JP4335075B2

JP4335075B2 - 多層プリント配線基板およびその製造方法

Info

Publication number: JP4335075B2
Application number: JP2004169849A
Authority: JP
Inventors: 栄三郎神田
Original assignee: 株式会社伸光製作所
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2009-09-30
Anticipated expiration: 2024-06-08
Also published as: JP2005353660A

Description

本発明は、高密度実装が要求される半導体との接合部を有する多層プリント配線基板およびその製造方法に関する。

多層プリント配線基板は、高密度実装性や高速度伝送を実現するために開発された構造である。多層プリント配線基板の基本的な製造方法として、いわゆるビルドアップ法が用いられてきた。ビルドアップ法の一つに、サブトラクティブ法を用いる方法がある。

サブトラクティブ法を用いたビルドアップ法によれば、樹脂付き銅箔をエッチングして銅配線を形成し、その後得られた銅配線上に絶縁層と銅箔を積層し、各銅箔をエッチングして銅配線を形成して、ビア加工後に、異なる層の銅配線間をめっき銅で接続することを繰り返して、多層プリント配線基板を製造する。半導体との接合が必要な多層プリント配線基板を、このように製造した場合、最後に形成した銅配線に、半導体との接合用めっきをして、接合電極を形成する。

得られた多層プリント配線基板に半導体を高密度実装するためには、半導体との接合電極の配線間ピッチを狭くすることが重要である。しかしながら、従来のサブトラクティブ法では、実用的な最小の配線間ピッチは６０μｍが限界である。すなわち、サブトラクティブ法による銅配線の形成では、配線間ピッチを５０μｍ以下にすると、接合電極の表面幅が狭くなり、半導体との接合幅を確保できなくなり、かつ、接合用にめっきされた金属が、銅配線の側面にもめっきされて配線間距離が短くなり、電流漏れの危険性が増す。この２点が主たる理由となって、最小の配線間ピッチは６０μｍ以上とする必要があった。

前述のサブトラクティブ法による銅配線の形成において、６０μｍという最小の配線間ピッチを超えて狭くするために、例えば、特開２００２−３４４１１７号公報には、サブトラクティブ法とアディティブ法を組み合わせた製造方法が記載されている。

しかし、この製造方法では、電気めっき用給電配線が必要なため配線数が増えて高密度配線に制約があるという欠点があった。

特開２００２−３４４１１７号公報

本発明は、サブトラクティブ法において、接合電極の表面幅が狭くなるという問題と、銅配線の側面もめっきされるという問題とを解決し、半導体との接合電極の配線間ピッチの最小を５０μｍとすることが可能な多層プリント配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、多層プリント配線基板は、第１の樹脂付き銅箔をエッチング法すなわちサブトラクティブ法により形成し、得られた銅配線上に第２以下の樹脂付き銅箔を積層し、各層に銅配線およびビアを形成し、異なる層の銅配線間を接続することを繰り返してビルドアップ層を積み上げた後、第１の樹脂付き銅箔の樹脂の全部あるいは一部を除去し、露出した第１の樹脂付き銅箔の銅箔上に半導体との接合用めっきを形成することにより、製造される。なお、前記樹脂付き銅箔は、樹脂フィルムにスパッタおよびめっきで銅を形成したり、銅箔に樹脂層を形成したり、銅箔と樹脂フィルムを融着して形成することにより、得られる。

より具体的には、本発明に係る多層プリント配線基板の製造方法の一態様は、第１の樹脂層付き銅箔をエッチングすることで、第１の銅配線を形成する第１工程と、第１の銅配線の面と該第１の銅配線間とを第２の樹脂層で覆う第２工程と、第２の樹脂層の面に、サブトラクティブ法により第２の銅配線およびビアを形成し、異なる層の銅配線間を接続する第３工程と、さらに、第２工程および第３工程を繰り返すことによりビルドアップする第４工程と、第１の樹脂層の前記銅箔が付されていない面から、第１の樹脂層の全部あるいは一部を、第１の銅配線または第２の樹脂層が露出するまで除去する第５工程と、第１の銅配線の露出した面に、半導体との接合用のめっきを形成する第６工程とからなる。

