回路基板およびその製造方法
【課題】フリップチップ実装のための回路基板の銅配線をセミアディティブ法で形成した場合、その接続パッド部にすずなどの溶融金属を付着形成する工程で、特にシード膜が溶食し、接続パッドが細って断線障害などを生じるケースがある。
【解決手段】絶縁基板上に銅シード膜上に感光樹脂パターンを形成し、その開口部へ銅の埋め込み配線パターンを形成した後、ウエットブラスト法での選択的エッチングで、埋め込み配線パターンの頂部及び側面部を感光性樹脂膜から露出させる。その露出部に無電解置換めっき法ですずめっきパターンを付着形成する。次いで、そのめっきパターンをマスクに再度ウエットブラスト法で残りの感光性樹脂膜を除去する。この工程で溶融金属はシード膜に触れず溶食されない。また本工程の結果、実装工程でも両者は接触しないため構造のため、シード膜の溶食が発生せず、実装時でのパターンの細りも抑制される。
【解決手段】絶縁基板上に銅シード膜上に感光樹脂パターンを形成し、その開口部へ銅の埋め込み配線パターンを形成した後、ウエットブラスト法での選択的エッチングで、埋め込み配線パターンの頂部及び側面部を感光性樹脂膜から露出させる。その露出部に無電解置換めっき法ですずめっきパターンを付着形成する。次いで、そのめっきパターンをマスクに再度ウエットブラスト法で残りの感光性樹脂膜を除去する。この工程で溶融金属はシード膜に触れず溶食されない。また本工程の結果、実装工程でも両者は接触しないため構造のため、シード膜の溶食が発生せず、実装時でのパターンの細りも抑制される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子をフリップチップ実装するための回路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、回路基板の配線の微細化などによってより高密度実装が可能な、小型化された半導体素子など電子部品を直接回路基板に実装するフリップチップ実装が多用されるようになっている。フリップチップ実装においては、電子部品の外部導出された電極端子と、フリップチップ実装用の回路基板の配線用導体パターンの接続用パッド部との接続・固定によって電子部品の実装が行われる。
【０００３】
図５にフリップチップ実装するための回路基板の模式的な斜視図を示す。本図はひとつの半導体素子を実装する範囲の基板を示しているが、実際の電子機器用回路基板としては、この種のパターンが複数配置された構成となる。図５のフリップチップ実装用回路基板１０１の構成は、樹脂製のプリント基板などの絶縁基板１０２（あるいは、表面上に絶縁層が形成された基板）上に、所定の配線パターン１０３が形成されており、配線パターン１０３を含む基板表面には、図示するように、内側の四角領域と外周部の額縁形状領域の二つの領域のソルダーレジスト領域１０５において、絶縁性のソルダーレジストが塗布されている。
【０００４】
ソルダーレジスト領域１０５以外のソルダーレジストが塗布されていない領域が、半導体素子などの電極端子と接続するための接続用パッド１０４の領域である。この個所は、図示するように、パッドのパターンが同一幅のライン・アンド・スペースをなしているが、これは、特に高密度・高集積なＬＳＩ半導体素子などの電極端子が、ペリフェラル状に形成されているケースに対応した配線パターン１０３とその接続用パッド１０４の配置例を示している。
【０００５】
こうした接続用パッド１０４において、半導体素子などの例えば金の電極端子と接続する場合、接続用パッド１０４（の、全域あるいは中心領域近傍など）上に、予めはんだなどの加熱によって溶融する溶融金属を搭載形成しておき、フリップチップ実装における加熱工程でこの溶融金属を溶融させ、電極端子と接続用パッドの両者を接触させ、そして溶融金属を冷却固化させることで接合させるといった、金―溶融金属接合法が多く採用されている。
【０００６】
金―溶融金属接合法は、はんだやすず（Ｓｎ）などの加熱溶融工程によって接続するため、接続工程が低荷重で実装できる。これは接続個所でのストレス低減となり、また接続位置制御が容易となるため基板上への半導体素子などの搭載位置精度が向上し易いといったメリットがある。他方、フリップチップ実装後における熱ストレスなどによる接続部での破断などを抑制する目的で、接続部における溶融金属の付着量を意図的に多くする必要がある。そのために、接続用パッドに予め搭載形成する溶融金属をより多く形成しなければならず、接続用パッドのパッド幅がより細い構成になるに従い、基本的により厚い溶融金属を積層形成することが重要となる。
【０００７】
接続用パッド上に溶融金属を形成する方法として、例えば、すず（Ｓｎ）をめっきする方法が適用されるケースが多く、またそのめっき法としては、電解めっき法、無電解還元めっき法、無電解置換めっき法などの方法が採られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４２００７６号公報
【特許文献２】特開平０５−１１２８７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電気鍍金研究会編 「無電解めっき 基礎と応用」日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
配線用金属パターン、例えば金（Ａｕ）パターン上に、溶融金属であるすず（Ｓｎ）をめっきする方法として、電解めっき法、無電解還元めっき法、無電解置換めっき法の３方法を挙げた。
【００１１】
電解めっき法は、すずイオンやすず錯イオンを含む電解質に直流又はパルス電流を流して、陰極上に金属すずを析出させる処理をおこなうめっき法であるが、この方法は、すず（Ｓｎ）を厚く形成した場合、電解めっき時に流れる電流密度の場所的なばらつきが大きくなりやすく、その結果、すず（Ｓｎ）めっき厚を均一にすることが非常に困難となる。この膜厚のばらつきが、フリップチップ実装後において、電極端子―接続パッド間での接続強度の低下、あるいは端子間ショートなどをもたらす。
【００１２】
無電解めっき法は、電気を通さずに還元または置換によって金属を析出させてめっきする方法である。そのうち、無電解還元めっき法は、還元剤によって溶液中の金属イオンを還元析出させて、めっきする方法であるが、すず（Ｓｎ）を還元析出するときに用いる還元剤のポットライフが現状では短いという課題がある。従って、還元剤の経時変化によって形成されるめっき厚が大きくばらつきやすく、またその溶液状態管理も必ずしも容易では無いことから量産には適しているとは言えない。
【００１３】
一方、無電解置換めっき法は、例えば、銅（Ｃｕ）とすず（Ｓｎ）などのイオン化傾向の差を利用し、この場合、銅（Ｃｕ）をすず（Ｓｎ）で置換してめっきを行う方法である。この置換めっき法は、めっき厚のばらつきが少なく、量産実績もある方法であり、酸性浴による方法では、数μｍの厚さまでめっき層の形成が可能であるので、このめっき方法を適用するのが妥当と考えられた。
【００１４】
しかし、フリップチップ実装用回路基板の配線の一部である接続用パッド表面に、すず（Ｓｎ）をこの無電解置換めっき法でめっきした場合、以下のような課題があることが明らかとなった。
【００１５】
図６〜７は、フリップチップ実装用の回路基板の製造において、基板上の銅（Ｃｕ）の接続用パッド（配線も含む）のパターンを形成する工程（いわゆる、セミアディティブ法）を説明するための断面模式図である。図６（１）に示すように、樹脂基板などからなる絶縁基板１０６上に、例えば、銅（Ｃｕ）の、シード膜１０７を形成する。次いで図６（２）に示すように、シード膜１０７上に、ラミネートフィルムなどの感光性樹脂膜１０８をラミネートする。図６（３）に示すように、感光性樹脂膜１０８をフォソグラフィー技術などによりパターニングして、感光性樹脂膜パターン１０９を形成する。
【００１６】
そして、図７（４）に示すように、感光性樹脂膜パターン１０９の開口部を埋め込む様に、シード膜１０７を電極とした電解めっき法により銅（Ｃｕ）をめっきし、銅の金属電解めっきパターン１１０を形成する。次いで図７（５）に示すように、感光性樹脂膜パターン１０９を除去して、金属電解めっきパターン１１０残し、図７（６）に示すように、この金属電解めっきパターン１１０をマスクとして、シード膜１０７の開口部の露出部をエッチングすることにより、絶縁基板１０６上に、シード膜パターン１１１に金属電解めっきパターン１１０が積層した、配線部を含む接続用パッド１１２が形成される。
【００１７】
図８は、接続用パッドに対して、無電解置換すず（Ｓｎ）めっきを実施したときの、実施前後のパターンの様子を比較して示すための接続用パッドのパターン断面模式図である。図８（ａ）は、すず（Ｓｎ）めっき前の様子（すなわち、図７（６）と同じ）で、図８（ｂ）は無電解置換すず（Ｓｎ）めっきを実施後のときの様子を示す。
