JP2002246722A - プリント配線板 - Google Patents

プリント配線板

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リード部品を介さないで、ICチップと直接
電気的に接続し得ると共に、高い信頼性を備える多層プ
リント配線板を提案する。 【解決手段】 ICチップ20は、コア基板30に形成
された凹部32に充填樹脂34を介して収容されてい
る。充填樹脂34の弾性率を下げることで、充填樹脂3
4によりICチップ20とコア基板30との間の熱膨張
差により生じる応力を緩和させ、層間樹脂絶縁層50の
剥離、クラックの発生を防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICチップなどの
電子部品を内蔵するプリント配線板に関するのもであ
る。
【0002】
【従来の技術】ICチップは、ワイヤーボンディング、
TAB、フリップチップなどの実装方法によって、プリ
ント配線板との電気的接続を取っていた。ワイヤーボン
ディングは、プリント配線板にICチップを接着剤によ
りダイボンディングさせて、該プリント配線板のパッド
とICチップのパッドとを金線などのワイヤーで接続さ
せた後、ICチップ並びにワイヤーを守るために熱硬化
性樹脂あるいは熱可塑性樹脂などの封止樹脂を施してい
た。TABは、ICチップのバンプとプリント配線板の
パッドとをリードと呼ばれる線を半田などによって一括
して接続させた後、樹脂による封止を行っていた。フリ
ップチップは、ICチップとプリント配線板のパッド部
とをバンプを介して接続させて、バンプとの隙間に樹脂
を充填させることによって行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それぞ
れの実装方法は、ICチップとプリント配線板の間に接
続用のリード部品(ワイヤー、リード、バンプ)を介し
て電気的接続を行っている。それらの各リード部品は、
切断、腐食し易く、これにより、ICチップとの接続が
途絶えたり、誤作動の原因となることがあった。
【0004】本発明者は、ICチップを多層プリント配
線板に内蔵することで、リード部品を用いることなくI
Cチップと多層プリント配線板との電気接続を取ること
を案出した。即ち、樹脂絶縁性基板に開口部、通孔やザ
グリ部を設けてICチップなどの電子部品を予め内蔵さ
せて、層間絶縁層を積層し、該ICチップのパッド上
に、フォトエッチングあるいはレーザにより、バイアホ
ールを設けて、導電層である導体回路を形成させた後、
更に、層間絶縁層と導電層を繰り返して、多層プリント
配線板を設ける構造を案出した。
【0005】しかし、このICチップを内蔵する構造に
おいて、ICチップの上層に配設される層間絶縁層に剥
離、クラックが発生し、信頼性が低下することが明らか
になった。
【0006】本発明は上述した課題を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、リード部
品を介さないで、ICチップと直接電気的に接続し得る
と共に、高い信頼性を備える多層プリント配線板を提案
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上述した層間絶縁層の剥
離、クラックは、シリコンから成る熱膨張率の小さなI
Cチップと、樹脂から成る熱膨張率の大きな他の各部材
との熱膨張差から生じていることは明かであるが、具体
的な対応は不明であった。本発明者は、コア基板の凹部
にICチップを収容する際の充填樹脂の弾性率を調整す
ることで、ICチップの熱膨張差により生じる応力を緩
和し得るとの着想を持ち、耐久試験を行ったところ、層
間絶縁層での剥離、クラックが発生しないことが判明し
た。
【0008】該充填樹脂は、弾性率を250Kgf/mm2
下、更に好適には0.1〜100Kgf/mm2まで下げるこ
とで、ICチップとコア基板との間の熱膨張差を吸収さ
せ、層間絶縁層の剥離、クラックの発生を防ぎ得る。充
填樹脂は、オレフィン系樹脂を含むことことが望まし
い。オレフィン系樹脂であれば、弾性率が低く、熱膨張
差を吸収できるからである。
【0009】なお、ICチップのパッドには、トランジ
ション層を設けるこのが好適である。この理由は、次の
通りである。ICチップのパッドは一般的にアルミニウ
ムなどで製造されている。トランジション層を形成させ
ていないダイパッドのままで、フォトエッチングにより
層間絶縁層のバイアホールを形成させた時、ダイパッド
のままであれば露光、現像後にパッドの表層に樹脂が残
りやすかった。それに、現像液の付着によりパッドの変
色を引き起こした。一方、レーザによりバイアホールを
形成させた場合にもダイパッドを焼損しない条件で行う
と、パッド上に樹脂残りが発生した。また、後工程に、
酸や酸化剤あるいはエッチング液に浸漬させたり、種々
のアニール工程を経ると、ICチップのパッドの変色、
溶解が発生した。更に、ICチップのパッドは、40μ
m程度の径で作られており、バイアホールはそれより大
きいので位置ずれの際に未接続が発生しやすい。
【0010】これに対して、ダイパッド上に銅等からな
るトランジション層を設けることで、溶剤の使用が可能
となりパッド上の樹脂残りを防ぐことができる。また、
後工程の際に酸や酸化剤あるいはエッチング液に浸漬さ
せたり、種々のアニール工程を経てもパッドの変色、溶
解が発生しない。これにより、パッドとバイアホールと
の接続性や信頼性を向上させる。更に、ICチップのパ
ッド上に40μmよりも大きな径のトランジション層を
介在させることで、バイアホールを確実に接続させるこ
とができる。望ましいのは、トランジション層をバイア
ホール径と同等以上にするとよい。
【0011】それぞれに多層プリント配線板だけで機能
を果たしてもいるが、場合によっては半導体装置として
のパッケージ基板としての機能させるために外部基板で
あるマザーボードやドーターボードとの接続のため、B
GA、半田バンプやPGA(導電性接続ピン)を配設さ
せてもよい。また、この構成は、従来の実装方法で接続
した場合よりも配線長を短くできて、ループインダクタ
ンスも低減できる。
【0012】本願発明に用いられるICチップなどの電
子部品を内蔵させる樹脂製基板としては、エポキシ樹
