(57)【要約】【課題】  折り曲げた際に、配線と絶縁膜との剥離が発生しづらく、折り曲げ部分のはみ出しが小さいフレキシブル配線基板及びその製造方法を提供するものである。【解決手段】  図１（ｅ）に示すように、レジストを塗付し、所定のパターンを有する露光マスクを使用して、各バンプ１０４の間に塗付されたレジストの２箇所を露光する。その後、現像処理を行うことにより、露光したレジストを除去し、レジストマスク１０７を形成する。次に、図１（ｆ）に示すように、レジストマスク１０７をマスクとして絶縁膜１０６を所定の膜厚までエッチングし、絶縁膜１０６に２箇所の薄膜部１０８を形成する。この薄膜部１０８は、後工程（半導体パッケージを積層する工程）においてフレキシブル配線基板を折り曲げる際の折り曲げ部分に対応する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層と、該配線層の上に直接又はエッチングストッパー層を介して形成された複数のバンプと、該複数のバンプが形成された面に該複数のバンプの頂面が露出するように形成された絶縁膜と、を有し、折り曲げて使用するフレキシブル配線基板であって、
折り曲げる部分の絶縁膜は、他の部分の膜厚と比べて膜厚が薄いことを特徴とするフレキシブル配線基板。
【請求項２】
配線層と、該配線層の上に直接又はエッチングストッパー層を介して形成された複数のバンプと、該複数のバンプが形成された面に該複数のバンプの頂面が露出するように形成された絶縁膜と、を有し、折り曲げて使用するフレキシブル配線基板に対して、
前記絶縁膜が形成された面に、レジストを塗付又はラミネートし、パターニングすることにより折り曲げる部分以外の絶縁膜の上にレジストマスクを形成するレジストマスク形成ステップと、
前記レジストマスクをマスクとして、前記絶縁膜を所定の膜厚になるまでエッチングするエッチングステップと、
を含むことを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＩＣやＬＳＩ等の電子デバイス実装用のフレキシブル配線基板及びその製造方法に関し、特に高密度実装を実現できるフレキシブル配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体製造技術の進歩は非常に目覚しく、半導体素子の微細化は、マスクプロセス技術及びエッチング技術等の微細パターン形成技術の飛躍的な進歩により実現されている。一方、半導体パッケージの高密度化、高機能化に対応して３次元パッケージの提案がなされ、複数のＬＳＩを単一のパッケージ内に搭載し、システムとして機能させるシステムインパッケージ（ＳＩＰ）の要求が高まっている。システムインパッケージは、システムを構成する複数のＬＳＩをワンチップ化することにより、低電力化・高性能化・低実装面積化に対応することができる。
【０００３】
そして、バンプが形成されたフレキシブル配線基板をインターポーザーとして用い、システムインパッケージを作製する試みがなされている。このフレキシブル配線基板は、銅箔等の金属膜を一方の表面側からウェットエッチングによりエッチングすることで、縦断面形状が略台形のバンプを形成することにより作製される（例えば、特許文献１）。
【０００４】
ここで、図３を参照しつつ、特許文献１に開示されているフレキシブル配線基板を用いて、システムインパッケージを作製する工程について説明する。
【０００５】
まず、図３（ａ）に示すように、多層金属板１００を用意する。この多層金属板１００は、厚さ約１２〜３０μｍの銅箔からなる配線層１０１上に積層された、厚さ約０．５〜２．０μｍのＮｉ（ニッケル）からなるエッチングストッパー層１０２と、更にその上に積層された、厚さ約２０〜８０μｍの銅箔からなるバンプ形成用金属層１０３とからなる。
【０００６】
次に、バンプ形成用金属層１０３の上にレジストを塗布する。そして、複数の円形パターンが形成された露光マスクを使用して露光を行い、続いて現像を行うことによりレジストマスク（図示しない）を形成する。そして、図３（ｂ）に示すように、そのレジストマスクをマスクとして、バンプ形成用金属層１０３をエッチングすることにより、上下配線膜間を導通する層間膜導通手段のバンプ１０４を形成する。
【０００７】
