JP2012124281A - 配線板、電子部品内蔵基板、配線板の製造方法及び電子部品内蔵基板の製造方法 - Google Patents

配線板、電子部品内蔵基板、配線板の製造方法及び電子部品内蔵基板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】層間接続を安定させ、信頼性の高い配線板、電子部品内蔵基板、配線板の製造方法及び電子部品内蔵基板の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】配線板又は電子部品内蔵基板は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板と、基板に設けられた少なくとも1つの配線と電気的に接続されるビアと、を含み、ビアは、基板よりも径方向内側に、複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有する。そして、配線板又は電子部品内蔵基板の製造方法は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板を準備する手順と、基板にビア形成穴を形成する手順と、少なくともビア形成穴の内壁をアッシング処理する手順と、ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、絶縁基板内に層間接続層を有する配線板、電子部品内蔵基板、配線板の製造方法及び電子部品内蔵基板の製造方法に関する。
近年、回路基板は、高密度化が進んでいる。配線を高密度で配置できる基板として、絶縁基板内に層間接続層を有する配線板が提案されている。
例えば、特許文献1には、コア材の表面に配線パターンを形成する工程と、前記配線パターンを含む前記コア材の表面に無機系フィラーの混入された有機樹脂よりなる絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に前記配線パターンまで届く接続用ホールを選択的に形成する工程と、ドライエッチングにより前記絶縁層の表面を除去して粗面化する工程と、真空成膜により前記無機系フィラーを含む前記絶縁層の表面に電気メッキ用導電膜を形成する工程と、電気メッキにより前記電気メッキ用導電膜上に導体膜を形成する工程とを含むように構成したプリント基板が記載されている。これにより、少ない工程数で線幅や線間幅が微細化されたプリント基板を形成することが記載されている。
特開平11−214850号公報
しかしながら、微細配線に対応するためビアが小径化し、アスペクト比(ビア高さ/ビア直径)が高くなっている。アスペクト比が高くなると、ビアを形成するビア形成穴の底部付近では、絶縁層表面に導体膜を安定して設けることが難しくなる。絶縁層表面に導体膜が安定して付着していないと給電不足となるため、ビア形成穴を電解めっきにより金属で充填した場合、充填した金属にボイド又はシーム等の欠陥が発生するおそれがある。その結果、層間接続が安定せず、配線に不具合が生じるおそれがある。また、電解めっきを用いない場合は、絶縁層表面に導体膜を安定して設けられていないため、層間接続が導通不良等になるおそれがある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、層間接続を安定させ、信頼性の高い配線板、電子部品内蔵基板、配線板の製造方法及び電子部品内蔵基板の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の配線板は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板と、前記基板に設けられた少なくとも1つの配線と電気的に接続されるビアと、を含み、前記ビアは、前記基板よりも径方向内側に、前記複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有することを特徴とする。
本発明に係る配線板では、混合領域により、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。フィルドビアを電解めっきで形成する場合、混合領域が電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を抑えることができる。その結果、層間接続を安定させることができ、回路板として、故障が発生しにくく、信頼性を高くすることができる。
本発明の望ましい態様として、前記混合領域に含まれる樹脂は、前記基板の樹脂よりも少ないことが好ましい。その結果、複数のフィラー間に金属が含浸されるフィラー空間をつくることができる。
本発明の望ましい態様として、前記混合領域は、電気的に導通することが好ましい。その結果、ビア形成穴の底部付近において付着領域が少なくなる高アスペクト比のビアであっても、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。
本発明の望ましい態様として、前記混合領域は、厚みが3μm以下であることが好ましい。その結果、基板に対するビアの剥離強度を確保することができる。
本発明の望ましい態様として、前記複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板は、厚み方向において複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が積層された積層基板であって、前記ビアが形成されるビア形成穴の底部側には、フィラーの含有率が高い基板が配置されていることが好ましい。
フィラーの含有率が高いと、混合領域の厚みを厚くすることができる。その結果、混合領域の厚みの厚い基板をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。
本発明の望ましい態様として、前記ビアのビア直径に対するビア高さの比が1よりも大きいことが好ましい。本発明では、層間接続を安定させ、信頼性の高い配線板となるので、ビアを小径として微細配線を施した配線板を提供できる。
本発明の望ましい態様として、前記混合領域は、複数のフィラーを含有する含有率が45体積%以上76体積%以下であることが好ましい。本発明では、フィラーの充填を高めると混合領域の厚みを厚くすることができる。その結果、ビア形成穴の底部付近において付着領域が少なくなる高アスペクト比のビアであっても、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。
本発明の望ましい態様として、前記複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板は、複数のフィラーを含有する含有率が50体積%以上76体積%以下であることが好ましい。複数のフィラーを含有する含有率を適切にすると、混合領域を安定的に形成できる。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の配線板の製造方法は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板を準備する手順と、前記基板にビア形成穴を形成する手順と、少なくとも前記ビア形成穴の内壁をアッシング処理する手順と、前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順と、を有することを特徴とする。
本発明に係る配線板の製造方法では、プラズマ処理により、複数のフィラーを含有する樹脂をポーラス層とし、ポーラス層に無電解めっきを含浸させる。その結果、本発明で製造される配線板は電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。フィルドビアを電解めっきで形成する場合、混合領域が電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を抑えることができる。その結果、層間接続を安定させることができ、回路板として、故障が発生しにくく、信頼性を高くすることができる。
本発明の望ましい態様として、前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順の後、電解めっきで前記ビア形成穴に導電体を充填する手順を有することが好ましい。フィルドビアを電解めっきで形成する場合、混合領域が電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を抑えることができる。その結果、層間接続を安定させることができ、回路板として、故障が発生しにくく、信頼性を高くすることができる。
本発明の望ましい態様として、前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順の後、さらに無電解めっきで前記ビア形成穴に導電体を充填する手順を有することが好ましい。本発明の配線板の製造方法では、プラズマ処理により、複数のフィラーを含有する樹脂をポーラス層とし、ポーラス層に無電解めっきを含浸させる。そこで、無電解めっきを続けると、ポーラス層に含浸された金属を覆うように無電解めっきによる導電体が充填され一体となり、フィルドビアの欠陥を抑えることができる。
本発明の望ましい態様として、前記基板は、複数のフィラーを含有する含有率が50体積%以上76体積%以下であることが好ましい。本発明では、フィラーの充填を高めると混合領域の厚みを厚くすることができる。その結果、ビア形成穴の底部付近において付着領域が少なくなる高アスペクト比のビアであっても、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。
本発明の望ましい態様として、複数のフィラーを含有する樹脂を有する第1の基板と、前記第1の基板よりも含有率の多い複数のフィラーを含有する樹脂を有する第2の基板とを積層して前記基板とされていることが好ましい。フィラーの含有率が高い基板は、ビア形成穴の開口側内径が大きくすることができる。その結果、フィラーを含有する含有率の低い基板に向かうにしたがって、ビア形成穴の開口側内径を小さくしていくことができる。
本発明の望ましい態様として、前記基板の一方の面に配線層が配置され、前記第1の基板よりも前記第2の基板が前記配線層側に配置され、前記ビア形成穴が前記第1の基板から前記第2の基板へ向けてかつ前記配線層に到達するまで形成されていることが好ましい。
フィラーの含有率が高いと、プラズマ処理により、ポーラス層となる厚さが厚くなる。その結果、ポーラス層に含浸する無電解めっきの領域が広がり、より安定的に導通可能となる。その結果、混合領域の厚みの厚い基板をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。
本発明の望ましい態様として、少なくとも一部が絶縁性の材料に覆われている端子電極が前記基板の一方に隣接して配置され、前記第1の基板よりも前記第2の基板が前記端子電極側に配置され、前記ビア形成穴が前記第1の基板から前記第2の基板へ向けてかつ前記端子電極に到達するまで形成されていることが好ましい。フィラーの含有率が高いと、プラズマ処理により、ポーラス層となる厚さが厚くなる。その結果、ポーラス層に含浸する無電解めっきの領域が広がり、より安定的に導通可能となる。その結果、混合領域の厚みの厚い基板をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。これにより、端子電極との電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。
本発明の望ましい態様として、少なくとも一部が絶縁性の材料に覆われている端子電極が前記基板の一方に前記絶縁性材料を介して配置され、前記第1の基板よりも前記第2の基板が前記端子電極側に配置され、前記ビア形成穴が前記第1の基板から前記第2の基板へ向けてかつ前記端子電極に到達するまで形成されていることが好ましい。フィラーの含有率が高いと、プラズマ処理により、ポーラス層となる厚さが厚くなる。その結果、ポーラス層に含浸する無電解めっきの領域が広がり、より安定的に導通可能となる。その結果、混合領域の厚みの厚い基板をビア形成穴の底部近傍に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。また、絶縁性材料を介して配置された端子電極ともビアを接続できる。これにより、端子電極との電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。
本発明の望ましい態様として、端子電極が前記基板の内部に配置され、前記ビア形成穴が前記端子電極まで延在することが好ましい。これにより、基板内に端子電極を内在しても、端子電極と配線板を低抵抗で接続できる。その結果、回路基板は、高密度となることができる。
