JP2015233085A - 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図1〜図16に従って第1実施形態を説明する。
図1に示すように、配線基板10は、配線構造11と、配線構造11の一方の側の面(ここでは、上面)に積層された配線構造12と、配線構造11の他方の側の面(ここでは、下面)に積層されたソルダレジスト層13とを有している。配線基板10の平面形状は、任意の形状及び任意の大きさとすることができる。例えば、配線基板10の平面形状は、20mm×20mm〜40mm×40mm程度の正方形状とすることができる。
配線構造11は、配線構造12よりも配線密度の低い配線層が形成された低密度配線層である。この配線構造11の厚さ方向の略中心部には、コア基板20が設けられている。コア基板20としては、例えば、補強材であるガラスクロス(ガラス織布)にエポキシ系樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させ硬化させた、いわゆるガラスエポキシ基板を用いることができる。補強材としてはガラスクロスに限らず、例えば、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、液晶ポリマ(Liquid Crystal Polymer:LCP)織布やLCP不織布を用いることができる。熱硬化性の絶縁性樹脂としてはエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド樹脂やシアネート樹脂などの樹脂材を用いることができる。また、コア基板20は、例えば、シリカ(SiO2)やアルミナ(Al2O3)等のフィラーを含有していてもよい。なお、コア基板20の厚さは、例えば、80〜800μm程度とすることができる。
配線構造12は、配線構造11よりも配線密度の高い配線層が形成された高密度配線層である。配線構造12は、絶縁層35上に積層された配線層50及びプレーン層60と、絶縁層51と、配線層52と、プレーン層62と、絶縁層53と、配線層54と、プレーン層64と、絶縁層55と、配線層56とが順に積層された構造を有している。配線構造12の厚さ、具体的には配線構造12内の全ての絶縁層を合わせた厚さ(つまり、絶縁層35の上面35Aから絶縁層55の上面までの厚さ)は、例えば、20〜40μm程度とすることができる。
配線層52(第2配線層)は、絶縁層51の上面に積層されている。配線層52は、貫通孔51X内に充填されたビア配線を介して配線層50と電気的に接続されている。この配線層52は、例えば、貫通孔51X内に充填されたビア配線と一体に形成されている。
半導体装置70は、配線基板10と、1又は複数の半導体チップ81と、アンダーフィル樹脂85と、外部接続端子86とを有している。
以下に説明する図8(b)〜図14(a)に示す工程は、絶縁層35上に配線構造12を形成する工程であるため、図8(b)〜図14(a)では、コア基板20の下面20B側の構造の図示を省略している。
次に、図15に示す工程では、配線構造11の最下層の配線層46の所要箇所に画定される外部接続用パッドP2を露出させるための開口部13Xを有するソルダレジスト層13を、絶縁層45の下面に積層する。このとき、ソルダレジスト層13の厚さ(絶縁層45の下面からソルダレジスト層13の下面までの厚さ)は、配線構造12の厚さ(絶縁層35の上面35Aから絶縁層55の上面までの厚さ)と等しい、又は配線構造12の厚さよりも厚く設定されている。ソルダレジスト層13は、感光性のフェノール系樹脂やポリイミド系樹脂からなる。このソルダレジスト層13は、例えば、感光性のソルダレジストフィルムをラミネートし、又は液状のソルダレジストを塗布し、当該レジストを所要の形状にパターニングすることにより形成することができる。これにより、ソルダレジスト層13の開口部13Xから配線層46の一部が外部接続用パッドP2として露出される。
次に、図15に示した構造体を、スライサー等を用いて切断線A2に沿って切断することにより、個片化された複数の配線基板10を得る。
図16に示す工程では、外部接続用パッドP2上に外部接続端子86を形成する。例えば、外部接続用パッドP2上に、適宜フラックスを塗布した後、外部接続端子86(ここでは、はんだボール)を搭載し、240〜260℃程度の温度でリフローして固定する。その後、表面を洗浄してフラックスを除去する。
(1)プレーン層60に多数の貫通孔60Xを形成し、その貫通孔60Xを充填するように絶縁層35の上面35A上に絶縁層51を形成するようにした。これにより、貫通孔60Xを通じて絶縁層35,51が接続されるため、プレーン層60と絶縁層35,51との密着性を向上させることができる。また、多数の貫通孔60Xを形成することにより、プレーン層60を、絶縁層51との剥離が生じやすいベタパターンに代えて、細かなメッシュ状のパターンにすることができる。これらにより、絶縁層51がプレーン層60から剥離することを好適に抑制できる。
以下、図17に従って第2実施形態を説明する。この実施形態の配線基板10Aは、配線構造11が配線構造11Aに置換された点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、先の図1〜図16に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