なお、上記の態様の場合、前記第１の樹脂層が、ポリイミドからなり、第２以下の樹脂層がエポキシ樹脂からなっていることが好ましい。

また、別の態様では、第１の樹脂層の一方の面に接着媒体により接着された銅箔をエッチングすることで、第１の銅配線を形成する第１工程と、第１の銅配線の面と該第１の銅配線間とを第２の樹脂層で覆う第２工程と、第２の樹脂層の面に、サブトラクティブ法により第２の銅配線およびビアを形成し、異なる層の銅配線間を接続する第３工程と、さらに、第２工程および第３工程を繰り返すことによりビルドアップする第４工程と、第１の樹脂層の他方の面から、第１の樹脂層および接着媒体を除去する第５工程と、第１の銅配線の露出した面に、半導体との接合用のめっきを形成する第６工程とからなる。

上記の製造方法により得られた多層プリント配線基板では、半導体との接合用めっきが平面状に形成され、第１の銅配線の断面形状は、めっき側の幅が反対側の幅よりも広くなっている点に特徴がある。

本発明により、半導体との接合電極の配線間ピッチの最小を５０μｍとすることが可能な多層プリント配線基板を提供することができる。

本発明の多層プリント配線基板の製造方法の一態様では、第１の樹脂層の一方の面に圧着された銅箔をエッチングすることで、第１の銅配線を形成する第１工程と、第１の銅配線の面と該第１の銅配線間とを第２の樹脂層で覆う第２工程と、第２の樹脂層の面に、サブトラクティブ法により第２の銅配線およびビアをを形成し、異なる層の銅配線間を接続する第３工程と、さらに、第２工程および第３工程を繰り返すことによりビルドアップする第４工程と、第１の樹脂層の他方の面から、第１の樹脂層の全部あるいは一部を、第１の銅配線または第２の樹脂層が露出するまで除去する第５工程と、第１の銅配線の露出した面に、半導体との接合用のめっきを形成する第６工程とからなる。

本態様では、第２以下の樹脂層にビルドアップ材として、例えばエポキシ樹脂を使用し、エポキシ樹脂とは異なり、耐薬品性を持つ樹脂、例えばポリイミドを第１の樹脂層に使用し、第５工程において、第１の樹脂層を化学的にエッチングする。この場合、部分的に第１の樹脂層を除去すれば、残された第１の樹脂層がソルダーレジストとして利用できるという利点がある。

本発明の多層プリント配線基板の製造方法の異なる態様では、第１の樹脂層の一方の面に接着された銅箔をエッチングすることで、第１の銅配線を形成する第１工程と、第１の銅配線の面と間とを第２の樹脂層で覆う第２工程と、第２の樹脂層の面に、サブトラクティブ法により第２の銅配線およびビアを形成し、異なる層の銅配線間を接続する第３工程と、さらに、第２工程および第３工程を繰り返すことによりビルドアップする第４工程と、第１の樹脂層の他方の面から、第１の樹脂層および接着媒体を除去する第５工程と、第１の銅配線の露出した面に、半導体との接合用のめっきを形成する第６工程とからなる。本態様では、第１の樹脂層を除去する第５工程が、極めて容易となる利点がある。

なお、必要に応じて第１の樹脂層が除去された面にソルダーレジストを形成する。

従って、本発明の製造方法により得られた本発明の多層プリント配線基板においては、半導体との接合用めっきが平面状に形成され、該めっきの付された第１の銅配線の断面形状は、該接合用めっき側の幅がその反対側の幅よりも広い。また、積層用の樹脂が第１の銅配線の間に埋められているので、接合用金属が銅配線の側面にめっきされることを防ぐことができる。

（実施例１）
銅箔厚さ１２μｍ、樹脂層厚さ２５μｍの樹脂付き銅箔を使用して、５０μｍのピッチ間隔で、半導体との接合電極を持つ本発明の多層プリント配線基板を、以下のように製造した。図面を参照して説明する。図１は、本発明の多層プリント配線基板の一実施例を示す断面図である。