【００１８】
図８（ｂ）に示すように、置換めっきは二層の銅（Ｃｕ）の積層パターンからなる接続用パッド１１２の表面部分がすず（Ｓｎ）に置き換わってめっきされる。図中各接続用パッドのパターンに点線Ｏで示した範囲が置換めっき前の金属電解めっきパターン１１０の形状を示す。このとき、すず（Ｓｎ）による置換は、銅のシード膜パターン１１１部分が金属電解めっきパターン１１０部分に比べて置換速度が速く、結果として、図示するように、シード膜パターン１１１部分（図中、矢印Ｓで示した個所）が溶食を受けて、より細くなる。接続用パッドのパターンが微細になるにつれ、このシード膜パターン１１１部分で断線などの障害が多発するようになるといった課題が生じる。
【００１９】
そこで、本発明の課題は、例えば、例えば、銅を用いたセミアディティブ法で形成された接続用パッドを有する配線が形成された、特にフリップチップ実装用の回路基板において、その接続用パッド上に、例えば無電解置換すず（Ｓｎ）めっきを行ったとき、銅のシード膜パターンにおけるパターンの細りに起因する断線障害などを回避できる、とくにフリップチップ実装のための回路基板とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の回路基板は、
絶縁基板と、
前記絶縁基板上にフリップチップ接続用パッド部を有し、
前記フリップチップ接続用パッド部は、前記絶縁基板表面に接する金属薄膜パターンと、前記金属薄膜パターンの長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンと、前記一対の樹脂膜パターンの間に埋設された金属導体パターンと、前記一対の樹脂パターン及び前記金属導体パターン上を覆うように形成された溶融金属パターンとからなることを特徴とする。
【００２１】
そして、本発明の回路基板の製造方法は、
絶縁基板上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に開口部を有する樹脂膜パターンを形成する工程と、
前記開口部に金属導体パターンを埋め込み形成する工程と、
前記樹脂膜パターンと前記金属導体パターンとの選択的エッチングによって前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部を露出する工程と、
前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部の露出領域に、めっきによって溶融金属パターンを付着形成する工程と、
前記溶融金属パターンをマスクとして残存する前記樹脂膜パターンを除去し、前記金属薄膜を露出する工程と、
前記露出した前記金属薄膜を除去してフリップチップ接続用パッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の回路基板とその製造方法によれば、絶縁基板上に形成されたフリップチップ接続用パッドは、その製造工程で、パッド断面下部の金属膜領域が細って切断障害などの発生するのを抑止できる構成と製造方法で形成され、接続用パッドのその頂部および側面部に多量のすず（Ｓｎ）などの溶融金属を付着形成されている一方、前記金属膜の長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンによって、実装時においても溶融金属の流入による前記金属膜の溶食を阻止できる構成のため、金（Ａｕ）などの半導体素子に電極端子とフリップチップ実装工程においても接続信頼性の高い実装が可能となる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その１）
【図２】本発明のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その２）
【図３】本発明のフリップチップ実装用の回路基板の構成を説明する図
【図４】本発明のフリップチップ実装用の回路基板による実装状況を説明する図
【図５】フリップチップ実装用の回路基板の例を説明する図
【図６】従来のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その１）
【図７】従来のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その２）
【図８】従来のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法の課題を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図を参照しつつ説明する。
【００２５】
（本発明の基本的な製造工程）
図１〜２に、本発明の基本的な製造工程を模式的な回路基板断面図によって示す。
【００２６】
図１（１）おいて、絶縁基板１上に金属、例えば銅（Ｃｕ）のシード膜２を形成する。次いで、図１（２）に示すように、その上に、例えばラミネート膜の感光性樹脂膜３を形成する。そして図１（３）に示すように、例えばリソグラフィー法によって、感光性樹脂膜３をパターニングして、感光性樹脂膜パターン４を形成する。そして図１（４）に示すように、銅（Ｃｕ）のシード膜２を電極として、例えば、銅（Ｃｕ）の電解めっきによって感光性樹脂パターン４の開口部に銅（Ｃｕ）を埋め込み、金属電解めっきパターン５を形成する。以上のように、これまでの工程は、基本的にセミアディティブ法のプロセスによることが可能である。
【００２７】
次いで図２（５）において、選択的エッチングＥ１を行って、選択的に感光性樹脂膜パターン４の厚さを所定の薄さにして薄化感光性樹脂膜パターン６を形成し、その結果、図示するように、金属電解めっきパターン５の頂部および頂部近傍側面部に露出金属面７が形成されようにする。
【００２８】
そして、図２（６）に示すように、露出金属面７の、例えば銅（Ｃｕ）表面を無電解置換めっき法で、溶融金属である、例えばすず（Ｓｎ）で置換した、置換溶融金属めっきパターン８を形成する。置換溶融金属めっきパターン８の断面形状は、図示するように、露出金属面である金属電解めっきパターン５の一部深さまで溶融金属が溶食するように形成される一方、置換溶融金属のすず（Ｓｎ）の付着で電極パターン断面形状自体は膨張するように形成される。薄化感光性樹脂膜パターン６の面には置換溶融金属めっきはめっきされないが、置換めっきによる電極パターン断面の膨張形成の厚さ相当分、置換溶融金属が樹脂の一部表面上にまで延伸するように形成される。勿論、このとき、シード膜２は薄化感光性樹脂膜パターン６に覆われており、無電解置換めっき法により侵されることは無い。
【００２９】
次いで、図２（７）に示すように、置換溶融金属めっきパターン８をマスクに、薄化感光性樹脂膜パターン６に対する第２の選択的エッチングＥ２を、シード膜２の表面が露出するまでおこなう。その結果、置換溶融金属めっきパターン８が膨張形成され、その膨張厚さ相当分の厚さでより幅広くマスクされるため、その幅広くなったマスク部分の薄化感光性樹脂膜パターン６が残留し、図示するように、残留凸状感光性樹脂膜パターン９が、置換溶融金属めっきパターン８の長手方向両側面下部に形成される。
【００３０】
次いで図２（８）に示すように、置換溶融金属めっきパターン８をマスクに、露出したシード膜２をエッチング除去して絶縁基板表面を露出させ、シード膜パターン１０を形成し、溶融金属形成接続用パッド１１が完成する。
【００３１】
図３に、上記製造工程によって形成された、溶融金属形成接続用パッド１１の拡大断面模式図を示す。図３において、絶縁基板１上に、シード膜パターン１０、パターンの長手方向の両縁端部の残留凸状感光性樹脂膜パターン９、それに下部領域が挟まれた金属電解めっきパターン５、そして残留凸状感光性樹脂膜パターン９と金属電解めっきパターン５の上に形成された置換溶融金属パターン８からなる、配線パターンの溶融金属形成接続用パッド１１が形成される。なお、図中の点線Ｏに、置換溶融金属めっきパターン８を形成する前の金属電解めっきパターン５の表面形状の目安を示す。
【００３２】
上記の、本発明の、フリップチップ実装用の回路基板の配線の特に溶融金属形成接続用パッドにおける基本的な製造工程と、その完成断面形状から、銅を用いたセミアディティブ法で形成された接続用パッドを有する配線において置換溶融金属めっき法を適用しても、パッド部での、特にパターン下部のシード膜パターン１０での細りは回避できることが明らかである。
【００３３】
以下に、上記の基本的な製造工程に沿って具体的に行った実施例を詳述する。
（実施例１）
