JP2010199240A

JP2010199240A - 配線基板及びその製造方法

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Publication number: JP2010199240A
Application number: JP2009041249A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Hara; 薫原
Original assignee: Eastern Co Ltd
Current assignee: Eastern Co Ltd
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2010-09-09

Abstract

【課題】樹脂基板を薄層化しても、配線基板の剛性低下を抑制できる配線基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂基板１０のパターン形成面に形成された配線パターン２２が絶縁性樹脂層２４によって被覆され、且つ搭載される電子部品の端子又は外部接続端子と接続されるパッド２６，２８の接続面が絶縁性樹脂層２４に形成された凹部の底面に露出している配線基板であって、絶縁性樹脂層２４がガラス繊維から成る織布３２によって補強されている。
【選択図】図１

Description

本発明は配線基板及びその製造方法に関する。

半導体装置の製造工程では、図６（ａ）に示す短冊状の配線基板１００が用いられている。この配線基板１００は、その長軸方向に半導体素子等の電子部品が搭載される搭載部分１０２，１０２・・が形成されている。かかる搭載部分１０２は、スリット１０４，１０４・・に囲まれており、スリット１０４，１０４の間に形成された掛渡部１０６，１０６によって配線基板１００の本体部１０８に繋がっている。
この搭載部分１０２を形成する樹脂基板１１０の一面側には、配線基板１００の横断面図である図６（ｂ）に示す様に、配線パターン１１２，１１２・・及び半導体素子１１４の電極端子と接続されるパッド１１６，１１６・・が形成されている。
更に、樹脂基板１００の他面側には、外部接続端子としてのはんだボール１１８が装着されるパッド１２０，１２０・・が形成されている。
かかる配線パターン１１２，１１２・・は、樹脂基板１１０の両面側を覆うソルダーレジストから成る絶縁性樹脂層１２４によって被覆され、パッド１１６，１２０は絶縁性樹脂層１２４に形成された凹部の底面に露出している（下記特許文献１参照）。
尚、樹脂基板１０２の一面側に形成されたパッド１１６と樹脂基板１０２の他面側に形成されたパッド１２０とは、配線パターン１１２及び樹脂基板１１０を貫通するヴィア１２２によって電気的に接続されている。

特開２００８−３０６０７１号公報

図６に示す配線基板１００によれば、配線基板１００の所定箇所に半導体素子１１４を実装し、樹脂モールドを施した後に、掛渡部１０６，１０６・・を切断することによって、半導体装置を得ることができる。
ところで、近年、半導体装置では、その薄層化が進展し、配線基板１００の薄層化が要請されている。
かかる要請に応えるべく、樹脂基板１１０の厚さを薄くすると、配線基板１００の剛性が低下し、半導体装置の製造工程でトラブルが発生し易くなって、半導体装置の歩留率が低下する傾向がある。
そこで、本発明では、樹脂基板の薄層化に伴って配線基板の強度が低下する従来の配線基板の課題を解決し、樹脂基板を薄層化しても、配線基板の剛性低下を抑制できる配線基板及びその製造方法を提供する。

本発明者は、前記課題を解決すべく検討した結果、樹脂基板１１０の両面側に形成した配線パターン１１２，１１２・・を被覆する絶縁性樹脂層１２４として、電気絶縁性の無機繊維又は有機繊維から成る補強材によって補強されている絶縁性樹脂層を用いることによって、樹脂基板１１０を薄層化しても、配線基板１１０の剛性の低下が少ないことを知り、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、樹脂基板のパターン形成面に形成された配線パターンが絶縁性樹脂層によって被覆され、且つ搭載される電子部品の端子又は外部接続端子と接続されるパッドの接続面が前記絶縁性樹脂層に形成された凹部の底面に露出している配線基板であって、前記絶縁性樹脂層が電気絶縁性の無機繊維又は有機繊維から成る補強材によって補強されていることを特徴とする配線基板にある。
また、本発明は、配線パターンと搭載する電子部品の端子又は外部接続端子と接続されるパッドとが形成された樹脂基板のパターン形成面の全面に、電気絶縁性の無機繊維又は有機繊維から成る補強材によって補強された、半硬化状態の熱硬化性樹脂から成るシート状体のプリプレグを被着した後、前記熱硬化性樹脂の硬化を完了して前記樹脂基板と一体化して、前記補強材によって補強された絶縁性樹脂層を形成し、次いで、前記絶縁層樹脂層にレーザを照射して、前記パッドの接続面が底面に露出する凹部を形成することを特徴とする配線基板の製造方法でもある。

