JP6096641B2 - 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６（ａ）および図６（ｂ）に半導体集積回路素子等の半導体素子Ｓを搭載するための従来の配線基板Ｂを示す。ここで、図６（ａ）は図６（ｂ）に示すＹ−Ｙ間を通る断面図である。配線基板Ｂは、図６（ａ）に示すように、上面中央部に半導体素子Ｓを搭載するための搭載部１１ａを有するとともに上下に貫通する複数の貫通孔１１ｂを有する絶縁基板１１と、絶縁基板１１の上下面および貫通孔１１ｂ内に被着された配線導体１２と、絶縁基板１１の上下面に被着されたソルダーレジスト層１３とを有している。絶縁基板１１やソルダーレジスト層１３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１２は、銅から成る。

絶縁基板１１の上面に被着された配線導体１２は、電解めっき層１４が被着されためっき形成領域Ｍ２と、電解めっき層１４が被着されていないめっき非形成領域Ｎ２とを有している。また、絶縁基板１１の上面に被着された配線導体１２の一部は、図６（ｂ）に示すように、搭載部１１ａの外周部においてソルダーレジスト層１３に設けた開口部１３ａ内にめっき形成領域Ｍ２として露出している。そして、開口部１３ａ内に露出するめっき形成領域Ｍ２は、半導体素子Ｓを配線導体１２に接続するための半導体素子接続パッド１５として機能する。そして、この半導体素子接続パッド１５に半導体素子Ｓの電極端子Ｔを半田を介して接続することにより、半導体素子Ｓと配線導体１２とが電気的に接続される。電解めっき層１４は、例えば電解ニッケルめっき層と電解金めっき層とが順次被着されて成る。

絶縁基板１１の下面に被着された配線導体１２は、複数の外部接続パッド１６を含んでいる。外部接続パッド１６は円形であり、下面側のソルダーレジスト層１３に設けた開口部１３ｂから露出している。この外部接続パッド１６は、外部の電気回路基板に半田を介して電気的に接続される。そして、半導体素子Ｓの電極Ｔを半導体素子接続パッド１５に接続するとともに、外部接続パッド１６を外部の電気回路基板の配線導体に接続することにより半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子Ｓと外部の電気回路基板との間で配線導体１２を介して信号を伝送することにより半導体素子Ｓが作動する。

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７〜図９を基にして説明する。なお、図７〜図９において図６と同様の箇所には同様の符号を付して説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、絶縁基板１１の上下両面および絶縁基板１１に形成された貫通孔１１ｂ内に、それぞれが電気的に独立した複数の配線導体１２を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、絶縁基板１１上の全面に配線導体１２同士を電気的に接続させる薄膜の導通層１７を被着させる。

次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁基板１１上に、めっき形成領域Ｍ２を含む配線導体１２の一部およびめっき形成領域Ｍ２周囲の導通層１７を露出させるとともに残部を被覆するエッチングレジストＲ１を形成する。

次に、図７（ｄ）に示すように、エッチングレジストＲ１から露出する導通層１７をエッチング除去する。これにより、図８に示すように、複数の配線導体１２を導通層１７で電気的に共通に接続した状態でめっき形成領域Ｍ２およびその周囲の絶縁基板１１を露出させる。

次に、図９（ｅ）に示すように、エッチングレジストＲ１を除去した後、絶縁基板１１上に、めっきレジストＲ２を形成する。めっきレジスト層Ｒ２は、めっき形成領域Ｍ２を露出させるとともにめっき非形成領域Ｎ２を被覆する。

