JP2017199703A

JP2017199703A - 配線基板

Info

Publication number: JP2017199703A
Application number: JP2016086663A
Authority: JP
Inventors: 大地清水; Daichi Shimizu
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-04-25
Filing date: 2016-04-25
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2036-04-25
Also published as: JP6737627B2

Abstract

【課題】配線導体の絶縁層表面への密着強度に優れる配線基板を提供すること。【解決手段】熱硬化性樹脂３ａ中に無機絶縁フィラー３ｂが含有されて成る絶縁層３の表面に、無電解銅めっき層４ａおよび電解銅めっき層４ｂを順次被着させて成る配線導体４が形成されて成る配線基板１０であって、配線導体４が形成された絶縁層３の表面は、粗化されているとともに無機絶縁フィラー３ｂが露出していない。熱硬化性樹脂３ａ中に無機絶縁フィラー３ｂが含有されて成る絶縁層３を準備する工程と、絶縁層３の表面を、無機絶縁フィラー３ｂが露出しない程度に粗化する工程と、粗化された絶縁層３表面に無電解銅めっき層４ａおよび電解銅めっき層４ｂを順次被着させて成る配線導体４を形成する工程とを行うことで配線基板１０を製造する。【選択図】図２

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に関するものである。

半導体素子を搭載するため等に用いられる配線基板は、複数の絶縁層を積層して成る絶縁基体の表面および各絶縁層間に配線導体を配設して成る。各絶縁層を挟んで上下に位置する配線導体同士は、各絶縁層に設けた貫通孔内に形成された貫通導体により電気的に接続されている。絶縁層としては、熱硬化性樹脂中に無機絶縁フィラーが含有された電気絶縁材料が用いられている。配線導体としては、銅めっき層が用いられている。

このような配線基板における絶縁層上に配線導体を形成する場合、セミアディティブ法が好適に採用されている。セミアディティブ法では、まず、絶縁層の表面を、エチレングリコール水溶液等を用いて膨潤した後、過マンガン酸カリウムや過マンガン酸ナトリウム水溶液を用いて粗化処理する。次に、粗化処理された絶縁層の表面に無電解銅めっき層を０．１〜１μｍ程度の厚みに被着する。次に、無電解銅めっき層の表面に、配線導体のパターンに対応した開口を有するめっきレジスト層を形成する。次に、めっきレジスト層の開口から露出する無電解銅めっき層上に５〜２５μｍ程度の厚みの電解銅めっき層を被着する。次に、めっきレジスト層を除去する。最後に、電解銅めっき層が被着されていない部分の無電解銅めっき層をエッチング除去することで絶縁層上に残った無電解銅めっき層および電解銅めっき層により配線導体を形成する。

ところで、近時、配線基板に搭載される半導体素子が大型化してきており、配線基板と半導体素子との熱膨張係数の相違に起因して配線基板に大きな反りが発生したり、クラックが発生したりする危険性が高くなってきている。そこで、配線基板を構成する絶縁層における無機絶縁フィラーの含有量を高めることにより絶縁層の熱膨張係数を下げ、それにより配線基板と半導体素子との熱膨張係数の相違を小さいものとすることがなされている。

しかしながら、配線基板を構成する絶縁層における無機絶縁フィラーの含有量を高めた場合、絶縁層表面の膨潤および粗化処理により多くの無機絶縁フィラーが絶縁層表面に露出してしまう。絶縁層の表面に多くの無機絶縁フィラーが露出すると、絶縁層の表面に無電解銅めっき層を被着させた際に、露出する無機絶縁フィラーの表面に無電解銅めっき層が良好に被着しにくい。また、絶縁層の表面に露出する無機絶縁フィラーが僅かな力により絶縁層の表面から脱落しやすい。そのため、絶縁層の表面に形成された無電解銅めっき層および電解銅めっき層から成る配線導体の絶縁層表面に対する密着力が小さく、配線導体に剥がれが発生しやすくなってしまう。