レジストマスクは円形パターンを有しているため、バンプ１０４の横断面形状は円形となる。また、ウェットエッチングによりエッチングを行うため、バンプ形成用金属層１０３は等方的にエッチングされる。従って、レジストマスクの下にもエッチング溶液が入り込み、縦方向と同時に横方向にもエッチングが進行する（サイドエッチ）。その結果、バンプ１０４の縦断面形状は略台形となる。また、このエッチングにおいて、エッチングストッパー層１０２はバンプ形成用金属層１０３のエッチング時に配線層１０１がエッチングされるのを防止する。
【０００８】
そして、レジストマスクを剥離した後、バンプ１０４をマスクとしてエッチングストッパー層１０２をエッチングして除去する。このとき、図３（ｂ）に示すように、バンプ１０４と配線層１０１との間にエッチングストッパー層１０５が介在することになる。
【０００９】
次に、図３（ｃ）に示すように、樹脂等のフィルムシートからなる絶縁膜１０６をバンプ１０４の上から押し込み、バンプ１０４の頂面が露出するまで絶縁膜１０６を研磨し、フレキシブル配線基板１１０を作製する。このフレキシブル配線基板１１０は、システムインパッケージを作製する際のインターポーザーとして用いられる。
【００１０】
そして、モールド樹脂１４２内に半導体チップ１４１が形成された半導体パッケージ１４０を２つ用意し、配線層１０１が各半導体パッケージ１４０と接するように、半導体パッケージ１４０をフレキシブル基板１１０に実装する。そして、フレキシブル配線基板１１０を折り曲げて半導体パッケージ１４０を積層する。このように、フレキシブル配線基板１１０をインターポーザーとして使用することにより、半導体パッケージ１４０を２段階に積層したシステムインパッケージを作製することができる。
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−１１１１８９号公報（段落［００２５］―［００２９］
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、システムインパッケージに用いるインターポーザーにおいては、各半導体パッケージを積層していくとき折り曲げ部分が必要となり、接続した状態では必然的に湾曲状態となる。このような場合、フレキシブル配線基板の弾性反発力により、絶縁膜の折り曲げ部分への歪が発生し、その結果、配線と絶縁膜との剥離が発生するという問題があった。
【００１３】
また、フレキシブル配線基板の弾性反発力による絶縁膜の歪を防止するためには、湾曲の曲率半径を大きくする必要があり、半導体パッケージから外方に突出する長さが長くなり、小型化・薄型化が妨げられる。従って、各半導体パッケージ１４０を薄型化しても、システムインパッケージ全体の大きさが大きくなってしまい、結局、高密度に半導体パッケージを実装することができなかった。
【００１４】
本発明は上記の問題を解決するものであり、システムインパッケージ作製工程で、折り曲げた場合に歪が発生せず、配線と絶縁膜との剥離が発生しづらいフレキシブル配線基板及びその製造方法を提供するものである。更に、フレキシブル配線基板の折り曲げ部分での湾曲を小さくすることにより、システムインパッケージ全体の大きさを小さくし、高密度実装を可能とするフレキシブル配線基板及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
請求項１記載の発明は、配線層と、該配線層の上に直接又はエッチングストッパー層を介して形成された複数のバンプと、該複数のバンプが形成された面に該複数のバンプの頂面が露出するように形成された絶縁膜と、を有し、折り曲げて使用するフレキシブル配線基板であって、折り曲げる部分の絶縁膜は、他の部分の膜厚と比べて膜厚が薄いことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、配線層と、該配線層の上に直接又はエッチングストッパー層を介して形成された複数のバンプと、該複数のバンプが形成された面に該複数のバンプの頂面が露出するように形成された絶縁膜と、を有し、折り曲げて使用するフレキシブル配線基板に対して、前記絶縁膜が形成された面に、レジストを塗付又はラミネートし、パターニングすることにより折り曲げる部分以外の絶縁膜の上にレジストマスクを形成するレジストマスク形成ステップと、前記レジストマスクをマスクとして、前記絶縁膜を所定の膜厚になるまでエッチングするエッチングステップと、を含むことを特徴とするフレキシブル配線基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によると、フレキシブル配線基板の折り曲げ部分における絶縁膜の膜厚を薄くすることにより、半導体パッケージを積層する際にフレキシブル配線基板を折り曲げても、配線と絶縁膜との剥離が発生しづらくなる。更に、折り曲げ部分での湾曲が小さくなるため、全体を小さくすることができ、その結果、高密度に半導体パッケージを実装することが可能となる。
