JP2016086143A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁基板に発生するねじれ等の変形が小さく、それにより半導体素子を良好に搭載することが可能であり、搭載する半導体素子を正常に作動させることが可能な配線基板を提供すること。【解決手段】縦糸７ａおよび横糸７ｂを織って成るガラスクロス７に熱硬化性樹脂８を含浸させた絶縁シート１ａ，１ｂを２枚上下に積層して形成された絶縁層１を上下に複数層積層して成る絶縁基板２の表面および絶縁層１間に配線導体３を配設して成る配線基板であって、積層された２枚の絶縁シート１ａ，１ｂは、縦糸７ａの方向が互いに一致するとともに横糸７ｂの方向が縦糸１ａの方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾いている。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を搭載するため等に用いられる配線基板およびその製造方法に関するものである。

従来、半導体素子を搭載するための配線基板として、複数の絶縁層が積層されて成る絶縁基板の表面および絶縁層間に銅箔から成る配線導体を転写法により配設するとともに、絶縁層を挟んで位置する配線導体同士を導体ペーストの硬化物から成るビア導体により接続して成る配線基板が知られている。

このような配線基板における絶縁層は、例えばガラスクロスと熱硬化性樹脂とから成る。各絶縁層を形成するガラスクロスは、絶縁層に必要な厚みおよび剛性を付与するために２枚重ねで用いられることが多い。各絶縁層は、ガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた未硬化の絶縁シートを２枚積層し、それを熱硬化させることによって形成される。

絶縁シートを構成するガラスクロスは、縦糸と横糸とが織られることにより形成されている。絶縁シートの作成は、ロール状に巻かれたガラスクロスのロールからガラスクロスを引き出して熱硬化性樹脂のワニスが入った含浸槽に浸漬した後、乾燥させて長尺の母材を形成するとともに、この母材を適当な大きさに切断することにより行われる。

しかしながら、ガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させる際、ガラスクロスが引き出される方向、すなわち縦糸方向に張力が加わった状態で熱硬化性樹脂が含浸され乾燥される。そのため、得られる未硬化の絶縁シートには張力による残留応力が残った状態となる。

このような残留応力は、２枚の未硬化の絶縁シートを積層した後、熱硬化させることにより絶縁層を形成すると、絶縁層を縦糸の方向に大きく収縮させるように作用する。そこで、このような収縮を均一化させるため、一つの絶縁層を形成する２枚の絶縁シートは、それらの縦糸同士および横糸同士が互いに直交するように積層されることが多い。

しかしながら、上述のようにして形成される絶縁シートには、ガラスクロスが熱硬化性樹脂のワニスの入った含浸槽を通る際のワニスの抵抗により、あるいは含浸槽から引き上げる際のワニスの自重によりガラスクロスの横糸が撓んで湾曲してしまう目曲りという現象が発生する。

目曲りが発生した母材から切り出した２枚の未硬化の絶縁シートを互いの縦糸同士および横糸同士が直交するように積層して各絶縁層を形成すると、得られる絶縁基板にねじれ等の変形が発生することが多い。ねじれ等の変形が大きな場合、半導体素子の配線基板への良好な搭載が阻害される。その結果、配線基板に搭載された半導体素子を正常に作動させることができなくなってしまう。

特許第４４８０４１５号公報

本発明は、絶縁基板に発生するねじれ等の変形が小さく、それにより半導体素子を良好に搭載することが可能であり、搭載する半導体素子を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することを課題とする。

本発明の配線基板は、縦糸および横糸を織って成るガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを２枚上下に積層して形成された絶縁層を上下に複数層積層して成る絶縁基板の表面および前記絶縁層間に配線導体を配設して成る配線基板であって、積層された２枚の前記絶縁シートは、前記縦糸の方向が互いに一致するとともに前記横糸の方向が前記縦糸の方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾いていることを特徴とするものである。

