(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面側に突出して形成された絶縁性樹脂から成る複数個の絶縁性突起の各表面が導体層によって覆われた外部接続端子に形成されて成る配線基板を製造する際に、
前記配線基板を形成する基板の第１配線パターンが形成されたパターン形成面と、前記外部接続端子を形成する部位に貫通孔が形成された金属板の一面側との間に、絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体を挟み込むことにより、前記金属板の他面側に軟化状態の絶縁性樹脂の一部を各貫通孔から突出せしめ、前記パターン形成面に絶縁性樹脂から成る絶縁層を積層し、
次いで、前記金属板の他面側に突出した絶縁性樹脂から成る各突出部を除去した後、前記金属板をエッチングにより除去することにより、前記絶縁層から突出する複数個の絶縁性突起を形成し、
その後、前記第１配線パターンと、絶縁性突起の各々の表面を覆う導体層とを電気的に接続するビアを含む第２配線パターンを前記絶縁層に形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属板の貫通孔を、円錐台形状とし、基板と前記金属板とによって絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体を挟み込む際に、前記円錐台形状の貫通孔の拡径側を前記フィルム状の成形体に向けるように、前記金属板を配設することを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配線基板の製造方法に関し、詳しくは半導体装置等に使用される基板に、表面実装用の外部接続端子を一体的に設ける配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図４に示されるような配線基板１００が、半導体装置用パッケージに使用されている。この配線基板１００は、基板１０１の略中央部に半導体素子を搭載する搭載穴１０２が形成されており、基板１０１の底面（実装面側）には、搭載穴１０２を囲むように、多数の外部接続端子としての端子用バンプ１０３、１０３・・が装着されている。通常この端子用バンプ１０３は、はんだボールを溶融して形成され、基板１０１の実装面側に形成されたランドから半球形状に突出して形成されている。
【０００３】
しかし、はんだボールを溶融して端子用バンプ１０３、１０３・・を形成する従来の方法では、基板１０１と端子用バンプ１０３との接合強度が不足することがある。さらに、実装時に、端子用バンプ１０３がつぶれて、隣合う端子用バンプ同士がショートしてしまうことがある。
【０００４】
このような端子用バンプのつぶれ等を解消するため、特開平７−２２６４５６号公報には、図５に示す外部接続端子を基板に一体的に設けた半導体装置用パッケージの製造方法が提案されている。
この図５に示す製造方法によれば、先ず、樹脂製基板１０１の両面及び基板１０１を貫通する貫通孔１３０の内壁面に、めっき等により金属層１３２を形成してスルーホールビア１３４を形成する。また、基板１０１の裏面では、スルーホールビア１３４の開口縁の周囲にフォトリソ法によってランド１３６を形成する［図５（ａ）の工程］。このランド１３６は、基板１０１の表面の金属層１３２とスルーホールビア１３４を介して電気的に接続されている。
【０００５】
次いで、スルーホールビア１３４の表側開口部から電気的絶縁性又は導電性の樹脂ペースト１３７を押し込み、樹脂ペースト１３７の一部をスルーホールビア１３４の裏側開口部からランド１３６上に一定量押出し、押出された樹脂ペースト１３７の自重と表面張力とに因って半球状の凸状突出部１３８を形成する［図５（ｂ）の工程］。
【０００６】
この半球状の凸状突出部１３８を形成する樹脂ペースト１３７を固化させた後、樹脂製の凸状突出部１３８の表面、及び基板１０１の表面に、めっき等によって金属層１３９を形成する［図５（ｃ）の工程］。凸状突出部１３８の表面に金属層１３９が形成されて成る外部接続端子としての端子用バンプ１４０は、金属層１３９によってスルーホールビア１３４と電気的に接続され且つ保護される。その後、金属層１３２、１３９が形成された基板１０１の表面にフォトリソ法によって導体パターン１０５を形成する［図５（ｄ）の工程］。
