JP2005347308A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 工程の簡略化やメッキ時間の短縮を図り、また、ボンダビリティ等に優れた接続用金属パッドの形成を可能とする。
【解決手段】 導電性支持体上に配線層を形成する工程と、接続部に対応して開口部を有するソルダーレジスト層を配線層上に形成する工程と、ソルダーレジスト層の開口部に電解メッキにより金属メッキを施し接続用金属パッドを形成する工程と、各工程により形成された積層体を層間接続用の導体が貫通形成された基板上に転写する工程とを有する。導電性支持体上の積層体をサポートフィルム上に転写した後、さらにサポートフィルムに転写された積層体を基板上に転写するようにしてもよい。配線層や接続用金属パッドは、導電性支持体を電極として、電解メッキにより形成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多層配線基板の製造方法に関するものであり、特に、最外層を効率的に形成し得る新規な多層配線基板の製造方法に関する。

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ニングするとともに、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。

従来、ビルドアップ多層配線基板の製造方法としては、いわゆるセミアディティブ法を利用した方法が多用されている。これは、セミアディティブ法がファインパターン形成という点で有利であるからである。また、層間接続に関しても、種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１乃至特許文献４等を参照）。
特開２００３−７７６８号公報 特公昭４６−３１５６６号公報 特開昭６０−１３４４９５号公報 特開２０００−３３２３６９号公報

ところで、多層配線基板の製造においては、各層の積層や層間接続を終了後、最も外側の配線層を覆ってソルダーレジスト層を形成し、前記最外層の配線層を保護するとともに、外部接続部に対応して接続用金属パッドを形成する必要がある。

通常、このソルダーレジスト層の形成及び外部接続用の接続用金属パッドの形成は、多層化が終了した後、最後に行われている。すなわち、全ての積層工程の終了の後、最外層の表面にソルダーレジスト層を形成し、外部接続部に対応して形成される開口部に接続用金属パッドをメッキにより形成する。この場合、メッキ方法としては、無電解メッキに限られる。

しかしながら、無電解メッキにより前記接続用金属パッドを形成すると、メッキ工程に長時間を要することになるばかりか、ボンダビリティの点で不満が残り、ソルダーレジスト層のダメージも大きいという問題がある。また、接続用金属パッドには、耐蝕性に優れた金メッキが採用されるが、無電解金メッキは高コストであること、部分金メッキが困難であること等の問題もある。

さらに、多層化終了後に接続用金属パッドを形成する場合、多層配線基板の表裏に対して一括して接続用金属パッドを形成する必要があり、柔軟な対応が難しいという問題もある。例えば、多層配線基板のボンディング面においては接続用金属パッドの厚さを厚くし、半田面においては接続用金属パッドの厚さを薄くすることが要求される場合があるが、従来の製造方法では、表裏で接続用金属パッドの膜厚を変えることは難しい。同様に、例えば、多層配線基板のボンディング面においては接続用金属パッドを金メッキとし、半田面においては接続用金属パッドを半田により形成するというように、表裏で異種金属をメッキすることが要求される場合もあるが、従来方法では、やはり対応は難しい。

本発明は、これら従来技術が抱える課題を解消するために提案されたものであり、工程の簡略化やメッキ時間の短縮を図ることができ、ボンダビリティに優れた接続用金属パッドの形成が可能で、ソルダーレジストに与えるダメージも軽減することが可能な多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、表裏異なるメッキ形成が可能で、表裏で接続用金属パッドの膜厚や材質を変えることが可能な多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の多層配線基板の製造方法は、導電性支持体上に配線層を形成する工程と、接続部に対応して開口部を有するソルダーレジスト層を配線層上に形成する工程と、前記ソルダーレジスト層の開口部に電解メッキにより金属メッキを施し接続用金属パッドを形成する工程と、前記各工程により形成された積層体を層間接続用の導体が貫通形成された基板上に転写する工程とを有することを特徴とする。

本発明の多層配線基板の製造方法では、多層化を終了した後にソルダーレジスト層や接続用金属パッドを形成するのではなく、導電性支持体上に最外層となる配線層と重ねてソルダーレジスト層及び接続用金属パッドを形成し、これを基板上に転写する。

したがって、配線層や接続用金属パッドは、導電性支持体を電極とする電解メッキにより形成可能であり、メッキ時間が短縮される。また、接続用金属パッドにおいてはボンダビリティも確保され、ソルダーレジスト層へダメージを与えることもない。

さらに、本発明の多層配線基板の製造方法では、最外層と接続用金属パッド、ソルダーレジスト層を導電性支持体上に形成し、これを基板上に転写するようにしているので、片面毎に異なるメッキを行うことが可能である。したがって、表裏で接続用金属パッドの膜厚や材質を変えることが可能で、要求に応じた設計が可能である。

