JP6258810B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents

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１２（ａ）および図１２（ｂ）に半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載するための従来の配線基板Ｂを示す。ここで、図１２（ａ）は図１２（ｂ）に示すＸ−Ｘ切断線における断面図である。配線基板Ｂは、図１２（ａ）に示すように、上面中央部に半導体素子を搭載するための半導体素子搭載部２１ａおよびその周囲に回路基板を搭載するための回路基板搭載部２１ｂを有するとともに、上下に貫通する複数の貫通孔２１ｃを有する絶縁板２１と、絶縁板２１の上下面および貫通孔２１ｃ内に被着された配線導体２２と、絶縁板２１の上下面に被着されたソルダーレジスト層２３とを有している。絶縁板２１やソルダーレジスト層２３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２２は、銅から成る。

絶縁板２１の上面に被着された配線導体２２は、図１２（ｂ）に示すように、第１のパッド２４と、第２のパッド２５とを含んでいる。第１のパッド２４および第２のパッド２５は、上面側のソルダーレジスト層２３に設けた開口部２３ａ内および２３ｂ内にそれぞれ露出している。第１のパッド２４は、半導体素子搭載部２１ａに配置されており、半導体素子の電極が半田を介して接続される。第２のパッド２５は、回路基板搭載部２１ｂに配置されており、別の回路基板の接続パッドが半田を介して接続される。この第２のパッド２５と一部の第１のパッド２４とはパッド間接続導体２６を介して互いに電気的に接続されている。なお、第１のパッド２４の表面は銅がむき出しとなっており、第２のパッド２５の表面には、電解めっき法による金めっき層２７が被着されている。
そして、第１のパッド２４に半導体素子の電極を半田を介して接続するとともに、第２のパッド２５に別の回路基板の接続パッドを半田を介して接続することにより、半導体素子および別の回路基板が搭載された複合基板が完成する。なお、第１のパッド２４は半導体素子の電極に接続されるために小さな面積であるのに対し、第２のパッド２５は別の回路基板の接続パッドに接続されるために第１のパッド２４よりもはるかに大きな面積となっている。

絶縁板２１の下面に被着された配線導体２２は、複数の第３のパッド２８を含んでいる。第３のパッド２８は、下面側のソルダーレジスト層２３に設けた開口部２３ｃ内に露出している。そして、この第３のパッド２８に、外部基板の電極を半田を介して接続することで、上述した複合基板が外部基板に搭載される。

次に、このような従来の配線基板Ｂの製造方法の一例について、図１３〜図２１を基にして、図１２と同様の箇所には同様の符号を付して説明する。
なお、このような配線基板Ｂは生産性を考慮して、個別の製品となる複数の製品形成領域Ｍが縦横の並びに配置されるとともに、各製品形成領域Ｍを囲繞する所定幅の捨て代領域Ｎから成る集合基板から生産される。そして、集合基板を製品形成領域Ｍに沿って切断することで多数の配線基板Ｂが同時に生産される。
本例では、簡便のために一つの製品形成領域Ｍおよびその周囲の捨て代領域Ｎを図示して説明する。
また、各図（ａ）は、各図（ｂ）におけるＹ−Ｙ切断線における断面図である。

まず、図１３に示すように、複数の貫通孔２１ｃが形成された絶縁板２１を用意する。

次に、図１４に示すように、製品形成領域Ｍに第１のパッド２４および第２のパッド２５およびパッド間接続導体２６を含む複数の配線導体２２を形成するとともに、製品形成領域Ｍおよび捨て代領域Ｎに、第２のパッド２５から捨て代領域Ｎまで延びる導通用導体２９を形成する。各導通用導体２９は、捨て代領域Ｎにおいて互いに電気的に共通に接続される。

次に、図１５に示すように、絶縁板２１上の製品形成領域Ｍ内に、第１および第２のパッド２４、２５および捨て代領域Ｎにおける導通用導体２９を露出させるソルダーレジスト層２３を形成する。

