JP2007081157A - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明は反り防止用の補強手段が設けられた多層配線基板及びその製造方法に関し、反りの発生を抑制すると共にこの多層配線基板を効率よくかつ低コストで製造することを課題とする。
【解決手段】 コア層101Aを中心とし、このコア層101Aに絶縁層104A,104B,106A,106Bと配線層105A,105B,108A,108Bを複数層積層形成してなる多層配線基板であって、前記コア層101Aを補強材を含まない絶縁材料112と、この絶縁材料112の両面に形成された銅箔113(パターン配線部103b)を有する構成とする。
【選択図】 図4

Description

本発明は多層配線基板及びその製造方法に係り、特に反り防止用の補強手段が設けられた多層配線基板及びその製造方法に関する。
現在、半導体チップなどの半導体装置を用いた電子機器の高性能化及び小型化が進められており、これに伴い半導体装置も高密度化され、多ピン化及び小型化が図られている。このように多ピン化及び小型化された半導体装置を実装可能とする基板として、ビルドアップ法を利用した多層配線基板が提供されている。
この種の多層配線基板は、ガラス布銅張積層板等の補強部材をコア層とし、この両面に絶縁層と配線層を交互に形成した構成とされている(特許文献1参照)。図1は、この種の多層配線基板10Aの一例の概略構成を示す断面図である。同図に示すように多層配線基板10Aは、スルーホール12が形成されたコア基板11の両面に絶縁層13及び配線層14が積層形成された構成とされている。コア基板11の上下に形成されている配線層14は、スルーホール12により電気的に接続された構成とされている。
一方、近年では、上記したビルドアップ法を利用した多層配線基板において、コア層を有しない多層配線基板の開発が行われている(特許文献2参照)。図2は、従来のコア層を有しない多層配線基板10Bの一例の概略構成を示す断面図である。
同図に示すように、コア層を有しない多層配線基板10B(以下、必要に応じてコアレス基板という)は、支持基板16に絶縁層13と配線層14を順次積層した後、支持基板16を除去することにより多層配線基板10Aを形成する(図2は、支持基板16を除去する前の状態を示している)。この多層配線基板10Aは、絶縁層13及び配線層14の形成時においては、絶縁層13及び配線層14は支持基板16に支持される。また、絶縁層13及び配線層14の形成後は、支持基板16が除去されることにより多層配線基板10Bの薄型化を図ることができる。
特開2000−261147号公報 特開平10−125818号公報
しかしながら、図1に示す多層配線基板10Aは、配線層14を微細形成することができるため、高密度化された半導体装置の実装が可能となる。しかしながら、この多層配線基板10Aは、内部にコア基板11を有しているため、このコア基板11に形成されるスルーホール12の微細化が困難で、多層配線基板10Aの全体としての高密度が図れないという問題点がある。
また、コア基板11にスルーホール12を形成する際、ドリルを用いてスルーホール用開口を形成するが、ドリル工程ではスルーホール用開口の形成に長時間を要し、また形成コストが高くなるという問題点があった。更に、コア基板11を設けることにより、必然的に多層配線基板10Aが厚くなり、上記した電子機器の小型化の妨げになるという問題点もあった。
一方、図2に示すコアレス基板である多層配線基板10Bは、図1に示す多層配線基板10Aに対して薄型化を図ることができるものの、必然的に支持基板16を除去する必要があり、支持基板16が無駄になってしまうという問題点があった。また、多層配線基板10Bの製造工程において、支持基板16を除去するエッチング工程が必要となり製造工程が複雑化すると共に、エッチングの実施には長時間を要するために製造効率が悪いという問題点があった。更に、コアレス基板である多層配線基板10Bは、コア基板が存在しないため、強度が低下して反りが生じ易いという問題点もあった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、反りの発生を抑制しうる多層配線基板を提供すると共に、この多層配線基板を効率よくかつ低コストで製造しうる多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために本発明では、コア層を中心とし、該コア層の両面に配線層と絶縁層とを複数層積層形成してなる多層配線基板であって、前記コア層が、補強材を含まない絶縁材料と、該絶縁材料の両面に積層された銅箔とを有することを特徴とするものである。