本発明の多層配線基板の製造方法によれば、工程の簡略化やメッキ時間の短縮を図ることができ、ボンダビリティに優れた接続用金属パッドの形成が可能で、ソルダーレジストに与えるダメージも軽減することが可能である。また、本発明によれば、表裏で異なるメッキ形成が可能であり、表裏で接続用金属パッドの膜厚や材質を変えることが可能である。

以下、本発明を適用した多層配線基板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
本実施形態は、導電性支持体上に最外層配線層及びソルダーレジスト層、さらには接続用金属パッドを形成し、これら各層により構成される積層体を導電性支持体から剥離して基板上に転写するようにした例である。

本実施形態においては、先ず、図１（ａ）に示すように、導電性支持体であるピーラブル金属板１を準備する。ピーラブル金属板１には、例えば十分な機械的強度を有する支持金属板２と、配線層を構成する銅に対してエッチング選択性を有する金属薄層３とから構成されるクラッド材等を用いる。銅に対してエッチング選択性を有する金属薄層３としては、例えばＮｉ層である。勿論、導電性支持体はこれに限らず、導電性を有し、この上に形成される積層体から剥離することが可能な材質からなるものであれば如何なるものであってもよく、例えばクラッド材ではなく、単なる金属板であってもよい。

このピーラブル金属板１上に、先ず、パターンメッキを施し、配線層を形成する。具体的には、先ず、配線層のパターンを反転した反転パターンを有するレジストパターン４をピーラブル金属板１の表面に形成する。レジストパターン４のパターニングは、通常のフォトリソ技術等によればよい。そして、導電性を有するピーラブル金属板１を電極として利用し、電解メッキを行って配線層５を形成する。このとき、例えば無電解メッキは必要なく、配線層５は、例えば電気銅メッキのみにより形成される。レジストパターン４を形成して電解メッキを行えば、導電性支持体であるピーラブル金属板１が露出する部分にのみメッキ層が形成され、レジストパターン４上にはメッキ層は形成されない。したがって、レジストパターン４の反転パターンからなる配線層５が形成される。

次に、図１（ｂ）に示すように、この配線層５及びレジストパターン４上にソルダーレジスト層６を形成し、さらに接続用金属パッド７を形成する。ソルダーレジスト層６は、公知のソルダーレジスト材料により形成することができ、例えば感光性のソルダーレジスト材料をフォトリソ技術等によりパターニングし、配線層５の端子部５ａに対応して開口部６ａを形成する。

そして、このソルダーレジスト層６の開口部６ａ内に接続用金属パッド７をメッキにより形成する。この接続用金属パッド７は、例えば金メッキ等により形成するが、この接続用金属パッド７の形成に際しても、無電解メッキは不要であり、電解メッキのみにより形成することができる。すなわち、ソルダーレジスト層６の開口部６ａには、配線層５の端子部５ａが臨んでいるが、この配線層５の端子部５ａは、その裏面に配される導電性支持体（ピーラブル金属板１）と電気的に接続されており、電極として利用可能である。したがって、前記ソルダーレジスト層６が形成されたピーラブル金属板１に対して例えば電解Ｎｉ−Ａｕメッキを行えば、前記端子部５ａ上に電解メッキ層が形成され、接続用金属パッド７が形成される。

次いで、図１（ｃ）に示すように、以上により形成されたレジストパターン４、配線層５、ソルダーレジスト層６及び接続用金属パッド７から構成される積層体８を導電性支持体であるピーラブル金属板１から剥離する。剥離方法は、ピーラブル金属板１の構成に応じて最適な方法を採用すればよい。例えば、ピーラブル金属板１を構成する金属薄層３と積層体８との界面での剥離が容易な場合には、単純に機械的にピーラブル金属板１を積層体８から引き剥がせばよい。ピーラブル金属板１が単なる１枚の金属板である場合も同様である。これに対して、ピーラブル金属板１を構成する支持金属板２と金属薄層３との界面での剥離が容易な場合には、先ず、支持金属板２を引き剥がし、その後、金属薄層３をエッチングにより溶解除去する。したがって、この場合には、金属薄層３は配線層５に対してエッチング選択性を有することが必要である。

ピーラブル金属板１から剥離した積層体８は、例えば、層間接続用の導電ピン９が打ち込まれた基板１０の最外層として重ね合わせ、接合一体化する。このとき、先の図１（ａ）〜図１（ｃ）の工程によりそれぞれ準備された積層体８を、基板１０の両面にそれぞれ接合する。積層状態を図１（ｄ）に示す。各積層体８は、配線層５が導電ピン９と接するように接合され、最外面がソルダーレジスト層６により保護された形態とされている。また、接続用金属パッド７が、外部接続用の接続パッドとして外部に臨んでおり、この接続用金属パッド７においてボンディングや半田付けによる接続が行われる。

