JP2018152437A - Circuit board, electronic device, and manufacturing method of circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板、電子装置、及び回路基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a circuit board, an electronic device, and a circuit board manufacturing method.
パッドに設けた溝や孔にバンプが埋め込まれるようにすることで、アンカー効果を利用してパッドとバンプの接合強度を向上させることが提案されている(例えば、特許文献1、2)。また、パッドの下面に絶縁膜に突出する楔を設けることで、アンカー効果を利用してパッドと絶縁膜の密着性を向上させることが提案されている(例えば、特許文献3)。また、再配線上に設けられた樹脂層の開口にバンプが形成される構成において、再配線に設けたスリットに樹脂層が埋め込まれるようにすることで、再配線と樹脂層の密着性を向上させることが提案されている(例えば、特許文献4)。
It has been proposed to improve the bonding strength between the pad and the bump by using the anchor effect by embedding the bump in the groove or hole provided in the pad (for example,
絶縁膜に接して設けられたパッドを有する回路基板が半田バンプによって他の部材に接合される場合、半田バンプが接合されたパッドが絶縁膜から剥離してしまうことがある。 When a circuit board having a pad provided in contact with an insulating film is bonded to another member by a solder bump, the pad to which the solder bump is bonded may be separated from the insulating film.
1つの側面では、パッドの絶縁膜からの剥離を抑制することを目的とする。 An object of one aspect is to suppress the peeling of the pad from the insulating film.
1つの態様では、基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の内部に設けられた配線層と、前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面と反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドと、を備える回路基板である。 In one aspect, the insulating film provided on the substrate, the wiring layer provided in the insulating film, and electrically connected to the wiring layer, the first surface is in contact with the insulating film, And a pad having a through hole penetrating from the second surface opposite to the first surface to the first surface and having a through hole narrower on the second surface side than the first surface side.
1つの態様では、基板と、前記基板に実装された電子部品と、前記基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の内部に設けられ、前記電子部品に電気的に接続された配線層と、前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面とは反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドと、前記パッドの前記第2面に搭載された半田バンプと、を備える回路基板と、前記回路基板が前記半田バンプによって実装されたパッケージ基板と、を備える、電子装置である。 In one aspect, a substrate, an electronic component mounted on the substrate, an insulating film provided on the substrate, and a wiring layer provided inside the insulating film and electrically connected to the electronic component Electrically connected to the wiring layer, the first surface is in contact with the insulating film, penetrates from the second surface opposite to the first surface to the first surface, and the second surface side is the first surface A circuit board comprising a pad having a through-hole narrower than the one surface side, a solder bump mounted on the second surface of the pad, and a package substrate on which the circuit board is mounted by the solder bump. An electronic device is provided.
1つの態様では、基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の内部に配線層を形成する工程と、前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面とは反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドを形成する工程と、を備える回路基板の製造方法である。 In one aspect, the step of forming an insulating film on the substrate, the step of forming a wiring layer inside the insulating film, the electrical connection to the wiring layer, the first surface is in contact with the insulating film, Forming a pad that penetrates from the second surface opposite to the first surface to the first surface, and the second surface side has a narrower through-hole than the first surface side. It is a manufacturing method.
1つの側面として、パッドの絶縁膜からの剥離を抑制することができる。 As one side surface, peeling of the pad from the insulating film can be suppressed.