次に、図１６に示すように、第２のパッド２５を露出させるとともに第１のパッド２４および捨て代領域Ｎの導通用導体２９を被覆するめっきレジスト層Ｒ１を形成する。

次に、図１７に示すように、めっきレジスト層Ｒ１から露出する第２のパッド２５の表面に電解めっき法により金めっき層２７を被着する。

次に、図１８に示すように、めっきレジスト層Ｒ１を除去する。

次に、図１９に示すように、第１および第２のパッド２４、２５を被覆するとともに、捨て代領域Ｎにおける導通用導体２９および製品形成領域Ｍの外周付近の導通用導体２９の一部を露出させるエッチングレジスト層Ｒ２を形成する。

次に、図２０に示すように、エッチングレジスト層Ｒ２から露出する導通用導体２９をエッチング除去して各第２のパッド２５を互いに電気的に独立させる。

次に、図２１に示すように、例えばエッチング液でエッチングレジスト層Ｒ２を除去する。その後、製品形成領域Ｍに沿って切断することで、図１２に示すような配線基板Ｂが形成される。

ところで、上述の製造方法においては、例えばエッチングレジスト層Ｒ２を除去する際に、第２のパッド２５に接続された第１のパッド２４が周知のガルバニック腐食により腐食されて小さくなってしまい、一部の第１のパッド２４を所定の大きさに形成できないことがある。
ガルバニック腐食は、電位の異なる金属が電解質溶液を介して電気回路を形成した場合に卑な金属が腐食される現象であり、卑な金属に対する貴な金属の表面積が相対的に大きいほど腐食の程度は大きい。
上述の製造方法においては、卑な金属である銅が露出した面積の小さい第１のパッド２４と、貴な金属である金が露出した面積の大きい第２のパッド２５とがパッド間接続導体２６を介して互いに電気的に接続されることにより、例えば上述のエッチングレジスト層Ｒ２を除去する際のエッチング液を介して電気回路を形成し、卑な金属である銅が大きく腐食されてしまう。
第１のパッド２４を所定の大きさに形成できない場合、半導体素子と第１のパッド２４との接続が不完全になり半導体素子を安定的に作動させることができない場合がある。

特開２００５−７９１２９号公報

本発明は、半導体素子の電極が接続されるパッドを所定の大きさに形成することで、半導体素子の電極とパッドとを完全に接続させる。これにより半導体素子を安定的に作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、表面に銅が露出している複数の第１のパッドと、表面に金めっき層が被着されている複数の第２のパッドとを有し、一部の前記第１のパッドと、前記第２のパッドとがパッド間接続導体を介して互いに電気的に接続されて成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（８）の工程を行うことを特徴とする。
（１）前記配線基板となる多数の製品形成領域を、該製品形成領域の各々の周囲に所定幅の捨て代領域を介在させて縦横の並びに配置した絶縁板を準備する工程
（２）前記製品形成領域に、前記第１および第２のパッドおよび前記パッド間接続導体を含む複数の配線導体を形成するとともに、前記第２のパッドにそれぞれ電気的に接続されて前記製品形成領域から前記捨て代領域まで個別に延びるとともに該捨て代領域において互いに電気的に共通に接続された導通用導体を形成する工程
（３）前記第１および第２のパッドおよび前記捨て代領域における前記導通用導体を露出させるとともに少なくとも残余の部分の前記配線導体を被覆するソルダーレジスト層を形成する工程
（４）前記第２のパッドを露出させるとともに前記第１のパッドおよび前記捨て代領域の前記導通用導体を被覆するめっきレジスト層を形成する工程
（５）前記めっきレジスト層から露出する前記第２のパッドの表面に電解めっき法により前記金めっき層を被着する工程
（６）前記めっきレジスト層を除去する工程
（７）前記第１および第２のパッドを被覆するとともに前記捨て代領域における前記導通用導体を露出させるエッチングレジスト層を形成する工程
（８）前記エッチングレジスト層から露出する前記導通用導体をエッチングして前記各第２のパッド同士を互いに電気的に独立させるとともに前記捨て代領域における前記導通用導体の一部を少なくとも一部の前記第２のパッドに電気的に接続された状態で露出するように残す工程