基板１０は、ここでは構成の簡略化のために、単に層間接続用の導電ピン９を打ち込んだだけの構成の基板を示してあるが、勿論、これに限らず、それ自体が例えば内層に配線層を有する多層基板であってもよい。また、基板１０は、リジッド基板、フレキシブル基板のいずれでもよく、さらにはリジッドフレックス基板等でもよい。その材質も、熱硬化ポリイミド、熱可塑ポリイミド、プリプレグ、ＬＣＰ、硬化材＋ＮＣＰ等、任意である。層間接続は、前記のように導電ピン９を利用するものであってもよいし、スルーホールやバンプ、導電ペーストを充填したビアホール等であってもよい。

前述のように導電ピン９を打ち込んだ基板１０を採用する場合、公知のインプラント法（特開２００３−１９７６９２号公報等を参照）によって、円柱状の接続用ピン（導電ピン９）を基板１０の厚さ方向に貫通させ、導電ピン９の両端が基板１０の表面から突出するようにする。

導電ピン９の材料は、特に限定されることはないが、導通信頼性確保の観点からは、前記配線層５を構成する例えば電解銅箔より軟らかい材料を用いることが好ましく、特に好ましい材料としては、無酸素圧延銅（圧延によって加工した無酸素銅）等を挙げることができる。無酸素銅とは、日本工業規格ＪＩＳ Ｃ１０１１、ＪＩＳ Ｃ１０２０において規定されるものの他、ＪＩＳ Ｃ１１００において規定されるタフピッチ銅（ＴＰＣ、化学成分→Ｃｕ：９９．９５ｗｔ％ Ｏ_２：０．０３５ｗｔ％）も含まれるものとする。ただし、導通信頼性を向上させる観点からは、ＪＩＳ Ｃ１０１１、ＪＩＳ Ｃ１０２０に規定されるものを使用することが好ましい。

導電ピン９の両端が基板１０の表面から突出する高さについては、特に限定されることはないが、導通信頼性確保の観点からは、あまり突出しすぎても好ましくないし、逆に突出量が不足しても好ましくない。これらを考慮すると、具体的には、前記突出する高さは、３μｍ〜１０μｍ程度とすることが好ましい。

前記基板１０の両面にそれぞれ積層体８を貼り合わせるが、貼り合わせには、例えば異方導電性接着剤（ＡＣＦ）１１等を用いる。層間接続用の導電ピン９と積層体８の配線層５とを電気的に接続する必要があるが、異方導電性接着剤１１を介在させると、導電ピン９により押圧された部分でのみ厚さ方向で導通が図られる。層間接続用の導電ピン９と積層体８の配線層５とを電気的に接続する方法は、これに限らず、半田付け、金接合、Ｓｎ−Ａｇによる接合等、如何なる方法であってもよい。

基板１０の表裏に接合される積層体８は、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示す工程によりそれぞれ別工程により形成される。したがって、例えば基板１０の表面（図中、上面）に積層する積層体８と、基板１０の裏面（図中、下面）に積層する積層体８とで、接続用金属パッド７の構成を変更することが可能である。例えば、基板１０の表裏に接合される積層体８において、接続用金属パッド７の膜厚を任意に設定することができる。具体的には、ボンディング面側の接続用金属パッド７の膜厚を厚く設定し、半田面の接続用金属パッド７の膜厚を薄く設定することができる。あるいは、基板１０の表裏に接合される積層体８において、接続用金属パッド７の材質を任意に設定することもできる。具体的には、異種金属メッキにより、ボンディング面側の接続用金属パッド７の材質を金とし、半田面の接続用金属パッド７の材質を半田とすることができる。前述のように、基板１０の表裏に接合される積層体８は別工程で形成されるので、異種金属メッキも容易である。

以上説明したように、本実施形態の製造方法においては、導電性支持体であるピーラブル金属板１上に配線層５や接続用金属パッド７を形成するようにしているので、これら配線層５や接続用金属パッド７を電解メッキのみにより形成することができ、無電解メッキ等の工程が不要である。したがって、メッキ工程を簡略化することができ、且つメッキに要する時間を大幅に短縮することができる。

また、特に接続用金属パッド７に関しては、通常、無電解金メッキにより形成されるのを、電解金メッキのみにより形成するようにしているので、従来の課題を全て改善することができる。すなわち、接続用金属パッド７のボンダビリティを良好なものとすることができ、その形成に際してソルダーレジスト層６にダメージを与えることもない。部分メッキも容易である。