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1(a)は、実施例1に係る回路基板の断面図、図1(b)は、パッドの断面図、図1(c)は、パッドの平面図である。実施例1の回路基板100は、例えばファンアウトウエハレベルパッケージ(FOWLP:Fan-Out Wafer Level Package)である。図1(a)から図1(c)のように、実施例1の回路基板100は、基板10、電子部品12、絶縁膜14、配線層16、パッド18、及び半田バンプ20を備える。基板10は、電子部品12がモールド樹脂などの樹脂に埋め込まれた部品内蔵基板である。電子部品12は、能動素子及び受動素子の少なくとも一方を含む。能動素子として、例えばシリコンや化合物半導体(GaAsなど)を用いた半導体素子が挙げられ、例えばトランジスタや集積回路、CMOSセンサなどが挙げられる。受動素子として、例えば抵抗やキャパシタ、インダクタなどが挙げられる。
1A is a cross-sectional view of a circuit board according to the first embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view of a pad, and FIG. 1C is a plan view of the pad. The
基板10の一方の面上に絶縁膜14が設けられている。絶縁膜14は、例えばポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの樹脂膜であり、フィラーを含んでいてもよい。絶縁膜14は、二酸化シリコンなどの無機絶縁膜であってもよい。絶縁膜14の内部に、電子部品12に電気的に接続された配線層16が設けられている。配線層16は、例えば銅などの金属で形成されている。
An
絶縁膜14に、配線層16に電気的に接続されたパッド18が設けられている。パッド18の第1面26は絶縁膜14に接して設けられている。パッド18の第1面26とは反対側の第2面28は絶縁膜14に接してなく、絶縁膜14から露出して設けられている。パッド18は、回路基板100を他の部材と半田接合する際の電極パッドであり、アンダーバンプメタルと呼ばれる電極が含まれていてもよい。パッド18は、平面視において例えば円形形状をしている。パッド18は、例えば銅、アルミニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、タンタル、錫、又はクロムなどの単一金属膜やこれらの積層金属膜、若しくはこれらの合金膜で形成されている。パッド18の第2面28上に、回路基板100を他の部材に接続する際に用いられる半田バンプ20が設けられている。半田バンプ20は、例えば銀錫(AgSn)半田や金錫(AuSn)半田などである。
A
パッド18が積層金属膜である場合、絶縁膜14と接する金属膜は絶縁膜14との密着性が良好な金属で形成され、半田バンプ20と接する金属膜は半田との相互拡散が起こり難い金属で形成されることが好ましい。半田との相互拡散が起こることで、接続抵抗の上昇や断線が生じる恐れがあるためである。絶縁膜14との密着性が良好な金属として、例えばチタン、タングステン、タンタル、錫、及びクロム並びにこれらの金属が含まれる合金が挙げられる。
When the
パッド18には、パッド18の第2面28から第1面26にかけて貫通した複数の貫通孔22が設けられている。複数の貫通孔22は、例えばパッド18の全面にわたって格子状に配列されて設けられている。貫通孔22は、断面視において、第2面28側が狭くて第1面26側が広い台形形状をしている。すなわち、貫通孔22は、断面視において、第2面28から第1面26にかけて連続的に広がる形状をしている。このため、パッド18の第2面28での貫通孔22の大きさは、パッド18の第1面26での貫通孔22の大きさよりも小さくなっている。また、パッド18の貫通孔22に露出する側面は、断面視において、第2面28側が第1面26側よりも横方向に突き出た庇状になっている。
The
パッド18の第2面28における貫通孔22の大きさは、例えば5μm以上且つ50μm以下である。貫通孔22をこのような大きさにすることで、単位面積当たりの貫通孔の配置数を多くできるメリットがある。貫通孔22の側面の角度θは、例えば55°以上且つ80°以下である。貫通孔22の側面をこのような角度にすることで、貫通孔に熱膨張係数の高い半田の侵入を抑制できるメリットがある。貫通孔22は、平面視において、例えば円形形状をしているが、矩形形状、多角形形状、楕円形形状、又はスリット形状でもよい。複数の貫通孔22において、これらの複数の形状を含んでいてもよい。
The size of the through
次に、実施例1に係る回路基板の製造方法について説明する。図2(a)から図4(c)は、実施例1に係る回路基板の製造方法を示す断面図である。図5(a)は、図3(d)におけるマスク層の平面図、図5(b)は、図4(a)におけるパッドの平面図、図5(c)は、図4(b)におけるパッドの平面図である。実施例1の回路基板の製造方法は多面取り構造を用いた製造方法である。図2(a)から図4(c)では、図の明瞭化のために、実施例1の回路基板の一部を図示している。 Next, a method for manufacturing a circuit board according to the first embodiment will be described. FIG. 2A to FIG. 4C are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a circuit board according to the first embodiment. 5 (a) is a plan view of the mask layer in FIG. 3 (d), FIG. 5 (b) is a plan view of the pad in FIG. 4 (a), and FIG. 5 (c) is in FIG. 4 (b). It is a top view of a pad. The manufacturing method of the circuit board of Example 1 is a manufacturing method using a multi-chamfer structure. In FIG. 2A to FIG. 4C, a part of the circuit board according to the first embodiment is illustrated for clarity.