脂、BT樹脂、フェノール樹脂などにガラスエポキシ樹
脂などの補強材や心材を含浸させた樹脂、エポキシ樹脂
を含浸させたプリプレグを積層させたものなどが用いら
れるが、一般的にプリント配線板で使用されるものを用
いることができる。それ以外にも両面銅張積層板、片面
板、金属膜を有しない樹脂板、樹脂シートを用いること
ができる。ただし、350℃以上の温度を加えると樹脂
は、溶解、炭化をしてしまう。
【0013】コア基板等の予め樹脂製絶縁基板にICチ
ップなどの電子部品を収容するキャビティをザグリ、通
孔、開口を形成したものに該電子部品を接着剤などで接
合させる。ICチップを内蔵させたコア基板の全面に蒸
着、スパッタリングなどの物理的な蒸着を行い、全面に
導電性の金属膜を形成させる。その金属としては、ス
ズ、クロム、チタン、ニッケル、亜鉛、コバルト、金、
銅などの金属を1層以上形成させるものがよい。厚みと
しては、0.001〜2.0μmの間で形成させるのが
よい。特に、0.01〜1.0μmの間が望ましい。特
に、ニッケル、クロム、チタンで形成するのがよい。界
面から湿分の侵入がなく、金属密着性に優れるからであ
る。
【0014】その金属膜上に、無電解あるいは電解めっ
きにより、厚付けさせる。形成されるメッキの種類とし
ては銅、ニッケル、金、銀、亜鉛、鉄などがある。電気
特性、経済性、また、後程で形成されるビルドアップで
ある導体層は主に銅であることから、銅を用いることが
よい。その厚みは1〜20μmの範囲で行うのがよい。
それより厚くなると、エッチングの際にアンダーカット
が起こってしまい、形成されるトランジション層とバイ
アホールと界面に隙間が発生することがある。その後、
エッチングレジストを形成して、露光、現像してトラン
ジション層以外の部分の金属を露出させてエッチングを
行い、ICチップのパッド上にトランジション層を形成
させる。
【0015】本発明で定義されるトランジション層につ
いて説明する。トランジション層は、従来のICチップ
実装技術を用いることなく、半導体素子であるICチッ
プとプリント配線板と直接接続を取るために設けられた
中間の仲介層を意味する。特徴としては、2層以上の金
属層で形成され、半導体素子であるICチップのダイパ
ッドよりも大きくさせることにある。それによって、電
気的接続や位置合わせ性を向上させるものであり、か
つ、ダイパッドにダメージを与えることなくレーザやフ
ォトエッチングによるバイアホール加工を可能にするも
のである。そのため、プリント配線板へのICチップの
埋め込み、収容、収納や接続を確実にすることができ
る。また、トランジション層上には、直接、プリント配
線板の導体層である金属を形成することを可能にする。
その導体層の一例としては、層間樹脂絶縁層のバイアホ
ールや基板上のスルーホールなどがある。
【0016】また、上記トランジション層の製造方法以
外にも、ICチップ及びコア基板の上に形成した金属膜
上にドライフィルムレジストを形成してトランジション
層に該当する部分を除去させて、電解めっきによって厚
付けした後、レジストを剥離してエッチング液によっ
て、同様にICチップのパッド上にトランジション層を
形成させることもできる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図を参照して説明する。先ず、本発明の第1実施形態に
係る多層プリント配線板の構成について、当該多層プリ
ント配線板10の断面を示す図7を参照して説明する。
【0018】図7に示すように多層プリント配線板10
は、ICチップ20を収容するコア基板30と、層間樹
脂絶縁層50、層間樹脂絶縁層150とからなる。層間
樹脂絶縁層50には、バイアホール60および導体回路
58が形成され、層間樹脂絶縁層150には、バイアホ
ール160および導体回路158が形成されている。
【0019】ICチップ20には、パッシベーション膜
24が被覆され、該パッシベーション膜24の開口内に
入出力端子を構成するダイパッド22が配設されてい
る。パッド22の上には、主として銅からなるトランジ
ション層38が形成されている。
【0020】層間樹脂絶縁層150の上には、ソルダー
レジスト層70が配設されている。ソルダーレジスト層
70の開口部71下の導体回路158には、図示しない
ドータボード、マザーボード等の外部基板と接続するた
めの半田バンプ76が設けられている。
【0021】第1実施形態の多層プリント配線板10で
は、コア基板30にICチップ20を予め内蔵させて、
該ICチップ20のパッド22にはトランジション層3
8を配設させている。このため、リード部品や封止樹脂
を用いず、ICチップと多層プリント配線板(パッケー
ジ基板)との電気的接続を取ることができる。
【0022】ICチップ20は、コア基板30に形成さ
れた凹部32に充填樹脂34を介して収容されている。
充填樹脂34は、弾性率を100Kgf/mm2以下に設定さ
れている。第1実施形態では、充填樹脂34の弾性率を
下げることで、ICチップ20とコア基板30との間の
熱膨張差により生じる応力を緩和させ、層間樹脂絶縁層
50の剥離、クラックの発生を防ぐ。
【0023】また、第1実施形態の多層プリント配線板
では、ICチップ20は熱膨張係数(CTE)3.5pp
m、ガラスクロスを心材とするコア基板30は熱膨張係
数(CTE)15ppmである。第1実施形態では、充填
樹脂34の熱膨張係数(CTE)を、コア基板30の熱
膨張係数(CTE)との差が40以下である55ppm以
下となるように調整してある。即ち、該充填樹脂34の
熱膨張係数を下げ、ガラスクロスを心材とする熱膨張係
数の相対的小さなコア基板30に近づけることにより、
熱膨張差によりICチップ20とコア基板30との間で
発生する応力を該充填樹脂34にて吸収させ、心材を有
さず厚みが薄く脆弱な層間樹脂絶縁層50に影響を与
え、剥離、クラックを発生させることを防いである。
【0024】第1実施形態に係る多層プリント配線板1
0では、内蔵されるICチップ20の厚みHを50〜2
50μmに設定してある。即ち、既存のICチップが厚
み700μm程度であるのに対して、第1実施形態で
は、半分以下の250μm未満とすることで、ICチッ
プ20と層間樹脂絶縁層50、コア基板30との厚み方
向への熱膨張量の違いを小さくし、層間樹脂絶縁層50
