(57)【要約】【課題】耐マイグレーション性の高い微細銅配線を有するプリント配線板および多層プリント配線板を提供する。【解決手段】導電性フレーム上に電解メッキ法で銅配線を形成し、窒化チタン（ＴｉＮ）膜をプリント配線板の銅配線表面に形成し、絶縁層の形成工程と導電性フレームをエッチングにより除去する工程とを含むプリント配線板の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性フレーム上に電解メッキ法により配線パターンを形成し、該配線パターン上に絶縁層を形成し、該導電性フレームを除去して得られるプリント配線板において、前記配線パターンと前記絶縁層との間にマイグレーション防止膜が形成されていることを特徴とするプリント配線板。
【請求項２】
マイグレーション防止膜が、窒化チタンからなるものである請求項１記載のプリント配線板。
【請求項３】
配線パターンが、１０μｍ／１０μｍ以下の線幅／線間を有して形成されたものである請求項１または２に記載のプリント配線板。
【請求項４】
マイグレーション防止膜が、０．０１μｍ〜１μｍの厚さで形成されたものである請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項５】
導電性フレーム上に、前記導電性フレームをリードとして、バリア金属層と配線層からなる配線パターンを電解メッキにより形成する工程と、前記導電性フレーム上の配線パターンと導電性フレームとの露出表面にマイグレーション防止膜をスパッタ法もしくは化学蒸着法により形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理する工程と、前記導電性フレームの配線パターン形成面に絶縁層を形成する工程と、前記導電性フレームおよび前記導電性フレームと接するマイグレーション防止膜をエッチングにより除去する工程を含んでなるプリント配線板の製造方法。
【請求項６】
マイグレーション防止膜が、窒化チタンからなる請求項５記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁層に導体ポストを形成する工程を含む請求項５または６に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項８】
前記導体ポストの露出表面に接合用金属層を形成する工程を含む請求項７に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載のプリント配線板の製造方法により得られたプリント配線板からなる１枚または複数枚の接続層と、請求項５または６に記載のプリント配線板の製造方法により得られたプリント配線板からなる被接続層とを、前記接続層もしくは前記被接続層の少なくとも一方に形成された接着剤層を介し接着し、前記被接続層の被接合部と、前記接続層の導体ポストとを、前記接合用金属層により接合して得られることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載のプリント配線板を１枚または２枚以上含んでなる多層配線板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板および多層配線板並びにそれらの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高機能化並びに軽薄短小化の要求に伴い、電子部品の高密度集積化と高密度実装化が進んでいる。
【０００３】
これらの電子機器に使用されるプリント配線板の配線は高密度化する傾向にあり、ビルドアップした多層配線構造が採用されている。
【０００４】
また、配線パターンを形成する方法として、一般的には銅箔をエッチングする手法（サブトラクティブ法）、電解銅メッキによる手法（フル・セミアディティブ法）等がある。サブトラクティブ法では、形成される回路高さは使用する銅箔の厚みで規定されるという特徴があり、エッチャントの反応特性および使用する装置の能力に依存する限界が存在するため、金属の極薄箔を用いる一部の用途を除くと、一般的には高密度化に不向きとされている。また、セミアディティブ法では配線層を形成した後の給電層のフラッシュエッチングによる除去が必要であり、これによって配線間の絶縁が確保されるが、ファインパターン領域では十分に行うことが困難な場合があり、給電層に使用した銅スパッタ膜残りが発生した場合には回路間のイオンマイグレーションによるショートなどの不具合が発生する問題があった。一方、フルアディティブ法は、自由な回路設計に対応できるというメリットから、特に注目され始めている。
【０００５】
また、プリント配線板の銅配線が微細化するにつれて、熱的疲労・ストレス起因の銅エレクトロマイグレーションによる微細配線間の短絡不良が懸念されている。高周波の信号伝送性能が要求されている線幅／線間が１０／１０μｍ以下の配線領域では表面酸化による抵抗値の上昇から発熱が促進され、さらに高頻度で銅のマイグレーションが発生することがあった。特に、高温高湿バイアステストなどの環境動作信頼性試験においては、絶縁破壊が問題となっていた。