図５に示す製造方法によって形成した外部接続端子としての端子用バンプ１４０は、従来のはんだボールを溶融して端子用バンプ１０３、１０３・・を形成する方法とは異なり、基板１０１と一体的に形成されるため、基板１０１からの端子用バンプ１４０の欠落や電気的短絡を防止できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示す製造方法は、樹脂ペースト１３７を押出すことにより凸状突出部１３８を形成する方法であるため、樹脂ペースト１３７の物性、押出すペースト量や押出す力等におけるバラツキが影響し、複数の凸状突出部１３８を所望の形状に形成することは至難のことである。この様に、１枚の基板に複数設けられた凸状突出部１３８の高さが一定でなくバラツキがあると、確実な実装は困難である。
【０００８】
そこで、本発明はこれら問題点を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、基板に一体的に設けられる複数の外部接続端子を、所望の形状に、例えば高さの揃ったものに容易に形成できる配線基板の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、基板と、複数の貫通孔を形成した金属板によって、絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体を挟み込み、貫通孔から絶縁性樹脂を突出し、次いで、その突出した絶縁性樹脂を除去した後、金属板をエッチングによって除去して絶縁性突起を形成することによって、絶縁性突起の表面が導体層によって覆われて成る、所望形状の複数の外部接続端子を、容易に形成できることを見出し、本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、基板の一面側に突出して形成された絶縁性樹脂から成る複数個の絶縁性突起の各表面が導体層によって覆われた外部接続端子に形成されて成る配線基板を製造する際に、前記配線基板を形成する基板の第１配線パターンが形成されたパターン形成面と、前記外部接続端子を形成する部位に貫通孔が形成された金属板の一面側との間に、絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体を挟み込むことにより、前記金属板の他面側に軟化状態の絶縁性樹脂の一部を各貫通孔から突出せしめ、前記パターン形成面に絶縁性樹脂から成る絶縁層を積層し、次いで、前記金属板の他面側に突出した絶縁性樹脂から成る各突出部を除去した後、前記金属板をエッチングにより除去することにより、前記絶縁層から突出する複数個の絶縁性突起を形成し、その後、前記第１配線パターンと、絶縁性突起の各々の表面を覆う導体層とを電気的に接続するビアを含む第２配線パターンを前記絶縁層に形成することを特徴とする配線基板の製造方法である。
【００１１】
尚、「絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体」とは、基板のパターン形成面に薄膜状に塗布、あるいは載置され得ると共に、基板と金属板とによって挟み込み、所定の力を加えた際（あるいは、加熱して所定の力を加えた際）には、金属板の貫通孔から、フィルム状の成形体を形成する絶縁性樹脂が突出する程度に軟化するものをいう。従って、形態としては樹脂フィルム、液状樹脂、ペースト状樹脂等がある。
【００１３】
かかる本発明において、前記金属板の貫通孔を、円錐台形状とし、基板と前記金属板とによって絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体を挟み込む際に、前記円錐台形状の貫通孔の拡径側を前記フィルム状の成形体に向けるように、前記金属板を配設する。これにより、軟化状態の絶縁性樹脂を、貫通孔の拡径側から縮径側へと挿入することができ、容易に絶縁性樹脂を貫通孔の隅々にわたって挿入できる。このようにして形成された絶縁性突起は、その先端に向かって縮径される円錐台形状となり、安定した形状で変形し難く、基板からも脱落し難い。
【００１４】
本発明によれば、外部接続端子を形成する絶縁性突起は、軟化状態にある絶縁性樹脂を金属板の貫通孔から突出させ、その突出部と金属板を除去して形成される。このため、形成された絶縁性突起は、金属板の貫通孔の形状に倣って形成され、且つ先端部分が平坦面に形成される。従って、金属板の厚さや貫通孔の形状を適宜選択することにより、所望の突出高さや形状の絶縁性突起を容易に形成できる。
そして、本発明では、このような絶縁性突起を基にして外部接続端子を形成するため、基板に一体的に設けられた、所望形状の、例えば高さの揃った複数の外部接続端子を容易に形成できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る配線基板の製造方法の一例について図１及び図２を用いて説明する。