の剥離、クラックの発生を防ぐ。
【0025】上述したようにICチップ20は熱膨張係
数(CTE)3.5ppm、後述する構成の層間樹脂絶縁
層50は熱膨張係数(CTE)80ppm、ガラスクロス
を心材とするコア基板30は熱膨張係数(CTE)15
ppmである。層間樹脂絶縁層50の熱膨張係数が、IC
チップ20の熱膨張係数を大幅に上回るため、ヒートサ
イクルにおいて吸収しきれない応力が、層間樹脂絶縁層
50の剥離、クラックの発生を招いていた。このため、
第1実施形態では、上述したようにICチップ20の厚
みを薄くすることで、ICチップの厚み方向でのICチ
ップ、層間樹脂絶縁層、コア基板の熱膨張量の違いを小
さくし、層間樹脂絶縁層50の剥離、クラックの発生を
防止する。
【0026】ICチップ20の厚みは、250μmを越
えると、層間樹脂絶縁層50での剥離、クラックが発生
し、一方、50μm未満では、ICチップの製造が困難
であると共に、取り扱い中にICチップそのものを破断
することがある。ここで、ICチップは、厚さ100〜
200μmであることが特に望ましい。200μm以下
にすることで、層間樹脂絶縁層50での剥離、クラック
を完全に防ぎ、また、100μm以上にすることで、製
造を容易にすると共に、ICチップが破断しなくなるか
らである。
【0027】多層プリント配線板10に内蔵されたIC
チップ20の平面図を図1(B)に、その側面図を図1
(C)に示す。該ICチップ20の4辺の角部20a
は、面取りされ半円状に形成されていてもよい。角部を
切り落とすことで、薄いICチップにクラックが入り難
くしてある。また、面取りすることで、多層プリント配
線板10がヒートサイクルが加えられた際にも、ICチ
ップ20の角部20aにおいて応力が集中することがな
い。このため、角部20aの近傍で、コア基板30と層
間樹脂絶縁層50、ICチップと層間樹脂絶縁層50と
の剥離、及び、層間樹脂絶縁層50でのクラックの発生
を防ぎ、多層プリント配線板10の信頼性を向上させる
ことができる。
【0028】第1実施形態の多層プリント配線板は、I
Cチップ部分にトランジション層38が形成されている
ことから、ICチップ部分には平坦化されるので、上層
の層間絶縁層50も平坦化されて、膜厚みも均一にな
る。更に、トランジション層によって、上層のバイアホ
ール60を形成する際も形状の安定性を保つことができ
る。
【0029】更に、ダイパッド22上に銅製のトランジ
ション層38を設けることで、パッド22上の樹脂残り
を防ぐことができ、また、後工程の際に酸や酸化剤ある
いはエッチング液に浸漬させたり、種々のアニール工程
を経てもパッド22の変色、溶解が発生しない。これに
より、ICチップのパッドとバイアホールとの接続性や
信頼性を向上させる。更に、40μm径パッド22上に
60μm径以上のトランジション層38を介在させるこ
とで、60μm径のバイアホールを確実に接続させるこ
とができる。
【0030】引き続き、図7を参照して上述した多層プ
リント配線板の製造方法について、図1〜図6を参照し
て説明する。
【0031】(1)先ず、図1(A)に示す多数個取り
用ICチップを、ダイシングにより図1(B)に示すよ
うに個片に切断すると共に、角部20aを研磨により半
円状に面取りする。 (2)一方、ガラスクロス等の心材にエポキシ等の樹脂
を含浸させたプリプレグを積層した絶縁樹脂基板(コア
基板)30を出発材料として用意する(図2(A)参
照)。次に、コア基板30の片面に、ザグリ加工でIC
チップ収容用の凹部32を形成する(図2(B)参
照)。ここでは、ザグリ加工により凹部を設けている
が、開口を設けた絶縁樹脂基板と開口を設けない樹脂絶
縁基板とを張り合わせることで、収容部を備えるコア基
板を形成できる。
【0032】(3)その後、凹部32に、印刷機を用い
て充填樹脂34を塗布する。このとき、塗布以外にも、
ポッティングなどをしてもよい。次に、ICチップ20
を充填樹脂34上に載置する(図2(C)参照)。
【0033】充填樹脂34は、上述したように弾性率を
100Kgf/mm2以下に設定されている。弾性率を下げる
ことで、該充填樹脂34でICチップ20とコア基板3
0との間の熱膨張差により生じる応力を緩和させ、層間
樹脂絶縁層50の剥離、クラックの発生を防ぐ。充填樹
脂34は、オレフィン系樹脂を含むことことが望まし
い。オレフィン系樹脂であれば、弾性率が低く、熱膨張
差を吸収できるからである。ここでは、オレフィン系樹
脂を用いているが、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂を組
み合わせ、弾性率を250Kgf/mm2以下に設定すること
で、層間樹脂絶縁層50の剥離、クラックの発生を防ぐ
ことができる。充填樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹
脂、もしくはそれらの複合体を用いることができる。
【0034】また、充填樹脂34は、コア基板30の熱
膨張係数(15ppm)との差が40ppm以下となるよう、
熱膨張係数55ppm以下に調整してある。このため、上
記樹脂に無機粒子、金属粒子、樹脂粒子の少なくとも1
つを10wt%以上含ませることにより、熱膨張係数を
調整してある。なお、粒子の量が多くなると、接着強度
が低下し、充填剤としての役割を果たさなくなると共
に、脆さが増して当該充填樹脂34にクラックが入り易
くなるため、80wt%以下に抑えてある。
【0035】(4)そして、ICチップ20の上面を押
す、もしくは叩いて凹部32内に完全に収容させる(図
2(D)参照)。これにより、コア基板30を平滑にす
ることができる。
【0036】(5)その後、ICチップ20を収容させ
たコア基板30の全面に蒸着、スパッタリングなどの物
理的な蒸着を行い、全面に導電性の金属膜33を形成さ
せる(図3(A))。その金属としては、スズ、クロ
ム、チタン、ニッケル、亜鉛、コバルト、金、銅などの
金属を1層以上形成させるものがよい。厚みとしては、
0.001〜2μmの間で形成させるのがよい。特に、
0.01〜1.0μmが望ましい。
【0037】金属膜33上に、無電解めっきにより、め
っき膜36を形成させてもよい(図3(B))。形成さ
れるメッキの種類としては銅、ニッケル、金、銀、亜
