(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-04
(45)【発行日】2024-07-12
(54)【発明の名称】配線回路基板の製造方法、および配線回路基板
(51)【国際特許分類】
H05K 3/44 20060101AFI20240705BHJP
H05K 1/05 20060101ALI20240705BHJP
【FI】
H05K3/44 Z
H05K1/05 Z
(21)【出願番号】P 2020134812
(22)【出願日】2020-08-07
【審査請求日】2023-07-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103517
【氏名又は名称】岡本 寛之
(74)【代理人】
【識別番号】100149607
【氏名又は名称】宇田 新一
(72)【発明者】
【氏名】滝本 顕也
(72)【発明者】
【氏名】柴田 直樹
(72)【発明者】
【氏名】高倉 隼人
【審査官】井上 信
(56)【参考文献】
【文献】特開2000-309887(JP,A)
【文献】特開2016-45971(JP,A)
【文献】特開2012-222047(JP,A)
【文献】特開2007-88056(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H05K 3/44
H05K 1/05
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属支持基板の厚さ方向一方面上に第1金属層を形成する第1金属層形成工程と、
前記第1金属層の厚さ方向一方面上に、開口部を有する絶縁層を形成する、絶縁層形成工程と、
前記開口部にて露出している前記第1金属層の部分を除去し、前記開口部にて前記金属支持基板を露出させる、除去工程と、
前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記開口部にて露出している前記金属支持基板の部分の上にわたり、第2金属層を形成する、第2金属層形成工程と、
前記第2金属層の厚さ方向一方面上に導体層を形成する導体層形成工程と、を含む配線回路基板の製造方法。
【請求項2】
金属支持基板と、
前記金属支持基板の厚さ方向一方面上に配置され、且つ第1開口部を有する、第1金属層と、
前記第1金属層の厚さ方向一方面上に配置され、且つ前記第1開口部に沿って開口する第2開口部を有する、絶縁層と、
前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記第1開口部および前記第2開口部に臨む前記金属支持基板の部分の上に、配置され、且つ、前記金属支持基板と接続されている、第2金属層と、
前記第2金属層の厚さ方向一方面上に配置された導体層と、を備える配線回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、配線回路基板の製造方法、および配線回路基板に関する。
【背景技術】
【0002】
支持基材としての金属支持基板と、金属支持基板上の絶縁層と、絶縁層上の配線パターンとを備える配線回路基板が知られている。当該配線回路基板では、例えば、金属支持基板に対する絶縁層の密着性を確保するための金属層が、金属支持基板と絶縁層との間に設けられる。このような配線回路基板に関する技術については、例えば下記の特許文献1に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
金属支持基板を備える上述の配線回路基板では、絶縁層を厚さ方向に貫通して金属支持基板と配線パターンとに接続しているビアが、設けられることがある。当該ビアを介して、金属支持基板と配線パターンとが電気的に接続される。このような配線回路基板は、従来、例えば次のようにして、製造される。
【0005】
まず、金属支持基板上に金属層(第1金属層)が形成される。次に、第1金属層上に、ビアホール(開口部)を有する絶縁層が形成される。この絶縁層形成工程には、加熱プロセスが含まれる。次に、絶縁層上に、シード層が形成される。シード層は、ビアホールにも形成される。ビアホールでは、シード層は、露出する第1金属層とビアホール内壁面とを覆うように形成される。シード層は、金属層(第2金属層)である。次に、シード層上に、導体層が形成される。導体層は、絶縁層上で所定パターンを有する第1導体部と、ビアホール内の第2導体部とを含む。次に、シード層において導体層で覆われていない部分が、除去される。これにより、シード層とその上の第1導体部とからなる配線パターンが絶縁層上に形成され、シード層とその上の第2導体部とからなるビアがビアホール内の第1金属層上に形成される。
【0006】