特開２０１３−１２７２６号公報

本発明は、配線導体の絶縁層表面への密着強度に優れる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、熱硬化性樹脂中に無機絶縁フィラーが含有されて成る絶縁層の表面に、無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着させて成る配線導体が被着されて成る配線基板であって、前記表面は、粗化されているとともに前記無機絶縁フィラーが露出していない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、熱硬化性樹脂中に無機絶縁フィラーが含有されて成る絶縁層を準備する工程と、前記絶縁層の表面を、前記無機絶縁フィラーが露出しない程度に粗化する工程と、粗化された前記表面に無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着させて成る配線導体を形成する工程とを行うことを特徴とするものである。

本発明の配線基板およびその製造方法によれば、配線導体が形成された絶縁層の表面は粗化されていることから、この粗化された表面の凹凸によるアンカー効果で絶縁層と配線導体とが強固に係止される。また、配線導体が形成された絶縁層の表面に無機絶縁フィラーが露出していないことから、絶縁層表面からの無機絶縁フィラーの脱粒が有効に防止される。これによって配線導体と絶縁層との密着強度の低下が防止される。したがって、配線導体の絶縁層表面への密着強度に優れる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、図１に示す配線基板における要部拡大断面図である。図３Ａは、図１に示す配線基板を製造する方法を説明するための概略断面図である。図３Ｂは、図１に示す配線基板を製造する方法を説明するための概略断面図である。図３Ｃは、図１に示す配線基板を製造する方法を説明するための概略断面図である。

次に、本発明の配線基板の実施形態の一例を図１を参照して説明する。図１に示す配線基板１０は、コア用の絶縁層２の上下面にビルドアップ用の絶縁層３を複数積層して形成した絶縁基板１と、この絶縁基板１の内部および上下面に配設された銅から成る配線導体４と、絶縁基板１の上下面およびその上の配線導体４上に被着されたソルダーレジスト層５とを備えている。

コア用の絶縁層２は、ガラスクロス入りの熱硬化性樹脂から成る。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等が用いられている。絶縁層２の厚みは、１００〜８００μｍ程度である。絶縁層２には、複数のスルーホール６が形成されている。スルーホール６の直径は、１００〜２００μｍ程度である。絶縁層２の上下面およびスルーホール６の内壁には、配線導体４が被着されている。

ビルドアップ用の絶縁層３は、熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを含有させた電気絶縁材料から成る。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂等が用いられている。無機絶縁フィラーとしては、酸化ケイ素等が用いられる。各絶縁層３の厚みは、１０〜５０μｍ程度である。各絶縁層３には、複数のビアホール７が形成されている。ビアホール７の直径は、３０〜１００μｍ程度である。各絶縁層３の表面およびビアホール７内には、配線導体４が被着されている。

配線導体４は、絶縁層２の上下面においては、銅箔および銅めっき層から成り、それ以外においては、銅めっき層から成る。配線導体４の厚みは、５〜５０μｍ程度である。銅めっき層は、無電解銅めっき層上に電解銅めっき層を析出させたものである。

ソルダーレジスト層５は、感光性の熱硬化性樹脂から成る。感光性の熱硬化性樹脂としては、アクリル変性エポキシ樹脂等が用いられている。

配線基板１０の上面中央部には、搭載部１０Ａが設けられている。搭載部１０Ａは、半導体素子Ｓを搭載するための四角形状の領域である。搭載部１０Ａには、多数の半導体素子接続パッド８が二次元的な並びに配列されている。半導体素子接続パッド８は、絶縁基板１の上面に被着させた配線導体４の一部を、上面側のソルダーレジスト層５に設けた開口部から露出させることにより形成されている。半導体素子接続パッド８の直径は、５０〜１００μｍ程度である。半導体素子接続パッド８上には、半田バンプＢ１が溶着されている。半導体素子接続パッド８には、半導体素子Ｓの電極Ｔが半田バンプＢ１を介して接続される。

配線基板１０の下面は、外部電気回路基板との接続面となっている。配線基板１０の下面には、その略全領域にわたり多数の外部接続パッド９が二次元的な並びに配列されている。外部接続パッド９は、絶縁基板１の下面に被着させた配線導体４の一部を、下面側のソルダーレジスト層５に設けた開口部から露出させることにより形成されている。外部接続パッド９の直径は、２５０〜６５０μｍ程度である。外部接続パッド９には、外部電気回路基板の配線導体に接続するための半田ボールＢ２が接続される。

