(57)【要約】【課題】  形状精度が高く、生産性に優れた配線回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】  金属層と、該金属層に接続され且つ樹脂に埋設されたバンプを有し、前記金属層に接続されたバンプのもう一方の接続面が前記樹脂の表面に露出する構造を有する積層箔のコイルと、該積層箔のコイルと金属箔のコイルとを接合して一体化した配線回路基板用積層箔を用いた配線回路基板の製造方法であって、前記積層箔のコイルのバンプの接続面が表面に露出した側の面と、前記金属箔のコイルの一方の側の面とに、それぞれ乾式成膜金属層を形成しながら、圧接ロールを介して圧下率１０％以下で荷重を加えて一体化して配線回路基板用積層箔とした後、配線回路基板用積層箔の前記金属層と前記金属箔にエッチングを施して両面に配線回路パターンを形成する配線回路基板の製造方法。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と、該金属層に接続され且つ樹脂に埋設されたバンプを有し、前記金属層に接続されたバンプのもう一方の接続面が前記樹脂の表面に露出する構造を有する積層箔のコイルと、該積層箔のコイルと金属箔のコイルとを接合して一体化した配線回路基板用積層箔を用いた配線回路基板の製造方法であって、前記積層箔のコイルのバンプの接続面が表面に露出した側の面と、前記金属箔のコイルの一方の側の面とに、それぞれ乾式成膜金属層を形成しながら、圧接ロールを介して圧下率１０％以下で荷重を加えて一体化して配線回路基板用積層箔とした後、配線回路基板用積層箔の前記金属層と前記金属箔にエッチングを施して両面に配線回路パターンを形成することを特徴とする配線回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路を高密度実装可能な配線回路基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配線回路基板の分野においてはビルドアップ基板と呼ばれる多層基板やＣＳＰ（Chip  Scale  Package）と呼ばれる半導体集積回路を高密度実装するための回路基板に関する技術開発が進められている。
例えば、複数の配線回路基板を積層し、これらの配線回路基板を貫通するスルーホールと呼ばれる穴を開け、スルーホール内にメッキ層を形成し電気的接続をとる方法は広く実用化されている。（例えば、非特許文献１参照。）
【０００３】
また、多層基板の製造方法として、導体回路となる導体回路形成用金属層、該金属層とは別の金属からなるエッチングバリア層、突起形成用金属層の三層構造からなる配線回路基板用積層箔を用意し、突起形成用金属層にエッチングにより突起を形成し、突起が形成された側の面に層間絶縁層を形成したのち、突起側の面に別の金属箔を重ねて積層し、加圧することにより一体化し、更に両面をエッチングすることで両面に導体回路層を形成する方法が開示されている。（特許文献１参照。）
【非特許文献１】春日編著  「実用化が進む小型パッケージ  ＣＳＰ実装技術」日刊工業新聞社、1999年7月30日
【特許文献１】特開２００１−１１１１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した非特許文献１に開示された配線回路基板の製造方法は前述のスルーホールの穿孔をドリルやレーザー光を用いて行う必要があるため、穴数が多くなると工数が増えコストが高くなる問題がある。
次に、上述した特許文献１に開示される多層基板の製造方法においては、バンプ接合の信頼性を十分確保するために加圧時の変形量を大きくとる必要があり、特に高精細な配線回路パターンを形成する際には、変形に伴うパターン位置ずれマージンを見込んで配線回路パターンを設計する必要があるため、パターン精度を高める上で障害になっていた。
また、これらの方法では、シート状の中間素材を用いて製造を行うため、接合、エッチング等の工程がバッチ処理により行われるため、生産性に優れているとは言い難い。
以上を鑑み、本発明の目的は、形状精度が高く、生産性に優れた配線回路基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものである。
即ち本発明は、金属層と、該金属層に接続され且つ樹脂に埋設されたバンプを有し、前記金属層に接続されたバンプのもう一方の接続面が前記樹脂の表面に露出する構造を有する積層箔のコイルと、該積層箔のコイルと金属箔のコイルとを接合して一体化した配線回路基板用積層箔を用いた配線回路基板の製造方法であって、前記積層箔のコイルのバンプの接続面が表面に露出した側の面と、前記金属箔のコイルの一方の側の面とに、それぞれ乾式成膜金属層を形成しながら、圧接ロールを介して圧下率１０％以下で荷重を加えて一体化して配線回路基板用積層箔とした後、配線回路基板用積層箔の前記金属層と前記金属箔にエッチングを施して両面に配線回路パターンを形成する配線回路基板の製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の配線回路基板の製造方法は、高いパターン精度と生産性を飛躍的に向上させる効果を持ち、これを用いてなる配線回路基板は優れた信頼性を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