第１工程
ポリイミド樹脂からなる第１の樹脂層（１）付き銅箔に、感光性ドライフィルムをラミネートし、配線パターンを露光し、続いて現像エッチング剥離を行い、第１の銅配線（２）を形成した。

銅箔をエッチングすると、一般的に、第１の銅配線（２）の幅は、第１の樹脂（１）側を２７μｍとすると、その反対側は２２μｍ程度となる。

さらに、エッチングによる第１の銅配線（２）の形成後に、ビルドアップ用の粗化処理で、２μｍ程度ずつ、幅の細りが発生し、第１の銅配線（２）の幅は、第１の樹脂（１）側が２５μｍとすると、その反対側は２０μｍ程度となり、配線間隔が２５μｍとなった。

第２工程
続いて、第１の銅配線（２）の面と該第１の銅配線間とに第２の樹脂層（３）が充填されるように、エポキシ系の絶縁樹脂付き銅箔を積層した。

第３工程
さらに、エッチングによりレーザー加工用の銅マスクを形成し、炭酸ガスレーザーで絶縁樹脂にビア（９）加工を行い、銅めっきにて第１の銅配線（２）と電気的な接続がされた第２の銅配線（４）を形成した。

以上の第２工程および第３工程で、第１積層が得られた。

層間接続は、エッチング法、炭酸ガスレーザーによる層間接続用ビア加工、銅めっき法等の一般的な手法で行った。

第４工程
さらに、第２工程および第３工程を繰り返すことによりビルドアップし、本実施例では、同様な方法で、第２積層を行った。また、一般的な手法でスルーホール接続を行った。

第５工程
第１の樹脂層（１）の他方の面から、第１の樹脂層（１）の全部あるいは一部を、第１の銅配線（２）または第２の樹脂層（３）が露出するまで除去した。すなわち、アルカリに対する耐性を持つ感光性ドライフィルムを、ポリイミドからなる第１の樹脂層（１）上にラミネートし、残すポリイミドパターンを露光、現像し、アルカリ性の薬液でポリイミドからなる第１の樹脂層（１）の不要部分を溶解除去した。

第６工程
第１の銅配線（２）の露出した面に、半導体との接合用のめっき（８）を形成した。すなわち、感光性ソルダーレジスト（７）を形成し、半導体との接合用にＮｉを３μｍ、Ａｕを０．０５μｍの無電解めっきを行った。

以上により、本実施例の多層プリント配線基板を製造した。

銅箔のエッチング時に、エッチングバラツキで配線間に一部銅が残ることがあるが、本発明では、第１の樹脂（１）を除く際に、第１の銅配線（２）間にある銅残部も除去されるので、絶縁信頼性の劣化を防止するという効果も得られた。

得られた多層プリント配線基板の第１の銅配線（２）を断面観察し、寸法を確認した結果、半導体との接合用めっき（８）は平面状に形成され、その幅は２５μｍであり、配線間隔は２５μｍであった。

５０μｍのピッチ間隔である半導体との接合用めっき（８）の部分の絶縁抵抗を、電圧１０Ｖ、温度８５℃、相対湿度８５％の条件で、１０００時間、測定したが、絶縁抵抗の低下はみられなかった。

なお、本実施例では、第１の樹脂層（１）を部分的にエッチング除去したが、全面的に除去して、その後、ソルダーレジストを形成してもよい。また、第１の樹脂層（１）に銅箔が接着剤により接着されたものを用いることができ、この場合、第１の樹脂層（１）を接着剤とともに全面的に除去して、その後、ソルダーレジストを形成することにより、第１の樹脂層（１）の除去が容易となる。

（従来例１）
通常のビルドアップ法を用いて、実施例１と同様の多層プリント配線基板の製造を試みた。図面を参照して説明する。図２は、従来の多層プリント配線基板の一実施例を示す断面図である。

第１工程
ポリイミド樹脂からなる第１の樹脂層（１）の一方の面に付設された銅箔に、感光性ドライフィルムをラミネートし、配線パターンを露光し、続いて現像エッチング剥離を行い、第１の銅配線（２）を形成した。

