(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記下レジスト層と上レジスト層を合わせた2層のレジスト層の厚みが、(e)の工程で形成される金属板の表面に形成された前記めっきの厚みよりも大きいことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
前記(b)の工程において、露光のための光源と所定パターンが形成されたマスクとの間に光源の光から所定波長の光を抽出するフィルターを設置し、前記フィルターを通して抽出した所定波長の光を用いて前記上レジスト層のみを露光することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
前記(g)の工程において、前記金属板の表面が露出している部分に所望のめっきを施して形成された積層のめっき層のパターン側面を、選択性のあるエッチング液で処理することによって、パターン側面に粗化面を形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体素子搭載用基板の製造方法。
前記金属板の表面に形成される積層のめっき層を構成する複数のめっき層において、最もめっき層厚が大きい部位を占めるめっき層が、銅、ニッケル、またはこれらの合金組成物で形成されていることを特徴とする請求項6に記載の半導体素子搭載用基板。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に示されるレジストマスクを超えて導電性金属を電着させる方法は、形成するめっき層を、そのレジストマスクをオーバーハングさせて形成することであり、そのオーバーハング量をコントロールすることが難しく、形成するめっき層の全てが同じ庇長さにならない問題や、張り出し部が大きくなると隣のめっき層と繋がってしまう問題がある。また、めっき層が薄くなると張り出し部の幅も厚みも小さくなることから、樹脂との密着性が低下する問題も抱えている。そしてオーバーハングさせためっき層の上面は、めっきの縦方向と横方向の成長比率の関係で球状となるために、ボンディングの信頼性を低下させる要因にもなる。
【0007】
また、特許文献2に示される散乱紫外光を用いてレジスト層の開口部の断面形状を台形に形成する方法は、使用するレジスト層の厚みが25μm程度までの厚みに効果的であって、形成する金属層あるいは電極層の厚みが約20μm程度までとなる。例えばレジスト層を厚くして50μm程度とした場合、紫外光がレジストに吸収され基材方向になるほど光が減衰していくため、開口部断面形状の台形の角度が90度(すなわち長方形)近く、更にはこれより大きくなって上辺が短い普通の台形形状となり、金属層あるいは電極層の形状が逆台形を成さなくなるため、金属層あるいは電極層と樹脂との密着性が低下することになる。
【0008】
この電極層と樹脂との密着性を、より向上させるためには、電極層の厚みを厚くし、さらに樹脂に食い込むような逆台形形状の断面形状を有する電極形状および電極表面に樹脂との密着面積を増やすことのできる粗面性状を付与することが有効である。
すなわち、電極層を厚くできるように25μm以上の厚みのレジストを使用しても逆台形のレジスト層を形成することが可能で、さらに電極側面に粗面形状を付与することで、これにより、5〜100μm程度の厚さの電極層(後でめっき層10を形成する側)の断面形状が逆台形形状、かつ側面が粗面となって形成されるようにした半導体素子搭載用基板を製造することが可能となる。
【0009】
そこで、本発明の半導体素子搭載用基板の製造方法は前記課題に鑑みてなされたものであり、電極層の断面形状が略逆台形の形状、かつその側面が粗面に形成されることにより、電極層と樹脂との密着性を高めた半導体素子搭載用基板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
そこで本発明の半導体素子搭載用基板の製造方法の第1の発明は、下記(a)〜(g)の工程を順次経ることを特徴とする半導体素子搭載用基板の製造方法である。
(記)
(a)金属板の表面に各々異なる波長で感度を高めた2種類のレジストを用いて、下レジスト層と上レジスト層の2層からなるレジスト層を形成する工程。
(b)前記下レジスト層が未露光の状態において、前記上レジスト層を所定のパターンで露光する工程。
(c)前記上レジスト層に所定パターンの開口部を形成し、前記開口部から未露光状態の前記下レジスト層を、前記上レジスト層のパターンで開口部を形成して前記金属板の表面を部分的に露出させる現像工程。
(d)前記下レジスト層を露光して硬化させる工程。
