JP2009239114A

JP2009239114A - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2009239114A
Application number: JP2008084839A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Maniwa; 秀明馬庭
Original assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Current assignee: Kyocera SLC Technologies Corp
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-03-27
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】内層配線導体に腐食が発生することがなく、かつ電気的な絶縁信頼性に優れる配線基板を得るこが可能な配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】平板状の絶縁基材１Ｐの両面に銅箔２Ｐが積層されて成り、配線基板本体６に対応する領域Ａおよび開口部６ａに対応する領域Ｂを有する銅張積層板３Ｐを準備し、次に銅張積層板３Ｐの銅箔２Ｐをエッチング加工して領域Ａの両面に銅箔２Ｐから成る内層配線導体２を形成するとともに領域Ｂの両面に銅箔２Ｐから成るダミー導体２Ｄを形成し、次に内層配線導体２およびダミー導体２Ｄが加工形成された銅張積層板３Ｐの両面に領域Ａおよび領域Ｂにわたって絶縁層４を形成するための絶縁シート４Ｐおよび表層配線導体５を形成するための銅箔５Ｐを積層して配線基板本体６用の積層体６Ｐを形成し、次に積層体６Ｐにおける領域Ｂを刳り抜く工程を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体素子を搭載するための配線基板の製造方法に関し、より詳細には絶縁板の両面に銅箔から成る内層配線導体が被着形成されたコア基板と、該コア基板の両面に積層された絶縁層と、該絶縁層の表面に被着された表層配線導体とを具備し、その中央部の上面から下面にかけて貫通する半導体素子収納用の開口部を有する配線基板本体と、該配線基板本体の下面に前記開口部を塞ぐように接合され、該開口部内の上面に半導体素子が搭載される放熱板とから成る配線基板の製造方法に関するものである。

従来、半導体集積回路素子等の半導体素子を搭載する配線基板として、図３に示すように、ガラスクロス基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁板１の両面に銅箔から成る内層配線導体２が被着形成されたコア基板３と、このコア基板３の両面に積層された、ガラスクロス基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成る絶縁層４と、この絶縁層４の表面に被着された表層配線導体５とを具備し、その中央部の上面から下面にかけて半導体素子Ｓを収容するための開口部６ａを有する配線基板本体６と、配線基板本体６の下面に開口部６ａを塞ぐように接着剤層７を介して接合されており、開口部６ａ内の上面に半導体素子Ｓが搭載される銅から成る放熱板８とから成る配線基板が知られている。

なお、この配線基板は、配線基板本体３における上面側の絶縁層４から下面の絶縁層４にかけて上下の内層配線導体２および表層配線導体５の所定のもの同士を電気的に接続する銅めっきから成るスルーホール導体が被着されたスルーホール９が形成されており、スルーホール９の内部には熱硬化性樹脂から成る孔埋め樹脂１０が充填されている。さらに孔埋め樹脂１０の一部は上面側の絶縁層４および表層配線導体５の一部を覆ってレジスト層を形成しており、下面側の絶縁層４および表層配線導体５は同じく熱硬化性樹脂から成るレジスト層１１で被覆されている。

そして、この配線基板は、放熱板８の上面に半導体素子Ｓを接着剤１２を介して搭載するとともに半導体素子Ｓの電極と表層配線導体５とをボンディングワイヤＷを介して接続した後、開口部６ａ内およびその周辺の上面に図示しない封止樹脂を半導体素子ＳおよびボンディングワイヤＷを覆うように被着させることにより製品としての半導体装置となる。

ところで、このような配線基板における配線基板本体６に開口部６ａを形成するには、従来以下のような方法が採用されていた。先ず、図４（ａ）に示すように、ガラスクロス基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた平板状の絶縁基材１Ｐの両面に銅箔２Ｐが積層された銅張積層板３Ｐを準備する。銅張積層板３Ｐは配線基板本体６に対応する領域Ａと開口部６ａに対応する領域Ｂとを有している。なお、図４（ａ）〜（ｅ）においては、配線基板本体６の１個分に対応する領域を抜き出して示しており、実際には領域ＡおよびＢを備えた多数の区画が縦横の並びに一体的に配列されている。

