WO2006059427A1 - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

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Kazuhiro Shimizu
Mitsuyuki Takayasu
Kiyoe Nagai
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Definitions

  • the present invention relates to a multilayer wiring board that performs interlayer connection by bumps and a method for manufacturing the same, and more particularly to a novel multilayer wiring board that ensures connection reliability and bonding reliability and a method for manufacturing the same.
  • the invention described in Patent Document 1 relates to a selective etching method and a selective etching apparatus for forming a bump.
  • a multilayer wiring circuit board manufacturing technique one of the main copper foils for forming a bump is used.
  • a multilayer circuit board is formed by forming an etching noria layer on the surface and using a wiring circuit board forming member having a copper foil for forming a conductor circuit on the main surface of the etching barrier layer as a base and processing it appropriately.
  • a technique for obtaining the above is disclosed.
  • the copper foil of the wiring circuit board forming member is selectively etched to form bumps for interlayer connection, and the bumps are filled with an insulating layer. Insulate between.
  • a copper foil for forming a conductor circuit is formed on the upper surface of the insulating layer and bumps.
  • a wiring film is formed by selectively etching the upper and lower copper foils. As a result, a multilayer wiring board having upper and lower wiring films and having the wiring films connected by bumps is formed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-129259
  • connection reliability is a major issue.
  • an insulating layer is formed after bump formation, and a copper foil for forming a conductor circuit is formed on the upper surface of the bump.
  • the copper foil is bonded to the insulating layer by thermocompression bonding.
  • the copper foil and the front end surface of the bump are simply in contact with each other, and there are many problems in terms of connection reliability, such as poor connection caused by a slight external force with weak coupling force.
  • bump connection connection between the copper foil and the tip of the bump
  • the copper foil to be used is not oxidized as much as possible, and thermocompression bonding is performed in a so-called pure copper state. ing.
  • bump connection for example, if an oxide film is formed on the surface of the copper foil, it is disadvantageous in terms of conduction, and it is preferable that the metals are in contact with each other. Therefore, conventionally, the oxide film on the copper foil to be used is removed and immediately subjected to thermocompression bonding to suppress the connection reliability by the oxide film as much as possible.
  • the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and is excellent in connection reliability between the copper foil and the bump, and also ensures sufficient adhesion between the copper foil and the insulating layer. It is an object to provide a multilayer wiring board that can be manufactured and has excellent bonding reliability, and further to provide a manufacturing method thereof.
  • the multilayer wiring board of the present invention has a copper foil thermocompression-bonded on an insulating layer in which a bump for interlayer connection is embedded, and the copper foil and the bump are electrically connected.
  • the copper foil is characterized in that an oxide film having a thickness of 50A to 350A is formed on the surface of the copper foil in contact with the bump and the insulating layer.
  • the greatest feature of the present invention is that the copper foil is heated while the surface oxide film is completely removed. Using copper foil with an appropriate oxide film rather than crimping and thermocompression bonding makes it possible to achieve both connection reliability and joint reliability.
  • the adhesion is improved by oxidizing the copper foil rather than the adhesion of the surface of the copper foil itself.
  • the reliability of bump connection decreases. Therefore, in the present invention, both the connection reliability and the joint reliability are realized by restricting the thickness of the oxide film formed on the copper foil surface to an appropriate range. That is, in the present invention, the adhesion to the insulating layer is sufficiently ensured by forming an oxide film of 50 A or more on the surface of the copper foil to be thermocompression bonded.
  • the thickness of the oxide film on the surface of the copper foil to be thermocompression bonded is 350 A or less, the reliability of the connection between the copper foil and the bumps is sufficiently secured.
  • the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention includes a step of forming an insulating layer on a base material on which bumps for interlayer connection are formed, and thermocompression bonding a copper foil on the insulating layer. And the step of patterning the copper foil, the copper foil to be thermocompression-bonded is previously subjected to acid cleaning to remove the acid film, and then irradiated with ultraviolet rays on the surfaces in contact with the bumps and the insulating layer. An oxide film is formed in advance.
