JP2010010431A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 搭載する電子部品を長期間にわたり安定して作動させることが可能な薄型で高密度な配線基板を提供すること。
【解決手段】 複数の外部接続パッド５を含む表層の第１の導体層１ｆと、信号配線１Ｓを含む内層の第２の導体層１ｄとが、第１の導体層１ｆと第２の導体層１ｄとの間に複数の層間絶縁層２ｄ，２ｅを挟んで対面するように配設されている配線基板１０である。外部接続パッド５と信号配線１Ｓとの間の距離が遠くなり、例え外部接続パッド５の縁を起点として外部接続パッド５に接する層間絶縁層２ｅにクラックが発生したとしても、そのクラックが信号配線１Ｓに到達するまでに長期間を要する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板に関するものである。

従来、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる高密度多層配線基板として、厚みが０．２〜２．０ｍｍ程度のガラス−樹脂板の両面に銅箔から成る配線導体を有するコア基板の前記両面にそれぞれの厚みが１０〜１００μｍ程度の樹脂から成る層間絶縁層とめっき膜から成る配線導体とを交互に積層して成るビルドアップ配線基板が知られている。このようなビルドアップ配線基板は、例えば次に述べる方法により製作される。

まず、ガラスクロス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絶縁シートを準備する。次にこの絶縁シートの両面に銅箔を貼着するとともに絶縁シート中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて両面銅張り板を得る。次にこの両面銅張り板にその上下面を貫通するスルーホールを穿孔するとともに前記スルーホール内壁にめっき膜を被着させて上下面の銅箔をスルーホール内のめっき膜で電気的に接続する。次にスルーホール内を樹脂で充填した後、上下面の銅箔を所定パターンにエッチングすることにより、ガラス−樹脂板の両面に銅箔から成る配線導体を有するコア基板を得る。

次に、このコア基板の上下面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に無機絶縁性フィラーを分散させた樹脂フィルムを貼着するとともに樹脂フィルム中の熱硬化性樹脂を熱硬化させて層間絶縁層を形成する。次に前記層間絶縁層にレーザ加工によりビアホールを穿孔するとともにビアホール内を含む層間絶縁層の表面にセミアディティブ法によりめっき膜から成る配線導体を上下面同時に形成する。そしてさらに、次層の層間絶縁層や配線導体の形成を複数回繰り返すことによりガラス−樹脂板の両面に銅箔から成る配線導体を有するコア基板の両面に樹脂から成る層間絶縁層とめっき膜から成る配線導体とを交互に積層して成るビルドアップ配線基板が製作される。

しかしながら、このようなビルドアップ配線基板は、コア基板の両面に樹脂から成る層間絶縁層とめっき膜から成る配線導体とを交互に積層することから、これらの層間絶縁層と配線導体とを順次多層化することにより高密度配線が可能であるものの、コア基板として厚みが０．２〜２．０ｍｍ程度のガラス−樹脂板を使用することから、配線基板の全体厚みを薄くすることが困難であるという問題点があった。

そこで、例えば特許文献１には、平坦な主面を有する支持基板上に、導体層と層間絶縁層とを交互に複数積層して導体層と層間絶縁層とから成る配線基板用の積層体を形成し、しかる後、前記積層体を前記支持基板上から剥離することにより、コア基板を必要としない薄型で高密度配線の配線基板を製造する方法が提案されている。

ここで、このようなコア基板を必要としない薄型で高密度配線の配線基板の従来例を図８に示す。図８に示す例は、５層の導体層１１ａ〜１１ｅと４層の層間絶縁層１２ａ〜１２ｄとが順次交互に積層されているとともに上下の最表層にソルダーレジスト層１３ａ，１３ｂが積層されることにより配線基板２０が形成されている。上面側表層の導体層１１ａには配線基板に搭載される半導体素子等の電子部品Ｅの電極が半田バンプＢ１を介して電気的に接続される電子部品接続パッド１４が形成されている。また、下面側表層の導体層１１ｅには電子部品Ｅを搭載した配線基板２０が実装される外部電気回路基板３０の配線導体３１に半田ボールＢ２を介して接続される外部接続パッド１５が形成されている。さらに内層の導体層１１ｂ〜１１ｃには信号導体１１Ｓを有している。なお、電子部品接続パッド１４と外部接続パッド１５とはその間の層間絶縁層１２ａ〜１２ｄ間に配設された導体層１１ｂ〜１１ｄを介して電気的に接続されており、各層間絶縁層１２ａ〜１２ｄを挟んで上下に位置する導体層１１ａ〜１１ｅ同士は各層間絶縁層１２ａ〜１２ｄを貫通するビア導体１６ａ〜１６ｄを介して電気的に接続されている。