次に、図９（ｆ）に示すように、めっきレジストＲ２から露出するめっき形成領域Ｍ２に導通層１７を給電経路として電解めっき層１４を被着する。

次に、図９（ｇ）に示すように、めっきレジストＲ２を除去した後、導通層１７をエッチング除去する。これにより、それぞれの配線導体１２が電気的に独立した状態になる。

次に、図９（ｈ）に示すように、絶縁基板１１上下面にソルダーレジスト層１３を形成する。上面側のソルダーレジスト層１３は、電解めっき層１４が被着された配線導体１２の一部を半導体素子接続パッド１５として露出する開口部１３ａを有する。下面側のソルダーレジスト層１３は、配線導体１２の一部を外部接続パッド１６として露出する開口部１３ｂを有する。以上により図６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用いられるエッチングレジストＲ１は、エッチングレジストＲ１から露出する導通層１７をエッチング除去した後に剥離する必要があることから、絶縁基板１１および導通層１７に対して強固に密着させることができない。特に、配線導体１２の周縁では絶縁基板１１との間に配線導体１２の厚みの分の段差が形成されるため、エッチングレジストＲ１の密着が弱いものとなっている。そのため、エッチングレジストＲ１から露出する導通層１７をエッチング除去する際に、エッチングレジストＲ１で覆われた部分の５０μｍ程度奥まで配線導体１２の周縁に沿ってエッチング液が滲入することがある。ところが、配線導体１２の中には、配線導体１２ａとして示すようにエッチングレジストＲ１により被覆される長さが５０μｍ以下のものが含まれる場合がある。このようにエッチングレジストＲ１により被覆される長さが５０μｍ以下の配線導体１２ａにおいては、エッチングレジストＲ１から露出する導通層１７をエッチング除去する際に、エッチング液がエッチングレジストＲ１で覆われた配線導体１２ａ周縁の全周にわたり滲入して、図１０に示すように、配線導体１２ａ周囲の導通層１７を全周にわたり細い幅で除去してしまうことがある。その結果、これらの配線導体１２ａと導通層１７との電気的な接続が絶たれてしまい、配線導体１２のめっき形成領域Ｍ２に導通層１７を給電経路として電解めっき層１４を被着する工程において、これらの配線導体１２ａに電解めっき層１４が形成できない場合がある。

特開２００３−１３２８１号公報

本発明は、配線導体のめっき形成領域に良好に電解めっき層を形成することで配線基板と半導体素子とを強固に密着し、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、電解めっき層が被着されるめっき形成領域と、電解めっき層が被着されないめっき非形成領域とを有しており、それぞれが電気的に独立した複数の配線導体を絶縁基板の上面に形成する第１の工程と、絶縁基板上の全面に配線導体同士を電気的に接続させる薄膜の導通層を被着する第２の工程と、絶縁基板上にめっき形成領域およびめっき形成領域周囲の導通層を露出させるとともに残部を被覆するエッチングレジストを形成する第３の工程と、エッチングレジストから露出する導通層をエッチング除去することにより複数の配線導体を導通層で電気的に共通に接続した状態でめっき形成領域およびその周囲の絶縁基板を露出させる第４の工程と、エッチングレジストを除去した後、絶縁基板上に、めっき形成領域を露出させるとともにめっき非形成領域を被覆するめっきレジストを形成する第５の工程と、めっき形成領域に、導通層を給電経路として電解めっき層を被着する第６の工程とを順次行う配線基板の製造方法であって、第３の工程において、一部の配線導体は、エッチングレジストにより被覆される長さが５０μｍ以下であり、第５の工程において、エッチングレジストにより被覆される長さが５０μｍ以下である配線導体のめっき形成領域に隣接する導通層をめっきレジストから部分的に露出させ、第６の工程において、露出させた導通層から一部の配線導体のめっき形成領域にかけて電解めっき層を被着する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、エッチングレジストにより被覆される長さが５０μｍ以下の配線導体において、これらの配線導体のめっき形成領域に隣接する導通層をめっきレジストから部分的に露出させておき、露出させた導通層からこれらの配線導体のめっき形成領域にかけて電解めっき層を析出させることで電解めっき層を被着させる。このため、これらの配線導体において、エッチング液がエッチングレジスト下の配線導体周囲に滲入して、配線導体周囲の導通層を除去してしまい一部の配線導体と導通層との電気的な接続が絶たれてしまった場合でも、これらの配線導体のめっき形成領域に良好に電解めっき層を被着することができる。これにより、配線基板と半導体素子とを強固に密着し、半導体素子を安定的に稼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。

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）〜（ｄ）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である。 図３は、本発明の配線基板の製造途中における配線基板の上面図である。 図４（ｅ）〜（ｈ）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である。 図５は、本発明の配線基板の製造途中における要部拡大上面図である。 図６（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７（ａ）〜（ｄ）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である。 図８は、従来の配線基板の製造途中における配線基板の上面図である。 図９（ｅ）〜（ｈ）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である。 図１０は、従来の配線基板の製造途中における要部拡大上面図である。

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Ｘ−Ｘ間を通る断面図である。図１（ａ）に示すように本例の配線基板Ａは、主として絶縁基板１と、配線導体２と、ソルダーレジスト層３とを具備している。

