JP2017063152A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子が安定的に作動する配線基板を提供することを課題とする。また、コア用の絶縁板を形成するガラス板にクラックや割れが発生しにくい配線基板を提供することを課題とする。【解決手段】ガラス板Ｇの上下面に樹脂層Ｒ１が積層されたコア用の絶縁板１０ａと、コア用の絶縁板１０ａの上面から下面にかけて形成された複数のスルーホール１３と、スルーホール１３の内壁に被着されたスルーホール導体１１ａと、を具備して成る配線基板Ａであって、スルーホール１３は、ガラス板に設けられた貫通孔１３Ｐ内を、その貫通孔１３Ｐ内壁に樹脂Ｒ２が被着された状態で貫通するように形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子等を搭載するための配線基板およびその製造方法に関するものである。

図４に、従来の配線基板Ｂの一例を示す。
配線基板Ｂは、絶縁基板２０と、導体層２１と、ソルダーレジスト層２２とから成る。

絶縁基板２０は、コア用の絶縁板２０ａの上下面にビルドアップ用の絶縁層２０ｂを積層して成る。コア用の絶縁板２０ａは、ガラス板Ｇおよびその上下面に被着された樹脂層Ｒにより構成される。
コア用の絶縁板２０ａには、複数のスルーホール２３が形成されている。スルーホール２３の内側には、導体層２１の一部から成るスルーホール導体２１ａが充填されている。
ビルドアップ用の絶縁層２０ｂには、複数のビアホール２４が形成されている。ビアホール２４の内側には、導体層２１の一部から成るビア導体２１ｂが充填されている。

導体層２１は、絶縁基板２０の表面および内部に形成されている。導体層２１は、例えば周知のめっき法を用いて、例えば無電解銅めっきおよび電解銅めっきの順に析出された良導電性金属から形成される。
絶縁基板２０の上表面に形成された導体層２１の一部は、半導体素子接続パッド２５として機能する。半導体素子接続パッド２５には、半導体素子Ｓの電極Ｔが半田を介して接続される。
絶縁基板２０の下表面に形成された導体層２１の一部は、外部接続パッド２６として機能する。外部接続パッド２６は、外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続される。
これにより、半導体素子Ｓと外部電気回路基板とが電気的に接続され、導体層２１を介して電気信号を送受信することで半導体素子Ｓが作動する。

ソルダーレジスト層２２は、絶縁基板２０の上下表面に形成されている。上表面に形成されたソルダーレジスト層２２は、半導体素子接続パッド２５の中央部を露出する開口部２２ａを有している。下表面に形成されたソルダーレジスト層２２は、外部接続パッド２６の中央部を露出する開口部２２ｂを有している。

次に、このような従来の配線基板Ｂの製造方法の一例について図５および図６を基にして、図４と同様の箇所には同様の符号を付して説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、ガラス板Ｇの上下面に樹脂層Ｒが被着されたコア用の絶縁板２０ａを用意する。

次に、図５（ｂ）に示すように、コア用の絶縁板２０ａに複数のスルーホール２３を形成する。スルーホール２３は、レーザー加工やブラスト加工等により形成される。

次に、図５（ｃ）に示すように、スルーホール２３の内側に、スルーホール導体２１ａを形成する。スルーホール導体２１ａは、例えば周知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法により形成される。

次に、図５（ｄ）に示すように、スルーホール導体２１ａが形成されたコア用の絶縁板２０ａの上下面に、ビルドアップ用の絶縁層２０ｂを積層する。

次に、図６（ｅ）に示すように、コア用の絶縁板２０ａに形成された導体層２１の一部を底面とするビアホール２４をビルドアップ用の絶縁層２０ｂに形成する。ビアホール２４は、レーザー加工により形成される。

次に、図６（ｆ）に示すように、ビルドアップ用の絶縁層２０ｂの表面に導体層２１を形成するとともに、ビアホール２４の内側に導体層２１の一部から成るビア導体２１ｂを形成する。導体層２１およびビア導体２１ｂは、例えば周知のセミアディティブ法により形成される。

最後に、図６（ｇ）に示すように、ビルドアップ用の絶縁層２０ｂおよび導体層２１を同様に形成した後に、上側のビルドアップ用の絶縁層２０ｂ表面に、導体層２１の一部を半導体素子接続パッド２５として露出する開口部２２ａを有するソルダーレジスト層２２を形成するとともに、下側のビルドアップ用の絶縁層２０ｂ表面に、導体層２１の一部を外部接続パッド２６として露出する開口部２２ｂを有するソルダーレジスト層２２を形成する。これにより、図４に示すような配線基板Ｂが形成される。

