配線基板
【課題】 表面の凹凸を形成することなく、絶縁層と配線導体の密着強度を大きくすることができる配線基板を提供する。
【解決手段】 配線基板３では、コア基板４、複数の配線導体２、絶縁層５およびビア導体９を含み、配線導体２の表面部の予め定める領域に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分１０が形成されるので、配線導体２の表面部を滑らかにすることができ、かつ、配線導体２と絶縁層５との密着強度を大きくすることができる。
【解決手段】 配線基板３では、コア基板４、複数の配線導体２、絶縁層５およびビア導体９を含み、配線導体２の表面部の予め定める領域に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分１０が形成されるので、配線導体２の表面部を滑らかにすることができ、かつ、配線導体２と絶縁層５との密着強度を大きくすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に関し、特に、配線導体と絶縁層との密着強度を大きくすることができる配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型化、薄型化、軽量化、高性能、高機能、高品質および高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電気装置も小型化および高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電気装置を構成する配線基板にも小型化、薄型化および多端子化が求められてきており、それを実現するために配線導体の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに配線導体を多層化することにより高密度配線化が図られている。
【０００３】
第１の従来の技術では、このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が開示されている。ビルドアップ配線基板は、たとえばガラスクロスおよびアラミド不布織などの補強材に、耐熱性や耐薬品性を有するエポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させて硬化した芯体を形成する。この芯体上に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から成るワニスを塗布するとともに加熱硬化して絶縁層を形成した後、絶縁層にレーザで径が２００μｍ程度の貫通孔を穿設する。次に、貫通孔内壁および絶縁層表面を過マンガン酸カリウム溶液等の粗化液で化学的に粗化し、無電解銅めっき法および電解銅めっき法を用いて貫通孔内壁および絶縁層表面に銅導体膜を被着して貫通導体および配線導体を形成する。このように絶縁層のエポキシ樹脂と銅配線との密着を、物理的なアンカー効果で確保するために配線導体の全面を粗化する。この絶縁層上に前述と同様の工程を繰り返して複数の絶縁層、配線導体および貫通導体の形成を行うことによって配線基板が製造される（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
第２の従来の技術では、無電解銅めっきで配線導体を形成するフルアディティブによってビルドアップ法で製造された配線導体が開示されている（たとえば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６１８６９号公報
【特許文献２】特開平９−１３００５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１の従来の技術では、粗化処理によって形成される表面部の凹凸に起因して、電気信号の伝播速度の低下し、またノイズが発生するおそれがある。したがって処理速度の高速化を妨げるという問題がある。
【０００７】
また、配線導体の主面に施される粗化処理が配線導体の側面側にも施されており、高周波特性が悪くなるという問題もある。
【０００８】
第２の従来の技術では、配線導体と絶縁層との密着強度が弱いので、配線導体と絶縁層とが剥離するおそれがあり、接続信頼性が低いという問題がある。このような問題を解決する技術として、本件出願人は、銅から成る配線導体に他の金属をめっきすることによって、配線導体と絶縁層との密着強度を高くできることを見出した。しかしながら、銅に錫をめっきした場合は、無電解銅めっきが付着しにくくなる問題がある。
【０００９】
したがって本発明の目的は、絶縁層と配線導体との密着強度向上とともに、ノイズ発生を抑制した配線基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
コア基板に複数の配線導体を樹脂から成る絶縁層を介して積層してなる配線基板であって、
銅めっき法によって形成され、前記コア基板または前記絶縁層を基板厚み方向に貫通して互いに異なる配線導体間を電気的に接続するビア導体を含み、
前記複数の配線導体の表面部に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分が形成され、該合金部分は前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部から離間して設けられていることを特徴とする配線基板である。
【００１１】
また本発明は、前記複数の配線導体のうち、ビア導体から離間して設けられる配線導体には、前記合金部分が、表面部の全域にわたって形成されることを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明は、前記合金部分は、厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明は、前記合金部分は、合金中の錫濃度が前記配線導体の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっていることを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明は、前記合金部分は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布していることを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明は、前記合金部分の表面部には、複数の凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明は、前記合金部分は、ビア導体の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成され、
前記環状の領域で、前記ビア導体が前記配線導体に直に被着されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明は、前記合金部分の厚み寸法は、前記ビア導体に向かうにつれて、漸次小さくなっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、配線基板は、コア基板、複数の配線導体、絶縁層およびビア導体を含む。前記複数の配線導体において、少なくともその表面部の予め定める領域に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分が形成される。この合金部分は、前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部から離間させて形成されている。これによって合金部分が形成される領域は、銅と錫との合金によって、樹脂から成る絶縁層と密着強度を大きくすることができる。また合金部分によって、配線導体の表面部を滑らかにすることができるので、表面部の形状に起因して、電気信号の伝播速度の低下を防止するとともに、ノイズの発生を抑制することができる。このような配線基板を用いることによって、半導体装置の処理速度を高速化することができる。
【００１９】
また前記合金部分が形成される領域は、前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部が除かれている。ビア導体は、銅めっき法によって形成されるので、合金部分に含まれる錫によって、合金部分にビア導体を形成すると、合金部分とビア導体との密着強度が小さいことに起因して、繰り返し応力などによって破断するおそれがあるが、前述の接続領域を除くことによって、ビア導体と配線導体との接続信頼性を損なうことなく、配線導体と絶縁層との密着強度を大きくすることができる。また合金部分を形成することによって、配線導体と絶縁層との密着性が向上し、吸湿後、はんだリフローなど加熱時の基板膨れを防ぐことができる。このように、配線導体と絶縁層との密着性を確保することができるので、配線基板に温度変化が加わった場合でも、絶縁層間のデラミネーション（層間剥離）を抑制し、絶縁層と配線導体との界面にクラックが発生することがなく、さらに、このクラックが伸展して生じる配線導体の断線を防ぐことができる。
【００２０】
また本発明によれば、前記複数の配線導体のうち、ビア導体から離間して設けられる配線導体には、前記合金部分が、表面部の全域にわたって形成される。ビア導体から離間して設けられる配線導体は、ビア導体と接続される接続領域がないので、表面部の全域にわたって合金部分を形成し、配線導体と絶縁層との密着強度と表面部の全域にわたって大きくすることができる。
【００２１】
