JP4538373B2 - コアレス配線基板の製造方法、及びそのコアレス配線基板を有する電子装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コアレス配線基板の製造方法、及びそのコアレス配線基板を有する電子装置の製造方法に関する。

近年、電子機器における高機能化及び軽薄短小化の要求からＩＣチップやＬＳＩ等の電子部品では高密度集積化が急速に進んでおり、これに伴い電子部品を搭載するパッケージ基板には、従来にも増して高密度配線化及び多端子化が求められている。最近では、このようなパッケージ基板として、コア基板を有さないコアレス配線基板が提案されている（特許文献１等）。コアレス配線基板は、樹脂材料（高分子材料）からなる誘電体層と導体層とが交互に形成された高密度配線化が可能なビルドアップ層を主体とし、コア基板を省略することで全体の配線長を短くして高周波用途に対応するものである。

特開２００４−１８６２６５号公報

ところで、電子部品と配線基板とは、半田バンプと呼ばれる接合部を介してフリップチップ接続しており、その隙間（半田バンプの周り）には、半田バンプの熱疲労寿命を向上させるために、熱硬化性樹脂からなるアンダーフィル材が充填形成される。ここで、ボイド等を発生させずにアンダーフィル材を良好に充填形成するためには、配線基板の表面（ソルダーレジスト層の表面）におけるアンダーフィル材の流れ性が重要となる。そのため、従来から、デスミア処理（過マンガン酸カリウム等）において、ソルダーレジスト層の開口内の樹脂残渣を除去する際に、同時にソルダーレジスト層の表面を粗化させてアンダーフィル材の流れ性を向上させる試みがなされている。

しかしながら、デスミア処理によって、ソルダーレジスト層の表面粗度と開口底の樹脂残渣除去とを同時に制御（二元管理）することは大変煩雑である。また、デスミア処理では、樹脂残渣除去の効果と比べて、ソルダーレジスト層表面の粗化効果が十分に得られないことから、効率が悪いという問題がある。また、ソルダーレジスト層の材料によってデスミア処理の条件を変更しなければならないという問題もある。

本発明は、上記問題を鑑みて為されたものであり、基板表面の粗化が容易なコアレス配線基板の製造方法と、それによって得られるアンダーフィル材の流れ性が良好なコアレス配線基板を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を解決するため、本発明のコアレス配線基板の製造方法は、
コア基板を有さず、樹脂材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層されたコアレス配線基板の製造方法であって、
製造時の補強のための補強基板上に下地樹脂シートを形成する下地シート形成工程と、
２枚の金属箔が密着してなり両表面のそれぞれに金属粗化処理が施された剥離可能な密着金属箔を、一方の粗化表面を下地樹脂シート側として下地樹脂シート上にその主面に包含される形で配置する密着金属箔配置工程と、
コアレス配線基板の一方の主面をなす第１誘電体層となるべき部分を密着金属箔の他方の粗化表面側として密着金属箔上に含む第１樹脂シートを、密着金属箔を覆い囲む形で形成して、第１樹脂シートと下地樹脂シートの間に密着金属箔を封止する第１シート形成工程と、
密着金属箔の両粗化表面により補強基板に対する板面方向への移動を規制された第１樹脂シート上に金属パターン及び樹脂シートを交互に積層して、コアレス配線基板となるべき配線積層部を密着金属箔上に含む積層シート体を得る積層シート体形成工程と、
配線積層部とその周囲部との境界に沿って積層シート体を補強基板ごと切断して周囲部を除去する周囲部切除工程と、
配線積層部と補強基板とを密着金属箔の界面にて剥離する剥離工程と、
配線積層部に付着している金属箔を除去して、密着金属箔の他方の粗化表面に対応する表面粗さに形成された第１誘電体層の粗化表面を露呈させる金属箔除去工程と、
をこの順に含むことを特徴とする。
この場合、第１誘電体層により形成された主面の側に、電子部品を搭載するための搭載部が設けられており、コアレス配線基板の製造方法は、第１誘電体層の粗化表面に搭載部を取り囲むスティフナーを接着する工程を有するものとすることができる。
また、上記したコアレス配線基板の製造方法により製造されたコアレス配線基板を有する電子装置の製造方法は、上記のように製造されたコアレス配線基板に電子部品を搭載した後、その電子部品と第１誘電体層の隙間にアンダーフィル材を充填する工程を有するものとすることができる。

