JP2006210565A - 配線板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 絶縁基板上に銅配線を有する配線板の製造方法において、絶縁基板上の配線やバンプを形成する部分に凹凸形状を有する下地金属膜を形成する工程と、電気めっきによって下地金属膜の凹凸を有する部分に銅または銅合金のめっき膜を形成する工程とを含み、めっき液中にめっき反応を抑制する物質を加えることで、前記絶縁基板の表面とめっき膜側面との角度を90度以下とする。
【選択図】図1
Description
図1(a)に示す厚さ25μmのポリイミドフィルムよりなる絶縁基板1(東レ・デュポン株式会社製カプトンEN)の表面に、平均粒径20nmの銀微粒子を分散させた溶液をインクジェット法により吹き付けて、図2に示すように配線幅20μm、厚さ0.2μmの下地金属膜2を形成した。その後、絶縁基板を200℃の温度に加熱して銀微粒子を融着させた。絶縁基板としては、ポリイミドに限定されず、ポリエステル、ガラスエポキシ、フェノール、アラミドなどの樹脂やセラミックス、ガラスなどを用いることができる。また、微粒子としては、銀以外に、白金、金、銅、ニッケル、錫などの金属微粒子を用いることができる。銀微粒子によって形成された下地金属膜表面の凹凸を表面粗さ測定装置によって測定した結果、下地金属膜の表面粗さは、JIS B0601で規定される算術平均粗さRaが0.01μm、粗さ曲線要素の平均長さRSmが0.02μmとなっていた。
[実施例2]
図2(a)に示す厚さ25μmのポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製ユーピレックスS)よりなる絶縁基板1の表面に、スパッタ法によりマスクを通して、図2に示すように配線幅10μmの下地金属膜2を形成した。下地金属膜は、基板上に形成した厚さ0.01μmのニッケル膜とニッケル膜上に形成した厚さ0.5μmの銅膜との二層からなる。下地金属膜としては、ニッケルと銅の積層膜に限定されず、クロムと銅の積層膜などを用いることができる。その後、銅粗化処理を行って、図2(b)に示すように銅膜表面に凹凸形状を形成した。なお、図2(b)の下地金属膜は、図示していないが二層になっている。銅粗化処理は日本マクダーミッド株式会社製マルチボンドを用い、表3に示す工程を用いた。銅粗化液としては、上記の他にメック株式会社のメックエッチボンド、シプレイ・ファーイースト株式会社のサーキュボンド、日本アルファメタルズ株式会社のアルファプレップなどを用いることができる。
[実施例3]
図3(a)に示すように、ガラスエポキシ樹脂よりなる絶縁基板1の表面に、スパッタ法により下地金属膜2として厚さ1.0μmの銅下地膜を形成した。次に、銅粗化処理を行って銅表面の配線を形成する部分に凹凸形状を形成し、図2(b)に示した形にした。凹凸形状の形成には、サンドブラストを用いた。サンドブラストは、配線幅8μmのマスクパターンを通して、アルミナ微粒子を銅表面に吹き付けることで行った。サンドブラスト処理した銅表面の凹凸形状を表面粗さ測定装置によって測定した結果、下地金属膜の表面粗さはJIS B0601で規定される算術平均粗さRaが0.4μm、粗さ曲線要素の平均長さRSmが1.1μmとなっていた。銅表面に凹凸形状をつけた直後に電気めっきを行い、図3(c)に示すように銅めっき膜3を形成した。電気めっきは実施例1と同様のめっき液組成及びめっき条件を用いた。次に、銅エッチング液(メック株式会社製メックブライト)を用いて凹凸形状を形成していない部分の銅めっき膜と銅下地膜を除去し、更にメック株式会社製メックリムーバーを用いて、ニッケル下地膜を除去し、図3(d)に示した形にした。めっき後に配線板断面を観察し、図9に示す銅膜側壁とポリイミドフィルム基板との角度θを測定したところ、85度であった。
[実施例4]
図4(a)に示すように、厚さ25μmのポリイミドフィルムよりなる絶縁基板1の表面を、表4に示す液温25℃の表面改質処理水溶液で2分間処理した後、無電解銅めっき液(日立化成社製CUST−2000)を用いてめっきを行い、下地金属膜2を形成した。めっき後は流水を用いて水洗し、25℃で2時間真空乾燥を行った。この時の銅膜厚は約300nmであった。めっき後の下地銅膜表面の凹凸を表面粗さ測定装置によって測定した結果、下地金属膜の表面粗さはJIS B0601で規定される算術平均粗さRaが1.5μm、粗さ曲線要素の平均長さRSmが1.4μmとなっていた。
[実施例5]
図5(a)に示す厚さ25μmのポリイミドフィルムよりなる絶縁基板1の表面に粗化処理を行い、図5(b)に示すように凹凸形状を形成した。粗化処理は、表5に示す工程を用いた。粗化処理液としては過マンガン酸カリウムと水酸化ナトリウムとの混合溶液に限定されず、クロム酸と硫酸との混合溶液、クロム酸とホウフッ化水素酸との混合溶液などを用いることができる。
[実施例6]
