JP2010034197A

JP2010034197A - ビルドアップ基板

Info

Publication number: JP2010034197A
Application number: JP2008193386A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Yoshimura; 英明吉村; Tokuichi Ozaki; 徳一尾崎; Kenji Iida; 憲司飯田; Tomoyuki Abe; 知行阿部
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-07-28
Filing date: 2008-07-28
Publication date: 2010-02-12
Also published as: CN101652021B; TW201008405A; US20100018762A1; CN101652021A; KR101233047B1; KR20100012814A

Abstract

【課題】低熱膨張率を維持しつつ剛性を確保することができるビルドアップ基板を提供する。
【解決手段】第１絶縁層２１には繊維２３が埋め込まれる。繊維２３の働きで第１および第２絶縁層２１、２２の熱膨張率は低く抑えられる。第１および第２絶縁層２１、２２の熱膨張率は導電ランド１５の熱膨張率に合わせ込まれる。ビルドアップ基板１１で応力の発生は低減される。しかも、繊維２３の働きでビルドアップ基板１１の剛性は高められる。加えて、第１絶縁層２１の表面に積み重ねられる第２絶縁層２２は樹脂材料からなる。第２絶縁層２２の表面で繊維２３の露出は確実に回避される。ビア１６および導電ランド１５の形成時、たとえ樹脂材料および繊維２３の界面に沿って第１絶縁層２１内にめっき液が染み込んでも、第２絶縁層２２の表面にめっき液の到達は回避される。ビア１６とビア１６に本来接続されてはいけない導電パターンとの間で導通は確実に回避される。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁層を備えるビルドアップ基板に関する。

ビルドアップ基板は広く知られる。ビルドアップ基板は、順番に重ね合わせられる導電性配線層および絶縁層を備える。絶縁層には貫通孔が形成される。貫通孔内には導電材料から形成されるビアが形成される。ビアは絶縁層の表面および裏面の導電性配線層同士を接続する。絶縁層には例えばシリカといったフィラーが混入される。こうして絶縁層の熱膨張率は導電性配線層の熱膨張率に合わせ込まれる。
特開２００５−２６８５１７号公報

ビルドアップ基板は例えば単体で用いられる。ビルドアップ基板の表面には例えば半導体チップが実装される。実装にあたって例えばはんだバンプが用いられる。はんだバンプはビルドアップ基板上の導電パッドと半導体チップの導電パッドとの間に挟み込まれる。しなしながら、フィラー混入の絶縁層では十分な剛性が確保されない。その結果、ビルドアップ基板と半導体チップとの接合は十分に確保されることができない。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、低熱膨張率を維持しつつ剛性を確保することができるビルドアップ基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、ビルドアップ基板は、繊維、および、前記繊維に含浸する樹脂材料で形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層に積み重ねられて、樹脂材料からなる第２絶縁層と、前記第２絶縁層の表面に形成される導電ランドと、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通する貫通孔内に充填される導電材料から形成されて、前記導電ランドに接続されるビアとを備えることを特徴とする。

こうしたビルドアップ基板によれば、第１絶縁層には繊維が埋め込まれる。その結果、第１絶縁層および第２絶縁層の熱膨張率は低く抑えられる。第１絶縁層および第２絶縁層の熱膨張率は導電ランドの熱膨張率に合わせ込まれる。ビルドアップ基板で応力の発生は低減される。しかも、繊維の働きでビルドアップ基板の剛性は高められる。その結果、ビルドアップ基板上に例えば半導体チップが実装されても、ビルドアップ基板と半導体チップとの接合は確実に維持される。

しかも、こうしたビルドアップ基板では、第１絶縁層の表面に第２絶縁層が積み重ねられる。第２絶縁層は樹脂材料からなる。したがって、第２絶縁層の表面で繊維の露出は確実に回避される。例えばビアおよび導電ランドの形成時に、たとえ貫通孔内から樹脂材料および繊維の界面に沿って第１絶縁層内に導電材料のめっき液が染み込んでも、第２絶縁層の表面にめっき液の到達は回避される。ビアとこのビアに本来接続されてはいけない例えば導電パターンとの間で電気的導通は確実に回避される。