第２工程
続いて、第１の銅配線（２）の面と該第１の銅配線（２）間とに第２の樹脂層（３）が充填されるように、エポキシ系の絶縁樹脂付き銅箔を積層した。

第３工程
さらに、エッチング法でレーザー加工用の銅マスクを形成し、炭酸ガスレーザーで絶縁樹脂にビア（９）加工を行い、銅めっきにて第１の銅配線（２）と電気的な接続がされた第２の銅配線（４）を形成した。

以上の第２工程および第３工程で、第１積層が得られた。

第４工程
さらに、第２工程および第３工程を繰り返すことによりビルドアップし、本従来例では、同様な方法で、第２積層を行った。また、一般的な手法でスルーホール接続を行った。

従来例１では、第３の銅配線（６）に、半導体との接合用のめっき（８）を形成した。すなわち、第３の銅配線（６）上に感光性ソルダーレジスト（７）を形成し、半導体との接合用に、第３の銅配線（６）に対してＮｉを３μｍ、Ａｕを０．０５μｍの無電解めっきを行った。

第３の銅配線（６）に対して、ソルダーレジスト（７）との密着性を確保するための粗化処理、および半導体との接合用めっき用に、化学研磨等の前処理がなされ、第３の銅配線（６）の幅は、第３の樹脂（５）側が２２μｍ程度で、その反対側は１７μｍ程度と細くなり、半導体との接合用めっき（８）として、例えばＮｉを２．５μｍとすると、第３の銅配線（６）のエッチングされなかった面と側面とがめっきされ、第３の銅配線（６）の幅は、第３の樹脂（５）側が２７μｍ程度と大きくなるが、その反対側は２２μｍ程度となった。このように、配線間隔が２３μｍと不十分でありながら、半導体との接合用の幅も、２２μｍ程度と小さく、不十分となってしまった。

以上のように得られた従来例１の多層プリント配線基板を使用して、半導体との接合用めっき（８）の部分の絶縁抵抗を、電圧１０Ｖ、温度８５℃、相対湿度８５％の条件で、１０００時間、測定した。その結果、絶縁抵抗が低下していた。

さらに、銅箔のエッチング時にエッチングバラツキで第３の銅配線（６）間に一部銅が残ることがあり、従来例１では、残った銅にめっきが付き絶縁信頼性の劣化につながった。

本発明の多層プリント配線基板の一実施例を示す断面図である。従来の多層プリント配線基板の一実施例を示す断面図である。

符号の説明

１第１の樹脂層
２第１の銅配線
３第２の樹脂層
４第２の銅配線
５第３の樹脂層
６第３の銅配線
７ソルダーレジスト
８半導体接合用めっき
９ビア

Claims

サブトラクティブ法により、ポリイミド樹脂からなる第１の樹脂層付き銅箔をエッチングして銅配線を形成し、該第１の銅配線が形成された第１の樹脂層上に、エポキシ樹脂からなる第２以下の樹脂層付き銅箔を積層し、各層に銅配線およびビアを形成し、異なる層の銅配線間を接続することを繰り返す多層プリント配線基板の製造方法において、第１の樹脂層の全部あるいは一部を除去して、第１の銅配線と第２の樹脂層とを平面状に露出させ、露出した第１の銅配線上に半導体との接合用めっきを平面状に形成することを特徴とする多層プリント配線基板の製造方法。
前記ポリイミド樹脂の全部あるいは一部をアルカリ性の薬液で除去することを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線基板の製造方法。
サブトラクティブ法により、ポリイミド樹脂からなる第１の樹脂層付き銅箔をエッチングして第１の銅配線が形成され、該第１の銅配線が形成された第１の樹脂層上に、エポキシ樹脂からなる第２以下の樹脂層付き銅箔が積層され、各層に銅配線およびビアが形成され、異なる層の銅配線間の接続が形成されている多層プリント配線基板であって、前記ポリイミド樹脂の全部あるいは一部が除去され、第１の銅配線と第２の樹脂層とが平面状に露出し、該露出した第１の銅配線上に半導体との接合用めっきが平面状に形成されており、かつ、第１の銅配線の断面形状は、めっき側の幅が反対側の幅よりも広くなっていることを特徴とする多層プリント配線基板。