さらに本発明によれば、前記合金部分は、厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。合金部分の厚み寸法が５０ｎｍ未満では配線導体と絶縁層との密着強度が低くなり、配線導体の剥がれ、および吸湿後のはんだリフロー工程での基板に膨れが生じるなどの問題が発生する。また合金部分の厚み寸法が１５００ｎｍを超えると、配線導体の電磁抵抗が大きくなり、高周波の伝送特性が低下する。したがって前記合金部分を厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下にすることによって、配線導体と絶縁層との密着強度を確保することができ、高周波の伝送特性が低下することを防ぐことができる。
【００２２】
さらに本発明によれば、前記合金部分は、合金中の錫濃度が前記配線導体の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっている。これによって配線導体の表面部と絶縁層との密着強度を大きくすることができる。
【００２３】
さらに本発明によれば、前記合金部分は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布している。したがって配線導体の表面側の方が、錫濃度が高いので、配線導体の表面部と絶縁層との密着強度を大きくすることができる。
【００２４】
さらに本発明によれば、前記合金部分の表面部には、複数の凹部が形成されているので、導体と絶縁樹脂の密着性が更に向上する。
さらに本発明によれば、前記合金部分は、ビア導体の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成され、前記環状の領域で、前記ビア導体が前記配線導体に直に被着されている。これによって、ビア導体は、銅めっき法によって形成されるので、合金部分に含まれる錫によって、合金部分にビア導体を形成すると、合金部分とビア導体との密着強度が小さいことに起因して、繰り返し応力などによって破断するおそれがあるが、前述の環状の領域で、ビア導体と配線導体と直に被着することによって、接続信頼性を損なうことなく、ビア導体と配線導体との密着強度を大きくすることができる。
【００２５】
さらに本発明によれば、前記合金部分の厚み寸法は、前記ビア導体に向かうにつれて、漸次小さくなっている。合金部分を有する配線導体を加熱および冷却すると、熱応力などに起因して、合金部分と合金部分を除く残余の部分とが剥離するおそれがあるが、合金部分の厚み寸法を漸次小さくすることによって、剥離する力を合金部分の端部に集中することを防止することができる。これによって配線導体の熱応力に対する耐性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施の一形態の電子装置１を示す断面図である。図２は、図１におけるセクションＩＩの拡大断面図である。図２では、電子装置１を構成する配線導体２に関する部分を拡大して示す。電子装置１は、配線基板３および配線基板３に実装される電子素子１６を含んで構成される。配線基板３は、コア基板４と複数の絶縁層５と複数の配線導体２とを含んで構成される。
【００２７】
コア基板４は、ガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロスにエポキシ樹脂およびビスマレイミドトリアジン樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させたシートを仮硬化することによって形成される。コア基板４は、厚み寸法がたとえば０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。コア基板４は、ガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、ドリル加工またはレーザ加工によって、厚み方向に貫通するスルーホール６が形成される。
【００２８】
スルーホール６は、複数形成され、直径がたとえば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度である。スルーホール６の内壁には、銅膜から成るスルーホール導体７が被着形成される。スルーホール導体７は、スルーホール導体７の軸線方向の両面部に形成される互いに異なる配線導体２を電気的に接続する。スルーホール導体７は、コア基板４にスルーホール６を穿設した後に、このスルーホール６に厚み寸法がたとえば３μｍ以上５０μｍ以下の銅めっき膜をめっき法によって析出させることによって形成される。このスルーホール導体７は、たとえば円筒状に構成される。
【００２９】
スルーホール導体７の内方には、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂が充填され、樹脂材２２が設けられる。樹脂材２２は、スルーホール６を塞ぐことによってスルーホール６の直上および直下に絶縁層５または配線導体２を形成可能とするためのものである。樹脂材２２は、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール６内にスクリーン印刷法によって充填し、これを熱硬化させた後、厚み方向の両端面部を略平坦に研磨することによって形成される。またスルーホール導体７の抵抗を小さくするために樹脂材２２に換えて、導体ペーストを充填してもよい。
【００３０】
絶縁層５は、エポキシ樹脂および変性ポリフェニレンエーテル樹脂などの熱硬化性樹脂からなる。絶縁層５は、仮硬化したコア基板４の厚み方向一表面部に粘着され、熱硬化することによって形成される。絶縁層５は、未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムをコア基板４の厚み両端面部に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビアホール８が形成される。絶縁層５は、コア基板４の厚み方向両端面部に積層され、それぞれの厚み寸法がたとえば１０μｍ以上８０μｍ以下程度である。
【００３１】
各絶縁層５は、厚み方向に貫通し、直径がたとえば２０μｍ以上１００μｍ以下のビアホール８が形成される。ビアホール８の内壁には、銅膜から成るビア導体９が銅めっき法によって被着形成される。ビア導体９は、ビア導体９の軸線方向の両面部に形成される配線導体２を電気的に接続する。したがって絶縁層５は、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とをビア導体９を介して電気的に接続することによって高密度配線を立体的に形成可能としている。コア基板４に絶縁層５を積層した後、絶縁層５に配線導体２を形成する。なお、コア基板４上に直に配線導体２が形成されている形態もあり、このような形態においては、この配線導体２に絶縁層５を積層した後に、さらに他の配線導体２が形成される。このように、配線導体２およびビア導体９を有する絶縁層５が形成され、上述したような絶縁層５を順次積み重ねることによって配線基板３が形成される。
【００３２】
配線導体２は、予めコア基板４上に直に形成されている配線導体２を除けば、絶縁層５の表面部に形成されている。複数の配線導体２のうち、少なくとも１つの配線導体２は、絶縁層５をそれぞれ基板厚み方向である厚み方向に貫通して設けられるビア導体９によって電気的に接続されている。絶縁層５を介して異なる層間に位置する配線導体２は、コア基板４を厚み方向に貫通して設けられるスルーホール導体７と、絶縁層５を厚み方向に貫通して設けられるビア導体９とによって電気的に接続することができ、これによって所望の配線回路が形成されている。
【００３３】
複数の配線導体２において、少なくともその表面部の予め定める領域に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分１０が形成される。この合金部分１０が形成される領域は、ビア導体９と配線導体２とが互いに接続される接続部３０を除く残余の領域である。したがって合金部分１０は、ビア導体９の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成される。これによってビア導体９の周囲の環状の領域には、合金部分１０を除く、既存の銅めっき法による配線導体２が形成される。前記環状の領域内では、ビア導体９が配線導体２に直に被着されている。
【００３４】
複数の配線導体２のうち、図１に示すように、ビア導体９から離間して設けられる配線導体２には、前記合金部分１０が、厚み方向一表面部の全域にわたって形成される。配線導体２は、図２に示すように、銅部分１１と合金部分１０とを含んで構成される。銅部分１１は、銅を主成分とし、コア基板４および絶縁層５に無電解めっき法および電解めっき法によって積層される。合金部分１０は、銅と錫との合金からなり、銅部分１１に電解めっき法によって錫を積層することによって、銅と錫とが反応し、銅と錫との合金が構成される。したがって配線導体２は、層状の銅部分１１に、層状の合金部分１０が積層されて構成される。これらをエッチング加工することによって所定のパターンに形成される。
【００３５】
