のベタ状パターン２ｂを含んでいる。

半導体素子接続パッド４ａは、帯状配線パターン２ａの一部に４０〜６０μｍ程度の長さで形成されている。この半導体素子接続パッド４ａの上面および側面の一部は、ソルダーレジスト層３ａに設けられた凹部Ｄから露出している。凹部Ｄの幅は、半導体素子接続パッド４ａの幅よりも両側にそれぞれ５〜２５μｍ程度広い。凹部Ｄの深さは、半導体素子接続パッド４ａの上面よりも５〜１５μｍ程度低い。

半導体素子接続パッド４ｂは、ベタ状配線パターン２ｂの一部に４０〜１００μｍ程度の直径で形成されている。この半導体素子接続パッド４ｂの上面は、ソルダーレジスト層３ａに設けられた開口部Ａ１から露出している。

下面側の配線導体２は、厚みが５〜２５μｍ程度であり、パッド用配線パターン２ｃを含んでいる。パッド用配線パターン２ｃは、直径が１００〜５００μｍ程度の円形または広面積のベタ状パターンである。

外部接続パッド５は、下面側の配線導体２の一部に、８０〜４５０μｍ程度の直径で形成されている。この外部接続パッド５の下面はソルダーレジスト層３ｂに設けられた開口Ａ２から露出している。

次に、本発明の配線基板の製造方法について、図１〜図７を基に説明する。まず、図１に示すように、半導体素子の電極が接続される半導体素子接続パッド４ａとなる部分を含む帯状配線パターン２ａおよび半導体素子接続パッド４ｂとなる部分を含むベタ状パターンを有する配線導体２が上面に被着されているとともに、外部接続パッド５となる部分を含むパッド用配線パターン２ｃを有する配線導体２が下面に被着された絶縁基板１を準備する。絶縁基板１は例えば、ガラスクロス入りの熱硬化性樹脂や無機絶縁フィラー入りの熱硬化性樹脂から成る。配線導体２は、銅箔や銅めっき層から成り、周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法等を用いて形成される。配線導体２の厚みは５〜２５μｍ程度である。

次に、図２に示すように、絶縁基板１の上面と下面との全面にソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰ，３ｂＰをそれぞれ配線導体２を超える厚みに被着する。上面側の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰの厚みは、帯状配線パターン２ａを３〜２５μｍ超える厚みとする。また下面側の感光性熱硬化性樹脂層３ｂＰの厚みは、パッド用配線パターン２ｃを１５〜３０μｍ超える厚みとする。感光性熱硬化性樹脂層３ａＰ，３ｂＰの被着は、例えば感光性熱硬化性樹脂のペーストをスクリーン印刷法により塗布した後、乾燥させる方法が採用される。このとき、上面側の感光性熱硬化性樹脂３ａＰは、帯状配線パターン２ａ上では、被着された樹脂の一部が帯状配線パターン２ａ同士の間に流れこんで薄くなるのに対して、ベタ状配線パターン２ｂ上では、被着された樹脂がその周囲に流れ込む隙間がないので１５〜３０μｍ程度の厚いものとなる

次に、図３に示すように、上面側の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰに対向するように露光マスクＭ１を配置するとともに、その上方から紫外線を照射することによって感光性熱硬化性樹脂層３ａＰを露光する。露光マスクＭ１には、半導体素子接続パッド４ａとなる部分およびその周辺に対応する領域と半導体素子接続パッド４ｂとなる部分に対応する領域とを遮光するマスクパターンを形成しておく。それにより、感光性熱硬化性樹脂層３ａＰにおける半導体素子接続パッド４ａとなる部分の上およびその周辺、ならびに半導体素子接続パッド４ｂとなる部分の上が選択的に未露光部Ｎ１，Ｎ２として残るように露光される。