ところで、従来の配線基板Ｂは、上述のようにスルーホール２３の内側にガラス板Ｇの一部が露出している。ところが、このようなガラスの表面に対しては、無電解銅めっきや電解銅めっきを強い密着強度で析出させることができない。
このため、スルーホール導体２１ａをスルーホール２３の内側に強く密着させることができずに剥離してしまい、断線不良が発生する場合がある。その結果、半導体素子を安定的に作動させることができないという問題がある。

また、従来の配線基板Ｂの製造方法では、コア用の絶縁板２０ａにスルーホール２３を形成した後、スルーホール２３の形成時に発生する加工応力が残留応力としてガラス板Ｇに残り、その残留応力に起因してガラス板Ｇにクラックや割れが発生しやすいという問題を有していた。

特開２０１４−１２７７０１号公報

本発明は、スルーホール導体の剥離によるオープン不良を抑制することで、半導体素子が安定的に作動することが可能な配線基板を提供することを課題とする。また、コア用の絶縁板を形成するガラス板にクラックや割れが発生しにくい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、ガラス板の上下面に樹脂層が積層されたコア用の絶縁板と、コア用の絶縁板の上面から下面にかけて形成された複数のスルーホールと、スルーホールの内壁に被着されたスルーホール導体と、を具備して成る配線基板であって、スルーホールは、ガラス板に設けられた貫通孔内を、その貫通孔の内壁に樹脂が被着された状態で貫通するように形成されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板の製造方法は、ガラス板に、該ガラス板を上下に貫通する貫通孔をレーザーにより形成する工程と、貫通孔が形成されたガラス板をアニール処理する工程と、アニール処理されたガラス板の上下面に樹脂層を積層してガラス板および樹脂層から成るコア用の絶縁板を形成するとともに貫通孔内を樹脂で充填する工程と、コア用の絶縁板を貫通孔と同軸で貫通するとともに貫通孔内壁に樹脂が被着した状態のスルーホールをレーザーまたはブラストにより形成する工程と、スルーホール内壁にスルーホール導体を被着する工程と、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、スルーホールは、ガラス板に設けられた貫通孔の内壁を、その貫通孔の内壁に樹脂が被着された状態で形成されている。そのため、スルーホール導体は、ガラス板を貫通する部位においても樹脂の表面に形成されている。したがって、スルーホール内にスルーホール導体を強く密着させることができる。その結果、スルーホール導体の剥離による断線不良を抑制することで、半導体素子を安定的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。

本発明の配線基板の製造方法によれば、ガラス板に貫通孔を形成した後、そのガラス板をアニール処理する。このアニール処理により、貫通孔の形成後にガラス板に残る残留応力が開放される。その結果、ガラス板にクラックや割れが発生しにくい配線基板を提供することができる。また、アニール処理されたガラス板の上下面に樹脂層を積層して成るコア用の絶縁板を形成するとともに貫通孔内を樹脂で充填した後、コア用の絶縁板を貫通孔と同軸で貫通するとともに貫通孔内壁に樹脂が被着した状態のスルーホール内壁にスルーホール導体を被着する工程を行う。これにより、スルーホール内にスルーホール導体を強く密着させることができる。その結果、スルーホール導体の剥離によるオープン不良を抑制することで、半導体素子を安定的に作動させることが可能な配線基板の製造方法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の形態の一例を示す概略断面図である。 図２（ａ）〜（ｅ）は、本発明の配線基板の製造工程毎の形態の一例を示す概略断面図である。 図３（ｆ）〜（ｉ）は、本発明の配線基板の製造工程毎の形態の一例を示す概略断面図である。 図４は、従来の配線基板の実施の形態の一例を示す概略断面図である。 図５（ａ）〜（ｄ）は、従来の配線基板の製造工程毎の形態の一例を示す概略断面図である。 図６（ｅ）〜（ｇ）は、従来の配線基板の製造工程毎の形態の一例を示す概略断面図である。

まず、図１を基にして本発明の配線基板Ａの実施形態の一例を説明する。
配線基板Ａは、絶縁基板１０と、導体層１１と、ソルダーレジスト層１２とから成る。

絶縁基板１０は、コア用の絶縁板１０ａの上下面にビルドアップ用の絶縁層１０ｂを積層して成る。コア用の絶縁板１０ａは、ガラス板Ｇおよびその上下面に被着された樹脂層Ｒにより構成される。
コア用の絶縁板１０ａには、複数のスルーホール１３が形成されている。スルーホール１３の内側には、導体層１１の一部から成るスルーホール導体１１ａが充填されている。
ガラス板Ｇは、例えばアルカリガラスや無アルカリガラス、結晶化ガラス等の無機絶縁材料から成る。アルカリガラスの熱膨張係数は、およそ６〜１０ｐｐｍ／℃程度である。無アルカリガラスの熱膨張係数は、およそ３ｐｐｍ／℃程度である。また、結晶化ガラスの熱膨張係数は、およそ０〜１ｐｐｍ／℃程度である。ガラス板Ｇの厚みは、およそ５０〜４００μｍ程度である。
樹脂層Ｒは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。樹脂層Ｒの厚みは、およそ１０〜６０μｍ程度である。
スルーホール１３の径は、およそ２０〜１５０μｍ程度である。
ビルドアップ用の絶縁層１０ｂには、複数のビアホール１４が形成されている。ビアホール１４の内側には、導体層１１の一部から成るビア導体１１ｂが充填されている。
ビルドアップ用の絶縁層１０ｂは、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂から成る。この熱硬化性樹脂には、酸化珪素粉末等の無機絶縁物フィラーを分散させてもよい。
ビアホール１４の径は、およそ５〜８０μｍ程度である。