最表層に絶縁層が形成された絶縁基板である、両面ビルドアップ基板（コア材型名；ＭＬＣ−Ｅ−６７９、ビルドアップ材型名；ＧＥＡ−６９７Ａ、日立化成工業社製）を、無電解銅（Ｃｕ）メッキの前処理プロセス（コンディショニング、マイクロエッチ、酸処理、触媒化、活性化の標準的な前処理プロセス）を行った後、３６℃に温度制御された無電解銅（Ｃｕ）メッキ液（型名；スルカップＰＥＡ、上村工業製）に浸漬（３０分間）させ、厚さ約０．５μｍの無電解銅（Ｃｕ）のシード膜を形成した。
【００３４】
次に、感光性樹脂膜（商品名；レイテック、型名；ＦＺ−２５２５Ｇ、日立化成工業製、膜厚０．０２５ｍｍ、無機フィラー含有量３０ｗｔ％重量部）を、加圧式真空ラミネータ（型名；ＭＶＬＰ−５００、名機製作所製）を用いて、ラミネータ温度７０℃、ラミネート圧力０．４ＭＰａでラミネートした。
【００３５】
そして、主波長が３６５ｎｍである超高圧水銀灯露光装置（型名；ＥＸＭ−１２０１、オーク製作所製）を用いて、露光条件４００ｍＪ／ｃｍ２で、特に接続用パッドの領域において、２０μｍ幅／２０μｍ幅のパターン・アンド・スペースのペリフェラル状パターンで露光を行った後、１ｗｔ％の炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて、スプレー現像と水洗を行い、配線部相当が開口パターンとなる、感光性樹脂膜パターンの形成を行った。
【００３６】
次に、硫酸銅めっき浴を用いて、電解銅（Ｃｕ）メッキ法により、前記開口パターン内に２０μｍの厚みで銅（Ｃｕ）を成長させることにより、金属電解めっきパターンの形成を行った。その後、前記露光装置を用い、露光条件１０００ＭｍＪ／ｃｍ２で全面露光を行うことにより、感光性樹脂膜をプレキュアした。
【００３７】
そして、ウェットブラスト装置（型名；ＰＦＥ−３００Ｔ／Ｎ、マコー社製）に、幅３７０ｍｍ幅のガンを取り付け、ブラスト粒子としてアルミナＡ♯２０００を用い、処理エアー圧０．２ＭＰａ、処理速度２０ｍｍ／ｓ、投射角度９０度、により２８回のパス回数により、感光性樹脂膜パターンを約１４μｍエッチングした（一度目の選択的エッチングによる薄化感光性樹脂膜パターンの形成）。このとき、金属電解めっきパターンのエッチング量は、０．２μｍあり、必要な選択的エッチングの特性が得られていた。そして、このブラスト後の基板を水洗浄した。
【００３８】
次いで、この基板の銅（Ｃｕ）の表面上に、無電解すず（Ｓｎ）めっき液（型名；ＴＩＮＰＯＳＩＴ・ＬＴ−３４、ローム＆ハース社製）を用い、７０℃、６０分間の条件で、厚み５μｍのすず（Ｓｎ）置換めっき法による、置換溶融金属めっきパターンを形成した。
【００３９】
そして、再び、前記ウェットブラスト装置を用いて、前回と同一ブラスト粒子，処理エアー圧，処理速度，投射角度により、１４回の繰り返しパス回数を行って、薄化感光性樹脂膜パターンを、その下のシード膜が露出するまでエッチング（二度目の選択的エッチングによる薄化感光性樹脂膜パターンの除去）した。
【００４０】
さらに、１Ｍｏｌのグリセリン、０．３５Ｍｏｌの硫酸カリウム、０．１５Ｍｏｌのリン酸カリウムおよびリン酸によってｐＨ調整し、ｐＨが５．０のエッチング液を用いてのエレクトロエッチングを行うことにより、すず（Ｓｎ）をエッチングせずに銅（Ｃｕ）のシード膜をエッチングし絶縁基板表面を露出させた。
【００４１】
こうして作成された溶融金属形成接続用パッドの断面を観察すると、最下層の薄いシード膜パターンでの溶融金属の溶食効果による細りは全く見られなかった。
【００４２】
上記製造工程による接続用パッドを有する金属配線が形成されたフリップチップ実装用回路基板を用い、接続する電子部品として外周部に４００個の金（Ａｕ）ボールバンプが搭載された半導体素子を、フリップチップボンダ（型名；ＦＣＢ−２Ｍ、パナソニック・ファフトリーソリューションズ製）を使用して、１バンプ当たりの接続加重５ｇ、接続温度２８０℃、接続温度保持時間５秒の接合条件で、フリップチップ接合を行った。
【００４３】
そして、アンダーフィル樹脂（型名；Ｔ６９３／Ｒ３０００）を半導体素子と回路基板間の隙間に充填した後、１５０℃、２時間の加熱処理によりアンダーフィル樹脂を硬化させることにより、フリップチップ接合の半導体装置を得た。
【００４４】
こうして得られた、フリップチップ接合がなされている半導体装置の接合個所の断面模式図を図４に示す。図示するように、フリップチップ接合用回路基板の、絶縁基板１上に形成された溶融金属形成接続用パッド１１と、半導体素子１２に形成されたボールバンプ１３とがフリップチップ接合されており、半導体素子１２と絶縁基板１間の隙間には、アンダーフィル樹脂１４が充填されている。
【００４５】
このとき、溶融金属形成接続用パッド１１上に形成されていた置換溶融金属パターン８が溶融変形し、例えば、金（Ａｕ）のボールバンプ１３の表面積の広い領域にわたって接合している。他方、フリップチップ接合の加熱時においても、置換溶融金属パターン８の溶融した金属のすず（Ｓｎ）は、残留凸状感光性樹脂膜パターン９に阻止されて、絶縁基板１方向（下方）に流れず、薄い銅（Ｃｕ）のシード膜パターン１０と置換反応が生じない。従って、この接合加工時においても、溶融金属形成接続用パッド１１の下部での溶食での細り、その結果の断線などが抑制することができた。
（比較例）
以下は、上記のような残留凸状感光性樹脂膜パターンが形成されない、従来の方法による比較実施例である。
【００４６】
先ず、実施例１と同様に、最表層に絶縁層が形成された、絶縁基板である、両面ビルドアップ基板（コア材型名；ＭＬＣ−Ｅ−６７９、ビルドアップ材型名；ＧＥＡ−６９７Ａ、日立化成社製）を、無電解銅（Ｃｕ）メッキの前処理プロセス（コンディショニング、マイクロエッチ、酸処理、触媒化、活性化の標準的な前処理プロセス）を行った後、３６℃に温度制御された無電解銅（Ｃｕ）メッキ液（型名；スルカップＰＥＡ、上村工業製）に浸漬（３０分間）させ、厚さ約０．５μｍの無電解銅（Ｃｕ）のシード膜を形成した。
【００４７】
次に、感光性レジスト（商品名；フォテック、型名；ＲＹ−３５００、日立化成製、膜厚０．０２５ｍｍ）を、加圧式真空ラミネータ（型名；ＭＶＬＰ−５００、名機製作所製）を用いて、ラミネータ温度７０℃、ラミネート圧力０．４ＭＰａでラミネートした。
【００４８】
そして、主波長が３６５ｎｍである超高圧水銀灯露光装置（型名；ＥＸＭ−１２０１、オーク製作所製）を用いて、露光条件４００ｍＪ／ｃｍ２で、２０μｍ幅／２０μｍ幅のパターン・アンド・スペースのペリフェラル状パターンの露光を行った後、１ｗｔ％の炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて、スプレー現像と水洗を行い、配線個所相当が開口パターンとなる、感光性レジスト（樹脂）膜パターンの形成を行った。
【００４９】
次に、硫酸銅めっき浴を用いて、電解銅（Ｃｕ）メッキ法により、前記開口パターン内に２０μｍの厚みで銅（Ｃｕ）を成長させることにより、金属電解めっきパターンの形成を行った。
【００５０】
そして、基板を水酸化カリウム水溶液に浸漬することで、感光性レジストを膨潤させて剥離する。
【００５１】
次に、１Ｍのグリセリン、０．３５Ｍの硫酸カリウム、０．１５Ｍのリン酸カリウムおよびリン酸によってｐＨ調整し、ｐＨが５．０のエッチング液を用いてのエレクトロエッチングを行うことにより、銅（Ｃｕ）の金属電解めっきパターンが形成されていない領域の、薄い銅（Ｃｕ）のシード膜をエッチングし、絶縁基板表面を露出させた。
【００５２】
そして、この基板の銅（Ｃｕ）の表面上に、無電解すず（Ｓｎ）めっき液（型名；ＴＩＮＰＯＳＩＴ・ＬＴ−３４、ローム＆ハース社製）を用い、７０℃、６０分間の条件で、厚み５μｍのすず（Ｓｎ）置換めっき法による、置換溶融金属めっきパターンを形成した。
【００５３】
こうして作成したすず（Ｓｎ）めっき処理後の接続用パッドの断面形状を観察したところ、接続パッドの最下層の銅（Ｃｕ）シード膜部分が置換されたすず（Ｓｎ）による溶食を受けて、シード膜パターンの初期の幅寸法２０μｍに対し、溶食によって、１０〜１５μｍ幅と大幅にパターン細りが発生していた。
【００５４】
また、これを実施例１と同様にフリップチップ接合を行ったところ、接合時の断線、接合後の試験経過中の断線などの障害がかなりのレベルで発生した。
（実施例２）