上記発明によれば、ガラス布銅張積層板等の補強部材が不要となるため、多層配線基板の薄型化を図ることができると共に、部品点数が削減できることより低コスト化を図ることができる。
また、上記発明において、前記コア層を構成する絶縁材料を前記絶縁層と同一の材料とすることが望ましい。
この構成とすることにより、絶縁層とコア層の加工を同一方法で行うことができると共に、絶縁層とコア層との間で熱膨張率差がないため反りの発生を抑制することができる。
また、上記発明において、前記配線層を層間接続を行うビアと配線パターンとにより構成し、かつ、前記ビアの向きが前記コア層を中心として対称とすることが望ましい。
この構成とすることにより、コア層を中心とした多層配線基板のバランスが良くなり、多層配線基板に反りが発生することを抑制することができる。
また、上記発明において、前記絶縁材料はビルドアップ樹脂とすることか望ましい。
この構成とすることにより、コア層に高密度にビア形成を行うことが可能となる。
また、上記発明において、前記銅箔が、配線パターン部と、該配線パターン部の間に配設された補強部とを有する構成としてもよい。
この構成とすることにより、配線パターンが形成されない部分を利用して補強部が形成されるため、コア層の機械的強度を高めることができる。
また、上記発明において、前記銅箔が、配線パターン部と、該配線パターン部の間に配設された電源或いはグランド配線として機能する面状配線とを有する構成としてもよい。
この構成とすることにより、配線パターンが形成されない部分を利用して、電源或いはグランド電極として機能する面状配線が形成されるため、電源或いはグランドの電気的特性を高めつつ、コア層の機械的強度を高めることができる。
また、上記の課題を解決するために本発明では、絶縁材料の両面に銅箔が形成されたコア層の両面に、層間接続を行うビアと配線パターンとにより構成される配線層と絶縁層とを順次積層形成することを特徴とするものである。
上記発明によれば、従来のコアレス基板で必要であった支持基板のエッチング除去が不要となるため、製造工程の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。また、コア層を中心にその両面に配線層と絶縁層とを順次積層形成することができるため、バランスの良い反りのない多層配線基板を容易に製造することができる。
また、上記発明において、前記ビアを形成する際、ビア孔をレーザにより形成することとしてもよい。
この方法を用いることにより、従来のスルーホール孔の形成において必要とされたドリル加工が不要となり、ビア孔及びビアプラグを高密度で形成することが可能となる。
本発明によれば、薄型化及び高密度化を図ることができると共に、この薄型化及び高密度化を図りうる多層配線基板を容易かつ効率的に製造することが可能となる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
図3は、本発明の第1実施例である多層配線基板100Aを示している。尚、同図に示すように本実施例では、多層配線基板100Aとして6層積層構造のものを例に挙げて説明するものとする。しかしながら、本願発明の適用は6層積層構造に限定されるものではなく、各種層数を有する多層配線基板に広く適用が可能なものである。
多層配線基板100Aは、大略するとコア層101A、第1の絶縁層104A,104B、配線層105A,105B、第2の絶縁層106A,106B、配線層108A,108Bが積層形成された構成とされている。また、第2の絶縁層106Aの下面にはソルダーレジスト102が形成され、第2の絶縁層106Bの上面にはソルダーレジスト109が形成されている。
コア層101Aは、図4(E)に示されるように、絶縁材料112と配線層103とにより構成されている。絶縁材料112は、例えば熱硬化性を有するエポキシ系のビルドアップ樹脂よりなる。また、配線層103は銅により形成されており、層間接続を行うビアプラグ部103aと、面方向の接続を行うパターン配線部103bとにより構成されている。