図2(a)のように、電子部品12がモールド樹脂などの樹脂に埋め込まれた部品内蔵基板である基板10を準備する。基板10の一方の面上に、ポジ型の感光性を有する絶縁膜14aを形成する。絶縁膜14aは、例えばスピンコート法によって塗布した後、例えば80℃、30分の条件でプリベークを行うことで形成する。絶縁膜14aの厚さは例えば5μmである。
As shown in FIG. 2A, a
図2(b)のように、絶縁膜14aに対して露光及び現像を行って、ビア配線用の開口パターン30を形成する。開口パターン30は、絶縁膜14aを貫通して形成される。露光は例えばブロードバンドの等倍ステッパを用いて行う。開口パターン30の直径は例えば15μmである。開口パターン30を形成した後、絶縁膜14aに対して例えば窒素雰囲気中で200℃、30分の条件でキュアを行う。その後、絶縁膜14a上にシード層50を形成する。シード層50は例えばスパッタリング法によって形成する。シード層50は、例えば基板10側からチタン層と銅層とが積層された金属膜である。チタン層の厚さは例えば50nm、銅層の厚さは例えば100nmである。
As shown in FIG. 2B, the insulating
図2(c)のように、シード層50上にポジ型のレジスト膜52を形成する。レジスト膜52は、例えばスピンコート法によって塗布した後、例えば80℃、30分の条件にてプリベークを行うことで形成する。その後、レジスト膜52に対して例えばブロードバンドの等倍ステッパを用いた露光及び現像を行って、ランド電極用の開口パターン32と配線用の開口パターン34を形成する。開口パターン32、34は、レジスト膜52を貫通して形成される。開口パターン32は、絶縁膜14aを貫通して形成された開口パターン30上に形成される。ランド電極用の開口パターン32の直径は例えば60μm、配線用の開口パターン34の直径は例えば10μmである。
A positive resist
図2(d)のように、レジスト膜52をマスクとした電解めっき法により、開口パターン30、32、34内にめっき膜54を形成する。めっき膜54は、例えば銅めっき膜である。
As shown in FIG. 2D, a
図3(a)のように、レジスト膜52を剥離した後、めっき膜54をマスクにシード層50をエッチングによって除去する。シード層50のエッチングは、例えばドライエッチング法を用いる。これにより、ビア配線60と、ビア配線60の上面に接して設けられたランド電極62と、配線64と、が形成される。ビア配線60、ランド電極62、及び配線64は電子部品12に電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3A, after the resist
図3(b)のように、絶縁膜14a上にポジ型の感光性を有する絶縁膜14bを形成する。絶縁膜14bはランド電極62及び配線64を埋め込んで形成される。絶縁膜14bは、絶縁膜14aと同様に、例えばスピンコート法によって塗布した後、例えば80℃、30分の条件でプリベークを行うことで形成する。絶縁膜14bの厚さは例えば10μmである。
As shown in FIG. 3B, an insulating
図3(c)のように、絶縁膜14bに対して例えばブロードバンドの等倍ステッパを用いた露光及び現像を行って、ビア配線用の開口パターン36を形成する。開口パターン36は絶縁膜14bを貫通して形成され、ランド電極62が開口パターン36で露出する。開口パターン36の直径は例えば15μmである。次いで、絶縁膜14bに対して例えば窒素雰囲気中で200℃、30分の条件でキュアを行う。その後、絶縁膜14b上に例えばスパッタリング法を用いてシード層56を形成する。シード層56は、シード層50と同じく、例えば50nmのチタン層と100nmの銅層との積層膜である。
As shown in FIG. 3C, the insulating
図3(d)及び図5(a)のように、シード層56上に、例えばスピンコート法によってポジ型のレジストを塗布した後に例えば80℃、30分の条件でプリベークを行うことで、ポジ型のレジスト膜58を形成する。次いで、レジスト膜58に対してレジスト材料の推奨露光量よりも多い露光量のオーバー露光にて露光及び現像を行う。例えば、レジスト膜58に対する露光はレジスト材料の推奨露光量に対して1.5倍程度の露光量で行う。これにより、ランド電極用の開口パターン38、配線用の開口パターン40、及びパッド用の開口パターン42を形成する。パッド用の開口パターン42内には、複数の島パターン44が残存するようにする。オーバー露光によって、複数の島パターン44の側面は断面視において順テーパ形状となっている。ランド電極用の開口パターン38の直径は例えば60μm、配線用の開口パターン40の直径は例えば10μm、パッド用の開口パターン42の直径は例えば400μmである。
As shown in FIGS. 3D and 5A, a positive resist is applied on the
図4(a)及び図5(b)のように、レジスト膜58をマスクとした電解メッキ法により、開口パターン36、38、40、42内にめっき膜を形成する。その後、レジスト膜58を剥離した後、めっき膜をマスクとしてシード層56をエッチングによって除去する。これにより、ランド電極62の上面に接して設けられたビア配線66と、ビア配線66の上面に接して設けられたランド電極68と、配線70と、パッド18と、が形成される。パッド用の開口パターン42内に順テーパ形状をした側面を有する複数の島パターン44が設けられていたため、パッド18には逆テーパ形状をした側面を有する複数の貫通孔22が形成される。
As shown in FIGS. 4A and 5B, plating films are formed in the opening