本発明の望ましい態様として、電子部品が前記端子電極を有することが好ましい。これにより、基板内に電子部品を内在しても、電子部品と配線板を低抵抗で接続できる。その結果、回路基板は、高密度となることができる。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電子部品内蔵基板は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板と、前記基板に設けられた少なくとも1つの配線と電気的に接続されるビアと、を含み、前記ビアは、前記基板よりも径方向内側に、前記複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有し、前記樹脂に内在する電子部品に前記ビアが電気的に接続されることを特徴とする。これにより、基板内に電子部品を内在しても、電子部品と配線板を低抵抗で接続できる。その結果、回路基板は、高密度となることができる。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電子部品内蔵基板は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する樹脂層と、電子部品とが積層され、前記樹脂層に設けられたビアと、を含み、前記ビアは、前記樹脂層よりも径方向内側に、前記複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有し、前記電子部品に前記ビアが電気的に接続されることを特徴とする。これにより、ウエハーのダイシング時のチッピングによる欠け又は基板内への埋め込み時のハンドリングによる損傷が防止される。また、基板内に電子部品を内在しても、電子部品と配線板を低抵抗で接続できる。その結果、回路基板は、高密度となることができる。
本発明の望ましい態様として、前記ビアは、端子電極又は再配線層を介して電子部品と接続される。これにより接続を安定させることができ、回路板として、故障が発生しにくく、信頼性を高くすることができるという効果を奏する。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電子部品内蔵基板の製造方法は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する樹脂層を電子部品に積層する手順と、前記樹脂層にビア形成穴を形成する手順と、少なくとも前記ビア形成穴の内壁をアッシング処理する手順と、前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順と、を有することを特徴とする。これにより、接続したい電子部品の近傍に混合領域を形成できるので、ビア形成穴のアスペクト比が高くともビアと低抵抗の接続ができる。また、ウエハーのダイシング時のチッピングによる欠け又は基板内への埋め込み時のハンドリングによる損傷が防止される。また、接続したい電子部品の近傍に混合領域を形成できるので、電子部品を埋め込む樹脂を変更することができる。
本発明に係る配線板、電子部品内蔵基板、配線板の製造方法及び電子部品内蔵基板の製造方法は、層間接続を安定させることができ、回路板として、故障が発生しにくく、信頼性を高くすることができるという効果を奏する。
図1は、本実施形態に係る配線板を説明するための断面図である。 図2は、混合層を模式的に説明するための部分断面模式図である。 図3−1は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図3−2は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図3−3は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図3−4は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図3−5は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図3−6は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図4は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。 図5は、本実施形態に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。 図6は、本実施形態に係る配線板を説明するための断面図である。 図7−1は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図7−2は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図7−3は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図7−4は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図7−5は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図7−6は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図8は、本実施形態に係る配線板を説明するための断面図である。 図9−1は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図9−2は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図9−3は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図9−4は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図9−5は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図9−6は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。 図10−1は、本実施形態に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。 図10−2は、本実施形態に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。 図10−3は、本実施形態に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。 図11−1は、本実施形態に係る配線板を説明するための断面図である。 図11−2は、本実施形態に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。 図11−3は、本実施形態に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。 図12−1は、ポーラス層を説明するための評価例の写真である。 図12−2は、ポーラス層を説明するための評価例の写真である。 図13は、混合層を説明するための評価例の写真である。 図14は、混合層を説明するための評価例の写真である。 図15は、混合層を説明するための評価例の写真である。 図16−1は、混合層を説明するための評価例の写真である。 図16−2は、図16−1に示す写真の拡大写真である。 図17は、フィルドビアを説明するための評価例の写真である。 図18は、プラズマ条件とピール強度との関係を説明するための説明図である。
本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
(実施形態1)
図1は、本実施形態に係る配線板を説明するための断面図である。図1に示すように配線板(配線回路板)1は、基板10と、第1配線層21と、第2配線層22と、第3配線部27aと、ランド27bと、ビア28と、中間金属層25と、を有する。ビア28は、フィルドビア27と、混合層15とを有している。
基板10は、回路を構成するための配線が形成される板状部材である。基板10は、絶縁性の材料、例えば樹脂で形成されている。そして、基板10は、絶縁性の材料中にフィラーを混合した複合材料とされている。樹脂とフィラーとの割合は、例えば、樹脂をエポキシ樹脂とし、フィラーを二酸化ケイ素(SiO)とすると、樹脂に対してのフィラー含有率が50体積%以上76体積%以下(70質量%以上85質量%以下)である。フィラーの樹脂に対する混合比率は55体積%以上であるとより好ましい。
なお、フィラーの含有率は、ランダムにエリアを数点取って画像加工し、フィラーの割合を算出すれば、フィラーが含有している割合(面積%)を算出できる。フィラーが含有している割合(面積%)は、上述したフィラーの含有率(体積%)と同じ割合範囲となる。
基板10を形成する樹脂の材料としては、シート状又はフィルム状に成型可能な種々の絶縁性の樹脂材料を用いることができる。例えば、基板10を形成する樹脂材料は、ビニルベンジル樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BTレジン)、ポリフェニレンエーテル(ポリフェニレンオキサイド)樹脂(PPE,PPO)、シアネートエステル樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ+活性エステル硬化樹脂、ポリオレフィン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリイミド樹脂、(芳香族)ポリエステル樹脂、(芳香族)液晶ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂、フェノール樹脂、液晶ポリマー、シリコーン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、若しくは、アクリルゴム、エチレンアクリルゴム等のゴム材料やゴム成分を一部に含むような樹脂が挙げられる。さらに、基板10を形成する樹脂材料は上述した樹脂を単体で用いる他に、上述した樹脂にガラス繊維、アラミド繊維等の樹脂繊維等を配合した材料、或いは、上述した樹脂をガラスクロス、アラミド繊維、不織布等に含浸させた材料等が挙げられる。上述した樹脂材料は、単独で又は複数組み合わせて使用することができる。なお、基板10は、電気特性、機械特性、吸水性、リフロー耐性等の観点から、上述した材料から適宜選択して用いることができる。
フィラーの材料としては、樹脂材料に添加して混合できるものであれば、種々の材料を用いることができる。例えば、フィラーの材料としては、二酸化ケイ素(SiO)、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸アルミウイスカ、チタン酸カリウム繊維、アルミナ、ガラスフレーク、ガラス繊維、窒化タンタル、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、又は、マグネシウム、ケイ素、チタン、亜鉛、カルシウム、ストロンチウム、ジルコニウム、錫、ネオジウム、サマリウム、アルミニウム、ビスマス、鉛、ランタン、リチウム及びタンタルのうち少なくとも1種の金属を含む金属酸化物粉末等が挙げられる。上述した材料は、単独で又は複数組み合わせて使用することができる。なお、フィラーは、電気特性、機械特性、吸水性、リフロー耐性等の観点から、上述した材料から適宜選択して用いることができる。なお、フィラーの他に、安定剤等の他の添加剤を加えてもよい。
フィラーの形状は、球状であることが混合層15とする上で好ましい。例えば、フィラーの平均粒径は、0.6μmから3.0μmであることが望ましい。フィラーの平均粒径は、1.0μmから2.0μmであることがさらに好ましい。フィラーの平均粒径が1.0μmから2.0μmであると、基板表面の凹凸が平坦となるので、穴加工等の加工精度が向上する。また、フィラー平均粒径が1.0μmから2.0μmであるとフィラーの含有率を例えば、76体積%とすることができる。つまり、フィラーの平均粒径を変更することで、フィラーの充填度合いを高くすることができる。ここで、例えば、平均粒径は堀場製作所社製装置(LA-920)を用いて、レーザ回折(散乱)により計測することができる。フィラーの真円度は、0.7以上、好ましくは0.8以上であることが好ましい。
第1配線層21は、基板10の一方の面に形成されている。第1配線層21は、導電体で形成されており、基板10の一方の面に配置されている。第2配線層22は、基板10の第1配線層21が形成されている面とは反対側の面に形成されている。第1配線層21及び第2配線層22は、一定厚みの配線パターンであり、導電体で形成されている。第3配線部27aは、導電体で形成されかつ第2配線層22よりも厚みの厚い配線であり、第2配線層22の配線部の上に、一定厚みの配線部として、後述する中間金属層25を介して積層されている。なお、第3配線部27aは、めっき等により作製することができる。
第1配線層21、第2配線層22及び第3配線部27aに用いる金属としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、鉄(Fe)、ステンレス、チタン(Ti)等を用いることができる。なお、導電率とコストとの関係から、用いる金属は、銅(Cu)が好ましい。