  • the oxide film on the surface of the copper foil has a force that can be removed by acid cleaning. If the subsequent formation of the oxide film is performed by re-oxidation, the film thickness of the oxide film formed Is unstable, and it is difficult to reliably control within the above range. In the present invention, re-oxidation is performed by irradiating with ultraviolet rays, whereby the amount of oxidation on the copper foil surface is appropriately controlled.
  • FIG. 1 shows an example of a manufacturing process of a multilayer wiring board.
  • the first stage is a sectional view showing a clad material
  • the second stage is a sectional view showing a bump forming process
  • the third stage is insulation. Shows layer formation process Sectional view showing the copper foil placement process
  • the fifth stage is a sectional view showing the copper foil thermocompression bonding process
  • the sixth stage is a sectional view showing the copper foil patterning process.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an overlapping state in a thermocompression bonding process.
  • FIG. 3 is a diagram showing a profile of temperature, pressure, and degree of vacuum in a thermocompression bonding process.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing the difference in oxide film thickness before and after acid cleaning and after ultraviolet irradiation.
  • FIG. 5 is an enlarged characteristic diagram showing a part of FIG.
  • FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of the oxide film on the copper foil surface and the peel strength.
  • FIG. 7 is a characteristic diagram showing the relationship between the thickness of the oxide film on the copper foil surface and the connection yield.
  • the copper foil 1 for bump formation, the etching barrier layer 2 having Ni isoelectricity, and the first wiring layer are formed.
  • a clad material obtained by laminating copper foil 3 is prepared.
  • the etching barrier layer 2 has etching selectivity with respect to the copper foil 1 and serves as an etching stopper when the copper foil 1 is etched.
  • the copper foil 3 finally becomes a wiring layer by patterning.
  • the copper foil 3 also functions as a support for supporting the bumps formed by etching the copper foil 1 and the etching barrier layer 2. To do.
  • the copper foil 1 is etched to form bumps 4.
  • the etching of the copper foil 1 is preferably performed by a combination of etching with an acidic etching solution and etching with an alkaline etching solution. That is, after forming a resist film (not shown) serving as a mask on the copper foil 1, an acidic etching solution (for example, salty cupric copper) is sprayed.
  • the etching force of the copper foil 1 is set so that the etching depth by the acidic etching solution is smaller than the thickness of the copper foil 1 and the etching barrier layer 2 is not exposed.
  • the etching barrier layer 2 functions as a stopper for etching with the alkaline etchant.
  • the pH of the alkaline etching solution is preferably 8.0 or less.
  • the insulating layer 5 is formed so as to fill the space between the bumps 4.
  • the insulating layer 5 can be formed, for example, by applying a resin material such as polyimide or by thermocompression bonding a resin film.
  • a resin material such as polyimide or by thermocompression bonding a resin film.
  • any material can be selected according to the required properties and the like, in particular, it is not necessary to take account of adhesion to staking, glass transition point, linear expansion coefficient, and the like. Also, its thickness is not limited.
  • the surface is polished so that the front end surface 4 a of the bump 4 is exposed, and a second wiring layer and a second wiring layer are formed thereon as shown in the fourth row in FIG.
  • the copper foil 6 is placed and bonded together by a technique such as thermocompression bonding as shown in the fifth row in FIG. At this time, an oxide film 6a is formed on the copper foil 6 in advance.
  • the thickness of the oxide film 6a needs to be controlled to be an appropriate thickness, specifically within a range of 50A to 350A. More preferably, it is 15 ⁇ -25 ⁇ .
  • an oxide film is formed on the surface of the copper foil, but its thickness is beyond the above range and in the direction. If a copper foil having such a thickness and an oxide film is used as it is, it is difficult to ensure the reliability of bump connection. Therefore, in the present invention, after the oxide film on the surface of the copper foil is once removed, an oxide film 6a having an appropriate thickness is formed on the surface of the copper foil 6 in contact with the bumps 4 and the insulating layer 5.
  • acid cleaning may be performed! If the surface of the copper foil 6 is washed with an aqueous hydrochloric acid solution having an appropriate concentration, the surface acid film can be efficiently removed. In this case, copper foil 6 surface oxidized skin It is preferable to perform the acid cleaning under conditions that can remove the film as much as possible.