絶縁層45には、当該絶縁層45を厚さ方向に貫通して配線層23の下面の一部を露出する貫通孔45Xが形成されている。配線層46は、絶縁層45の下面に積層されている。配線層46は、貫通孔45X内に充填されたビア配線を介して配線層23と電気的に接続されている。
以下、図18に従って第3実施形態を説明する。この実施形態の配線基板10Bは、配線構造11が配線構造11Bに置換された点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、先の図1〜図17に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
以下、図19に従って第4実施形態を説明する。この実施形態の配線基板10Cは、配線構造11が配線構造11Cに置換された点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、先の図1〜図18に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
なお、配線構造11Cは、公知の製造方法により製造することが可能であるため、図示を省略して説明を割愛するが、例えば以下のような方法で製造される。まず、支持体としての仮基板を用意し、この仮基板の上に、配線層100と、絶縁層101と、配線層102と、絶縁層103と、配線層104と、絶縁層105とを順に積層し、絶縁層105にビア配線106を形成する。これにより、仮基板上に配線構造11Cに対応する構造体が製造される。そして、図8(b)〜図14(b)に示した工程と同様に、配線構造11Cの上面に配線構造12を積層した後、仮基板を除去し、絶縁層101の下面にソルダレジスト層13を形成することにより、配線基板10Cを製造することができる。
以下、図20に従って第5実施形態を説明する。この実施形態の配線基板10Dは、最上層の配線層の構造が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、先の図1〜図19に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
(適用例1)
まず、図21に従って、配線基板10Dに他の半導体パッケージ200を搭載した半導体装置71について説明する。
半導体パッケージ200は、配線基板210と、その配線基板210に実装された1又は複数の半導体チップ220と、配線基板210と半導体チップ220との間に形成されたアンダーフィル樹脂225とを有している。
半導体チップ220は、以上説明した配線基板210にフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ220の回路形成面(図21では、下面)に配設されたバンプ221をパッドP5に接合することにより、半導体チップ220は、バンプ221を介して配線層214と電気的に接続されている。このようにフリップチップ接合された配線基板210と半導体チップ220との隙間には、アンダーフィル樹脂225が形成されている。
次に、図22に従って、配線基板10Dを電子部品内蔵基板72に適用した場合について説明する。
(適用例3)
次に、図23に従って、電子部品内蔵基板72に、他の半導体パッケージ300を搭載した半導体装置73について説明する。
半導体パッケージ300は、配線基板310と、その配線基板310に実装された1又は複数の半導体チップ320と、配線基板310と半導体チップ320との間に形成されたアンダーフィル樹脂325とを有している。
半導体チップ320は、以上説明した配線基板310にフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ320の回路形成面(図23では、下面)に配設されたバンプ321をパッドP7に接合することにより、半導体チップ320は、バンプ321を介して配線層314と電気的に接続されている。このようにフリップチップ接合された配線基板310と半導体チップ320との隙間には、アンダーフィル樹脂325が形成されている。
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記第2〜第4実施形態の配線基板10A〜10Cにおける最上層の配線層56に、上記第5実施形態の配線基板10Dと同様に、接続パッドP3を設けるようにしてもよい。
例えば、図25(a)に示すように、貫通孔60X,62X,64Xの平面形状を円形状に形成するようにしてもよい。また、図25(b)に示すように、貫通孔60X,62X,64Xの平面形状を六角形等の多角形状に形成するようにしてもよい。また、貫通孔60X,62X,64Xの平面形状を、楕円形状や三角形状に形成するようにしてもよい。
・上記各実施形態における配線構造12,12Bにおける配線層50,52,54,56及び絶縁層51,53,55の層数や配線の取り回しなどは様々に変形・変更することが可能である。
11,11A〜11C 配線構造
12,12B 配線構造
13 ソルダレジスト層
20 コア基板
22,23,32,34,42,44,46,48 配線層
31,33,35,37,41,43,45,47 絶縁層
35A 上面
35X 貫通孔
36,106 ビア配線
36A,106A 上端面
50,52,54,56 配線層
50A,52A,54A,56A シード層
50B,52B,54B,56B 金属層
51,53,55 絶縁層
60,62,64 プレーン層
60A,62A,64A シード層
60B,62B,64B 金属層
60X,62X,64X 貫通孔
60Y,62Y,64Y 貫通孔
70,71,73 半導体装置