先ず、図１（ａ）に示すように、配線基板を形成する基板１０の第１配線パターン１１が形成されたパターン形成面と、外部接続端子を形成する部位に貫通孔３０ａ、３０ａ・・が形成された金属板３０の一面３０ｂ側との間に、絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体である樹脂フィルム１７を挟み込む。
図１（ａ）に示す基板１０としては、第１配線パターン１１を片面に１層だけ持つものでも、他面にも配線パターンを有した両面配線基板でもよい。あるいは複数の内層配線パターンが絶縁層を介して片面又は両面に多層に形成された多層配線基板であってもよい。尚、図１、図２及び図３においては、パターン形成面側のみを示し、その他の部分を省略した。
【００１６】
絶縁性樹脂から成る樹脂フィルム１７としては、熱硬化性樹脂から成るフィルム、例えば熱硬化性のポリイミド樹脂から成るフィルムを好適に用いることができる。
金属板３０としては、銅板等が用いられる。特に厚さが均一な薄い銅板が好適であり、具体的には厚さが０．１ｍｍ以下のものが好適である。また、金属板３０にはドリル加工あるいはエッチング加工等によって、所定箇所に複数の貫通孔３０ａが、同一形状の円錐台形状に穿孔されている。
尚、ここで言う「所定箇所」とは、後述するように、基板１０と重ね合わされた際に、基板１０に外部接続端子を形成する部位である。
【００１７】
この様に、金属板３０を、その貫通孔３０ａ、３０ａ・・が、基板１０において外部接続端子２０、２０・・を形成する位置にくるように位置合わせをして、基板１０との間に樹脂フィルム１７を挟み込んで重ね合わせ、さらに金属板３０を押圧する。こうして、図１（ｂ）に示す様に、金属板３０の他面３０ｃ側に軟化状態の絶縁性樹脂の一部を各貫通孔３０ａから突出させると共に、基板１０のパターン形成面に積層された絶縁性樹脂から成る絶縁層１８を形成する。この際、貫通孔から突出しやすい、より良好な軟化状態にするために絶縁性樹脂を加熱してもよい。
このとき、基板１０は、パターン形成面を樹脂フィルム１７側に向け、金属板３０は、円錐台形状に穿孔されている貫通孔３０ａの拡径側の面３０ｂを樹脂フィルム１７側に向けて重ねる。これにより、絶縁性樹脂が貫通孔３０ａの拡径側から縮径側へと容易に進入でき、貫通孔３０ａの隅々に絶縁性樹脂を充填できる。
【００１８】
図１（ｂ）の状態で樹脂フィルム１７の絶縁性樹脂を硬化させた後、金属板３０の他面３０ｃが平坦面に形成されるように、他面３０ｃ側にはみ出した絶縁性樹脂の突出部を研磨して除去する［図１（ｃ）の工程］。
研磨後、金属板３０の全てを、エッチング等により除去する［図１（ｄ）の工程］。この様に金属板３０を除去することにより、絶縁性樹脂から成り、基板１０上に平坦に積層された絶縁層１８と、その絶縁層１８から突出する、複数の絶縁性突起１９が形成される。この複数の絶縁性突起１９は、基板１０の外部接続端子を形成する位置に、貫通孔３０ａの形状に倣って略同一形状の円錐台形状に形成される。
【００１９】
その後、第１配線パターン１１と後述する第２配線パターン１２を電気的に接続するビア（非貫通型ビアホール）１５を形成するため、絶縁層１８にビア穴１４を形成する［図１（ｅ）の工程］。ビア穴１４は、レーザ光の照射あるいはエッチングにより、第１配線パターン１１がビア穴１４の底面に露出するよう、絶縁層１８を穿孔して形成される。
【００２０】
形成したビア穴１４の内壁面と絶縁性突起１９の表面を含む基板の表面に、無電解銅めっきを施して無電解銅めっき層を形成した後、この無電解銅めっき層を給電層として、電解銅めっきを施す［図１（ｆ）の工程］。このとき、無電解銅めっきに代え、スパッタリング法や蒸着法を採用してもよい。
こうして無電解銅めっき及び電解銅めっきによって、ビア穴１４の内壁面と絶縁性突起１９の表面を含む基板の表面に、導体層１６が形成される。導体層１６のうち、ビア穴１４の内壁面に設けられた導体層１６ｂによってビア１５が形成される。
また、絶縁性突起１９の表面に設けられた導体層１６ａにより、外部接続端子２０が形成される。
【００２１】
次に、絶縁層１８上に第２配線パターン１２を形成する。
第２配線パターン１２を形成するにあたっては、まず、導体層１６表面にレジスト層３１を形成する。レジスト層３１は、電着レジスト等により液状の感光性レジストを塗布することによって、あるいは支持体に感光性レジストの塗布されたフィルムを貼着することによって形成される［図２（ａ）の工程］。電着レジストによれば、簡単に基板の細かい凹凸に沿って良好にレジスト層３１を形成できる。
