JP2010109028A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線導体の表面にメッキを形成する工程などにおいて、メッキ液などの薬液に触れることにより、アルミナ焼成基板中におけるアルミナ粒子間に位置するガラス相及び絶縁基板中におけるセラミック粒子間に位置するガラス相が溶出することがある。
【解決手段】主面を備え、複数の第１のセラミック粒子及び隣り合う第１のセラミック粒子間に位置するガラス相を有する絶縁基板と、主面上に露出する第１のセラミック粒子間に位置し、第１のセラミック粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子を含有する樹脂部材と、主面上に配設された配線導体とを具備した配線基板を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体集積回路などに用いられる配線基板に関するものである。

複数のセラミック粒子を有する絶縁基板上に配線導体を配設した配線基板を作製する場合、絶縁基板が複数のセラミック粒子により構成されているため、絶縁基板の表面に凹凸が生じる。このセラミック粒子の凹凸による絶縁基板の表面粗さを低減するため、絶縁基板の表面にスパッタ成膜や樹脂層を配設した構造の絶縁基板が提案されている。また、特許文献１に開示されているように、アルミナ焼成基板と、このアルミナ焼成基板の表面に設けられ、このアルミナ焼成基板の平均粒子径よりも小さい平均粒子径を有するアルミナ表面層と、を備えたセラミックス基板が提案されている。
特開平４−２８０６９４号公報

しかしながら、配線導体の表面にメッキを形成する工程などにおけるメッキ液及び絶縁基板表面の汚れを取り除く洗浄液などの薬液に触れることにより、セラミックス部材中におけるセラミック粒子間に位置するガラス相が溶出することがある。そのため、特許文献１に記載のセラミックス基板では、アルミナ表面層中のアルミナ粒子が欠落しやすくなり、セラミックス基板の表面に大きな凹凸が生じる可能性がある。また、ガラス相が位置していた部分にメッキ液などの薬液が流れ、絶縁基板中の内部配線が腐食する可能性があった。

また、絶縁基板の表面に樹脂層を配設した場合、ガラス相の溶出は抑制できるが、一方で、この樹脂層が熱変形する場合があり、配線基板表面の平坦性の低下につながる可能性があった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、表面粗さの低下が抑制され、耐腐食性の高い配線基板を提供することを目的とする。

本発明の配線基板は、主面を備え、複数の第１のセラミック粒子と、隣り合う前記第１のセラミック粒子間に位置するガラス相と、を有する絶縁基板と、前記主面上に露出する前記第１のセラミック粒子間に位置し、前記第１のセラミック粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子を含有する樹脂部材と、前記主面上に配設された配線導体とを具備している。

本発明の配線基板によれば、主面上に露出する第１のセラミック粒子間に位置し、第１のセラミック粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子を含有する樹脂部材を備えていることから、薬液に触れることによる絶縁基板中のガラス相の流出を抑制することができる。また、樹脂部材が、主面上に露出する第１のセラミック粒子間に位置していることから、樹脂部材の熱変形による配線基板表面の平坦性の低下を抑制することができる。

以下、本発明の配線基板について図面を用いて詳細に説明する。

図１〜３に示すように、本発明の第１の実施形態にかかる配線基板１は、主面７Ａを備え、複数の第１のセラミック粒子３と、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５と、を有する絶縁基板７と、主面７Ａ上に露出する第１のセラミック粒子３間に位置し、第１のセラミック粒子３の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子９を含有する樹脂部材１１と、主面７Ａ上に配設された配線導体１３とを具備している。

本実施形態の配線基板１によれば、主面７Ａ上に露出する第１のセラミック粒子３間に位置し、第１のセラミック粒子３の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子９を含有する樹脂部材１１を具備していることから、絶縁基板７中のガラス相５の流出が抑制され、配線基板１の表面における表面粗さの増大を抑制することができる。

本実施形態における絶縁基板７は、複数の第１のセラミック粒子３と、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５と、を有している。第１のセラミック粒子３としては、電気的に絶縁性の良好な部材を用いればよく、具体的には、Ａｌ_２Ｏ_３のようなセラミック部材を用いることができる。

また、本実施形態における絶縁基板７には、内部配線１５と、内部配線１５と配線導体１３とを電気的に接続するビア導体１７と、が埋設されている。本実施形態の配線基板１は上記の樹脂部材１１を具備しているため、メッキ液などの薬液による内部配線１５及びビア導体１７の腐食を抑制することができる。内部配線１５及びビア導体１７としては、導電性の良好な部材を用いればよく、例えば、Ａｇ，Ｃｕ，Ｍｏ及びＷを用いることができる。

