JP2004266130A

JP2004266130A - 配線基板及びその製造方法、半導体装置並びに電子機器

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Publication number: JP2004266130A
Application number: JP2003055641A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Otsuki; 哲也大槻; Hirofumi Kurosawa; 弘文黒沢; Hiroshi Miki; 浩三木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-03
Filing date: 2003-03-03
Publication date: 2004-09-24
Anticipated expiration: 2023-03-03
Also published as: JP3781118B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、信頼性の高い配線基板を簡単に製造することにある。
【解決手段】熱硬化性樹脂前駆体により受理層１０を形成する。受理層１０上に、導電性微粒子を含む分散液により、配線層１４を形成する。熱硬化性樹脂前駆体を硬化反応させ、導電性微粒子を相互に結合させる熱を、受理層１０及び配線層１４に供給する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板及びその製造方法、半導体装置並びに電子機器に関する。
【０００２】
【発明の背景】
従来、プリント配線板は、基材に銅箔を貼りエッチングにより配線を形成することで製造されていた。これによれば、プロセスが複雑であり、エッチングのために、高価なマスクが必要であるし、多くの設備が必要であった。そこで、近年、表面処理の施された基材に金属インクを吐出して配線を形成する技術が開発されている。表面処理として、フッ素被膜を基材に形成し（ＦＡＳ（ＦｌｕｏｒｉｃＡｌｋｙｌＳｉｌａｎｅ）処理）、これを多孔質にすることで金属インクの表面張力をコントロールする場合、配線と基材との密着性を高めることが難しかった。または、表面処理として、ポリビニルアルコールを基材に塗布して膨潤性を有する受理層を形成する方法や、水酸化アルミニウムを基材に塗布して空隙を有する受理層を形成する方法では、受理層は吸水性が高いために水分を含みやすく内層として好ましくない。また、配線と基材との密着性を高めることも難しかった。
【０００３】
本発明の目的は、信頼性の高い配線基板を簡単に製造することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る配線基板の製造方法は、熱硬化性樹脂前駆体により受理層を形成すること、
前記受理層上に、導電性微粒子を含む分散液により、配線層を形成すること、及び、
前記熱硬化性樹脂前駆体を硬化反応させ、前記導電性微粒子を相互に結合させる熱を、前記受理層及び前記配線層に供給すること、
を含む。本発明によれば、導電性微粒子を含む分散液を設けるときに、受理層は未だ硬化反応する前の状態であるから、にじみや溜まり（Ｂｕｌｇｅ）の発生を抑制することができる。また、熱硬化した受理層と、相互に結合した導電性微粒子を含む配線層とは密着性が高い。そのため、信頼性の高い配線基板を簡単に製造することができる。
（２）この配線基板の製造方法において、
前記熱硬化性樹脂前駆体としてポリイミド前駆体を使用し、前記熱によって前記ポリイミド前駆体を重合させてもよい。
（３）この配線基板の製造方法において、
前記導電性微粒子を含む前記分散液を吐出して前記配線層を形成してもよい。（４）この配線基板の製造方法において、
前記受理層を基材上に形成してもよい。
（５）この配線基板の製造方法において、
前記熱硬化性樹脂前駆体を硬化反応させ、前記導電性微粒子を相互に結合させた後に、前記基材を前記受理層から除去することをさらに含んでもよい。
（６）本発明に係る配線基板は、上記方法によって製造されてなる。
（７）本発明に係る半導体装置は、上記配線基板と、
前記配線基板と電気的に接続された半導体チップと、
を有する。
