JP2017199704A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子が安定的に作動できる配線基板の製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】キャビティ形成領域Ｘおよびキャビティ形成領域Ｘを囲繞するキャビティ周辺領域Ｙを有する絶縁基板１を準備する工程と、キャビティ周辺領域Ｙにキャビティ形成領域Ｘを露出させる導体層Ｍを形成する工程と、導体層Ｍから露出するキャビティ形成領域Ｘをレーザー光の照射により掘削してキャビティ６を形成する工程とを行う配線基板Ａの製造方法であって、キャビティ形成領域Ｘの中央部を大きなエネルギーのレーザー光により掘削し、キャビティ形成領域Ｘの外周部を小さなエネルギーのレーザー光により掘削する。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体集積回路素子等の半導体素子が搭載される電子部品内蔵型の配線基板の製造方法に関するものである。

まず、図４および図５を基に、従来の配線基板Ｂの製造方法の一例を説明する。なお、図４および図５においては、製造工程毎の要部を概略断面図で示す。

まず、図４（ａ）に示すように、スルーホール２７内および上下面に配線導体２４が形成された絶縁基板２１を準備する。絶縁基板２１は、キャビティ形成領域Ｘおよびキャビティ形成領域Ｘを囲繞するキャビティ周辺領域Ｙを有している。キャビティ周辺領域Ｙには、キャビティ形成領域Ｘを露出する導体層Ｍが配線導体２４と同時に形成されている。

次に、図４（ｂ）に示すように、キャビティ形成領域Ｘにキャビティ２６を形成する。キャビティ２６は、導体層Ｍから露出するキャビティ形成領域Ｘに、小径のレーザー光を少しずつ位置をずらしながら照射して掘削することにより形成される。
このとき、レーザー光は、絶縁基板１を効率的に掘削するために一様で大きなエネルギーを有している。

次に、図４（ｃ）に示すように、キャビティ２６が形成された絶縁基板２１を粘着シートＮ上に載置する。

次に、図４（ｄ）に示すように、キャビティ２６内に電子部品Ｄを挿入して、キャビティ２６内に露出する粘着シートＮ上に電子部品Ｄを載置する。

次に、図４（ｅ）に示すように、絶縁基板２１の上側に第１絶縁層２２を形成する。第１絶縁層２２の一部は、キャビティ２６内に侵入するとともに電子部品Ｄに接着する。これにより電子部品Ｄがキャビティ２６内の所定の位置に固定される。

次に、図５（ｆ）に示すように、絶縁基板２１を粘着シートＮから分離する。

次に、図５（ｇ）に示すように、絶縁基板２１の下側に第２絶縁層２３を形成する。第２絶縁層２３の一部は、キャビティ２６内に侵入するとともに電子部品Ｄに接着する。これにより、電子部品Ｄがキャビティ２６内に封止される。

次に、図５（ｈ）に示すように、第１および第２絶縁層２２、２３に複数のビアホール２８を形成する。一部のビアホール２８は、電子部品Ｄの電極Ｔを底面としている。また、別のビアホール２８は、絶縁基板２１上下面の配線導体２４を底面としている。

次に、図５（ｉ）に示すように、第１および第２絶縁層２２、２３の表面およびビアホール２８内に配線導体２４を被着させる。

最後に、図５（ｊ）に示すように、第１および第２絶縁層２２、２３の表面に形成された配線導体２４の一部を露出させる第１開口部２５ａおよび第２開口部２５ｂを有するソルダーレジスト層２５を、第１絶縁層２２の上面および第２絶縁層２３の下面に被着することで配線基板Ｂが形成される。

ところで、従来の配線基板Ｂの製造方法によると、キャビティ２６を形成するためにレーザー光を照射するときに、導体層Ｍの一部がレーザー光により損傷を受けて破損する場合がある。そして、破損した導体層Ｍの一部がキャビティ２６内に紛れてしまい、例えば電子部品Ｄの電極Ｔ同士の間に接触して短絡不良を引き起こしてしまうという問題がある。