銅部分１１の厚み寸法は、たとえば３μｍ以上２０μｍ以下である。また合金部分１０の厚み寸法は、たとえば５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。前記合金部分１０は、合金中の錫濃度が前記配線導体２の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっている。したがって配線導体２は、厚み方向一方に表面部が、残余の部分に比べて、最も錫濃度が高くなるように構成される。前記合金部分１０は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体２の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布している。Ｃｕ６Ｓｎ５から成る部分１２は、Ｃｕ３Ｓｎから成る部分１３よりも、配線導体２の厚み方向一方の表面部寄りに構成される。たとえばＣｕ６Ｓｎ５から成る部分の厚み寸法は、３０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であり、たとえばＣｕ３Ｓｎから成る部分の厚み寸法は、２０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下である。
【００３６】
また本実施の形態では、合金部分１０は、厚み方向一方の表面部に錫の酸化物１４を含んでもよい。錫の酸化物１４は、具体的には、Ｃｕ６Ｓｎ５から成る部分の厚み方向一方の表面部に、ＣｕｘＳｎｙＯｚから成る層１５と、ＳｎＯから成る層１６と、ＳｎＯ２から成る層１７が、順次積層される。ＣｕｘＳｎｙＯｚから成る層１５の厚み寸法は、たとえば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。ＳｎＯから成る層１６の厚み寸法は、たとえば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。ＳｎＯ２から成る層１７の厚み寸法は、たとえば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００３７】
前記合金部分１０の表面部には、複数の凹部が形成されている。複数の凹部を形成する場合、まず銅部分１１の表面に複数の凹部を形成し、凹部が形成された銅部分１１に合金部分１０を形成することによって、合金部分１０の表面部には、銅部分１１の形状が反映され、複数の凹部が形成される。複数の凹部を形成する場合、たとえば置換型の無電解めっきが用いられる。置換型の無電解めっきでは、銅部分１１の表面部の一部を溶解しながら合金部分１０を構成するめっき部分を付着させる。このため、めっき処理の条件、たとえば処理時間、処理液のｐＨ（ペーハー）および処理温度を選定することで、合金部分１０が銅部分１１に形成されると同時に、微細な凹部が複数形成される。
【００３８】
置換型無電解めっきの処理は、たとえばｐＨ４．５以下の処理液を用い、処理温度は５０℃以下、処理時間は２０分以下が好適に用いられる。処理温度が５０℃を超えたり、処理時間が２０分を越えると、３μｍを越える凹部が形成され、高速デジタル信号の伝送に悪影響を与える。最適な処理温度は３５℃以下、処理時間は５分以内である。この条件によって、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の深さの凹部が複数形成される。また、置換型無電解めっきの処理に選定される処理液のｐＨを１．０〜３．０の範囲内で調製すれば、処理時間をさらに短縮することができる。
【００３９】
凹部の深さ寸法は、合金部分１０の厚さ寸法以下となるように設定される。凹部の深さは、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下という微細な寸法であることが好ましい。凹部の深さが５０ｎｍ未満では密着強度の改善効果が少なく、また、１５００ｎｍを越えるとでは表面の凹凸が大きくなるため、高速デジタル信号の表皮効果によって信号伝送に悪影響を与える傾向がある。
【００４０】
凹部の径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。凹部の径が、５０ｎｍ未満では密着強度の改善効果が少なく、また、５００ｎｍ以上では表面の凹凸が大きくなり、高速デジタル信号の伝送に悪影響を与える傾向がある。
【００４１】
置換型の無電解めっきによって、銅部分１１に錫をめっきする場合、銅と錫との合金からなり、複数の凹部が形成される合金部分１０が形成される。
【００４２】
配線導体２の合金部分１０の厚み寸法は、ビア導体９に向かうにつれて、漸次小さくなっている。合金部分１０の外周部における漸次小さくなる範囲は、０．２μｍ以上５μｍ以下が望ましい。０．２μｍ未満では応力集中を緩和する効果が少なく、また、５μｍを超える絶縁層５に当接する領域が小さくなりすぎるので、密着強度が低下する。またビア導体９の接続部分を大きくする必要が生じ、配線密度が低下する。
【００４３】
漸次小さくなる部分を製造する方法は、合金部分１０を銅部分１１にめっきする場合の、表面拡散と内部拡散との速度の差を用いる方法が用いられる。すなわち、銅部分１１に合金部分１０を形成し、たとえば６０℃以上１５０℃以下の温度に加熱して、めっきした合金部分１０を表面および内部に拡散させる。表面拡散の方が内部拡散よりも早いので合金部分１０は表面に拡散し、その後、徐々に内部に拡散する。合金部分１０をめっき後の加熱温度を前述の範囲とすることで、合金部分１０の厚み寸法は、たとえば５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、たとえばＣｕ６Ｓｎ５から成る部分の厚み寸法は、３０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であり、たとえばＣｕ３Ｓｎから成る部分の厚み寸法は、２０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であって、漸次小さくなる範囲は、０．２μｍ以上５μｍ以下の範囲に形成することができる。
【００４４】
配線基板３の厚み方向一表面部に半田バンプ１７を介して、半導体素子などの電子素子１６が搭載されて、電子装置１が構成される。本実施の形態では、配線基板３の電子素子１６が搭載された一面部とは逆側の面部に半田ボール１８などが形成され、この半田ボール１８を介して、たとえば、プリント基板と接続される。配線基板３の表面には、ソルダーレジストが形成されていてもよく、ソルダーレジストが形成された配線基板３と電子素子１６との間にアンダーフィルが形成されていてもよい。
【００４５】
絶縁層５の一方の最外層表面に形成された配線導体２の一部は、電子素子１６の各電極にたとえば鉛−錫から成る半田バンプ１７を介して接合される電子部品接続用の接合パッド１９が形成される。また、絶縁層５の他方の最外層表面に形成された配線導体２の一部は、外部プリント基板の各電極にたとえば鉛−錫から成る半田ボール１８を介して接続される外部接続用の接合パッド２０が形成される。
【００４６】
接合パッド１９，２０となる配線導体２の表面部には、その酸化腐食を防止するとともに半田バンプ１７、および半田ボール１８との接続を良好とするために、半田との濡れ性が良好で耐腐蝕性に優れたニッケルおよび金のめっき層が被着されている。
【００４７】
接合パッド１９，２０には、接合パッド１９，２０を露出させる開口を有するソルダーレジスト層２１が被着されている。このようなソルダーレジスト層２１は、感光性樹脂と光開始剤と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂フィルム、または熱硬化性樹脂と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂ワニスを塗布するか、もしくは未硬化樹脂フィルムをラミネートした後、露光および現像によって開口部を形成し、これをＵＶ硬化および熱硬化させることにより被着される。
【００４８】
半田バンプ１７は、鉛−錫、錫−亜鉛および錫−銀−ビスマスなどの合金の導電材料からなり、たとえば、鉛−錫から成る半田の場合、鉛−錫から成る半田ペーストをソルダーレジスト層２１の開口の露出した接合パッド１９上にスクリーン印刷で充填し、リフロー炉を通すことによって接合パッド１９上に半球状に固着形成される。接合パッド１９に電子素子１６の各電極を、半田バンプ１７を介して接合して電子素子１６を搭載することで、本発明の電子装置１となる。
【００４９】
次に、本実施の形態の電子装置１の製造方法に関して説明する。図３は、電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。図３では、コア基板４に積層される配線導体２に、順次、絶縁層５およびビア導体９を形成する場合に関して示す。図４は、電子装置１の製造方法の一部を示すフローチャートである。図３Ａ（ａ）に示すように、配線導体前駆体３３を形成したコア基板４を準備し、ステップａ１に移る。配線導体前駆体３３は、配線導体２の前駆体であって、銅から成り、合金部分１０は形成されていない。
【００５０】
ステップａ１では、図３Ａ（ｂ）に示すように、配線導体前駆体３３の一表面部に感光性フィルム３１を貼付し、ステップａ２に移る。感光性フィルム３１は、感光性を有する樹脂材料から成る。ステップａ２では、図３Ａ（ｃ）に示すように、感光性フィルム３１をフォトリソグラフィ技術でエッチングし、めっきマスク部３２を形成し、ステップａ３に移る。具体的には、感光性フィルム３１にフォトマスクを載せ露光する。露光された部分の樹脂が硬化し、残余部の硬化しない部分を現像液で溶解（エッチング）除去する。これを現像工程という。この現像工程により、感光性フィルム３１の一部を、配線導体前駆体３３に至るまでエッチングして、配線導体前駆体３３の一部を露出させる。これによってめっきマスク部３２が形成される。めっきマスク部３２が形成されると、ステップａ３へ移る。
【００５１】