【００２２】
このレジスト層３１に露光、現像を施してレジストパターン３２を形成する［図２（ｂ）の工程］。このとき露光には、平行光とノンコンタクトのフォトマスクを用いると、外部接続端子２０どうしの間等、凹凸の細部にわたって良好なレジストパターン３２を形成できる。
そして、レジストパターン３２をマスクとしてエッチングを施し、第２配線パターン１２を形成する［図２（ｃ）の工程］。
この後、レジストパターン３２を除去した状態を図２（ｄ）に示す。図２（ｄ）に示す状態では、外部接続端子２０の導体層１６ａが第２配線パターン１２と電気的に接続され、第２配線パターン１２はビア１５を介して第１配線パターン１１に接続されている。
【００２３】
更に、図２（ｅ）に示すように、外部接続端子２０を除く基板表面上には、ソルダーレジスト層２２を形成し、導体層１６を保護する。ソルダーレジスト層２２の形成は、感光性のソルダーレジストを基板表面に印刷し、あるいはカーテンコーター等を用いて塗布し、その後露光、現像して行なわれる。露光には平行光とノンコンタクトによるフォトマスクを用いることにより、簡単に基板表面の細部にわたって良好にソルダーレジスト層２２を形成することができる。また、ソルダーレジスト層２２の形成にあたっては、実装時に、ソルダーレジスト層２２が、外部接続端子２０と実装基板に設けられたはんだバンプ４１との当接を妨げないよう、ソルダーレジスト層２２の厚さは、外部接続端子２０の突出高さよりも薄く形成する。
その後、絶縁性突起の導体層１６ａの表面に、ニッケル、金等の金属層２１を無電解めっき等によって形成することにより、実装の際に、実装基板のはんだバンプとのぬれ性を向上できる。
【００２４】
他の方法としては、導体層１６を形成後、導体層１６表面にニッケルめっき、金めっきを順次施して積層させ、これをエッチングすることによって金属層２１を形成すると同時に、第２配線パターン１２をも形成する方法もある。
こうして最終的には図２（ｅ）に示される配線基板５０が製造される。
【００２５】
図２（ｅ）に示す配線基板５０には、複数の外部接続端子２０、２０・・が、その周囲の基板表面に塗布されているソルダーレジスト層２２よりも突出した状態で、基板１０と一体的に設けられている。その突出高さは、具体的にはソルダーレジスト層２２の表面から０．０４〜０．１０ｍｍ程度である。
【００２６】
その外部接続端子２０は、絶縁層１８から突出する絶縁性突起１９上に導体層１６ａがその表面を覆うように設けられ、さらにこの導体層１６ａを覆うように金属層２１が設けられて形成されている。このような構成の外部接続端子２０によると、その形状は絶縁性突起１９の形状に左右される。この点、図２（ｅ）に示す配線基板５０では、その絶縁性突起１９は、金属板３０の貫通孔３０ａに充填された絶縁性樹脂から形成されるため、貫通孔３０ａの形状にならったものとなる。従って、図１〜図２に示す製造方法のように、金属板３０の厚さを均一にし、複数の貫通孔３０ａを略同一形状とすることで、形状にバラツキのない均一な絶縁性突起１９を複数同時に得ることができる。その結果、形状にバラツキのない外部接続端子２０を得ることができる。
【００２７】
このような構成から成る外部接続端子２０、２０・・は、導体層１６ａによって、絶縁層１８上に形成された第２配線パターン１２と電気的に接続されている。さらに、第２配線パターン１２は、絶縁層１８を貫通して設けられたビア１５を介して基板１０上に設けられた第１配線パターンと電気的に接続されている。
このため、複数の外部接続端子２０はそれぞれ、ビア１５を含む第２配線パターン１２を介することによって第１配線パターンと電気的に接続されることになる。
【００２８】
この配線基板５０を、実装基板４０に実装した際の状態を図３に示す。図３に示す実装基板４０には、絶縁層（ソルダーレジスト）４３から露出するパッド部４２の露出面に、はんだバンプ４１が搭載されている。
配線基板５０は、その外部接続端子２０、２０、・・を、実装基板４０のそれぞれ対応するはんだバンプ４１、４１・・上に当接し、はんだバンプ４１、４１、・・が溶融されることによって実装基板４０と接合されている。
この際、外部接続端子２０の表面に金属層２１が設けられていると、はんだバンプ４１との密着性が向上し、はんだバンプ４１と確実に接合することができる。    尚、はんだバンプ４１のはんだが、外部接続端子２０の導体層１６ａと密着性が良く、良好に接合される場合は、金属層２１は設けなくてもよい。