本実施例では、絶縁材料112は補強材を含まない構成としている。具体的には、図1を用いて説明したように、従来用いられていたコア基板11はビルドアップ樹脂をガラスクロス、アラミド不織布、LCP織布等の織布や不織布中に含浸させた構成とされていた。しかしながら、本実施例で用いるコア層101Aは、絶縁材料112にガラスクロス等の補強材は含まれておらず、ビルドアップ樹脂からなる構成とされている。
第1の絶縁層104A,104B及び第2の絶縁層106A,106Bは、絶縁材料112と同様に、熱硬化性を有するエポキシ系のビルドアップ樹脂よりなる。第1の絶縁層104A,104Bは、コア層101Aを挟むように形成されており、また第2の絶縁層106A,106Bは、コア層101A及び第1の絶縁層104A,104Bを挟むように形成される。
尚、上記した各ビルドアップアップ樹脂は、熱硬化性を有するものに限定されるものではなく、感光性を有したビルドアップアップ樹脂やポリイミド等の他の絶縁性樹脂を用いることも可能である。
一方、多層配線基板100Aは、前記したコア層101A及び各絶縁層104A,104B,106A,106Bと共に、配線層105A,105B,108A,108Bが形成されている。この各配線層105A,105B,108A,108Bは、例えばCuにより形成されている。
配線層105A,105Bは同一構成とされており、ビアプラグ部105aとパターン配線部105bとを有した構成とされている。ビアプラグ部105aは第1の絶縁層104A,104Bに形成された開口部に形成され、パターン配線部105bは第1の絶縁層104A,104B上に形成されている。また、ビアプラグ部105aの一端はパターン配線部105bに接続され、他端はコア層101Aに形成されたパターン配線部103bに接続されている。
配線108A,108Bは同一構成とされており、ビアプラグ部108aとパターン配線部108bとにより構成されている。ビアプラグ部108aは第2の絶縁層106A,106Bに形成された開口部に形成され、パターン配線部108bは第2の絶縁層106A,106B上に形成されている。また、ビアプラグ部108aの一端はパターン配線部108bに接続され、他端は配線105A,105Bに形成されたパターン配線部105bに接続されている。
上記構成とされた多層配線基板100Aは、従来の多層配線基板10A(図1参照)で必要とされていたガラスクロス等により補強されたコア基板11に代えて、絶縁材料112と配線層103とよりなるコア層101Aを用いている。このため、多層配線基板100Aの薄型化を図ることができると共に、部品点数が削減できることにより低コスト化を図ることができる。
また、本実施例ではコア層101Aを構成する絶縁材料112を各絶縁層104A,104B,106A,106Bと同一のビルドアップアップ材料としているため、絶縁層104A,104B,106A,106Bとコア層101Aの加工を同一方法で行うことができる。
また、絶縁層104A,104B,106A,106Bとコア層101A(絶縁材料112)との間で熱膨張率差がなくなるため、多層配線基板100Aに反りが発生することを抑制できる。また、各絶縁層112,104A,104B,106A,106Bとして、高密度加工が可能なビルドアップ樹脂を用いているため、後述するようにビアプラグ部103a,105a,108aを高密度に形成することができる。
更に、本実施例に係る多層配線基板100Aでは、コア層101Aを中心として第1の絶縁層104Aと第1の絶縁層104B,第2の絶縁層106Aと第2の絶縁層106B、配線層105Aと配線層105B、配線層108Aと配線層108Bが対称となるよう配置されている。
特に、後述するようにビアプラグ部105a,108aは、レーザ加工により形成されたビア孔に銅(Cu)をめっき充填することにより形成さるため円錐台形状となる。この円錐台とされたビアプラグ部105a,108aについても、本実施例ではコア層101Aを中心として対称に配置される。
このようにコア層101Aを中心として、その上下に配置される構成を対称となるよう構成とすることにより、コア層101Aを中心とした多層配線基板100Aのバランスが良くなり、多層配線基板100に反りが発生することを抑制することができる。
続いて、上記構成とされた多層配線基板100Aの製造方法について、図4を参照しつつ以下説明する。尚、図4において、図3に示した構成と対応する構成については、同一符号を付すものとする。