ステップａ３では、図３Ａ（ｄ）に示すように、合金層２６である合金部分１０を形成し、配線導体前駆体３３から配線導体２を形成し、ステップａ４に移る。まず、蒸着、スパッタ、電解めっきおよび無電解めっきなどで露出している配線導体前駆体３３に錫を、たとえば０．１μｍめっきし、その後、めっきした錫層および配線導体前駆体３３を１０５℃の温度で１時間加熱して、めっきした錫を合金化して、銅と錫との合金から成る合金部分１０が形成され、配線導体２が形成される。したがってめっきマスク部３２によって覆われていた配線導体前駆体３３の領域は、合金部分１０が形成されない。また前述したように、合金部分１０を形成すると同時に、配線導体２の一表面部に複数の微小な凹部（図示せず）が形成される。このような凹部は、前述のようにステップａ７にて合金部分１０を形成すると同時に形成される。
【００５２】
ステップａ４では、図３Ａ（ｅ）に示すように、めっきマスク部３２を、配線導体２から除去し、ステップａ５に移る。ステップａ５では、図３Ｂ（ｆ）に示すように、絶縁層の前駆体である樹脂フィルム３１を配線導体２およびコア基板４の一表面部の全域を覆うように、貼付し、ステップａ６に移る。樹脂フィルム３１は、絶縁性を有する樹脂から成る。
【００５３】
ステップａ６では、図３Ｂ（ｇ）に示すように、樹脂フィルム３１にビアホール８を形成し、絶縁層を形成して、ステップａ７に移る。ビアホール８は、たとえばレーザ加工によって形成される。ビアホール８は、配線導体２を露出するように形成され、その露出される領域は、前述のめっきマスク部３２が形成されていた領域を略同一である。
【００５４】
ステップａ７では、図３Ｂ（ｈ）に示すように、絶縁層５の一表面部および配線導体２がビアホールによって露出している領域に、無電解銅めっき層３５を形成し、ステップａ８に移る。絶縁層５に無電解銅めっき層３５を形成する場合、先ず、絶縁層５に無電解めっき用のパラジウム触媒を被着させる。具体的には、絶縁層５の一表面部を５０℃の過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に１５分間浸漬し、粗化し、その後、絶縁層５を３０℃の無電解めっき用のパラジウム触媒の水溶液中に５分間浸漬し、絶縁層５の一表面部にパラジウム触媒を付着させる。
【００５５】
次に、絶縁層５を硫酸銅、ロッセル塩、ホルマリン、ＥＤＴＡナトリウム塩および安定剤などから成る６０℃の無電解めっき液に約３０分間浸漬して絶縁層５の予め定める領域に０．１μｍ以上２μｍ以下程度の無電解銅めっき層３５が析出される。
【００５６】
ステップａ８では、図３Ｂ（ｉ）に示すように、配線導体前駆体３３である電解銅めっき層３３およびビア導体９を形成し、ステップａ９に移る。所定のパターンの電解銅めっき層３３を形成するには、たとえばセミアディティブ法またはサブトラクティブ法が用いられる。本実施の形態では、セミアディティブ法に関して、詳述する。先ず、無電解銅めっき層３５に耐めっき樹脂層を被着させる。耐めっき樹脂層は、たとえば、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下の感光性樹脂からなり、ラミネートすることによって被着形成される。次に、耐めっき樹脂層の一部を露光と現像によって配線導体２のパターン形状に除去して、電解銅めっき層３３を被着させるための開口部を形成する。
【００５７】
次に、硫酸、硫酸銅５水和物、塩素または光沢剤などから成る電解銅めっき液に２Ａ／ｄｍ２以上５Ａ／ｄｍ２以下の電流を印加しながら、絶縁層５を数時間浸漬することによって、開口部に厚みが３μｍ以上２０μｍ以下の電解銅めっき層３３およびビアホール８に充填されるビア導体９が形成される。
【００５８】
次に、３０℃の水酸化ナトリウム水溶液で耐めっき樹脂層を除去し、さらに、耐めっき樹脂層２３を除去したことにより露出する無電解銅めっき層３５を２５℃の硫酸、過酸化水素水および硫酸銅などの硫酸系水溶液により５分間エッチングして除去する。これによって所定のパターンの電解銅めっき層３３である配線導体前駆体３３が形成される。
【００５９】
ステップａ９では、ビルドアップ工程が終了したか否かが判断され、さらに配線導体２を絶縁層５を介して積層する場合、ステップａ１に戻り、ビルドアップ工程が終了した場合、本フローを終了する。
【００６０】
図３Ｂ（ｊ）、図３Ｃ（ｋ）〜図３Ｃ（ｎ）および図３Ｄ（ｏ）〜図３Ｄ（ｑ）までは、前述のステップａ９にて、さらに絶縁層５および配線導体２を形成する場合の工程を示す図である。図３Ｂ（ｊ）は、前述のステップａ１に対応し、図３Ｃ（ｋ）は、前述のステップａ２に対応し、図３Ｃ（ｋ）は、前述のステップａ２に対応し、図３Ｃ（ｌ）は、前述のステップａ３に対応し、図３Ｃ（ｍ）は、前述のステップａ４に対応し、図３Ｃ（ｎ）は、前述のステップａ５に対応し、図３Ｄ（ｏ）は、前述のステップａ６に対応し、図３Ｄ（ｐ）は、前述のステップａ７に対応し、図３Ｄ（ｑ）は、前述のステップａ８に対応する。図３Ｄ（ｑ）では、前述したように、絶縁層５の一方の最外層表面に形成された配線導体２の一部は、電子部品接続用の接合パッド１９が形成される。また接合パッド１９を露出させる開口を有するソルダーレジスト層２１が、絶縁層５の一方の最外層表面に被着されている。このような製造方法によって、配線基板３が製造される。
【００６１】
なお、本発明の製造方法は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更および改良を施すことが可能である。たとえば、前述の配線基板３では、絶縁層５の厚み方向一表面部のみに積層し、この絶縁層５上に配線導体２を形成したが、絶縁層５の厚み方向両面部に積層し、この両面部に配線導体２を形成してもよい。また、前記両面部に形成した配線導体２間を絶縁層５の内部に形成したスルーホール導体７で電気的に接続してもよい。
【００６２】
以上、説明したように、本実施の形態の配線基板３では、コア基板４、複数の配線導体２、絶縁層５およびビア導体９を含む。複数の配線導体２の表面部において、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分１０が形成される。この合金部分１０は、ビア導体９と配線導体４とが互いに接続される接続部３０から離間させて形成されている。これによって合金部分１０が形成される領域は、銅と錫を含む材料から成る合金部分１０によって、樹脂から成る絶縁層５と密着強度を大きくすることができる。また合金部分１０によって、配線導体４の表面部を滑らかにすることができるので、表面部の形状に起因して生じる電気信号の伝播速度の低下を防止するとともに、ノイズの発生を抑制することができる。このような配線基板を用いれば、半導体装置の処理速度を高速化することができる。
【００６３】
本実施の形態の電子装置１によれば、上記の配線基板３の主面に電子部品を搭載し、配線導体２と電子部品の各電極とを電気的に接続したことから、配線導体２間の絶縁性が良好であるとともに配線導体２が断線することのない信頼性の良好な電子装置１とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の一形態の電子装置１を示す断面図である。
【図２】図１におけるセクションＩＩの拡大断面図である。
【図３Ａ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図３Ｂ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図３Ｃ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図３Ｄ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図４】電子装置１の製造方法の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電子装置
２ 配線導体
３ 配線基板
４ コア基板
５ 絶縁層
６ スルーホール
７ スルーホール導体
８ ビアホール
９ ビア導体
１０ 合金部分
１１ 銅部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板に関し、特に、配線導体と絶縁層との密着強度を大きくすることができる配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型化、薄型化、軽量化、高性能、高機能、高品質および高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電気装置も小型化および高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電気装置を構成する配線基板にも小型化、薄型化および多端子化が求められてきており、それを実現するために配線導体の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに配線導体を多層化することにより高密度配線化が図られている。
【０００３】
第１の従来の技術では、このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が開示されている。ビルドアップ配線基板は、たとえばガラスクロスおよびアラミド不布織などの補強材に、耐熱性や耐薬品性を有するエポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させて硬化した芯体を形成する。この芯体上に、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から成るワニスを塗布するとともに加熱硬化して絶縁層を形成した後、絶縁層にレーザで径が２００μｍ程度の貫通孔を穿設する。次に、貫通孔内壁および絶縁層表面を過マンガン酸カリウム溶液等の粗化液で化学的に粗化し、無電解銅めっき法および電解銅めっき法を用いて貫通孔内壁および絶縁層表面に銅導体膜を被着して貫通導体および配線導体を形成する。このように絶縁層のエポキシ樹脂と銅配線との密着を、物理的なアンカー効果で確保するために配線導体の全面を粗化する。この絶縁層上に前述と同様の工程を繰り返して複数の絶縁層、配線導体および貫通導体の形成を行うことによって配線基板が製造される（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