しかしながら、この従来の配線基板２０によると、ガラス−樹脂板からなる剛性の高いコア基板を有していないこと、および各層間絶縁層１２ａ〜１２ｄが薄く撓みやすいことから、その剛性が不十分となりやすい。その結果、電子部品Ｅを搭載後、配線基板２０を外部電気回路基板３０に実装して電子部品Ｅを繰り返し作動させると、電子部品Ｅが作動時に発生する熱により配線基板２０と外部電気回路基板３０との間に発生する熱応力により、図９に示すように、外部接続パッド１５の縁を起点として外部接続パッド１５に接する層間絶縁層１２ｄにクラックＣが発生しやすい。このようなクラックＣは、内部の導体層１１ｄにおける信号導体１１Ｓにまで短期間のうちに達して信号導体１１Ｓを断線させてしまうので電子部品Ｅを長期間にわたり安定して作動させることが困難であり、配線基板としての寿命が短いという問題点を有していた。
特開２００７−１５０１７１公報

本発明の課題は、搭載する電子部品を長期間にわたり安定して作動させることが可能な薄型で高密度な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、複数の外部接続パッドを含む表層の第１の導体層と、信号配線を含む内層の第２の導体層とが、前記第１の導体層と第２の導体層との間に複数の層間絶縁層を挟んで対面するように配設されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、複数の外部接続パッドを含む表層の第１の導体層と、信号配線を含む内層の第２の導体層とが、前記第１の導体層と第２の導体層との間に複数の層間絶縁層を挟んで対面するように配設されていることから、外部接続パッドと信号配線との間の距離が遠くなり、例え外部接続パッドの縁を起点として外部接続パッドに接する層間絶縁層にクラックが発生したとしても、そのクラックが信号配線に到達するまでに長期間を要する。したがって、搭載する半導体素子を長期間にわたり安定して作動させることが可能な薄型で高密度な配線基板を提供することができる。

次に、本発明における配線基板の一実施形態例について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板を説明するための概略断面図であり、図１において１ａ〜１ｆは導体層、２ａ〜２ｅは層間絶縁層、３ａ，３ｂはソルダーレジスト層、４は電子部品接続パッド、５は外部接続パッド、６ａ〜６ｅはビア導体であり、主としてこれらで本実施形態例の配線基板１０が構成されている。

本実施形態例の配線基板１０は、図１に示すように、厚みが５〜２０μｍ程度の銅からなる６層の導体層１ａ〜１ｆと厚みが１０〜５０μｍ程度の熱硬化性樹脂からなる５層の層間絶縁層２ａ〜２ｅとが順次交互に積層されているとともに上下の最表層に厚みが１０〜３０μｍ程度の熱硬化性樹脂からなるソルダーレジスト層３ａ，３ｂが積層されることにより形成されている。

導体層１ａ〜１ｆは、例えば銅めっき等の良導電性材料から成り、配線基板１０に搭載する半導体素子等の電子部品Ｅの各電極を外部電気回路基板３０の配線導体３１に電気的に接続する作用をなす。

上面側表層の導体層１ａには電子部品接続パッド４が形成されている。この電子部品接続パッド４には電子部品Ｅの電極が半田バンプＢ１を介して電気的に接続され、それによって本例の配線基板１０に電子部品Ｅが搭載される。

また、下面側表層の導体層１ｆには外部接続パッド５が形成されている。この外部接続パッド５は外部電気回路基板３０の配線導体３１に半田ボールＢ２を介して電気的に接続され、それによって電子部品Ｅを搭載する配線基板１０が外部電気回路基板３０に実装される。

内層に位置する導体層１ｂ〜１ｅは、電子部品接続パッド４と外部接続パッド５とを電気的に接続するためのものであり、細い帯状の信号配線１Ｓを含む複数の配線パターンを有している。そしてそれらの配線パターンや電子部品接続パッド４および外部接続パッド５のうち層間絶縁層２ａ〜２ｅを挟んで上下に位置する所定のもの同士が層間絶縁層２ａ〜２ｅをそれぞれ貫通するビア導体６ａ〜６ｅにより電気的に接続されている。

また、層間絶縁層２ａ〜２ｅは、例えば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にシリカやタルク等の無機絶縁性フィラーを分散させた電気絶縁材料から成り、電子部品接続パッド４や外部接続パッド５、あるいは導体層１ａ〜１ｆにおける配線パターンの所定のもの同士を電気的に絶縁する作用をなす。

さらに、ソルダーレジスト層３ａ，３ｂは、例えばアクリル変性エポキシ樹脂にシリカやタルク等の無機絶縁性フィラーを３０〜７０質量％程度分散させた電気絶縁材料から成り、上面側における電子部品接続パッド４および下面側における外部接続パッド５の半田バンプＢ１や半田ボールＢ２との接合部を画定するとともに配線基板１０に対する耐熱性や電気絶縁性を向上させる作用をなす。