  • an acid film 6a having an appropriate thickness is formed on the surface of the copper foil 6.
  • the acid film 6a is formed by irradiating ultraviolet rays after the acid cleaning. Do.
  • the thickness of the oxide film 6a can be arbitrarily controlled by selecting the irradiation time and the like, and the thickness of the oxide film 6a can be controlled. It can be easily set within the range.
  • the surface of the copper foil 6 opposite to the surface on which the oxide film 6a is formed may be similarly formed with an oxide film, or may be subjected to a fouling treatment. Also good.
  • the anti-bacterial treatment include formation of a nickel / chromium / zinc composite adhesive film and treatment with a silane coupling agent.
  • the copper foil 6 on which the appropriate thickness of the oxide film 6a is formed is bonded onto the insulating layer 5 to perform bump connection.
  • the bonding (molding) is performed by so-called thermocompression bonding.
  • Fig. 2 shows the superposition state of the product [laminated body shown in the fifth row in Fig. 1] when performing the hot pressing.
  • thermocompression bonding of the copper foil 6 the laminated body shown in the fourth stage in FIG. 1 or the fifth stage in FIG. 1 is repeatedly placed between the stainless steel plates 22, and thermocompression bonding is performed in a lump.
  • Cushioning materials 23 are arranged on the outside of the outermost stainless steel plate 22 and sandwiched between the press machines 24 via these cushioning materials 23.
  • each stainless plate 22 has a mirror finish.
  • the pressing pressure is about 90-150kgZcm 2 and the press temperature is about 335 ° C.
  • Figure 3 shows an example of the temperature profile, pressure profile, and vacuum profile during pressing (thermocompression bonding). In this example, after heating pre ⁇ in advance 200 ° C, raising the temperature to 335 ° C, are pressed at l lOkgZcm 2. The degree of vacuum is 1.3 kPa.
  • the conductor layers (copper foil 6 and copper foil 3) on both the front and back surfaces are patterned according to a desired wiring pattern, A wiring layer is used.
  • the patterning can be performed by a normal photolithography technique and an etching technique.
  • an appropriate thickness of the oxide film 6a is formed on the surface of the copper foil 6, so that there is sufficient mechanical space between the copper foil 6 and the insulating layer 5. Bonded with strength and good adhesion.
  • an oxide film 6a is interposed between the copper foil 6 and the front end surface 4a of the bump 4.
  • electrical connection reliability and mechanical joint reliability are compatible, and a multilayer wiring board with high reliability in all aspects is realized.
  • the thickness of the oxide film 6a on the surface of the copper foil 6 is important. If the surface of the copper foil 6 is excessively oxidized, the connection with the bumps 4 becomes impossible. Therefore, in the present invention, the thickness of the oxide film 6a is set within the range of 50A to 350A. If the thickness of the oxide film 6a is less than 50 A, it may be difficult to ensure sufficient adhesion to the insulating layer 5. Conversely, if the thickness of the oxide film 6a exceeds 350A, bump connection may be hindered and connection reliability may be impaired. Preferably, it is 150A-250A. Example
  • an insulating layer made of polyimide resin was formed on a bumped copper foil, and the copper foil was thermocompression bonded thereto.
  • the thickness of the copper foil used is 12 m.
  • the copper foil was acid washed and then irradiated with ultraviolet rays to form an oxide film on the surface. At this time, the thickness of the oxide film on the surface was controlled by controlling the conditions of acid cleaning and ultraviolet irradiation. 4 and 5 show the thickness of the oxide film before acid cleaning, after acid cleaning, and after ultraviolet irradiation.
  • Thermocompression bonding was performed by the method shown in FIG. 2, and the temperature profile, pressure profile, and vacuum profile during thermocompression bonding were the same as shown in FIG.
  • the press pressure is l lOkgZc m 2 and the press temperature is 335. C.
  • FIG. 6 shows the relationship between the thickness of the oxide film on the copper foil surface and the peel strength.
  • the thickness of the oxide film on the copper foil surface was calculated from the degree of oxidation per unit area [unit: mc (millicoulomb)].