これによると、コアレス配線基板の一方の主面をなす第１誘電体層となるべき部分を含む第１樹脂シートを、表面に金属粗化処理が施された密着金属箔上に形成することで（第１シート形成工程）、第１樹脂シートと密着金属箔との間でアンカーが形成され、金属箔除去工程において金属箔の除去により露呈する第１誘電体層の表面が粗化されたものとなる。従って、第１誘電体層の粗化表面を容易に得ることができ、ひいてはアンダーフィル材の流れ性の良好なコアレス配線基板を得ることができる。他にも、密着金属箔の表面が粗化されていることにより、第１樹脂シートや下地樹脂シートと密着金属箔との密着性がアンカー効果により向上し、積層シート体を良好に形成することができるという効果もある。

また、金属箔除去工程の後に、レーザによって第１誘電体層に開口を穿設するレーザ開口工程と、開口底の樹脂残渣を除去するデスミア工程とを行う場合に、当該デスミア工程において、第１誘電体層の表面粗化を目的とする必要がなくなり、開口底の樹脂残渣除去のみを目的とすれば良くなる。すなわち、第１誘電体層の表面粗度と開口底の樹脂残渣除去とを同時に制御する必要がなくなり、工程管理が容易となるのである。なお、この場合、第１誘電体層の表面粗度は、表面粗化された密着金属箔によってほぼ決定されることとなり、開口底の樹脂残渣除去を目的としたデスミア工程では、第１誘電体層の表面は多少粗化されるものの粗度がほとんど変化しない。

＜コアレス配線基板＞
本発明に係るコアレス配線基板の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、コアレス配線基板１の断面構造を概略的に表す要部拡大図である。コアレス配線基板１は、誘電体層Ｂ１〜Ｂ５と導体層Ｍ１〜Ｍ４とが交互に積層された配線積層部Ｌを主体に構成されている。

導体層Ｍ１〜Ｍ４は、Ｃｕメッキからなる配線２２，２４やパッド２１，２５により構成されている。また、パッド２１，２５の表面には、Ｎｉ−Ａｕメッキが施されている。導体層Ｍ１〜Ｍ４同士は、ビア２３によって層間接続がなされており、これによって、パッド２１からパッド２５への導通経路（信号用，電源用，グランド用）が形成されている。

誘電体層Ｂ１〜Ｂ５は、主にエポキシ樹脂等の高分子材料からなり、誘電率や絶縁耐圧を調整するシリカ粉末等の無機フィラーを適宜含んでいる。このうち、誘電体層Ｂ２〜Ｂ４は、ビルドアップ樹脂絶縁層，ビア層と呼ばれ、導体層Ｍ１〜Ｍ４間を絶縁するとともに、層間接続のためのビア２３が貫通形成されている。他方、誘電体層Ｂ１，Ｂ５は、ソルダーレジスト層と呼ばれ、パッド２１，２５を露出させるための開口部１１ａ，１３ａが形成されている。また、誘電体層Ｂ２〜Ｂ４は、配線積層部Ｌの内部に生じる応力を緩和するために、例えば誘電体層Ｂ１，Ｂ５の高分子材料１１，１３よりもヤング率の低い高分子材料１２を用いることができる。

第１誘電体層Ｂ１がなす主面ＭＰ１は、ＩＣチップやＬＳＩ等の電子部品の搭載面とされ、パッド２１には、電子部品をフリップチップ接続するためのからなる半田バンプ９（Ｓｎ／Ｐｂ等）が形成されている。他方、第５誘電体層Ｂ５がなす裏面ＭＰ２は、外部基板への接続面とされ、パッド２５は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）等によって外部基板へ接続するための裏面ランドとして利用される。

以上の如く構成されるコアレス配線基板１は、図７に示すように、中央の半田バンプ９を取り囲む形で金属製の補強枠（スティフナー）ＳＴが主面ＭＰ１に接着される。スティフナ−ＳＴの内側は電子部品の搭載部ＣＳとなり、電子部品が半田バンプ９にフリップチップ接続されて、電子部品と主面ＭＰ１の隙間（半田バンプ９の周り）にガラスフィラー入りエポキシ樹脂等からなるアンダーフィル材が充填形成されることで電子装置が構成される。

