配線基板およびその製造方法
【課題】樹脂フィルムがウェットブラストや液体ホーニング等のウェット処理による粗面化工程や、フォトレジストのパターン化工程、金属層のめっき工程等のウェット処理工程で、吸湿または吸液して導体パターン等に乱れを生じない配線基板を提供する。
【解決手段】 熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルム１を、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理により粗面化し、その粗面化された面に直接めっき法で導体層２を形成し、導体層２の表面に金めっき層３を形成するとともに、樹脂フィルム１にバイアホール５を形成して露出した導体層２に金めっき層６を形成した配線基板およびその製造方法。
【解決手段】 熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルム１を、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理により粗面化し、その粗面化された面に直接めっき法で導体層２を形成し、導体層２の表面に金めっき層３を形成するとともに、樹脂フィルム１にバイアホール５を形成して露出した導体層２に金めっき層６を形成した配線基板およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器等に用いられる配線基板に関し、より詳細には、片面配線基板、両面配線基板、ビルドアップ配線基板等のフィルムを多層に積層して形成した配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種電子機器の組み立てに用いられる配線基板として、従来はガラスエポキシ等の硬質基板に、銅箔等の導体層を接着した後、導体層を所望の回路配線パターン形状に加工したものが使用されてきたが、最近では樹脂フィルムを用いた配線基板が賞用されている。この種の配線基板としては、例えば特開平１０−１７３３０３号公報に開示されている。そのような配線基板について、以下説明する。図７は従来の配線基板と、それを用いた半導体装置の縦断面図である。図７において、３１はポリイミド樹脂等からなる樹脂シートで、その上に銅箔等の導体層３2、３２がパターン形成されている。３３、３３は前記導体層３２、３２の上に必要により形成された金めっき層、３４は前記金めっき層３３、３３を一部露出させて周囲部分を覆っているソルダーレジスト層、３５、３５は前記樹脂シート３１に穿設したバイアホール、３６、３６はバイアホール３５、３５に露出する導体層３２、３２に形成された金めっき層で、前記樹脂シート３１ないし金めっき層３６、３６で配線基板を形成している。図中２点鎖線で示す３７は前記配線基板のソルダーレジスト層３４の上に組み付けられる電子部品、例えば半導体チップ、同じく２点鎖線で示す３８、３８は前記表面側の金めっき層３３と半導体チップ３７の電極との間を接続するボンデイングワイヤ、３９、３９は半導体チップ３７およびボンデイングワイヤ３９、３９を被覆する封止樹脂である。４０はバイアホール３５、３５から露出する金めっき層３６、３６に必要に応じて設けられた半田ボールである。上記の構成において、樹脂フィルム３１の材質として、例えば前記の特開平１０−１７３３０３号公報では、弾性率が５００ｋｇ／ｍｍ2以上、熱膨張係数が１．５×１０-5／℃以下、湿度膨張係数が１．２×１０-5／％ＲＨ以下、水蒸気透過率が１５ｇ／ｍ2／ｍｉｌ・ｄａｙ以下、吸水率が２％以下、融点が２８０℃以下であるポリエチレンナフタレートフィルムを用い、この樹脂フィルム上に導体回路が接着剤層を介して積層一体化された配線基板が開示されている。
【０００３】ところが、上記配線基板では、上記諸特性を有する樹脂フィルム３１と導体層３２、３２とが接着剤層を介して積層一体化されており、製造が煩雑であるのみならず、ウェット処理を実施すると、この接着剤層が剥離するばかりでなく、樹脂フィルム３１自体の吸水率や水蒸気透過率が大きいため、水分または湿気の浸入により素子の劣化を生じたり、半田リフロー時に水分の瞬時の蒸発による気泡の発生（ポップコーン現象）が往々にして起こるという問題がある。すなわち、本発明者らは、先に樹脂フィルムをウェットブラスト処理して、その表面を０．１〜１０μｍの表面粗度にすることにより、接着剤層を介することなく導体層を直接めっきで形成する技術を開発したが、上記の樹脂フィルムでは、上記新開発の技術を適用することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、ウェットブラスト処理や液体ホーニング処理に耐え得る配線基板を提供することを目的とする。本発明はまた、上記の配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく一体化されていることを特徴とするものである。本発明の配線基板の製造方法は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂シートをウェットブラスト処理または液体ホーニング処理して粗面化し、この粗面に対して直接導体層を無電解めっきにより形成することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく積層一体化されていることを特徴とする配線基板である。
【０００７】本発明の請求項２記載の発明は、前記樹脂フィルムが、液晶ポリマ，芳香族ポリエステル，液晶ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレンなどの熱硬化性または熱可塑性の樹脂からなる請求項１記載の配線基板である。
【０００８】本発明の請求項３記載の発明は、前記樹脂フィルムの導体層形成表面が粗面であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板である。
【０００９】本発明の請求項４記載の発明は、前記導体層が、無電解めっき層単独または無電解めっき層の上に電解めっき層を積層形成したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の配線基板請求項１記載の配線基板である。