  • connection yield was examined in order to check the connection reliability between the heat-bonded copper foil and the bumps.
  • This connection yield was evaluated by the yield drop due to poor connection when a multilayer wiring board with 5000 bumps was fabricated. The results are shown in FIG. It was found that when the thickness of the oxide film on the copper foil surface exceeds 350A, the connection yield sharply decreases and the connection reliability is greatly impaired.

Abstract

 層間接続のためのバンプが埋め込まれた絶縁層上に銅箔が熱圧着され、この銅箔とバンプとが電気的に接続されてなる多層配線基板である。銅箔は、バンプ及び絶縁層と接する面に厚さ50Å~350Åの酸化膜が形成されている。製造に際しては、例えば、酸洗浄により熱圧着する銅箔の酸化皮膜を除去した後、紫外線を照射して適正な厚さの酸化膜を形成する。これにより、銅箔とバンプとの電気的な接続信頼性を十分確保し、銅箔と絶縁層との機械的な接続強度も十分に確保することができる。

Description

明 細 書
多層配線基板及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、バンプにより層間接続を行う多層配線基板及びその製造方法に関する ものであり、特に、接続の信頼性及び接合の信頼性を確保した新規な多層配線基板 及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] いわゆるビルドアップ多層配線基板を製造するには、絶縁層と導体層を順次積層 し、各導体層を所定の配線パターンにパター-ングするとともに、各導体層間の層間 接続を図る必要があり、導体層におけるファインパターンの形成と、効率的な層間接 続の実現が重要な技術となる。
[0003] 従来、ビルドアップ多層配線基板の製造方法として、銅箔にバンプを形成し、これ を絶縁膜に埋め込んだ後、この上に銅箔を貼り合わせてバンプとの接続をとる方法 が知られている (例えば、特許文献 1等を参照。 ) o
[0004] 特許文献 1記載の発明は、バンプ形成のための選択的エッチング方法、選択的ェ ツチング装置に関するものであるが、多層配線回路基板製造技術として、バンプ形成 用の銅箔の一方の主面にエッチングノリア層を形成し、このエッチングバリア層の主 面に導体回路形成用の銅箔を形成した配線回路基板形成用部材をベースとして用 い、それを適宜加工することにより多層配線回路基板を得る技術が開示されている。
[0005] 前記多層配線回路基板製造技術では、先ず、前記配線回路基板形成用部材の銅 箔を選択的エッチングして層間接続用のバンプを形成し、バンプ間を絶縁層により埋 め、各バンプ間を絶縁する。次に、絶縁層、バンプの上面上に導体回路形成用の銅 箔を形成する。次いで、上下両面の銅箔を選択的エッチングすることにより配線膜を 形成する。これにより、上下両面の配線膜を有し、且つ配線膜間がバンプにより接続 された多層配線基板が形成される。
[0006] 特許文献 1 :特開 2003— 129259号公報
[0007] ところで、前記多層配線回路基板製造技術により作製される多層配線基板では、 成型熱圧着で銅箔とバンプの電気的接続を取って 、るため、接続信頼性の確保が 大きな課題となっている。前記の通り、バンプ形成後に絶縁層を形成し、バンプの上 面上に導体回路形成用の銅箔を形成するが、銅箔は熱圧着により絶縁層上に貼り 合わされることになる。このとき、銅箔とバンプの先端面とは、単に接しているだけの 状態であり、結合力が弱ぐ僅かな外力によって接続不良が生ずる等、接続信頼性 の点で課題が多い。