(e)前記下レジスト層から露出している前記金属板の表面に、断面形状が略逆台形の形状の積層のめっき層で、且つ前記金属板と前記積層のめっき層の斜辺との成す角度が
65度以上、70度以下の範囲にある積層のめっき層を形成する工程。
(f)前記下レジスト層と上レジスト層の2層からなるレジスト層を含む全てのレジスト層を剥離する工程。
(g)前記(e)の工程において形成された積層のめっき層の側面を、0.4〜0.5μmの表面粗さ(SRa)の面に粗化する工程。
【0011】
本発明の第2の発明は、第1の発明における(c)の現像工程において、その下レジスト層は、上レジスト層に設けられた開口部から現像が進むことにより、金属板の表面を部分的に露出して、下レジスト層に開口部を形成することによって、下レジスト層に設けられた開口部の断面が、逆台形形状であることを特徴とする半導体素子搭載用基板の製造方法である。
【0012】
本発明の第3の発明は、第1及び第2の発明における下レジスト層と上レジスト層を合わせた2層のレジスト層の厚みが、(e)の工程で形成される金属板の表面に形成されためっきの厚みよりも大きいことを特徴とする半導体素子搭載用基板の製造方法である。
【0013】
本発明の第4の発明は、第1〜第3の発明における(b)の工程において、露光のための光源と所定パターンが形成されたマスクとの間に光源の光から所定波長の光を抽出するフィルターを設置し、そのフィルターを通して抽出した所定波長の光を用いて、上レジスト層のみを露光することを特徴とする半導体素子搭載用基板の製造方法である。
【0014】
本発明の第5の発明は、第1〜第4の発明における(g)の工程において、金属板の表面が露出している部分に所望のめっきを施して形成された
積層のめっき層のパターン側面を、選択性のあるエッチング液で処理することによって、パターン側面に粗化面を形成することを特徴とする半導体素子搭載用基板の製造方法である。
【0015】
本発明の第6の発明は、
金属板の表面に積層のめっき層を備え、前記積層のめっき層の断面形状が、略逆台形の形状で、前記金属板と前記積層のめっき層の斜辺との成す角度が65度以上、70度以下の範囲で、且つ前記積層のめっき層の側面が0.4〜0.5μmの表面粗さ(SRa)を示す粗化面であることを特徴とする半導体素子搭載用基板。
【0016】
本発明の第7の発明は、第6の発明における金属板の表面に形成される
積層のめっき層を構成する複数のめっき層において、最もめっき層厚が大きい部位を占めるめっき層が、銅、ニッケル、またはこれらの合金組成物で形成されていることを特徴とする半導体素子搭載用基板である。
【発明の効果】
【0017】
本発明の半導体素子搭載用基板の製造方法によれば、従来の工程をほぼ踏襲しながら逆台形の断面形状めっき層が形成された後、選択性エッチング液にてめっき層側面を粗化することで、逆台形断面形状によるモールドロック機能に加え、端子側面の粗化面の凹みに封止樹脂が入り込むことで、さらなる樹脂との密着性の良い半導体素子搭載用基板を容易に得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
次に、本発明の半導体素子搭載用基板の製造方法の実施の形態を
図1−1、
図1−2及び
図2に基づいて説明する。
[(a)の工程]
(下レジスト層の形成)
最初に、
図1−1(1)の断面図に示されるように、後の工程でめっき層10を形成する側の金属板20の表面に、めっき層10の必要な高さよりも高くなる厚みを有する下レジスト層30と上レジスト層40の内、下レジスト層30を形成する。この時、金属板の裏面にも下レジスト層30と同じレジストによるレジスト層30aを設けても良い。
この下レジスト層30は、i線またはh線またはg線により感光するレジスト層で、現像前の状態にあるレジスト層である。
この下レジスト層30と上レジスト層40の厚みを、めっき層10に要求される高さよりも高くなる厚みにすることにより、逆台形形状の断面を有し、必要とする高さのめっき層10を確実に形成することができる。
【0020】
(上レジスト層の形成)
次に、
図1−1(2)に示すように、めっき層10を設ける側の下レジスト層30の上に、下レジスト層30とはメインの感光波長が異なるレジストを用いて、上レジスト層40を形成する。
【0021】
[(b)の工程]
次に、
図1−1(3)に示すように所定パターンが形成されたマスク50を用いて、上レジスト層40を所定パターンで露光する。この時、下レジスト層30は未露光の状態である。
この上レジスト層40を露光するには、水銀ランプの光源(例えば紫外光70)に対して、下レジスト層30を露光せずに上レジスト層40を露光するメイン波長のみを通すバンドパスフィルター60を用いることによって、下レジスト層30を未露光の状態のままで、上レジスト層40のみを露光することが可能である。