実施例1において実施している、感光性樹脂膜に対するウェットブラスト法による選択的エッチングに関連し、感光性樹脂膜のフォトリソパターニングによる開口精度、その開口部への金属電解めっきパターンの形成精度、そして感光性樹脂膜パターン厚さを約１４μｍエッチングして薄くする加工精度などが、感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラー（シリカやアルミナなどのセラミック粒子）の含有率に依存することが解った。検討結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１において、「感光性樹脂膜中の無機フィラーの含有量」欄は、感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラーの含有量であって、３〜７０重量部を示す。「ウェットブラスト繰り返しパス回数」欄は、実施例１にあるように、ウェットブラスト装置（型名；ＰＦＥ−３００Ｔ／Ｎ、マコー社製）使用、幅３７０ｍｍ幅のガン使用、ブラスト粒子としてアルミナＡ♯２０００使用、処理エアー圧０．２ＭＰａ、処理速度２０ｍｍ／ｓ、投射角度９０度のブラスト条件下での、基板への繰り返しブラストするパス回数を示している。
【００５７】
「感光性樹脂膜パターン形成」欄は、感光性樹脂膜を露光・現像によるパターニングしたときの樹脂パターン形成状況を示し、形成パターン（２０μｍ幅／２０μｍ幅のパターン・アンド・スペースのペリフェラル状パターン）においてパターン欠落がパターン幅の１／３未満に収まっている場合は「良好」、１／３以上になっている場合は「不良」としている。つまり、パターン形成精度のフィラー含有率依存性を示す。
【００５８】
そして、「金属電解めっきパターンと感光性樹脂膜の選択的エッチング」欄は、ウェットブラスト工程において、繰り返しパス回数を最大３０回とし、その回数範囲内で、感光性樹脂膜のエッチング深さを、金属電解めっきパターンの側面露出量の進行状況で観察し、金属電解めっきパターンの側面の露出量がその初期高さの３０％以上の値となった場合を「良好」とし、３０％未満の場合を不良とした。つまり、銅（Ｃｕ）である金属電解めっきパターンと感光性樹脂膜との選択的エッチング性に関する、感光性樹脂膜中のフィラー含有量依存性を示す。
【００５９】
感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラーの含有量については、定性的には、フィラー含有量が少ないほど感光性樹脂膜の露光・現像によるパターニング精度は高く、多いほどパターン幅精度の制御は困難と考えられる。他方、金属電解めっきパターンである銅（Ｃｕ）と感光性樹脂膜とにおけるウェットブラストによる選択エッチング性は、感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラーの含有量が少ないと、感光性樹脂膜は樹脂そのものの特性に近くなるため、ウェットブラストのエッチングレートそのものは低く、銅（Ｃｕ）との選択性エッチングレベルが低くなろう。無機フィラーの含有量が多いと、そういった感光性樹脂膜のウェットブラストのエッチングレートは早まり、銅（Ｃｕ）との選択性エッチングレベルが高くなると考えられる。
【００６０】
そういった相反関係に関し、表１の結果からは、パターニング精度は高く、かつ選択的なエッチングが良好な感光性樹脂膜中の無機フィラーの含有量は、５重量部以上、６０重量部以下であることが解った。
【００６１】
以上の実施例において使用した溶融金属、めっき金属、感光性樹脂など各種材料やそれぞれに採用された工程は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜変更することができよう。溶融金属の実施例としてすず（Ｓｎ）を挙げたが、勿論これに限らない。すずやこれを主要成分として他の金属と組み合わせた各種はんだなども適用可能であり、即ち、融点が１５０℃以上で２４０℃以下の金属を少なくとも１種類以上含む溶融金属が適用可能である。
【００６２】
以上の実施例を含む実施の形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
絶縁基板と、
前記絶縁基板上にフリップチップ接続用パッド部とを有し、
前記フリップチップ接続用パッド部は、前記絶縁基板表面に接する金属薄膜パターンと、前記金属薄膜パターンの長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンと、前記一対の樹脂膜パターンの間に埋設された金属導体パターンと、前記一対の樹脂パターン及び前記金属導体パターン上を覆うように形成された溶融金属パターンとからなることを特徴とする回路基板。
（付記２）
前樹脂膜パターンは、感光性樹脂からなることを特徴とする付記１記載の回路基板。
（付記３)
前記樹脂膜パターンの樹脂には、無機フィラーを含有することを特徴とする付記１または２のいずれかに記載の回路基板。
（付記４)
前記無機フィラーの含有率は、５重量部以上６０重量部未満であることを特徴とする付記３記載の回路基板。
（付記５)
前記溶融金属パターンの溶融金属には、融点が１５０℃以上２４０℃以下の金属が１種類以上含んでいることを特徴とする付記１ないし４のいずれかに記載の回路基板。
（付記６）
絶縁基板上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に開口部を有する樹脂膜パターンを形成する工程と、
前記開口部に金属導体パターンを埋め込み形成する工程と、
前記樹脂膜パターンと前記金属導体パターンとの選択的エッチングによって前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部を露出する工程と、
前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部の露出領域に、めっきによって溶融金属パターンを付着形成する工程と、
前記溶融金属パターンをマスクとして残存する前記樹脂膜パターンを除去し、前記金属薄膜を露出する工程と、
前記露出した前記金属薄膜を除去してフリップチップ接続用パッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
（付記７)
前記選択的エッチングは、ウェットブラスト法によることを特徴とする付記６記載の回路基板の製造方法。
（付記８）
前記めっきは無電解置換めっき法によることを特徴とする付記６または７のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
（付記９）
前記埋め込み金属導体パターンの形成は電解めっき法によることを特徴とする付記６ないし８のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【符号の説明】
【００６３】
１、１０２、１０６ 絶縁基板
２、１０７ シード膜
３、１０８ 感光性樹脂膜
４、１０９ 感光性樹脂膜パターン
５、１１０ 金属電解めっきパターン
６ 薄化感光性樹脂膜パターン
７ 露出金属面
８、１１３ 置換溶融金属めっきパターン
９ 残留凸状感光性樹脂膜パターン
１０，１１１ シード膜パターン
１１ 溶融金属形成接続用パッド
１２ 半導体素子
１３ ボールバンプ
１４ アンダーフィル樹脂
１０１ フィリップチップ実装用回路基板
１０３ 配線パターン
１０４、１１２ 接続用パッド
１０５ ソルダーレジスト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子をフリップチップ実装するための回路基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高機能化に伴い、回路基板の配線の微細化などによってより高密度実装が可能な、小型化された半導体素子など電子部品を直接回路基板に実装するフリップチップ実装が多用されるようになっている。フリップチップ実装においては、電子部品の外部導出された電極端子と、フリップチップ実装用の回路基板の配線用導体パターンの接続用パッド部との接続・固定によって電子部品の実装が行われる。
【０００３】
図５にフリップチップ実装するための回路基板の模式的な斜視図を示す。本図はひとつの半導体素子を実装する範囲の基板を示しているが、実際の電子機器用回路基板としては、この種のパターンが複数配置された構成となる。図５のフリップチップ実装用回路基板１０１の構成は、樹脂製のプリント基板などの絶縁基板１０２（あるいは、表面上に絶縁層が形成された基板）上に、所定の配線パターン１０３が形成されており、配線パターン１０３を含む基板表面には、図示するように、内側の四角領域と外周部の額縁形状領域の二つの領域のソルダーレジスト領域１０５において、絶縁性のソルダーレジストが塗布されている。
【０００４】
ソルダーレジスト領域１０５以外のソルダーレジストが塗布されていない領域が、半導体素子などの電極端子と接続するための接続用パッド１０４の領域である。この個所は、図示するように、パッドのパターンが同一幅のライン・アンド・スペースをなしているが、これは、特に高密度・高集積なＬＳＩ半導体素子などの電極端子が、ペリフェラル状に形成されているケースに対応した配線パターン１０３とその接続用パッド１０４の配置例を示している。