また、本発明の配線基板の製造方法は、縦糸および横糸を織って成るガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、前記横糸が前記縦糸の方向に垂直な方向に対して一方向に湾曲するように左右対称な目曲りを有する母材を準備する工程と、前記母材における左右対称な位置から、互いに対称な目曲りを有する複数の未硬化の絶縁シートを切出す工程と、２枚の前記絶縁シートを前記縦糸の方向が互いに一致するとともに、前記横糸が前記縦糸の方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾くように積層して複数の未硬化の絶縁層を形成する工程と、複数の前記絶縁層の表面に配線導体を配設するとともに該複数の絶縁層を上下に積層する工程と、積層された前記絶縁層を熱硬化させる工程とを行うことを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、各絶縁層を形成する２枚の絶縁シートは、縦糸の方向が互いに一致するとともに横糸の方向が縦糸の方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾くように積層されていることから、互いに逆方向に傾く横糸により変形しようとする力が打ち消されてねじれ等の変形の小さな配線基板を提供することができる。したがって、搭載する半導体素子を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。

また、本発明の配線基板の製造方法によれば、横糸が縦糸の方向に垂直な方向に対して一方向に湾曲するように左右対称な目曲りを有する母材における左右対称な位置から、互いに対称な目曲りを有する複数の未硬化の絶縁シートを切出し、次に２枚の絶縁シートを縦糸の方向が互いに一致するとともに、横糸が縦糸の方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾くように積層して複数の未硬化の絶縁層を形成し、次に複数の絶縁層の表面に配線導体を配設するとともに、それらの絶縁層を上下に積層し、その後、積層された絶縁層を熱硬化させることから、互いに逆方向に傾く横糸により変形しようとする力が打ち消されてねじれ等の変形の小さな配線基板を提供することができる。したがって、搭載する半導体素子を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。

図１は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。 図２は、本発明の配線基板に用いられるガラスクロスの上面模式図である。 図３（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための上面模式図および断面模式図である。 図４は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための上面模式図である。 図５は、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例を説明するための上面模式図である。

次に、本発明の配線基板の実施形態の一例を添付の図１，２を基に説明する。本例の配線基板は、複数の絶縁層１が積層されて成る絶縁基板２の表面および絶縁層１の間に銅箔から成る配線導体３を転写法により配設するとともに、絶縁層１を挟んで上下に位置する配線導体３同士を導体ペーストの硬化物から成るビア導体４により接続して成る。

絶縁基板２の上面中央部には、半導体素子Ｓの電極Ｔと接続するための半導体素子接続パッド５が形成されている。半導体素子接続パッド５は、配線導体３の一部により形成されている。半導体素子接続パッド５は、例えば格子状の並びに多数配列されている。

絶縁基板２の下面には、外部の電気回路基板（不図示）に接続するための外部接続パッド６が形成されている。外部接続パッド６は、配線導体３の一部により形成されている。外部接続パッド６は、例えば格子状の並びに多数配列されている。

半導体素子接続パッド５と外部接続パッド６とは、絶縁基板２の内部の配線導体３およびビア導体４により所定のもの同士が互いに電気的に接続されている。

そして、半導体素子Ｓの電極端子Ｔを半導体素子接続パッド５に接合することで半導体素子Ｓが配線基板に搭載される。半導体素子Ｓの電極端子Ｔと半導体素子接続パッド５との接合は、例えば半田バンプを介して行う。さらに、半導体素子Ｓが搭載された配線基板の外部接続パッド６を外部の電気回路基板の配線導体に接続することにより、半導体素子Ｓが搭載された配線基板が外部の電気回路基板に実装される。

本例の配線基板においては、各絶縁層１は、２枚の絶縁シート１ａ，１ｂを積層することにより形成されている。各絶縁シート１ａ，１ｂは、ガラスクロス７に熱硬化性樹脂８を含浸させて成る。このような絶縁シート１ａ，１ｂを積層することにより各絶縁層１の厚みおよび剛性を確保することができる。各絶縁層１の厚みは、１００〜２００μｍ程度である。

ここで、絶縁シート１ａ，１ｂに用いられるガラスクロス７を図２に上面模式図で示す。ガラスクロス７は、縦糸７ａと横糸７ｂとが織られることにより形成されている。本例においては、横糸７ｂの方向が、縦糸７ａの方向に垂直な方向に対して傾きを有している。この横糸７ｂの傾きは、後述する目曲りに起因する。