なお、金属板の裏面に設けられた裏面レジスト層30aも、紫外光70により露光され、硬化した裏面レジスト層30bを形成する。
【0022】
[(c)の工程:現像工程]
次に、
図1−1(4)に示すように、現像を行うことにより所定パターンの開口部を有する上レジスト層41を形成する。この時、未露光状態の下レジスト層30は、上レジスト層41の開口部から現像が進み、金属板20の表面を部分的に露出させる下レジスト層31aとなる。
この処理により、下レジスト層31は、断面が略逆台形形状の開口部を有する31aとなる。なお、本発明における略逆台形形状とは、レジスト層の断面において、底辺(金属板20に接する側)の幅より上方にレジスト層幅の最大値が存在する形状を意味するもので、その代表的な形状を
図3に示す。
【0023】
[現像工程の詳細]
ここで、上記
図1−1(4)の下レジスト層31aが、逆台形の断面形状となる現像工程の詳細を、
図2を用いて説明する。
(c)の工程である現像工程では、
図2(1)に示すように、先ず上レジスト層が、現像されることにより開口部を有するレジスト層41を形成し、その後下レジスト層30に現像液80が接触する。
【0024】
次に、
図2(2)に示すように現像液80が流動して、下レジスト層30は下方に向かって溶解除去されるとともに、現像液80は横方向にも流動する。
【0025】
さらに、
図2(3)に示すように現像液80は、渦状の流動となって、下レジスト層30を、その断面が円弧となるように除去する。
【0026】
そして、
図2(4)に示すように、下レジスト層30は、金属板20を露出させ、現像液80は横方向の下レジスト層30を除去する。
【0027】
その結果、
図2(5)に示すように、断面形状が逆台形の開口部が形成された未露光状態の下レジスト層31aが形成されることとなる。
【0028】
[(d)の工程]
次に、
図1−1(5)に示すように、未露光である開口部を有する下レジスト層31aを、水銀ランプを光源(例えば紫外光)として用い、全面露光して硬化させ、下レジスト層31を形成する。
【0029】
[(e)の工程]
次に、
図1−1(6)に示すように、露出している金属板20表面に、めっき前処理を行なった後に、要求される高さのめっき層10を形成する。
この形成するめっき層は、複数のめっきを積層しても良く、必要に応じて金、銀、パラジウム、ニッケル、銅、コバルト、などおよびそれら合金によるめっきを選択し、順次積層して形成することができる。
【0030】
[(f)の工程]
めっき層10を形成した後、
図1−2(7)に示すように、全てのレジスト層31、41、30bを除去することで、金属板20の表面に断面形状が略逆台形形状のめっき層10が形成される。
【0031】
[(g)の工程]
その後、
図1−2(8)に示すように、選択性エッチング液(100)を用いて、略逆台形形状のめっき層10が形成された金属板20を処理し、めっき層10の側面を、粗化面90とすることで、
図1−2(9)に示す金属板20の上面に断面形状が逆台形を有し、かつ粗化面90の側面を有する半導体素子搭載用基板1を作製することができる。
めっき層側面に凹凸を付与する選択性を有するエッチング液については、めっき層の種類に応じて選択することができる。
【0032】
なお、露光に際しては、光源に水銀ランプを使用せず、特定の波長の紫外線LEDランプを使用することで、バンドパスフィルターを用いることなく、上層のレジスト層を露光することも可能である。
以下、実施例を用いて、本発明をさらに説明する。
【実施例1】
【0033】
0.15mm厚のSUS430を金属板20に用い、その両面に厚み50μmのフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ株式会社製:AQ−5038)をラミネートして、下レジスト層30、金属板裏面のレジスト層30aを形成した。そのラミネート条件は、ロール温度105℃、ロール圧力0.5MPa、送り速度2.5m/minで行なった。尚、ラミネートしたフィルムレジストはネガ型レジストであって、i線照射(波長:365nm)による露光が可能なレジストである。(
図1−1(1)参照。)
【0034】
次に、下レジスト層30を形成した金属板の表面(後でめっき層10を形成する面)側にのみ、下レジスト層30に重ねて、25μm厚の下レジスト層30とメインの感光波長の異なるフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ製:ADH−252)を、下レジスト層30と同条件でラミネートして、上レジスト層40を形成した。このフィルムレジストもネガ型レジストであるが、h線照射(波長:405nm)による露光が可能なレジストである。