【０００５】
こうした接続用パッド１０４において、半導体素子などの例えば金の電極端子と接続する場合、接続用パッド１０４（の、全域あるいは中心領域近傍など）上に、予めはんだなどの加熱によって溶融する溶融金属を搭載形成しておき、フリップチップ実装における加熱工程でこの溶融金属を溶融させ、電極端子と接続用パッドの両者を接触させ、そして溶融金属を冷却固化させることで接合させるといった、金―溶融金属接合法が多く採用されている。
【０００６】
金―溶融金属接合法は、はんだやすず（Ｓｎ）などの加熱溶融工程によって接続するため、接続工程が低荷重で実装できる。これは接続個所でのストレス低減となり、また接続位置制御が容易となるため基板上への半導体素子などの搭載位置精度が向上し易いといったメリットがある。他方、フリップチップ実装後における熱ストレスなどによる接続部での破断などを抑制する目的で、接続部における溶融金属の付着量を意図的に多くする必要がある。そのために、接続用パッドに予め搭載形成する溶融金属をより多く形成しなければならず、接続用パッドのパッド幅がより細い構成になるに従い、基本的により厚い溶融金属を積層形成することが重要となる。
【０００７】
接続用パッド上に溶融金属を形成する方法として、例えば、すず（Ｓｎ）をめっきする方法が適用されるケースが多く、またそのめっき法としては、電解めっき法、無電解還元めっき法、無電解置換めっき法などの方法が採られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４２００７６号公報
【特許文献２】特開平０５−１１２８７４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】電気鍍金研究会編 「無電解めっき 基礎と応用」日刊工業新聞社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
配線用金属パターン、例えば金（Ａｕ）パターン上に、溶融金属であるすず（Ｓｎ）をめっきする方法として、電解めっき法、無電解還元めっき法、無電解置換めっき法の３方法を挙げた。
【００１１】
電解めっき法は、すずイオンやすず錯イオンを含む電解質に直流又はパルス電流を流して、陰極上に金属すずを析出させる処理をおこなうめっき法であるが、この方法は、すず（Ｓｎ）を厚く形成した場合、電解めっき時に流れる電流密度の場所的なばらつきが大きくなりやすく、その結果、すず（Ｓｎ）めっき厚を均一にすることが非常に困難となる。この膜厚のばらつきが、フリップチップ実装後において、電極端子―接続パッド間での接続強度の低下、あるいは端子間ショートなどをもたらす。
【００１２】
無電解めっき法は、電気を通さずに還元または置換によって金属を析出させてめっきする方法である。そのうち、無電解還元めっき法は、還元剤によって溶液中の金属イオンを還元析出させて、めっきする方法であるが、すず（Ｓｎ）を還元析出するときに用いる還元剤のポットライフが現状では短いという課題がある。従って、還元剤の経時変化によって形成されるめっき厚が大きくばらつきやすく、またその溶液状態管理も必ずしも容易では無いことから量産には適しているとは言えない。
【００１３】
一方、無電解置換めっき法は、例えば、銅（Ｃｕ）とすず（Ｓｎ）などのイオン化傾向の差を利用し、この場合、銅（Ｃｕ）をすず（Ｓｎ）で置換してめっきを行う方法である。この置換めっき法は、めっき厚のばらつきが少なく、量産実績もある方法であり、酸性浴による方法では、数μｍの厚さまでめっき層の形成が可能であるので、このめっき方法を適用するのが妥当と考えられた。
【００１４】
しかし、フリップチップ実装用回路基板の配線の一部である接続用パッド表面に、すず（Ｓｎ）をこの無電解置換めっき法でめっきした場合、以下のような課題があることが明らかとなった。
【００１５】
図６〜７は、フリップチップ実装用の回路基板の製造において、基板上の銅（Ｃｕ）の接続用パッド（配線も含む）のパターンを形成する工程（いわゆる、セミアディティブ法）を説明するための断面模式図である。図６（１）に示すように、樹脂基板などからなる絶縁基板１０６上に、例えば、銅（Ｃｕ）の、シード膜１０７を形成する。次いで図６（２）に示すように、シード膜１０７上に、ラミネートフィルムなどの感光性樹脂膜１０８をラミネートする。図６（３）に示すように、感光性樹脂膜１０８をフォソグラフィー技術などによりパターニングして、感光性樹脂膜パターン１０９を形成する。
【００１６】
そして、図７（４）に示すように、感光性樹脂膜パターン１０９の開口部を埋め込む様に、シード膜１０７を電極とした電解めっき法により銅（Ｃｕ）をめっきし、銅の金属電解めっきパターン１１０を形成する。次いで図７（５）に示すように、感光性樹脂膜パターン１０９を除去して、金属電解めっきパターン１１０残し、図７（６）に示すように、この金属電解めっきパターン１１０をマスクとして、シード膜１０７の開口部の露出部をエッチングすることにより、絶縁基板１０６上に、シード膜パターン１１１に金属電解めっきパターン１１０が積層した、配線部を含む接続用パッド１１２が形成される。
【００１７】
図８は、接続用パッドに対して、無電解置換すず（Ｓｎ）めっきを実施したときの、実施前後のパターンの様子を比較して示すための接続用パッドのパターン断面模式図である。図８（ａ）は、すず（Ｓｎ）めっき前の様子（すなわち、図７（６）と同じ）で、図８（ｂ）は無電解置換すず（Ｓｎ）めっきを実施後のときの様子を示す。
【００１８】
図８（ｂ）に示すように、置換めっきは二層の銅（Ｃｕ）の積層パターンからなる接続用パッド１１２の表面部分がすず（Ｓｎ）に置き換わってめっきされる。図中各接続用パッドのパターンに点線Ｏで示した範囲が置換めっき前の金属電解めっきパターン１１０の形状を示す。このとき、すず（Ｓｎ）による置換は、銅のシード膜パターン１１１部分が金属電解めっきパターン１１０部分に比べて置換速度が速く、結果として、図示するように、シード膜パターン１１１部分（図中、矢印Ｓで示した個所）が溶食を受けて、より細くなる。接続用パッドのパターンが微細になるにつれ、このシード膜パターン１１１部分で断線などの障害が多発するようになるといった課題が生じる。
【００１９】
そこで、本発明の課題は、例えば、例えば、銅を用いたセミアディティブ法で形成された接続用パッドを有する配線が形成された、特にフリップチップ実装用の回路基板において、その接続用パッド上に、例えば無電解置換すず（Ｓｎ）めっきを行ったとき、銅のシード膜パターンにおけるパターンの細りに起因する断線障害などを回避できる、とくにフリップチップ実装のための回路基板とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の回路基板は、
絶縁基板と、
前記絶縁基板上にフリップチップ接続用パッド部を有し、
前記フリップチップ接続用パッド部は、前記絶縁基板表面に接する金属薄膜パターンと、前記金属薄膜パターンの長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンと、前記一対の樹脂膜パターンの間に埋設された金属導体パターンと、前記一対の樹脂パターン及び前記金属導体パターン上を覆うように形成された溶融金属パターンとからなることを特徴とする。
【００２１】
そして、本発明の回路基板の製造方法は、
絶縁基板上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に開口部を有する樹脂膜パターンを形成する工程と、
前記開口部に金属導体パターンを埋め込み形成する工程と、
前記樹脂膜パターンと前記金属導体パターンとの選択的エッチングによって前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部を露出する工程と、
前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部の露出領域に、めっきによって溶融金属パターンを付着形成する工程と、
前記溶融金属パターンをマスクとして残存する前記樹脂膜パターンを除去し、前記金属薄膜を露出する工程と、