ランド27bは、後述するフィルドビア27に対応して形成されている部分である。また、ランド27bは、金属等の導電体(実施形態1では、第3配線部27aと同じ金属)で形成されている。ランド27bは、ランド27bと反対側の面における面積が、ランド27bが接触しているフィルドビア27よりも大きい。ランド27bは、さらに金属を盛り半球状に形成し外部接続端子としてもよい。
中間金属層25は、金属等の導電体で形成されている。中間金属層25は、第3配線部27a及びランド27bと第2配線層22とを密着させている。中間金属層25は、無電解めっきが可能な金属であることが好ましい。中間金属層25には、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、金(Au)等及びこれらの合金を用いることができる。
フィルドビア27は、基板10を貫通して設けられており円柱状に形成されている。フィルドビア27は、一方の端部が少なくともランド27bと電気的に接続し、他方の端部が第1配線層21と電気的に接続している。このような構造により、フィルドビア27は、接触しているランド27bと中間金属層25を介して接続している第2配線層22とを電気的に導通させている。ここで、ランド27bは、第1配線層21と接続している。したがって、フィルドビア27は、ランド27bを介して第1配線層21の一部と、第2配線層22の一部とを導通させている。
フィルドビア27に用いる金属としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、鉄(Fe)、ステンレス、チタン(Ti)等を用いることができる。なお、導電率とコストとの関係から、用いる金属は、銅(Cu)が好ましい。フィルドビア27に用いる金属は、電解めっきで形成すると、形成スピードが早く好ましい。また、フィルドビア27に用いる金属としてはんだも用いることもできる。さらに、フィルドビア27に用いる材料は導電体であればよく、導電性ペーストを充填してもよい。
図2は、混合層を模式的に説明するための部分断面模式図である。次に、図1及び図2を用いて、混合層15について説明する。なお、図2では、基板10と混合層15とフィルドビア27との関係を明確にするため、一部の図示を省略する。
図1に示すように、混合層15は、基板10とフィルドビア27の表面との間にフィルドビア27の径方向の外周を取り囲むように配置されている。そして、混合層15は、基板10の厚み方向において、第1配線層21の表面から第2配線層22の表面(つまり、基板10の一方の面から他方の面)にわたって配置されている。ビア28は、基板10よりも径方向内側に、複数のフィラー31とフィラー32との間に金属が設けられている混合領域Aを有する。基板10よりも径方向内側であって、混合領域Aとフィルドビア27との間には、付着領域Bがある。
図2に示す基板10は、上述のように、樹脂41と、フィラー33とが混合されて形成されている。混合層15は、混合領域Aと、付着領域Bとを含んでいる。なお、付着領域Bはなくてもよい。混合領域Aは、基板10のフィラー33と同じ材料で形成されるフィラー31、32と、さらに金属等の導電体である導電層35とを少なくとも含んでいる。なお、混合領域Aの厚みは、ビアの径方向の厚みである。
混合領域Aには、樹脂41がネック樹脂41aとして残存している。したがって、ネック樹脂41aは、基板10の樹脂41と同一材料である。また、混合領域Aでは、樹脂41が基板10よりも少なくなっているため、樹脂41はフィラー間をすべて埋めていない。
導電層35が存在しない場合において、混合領域Aには、フィラー31とフィラー32との間に、ネック樹脂41aとフィラー空間51とがある。フィラー空間51は、フィラー31とフィラー32との間に樹脂41がなくなってできた空隙である。
図2に示す混合層15のフィラー31は、ビアの径方向において、最もフィルドビア27に近い側に位置している。フィラー32は、フィルドビア27の径方向において、フィラー31よりもフィルドビア27から遠い側に位置している。導電層35が存在しない場合において、混合領域Aでは、フィラー31は、フィラー31の外周の空間のどこかでネック樹脂41aによってフィラー32と連結されている。例えば、ネック樹脂41aがフィラー31とフィラー32との間に介在するネック部となり、フィラー31がフィラー32と固着されていると考えられる。同様に、フィラー31間及びフィラー32間もネック樹脂41aを介して連結されている。
導電層35は、導電体であり、無電解めっきが可能な金属であることが好ましい。導電層35には、例えば銅(Cu)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、金(Au)等及びこれらの合金を用いることができる。
フィラー31とフィラー32との間に存在するフィラー空間51には、少なくとも導電層35の導電体が設けられる。また、フィラー32間の空隙にも導電層35の導電体が設けられる。混合領域Aにおけるフィラー31及びフィラー32が占める割合であるフィラー含有率は、基板10のフィラー含有率と同じ値となる。そこで、混合領域Aでは、フィラー含有率は、45%以上が好ましい。45%以上とすると、フィラーの充填率が高まり、付着領域Bが安定して付着する。フィラー含有率は、50%以上90%以下であるとフィラーの脱落等のばらつきが少なくなるので、より好ましい。
付着領域Bは、導電層35がフィルドビア27側におけるフィラー31の表面上に設けられた領域である。付着領域Bでは、フィラー31とフィラー32との間に介在する導電層35の導電体と、フィルドビア27側におけるフィラー31の表面上に設けられた導電体とが導通した状態である。
フィラー31の表面及びフィラー空間51に設けられた導電層35は、第1配線層21の表面から第2配線層22の表面(つまり、基板10の一方の面から他方の面)にわたって配置される。その結果、混合層15は、第1配線層21と第2配線層22とを電気的に接続できる。そして、電解めっきしてフィルドビア27を形成する場合、フィラー31の表面及びフィラー空間51に設けられた導電層35は、電解めっきの給電体として作用する。
本実施形態に係る配線板1は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板10と、基板10に設けられた配線である第1配線層21及び第2配線層22に層間接続可能なビアと、を含み、ビアは、基板よりも径方向内側に、複数のフィラー間に形成されるフィラー空間51に金属が設けられている混合領域Aを含む混合層15を有する。
本実施形態に係る配線板1は、フィルドビア27及び混合層15の導電層35の全体でビア28となり、第1配線層21と第2配線層22とを電気的に接続できる。また、混合領域Aだけでも第1配線層21と第2配線層22とを電気的に接続できる。その結果、ビア形成穴の底部付近において混合層15の付着領域Bが少なくなる高アスペクト比のビアであっても、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。ここで、アスペクト比とは、ビア形成穴の直径に対する深さの比である。
本実施形態に係る配線板1は、ビア28がフィルドビア27単体よりも接続抵抗が低下するので、低抵抗な配線となる。また、配線板1は、フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、第1配線層21の表面から第2配線層22の表面(つまり、基板10の一方の面から他方の面)にわたって、給電体として作用する導電層35が存在する。このため、配線板1が有するビア28は、フィルドビア27のボイド又はシーム等の欠陥を抑制することができる。その結果、ビア28は、層間接続を安定させ、配線に不具合が生じるおそれを低減できる。
本実施形態に係る配線板1は、ビア直径に対するビア高さであるビアのアスペクト比が1よりも大きくても層間接続を安定させ、配線に不具合が生じるおそれを低減できる。例えば、ビア28の直径φ5μm〜φ200μm、1<アスペクト比≦6の範囲で、配線に不具合が生じることなく、本実施形態に係る配線板1を作製することができる。
本実施形態に係る配線板1が有するビア28は、フィルドビア27を有する、いわゆるフィルドビア構造を有する。しかし、本実施形態において、配線板1が有するビア28は、フィルドビア構造に限定されない。そして、フィルドビア27を有さないコンフォーマルビア構造として、混合層15のみで第1配線層21と第2配線層22とを電気的に接続してもよい。
図3−1から図3−6は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。図4は、本実施形態に係る配線板の製造方法の一例を説明するためのフローチャートである。図3−1から図3−6及び図4を参照して、本実施形態に係る配線板の製造方法について説明する。なお、本実施形態に係る配線板1は、マニピュレータや、半導体プロセス機能、プラズマ処理、エッチング処理等、種々の機能を備える製造装置により製造することができる。なお、製造装置は、複数の装置に分離されていてもよい。また、各装置間の搬送及び部品の設置等は、作業者が行ってもよい。
まず、図3−1及び図4に示すように、基板10を準備する(手順S101)。基板10の一方の面は、金属膜(金属箔)が設けられ、第1配線層21とされる。基板10の他方の面に金属膜(金属箔)が設けられ、第2配線層22とされる。なお、金属膜としては、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、スズ(Sn)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)等を用いることができる。金属膜(金属箔)は、例えば、厚さを0.1μm以上12μm以下とすることができる。
図3−2、図3−3及び図4に示すように、基板10にビアを形成するための穴を加工する(手順S102)。製造装置は、UV−YAGレーザ又はダイレクトCOレーザを、図3−2に示す基板10の第2配線層22の側から所定の位置に照射し、ビア形成穴24aを形成する。ビア形成穴24aは、第2配線層22を貫通し、基板10の一部まで延在している。
製造装置は、その後、COレーザ又はUV−YAGレーザを用い、形成したビア形成穴24aをさらに掘り進め、図3−3に示すようにビア形成穴24aを第1配線層21に到達した状態とし、ビア形成穴24とする。ビア形成穴24は、第1配線層21に到達していればよく、第1配線層21を貫通していない。なお、ビア形成穴24は、最終的にはフィルドビア27が形成される穴となる。本実施形態では、ビア形成穴24を2段階で形成したが、本実施形態に係る配線板の製造方法はこれに限定されず1段階で形成しても、3段階以上で形成してもよい。
図3−4及び図4に示すように、基板10に形成した穴の内壁をアッシング処理する(手順S103)。製造装置は、ビア形成穴24の内壁の表面にアッシング処理を行うプラズマ装置を備えることが好ましい。アッシング処理は、次の手順で実現される。まず、ビア形成穴24が形成された基板10を、プラズマ装置内に保持する。図3−4に示すように、プラズマ装置内では、所定投入電力(例えば、3kw)中で基板10が所定の圧力(例えば、100MPa)に維持されたプラズマガス中に設置され、プラズマに晒される。すると、ビア形成穴24の内壁の表面には、プラズマ放電されたプラズマガスが作用する。プラズマガスにより、主として、図2に示す基板10に含まれる樹脂41の一部が酸素プラズマにより酸化(以下、アッシング(Ashing)という)され、二酸化炭素(CO)として飛散する。これによって、図2に示すフィラー空間51が出現するとともに、樹脂41の一部がネック樹脂41aとして残存し、フィラー同士を連結する。そして、図3−4に示すように、ビア形成穴24の内壁の表面から一定深さが、図2に示すフィラー空間51及びネック樹脂41aを含むポーラス層15aとなる。
プラズマガス雰囲気に含まれるプラズマガスは、四フッ化炭素(CF)、フッ化カルボニル(COF)、六フッ化エタン(C)、八フッ化プロパン(C)、パーフルオロシクロブタン(c−C)のいずれか一種以上又は、これらいずれか一種以上のガスと酸素(O)との混合ガスであることが好ましい。プラズマガスには、不活性ガスである窒素(N)、アルゴン(Ar)を含んでいてもよい。取り扱いのしやすさ等から、プラズマガスは、四フッ化炭素(CF)と酸素(O)との混合ガス又はフッ化カルボニル(COF)と酸素(O)との混合ガスであることが望ましい。
プラズマ装置のプラズマ条件として、フッ素ガス成分を酸素ガスと混合することで効率よくアッシングすることができる。フッ素ガス成分は、その物性値によってもアッシング強度が変化する。四フッ化炭素(CF)と酸素(O)との混合ガスの場合、酸素を含めた全体の流量に対する四フッ化炭素(CF)の割合が2.5%から20%の範囲とすることで、ポーラス層15a内のフィラーが保持された状態とすることができる。プラズマ装置のプラズマ条件として、CFガスの全体量からの条件が2.0%より下回るとすると、アッシング効率が低下し、ポーラス層15aを形成する時間を要し、ポーラス層15aを効率よく製造できない。プラズマ装置のプラズマ条件として、CFの条件を20%より上回るとすると、酸素プラズマ量が低減するため、ポーラス層15aが効率よく形成できない。