（８）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００６】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、図１（Ａ）に示すように、熱硬化性樹脂前駆体（例えば、ポリイミド前駆体やエポキシ樹脂前駆体等の有機材料）によって、受理層１０を形成する。熱硬化反応前であるため、熱硬化性樹脂前駆体は、液状又はペースト状であってもよく、受理層１０は粘性を持っていてもよい。受理層１０を形成する材料は、感光性を有してもよい。受理層１０は、熱硬化性樹脂前駆体をスピンコートによって拡げることで形成してもよいし、熱硬化性樹脂前駆体の吐出（例えば、その液滴の吐出）によって形成してもよい。必要に応じて、受理層１０の乾燥（例えば、１５０℃で１０分間）を行ってもよい。受理層１０は、表面が平坦になるように形成してもよい。受理層１０は絶縁性を有し、（第１の）絶縁層ということができる。
【０００７】
受理層１０は、基材（例えば基板）１２上に形成してもよい。基材１２は、銅などの金属であってもよいし、ポリイミドやエポキシ等の樹脂であってもよいし、ガラスであってもよい。
【０００８】
図１（Ｂ）に示すように、受理層１０上に配線層（以下、第１の配線層ともいう。）１４を形成する。配線層１４は、導電性微粒子を含む分散液（例えば、金属インク）によって形成する。導電性微粒子は、金や銀等の酸化しにくく、電気抵抗の低い材料から形成されていてもよい。金の微粒子を含む分散液として、真空冶金株式会社の「パーフェクトゴールド」、銀の微粒子を含む分散液として、同社の「パーフェクトシルバー」を使用してもよい。なお、微粒子とは、特に大きさを限定したものではなく、分散媒とともに吐出できる粒子である。配線層１４の形成は、インクジェット法やバブルジェット（登録商標）法などの導電性微粒子を含む分散液の吐出（例えば、その液滴の吐出）によって行ってもよいし、マスク印刷やスクリーン印刷によって行ってもよい。導電性微粒子は、反応を抑制するために、コート材によって被覆されていてもよい。分散媒は、乾燥しにくく再溶解性のあるものであってもよい。導電性微粒子は、分散媒中に均一に分散していてもよい。
【０００９】
本実施の形態によれば、導電性微粒子を含む分散液は、熱硬化性樹脂前駆体上に設けられるので、配線層１４を形成するときに、にじみや溜まり（Ｂｕｌｇｅ）の発生を抑制することができる。配線層１４を乾燥させて、分散媒を揮発させ、導電性微粒子（あるいは導電性微粒子及びコート材）を残してもよい。乾燥は、室温以上１００℃以下の温度で行ってもよい。または、受理層１０を構成する熱硬化性樹脂前駆体の熱硬化反応が生じない温度（例えば２００℃程度）で、配線層１４を加熱してもよい。これにより、導電性微粒子を被覆するコート材を分解してもよい。
【００１０】
図１（Ｃ）に示すように、受理層１０及び配線層１４に熱を供給する。熱は、受理層１０を構成する熱硬化性樹脂前駆体を硬化反応（例えば重合）させる温度（例えば、３００〜４００℃程度）であってもよい。熱は、配線層１４の導電性微粒子を相互に結合（例えば焼結）させる温度（例えば、３００〜６００℃程度）であってもよい。熱の供給時間は１時間程度であってもよい。こうすることで、熱硬化性樹脂前駆体は、不融不溶の樹脂（熱硬化性樹脂）となる。例えば、ポリイミド前駆体はポリイミドとなり、エポキシ樹脂前駆体はエポキシ樹脂となる。また、導電性微粒子は、導電膜又は導電層となる。熱硬化性樹脂前駆体が硬化し導電性粒子が相互に結合すると、受理層１０及び配線層１４は密着性が高くなるので、信頼性の高い配線基板が得られる。
【００１１】
図１（Ｄ）に示すように、配線層１４を覆うように、絶縁層（第２の絶縁層ともいう。）２０を形成してもよい。絶縁層２０の材料及び形成方法は、受理層１０の内容が該当してもよい。さらに、絶縁層２０は、感光性を有していてもよい。絶縁層２０を設ける場合、その前に少なくとも配線層１４から分散媒を揮発させておく。本実施の形態では、配線層１４の導電性微粒子を相互に結合（例えば焼結）させた後に絶縁層２０を形成する。
【００１２】
図２（Ａ）に示すように、絶縁層２０上にマスク層２２を形成してもよい。マスク層２２は、絶縁層２０に形成するコンタクトホール２４に対応するように形成する。例えば、光（例えば紫外線）に感応して硬化する材料で絶縁層２０を形成する場合、コンタクトホール２４の形成位置にマスク層２２を形成する。マスク層２２は、樹脂の吐出又は印刷によって形成してもよい。
【００１３】