ビルドアップ基板の製造方法は、繊維、および、前記繊維に含浸する樹脂材料で形成される第１樹脂シートに加熱処理を施す工程と、前記第１樹脂シートの表面に樹脂材料からなる第２樹脂シートを重ね合わせて、前記第１樹脂シートおよび前記第２樹脂シートに加熱処理を施す工程と、前記第２樹脂シートおよび前記第１樹脂シートを貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔内に導電材料を充填して前記貫通孔内にビアを形成するとともに、前記第２樹脂シートの表面に前記ビアに接続される導電性配線層を形成する工程とを備えることを特徴とする。

こうした製造方法によれば、ビアの形成にあたって貫通孔内に例えば導電材料すなわちめっき液が流れ込む。貫通孔内には繊維が露出することから、例えば樹脂材料および繊維の界面に沿ってめっき液は第１樹脂シート内に染み込むことが想定される。第１樹脂シートには第２絶縁層が重ね合わせられる。その結果、第２樹脂シートの表面で繊維の露出は確実に回避される。したがって、たとえ貫通孔内から樹脂材料および繊維の界面に沿って第１樹脂シート内にめっき液が染み込んでも、第２樹脂シートの表面にめっき液の到達は回避される。ビアとこのビアに本来接続されてはいけない導電パターンとの間で電気的導通は確実に回避される。

以上のように、ビルドアップ基板は低熱膨張率を維持しつつ剛性を確保することができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一具体例に係るビルドアップ基板１１の断面構造を概略的に示す。ビルドアップ基板１１は複数の絶縁体１２および導電性配線層１３の積層体から形成される。ここでは、４層の絶縁体１２と５層の導電性配線層１３とが交互に積層される。絶縁体１２は絶縁性を有する。後述のように、絶縁体１２には例えば１枚のガラス繊維クロスが埋め込まれる。ガラス繊維クロスはガラス繊維糸の織布および不織布のいずれかから形成される。絶縁体１２は単体で形状を維持する剛性を有する。なお、ガラス繊維クロスに代えてアラミド繊維クロスが用いられてもよい。

導電性配線層１３は、絶縁体１２の表面で延びる導電パターン１４を備える。同様に、導電性配線層１３は、絶縁体１２の表面に形成される導電ランド１５を備える。導電パターン１４は導電ランド１５に接続される。絶縁体１２を挟み込む導電ランド１５同士はビア１６で電気的に接続される。ビア１６の形成にあたって、絶縁体１２には導電ランド１５同士の間で貫通孔が形成される。貫通孔は導電材料で充填される。導電性配線層１３やビア１６はＣｕ（銅）といった導電材料から形成される。

ビルドアップ基板１１の表面には複数の導電パッド１７が露出する。導電パッド１７は導電ランド１５に接続される。導電パッド１７は例えばＣｕ（銅）といった導電材料から形成される。ビルドアップ基板１１の表面で導電パッド１７以外の領域にはオーバーコート層１８が積層される。オーバーコート層１８には例えば樹脂材料が用いられる。ビルドアップ基板１１の表面の導電パッド１７はビルドアップ基板１１の裏面の導電性配線層１３に電気的に接続される。

図２に示されるように、各絶縁体１２は、第１絶縁層２１と、第１絶縁層２１の表面に積み重ねられる第２絶縁層２２とを備える。第１絶縁層２１にはガラス繊維クロス２３が埋め込まれる。ここでは、ガラス繊維クロス２３は織布から形成される。ガラス繊維クロス２３の繊維はビルドアップ基板１１の表面や裏面に沿って延びる。第１絶縁層２１の形成にあたってガラス繊維クロス２３には樹脂材料が含浸される。第２絶縁層２２は樹脂材料からなる。第２絶縁層２２には繊維は含まれない。樹脂材料には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂が用いられる。第１絶縁層２１の厚みは第２絶縁層２２の厚みより大きく設定される。ここでは、第１絶縁層２１の厚みは例えば４０μｍに設定される。第２絶縁層２２の厚みは例えば１０μｍに設定される。