さらに、本実施形態の製造方法によれば、基板１０の表裏で接続用金属パッド７の膜厚、材質を変更することが可能であり、それぞれの面に適した構成とすることが可能である。その結果、例えばボンディング面においてはボンディングに適した構成とし、半田面においては半田付けに適した構成とすることが可能である。

（第２の実施形態）
本実施形態では、ピーラブル金属板１から積層体８を剥離するに際して、サポートフィルムを貼り合わせ、その取り扱いを容易なものとした例である。他の工程は、基本的には先の第１の実施形態と同様である。本実施形態の製造プロセスを図２に示す。

すなわち、本実施形態の製造方法においても、図２（ａ）に示すように、ピーラブル金属板１を用意し、この上にレジストパターン４及び配線層５を形成する。さらに、図２（ｂ）に示すように、この上にソルダーレジスト層６を形成し、ソルダーレジスト層６の開口部６ａに接続用金属パッド７を形成する。

これにより積層体８が形成され、この積層体８を基板１０上に転写するが、このとき、本実施形態においては、サポートフィルム１２を利用し、積層体８を一旦サポートフィルム１２上に転写してから基板１０に転写する。すなわち、図２（ｃ）に示すように、前記積層体８の形成の後、積層体８上にサポートフィルム１２を重ね、貼り合わせる。サポートフィルム１２は、ある程度機械的強度を有するフィルムであれば如何なるものであってもよく、プラスチックフィルムや金属シート等、任意の材質のフィルムやシートを使用することができる。なお、サポートフィルム１２には、積層体８と接する面に粘着層等を形成しておき、転写状態を安定なものとすることが好ましい。

次に、図２（ｄ）に示すように、積層体８からピーラブル金属板１を剥離し、積層体８をサポートフィルム１２上に転写する。これにより、積層体８の表裏が反転された状態になる。この状態で、図２（ｅ）に示すように、基板１０の両面にサポートフィルム１２に支持された積層体８を重ね合わせ、これを接合する。最後に、図２（ｆ）に示すように、サポートフィルム１２を積層体８から剥離する。

積層体８を構成する配線層５やソルダーレジスト層６、接続用金属パッド７は、その厚さが薄く、積層体８全体の強度が十分でない場合がある。このような場合、第１の実施形態のようにピーラブル金属板１から剥離した積層体８を単独で取り扱うのは困難である。本実施形態では、積層体８をサポートフィルム１２によって支持するようにしているので、その取り扱いが容易なものとなり、基板１０上に良好な状態で確実に転写することが可能である。

第１の実施形態における製造プロセスを示すものであり、（ａ）は配線層形成工程を示す概略断面図、（ｂ）はソルダーレジスト層及び接続用金属パッドの形成工程を示す概略断面図、（ｃ）は積層体の剥離工程を示す概略断面図、（ｄ）は積層体の基板への接合工程を示す概略断面図である。 第２の実施形態における製造プロセスを示すものであり、（ａ）は配線層形成工程を示す概略断面図、（ｂ）はソルダーレジスト層及び接続用金属パッドの形成工程を示す概略断面図、（ｃ）はサポートフィルム貼り合わせ工程を示す概略断面図、（ｄ）はピーラブル金属板の剥離工程を示す概略断面図、（ｅ）は積層体の基板への接合工程を示す概略断面図、（ｆ）はサポートフィルムの剥離工程を示す概略断面図である。

符号の説明

１ ピーラブル金属板、２ 支持金属板、３ 金属薄層、４ レジストパターン、５ 配線層、６ ソルダーレジスト層、７ 接続用金属パッド、８ 積層体、９ 導電ピン、１０ 基板、１１ 異方導電性接着剤、１２ サポートフィルム

Claims (6)

1. 導電性支持体上に配線層を形成する工程と、
   接続部に対応して開口部を有するソルダーレジスト層を配線層上に形成する工程と、
   前記ソルダーレジスト層の開口部に電解メッキにより金属メッキを施し接続用金属パッドを形成する工程と、
   前記各工程により形成された積層体を層間接続用の導体が貫通形成された基板上に転写する工程とを有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 導電性支持体上にレジストパターンを形成し、電解メッキによりパターンメッキを行い前記配線層を形成することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記積層体を導電性支持体から剥離し、前記ソルダーレジスト層側が最外面になるように基板上に貼り合わせることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記導電性支持体上の積層体をサポートフィルム上に転写した後、さらにサポートフィルムに転写された積層体を前記基板上に転写することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
5. 前記導電性支持体は、支持基板と、当該支持基板の配線層形成面に形成される金属薄膜とから構成されることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
6. 前記層間接続用の導体は導電ピンであり、当該導電ピンが前記基板を貫通するように打ち込まれていることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。