【００１０】本発明の請求項５記載の発明は、前記導体層が、銅よりなる請求項１ないし請求項４記載の配線基板である。
【００１１】本発明の請求項６記載の発明は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムに、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化する工程と、その粗面化された面に導体層をめっき形成する工程とを含むことを特徴とする、樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく積層一体化されている配線基板の製造方法である。
【００１２】本発明の請求項７記載の発明は、前記導体層を、樹脂フィルム上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記窓孔から露出する樹脂フィルム上に無電解めっき法または無電解めっき層上に電解めっき法にて金属層を形成する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法である。
【００１３】本発明の請求項８記載の発明は、前記導体層を、樹脂フィルム上に無電解めっきによる金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記フォトレジスト層の窓孔から露出する金属薄膜上に無電解めっき法または電解めっき法にて金属層を形成する工程と、前記金属薄膜上のフォトレジスト層を除去する工程と、前記フォトレジスト層の除去により露出した金属薄膜を除去する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法である。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例について、以下、図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例の配線基板Ａの断面図である。図１において、１は熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である厚さが２５〜５０μｍ程度の樹脂フィルムで、例えば、全芳香族ポリエステル液晶ポリマが用いられる。全芳香族ポリエステル液晶ポリマは、例えば、Ｋ社製のＮＰ／ＣＴで、熱膨張係数が１５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が０．１３ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ（４０℃，９０％ＲＨ）、吸水率が０．０４％（２３℃，２４Ｈ ）、融点が２８０℃（ＮＰタイプ）および３２５℃（ＣＴタイプ）の諸特性を有する。２はその上に接着剤層を介することなく形成された銅箔等の厚さが１８μｍ程度の導体層である。３は前記導体層２の上に必要により形成された厚さが１．０〜２μｍ程度の金めっき層単独層または厚さが２μｍ程度のニッケルめっき層の上に厚さが０．５〜１．０μｍ程度の金めっき層３を積層形成したものである。４は前記金めっき層３を一部露出させて周囲部分を覆っているソルダーレジスト層、５は前記樹脂シート１に穿設したバイアホール、６はバイアホール５に露出する導体層２に形成された厚さが１．０〜２μｍ程度の金めっき層単独層または厚さが２μｍ程度のニッケルめっき層の上に厚さが０．５〜１．０μｍ程度の金めっき層３を積層形成したものである。以上が本発明の配線基板の実施例である。
【００１５】図中２点鎖線で示す７は、前記配線基板上に組み付けられる電子部品、例えば半導体チップ、同じく２点鎖線で示す８、８は前記表面側の金めっき層３と半導体チップ７の電極との間を接続するボンデイングワイヤ、９は前記半導体チップ７およびボンデイングワイヤ８、８を被覆している封止樹脂である。１０はバイアホール５の金めっき層６に必要に応じて設けられた半田ボールである。
【００１６】上記構成の配線基板によれば、樹脂フィルム１の吸水率が０．０４％（２３℃，２４Ｈ ）と、従来のポリイミド樹脂フィルムの吸水率２．９％（２３℃，２４Ｈ ）に比較して約７０分の１であり、これに伴って、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理工程や、その後のフォトレジストのパターン化やウェットめっき処理工程における吸湿寸法変化率は４×１０−６／℃（ＲＨ）と、従来のポリイミド樹脂フィルムの吸湿寸法変化率２２×１０−６／℃（ＲＨ）と比較して約５分の１に低減でき、回路配線パターンの変形等が生じない配線基板が提供できる。
【００１７】次に、本発明の配線基板およびそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｍ）は本発明の配線基板およびそれを用いた半導体装置の製造方法の工程ブロック図で、図３（ａ）〜（ｇ）および図４（ｈ）〜（ｍ）は前記各工程における状態を示す縦断面図である。以下、上記図２（ａ）〜（ｍ）および図３（ａ）〜（ｇ）および図４（ｈ）〜（ｍ）を用いて本発明の配線基板Ａおよびそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する。まず、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である厚さが２５〜５０μｍの液晶ポリマからなる樹脂フィルム１を用意する［図２（ａ）、図３R>３（ａ）］。この樹脂フィルム１の表面は、図３（ａ）中の円内に一部拡大して示すように平滑であるため、この表面に直接無電解めっき法で導体層を形成することはできない。そこで、前記樹脂フィルム１の表面をウェットブラスト処理または液体ホーニング処理して、表面粗度が０．１〜１０μｍ程度、好ましくは１〜５μｍ程度に粗面化する［図２（ｂ）、図３（ｂ）］。