図3−5及び図4に示すように、基板10に形成した穴の内壁を無電解めっき処理する(手順S104)。製造装置は、ビア形成穴24の内壁の表面に図2に示す導電層35を無電解めっきで形成する。ここで、図3−5及び図2を参照すると、ポーラス層15a内のフィラー空間51へめっき液が浸入するので、フィラー空間51が導電層35で埋められる。フィラー空間51は、すべてを導電層35で埋める必要がなく、フィラー空間51の一部は空隙であってもよい。図2に示すように、フィラー31の表面もめっき液で浸されるので、導電層35は、フィラー31の表面上にも付着する。そして、ポーラス層15aが図2に示す混合層15となる。
中間金属層25は、図3−5に示すように、無電解めっきでビア形成穴24の内壁の表面に金属膜が形成される際に、第2配線層22上に同時に形成される。したがって、本実施形態において、中間金属層25は、導電層35と同一の材料である。なお、中間金属層25は、密着を重視して、スパッタ等で導電層35と異なる材料とすることもできる。また、無電解めっき時に、予め第2配線層22上をレジスト等で覆っておくことで、第2配線層22上に中間金属層25を設けないことも可能である。
その後、図3−6及び図4に示すように、基板10に形成した穴に導電体を充填する(手順S105)。製造装置は、図3−6に示すように、電解めっきで金属膜を成長させて導電体であるフィルドビア27を形成する。フィルドビア27となる導電体は、手順S104において穴の内壁を無電解めっき処理する金属と同種の金属であってもよく、異なる金属であってもよい。ここで、フィルドビア27は、ビア形成穴24を埋め、かつ、基板10の第2配線層22側の表面の全面を覆うように形成される。また、前記電解めっきにより中間金属層25の表面に形成された金属膜は、第3配線層27cとなる。その後、熱処理を加えてアニールすることがより好ましい。その結果、外力により混合層15が剥離されることを抑制することができる。
製造装置は、その後、第3配線層27cの表面に所定のレジストを設ける。製造装置は、レジストを露光し、現像した後、第3配線層27cの一部に対してエッチング処理を施すことにより、配線パターンを形成する(サブトラクティブ法)。例えば、第3配線部27a及びランド27bを形成する場合、所定の配線パターンにしたがって、第2配線層22、中間金属層25及び第3配線層27cをエッチングすることで、上述した配線板1を得る。なお、第3配線部27a及びランド27bを形成する方法としては、第2配線層22を予め導電性の下地層で形成しておき、所望のパターニングを施しためっきレジストを形成した後、電解銅めっきすることにより、はじめから第3配線部27a及びランド27bの領域を分けておく方法がある(セミアディティブ法)。本実施形態及び後述する実施形態でも配線層、端子電極、バンプ、電極形成のパターニングにおいて、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法を適用することができる。
上述したように、本実施形態に係る配線板の製造方法は、一方の面に第1配線層21が配置され、他方の面に第2配線層22が配置され、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板10を準備する手順と、前記第2配線層22及び前記基板10を貫通し、前記第1配線層21まで延在するビア形成穴24を形成する手順と、少なくともビア形成穴24の内壁をプラズマ処理によりアッシング処理する手順と、ビア形成穴24に導電層35となる金属を無電解めっきする手順と、を有する。そして、プラズマ処理により、複数のフィラー31、32を含有する樹脂41をポーラス層15aとし、ポーラス層15aに無電解めっきを施す。その結果、本実施形態に係る配線板の製造方法で製造される配線板1は、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、混合層15の混合領域Aが電解めっきの給電体として作用し、フィルドビア27の欠陥を低減することができる。その結果、本実施形態に係る配線板の製造方法は、層間接続の信頼性を向上させることができるので、故障が発生しにくく、信頼性の高い配線板1を製造することができる。なお、他の変形例の配線板の製造方法としては、基板を準備する工程(手順S101)において第2配線層を省略し、その後の基板10に形成した穴に導電体を充填する(手順S105)工程で、上部(第2配線層22に相当する部分)に配線パターンを同時形成することもできる。
また、本実施形態に係る配線板の製造方法は、フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、混合領域Aが電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を抑制することができる。その結果、確実な層間接続を実現することができるので、本実施形態に係る配線板の製造方法によって製造された配線板1は、故障が発生しにくく、信頼性が高くなる。
図5は、本実施形態に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。本実施形態では、フィルドビアを電解めっきで形成する場合を説明した。本変形例に係る配線板2は、図3−6に示したフィルドビア27を無電解めっきのみで形成してフィルドビア26とすることを特徴としている。配線板2のビア28aは、フィルドビア26と、混合層15とを有する。そして、配線板2は、フィルドビア26と同一材料で形成される第3配線部26aと、ランド26bとを有している。基板10に形成した穴を充填する手順(手順S105)において、本変形例に係る配線板2は、フィルドビア26が、無電解めっきのみで形成され、ビア形成穴24が導電体である金属で充填されている。複数のフィラーを含有する樹脂をポーラス層とし、ポーラス層に無電解めっきのめっき液を含浸させるので、無電解めっきを継続すると、ポーラス層に含浸された金属を覆うように無電解めっきによる導電体が充填され一体となり、フィルドビアの欠陥を抑制することができる。なお、フィルドビア26となる導電体は、穴の内壁を無電解めっき処理する金属と同種の金属であってもよく、異なる金属であってもよい。また、フィルドビア26の無電解めっきの条件をポーラス層に無電解めっきする条件と異ならせてもよい。
(実施形態2)
図6は、実施形態2に係る配線板を説明するための断面図である。本実施形態に係る配線板及び配線板の製造方法は、複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が基板の厚み方向に積層された積層基板を用いることに特徴がある。次の説明においては、実施形態1で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図6に示すように、配線板(配線回路板)3は、積層基板12と、第1配線層21と、第2配線層22と、第3配線部27aと、ビア29と、ランド27bと、中間金属層25とを有する。積層基板12は、基板10と、基板11とを有する。ビア29は、フィルドビア27と、混合層15と、混合層16とを有する。
積層基板12は、基板10と、基板11とを厚み方向に重ね合わせた積層基板である。基板10は、上述のように複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板である。基板11は、回路となる配線が形成される板状部材であり、基板10と同様に絶縁性の材料、例えば樹脂で形成されている。基板11は、絶縁性の材料中にフィラーを混合した複合材料とされている。基板11の樹脂に対するフィラーの割合は、基板10の樹脂に対するフィラーの割合よりも大きくなっている。
例えば、基板11の樹脂をエポキシ樹脂とし、フィラーを二酸化ケイ素(SiO)とすると、樹脂に対してフィラーの含有率が50体積%以上76体積%以下(70質量%以上85質量%以下)である。基板10の樹脂をエポキシ樹脂とし、フィラーを二酸化ケイ素(SiO)とすると、樹脂に対してフィラーの含有率が50体積%以上76体積%以下(70質量%以上85質量%以下)である。ただし、基板11における樹脂に対するフィラーの含有率は、基板10における樹脂に対するフィラーの含有率よりも小さくなる範囲とされている。
例えば、基板10の樹脂に対するフィラーの割合を50体積%(70質量%)とし、基板11の樹脂に対するフィラーの割合を62体積%(75質量%)とした場合、基板10及び基板11の両方に、混合層15及び混合層16が形成される。混合層16は、図2に示す混合層15と同様に、基板10のフィラー33と同じ材料で形成されるフィラー31、32と、さらに導電層35とを少なくとも含む領域とを有する。
樹脂に対するフィラーの割合が多いと、図2に示すフィラー空間51が基板内部まで形成され、混合層のビアの径方向の厚みが厚くなる傾向にある。したがって、混合層15と比較して混合層16は、混合層のビアの径方向の厚みが厚い。アスペクト比が高くなると、ビアを形成するビア形成穴の底部付近では、ビア内の絶縁層表面に導体膜を安定して付着させることが難しい。無電解めっきでは、アスペクト比が高くなるとビア形成穴の底部付近におけるめっきの密着が抑制されるためである。
本実施形態に係る配線板3は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板を、厚み方向に複数のフィラーを含有する含有率の異なる基板が積層された積層基板とするとともに、フィラーの含有率が高い基板11を、ビアが形成されるビア形成穴の底部側となるように配置する。
フィラーの含有率が高いと、混合領域の厚みを厚くすることができる。このため、ビアの径方向の混合領域の厚みが大きい基板11をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。ビアの径方向の混合領域の厚みが大きいと、フィラーとフィラーとの間にあるフィラー空間51にめっき液が浸入し、めっきが混合領域に定着しやすくなる。ビア形成穴の底部に給電体として作用する導電層が安定して形成される。その結果、本実施形態に係る配線板3は、混合層16をビア形成時にビア形成穴の底部付近となるようにすれば、アスペクト比が高くとも、フィルドビア27の欠陥の発生を抑制することができる。
配線板3は、フィルドビア27、混合層15及び混合層16を有するビア29で、第1配線層21と第2配線層22とを電気的に接続できるので、第1配線層21と第2配線層22との接続抵抗が下がり、低抵抗な配線となる。また、第1配線層21の表面から第2配線層22の表面(つまり、基板11の一方の面から基板10の他方の面)にわたって給電体として作用する導電層35が存在する。このため、フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、導電層35は、フィルドビア27のボイド又はシーム等の欠陥を抑えることができる。その結果、層間接続が安定し、配線に不具合が生じるおそれを低減できる。
配線板3は、フィルドビア27があるいわゆるフィルドビア構造である。しかし、本実施形態は、フィルドビア構造に限定されず、フィルドビア27がないコンフォーマルビア構造として、混合層15及び混合層16のみで第1配線層21と第2配線層22とを電気的に接続してもよい。次に、本実施形態に係る配線板の製造方法について説明する。
図7−1から図7−6は、実施形態2に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。図7−1から図7−6及び図4を参照して、本実施形態に係る配線板の製造方法について説明する。
まず、図7−1及び図4に示すように、基板11の上に基板10を積層した積層基板12を準備する(手順S101)。基板11の一方の面は、金属膜(金属箔)が配置され、第1配線層21とされる。基板11の他方の面に基板10の一方の面が積層されている。基板10の他方の面に金属膜(金属箔)が配置され、第2配線層22とされる。
図7−2、図7−3及び図4に示すように、積層基板12にビアを形成するための穴を加工する(手順S102)。製造装置は、UV−YAGレーザ又はダイレクトCOレーザを、図7−2に示す基板10の第2配線層22の側から所定の位置に照射し、ビア形成穴24aを形成する。ここで、ビア形成穴24aは、第2配線層22を貫通し、基板10の一部まで延在している。
製造装置は、その後、COレーザ又はUV−YAGレーザを用い、形成したビア形成穴24aをさらに掘り進め、図7−3に示すようにビア形成穴24aを第1配線層21に到達した状態とし、ビア形成穴24とする。