本実施形態における樹脂部材１１は、主面７Ａ上に露出する第１のセラミック粒子３間に位置している。樹脂部材１１を構成する樹脂としては、ガラス相５よりも耐薬品性の高い樹脂を用いることが好ましい。このように耐薬品性の高い樹脂が第１のセラミック粒子３間に位置していることから、薬液によるガラス相５の流出に伴う第１のセラミック粒子３の欠落を抑制することができる。また、樹脂部材１１が絶縁基板７上に層状に配設されているのではなく、主面７Ａ上に露出する第１のセラミック粒子３間に位置していることから、樹脂部材１１の熱変形によって配線基板１表面の凹凸が大きくなることを抑制できる。樹脂部材１１を構成する樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びポリイミド樹脂を用いることができる。

なお、本実施形態において、樹脂部材１１は、主面７Ａ上に露出する第１のセラミック粒子３間のみに位置しているが、これらの第１のセラミック粒子３の下に位置する第１のセラミック粒子３間にも位置していてもよい。

また、本実施形態における樹脂部材１１は、第１のセラミック粒子３の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子９を含有している。このように、樹脂よりも硬度の高い第２のセラミック粒子９を含有することにより強度を高めることができる。また、熱伝導性の良好な第２のセラミック粒子９を含有することにより、配線基板１が発熱し、樹脂部材１１に熱が伝わる場合であっても、この熱をより広範囲に分散させることができるので、熱応力に対する耐久性を向上させることができる。結果として、樹脂部材１１の耐久性を高めることができる。

絶縁基板７の主面上に露出し、隣り合う第１のセラミック粒子３間に複数の第２のセラミック粒子９が位置していることが好ましい。このように、第１のセラミック粒子３間に第２のセラミック粒子９が充填されていることにより、絶縁基板７の内部での熱の分散効果が高められるので、配線基板１の耐久性をより向上させることができる。例えば、隣り合う第１のセラミック粒子３間の間隔の平均値が１μｍ程度である場合、第２のセラミック粒子９の粒子径は０．５μｍ以下であることが好ましい。

また、樹脂部材１１は、配線導体１３と接合していることが好ましい。樹脂部材１１が、配線導体１３と直接接合していることにより、配線導体１３が絶縁基板７から剥離する可能性を小さくすることができるからである。また、本実施形態のように、絶縁基板７中にビア導体１７が埋設されている場合には、絶縁基板７と配線導体１３との間に薬液が流入することを抑制できるので、ビア導体１７が腐食することを抑制できる。

また、樹脂部材１１は、絶縁基板７におけるガラス相５と接合していることが好ましい。樹脂部材１１が、絶縁基板７におけるガラス相５と直接接合していることにより、樹脂部材１１と絶縁基板７の接合性を高めることができるからである。また、樹脂部材１１とガラス相５が離隔して空隙が生じている場合には、この空隙に薬液がたまり絶縁基板７の劣化につながる可能性があるが、樹脂部材１１とガラス相５とが接合していることにより、空隙が生じることを抑制できるので、絶縁基板７の耐久性を向上させることもできる。

本実施形態における配線導体１３は、絶縁基板７の主面７Ａ上に配設されている。配線導体１３としては、導電性の良好な部材を用いればよく、内部配線１５及びビア導体１７と同様に、例えば、Ａｇ，Ｃｕ，Ｍｏ及びＷを用いることができる。また、長期間の配線基板１の使用による配線導体１３の劣化を抑制するため、本実施形態の配線基板１は、配線導体１３を被覆するメッキ層１９を備えている。

次に、本発明の第２の実施形態について説明をする。

図４に示すように、本実施形態の配線基板１は、第１の実施形態と比較して、樹脂部材１１が、主面７Ａ上に露出する第１のセラミック粒子３の主面７Ａ側の端部よりも絶縁基板７の内方（図４においては、下方）に位置していることを特徴としている。これにより、樹脂部材１１の熱変形による影響を小さくすることができるので、絶縁基板７の表面の表面粗さを小さくすることができる。

