KR20170000795A - 배선기판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 개시의 배선기판은 절연층의 표면에 꼭대기면을 노출시키도록 해서 배선 도체가 매설되여 있고, 상기 배선 도체는 상기 절연층 내에 매설된 부분에 상기 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 단차부 또는 배선 경사부를 구비하고 있다.

Description

배선기판 및 그 제조방법{WIRING BOARD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 고밀도한 미세 배선을 갖는 배선기판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 복수의 절연층을 포함하는 배선기판은 각 절연층 사이 및 최표층의 절연층의 표면에 배선 도체를 구비하고 있다. 각각의 절연층에는 비아홀이 복수 형성되어 있다. 비아홀의 내부에는 배선 도체와 일체적으로 형성된 비아 도체가 피착되어 있다. 비아 도체는 각 절연층에 형성된 배선 도체 사이의 도통을 취하고 있다. 최상층의 배선 도체는 절연층의 표면에 꼭대기면을 노출시키도록 해서 절연층에 매설되어 있다. 또한, 최상층의 배선 도체의 일부는 반도체 소자 접속 패드를 형성하고 있다. 반도체 소자 접속 패드에는 반도체 집적회로 소자 등의 반도체 소자의 전극이 땜납을 통해서 접속된다. 최하층에 형성된 배선 도체의 일부는 회로기판 접속 패드를 형성하고 있다. 회로기판 접속 패드에는 이 배선기판이 탑재되는 회로기판의 전극이 접속된다. 그리고, 반도체 소자와 회로기판 사이에서 배선 도체를 통해서 전기 신호의 전송을 함으로써 반도체 소자가 작동한다. 이러한 배선기판은, 예를 들면 일본 특허공개 소 63-232483호 공보에 기재되어 있다.

본 개시의 배선기판은 절연층의 표면에 꼭대기면을 노출시키도록 해서 배선 도체가 매설되어 있고, 상기 배선 도체는 상기 절연층 내에 매설된 부분에 상기 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 단차부 또는 배선 경사부를 구비하고 있다.

본 개시에 관한 배선기판의 제조방법은 하지 금속층 상에 상기 하지 금속층측을 향해서 폭이 좁아지는 개구 단차부 또는 개구 경사부를 구비한 개구 패턴을 갖는 도금 레지스트층을 형성하고, 상기 개구 패턴 내에 상기 개구 단차부 또는 개구 경사부에 대응하는 배선 단차부 또는 배선 경사부를 갖는 배선 도체용 도금 금속층을 충전시키고, 상기 도금 레지스트층을 제거하고, 상기 하지 금속층 상 및 상기 도금 금속층 상에 상기 도금 금속층을 완전하게 매설하는 절연층을 형성하고, 상기 하지 금속층을 에칭 제거하고, 꼭대기면이 상기 절연층으로부터 노출되도록 하여, 상기 절연층 내에 매설된 부분에 상기 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 상기 배선 단차부 또는 배선 경사부를 구비한 상기 도금 금속층을 포함하는 배선 도체를 형성한다.

도 1은 본 개시에 관한 배선기판의 일 실시형태를 나타내는 개략단면도이다.
도 2는 본 개시에 관한 배선기판의 일 실시형태에 있어서의 요부 확대 단면도이다.
도 3a∼d는 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 4e∼i는 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 5j∼l은 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 6m∼o는 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 개략단면도이다.
도 7은 본 개시에 관한 배선기판의 다른 실시형태를 나타내는 요부 확대 단면도이다.
도 8은 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법의 다른 실시형태를 설명하기 위한 요부 확대 단면도이다.
도 9는 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법의 또 다른 실시형태를 설명하기 위한 요부 확대 단면도이다.

배선 도체의 미세화가 진행함에 따라, 배선 도체와 절연층의 접촉 면적이 작아진다. 그 결과, 배선 도체의 밀착 강도가 작아져서 배선 도체가 절연층으로부터 박리되기 쉬워진다. 이 때문에, 배선 도체를 통해서 전기 신호를 양호하게 전송할 수 없어서, 반도체 소자가 안정적으로 작동하지 않을 경우가 있다.