図7−4及び図4に示すように、基板10、11に形成した穴の内壁をアッシング処理する(手順S103)。製造装置は、ビア形成穴24の内壁の表面にアッシング処理を行うプラズマ装置を備えることが好ましい。アッシング処理は、次の手順で実現される。まず、ビア形成穴24が形成された基板10及び基板11を、プラズマ装置内に保持する。図7−4に示すように、プラズマ装置内では、基板10及び基板11が所定の圧力に維持されたプラズマガス中に設置され、プラズマに晒される。ビア形成穴24の内壁の表面にプラズマ放電されたプラズマガスが作用する。主として、基板10及び基板11に含まれる樹脂41の一部がアッシングされ、飛散する。これによって、図2に示すフィラー空間51が出現するとともに、樹脂41の一部がネック樹脂41aとして残存し、フィラー同士を結合する。そして、図7−4に示すように、ビア形成穴24の内壁の表面から一定深さが、図2に示すフィラー空間51及びネック樹脂41aを含むポーラス層15a及びポーラス層16aとなる。
図7−5及び図4に示すように、基板10、11に形成した穴の内壁を無電解めっき処理する(手順S104)。製造装置は、図7−5に示すように、無電解めっきでビア形成穴24の内壁の表面に図2に示す導電層35を無電解めっきで形成する。ここで、図7−5及び図2を参照すると、ポーラス層15a及びポーラス層16a内のフィラー空間51へめっき液が浸入するので、フィラー空間51が導電層35で埋められる。フィラー空間51は、すべてを導電層35で埋める必要がなく、フィラー空間51の一部は空隙であってもよい。図2に示すように、フィラー31の表面もめっき液で浸されるので、導電層35は、フィラー31の表面上にも付着する。そして、ポーラス層15a及びポーラス層16aが混合層15及び混合層16となる。
フィラーの含有率が高い基板11に形成されるポーラス層16aの方がポーラス層15aより厚くなる。つまり、フィラーの含有率が高い基板は、プラズマ処理により、ポーラス層となる厚さが大きくなる。その結果、ポーラス層に浸入する無電解めっき液の領域が広がるので、ポーラス層にはより厚い導電層35が形成される。このため、より安定して混合領域が導通可能となる。高アスペクト比のビアでは、ビア形成穴の底部ほど、ビア形成穴の内壁での付着領域が少なくなる。複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が基板の厚み方向に積層された積層基板を用いることで、ビア形成穴の内壁での付着領域が少なくなっても、無電解めっきの密着を高くすることができる。その結果、混合領域の厚みの大きい基板をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。
図7−5に示すように、中間金属層25は、無電解めっきでビア形成穴24の内壁の表面に金属膜が形成される際に、第2配線層22上に同時に形成される。したがって、本実施形態において、中間金属層25は、導電層35と同一の材料である。なお、中間金属層25は、密着を重視して、スパッタ等で導電層35と異なる材料とすることもできる。無電解めっき時に、予め第2配線層22上をレジスト等で覆っておくことで、第2配線層22上に中間金属層25を設けないことも可能である。
その後、図7−6及び図4に示すように、基板10、11に形成した穴に導電体を充填する(手順S105)。製造装置は、その後、図7−6に示すように、電解めっきで、金属膜を成長させてフィルドビア27を形成する。フィルドビア27となる導電体は、手順S104において穴の内壁を無電解めっき処理する金属と同種の金属であってもよく、異なる金属であってもよい。ここで、導電体であるフィルドビア27は、ビア形成穴24を埋め、かつ、基板10の第2配線層22側の表面の全面を覆うように形成される。また、前記電解めっきにより中間金属層25の表面に形成された金属膜は、第3配線層27cとなる。その後、熱処理を加えてアニールすることがより好ましい。その結果、外力により混合層15、16が剥離されることを抑制することができる。
製造装置は、その後、第3配線層27cの表面に所定のレジストを設ける。製造装置は、レジストを露光し、現像した後、第3配線層27cの一部に対してエッチング処理を施すことにより、配線パターンを形成する。第3配線部27a及びランド27bを形成する場合、所定の配線パターンにしたがって、第2配線層22、中間金属層25及び第3配線層27cをエッチングすることで、上述した配線板3を得る。
本実施形態に係る配線板の製造方法は、基板11の一方の面に第1配線層21が配置され、他方の面に基板10の一方の面が積層され、基板10の他方の面に第2配線層22が配置され、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板10及び基板11を準備する手順と、前記第2配線層22及び前記基板10及び基板11を貫通し、前記第1配線層21まで延在するビア形成穴24を形成する手順と、少なくともビア形成穴24の内壁をプラズマ処理する手順と、ビア形成穴24に導電層35となる金属を無電解めっきする手順と、を有する。そして、プラズマ処理により、複数のフィラー31、32を含有する樹脂41をポーラス層15a及びポーラス層16aとし、ポーラス層15a及びポーラス層16aに無電解めっきを施す。その結果、本実施形態に係る配線板の製造方法で製造される配線板3は電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、混合領域が電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を低減することができる。その結果、本実施形態に係る配線板の製造方法は、層間接続を安定させることができるので、故障が発生しにくく、信頼性の高い配線板3を製造することができる。なお、他の変形例の配線板の製造方法としては、基板を準備する工程(手順S101)において第2配線層を省略し、その後の基板10に形成した穴に導電体を充填する(手順S105)工程で、上部(第2配線層22に相当する部分)に配線パターンを同時形成することもできる。
また、本実施形態に係る配線板の製造方法は、フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、混合領域Aが電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を抑制することができる。その結果、確実な層間接続を実現することができるので、本実施形態に係る配線板の製造方法によって製造された配線板3は、故障が発生しにくく、信頼性が高くなる。
なお、上記実施形態2では、複数のフィラーを含有する樹脂を有する第1の基板である基板10と、第1の基板10より含有率の多い複数のフィラーを含有する樹脂を有する第2の基板である基板11とを基板の厚み方向に積層して積層基板とし、前記第1の基板10よりも前記第2の基板11が前記第1配線層21側に配置されている。フィラーの含有率が高いと、プラズマ処理により、ポーラス層となる厚さが厚くなる。その結果、ポーラス層に含浸する無電解めっきの領域が広がり、より安定的に導通可能となる。その結果、混合領域の厚みの厚い基板をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。
高アスペクト比のビアは、ビア形成穴の底部ほど、ビア形成穴の内壁での付着領域が少なくなる。複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が基板の厚み方向に積層された積層基板を用いることで、ビア形成穴の内壁での付着領域が少なくなっても、無電解めっきの密着を高くすることができる。複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が3以上積層され、ビア形成穴の底部ほど複数のフィラーを含有する含有率を高くなるように基板を積層すれば、アスペクト比をさらに高くしても信頼性を保つことができる。
本実施形態では、基板10を複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板とし、例えば、基板10の樹脂をエポキシ樹脂とし、フィラーを二酸化ケイ素(SiO)とすると、樹脂に対してフィラーの含有率が50体積%以上76体積%以下(70質量%以上85質量%以下)であると説明した。本実施形態の変形例として、基板10の樹脂をエポキシ樹脂とし、フィラーを二酸化ケイ素(SiO)とすると、樹脂に対してフィラーが0体積%以上55体積%以下(0質量%以上69質量%以下)であってもよい。つまり、基板10及び基板11は、第2の基板11に上述した混合領域を含む混合層が形成されれば、第1の基板10には、混合領域を含む混合層が形成されていなくともアスペクト比が大きいビアホールであっても信頼性の高いビアが形成される効果を奏する。なお、実施形態1と同様に、図7−6示したフィルドビア27は、無電解めっきのみで形成してもよい。
本実施形態に係る配線板及び配線板の製造方法は、複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が基板の厚み方向に積層された積層基板を用いることで、複数のフィラーを含有する含有率の高い基板の混合層のビア形成穴の開口側内径が、複数のフィラーを含有する含有率の低い基板の混合層のビア形成穴の開口側内径より、広がる傾向にある。樹脂に対するフィラーの含有率に応じて、アッシング処理時の樹脂の反応速度が変わるからである。そこで、複数のフィラーを含有する含有率を調整することにより、複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板のビア形成穴の開口側内径を制御することができる。
また、変形例の配線板として、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板を、複数のフィラーを含有する含有率の異なる基板が積層された積層基板とするとともに、フィラーの含有率が高い基板を、ビアが形成されるビア形成穴の開口側となるように配置する。フィラーの含有率が高い基板は、ビア形成穴の開口側内径を大きくすることができる。また、フィラーを含有する含有率の低い基板に向かうにしたがって、ビア形成穴の開口側内径を小さくしていくことができる。
(実施形態3)
図8は、実施形態3に係る配線板を説明するための断面図である。本実施形態に係る配線板及び配線板の製造方法は、上述した複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が基板の厚み方向に積層された積層基板が、端子電極を含む基板に積層されていることに特徴がある。次の説明においては、実施形態1及び実施形態2で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
図8に示すように、配線板(配線回路板)4は、積層基板13と、第2配線層22と、第3配線部27aと、ビア29と、ランド27bと、中間金属層25と、電子部品60と、端子電極61とを有する。積層基板13は、基板10と、基板11とを有する積層基板12と、基板71と、基板72とを有する積層基板70とを有する。ビア29は、フィルドビア27と、混合層15と、混合層16とを有する。積層基板13には、電子部品60及び端子電極61が含まれ、電子部品内蔵基板となっている。
積層基板70は、基板71と、基板72とを厚み方向に重ね合わせた積層基板である。基板71、72は、板状部材であり、基板10と同様に絶縁性の材料、例えば樹脂で形成されている。基板71、72は、絶縁性の材料のみとしてもよいし、絶縁性の材料中にフィラーを混合した複合材料とされていてもよい。
積層基板70は、基板71上に搭載された電子部品60を含み、電子部品60は基板72の材料により封止されている。電子部品60としては、例えば抵抗、コンデンサ、コイル、集積回路等があげられる。電子部品60は、入出力のための端子電極61を有する。
端子電極61は、金属等の導電体で形成されている。端子電極61には、例えば、銅(Cu)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、金(Au)、アルミニウム(Al)等及びこれらの合金を用いることができる。また、電子部品60のアルミニウム(Al)電極上に、無電解めっきにより、ニッケル(Ni)及び金(Au)等の上述した合金から選ばれる積層構造を設けてもよい。
本実施形態に係る配線板4は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板を、厚み方向に複数のフィラーを含有する含有率の異なる基板が積層された積層基板とするとともに、フィラーの含有率が高い基板11を、ビアが形成されるビア形成穴の底部側となるように配置する。
フィラーの含有率が高いと、混合領域の厚みを厚くすることができる。このため、ビアの径方向の混合領域の厚みが大きい基板11をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。ビアの径方向の混合領域の厚みが大きいと、フィラーとフィラーとの間にあるフィラー空間51にめっき液が浸入し、めっきが混合領域に定着しやすくなる。ビア形成穴の底部に給電体として作用する導電層が安定して形成される。その結果、本実施形態に係る配線板4は、混合層16をビア形成時にビア形成穴の底部付近となるようにすれば、アスペクト比が高くとも、フィルドビア27の欠陥の発生を抑制することができる。