このような従来の製造方法では、絶縁層形成工程(加熱プロセスが含まれる)において、ビアホールにて露出している第1金属層表面が酸化される。そのため、ビアホールには、表面に酸化膜を有する第1金属層の上にビアが形成される。したがって、製造される配線回路基板において、ビアは、酸化膜を有する第1金属層を介して金属支持基板と電気的に接続される。このような構成は、金属支持基板と配線層との間の電気的接続の低抵抗化の観点から、好ましくない。
【0007】
本発明は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適した配線回路基板の製造方法を提供する。本発明は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適した配線回路基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明[1]は、金属支持基板の厚さ方向一方面上に第1金属層を形成する第1金属層形成工程と、前記第1金属層の厚さ方向一方面上に、開口部を有する絶縁層を形成する、絶縁層形成工程と、前記開口部にて露出している前記第1金属層の部分を除去し、前記開口部にて前記金属支持基板を露出させる、除去工程と、前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記開口部にて露出している前記金属支持基板の部分の上にわたり、第2金属層を形成する、第2金属層形成工程と、前記第2金属層の厚さ方向一方面上に導体層を形成する導体層形成工程と、を含む配線回路基板の製造方法を含む。
【0009】
本発明の配線回路基板の製造方法では、上記絶縁層形成工程より後に、上記除去工程が実施される。そのため、本製造方法によると、絶縁層形成工程において、開口部に臨む第1金属層表面が酸化される場合であっても、除去工程において、当該酸化物を適切に除去し、且つ、当該開口部にて金属支持基板を露出させることができる。当該開口部では、その後の第2金属層形成工程において、開口部に臨む金属支持基板表面に第2金属層が形成され、その後の導体層形成工程において、第2金属層上に導体層が形成される。これにより、開口部内にビアが形成される(導体層形成工程では、絶縁層上の第2金属層上にも導体層が形成され、これにより、絶縁層上に配線層が形成される)。
【0010】
このように、本製造方法によると、絶縁層開口部内のビアを、金属支持基板と直接的に接続されるように形成できる(ビアは、酸化膜を有する第1金属層を介して金属支持基板と電気的に接続されるのではない)。したがって、本製造方法は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。
【0011】
本発明[2]は、金属支持基板と、前記金属支持基板の厚さ方向一方面上に配置され、且つ第1開口部を有する、第1金属層と、前記第1金属層の厚さ方向一方面上に配置され、且つ前記第1開口部に沿って開口する第2開口部を有する、絶縁層と、前記絶縁層の厚さ方向一方面上、および、前記第1開口部および前記第2開口部に臨む前記金属支持基板の部分の上に、配置され、且つ、前記金属支持基板と接続されている、第2金属層と、前記第2金属層の厚さ方向一方面上に配置された導体層と、を備える配線回路基板を含む。
【0012】
このような構成の配線回路基板では、開口部(第1開口部,第2開口部)内のビアは、当該開口部に臨む金属支持基板と直接的に接続している(ビアは、酸化膜を有する第1金属層を介して金属支持基板と電気的に接続されるのではない)。したがって、本配線回路基板は、金属支持基板と、当該基板上の絶縁層上に形成される配線層との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】本発明の配線回路基板の一実施形態の部分断面図である。
【
図2】
図1に示す配線回路基板の一部拡大断面図である。
【
図3】
図1に示す配線回路基板の製造方法における一部の工程を表す。
図3Aは、用意工程を表し、
図3Bは、第1金属層形成工程を表し、
図3Cは、ベース絶縁層形成工程を表し、
図3Dは、除去工程を表す。
【
図4】
図3に示す工程の後に続く工程を表す。
図4Aは、第2金属層形成工程を表し、
図4Bは、導体層形成工程を表し、
図4Cは、エッチング工程を表し、
図4Dは、カバー絶縁層形成工程を表す。
【発明を実施するための形態】
【0014】
配線回路基板Xは、
図1および
図2に示すように、金属支持基板10と、第1金属層11と、ベース絶縁層としての絶縁層12と、第2金属層13と、導体層14と、カバー絶縁層としての絶縁層15とを備える。
【0015】
金属支持基板10は、配線回路基板Xの機械的強度を確保するための要素である。
【0016】
配線回路基板Xがフレキシブル配線回路基板として構成される場合、金属支持基板10は、金属製のフレキシブル基材である。当該フレキシブル基材の材料としては、例えば、銅、銅合金、ステンレス鋼、および42アロイが挙げられる。ステンレス鋼としては、例えば、AISI(米国鉄鋼協会)の規格に基づくSUS304が挙げられる。フレキシブル基材としての金属支持基板10の厚さは、例えば15μm以上である。フレキシブル基材としての金属支持基板10の厚さは、例えば500μm以下、好ましくは250μm以下である。