[0008] このような状況から、従来は、バンプ接続 (銅箔とバンプの先端面との接続)を優先 し、使用する銅箔はできる限り酸化させないようにし、いわゆる純銅状態で熱圧着を 行っている。バンプ接続を考えた場合、例えば銅箔表面に酸ィ匕膜が形成されている と導通面で不利であり、金属同士が接している方が好ましい。そこで、従来は、使用 する銅箔の酸ィ匕皮膜を除去し、直ちに熱圧着を行うことで、酸化膜による接続信頼性 を極力抑えるようにして 、る。
[0009] しかしながら、本発明者らが種々検討を重ねた結果、銅箔表面の酸化膜を除去し て熱圧着を行うと、絶縁層に対する銅箔の密着性が不足し、熱圧着された銅箔の接 合強度を十分に確保できないことがわ力つてきた。実際、熱圧着した銅箔のピール強 度を測定すると、 5NZcm程度であり、要求されるピール強度(6〜: LONZcm程度) を大きく下回っていることが確認された。前記接合強度の不足は、銅箔の不用意な剥 離等の原因となり、前記接続信頼性の不足以上に大きな問題である。
発明の開示
[0010] 本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、銅箔とバンプとの 接続信頼性に優れ、しかも銅箔と絶縁層の密着性も十分に確保することができ、接 合信頼性にも優れた多層配線基板を提供することを目的とし、さらにはその製造方 法を提供することを目的とする。
[0011] 上述の目的を達成するために、本発明の多層配線基板は、層間接続のためのバン プが埋め込まれた絶縁層上に銅箔が熱圧着され、当該銅箔とバンプとが電気的に接 続されてなる多層配線基板であって、前記銅箔は、前記バンプ及び絶縁層と接する 面に厚さ 50A〜350Aの酸ィ匕膜が形成されていることを特徴とする。
[0012] 本発明における最大の特徴は、表面の酸化膜を完全に除去した状態で銅箔を熱 圧着するのではなぐ適度に酸化膜が形成された銅箔を用い、これを熱圧着すること で接続信頼性、接合信頼性を両立している点にある。
[0013] 銅箔を例えばポリイミド榭脂からなる絶縁層に熱圧着する場合、銅箔自体の表面凹 凸だけの密着よりも、銅箔を酸化させた方が密着が向上する。ただし、銅箔表面の酸 化膜の厚さが厚くなると、バンプ接続の信頼性が低下する。そこで、本発明では、銅 箔表面に形成する酸化膜の厚さを適正な範囲に規制することで、接続信頼性と接合 信頼性の両立を実現している。すなわち、本発明では、熱圧着する銅箔の表面に 50 A以上の酸化膜を形成することで、絶縁層に対する密着性が十分に確保される。一 方、熱圧着する銅箔の表面の酸ィ匕膜の厚さを 350A以下とすることで、銅箔とバンプ との間の接続の信頼性も十分に確保される。
[0014] 一方、本発明の多層配線基板の製造方法は、層間接続のためのバンプが形成さ れた基材上に絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に銅箔を熱圧着する工程と、 前記銅箔をパターユングする工程とを有し、前記熱圧着する銅箔は、予め酸洗浄に より酸ィ匕皮膜を除去した後、バンプ及び絶縁層と接する面に紫外線を照射し、酸ィ匕 膜を形成しておくことを特徴とする。
[0015] 前述の通り、銅箔の熱圧着に際しては、銅箔表面の酸化膜の厚さを適正に制御す ることが必要である。例えば、銅箔の表面の酸化皮膜は、酸洗浄により除去すること ができる力 その後の酸ィ匕膜の形成を放置しての再酸ィ匕により行うと、形成される酸 化膜の膜厚が不安定であり、確実に前記範囲に制御することは難しい。本発明では 、再酸化を紫外線を照射することにより行っており、これにより銅箔表面の酸化量が 適正に制御される。