このウェットブラスト処理または液体ホーニング処理は、例えば粒径が１０〜３００μｍ以下で硬度がヌープ硬度で１３００〜２５００の範囲（またはモース硬度で７〜１５の範囲）の多角状の砥粒を用いて、ポンプ圧力１〜５ｋｇ／ｃｍ2、砥粒と液体との比率は５〜４０ｖｏｌ％程度の条件で実施する。次に、この粗面化した樹脂フィルム１に直接無電解銅めっきを施して、あるいは無電解銅めっきを施した後電解銅めっきを施して、厚さ１５〜２０μｍ程度の導体層２０を形成する［図２（ｃ）、図３（ｃ）］。次に、この導体層２０の上に所望パターンのフォトレジスト層１１、１１を形成し［図２（ｄ）、図３R>３（ｄ）］、フォトレジスト層１１、１１に覆われていない導体層２０をドライまたはウェットプロセスにより選択的にエッチング除去して、所望のパターンの回路配線となる導体層２、２を形成し［図２（ｅ）、図３（ｅ）］、フォトレジスト層１１、１１を除去する［図２R>２（ｆ）、図３（ｆ）］。次に、樹脂フィルム１の表面および表面に所望パターンのフォトレジスト層１２、１３を形成してから［図２（ｇ）、図３（ｇ）］、樹脂フィルム１をドライまたはウェットプロセスで選択エツチングして、バイアホール５、５を形成して、このバイアホール５、５から導体層２、２の一部を露出させる［図２R>２（ｈ）、図４（ｈ）］。次に、前記表面および裏面のフォトレジスト層１２、１３を利用して、フォトレジスト層１２の窓孔１２ａから露出する導体層２、２およびフォトレジスト層１３とバイアホール５から露出する導体層２、２に、フルアディティブ法またはセミアディティブ法により金属層、例えば金めっき層３、３および６、６を形成する［図２（ｉ）、図４（ｉ）］。以上で、本発明の配線基板が製作される。
【００１８】次に、上記配線基板の表面および裏面のフォトレジスト層１２、１３を除去して［図２（ｊ）、図４R>４（ｊ）］、表面にソルダレジスト層４を形成する。［図２（ｋ）、図４（ｋ）］。この後、表面のソルダレジスト層４の上に、電子部品の一例として、例えば半導体チップ７をマウントし、表面の金めっき層３、３と半導体チップ７の電極との間を、ボンディングワイヤ８、８でボンディングし、半導体チップ７およびボンディングワイヤ８、８部分を封止樹脂９で封止する［図２（ｌ）、図４（ｌ）］。次に、所望により、前記バイアホール５から露出する導体層２、２に形成した金めっき層６、６に、半田ボール１０、１０を形成する［図２（ｍ）、図４（ｍ）］。以上により、図１に示した本発明の配線基板およびそれを用いた半導体装置が得られる。
【００１９】以上の諸製造工程のうち、［図２（ｂ）、図３（ｂ）］のウェットブラスト処理または液体ホーニング処理工程を始め、各種エッチング工程やめっき工程等のウェット処理工程において、樹脂フィルム１として前述の特性のものを用いているため、処理液の吸収が少なく、樹脂フィルム１の膨潤による不都合は生じない。
【００２０】なお、上記実施例においては、導体層２を前記［（図２（ｄ）、図３（ｄ）］ないし［図２（ｆ）、図３（ｆ）］の工程による、いわゆるエッチング法で形成する場合について説明したが、導体層２を必要としない部分に所望パターンのフォトレジスト層形成後にその上から導体層２０を形成し、その後フォトレジスト層をその上の導体層２０とともに除去する、いわゆるリフトオフ法で所望パターンの導体層２０，２０を形成するようにしてもよい。
【００２１】また、上記実施例においては、前記［図２（ｇ）、図３（ｇ）］において、フォトレジスト層１２に窓孔１２ａを穿設した状態で樹脂フィルム１にバイアホール５、５を形成する場合について説明したが、バイアホール５、５の形成に用いる処理液等で導体層２、２がダメージを受けるような場合は、フォトレジスト層１２に窓孔１２ａを形成する前に、バイアホール５、５を穿設し、その後にフォトレジスト層１２に窓孔１２ａを形成するようにしてもよい。
【００２２】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板における導体層の形成方法の別の実施例を示す各工程の縦断面図である。まず、樹脂フィルム１を用意し［図５（ａ）］し、その表面を粗面化した後、表面にフォトレジスト層２１を形成し、このフォトレジスト層２１を所望の回路配線パターンに除去する［図５（ｂ）］。次に、前記フォトレジスト層２１を除去した窓孔から露出している樹脂フィルム１の粗面に、無電解銅めっき単独で、または無電解銅めっきの上に電解銅めっきを積層して、導体層２２０を形成する［図５（ｃ）］。次に、前記フォトレジスト層２１を除去すると、所望パターンの導体層２２が形成される［図５（ｄ）］。
【００２３】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板における導体層の形成方法のさらに別の実施例を示す各工程の縦断面図である。まず、樹脂フィルム１を用意し［図６（ａ）］し、その表面を粗面化した後、表面に無電解銅めっきにより厚さ０．１〜０．５μｍの銅薄膜２３０を形成する［図６（ｂ）］。次に、前記銅薄膜２３０の上にフォトレジスト層２４を形成し、このフォトレジスト層２４を所望の回路配線パターンに除去する［図６R>６（ｃ）］。次に、前記フォトレジスト層２４を除去した窓孔から露出している銅薄膜２３０の上に、電解銅めっきにより銅層２３１を積層形成する［図６（ｄ）］。次に、前記フォトレジスト層２４を除去すると、所望パターンの銅層２３１と、それ以外の部分に不所望の銅薄膜２３０が露出する［図６（ｅ）］。次に、前記不所望の銅薄膜２３０を除去すると、所望パターンの導体層２３が形成される［図６（ｆ）］。