図4(b)及び図5(c)のように、絶縁膜14b上にポジ型の感光性を有する絶縁膜14cを形成する。絶縁膜14cはランド電極68、配線70、及びパッド18を埋め込んで形成される。絶縁膜14cは、絶縁膜14a、14bと同様に、例えばスピンコート法によって塗布した後、例えば80℃、30分の条件でプリベークを行うことで形成する。絶縁膜14cの厚さは例えば10μmである。基板10上に設けられた絶縁膜14は、絶縁膜14aから絶縁膜14cによって構成される。また、ビア配線60、66、ランド電極62、68、及び配線64、70によって、絶縁膜14の内部に設けられた配線層16が構成される。
As shown in FIGS. 4B and 5C, a positive-type photosensitive insulating
その後、絶縁膜14cに対して例えばブロードバンドの等倍ステッパを用いた露光及び現像を行って、パッド18における絶縁膜14cに開口46を形成する。開口46の直径は例えば400μmである。開口46で露出した金属部分がパッド18となる。次いで、絶縁膜14cに対して例えば窒素雰囲気中で200℃、30分の条件でキュアを行う。
Thereafter, the insulating
図4(c)のように、開口46で露出したパッド18上に半田バンプ20を形成する。これにより、実施例1の回路基板100が形成される。
As shown in FIG. 4C, the
図6は、実施例1におけるパッドの断面SEM(Scanning Electron Microscope)像である。図6では、絶縁膜14にフェノール樹脂、パッド18に銅、半田バンプ20に銀錫半田を用い、図2(a)から図5(c)で説明した製造方法によって作製した回路基板におけるパッド18の断面SEM像を示している。図6のように、貫通孔22はパッド18の第2面28側が第1面26側よりも狭くなっているため、貫通孔22内に半田バンプ20が埋め込まれずに空隙が形成されている。例えば、図6において、貫通孔22の幅は、パッド18の第1面26では16μm程度であるのに対し、第2面28では12μm程度となっている。
FIG. 6 is a cross-sectional SEM (Scanning Electron Microscope) image of the pad in Example 1. In FIG. 6, the
ここで、実施例1の効果を説明するにあたり、比較例1の回路基板を説明する。図7(a)は、比較例1に係る回路基板の断面図、図7(b)は、パッドの平面図である。図7(a)及び図7(b)のように、比較例1の回路基板500では、パッド18に貫通孔22が設けられていない。その他の構成は実施例1と同じであるため説明を省略する。
Here, in describing the effect of the first embodiment, the circuit board of the first comparative example will be described. FIG. 7A is a cross-sectional view of a circuit board according to Comparative Example 1, and FIG. 7B is a plan view of a pad. As shown in FIG. 7A and FIG. 7B, in the
図8(a)は、比較例1の回路基板がパッケージ基板にフリップチップ実装された電子装置の断面図、図8(b)は、実施例1の回路基板がパッケージ基板にフリップチップ実装された電子装置の断面図である。電子装置は、回路基板を例えば200℃以上の高温に加熱して半田バンプ20を溶融させてパッケージ基板80に接合することで形成される。
FIG. 8A is a cross-sectional view of an electronic device in which the circuit board of Comparative Example 1 is flip-chip mounted on a package substrate, and FIG. 8B is the circuit board of Example 1 flip-chip mounted on the package substrate. It is sectional drawing of an electronic device. The electronic device is formed by heating the circuit board to a high temperature of, for example, 200 ° C. or more to melt the solder bumps 20 and bonding them to the
図8(a)のように、比較例1の回路基板500を半田バンプ20によってパッケージ基板80にフリップチップ実装した電子装置600では、パッド18が絶縁膜14から剥離することがある。パッド18の絶縁膜14からの剥離は以下の2つの理由によって起こると考えられる。1つ目の理由は、パッド18と絶縁膜14との熱膨張係数の差に起因して発生する応力によるものと考えられる。すなわち、パッド18は金属からなり、絶縁膜14は絶縁物からなるため、熱膨張係数の差が大きい。このため、半田接合時に200℃以上に加熱されることで、パッド18と絶縁膜14との間で熱膨張係数の差に起因した大きな応力が発生する。これにより、パッド18が絶縁膜14から剥離するようになると考えられる。2つ目の理由は、半田接合時に200℃以上に加熱されることで、絶縁膜14から絶縁膜14の主成分やコンタミネーション成分が気化し、このガスがパッド18を絶縁膜14から剥離する方向に圧力を与える。これにより、パッド18が絶縁膜14から剥離するようになると考えられる。
As shown in FIG. 8A, in the