본 개시의 배선기판에 있어서는 절연층의 표면에 꼭대기면을 노출시키도록 해서 매설된 배선 도체는 절연층 내에 매설된 부분에 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 단차부 또는 배선 경사부를 구비하고 있다. 이렇게, 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 단차부 또는 배선 경사부가 절연층 내에 매설되어 있기 때문에, 배선 도체가 절연층으로부터 박리되는 것을 억제할 수 있다. 이하, 본 개시에 관한 배선기판의 일 실시형태를 도 1 및 도 2에 기초하여 설명한다. 도 2는 도 1의 요부 확대도이다.

도 1에 나타나 있는 바와 같이, 일 실시형태의 배선기판(A)은, 예를 들면 4층의 절연층(1)이 적층된 다층 구조를 갖고 있고, 각 절연층(1) 사이 및 최표층의 절연층(1)의 표면에 배선 도체(2)가 형성되어 있다. 절연층(1)은, 예를 들면 에폭시 수지, 비스말레이미드트리아진 수지 등의 열경화성 수지로 형성되어 있고, 무기 절연성 필러가 분산되어 있어도 좋다. 절연층(1)에는 층간의 도통을 취하기 위한 비아 도체(4)가 충전되는 비아홀(3)이, 예를 들면 레이저 가공에 의해 복수 형성되어 있다. 비아홀(3)은, 예를 들면 20∼100㎛ 정도의 지름을 갖고 있어도 좋다. 비아홀(3)의 내부에는 배선 도체(2)와 일체적으로 형성된 비아 도체(4)가 피착되어 있다.

배선 도체(2)는, 예를 들면 무전해 도금, 전해 도금 등의 양 도전성 재료로 형성되어 있다. 최상층의 배선 도체(2)의 일부는 반도체 소자 접속 패드(5)를 형성하고 있다. 반도체 소자 접속 패드(5)에는 반도체 집적회로 소자 등의 반도체 소자의 전극이 접속된다. 최하층에 형성된 배선 도체(2)의 일부는 회로기판 접속 패드(6)를 형성하고 있다. 회로기판 접속 패드(6)에는 이 배선기판(A)이 탑재되는 회로기판의 전극이 접속된다. 그리고, 반도체 소자와 회로기판 사이에서 배선 도체(2)를 통해서 전기 신호의 전송을 함으로써 반도체 소자가 작동한다. 최상층의 배선 도체(2)는 도 2에 나타나 있는 바와 같이 절연층(1)의 표면에 꼭대기면을 노출시키도록 해서 절연층(1)에 매설되어 있다. 또한, 절연층(1)에 매설된 부분에 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 경사부(2a)를 구비하고 있다.

이렇게, 본 개시의 배선기판에 의하면, 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓은 배선 경사부(2a)가 절연층(1)에 매설되어 있다. 그 때문에 배선 도체(2)의 미세화가 진행되어도, 배선 도체(2)의 밀착 강도가 작아지기 어려워서, 배선 도체(2)가 절연층(1)으로부터 박리되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 배선 도체(2)를 통해서 전기 신호를 양호하게 전송할 수 있기 때문에, 반도체 소자가 안정적으로 작동할 수 있는 배선기판을 제공할 수 있다.

다음에, 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법의 일 실시형태를 도 3∼도 6을 기초로 해서 설명한다. 또한, 도 1과 동일한 부분은 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다.

도 3a에 나타나 있는 바와 같이, 프리프레그(7)와, 2매의 접착 필름(8)과, 2매의 분리 가능 금속박(9)을 준비한다. 프리프레그(7)는 배선기판(A)을 제조할 때에 제조 도중의 배선기판(A)을 필요한 평탄도를 유지하고 지지하기 위한 지지 기판(10)을 형성하기 위해서 사용된다. 프리프레그(7)는 중앙부에 제품 형성용 영역(X)과 외주부에 마진 영역(Y)을 갖고 있다.

제품 형성용 영역(X)은 사각형상의 영역이며, 이 제품 형성용 영역(X) 상에 배선기판(A)이 형성된다. 본 실시형태에서는 간편을 위해서 하나의 배선기판(A)에 대응하는 제품 형성용 영역(X)만을 나타내고 있다. 실제로는 제품 형성용 영역은 수십∼수천의 배선기판(A)에 대응하는 면적을 갖고 있다. 마진 영역(Y)은 제품 형성용 영역(X)을 둘러싸는 사각 프레임상의 영역이다. 프리프레그(7)는 대략 사각형상을 갖고 있고, 0.1∼0.2mm 정도의 두께를 갖고 있어도 좋고, 종횡이 각각 400∼900mm 정도의 길이를 갖고 있어도 좋다. 프리프레그(7)는, 예를 들면 유리 섬유에 에폭시 수지 등의 열경화성 수지를 함침시켜서 반경화 상태로 한 판상을 갖고 있다.