このとき、第１のセラミック粒子３の欠落を抑制するため、絶縁基板７の主面７Ａに垂直な断面において、樹脂部材１１は、主面７Ａ上に露出する第１のセラミック粒子３の主面７Ａ側の端部よりも絶縁基板７の下方であるとともに、この第１のセラミック粒子３の幅の最も大きい部分（図４における一点鎖線）よりも上方にまで位置することが好ましい。

なお、本発明は、上記の実施形態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内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。

次に、本発明の配線基板１の製造方法について詳細に説明する。

まず、図５Ａに示すように、主面７Ａを備え、複数の第１のセラミック粒子３及び隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５を有する絶縁基板７を準備する。絶縁基板７は、例えば、下記のようにして作製することができる。まず、ガラス粉末、セラミック粉末などの原料粉末を有機溶剤及びバインダとともに混練する。これをシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。これらを所定の焼成温度（例えば１０００℃）で焼成する。これにより、絶縁基板７を作製することができる。

内部配線１５と、内部配線１５と配線導体１３とを電気的に接続するビア導体１７と、が埋設された絶縁基板７は、以下のようにして作製すればよい。内部配線１５となる導体ペーストを上記のセラミックグリーンシートの主面７Ａ上に被着する。さらに、貫通孔が形成されたセラミックグリーンシートを導体ペースト上に積層する。そして、この貫通孔にビア導体１７となる導体ペーストを充填する。これらを所定の焼成温度（例えば１０００℃）で焼成する。これにより、内部配線１５及びビア導体１７が埋設された絶縁基板７を作製することができる。

また、絶縁基板７は次の様に作製してもよい。まず、ガラス粉末、セラミック粉末などの原料粉末を有機溶剤及びバインダとともに混練する。これをシート状に成形して複数のセラミックグリーンシートを作製する。もしくは、プレスにて押し固めて成形する。これらを所定の焼成温度（例えば１０００℃）で焼成する。得られたセラミック基板に対して、貫通孔を形成する。貫通孔の形成方法としては、レーザー加工、ブラスト加工等がある。得られた貫通孔に導体ペーストを埋込み、焼成を行って絶縁基板７を作製する。ここで導体ペーストとしては、Ｃｕ，Ｗ，Ａｇを用いることができる。また、埋込み方法としては、圧入方法、印刷方法等がある。このように、焼き上げ基板の穴加工をした後、ペーストを埋め込むことによっても、絶縁基板７を作製することができる。

次に、図５Ｂに示すように、主面７Ａ上に露出し、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５を薬液処理により除去する。絶縁基板７を薬液に浸漬することにより、主面７Ａ上に露出し、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５を除去することができる。薬液としては、例えば、フッ酸を用いることができる。本実施形態においては、約５％濃度のフッ酸に絶縁基板７を浸漬することにより、主面７Ａ上に露出し、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５を除去している。

このとき、絶縁基板７を薬液へ浸漬する時間は３分以内に留めている。これにより、ガラス相５を除去しつつも、第１のセラミック粒子３の浸食による耐久性の低下を抑制することができる。また、ガラス相５のうち、主面７Ａ上に露出して隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置する部分を薬液により除去して、ガラス相５のうち、内部配線１５に接触する部分まで除去されることを抑制できるので、内部配線１５が薬液により腐食することを抑制できる。

絶縁基板７の表面のうち、薬液に接触させたくない部分がある場合には、この部分にテープ又は樹脂によりマスキングを行った絶縁基板７を薬液に浸漬することが好ましい。これにより、絶縁基板７を部分的に薬液に浸漬せず、絶縁基板７全体を薬液に浸漬しても、絶縁基板７の所望の位置を薬液に触れさせることができる。

なお、上記の薬液処理を行う前に、絶縁基板７に対して表面研磨処理を行うことが好ましい。主面７Ａ上に露出し、隣り合う第１のセラミック粒子３自体の凹凸が大きいと、樹脂部材１１を薬液処理によりガラス相５が除去された領域に充填した後、不要な樹脂部材１１を除去する場合に、主面７Ａ上に露出し、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置する必要な樹脂部材１１まで除去されてしまう可能性があるからである。一方、絶縁基板７に対して上記の表面研磨処理を行うことにより、不要な樹脂部材１１を除去する場合に、必要な樹脂部材１１の除去を抑制し、不要な樹脂部材１１のみを除去することができる。この表面研磨処理としては、例えば、ラップ処理又はポリッシュ処理を用いればよい。

次に、図５Ｃに示すように、上記薬液処理によりガラス相５が除去された領域に、第１のセラミック粒子３の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子９を含有する樹脂部材１１を充填する。