【0017】
配線回路基板Xがリジッド配線回路基板として構成される場合、金属支持基板10は金属製のリジッド基材である。当該リジッド基材としては、例えば金属平板が挙げられる。リジッド基材としての金属支持基板10の厚さは、例えば0.1mm以上である。リジッド基材としての金属支持基板10の厚さは、例えば2mm以下、好ましくは1.6mm以下である。
【0018】
第1金属層11は、金属支持基板10の厚さ方向一方面上に配置されている。本実施形態では、第1金属層11は、金属支持基板10の厚さ方向一方側の全面にわたって配置されている。
【0019】
第1金属層11は、金属支持基板10に対する絶縁層12の密着性を確保するための層である。第1金属層11としては、例えば、スパッタリング法によって成膜された膜(スパッタ膜)、および、メッキ法によって成膜された膜(メッキ膜)が挙げられる。
【0020】
第1金属層11の材料としては、例えば、クロム、ニッケル、およびチタンが挙げられる。第1金属層11の材料は、クロム、ニッケル、およびチタンからなる群より選択される2以上の金属を含む合金であってもよい。第1金属層11の材料としては、好ましくはクロムが用いられる。
【0021】
第1金属層11の厚さは、例えば1nm以上、好ましくは10nm以上、より好ましくは20nm以上である。第1金属層11の厚さは、例えば10000nm以下、好ましくは1000nm以下、より好ましくは500nm以下である。
【0022】
第1金属層11は、当該第1金属層11を厚さ方向に貫通する開口部11a(第1開口部)を有する。開口部11aは、平面視において例えば略円形の開口形状を有する。
【0023】
絶縁層12は、第1金属層11の厚さ方向一方面上に配置されている。絶縁層12の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエーテルニトリル、ポリエーテルスルホン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、およびポリ塩化ビニルなどの樹脂材料が挙げられる(後述の絶縁層15の材料としても、同様の樹脂材料が挙げられる)。絶縁層12の厚さは、例えば1μm以上、好ましくは3μm以上である。絶縁層12の厚さは、例えば35μm以下である。
【0024】
絶縁層12は、当該絶縁層12を厚さ方向に貫通する開口部12a(第2開口部)を有する。開口部12aは、平面視において例えば略円形の開口形状を有し、第1金属層11の開口部11aに連通している。平面視において、開口部12aと開口部11aとは重なる。具体的には、開口部12aは、第1金属層11の開口部11aに沿って開口している。開口部12aと開口部11aとは、開口部Hを形成する。また、本実施形態では、開口部12aは、傾斜した内壁面12bを有する。内壁面12bは、金属支持基板10に近い部分ほど内側に位置するように傾斜している。
【0025】
第2金属層13は、絶縁層12の厚さ方向一方面上、および、開口部Hに臨む金属支持基板10の部分10aの上に、連続して配置されている。具体的には、第2金属層13は、開口部H外に配置されている第2金属層13A(第1の第2金属層)と、開口部H内に配置されている第2金属層13B(第2の第2金属層)とを含む。絶縁層12上において、第2金属層13Aは、所定のパターン形状を有する。開口部Hにおいて、第2金属層13Bは、金属支持基板10と直接に接続されている。第2金属層13Aと第2金属層13Bとは、繋がっている。
【0026】
第2金属層13は、導体層14を形成するためのシード層である。第2金属層13としては、例えば、スパッタ膜およびメッキ膜が挙げられる。
【0027】
第2金属層13の材料としては、例えば、クロム、銅、ニッケル、およびチタンが挙げられる。第2金属層13の材料は、クロム、銅、ニッケル、およびチタンからなる群より選択される2以上の金属を含む合金であってもよい。第2金属層13の材料としては、好ましくはクロムが用いられる。
【0028】
第2金属層13の厚さは、例えば1nm以上、好ましくは10nm以上である。第2金属層13の厚さは、例えば500nm以下、好ましくは200nm以下である。
【0029】
導体層14は、第2金属層13の厚さ方向一方面上に配置されている。導体層14は、開口部H外に配置されている第1導体部14Aと、開口部H内に配置されている第2導体部14Bとを含む。第1導体部14Aと第2導体部14Bとは、繋がっている。第1導体部14Aは、所定のパターン形状を有する。第2導体部14Bは、傾斜した周側面14bを有する。周側面14bは、金属支持基板10に近い部分ほど内側に位置するように傾斜している。