なお、コアレス配線基板１の主面ＭＰ１をなす第１誘電体層（ソルダーレジスト層）Ｂ１の表面は、アンダーフィル材の流れ性を良好なものとすべく、十分な粗度を有したものとなっている。具体的には、表面粗さがＪＩＳ−Ｂ−０６０１に規定する算術平均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ以上（好ましくは０．７μｍ以上）１．５μｍ以下（好ましくは１．１μｍ以下）程度とされる。または、表面粗さがＪＩＳ−Ｂ−０６０１に規定する十点平均粗さ（Ｒｚ）で５μｍ以上（好ましくは８μｍ以上）１５μｍ以下（好ましくは１１μｍ以下）程度とされる。かかる範囲を下回ると、アンダーフィル材の流れ性が不良となってボイド等を発生させるおそれがある。また、アンダーフィル材と第１誘電体層（ソルダーレジスト層）Ｂ１との密着性が悪くなる。他方、かかる範囲を上回ると、Ｎｉ／Ａｕメッキ時にメッキダレ不良が発生する。また、アンダーフィル材の流れ性が過度となり、充填性が悪くなるおそれがある。

＜コアレス配線基板の製造方法＞
本発明に係るコアレス配線基板の製造方法の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図２〜図６は、コアレス配線基板１の製造工程を表す工程図である。この製造方法は、簡略に説明すると、補強基板３上に積層シート体ＳＳ（配線積層部Ｌ）を周知のビルドアップ法によって形成し、その後、配線積層部Ｌを補強基板３から剥離することで製造を容易とするものである。また、補強基板３の両面に同時に配線積層部Ｌを形成できるので量産が容易である。以下、各工程について詳細な説明を行う。

（１）工程１
下地シート形成工程では、図２に示すように、製造時の補強のための補強基板３上に下地樹脂シート３１を形成する。補強基板３は、特には限定されないが、例えば耐熱性樹脂板（例えばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や繊維強化樹脂板（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等を用いることができる。また、下地樹脂シート３１は、後述する他の樹脂シートＳ１〜Ｓ５と同様に、主にエポキシ樹脂等の高分子材料からなり、真空ラミネートによって補強基板３の主面に形成される。なお、図２では補強基板３の一方の主面のみを示しているが、本工程において下地樹脂シート３１は補強基板３の両面に形成される。

（２）工程２
密着金属箔配置工程では、図２に示すように、密着Ｃｕ箔４を下地樹脂シート３１上に主面３１ａに包含される形で配置する。密着Ｃｕ箔４は、２枚のＣｕ箔４ａ，４ｂが例えばＣｒ薄メッキを介して密着したものであり、剥離可能なものである。また、密着Ｃｕ箔４は、Ｃｕ粗化処理によって表面が粗化されている。Ｃｕ粗化処理は、例えば無機酸と銅酸化剤を含む粗化剤等を用いて行うことができる。このような表面粗化された密着Ｃｕ箔４は、本工程の前に、密着Ｃｕ箔（粗化前）に対してＣｕ粗化処理を施すことで得ることができる（金属粗化処理工程）。

なお、Ｃｕ粗化処理が施された密着Ｃｕ箔４の表面粗度は、後述するようにコアレス配線基板１の第１誘電体層（ソルダーレジスト層）Ｂ１の表面粗度を決定する重要なものであり、具体的には、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に規定する十点平均粗さ（Ｒｚ）で５μｍ以上（好ましくは８μｍ以上）１５μｍ以下（好ましくは１１μｍ以下）程度とされる。かかる範囲を下回ると、第１誘電体層Ｂ１の表面粗度が不十分となり、アンダーフィル材の流れ性が不良となってボイド等を発生させるおそれがある。また、アンダーフィル材と第１誘電体層（ソルダーレジスト層）Ｂ１との密着性が悪くなる。他方、かかる範囲を上回ると、Ｎｉ／Ａｕメッキ時にメッキダレ不良が発生する。また、アンダーフィル材の流れ性が過度となり、充填性が悪くなるおそれがある。

また、密着Ｃｕ箔４は、下地樹脂シート３１が半硬化の状態で配置することが好ましい。すなわち、表面粗化された密着Ｃｕ箔４が半硬化状態の下地樹脂シート３１と密着することでアンカー効果を得ることができ、以後の工程で密着Ｃｕ箔４が下地樹脂シート３１から剥がれることなく積層シート体ＳＳ（配線積層部Ｌ）を良好に得ることができる。

（３）工程３
第１シート形成工程では、図２に示すように、密着Ｃｕ箔４を覆い囲む形で第１樹脂シートＳ１を形成して、第１樹脂シートＳ１と下地樹脂シート３１の間に密着Ｃｕ箔４を封止する。ここで、第１樹脂シートＳ１は、コアレス配線基板１の主面ＭＰ１をなす第１誘電体層Ｂ１となるべき部分を密着Ｃｕ箔４上に含むものである。また、第１樹脂シートＳ１は、真空ラミネートにより形成される。このように、密着Ｃｕ箔４が第１樹脂シートＳ１と下地樹脂シート３１の間に封止され、且つ、第１樹脂シートＳ１が表面粗化された密着Ｃｕ箔４に密着すること（アンカー効果）で、以後の工程で密着Ｃｕ箔４が第１樹脂シートＳ１及び下地樹脂シート３１から剥がれることなく積層シート体ＳＳ（配線積層部Ｌ）を良好に得ることができる。