鉛、鉄などがある。電気特性、経済性、また、後程で形
成されるビルドアップである導体層は主に銅であること
から、銅を用いるとよい。その厚みは1〜20μmの範
囲で行うのがよい。
【0038】なお、本実施形態の構成では、トランジシ
ョン層38が、金属層(第1薄膜層)33と電解めっき
膜36とからなる2層構造であるが、トランジション層
を、薄膜層(第1薄膜層)と無電解めっき膜(第2薄膜
層)と電解めっき膜(厚付け層)とからなる3層構造と
して構成することもできる。3層構造の場合、第2薄膜
層を、第1薄膜層33の上に、スパッタ、蒸着、無電解
めっきによって積層する。その厚みは、0.01〜5μ
mが良く、特に0.1〜3.0μmが望ましい。その場
合積層できる金属は、ニッケル、銅、金、銀の中から選
ばれるものがよい。
【0039】(6)その後、レジストを塗布し、露光、
現像してICチップのパッドの上部に開口を設けるよう
にメッキレジスト35を設け、無電解メッキを施して無
電解めっき膜37を設ける(図3(C))。メッキレジ
スト35を除去した後、メッキレジスト35下の無電解
めっき膜36、金属膜33を除去することで、ICチッ
プのパッド22上にトランジション層38を形成する
(図3(D))。ここでは、メッキレジストによりトラ
ンジション層を形成したが、無電解めっき膜36の上に
電解めっき膜を均一に形成した後、エッチングレジスト
を形成して、露光、現像してトランジション層以外の部
分の金属を露出させてエッチングを行い、ICチップの
パッド上にトランジション層を形成させることも可能で
ある。この場合、電解めっき膜の厚みは1〜20μmの
範囲がよい。それより厚くなると、エッチングの際にア
ンダーカットが起こってしまい、形成されるトランジシ
ョン層とバイアホールと界面に隙間が発生することがあ
るからである。なお、望ましい組み合わせは、クロム−
銅、クロム−ニッケル、チタン−銅、チタン−ニッケル
である。金属との接合性や電気伝達性という点で他の組
み合わせよりも優れる。
【0040】(7)次に、基板にエッチング液をスプレ
イで吹きつけ、トランジション層38の表面をエッチン
グすることにより粗化面38αを形成する(図4(A)
参照)。無電解めっきや酸化還元処理を用いて粗化面を
形成することもできる。
【0041】(8)上記工程を経た基板に、厚さ50μ
mの熱硬化型樹脂シートを温度50〜150℃まで昇温
しながら圧力5kg/cm2で真空圧着ラミネートし、
層間樹脂絶縁層50を設ける(図4(B)参照)。真空
圧着時の真空度は、10mmHgである。
【0042】(9)次に、波長10.4μmのCO2
スレーザにて、ビーム径5mm、トップハットモード、
パルス幅5.0μ秒、マスクの穴径0.5mm、1ショ
ットの条件で、層間樹脂絶縁層50に直径80μmのバ
イアホール用開口48を設ける(図4(C)参照)。ク
ロム酸を用いて、開口48内の樹脂残りを除去する。ダ
イパッド22上に銅製のトランジション層38を設ける
ことで、パッド22上の樹脂残りを防ぐことができ、こ
れにより、パッド22と後述するバイアホール60との
接続性や信頼性を向上させる。更に、40μm径パッド
22上に60μm以上の径のトランジション層38を介
在させることで、60μm径のバイアホール用開口48
を確実に接続させることができる。なお、ここでは、ク
ロム酸を用いて樹脂残さを除去したが、酸素プラズマを
用いてデスミア処理を行うことも可能である。
【0043】(10)次に、クロム酸、過マンガン酸塩
などの酸化剤等に浸漬させることによって、層間樹脂絶
縁層50の粗化面50αを設ける(図4(D)参照)。
該粗化面50αは、0.1〜5μmの範囲で形成される
ことがよい。その一例として、過マンガン酸ナトリウム
溶液50g/l、温度60℃中に5〜25分間浸漬させ
ることによって、2〜3μmの粗化面50αを設ける。
上記以外には、日本真空技術株式会社製のSV−454
0を用いてプラズマ処理を行い、層間樹脂絶縁層50の
表面に粗化面50αを形成することもできる。この際、
不活性ガスとしてはアルゴンガスを使用し、電力200
W、ガス圧0.6Pa、温度70℃の条件で、2分間プ
ラズマ処理を実施する。
【0044】(9)粗化面50αが形成された層間樹脂
絶縁層50上に、金属層52を設ける(図5(A)参
照)。金属層52は、無電解めっきによって形成させ
る。予め層間樹脂絶縁層50の表層にパラジウムなどの
触媒を付与させて、無電解めっき液に5〜60分間浸漬
させることにより、0.1〜5μmの範囲でめっき膜で
ある金属層52を設ける。その一例として、 〔無電解めっき水溶液〕 NiSO4 0.003 mol/l 酒石酸 0.200 mol/l 硫酸銅 0.030 mol/l HCHO 0.050 mol/l NaOH 0.100 mol/l α、α′−ビピルジル 100 mg/l ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g
/l 34℃の液温度で40分間浸漬させた。上記以外でも上
述したプラズマ処理と同じ装置を用い、内部のアルゴン
ガスを交換した後、Ni及びCuをターゲットにしたス
パッタリングを、気圧0.6Pa、温度80℃、電力2
00W、時間5分間の条件で行い、Ni/Cu金属層5
2を層間樹脂絶縁層50の表面に形成することもでき
る。このとき、形成されるNi/Cu金属層52の厚さ
は0.2μmである。
【0045】(12)上記処理を終えた基板30に、市
販の感光性ドライフィルムを貼り付け、フォトマスクフ
ィルムを載置して、100mJ/cm2で露光した後、
0.8%炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ15μmの
めっきレジスト54を設ける。次に、以下の条件で電解
めっきを施して、厚さ15μmの電解めっき膜56を形
成する(図5(B)参照)。なお、電解めっき水溶液中
の添加剤は、アトテックジャパン社製のカパラシドHL
である。
【0046】 〔電解めっき水溶液〕 硫酸 2.24 mol/l 硫酸銅 0.26 mol/l 添加剤(アトテックジャパン製、カパラシドHL) 19.5 ml/l 〔電解めっき条件〕 電流密度 1A/dm 時間 65分 温度 22±2℃
【0047】(13)めっきレジスト54を5%NaO