前記露出した前記金属薄膜を除去してフリップチップ接続用パッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の回路基板とその製造方法によれば、絶縁基板上に形成されたフリップチップ接続用パッドは、その製造工程で、パッド断面下部の金属膜領域が細って切断障害などの発生するのを抑止できる構成と製造方法で形成され、接続用パッドのその頂部および側面部に多量のすず（Ｓｎ）などの溶融金属を付着形成されている一方、前記金属膜の長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンによって、実装時においても溶融金属の流入による前記金属膜の溶食を阻止できる構成のため、金（Ａｕ）などの半導体素子に電極端子とフリップチップ実装工程においても接続信頼性の高い実装が可能となる、といった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その１）
【図２】本発明のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その２）
【図３】本発明のフリップチップ実装用の回路基板の構成を説明する図
【図４】本発明のフリップチップ実装用の回路基板による実装状況を説明する図
【図５】フリップチップ実装用の回路基板の例を説明する図
【図６】従来のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その１）
【図７】従来のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法を説明する図（その２）
【図８】従来のフリップチップ実装用の回路基板の製造方法の課題を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図を参照しつつ説明する。
【００２５】
（本発明の基本的な製造工程）
図１〜２に、本発明の基本的な製造工程を模式的な回路基板断面図によって示す。
【００２６】
図１（１）おいて、絶縁基板１上に金属、例えば銅（Ｃｕ）のシード膜２を形成する。次いで、図１（２）に示すように、その上に、例えばラミネート膜の感光性樹脂膜３を形成する。そして図１（３）に示すように、例えばリソグラフィー法によって、感光性樹脂膜３をパターニングして、感光性樹脂膜パターン４を形成する。そして図１（４）に示すように、銅（Ｃｕ）のシード膜２を電極として、例えば、銅（Ｃｕ）の電解めっきによって感光性樹脂パターン４の開口部に銅（Ｃｕ）を埋め込み、金属電解めっきパターン５を形成する。以上のように、これまでの工程は、基本的にセミアディティブ法のプロセスによることが可能である。
【００２７】
次いで図２（５）において、選択的エッチングＥ１を行って、選択的に感光性樹脂膜パターン４の厚さを所定の薄さにして薄化感光性樹脂膜パターン６を形成し、その結果、図示するように、金属電解めっきパターン５の頂部および頂部近傍側面部に露出金属面７が形成されようにする。
【００２８】
そして、図２（６）に示すように、露出金属面７の、例えば銅（Ｃｕ）表面を無電解置換めっき法で、溶融金属である、例えばすず（Ｓｎ）で置換した、置換溶融金属めっきパターン８を形成する。置換溶融金属めっきパターン８の断面形状は、図示するように、露出金属面である金属電解めっきパターン５の一部深さまで溶融金属が溶食するように形成される一方、置換溶融金属のすず（Ｓｎ）の付着で電極パターン断面形状自体は膨張するように形成される。薄化感光性樹脂膜パターン６の面には置換溶融金属めっきはめっきされないが、置換めっきによる電極パターン断面の膨張形成の厚さ相当分、置換溶融金属が樹脂の一部表面上にまで延伸するように形成される。勿論、このとき、シード膜２は薄化感光性樹脂膜パターン６に覆われており、無電解置換めっき法により侵されることは無い。
【００２９】
次いで、図２（７）に示すように、置換溶融金属めっきパターン８をマスクに、薄化感光性樹脂膜パターン６に対する第２の選択的エッチングＥ２を、シード膜２の表面が露出するまでおこなう。その結果、置換溶融金属めっきパターン８が膨張形成され、その膨張厚さ相当分の厚さでより幅広くマスクされるため、その幅広くなったマスク部分の薄化感光性樹脂膜パターン６が残留し、図示するように、残留凸状感光性樹脂膜パターン９が、置換溶融金属めっきパターン８の長手方向両側面下部に形成される。
【００３０】
次いで図２（８）に示すように、置換溶融金属めっきパターン８をマスクに、露出したシード膜２をエッチング除去して絶縁基板表面を露出させ、シード膜パターン１０を形成し、溶融金属形成接続用パッド１１が完成する。
【００３１】
図３に、上記製造工程によって形成された、溶融金属形成接続用パッド１１の拡大断面模式図を示す。図３において、絶縁基板１上に、シード膜パターン１０、パターンの長手方向の両縁端部の残留凸状感光性樹脂膜パターン９、それに下部領域が挟まれた金属電解めっきパターン５、そして残留凸状感光性樹脂膜パターン９と金属電解めっきパターン５の上に形成された置換溶融金属パターン８からなる、配線パターンの溶融金属形成接続用パッド１１が形成される。なお、図中の点線Ｏに、置換溶融金属めっきパターン８を形成する前の金属電解めっきパターン５の表面形状の目安を示す。
【００３２】
上記の、本発明の、フリップチップ実装用の回路基板の配線の特に溶融金属形成接続用パッドにおける基本的な製造工程と、その完成断面形状から、銅を用いたセミアディティブ法で形成された接続用パッドを有する配線において置換溶融金属めっき法を適用しても、パッド部での、特にパターン下部のシード膜パターン１０での細りは回避できることが明らかである。
【００３３】
以下に、上記の基本的な製造工程に沿って具体的に行った実施例を詳述する。
（実施例１）
最表層に絶縁層が形成された絶縁基板である、両面ビルドアップ基板（コア材型名；ＭＬＣ−Ｅ−６７９、ビルドアップ材型名；ＧＥＡ−６９７Ａ、日立化成工業社製）を、無電解銅（Ｃｕ）メッキの前処理プロセス（コンディショニング、マイクロエッチ、酸処理、触媒化、活性化の標準的な前処理プロセス）を行った後、３６℃に温度制御された無電解銅（Ｃｕ）メッキ液（型名；スルカップＰＥＡ、上村工業製）に浸漬（３０分間）させ、厚さ約０．５μｍの無電解銅（Ｃｕ）のシード膜を形成した。
【００３４】
次に、感光性樹脂膜（商品名；レイテック、型名；ＦＺ−２５２５Ｇ、日立化成工業製、膜厚０．０２５ｍｍ、無機フィラー含有量３０ｗｔ％重量部）を、加圧式真空ラミネータ（型名；ＭＶＬＰ−５００、名機製作所製）を用いて、ラミネータ温度７０℃、ラミネート圧力０．４ＭＰａでラミネートした。
【００３５】
そして、主波長が３６５ｎｍである超高圧水銀灯露光装置（型名；ＥＸＭ−１２０１、オーク製作所製）を用いて、露光条件４００ｍＪ／ｃｍ２で、特に接続用パッドの領域において、２０μｍ幅／２０μｍ幅のパターン・アンド・スペースのペリフェラル状パターンで露光を行った後、１ｗｔ％の炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて、スプレー現像と水洗を行い、配線部相当が開口パターンとなる、感光性樹脂膜パターンの形成を行った。
【００３６】
次に、硫酸銅めっき浴を用いて、電解銅（Ｃｕ）メッキ法により、前記開口パターン内に２０μｍの厚みで銅（Ｃｕ）を成長させることにより、金属電解めっきパターンの形成を行った。その後、前記露光装置を用い、露光条件１０００ＭｍＪ／ｃｍ２で全面露光を行うことにより、感光性樹脂膜をプレキュアした。
【００３７】
そして、ウェットブラスト装置（型名；ＰＦＥ−３００Ｔ／Ｎ、マコー社製）に、幅３７０ｍｍ幅のガンを取り付け、ブラスト粒子としてアルミナＡ♯２０００を用い、処理エアー圧０．２ＭＰａ、処理速度２０ｍｍ／ｓ、投射角度９０度、により２８回のパス回数により、感光性樹脂膜パターンを約１４μｍエッチングした（一度目の選択的エッチングによる薄化感光性樹脂膜パターンの形成）。このとき、金属電解めっきパターンのエッチング量は、０．２μｍあり、必要な選択的エッチングの特性が得られていた。そして、このブラスト後の基板を水洗浄した。
【００３８】
次いで、この基板の銅（Ｃｕ）の表面上に、無電解すず（Ｓｎ）めっき液（型名；ＴＩＮＰＯＳＩＴ・ＬＴ−３４、ローム＆ハース社製）を用い、７０℃、６０分間の条件で、厚み５μｍのすず（Ｓｎ）置換めっき法による、置換溶融金属めっきパターンを形成した。
【００３９】
そして、再び、前記ウェットブラスト装置を用いて、前回と同一ブラスト粒子，処理エアー圧，処理速度，投射角度により、１４回の繰り返しパス回数を行って、薄化感光性樹脂膜パターンを、その下のシード膜が露出するまでエッチング（二度目の選択的エッチングによる薄化感光性樹脂膜パターンの除去）した。
【００４０】
さらに、１Ｍｏｌのグリセリン、０．３５Ｍｏｌの硫酸カリウム、０．１５Ｍｏｌのリン酸カリウムおよびリン酸によってｐＨ調整し、ｐＨが５．０のエッチング液を用いてのエレクトロエッチングを行うことにより、すず（Ｓｎ）をエッチングせずに銅（Ｃｕ）のシード膜をエッチングし絶縁基板表面を露出させた。