一方、図8(b)のように、実施例1の回路基板100を半田バンプ20によってパッケージ基板80にフリップチップ実装した電子装置400では、パッド18は絶縁膜14から剥離することが抑制された。パッド18の絶縁膜14からの剥離が抑制されたのは、パッド18に第2面28側が第1面26側よりも狭い貫通孔22が設けられているためと考えられる。このことを、図9(a)及び図9(b)を用いて説明する。
On the other hand, as shown in FIG. 8B, in the
図9(a)及び図9(b)は、パッドの絶縁膜からの剥離が抑制される理由を説明するための断面図である。図9(a)のように、パッド18に設けられた貫通孔22は、第2面28側が第1面26側よりも狭くなっている。パッド18の第2面28での貫通孔22が小さいことで、貫通孔22内に半田バンプ20が侵入し難くなる。パッド18の第1面26での貫通孔22が大きいことで、絶縁膜14とパッド18の接触面積が小さくなり、熱膨張係数の差に起因して発生する応力が小さくなる。このために、パッド18の絶縁膜14からの剥離が抑制されると考えられる。また、半田接合時に高温に加熱されることで絶縁膜14から発生するガスの一部は貫通孔22内に排出されるようになるため、ガスによってパッド18に絶縁膜14から剥離する方向に加えられる圧力が小さくなる。このために、パッド18の絶縁膜14からの剥離が抑制されると考えられる。
FIG. 9A and FIG. 9B are cross-sectional views for explaining the reason why peeling of the pad from the insulating film is suppressed. As shown in FIG. 9A, the through
図9(b)のように、パッド18の第2面28側での貫通孔22の大きさによっては、貫通孔22内に半田バンプ20が入り込むこともあり得る。貫通孔22内に半田バンプ20が入り込むことで、図9(a)に比べて、絶縁膜14と金属(パッド18及び半田バンプ20)との接触面積が大きくなるため、熱膨張係数の差に起因した応力は大きくなる。しかしながら、貫通孔22は第2面28側が第1面26側よりも狭くなっているため、パッド18の貫通孔22に露出する側面は断面視において第2面28側が第1面26側よりも横方向に突き出た庇状となっている。これにより、パッド18の貫通孔22に露出する側面の下側部分には半田バンプ20が埋め込まれ難く、空隙24が形成される。空隙24が形成されることで、比較例1に比べて絶縁膜14と金属との接触面積が小さくなると共に絶縁膜14からのガスが空隙24に排出されることが可能となり、パッド18の絶縁膜14からの剥離が抑制されると考えられる。
As shown in FIG. 9B, depending on the size of the through
以上のように、実施例1によれば、パッド18に第2面28から第1面26にかけて貫通し且つ第2面28側が第1面26側よりも狭い貫通孔22が設けられている。これにより、上述したように、絶縁膜14とパッド18との熱膨張係数の差に起因した応力を低減でき、且つ、絶縁膜14から発生するガスを貫通孔22に排出できるため、パッド18が絶縁膜14から剥離することを抑制できる。
As described above, according to the first embodiment, the
図2(a)から図4(c)のように、基板10上に絶縁膜14を形成する。絶縁膜14の内部に配線層16を形成する。配線層16に電気的に接続され、第1面26が絶縁膜14に接し、第2面28から第1面26にかけて貫通し且つ第2面28側が第1面26側よりも狭い貫通孔22を有するパッド18を形成する。これらの工程を含んで、実施例1の回路基板100を製造することができる。
As shown in FIGS. 2A to 4C, an insulating
また、図3(d)及び図5(a)のように、開口パターン42と、開口パターン42内に設けられ、側面が順テーパ形状をした島パターン44と、を有するレジスト膜58を形成する。図4(a)及び図5(c)のように、レジスト膜58をマスクとして金属膜を堆積することでパッド18を形成する。これにより、第2面28から第1面26にかけて貫通し且つ第2面28側が第1面26側よりも狭い貫通孔22を有するパッド18を容易に形成できる。
Further, as shown in FIGS. 3D and 5A, a resist
次に、発明者が行った実験について説明する。発明者は、図8(b)のように、実施例1の回路基板100がパッケージ基板80に実装された電子装置400に対して熱衝撃試験を行った。実験では、絶縁膜14にフェノール樹脂を用い、パッド18に銅を用い、半田バンプ20に銀錫半田を用い、パッケージ基板80にFR4(Flame Retardant Type 4)基板を用いた。複数の貫通孔22はパッド18の第2面28において直径20μmの円形形状とした。そして、パッド18の第2面28における複数の貫通孔22の総面積を異ならせた複数のサンプルを作製して熱衝撃試験を行った。熱衝撃試験はプレコンディション試験の後に行った。プレコンディション試験は、乾燥環境下で125℃、24時間、その後、相対湿度60%の環境下で30℃、192時間のスクリーニングを行った後、260℃、1分のIRリフローを3回行った。熱衝撃試験は、−65℃で5分、150℃で5分を1サイクルとし、これを1000サイクル行った。
Next, an experiment conducted by the inventor will be described. As shown in FIG. 8B, the inventor conducted a thermal shock test on the