多層配線基板100Aを製造するには、先ず図4(A)に示すコア材料111を用意する。このコア材料111は、絶縁材料112の両面に銅箔113を配設した構成とされている。絶縁材料112は、前記したように熱硬化性を有するエポキシ系のビルドアップ樹脂等により構成されている。
このコア材料111上には、スクリーン印刷法,感光性樹脂フィルムのラミネート,或いは塗布法等により、感光性樹脂材料よりなるフォトレジストを形成する。次に、このフォトレジストに対してマスクパターン(図示せず)を介して光線を照射し露光させることでパターニングを行い、後述するビアプラグ部103aの形成位置に開口部を形成する。
そして、このパターニングされたフォトレジストをマスクとして片面の銅箔113のエッチングが行われる。その後、フォトレジストを剥離することにより、図4(B)に示すように、ビアプラグ部103aの形成位置にレーザ用開口114が形成される。
続いて、レーザ用開口114が形成された銅箔113をマスクとして、レーザ加工が実施され、図4(C)に示されるように、絶縁材料112に対してビア用開口115が形成される。または、銅箔113上から直接レーザ加工をして、絶縁材料112に対してビア用開口115が形成される。
このビア用開口115の表面には、無電解銅めっきにより導電経路となるシード層(図示せず)が形成される。このシード層が形成されると、続いて電解銅めっきが実施され、図4(D)に示すように、ビア用開口115内にビアプラグ部103aが形成される。
続いて、ビアプラグ部103aが形成されたコア材料111の両面上には、スクリーン印刷法,感光性樹脂フィルムのラミネート,或いは塗布法等により、感光性樹脂材料よりなるフォトレジストが形成される。次に、このフォトレジストに対してマスクパターン(図示せず)を介して光線を照射し露光させることでパターニングを行い、パターン配線部103bの形成位置を除きフォトレジストを除去する。
次に、このパターニングされたフォトレジストをマスクとして銅箔113のエッチングが行われる。その後、フォトレジストを剥離することにより、図4(E)に示すように、ビアプラグ部103a及びパターン配線部103bよりなる配線層103が形成され、これによりコア層101Aが製造される。
上記のようにしてコア層101Aが形成されると、このコア層101Aをコアとして絶縁層104A,104B,106A,160B及び配線層105A,105B,108A,108Bの形成処理が実施される。尚、これ以降の工程では、コア層101Aを挟んだ上下層における加工は一括的に行われる。
先ず、コア層101Aの上面及び下面に、熱硬化性のエポキシ樹脂等の塗布や、樹脂フィルムの積層により第1の絶縁層104A,104B(ビルドアップ層)を形成する。次に、この第1の絶縁層104A,104Bのビアプラグ部105aの形成位置にレーザ加工によりビア用開口116A,116Bを形成する。
図4(F)は、上記のようにして、第1の絶縁層104A,104Bにビア用開口116A,116Bが形成された状態を示している。
次に、めっき法を用いて第1の絶縁層104A,104Bに配線105A,105Bを形成する。即ち、第1の絶縁層104A,104Bのビア用開口116A,116Bにビアプラグ部105aを形成すると共に、第1の絶縁層104A,104Bの外側に位置する面にパターン配線部105bを形成する。この際、パターン配線部105bとビアプラグ部105aは一体的に接続され、これにより配線層105A,105Bが形成される。
具体的には、第1の絶縁層104A,104Bの外側に位置する面に無電解メッキでシード層を形成し、その後にフォトリソグラフィ法にてパターン配線部103bの形状に対応したレジストパターン(図示せず)を形成する。次に、このレジストパターンをマスクにして電解めっきによりCuを析出させ、その後にレジストパターン及び不要なシード層を除去する。これにより図4(G)に示すように、ビアプラグ部105a及びパターン配線部105bよりなる配線105A,105Bが形成される。
上記のように、第1の絶縁層104A,104B及び配線層105A,105Bが形成されると、続いて第2の絶縁層106A,106B及び配線層108A,108Bの形成が行われる。尚、この第2の絶縁層106A,106B及び配線層108A,108Bの形成は、前記した第1の絶縁層104A,104B及び配線層105A,105Bの形成方法と同一であるため、その説明は省略するものとする。