次に、図４（ｂ）に示すように、銅張積層板３Ｐの両面の銅箔２Ｐを所定のパターンにエッチングして配線基板本体６に対応する領域Ａに内層配線導体２を形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、ガラスクロス基材に未硬化のエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂成分を含浸させた未硬化の絶縁シート４Ｐと銅箔５Ｐとを準備する。これらの絶縁シート４Ｐおよび銅箔５Ｐも配線基板本体６に対応する領域Ａおよび開口部６ａの対応する領域Ｂを有している。

次に、図４（ｄ）に示すように、配線基板本体６に対応する領域Ａに内層配線導体２が形成された銅張積層板３Ｐの両面に未硬化の絶縁シート４Ｐおよび銅箔５Ｐを積層し、これらをプレス装置により加圧しながら加熱して絶縁シート４Ｐを熱硬化させることにより配線基板本体６用の積層体６Ｐを得る。

次に、図４（ｅ）に示すように、積層体６Ｐにおける開口部６ａに対応する領域Ｂをルータ等の切削装置を用いて刳り抜くことにより開口部６ａを形成する。なお、このときスルーホール９も穿孔する。

ところで従来の方法によれば、内層配線導体が形成された銅張積層板の両面に絶縁シートおよび銅箔を積層し、これらを加圧および加熱して配線基板本体用の積層体を得る際に、銅張積層板の開口部に対応する領域には銅箔からなる導体が存在しないことから、開口部に対応する領域においては十分な圧力が付与されずに銅張積層板と絶縁シートとが強固に密着せずに剥離が発生することがあった。開口部に対応する領域は配線基板本体用の積層体を形成した後に刳り抜かれる領域であり、そのような剥離があっても問題ないと考えられていたが、開口部に対応する領域において銅張積層板と絶縁シートとが強固に密着していないと、開口部に対応する領域を刳り抜く際に発生する剥離が配線基板本体に対応する領域Ａまで進行し、配線基板本体にける開口部近傍のコア基板とこれに積層された絶縁層との間に僅かな隙間が形成されてしまい、このような隙間を介して配線基板本体の内部に水分が侵入して内層配線導体に腐食を発生させたり電気的な絶縁信頼性を低下させてしまったりするという問題点があることが分かった。
特開平６−１４２１５３号公報

本発明は、かかる問題点に鑑み案出されたものであり、その課題は、配線基板本体における開口部近傍のコア基板と絶縁層との間に隙間が形成されることがなく、それにより内層配線導体に腐食が発生することがなく、かつ電気的な絶縁信頼性に優れる配線基板を得るこが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、絶縁板の両面に銅箔から成る内層配線導体が被着形成されたコア基板と、該コア基板の両面に積層された絶縁層と、該絶縁層の表面に被着された表層配線導体とを具備し、その中央部の上面から下面にかけて貫通する半導体素子収納用の開口部を有する配線基板本体と、該配線基板本体の下面に前記開口部を塞ぐように接合され、該開口部内の上面に半導体素子が搭載される放熱板とから成る配線基板の製造方法であって、前記絶縁板を形成するための平板状の絶縁基材の両面に前記内層配線導体を形成するための銅箔が積層されて成り、前記配線基板本体に対応する領域および前記開口部に対応する領域を有する銅張積層板を準備する工程と、前記銅張積層板の前記銅箔をエッチング加工して前記配線基板本体に対応する領域の両面に前記銅箔から成る前記内層配線導体を形成するとともに前記開口部に対応する領域の両面に前記銅箔から成るダミー導体を形成する工程と、前記内層配線導体および前記ダミー導体が加工形成された前記銅張積層板の両面に前記配線基板本体に対応する領域および前記開口部に対応する領域にわたって前記絶縁層を形成するための絶縁シートおよび前記表層配線導体を形成するための銅箔を積層して配線基板本体用の積層体を形成する工程と、前記積層体における前記開口部に対応する領域を刳り抜く工程とを備えることを特徴とするものである。
さらに本発明の配線基板の製造方法は、前記ダミー導体がドット状のパターンであることを特徴とするものである。

本発明の配線基板の製造方法によれば、コア基板用の銅張積層板における配線基板本体に対応する領域の両面に銅箔から成る内層配線導体を形成するとともに開口部に対応する領域の両面に銅箔から成るダミー導体を形成し、その上に絶縁層用の絶縁シートおよび表層配線導体用の銅箔を積層することから、これらを加圧および加熱して配線基板本体用の積層体を得る際に、開口部に対応する領域においても十分な圧力が付与され強固に密着する。したがって、配線基板用の積層体における開口部に対応する領域を刳り抜く際にもコア基板とこれに積層された絶縁層との間に剥離が発生することはなく、それにより内層配線導体に腐食が発生することがなく、かつ電気的な絶縁信頼性に優れる配線基板を得ることが可能な配線基板の製造方法を提供することができる。