図10は、実施例1の回路基板がパッケージ基板に実装された電子装置に対して行った熱衝撃試験の結果を示す図である。図10の横軸は、パッド18の第2面28において、貫通孔22が設けられていない場合でのパッド18の面積に対して複数の貫通孔22の総面積が占める割合(貫通孔22の占有面積率と称す)である。縦軸は、熱衝撃試験前後での抵抗変化率である。抵抗変化率は、4端法で測定した熱衝撃試験前の抵抗と熱衝撃試験後の抵抗の割り算によって算出した値である。図10のように、貫通孔22の占有面積率が0.3%より低い場合、及び、30%よりも大きい場合は、抵抗変化率が急激に大きくなることが分かる。貫通孔22の占有面積率が0.3%よりも低い場合に抵抗変化率が大きくなったのは、絶縁膜14とパッド18の接触面積が大きくなって応力緩和及びガス排出の効果が低くなったためと考えられる。貫通孔22の占有面積率が30%より大きい場合に抵抗変化率が大きくなったのは、絶縁膜14とパッド18の接触面積が小さくなりすぎて密着強度が低下したためと考えられる。この結果から、パッド18の第2面28において、貫通孔22が設けられていない場合でのパッド18の面積に対して貫通孔22の総面積が占める割合は0.3%以上且つ30%以下が好ましい。抵抗変化率をより小さくする点から、貫通孔22の総面積が占める割合は1%以上且つ20%以下の場合がより好ましく、5%以上且つ15%以下の場合がさらに好ましい。
FIG. 10 is a diagram illustrating a result of a thermal shock test performed on an electronic device in which the circuit board of Example 1 is mounted on a package substrate. The horizontal axis of FIG. 10 indicates the ratio of the total area of the plurality of through
また、実施例1によれば、図1(a)のように、半田バンプ20はパッド18に設けられた貫通孔22に埋め込まれていない。これにより、絶縁膜14とパッド18との熱膨張係数の差に起因する応力の低減、及び、絶縁膜14から発生するガスの排出、を効果的に行うことができる。
Further, according to the first embodiment, as shown in FIG. 1A, the solder bumps 20 are not embedded in the through
図1(c)のように、貫通孔22は平面視で円形形状をしていることが好ましい。上述したように貫通孔22の側面をテーパにすることで応力緩和やガス排出の効果が得られ、貫通孔22を円形形状とすることでテーパの部分を狭い範囲で多く形成することができるためである。なお、貫通孔22を平面視で矩形形状や多角形形状としてもよく、この場合は、応力によってコーナー部からクラックや剥離が生じることを抑制するために、コーナー部をラウンド形状にすることが好ましい。
As shown in FIG. 1C, the through
図1(c)のように、パッド18は平面視で円形形状をしていることが好ましい。これにより、絶縁膜14とパッド18との熱膨張係数の差によって発生した応力がパッド18に均一にかかるようにできる。なお、パッド18は平面視で矩形形状や多角形形状をしていてもよいが、この場合は、コーナー部に応力が集中してクラックや剥離が生じることを抑えるために、コーナー部をラウンド形状にすることが好ましい。
As shown in FIG. 1C, the
パッド18に設けられた貫通孔22は、図1(c)のように、パッド18の第2面28の全面にわたって設けられていることが好ましく、等間隔に配置されて設けられていることがより好ましい。このような貫通孔の配置例としては、格子状や千鳥状配置などが挙げられる。これにより、パッド18が絶縁膜14から剥離することを効果的に抑制できる。
As shown in FIG. 1C, the through
なお、実施例1では、パッド18に設けられた貫通孔22は、断面視において、第2面28側から第1面26側にかけて直線状に連続して広がる台形形状をしている場合を例に示したが、その他の形状をしていてもよい。図11(a)及び図11(b)は、貫通孔の他の例を示す断面図である。図11(a)のように、貫通孔22は、断面視において、パッド18の第2面28側から第1面26側にかけて弧状に連続して広がっていてもよい。図11(b)のように、貫通孔22は、断面視において、パッド18の第2面28側から第1面26側にかけて階段状に広がっていてもよい。
In the first embodiment, the through
実施例1では、回路基板100がファンアウトレベルパッケージの場合を例に示したが、その他の場合でもよい。すなわち、電子部品12は、基板10に内蔵されている場合に限られず、基板10の表面に実装されている場合でもよい。この場合、基板10は、シリコン基板などの半導体基板や、アルミナ基板などのセラミック基板、絶縁基板などの他の基板でもよい。
In the first embodiment, the case where the
図12(a)は、実施例2に係る回路基板の断面図、図12(b)は、パッドの断面図である。図12(a)及び図12(b)のように、実施例2の回路基板200では、パッド18に設けられた貫通孔22は、パッド18を貫通すると共に絶縁膜14の一部まで掘り込まれている。その他の構成は、実施例1の図1(a)から図1(c)と同じであるため説明を省略する。
12A is a cross-sectional view of a circuit board according to the second embodiment, and FIG. 12B is a cross-sectional view of a pad. As shown in FIG. 12A and FIG. 12B, in the