【００２９】
そして、図２（ｅ）に示す配線基板５０の外部接続端子２０、２０・・は、絶縁性突起１９によって基板１０に一体的に設けられているため、図４に示す従来の配線基板１００の如く、外部接続端子として装着したはんだボールが脱落したり、実装時につぶれてしまうようなことが解消できる。そのうえ、外部接続端子２０は、先端が縮径された円錐台形状で、安定した形状であり、より変形し難く、基板１０からも脱落し難くなっている。このため、実装基板４０と配線基板５０の電気的接続が不安定になったり、隣合う外部接続端子２０同士がショートしてしまうことがない。
さらに、基板１０に設けられた複数の外部接続端子２０、２０・・は、略同一形状に形成され、特に突出高さが略同一高さなので、実装基板４０側のはんだバンプ４１、４１・・に対して同時に当接でき、確実に接合できる。このため、実装基板４０と配線基板５０の電気的接続を簡単にかつ確実に行うことができる。
【００３０】
絶縁性突起１９の形状は、金属板３０の厚さや貫通孔３０ａの穿孔形状を変えることにより容易に変更することができる。このため、例えば絶縁性突起１９を突出高さの高いものや低いもの、あるいは半球状、円柱状等の様々な形状に簡単に形成できる。これにより、実装基板４０との接合を確実にするべく、実装基板４０側のはんだバンプ４１の形状等に応じ、より適合した形状の外部接続端子２０を形成できる。
また、これまでは、厚さの均一な金属板３０を用いていたが、場所によって厚さが異なる金属板を用いることにより、高さの異なる絶縁性突起１９を形成し、１枚の配線基板５０上に高さの異なる外部接続端子２０を形成することもできる。これにより例えば、実装基板４０の反り等によるバラツキを外部接続端子側で補って、確実に実装基板４０と配線基板５０とを電気的に接続することもできる。
【００３１】
さらに、図２（ｅ）に示す配線基板５０と前述の図５の端子用バンプ１４０を具備する配線基板とを比較すると、図２（ｅ）に示す配線基板５０は、次のような点で高集積化に有利である。
まず、図５の端子用バンプ１４０を形成する凸状突出部１３８は、樹脂ペースト１３７が貫通孔内部に充填されると共に、貫通孔の開口部を覆って突出する形状である。よって、端子用バンプ１４０のバンプ径は、スルーホールビアの開口径に依存する。これに対して配線基板５０の外部接続端子２０を形成する絶縁性突起１９は、単に基板１０から突出する形状である。従って、図２（ｅ）に示す配線基板５０では、スルーホールビアの開口部を覆わなくても良く、外部接続端子２０を端子用バンプ１４０よりも小さく形成できる。
【００３２】
以上の説明では、絶縁性樹脂から成るフィルム状の成形体として樹脂フィルム１７を用いたが、液状、ペースト状等の絶縁性樹脂でも良い。液状あるいはペースト状の場合は、これら絶縁性樹脂を、基板１０のパターン形成面に印刷等の手段によって一様の厚さに塗布し、金属板３０をこれに押圧する等して絶縁性樹脂を金属板３０の貫通孔３０ａから突出させる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、基板に一体的に設けられる複数の外部接続端子の形状を所望の形状に形成でき、例えば高さにバラツキがなく均一な外部接続端子を有した配線基板を簡単に得ることができる。従って、本発明を半導体装置に用いれば、配線基板を実装基板に確実に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配線基板の製造方法を説明する説明図である。
【図２】本発明に係る配線基板の製造方法を説明する説明図である。
【図３】本発明に係る配線基板を実装した際の断面図である。
【図４】従来の配線基板の上視図である。
【図５】従来の外部接続端子の製造方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  基板
１１  第１配線パターン
１２  第２配線パターン
１５  ビア
１６  導体層
１７  樹脂フィルム
１８  絶縁層
１９  絶縁性突起
２０  外部接続端子
２１  金属層
３０  金属板
３１  レジスト層
４０  実装基板
４１  はんだバンプ
５０  配線基板
【図１】
0003911439.tif 000002
【図２】
0003911439.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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