さらに、ダミーパターンをドット状のパターンとした場合、積層時のエアー抜け性が良く、強固に密着させることができるという利点がある。

次に、本発明の配線基板の製造方法を図１（ａ）〜（ｅ）および図２（ｆ），（ｇ）に基づいて詳細に説明する。これらの図は本発明の配線基板の製造方法を説明するための工程毎の概略断面図であり、これらの図で示した工程を経ることにより図３に示した配線基板が製造される。また、これらの図において、１は絶縁板、２は内層配線導体、３はコア基板、４は絶縁層、５は表層配線導体であり、１ａは絶縁板１を形成するための絶縁基材、２ａは内層配線導体２を形成するための銅箔、３ａはコア基板３用の銅張積層板、４ａは絶縁層４を形成するための絶縁シート、５ａは表層配線導体５を形成するための銅箔である。なお、これらの図においては、図４（ａ）〜（ｅ）の場合と同様に、配線基板本体６の１個分に対応する領域を抜き出して示している。

先ず、図１（ａ）に示すように、ガラスクロス基材にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた平板状の絶縁基材１Ｐの両面に銅箔２Ｐが積層された銅張積層板３Ｐを準備する。絶縁基材１Ｐは絶縁板１を形成するためのものであり、銅箔２Ｐは内層配線導体２および後述するダミー導体２Ｄを形成するためのものである。この張銅張積層板３Ｐからコア基板３が作成され、配線基板本体６に対応する領域Ａと開口部６ａに対応する領域Ｂとを有している。なお、絶縁基材１Ｐの厚みは０．０６〜１．４０ｍｍ程度であり、銅箔２Ｐの厚みは７〜３５μｍ程度である。

次に、図１（ｂ）に示すように、銅張積層板３Ｐの両面の銅箔２Ｐを所定のパターンにエッチングして配線基板本体６に対応する領域Ａの両面に内層配線導体２を形成するとともに開口部６ａに対応する領域Ｂの両面にダミー導体２Ｄを形成する。ダミー導体２Ｄは、例えば直径が３０〜５００μｍ程度の円形または多角形のドット状のパターンにより形成されていることが好ましく、隣接するドット同士の間隔が３０〜５００μｍであることが好ましい。それにより後述するように銅張積層板３Ｐの両面に絶縁シート４Ｐおよび銅箔５Ｐを積層して加圧および加熱する際に銅張積層板３Ｐと絶縁シート４Ｐとの間のエア抜け性が向上する。なお、領域Ｂの面積に対するダミー導体２Ｄの面積比率は、領域Ａの面積に対する内層配線導体２の面積比率の０．７〜１．３倍の範囲が好ましい。このような範囲にすることによって銅張積層板３Ｐの両面に絶縁シート４Ｐおよび銅箔５Ｐを積層して加圧および加熱する際に、全領域を略均一に加圧することができる。なおダミー導体２Ｄはドット状のパターンに限られず、ストライブ状のパターンやメッシュ状あるいはベタ状のパターンであってもよい。

次に、図１（ｃ）に示すように、ガラスクロス基材に未硬化のエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂成分を含浸させた未硬化の絶縁シート（プリプレグ）４Ｐと銅箔５Ｐとを準備する。絶縁シート４Ｐは絶縁層４を形成するためのものであり、銅箔５Ｐは表層配線導体５を形成するためのものである。これらの絶縁シート４Ｐおよび銅箔５Ｐも配線基板本体６に対応する領域Ａおよび開口部６ａに対応する領域Ｂを有している。なお、絶縁シート４Ｐの厚みは０．０２〜０．１５ｍｍ程度であり、銅箔５Ｐの厚みは３〜３５μｍ程度である。