【００１８】
また、請求項２に記載の発明によると、フレキシブル配線基板の折り曲げ部分の絶縁膜を所定の膜厚になるまでエッチングすることにより、その部分を他の部分と比べて薄くすることができる。従って、半導体パッケージを積層するときに折り曲げても配線と絶縁膜との剥離が発生しづらいフレキシブル配線基板を製造することが可能となる。更に、本発明によると、折り曲げ部分での湾曲を小さくし、高密度に半導体パッケージを実装することができるフレキシブル配線基板を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図１及び図２を参照しつつ説明する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施形態におけるフレキシブル配線基板の製造工程について図１を参照しつつ説明する。図１は、第１の実施形態における製造方法を工程順に示す基板の断面図である。
【００２１】
まず、図１（ａ）に示すように、多層金属板１００を用意する。この多層金属板１００は、厚さ１２〜３０μｍの銅箔からなる配線層１０１の上に積層された、厚さ０．５〜２．０μｍのＮｉからなるエッチングストッパー層１０２と、更にその上に積層された、厚さ２０〜８０μｍの銅箔からなるバンプ形成用金属層１０３とからなる。
【００２２】
次に、バンプ形成用金属層１０３の上にレジストを塗布又はラミネートし、複数の円形パターンが形成された露光マスクを使用して露光及び現像を行い、レジストマスク（図示しない）を形成する。そして、図１（ｂ）に示すように、そのレジストマスクをマスクとしてバンプ形成用金属層１０３をエッチングすることにより、バンプ１０４を形成する。その後、バンプ１０４をマスクとしてエッチングストッパー層１０２をエッチングにより除去する。このとき、バンプ１０４と配線層１０１との間にエッチングストッパー層１０５が介在する。
【００２３】
そして、図１（ｃ）に示すように、バンプ１０４が形成されている面に、前駆体の状態にある液状のポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等からなる絶縁材料を、カーテンコータ、クターブレード法、バーコータ、スクリーン印刷法等により塗布する。本実施形態においては、バンプ１０４の高さよりも絶縁材料の高さが若干高くなるように絶縁材料を塗布しているが、バンプ１０４の高さよりも若干低くなるように絶縁材料を塗付してもよい。そして、ベーク処理を行うことにより液状の絶縁材料を固化し、絶縁膜１０６を形成する。そして、ポリイミド樹脂の場合は徐々に温度を上げ、最終的に約４００℃でベーク処理を行い、エポキシ樹脂の場合も徐々に温度を上げ、最終的に約１８０℃でベーク処理を行う。尚、図１（ｃ）には、ベーク処理によって形成された絶縁膜１０６が示されている。
【００２４】
次に、図１（ｄ）に示すように、絶縁膜１０６の表面部を、少なくとも各バンプ１０４の頂面が完全に露出するまで研磨し、フレキシブル配線基板１１０を作製する。ここで、バンプ１０４の頂面が完全に露出すればよく、露出した後更に絶縁膜１０６を研磨し続けてもよい。また、研磨以外の方法、例えば、エッチング法やレーザー加工法によってバンプ１０４の頂面が露出するまで絶縁膜１０６を除去してもよい。尚、本実施形態においては、絶縁膜１０６の膜厚を約５０μｍとした。
【００２５】
尚、絶縁材料には、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂の他、熱可塑性樹脂を使用してもよい。この熱可塑性樹脂には、液晶ポリマー、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ又はＰＥＴ等が使用され、Ｔダイ法により成形される。このＴダイ法は、押し出し機で加熱溶融した樹脂を押し出して先端のＴダイから塗出し、流動体状態にした材料（樹脂）を直接バンプ付基板１０６上に塗布し、冷却により固化させる方法である。このＴダイ法を用いて液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂を基板に塗布し、冷却により固化させて絶縁膜１０６を形成する。
【００２６】
また、絶縁膜１０６は、樹脂等のフィルムシートをバンプ１０４の上から押し込み、バンプ１０４の頂面が露出するまで研磨して形成してもよい。