Hで剥離除去した後、そのめっきレジスト下の金属層5
2を硝酸および硫酸と過酸化水素の混合液を用いるエッ
チングにて溶解除去し、金属層52と電解めっき膜56
からなる厚さ16μmの導体回路58及びバイアホール
60を形成し、第二銅錯体と有機酸とを含有するエッチ
ング液によって、粗化面58α、60αを形成する(図
5(C)参照)。
【0048】(14)次いで、上記(8)〜(13)の
工程を、繰り返すことにより、さらに上層の層間樹脂絶
縁層150及び導体回路158(バイアホール160を
含む)を形成する(図6(A)参照)。
【0049】(15)次に、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるよ
うに溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(日本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した
感光性付与のオリゴマー(分子量4000)46.67
重量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%の
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、商
品名:エピコート1001)15重量部、イミダゾール
硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)
1.6重量部、感光性モノマーである多官能アクリルモ
ノマー(共栄化学社製、商品名:R604)3重量部、
同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:
DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ
社製、商品名:S−65)0.71重量部を容器にと
り、攪拌、混合して混合組成物を調整し、この混合組成
物に対して光重量開始剤としてベンゾフェノン(関東化
学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケト
ン(関東化学社製)0.2重量部を加えて、粘度を25
℃で2.0Pa・sに調整したソルダーレジスト組成物
(有機樹脂絶縁材料)を得る。なお、粘度測定は、B型
粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60rpmの
場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターNo.3
によった。なお、ソルダーレジストとして市販のソルダ
ーレジストを用いることもできる。
【0050】(16)次に、基板30に、上記ソルダー
レジスト組成物を20μmの厚さで塗布し、70℃で2
0分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行った
後、ソルダーレジストレジスト開口部のパターンが描画
された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト層
70に密着させて1000mJ/cm2の紫外線で露光
し、DMTG溶液で現像処理し、200μmの直径の開
口71を形成する(図6(B)参照)。
【0051】(17)次に、ソルダーレジスト層(有機
樹脂絶縁層)70を形成した基板を、塩化ニッケル
(2.3×10-1mol/l)、次亞リン酸ナトリウム
(2.8×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム
(1.6×10-1mol/l)を含むpH=4.5の無
電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部71
に厚さ5μmのニッケルめっき層72を形成する。さら
に、その基板を、シアン化金カリウム(7.6×10-3
mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mo
l/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol
/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol
/l)を含む無電解めっき液に80℃の条件で7.5分
間浸漬して、ニッケルめっき層72上に厚さ0.03μ
mの金めっき層74を形成することで、導体回路158
に半田パッド75を形成する(図6(C)参照)。
【0052】(18)この後、ソルダーレジスト層70
の開口部71に、半田ペーストを印刷して、200℃で
リフローすることにより、半田バンプ76を形成する。
これにより、ICチップ20を内蔵し、半田バンプ76
を有する多層プリント配線板10を得ることができる
(図7参照)。
【0053】上述した実施形態では、層間樹脂絶縁層5
0、150に熱硬化型樹脂シートを用いた。この熱硬化
型樹脂シート樹脂には、難溶性樹脂、可溶性粒子、硬化
剤、その他の成分が含有されている。それぞれについて
以下に説明する。
【0054】第1実施形態の製造方法において使用する
熱硬化型樹脂シートは、酸または酸化剤に可溶性の粒子
(以下、可溶性粒子という)が酸または酸化剤に難溶性
の樹脂(以下、難溶性樹脂という)中に分散したもので
ある。なお、第1実施形態で使用する「難溶性」「可溶
性」という語は、同一の酸または酸化剤からなる溶液に
同一時間浸漬した場合に、相対的に溶解速度の早いもの
を便宜上「可溶性」と呼び、相対的に溶解速度の遅いも
のを便宜上「難溶性」と呼ぶ。
【0055】上記可溶性粒子としては、例えば、酸また
は酸化剤に可溶性の樹脂粒子(以下、可溶性樹脂粒
子)、酸または酸化剤に可溶性の無機粒子(以下、可溶
性無機粒子)、酸または酸化剤に可溶性の金属粒子(以
下、可溶性金属粒子)等が挙げられる。これらの可溶性
粒子は、単独で用いても良いし、2種以上併用してもよ
い。
【0056】上記可溶性粒子の形状は特に限定されず、
球状、破砕状等が挙げられる。また、上記可溶性粒子の
形状は、一様な形状であることが望ましい。均一な粗さ
の凹凸を有する粗化面を形成することができるからであ
る。
【0057】上記可溶性粒子の平均粒径としては、0.