かかる本発明において、プリプレグとして、布帛状の補強材によって補強した半硬化状態の熱硬化性樹脂から成るシート状体のプリプレグを用いることにより、剛性等のバラツキを可及的に少なくした配線基板を得ることができる。
また、絶縁性樹脂層を、樹脂基板を形成する樹脂と同一種類の樹脂によって形成することによって、絶縁性樹脂層を樹脂基板と同等程度の電気絶縁性と高温・高湿度下での耐熱性とを呈し得るものにできる。
更に、樹脂基板として、補強材によって補強することなく樹脂のみによって形成した樹脂基板を用い、前記樹脂基板と絶縁層樹脂層との合計厚さを０．０３〜０．２ｍｍとなるように、前記樹脂基板と絶縁層樹脂層との厚さを調整することによって、薄く且つ高剛性の配線基板を得ることができる。

本発明に係る配線基板によれば、樹脂基板のパターン形成面に形成した配線パターンを被覆する絶縁性樹脂層は、電気絶縁性の無機繊維又は有機繊維から成る補強材によって補強されている。
このため、樹脂基板を薄くしても、配線基板の剛性の低下を可及的に少なくできる結果、薄層化した配線基板であっても、半導体装置の製造工程の通過性を良好に維持でき、薄層化した半導体装置の歩留率の向上を図ることができる。

本発明に係る配線基板の一例を示す正面図及び横断面図である。図１に示す配線基板の製造方法の一例を説明する工程図である。本発明に係る配線基板の他の例を示す横断面図である。図３に示す配線基板を製造する際に用いる、両面銅張板の一例を示す断面図である。得られた配線基板の撓み度を測定する測定方法を説明する説明図である。従来の配線基板を示す正面図及び横断面図である。

本発明に係る配線基板の一例を図１に示す。図１に示す配線基板は、図１（ａ）に示す様に、配線基板１０は、その長軸方向に半導体素子等の電子部品が搭載される搭載部分１２，１２・・が形成されている。かかる搭載部分１２は、スリット１４，１４に囲まれており、スリット１４，１４の間に形成された掛渡部１６，１６によって配線基板１０の本体部１８に繋がっている。
この搭載部分１２を形成する樹脂基板２０には、電気絶縁性の無機繊維又は有機繊維から成る補強材が配合されておらず、樹脂のみから成る樹脂基板である。
かかる樹脂基板２０の一面側には、配線基板１０の横断面図である図１（ｂ）に示す様に、配線パターン２２,２２・・及び搭載する半導体素子等の電子部品の電極端子と接続されるパッド２６，２６・・が形成されている。
更に、樹脂基板２０の他面側には、外部接続端子としてのはんだボール等が装着されるパッド２８，２８・・が形成されている。
かかる配線パターン２２,２２・・は、樹脂基板２０の両面側を覆う絶縁性樹脂層２４，２４によって被覆され、パッド２６，２８は絶縁性樹脂層２４に形成された凹部の底面に露出している。
尚、樹脂基板２０の一面側に形成されたパッド２６と樹脂基板２０の他面側に形成されたパッド２８とは、配線パターン２２及び樹脂基板２０を貫通するヴィア３０によって電気的に接続されている。

図１に示す絶縁性樹脂層２４，２４の各々は、補強材として、電気絶縁性の無機繊維としてのガラス繊維から成る布帛である織布３２によって補強されている。かかるガラス繊維から成る織布３２は、最も厚くなる経糸と緯糸との交差部でも厚さが２５μｍ程度のものである。
この織布３２としては、有機繊維から成る織布を用いることができる。この有機繊維としては、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂から成る有機繊維を用いることができる。また、織布３２に代えて、不織布を用いることができる。
絶縁性樹脂層２４，２４の各々での補強材の体積含有率を、２０〜８０％とすることが好ましい。
かかる補強材によって補強された絶縁性樹脂層２４に形成されている凹部は、樹脂基板１０の両面側に接合した絶縁性樹脂層２４にレーザを照射して形成したものである。
また、絶縁性樹脂層２４を、樹脂基板２０を形成する樹脂と同一種類の樹脂、例えエポキシ樹脂やポリイミド樹脂によって形成することによって、絶縁性樹脂層２４を樹脂基板２０と同等程度の電気絶縁性と高温・高湿度下での耐熱性とを呈し得るものにできる。
この様に、絶縁性樹脂層２４を織布３２によって補強することによって、図１に示す様に、樹脂基板２０が補強材によって補強されていない場合であっても、樹脂基板２０及び絶縁性樹脂層２４，２４から成る配線基板１０の合計厚さを０．０３〜０．２ｍｍとすることができる。かかる厚さの配線基板１０であっても、その剛性の低下を抑制でき、半導体装置の製造工程の工程通過性を良好に維持できる。