図6(a)に示すように、エポキシ樹脂よりなる絶縁基板1の表面に、幅10μmにわたって、250nm間隔で、幅250nm、高さ400nmの凸部を有するシリコン製の金型4を押し付け、凹凸形状を形成した。絶縁基板1をガラス転移温度付近まで加熱しながら金型を押し付けることで、エポキシ樹脂基板1を軟化させて金型と同じ形状に変形させた。絶縁基板1と金型4を25℃まで冷却した後、絶縁基板1と金型4を引き剥がした。これにより、図6(b)に示すように、絶縁基板1の表面の一部に凹凸形状が形成することができた。次に、絶縁基板1の表面にスパッタ法によりニッケルとクロムの比が1:1のニッケル・クロム膜を10nm厚さに形成し、その上に化学気相成長法により100nmの銅膜を形成した。ニッケル・クロム膜と銅膜により下地金属膜2が構成される。この状態を図6(c)に示す。下地金属膜2の表面の凹凸形状を観察した結果、下地金属膜2が絶縁基板の凹凸形状を維持していることがわかった。
[実施例7]
図7(a)に示すように、ポリイミドフィルムよりなる絶縁基板1の表面に、クロム酸と硫酸との混合溶液を用いて粗化処理を行い、凹凸形状を形成した。凹凸形状が形成された部分の表面粗さを表面粗さ測定装置によって測定した結果、JIS B0601で規定される算術平均粗さRaが1.0μm、粗さ曲線要素の平均長さRSmが1.1μmとなっていた。次に、図7(b)に示すように、絶縁基板1の表面に幅10μmの凹部を有するシリコン製の金型4を押し付けて、配線を形成しない部分の凹凸形状を平坦化した。絶縁基板をガラス転移温度付近まで加熱しながら金型を押し付けることで、絶縁基板を軟化させ、金型4と同じ形状に変形させた。なお、この時、金型4の凹部は絶縁基板1に触れないようにした。次に、絶縁基板1と金型を25℃まで冷却した後、絶縁基板1と金型を引き剥がした。これにより、図7(c)に示すように、絶縁基板1の表面の一部を残して凹凸形状が平坦化できた。凹凸形状が平坦化された部分の表面粗さを表面粗さ測定装置によって測定した結果、JIS B0601で規定される算術平均粗さRaが0.006μm、粗さ曲線要素の平均長さRSmが9μmとなっていた。
[実施例8]
図8(a)に示すように、厚さ8μmの電解銅箔よりなる下地金属膜2の上のマット面にキャスティング法により厚さ25μmのポリイミドよりなる絶縁基板1を形成した。次に、銅粗化処理を行って下地金属膜表面の配線を形成する部分に、図8(b)に示すように凹凸形状を形成した。凹凸形状の形成には、サンドブラストを用いた。サンドブラストは、配線幅10μmのマスクパターンを通して、アルミナ微粒子を下地金属膜表面に吹き付けることで行った。サンドブラスト処理した下地金属膜表面の凹凸形状を表面粗さ測定装置によって測定した結果、JIS B0601で規定される算術平均粗さRaが0.4μm、粗さ曲線要素の平均長さ RSmが1.1μmであった。銅表面に凹凸形状をつけた直後に電気めっきを行い図8(c)に示すように銅めっき膜3を形成した。電気めっきは実施例1と同様のめっき液組成及びめっき条件を用いた。次に、銅エッチング液(メック株式会社製メックブライト)を用いて凹凸形状を形成していない部分の銅めっき膜と銅箔を除去し、図8(d)に示した形にした。めっき後に配線板断面を観察し、図9に示す銅めっき膜側壁とポリイミドフィルム基板との角度θを測定したところ、85度であった。
[実施例9〜22]
表1に示すように、添加剤濃度と、めっき電流密度を変えた以外は実施例3と同様の方法で実施例9〜22の配線板を製造した。めっき後に配線板断面を観察した結果、図9に示す銅めっき膜側壁に対する基板との角度θは、添加剤濃度と、めっき電流密度によって異なり、これらの条件を変えることで角度θを制御できることがわかった。その結果、図10(a)(b)(c)に示すように、断面形状が矩形、台形或いは三角形の配線及びバンプを有する配線板を製造することができた。また、本実施例では、配線底部の幅に対する配線側壁の高さの比を1以上とすることができ、マイグレーション耐性の高い配線板を製造することができた。
[比較例1]
粗化処理を行わないこと以外は実施例2と同様の方法でめっきを行い、配線を形成した。めっき後に配線板断面を観察した結果、図9に示す銅めっき膜側壁と基板との角度θは135度であった。めっき前では幅10μmであった配線部分が、めっき後では18μmの配線幅となり、短絡している部分も見られた。
Claims (20)