なお、このような配線基板１０は、まず、図２に示すように、平坦な主面を有する硬質材料から成る支持基板４０の主面上に銅箔や銅めっき層等から成る導体層１ｆ用のパターン化されていない金属層１Ｆを剥離可能となるように接着剤層４１を介して被着し、次に、図３に示すように、この金属層１Ｆの上に層間絶縁層２ｅ用の未硬化樹脂層を積層するとともに熱硬化させた後、レーザ加工を施してビア導体６ｅを設けるための貫通孔を穿孔して層間絶縁層２ｅを形成し、次に図４に示すように、層間絶縁層２ｅの上面および貫通孔内に導体層１ｅおよびビア導体６ｅを周知のセミアディティブ法により形成し、次に図５に示すように、同様にして次層の層間絶縁層２ｄ〜２ａと導体層１ｄ〜１ａおよびビア導体６ｄ〜６ａとを順次交互に形成して配線基板１０用の積層体を形成し、最後に図６に示すように、支持基板４０から配線基板１０用の積層体を剥離するとともに導体層１ｆ用の金属層１Ｆを所定のパターンにエッチングした後、上下面にソルダーレジスト層３ａ，３ｂを被着することにより形成される。

そして、本例の配線基板においては、内層の導体層１ｄが信号配線１Ｓを含んでおり、この信号配線１Ｓを含む内層の導体層１ｄと外部接続パッド５を含む表層の導体層１ｆとが間に２つの層間絶縁層２ｄ，２ｅを挟んで対面するように配設されており、このことが重要である。このように信号配線１Ｓを含む内層の導体層１ｄと外部接続パッド５を含む表層の導体層１ｆとが間に２つの層間絶縁層２ｄ，２ｅを挟んで対面するように配設されていることから、外部接続パッド５と信号配線２Ｓとの間の距離が遠くなり、例え外部接続パッド５の縁を起点として層間絶縁層２ｅにクラックが発生したとしても、そのクラックが信号配線２Ｓに到達するまでに長期間を要する。したがって、搭載する電子部品Ｅを長期間にわたり安定して作動させることが可能な薄型で高密度な配線基板を提供することができる。

なお、外部接続パッド５と内層の導体層１ｄの信号導体１Ｓとの間はこれらの間の層間絶縁層２ｄおよび２ｅにそれぞれ設けたビア導体６ｄおよび６ｅにより接続されていることが好ましい。この場合、例えば層間絶縁層２ｄおよび２ｅをまとめて貫通するビア導体により接続する場合と比較して、ビア導体６ｄおよび６ｅのそれぞれのアスペクト比を小さいものとすることができ、ビア導体６ｄおよび６ｅの形成が容易なものとなる。

かくして本発明の配線基板によれば、搭載する電子部品を長期間にわたり安定して作動させることが可能な薄型で高密度な配線基板を提供することができる。なお、本発明は、上述の実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更が可能であることは言うまでもない。例えば上述の実施形態例では、外部接続パッド５は下面側表層の層間絶縁層１ｆ表面から突出するように形成されていたが、図７に配線基板１０Ａとして示すように、外部接続パッド５が下面側表層の層間絶縁層１ｆ内に埋没されるように形成されているとともに下面側のソルダーレジスト層３ｂが省略されていても良い。

は、本発明にかかる配線基板の一実施形態例を説明するための概略断面図である。 は、図１に示す配線基板１０の製造方法を説明するための概略断面図である。 は、図１に示す配線基板１０の製造方法を説明するための概略断面図である。 は、図１に示す配線基板１０の製造方法を説明するための概略断面図である。 は、図１に示す配線基板１０の製造方法を説明するための概略断面図である。 は、図１に示す配線基板１０の製造方法を説明するための概略断面図である。 は、本発明にかかる配線基板の別の実施形態例を示す概略断面図である。 は、従来の配線基板の例を示す概略断面図である。 は、図８に示す配線基板における問題点を説明するための要部拡大図である。

符号の説明

１ａ〜１ｆ：導体層
２ａ〜２ｅ：層間絶縁層
３：ソルダーレジスト層
４：電子部品接続パッド
５：外部接続パッド
６ａ〜６ｅ：ビア導体
１０，１０Ａ：配線基板

Claims (1)

1. 複数の外部接続パッドを含む表層の第１の導体層と、信号配線を含む内層の第２の導体層とが、前記第１の導体層と第２の導体層との間に複数の層間絶縁層を挟んで対面するように配設されていることを特徴とする配線基板。

Images