【００２４】本発明において、樹脂フィルムの熱膨張係数を５〜２０×１０−６／℃に限定するのは、従来、配線基板として用いられていたアルミナセラミックおよびガラスエポキシの熱膨張係数がそれぞれ６．８×１０−６／℃および１５〜１８×１０−６／℃であるため、これらの材料の代替用途を許容するためである。また、本発明において、樹脂フィルムの水蒸気透過率を１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下に限定するのは、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙを超えると、樹脂フィルムの水蒸気透過による回路配線パターンの変形や配線基板にマウントする電子部品等の特性変動が許容できなくなるためである。なお、ポリテトラフルオロエチレンの水蒸気透過率は０．５〜１．０ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙであるため、これを用いることができる。さらに、本発明において、樹脂フィルムの吸水率を０．１％以下に限定するのは、吸水率が０．１％を超えると、樹脂フィルムの膨潤による回路配線パターンの変形量が許容できなくなるためである。なお、ポリテトラフルオロエチレンの吸水率は０．０１％であるため、これを用いることができる。さらにまた、本発明において、樹脂フィルムの融点を２６０℃以上好ましくは３００℃以上に限定するのは、半田ボール形成や配線基板のプリント基板等へのマウント等の加熱工程に耐え得るためである。
【００２５】
【発明の効果】本発明は以上のように、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく直接一体化されていることを特徴とする配線基板であるから、ウェットブラスト処理や液体ホーニング処理による粗面化工程、各種フォトレジストのパターン化やめっき処理にウェット処理を採用しても、樹脂フィルムが吸湿または吸水して膨潤することに起因する回路配線パターンが乱れるといったことのない配線基板が提供できる。本発明はまた、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムに、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化する工程と、その粗面化された面に直接に導体層をめっき形成する工程を含むことを特徴とする、樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく一体化されている配線基板の製造方法であるから、樹脂フィルムをウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化して、この粗面化された面に直接導体層をめっき法で形成できる他、フォトレジストのパターン化やめっき層形成工程に各種ウェット処理を樹脂フィルムに悪影響を与えることなく実施できるという製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の配線基板とそれを用いた半導体装置の縦断面図
【図２】 図１の配線基板とそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する工程ブロック図
【図３】 図１の配線基板とそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する一連の工程の内、前半の各工程における状態の縦断面図
【図４】 図１の配線基板とそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する一連の工程の内、後半の各工程における状態の縦断面図
【図５】 本発明の配線基板の別の製造方法について説明する各工程における縦断面図
【図６】 本発明の配線基板のさらに別の製造方法について説明する各工程における縦断面図
【図７】 従来の配線基板とそれを用いた半導体装置の縦断面図
【符号の説明】
１ 樹脂フィルム
２、２２、２３ 導体層
３ 金めっき層
４ ソルダレジスト層
５ バイアホール
６ 金めっき層
７ 半導体チップ
８ ボンディングワイヤ
９ 封止樹脂
１０ 半田ボール
１１、２１、２４、 フォトレジスト層
２０、２２０、２３０ 導体層（パターン化前）
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器等に用いられる配線基板に関し、より詳細には、片面配線基板、両面配線基板、ビルドアップ配線基板等のフィルムを多層に積層して形成した配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種電子機器の組み立てに用いられる配線基板として、従来はガラスエポキシ等の硬質基板に、銅箔等の導体層を接着した後、導体層を所望の回路配線パターン形状に加工したものが使用されてきたが、最近では樹脂フィルムを用いた配線基板が賞用されている。この種の配線基板としては、例えば特開平１０−１７３３０３号公報に開示されている。そのような配線基板について、以下説明する。図７は従来の配線基板と、それを用いた半導体装置の縦断面図である。図７において、３１はポリイミド樹脂等からなる樹脂シートで、その上に銅箔等の導体層３2、３２がパターン形成されている。３３、３３は前記導体層３２、３２の上に必要により形成された金めっき層、３４は前記金めっき層３３、３３を一部露出させて周囲部分を覆っているソルダーレジスト層、３５、３５は前記樹脂シート３１に穿設したバイアホール、３６、３６はバイアホール３５、３５に露出する導体層３２、３２に形成された金めっき層で、前記樹脂シート３１ないし金めっき層３６、３６で配線基板を形成している。図中２点鎖線で示す３７は前記配線基板のソルダーレジスト層３４の上に組み付けられる電子部品、例えば半導体チップ、同じく２点鎖線で示す３８、３８は前記表面側の金めっき層３３と半導体チップ３７の電極との間を接続するボンデイングワイヤ、３９、３９は半導体チップ３７およびボンデイングワイヤ３９、３９を被覆する封止樹脂である。４０はバイアホール３５、３５から露出する金めっき層３６、３６に必要に応じて設けられた半田ボールである。上記の構成において、樹脂フィルム３１の材質として、例えば前記の特開平１０−１７３３０３号公報では、弾性率が５００ｋｇ／ｍｍ2以上、熱膨張係数が１．５×１０-5／℃以下、湿度膨張係数が１．２×１０-5／％ＲＨ以下、水蒸気透過率が１５ｇ／ｍ2／ｍｉｌ・ｄａｙ以下、吸水率が２％以下、融点が２８０℃以下であるポリエチレンナフタレートフィルムを用い、この樹脂フィルム上に導体回路が接着剤層を介して積層一体化された配線基板が開示されている。