絶縁基板１は、例えば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電気絶縁材料から成る。絶縁基板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。

絶縁基板１は、その上面中央部に半導体素子Ｓが搭載される搭載部１ａを有しているとともに上下に貫通する複数の貫通孔１ｂを有している。そして、絶縁基板１の上下面および貫通孔１ｂ内に配線導体２が被着されている。

絶縁基板１の上面に被着された配線導体２は、電解めっき層４が被着されためっき形成領域Ｍ１と、電解めっき層４が被着されていないめっき非形成領域Ｎ１とを有している。また、絶縁基板１の上面に被着された配線導体２の一部は、図１（ｂ）に示すように、搭載部１ａの外周部においてソルダーレジスト層３に設けた開口部３ａ内にめっき形成領域Ｍ１として露出している。そして、開口部３ａ内に露出するめっき形成領域Ｍ１は、半導体素子Ｓを配線導体２に接続するための半導体素子接続パッド５として機能する。そして、この半導体素子接続パッド５に半導体素子Ｓの電極端子Ｔを半田を介して接続することにより、半導体素子Ｓと配線導体２とが電気的に接続される。
配線導体２は、銅箔や銅めっき等の銅により形成されている。また、ソルダーレジスト層３は、アクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂を硬化させた電気絶縁材料から成る。そして、電解めっき層４は、例えば電解ニッケルめっき層と電解金めっき層とが順次被着されて成る。

絶縁基板１の下面に被着された配線導体２は、複数の外部接続パッド６を含んでいる。外部接続パッド６は円形であり、下面側のソルダーレジスト層３に設けた開口部３ｂに露出している。この外部接続パッド６は、外部の電気回路基板に半田を介して電気的に接続される。そして、半導体素子Ｓの電極Ｔを半導体素子接続パッド５に接続するとともに、外部接続パッド６を外部の電気回路基板の配線導体に接続することにより半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子Ｓと外部の電気回路基板との間で配線導体２を介して信号を伝送することにより半導体素子Ｓが作動する。

次に、本発明の配線基板の製造方法の一例について、図２〜図５を基にして詳細に説明する。なお、図２〜図５において図１と同様の箇所には同様の符号を付して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、絶縁基板１の上下両面および絶縁基板１に形成された貫通孔１ｂ内に、それぞれが電気的に独立した複数の配線導体２を形成する。絶縁基板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板を熱硬化させることで形成される。また、貫通穴１ｂ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１ｂの直径は、およそ５０〜２５０μｍ程度である。また、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２（ｂ）に示すように、絶縁基板１上の全面に配線導体２同士を電気的に接続させる薄膜の導通層７を被着させる。導通層７は、例えば無電解銅めっき等の良導電性金属から成る。導通層７の厚みは０．１〜１μｍ程度である。

次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁基板１上に、めっき形成領域Ｍ１を含む配線導体２の一部およびめっき形成領域Ｍ１周囲の導通層７を露出させるとともに残部を被覆するエッチングレジストＲ１を形成する。なお、配線導体２の中には、配線導体２ａとして示すように、エッチングレジストＲ１で被覆される長さが５０μｍ以下のものが含まれる。このようなエッチングレジスト層Ｒ１は、感光性を有する樹脂フィルムを絶縁基板１上に真空プレス機を用いて貼着するとともにめっき形成領域Ｍ１を含む配線導体２の一部およびめっき形成領域Ｍ１周囲の導通層７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２（ｄ）に示すように、エッチングレジストＲ１から露出する導通層７をエッチング除去する。これにより、図３に示すように、複数の配線導体２を導通層７で電気的に共通に接続した状態でめっき形成領域Ｍ１およびその周囲の絶縁基板１を露出させる。