【0030】
導体層14の材料としては、例えば、銅、ニッケル、および金が挙げられる。導体層14の材料は、銅、ニッケル、および金からなる群より選択される2以上の金属を含む合金であってもよい。導体層14の材料としては、好ましくは銅が用いられる。
【0031】
絶縁層12上において、第2金属層13Aと、第2金属層13A上の第1導体部14Aとが、所定のパターン形状を有する配線層21を形成する。開口部Hにおいて、第2金属層13Bと、第2金属層13B上の第2導体部14Bとが、ビア22を形成する。金属支持基板10と配線層21とは、ビア22を介して電気的に接続されている。例えば、配線層21は、ビア22を介して、金属支持基板10に対してグラウンド接続されている。
【0032】
配線層21の厚さは、例えば3μm以上、好ましくは5μm以上である。配線層21の厚さは、例えば50μm以下、好ましくは30μm以下である。配線層21の幅(配線層21の延び方向と直交する方向の寸法)は、例えば5μm以上、好ましくは8μm以上である。配線層21の幅は、例えば100μm以下、好ましくは50μm以下である。
【0033】
絶縁層15は、絶縁層12の厚さ方向一方側において配線層21およびビア22を覆うように配置されている。絶縁層15は、配線層21および/またはビア22を部分的に露出させる開口部を有してもよい。すなわち、絶縁層15が開口部を有し、当該開口部にて配線層21および/またはビア22が露出していてもよい。配線層21および/またはビア22において当該開口部にて露出する部分は、例えば、配線回路基板Xの端子部を構成する。このような絶縁層15の厚さは、例えば4μm以上、好ましくは6μm以上である。絶縁層の厚さは、例えば60μm以下、好ましくは40μm以下である。
【0034】
配線回路基板Xでは、開口部H内のビア22は、開口部Hに臨む金属支持基板10と直接的に接続している(ビア22は、ビア22側表面に酸化膜を有する第1金属層11を介して金属支持基板10と電気的に接続されるのではない)。したがって、配線回路基板Xは、金属支持基板10と配線層21との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。
【0035】
図3および
図4は、本発明の配線回路基板の製造方法の一実施形態として、配線回路基板Xの製造方法を表す。
図3および
図4は、本製造方法を、
図1に相当する断面の変化として表す。
【0036】
本製造方法では、まず、
図3Aに示すように、金属支持基板10を用意する(用意工程)。
【0037】
次に、
図3Bに示すように、金属支持基板10上に第1金属層11を形成する(第1金属層形成工程)。第1金属層11の形成手法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、およびメッキ法が挙げられる。メッキ法としては、電解メッキ法および無電解メッキ法が挙げられる。第1金属層11は、好ましくはスパッタリング法によって形成される。第1金属層11の材料は、上記したとおりである。本実施形態では、第1金属層11は、金属支持基板10の厚さ方向一方側の全面にわたって形成される。
【0038】
次に、
図3Cに示すように、第1金属層11の厚さ方向一方面上に絶縁層12を形成する(ベース絶縁層形成工程)。本工程では、例えば次のようにして、絶縁層12を形成する。まず、第1金属層11上に、感光性樹脂の溶液(ワニス)を塗布して塗膜を形成する。次に、この塗膜を加熱によって乾燥させる。次に、塗膜に対して、所定のマスクを介しての露光処理と、その後の現像処理と、その後に必要に応じてベイク処理とを施す。例えば以上のようにして、開口部12aを有する絶縁層12を第1金属層11上に形成できる。開口部12aには、第1金属層11の部分11aが露出している。部分11aの露出面(図中上面)は、本工程に含まれる加熱プロセスを経て酸化される。
【0039】
次に、開口部12aにて露出している第1金属層11の部分11aを除去することにより、
図3Dに示すように、開口部12aにて金属支持基板10の一部(部分10a)を露出させる(除去工程)。本工程では、第1金属層11において、部分11aの除去によって開口部11aが形成される。開口部11aは、開口部12aに沿って開口し、これら開口部11a,12aによって開口部Hが形成される。
【0040】
本工程での除去手法としては、ウェットエッチングおよびドライエッチングが挙げられ、ウェットエッチングが好ましい。当該ウェットエッチングで使用されるエッチング液としては、例えば、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液、苛性ソーダ水溶液、過マンガン酸カリウム溶液、およびメタケイ酸ナトリウム溶液が挙げられ、好ましくは、硝酸第二セリウムアンモニウム溶液が用いられる。当該ウェットエッチングにおけるエッチング液の温度は、例えば20℃以上であり、好ましくは30℃以上である。同エッチング液温度は、例えば80℃以下であり、好ましくは65℃以下である。当該ウェットエッチングにおけるエッチング時間(浸漬時間)は、例えば1分以上である。同エッチング時間は、例えば15分以下であり、好ましくは10分以下である。