本例の配線基板においては、絶縁シート１ａと絶縁シート１ｂとでは、縦糸７ａの方向が互いに一致するとともに横糸が互いに逆向きに傾くように積層されている。このように、各絶縁層１を形成する２枚の絶縁シート１ａ，１ｂは、縦糸７ａの方向が互いに一致するとともに横糸７ｂの方向が縦糸７ａの方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾くように積層されていることから、互いに逆方向に傾く横糸７ｂにより変形しようとする力が打ち消されて、ねじれ等の変形の小さな配線基板を提供することができる。したがって、搭載する半導体素子Ｓを正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。

次に、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例について図３〜５を基に説明する。先ず、図３（ａ），（ｂ）に上面模式図および断面模式図で示すように、縦糸７ａおよび横糸７ｂを織ってなるガラスクロス７に未硬化の熱硬化性樹脂８を含浸させて成る母材１Ｍを準備する。母材１Ｍの幅は、例えば約１ｍ程度である。母材１Ｍの厚みは、例えば５０μｍ程度である。なお、作図の都合により、図３（ａ）では、ガラスクロス７のみを示している。

母材１Ｍは、ロール状に巻かれたガラスクロス７のロールからガラスクロス７を引き出して熱硬化性樹脂８のワニスが入った含浸槽に浸漬した後、引き上げて乾燥させることにより形成される。このとき、ガラスクロス７の横糸７ｂが撓んで湾曲してしまう目曲りが発生する。目曲りの大きさは最大で５０ｍｍ程度である。

次に、図４に上面模式図で示すように、母材１Ｍの左右対称な位置から互いに対称な目曲りを有する絶縁シート１ａ，１ｂを切出す。絶縁シート１ａ，１ｂは、上述した配線基板を縦横の並びに多数個同時に形成することが可能な大きさである。

次に、図５に上面模式図で示すように、切出した絶縁シート１ａ，１ｂを、縦糸７ａの方向が互いに一致するとともに、横糸７ｂが縦糸７ａの方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾くように積層して未硬化の絶縁層１を形成する。

次に、上述のようにして形成した未硬化の絶縁層１にビアホールを形成する。ビアホールは、レーザ加工により形成する。次に、ビアホール内に導体ペーストを充填するとともに、絶縁層１の表面に銅箔から成る配線導体を転写する。次に、配線導体が転写された絶縁層１を複数層積層するとともに熱硬化させる。これらの加工は、１枚の絶縁層１に対して配線基板となる部分を縦横に多数個並べた状態で行う。最後に個々の配線基板に切断することにより多数個の配線基板が同時に形成される。

このとき、各絶縁層１は、２枚の絶縁シートを、縦糸７ａの方向が互いに一致するとともに、横糸７ｂが縦糸７ａの方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾くように積層して成ることから、互いに逆方向に傾く横糸７ｂにより変形しようとする力が打ち消されて、ねじれ等の変形の小さな配線基板を提供することができる。したがって、搭載する半導体素子を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。

１・・・・・・・絶縁層
１ａ，１ｂ・・・絶縁シート
１Ｍ・・・・・・母材
２・・・・・・・絶縁基板
３・・・・・・・配線導体
７・・・・・・・ガラスクロス
７ａ・・・・・・縦糸
７ｂ・・・・・・横糸
８・・・・・・・熱硬化性樹脂

Claims (2)

1. 縦糸および横糸を織って成るガラスクロスに熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを２枚上下に積層して形成された絶縁層を上下に複数層積層して成る絶縁基板の表面および前記絶縁層間に配線導体を配設して成る配線基板であって、積層された２枚の前記絶縁シートは、前記縦糸の方向が互いに一致するとともに前記横糸の方向が前記縦糸の方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾いていることを特徴とする配線基板。
2. 縦糸および横糸を織って成るガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、前記横糸が前記縦糸の方向に垂直な方向に対して一方向に湾曲するように左右対称な目曲りを有する母材を準備する工程と、前記母材における左右対称な位置から、互いに対称な目曲りを有する複数の未硬化の絶縁シートを切出す工程と、２枚の前記絶縁シートを前記縦糸の方向が互いに一致するとともに、前記横糸が前記縦糸の方向に垂直な方向に対して互いに逆方向に傾くように積層して複数の未硬化の絶縁層を形成する工程と、複数の前記絶縁層の表面に配線導体を配設するとともに該複数の絶縁層を上下に積層する工程と、積層された前記絶縁層を熱硬化させる工程とを行うことを特徴とする配線基板の製造方法。

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