第２の従来の技術では、無電解銅めっきで配線導体を形成するフルアディティブによってビルドアップ法で製造された配線導体が開示されている（たとえば特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２６１８６９号公報
【特許文献２】特開平９−１３００５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
第１の従来の技術では、粗化処理によって形成される表面部の凹凸に起因して、電気信号の伝播速度の低下し、またノイズが発生するおそれがある。したがって処理速度の高速化を妨げるという問題がある。
【０００７】
また、配線導体の主面に施される粗化処理が配線導体の側面側にも施されており、高周波特性が悪くなるという問題もある。
【０００８】
第２の従来の技術では、配線導体と絶縁層との密着強度が弱いので、配線導体と絶縁層とが剥離するおそれがあり、接続信頼性が低いという問題がある。このような問題を解決する技術として、本件出願人は、銅から成る配線導体に他の金属をめっきすることによって、配線導体と絶縁層との密着強度を高くできることを見出した。しかしながら、銅に錫をめっきした場合は、無電解銅めっきが付着しにくくなる問題がある。
【０００９】
したがって本発明の目的は、絶縁層と配線導体との密着強度向上とともに、ノイズ発生を抑制した配線基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
コア基板に複数の配線導体を樹脂から成る絶縁層を介して積層してなる配線基板であって、
銅めっき法によって形成され、前記コア基板または前記絶縁層を基板厚み方向に貫通して互いに異なる配線導体間を電気的に接続するビア導体を含み、
前記複数の配線導体の表面部に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分が形成され、該合金部分は前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部から離間して設けられていることを特徴とする配線基板である。
【００１１】
また本発明は、前記複数の配線導体のうち、ビア導体から離間して設けられる配線導体には、前記合金部分が、表面部の全域にわたって形成されることを特徴とする。
【００１２】
さらに本発明は、前記合金部分は、厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
さらに本発明は、前記合金部分は、合金中の錫濃度が前記配線導体の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっていることを特徴とする。
【００１４】
さらに本発明は、前記合金部分は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布していることを特徴とする。
【００１５】
さらに本発明は、前記合金部分の表面部には、複数の凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
さらに本発明は、前記合金部分は、ビア導体の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成され、
前記環状の領域で、前記ビア導体が前記配線導体に直に被着されていることを特徴とする。
【００１７】
さらに本発明は、前記合金部分の厚み寸法は、前記ビア導体に向かうにつれて、漸次小さくなっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、配線基板は、コア基板、複数の配線導体、絶縁層およびビア導体を含む。前記複数の配線導体において、少なくともその表面部の予め定める領域に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分が形成される。この合金部分は、前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部から離間させて形成されている。これによって合金部分が形成される領域は、銅と錫との合金によって、樹脂から成る絶縁層と密着強度を大きくすることができる。また合金部分によって、配線導体の表面部を滑らかにすることができるので、表面部の形状に起因して、電気信号の伝播速度の低下を防止するとともに、ノイズの発生を抑制することができる。このような配線基板を用いることによって、半導体装置の処理速度を高速化することができる。
【００１９】
また前記合金部分が形成される領域は、前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部が除かれている。ビア導体は、銅めっき法によって形成されるので、合金部分に含まれる錫によって、合金部分にビア導体を形成すると、合金部分とビア導体との密着強度が小さいことに起因して、繰り返し応力などによって破断するおそれがあるが、前述の接続領域を除くことによって、ビア導体と配線導体との接続信頼性を損なうことなく、配線導体と絶縁層との密着強度を大きくすることができる。また合金部分を形成することによって、配線導体と絶縁層との密着性が向上し、吸湿後、はんだリフローなど加熱時の基板膨れを防ぐことができる。このように、配線導体と絶縁層との密着性を確保することができるので、配線基板に温度変化が加わった場合でも、絶縁層間のデラミネーション（層間剥離）を抑制し、絶縁層と配線導体との界面にクラックが発生することがなく、さらに、このクラックが伸展して生じる配線導体の断線を防ぐことができる。
【００２０】
また本発明によれば、前記複数の配線導体のうち、ビア導体から離間して設けられる配線導体には、前記合金部分が、表面部の全域にわたって形成される。ビア導体から離間して設けられる配線導体は、ビア導体と接続される接続領域がないので、表面部の全域にわたって合金部分を形成し、配線導体と絶縁層との密着強度と表面部の全域にわたって大きくすることができる。
【００２１】
さらに本発明によれば、前記合金部分は、厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。合金部分の厚み寸法が５０ｎｍ未満では配線導体と絶縁層との密着強度が低くなり、配線導体の剥がれ、および吸湿後のはんだリフロー工程での基板に膨れが生じるなどの問題が発生する。また合金部分の厚み寸法が１５００ｎｍを超えると、配線導体の電磁抵抗が大きくなり、高周波の伝送特性が低下する。したがって前記合金部分を厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下にすることによって、配線導体と絶縁層との密着強度を確保することができ、高周波の伝送特性が低下することを防ぐことができる。
【００２２】
さらに本発明によれば、前記合金部分は、合金中の錫濃度が前記配線導体の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっている。これによって配線導体の表面部と絶縁層との密着強度を大きくすることができる。
【００２３】
さらに本発明によれば、前記合金部分は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布している。したがって配線導体の表面側の方が、錫濃度が高いので、配線導体の表面部と絶縁層との密着強度を大きくすることができる。
【００２４】
さらに本発明によれば、前記合金部分の表面部には、複数の凹部が形成されているので、導体と絶縁樹脂の密着性が更に向上する。
さらに本発明によれば、前記合金部分は、ビア導体の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成され、前記環状の領域で、前記ビア導体が前記配線導体に直に被着されている。これによって、ビア導体は、銅めっき法によって形成されるので、合金部分に含まれる錫によって、合金部分にビア導体を形成すると、合金部分とビア導体との密着強度が小さいことに起因して、繰り返し応力などによって破断するおそれがあるが、前述の環状の領域で、ビア導体と配線導体と直に被着することによって、接続信頼性を損なうことなく、ビア導体と配線導体との密着強度を大きくすることができる。
【００２５】
さらに本発明によれば、前記合金部分の厚み寸法は、前記ビア導体に向かうにつれて、漸次小さくなっている。合金部分を有する配線導体を加熱および冷却すると、熱応力などに起因して、合金部分と合金部分を除く残余の部分とが剥離するおそれがあるが、合金部分の厚み寸法を漸次小さくすることによって、剥離する力を合金部分の端部に集中することを防止することができる。これによって配線導体の熱応力に対する耐性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施の一形態の電子装置１を示す断面図である。図２は、図１におけるセクションＩＩの拡大断面図である。図２では、電子装置１を構成する配線導体２に関する部分を拡大して示す。電子装置１は、配線基板３および配線基板３に実装される電子素子１６を含んで構成される。配線基板３は、コア基板４と複数の絶縁層５と複数の配線導体２とを含んで構成される。
【００２７】