【０００６】
また、半導体製造工程において銅配線のイオンマイグレーション防止層として窒化チタン（ＴｉＮ）膜、あるいは窒化タングステン（ＷＮ）膜が配線の表面に用いられている。この窒化チタン（ＴｉＮ）膜、窒化タングステン（ＷＮ）膜の形成工程においては、スパッタリングもしくは化学蒸着による薄膜形成のあと、窒素雰囲気中において加熱されるか、反応性スパッタリング法により窒化物として堆積させた後、窒素雰囲気中で焼成される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００７】
しかし、一般的に上記窒化時の加熱温度は、４００℃以上に達し、プリント配線板の製造工程においては、絶縁層として用いられる樹脂が熱分解を起こすため、適用が不可能であった。
【０００８】
【非特許文献１】
阿部一英  他著「Ｃｕ／Ｔｉ／ＴｉＮ／Ｔｉ積層構造を有する高信頼性Ｃｕダマシン配線」沖電気研究開発、２０００年１０月、第１８４号  Ｖｏｌ．６７、Ｎｏ．３、ｐ．６５−６６
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、耐マイグレーション性を付与し、高信頼性のプリント配線板および多層プリント配線板ならびにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、配線パターンと絶縁層との間にマイグレーション防止膜を設けることにより、銅のマイグレーションを防止できることを見出し、更に検討を進めて、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち本発明は、
（１）  導電性フレーム上に電解メッキ法により配線パターンを形成し、該配線パターン上に絶縁層を形成し、該導電性フレームを除去して得られるプリント配線板において、前記配線パターンと前記絶縁層との間にマイグレーション防止膜が形成されていることを特徴とするプリント配線板、
（２）  前記マイグレーション防止膜が、窒化チタンからなる第（１）項記載のプリント配線板、
（３）  前記配線パターンが、１０μｍ／１０μｍ以下の線幅／線間を有して形成されたものである第（１）項または第（２）項記載のプリント配線板、
（４）  前記マイグレーション防止膜が、０．０１μｍ〜１μｍの厚さで形成されたものである第（１）から（３）項のいずれかに記載のプリント配線板、
である。
【００１２】
また、本発明は、
（５）  導電性フレーム上に、前記導電性フレームをリードとして、バリア金属層と配線層とからなる配線パターンを電解メッキにより形成する工程と、前記導電性フレーム上の配線パターンと導電性フレームとの露出表面にマイグレーション防止膜をスパッタ法もしくは化学蒸着法により形成する工程と、窒素雰囲気中で熱処理する工程と、前記導電性フレームの配線パターン形成面に絶縁層を形成する工程と、前記導電性フレームおよび前記導電性フレームに接する前記マイグレーション防止膜をエッチングにより除去する工程を含んでなるプリント配線板の製造方法、
（６）  前記マイグレーション防止膜が、窒化チタンからなる第（５）項記載のプリント配線板の製造方法、
（７）  前記絶縁層に導体ポストを形成する工程を含む第（５）または（６）項に記載のプリント配線板の製造方法、
（８）  前記導体ポストの露出表面に接合用金属層を形成する工程を含む第（７）項に記載のプリント配線板の製造方法、
である。
また、本発明は、
（９）  第（７）項かまたは第（８）項に記載のプリント配線板の製造方法により得られたプリント配線板からなる１枚または複数枚の接続層と、第（５）項から第（６）項のいずれかに記載のプリント配線板の製造方法により得られたプリント配線板からなる被接続層とを、前記接続層もしくは前記被接続層の少なくとも一方に形成された接着剤層を介し接着し、前記被接続層の被接合部と、前記接続層の導体ポストとを、前記接合用金属層により接合して得られることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法である。
さらに、本発明は、
（１０）  第（１）項〜第（４）項のいずれかに記載のプリント配線板を１枚または２枚以上含んでなる多層配線板、
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、配線パターンと絶縁層との間にマイグレーション防止膜を有することを特徴とするプリント配線板および多層プリント配線板に関するものである。また、前記絶縁膜を熱分解することなく、マイグレーション防止膜を形成することが可能であり、しかも、線幅／線間が１０μｍ／１０μｍ以下の極細線間隔であっても、絶縁不良を生じることなく形成することができるものである。
以下に図面を参照して本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれによって何ら限定されるものではない。
【００１４】