特許第４１１７３９０号公報

本発明は、短絡不良等の電気的不具合を防止することで、半導体素子が安定的に作動することができる配線基板の製造方法を提供することを課題とする。

本発明の配線基板の製造方法は、キャビティ形成領域およびキャビティ形成領域を囲繞するキャビティ周辺領域を有する絶縁基板を準備する工程と、キャビティ周辺領域にキャビティ形成領域を露出させる導体層を形成する工程と、導体層から露出するキャビティ形成領域をレーザー光の照射により掘削してキャビティを形成する工程とを行う配線基板の製造方法であって、キャビティ形成領域の中央部を大きなエネルギーのレーザー光により掘削し、キャビティ形成領域の外周部を小さなエネルギーのレーザー光により掘削す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によれば、キャビティ形成領域の中央部を大きなエネルギーのレーザー光により掘削し、キャビティ形成領域の外周部を小さなエネルギーのレーザー光により掘削する。このため、導体層には小さなエネルギーのレーザー光しか照射されることがなく、レーザー光により導体層が破損して導体層の一部がキャビティ内に紛れ込んで短絡不良等を引き起こすことを防止できる。これにより、半導体素子が安定的に作動することができる配線基板の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明に係る製造方法により製造される配線基板の一例を示す概略断面図である。 図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る配線基板の製造方法の一例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。 図３（ｇ）〜（ｋ）は、本発明に係る配線基板の製造方法の一例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。 図４（ａ）〜（ｅ）は、従来の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。 図５（ｆ）〜（ｊ）は、従来の配線基板の製造方法の一例を説明するための工程毎の要部概略断面図である。

まず、図１を基に、本発明に係る製造方法により製造される配線基板Ａの一例を説明する。
配線基板Ａは、絶縁基板１と、第１絶縁層２と、第２絶縁層３と、配線導体４と、ソルダーレジスト層５と、電子部品Ｄとを備えている。

絶縁基板１には、電子部品Ｄを収容するキャビティ６が形成されている。そして、キャビティ６内に、電子部品Ｄが第１絶縁層２および第２絶縁層３により固着された状態で収容されている。
また、絶縁基板１には、複数のスルーホール７が形成されている。そして、絶縁基板１の表面およびスルーホール７内に配線導体４が被着されており、絶縁基板１上下の配線導体４同士がスルーホール７を介して電気的に接続される。

第１絶縁層２は、絶縁基板１の上面に被着されている。第２絶縁層３は、絶縁基板１の下面に被着されている。これらの第１および第２絶縁層２、３には、複数のビアホール８が形成されている。そして、第１および第２の絶縁層２、３の表面およびビアホール８内には、配線導体４が被着されている。
第１絶縁層２上面の配線導体４の一部は、絶縁基板１上面の配線導体４にビアホール８を介して電気的に接続されている。また、第１絶縁層２表面の配線導体４の別の一部は、電子部品Ｄの電極Ｔにビアホール８を介して電気的に接続されている。
さらに第１絶縁層２の表面に形成された配線導体４の一部は、ソルダーレジスト層５に形成された第１開口部５ａ内に露出して、半導体素子接続パッド９を形成している。そして、この半導体素子接続パッド９に、半導体素子Ｓの電極を半田バンプを介して接続することにより、配線基板Ａの上面に半導体素子Ｓが搭載される。

第２絶縁層３下面の配線導体４の一部は、絶縁基板１下面の配線導体４にビアホール８を介して電気的に接続されている。また、第２絶縁層３下面の配線導体４の別の一部は、電子部品Ｄの電極Ｔにビアホール８を介して電気的に接続されている。
また、第２絶縁層３の下面に形成された配線導体４の一部は、ソルダーレジスト層５に形成された第２開口部５ｂ内に露出して、外部の電気回路基板と接続するための外部接続パッド１０を形成している。そして、外部接続パッド１０と電気回路基板の電極とを接続することにより、半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続され、半導体素子Ｓと外部の電気回路基板との間で配線導体４および電子部品Ｄを介して信号を伝送することにより半導体素子Ｓが作動する。
電子部品Ｄとしては、例えば半導体素子Ｓへの電力の供給を安定化させるチップコンデンサー等が挙げられる。

次に、図２〜図３を基に、本発明に係る配線基板の製造方法を説明する。図２および図３は製造工程毎の要部を概略断面図で示している。なお、図１を基に説明した配線基板Ａと同一の部材には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

まず、図２（ａ）に示すように、スルーホール７内および上下面に配線導体４が形成された絶縁基板１を準備する。絶縁基板１は、キャビティ形成領域Ｘおよびキャビティ形成領域Ｘを囲繞するキャビティ周辺領域Ｙを有している。また、キャビティ周辺領域Ｙには、キャビティ形成領域Ｘを露出する導体層Ｍが配線導体４と同時に形成されている。
絶縁基板１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた電気絶縁材料から成る。絶縁基板１の厚みは、およそ１５０〜２５０μｍ程度である。
配線導体４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、銅等の良導電性金属で形成される。
スルーホール７の直径は、例えば７０〜１５０μｍ程度であり、例えばドリル加工やレーザー加工、あるいはブラスト加工により形成される。