【０００３】ところが、上記配線基板では、上記諸特性を有する樹脂フィルム３１と導体層３２、３２とが接着剤層を介して積層一体化されており、製造が煩雑であるのみならず、ウェット処理を実施すると、この接着剤層が剥離するばかりでなく、樹脂フィルム３１自体の吸水率や水蒸気透過率が大きいため、水分または湿気の浸入により素子の劣化を生じたり、半田リフロー時に水分の瞬時の蒸発による気泡の発生（ポップコーン現象）が往々にして起こるという問題がある。すなわち、本発明者らは、先に樹脂フィルムをウェットブラスト処理して、その表面を０．１〜１０μｍの表面粗度にすることにより、接着剤層を介することなく導体層を直接めっきで形成する技術を開発したが、上記の樹脂フィルムでは、上記新開発の技術を適用することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、ウェットブラスト処理や液体ホーニング処理に耐え得る配線基板を提供することを目的とする。本発明はまた、上記の配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく一体化されていることを特徴とするものである。本発明の配線基板の製造方法は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂シートをウェットブラスト処理または液体ホーニング処理して粗面化し、この粗面に対して直接導体層を無電解めっきにより形成することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく積層一体化されていることを特徴とする配線基板である。
【０００７】本発明の請求項２記載の発明は、前記樹脂フィルムが、液晶ポリマ，芳香族ポリエステル，液晶ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレンなどの熱硬化性または熱可塑性の樹脂からなる請求項１記載の配線基板である。
【０００８】本発明の請求項３記載の発明は、前記樹脂フィルムの導体層形成表面が粗面であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板である。
【０００９】本発明の請求項４記載の発明は、前記導体層が、無電解めっき層単独または無電解めっき層の上に電解めっき層を積層形成したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の配線基板請求項１記載の配線基板である。
【００１０】本発明の請求項５記載の発明は、前記導体層が、銅よりなる請求項１ないし請求項４記載の配線基板である。
【００１１】本発明の請求項６記載の発明は、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムに、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化する工程と、その粗面化された面に導体層をめっき形成する工程とを含むことを特徴とする、樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく積層一体化されている配線基板の製造方法である。
【００１２】本発明の請求項７記載の発明は、前記導体層を、樹脂フィルム上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記窓孔から露出する樹脂フィルム上に無電解めっき法または無電解めっき層上に電解めっき法にて金属層を形成する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法である。
【００１３】本発明の請求項８記載の発明は、前記導体層を、樹脂フィルム上に無電解めっきによる金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記フォトレジスト層の窓孔から露出する金属薄膜上に無電解めっき法または電解めっき法にて金属層を形成する工程と、前記金属薄膜上のフォトレジスト層を除去する工程と、前記フォトレジスト層の除去により露出した金属薄膜を除去する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法である。
【００１４】
【実施例】本発明の実施例について、以下、図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施例の配線基板Ａの断面図である。図１において、１は熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である厚さが２５〜５０μｍ程度の樹脂フィルムで、例えば、全芳香族ポリエステル液晶ポリマが用いられる。全芳香族ポリエステル液晶ポリマは、例えば、Ｋ社製のＮＰ／ＣＴで、熱膨張係数が１５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が０．１３ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ（４０℃，９０％ＲＨ）、吸水率が０．０４％（２３℃，２４Ｈ ）、融点が２８０℃（ＮＰタイプ）および３２５℃（ＣＴタイプ）の諸特性を有する。２はその上に接着剤層を介することなく形成された銅箔等の厚さが１８μｍ程度の導体層である。３は前記導体層２の上に必要により形成された厚さが１．０〜２μｍ程度の金めっき層単独層または厚さが２μｍ程度のニッケルめっき層の上に厚さが０．５〜１．０μｍ程度の金めっき層３を積層形成したものである。４は前記金めっき層３を一部露出させて周囲部分を覆っているソルダーレジスト層、５は前記樹脂シート１に穿設したバイアホール、６はバイアホール５に露出する導体層２に形成された厚さが１．０〜２μｍ程度の金めっき層単独層または厚さが２μｍ程度のニッケルめっき層の上に厚さが０．５〜１．０μｍ程度の金めっき層３を積層形成したものである。以上が本発明の配線基板の実施例である。