（４）工程４
積層シート体形成工程では、図３に示すように、第１樹脂シートＳ１上に金属パターン（導体層Ｍ１〜Ｍ４）及び樹脂シートＳ２〜Ｓ５（誘電体層Ｂ２〜Ｂ５を含む）を交互に積層して積層シート体ＳＳを得る。このような金属パターンと樹脂シートの積層は、周知のビルドアップ法により行うことができる（補強基板３の両面にビルドアップする）。これによって得られる積層シート体ＳＳは、コアレス配線基板１となるべき配線積層部Ｌを密着Ｃｕ箔４上に含むものとなる。また、積層シート体ＳＳの上面はコアレス配線基板１の裏面ＭＰ２に相当し、第５樹脂シートＳ５には開口１３ａが形成され、その内部にはパッド２５が露出している。なお、配線積層部Ｌは、コアレス配線基板１となるブロックが複数個配列したものとして構成される。

（５）工程５
周囲部切除工程では、図４に示すように、配線積層部Ｌとその周囲部Ｅとの境界Ｖに沿って積層シート体ＳＳを補強基板３ごと切断して周囲部Ｅを除去する。境界Ｖは密着Ｃｕ箔４の外縁に沿って（若しくはそれよりも内側に）存在し、切断により周囲部Ｅが除去されると、第１樹脂シートＳ１に封止されていた密着Ｃｕ箔４の外縁（外縁側が切除された場合は新たな外縁）が現れる。すなわち、周囲部Ｅの除去により第１樹脂シートＳ１と下地樹脂シート３１の密着部分が失われるので、配線積層部Ｌと補強基板３（及び下地樹脂シート３１）とは、積層方向において密着Ｃｕ箔４のみを介して連接した状態となる。

（６）工程６
剥離工程では、図５に示すように、配線積層部Ｌと補強基板３とを密着Ｃｕ箔４の界面（Ｃｕ箔４ａとＣｕ箔４ｂの界面）にて剥離する。以上のような製造方法によれば、補強基板３への密着性が要求される積層シート体ＳＳの形成工程（工程４）と、補強基板３からの剥離容易性が要求される配線積層部Ｌの剥離工程（工程６）とを、どちらも良好に行うことができるので、製造が容易である。

（７）工程７
金属箔除去工程では、図６に示すように、配線積層部Ｌに付着しているＣｕ箔４ａを除去して第１誘電体層Ｂ１を露呈させる。Ｃｕ箔４ａの除去は、例えば過酸化水素水−硫酸系のエッチング液を用いた化学エッチングにより行う。ここで、Ｃｕ箔４ａの第１誘電体層Ｂ１と密着する面は上述のように粗化処理が施されているので、Ｃｕ箔４ａの除去により現れる第１誘電体層Ｂ１の面（主面ＭＰ１）も十分な粗度を有するものとなる。具体的には、本工程後の第１誘電体層Ｂ１の表面粗さは、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に規定する算術平均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍ以上（好ましくは０．７μｍ以上）１．５μｍ以下（好ましくは１．１μｍ以下）程度とされる。または、ＪＩＳ−Ｂ−０６０１に規定する十点平均粗さ（Ｒｚ）で５μｍ以上（好ましくは８μｍ以上）１５μｍ以下（好ましくは１１μｍ以下）程度とされる。かかる範囲を下回ると、製造後のコアレス配線基板１の主面ＭＰ１におけるアンダーフィル材の流れ性が不良となってボイド等を発生させるおそれがある。また、アンダーフィル材と第１誘電体層（ソルダーレジスト層）Ｂ１との密着性が悪くなる。他方、かかる範囲を上回ると、Ｎｉ／Ａｕメッキ時にメッキダレ不良が発生する。また、アンダーフィル材の流れ性が過度となり、充填性が悪くなるおそれがある。

（８）工程８
レーザ開口工程では、図６に示すように、レーザによって第１誘電体層Ｂ１に開口１１ａを穿設する。開口１１ａは、第１誘電体層Ｂ１下に形成されたパッド２１に当たる位置に穿設され、その底部にはパッド２１が露出する。このようなレーザによる開口１１ａを穿設には、ＣＯ_２レーザ，ＵＶレーザやＹＡＧレーザ等が用いられる。