図２（Ｂ）に示すように、絶縁層２０に光（例えば紫外線）を照射して、絶縁層２０のマスク層２２から露出した部分を硬化させる。この場合、絶縁層２０の硬化は、現像可能な程度に硬化しているが硬化反応（重合又は架橋結合）が完全に終わっていない状態（例えば粘性を有する状態）で止める。そして、現像を行って、図２（Ｃ）に示すように、絶縁層２０にコンタクトホール２４を形成する。
【００１４】
続いて、図２（Ｄ）に示すように、絶縁層２０上に第２の配線層２６を形成する。第２の配線層２６の材料及び形成方法は、上述した第１の配線層１４の内容が該当してもよい。第２の配線層２６に対して、絶縁層２０は、上述した受理層１０と同じ機能を果たすので、絶縁層２０を受理層ということもできる。第２の配線層２６は、コンタクトホール２４を介して、第１の配線層１４に接触するように形成する。第２の配線層２６を、導電性微粒子を含む分散液で形成する場合、これをコンタクトホール２４に吐出してもよい。
【００１５】
図３（Ａ）に示すように、熱を供給することによって、絶縁層２０を構成する材料を硬化反応させ、第２の配線層２６の導電性微粒子を相互に結合させてもよい。絶縁層２０及び第２の配線層２６は、受理層１０及び第１の配線層１４について上述した特徴を有し、同じ作用効果を達成してもよい。
【００１６】
図３（Ｂ）に示すように、第２の配線層２６を覆うように第３の絶縁層３０を形成してもよい。第３の絶縁層３０の材料及び形成方法は、絶縁層２０の内容が該当してもよい。また、第３の絶縁層３０にコンタクトホール３４を形成し、第２の配線層２６上にコンタクトポスト３６を形成してもよい。
【００１７】
図３（Ｃ）に示すように、コンタクトポスト３６上に端子部３８を形成してもよい。端子部３８は、コンタクトポスト３６の上面よりも大きくなるように形成してもよい。その場合、端子部３８の周縁部が第３の絶縁層３０上に載っていてもよい。端子部３８は、ＮｉやＣｕなどの無電解めっき等によって形成することができる。
【００１８】
さらに、図３（Ｃ）に示すように、基材１２を受理層１０から除去してもよい。例えば、基材１２として銅板を使用し、塩化第二鉄などのエッチング液に基材１２を浸漬してこれを溶解してもよい。この工程は、熱硬化性樹脂前駆体（受理層１０、第２及び第３の絶縁層２０，３０）を硬化反応させ、導電性微粒子（第１及び第２の配線層１４，２６）を相互に結合させた後に行う。こうすることで、薄膜積層配線基板が得られる。
【００１９】
本実施の形態によれば、熱硬化した受理層１０と、相互に結合した導電性微粒子を含む配線層１４との密着性が高い。そのため、信頼性の高い配線基板を簡単に製造することができる。
【００２０】
（第２の実施の形態）
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、上述した受理層１０上に配線層４０を形成する。また、上述した基材１２を使用してもよい。受理層１０及び配線層４０の材料及び形成方法は、第１の実施の形態で説明した内容を適用してもよい。配線層４０は、コンタクトポスト４２を有するように形成する。そして、配線層４０を覆うように絶縁層４４を形成する。絶縁層４４はコンタクトポスト４２を覆ってもよい。絶縁層４４の材料及び形成方法は、第１の実施の形態で説明した絶縁層２０の内容を適用してもよい。本実施の形態でも、受理層１０を熱硬化させ、配線層４０の導電性微粒子を相互に結合してから絶縁層４４を設ける。
【００２１】
図４（Ｂ）に示すように、絶縁層４４から少なくともコンタクトポスト４２の上面を露出させる。絶縁層４４が薄くなるようにその表面部を除去してもよい。絶縁層４４の表面部は溶解させてもよい。
【００２２】
図４（Ｃ）に示すように、絶縁層４４上に第２の配線層４６を形成する。第２の配線層４６の材料及び形成方法は、第１の実施の形態で説明した第２の配線層２６の内容を適用してもよい。第２の配線層４６に対して、絶縁層４４は、上述した受理層１０と同じ機能を果たすので、絶縁層４４を受理層ということもできる。第２の配線層２６は、コンタクトポスト４２上を通るように形成する。その後、第２の配線層４６の導電性微粒子を相互に結合させて、積層配線基板を製造することができる。本実施の形態には、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した作用効果を得ることができる。
【００２３】
（第３の実施の形態）
図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。本実施の形態では、第２の実施の形態で説明したように、受理層１０上に配線層４０を形成し、その上に絶縁層４４を形成する。絶縁層４４は、コンタクトポスト４２を覆うように形成する。その他の詳細は、図４（Ａ）を参照して説明した内容と同じである。