本発明のプリント配線板の製造方法の例としては、まず、導電性フレーム１０１上に、パターンニングされたメッキレジスト層１０２を形成する（図１（ａ））。メッキレジスト層１０２の形成方法としては、例えば、導電性フレーム１０１上に、紫外線感光性のドライフィルムレジストをラミネート、あるいは液状レジストを塗布乾燥し、露光マスクなどを用いてパターン感光し、その後、現像することにより形成できる。
導電性フレーム１０１の材質としては、電解メッキ時のリード（カソード電極）としての機能と、使用される薬品に対する耐性とを有し、最終的にエッチング除去できるものであればどのようなものでも使用できるが、例としては、銅、銅合金、４２合金、ニッケル、鉄等が挙げられる。
【００１５】
次に、導電性フレーム１０１を電解メッキ用リードとして、メッキレジスト層１０２が形成されていない開口部にバリア金属層１０３を電解メッキにより形成する（図１（ｂ））。
バリア金属１０３の材質は、最終的に導電性フレーム１０１をエッチングにより除去する際に使用する薬液と、マイグレーション膜、この例においては窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０５を、アルカリエッチングする際に使用する薬液に対する耐性があれば、どんなものでも使用できるが、表面が清浄で実装信頼性上有利と思われる金を使用することが最も好適である。
【００１６】
次に、導電性フレーム１０１を電解メッキ用リードとして、バリア金属層１０３上に金属配線層１０４を電解メッキにより形成する（図１（ｃ））。電解メッキとしては、硫酸銅を用いて行うことができるが、この電解硫酸銅メッキにより、導電性フレーム１０１上のメッキレジスト層１０２が形成されていない開口部に、銅からなる配線層１０４が形成される。
【００１７】
次に、メッキレジスト層１０２を剥離し（図１（ｄ））、露出したバリア金属層１０３と銅配線層１０４と導電性フレーム１０１の表面に、マイグレーション防止層となるチタン（Ｔｉ）膜１０５を形成する（図１（ｅ））。
メッキレジスト１０２の剥離には、浸漬法あるいは水平搬送式のスプレー剥離装置を使用することができ、剥離液には水酸化ナトリウム、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド、エタノールアミンの水溶液を用いることができる。
【００１８】
次に、チタン（Ｔｉ）膜１０５は、スパッタリングやあるいは化学蒸着法により析出させた後、窒素雰囲気中で、チタン（Ｔｉ）膜１０５を加熱処理することにより、窒素化させて窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０６からなるマイグレーション防止層を形成する（図１（ｆ））。またマイグレーション防止層は、反応性スパッタ法を用いて窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０６を直積堆積させても良い。この場合も窒素雰囲気中の加熱により焼成処理を行う。この窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０６は、好ましくは０．０１μｍ以上の厚さがあれば、銅のマイグレーションを防止する効果が発現するが、１μｍ以下の膜厚で形成されることが望ましい。１μｍを越える膜厚であると設計上の制約から銅配線を、予め細く形成する必要があるため、配線抵抗が高くなり信号の高速伝送面からは不利となる恐れがある。また、メタルマスク等の使用により、微細配線領域のみに窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０６を選択的に析出させることもできる。なお、マイグレーション防止膜の金属材質としては、この製造方法が適用できるものであれば使用することができるが、窒素化、焼成時の加熱温度が４００℃付近で比較的低温であるチタン（Ｔｉ）を用いることが好ましい。
【００１９】
次に、導電性フレーム１０１の配線層１０４形成面に絶縁樹脂層１０７を形成する（図１（ｇ））。絶縁樹脂層１０７の形成方法は、使用する樹脂形態に適した方法でよく、ワニスを印刷、コート等の方法で直接塗布したり、ドライフィルムであれば、常圧もしくは真空ラミネート、熱プレス、真空プレス等により形成する方法が挙げられる。また、絶縁樹脂層に使用できる樹脂の具体例としては、エポキシ、フェノール、ビスマレイミド、ビスマレイミドトリアジン、トリアゾール、ポリシアヌレート、ポリイソシアヌレート、ベンゾシクロブテン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルフィド、ポリキノリン、ポリノルボルネン、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾイミダゾールなどの樹脂が使用できる。これらの樹脂は単独で使用しても良く、複数を混合して使用しても良い。
【００２０】