実施例2によれば、貫通孔22はパッド18の第2面28から第1面26に貫通すると共に絶縁膜14の一部まで掘り込まれている。これにより、貫通孔22に露出する絶縁膜14の表面積を増大させることができるため、絶縁膜14で発生するガスを効果的に貫通孔22内に排出させることができる。
According to the second embodiment, the through
絶縁膜14で発生したガスを効果的に貫通孔22内に排出させるために、貫通孔22による絶縁膜14の掘り込み量は、250nm以上の場合が好ましく、500nm以上の場合がより好ましく、800nm以上の場合がさらに好ましい。一方、絶縁膜14の掘り込みが深くなりすぎると絶縁膜14内で内部破壊が起こる恐れがある。したがって、貫通孔22による絶縁膜14の掘り込み量は、2000nm以下の場合が好ましく、1500nm以下の場合がより好ましく、1200nm以下の場合がさらに好ましい。
In order to effectively discharge the gas generated in the insulating
図13(a)は、実施例3に係る回路基板の断面図、図13(b)は、パッドの断面図である。図13(a)及び図13(b)のように、実施例3の回路基板300では、基板10に電子部品12が内蔵されていない。その他の構成は、実施例1の図1(a)から図1(c)と同じであるため説明を省略する。
FIG. 13A is a cross-sectional view of a circuit board according to the third embodiment, and FIG. 13B is a cross-sectional view of a pad. As shown in FIGS. 13A and 13B, in the
実施例1では、基板10に電子部品12が実装された回路基板100を例に説明したが、実施例3のように、基板10に電子部品が実装されていない回路基板300の場合でもよい。すなわち、回路基板は、電子部品を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。基板10に電子部品12が実装されない場合では、基板10はシリコン基板などの半導体基板でもよいし、アルミナ基板などのセラミック基板でもよいし、樹脂基板などの絶縁基板でもよいし、その他の基板でもよい。また、図10では、半田バンプ20を備えている場合を示しているが、半田バンプ20を備えていない場合でもよい。
In the first embodiment, the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1)基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の内部に設けられた配線層と、前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面と反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドと、を備える回路基板。
(付記2)前記貫通孔は断面視において台形形状をしている、付記1記載の回路基板。
(付記3)前記パッドの前記第2面において、前記貫通孔が設けられていない場合における前記パッドの面積に対して前記貫通孔の総面積が占める割合は0.3%以上且つ30%以下である、付記1または2記載の回路基板。
(付記4)前記貫通孔は前記パッドの前記第2面から前記第1面にかけて貫通すると共に前記絶縁膜の一部まで掘り込まれている、付記1から3のいずれか一項記載の回路基板。
(付記5)前記貫通孔は平面視において円形形状をしている、付記1から4のいずれか一項記載の回路基板。
(付記6)前記貫通孔は前記パッドの全面にわたって設けられている、付記1から5のいずれか一項記載の回路基板。
(付記7)複数の前記貫通孔は等間隔に配置されている、付記1から6のいずれか一項記載の回路基板。
(付記8)前記基板に実装され、前記配線層に電気的に接続された電子部品と、前記パッドの前記第2面に搭載された半田バンプと、を備える、付記1から7のいずれか一項記載の回路基板。
(付記9)前記半田バンプは前記パッドに設けられた前記貫通孔に埋め込まれていない、付記8記載の回路基板。
(付記10)基板と、前記基板に実装された電子部品と、前記基板上に設けられた絶縁膜と、前記絶縁膜の内部に設けられ、前記電子部品に電気的に接続された配線層と、前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面とは反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドと、前記パッドの前記第2面に搭載された半田バンプと、を備える回路基板と、前記回路基板が前記半田バンプによって実装されたパッケージ基板と、を備える、電子装置。
(付記11)基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の内部に配線層を形成する工程と、前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面とは反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドを形成する工程と、を備える回路基板の製造方法。
(付記12)前記パッドを形成する工程は、開口パターンと前記開口パターン内に設けられ、側面が順テーパ形状をした島パターンとを有するマスク層をマスクとして金属膜を堆積することで、前記貫通孔を有する前記パッドを形成する、付記11記載の回路基板の製造方法。
In addition, the following additional notes are disclosed regarding the above description.