配線板4は、フィルドビア27、混合層15及び混合層16を有するビア29で、第1配線層21と端子電極61とを電気的に接続できるので、第2配線層22と端子電極61との接続抵抗が下がり、低抵抗な配線となる。また、第2配線層22の表面から端子電極61の表面(つまり、基板10の一方の面から基板11の他方の面)にわたって給電体として作用する導電層35が存在する。このため、フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、導電層35は、フィルドビア27のボイド又はシーム等の欠陥を抑えることができる。その結果、層間接続が安定し、配線に不具合が生じるおそれを低減できる。
配線板4は、電子部品内蔵基板であって、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板10、11と、積層基板13に設けられた少なくとも1つの第2配線層22と電気的に接続されるビア29と、を含み、ビア29は、基板10、11よりも径方向内側に、複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有し、樹脂に内在する電子部品60にビア29が電気的に接続される。これにより、電子部品60への低抵抗接続が可能となる。
配線板4は、フィルドビア27があるいわゆるフィルドビア構造である。しかし、本実施形態は、フィルドビア構造に限定されず、フィルドビア27がないコンフォーマルビア構造として、混合層15及び混合層16のみで第1配線層21と端子電極61とを電気的に接続してもよい。次に、本実施形態に係る配線板の製造方法について説明する。
図9−1から図9−6は、実施形態3に係る配線板の製造方法の一例を説明するための説明図である。図9−1から図9−6及び図4を参照して、本実施形態に係る配線板の製造方法について説明する。
まず、図9−1及び図4に示すように、基板11の上に基板10を積層した積層基板12及び端子電極61を含む積層基板70を積層して準備する(手順S101)。基板11の一方の面は、積層基板70と対向しており、端子電極61の表面61aが接した状態で配置される。基板11の他方の面に基板10の一方の面が積層されている。基板10の他方の面に金属膜(金属箔)が配置され、第2配線層22とされる。
図9−2、図9−3及び図4に示すように、積層基板12にビアを形成するための穴を加工する(手順S102)。製造装置は、UV−YAGレーザ又はダイレクトCOレーザを、図9−2に示す基板10の第2配線層22の側から所定の位置に照射し、ビア形成穴24aを形成する。ここで、ビア形成穴24aは、第2配線層22を貫通し、基板10の一部まで延在している。
製造装置は、その後、COレーザ又はUV−YAGレーザを用い、形成したビア形成穴24aをさらに掘り進め、図9−3に示すようにビア形成穴24aを端子電極61に到達した状態とし、ビア形成穴24とする。
図9−4及び図4に示すように、基板10、11に形成した穴の内壁をアッシング処理する(手順S103)。製造装置は、ビア形成穴24の内壁の表面にアッシング処理を行うプラズマ装置を備えることが好ましい。アッシング処理は、次の手順で実現される。まず、ビア形成穴24が形成された基板10及び基板11を、プラズマ装置内に保持する。図9−4に示すように、プラズマ装置内では、基板10及び基板11が所定の圧力に維持されたプラズマガス中に設置され、プラズマに晒される。ビア形成穴24の内壁の表面にプラズマ放電されたプラズマガスが作用する。主として、基板10及び基板11に含まれる樹脂41の一部がアッシングされ、飛散する。これによって、図2に示すフィラー空間51が出現するとともに、樹脂41の一部がネック樹脂41aとして残存し、フィラー同士を結合する。そして、図9−4に示すように、ビア形成穴24の内壁の表面から一定深さが、図2に示すフィラー空間51及びネック樹脂41aを含むポーラス層15a及びポーラス層16aとなる。
図9−5及び図4に示すように、基板10、11に形成した穴の内壁を無電解めっき処理する(手順S104)。製造装置は、図9−5に示すように、無電解めっきでビア形成穴24の内壁の表面に図2に示す導電層35を無電解めっきで形成する。ここで、図9−5及び図2を参照すると、ポーラス層15a及びポーラス層16a内のフィラー空間51へめっき液が浸入するので、フィラー空間51が導電層35で埋められる。フィラー空間51は、すべてを導電層35で埋める必要がなく、フィラー空間51の一部は空隙であってもよい。図2に示すように、フィラー31の表面もめっき液で浸されるので、導電層35は、フィラー31の表面上にも付着する。そして、ポーラス層15a及びポーラス層16aが混合層15及び混合層16となる。
フィラーの含有率が高い基板11に形成されるポーラス層16aの方がポーラス層15aより厚くなる。つまり、フィラーの含有率が高い基板は、プラズマ処理により、ポーラス層となる厚さが大きくなる。その結果、ポーラス層に浸入する無電解めっき液の領域が広がるので、ポーラス層にはより厚い導電層35が形成される。このため、より安定して混合領域が導通可能となる。高アスペクト比のビアでは、ビア形成穴の底部ほど、ビア形成穴の内壁での付着領域が少なくなる。複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が基板の厚み方向に積層された積層基板を用いることで、ビア形成穴の内壁での付着領域が少なくなっても、無電解めっきの密着を高くすることができる。その結果、混合領域の厚みの大きい基板をビア形成穴の底部に配置することで、さらに高アスペクト比のビアを形成できるようになる。
図9−5に示すように、中間金属層25は、無電解めっきでビア形成穴24の内壁の表面に金属膜が形成される際に、第2配線層22上に同時に形成される。したがって、本実施形態において、中間金属層25は、導電層35と同一の材料である。なお、中間金属層25は、密着を重視して、スパッタ等で導電層35と異なる材料とすることもできる。無電解めっき時に、予め第2配線層22上をレジスト等で覆っておくことで、第2配線層22上に中間金属層25を設けないことも可能である。
その後、図9−6及び図4に示すように、基板10、11に形成した穴に導電体を充填する(手順S105)。製造装置は、その後、図9−6に示すように、電解めっきで、金属膜を成長させてフィルドビア27を形成する。フィルドビア27となる導電体は、手順S104において穴の内壁を無電解めっき処理する金属と同種の金属であってもよく、異なる金属であってもよい。ここで、導電体であるフィルドビア27は、ビア形成穴24を埋め、かつ、基板10の第2配線層22側の表面の全面を覆うように形成される。また、前記電解めっきにより中間金属層25の表面に形成された金属膜は、第3配線層27cとなる。その後、熱処理を加えてアニールすることがより好ましい。その結果、外力により混合層15、16が剥離されることを抑制することができる。
製造装置は、その後、第3配線層27cの表面に所定のレジストを設ける。製造装置は、レジストを露光し、現像した後、第3配線層27cの一部に対してエッチング処理を施すことにより、配線パターンを形成する。第3配線部27a及びランド27bを形成する場合、所定の配線パターンにしたがって、第2配線層22、中間金属層25及び第3配線層27cをエッチングすることで、上述した配線板4を得る。
本実施形態に係る配線板の製造方法は、基板11の一方の面に端子電極61が配置され、他方の面に基板10の一方の面が積層され、基板10の他方の面に第2配線層22が配置され、複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板10及び基板11を準備する手順と、前記第2配線層22及び前記基板10及び基板11を貫通し、前記端子電極61まで延在するビア形成穴24を形成する手順と、少なくともビア形成穴24の内壁をプラズマ処理する手順と、ビア形成穴24に導電層35となる金属を無電解めっきする手順と、を有する。そして、プラズマ処理により、複数のフィラー31、32を含有する樹脂41をポーラス層15a及びポーラス層16aとし、ポーラス層15a及びポーラス層16aに無電解めっきを施す。その結果、本実施形態に係る配線板の製造方法で製造される配線板4は電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、混合領域が電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を低減することができる。その結果、本実施形態に係る配線板の製造方法は、層間接続を安定させることができるので、故障が発生しにくく、信頼性の高い配線板4を製造することができる。
本実施形態に係る配線板4では、積層基板12を用いて説明した。他の変形例として、基板10と基板11のフィラーの含有率を同一とし単一層として、上述の配線板4を形成してもよい。また、基板72は、基板10及び基板11と同様に、複数のフィラーを含有する樹脂で形成されてもよい。また、基板72は、基板11よりも複数のフィラーを含有する含有率が高い基板であってもよい。
図10−1は、実施形態3に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。変形例に係る配線板5は、図8に示した端子電極61及び電子部品60が基板10の内部に配置されていることを特徴としている。電子部品60は、表面にパシベーションと呼ばれる保護層67が端子電極61の周囲を保護していることが多い。これにより、端子電極61の腐食等の可能性を低減できる。基板10内に電子部品60を内在するためには、フィルドビア27と端子電極61とを接続する必要がある。
電子部品60は、端子電極61の表面61aが保護層67から露出するように表面をCMP等で研削した上、基板10内に埋め込むことが好ましい。あるいは、電子部品60は、端子電極61の表面61aが保護層67に覆われていても、ミーリング等のエッチングにより、端子電極61の表面61aを露出させ基板10内に埋め込むこともできる。
本変形例に係る配線板5は、電子部品60が基板10内に埋め込まれ電子部品60の搭載スペースを省くことができるので、回路基板は、高密度となることができる。本変形例に係る配線板5においても、基板10が上述した積層基板12とされてもよい。変形例では、端子電極61が基板10の内部に埋めて配置されているが、例えば端子電極61の表面61aが基板10の内部に埋められていれば、他は基板10外とされていてもよい。
本変形例に係る配線板5は電子部品内蔵基板であって、フィルドビア27及び混合層15の導電層35の全体でビア28となり、端子電極61と第2配線層22とを電気的に接続できる。また、混合領域Aだけでも端子電極61と第2配線層22とを電気的に接続できる。その結果、ビア形成穴の底部付近である端子電極61の表面61aにおいて混合層15の付着領域Bが少なくなる高アスペクト比のビアであっても、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。これにより、配線板5は、フィルドビア27と端子電極61とが低抵抗で接続される。
図10−2は、実施形態3に係る配線板の他の変形例を説明するための断面図である。上述した配線板5では、端子電極61及び電子部品60が基板10の内部に配置されている場合を説明した。本変形例に係る配線板101は、電子部品60が端子電極61ではなく再配線層65に接続していることを特徴とする。図10−2に示すように、配線板101は、積層基板14と、第2配線層22と、第3配線部27aと、ビア29と、ランド27bと、中間金属層25と、電子部品60と、再配線層65と、保護層67とを有する。積層基板14は、基板10と、基板11とを有する積層基板12と、基板10Aとを有する。基板10Aは、基板10と同じ材料の基板である。なお、基板11の材料が基板10と同じで、積層基板14が単一材料とされていてもよい。ビア29は、フィルドビア27と、混合層15と、混合層16とを有する。基板10Aには、電子部品60と、再配線層65と、が含まれる。これにより、積層基板14は、電子部品内蔵基板となる。
電子部品60は、表面にパシベーションと呼ばれる保護層67が電子部品60の電極の周囲を保護していることが多い。これにより、電極の腐食等の可能性を低減できるが外部との接続のため再配線層65を介して電子部品60の外部と接続する。再配線層65は、例えば銅(Cu)により形成され、フィルドビア27との接続位置を変更することができる。再配線層65には、他に例えば、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、スズ(Sn)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、金(Au)、アルミニウム(Al)等及びこれらの合金を用いることができる。また、電子部品60のアルミニウム(Al)電極上に、無電解めっきにより、上述した合金から選ばれる積層構造を設けてもよい。
本変形例では、基板11の一方の面と再配線層65とが隣接して接続されている。そして、フィルドビア27と再配線層65とが接続されている。この場合、基板10Aは、基板10と同様に、複数のフィラーを含有する樹脂で形成されるが、フィラーを含有しない絶縁材料であってもよい。