【００２７】
次に、絶縁膜１０６の上にレジスト（例えば、日立化成工業製  ＲＹ−３２１９）をラミネートし、露光及び現像を行い、図１（ｅ）に示すように、レジストマスク１０７を形成する。または、ポジ型のレジスト（例えば、東京応化工業製  ＰＭＥＲ）を塗付し、所定のパターンを有する露光マスクを使用して、そのパターンに従ってレジストを露光し、現像してレジストマスク１０７を形成しても構わない。本実施形態においては、各バンプ１０４の間に塗付されたレジストの２箇所を露光する。その後、現像処理を行うことにより、露光したレジストを除去し、レジストマスク１０７を形成する。レジストが除去された部分は、後工程（半導体パッケージを積層する工程）においてフレキシブル配線基板を折り曲げる際の折り曲げる部分に対応する。
【００２８】
次に、図１（ｆ）に示すように、レジストマスク１０７をマスクとして絶縁膜１０６を所定の膜厚（例えば膜厚が約２５μｍ）になるまでエッチングし、絶縁膜１０６に２箇所の薄膜部１０８を形成する。この薄膜部１０８は、後工程（半導体パッケージを積層する工程）においてフレキシブル配線基板を折り曲げる際の折り曲げ部分に対応する。このエッチングは、ウェットエッチンにより行い、エッチング液（ヒドラジン系）に漬けることにより行う。その後、レジストマスク１０７を剥離し、フレキシブル配線基板１２０を作製する。図１（ｆ）には、レジストマスク１０７を剥離した後の状態が示されている。
【００２９】
次に、図１（ｇ）に示すように、モールド樹脂１４２内に半導体チップ１４１が形成された半導体パッケージ１４０を２つ用意し、配線層１０１が各半導体パッケージ１４０と接するように、半導体パッケージ１４０をフレキシブル配線基板１２０に実装する。そして、フレキシブル配線基板１２０を折り曲げて半導体パッケージ１４０を積層する。このとき、フレキシブル配線基板１２０に形成された薄膜部１０８の位置と半導体パッケージ１４０の角部とが合致するように、予め薄膜部１０８を形成する位置を決めておく。その結果、角部において薄膜部１０８をほぼ直角に曲げることができ、従来技術と比較して折り曲げ部分の湾曲を小さくすることが可能となる。つまり、薄膜部１０８は他の部分と比べて膜厚を薄くしているため、やわらかくなり、曲げやすくなっている。その結果、半導体パッケージ１４０の角部において薄膜部１０８をほぼ直角に曲げることができ、フレキシブル配線基板１２０を半導体パッケージ１４０に密着して曲げることが可能となる。
【００３０】
このようにして、フレキシブル配線基板１２０をインターポーザーとして用いて半導体パッケージ１４０を挟み込みことにより、システムインパッケージを作製する。また、このシステムインパッケージを何層も積層することにより、更に高密度化したシステムインパッケージを作製することができる。
【００３１】
本実施形態のように、半導体パッケージの角部の位置に対応したフレキシブル配線基板の折り曲げ部分をエッチングして薄くすることにより、折り曲げ部分が曲がり易くなる。その結果、折り曲げ部分に歪が発生しづらくなり、配線層と絶縁膜との剥離が発生しづらくなる。更に、半導体パッケージの角部において、折り曲げ部分を半導体パッケージに密着させて曲げることができるため、折り曲げ部での湾曲を小さくすることができる。その結果、システムインパッケージ全体の大きさを小さくすることができ、高密度に半導体チップを実装することが可能となる。
【００３２】
尚、本実施形態においてはウェットエッチングにより絶縁膜１０６をエッチングしたが、ドライエッチングによりエッチングしてもよい。例えば、絶縁膜１０６の膜厚を約２５μｍとし、絶縁膜１０６の上にレジスト（例えば、日立化成工業製  ＲＹ−３２２５）を塗付又はラミネートする。そして、露光及び現像を行うことにより、厚さ約２５μｍのレジストマスク１０７を形成する。そして、真空チャンバー内でプラズマエッチング（例えば、４フッ化炭素、酸素プラズマ）を行う。このエッチングにより、レジストマスク１０７もエッチングされる。レジストマスク１０７が完全にエッチングされるまでエッチングすると、絶縁膜１０６の膜厚は約２０μｍとなり、薄膜部１０８が形成される。
【００３３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施形態におけるフレキシブル配線基板の製造工程について図２を参照しつつ説明する。図２は、第２の実施形態における製造方法を工程順に示す基板の断面図である。
【００３４】