(Supplementary Note 1) An insulating film provided on a substrate, a wiring layer provided inside the insulating film, and electrically connected to the wiring layer, a first surface being in contact with the insulating film, A circuit board comprising: a pad penetrating from the second surface opposite to the surface to the first surface and having a through hole narrower on the second surface side than the first surface side.
(Supplementary note 2) The circuit board according to
(Supplementary Note 3) In the second surface of the pad, the ratio of the total area of the through holes to the area of the pad when the through holes are not provided is 0.3% or more and 30% or less. The circuit board according to
(Supplementary note 4) The circuit board according to any one of
(Supplementary note 5) The circuit board according to any one of
(Appendix 6) The circuit board according to any one of
(Supplementary note 7) The circuit board according to any one of
(Supplementary note 8) Any one of
(Supplementary note 9) The circuit board according to
(Supplementary note 10) a substrate, an electronic component mounted on the substrate, an insulating film provided on the substrate, a wiring layer provided inside the insulating film and electrically connected to the electronic component; , Electrically connected to the wiring layer, the first surface is in contact with the insulating film, penetrates from the second surface opposite to the first surface to the first surface, and the second surface side is the first surface A circuit board including a pad having a through hole narrower than a surface side, a solder bump mounted on the second surface of the pad, and a package substrate on which the circuit board is mounted by the solder bump. , Electronic devices.
(Additional remark 11) The process of forming an insulating film on a board | substrate, The process of forming a wiring layer inside the said insulating film, It is electrically connected to the said wiring layer, 1st surface is in contact with the said insulating film, Forming a pad that penetrates from the second surface opposite to the first surface to the first surface, and the second surface side has a through hole that is narrower than the first surface side. Method.
(Supplementary Note 12) The step of forming the pad includes depositing a metal film using a mask layer having an opening pattern and an island pattern provided in the opening pattern and having a side surface having a forward tapered shape as a mask. The method for manufacturing a circuit board according to appendix 11, wherein the pad having holes is formed.
10 基板
12 電子部品
14〜14c 絶縁膜
16 配線層
18 パッド
20 半田バンプ
22 貫通孔
24 空隙
26 パッドの第1面
28 パッドの第2面
30〜42 開口パターン
44 島パターン
46 開口
50、56 シード層
52 レジスト膜
54 めっき膜
60、66 ビア配線
62、68 ランド電極
64、70 配線
80 パッケージ基板
100〜300 回路基板
400 電子装置
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記絶縁膜の内部に設けられた配線層と、
前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面と反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドと、を備える回路基板。 An insulating film provided on the substrate;
A wiring layer provided inside the insulating film;
Electrically connected to the wiring layer, the first surface is in contact with the insulating film, penetrates from the second surface opposite to the first surface to the first surface, and the second surface side is the first surface side And a pad having a narrower through hole.
前記パッドの前記第2面に搭載された半田バンプと、を備える、請求項1から4のいずれか一項記載の回路基板。 An electronic component mounted on the substrate and electrically connected to the wiring layer;
The circuit board according to claim 1, further comprising a solder bump mounted on the second surface of the pad.
前記回路基板が前記半田バンプによって実装されたパッケージ基板と、を備える、電子装置。 A substrate; an electronic component mounted on the substrate; an insulating film provided on the substrate; a wiring layer provided inside the insulating film and electrically connected to the electronic component; and the wiring layer The first surface is in contact with the insulating film, penetrates from the second surface opposite to the first surface to the first surface, and the second surface side is more than the first surface side. A circuit board comprising a pad having a narrow through hole and a solder bump mounted on the second surface of the pad;
An electronic device comprising: a circuit board on which the circuit board is mounted by the solder bumps.
前記絶縁膜の内部に配線層を形成する工程と、
前記配線層に電気的に接続され、第1面が前記絶縁膜に接し、前記第1面とは反対側の第2面から前記第1面にかけて貫通し且つ前記第2面側が前記第1面側よりも狭い貫通孔を有するパッドを形成する工程と、を備える回路基板の製造方法。 Forming an insulating film on the substrate;
Forming a wiring layer inside the insulating film;
Electrically connected to the wiring layer, the first surface is in contact with the insulating film, penetrates from the second surface opposite to the first surface to the first surface, and the second surface side is the first surface Forming a pad having a through hole narrower than the side, and a method of manufacturing a circuit board.
The step of forming the pad includes depositing a metal film using a mask layer having an opening pattern and an island pattern provided in the opening pattern and having a side surface having a forward taper shape as a mask, thereby providing the through hole. The method for manufacturing a circuit board according to claim 8, wherein a pad is formed.
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