上述したように本発明の重要な特徴は、金属層と、該金属層に接続され且つ樹脂に埋設されたバンプを有し、前記金属層に接続されたバンプのもう一方の接続面が前記樹脂の表面に露出する構造を有する積層箔のコイルと、該積層箔のコイルと金属箔のコイルとを接合して一体化した配線回路基板用積層箔を用いた配線回路基板の製造方法であって、前記積層箔のコイルのバンプの接続面が表面に露出した側の面と、前記金属箔のコイルの一方の側の面とに、それぞれ乾式成膜金属層を形成しながら、圧接ロールを介して圧下率１０％以下で荷重を加えて一体化する接合工程により、変形をごく僅かに抑えた強固な接合を実現し、更に接合工程とエッチング工程を一貫してコイル状で取り扱うことで連続工程とし、生産効率を高めたことにある。
なお、本発明でいうコイルとは、帯状のものを芯に巻き付けた形態のものを指し、その長さを厳密に問うものではない。
【０００８】
前記金属層と、該金属層に接続され且つ樹脂に埋設されたバンプを有し、前記金属層に接続されたバンプのもう一方の接続面が前記樹脂の表面に露出する構造を有する積層箔において、バンプの形状、樹脂とバンプとの比率、等は特に制限しない。
この積層箔において、金属層は配線回路となり、樹脂には電気的絶縁と構造体として剛性を担う役割があり、バンプは一体化する金属箔との層間の電気的接続を担う役割がある。
また、樹脂とバンプの材質については、特に規定しないが、例えば、樹脂の材質としてはポリイミド、ポリアミドイミド、液晶ポリマー、エポキシ樹脂などを用いることができる。また、金属層、バンプの材質としては廉価で導電性に優れた、Ｃｕ、Ａｇなどの純金属、若しくはそれぞれを主成分とする合金を用いることができる。
このような積層箔の具体例としては、図1に示す断面構造を有するものを用いることができ、(1)バンプ、(2)樹脂、(3）エッチングバリア金属層、(4)金属層からなる。
【０００９】
次に、上述の積層箔のコイルと金属箔のコイルとを接合一体化する方法に、乾式成膜金属層を形成しながら、圧接ロールを介して荷重を加えて一体化する方法を採用した理由は、乾式成膜法により形成した金属膜は、表面が活性な性質を有しているため、大きな圧下率を加えることなく強固な接合を行うことが可能で、しかも短時間に形成した極薄い厚さであっても、その表面は接合に十分な活性な性質を有しているため、活性面を形成する効率が極めて高く、生産性に優れているからである。
また、接合は、好ましくは真空若しくは不活性ガス雰囲気中で行うと良く、そうすることで接合面に気体巻き込みによる接合欠陥や乾式成膜金属層の表面に金属酸化物が生成されることによる接合欠陥を低減できる。
なお、接合に供する積層箔のコイルと金属箔のコイルの接合面の表面粗さは大きければ接合率が低下し、平滑であればあるほど接合率が高くなる。好ましくは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１の粗さの定義における十点平均粗さＲｚを１μｍ以下に調整すると良い。
【００１０】
前記の乾式成膜層は、積層箔と金属箔とを接合するバインダの役割を持ち、その材質は、特に樹脂との密着性に優れているものが好ましく、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等を用いると、高い密着性が得られやすい。
また、乾式成膜層の形成は、蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法等の物理蒸着法の中から選択することができる。
【００１１】
圧接ロールを介して圧接する際の圧下率を１０％以下とした理由は、圧下率をこれ以上大きくすると、塑性変形により配線回路パターン精度の悪化が生じやすいためである。
適切な圧下率は接合面の表面粗さに依存し、粗さが小さければ圧下率を低く設定しても完全な接合状態を実現しやすい。圧下率は好ましくは７％以下さらに好ましくは５％以下とすると良い。
【００１２】
以上で述べた接合一体化に用いる装置としては、例えば、本発明者らが特開２００１−１６２３８２号公報に開示している図２の装置により行うことができる。
図２の装置は真空槽内に配置された巻き出しスプール(左)(5)に積層箔(6)が取りつけられ、対向する巻き出しスプール(右)(7)には前記の積層箔に貼り合わせる金属箔(8)が取りつけられ、乾式成膜装置の蒸着源(9)と、ほぼ対峙する位置に設けられた圧接用ロール(10)から構成され、蒸着源(9)より乾式成膜層を形成しながら、圧着接合により一体化し、一体化された配線回路基板用積層箔(11)を巻き取りスプール(12)によって巻き取る構造になっている。本装置では一体化工程を連続的に行うことができる。