次いで、導電性フレーム１０１をエッチング除去した後に露出した、窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０６を、重合リン酸系のアルカリエッチャントにより除去することにより、配線層（配線パターン）と絶縁層との間にマイグレーション防止膜が形成された本発明のプリント配線板１０８を得るに至る（図１（ｈ））。上記で得られたプリント配線板は、多層プリント配線板において、被接続層として用いることができる。また、ここで、窒化チタン（ＴｉＮ）膜をエッチングにより除去する目的は、窒化チタン（ＴｉＮ）膜は導電体であるため、配線間の絶縁を確保することにある。
【００２１】
本発明の多層プリント配線板の製造方法の例としては、前記プリント配線板の製造工程で得られる配線板を用いて製造することができる。
まず、前記プリント配線板の製造工程中、導電性フレーム１０１をエッチング除去する前の絶縁樹脂層１０７が形成された配線板を用いて、該絶縁樹脂層１０７にビア２０１を形成する（図２（ｉ））。ビア２０１の形成方法としては、レーザーあるいはプラズマ等によるドライエッチング、感光パターンニングしケミカルエッチングで形成することができるが、小径化、多ピン化の観点からコスト的に後者の方が好ましい。
【００２２】
次に、導電性フレーム１０１を電解メッキ用のリードとして、導体ポスト２０２を電解メッキにより形成する。この電解メッキにより、絶縁樹脂層１０７のビア２０１が形成されている部分に、導体ポスト２０２が充填形成し、導体ポストを有するプリント配線板を得る（図２（ｊ））。
導体ポスト２０２の材質としては、この製造方法に適するものであればどのようなものでも良く、例えば、銅、ニッケル、金、錫、銀、パラジウム、ビスマス、あるいはこれらの金属種の複合系が挙げられる。特に、銅を適用することで、抵抗特性に優れた導体ポスト２０２が得られる。
【００２３】
次に、導体ポスト２０２の表面に（先端）に、接合用金属層２０３を形成して導体ポストおよび被接続層との電気接続を行う接合用金属層を有するプリント配線板を得る（図２（ｋ））。接合用金属層２０３の形成方法としては、導電性フレーム１０１を電解メッキ用リードとして電解メッキにより形成する方法、無電解メッキにより形成する方法、ペースト印刷による方法が挙げられる。
接合用金属層２０３の材質としては、図２（ｎ）に示す被接合部２０７と合金化接合可能なものであれば、どのようなものでも良く、半田など比較的低温領域で、溶融するものが適する。半田の中でも、鉛、錫、銀、銅、ビスマス、インジウム、亜鉛、金の少なくとも２種からなる半田を使用することが好ましい。近年では特に、環境面での配慮から鉛フリー半田の使用が非常に好適と思われる。
【００２４】
次に、絶縁樹脂層１０６および接合用金属層２０３の表面に、接着剤層２０４を形成する（図２（ｌ））。接着剤層２０４は、適用する樹脂形態に適した方法で形成され、樹脂インクを印刷、コートなどの方法で直接塗布、あるいはドライフィルムタイプの樹脂をラミネート、プレス（常圧、真空）等の方法で形成できる。
【００２５】
次に、導電性フレーム１０１をエッチングにより除去した後、露出した窒化チタン（ＴｉＮ）膜１０６を、重合リン酸系のアルカリエッチャントによりエッチング除去して、配線層（配線パターン）と絶縁層との間に、マイグレーション防止膜が形成された、導体ポストを有する本発明のプリント配線板を得ることができる。ここで得られたプリント配線板は、本発明の多層プリント配線板において、接続層２０５として用いることができる（図２（ｍ））。
【００２６】
以上の工程によって得られた１枚または複数枚の接続層２０５と被接続層２０６とを位置合わせを（図２（ｎ））する。位置合わせは、接続層２０５および被接続層２０６に、予め形成されている位置決めマークを画像認識装置により読みとり位置合わせする方法、接続層２０５および被接続層２０６に、予め形成されているガイド穴に対して、位置合わせ用のガイドピンを挿入することで、機械的に位置合わせする方法等を用いることが出来る。なお、被接続層２０６は図１（ａ）〜図１（ｄ）に示した工程と同様にして形成できる。
【００２７】
次に、接続層２０５および被接続層２０６とを積層する（図３（ｏ））。積層方法としては、例えば、真空プレスを用いて、導体ポスト２０２が、接着剤層２０４を介して、接合用金属層２０３により、被接合部２０７と接合するまで加圧し、更に加熱して接着剤層２０４を熱硬化させて、接続層２０５と被接続層２０６を接着することが出来る。最後に被接続層側の導電性フレーム３０１を前記同様にエッチング除去し、本発明の多層配線板３０２を得るに至る（図３（ｐ））。
なお、上記製造方法の例においては、接合用金属層を接続層の導体ポスト上に形成したが、導体ポストと相対する、被接続層の被接合部や接続層の配線パターン上に形成することもできる。また同様に、接着剤層を接続層の接合用金属層側に形成したが、導体ポストと相対する被接続層の被接合部や接続層の配線パターン側に形成しても良い。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により更に詳細に説明する。
［実施例１］
表面を粗化処理した７０μｍ厚の電解銅箔（三井金属鉱業（株）製、３ＥＣ−ＶＬＰ：商品名）（導