まず、図２（ａ）に示すように、フレキシブル配線基板１１０を用意する。このフレキシブル配線基板１１０は、上述した第１の実施形態のフレキシブル配線基板の製造方法において、図１（ａ）〜（ｄ）に示す工程に従って作製された基板である。尚、絶縁膜１０６の膜厚を約５０μｍとした。
【００３５】
次に、絶縁膜１０６の上にレジスト（例えば、東京応化工業製  ＰＭＥＲ又は日立化成工業製  ＲＹ−３２１９）を塗付又はラミネートし、露光及び現像を行い、図２（ｂ）に示すようにレジストマスク１０７を形成する。例えば、ポジ型のレジストを塗付し、所定のパターンを有する露光マスクを使用して、そのパターンに従ってレジストを露光する。本実施形態においては、各バンプ１０４の間に塗付されたレジストを全面的に露光する。その後、現像処理を行うことにより、露光したレジストを除去し、レジストマスク１０７を形成する。レジストが除去された部分は、後工程（半導体パッケージを積層する工程）においてフレキシブル配線基板を折り曲げる際の折り曲げる部分に対応する。
【００３６】
次に、図２（ｃ）に示すように、レジストマスク１０７をマスクとして絶縁膜１０６を所定の膜厚（例えば膜厚が約２５μｍ）になるまでエッチングし、各バンプ１０４の間に薄膜部１０８を形成する。この薄膜部１０８は、後工程（半導体パッケージを積層する工程）においてフレキシブル配線基板を折り曲げる際の折り曲げ部分に対応する。このエッチングは、ウェットエッチングにより行い、エッチング液（ヒドラジン系）に漬けることにより行う。その後、レジストマスク１０７を剥離し、フレキシブル配線基板１３０を作製する。図２（ｃ）には、レジストマスク１０７を剥離した後の状態が示されている。
【００３７】
次に、図２（ｄ）に示すように、半導体パッケージ１４０を２つ用意し、配線層１０１が各半導体パッケージ１４０と接するように、半導体パッケージ１４０をフレキシブル基板１３０に実装する。そして、フレキシブル配線基板１３０を折り曲げて半導体パッケージ１４０を積層する。その結果、折り曲げ部分において薄膜部１０８をほぼ直角に曲げることができ、従来技術と比較して折り曲げ部分の湾曲を小さくすることができる。つまり、薄膜部１０８は他の部分と比較して膜厚を薄くしているため、やわらかくなり、曲げやすくなっている。従って、折り曲げ部分において薄膜部１０８をほぼ直角に曲げることができ、フレキシブル配線基板１３０を半導体パッケージ１４０に密着させて曲げることが可能となる。
【００３８】
このようにして、フレキシブル配線基板１３０をインターポーザーとして用いて半導体パッケージ１４０を挟み込むことにより、システムインパッケージを作製することができる。また、このシステムインパッケージを何層も積層することにより、更に高密度化したシステムインパッケージを作製することができる。
【００３９】
本実施形態のように、フレキシブル配線基板の折り曲げ部分を全面的にエッチングして薄くすることにより、部分的に薄くするよりも折り曲げ部分が曲がり易くなるため、更に折り曲げ部分に歪が発生しづらくなる。また、折り曲げ部分を半導体パッケージ１４０に密着させて曲げることができるため、折り曲げ部分での湾曲を更に小さくすることができる。その結果、システムインパッケージ全体の大きさを小さくすることができ、高密度に半導体チップを実装することが可能となる。
【００４０】
尚、本実施形態においても、ドライエッチングにより絶縁膜１０６をエッチングしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を工程順に示す基板の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるフレキシブル配線基板の製造方法を工程順に示す基板の断面図である。
【図３】従来技術におけるフレキシブル配線基板の製造方法を工程順に示す基板の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  多層金属板
１０１  配線層
１０２、１０５  エッチングストッパー層
１０３  バンプ形成用金属層
１０４  バンプ
１０６  絶縁膜
１０７  レジストマスク
１０８  薄膜部
１１０、１２０、１３０  フレキシブル配線基板
１４０  半導体パッケージ
１４１  半導体チップ
１４２  モールド樹脂
【図１】
2005085930.tif 000003
【図２】
2005085930.tif 000004
【図３】
2005085930.tif 000005