접착 필름(8)은 프리프레그(7)와 분리 가능 금속박(9) 사이에 삽입되어서, 경화시킨 프리프레그(7)와 분리 가능 금속박(9)을 접착하고 있다. 접착 필름(8)은 24∼50㎛ 정도의 두께를 갖고 있어도 좋고, 종횡이 각각 400∼900mm 정도의 길이를 갖고 있어도 좋다. 접착 필름(8)은, 예를 들면 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등의 내열 필름으로 형성되어 있다.

분리 가능 금속박(9)은 제 1 금속박(9a)과 제 2 금속박(9b)을 포함한다. 제 1 금속박(9a)과 제 2 금속박(9b)은 사이에 접착층(도시하지 않음)을 통해서 서로 분리 가능하게 작은 밀착력으로 유지되어 있다. 제 1 금속박(9a)은 제품 형성용 영역(X)보다 크고, 제 2 금속박(9b)보다 작은 치수를 갖고 있다. 제 1 금속박(9a)은 15∼20㎛ 정도의 두께를 갖고 있어도 좋다. 제 2 금속박(9b)은 프리프레그(7)보다 종횡이 각각 5mm 정도 작은 치수를 갖고 있다. 제 1 금속박(9a)은 5∼9㎛ 정도의 두께를 갖고 있어도 좋다.

분리 가능 금속박(9)은, 예를 들면 구리 등을 포함한다. 접착층은 배선기판(A)의 형성 중에 가해지는 열 부하를 견딜 수 있는 점에서, 예를 들면 실리콘 수지계, 아크릴 수지계 등의 내열성 점착재, 또는 니켈계 금속층으로 형성되어 있어도 좋다. 이러한 접착층은 후술하는 빌드업부(12)를 지지 기판(10)으로부터 분리할 때에, 제 1 금속박(9a)과 제 2 금속박(9b) 사이에서 서로 박리되어 잔사없이 분리하는 점에서, 1∼9N/m 정도의 작은 접착력을 갖고 있어도 좋다.

다음에, 도 3b에 나타나 있는 바와 같이, 프리프레그(7) 상하면의 중앙부에 제 1 금속박(9a)이 프리프레그(7)측이 되도록 분리 가능 금속박(9)을 접착 필름(8)을 통해서 배치한다. 도 3b에 나타내는 적층체를 상하에서 가압하면서 가열한다. 이렇게 가압 및 가열함으로써, 도 3c에 나타나 있는 바와 같이 경화된 프리프레그(7)의 상하면에 분리 가능 금속박(9)이 고착된 지지 기판(10)이 형성된다. 다음에, 도 3d에 나타나 있는 바와 같이 분리 가능 금속박(9)을 포함하는 지지 기판(10)의 양 주면에 도체층(11)(하지 금속층)을 형성한다. 도체층(11)은, 예를 들면 주지의 도금법에 의해 형성되고, 0.01∼0.1㎛ 정도의 두께를 갖고 있어도 좋다.

도 4e에 나타나 있는 바와 같이, 도체층(11)의 표면에 배선 패턴에 대응하는 복수의 개구 패턴(P)을 갖는 도금 레지스트(R)를 피착한다. 개구 패턴(P)은 도체층(11)측을 향해서 폭이 좁아지는 개구 경사부(Pa)를 구비하고 있다. 도금 레지스트(R)는, 예를 들면 다음과 같이 형성된다. 우선, 감광성 수지로 이루어지는 수지 시트 또는 수지 페이스트를 도체층(11) 표면에 피착 또는 도포한다. 다음에, 개구 패턴(P)에 대응하는 부분을 차광하는 마스크를 통해서 감광성 수지를 노광한다. 다음에, 감광성 수지를 현상해서 비노광 부분을 제거함으로써 개구 패턴(P)을 갖는 도금 레지스트(R)가 형성된다.

예를 들면, 도체층(11)의 표면을 평탄하게 함으로써 개구 경사부(Pa)가 형성된다. 도체층(11)은 60nm 이하의 표면 거칠기(Ra)를 갖고 있어도 좋다. 도체층(11)의 표면을 평탄하게 함으로써, 도체층(11) 표면에 도달한 노광시의 입사광이 도체층(11) 표면의 볼록부에 차단되지 않는다. 그 결과, 노광시의 광이 배선 패턴 영역으로 입사됨으로써 도체층(11) 부근의 감광성 수지가 경화해서 개구 경사부(Pa)가 형성된다.