次に、第2の絶縁層106A,106Bにソルダーレジスト102,109をスクリーン印刷法等により形成する。次に、このソルダーレジスト102,109に対してマスクパターン(図示せず)を介して光線を照射し、露光させることでパターニングを行い、開口部102A,109Aを形成する。この開口部102A,109Aの形成位置は、パターン配線部108bと対向する位置に選定されている。よって、ソルダーレジスト102,109が形成された状態で、パターン配線部108bは当該開口部102A,109Aから露出した状態となる。尚、開口部102A,109Aを有するソルダーレジスト102,109は、スクリーン印刷法により、エポキシ等の熱硬化性樹脂材料を印刷することにより形成してもよい。
上記した一連の工程を実施することにより、図3に示す多層配線基板100Aが製造される。本実施例に係る製造方法によれば、コア層101Aの両面に第1の絶縁層104A,104B、第2の絶縁層106A,106B、配線層105A,105B、及び配線層108A,108Bを順次積層形成するため、反りの発生を抑制することができる。また、従来のコアレス基板10B(図2参照)で必要であった支持基板16のエッチング除去が不要となるため、製造工程の短縮及び製造コストの低減を図ることができる。
また、コア層101Aを中心にその両面に第1の絶縁層104Aと第1の絶縁層104B、配線層105Aと配線層105B、第2の絶縁層106Aと第2の絶縁層106B、及び配線層108Aと配線層108Bを順次積層形成するため、コア層101Aを中心として上下のバランスが良好な反りのない多層配線基板100Aを容易に製造することができる。
また、ビアプラグ部103aを形成する際、ビア用開口115をレーザにより形成するため、従来のスルーホール孔の形成において必要とされたドリル加工が不要となり、ビア用開口115及びビアプラグ部103aを高密度で形成することが可能となる。これにより、多層配線基板100Aを高密度化された半導体装置及び電子装置の基板として用いることが可能となる。
また、本実施例に係る製造方法は、従来から行われている多層配線基板の製造工程を大きく変更することがないため、設備コストの低減及びこれに伴い多層配線基板100Aのコスト低減を図ることができる。更に、本実施例による多層配線基板100Aの製造方法では、コア層101Aは他の第1の絶縁層104A,104B,106A,106Bと略等しい厚さ(例えば、0.03〜0.1mm)であるため、多層配線基板100Aの薄型化を実現することもできる。
次に、本発明の第2及び第3実施例である多層配線基板100B,100Cについて説明する。図5は第2実施例である多層配線基板100Bに用いるコア層101Bを示しており、図6は第2実施例である多層配線基板100Bを示している。また、図7は第3実施例である多層配線基板100Cに用いるコア層101Cを示しており、図8は第3実施例である多層配線基板100Cを示している。尚、図5乃至図8において、図3乃至図4を用いて説明した第1実施例に係る多層配線基板100Aの構成と同一構成については同一符号を付し、その説明を省略するものとする。
図5及び図6に示す第2実施例に係る多層配線基板100Bは、コア層101Bを構成する絶縁材料112に、配線層103と共に補強部120を形成したことを特徴とするものである。
この補強部120は、銅箔113(図4(A)参照)から形成されるものであり、よってパターン配線部103bの形成時に同時形成することが可能なものである。また、補強部120の配置位置は、既定されている配線パターン部103bの形成位置以外の位置に選定されている。従って、補強部120を形成することにより、パターン配線部103bが影響を受けるようなことはない。この構成とすることにより、パターン配線部103bが形成されない部分を利用して補強部120が形成されるため、コア層101Bの機械的強度を高めることができ、反りを低減したより信頼性の高い多層配線基板100Bを実現することができる。
一方、図7及び図8に示す第3実施例に係る多層配線基板100Cは、コア層101Cを構成する絶縁材料112に、配線層103と共に面状配線(いわゆる、べたパターン)を形成したことを特徴とするものである。本実施例では、面状配線をグランド層122とした例を示しているが電源層としてもよく、更にグランド層と電源層が混在する構成としてもよい。