【0041】
本製造方法では、次に、
図4Aに示すように、第2金属層13を形成する(第2金属層形成工程)。本工程において、第2金属層13は、絶縁層12の厚さ方向一方面上、および、開口部Hにて露出している金属支持基板10の部分10aの上に、連続して形成される(第2金属層13は、開口部H外の第2金属層13Aと、開口部H内の第2金属層13Bとを含む)。第2金属層13の形成手法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、およびメッキ法が挙げられる。メッキ法としては、電解メッキ法および無電解メッキ法が挙げられる。第2金属層13は、好ましくはスパッタリング法によって形成される。
【0042】
次に、
図4Bに示すように、第2金属層13の厚さ方向一方面上に導体層14を形成する(導体層形成工程)。具体的には、例えば次のとおりである。
【0043】
まず、第2金属層13上にレジストパターンを形成する。レジストパターンは、導体層14のパターン形状に相当する形状の開口部を有する。レジストパターンの形成においては、まず、感光性のレジストフィルムを第2金属層13上に貼り合わせてレジスト膜を形成する。次に、レジスト膜に対し、所定マスクを介しての露光処理と、その後の現像処理と、その後に必要に応じてベイク処理とを施す。導体層14の形成においては、次に、例えば電解メッキ法により、レジストパターンの開口部内の第2金属層13上に金属材料を成長させる。金属材料としては、好ましくは銅が用いられる。次に、レジストパターンを除去する。例えば以上のようにして、第2金属層13の厚さ方向一方面上に、所定パターンの導体層14を形成できる(導体層14は、第2金属層13A上の第1導体部14Aと、第2金属層13B上の第2導体部14Bとを含む)。
【0044】
本製造方法では、次に、
図4Cに示すように、第2金属層13において、導体層14で覆われていない部分を、エッチングにより除去する(エッチング工程)。これにより、配線層21(第2金属層13A,第1導体部14A)およびビア22(第2金属層13B,第2導体部14B)が形成される。
【0045】
次に、
図4Dに示すように、絶縁層12上に、配線層21およびビア22を覆うように絶縁層15を形成する(カバー絶縁層形成工程)。本工程では、例えば次のようにして、絶縁層12を形成する。まず、絶縁層12上、配線層21およびビア22上に、感光性樹脂の溶液(ワニス)を塗布して塗膜を形成する。次に、この塗膜を乾燥させる。次に、塗膜に対して、所定のマスクを介しての露光処理と、その後の現像処理と、その後に必要に応じてベイク処理とを施す。例えば以上のようにして、カバー絶縁層としての絶縁層12を形成できる。
【0046】
以上のようにして、配線回路基板Xを製造することができる。
【0047】
本製造方法では、ベース絶縁層形成工程(
図3Cに示す)より後に、除去工程(
図3Dに示す)が実施される。ベース絶縁層形成工程では、開口部12aに臨む第1金属層11の部分11aの表面が酸化される。しかし、除去工程では、部分11aが除去され、開口部H(開口部12aを含む)にて金属支持基板10が露出される。その後の第2金属層形成工程(
図4Aに示す)では、開口部Hに臨む金属支持基板10の部分10aの上に第2金属層13Bが形成される。そして、導体層形成工程(
図4Bに示す)では、第2金属層13B上に第2導体部14Bが形成される。これにより、開口部H内にビア22が形成される。
【0048】
このように、本製造方法によると、ビア22を、金属支持基板10と直接的に接続されるように形成できる(ビア22は、ビア側表面に酸化膜を有する第1金属層11を介して金属支持基板10と電気的に接続されるのではない)。したがって、本製造方法は、金属支持基板10と、配線層22との間において、低抵抗の電気的接続を実現するのに適する。
【0049】
本製造方法は、上述のように、除去工程(
図3Dに示す)より後であって第2金属層形成工程(
図4Aに示す)より前に、好ましくはプラズマ処理工程を含む。プラズマ処理工程により、開口部Hにて露出している金属支持基板10の表面を清浄化できる。本製造方法がこのようなプラズマ処理工程を含む構成は、金属支持基板10と配線層21との間における低抵抗の電気的接続を実現するのに役立つ。
【符号の説明】
【0050】
X 配線回路基板
10 金属支持基板
11 第1金属層
11a,12a,H 開口部
12 絶縁層
12b 内壁面
13,13A,13B 第2金属層
14 導体層
14A 第1導体部
14B 第2導体部
14b 周側面
15 絶縁層
21 配線層
22 ビア