- 絶縁基板上に銅配線を有する配線板の製造方法において、前記絶縁基板上の銅配線を形成する部分に凹凸形状を有する下地金属膜を形成する工程と、めっき反応を抑制する物質を含むめっき液を用いて電気めっきにより前記下地金属膜の凹凸を有する部分に銅めっき膜を形成する工程とを含み、前記絶縁基板の表面と前記銅めっき膜の側面との角度が90度以下の前記銅めっき膜を形成することを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記電気めっきを施す際の電流密度を制御して前記絶縁基板の表面と前記銅めっき膜の側面との角度を調整することを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記絶縁基板上に前記下地金属膜を形成したのち凹凸形状を形成し、電気めっきによって前記下地金属膜の上に銅めっき膜を形成したのち、凹凸形状を有する部分以外における前記下地金属膜及び前記銅めっき膜を除去するようにしたことを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記絶縁基板上に凹凸形状を有する下地金属膜を形成し、銅配線およびバンプを形成する部分以外の凹凸形状を平坦化し、前記下地金属膜の上に電気めっきによって銅めっき膜を形成し、前記凹凸形状を有する部分以外における前記下地金属膜及び前記銅めっき膜を除去するようにしたことを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、電気めっきの給電層となる前記下地金属膜を形成したのち、前記下地金属膜の上に前記絶縁基板となる絶縁膜をキャスティングによって形成し、前記下地金属膜の配線やバンプとする部分に凹凸形状を形成し、電気めっきによって前記下地金属膜の上に銅めっき膜を形成し、前記凹凸形状を有する部分以外における前記下地金属膜及び前記めっき膜を除去するようにしたことを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記凹凸形状を有する部分における前記絶縁基板又は前記下地金属膜のJIS B0601で規定される算術平均粗さRaが、凹凸形状を有する部分以外における前記算術平均粗さRaに比べて大きいことを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記凹凸形状を有する部分における前記絶縁基板又は前記下地金属膜のJIS B0601で規定される粗さ曲線要素の平均長さRSmが凹凸形状を有する部分以外における前記RSmに比べて小さいことを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記凹凸形状を有する部分の表面粗さがJIS B0601で規定される算術平均粗さRaで0.01〜4μmであり、粗さ曲線要素の平均長さRSmで0.005〜8μmであることを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記めっき液中に添加される物質が、その物質を含むめっき液の流速を増加させることによってめっき析出金属の析出過電圧が大きくなる物質であることを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記めっき液に少なくとも1種のシアニン色素が添加されていることを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項10において、前記シアニン色素の濃度が3〜15mg/dm3であることを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項10において、前記電気めっきを電流密度が0.1〜2.0A/dm2の定電流で行うことを特徴とする配線板の製造方法。
- 請求項1において、前記めっき液にポリエーテル類、有機硫黄化合物、ハロゲン化物イオンから選ばれた少なくとも1種を添加することを特徴とする配線板の製造方法。
- 絶縁基板の上に下地金属膜を有し前記下地金属膜の上に銅めっき膜を有する配線板において、前記下地金属膜の表面に凹凸形状を有し、前記凹凸形状を有する部分に電気めっきによって形成された配線又はバンプを有し、前記絶縁基板の表面と前記配線又はバンプの側面との角度が90度以下であることを特徴とする配線板。
- 請求項15において、前記凹凸形状を有する部分における前記絶縁基板又は前記下地金属膜のJIS B0601で規定される算術平均粗さRaが、凹凸形状を有する部分以外における算術平均粗さRaに比べて大きいことを特徴とする配線板。
- 請求項15において、前記凹凸形状を有する部分における前記絶縁基板又は前記下地金属膜のJIS B0601で規定される粗さ曲線要素の平均長さRSmが、凹凸形状を有する部分以外におけるRSmに比べて小さいことを特徴とする配線板。
- 請求項16において、前記銅めっき膜が形成された凹凸形状を有する部分における前記下地金属膜の表面粗さがJIS B0601で規定される算術平均粗さRaで0.01〜4μmであることを特徴とする配線板。
- 請求項17において、前記銅めっき膜が形成された凹凸形状を有する部分における前記下地金属膜の表面粗さがJIS B0601で規定される粗さ曲線要素の平均長さRSmで0.005〜8μmであることを特徴とする配線板。
- 請求項15において、前記銅めっき膜が前記絶縁基板の表面と平行な面を有することを特徴とする配線板。
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