도 4f에 나타나 있는 바와 같이, 개구 패턴(P) 내에 개구 경사부(Pa)에 대응하는 배선 경사부(2a)를 갖는 배선 도체용 도금 금속층(2P)을 충전시킨다. 도금 금속층(2P)은 도체층(11)의 표면에 무전해 동 도금 및 전해 동 도금으로 형성되는 도체 패턴을, 예를 들면 주지의 세미 애디티브법에 의해 피착시킴으로써 형성된다. 다음에, 도 4g에 나타나 있는 바와 같이, 도금 레지스트(R)를 제거함으로써 도금 금속층(2P)의 배선 경사부(2a)를 포함하는 측면을 노출시킨다.

도 4h에 나타나 있는 바와 같이, 도체층(11) 및 도금 금속층(2P)을 피복하도록 절연층(1)을 적층한다. 이때, 절연층(1)은 도체층(11)과 배선 경사부(2a) 사이에 들어가서 배선 경사부(2a)를 매설한다. 다음에, 도 4i에 나타나 있는 바와 같이, 절연층(1)에 도금 금속층(2P)을 저면으로 하는 비아홀(3)을 형성한다. 다음에, 도 5j에 나타나 있는 바와 같이, 비아홀(3) 내에 비아 도체(4)를 형성하고, 절연층(1)의 표면에 배선 도체(2)를 형성한다. 다음에, 도 5k에 나타나 있는 바와 같이, 다음 층의 절연층(1)과 배선 도체(2)를 마찬가지로 해서 복수 상호 적층함으로써 배선기판용 빌드업부(12)가 형성된다.

절연층(1)은 상술한 바와 같이 에폭시 수지, 비스말레이미드트리아진 수지 등의 열경화성 수지로 형성되어 있다. 절연층(1)은, 예를 들면 다음과 같이 형성된다. 우선, 에폭시 수지나 비스말레이미드트리아진 수지 조성물의 미경화물에 무기절연성 필러를 분산시켜서 필름을 형성한다. 형성된 필름을 지지 기판(10)의 양 주면의 도체층(11) 표면이나 하층의 절연층(1) 표면에 진공 상태에서 피복한 상태에서 열압착함으로써 절연층(1)이 형성된다. 절연층(1)에는 층간의 도통을 취하기 위한 비아 도체(4)가 충전되는 비아홀(3)이, 예를 들면 레이저 가공에 의해 복수 형성되어 있다.

도 5l에 나타나 있는 바와 같이, 지지 기판(10), 도체층(11) 및 빌드업부(12)를 제품 형성용 영역(X)과 마진 영역(Y)의 경계 상에서 절단함으로써, 제품 형성용 영역(X)의 지지 기판(10), 도체층(11) 및 빌드업부(12)를 잘라낸다. 절단에는, 예를 들면 다이싱 장치를 사용하면 좋다.

다음에, 도 6m에 나타나 있는 바와 같이, 도체층(11) 및 빌드업부(12)를 제 1 금속박(9a)으로부터 분리한다. 이것에 의해, 도체층(11)의 편면에 제 2 금속박(9b)이 고착된 배선기판용 적층체(13)가 형성된다. 제 1 금속박(9a) 상에 제 2 금속박(9b)이 접착층을 통해서 분리 가능하게 작은 밀착력으로 유지되어 있을 뿐이다. 그 때문에, 제 1 금속박(9a)과 제 2 금속박(9b) 사이를 박리하는 것만으로 적층체(13)를 파손하지 않고 용이하게 분리할 수 있다.

다음에, 도 6n에 나타나 있는 바와 같이, 제 2 금속박(9b)을 에칭 제거한다. 최후에, 도 6o에 나타나 있는 바와 같이, 도체층(11)을 에칭액에 의해 완전하게 에칭 제거한다. 이것에 의해, 도금 금속층(2P)이 노출된다. 이렇게 하여, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 꼭대기면이 절연층(1)으로부터 노출되고, 절연층(1) 내에 매설된 부분에 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 경사부(2a)를 구비한 배선 도체(2)를 갖는 배선기판(A)이 형성된다.