コア基板４は、ガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロスにエポキシ樹脂およびビスマレイミドトリアジン樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させたシートを仮硬化することによって形成される。コア基板４は、厚み寸法がたとえば０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。コア基板４は、ガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートを熱硬化させた後、ドリル加工またはレーザ加工によって、厚み方向に貫通するスルーホール６が形成される。
【００２８】
スルーホール６は、複数形成され、直径がたとえば０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下程度である。スルーホール６の内壁には、銅膜から成るスルーホール導体７が被着形成される。スルーホール導体７は、スルーホール導体７の軸線方向の両面部に形成される互いに異なる配線導体２を電気的に接続する。スルーホール導体７は、コア基板４にスルーホール６を穿設した後に、このスルーホール６に厚み寸法がたとえば３μｍ以上５０μｍ以下の銅めっき膜をめっき法によって析出させることによって形成される。このスルーホール導体７は、たとえば円筒状に構成される。
【００２９】
スルーホール導体７の内方には、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂が充填され、樹脂材２２が設けられる。樹脂材２２は、スルーホール６を塞ぐことによってスルーホール６の直上および直下に絶縁層５または配線導体２を形成可能とするためのものである。樹脂材２２は、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール６内にスクリーン印刷法によって充填し、これを熱硬化させた後、厚み方向の両端面部を略平坦に研磨することによって形成される。またスルーホール導体７の抵抗を小さくするために樹脂材２２に換えて、導体ペーストを充填してもよい。
【００３０】
絶縁層５は、エポキシ樹脂および変性ポリフェニレンエーテル樹脂などの熱硬化性樹脂からなる。絶縁層５は、仮硬化したコア基板４の厚み方向一表面部に粘着され、熱硬化することによって形成される。絶縁層５は、未硬化の熱硬化性樹脂のフィルムをコア基板４の厚み両端面部に貼着し、これを熱硬化させるとともにレーザ加工によりビアホール８が形成される。絶縁層５は、コア基板４の厚み方向両端面部に積層され、それぞれの厚み寸法がたとえば１０μｍ以上８０μｍ以下程度である。
【００３１】
各絶縁層５は、厚み方向に貫通し、直径がたとえば２０μｍ以上１００μｍ以下のビアホール８が形成される。ビアホール８の内壁には、銅膜から成るビア導体９が銅めっき法によって被着形成される。ビア導体９は、ビア導体９の軸線方向の両面部に形成される配線導体２を電気的に接続する。したがって絶縁層５は、配線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供するためのものである。そして、上層の配線導体２と下層の配線導体２とをビア導体９を介して電気的に接続することによって高密度配線を立体的に形成可能としている。コア基板４に絶縁層５を積層した後、絶縁層５に配線導体２を形成する。なお、コア基板４上に直に配線導体２が形成されている形態もあり、このような形態においては、この配線導体２に絶縁層５を積層した後に、さらに他の配線導体２が形成される。このように、配線導体２およびビア導体９を有する絶縁層５が形成され、上述したような絶縁層５を順次積み重ねることによって配線基板３が形成される。
【００３２】
配線導体２は、予めコア基板４上に直に形成されている配線導体２を除けば、絶縁層５の表面部に形成されている。複数の配線導体２のうち、少なくとも１つの配線導体２は、絶縁層５をそれぞれ基板厚み方向である厚み方向に貫通して設けられるビア導体９によって電気的に接続されている。絶縁層５を介して異なる層間に位置する配線導体２は、コア基板４を厚み方向に貫通して設けられるスルーホール導体７と、絶縁層５を厚み方向に貫通して設けられるビア導体９とによって電気的に接続することができ、これによって所望の配線回路が形成されている。
【００３３】
複数の配線導体２において、少なくともその表面部の予め定める領域に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分１０が形成される。この合金部分１０が形成される領域は、ビア導体９と配線導体２とが互いに接続される接続部３０を除く残余の領域である。したがって合金部分１０は、ビア導体９の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成される。これによってビア導体９の周囲の環状の領域には、合金部分１０を除く、既存の銅めっき法による配線導体２が形成される。前記環状の領域内では、ビア導体９が配線導体２に直に被着されている。
【００３４】
複数の配線導体２のうち、図１に示すように、ビア導体９から離間して設けられる配線導体２には、前記合金部分１０が、厚み方向一表面部の全域にわたって形成される。配線導体２は、図２に示すように、銅部分１１と合金部分１０とを含んで構成される。銅部分１１は、銅を主成分とし、コア基板４および絶縁層５に無電解めっき法および電解めっき法によって積層される。合金部分１０は、銅と錫との合金からなり、銅部分１１に電解めっき法によって錫を積層することによって、銅と錫とが反応し、銅と錫との合金が構成される。したがって配線導体２は、層状の銅部分１１に、層状の合金部分１０が積層されて構成される。これらをエッチング加工することによって所定のパターンに形成される。
【００３５】
銅部分１１の厚み寸法は、たとえば３μｍ以上２０μｍ以下である。また合金部分１０の厚み寸法は、たとえば５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。前記合金部分１０は、合金中の錫濃度が前記配線導体２の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっている。したがって配線導体２は、厚み方向一方に表面部が、残余の部分に比べて、最も錫濃度が高くなるように構成される。前記合金部分１０は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体２の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布している。Ｃｕ６Ｓｎ５から成る部分１２は、Ｃｕ３Ｓｎから成る部分１３よりも、配線導体２の厚み方向一方の表面部寄りに構成される。たとえばＣｕ６Ｓｎ５から成る部分の厚み寸法は、３０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であり、たとえばＣｕ３Ｓｎから成る部分の厚み寸法は、２０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下である。
【００３６】
また本実施の形態では、合金部分１０は、厚み方向一方の表面部に錫の酸化物１４を含んでもよい。錫の酸化物１４は、具体的には、Ｃｕ６Ｓｎ５から成る部分の厚み方向一方の表面部に、ＣｕｘＳｎｙＯｚから成る層１５と、ＳｎＯから成る層１６と、ＳｎＯ２から成る層１７が、順次積層される。ＣｕｘＳｎｙＯｚから成る層１５の厚み寸法は、たとえば５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。ＳｎＯから成る層１６の厚み寸法は、たとえば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。ＳｎＯ２から成る層１７の厚み寸法は、たとえば１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００３７】
前記合金部分１０の表面部には、複数の凹部が形成されている。複数の凹部を形成する場合、まず銅部分１１の表面に複数の凹部を形成し、凹部が形成された銅部分１１に合金部分１０を形成することによって、合金部分１０の表面部には、銅部分１１の形状が反映され、複数の凹部が形成される。複数の凹部を形成する場合、たとえば置換型の無電解めっきが用いられる。置換型の無電解めっきでは、銅部分１１の表面部の一部を溶解しながら合金部分１０を構成するめっき部分を付着させる。このため、めっき処理の条件、たとえば処理時間、処理液のｐＨ（ペーハー）および処理温度を選定することで、合金部分１０が銅部分１１に形成されると同時に、微細な凹部が複数形成される。
【００３８】
置換型無電解めっきの処理は、たとえばｐＨ４．５以下の処理液を用い、処理温度は５０℃以下、処理時間は２０分以下が好適に用いられる。処理温度が５０℃を超えたり、処理時間が２０分を越えると、３μｍを越える凹部が形成され、高速デジタル信号の伝送に悪影響を与える。最適な処理温度は３５℃以下、処理時間は５分以内である。この条件によって、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下の深さの凹部が複数形成される。また、置換型無電解めっきの処理に選定される処理液のｐＨを１．０〜３．０の範囲内で調製すれば、処理時間をさらに短縮することができる。
【００３９】