本発明の配線基板の製造方法によれば、導通用導体のエッチング時に、少なくともその一部を第２のパッドに電気的に接続された状態で捨て代領域に残しておく。このため、互いに接続された第１および第２のパッドにおいて、金めっき層で覆われた第２のパッドの露出面積と、これに接続された第１のパッドおよび導通用導体の一部を合わせた露出面積との差を小さくすることができる。
このため、上述のガルバニック腐食による第１のパッドの腐食を抑制することができる。
これにより、第１のパッドを所定の大きさに形成して半導体素子の電極と第１のパッドとを完全に接続させることが可能になり、半導体素子を安定的に作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上面図である。 図２（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図３（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図４（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図５（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図６（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図７（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図８（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図９（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１０（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１１（ａ）および（ｂ）は、本発明の別の実施形態の一例を示す要部拡大上面図である。 図１２（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上面図である。 図１３（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１４（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１５（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１６（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１７（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１８（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図１９（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図２０（ａ）および（ｂ）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および上面図である。 図２１（ａ）および（ｂ）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および上面図である。

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切断線における断面図である。
配線基板Ａは、図１（ａ）に示すように、上面中央部に半導体素子を搭載するための半導体素子搭載部１ａおよびその周囲に外部基板を搭載するための外部基板搭載部１ｂを有するとともに、上下に貫通する複数の貫通孔１ｃを有する絶縁板１と、絶縁板１の上下面および貫通孔１ｃ内に被着された配線導体２と、絶縁板１の上下面に被着されたソルダーレジスト層３とを有している。絶縁板１やソルダーレジスト層３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２は、銅から成る。
なお、絶縁板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。

絶縁板１の上面に被着された配線導体２は、図１（ｂ）に示すように、第１のパッド４と、第２のパッド５とを含んでいる。第１のパッド４および第２のパッド５は、上面側のソルダーレジスト層３に設けた開口部３ａ内および３ｂ内にそれぞれ露出している。第１のパッド４は、半導体素子搭載部１ａに配置されており、半導体素子の電極が半田を介して接続される。第２のパッド５は、回路基板搭載部１ｂに配置されており、別の回路基板の接続パッドが半田を介して接続される。この第２のパッド５と一部の第１のパッド４とはパッド間接続導体６を介して互いに電気的に接続されている。なお、第１のパッド４の表面は銅がむき出しとなっており、第２のパッド５の表面には、電解めっき法による金めっき層７が被着されている。
そして、第１のパッド４に半導体素子の電極を半田を介して接続するとともに、第２のパッド５に別の回路基板の接続パッドを半田を介して接続することにより、半導体素子および別の回路基板が搭載された複合基板が完成する。なお、第１のパッド４は半導体素子の電極に接続されるために小さな面積であるのに対し、第２のパッド５は別の回路基板の接続パッドに接続されるために、第１のパッド４よりもはるかに大きな面積となっている。

絶縁板１の下面に被着された配線導体２は、複数の第３のパッド８を含んでいる。第３のパッド８は、下面側のソルダーレジスト層３に設けた開口部３ｃ内に露出している。そして、この第３のパッド８に、外部基板の電極を半田を介して接続することで、上述した複合基板が外部基板に搭載される。

次に、このような本発明の配線基板Ａの製造方法の一例について、図２〜図１０を基にして図１と同様の箇所には同様の符号を付して説明する。
なお、このような配線基板Ａは生産性を考慮して、個別の製品となる複数の製品形成領域Ｍが縦横の並びに配置されるとともに、各製品形成領域Ｍを囲繞する所定幅の捨て代領域Ｎから成る集合基板から生産される。そして、集合基板を製品形成領域Ｍに沿って切断することで多数の配線基板Ａが同時に生産される。
本例では、簡便のために一つの製品形成領域Ｍおよびその周囲の捨て代領域Ｙを図示して説明する。
また、各図（ａ）は、各図（ｂ）におけるＷ−Ｗ切断線における断面図である。

まず、図２に示すように、複数の貫通孔１ｃが形成された絶縁板１を用意する。
絶縁板１は、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絶縁体を熱硬化させることで形成される。また、貫通孔１ｃは、ドリル加工やレーザ加工、あるいはブラスト加工により形成される。貫通孔１ｃの直径は、およそ５０〜２５０μｍ程度である。