本変形例に係る配線板101は、フィルドビア27及び混合層15、16の導電層35の全体でビア29となり、再配線層65と第2配線層22とを電気的に接続できる。また、混合領域Aだけでも再配線層65と第2配線層22とを電気的に接続できる。その結果、ビア形成穴の底部付近である再配線層65の表面65aにおいて混合層16の付着領域Bが少なくなる高アスペクト比のビアであっても、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。これにより、配線板101は、フィルドビア27と再配線層65とが低抵抗で接続される。
図10−3は、実施形態3に係る配線板の他の変形例を説明するための断面図である。本変形例に係る配線板102は、図10−2に示した基板11と同じフィラーを含有する樹脂層が樹脂層11Aとして予め電子部品60上に形成された状態で基板10に埋め込まれることを特徴としている。
樹脂形成電子部品80は、電子部品60と、電子部品60の電極60aと、再配線層65と、保護層67と、樹脂層11Aとを有している。これにより、再配線層65及び保護層67の厚みに加え樹脂層11Aの厚みを加えることができる。その結果、電子部品60の厚みが薄く変形しやすくても、電子部品60と、再配線層65及び保護層67の厚みと、樹脂層11Aの厚みとにより、ウエハーのダイシング時のチッピングによる欠け又は基板10内への埋め込み時のハンドリングによる損傷が防止される。本変形例に係る配線板102では、基板10内に樹脂形成電子部品80が埋め込まれて形成される。基板10は、電子部品内蔵基板である。
本変形例に係る配線板102は電子部品内蔵基板であって、フィルドビア27及び混合層15、16の導電層35の全体でビア29となり、再配線層65と第2配線層22とを電気的に接続できる。また、混合領域Aだけでも再配線層65と第2配線層22とを電気的に接続できる。その結果、ビア形成穴の底部付近である再配線層65の表面65aにおいて混合層16の付着領域Bが少なくなる高アスペクト比のビアであっても、電気的な層間接続が可能となり、低抵抗な配線とすることができる。これにより、配線板102は、フィルドビア27と再配線層65とが低抵抗で接続される。本変形例に係る配線板102においても、樹脂層11Aが上述した基板10と同じフィラー含有量とされてもよい。変形例では、再配線層65が基板10の内部に埋めて配置されているが、例えば再配線層65の表面65aが基板10の内部に埋められていれば、他は基板10外とされていてもよい。
本変形例に係る配線板102の製造方法(電子部品内蔵基板の製造方法)は、複数のフィラーを含有する樹脂を有する樹脂層11Aを電子部品60に積層する手順と、樹脂層11Aにビア形成穴を形成する手順と、少なくともビア形成穴の内壁をアッシング処理する手順と、ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順と、を有する。これにより、ウエハーのダイシング時のチッピングによる欠け又は基板10内への埋め込み時のハンドリングによる損傷が防止される。また、接続したい電子部品60の近傍に混合領域を形成できるので、ビア形成穴のアスペクト比が高くともビアと低抵抗の接続ができる。さらに、接続したい電子部品60の近傍に混合領域を形成できるので、電子部品を埋め込む樹脂を変更することができる。
(実施形態4)
図11−1は、実施形態4に係る配線板を説明するための断面図である。実施形態3では、電子部品60を含む場合を説明した。本実施形態に係る配線板は、図8に示した基板72に含まれる電子部品60の代わりに、導体ポストとなる端子電極を含むことを特徴としている。配線板6の基板72では、導体ポストとなる端子電極として端子電極61及び端子電極62を有する。端子電極62は、端子電極61よりも体積が大きく、端子電極62から端子電極61が突出する形で導体ポストが形成される。端子電極61は、上述した端子電極61と同様の材料で形成される。端子電極62は、一端が端子電極61と電気的に接続しており、基板72の露出面72aに他端が露出している。その結果、配線板6は、フィルドビア27と端子電極62とが低抵抗で接続される。
図11−2は、実施形態4に係る配線板の変形例を説明するための断面図である。配線板6では、基板11の一方に端子電極61が隣接して配置され、フィルドビア27と端子電極61とを接続する場合を説明した。本変形例に係る配線板111は、基板11の一方の面側に端子電極61が隣接配置されてはいるが、基板72の絶縁性の材料に内包されている。基板11の一方の面と端子電極61が基板72の絶縁性の材料を介して配置されている。そして、基板11からフィルドビア27が基板72内部へ延出し、フィルドビア27と端子電極61とが接続されている。この場合、基板72は、基板10及び基板11と同様に、複数のフィラーを含有する樹脂で形成されると、フィルドビア27が基板72内部へ延出した部分の周囲にも混合層が形成されるので好ましい。基板72は、基板11よりも複数のフィラーを含有する含有率が高い基板であるとさらに好ましく、ポーラス層に含浸する無電解めっきの領域が広がり、より安定的に導通可能となる。
図11−3は、実施形態4に係る配線板の他の変形例を説明するための断面図である。本変形例に係る配線板112は、図11−1に示した導電ポストである端子電極61、62が基板10の内部に配置されていることを特徴としている。これにより、基板10内に導電ポストを内在しても、導電ポストとフィルドビア27を低抵抗で接続できる。また、他の変形例として、導電ポストである端子電極61、62の代わりに端子電極61を有する電子部品60が基板10の内部に配置されていてもよい。その結果、電子部品60の搭載スペースを基板10内とすることができるので、回路基板は、高密度となることができる。本変形例に係る配線板112においても、基板10が上述した積層基板12とされてもよい。変形例では、端子電極61が基板10の内部に埋めて配置されているが、例えば端子電極61の表面61aが基板10の内部に埋められていれば、他は基板10外とされていてもよい。
また、本実施形態に係る配線板の製造方法は、フィルドビア27を電解めっきで形成する場合、混合領域Aが電解めっきの給電体として作用し、フィルドビアの欠陥を抑制することができる。その結果、確実な層間接続を実現することができるので、本実施形態に係る配線板の製造方法によって製造された配線板4、5、6、101、102、111、112は、故障が発生しにくく、信頼性が高くなる。上述した配線板1、2、3、4、5、6、101、102、111、112は、いずれかの配線板を平面で並べて又は上下に積層して組み合わせて、一体とした配線基板としてもよい。
(評価)
実施形態1に係る配線板1を評価例として作製した。具体的には、基板10は、エポキシ樹脂と、二酸化ケイ素(SiO)のフィラーを混合した樹脂シート(例えば、味の素ファインテクノ社製ABF−GX13等)を用意した。二酸化ケイ素(SiO)のフィラーは、粒子径が10μm以下であり、平均粒子径(D50)1.4μmの樹脂シートを用意した。なお、平均粒子径は、レーザ回折(散乱)法で計測した。二酸化ケイ素(SiO)のフィラーの真円度は、0.7以上であった。真円度は、レーザ回折(散乱)法のデータより計測した。
基板10の厚さは、50μmで形成し、ビア形成穴24は、直径φ10μmとした。第1配線層21及び第2配線層22の厚みは、5μmで形成した。したがって、アスペクト比(ビア高さ/ビア直径)は、5である。
プラズマ処理装置(ニッシン社製型式M210)を用いてプラズマ処理によるアッシング処理を行った。プラズマ処理は、マイクロ波プラズマ方式により行われた。プラズマガスは四フッ化炭素(CF)と酸素(O)との混合ガスを用いた。具体的には、プラズマガスは、1atm(大気圧)及び一定温度(30℃)における、プラズマ処理装置のメーカーにより規格化された流量で、四フッ化炭素(CF)を180cm/min(sccm)、酸素(O)を1400cm/min(sccm)とする混合ガスを用いた。プラズマ処理装置の投入電力量は3kw、圧力は100MPaである。
プラズマ処理装置のプラズマ条件(プラズマアッシング量)は、標準試料である液体レジストの反応度合い(アッシング量)で強度が定められている。標準試料は、プラズマ処理装置のメーカーで規定されている。例えば、プラズマ条件100nm(1000オングストローム)、プラズマ条件250nm(2500オングストローム)、プラズマ条件500nm(5000オングストローム)の順で、プラズマ反応が強い。基板10のフィラーの含有率(体積%)を0体積%、30体積%、50体積%、55体積%、76体積%、90体積%とした基板サンプルを用意した。これら基板サンプルをプラズマ処理なし(プラズマ条件0)、プラズマ条件50nm、プラズマ条件100nm、プラズマ条件250nm、プラズマ条件500nmで処理した。その上で、ビア形成穴24の内壁の表面に図2に示す導電層35を銅(Cu)の無電解めっきで形成して導電層35の形成状態を評価した。評価結果を下記表1に示す。
評価基準は、「○:ビア形成穴の底部付近において混合層が全面的に形成されている。△:ビア形成穴の底部付近において混合層が断続的に形成されている。×:ビア形成穴の底部付近において混合層が形成されない。」とした。
表1に示すように、基板にフィラーを含有しており、プラズマ処理を施せば、ビア形成穴の底部付近において導電層が形成されやすい。また、基板のフィラー含有率を50体積%以上とすれば、プラズマ条件50nmからプラズマ条件500nmにおいて、安定してビア形成穴の底部付近の導電層が形成される。また、基板のフィラー含有率が55体積%以上であると、ビア形成穴にスミア(表面荒れ)が確認されなかった。そこで、好ましくは、基板のフィラー含有率を55体積%以上とすれば、プラズマ条件50nmからプラズマ条件500nmにおいて、スミアを考慮しなくても安定してビア形成穴の底部付近の導電層が形成される。また、基板のフィラー含有率がフィラーの脱落もあるものも見られたが基板のフィラー含有率が50体積%であってもフィラー含有率が45体積%以上あることが確認された。
上述の評価結果を反映して、フィラー含有率を76体積%とした基板(エポキシ樹脂と、二酸化ケイ素(SiO)のフィラーを混合した樹脂シート)を用意した。用意した基板は、プラズマ条件100nm(1000オングストローム)、プラズマ条件250nm(2500オングストローム)、プラズマ条件500nm(5000オングストローム)の3種類のプラズマ条件でプラズマ処理され、本実施形態に係る配線板1の評価例を3種類作製した。
図12−1及び図12−2は、ポーラス層を説明するための評価例の写真である。この写真は、ポーラス層を走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope、以下SEMという)で撮影したSEM画像である。図12−1の倍率は10000倍、図12−2の倍率は30000倍である。図12−1及び図12−2の評価例は、プラズマ処理装置がプラズマ条件500nmで、評価例の基板をアッシングし、集束イオンビーム(以下FIB(Focused Ion Beam)という)で断面加工した。図12−1に示すように、基板よりも径方向内側かつビア形成穴の内壁には、複数のフィラー間にフィラー空間が設けられている混合領域がある。図12−2において、図12−1より拡大して確認すると、図12−2に示すように、フィラーとフィラーとの間にフィラー空間が空いている。また、フィラーが飛散せず留まっているのは、フィラーの外周の空間のどこかで他のフィラーと固着されているからと考えられる。
図13から図15は、混合層を説明するための評価例の図である。これらの図に示す写真は、混合層をSEMで撮影したSEM画像(倍率は25000倍)である。図13の例は、プラズマ条件100nmで評価例の基板をアッシングしたものである。図14の例は、プラズマ条件250nmで、評価例の基板をアッシングしたものである。図15の例は、プラズマ条件500nmで、評価例の基板をアッシングしたものである。図13から図15の例は、ポーラス層を、銅(Cu)の無電解めっきをし、混合層とした状態でFIBにより断面加工したものをSEMで撮影することによって得られたSEM画像である。
図13、図14、図15の混合層は、いずれも基板の厚み方向において、基板の一方の表面から基板の他方の表面にわたって形成されている。図13、図14、図15の混合層は、いずれも基板の厚み方向において、基板の一方の表面から基板の他方の表面に近づくにしたがって混合層の付着領域が薄くなっている。つまり、図13、図14、図15の混合層は、ビアを形成するビア形成穴の底部付近では、付着領域として無電解めっきで付着した金属の厚みが薄くなっていることが分かる。
また、図13、図14、図15の混合層は、いずれも基板の厚み方向において、基板の一方の表面(ビア形成穴の開口側)から基板の他方の表面(ビア形成穴の底部側)に近づくにしたがって混合層の混合領域も薄くなっている。図13、図14、図15の混合層は、ビア形成穴の底部付近において付着領域が少なくなっても、混合領域が存在していることが分かる。図13の混合層の混合領域は、図14又は図15の混合層の混合領域の厚みよりも薄くなっている。したがって、プラズマ条件により、アッシングされる樹脂の厚みが異なり、混合層の混合領域の厚みが変化することが分かる。具体的には、プラズマ反応が強くなるほど、混合層の混合領域の厚みが大きくなる。