凹部の深さ寸法は、合金部分１０の厚さ寸法以下となるように設定される。凹部の深さは、５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下という微細な寸法であることが好ましい。凹部の深さが５０ｎｍ未満では密着強度の改善効果が少なく、また、１５００ｎｍを越えるとでは表面の凹凸が大きくなるため、高速デジタル信号の表皮効果によって信号伝送に悪影響を与える傾向がある。
【００４０】
凹部の径は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下が好ましい。凹部の径が、５０ｎｍ未満では密着強度の改善効果が少なく、また、５００ｎｍ以上では表面の凹凸が大きくなり、高速デジタル信号の伝送に悪影響を与える傾向がある。
【００４１】
置換型の無電解めっきによって、銅部分１１に錫をめっきする場合、銅と錫との合金からなり、複数の凹部が形成される合金部分１０が形成される。
【００４２】
配線導体２の合金部分１０の厚み寸法は、ビア導体９に向かうにつれて、漸次小さくなっている。合金部分１０の外周部における漸次小さくなる範囲は、０．２μｍ以上５μｍ以下が望ましい。０．２μｍ未満では応力集中を緩和する効果が少なく、また、５μｍを超える絶縁層５に当接する領域が小さくなりすぎるので、密着強度が低下する。またビア導体９の接続部分を大きくする必要が生じ、配線密度が低下する。
【００４３】
漸次小さくなる部分を製造する方法は、合金部分１０を銅部分１１にめっきする場合の、表面拡散と内部拡散との速度の差を用いる方法が用いられる。すなわち、銅部分１１に合金部分１０を形成し、たとえば６０℃以上１５０℃以下の温度に加熱して、めっきした合金部分１０を表面および内部に拡散させる。表面拡散の方が内部拡散よりも早いので合金部分１０は表面に拡散し、その後、徐々に内部に拡散する。合金部分１０をめっき後の加熱温度を前述の範囲とすることで、合金部分１０の厚み寸法は、たとえば５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であり、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、たとえばＣｕ６Ｓｎ５から成る部分の厚み寸法は、３０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であり、たとえばＣｕ３Ｓｎから成る部分の厚み寸法は、２０ｎｍ以上１４００ｎｍ以下であって、漸次小さくなる範囲は、０．２μｍ以上５μｍ以下の範囲に形成することができる。
【００４４】
配線基板３の厚み方向一表面部に半田バンプ１７を介して、半導体素子などの電子素子１６が搭載されて、電子装置１が構成される。本実施の形態では、配線基板３の電子素子１６が搭載された一面部とは逆側の面部に半田ボール１８などが形成され、この半田ボール１８を介して、たとえば、プリント基板と接続される。配線基板３の表面には、ソルダーレジストが形成されていてもよく、ソルダーレジストが形成された配線基板３と電子素子１６との間にアンダーフィルが形成されていてもよい。
【００４５】
絶縁層５の一方の最外層表面に形成された配線導体２の一部は、電子素子１６の各電極にたとえば鉛−錫から成る半田バンプ１７を介して接合される電子部品接続用の接合パッド１９が形成される。また、絶縁層５の他方の最外層表面に形成された配線導体２の一部は、外部プリント基板の各電極にたとえば鉛−錫から成る半田ボール１８を介して接続される外部接続用の接合パッド２０が形成される。
【００４６】
接合パッド１９，２０となる配線導体２の表面部には、その酸化腐食を防止するとともに半田バンプ１７、および半田ボール１８との接続を良好とするために、半田との濡れ性が良好で耐腐蝕性に優れたニッケルおよび金のめっき層が被着されている。
【００４７】
接合パッド１９，２０には、接合パッド１９，２０を露出させる開口を有するソルダーレジスト層２１が被着されている。このようなソルダーレジスト層２１は、感光性樹脂と光開始剤と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂フィルム、または熱硬化性樹脂と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂ワニスを塗布するか、もしくは未硬化樹脂フィルムをラミネートした後、露光および現像によって開口部を形成し、これをＵＶ硬化および熱硬化させることにより被着される。
【００４８】
半田バンプ１７は、鉛−錫、錫−亜鉛および錫−銀−ビスマスなどの合金の導電材料からなり、たとえば、鉛−錫から成る半田の場合、鉛−錫から成る半田ペーストをソルダーレジスト層２１の開口の露出した接合パッド１９上にスクリーン印刷で充填し、リフロー炉を通すことによって接合パッド１９上に半球状に固着形成される。接合パッド１９に電子素子１６の各電極を、半田バンプ１７を介して接合して電子素子１６を搭載することで、本発明の電子装置１となる。
【００４９】
次に、本実施の形態の電子装置１の製造方法に関して説明する。図３は、電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。図３では、コア基板４に積層される配線導体２に、順次、絶縁層５およびビア導体９を形成する場合に関して示す。図４は、電子装置１の製造方法の一部を示すフローチャートである。図３Ａ（ａ）に示すように、配線導体前駆体３３を形成したコア基板４を準備し、ステップａ１に移る。配線導体前駆体３３は、配線導体２の前駆体であって、銅から成り、合金部分１０は形成されていない。
【００５０】
ステップａ１では、図３Ａ（ｂ）に示すように、配線導体前駆体３３の一表面部に感光性フィルム３１を貼付し、ステップａ２に移る。感光性フィルム３１は、感光性を有する樹脂材料から成る。ステップａ２では、図３Ａ（ｃ）に示すように、感光性フィルム３１をフォトリソグラフィ技術でエッチングし、めっきマスク部３２を形成し、ステップａ３に移る。具体的には、感光性フィルム３１にフォトマスクを載せ露光する。露光された部分の樹脂が硬化し、残余部の硬化しない部分を現像液で溶解（エッチング）除去する。これを現像工程という。この現像工程により、感光性フィルム３１の一部を、配線導体前駆体３３に至るまでエッチングして、配線導体前駆体３３の一部を露出させる。これによってめっきマスク部３２が形成される。めっきマスク部３２が形成されると、ステップａ３へ移る。
【００５１】
ステップａ３では、図３Ａ（ｄ）に示すように、合金層２６である合金部分１０を形成し、配線導体前駆体３３から配線導体２を形成し、ステップａ４に移る。まず、蒸着、スパッタ、電解めっきおよび無電解めっきなどで露出している配線導体前駆体３３に錫を、たとえば０．１μｍめっきし、その後、めっきした錫層および配線導体前駆体３３を１０５℃の温度で１時間加熱して、めっきした錫を合金化して、銅と錫との合金から成る合金部分１０が形成され、配線導体２が形成される。したがってめっきマスク部３２によって覆われていた配線導体前駆体３３の領域は、合金部分１０が形成されない。また前述したように、合金部分１０を形成すると同時に、配線導体２の一表面部に複数の微小な凹部（図示せず）が形成される。このような凹部は、前述のようにステップａ７にて合金部分１０を形成すると同時に形成される。
【００５２】
ステップａ４では、図３Ａ（ｅ）に示すように、めっきマスク部３２を、配線導体２から除去し、ステップａ５に移る。ステップａ５では、図３Ｂ（ｆ）に示すように、絶縁層の前駆体である樹脂フィルム３１を配線導体２およびコア基板４の一表面部の全域を覆うように、貼付し、ステップａ６に移る。樹脂フィルム３１は、絶縁性を有する樹脂から成る。
【００５３】
ステップａ６では、図３Ｂ（ｇ）に示すように、樹脂フィルム３１にビアホール８を形成し、絶縁層を形成して、ステップａ７に移る。ビアホール８は、たとえばレーザ加工によって形成される。ビアホール８は、配線導体２を露出するように形成され、その露出される領域は、前述のめっきマスク部３２が形成されていた領域を略同一である。
【００５４】
ステップａ７では、図３Ｂ（ｈ）に示すように、絶縁層５の一表面部および配線導体２がビアホールによって露出している領域に、無電解銅めっき層３５を形成し、ステップａ８に移る。絶縁層５に無電解銅めっき層３５を形成する場合、先ず、絶縁層５に無電解めっき用のパラジウム触媒を被着させる。具体的には、絶縁層５の一表面部を５０℃の過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に１５分間浸漬し、粗化し、その後、絶縁層５を３０℃の無電解めっき用のパラジウム触媒の水溶液中に５分間浸漬し、絶縁層５の一表面部にパラジウム触媒を付着させる。
【００５５】
次に、絶縁層５を硫酸銅、ロッセル塩、ホルマリン、ＥＤＴＡナトリウム塩および安定剤などから成る６０℃の無電解めっき液に約３０分間浸漬して絶縁層５の予め定める領域に０．１μｍ以上２μｍ以下程度の無電解銅めっき層３５が析出される。
【００５６】
ステップａ８では、図３Ｂ（ｉ）に示すように、配線導体前駆体３３である電解銅めっき層３３およびビア導体９を形成し、ステップａ９に移る。所定のパターンの電解銅めっき層３３を形成するには、たとえばセミアディティブ法またはサブトラクティブ法が用いられる。本実施の形態では、セミアディティブ法に関して、詳述する。先ず、無電解銅めっき層３５に耐めっき樹脂層を被着させる。耐めっき樹脂層は、たとえば、厚みが１０μｍ以上３０μｍ以下の感光性樹脂からなり、ラミネートすることによって被着形成される。次に、耐めっき樹脂層の一部を露光と現像によって配線導体２のパターン形状に除去して、電解銅めっき層３３を被着させるための開口部を形成する。
【００５７】