次に、図３に示すように、製品形成領域Ｍに第１のパッド４および第２のパッド５およびパッド間接続導体６を含む複数の配線導体２を形成するとともに、製品形成領域Ｍおよび捨て代領域Ｎに、第２のパッド５から捨て代領域Ｎまで延びる導通用導体９を形成する。各導通用導体９は、捨て代領域Ｎにおいて互いに電気的に共通に接続される。
配線導体２は、例えば周知のサブトラクティブ法により形成される。配線導体２の幅は、およそ１０〜３０μｍ程度であり、厚みはおよそ１０〜２０μｍ程度である。

次に、図４に示すように、絶縁板１上の製品形成領域Ｍ内に、第１および第２のパッド４、５および捨て代領域Ｎにおける導通用導体９および製品形成領域Ｍの外周付近の導通用導体９の一部を露出させるソルダーレジスト層３を形成する。
ソルダーレジスト層３は、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る樹脂ペーストまたはフィルムを絶縁板１の上に塗布または貼着して熱硬化させることにより形成される。

次に、図５に示すように、第２のパッド５を露出させるとともに第１のパッド４および捨て代領域Ｎの導通用導体９を被覆するめっきレジスト層Ｒ１を形成する。
めっきレジスト層Ｒ１は、感光性を有する樹脂フィルムを絶縁板１上に真空プレス機を用いて貼着するとともに、第２のパッド５を露出させる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６に示すように、めっきレジスト層Ｒ１から露出する第２のパッド５の表面に電解めっき法により金めっき層７を被着する。
金めっき層７を形成するときには、第２のパッド５の表面に、例えば電解ニッケルめっき、電解金めっきの順序で析出させても良い。金めっき層７の厚みは、およそ１〜３μｍ程度である。

次に、図７に示すように、めっきレジスト層Ｒ１を除去する。除去するときには、水酸化ナトリウム水溶液等のエッチング液を用いればよい。

次に、図８に示すように、第１および第２のパッド４、５を被覆するとともに、捨て代領域Ｎにおける導通用導体９を露出させるエッチングレジスト層Ｒ２を形成する。
このとき、第２のパッド５に接続された導通用導体９の一部を、捨て代領域Ｎにおいてエッチングレジスト層Ｒ２により被覆しておく。
エッチングレジスト層Ｒ２は、感光性を有する樹脂フィルムを絶縁板１上に真空プレス機を用いて貼着するとともに、第２のパッド５に接続された導通用導体９の一部を捨て代領域Ｎにおいて被覆するとともに、残余の導通用導体９を露出させる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９に示すように、エッチングレジスト層Ｒ２から露出する導通用導体９をエッチング除去する。これにより、それぞれの第２のパッド５が電気的に独立した状態になる。さらに、捨て代領域Ｎにおける導通用導体９の一部が第２のパッド５に電気的に接続された状態で残る。

次に、図１０に示すように、エッチングレジスト層Ｒ２を除去する。除去するときには、例えば水酸化ナトリウム水溶液等のエッチング液を用いればよい。
その後、製品形成領域Ｍに沿って切断することで、図１に示すような配線基板Ａが形成される。切断には、例えばダイシング装置を用いればよい。

このように、本発明の配線基板の製造方法によれば、導通用導体９のエッチング時に、少なくともその一部が第２のパッド５に電気的に接続された状態で捨て代領域Ｎに残されている。このため、互いに接続された第１および第２のパッド４、５において、金めっき層７で覆われた第２のパッド５の露出面積と、これに接続された第１のパッド４および導通用導体９の一部を合わせた露出面積との差を小さくすることができる。
このため、上述したガルバニック腐食による第１のパッド４の腐食を抑制することができる。これにより、第１のパッド４を所定の大きさに形成して半導体素子と第１のパッド４とを完全に接続させることが可能になり、半導体素子を安定的に作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。
ところで、卑な金属に対する貴な金属の表面積が１５倍以上である場合にはガルバニック腐食の影響が大きく、１５倍未満である場合には影響が小さいことがわかっている。
このため、捨て代領域Ｎに導通用導体９の一部を残すときは、第１のパッド４および導通用導体９の一部を合わせた露出面積が第２のパッド５の面積の１／１５倍より大きくなるように残しておくことが重要である。１／１５倍以下であると、ガルバニック腐食を抑制する効果が低くなる。
また、第２のパッド５の面積が第１のパッド４の面積の１５倍以上ある大面積の第２のパッド５と、第２のパッド５の面積が第１のパッド４の面積の１５倍未満である小面積の第２のパッド５とが混在している場合がある。この場合には、大面積の第２のパッド５に接続される導通用導体９についてのみ、その一部を残しておくようにしても構わない。これにより、大面積の第２のパッド５と電気的に接続される第１のパッド４のガルバニック腐食を抑制できる。