[0016] 以上のような本発明によれば、配線層を構成する銅箔とバンプとの電気的な接続 信頼性を十分確保することができ、同時に銅箔と絶縁層との機械的な接合強度も十 分に確保することが可能である。したがって、本発明によれば、信頼性の高い多層配 線基板を提供することが可能である。
図面の簡単な説明
[0017] [図 1]多層配線基板の製造プロセスの一例を示すものであり、 1段目はクラッド材を示 す断面図、 2段目はバンプ形成工程を示す断面図、 3段目は絶縁層形成工程を示 す断面図、 4段目は銅箔配置工程を示す断面図、 5段目は銅箔熱圧着工程を示す 断面図、 6段目は銅箔パター-ング工程を示す断面図である。
[図 2]熱圧着工程における重ね合わせ状態を示す断面図である。
[図 3]熱圧着工程における温度、圧力、真空度のプロファイルを示す図である。
[図 4]酸洗浄前後及び紫外線照射後における酸化膜の厚さの相違を示す特性図で ある。
[図 5]図 4の一部を拡大して示す特性図である。
[図 6]銅箔表面の酸ィ匕膜の厚さとピール強度の関係を示す特性図である。
[図 7]銅箔表面の酸ィ匕膜の厚さと接続歩留まりの関係を示す特性図である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明を適用した多層配線基板及びその製造方法について、図面を参照し て詳細に説明する。
[0019] 先ず、本発明の多層配線基板の構成についての理解を容易なものとするため、そ の製造方法について説明する。本発明の多層配線基板を製造するには、図 1中 1段 目に示すように、バンプ形成のための銅箔 1と、 Ni等力もなるエッチングバリア層 2と、 第 1の配線層となる銅箔 3とを積層してなるクラッド材を用意する。ここで、前記エッチ ングバリア層 2は、銅箔 1に対してエッチング選択性を有し、銅箔 1のエッチングの際 にエッチングストッパとなる。また、銅箔 3は、最終的にはパターユングにより配線層と される力 この段階では前記銅箔 1及びエッチングバリア層 2をエッチングすることに より形成されるバンプを支持する支持体としても機能するものである。
[0020] そして、図 1中 2段目に示すように、前記銅箔 1をエッチングしてバンプ 4を形成する 。この銅箔 1のエッチングは、酸性エッチング液によるエッチングと、アルカリ性エッチ ング液によるエッチングとを組み合わせて行うことが好ましい。すなわち、銅箔 1上に マスクとなるレジスト膜(図示は省略する。)を形成した後、酸性エッチング液 (例えば 塩ィ匕第二銅)をスプレーする。これにより銅箔 1がエッチングされる力 この酸性エッチ ング液によるエッチング深さは、銅箔 1の厚さよりも浅くし、エッチングバリア層 2が露 出しない範囲で行う。次いで、水洗い(リンス)の後、アルカリエッチング液 (例えば水 酸ィ匕アンモ-ゥム)により銅箔 1の残部をエッチングする。アルカリエッチング液は、ェ ツチングバリア層 2を構成する Niをほとんど侵すことがなぐしたがって、エッチングバ リア層 2は、このアルカリエッチング液によるエッチングのストッパとして機能する。なお 、このときアルカリエッチング液の pHは、 8. 0以下とすることが好ましい。アルカリエツ チング液を前記 pHとすることにより、エッチングバリア層 2を侵すことなぐ銅箔 1を比 較的速くエッチングすることができる。また、前記バンプ 4の形成の後、前記エツチン グノリア層 2も除去する力 この場合には、エッチングバリア層 2である Niのみをエツ チング除去し、その下の銅箔 3に対しては、ほとんどこれを侵すことのないエッチング 液を用いる。
[0021] 次に、図 1中 3段目に示すように、前記バンプ 4間を埋める形で絶縁層 5を形成する 。絶縁層 5は、例えばポリイミド等の樹脂材料を塗布することにより、あるいは榭脂フィ ルムを熱圧着することにより形成することができる。ここで使用する榭脂材料としては、 特にめつきに対する密着性やガラス転移点、線膨張係数等を考慮する必要がなぐ 必要な特性等に応じて任意のものを選択することができる。また、その厚さ等も制約さ れることはない。