導体層１１は、絶縁基板１０の表面および内部に形成されている。導体層１１は、例えば周知のめっき法を用いて、無電解銅めっきおよび電解銅めっきの順に析出された良導電性金属から形成される。
絶縁基板１０の上表面に形成された導体層１１の一部は、半導体素子接続パッド１５として機能する。半導体素子接続パッド１５には、半導体素子Ｓの電極Ｔが半田を介して接続される。
絶縁基板１０の下表面に形成された導体層１１の一部は、外部接続パッド１６として機能する。外部接続パッド１６は、外部電気回路基板の配線導体に半田を介して接続される。
これにより、半導体素子Ｓと外部電気回路基板とが電気的に接続され、導体層１１を介して電気信号を送受信することで半導体素子Ｓが作動する。

ソルダーレジスト層１２は、絶縁基板１０の上下表面に形成されている。上表面に形成されたソルダーレジスト層１２は、半導体素子接続パッド１５の中央部を露出する開口部１２ａを有している。下表面に形成されたソルダーレジスト層１２は、外部接続パッド１６の中央部を露出する開口部１２ｂを有している。

ところで、本例の配線基板Ａでは、スルーホール１３は、ガラス板Ｇに設けられた貫通孔１３Ｐ内を、貫通孔１３Ｐの内壁に樹脂が被着された状態で貫通するように形成されている。そのため、スルーホール導体１１ａは、ガラス板Ｇを貫通する部位においても樹脂の表面に形成されている。したがって、スルーホール１３内にスルーホール導体１１ａを強く密着させることができる。その結果、スルーホール導体１１ａの剥離による断線不良を抑制することで、半導体素子Ｓを安定的に作動させることが可能な配線基板Ａを提供することができる。

次に、本発明の配線基板Ａの製造方法の一例について図２および図３を基にして、図１と同様の箇所には同様の符号を付して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、ガラス板Ｇを用意する。

次に、図２（ｂ）に示すように、ガラス板Ｇに複数の貫通孔１３Ｐを形成する。貫通孔１３Ｐは、例えば炭酸ガスレーザー等のレーザー加工により形成される。
そして、貫通孔１３Ｐを形成した後は、ガラス板Ｇを３００〜６００℃の高温下でアニール処理する。このアニール処理を行うことにより、レーザー加工時の残留熱応力を解放し、ガラス板Ｇにクラックが生じることを抑制する。
貫通孔１３Ｐの径は、およそ３０〜１６０μｍ程度である。
なお、アニール処理を行った後に、ガラス板Ｇの上下表面および貫通孔１３Ｐの壁面を、例えばブラスト処理によって表面粗度がＲａ＝３０〜２０００ｎｍ程度に粗化処理を行うことが好ましい。粗化処理により、樹脂をガラス板Ｇの上下表面および貫通孔１３Ｐの壁面に強く密着させることができる。

次に、図２（ｃ）に示すように、ガラス板Ｇの上下面に樹脂層Ｒ１を積層してコア用の絶縁板１０ａを形成するとともに貫通孔１３Ｐ内を樹脂Ｒ２で充填する。
樹脂層Ｒ１および樹脂Ｒ２は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂から成る半硬化状態のフィルムをガラス板Ｇの上下面に被着した後、加熱硬化することで形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、コア用の絶縁板１０ａを貫通孔１３Ｐと同軸で貫通するとともに、貫通孔１３Ｐ内壁に樹脂Ｒ２が被着した状態のスルーホール１３を形成する。
スルーホール１３は、例えばレーザー加工やブラスト加工により形成される。スルーホール１３の径は、およそ２０〜１５０μｍ程度である。
なお、レーザー加工によりスルーホール１３を形成する場合は、レーザー加工の後に、デスミア処理を行うことが好ましい。デスミア処理により、スルーホール導体１１ａをスルーホール１３内に、より強く密着させることができる。