1〜10μmが望ましい。この粒径の範囲であれば、2
種類以上の異なる粒径のものを含有してもよい。すなわ
ち、平均粒径が0.1〜0.5μmの可溶性粒子と平均
粒径が1〜3μmの可溶性粒子とを含有する等である。
これにより、より複雑な粗化面を形成することができ、
導体回路との密着性にも優れる。なお、第1実施形態に
おいて、可溶性粒子の粒径とは、可溶性粒子の一番長い
部分の長さである。
【0058】上記可溶性樹脂粒子としては、熱硬化性樹
脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、酸あるい
は酸化剤からなる溶液に浸漬した場合に、上記難溶性樹
脂よりも溶解速度が速いものであれば特に限定されな
い。上記可溶性樹脂粒子の具体例としては、例えば、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフ
ェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等から
なるものが挙げられ、これらの樹脂の一種からなるもの
であってもよいし、2種以上の樹脂の混合物からなるも
のであってもよい。
【0059】また、上記可溶性樹脂粒子としては、ゴム
からなる樹脂粒子を用いることもできる。上記ゴムとし
ては、例えば、ポリブタジエンゴム、エポキシ変性、ウ
レタン変性、(メタ)アクリロニトリル変性等の各種変
性ポリブタジエンゴム、カルボキシル基を含有した(メ
タ)アクリロニトリル・ブタジエンゴム等が挙げられ
る。これらのゴムを使用することにより、可溶性樹脂粒
子が酸あるいは酸化剤に溶解しやすくなる。つまり、酸
を用いて可溶性樹脂粒子を溶解する際には、強酸以外の
酸でも溶解することができ、酸化剤を用いて可溶性樹脂
粒子を溶解する際には、比較的酸化力の弱い過マンガン
酸塩でも溶解することができる。また、クロム酸を用い
た場合でも、低濃度で溶解することができる。そのた
め、酸や酸化剤が樹脂表面に残留することがなく、後述
するように、粗化面形成後、塩化パラジウム等の触媒を
付与する際に、触媒が付与されなたかったり、触媒が酸
化されたりすることがない。
【0060】上記可溶性無機粒子としては、例えば、ア
ルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合
物、マグネシウム化合物およびケイ素化合物からなる群
より選択される少なくとも一種からなる粒子等が挙げら
れる。
【0061】上記アルミニウム化合物としては、例え
ば、アルミナ、水酸化アルミニウム等が挙げられ、上記
カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、
水酸化カルシウム等が挙げられ、上記カリウム化合物と
しては、炭酸カリウム等が挙げられ、上記マグネシウム
化合物としては、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸
マグネシウム等が挙げられ、上記ケイ素化合物として
は、シリカ、ゼオライト等が挙げられる。これらは単独
で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
【0062】上記可溶性金属粒子としては、例えば、
銅、ニッケル、鉄、亜鉛、鉛、金、銀、アルミニウム、
マグネシウム、カルシウムおよびケイ素からなる群より
選択される少なくとも一種からなる粒子等が挙げられ
る。また、これらの可溶性金属粒子は、絶縁性を確保す
るために、表層が樹脂等により被覆されていてもよい。
【0063】上記可溶性粒子を、2種以上混合して用い
る場合、混合する2種の可溶性粒子の組み合わせとして
は、樹脂粒子と無機粒子との組み合わせが望ましい。両
者とも導電性が低くいため樹脂シートの絶縁性を確保す
ることができるとともに、難溶性樹脂との間で熱膨張の
調整が図りやすく、樹脂シートからなる層間樹脂絶縁層
にクラックが発生せず、層間樹脂絶縁層と導体回路との
間で剥離が発生しないからである。
【0064】上記難溶性樹脂としては、層間樹脂絶縁層
に酸または酸化剤を用いて粗化面を形成する際に、粗化
面の形状を保持できるものであれば特に限定されず、例
えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの複合体等
が挙げられる。また、これらの樹脂に感光性を付与した
感光性樹脂であってもよい。感光性樹脂を用いることに
より、層間樹脂絶縁層に露光、現像処理を用いてバイア
ホール用開口を形成することできる。これらのなかで
は、熱硬化性樹脂を含有しているものが望ましい。それ
により、めっき液あるいは種々の加熱処理によっても粗
化面の形状を保持することができるからである。
【0065】上記難溶性樹脂の具体例としては、例え
ば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、
ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン
樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は単独
で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。さらに
は、1分子中に、2個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂がより望ましい。前述の粗化面を形成することが
できるばかりでなく、耐熱性等にも優れてるため、ヒー
トサイクル条件下においても、金属層に応力の集中が発
生せず、金属層の剥離などが起きにくいからである。
【0066】上記エポキシ樹脂としては、例えば、クレ
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールF型エポキシ
樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエ
ン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基
を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、
トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂
等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種
以上を併用してもよい。それにより、耐熱性等に優れる
ものとなる。
【0067】第1実施形態で用いる樹脂シートにおい
て、上記可溶性粒子は、上記難溶性樹脂中にほぼ均一に
分散されていることが望ましい。均一な粗さの凹凸を有
する粗化面を形成することができ、樹脂シートにバイア
ホールやスルーホールを形成しても、その上に形成する
導体回路の金属層の密着性を確保することができるから
である。また、粗化面を形成する表層部だけに可溶性粒
子を含有する樹脂シートを用いてもよい。それによっ
て、樹脂シートの表層部以外は酸または酸化剤にさらさ
れることがないため、層間樹脂絶縁層を介した導体回路
間の絶縁性が確実に保たれる。
【0068】上記樹脂シートにおいて、難溶性樹脂中に
分散している可溶性粒子の配合量は、樹脂シートに対し
て、3〜40重量%が望ましい。可溶性粒子の配合量が
3重量%未満では、所望の凹凸を有する粗化面を形成す
ることができない場合があり、40重量%を超えると、
酸または酸化剤を用いて可溶性粒子を溶解した際に、樹
脂シートの深部まで溶解してしまい、樹脂シートからな
る層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の絶縁性を維持で
きず、短絡の原因となる場合がある。
【0069】上記樹脂シートは、上記可溶性粒子、上記
難溶性樹脂以外に、硬化剤、その他の成分等を含有して
いることが望ましい。上記硬化剤としては、例えば、イ
ミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤、グアニジン系硬
化剤、これらの硬化剤のエポキシアダクトやこれらの硬
化剤をマイクロカプセル化したもの、トリフェニルホス
フィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニ
ルボレート等の有機ホスフィン系化合物等が挙げられ
る。
【0070】上記硬化剤の含有量は、樹脂シートに対し
て0.05〜10重量%であることが望ましい。0.0
5重量%未満では、樹脂シートの硬化が不十分であるた
め、酸や酸化剤が樹脂シートに侵入する度合いが大きく
なり、樹脂シートの絶縁性が損なわれることがある。一
方、10重量%を超えると、過剰な硬化剤成分が樹脂の
組成を変性させることがあり、信頼性の低下を招いたり
してしまうことがある。
【0071】上記その他の成分としては、例えば、粗化
面の形成に影響しない無機化合物あるいは樹脂等のフィ
ラーが挙げられる。上記無機化合物としては、例えば、
シリカ、アルミナ、ドロマイト等が挙げられ、上記樹脂
としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアクリル樹
脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、メラ
ニン樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられる。これらの
フィラーを含有させることによって、熱膨脹係数の整合
や耐熱性、耐薬品性の向上などを図り多層プリント配線
板の性能を向上させることができる。
【0072】また、上記樹脂シートは、溶剤を含有して
いてもよい。上記溶剤としては、例えば、アセトン、メ
チルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢
酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテートやトルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これ
らは単独で用いてもよいし、2種類以上併用してもよ
い。ただし、これらの層間樹脂絶縁層は、350℃以上
の温度を加えると溶解、炭化をしてしまう。
【0073】引き続き、第1実施形態の第1改変例に係
る多層プリント配線板について、図8を参照して説明す
る。上述した第1実施形態では、BGAを配設した場合
で説明した。第1改変例では、第1実施形態とほぼ同様
であるが、図8に示すように導電性接続ピン96を介し
て接続を取るPGA方式に構成されている。
【0074】次に、第1実施形態の第2改変例に係る多
層プリント配線板について、図9を参照して説明する。
上述した第1実施形態では、コア基板30にザグリで設
けた凹部32にICチップを収容した。これに対して、
第2改変例では、コア基板30に形成した通孔32にI
Cチップ20を収容してある。この第2改変例では、I
Cチップ20の裏面側にヒートシンクを直接取り付ける
ことができるため、ICチップ20を効率的に冷却でき
る利点がある。
【0075】第2改変例では、ICチップ20は、コア
基板30に形成された通孔32に充填樹脂34を介して
収容されている。ここで、充填樹脂34は、第1実施形
態と同様に弾性率を100Kgf/mm2以下に設定されてい
る。弾性率を下げることで、該充填樹脂34でICチッ
プ20とコア基板30との間の熱膨張差により生じる応
力を緩和させ、層間樹脂絶縁層50の剥離、クラックの
発生を防ぐ。
【0076】引き続き、第1実施形態の第3改変例に係
る多層プリント配線板について、図10を参照して説明
する。上述した第1実施形態では、ICチップ20のパ
ッド22上にトランジション層38を形成し、該トラン
ジション層38に層間樹脂絶縁層50のバイアホール6
0を接続した。これに対して、第3改変例では、トラン
ジション層を設けることなくバイアホール60をパッド
22へ直接接続してある。この第3改変例は、第1実施
形態と比較して工程を削減できるため、廉価に構成でき
る利点がある。
【0077】次に、第1実施形態の第4改変例に係る多
層プリント配線板について、図11を参照して説明す
る。上述した第1実施形態では、多層プリント配線板内
にICチップを収容した。これに対して、第4改変例で
は、多層プリント配線板内にICチップ20を収容する
と共に、表面にICチップ120を載置してある。内蔵
のICチップ20としては、発熱量の比較的小さいキャ
シュメモリが用いられ、表面のICチップ120として
は、演算用のCPUが載置されている。
【0078】ICチップ20のパッド22と、ICチッ
プ120のパッド124とは、トランジション層38−
バイアホール60−導体回路58−バイアホール160
−導体回路158−半田バンプ76Uを介して接続され