[0022] 前記絶縁層 5の形成の後、バンプ 4の先端面 4aが露呈するように例えば表面を研 磨し、図 1中 4段目に示すように、この上に第 2の配線層となる銅箔 6を配置し、図 1中 5段目に示すように、熱圧着等の手法により貼り合わせる。このとき、銅箔 6には、予 め酸化膜 6aを形成しておく。
[0023] ただし、この場合、前記酸ィ匕膜 6aの厚さは、適正な厚さ、具体的には 50A〜350 Aの範囲内となるように制御する必要がある。より好ましくは、 15θΑ〜25θΑである 。通常、銅箔の表面には酸ィ匕皮膜が形成されているが、その厚さは前記範囲を越え て厚 、方向にある。このような厚さの厚 、酸ィ匕皮膜が形成された銅箔をそのまま用い ると、バンプ接続の信頼性を確保することは難しい。そこで、本発明では、前記銅箔 表面の酸ィ匕皮膜を一度除去した後、銅箔 6のバンプ 4や絶縁層 5と接する面に適正 な厚さの酸化膜 6aを形成する。
[0024] ここで、銅箔 6の表面に形成されている厚さの厚い酸ィ匕皮膜を除去するには、例え ば酸洗浄を行えばよ!ヽ。適度な濃度の塩酸水溶液により銅箔 6の表面を洗浄すれば 、表面の酸ィ匕皮膜を効率的に除去することができる。この場合、銅箔 6表面の酸化皮 膜をできる限り除去し得る条件で酸洗浄を行うことが好ましい。
[0025] 次に、前記銅箔 6の表面に適正な厚さの酸ィ匕膜 6aを形成するが、この酸ィ匕膜 6aの 形成は、前記酸洗浄の後、紫外線を照射することにより行う。酸化膜 6aの厚さを適正 な範囲内に制御するためには、あまり急激な酸ィ匕は好ましくなぐ前記紫外線照射が 有効である。紫外線照射による酸ィ匕膜 6aの形成においては、照射時間等を選定す ることで、酸ィ匕膜 6aの厚さを任意に制御することが可能であり、酸化膜 6aの厚さを容 易に前記範囲内に設定することが可能である。
[0026] なお、前記銅箔 6の前記酸ィ匕膜 6aを形成した面とは反対側の面については、同様 に酸ィ匕膜を形成してもよいし、あるいは防鲭処理を施してもよい。防鲭処理としては、 ニッケル'クロム'亜鉛の複合めつき膜の形成や、シランカップリング剤による処理等を 挙げることができる。
[0027] 前記適正な厚さの酸ィ匕膜 6aが形成された銅箔 6を絶縁層 5上に貼り合わせ、バン プ接続を行うが、前記貼り合わせ (成型)は、いわゆる熱圧着により行う。図 2は、熱圧 着を実施する際の製品 [図 1中 5段目に示す積層体]の重ね合わせ状態を示すもの である。
[0028] 銅箔 6の熱圧着に際しては、図 1中 4段目あるいは図 1中 5段目に示す積層体をス テンレス板 22の間に繰り返し配置し、一括して熱圧着を行う。最外部のステンレス板 22の外側には、それぞれクッション材 23を配置し、これらクッション材 23を介してプレ ス機 24間に挟み込む。
[0029] ここで、前記積層体は、ステンレス板 22で直に挟み込んでおり、したがって、各ステ ンレス板 22は鏡面仕上げとする。プレスの際の圧力は、 90〜150kgZcm2程度、プ レス温度は 335°C程度である。図 3は、プレス (熱圧着)時の温度プロファイル、圧力 プロファイル、真空プロファイルの一例を示すものである。本例では、予め 200°Cで予 備加熱した後、 335°Cまで温度を上げ、圧力 l lOkgZcm2でプレスしている。真空度 は 1. 3kPaである。
[0030] 前記銅箔 6の熱圧着の後、図 1中 6段目に示すように、表裏両面の導体層 (銅箔 6 及び銅箔 3)を所望の配線パターンに応じてパターユングし、配線層とする。前記パタ 一ユングは、通常のフォトリソ技術及びエッチング技術によって行うことができる。 [0031] 以上により作製される多層配線基板では、銅箔 6の表面に適正な厚さの酸ィ匕膜 6a が形成されているため、銅箔 6と絶縁層 5間は、十分な機械的強度をもって密着性良 く結合される。一方、銅箔 6とバンプ 4の先端面 4aとの間には、酸ィ匕膜 6aが介在され ることになるが、その厚さが薄いため、電気的な接続信頼性が十分に確保される。し たがって、本実施形態の多層配線基板では、電気的な接続信頼性と機械的な接合 信頼性が両立され、全ての面において信頼性の高い多層配線基板が実現される。