図13の混合領域の厚みを計測すると、0.5μmから0.8μmであった。図14の混合層の厚みを計測すると、2μmから3μmであった。図15の混合層の厚みを計測すると、4μmから5μmであった。
上述したように、アスペクト比が高くなると、ビア形成穴の開口側から離れてビア形成穴の底部に近づくほど図2に示す付着領域Bの厚みが減少する。図13、図14及び図15の評価例では、ビアを形成するビア形成穴の底部付近にも混合層が認められ、基板の一方の表面から基板の他方の表面が電気的に導通可能であった。
図16−1は、混合層を説明するための評価例の写真である。図16−1の写真は、混合層をSEMで撮影したSEM画像である。図16−1の例は、プラズマ条件100nmで評価例の基板をアッシングし、ポーラス層を銅(Cu)の無電解めっきを5回繰り返して混合層とした後、FIBで断面加工し、切断面をSEMで撮像して得られたSEM画像である。FIBの切断面は図13の撮影断面と直交する面であり、ビア形成穴を輪切りとした平面である。図16−1の評価例では、銅(Cu)の無電解めっきを5回繰り返したので、混合層の付着領域が厚くなっている。
図16−2は、図16−1に示す写真を拡大した図である。図16−2に示す写真は、図16−1に示す拡大表示の範囲を25000倍したSEM写真である。図16−2に示すように、混合領域Aは、複数のフィラーと、複数のフィラー間にさらに導電層である無電解めっきされた銅(Cu)とを含んでいることが分かる。
図17は、フィルドビアを説明するための評価例の写真である。図17の評価例のサンプルは、図13に示した混合層と同一の条件、つまり、プラズマ処理装置がプラズマ条件100nmの条件で、評価例の基板をアッシングし、ポーラス層を、銅(Cu)の無電解めっきをした。さらに図17の評価例のサンプルはフィルドビアを銅(Cu)の電解めっきを用いて作製した。図17は、このサンプルをFIBで断面加工し、切断面をSEMで撮像して得られたSEM画像である。図17に示すように、フィルドビアを銅(Cu)の電解めっきで形成すると、ボイド又はシーム等の欠陥は認められなかった。同様に、プラズマ処理装置がプラズマ条件100nmの条件を250nm及び500nmの条件に変更したサンプルでフィルドビアを評価したがいずれもボイド又はシーム等の欠陥は認められなかった。次に、混合層の剥離に対する強度であるピール強度を評価した。
図18は、プラズマ条件とピール強度との関係を説明するための説明図である。ピール強度を確認する評価例のサンプルは、図13、図14、図15に示した混合層と同一の条件、つまり、プラズマ処理装置がプラズマ条件100nm、250nm及び500nmの各条件で、評価例の基板をアッシングし、ポーラス層を、銅(Cu)の無電解めっきをした。ピール強度を確認する評価例のサンプルは、さらにフィルドビアを銅(Cu)の電解めっきを用いて作製した。
またピール強度を確認するリファレンス(比較例)として、プラズマ処理装置でプラズマ処理を行わず、ウエットブラスト装置で、ビア形成穴の内壁を粗面とするサンプルを作製した。ウエットブラスト装置は、セラミック等の研磨剤の粒子と水等の溶剤とを混合したスラリーを高圧でビア形成穴の内壁に吹き付けて、ビア形成穴の内壁を粗面とすることができる。そして、リファレンス(比較例)のサンプルは、ビア形成穴の内壁を銅(Cu)の無電解めっきをした後、さらにフィルドビアを銅(Cu)の電解めっきを用いて作製した。
リファレンス(比較例)のサンプル、評価例のサンプル(プラズマ条件100nm、250nm及び500nmの各条件で作製したサンプル)について、初期評価(銅(Cu)の電解めっき後)、及びアニール後(180℃、2時間の熱処理後)の剥離強度であるピール強度を測定した。ビア形成穴の内壁には、銅(Cu)の電解めっきにより、試験用導体層が12μmの厚さで形成されている。ピール強度は、ピール強度試験機(プッシュプルゲージ)を用いて、各サンプルの試験用導体層を基板表面に対して垂直(90度)に速度10mm/秒で引き上げて計測した。測定結果を表2に示すとともに、図18にグラフ化した。
表2及び図18に示すように、評価例のサンプルは、初期評価では、リファレンス(比較例)のサンプルに対して、ピール強度は低かった。しかし、アニール後は、プラズマ条件100nm及び250nmの各条件で作製した評価例のサンプルはリファレンス(比較例)のサンプルと同程度のピール強度をえることができた。
プラズマ条件500nmの条件で作製した評価例のサンプルは、剥離しやすい傾向があった。したがって、プラズマ処理装置がプラズマ条件を強くし、評価例の基板をアッシングしすぎると、ポーラス状態の厚さが厚くなり、剥離強度が低下するおそれがあることが分かった。したがって、ビア径に合わせて、適切な混合層の厚みとなるように、アッシングのためのプラズマ条件を調製する必要があることが分かる。
リファレンス(比較例)のサンプル及び評価例のサンプルの断面をFIBで切断しSEMで確認すると、リファレンス(比較例)のサンプルには、フィルドビアに欠陥があるものもあった。リファレンス(比較例)のサンプルは、ウエットブラストというウエットプロセスであり、スラリーの除去が十分でなかったことが原因と考えられる。評価例のサンプルは、フィルドビアに欠陥があるものはなかった。評価例のサンプルは、プラズマ処理というドライプロセスでポーラス層を作製したので、ウエットプロセスのように、異物の混入の可能性は少ないからと考えられる。
上述したように、実施形態1、実施形態2、実施形態3、実施形態4及びこれらの変形例に係る配線板及び配線板の製造方法は、アスペクト比が1より大きい高アスペクト比のビアを有する配線板に適用すると、配線板を小さくできるので好ましい。また、ビアを小径として微細配線を施した配線板にも好ましい。そして、前記配線板及び配線板の製造方法は、アスペクト比が1より小さいアスペクト比のビアを有する配線板にも適用できるので、設計者は配線板の設計の自由度が増すことになる。
上述したように、実施形態1、実施形態2、実施形態3、実施形態4及び変形例に係る配線板及び配線板の製造方法は、複数の配線板を多層化した多層配線板及び多層配線板の製造方法にも適用できる。
以上のように、本発明はビアを有する配線板又は電子部品内蔵基板に有用である。
1、2、3、4、5、6、101、102、111、112 配線板
10、10A、11、71、72 基板
11A 樹脂層
12、13、14、70 積層基板
21 第1配線層
22 第2配線層
15a、16a ポーラス層
15、16 混合層
24a、24 ビア形成穴
25 中間金属層
27、26 フィルドビア
27a 第3配線部
27b ランド
27c 第3配線層
28、28a、29 ビア
31、32、33 フィラー
35 導電層
41 樹脂
41a ネック樹脂
51 フィラー空間
60 電子部品
61、62 端子電極
65 再配線層
67 保護層
80 樹脂形成電子部品
A 混合領域
B 付着領域

Claims (22)

  1. 複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板と、
    前記基板に設けられた少なくとも1つの配線と電気的に接続されるビアと、を含み、
    前記ビアは、前記基板よりも径方向内側に、前記複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有することを特徴とする配線板。
  2. 前記混合領域に含まれる樹脂は、前記基板の樹脂よりも少ない請求項1に記載の配線板。
  3. 前記混合領域は、電気的に導通する請求項1又は2に記載の配線板。
  4. 前記混合領域は、厚みが3μm以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の配線板。
  5. 前記複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板は、厚み方向において複数のフィラーを含有する含有率の異なる複数の基板が積層された積層基板であって、前記ビアが形成されるビア形成穴の底部側には、フィラーの含有率がより高い基板が配置されている請求項1から4のいずれか1項に記載の配線板。
  6. 前記ビアのビア直径に対するビア高さの比が1よりも大きい請求項1から5のいずれか1項に記載の配線板。
  7. 前記複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板は、複数のフィラーを含有する含有率が50体積%以上76体積%以下である請求項1から6のいずれか1項に記載の配線板。
  8. 前記混合領域は、複数のフィラーを含有する含有率が45体積%以上76体積%以下である請求項1から7のいずれか1項に記載の配線板。
  9. 複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板を準備する手順と、
    前記基板にビア形成穴を形成する手順と、
    少なくとも前ビア形成記穴の内壁をアッシング処理する手順と、
    前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順と、を有することを特徴とする配線板の製造方法。
  10. 前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順の後、
    電解めっきで前記ビア形成穴に導電体を充填する手順を有する請求項9に記載の配線板の製造方法。
  11. 前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順の後、
    無電解めっきで前記ビア形成穴に導電体を充填する手順を有する請求項9に記載の配線板の製造方法。
  12. 前記基板は、複数のフィラーを含有する含有率が50体積%以上76体積%以下である請求項9から11のいずれか1項に記載の配線板の製造方法。
  13. 複数のフィラーを含有する樹脂を有する第1の基板と、前記第1の基板よりも含有率の多い複数のフィラーを含有する樹脂を有する第2の基板とを積層して前記基板とされている請求項9から12のいずれか1項に記載の配線板の製造方法。
  14. 前記基板の一方の面に配線層が配置され、前記第1の基板よりも前記第2の基板が前記配線層側に配置され、前記ビア形成穴が前記第1の基板から前記第2の基板へ向けてかつ前記配線層に到達するまで形成されている請求項13に記載の配線板の製造方法。
  15. 少なくとも一部が絶縁性の材料に覆われている端子電極が前記基板の一方に隣接して配置され、前記第1の基板よりも前記第2の基板が前記端子電極側に配置され、前記ビア形成穴が前記第1の基板から前記第2の基板へ向けてかつ前記端子電極に到達するまで形成されている請求項13に記載の配線板の製造方法。
  16. 少なくとも一部が絶縁性の材料に覆われている端子電極が前記基板の一方に前記絶縁性材料を介して配置され、前記第1の基板よりも前記第2の基板が前記端子電極側に配置され、前記ビア形成穴が前記第1の基板から前記第2の基板へ向けてかつ前記端子電極に到達するまで形成されている請求項13に記載の配線板の製造方法。
  17. 端子電極が前記基板の内部に配置され、前記ビア形成穴が前記端子電極まで延在する請求項9から13のいずれか1項に記載の配線板の製造方法。
  18. 電子部品が前記端子電極を有する請求項15から17のいずれか1項に記載の配線板の製造方法。
  19. 複数のフィラーを含有する樹脂を有する基板と、
    前記基板に設けられた少なくとも1つの配線と電気的に接続されるビアと、を含み、
    前記ビアは、前記基板よりも径方向内側に、前記複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有し、前記樹脂に内在する電子部品に前記ビアが電気的に接続されることを特徴とする電子部品内蔵基板。
  20. 複数のフィラーを含有する樹脂を有する樹脂層と、電子部品とが積層され、
    前記樹脂層に設けられたビアと、を含み、
    前記ビアは、前記樹脂層よりも径方向内側に、前記複数のフィラー間に金属が設けられている混合領域を有し、前記電子部品に前記ビアが電気的に接続されることを特徴とする電子部品内蔵基板。
  21. 前記ビアは、端子電極又は再配線層を介して電子部品と接続される請求項19又は20に記載の電子部品内蔵基板。
  22. 複数のフィラーを含有する樹脂を有する樹脂層を電子部品に積層する手順と、
    前記樹脂層にビア形成穴を形成する手順と、
    少なくとも前記ビア形成穴の内壁をアッシング処理する手順と、
    前記ビア形成穴の内壁を無電解めっきする手順と、を有することを特徴とする電子部品内蔵基板の製造方法。
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