【００２４】
図５（Ａ）に示すように、絶縁層４４を構成する熱硬化性樹脂前駆体を熱硬化させる前に、その上に第２の配線層５０を形成する。第２の配線層５０の材料及び形成方法は、第１の実施の形態で説明した第２の配線層２６の内容を適用してもよい。第２の配線層５０に対して、絶縁層４４は、上述した受理層１０と同じ機能を果たすので、絶縁層４４を受理層ということもできる。この状態で、第２の配線層５０とコンタクトポスト４２との間にも、絶縁層４４の一部が介在している。
【００２５】
図５（Ｂ）に示すように、絶縁層４４を熱硬化させ、第２の配線層５０の導電性微粒子を相互に結合させる。このとき、絶縁層４４を、熱硬化（重合）によって収縮させて、コンタクトポスト４２と第２の配線層５０の間から絶縁層４４を除去する。そして、コンタクトポスト４２と第２の配線層５０とを電気的に導通させる。こうして、積層配線基板を製造することができる。本実施の形態には、第１の実施の形態で説明した内容を適用することができる。本実施の形態でも、第１の実施の形態で説明した作用効果を得ることができる。
【００２６】
図６には、上述したいずれかの実施の形態で説明した配線基板１０００と、これに電気的に接続された半導体チップ１と、を有する半導体装置が示されている。この半導体装置を有する電子機器として、図７にはノート型パーソナルコンピュータ２０００が示され、図８には携帯電話３０００が示されている。
【００２７】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。
【図２】図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、本発明の第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。
【図４】図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、本発明の第２の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。
【図５】図５（Ａ）〜図５（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る配線基板の製造方法を説明する図である。
【図６】図６は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を示す図である。
【図７】図７は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図８】図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１…半導体チップ１０…受理層１２…基材１４…配線層２０…絶縁層２２…マスク層２４…コンタクトホール２６…第２の配線層３０…第３の絶縁層３４…コンタクトホール３６…コンタクトポスト３８…端子部４０…配線層４２…コンタクトポスト４４…絶縁層４６…第２の配線層５０…第２の配線層

Claims

熱硬化性樹脂前駆体により受理層を形成すること、
前記受理層上に、導電性微粒子を含む分散液により、配線層を形成すること、及び、
前記熱硬化性樹脂前駆体を硬化反応させ、前記導電性微粒子を相互に結合させる熱を、前記受理層及び前記配線層に供給すること、
を含む配線基板の製造方法。
請求項１記載の配線基板の製造方法において、
前記熱硬化性樹脂前駆体としてポリイミド前駆体を使用し、前記熱によって前記ポリイミド前駆体を重合させる配線基板の製造方法。
請求項１又は請求項２記載の配線基板の製造方法において、
前記導電性微粒子を含む前記分散液を吐出して前記配線層を形成する配線基板の製造方法。
請求項１から請求項３のいずれかに記載の配線基板の製造方法において、
前記受理層を基材上に形成する配線基板の製造方法。
請求項４記載の配線基板の製造方法において、
前記熱硬化性樹脂前駆体を硬化反応させ、前記導電性微粒子を相互に結合させた後に、前記基材を前記受理層から除去することをさらに含む配線基板の製造方法。
請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法により製造されてなる配線基板。
請求項６記載の配線基板と、
前記配線基板と電気的に接続された半導体チップと、
を有する半導体装置。
請求項７記載の半導体装置を有する電子機器。