次に、図４に示すように、下面側の感光性熱硬化性樹脂層３ｂＰに対向するようにして露光マスクＭ２を配置するとともに、紫外線を照射することによって感光性熱硬化性樹脂層３ｂＰを露光する。露光マスクＭ２には、外部接続パッド５となる部分に対応する領域を遮光するマスクパターンを形成しておく。それにより、感光性熱硬化性樹脂層３ｂＰにおける外部接続パッド５となる部分の上が選択的に未露光部Ｎ３として残るように露光される。

次に、図５に示すように、上面側の未露光部Ｎ１が半導体素子接続パッド４ａの厚みよりも薄い厚みに薄膜化されて残るとともに、上面側の未露光部Ｎ２および下面側の未露光部Ｎ３が半導体素子接続パッド４ｂ上および外部接続パッド５上に薄膜化されて残るように現像する。

次に、図６に示すように、上面側の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰに対向するように露光マスクＭ３を配置するとともに、その上方から紫外線を照射することによって上面側の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰの未露光部Ｎ１を露光する。このとき、上面側の未露光部Ｎ２および下面側の未露光部Ｎ３は露光されずにそのまま残るようにする。露光マスクＭ３には、未露光部Ｎ２に対応する領域を遮光するマスクパターンを形成しておく。

次に、図７に示すように、上面側の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰおよび下面側の感光性熱硬化性樹脂層３ｂＰに残っていた未露光部Ｎ２，Ｎ３が完全に除去されるように現像する。このとき、未露光部Ｎ２，Ｎ３は、図５に示した工程において予め薄膜化されているため、極めて短時間に容易に除去することができる。そのため、未露光部Ｎ２，Ｎ３を極めて確実かつ効率的に除去することができる。最後に、上下面の感光性熱硬化性樹脂層３ａＰ，３ｂＰを紫外線硬化および／または熱硬化させることにより、図８に示した配線基板１０が完成する。

このように、本発明の配線基板の製造方法によれば、上述した一連の工程を行うことにより、ベタ状配線パターン２ｂの接続パッド４ｂ上に感光性熱硬化性樹脂層３ａＰが残ることなく、ベタ状配線パターン２ｂの接続パッド４ｂをソルダーレジスト層３ａから良好に露出させて半導体素子Ｓとの確実な接続が可能な配線基板１０の製造方法を提供することができる。

１：絶縁基板
２：配線導体
２ａ：帯状配線パターン
２ｂ：ベタ状配線パターン
３ａ，３ｂ：ソルダーレジスト層
３ａＰ，３ｂＰ：ソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層
４ａ，４ｂ：半導体素子接続パッド
５：外部接続パッド
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３：未露光部
Ｓ：半導体素子
Ｔ：半導体素子の電極

Claims

一部に第１の接続パッドとなる部分を含む帯状配線パターンおよび一部に第２の接続パッド部となる部分を含むベタ状配線パターンを有する配線導体が上面に被着された絶縁基板を準備する第１の工程と、
前記絶縁基板の上面の全面に、ソルダーレジスト用の感光性熱硬化性樹脂層を、前記配線導体を超える厚みに被着する第２の工程と、
前記感光性熱硬化性樹脂層を、前記第１の接続パッドとなる部分の上およびその周辺が第１の未露光部として選択的に残るとともに、前記第２の接続パッドとなる部分の上が第２の未露光部として選択的に残るように露光する第３の工程と、
前記第１の未露光部が前記第１の接続パッドとなる部分よりも薄い厚みに薄膜化されて残るととともに、前記第２の未露光部が前記第２の接続パッドとなる部分の上に薄膜化されて残るように現像する第４工程と、
薄膜化された未露光部のうち、前記第２の未露光部を露光せずにそのまま残した状態で、前記第１の未露光部のみを露光する第５の工程と、
露光せずに残した前記第２の未露光部が完全に除去されるように現像する第６の工程と、
前記感光性熱硬化性樹脂層を紫外線硬化および／または熱硬化させてソルダーレジスト層とする第７の工程と、を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。