【００１５】図中２点鎖線で示す７は、前記配線基板上に組み付けられる電子部品、例えば半導体チップ、同じく２点鎖線で示す８、８は前記表面側の金めっき層３と半導体チップ７の電極との間を接続するボンデイングワイヤ、９は前記半導体チップ７およびボンデイングワイヤ８、８を被覆している封止樹脂である。１０はバイアホール５の金めっき層６に必要に応じて設けられた半田ボールである。
【００１６】上記構成の配線基板によれば、樹脂フィルム１の吸水率が０．０４％（２３℃，２４Ｈ ）と、従来のポリイミド樹脂フィルムの吸水率２．９％（２３℃，２４Ｈ ）に比較して約７０分の１であり、これに伴って、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理工程や、その後のフォトレジストのパターン化やウェットめっき処理工程における吸湿寸法変化率は４×１０−６／℃（ＲＨ）と、従来のポリイミド樹脂フィルムの吸湿寸法変化率２２×１０−６／℃（ＲＨ）と比較して約５分の１に低減でき、回路配線パターンの変形等が生じない配線基板が提供できる。
【００１７】次に、本発明の配線基板およびそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する。図２（ａ）〜（ｍ）は本発明の配線基板およびそれを用いた半導体装置の製造方法の工程ブロック図で、図３（ａ）〜（ｇ）および図４（ｈ）〜（ｍ）は前記各工程における状態を示す縦断面図である。以下、上記図２（ａ）〜（ｍ）および図３（ａ）〜（ｇ）および図４（ｈ）〜（ｍ）を用いて本発明の配線基板Ａおよびそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する。まず、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である厚さが２５〜５０μｍの液晶ポリマからなる樹脂フィルム１を用意する［図２（ａ）、図３R>３（ａ）］。この樹脂フィルム１の表面は、図３（ａ）中の円内に一部拡大して示すように平滑であるため、この表面に直接無電解めっき法で導体層を形成することはできない。そこで、前記樹脂フィルム１の表面をウェットブラスト処理または液体ホーニング処理して、表面粗度が０．１〜１０μｍ程度、好ましくは１〜５μｍ程度に粗面化する［図２（ｂ）、図３（ｂ）］。このウェットブラスト処理または液体ホーニング処理は、例えば粒径が１０〜３００μｍ以下で硬度がヌープ硬度で１３００〜２５００の範囲（またはモース硬度で７〜１５の範囲）の多角状の砥粒を用いて、ポンプ圧力１〜５ｋｇ／ｃｍ2、砥粒と液体との比率は５〜４０ｖｏｌ％程度の条件で実施する。次に、この粗面化した樹脂フィルム１に直接無電解銅めっきを施して、あるいは無電解銅めっきを施した後電解銅めっきを施して、厚さ１５〜２０μｍ程度の導体層２０を形成する［図２（ｃ）、図３（ｃ）］。次に、この導体層２０の上に所望パターンのフォトレジスト層１１、１１を形成し［図２（ｄ）、図３R>３（ｄ）］、フォトレジスト層１１、１１に覆われていない導体層２０をドライまたはウェットプロセスにより選択的にエッチング除去して、所望のパターンの回路配線となる導体層２、２を形成し［図２（ｅ）、図３（ｅ）］、フォトレジスト層１１、１１を除去する［図２R>２（ｆ）、図３（ｆ）］。次に、樹脂フィルム１の表面および表面に所望パターンのフォトレジスト層１２、１３を形成してから［図２（ｇ）、図３（ｇ）］、樹脂フィルム１をドライまたはウェットプロセスで選択エツチングして、バイアホール５、５を形成して、このバイアホール５、５から導体層２、２の一部を露出させる［図２R>２（ｈ）、図４（ｈ）］。次に、前記表面および裏面のフォトレジスト層１２、１３を利用して、フォトレジスト層１２の窓孔１２ａから露出する導体層２、２およびフォトレジスト層１３とバイアホール５から露出する導体層２、２に、フルアディティブ法またはセミアディティブ法により金属層、例えば金めっき層３、３および６、６を形成する［図２（ｉ）、図４（ｉ）］。以上で、本発明の配線基板が製作される。
【００１８】次に、上記配線基板の表面および裏面のフォトレジスト層１２、１３を除去して［図２（ｊ）、図４R>４（ｊ）］、表面にソルダレジスト層４を形成する。［図２（ｋ）、図４（ｋ）］。この後、表面のソルダレジスト層４の上に、電子部品の一例として、例えば半導体チップ７をマウントし、表面の金めっき層３、３と半導体チップ７の電極との間を、ボンディングワイヤ８、８でボンディングし、半導体チップ７およびボンディングワイヤ８、８部分を封止樹脂９で封止する［図２（ｌ）、図４（ｌ）］。次に、所望により、前記バイアホール５から露出する導体層２、２に形成した金めっき層６、６に、半田ボール１０、１０を形成する［図２（ｍ）、図４（ｍ）］。以上により、図１に示した本発明の配線基板およびそれを用いた半導体装置が得られる。
【００１９】以上の諸製造工程のうち、［図２（ｂ）、図３（ｂ）］のウェットブラスト処理または液体ホーニング処理工程を始め、各種エッチング工程やめっき工程等のウェット処理工程において、樹脂フィルム１として前述の特性のものを用いているため、処理液の吸収が少なく、樹脂フィルム１の膨潤による不都合は生じない。
【００２０】なお、上記実施例においては、導体層２を前記［（図２（ｄ）、図３（ｄ）］ないし［図２（ｆ）、図３（ｆ）］の工程による、いわゆるエッチング法で形成する場合について説明したが、導体層２を必要としない部分に所望パターンのフォトレジスト層形成後にその上から導体層２０を形成し、その後フォトレジスト層をその上の導体層２０とともに除去する、いわゆるリフトオフ法で所望パターンの導体層２０，２０を形成するようにしてもよい。
【００２１】また、上記実施例においては、前記［図２（ｇ）、図３（ｇ）］において、フォトレジスト層１２に窓孔１２ａを穿設した状態で樹脂フィルム１にバイアホール５、５を形成する場合について説明したが、バイアホール５、５の形成に用いる処理液等で導体層２、２がダメージを受けるような場合は、フォトレジスト層１２に窓孔１２ａを形成する前に、バイアホール５、５を穿設し、その後にフォトレジスト層１２に窓孔１２ａを形成するようにしてもよい。