図２に、配線基板１０における絶縁層３および配線導体４の一部を拡大断面図で示す。図２に示すように、絶縁層３は、熱硬化性樹脂３ａと無機絶縁フィラー３ｂとから成る。無機絶縁フィラー３ｂは、粒径が０．１〜１０μｍ程度の球形である。無機絶縁フィラー３ｂの含有量は６０〜８０重量％程度である。

配線導体４は、無電解銅めっき層４ａと電解銅めっき層４ｂとから成る。無電解銅めっき層４ａの厚みは、０．１〜１μｍ程度である。電解銅めっき層４ｂの厚みは５〜２５μｍ程度である。

配線導体４が被着された絶縁層３の表面は、粗化されているとともに無機絶縁フィラー３ｂが露出していない。そのため、粗化された絶縁層３表面の凹凸によるアンカー効果で絶縁層３と配線導体４とが強固に係止される。また、配線導体４が形成された絶縁層３の表面に無機絶縁フィラー３ｂが露出していないことから、絶縁層３の表面からの無機絶縁フィラー３ｂの脱粒が有効に防止される。これによって配線導体４と絶縁層３との密着強度の低下が防止される。したがって、配線導体４の絶縁層３表面への密着強度に優れる配線基板１０を提供することができる。

次に、絶縁層３の表面に配線導体４を被着させる方法を説明する。先ず、図３Ａに示すように、熱硬化性樹脂３ａ中に無機絶縁フィラー３ｂが含有されて成る絶縁層３を準備する。絶縁層３の表面には、スキン層と呼ばれる薄い樹脂層が形成されている。

次に、図３Ｂに示すように、絶縁層３の表面を、無機絶縁フィラー３ｂが露出しない程度に粗化処理する。粗化処理は、膨潤を行わず、過マンガン酸カリウムや過マンガン酸ナトリウム水溶液を用いて粗化処理する。膨潤を行わないことにより、樹脂の溶解が抑制されるので、絶縁層３の表面に無機絶縁フィラー３ｂが露出しない程度に粗化処理することが容易となる。

次に、図３Ｃに示すように、絶縁層３の表面に無電解銅めっき層４ａを被着させる。このとき、絶縁層３の表面に無機絶縁フィラー３ｂが露出していないので、絶縁層３と無電解銅めっき層４ａとが強固に密着する。

次に、無電解銅めっき層４ａの表面に、配線導体４のパターンに対応した開口を有するめっきレジスト層を形成するとともに、めっきレジスト層から露出する無電解銅めっき層３ａ上に電解銅めっき層４ｂを被着した後、めっきレジスト層およびその下の無電解銅めっき層３ｂを除去することにより、図２に示したような配線導体４が形成される。

このとき、配線導体４が形成された絶縁層３の表面は、粗化されていることから、粗化された表面の凹凸によるアンカー効果で絶縁層３と配線導体４とが強固に係止される。また、配線導体４が形成された絶縁層３の表面に無機絶縁フィラー３ｂが露出していないことから、絶縁層３表面からの無機絶縁フィラー３ｂの脱粒が有効に防止される。これによって配線導体４と絶縁層３との密着強度の低下が防止される。したがって、配線導体４の絶縁層３表面への密着強度に優れる配線基板１０を提供することができる。

３絶縁層
３ａ熱硬化性樹脂
３ｂ無機絶縁フィラー
４配線導体
４ａ無電解銅めっき層
４ｂ電解銅めっき層

Claims

熱硬化性樹脂中に無機絶縁フィラーが含有されて成る絶縁層の表面に、無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着させて成る配線導体が形成されて成る配線基板であって、前記表面は、粗化処理されているとともに前記該無機絶縁フィラーが露出していないことを特徴とする配線基板。
熱硬化性樹脂中に無機絶縁フィラーが含有されて成る絶縁層を準備する工程と、前記絶縁層の表面を、前記無機絶縁フィラーが露出しない程度に粗化する工程と、粗化された前記表面に無電解銅めっき層および電解銅めっき層を順次被着させて成る配線導体を形成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。