このグランド層122も、銅箔113から形成されるものであり、よってパターン配線部103bの形成時に同時形成することが可能なものである。また、グランド層122の配置位置も、既定されている配線パターン部103bの形成位置以外の位置に選定されている。従って、グランド層122を形成することにより、パターン配線部103bが影響を受けるようなことはない。
この構成とすることにより、パターン配線部103bが形成されない部分を利用して、電源或いはグランドとして機能する面状配線が形成されるため、電源或いはグランドの電気的特性を高めつつ、コア層101Cの機械的強度を高めることができる。
また、面状配線をグランド層122とした場合には、このグランド層122をシールド層として機能させることができ、高周波特性の良好な多層配線基板100Cを実現することが可能となる。更に、銅箔の面積を大きく取ることができるため、コア層101Cの機械的強度を高めることができ、反りの発生を低減することもできる。
尚、上記した多層配線基板100Aの製造方法では、図示の便宜上、一枚のコア層101Aから1個の多層配線基板100Aが製造される手順を図示して説明したが、実際はいわゆる多数個取りが行われる。即ち、一枚のコア層101A上に多数の多層配線基板100Aを形成し、これを個片化することにより個々の多層配線基板100Aが形成される。これにより、製造効率の向上を図ることができる。
図1は、従来の一例である多層配線基板を示す断面図である(その1)。 図2は、従来の一例である多層配線基板を示す断面図である(その2)。 図3は、本発明の第1実施例である多層配線基板を示す断面図である。 図4は、本発明の第1実施例である多層配線基板の製造方法を製造手順に沿って説明するための図である。 図5は、本発明の第2実施例である多層配線基板を構成するコア層を示す断面図である。 図6は、本発明の第2実施例である多層配線基板を示す断面図である。 図7は、本発明の第3実施例である多層配線基板を構成するコア層を示す断面図である。 図8は、本発明の第3実施例である多層配線基板を示す断面図である。
符号の説明
100A〜100C 多層配線基板
101A〜101C コア層
102,109 ソルダーレジスト
102A,109A 開口部
103 配線
103a,105a,108a,110a ビアプラグ部
103b,105b,108b パターン配線部
104A,104B 第1の絶縁層
105A,105B,108A,108B 配線
106A,106B 第2の絶縁層
111 コア材料
112 絶縁材料
113 銅箔
114 レーザ用開口
115,116A,116B ビア用開口
120 補強部
122 グランド層

Claims (8)

  1. コア層を中心とし、該コア層の両面に配線層と絶縁層とを複数層積層形成してなる多層配線基板であって、
    前記コア層が、補強材を含まない絶縁材料と、該絶縁材料の両面に積層された銅箔とを有することを特徴とする多層配線基板。
  2. 前記コア層を構成する絶縁材料は、前記絶縁層と同一の材料であることを特徴とする請求項1記載の多層配線基板。
  3. 前記配線層は層間接続を行うビアと配線パターンとにより構成されており、かつ、前記ビアの向きが前記コア層を中心として対称であることを特徴とする請求項1または2記載の多層配線基板。
  4. 前記絶縁材料は、ビルドアップ樹脂であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の多層配線基板。
  5. 前記銅箔は、配線パターン部と、該配線パターン部の間に配設された補強部とを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の多層配線基板。
  6. 前記銅箔は、配線パターン部と、該配線パターン部の間に配設された電源或いはグランド配線として機能する面状配線とを有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の多層配線基板。
  7. 絶縁材料の両面に銅箔が形成されたコア層の両面に、層間接続を行うビアと配線パターンとにより構成される配線層と絶縁層とを順次積層形成することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
  8. 前記ビアを形成する際、ビア孔をレーザにより形成することを特徴とする請求項7記載の多層配線基板の製造方法。
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