【0035】
これで、金属板20のめっき層10を形成する表面側には、メインの感光波長の異なる2層からなるレジスト層(下レジスト層30、上レジスト層40)が形成され、裏面側には、表面側の下レジスト層30と同じレジストによる裏面レジスト層30aが形成された状態となる。(
図1−1(2)参照。)
【0036】
次に、表面側の上レジスト層40の上に、所定パターンが形成されたマスク50を被せ、そのマスク50と露光用の光源との間に、透過波長405nmのバンドパスフィルター60をセットした。
そして、光源にピーク波長にi線とh線とg線を含む混線の紫外光70の水銀ランプ(オーク株式会社製:ショートアークランプ)を使用して露光を行い、表面側の上レジスト層40を、透過波長405nmの紫外光を用い、10〜20mJ/cm
2の露光量により所定パターンで感光、硬化させ、一方裏面側は同じ光源(紫外光70)によりレジスト層30aを、波長365nmの露光量、60mJ/cm
2全面感光、硬化して裏面レジスト層30bを形成した。
この時、表面側は、透過波長405nmのバンドパスフィルター60によって、h線照射71による露光を行うこととなり、下レジスト層30は、感光せずに未露光の状態である。裏面側は、混線の紫外光70による露光により全面が硬化した裏面レジスト層30bとなる。(
図1−1(3)参照。)
【0037】
次に、現像を行って、表面側の上レジスト層40は、所定パターンに形成され、開口部を有する上レジスト層41となる。(
図1−1(4)参照。)
そして、未露光である下レジスト層30は、
図2に示されるように上レジスト層41の開口部から現像が進み、金属板20の表面が露出させられる。この処理により表面側の下レジスト層31aは、断面形状が逆台形の開口部となる。
この現像処理は、1%炭酸ナトリウム液を液温30℃、スプレー圧0.08MPaで約80秒間の処理をした。
次に、表面側の未露光である開口部を形成した下レジスト層31aを、混線の紫外光70により全面を露光して硬化させた下レジスト層31を形成した。(
図1−1(5)参照。)
【0038】
そして、表面側に所定パターンにより開口部が形成された下レジスト層31から露出した金属板20の表面に形成されている表面酸化皮膜の除去、および一般的なめっき前処理による表面の活性化処理を行なった後、金めっき0.05μm、パラジウムめっき0.05μm、ニッケルめっき1μm、銅めっき35μm、ニッケルめっき1μm、パラジウムめっき0.05μm、金めっき0.03μmの順にめっきを行い、複数の層からなるめっき層10を形成した。(
図1−1(6)参照。)
その後、アルカリ溶液により金属板20の両面に形成されているレジスト層31、41、30bを全て剥離し金属板20の表面に断面形状が略逆台形形状のめっき層10を形成した。(
図1−2(7)参照。)
【0039】
図1−2(8)に示すように、銅粗化エッチング液(メック株式会社製CZ-8100)を用いて、逆台形形状のめっき層10が形成された金属板20を処理することで、めっき層10の側面に粗化面90を形成した。
これにより、金属板20の表面に断面形状が略逆台形形状、かつ粗化面90を側面に有する半導体素子搭載用基板1(
図1−2(9)参照。)を得ることができる。
【0040】
そして、形成した断面形状が略逆台形形状のめっき層10の斜辺と金属板との角度は、65〜70度であり、側面部の凹凸部の表面の粗さは、SRaで0.4〜0.5μmであった。
粗度の測定は、オリンパス株式会社のOLS−3000走査型共焦点赤外レーザー顕微鏡にて行った。
【0041】
また、前記現像処理において、現像時間や圧力条件やその他の条件を変えることにより、前記下レジスト層の略逆台形形状の角度や寸法をコントロールすることが可能であり、前記めっき層10の斜辺と金属板の角度は、25〜90度の任意の角度で、非常に小さいばらつきで作製することが可能であった。
【0042】
本実施例は、金属板20の裏面側に、表面側の下レジスト層30と同じi線照射による露光が可能なレジスト層を形成したが、光源がi線とh線とg線を含む混線の水銀ランプを使用するので、これに限定する必要は無く、上レジスト層40と感光波長が異なれば、どのタイプのレジスト層を形成しても良い。更に、裏面側に形成するレジスト層は、全面を硬化させるため、どのタイプのレジストを使用しても問題ない。
【実施例2】
【0043】