図１に示す配線基板１０は、図２に示す製造方法によって得ることができる。先ず、図２（ａ）に示す、補強材が配合されていない樹脂基板２０の両面側に銅箔４２，４２が積層された両面銅張板４０の所定箇所に、図２（ｂ）に示す様に、ドリル等によって貫通孔４４を形成する。
更に、図２（ｃ）に示す様に、銅箔４２，４２を給電層とする電解銅めっきによって貫通孔４４を銅で充填してヴィア３０を形成すると共に、銅箔４２，４２上に銅を析出して所定厚さの銅層を形成した後、この銅層にパターニングを施して樹脂基板２０の両面側のパターン形成面に配線パターン２２,２２・・、パッド２６，２６・・及びパッド２８，２８・・を形成する。

次いで、図２（ｄ）に示す様に、樹脂基板２０のパターン形成面の全面に、ガラス繊維から成る織布３２によって補強された、半硬化状態の熱硬化性樹脂から成るシート状体のプリプレグ３４，３４を被着する。
ここで、熱硬化性樹脂が半硬化状態のプリプレグ３４，３４とは、いわゆるＢステージ状態であること、具体的には、プリプレグ３４，３４が、室温下では粘着性を呈さない程度に、熱硬化性樹脂が硬化されているが、加熱されることによって再度粘着性を呈することを意味する。
このプリプレグ３４，３４を形成する熱硬化性樹脂としては、樹脂基板２０を形成する熱硬化性樹脂と同一種類の熱硬化性樹脂を好適に用いることができる。
かかる樹脂基板２０のパターン形成面の全面に被着したプリプレグ３４，３４に加熱処理を施して、熱硬化性樹脂の硬化を完了すると、樹脂基板２０のパターン形成面の全面に固着された絶縁性樹脂層２４を形成できる。
この絶縁性樹脂層２４の所定箇所にレーザを照射することによって、図２（ｅ）に示す様に、パッド２６又はパッド２８の接続面が底面に露出する凹部を形成できる。かかるレーザとしては、任意のレーザを使用できるが、炭酸ガスレーザを好適に用いることができる。

絶縁性樹脂層２４の凹部の底面に露出したパッド２６，２８の露出面には、必要に応じてはんだ等との濡れ性を向上できるニッケル皮膜や金皮膜を形成してもよい。
その後、図２（ｅ）に示す配線基板に、半導体素子等の電子部品が搭載される搭載部分１２，１２・・を囲むように、スリット１４，１４・・をルータによって形成することによって、図１に示す配線基板１０を得ることができる。
図１及び図２に示す配線基板１０には、補強材によって補強されていない樹脂基板２０を用いていたが、図３に示す様に、電気絶縁性の無機繊維又は有機繊維から成る補強材としての織布３８によって補強された樹脂基板２０を用いてもよい。この様に、補強材によって補強された樹脂基板２０を用いることによって、配線基板１０の剛性を更に向上できる。
図３に示す配線基板１０は、図４に示す様に、織布３８によって補強された樹脂基板２０の両面側に銅箔４２，４２が積層された両面銅張板４０を用いることによって得ることができる。
尚、その後の工程は、図２に示す工程と同一工程であるため、説明を省略する。

補強材としてのガラス繊維から成る織布３８によって補強された、ポリイミド変性樹脂から成る厚さ０．０４ｍｍの樹脂基板２０の両面側に銅箔４２，４２が積層された図３に示す両面銅張板４０を用い、両面銅張板４０の所定箇所に、ドリルによって直径１００μｍの貫通孔４４を形成した。
この銅箔４２，４２を給電層とする電解銅めっきによって貫通孔４４に銅を充填すると共に、銅箔４２，４２上に銅を析出して所定厚さの銅層を形成した後、銅層にパターニングを施して、樹脂基板２０の両面側のパターン形成面に所望の配線パターン２２,２２・・、パッド２６，２６・・及びパッド２８，２８・・を形成した。
次いで、樹脂基板２０の両面側のパターン形成面の各々に、補強材としてのガラス繊維から成る織布３２によって補強された、半硬化状態のポリイミド樹脂から成る厚さ０．０３ｍｍのシート状体のプリプレグ３４を被着した。プリプレグ３４中のガラス繊維による体積含有率は３０％であった。
このプリプレグ３４，３４に対し、真空プレス状態下で２００℃、２時間の加熱処理を施して、ポリイミド樹脂を完全に硬化させて、絶縁性樹脂層２４，２４を形成した。
更に、絶縁性樹脂層２４，２４の所定箇所に炭酸レーザを照射して、パッド２６，２８が底面に露出する凹部を形成した後、外部接続端子としてのはんだボールを装着するパッド２８の露出面に、はんだとの濡れ性を向上すべく、Ｎｉ−Ａｕ層をめっきによって形成した。
その後、半導体素子等の電子部品が搭載される搭載部分１２，１２・・を囲むように、スリット１４，１４・・をルータによって形成して、図１に示す配線基板１０を得た。得られた配線基板１０の厚さは、０．１１ｍｍであった。
この配線基板１０の一端部を、図５に示すように台５０の上面縁に把持したとき、配線基板１０の他端の位置を台５０の上面からの距離ｈを測定し、配線基板１０の撓み度とした。本実施例で得られた配線基板１０の距離ｈは７０ｍｍであった。かかる配線基板１０の半導体装置の工程通過性は良好であった。