次に、硫酸、硫酸銅５水和物、塩素または光沢剤などから成る電解銅めっき液に２Ａ／ｄｍ２以上５Ａ／ｄｍ２以下の電流を印加しながら、絶縁層５を数時間浸漬することによって、開口部に厚みが３μｍ以上２０μｍ以下の電解銅めっき層３３およびビアホール８に充填されるビア導体９が形成される。
【００５８】
次に、３０℃の水酸化ナトリウム水溶液で耐めっき樹脂層を除去し、さらに、耐めっき樹脂層２３を除去したことにより露出する無電解銅めっき層３５を２５℃の硫酸、過酸化水素水および硫酸銅などの硫酸系水溶液により５分間エッチングして除去する。これによって所定のパターンの電解銅めっき層３３である配線導体前駆体３３が形成される。
【００５９】
ステップａ９では、ビルドアップ工程が終了したか否かが判断され、さらに配線導体２を絶縁層５を介して積層する場合、ステップａ１に戻り、ビルドアップ工程が終了した場合、本フローを終了する。
【００６０】
図３Ｂ（ｊ）、図３Ｃ（ｋ）〜図３Ｃ（ｎ）および図３Ｄ（ｏ）〜図３Ｄ（ｑ）までは、前述のステップａ９にて、さらに絶縁層５および配線導体２を形成する場合の工程を示す図である。図３Ｂ（ｊ）は、前述のステップａ１に対応し、図３Ｃ（ｋ）は、前述のステップａ２に対応し、図３Ｃ（ｋ）は、前述のステップａ２に対応し、図３Ｃ（ｌ）は、前述のステップａ３に対応し、図３Ｃ（ｍ）は、前述のステップａ４に対応し、図３Ｃ（ｎ）は、前述のステップａ５に対応し、図３Ｄ（ｏ）は、前述のステップａ６に対応し、図３Ｄ（ｐ）は、前述のステップａ７に対応し、図３Ｄ（ｑ）は、前述のステップａ８に対応する。図３Ｄ（ｑ）では、前述したように、絶縁層５の一方の最外層表面に形成された配線導体２の一部は、電子部品接続用の接合パッド１９が形成される。また接合パッド１９を露出させる開口を有するソルダーレジスト層２１が、絶縁層５の一方の最外層表面に被着されている。このような製造方法によって、配線基板３が製造される。
【００６１】
なお、本発明の製造方法は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更および改良を施すことが可能である。たとえば、前述の配線基板３では、絶縁層５の厚み方向一表面部のみに積層し、この絶縁層５上に配線導体２を形成したが、絶縁層５の厚み方向両面部に積層し、この両面部に配線導体２を形成してもよい。また、前記両面部に形成した配線導体２間を絶縁層５の内部に形成したスルーホール導体７で電気的に接続してもよい。
【００６２】
以上、説明したように、本実施の形態の配線基板３では、コア基板４、複数の配線導体２、絶縁層５およびビア導体９を含む。複数の配線導体２の表面部において、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分１０が形成される。この合金部分１０は、ビア導体９と配線導体４とが互いに接続される接続部３０から離間させて形成されている。これによって合金部分１０が形成される領域は、銅と錫を含む材料から成る合金部分１０によって、樹脂から成る絶縁層５と密着強度を大きくすることができる。また合金部分１０によって、配線導体４の表面部を滑らかにすることができるので、表面部の形状に起因して生じる電気信号の伝播速度の低下を防止するとともに、ノイズの発生を抑制することができる。このような配線基板を用いれば、半導体装置の処理速度を高速化することができる。
【００６３】
本実施の形態の電子装置１によれば、上記の配線基板３の主面に電子部品を搭載し、配線導体２と電子部品の各電極とを電気的に接続したことから、配線導体２間の絶縁性が良好であるとともに配線導体２が断線することのない信頼性の良好な電子装置１とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の一形態の電子装置１を示す断面図である。
【図２】図１におけるセクションＩＩの拡大断面図である。
【図３Ａ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図３Ｂ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図３Ｃ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図３Ｄ】電子装置１の製造工程の一部を段階的に示す断面図である。
【図４】電子装置１の製造方法の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６５】
１ 電子装置
２ 配線導体
３ 配線基板
４ コア基板
５ 絶縁層
６ スルーホール
７ スルーホール導体
８ ビアホール
９ ビア導体
１０ 合金部分
１１ 銅部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア基板に複数の配線導体を樹脂から成る絶縁層を介して積層してなる配線基板であって、
銅めっき法によって形成され、前記コア基板または前記絶縁層を基板厚み方向に貫通して互いに異なる配線導体間を電気的に接続するビア導体を含み、
前記複数の配線導体の表面部に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分が形成され、該合金部分は前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部から離間して設けられていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記複数の配線導体のうち、ビア導体から離間して設けられる配線導体には、前記合金部分が、表面部の全域にわたって形成されることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記合金部分は、厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記合金部分は、合金中の錫濃度が前記配線導体の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線基板。
【請求項５】
前記合金部分は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布していることを特徴とする請求項４に記載の配線基板。
【請求項６】
前記合金部分の表面部には、複数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の配線基板。
【請求項７】
前記合金部分は、ビア導体の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成され、
前記環状の領域で、前記ビア導体が前記配線導体に直に被着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の配線基板。
【請求項８】
前記合金部分の厚み寸法は、前記ビア導体に向かうにつれて、漸次小さくなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の配線基板。
【請求項１】
コア基板に複数の配線導体を樹脂から成る絶縁層を介して積層してなる配線基板であって、
銅めっき法によって形成され、前記コア基板または前記絶縁層を基板厚み方向に貫通して互いに異なる配線導体間を電気的に接続するビア導体を含み、
前記複数の配線導体の表面部に、銅と錫との合金を含む材料から成る合金部分が形成され、該合金部分は前記ビア導体と前記配線導体とが互いに接続される接続部から離間して設けられていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記複数の配線導体のうち、ビア導体から離間して設けられる配線導体には、前記合金部分が、表面部の全域にわたって形成されることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記合金部分は、厚み寸法が５０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記合金部分は、合金中の錫濃度が前記配線導体の表面部に向かうにつれて、漸次高くなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の配線基板。
【請求項５】
前記合金部分は、Ｃｕ６Ｓｎ５およびＣｕ３Ｓｎを含み、前記配線導体の表面側ではＣｕ３Ｓｎに比べて、Ｃｕ６Ｓｎ５が多く分布していることを特徴とする請求項４に記載の配線基板。
【請求項６】
前記合金部分の表面部には、複数の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の配線基板。
【請求項７】
前記合金部分は、ビア導体の周囲の環状の領域を除く残余の領域に形成され、
前記環状の領域で、前記ビア導体が前記配線導体に直に被着されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の配線基板。
【請求項８】
前記合金部分の厚み寸法は、前記ビア導体に向かうにつれて、漸次小さくなっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の配線基板。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２７３８９６（Ｐ２００７−２７３８９６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１００６８５（Ｐ２００６−１００６８５）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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