次に、図４（ｅ）に示すように、エッチングレジストＲ１を除去した後、絶縁基板１上に、めっき形成領域Ｍ１を露出させるとともにめっき非形成領域Ｎ１を被覆するめっきレジストＲ２を形成する。このとき、エッチングレジストＲ１により被覆される長さが５０μｍ以下であった配線導体２ａについては、図５に示すように、配線導体２ａのめっき形成領域Ｍ１に隣接する導通層７をめっきレジストＲ２から部分的に露出させておく。
このようなめっきレジスト層Ｒ２は、感光性を有する樹脂フィルムを絶縁基板１上に真空プレス機を用いて貼着した後、所定の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４（ｆ）に示すように、めっき形成領域Ｍ１に導通層７を給電経路として電解めっき層４を被着する。このとき、エッチングレジストＲ１により被覆される長さが５０μｍ以下であった配線導体２ａについては、上述の工程においてめっきレジストＲ２から部分的に露出させた導通層７から配線導体２ａのめっき形成用領域Ｍ１にかけて電解めっき層４が成長することによって両者間が電気的に接続される。それにより配線導体２ａのめっき形成領域Ｍ１においても電解めっき層４を被着させることができる。
電解めっき層４は、例えば電解ニッケルめっきと電解金めっきとを順次析出することで形成される。電解めっき層４の厚みは、およそ１〜３μｍ程度である。

次に、図４（ｇ）に示すように、めっきレジストＲ２を除去した後、導通層７をエッチング除去する。これにより、それぞれの配線導体２が電気的に独立した状態になる。

次に、図４（ｈ）に示すように、絶縁基板１上面に、電解めっき層４が被着された配線導体２の一部を半導体素子接続パッド５として露出する開口部３ａを有するとともに、絶縁基板１下面に、配線導体２の一部を外部接続パッド６として露出する開口部３ｂを有するソルダーレジスト層３を形成することで図１に示すような配線基板Ａが形成される。
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基板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。

このように、本発明の配線基板の製造方法によれば、エッチングレジストＲ１から露出する導通層７をエッチング除去した後、エッチングレジストＲ１により被覆される長さが５０μｍ以下であった配線導体２ａのめっき形成領域Ｍ１に隣接する導通層７を、めっきレジストＲ２から部分的に露出させておく。そして、露出させた導通層７から配線導体２ａのめっき形成領域Ｍ１にかけて電解めっき層４が成長することによって両者間が電気的に接続されることで配線導体２ａのめっき形成領域Ｍ１に電解めっき層４を被着させる。このため、エッチングレジストＲ１から露出する導通層７をエッチング除去する際に、エッチング液がエッチングレジストＲ１下の配線導体２ａ周囲に滲入してその周囲の導通層７を除去してしまい、配線導体２ａと導通層７との電気的な接続が絶たれてしまった場合でも配線導体２ａのめっき形成領域Ｍ１に良好に電解めっき層４を被着することができる。これにより、配線基板と半導体素子とを強固に密着し、半導体素子を安定的に稼動させることが可能な配線基板を提供することができる。

１ 絶縁基板
２ 配線導体
４ 電解めっき層
７ 導通層
Ａ 配線基板
Ｍ１ めっき形成領域
Ｍ２ めっき非形成領域
Ｒ１ エッチングレジスト
Ｒ２ めっきレジスト

Claims (2)

1. 電解めっき層が被着されるめっき形成領域と、前記電解めっき層が被着されないめっき非形成領域とを有しており、それぞれが電気的に独立した複数の配線導体を絶縁基板の上面に形成する第１の工程と、
   前記絶縁基板上の全面に前記配線導体同士を電気的に接続させる薄膜の導通層を被着する第２の工程と、
   前記絶縁基板上に前記めっき形成領域および該めっき形成領域周囲の前記導通層を露出させるとともに残部を被覆するエッチングレジストを形成する第３の工程と、
   前記エッチングレジストから露出する前記導通層をエッチング除去することにより前記複数の配線導体を前記導通層で電気的に共通に接続した状態で前記めっき形成領域およびその周囲の前記絶縁基板を露出させる第４の工程と、
   前記エッチングレジストを除去した後、前記絶縁基板上に、前記めっき形成領域を露出させるとともに前記めっき非形成領域を被覆するめっきレジストを形成する第５の工程と、
   前記めっき形成領域に、前記導通層を給電経路として前記電解めっき層を被着する第６の工程とを順次行う配線基板の製造方法であって、
   前記第３の工程において、一部の前記配線導体は、前記エッチングレジストにより被覆される長さが５０μｍ以下であり、前記第５の工程において、前記一部の配線導体のめっき形成領域に隣接する前記導通層を前記めっきレジストから部分的に露出させ、前記第６の工程において、前記露出させた導通層から前記一部の配線導体のめっき形成領域にかけて前記電解めっき層を被着することを特徴とする配線基板の製造方法。
2. 前記電解めっき層は、順次被着された電解ニッケルめっき層と電解金めっき層とから成ることを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
   

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