電性フレーム）に、液状ネガレジスト（ＪＳＲ（株）製、ＴＨＢ１２０Ｎ：商品名）をキャスト塗工し、
所定のネガパターンニングマスクを用いて、超高圧水銀灯による露光・現像し、配線層１０４の形成に必要なメッキレジスト層を形成した。
次に、電解銅箔を電解メッキ用リードとして、バリア金属層の形成を電解金メッキ（エヌ・イーケムキャット（株）製、Ｎ−７００：商品名）で行い、さらに電解銅メッキ（エンソンジャパン（株）製、スーパースロー：商品名）により配線層を形成した。配線層は最小部分で線幅／線間＝５／５μｍとした。
次に、メッキ用レジストを剥離した後、露出した配線層の所望領域にチタンをスパッタリング法で析出させ、窒素流通下でマントルヒータにより４００℃で加熱することにより、窒化チタン膜を形成した。
次に、ドライフィルム状の樹脂（住友ベークライト（株）製、ＣＦＰ−１１２３：商品名）に真空ラミネートを用いることで配線層の凹凸を埋め込み、２５μｍ厚の感光性絶縁樹脂層を形成した。
次に、感光性絶縁樹脂層に超高圧水銀灯による紫外線露光とテトラメチルアンモニウムヒドロキシドによる現像を行い、直径８０μｍのビアを形成した。
次に、電解銅箔を電解メッキ用リードとして、電解銅メッキによりビアを充填し、銅ポストを形成した。さらに得られた銅ポストの表面にＳｎ／２．５Ａｇ半田（石原薬品（株）製、ＴＳ１４０：商品名）を電解メッキにより形成した。
次に、バーコーターにより、接着剤ワニスを塗布・乾燥し、接着剤層を形成した。この接着剤ワニスは、ｍ，ｐ−クレゾールノボラック樹脂（日本化薬（株）製、ＰＡＳ−１：商品名）１００ｇとビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（日本化薬（株）製、ＲＥ−４０４Ｓ：商品名）１４０ｇをシクロヘキサン６０ｇに溶解し、硬化触媒としてトリフェニルフォスフィン（北興化学工業（株）製、）０．２ｇを添加して調製した。
次に、７０μｍ電解銅箔を塩化第二鉄系エッチャントにより除去した。露出した窒化チタン膜を重合リン酸系アルカリ水溶液により溶解除去し、プリント配線板（接続層）を得た。
一方、表面を粗化処理した１５０μｍ厚の圧延銅板（古河電工（株）製、ＥＦＴＥＣ−６４Ｔ：商品名）を導電性フレームとして、前記同様な工程にて金メッキによりバリア金属層を形成し、さらに連続して電解銅メッキにより配線層を形成し、パッドを有する被接続層を得た。接続層と被接続層に、予め形成されている位置決めマークを、画像認識装置により読みとり、両者を位置合わせし、１００℃の温度で真空仮圧着後、熱プレスにより２５０℃の温度で加熱加圧することで、銅ポストが接着剤を貫通してパッドと半田接合し、接着剤により接続層と被接続層が接着した。次に、被接続層側の圧延銅板を塩化第二鉄系エッチャントでエッチングにより除去し、本発明の多層配線板を得た。
【００２９】
［比較例１］
上記実施例１において、メッキレジストを剥離した後、窒化チタン薄膜を形成することなく、絶縁層の形成を行った点以外はすべて実施例と同様に多層配線板を製造した。
【００３０】
実施例、比較例で得た多層配線板で、高温高湿バイアステスト（８５℃，８５％，３．３Ｖ，１６８ｈ）を行ったところ、実施例で０％、比較例で４０％の銅マイグレーションによる配線間の短絡不良発生率となった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、微細銅配線でありながら、金属マイグレーションを防止でき、配線間の絶縁信頼性の高いプリント配線および多層配線板を提供することができる。
【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプリント配線板の製造方法の一例を示す断面図と得られたプリント配線板の構造断面
【図２】本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例を示す断面図（図１の続き）
【図３】本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例を示す断面図と得られた多層配線板の構造断面図（図２の続き）
【符号の説明】
１０１、３０１  導電性フレーム
１０２          メッキレジスト層
１０３          バリア金属層
１０４          配線層
１０５          チタン（Ｔｉ）膜
１０６          窒化チタン（ＴｉＮ）膜
１０７          絶縁樹脂層
１０８          本発明の製造方法により得られるプリント配線板
２０１          ビア
２０２          導体ポスト
２０３          接合用金属層
２０４          接着剤層
２０５          接続層
２０６          被接続層
２０７          被接続部
３０２          本発明の製造方法により得られる多層プリント配線板
【図１】
2004235554.tif 000003
【図２】
2004235554.tif 000004
【図３】
2004235554.tif 000005