【００２２】図５（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板における導体層の形成方法の別の実施例を示す各工程の縦断面図である。まず、樹脂フィルム１を用意し［図５（ａ）］し、その表面を粗面化した後、表面にフォトレジスト層２１を形成し、このフォトレジスト層２１を所望の回路配線パターンに除去する［図５（ｂ）］。次に、前記フォトレジスト層２１を除去した窓孔から露出している樹脂フィルム１の粗面に、無電解銅めっき単独で、または無電解銅めっきの上に電解銅めっきを積層して、導体層２２０を形成する［図５（ｃ）］。次に、前記フォトレジスト層２１を除去すると、所望パターンの導体層２２が形成される［図５（ｄ）］。
【００２３】図６（ａ）〜（ｄ）は、本発明の配線基板における導体層の形成方法のさらに別の実施例を示す各工程の縦断面図である。まず、樹脂フィルム１を用意し［図６（ａ）］し、その表面を粗面化した後、表面に無電解銅めっきにより厚さ０．１〜０．５μｍの銅薄膜２３０を形成する［図６（ｂ）］。次に、前記銅薄膜２３０の上にフォトレジスト層２４を形成し、このフォトレジスト層２４を所望の回路配線パターンに除去する［図６R>６（ｃ）］。次に、前記フォトレジスト層２４を除去した窓孔から露出している銅薄膜２３０の上に、電解銅めっきにより銅層２３１を積層形成する［図６（ｄ）］。次に、前記フォトレジスト層２４を除去すると、所望パターンの銅層２３１と、それ以外の部分に不所望の銅薄膜２３０が露出する［図６（ｅ）］。次に、前記不所望の銅薄膜２３０を除去すると、所望パターンの導体層２３が形成される［図６（ｆ）］。
【００２４】本発明において、樹脂フィルムの熱膨張係数を５〜２０×１０−６／℃に限定するのは、従来、配線基板として用いられていたアルミナセラミックおよびガラスエポキシの熱膨張係数がそれぞれ６．８×１０−６／℃および１５〜１８×１０−６／℃であるため、これらの材料の代替用途を許容するためである。また、本発明において、樹脂フィルムの水蒸気透過率を１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下に限定するのは、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙを超えると、樹脂フィルムの水蒸気透過による回路配線パターンの変形や配線基板にマウントする電子部品等の特性変動が許容できなくなるためである。なお、ポリテトラフルオロエチレンの水蒸気透過率は０．５〜１．０ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙであるため、これを用いることができる。さらに、本発明において、樹脂フィルムの吸水率を０．１％以下に限定するのは、吸水率が０．１％を超えると、樹脂フィルムの膨潤による回路配線パターンの変形量が許容できなくなるためである。なお、ポリテトラフルオロエチレンの吸水率は０．０１％であるため、これを用いることができる。さらにまた、本発明において、樹脂フィルムの融点を２６０℃以上好ましくは３００℃以上に限定するのは、半田ボール形成や配線基板のプリント基板等へのマウント等の加熱工程に耐え得るためである。
【００２５】
【発明の効果】本発明は以上のように、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく直接一体化されていることを特徴とする配線基板であるから、ウェットブラスト処理や液体ホーニング処理による粗面化工程、各種フォトレジストのパターン化やめっき処理にウェット処理を採用しても、樹脂フィルムが吸湿または吸水して膨潤することに起因する回路配線パターンが乱れるといったことのない配線基板が提供できる。本発明はまた、熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムに、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化する工程と、その粗面化された面に直接に導体層をめっき形成する工程を含むことを特徴とする、樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく一体化されている配線基板の製造方法であるから、樹脂フィルムをウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化して、この粗面化された面に直接導体層をめっき法で形成できる他、フォトレジストのパターン化やめっき層形成工程に各種ウェット処理を樹脂フィルムに悪影響を与えることなく実施できるという製造方法が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例の配線基板とそれを用いた半導体装置の縦断面図
【図２】 図１の配線基板とそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する工程ブロック図
【図３】 図１の配線基板とそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する一連の工程の内、前半の各工程における状態の縦断面図
【図４】 図１の配線基板とそれを用いた半導体装置の製造方法について説明する一連の工程の内、後半の各工程における状態の縦断面図
【図５】 本発明の配線基板の別の製造方法について説明する各工程における縦断面図
【図６】 本発明の配線基板のさらに別の製造方法について説明する各工程における縦断面図
【図７】 従来の配線基板とそれを用いた半導体装置の縦断面図
【符号の説明】
１ 樹脂フィルム
２、２２、２３ 導体層
３ 金めっき層
４ ソルダレジスト層
５ バイアホール
６ 金めっき層
７ 半導体チップ
８ ボンディングワイヤ
９ 封止樹脂
１０ 半田ボール
１１、２１、２４、 フォトレジスト層
２０、２２０、２３０ 導体層（パターン化前）
【特許請求の範囲】