이상과 같이, 본 개시에 관한 배선기판의 제조방법에 의하면, 꼭대기면이 절연층(1)으로부터 노출되고, 절연층(1) 내에 매설된 부분에 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 경사부(2a)를 구비한 배선 도체(2)가 형성된다. 이렇게, 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓은 배선 경사부(2a)가 절연층(1)에 매설되어 있다. 그 때문에, 배선 도체(2)의 미세화가 진행되어도 배선 도체(2)의 밀착 강도가 작아지기 어려워서, 배선 도체(2)가 절연층(1)으로부터 박리되어 버리는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 배선 도체(2)를 통해서 전기 신호를 양호하게 전송할 수 있기 때문에, 반도체 소자가 안정적으로 작동할 수 있는 배선기판을 제공할 수 있다.

본 개시의 배선기판 및 배선기판의 제조방법은 상술한 일 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위이면 각종의 변경은 가능하다.

예를 들면, 상술한 일 실시형태에 관한 배선기판은 배선 도체(2)가 꼭대기면의 폭보다 넓은 폭의 배선 경사부(2a)를 갖는다. 그러나, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 배선 도체(2)가 꼭대기면의 폭보다 넓은 폭의 배선 단차부(2b)를 갖고 있어도 상관없다. 상술한 일 실시형태에 관한 배선기판은 최표층의 절연층 표면에 솔더 레지스트층이 피착되어 있지 않다. 그러나, 솔더 레지스트층이 피착되어 있어도 상관없다.

예를 들면, 상술한 일 실시형태에 관한 제조방법에서는 도 4에 나타나 있는 바와 같이 도금 레지스트(R)를 제거한 후에 절연층(1)을 피복하고 있다. 그러나, 도금 레지스트(R)를 제거한 후에, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 도체층(11) 및 도금 금속층(2P)을 에칭 처리하는 공정을 추가해도 상관없다.

이러한 에칭 처리에 의해, 도체층(11)의 표면 및 도금 금속층(2P)의 표면은 서서히 용해된다. 한편, 도금 금속층(2P)에 형성되어 있는 배선 경사부(2a)에 있어서는 에칭액이 체류해서 다른 부위보다 용해 속도가 빨라진다. 그 때문에 에칭 처리를 하지 않을 경우에 비해서, 도금 금속층(2P)에 있어서의 배선 경사부(2a)가 차지하는 영역이 확대된다. 이렇게, 절연층(1) 내에 매설되는 배선 경사부(2a)를 확대시킴으로써, 배선 도체(2)의 밀착 강도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다.

Claims (6)

1. 절연층 표면에 꼭대기면을 노출시키도록 해서 배선 도체가 매설되어 있고, 상기 배선 도체는 상기 절연층 내에 매설된 부분에 상기 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 단차부 또는 배선 경사부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 배선기판.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연층은 다층 구조를 갖고 있고, 적어도 최외층에 형성된 절연층의 표면에 꼭대기면을 노출시키도록 해서 매설된 배선 도체가 절연층 내에 매설된 부분에 상기 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 배선 단차부 또는 배선 경사부를 구비하고 있는 배선기판.
3. 하지 금속층 상에 상기 하지 금속층측을 향해서 폭이 좁아지는 개구 단차부 또는 개구 경사부를 구비한 개구 패턴을 갖는 도금 레지스트층을 형성하고,
   상기 개구 패턴 내에 상기 개구 단차부 또는 개구 경사부에 대응하는 배선 단차부 또는 배선 경사부를 갖는 배선 도체용 도금 금속층을 충전시키고, 상기 도금 레지스트층을 제거하고,
   상기 하지 금속층 상 및 상기 도금 금속층 상에 상기 도금 금속층을 완전하게 매설하는 절연층을 형성하고, 상기 하지 금속층을 에칭 제거하고,
   꼭대기면이 상기 절연층으로부터 노출되도록 하여, 상기 절연층 내에 매설된 부분에 상기 꼭대기면의 폭보다 폭이 넓어지는 상기 배선 단차부 또는 배선 경사부를 구비한 상기 도금 금속층을 포함하는 배선 도체를 형성하는 것을 특징으로 하는 배선기판의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 하지 금속층은 평탄한 표면을 갖고 있는 배선기판의 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 하지 금속층의 표면은 60nm 이하의 표면 거칠기를 갖고 있는 배선기판의 제조방법.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 도금 레지스트층을 제거한 후에, 상기 도금 금속층 및 상기 하지 금속층을 더 에칭하는 배선기판의 제조방법.

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