ている。一方、ICチップ120のパッド124と、ド
ータボード90のパッド92とは、半田バンプ76U−
導体回路158−バイアホール160−導体回路58−
バイアホール60−スルーホール136−バイアホール
60−導体回路58−バイアホール160−導体回路1
58−半田バンプ76Uを介して接続されている。
【0079】第4改変例では、歩留まりの低いキャシュ
メモリ20をCPU用のICチップ120と別に製造し
ながら、ICチップ120とキャシュメモリ20とを近
接して配置することが可能になり、ICチップの高速動
作が可能となる。この第4改変例では、ICチップを内
蔵すると共に表面に載置することで、それぞれの機能が
異なるICチップなどの電子部品を実装させることがで
き、より高機能な多層プリント配線板を得ることができ
る。
【0080】[第1比較例]第1比較例として、第1実施
形態と同様にして多層プリント配線板を形成した。但
し、充填樹脂34の弾性率を300Kgf/mm2に設定し
た。
【0081】[第2比較例]第2比較例として、第2改変
例と同様にして多層プリント配線板を形成した。但し、
充填樹脂34の弾性率を300Kgf/mm2に設定した。
【0082】第1実施形態、第2改変例の多層プリント
配線板と、第1、第2比較例の多層プリント配線板とを
ヒートサイクルを行った後の、層間樹脂絶縁層の剥離、
クラックの発生の有無を評価した結果を図12の図表に
示す。第1実施形態、第2改変例では、層間樹脂絶縁層
に剥離、クラックが、充填樹脂にクラックが発生しなか
ったが、第1、第2比較例では、層間樹脂絶縁層に剥
離、クラックが発生した。
【0083】
【発明の効果】以上記述したように本発明では、コア基
板に形成された通孔又は凹部にICチップを収容してな
るプリント配線板において、通孔又は凹部とICチップ
との間に介在させる充填樹脂の弾性率を250Kgf/mm2
以下まで下げることで、ICチップとコア基板との間の
熱膨張差を吸収させ、層間絶縁層の剥離、クラックの発
生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は、裁断前の多数個取り用のICチップ
の平面図であり、(B)は、面取りされ個片化されたI
Cチップの平面図であり、(C)は(B)の側面図であ
る。
【図2】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の
第1実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図で
ある。
【図3】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の
第1実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図で
ある。
【図4】(A)、(B)、(C)、(D)は、本発明の
第1実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図で
ある。
【図5】(A)、(B)、(C)は、本発明の第1実施
形態に係る多層プリント配線板の製造工程図である。
【図6】(A)、(B)、(C)は、本発明の第1実施
形態に係る多層プリント配線板の製造工程図である。
【図7】第1実施形態に係る多層プリント配線板の断面
図である。
【図8】第1実施形態の第1実施形態の第1改変例に係
る多層プリント配線板の断面図である。
【図9】第1実施形態の第2改変例に係る多層プリント
配線板の断面図である。
【図10】第1実施形態の第3改変例に係る多層プリン
ト配線板の断面図である。
【図11】第1実施形態の第4改変例に係る多層プリン
ト配線板の断面図である。
【図12】第1実施形態、第2改変例、比較例の評価結
果を示す図表である。
【符号の説明】
20 ICチップ 20a 角部 22 パッド 24 パッシベーション膜 30 コア基板 30D ヒートシンク 32 凹部 34 充填樹脂 36 樹脂層 38 トランジション層 50 層間樹脂絶縁層 58 導体回路 60 バイアホール 70 ソルダーレジスト層 76 半田バンプ 90 ドータボード 96 導電性接続ピン 97 導電性接着剤 150 層間樹脂絶縁層 158 導体回路 160 バイアホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5E336 AA08 BB03 BB15 BC26 CC32 CC37 CC38 CC58 EE20 GG14 5E346 AA02 AA16 AA32 AA43 CC04 CC08 CC09 CC32 DD02 DD25 DD32 DD44 EE33 EE35 FF04 FF07 FF15 GG02 GG15 GG17 GG18 GG22 HH11 5F047 AA17 AB03 BA21

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コア基板に形成された通孔又は凹部にI
    Cチップを収容してなるプリント配線板において、 前記通孔又は凹部とICチップとの間に介在させる充填
    樹脂の弾性率を250Kgf/mm2以下にしたことを特徴と
    するプリント配線板。
  2. 【請求項2】 通孔又は凹部にICチップを収容した基
    板上に、層間絶縁層と導体層とが繰り返し形成され、該
    層間絶縁層には、バイアホールが形成され、該バイアホ
    ールを介して電気的接続されるプリント配線板におい
    て、 前記通孔又は凹部とICチップとの間に介在させる充填
    樹脂の弾性率を250Kgf/mm2以下にしたことを特徴と
    するプリント配線板。
  3. 【請求項3】 充填樹脂の弾性率を0.1〜100Kgf/
    mm2にしたことを特徴とする請求項1又は請求項2のプ
    リント配線板。
  4. 【請求項4】 前記充填樹脂は、オレフィン系樹脂を含
    むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1のプリン
    ト配線板。
  5. 【請求項5】 前記ICチップのダイパッド上には、ト
    ランジションが形成されていることを特徴とする請求項
    1〜請求項4のいずれか1のプリント配線板。
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