実施例１において、両面銅張板４０として、補強材を配合することなくポリイミド樹脂のみで形成した厚さ０．０２５ｍｍの樹脂基板２０の両面側に銅箔４２，４２を積層した図２（ａ）に示す両面銅張板４０を用いた他は、実施例１と同様にして配線基板１０を得た。得られた配線基板１０の厚さは、０．１１ｍｍであった。
本実施例の配線基板１０の撓み度を示す距離ｈは９０ｍｍであった。かかる配線基板１０の半導体装置の工程通過性は良好であった。

比較例

実施例１において、両面銅張板４０として、補強材を配合することなくポリイミド樹脂のみで形成した厚さ０．０２５ｍｍの樹脂基板２０の両面側に銅箔４２，４２を積層した図２（ａ）に示す両面銅張板４０を用い、且つ絶縁性樹脂層２４に代えて市販のソルダーレジスト（感光剤非含有）を用いた他は、実施例１と同様にして配線基板１０を得た。得られた配線基板１０の厚さは、０．１３ｍｍであった。
本比較例の配線基板１０の撓み度を示す距離ｈは１６０ｍｍであった。かかる配線基板１０の半導体装置の工程通過性は、配線基板１０がローラに巻き付く等のトラブルが頻発して、実施例１及び実施例２の配線基板１０に比較して著しく劣った。

１０配線基板
１２搭載部分
１４スリット
１６掛渡部
１８本体部
２０樹脂基板
２４絶縁性樹脂層
２６，２８パッド
３０ヴィア
３２，３８織布
３４プリプレグ
４０両面銅張板
４２銅箔
４４貫通孔

Claims

樹脂基板のパターン形成面に形成された配線パターンが絶縁性樹脂層によって被覆され、且つ搭載される電子部品の端子又は外部接続端子と接続されるパッドの接続面が前記絶縁性樹脂層に形成された凹部の底面に露出している配線基板であって、
前記絶縁性樹脂層が電気絶縁性の無機繊維又は有機繊維から成る補強材によって補強されていることを特徴とする配線基板。
補強材が、布帛状である請求項１記載の配線基板。
絶縁性樹脂層に形成された凹部が、レーザの照射によって形成された凹部である請求項１又は請求項２記載の配線基板。
絶縁性樹脂層が、樹脂基板を形成する樹脂と同一種類の樹脂によって形成されている請求項１〜３のいずれか一項記載の配線基板。
樹脂基板が、補強材によって補強されることなく樹脂のみによって形成されている樹脂基板であって、前記樹脂基板と絶縁層樹脂層との合計厚さが０．０３〜０．２ｍｍである請求項１〜４のいずれか一項記載の配線基板。
配線パターンと搭載する電子部品の端子又は外部接続端子と接続されるパッドとが形成された樹脂基板のパターン形成面の全面に、樹脂基板が補強材によって補強された、半硬化状態の熱硬化性樹脂から成るシート状体のプリプレグを被着した後、
前記熱硬化性樹脂の硬化を完了して前記樹脂基板と一体化して、前記補強材によって補強された絶縁性樹脂層を形成し、
次いで、前記絶縁層樹脂層にレーザを照射して、前記パッドの接続面が底面に露出する凹部を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
プリプレグとして、布帛状の補強材によって補強した半硬化状態の熱硬化性樹脂から成るシート状体のプリプレグを用いる請求項６記載の配線基板の製造方法。
絶縁性樹脂層を、樹脂基板を形成する樹脂と同一種類の樹脂によって形成する請求項６又は請求項７記載の配線基板。
樹脂基板として、補強材によって補強することなく樹脂のみによって形成した樹脂基板を用い、前記樹脂基板と絶縁層樹脂層との合計厚さを０．０３〜０．２ｍｍとなるように、前記樹脂基板と絶縁層樹脂層との厚さを調整する請求項６〜８のいずれか一項記載の配線基板の製造方法。