【００１３】
本発明の配線回路基板の製造方法において、回路パターンのエッチングは、エッチング速度が高く生産性に優れたスプレーエッチング法などにより、連続工程にて行うことが好ましい。
【実施例】
【００１４】
以下の実施例で本発明の配線回路基板の製造工程を更に詳しく説明する。
図３(ａ)〜(ｅ)及び図４(ｆ)〜(ｊ)に本発明の配線回路基板の製造工程を示す。
（ａ）：Ｃｕ（Ｉ）層（７０μｍ）(13)／Ｎｉ層（０．８μｍ）(14)／Ｃｕ（II）層（９μｍ）(15)の三層からなる三層金属箔を用意した。
（ｂ）：前記三層金属箔のＣｕ（Ｉ）層側にネガ型フォトレジスト(16)（日立化成（株）製フォテックＨ−Ｋ３５０）によりバンプのパターンを形成した。
（ｃ）：塩化第二鉄によりＣｕ（Ｉ）層をエッチングしバンプ(17)を形成した。
（ｄ）：フォトレジストを水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し剥離した。
（ｅ）：バンプ形成面にワニス状のポリアミドイミド樹脂を塗布し乾燥させたのち、バンプ先端が表面に露出するまで研磨し、片面がＣｕ（II）層、もう片面が樹脂(18)にバンプが埋設された形態の積層箔(6)とした。
【００１５】
（ｆ）：上記バンプが埋設された積層箔(6)からなるコイルとCu箔（２５μｍ）の金属箔(8)からなるコイルとを図２の装置の巻き出しスプールにそれぞれセットし、接合面にＴｉ蒸着層(20)、(21)を形成しながら、圧下率０．５％で圧接を行い、前記バンプが埋設された箔とＣｕ（III）層（19）を一体化し、一体化した回路基板用積層箔(11)を得た。
なお、図４（ｆ）に示した断面模式図は、回路基板用積層箔(11)の断面模式図である。
(ｇ)：回路基板用積層箔(11)の表裏面のＣｕ（III）層とＣｕ（II）層にそれぞれフォトレジスト(22)、(23)（日立化成（株）製フォテックＨ−Ｋ３５０）によりパターンを形成した。
（ｈ）：Ｃｕ（III）層とＣｕ（II）層を塩化第二鉄（濃度４７ボーメ）を用いてエッチングした。
（ｉ）：Ｃｕ（III）層とＣｕ（II）層に形成したフォトレジストを水酸化ナトリウム水溶液を用いて剥離した。
（ｊ）：Ｃｕ（III）層に形成した配線パターンをマスクとして露出しているＴｉ蒸着膜を弗化アンモニウム系エッチング液（メルテックス（株）製ＴＬ１４２コンク）にてエッチングし、表面、裏面の配線層（Ｉ）(24)、配線層（II）(25)がバンプによって層間接続された配線回路基板とした。
【００１６】
図５に示す本発明による配線回路基板用積層箔の断面を電子顕微鏡により観察し、樹脂に埋設されたバンプがＴｉ蒸着層を介して上部の配線層と良好な接合状態で接合されており、塑性変形を殆ど加えていないため、バンプの変形がごく僅かに抑えられていることがわかる。
なお、図５に示した配線回路基板用積層箔は埋め込み樹脂と当て板により支えられて埋め込み、その断面を顕微鏡で観察したものであり、埋め込みの樹脂と当て板とが配線回路基板用積層箔の上下に写っているものである。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
本発明はパターン精度と生産性に優れた配線回路基板の製造技術を提供するものであり、高密度実装が不可欠な配線回路基板に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明で用いる積層箔の一例を示す模式図である。
【図２】本発明で用いる接合装置の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の配線回路基板の製造方法の実施例の一例を示す模式図である。
【図４】本発明の配線回路基板の製造方法の実施例の一例を示す模式図である。
【図５】本発明で開示された方法により接合一体化した回路基板用積層箔の断面電子顕微鏡写真とその模式図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  バンプ
２  樹脂
３  エッチングバリア金属層
４  金属層
５  巻き出しスプール(左)
６  積層箔
７  巻き出しスプール(右)
８  金属箔
９  蒸着源
１０  圧接用ロール
１１  一体化した回路基板用積層箔
１２  巻き取りスプール
１３  Ｃｕ（Ｉ）層
１４  Ｎｉ層
１５  Ｃｕ（II）層
１６  フォトレジスト
１７  バンプ
１８  樹脂
１９  Ｃｕ（III）層
２０  Ｔｉ蒸着層
２１  Ｔｉ蒸着層
２２  フォトレジスト
２３  フォトレジスト
２４  配線層（Ｉ）
２５  配線層（II）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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