次に、ビルドアップ基板１１の製造方法を説明する。図３に示されるように、第１樹脂シート３１が用意される。第１樹脂シート３１では樹脂材料にガラス繊維クロスが埋め込まれる。ガラス繊維クロスの繊維は第１樹脂シート３１の表面や裏面に沿って延びる。第１樹脂シート３１の形成にあたってガラス繊維クロスにエポキシ樹脂が含浸される。第１樹脂シート３１の裏面には導電性配線層３２が張り合わせられる。第１樹脂シート３１には加熱処理が施される。このとき、加熱処理の温度は、エポキシ樹脂を完全に硬化させない温度に設定される。その結果、第１樹脂シート３１ではエポキシ樹脂は半硬化する。第１樹脂シート３１の形状は導電性配線層３２の形状に倣う。第１樹脂シート３１は第１絶縁層２１に相当する。導電性配線層３２は導電性配線層１３に相当する。

図４に示されるように、第１樹脂シート３１の表面には第２樹脂シート３３が重ね合わせられる。第２樹脂シート３３はエポキシ樹脂単体からなる。第２樹脂シート３３にはガラス繊維クロスは埋め込まれない。第１樹脂シート３１および第２樹脂シート３３には加熱処理が施される。加熱処理の温度は、第１樹脂シート３１および第２樹脂シート３３のエポキシ樹脂を完全に硬化させる温度に設定される。その結果、第１樹脂シート３１および第２樹脂シート３３のエポキシ樹脂は完全に硬化する。第１樹脂シート３１および第２樹脂シート３３の積層体３４が形成される。第２樹脂シート３１は第２絶縁層２２に相当する。積層体３４は絶縁体１２に相当する。

図５に示されるように、積層体３４には所定の位置で貫通孔３５が形成される。貫通孔３５の形成にあたって例えばレーザが用いられる。貫通孔３５は第１樹脂シート３１および第２樹脂シート３３を貫通する。貫通孔３５は導電性配線層３２上に空間を区画する。貫通孔３５の形成後、積層体３４の表面にはデスミア処理が施される。デスミア処理にあたって例えば過マンガン酸ナトリウムや過マンガン酸カリウムが用いられる。こうして貫通孔３５内でスミアは除去される。同時に、第１樹脂シート３１の表面や第２樹脂シート３３の表面には粗化に基づき凸凹が形成される。貫通孔３５内では樹脂材料の溶融に基づき第１樹脂シート３１のガラス繊維クロスは露出する。

続いて、積層体３４の表面には例えば無電解めっきに基づき導電材料のシード層３６が形成される。シード層３６は貫通孔３５内に形成される。その後、図６に示されるように、積層体３４の表面ではシード層３６上に所定のパターンでフォトレジスト３７が形成される。フォトレジスト３７は積層体３４の表面に所定パターンで空隙３８を象る。空隙３８内に貫通孔３５は配置される。図７に示されるように、積層体３４の表面には導電材料の電解めっきが施される。その後、フォトレジスト３７は除去される。フォトレジスト３７の除去後、積層体３４の表面ではフォトレジスト３７の除去領域で導電材料が例えばエッチングに基づき除去される。こうして積層体３４の表面には前述の導電パターン１４が形成される。同時に、貫通孔３５にはビア１６が形成される。貫通孔３５上には導電ランド１５が形成される。

フォトレジスト３７の除去後、積層体３４の表面には前述の第１樹脂シート３１がさらに重ね合わせられる。導電性配線層１３は積層体３４および第１樹脂シート３１で挟み込まれる。第１樹脂シート３１に加熱処理が施される。こうして第１樹脂シート３１は積層体３４の表面に張り付けられる。第１樹脂シート３１の形状は導電性配線層１３の形状に倣う。その後、第２樹脂シート３３の重ね合わせ、加熱処理、貫通孔３５の形成、無電解めっき、フォトレジスト３７の形成、電解めっきおよびフォトレジスト３７の除去が繰り返される。こうして規定の積層数の絶縁体１２および導電性配線層１３が形成される。最上層の積層体３４には前述の導電パッド１７やオーバーコート層１８が形成される。こうしてビルドアップ基板１１が形成される。