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、上述の実施形態の一例では、第２のパッド５に接続される導通用導体９の一部を捨て代領域Ｎに残しておく例を示したが、図１１（ａ）に示すように、導通用導体１９から分岐して露出するダミー部Ｄを形成しておいて、図１１（ｂ）に示すように、導通用導体１９のエッチング時にこのダミー部Ｄと第２のパッド１５とが接続された状態で残しておいても構わない。

１ 絶縁板
２ 配線導体
３ ソルダーレジスト層
４ 第１のパッド
５ 第２のパッド
６ パッド間接続導体
７ 金めっき層
９ 導通用導体
Ａ 配線基板
Ｍ 製品形成領域
Ｎ 捨て代領域
Ｒ１ めっきレジスト
Ｒ２ エッチングレジスト

Claims (4)

1. 表面に銅が露出している複数の第１のパッドと、表面に金めっき層が被着されている複数の第２のパッドとを有し、一部の前記第１のパッドと、前記第２のパッドとがパッド間接続導体を介して互いに電気的に接続されて成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（８）の工程を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。
   （１）前記配線基板となる多数の製品形成領域を、該製品形成領域の各々の周囲に所定幅の捨て代領域を介在させて縦横の並びに配置した絶縁板を準備する工程
   （２）前記製品形成領域に、前記第１および第２のパッドおよび前記パッド間接続導体を含む複数の配線導体を形成するとともに、前記第２のパッドのそれぞれに電気的に接続されて前記製品形成領域から前記捨て代領域まで個別に延びるとともに該捨て代領域において互いに電気的に共通に接続された導通用導体を形成する工程
   （３）前記第１および第２のパッドおよび前記捨て代領域における前記導通用導体を露出させるとともに、少なくとも残余の部分の前記配線導体を被覆するソルダーレジスト層を形成する工程
   （４）前記第２のパッドを露出させるとともに前記第１のパッドおよび前記捨て代領域の前記導通用導体を被覆するめっきレジスト層を形成する工程
   （５）前記めっきレジスト層から露出する前記第２のパッドの表面に電解めっき法により前記金めっき層を被着する工程
   （６）前記めっきレジスト層を除去する工程
   （７）前記第１および第２のパッドを被覆するとともに前記捨て代領域における前記導通用導体を露出させるエッチングレジスト層を形成する工程
   （８）前記エッチングレジスト層から露出する前記導通用導体をエッチングして前記各第２のパッド同士を互いに電気的に独立させるとともに前記捨て代領域における前記導通用導体の一部を少なくとも一部の前記第２のパッドに電気的に接続された状態で露出するように残す工程
2. 前記（８）の工程において前記第２のパッドに電気的に接続された状態で露出するように残した前記導通用導体の一部は、該一部と電気的に接続された前記第１のパッドと合わせた露出面積が、該一部と電気的に接続された第２のパッドの面積の１／１５倍より大きいことを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
3. 前記第２のパッドは、前記第１のパッドに対して１５倍以上の面積の大面積パッドと、１５倍未満の面積の小面積パッドとを含み、前記（８）の工程において、前記導通用導体の一部を、前記大面積パッドのみに電気的に接続された状態で残すことを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
4. 前記捨て代領域における前記導通用導体は、該導通用導体から分岐して露出するダミー部を備え、前記（８）の工程において、該ダミー部を前記第２のパッドに電気的に接続された状態で残すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。

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