樹脂部材１１を充填する工程としては、具体的には、ＨＩＰ（Ｈｏｔ−Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ−Ｐｒｅｓｓｉｎｇ；熱間静水圧成形）及びＣＩＰ（Ｃｏｌｄ−Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ−Ｐｒｅｓｓｉｎｇ；冷間静水圧成形）のような高加圧による埋め込み方法、スキージなどで圧力を掛けながら刷り込みを行う方法、真空中で塗布してチャンバー内加圧して押し込む方法及び吹き付けによる方法が挙げられる。

このとき、絶縁基板７の主面７Ａ上全体に樹脂部材１１を配設した後、不要な樹脂部材１１を除去することが好ましい。主面７Ａ上に露出して隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置する部分それぞれに、容易に樹脂を充填することができるからである。具体的な除去方法としては、例えば、極表面の不要な樹脂部材を除去するためのＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；化学機械研磨）を用いることができる。

さらに、絶縁基板７の主面７Ａ上に配線導体１３を配設する。配線導体１３としては、別途形成されたものを用いてもよいが、絶縁基板７と配線導体１３との密着性を向上させるため、金属ペーストを絶縁基板７上に配設することにより形成することが好ましい。また、本実施形態の配線基板１においては、配線導体１３の表面にメッキ層１９を配設している。

以上により、図２に示すように、本実施形態の配線基板１を作製することができる。

つまり、本実施形態の配線基板の製造方法は、主面７Ａを備え、複数の第１のセラミック粒子３と、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５と、を有する絶縁基板７を準備する第１の工程と、主面７Ａ上に露出し、隣り合う第１のセラミック粒子３間に位置するガラス相５を薬液処理により除去する第２の工程と、第２の工程によりガラス相５が除去された領域に、第１のセラミック粒子３よりも小さい第２のセラミック粒子９を含有する樹脂部材１１を充填する第３の工程と、主面７Ａ上に配線導体１３を配設する第４の工程とを備えている。

なお、本実施形態においては、第１の工程から第４の工程までを順次行っているが、特にこの順番に限定されるものではない。例えば、第１の工程及び第４の工程を行い、その後、配線導体１３をメッキ層１９で被覆する場合におけるメッキ液を薬液として用いることにより第２の工程を行い、その後、第３の工程を行ってもよい。

本発明の第１の実施形態にかかる配線基板を示す断面図である。 図１における領域Ａを拡大した拡大断面図である。 図２における領域Ｂを拡大した拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる配線基板を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態にかかる配線基板の製造方法を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態にかかる配線基板の製造方法を示す拡大断面図である。 本発明の一実施形態にかかる配線基板の製造方法を示す拡大断面図である。

符号の説明

１・・・配線基板
３・・・第１のセラミック粒子
５・・・ガラス相
７・・・絶縁基板
９・・・第２のセラミック粒子
１１・・・樹脂部材
１３・・・配線導体
１５・・・内部配線
１７・・・ビア導体
１９・・・メッキ層

Claims (6)

1. 主面を備え、複数の第１のセラミック粒子と、隣り合う前記第１のセラミック粒子間に位置するガラス相と、を有する絶縁基板と、
   前記主面上に露出する前記第１のセラミック粒子間に位置し、前記第１のセラミック粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子を含有する樹脂部材と、
   前記主面上に配設された配線導体とを具備する配線基板。
2. 前記樹脂部材は、前記主面上に露出する前記第１のセラミック粒子の前記主面側の端部よりも前記絶縁基板の内方に位置していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記絶縁基板の主面上に露出し、隣り合う前記第１のセラミック粒子間に複数の前記第２のセラミック粒子が位置していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
4. 前記樹脂部材と前記ガラス相とが接合していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
5. 前記樹脂部材と前記配線導体とが接合していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
6. 主面を備え、複数の第１のセラミック粒子と、隣り合う前記第１のセラミック粒子間に位置するガラス相と、を有する絶縁基板を準備する第１の工程と、
   前記主面上に露出し、隣り合う前記第１のセラミック粒子間に位置する前記ガラス相を薬液処理により除去する第２の工程と、
   該第２の工程によりガラス相が除去された領域に、前記第１のセラミック粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい第２のセラミック粒子を含有する樹脂部材を充填する第３の工程と、
   前記主面上に配線導体を配設する第４の工程とを備えた配線基板の製造方法。
   

Images