こういったビルドアップ基板１１によれば、絶縁体１２にはガラス繊維クロス２３が埋め込まれる。その結果、絶縁体１２の熱膨張率は低く抑えられる。絶縁体１２の熱膨張率は導電性配線層１３の熱膨張率に合わせ込まれる。ビルドアップ基板１１で応力の発生は低減される。しかも、ガラス繊維クロス２３の働きで絶縁体１２の剛性は高められる。ビルドアップ基板１１の表面に例えば半導体チップが実装されても、ビルドアップ基板１１と半導体チップとの接合は確実に維持される。

以上のようなビルドアップ基板１１の製造時、シード層３６の形成にあたって貫通孔３５内にめっき液が流れ込む。貫通孔３５内にはガラス繊維クロスが露出することから、例えば樹脂材料およびガラス繊維クロスの繊維の界面に沿ってめっき液は第１樹脂シート３１内に染み込むことが想定される。前述の通り、第１樹脂シート３１には第２樹脂シート３３が重ね合わせられる。その結果、絶縁体１２の表面すなわち第２樹脂シート３３の表面でガラス繊維クロスの露出は確実に回避される。したがって、たとえ樹脂材料および繊維の界面に沿ってめっき液が染み込んでも、第２樹脂シート３３の表面にめっき液の到達は確実に回避される。ビア１６とこのビア１６に本来接続されてはいけない導電パターン１４との間で電気的導通は確実に回避される。

その一方で、例えばガラス繊維クロス２３が絶縁体１２の表面に隣接して埋め込まれると、絶縁体１２の表面でガラス繊維クロスが露出することが考えられる。このとき、シード層の形成にあたって貫通孔３５内にめっき液が流れ込むと、樹脂材料およびガラス繊維クロスの繊維の界面に沿ってめっき液は絶縁体１２内に染み込むことが想定される。めっき液はビア１６と第２樹脂シート３３の表面に形成される導電性配線層１３とを接続してしまう。ビア１６とこのビア１６に本来接続されてはいけない導電パターン１４との間で電気的導通が確立されてしまう。導電パターンに異常が発生してしまう。こうしたビルドアップ基板１１は製品として使用されることができない。

本発明の一具体例に係るビルドアップ基板の断面構造を示す断面図である。ビルドアップ基板の拡大部分断面図である。第１樹脂シートの裏面に導電性配線層を重ね合わせる工程を概略的に示す図である。第１樹脂シートの表面に第２樹脂シートを重ね合わせる工程を概略的に示す図である。樹脂シートの積層体に貫通孔を形成する工程を概略的に示す図である。積層体の表面にフォトレジストを形成する工程を概略的に示す図である。積層体の表面に電解めっきを施す工程を概略的に示す図である。積層体の表面からフォトレジストを除去する工程を概略的に示す図である。

符号の説明

１１ビルドアップ基板、１５導電ランド、１６ビア、２１第１絶縁層、２２第２絶縁層、３１第１樹脂シート、３３第２樹脂シート、３５貫通孔。

Claims

繊維、および、前記繊維に含浸する樹脂材料で形成される第１絶縁層と、
前記第１絶縁層に積み重ねられて、樹脂材料からなる第２絶縁層と、
前記第２絶縁層の表面に形成される導電ランドと、
前記第１絶縁層および前記第２絶縁層を貫通する貫通孔内に充填される導電材料から形成されて、前記導電ランドに接続されるビアとを備えることを特徴とするビルドアップ基板。
請求項１に記載のプリント配線板において、前記繊維はガラス繊維およびアラミド繊維の少なくともいずれかから形成されることを特徴とするプリント配線板。
請求項１または２に記載のプリント配線板において、前記繊維は織布および不織布のいずれかから形成されることを特徴とするプリント配線板。
繊維、および、前記繊維に含浸する樹脂材料で形成される第１樹脂シートに加熱処理を施す工程と、
前記第１樹脂シートの表面に樹脂材料からなる第２樹脂シートを重ね合わせて、前記第１樹脂シートおよび前記第２樹脂シートに加熱処理を施す工程と、
前記第２樹脂シートおよび前記第１樹脂シートを貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔内に導電材料を充填して前記貫通孔内にビアを形成するとともに、前記第２樹脂シートの表面に前記ビアに接続される導電ランドを形成する工程とを備えることを特徴とするビルドアップ基板の製造方法。