[0032] なお、前述の多層配線基板において、前記のように電気的な接続信頼性と機械的 な接合信頼性を両立するためには、銅箔 6の表面の酸ィ匕膜 6aの厚さが重要である。 銅箔 6の表面を酸化させすぎると、バンプ 4との接続ができなくなってしまう。したがつ て、本発明では、前記酸ィ匕膜 6aの厚さを 50A〜350Aの範囲内とする。酸化膜 6a の厚さが 50 A未満であると、絶縁層 5に対して十分な密着性を確保することが難しく なるおそれがある。逆に、前記酸ィ匕膜 6aの厚さが 350Aを越えると、バンプ接続に支 障をきたし、接続信頼性を損なうおそれがある。好ましくは、 150A〜250Aである。 実施例
[0033] 以下、本発明を適用した実施例について、実験結果を基に説明する。
[0034] 先の図 1に示すプロセスに従い、バンプ付き銅箔にポリイミド榭脂からなる絶縁層を 形成し、ここに銅箔を熱圧着した。使用した銅箔の厚さは、 12 mである。銅箔は、 酸洗浄した後、紫外線照射することで表面に酸化膜を形成した。このとき、酸洗浄の 条件や紫外線照射条件等をコントロールすることで、表面の酸化膜の厚さを制御した 。図 4及び図 5は、酸洗浄前、酸洗浄後、及び紫外線照射後の酸化膜の厚さを示す ものである。
[0035] 熱圧着は、図 2に示す方法で行 、、また熱圧着の際の温度プロファイル、圧力プロ ファイル、真空プロファイルは、図 3に示すと同様に行った。プレス圧力は l lOkgZc m2、プレス温度は 335。Cである。
[0036] 銅箔を熱圧着した後、銅箔のピール強度を測定した。銅箔表面の酸化膜の厚さと、 ピール強度の関係を図 6に示す。なお、銅箔表面の酸化膜の厚さは、単位面積当た りの酸化度合 、 [単位: mc (ミリクーロン) ]より算出した。
[0037] この図 6から、銅箔表面の酸ィ匕膜の厚さが厚いほどピール強度が向上することがわ かる。特に、酸ィ匕膜の厚さが 150 A以上の領域において、ピール強度 8NZcm以上 の高い密着性が実現されている。ただし、酸ィ匕膜の厚さを 250Aを越えて厚くしても 、ピール強度の上昇はほとんど見られず、この領域ではピール強度向上効果が飽和 していることがわ力る。
一方、熱圧着した銅箔とバンプ間の接続信頼性を見るために、接続歩留まりを調べ た。この接続歩留まりは、バンプ数 5000の多層配線基板を作製した時に、接続不良 による歩留まり低下により評価した。結果を図 7に示す。銅箔表面の酸化膜の厚さが 350Aを越えると、接続歩留まりが急激に低下し、接続信頼性が大きく損なわれるこ とがわかった。

Claims

請求の範囲
[1] 層間接続のためのバンプが埋め込まれた絶縁層上に銅箔が熱圧着され、当該銅 箔とバンプとが電気的に接続されてなる多層配線基板であって、
前記銅箔は、前記バンプ及び絶縁層と接する面に厚さ 50A〜350Aの酸ィ匕膜が 形成されて!ヽることを特徴とする多層配線基板。
[2] 前記酸ィ匕膜の厚さが 150A〜250Aであることを特徴とする請求項 1記載の多層 配線基板。
[3] 前記絶縁層は、ポリイミド榭脂により形成されていることを特徴とする請求項 1または
2記載の多層配線基板。
[4] 層間接続のためのバンプが形成された基材上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に銅箔を熱圧着する工程と、
前記銅箔をパターユングする工程とを有し、
前記熱圧着する銅箔は、予め酸洗浄により酸化皮膜を除去した後、バンプ及び絶 縁層と接する面に紫外線を照射し、酸化膜を形成しておくことを特徴とする多層配線 基板の製造方法。
[5] 前記酸ィ匕膜の厚さを 50A〜350Aとすることを特徴とする請求項 4記載の多層配 線基板の製造方法。
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