次に、図１（ｄ）に示すように、配線基板本体６に対応する領域Ａの両面に内層配線導体２が形成されているとともに開口部６ａに対応する領域Ｂの両面にダミー導体２Ｄが形成された銅張積層板３Ｐの両面に未硬化の絶縁シート４Ｐおよび銅箔５Ｐを積層し、これらをプレス装置により加圧しながら加熱して絶縁シート４Ｐを熱硬化させることにより配線基板本体６用の積層体６Ｐを得る。このとき、銅張積層板３Ｐの領域Ｂにはその両面に銅箔からなるダミー導体２Ｄが形成されているので、領域Ｂにおいても領域Ａと同様に十分な圧力が付与され、積層体６Ｐの全領域において銅張積層板３Ｐと絶縁シート４Ｐとが強固に密着する。なお、加圧および加熱にはヒータを備えたプレス装置が用いられ、加圧の圧力は０．３〜５．０ＭＰａ、加熱の温度は１８０〜２４０℃、加熱および加圧の時間は２〜６時間程度である。

次に、図１（ｅ）に示すように、積層体６Ｐにおける開口部６ａに対応する領域Ｂをルータ等の切削装置を用いて刳り抜くことにより開口部６ａを形成する。なお、領域Ａにはスルーホール９を穿孔する。このとき、積層体６Ｐは銅張積層板３Ｐの領域Ｂの両面には銅箔からなるダミー導体２Ｄが形成されており、それによりその全領域において銅張積層板３Ｐと絶縁シート４Ｐとが強固に密着しているので、この積層体６Ｐにおける開口部６ａに対応する領域Ｂを刳り抜く際にもコア基板３とこれに積層された絶縁層４との間に剥離が発生することはない。したがって、内層配線導体２に腐食が発生することがなく、かつ電気的な絶縁信頼性に優れる配線基板を得るこが可能となる。

次に、図２（ｆ）に示すように、開口部６ａの内壁およびスルーホール９の内壁ならびに銅箔５Ｐの表面に無電解銅めっきおよび電解銅めっきを施すとともに所謂半田剥離法により表層配線導体５およびスルホール導体を形成し、さらに孔埋め樹脂１０およびレジスト層１１を形成することにより本発明による配線基板本体６が完成し、しかる後、図２（ｇ）に示すように、配線基板本体６の下面に銅板から成る放熱板８を接着剤層７を介して接合することにより半導体素子Ｓを搭載するための配線基板が完成する。

（ａ）〜（ｅ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。（ｆ），（ｇ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。従来および本発明の製造方法により製造される配線基板の概略断面図である。（ａ）〜（ｅ）は、従来の配線基板の製造方法を説明するための概略断面図である。

符号の説明

１：絶縁板
１Ｐ：絶縁板１を形成するための絶縁基材
２：内層配線導体
２Ｐ：内層配線導体を形成するための銅箔
３：コア基板
３Ｐ：コア基板３用の銅張積層板
４：絶縁層
４Ｐ：絶縁層４を形成するための絶縁シート
５：表層配線導体
５Ｐ：表層配線導体を形成するための銅箔
６：配線基板本体
６Ｐ：配線基板本体６用の積層体

Claims

絶縁板の両面に銅箔から成る内層配線導体が被着形成されたコア基板と、該コア基板の両面に積層された絶縁層と、該絶縁層の表面に被着された表層配線導体とを具備し、その中央部の上面から下面にかけて貫通する半導体素子収納用の開口部を有する配線基板本体と、該配線基板本体の下面に前記開口部を塞ぐように接合され、該開口部内の上面に半導体素子が搭載される放熱板とから成る配線基板の製造方法であって、前記絶縁板を形成するための平板状の絶縁基材の両面に前記内層配線導体を形成するための銅箔が積層されて成り、前記配線基板本体に対応する領域および前記開口部に対応する領域を有する銅張積層板を準備する工程と、前記銅張積層板の前記銅箔をエッチング加工して前記配線基板本体に対応する領域の両面に前記銅箔から成る前記内層配線導体を形成するとともに前記開口部に対応する領域の両面に前記銅箔から成るダミー導体を形成する工程と、前記内層配線導体および前記ダミー導体が加工形成された前記銅張積層板の両面に前記配線基板本体に対応する領域および前記開口部に対応する領域にわたって前記絶縁層を形成するための絶縁シートおよび前記表層配線導体を形成するための銅箔を積層して配線基板本体用の積層体を形成する工程と、前記積層体における前記開口部に対応する領域を刳り抜く工程とを備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
前記ダミー導体がドット状のパターンであることを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。