【００４１】
こうして作成された溶融金属形成接続用パッドの断面を観察すると、最下層の薄いシード膜パターンでの溶融金属の溶食効果による細りは全く見られなかった。
【００４２】
上記製造工程による接続用パッドを有する金属配線が形成されたフリップチップ実装用回路基板を用い、接続する電子部品として外周部に４００個の金（Ａｕ）ボールバンプが搭載された半導体素子を、フリップチップボンダ（型名；ＦＣＢ−２Ｍ、パナソニック・ファフトリーソリューションズ製）を使用して、１バンプ当たりの接続加重５ｇ、接続温度２８０℃、接続温度保持時間５秒の接合条件で、フリップチップ接合を行った。
【００４３】
そして、アンダーフィル樹脂（型名；Ｔ６９３／Ｒ３０００）を半導体素子と回路基板間の隙間に充填した後、１５０℃、２時間の加熱処理によりアンダーフィル樹脂を硬化させることにより、フリップチップ接合の半導体装置を得た。
【００４４】
こうして得られた、フリップチップ接合がなされている半導体装置の接合個所の断面模式図を図４に示す。図示するように、フリップチップ接合用回路基板の、絶縁基板１上に形成された溶融金属形成接続用パッド１１と、半導体素子１２に形成されたボールバンプ１３とがフリップチップ接合されており、半導体素子１２と絶縁基板１間の隙間には、アンダーフィル樹脂１４が充填されている。
【００４５】
このとき、溶融金属形成接続用パッド１１上に形成されていた置換溶融金属パターン８が溶融変形し、例えば、金（Ａｕ）のボールバンプ１３の表面積の広い領域にわたって接合している。他方、フリップチップ接合の加熱時においても、置換溶融金属パターン８の溶融した金属のすず（Ｓｎ）は、残留凸状感光性樹脂膜パターン９に阻止されて、絶縁基板１方向（下方）に流れず、薄い銅（Ｃｕ）のシード膜パターン１０と置換反応が生じない。従って、この接合加工時においても、溶融金属形成接続用パッド１１の下部での溶食での細り、その結果の断線などが抑制することができた。
（比較例）
以下は、上記のような残留凸状感光性樹脂膜パターンが形成されない、従来の方法による比較実施例である。
【００４６】
先ず、実施例１と同様に、最表層に絶縁層が形成された、絶縁基板である、両面ビルドアップ基板（コア材型名；ＭＬＣ−Ｅ−６７９、ビルドアップ材型名；ＧＥＡ−６９７Ａ、日立化成社製）を、無電解銅（Ｃｕ）メッキの前処理プロセス（コンディショニング、マイクロエッチ、酸処理、触媒化、活性化の標準的な前処理プロセス）を行った後、３６℃に温度制御された無電解銅（Ｃｕ）メッキ液（型名；スルカップＰＥＡ、上村工業製）に浸漬（３０分間）させ、厚さ約０．５μｍの無電解銅（Ｃｕ）のシード膜を形成した。
【００４７】
次に、感光性レジスト（商品名；フォテック、型名；ＲＹ−３５００、日立化成製、膜厚０．０２５ｍｍ）を、加圧式真空ラミネータ（型名；ＭＶＬＰ−５００、名機製作所製）を用いて、ラミネータ温度７０℃、ラミネート圧力０．４ＭＰａでラミネートした。
【００４８】
そして、主波長が３６５ｎｍである超高圧水銀灯露光装置（型名；ＥＸＭ−１２０１、オーク製作所製）を用いて、露光条件４００ｍＪ／ｃｍ２で、２０μｍ幅／２０μｍ幅のパターン・アンド・スペースのペリフェラル状パターンの露光を行った後、１ｗｔ％の炭酸水素ナトリウム水溶液を用いて、スプレー現像と水洗を行い、配線個所相当が開口パターンとなる、感光性レジスト（樹脂）膜パターンの形成を行った。
【００４９】
次に、硫酸銅めっき浴を用いて、電解銅（Ｃｕ）メッキ法により、前記開口パターン内に２０μｍの厚みで銅（Ｃｕ）を成長させることにより、金属電解めっきパターンの形成を行った。
【００５０】
そして、基板を水酸化カリウム水溶液に浸漬することで、感光性レジストを膨潤させて剥離する。
【００５１】
次に、１Ｍのグリセリン、０．３５Ｍの硫酸カリウム、０．１５Ｍのリン酸カリウムおよびリン酸によってｐＨ調整し、ｐＨが５．０のエッチング液を用いてのエレクトロエッチングを行うことにより、銅（Ｃｕ）の金属電解めっきパターンが形成されていない領域の、薄い銅（Ｃｕ）のシード膜をエッチングし、絶縁基板表面を露出させた。
【００５２】
そして、この基板の銅（Ｃｕ）の表面上に、無電解すず（Ｓｎ）めっき液（型名；ＴＩＮＰＯＳＩＴ・ＬＴ−３４、ローム＆ハース社製）を用い、７０℃、６０分間の条件で、厚み５μｍのすず（Ｓｎ）置換めっき法による、置換溶融金属めっきパターンを形成した。
【００５３】
こうして作成したすず（Ｓｎ）めっき処理後の接続用パッドの断面形状を観察したところ、接続パッドの最下層の銅（Ｃｕ）シード膜部分が置換されたすず（Ｓｎ）による溶食を受けて、シード膜パターンの初期の幅寸法２０μｍに対し、溶食によって、１０〜１５μｍ幅と大幅にパターン細りが発生していた。
【００５４】
また、これを実施例１と同様にフリップチップ接合を行ったところ、接合時の断線、接合後の試験経過中の断線などの障害がかなりのレベルで発生した。
（実施例２）
実施例1において実施している、感光性樹脂膜に対するウェットブラスト法による選択的エッチングに関連し、感光性樹脂膜のフォトリソパターニングによる開口精度、その開口部への金属電解めっきパターンの形成精度、そして感光性樹脂膜パターン厚さを約１４μｍエッチングして薄くする加工精度などが、感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラー（シリカやアルミナなどのセラミック粒子）の含有率に依存することが解った。検討結果を表１に示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
表１において、「感光性樹脂膜中の無機フィラーの含有量」欄は、感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラーの含有量であって、３〜７０重量部を示す。「ウェットブラスト繰り返しパス回数」欄は、実施例１にあるように、ウェットブラスト装置（型名；ＰＦＥ−３００Ｔ／Ｎ、マコー社製）使用、幅３７０ｍｍ幅のガン使用、ブラスト粒子としてアルミナＡ♯２０００使用、処理エアー圧０．２ＭＰａ、処理速度２０ｍｍ／ｓ、投射角度９０度のブラスト条件下での、基板への繰り返しブラストするパス回数を示している。
【００５７】
「感光性樹脂膜パターン形成」欄は、感光性樹脂膜を露光・現像によるパターニングしたときの樹脂パターン形成状況を示し、形成パターン（２０μｍ幅／２０μｍ幅のパターン・アンド・スペースのペリフェラル状パターン）においてパターン欠落がパターン幅の１／３未満に収まっている場合は「良好」、１／３以上になっている場合は「不良」としている。つまり、パターン形成精度のフィラー含有率依存性を示す。
【００５８】
そして、「金属電解めっきパターンと感光性樹脂膜の選択的エッチング」欄は、ウェットブラスト工程において、繰り返しパス回数を最大３０回とし、その回数範囲内で、感光性樹脂膜のエッチング深さを、金属電解めっきパターンの側面露出量の進行状況で観察し、金属電解めっきパターンの側面の露出量がその初期高さの３０％以上の値となった場合を「良好」とし、３０％未満の場合を不良とした。つまり、銅（Ｃｕ）である金属電解めっきパターンと感光性樹脂膜との選択的エッチング性に関する、感光性樹脂膜中のフィラー含有量依存性を示す。
【００５９】
感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラーの含有量については、定性的には、フィラー含有量が少ないほど感光性樹脂膜の露光・現像によるパターニング精度は高く、多いほどパターン幅精度の制御は困難と考えられる。他方、金属電解めっきパターンである銅（Ｃｕ）と感光性樹脂膜とにおけるウェットブラストによる選択エッチング性は、感光性樹脂膜中に含まれる無機フィラーの含有量が少ないと、感光性樹脂膜は樹脂そのものの特性に近くなるため、ウェットブラストのエッチングレートそのものは低く、銅（Ｃｕ）との選択性エッチングレベルが低くなろう。無機フィラーの含有量が多いと、そういった感光性樹脂膜のウェットブラストのエッチングレートは早まり、銅（Ｃｕ）との選択性エッチングレベルが高くなると考えられる。
【００６０】
そういった相反関係に関し、表１の結果からは、パターニング精度は高く、かつ選択的なエッチングが良好な感光性樹脂膜中の無機フィラーの含有量は、５重量部以上、６０重量部以下であることが解った。
【００６１】