【請求項１】熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく直接一体化されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】前記樹脂フィルムが、液晶ポリマ，芳香族ポリエステル，液晶ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレンなどの熱硬化性または熱可塑性の樹脂からなる請求項１記載の配線基板。
【請求項３】前記樹脂フィルムの導体層形成表面が粗面であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
【請求項４】前記導体層が、無電解めっき層単独または無電解めっき層の上に電解めっき層を積層形成したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の配線基板。
【請求項５】前記導体層が、銅よりなる請求項１ないし請求項４記載の配線基板。
【請求項６】熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムに、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化する工程と、その粗面化された面に導体層をめっき形成する工程とを含むことを特徴とする、樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく積層一体化されている配線基板の製造方法。
【請求項７】前記導体層を、樹脂フィルム上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記窓孔から露出する樹脂フィルム上に無電解めっき法または無電解めっき層上に電解めっき法にて金属層を形成する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】前記導体層を、樹脂フィルム上に無電解めっきによる金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記フォトレジスト層の窓孔から露出する金属薄膜上に無電解めっき法または電解めっき法にて金属層を形成する工程と、前記金属薄膜上のフォトレジスト層を除去する工程と、前記フォトレジスト層の除去により露出した金属薄膜を除去する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法。
【請求項１】熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく直接一体化されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】前記樹脂フィルムが、液晶ポリマ，芳香族ポリエステル，液晶ポリエステル、ポリテトラフルオロエチレンなどの熱硬化性または熱可塑性の樹脂からなる請求項１記載の配線基板。
【請求項３】前記樹脂フィルムの導体層形成表面が粗面であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の配線基板。
【請求項４】前記導体層が、無電解めっき層単独または無電解めっき層の上に電解めっき層を積層形成したものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の配線基板。
【請求項５】前記導体層が、銅よりなる請求項１ないし請求項４記載の配線基板。
【請求項６】熱膨張係数が５〜２０×１０-6／℃、水蒸気透過率が１ｇ・２０μ／ｍ2・ｄａｙ以下、吸水率が０．１％以下、融点が２６０℃以上である樹脂フィルムに、ウェットブラスト処理または液体ホーニング処理を施して粗面化する工程と、その粗面化された面に導体層をめっき形成する工程とを含むことを特徴とする、樹脂フィルムと導体層とが接着剤を介することなく積層一体化されている配線基板の製造方法。
【請求項７】前記導体層を、樹脂フィルム上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記窓孔から露出する樹脂フィルム上に無電解めっき法または無電解めっき層上に電解めっき法にて金属層を形成する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】前記導体層を、樹脂フィルム上に無電解めっきによる金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜上にフォトレジスト層を形成する工程と、前記フォトレジスト層に回路配線のパターン形状の窓孔を形成する工程と、前記フォトレジスト層の窓孔から露出する金属薄膜上に無電解めっき法または電解めっき法にて金属層を形成する工程と、前記金属薄膜上のフォトレジスト層を除去する工程と、前記フォトレジスト層の除去により露出した金属薄膜を除去する工程とによって形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図７】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図７】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０００−２２３８０４（Ｐ２０００−２２３８０４Ａ）
【公開日】平成１２年８月１１日（２０００．８．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−１９７６０
【出願日】平成１１年１月２８日（１９９９．１．２８）
【出願人】（０００１５６９５０）関西日本電気株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１２年８月１１日（２０００．８．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年１月２８日（１９９９．１．２８）
【出願人】（０００１５６９５０）関西日本電気株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
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