次に、図２（ｂ）に示すように、導体層Ｍから露出するキャビティ形成領域Ｘの中央部から外周部にかけて、１００μｍ程度のビーム径のレーザー光を少しずつ位置をずらしながら照射する。
このように、キャビティ形成領域Ｘにおける絶縁基板１を掘削することで図２（ｃ）に示すようなキャビティ６が形成される。
なお、導体層Ｍにレーザー光の一部が当たるキャビティ形成領域Ｘの外周部におけるレーザー光のエネルギーの大きさは、キャビティ形成領域Ｘの中央部におけるエネルギーの大きさよりも小さく設定される。
エネルギーの大きさの調整は、レーザーの照射時間や照射出力等により調整される。

次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁基板１を粘着シートＮ上に載置する。

次に、図２（ｅ）に示すように、キャビティ６内に電子部品Ｄを挿入して、キャビティ６内に露出する粘着シートＮ上に電子部品Ｄを載置する。

次に、図２（ｆ）に示すように、絶縁基板１の上側に第１絶縁層２を形成する。第１絶縁層２の一部は、キャビティ６内に侵入するとともに電子部品Ｄに接着する。これにより電子部品Ｄがキャビティ６内の所定の位置に固定される。
第１絶縁層２を形成するには、絶縁基板１の上面に、第１絶縁層用の未硬化の樹脂シートを積層するとともに、上方からプレスしながら加熱処理する方法が採用される。第１絶縁層２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を含有する電気絶縁材料から成り、厚みはおよそ１５〜７０μｍ程度である。なお、第１絶縁層２は、ガラスクロスを含有していても構わない。

次に、図３（ｇ）に示すように、絶縁基板１を粘着シートＮから分離する。

次に、図３（ｈ）に示すように、絶縁基板１の下側に第２絶縁層３を形成する。第２絶縁層３の一部は、キャビティ６内に侵入するとともに電子部品Ｄに接着する。これにより電子部品Ｄがキャビティ６内に封止される。
第２絶縁層３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を含有する電気絶縁材料から成り、厚みはおよそ１５〜７０μｍ程度である。

次に、図３（ｉ）に示すように、第１絶縁層２および第２絶縁層３に複数のビアホール８を形成する。一部のビアホール８は、電子部品Ｄの電極Ｔを底面としている。また、別のビアホール８は、絶縁基板１表面の配線導体４を底面としている。
なお、ビアホール８の直径は、２０〜１００μｍ程度であり、例えばレーザー加工により形成される。

次に、図３（ｊ）に示すように、第１絶縁層２および第２絶縁層３の表面およびビアホール８内に配線導体４を被着させる。配線導体４は、例えば周知のセミアディティブ法により、銅等の良導電性金属で形成される。

最後に、図３（ｋ）に示すように、第１および第２絶縁層２、３表面に形成された配線導体４の一部を露出させる第１開口部５ａおよび第２開口部５ｂを有するソルダーレジスト層５を、第１絶縁層２の上面および第２絶縁層３の下面に被着することで配線基板Ａが形成される。
ソルダーレジスト層５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を含有する電気絶縁材料から成る樹脂ペーストまたはフィルムを、第１および第２絶縁層２、３および配線導体４の上に塗布または貼着して熱硬化させることにより形成される。

ところで、本発明に係る配線基板の製造方法によると、キャビティ形成領域Ｘの中央部を大きなエネルギーのレーザー光により掘削し、キャビティ形成領域Ｙの外周部を小さなエネルギーのレーザー光により掘削する。
このため、導体層Ｍには小さなエネルギーのレーザー光しか照射されることがなく、レーザー光により導体層Ｍが破損して導体層Ｍの一部がキャビティ６内に紛れ込んで短絡不良等を引き起こすことを防止できる。これにより、半導体素子Ｓが安定的に作動することができる配線基板Ａの製造方法を提供することができる。

１ 絶縁基板
６ キャビティ
Ａ 配線基板
Ｍ 導体層
Ｐ 導体パターン
Ｘ キャビティ形成領域
Ｙ キャビティ周辺領域

Claims (1)

1. キャビティ形成領域および該キャビティ形成領域を囲繞するキャビティ周辺領域を有する絶縁基板を準備する工程と、
   前記キャビティ周辺領域に前記キャビティ形成領域を露出させる導体層を形成する工程と、
   前記導体層から露出する前記キャビティ形成領域をレーザー光の照射により掘削してキャビティを形成する工程と、
   を行う配線基板の製造方法であって、
   前記キャビティ形成領域の中央部を大きなエネルギーのレーザー光により掘削し、前記キャビティ形成領域の外周部を小さなエネルギーのレーザー光により掘削することを特徴とする配線基板の製造方法。

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