以上の実施例において使用した溶融金属、めっき金属、感光性樹脂など各種材料やそれぞれに採用された工程は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜変更することができよう。溶融金属の実施例としてすず（Ｓｎ）を挙げたが、勿論これに限らない。すずやこれを主要成分として他の金属と組み合わせた各種はんだなども適用可能であり、即ち、融点が１５０℃以上で２４０℃以下の金属を少なくとも１種類以上含む溶融金属が適用可能である。
【００６２】
以上の実施例を含む実施の形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
絶縁基板と、
前記絶縁基板上にフリップチップ接続用パッド部とを有し、
前記フリップチップ接続用パッド部は、前記絶縁基板表面に接する金属薄膜パターンと、前記金属薄膜パターンの長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンと、前記一対の樹脂膜パターンの間に埋設された金属導体パターンと、前記一対の樹脂パターン及び前記金属導体パターン上を覆うように形成された溶融金属パターンとからなることを特徴とする回路基板。
（付記２）
前樹脂膜パターンは、感光性樹脂からなることを特徴とする付記１記載の回路基板。
（付記３)
前記樹脂膜パターンの樹脂には、無機フィラーを含有することを特徴とする付記１または２のいずれかに記載の回路基板。
（付記４)
前記無機フィラーの含有率は、５重量部以上６０重量部未満であることを特徴とする付記３記載の回路基板。
（付記５)
前記溶融金属パターンの溶融金属には、融点が１５０℃以上２４０℃以下の金属が１種類以上含んでいることを特徴とする付記１ないし４のいずれかに記載の回路基板。
（付記６）
絶縁基板上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に開口部を有する樹脂膜パターンを形成する工程と、
前記開口部に金属導体パターンを埋め込み形成する工程と、
前記樹脂膜パターンと前記金属導体パターンとの選択的エッチングによって前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部を露出する工程と、
前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部の露出領域に、めっきによって溶融金属パターンを付着形成する工程と、
前記溶融金属パターンをマスクとして残存する前記樹脂膜パターンを除去し、前記金属薄膜を露出する工程と、
前記露出した前記金属薄膜を除去してフリップチップ接続用パッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
（付記７)
前記選択的エッチングは、ウェットブラスト法によることを特徴とする付記６記載の回路基板の製造方法。
（付記８）
前記めっきは無電解置換めっき法によることを特徴とする付記６または７のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
（付記９）
前記埋め込み金属導体パターンの形成は電解めっき法によることを特徴とする付記６ないし８のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【符号の説明】
【００６３】
１、１０２、１０６ 絶縁基板
２、１０７ シード膜
３、１０８ 感光性樹脂膜
４、１０９ 感光性樹脂膜パターン
５、１１０ 金属電解めっきパターン
６ 薄化感光性樹脂膜パターン
７ 露出金属面
８、１１３ 置換溶融金属めっきパターン
９ 残留凸状感光性樹脂膜パターン
１０，１１１ シード膜パターン
１１ 溶融金属形成接続用パッド
１２ 半導体素子
１３ ボールバンプ
１４ アンダーフィル樹脂
１０１ フィリップチップ実装用回路基板
１０３ 配線パターン
１０４、１１２ 接続用パッド
１０５ ソルダーレジスト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上にフリップチップ接続用パッド部とを有し、
前記フリップチップ接続用パッド部は、前記絶縁基板表面に接する金属薄膜パターンと、前記金属薄膜パターンの長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンと、前記一対の樹脂膜パターンの間に埋設された金属導体パターンと、前記一対の樹脂パターン及び前記金属導体パターン上を覆うように形成された溶融金属パターンとからなることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前樹脂膜パターンは、感光性樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
前記樹脂膜パターンの樹脂には、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の回路基板。
【請求項４】
絶縁基板上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に開口部を有する樹脂膜パターンを形成する工程と、
前記開口部に金属導体パターンを埋め込み形成する工程と、
前記樹脂膜パターンと前記金属導体パターンとの選択的エッチングによって前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部を露出する工程と、
前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部の露出領域に、めっきによって溶融金属パターンを付着形成する工程と、
前記溶融金属パターンをマスクとして残存する前記樹脂膜パターンを除去し、前記金属薄膜を露出する工程と、
前記露出した前記金属薄膜を除去してフリップチップ接続用パッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記選択的エッチングは、ウェットブラスト法によることを特徴とする請求項４記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記めっきは無電解置換めっき法によることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【請求項１】
絶縁基板と、
前記絶縁基板上にフリップチップ接続用パッド部とを有し、
前記フリップチップ接続用パッド部は、前記絶縁基板表面に接する金属薄膜パターンと、前記金属薄膜パターンの長手方向の両縁端部上に起立形成された一対の樹脂膜パターンと、前記一対の樹脂膜パターンの間に埋設された金属導体パターンと、前記一対の樹脂パターン及び前記金属導体パターン上を覆うように形成された溶融金属パターンとからなることを特徴とする回路基板。
【請求項２】
前樹脂膜パターンは、感光性樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の回路基板。
【請求項３】
前記樹脂膜パターンの樹脂には、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の回路基板。
【請求項４】
絶縁基板上に金属薄膜を形成する工程と、
前記金属薄膜上に開口部を有する樹脂膜パターンを形成する工程と、
前記開口部に金属導体パターンを埋め込み形成する工程と、
前記樹脂膜パターンと前記金属導体パターンとの選択的エッチングによって前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部を露出する工程と、
前記金属導体パターンの頂部及び頂部近傍側面部の露出領域に、めっきによって溶融金属パターンを付着形成する工程と、
前記溶融金属パターンをマスクとして残存する前記樹脂膜パターンを除去し、前記金属薄膜を露出する工程と、
前記露出した前記金属薄膜を除去してフリップチップ接続用パッド部を形成する工程と、を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記選択的エッチングは、ウェットブラスト法によることを特徴とする請求項４記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記めっきは無電解置換めっき法によることを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−４４５６３（Ｐ２０１１−４４５６３Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９１２９８（Ｐ２００９−１９１２９８）
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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