次に、図２（ｅ）に示すように、スルーホール１３の内側に、スルーホール導体１１ａを形成する。スルーホール導体１１ａは、例えば周知のセミアディティブ法やサブトラクティブ法により銅めっき等の良導電性金属から形成される。このとき、貫通孔１３Ｐ内壁には樹脂Ｒ２が被着した状態となっている。そのため、スルーホール導体１１ａは、ガラス板Ｇを貫通する部位においても樹脂Ｒ２の表面に形成される。したがって、スルーホール１３内にスルーホール導体１１ａを強固に密着させることができる。

次に、図３（ｆ）に示すように、スルーホール導体１１ａが形成されたコア用の絶縁板１０ａの上下面に、ビルドアップ用の絶縁層１０ｂを積層する。

次に、図３（ｇ）に示すように、コア用の絶縁板１０ａ表面に形成された導体層１１の一部を底面とするビアホール１４をビルドアップ用の絶縁層１０ｂに形成する。ビアホール１４は、レーザー加工により形成される。ビアホール１４の径は、およそ５〜８０μｍ程度である。

次に、図３（ｈ）に示すように、ビルドアップ用の絶縁層１０ｂの表面に導体層１１を形成するとともに、ビアホール１４の内側に導体層１１の一部から成るビア導体１１ｂを形成する。導体層１１およびビア導体１１ｂは、例えば周知のセミアディティブ法により銅めっき等の良導電性金属から形成される。

最後に、図３（ｉ）に示すように、ビルドアップ用の絶縁層１０ｂおよび導体層１１を同様に形成した後に、上側のビルドアップ用の絶縁層１０ｂ表面に、導体層１１の一部を半導体素子接続パッド１５として露出する開口部１２ａを有するソルダーレジスト層１２を形成するとともに、下側のビルドアップ用の絶縁層１０ｂ表面に、導体層１１の一部を外部接続パッド１６として露出する開口部１２ｂを有するソルダーレジスト層１２を形成する。これにより、図１に示すような配線基板Ａが形成される。

上述したように、本発明の配線基板Ａの製造方法によれば、ガラス板Ｇに貫通孔１３Ｐを形成した後、ガラス板Ｇをアニール処理する。このアニール処理により、ガラス板Ｇに残る残留応力が開放される。その結果、ガラス板Ｇにクラックや割れの発生しにくい配線基板を提供することができる。また、ガラス板Ｇの上下面に樹脂層Ｒ１を積層してガラス板Ｇおよび樹脂層Ｒ１から成るコア用の絶縁板１０ａを形成するとともに貫通孔１３Ｐ内を樹脂Ｒ２で充填した後、コア用の絶縁板１０ａを貫通孔１３Ｐと同軸で貫通するとともに貫通孔１３Ｐ内壁に樹脂Ｒ２が被着した状態のスルーホール１３をレーザーまたはブラストにより形成する。さらに、貫通孔１３Ｐの内壁に樹脂Ｒ２が被着した状態のスルーホール１３内壁にスルーホール導体１１ａを被着する工程を行う。これにより、スルーホール１３内にスルーホール導体１１ａを強く密着させることができる。その結果、スルーホール導体１１ａの剥離による断線不良を抑制することで、半導体素子を安定的に作動させることが可能な配線基板Ａの製造方法を提供することができる。

なお、本発明は上述の実施形態の一例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であれば種々の変更は可能である。例えば上述の実施の形態の一例では、ソルダーレジスト層１２が形成されている例を示したが、ソルダーレジスト層１２が形成されていなくても構わない。

１０ａ コア用の絶縁板
１１ａ スルーホール導体
１３ スルーホール
１３Ｐ 貫通孔
Ａ 配線基板
Ｇ ガラス板
Ｒ１ 樹脂層
Ｒ２ 樹脂

Claims (2)

1. ガラス板の上下面に樹脂層が積層されたコア用の絶縁板と、該コア用の絶縁板の上面から下面にかけて形成された複数のスルーホールと、該スルーホールの内壁に被着されたスルーホール導体と、を具備して成る配線基板であって、前記スルーホールは、前記ガラス板に設けられた貫通孔内を、該貫通孔の内壁に樹脂が被着された状態で貫通するように形成されていることを特徴とする配線基板。
2. ガラス板に、該ガラス板を上下に貫通する貫通孔をレーザーにより形成する工程と、
   該貫通孔が形成されたガラス板をアニール処理する工程と、
   該アニール処理されたガラス板の上下面に樹脂層を形成して前記ガラス板および前記樹脂層から成るコア用の絶縁板を形成するとともに前記貫通孔内を前記樹脂で充填する工程と、
   前記コア用の絶縁板を前記貫通孔と同軸で貫通するとともに前記貫通孔内壁に前記樹脂が被着した状態のスルーホールをレーザーまたはブラストにより形成する工程と、
   前記スルーホール内壁にスルーホール導体を被着する工程と、
   を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。

Images