81 半導体チップ
91 導電層
92 シード層
93 レジスト層
93X,93Y 開口パターン
100,102,104 配線層
101,103,105 絶縁層
105A 上面
105X 貫通孔
Claims (9)
- 第1絶縁層と、前記第1絶縁層を厚さ方向に貫通する第1貫通孔を充填し、前記第1絶縁層から露出された上端面を有するビア配線とを有する第1配線構造と、
前記第1配線構造の上面に積層された第2配線構造と、を有し、
前記第2配線構造は、
前記第1絶縁層の上面及び前記ビア配線の上端面に形成された第1配線層と、
厚さ方向に貫通する複数の第2貫通孔を有し、少なくとも一部が平面視格子状に形成されるとともに、前記第1絶縁層上に積層された第1プレーン層と、
前記第1絶縁層上に積層され、前記第2貫通孔を充填するとともに、前記第1プレーン層及び前記第1配線層を被覆する第2絶縁層と、を有し、
前記第2配線構造の配線密度は、前記第1配線構造の配線密度よりも高く、
前記各第2貫通孔は、上側の開口端の開口幅が下側の開口端の開口幅よりも狭く形成されていることを特徴とする配線基板。 - 前記第1プレーン層の上面は、周縁部から中央部に向かうに連れて上方に盛り上がるように湾曲して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
- 前記第2配線構造は、
前記第2絶縁層上に積層され、前記第1配線層と電気的に接続された第2配線層と、
厚さ方向に貫通する複数の第3貫通孔を有し、少なくとも一部が平面視格子状に形成されるとともに、前記第2絶縁層上に積層された第2プレーン層と、
前記第2絶縁層上に積層され、前記第3貫通孔を充填するとともに、前記第2プレーン層及び前記第2配線層を被覆する第3絶縁層と、を有し、
前記各第3貫通孔は、上側の開口端の開口幅が下側の開口端の開口幅よりも狭く形成され、
前記第1プレーン層と前記第2プレーン層とは相互に平面方向にずれた位置に形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の配線基板。 - 前記第1配線層は、前記ビア配線の上端面とシード層を介して接続され、
前記第1絶縁層の上面と前記ビア配線の上端面とは面一になるように形成されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の配線基板。 - 前記第1配線構造が有する絶縁層は、非感光性樹脂を主成分とする絶縁層であり、
前記第2絶縁層は、感光性樹脂を主成分とする絶縁層であって、前記第1配線構造が有する絶縁層よりも薄い絶縁層であることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の配線基板。 - 前記第2貫通孔の上側の開口端の開口幅は、前記第1プレーン層上に形成された前記第2絶縁層の厚さよりも広く設定されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の配線基板。
- 請求項1〜6の何れか一項に記載の配線基板と、
前記第2配線構造の最上層の配線層にフリップチップ実装された半導体チップと、
を有することを特徴とする半導体装置。 - 第1配線構造を形成する工程と、
前記第1配線構造の上面に、前記第1配線構造よりも配線密度の高い第2配線構造を積層する工程と、を有し、
前記第1配線構造を形成する工程は、
第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層を厚さ方向に貫通する第1貫通孔を形成する工程と、
前記第1貫通孔を充填するとともに、前記第1絶縁層の上面を被覆する導電層を形成する工程と、
前記導電層と前記第1絶縁層の上面とを研磨することにより、前記第1絶縁層の上面を平滑化するとともに、前記第1絶縁層から露出する上端面を有するビア配線を形成する工程と、を有し、
前記第2配線構造を積層する工程は、
前記第1絶縁層の上面及び前記ビア配線の上端面に第1配線層を形成するとともに、複数の第2貫通孔を有し、少なくとも一部が平面視格子状に形成された第1プレーン層を前記第1絶縁層上に積層する工程と、
前記第1絶縁層の上面に、前記第2貫通孔を充填するとともに、前記第1配線層及び前記第1プレーン層を被覆する第2絶縁層を形成する工程と、を有し、
前記各第2貫通孔は、上側の開口端の開口幅が下側の開口端の開口幅よりも狭く形成されることを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記第1配線層及び前記第1プレーン層を形成する工程は、
前記第1絶縁層の上面及び前記ビア配線の上端面を被覆するシード層を形成する工程と、
前記シード層上に、前記第1配線層の形状に対応する第1開口パターンと、前記第1プレーン層の形状に対応する第2開口パターンとを有するレジスト層を形成する工程と、
前記レジスト層をマスクとし、前記シード層を給電層とする電解めっき法により、前記第1開口パターン内に第1金属層を形成するとともに、前記第2開口パターン内に第2金属層を形成する工程と、
前記レジスト層を除去する工程と、
前記第1金属層及び前記第2金属層をマスクとして、前記シード層をエッチングする工程と、を有し、
前記第1開口パターン及び前記第2開口パターンは、上側の開口端の開口幅が下側の開口端の開口幅よりも広く形成されることを特徴とする請求項8に記載の配線基板の製造方法。
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