（９）工程９
デスミア工程では、開口１１ａ底（パッド２１表面）の樹脂残渣（スミア）を除去する。デスミア処理は、過マンガン酸カリウム等の薬液やＯ_２プラズマにより行う。ここで、上述したように工程７（金属箔除去工程）のＣｕ箔４ａ除去により現れる第１誘電体層Ｂ１の面（主面ＭＰ１）は十分な粗度を有するものであるため、本工程のデスミア処理では、第１誘電体層Ｂ１表面の粗化を目的とする必要がなく、パッド２１表面のスミア除去のみを目的とすれば良い。すなわち、デスミア処理によって、第１誘電体層Ｂ１の表面粗度と開口１１ａ内のスミア除去とを同時に制御する必要がなくなるため、工程管理が容易となるのである。なお、パッド２１表面のスミア除去を目的としたデスミア処理では、第１誘電体層Ｂ１の表面は多少粗化されるものの、本工程の前後で第１誘電体層Ｂ１の表面粗度はほとんど変化しない。

（１０）後工程
デスミア工程（工程９）後には、パッド２１，２５の表面にＮｉ−Ａｕメッキが施される。そして、配線積層部Ｌは、コアレス配線基板１となるブロック毎に切り分けられ、パッド２１には半田バンプ９（Ｓｎ／Ｐｂ等）が形成される。その後、スティフナ−ＳＴが主面ＭＰ１に接着され、電気的検査，外観検査等の所定の検査を経て、図７に示すコアレス配線基板１００が完成する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されず、これらに具現された発明と同一性を失わない範囲内において適宜変更し得る。

本発明のコアレス配線基板の要部拡大図 本発明のコアレス配線基板の製造工程を表す図 図２に続く図 図３に続く図 図４に続く図 図５に続く図 本発明のコアレス配線基板（スティフナー付）の概略図

符号の説明

１ コアレス配線基板
Ｂ１〜Ｂ５ 誘電体層
Ｍ１〜Ｍ４ 導体層
３ 補強基板
４ 密着金属箔
３１ 下地樹脂シート
Ｓ１ 第１樹脂シート
Ｓ１〜Ｓ５ 樹脂シート
ＳＳ 積層シート体
Ｌ 配線積層部
Ｅ 周囲部
ＳＴ スティフナ−
１００ コアレス配線基板（スティフナ−付）

Claims (3)

1. コア基板を有さず、樹脂材料からなる誘電体層と導体層とが交互に積層されたコアレス配線基板の製造方法であって、
   製造時の補強のための補強基板上に下地樹脂シートを形成する下地シート形成工程と、
   ２枚の金属箔が密着してなり両表面のそれぞれに金属粗化処理が施された剥離可能な密着金属箔を、一方の粗化表面を前記下地樹脂シート側として前記下地樹脂シート上にその主面に包含される形で配置する密着金属箔配置工程と、
   前記コアレス配線基板の一方の主面をなす第１誘電体層となるべき部分を前記密着金属箔の他方の粗化表面側として前記密着金属箔上に含む第１樹脂シートを、前記密着金属箔を覆い囲む形で形成して、該第１樹脂シートと前記下地樹脂シートの間に該密着金属箔を封止する第１シート形成工程と、
   前記密着金属箔の両粗化表面により前記補強基板に対する板面方向への移動を規制された前記第１樹脂シート上に金属パターン及び樹脂シートを交互に積層して、前記コアレス配線基板となるべき配線積層部を前記密着金属箔上に含む積層シート体を得る積層シート体形成工程と、
   前記配線積層部とその周囲部との境界に沿って前記積層シート体を前記補強基板ごと切断して該周囲部を除去する周囲部切除工程と、
   前記配線積層部と前記補強基板とを前記密着金属箔の界面にて剥離する剥離工程と、
   前記配線積層部に付着している金属箔を除去して、前記密着金属箔の他方の粗化表面に対応する表面粗さに形成された前記第１誘電体層の粗化表面を露呈させる金属箔除去工程と、
   をこの順に含むことを特徴とするコアレス配線基板の製造方法。
2. 前記第１誘電体層により形成された前記主面の側に、電子部品を搭載するための搭載部が設けられており、前記第１誘電体層の粗化表面に前記搭載部を取り囲むスティフナーを接着する工程を有することを特徴とする請求項１に記載のコアレス配線基板の製造方法。
3. 請求項２に記載のコアレス配線基板の製造方法により製造されたコアレス配線基板に前記電子部品を搭載した後、その電子部品と前記第１誘電体層の隙間にアンダーフィル材を充填する工程を有する電子装置の製造方法。

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