0.15mm厚のSUS430を金属板20として用い、金属板の表面側(後でめっき層10を形成する側)に厚み38μmのフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ株式会社製:AQ−4096)を2枚、裏面側には同じフィルムレジストを1枚ラミネートすることで、表面側には76μmの厚みの下レジスト層30、裏面側に38μmの厚みの裏面レジスト層30aを形成した。ラミネート条件は、ロール温度105℃、ロール圧力0.5MPa、送り速度2.5m/minで行なった。
【0044】
次に、金属板20の表面側は、下レジスト層30に重ねて、厚み25μmのフィルムレジスト(旭化成イーマテリアルズ株式会社製:ADH−252)を、下レジスト層と同条件でラミネートして、上レジスト層40を形成した。
【0045】
次に、表面側の上レジスト層40の上から所定パターンが形成されたマスク50を用いて、h線照射による露光を行い、裏面側は全面を露光することで、表面側の上レジスト層40を所定パターンで感光して硬化させ、裏面側の裏面レジスト層30aは全面を硬化させて裏面レジスト層30bとした。露光方法は、実施例1と同様に、光源として水銀ランプを使用し、表面側は、光源とマスク50の間に感光波長405nmのバンドパスフィルターをセットすることでh線のみを通した。この時、表面側の下レジスト層30は、未露光の状態である。
【0046】
次に、現像を行なって表面側の上レジスト層40は、所定パターンに開口部が形成された上レジスト層41となる。そして、未露光である下レジスト層30は、上レジスト層41の開口部から現像が進み、金属板20の表面を露出させる。この処理により下レジスト層は、断面形状が逆台形の開口部を備える下レジスト層31aとなる。
具体的な条件は、1%炭酸ナトリウム液を液温30℃、スプレー圧0.08MPaで約80秒間の現像処理を行なった。
【0047】
次に、表面側の下レジスト層31aに対して、全面を水銀ランプにより露光を行い、断面が逆台形形状の開口部となった下レジスト層31aを硬化させた下レジスト層31を形成した。この場合は、先のバンドパスフィルターの無い状態で、通常の露光を行なった。
そして、所定パターンで形成された下レジスト層31から露出した金属板20表面を一般的なめっき前処理による表面の活性化処理を行なった後、金めっきを0.05μm、パラジウムめっきを0.1μm、ニッケルめっきを65μm、パラジウムめっき0.1μmを施してめっき層10を形成した。
【0048】
その後、アルカリ溶液により金属板20の両面に形成されている下レジスト層31、上レジスト層41、裏面レジスト層30bの全てを、剥離して金属板20の表面に断面形状が略逆台形形状のめっき層10を形成した。
【0049】
さらに
図1(8)、(9)に示すように、ニッケルの粗化エッチング液100(メック株式会社製:NR-1870)を用いて、逆台形形状のめっき層10が形成された金属板20を粗化処理し、めっき層10側面に粗化面90を形成して、金属板の表面に断面形状が略逆台形形状、かつその側面に粗化面を有する半導体素子搭載用基板1を作製した。
【0050】
形成した断面が略逆台形形状のめっき層10の斜辺と金属板20との角度は、65〜70度であり、側面部の凹凸部の表面の粗さはSRaで0.4〜0.5μmであった。
粗度の測定は、オリンパス株式会社社のOLS−3000走査型共焦点赤外レーザー顕微鏡を用いて行った。
【0051】
また、前記実施例1と同じく、現像処理において、現像時間や圧力条件やその他の条件を変えることにより、前記下レジスト層の略逆台形形状の角度や寸法をコントロールすることが可能であり、前記めっき層10の斜辺と金属板の角度は、25〜90度の任意の角度で、非常に小さいばらつきで作製することが可能であった。
【符号の説明】
【0052】
1 半導体素子搭載用基板
10
積層のめっき層
20 金属板
30 下レジスト層(金属板にラミネートされた未露光状態のレジスト層の下層)
30a 裏面レジスト層(表面に下レジスト層30が設けられた金属板の裏面側に設けられたレジスト層)
30b 裏面レジスト層30aを露光して硬化させた裏面レジスト層
31a 下レジスト層(未露光状態の下レジスト層30が現像により所定パターン[開口部]に形成されたレジスト層)
31 下レジスト層(下レジスト層31aを全面露光後に形成された硬化した開口部を有するレジスト層
40 上レジスト層(下レジスト層30の上に形成された未露光状態のレジスト層の上層)
41 上レジスト層(上レジスト層40が露光・現像により所定のパターン[開口部]に形成された硬化したレジスト層)
50 マスク
60 バンドパスフィルター
70 紫外光
71 バンドパスフィルターを通った特定の波長の紫外光
80 現像液
90 粗化面
100 ボンディング用貴金属めっき(選択性エッチング液)