JP2021177527A - 多層配線板のビアおよびその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビアクラックが発生しないビアを形成する。【解決手段】絶縁層と導体層とが交互に積層され、導体層同士が絶縁層に設けたビアを介して電気的に接続してなる多層配線板のビア形成方法において、低熱伝導率を有する樹脂材料からなる層間絶縁層にレーザーを照射して層間絶縁層にビアを形成し、ビアの上角部にレーザー照射による発熱により樹脂変質領域を形成し、その後ウェットデスミア処理を行って層間絶縁層から樹脂変質領域を除去することで、ビアの上角部が、テーパー形状を有するビアを形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線板のビアおよびその形成方法に関する。

半導体パッケージ基板等に用いられる高密度多層配線板の層間接続のため、一般的には無機フィラー入り樹脂から成る層間絶縁層にレーザー（ＣＯ_２、ＵＶ−ＹＡＧ、エキシマ等）でビアを形成し、デスミア（ウェット又はドライ）処理後にＳＡＰ工法でビア内に導電体を形成するプロセスが用いられている（特許文献１）。図８は、従来の多層配線板の一例を示す断面図である。図８において、多層配線板５０は、層間絶縁層５１と導体層５２とが交互に積層され、導体層５２同士が層間絶縁層５１に設けたビア５３を介して電気的に接続される。

国際公開第２００７／００７８６１号

このビア５３は、電気的接続役割の他に、パッケージ内の様々な材料の熱膨張係数の違いなどから生じる応力に耐える必要がある。しかし、ビア５３の上部は一般的に角形状になるため応力が集中し、耐え切れずにビアクラック５４が発生することがある。ビアクラック５４の発生は、一般的には構造設計最適化等で回避されるが、ビア５３の寸法や材料特性などが制約され、設計自由度が低くなる。

本発明に係る多層配線板のビアは、層間絶縁層と導体層とが交互に積層され、導体層同士が層間絶縁層に設けたビアを介して電気的に接続してなる多層配線板のビアにおいて、該ビアの上角部がテーパー形状を有する。

また、本発明に係る多層配線板のビアの形成方法は、上述した構成の層間絶縁層のビアの形成方法において、低熱伝導率を有する樹脂材料からなる層間絶縁層にレーザーを照射して層間絶縁層にビアを形成し、ビアの上角部にレーザー照射による発熱により樹脂変質領域を形成し、その後ウェットデスミア処理を行って前記層間絶縁層から前記樹脂変質領域を除去する。

本発明の多層配線板のビアの実施形態によれば、得られた多層配線板において、ビアの上角部がテーパー形状のビアであるため、熱膨張係数差等で発生する応力が各部分に集中せず、ビアクラックが発生しなくなり、一般的なビア形状（角あり）でのクラック回避の為のデザイン制約が緩和される。

また、本発明の多層配線板のビアの形成方法の実施形態によれば、上述した構成のビアを好適に形成することができる。また、ビアの上角部をテーパー形状にするのに追加プロセス（２回加工など）が不要で、レーザーと材料の組み合わせを適切に選定するとともに、その後ウェットデスミア処理を行うことで、同じビア形成プロセスで対応可能で、生産性ロスが生じない。

本発明のビアを適用した多層配線板の一実施形態の断面図である。 本発明のビア形成方法においてビアの上角部にテーパー形状を形成するメカニズムを説明するための図であり、（ａ）はレーザー照射によるレーザー加工後の状態を示し、（ｂ）はレーザー加工後にウェットデスミアを行った後の状態を示している。 実施例で用いた試験片の一実施形態を示す図である。 実施例で用いたレーザーのエネルギー密度の一実施形態を示すずである。 レーザー照射後のビア形状の一実施形態を撮像した写真（平面視）である。 ウェットデスミア後のビア形状の一実施形態を撮像した写真（平面視）である。 ウェットデスミア後のビア形状の一実施形態を撮像した写真（断面視、４５°観察）である。 従来の多層配線板の一例を示す断面図である。

図１は、本発明のビアを適用した多層配線板の一実施形態の断面図である。図１に示す例において、多層配線板１０は、層間絶縁層１１と導体層１２とが交互に積層され、導体層１２同士が層間絶縁層１１に設けたビア１３に充填されたビア導体１４を介して電気的に接続される。図１に示す本発明のビア形成方法によって得られたビア１３の形状の特徴は、ビア１３の上角部１３ａが、ビア１３の上方に向かって広がるテーパー形状を有する点にある。

テーパー形状の上角部１３ａを有するビア１３によれば、得られた多層配線板１０において、熱膨張係数差等で発生する応力が各部分に集中せず、ビアクラックが発生しなくなり、一般的なビア形状（角あり）でのクラック回避の為のデザイン制約が緩和される。

図２は、本発明のビア形成方法においてビアの上角部にテーパー形状を形成するメカニズムを説明するための図であり、（ａ）はレーザー照射によるレーザー加工後の状態を示し、（ｂ）はレーザー加工後にウェットデスミアを行った後の状態を示している。

本発明の多層配線板のビア形成方法によれば、まず、図２（ａ）に示すように、銅パッドからなる導体層１２上に設けられた層間絶縁層１１に対し、図示したように層間絶縁層１１の加工しきい値に対し所定の強度分布を有するレーザービームを、レーザーパルス２１として照射する。

層間絶縁層１１の材料としては、低熱伝導率（例えば０．２Ｗ／ｍ−Ｋ以下）の樹脂材料を用いる。低熱伝導率の樹脂材料としては無機フィラー含有率が１０ｗｔ％以下の樹脂材料、または、無機フィラーを含有しない樹脂材料を用いることが好ましい。ここで、熱伝導率の良い無機フィラーを含む場合は、無機フィラー含有率が１０ｗｔ％を超える樹脂材料は、上述した低熱伝導率の樹脂材料とならないため、無機フィラー含有率を１０ｗｔ％以下とすることが好ましい。また、熱伝導率の良い無機フィラーを含まない樹脂材料は、上述した低熱伝導率の樹脂材料となるため好ましい。また、レーザーバルス２１を発生するレーザーとしては、ＵＶ−ＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザー（例えば、波長：４００ｎｍ以下、パルス幅１〜１００ｎｓ）のものを使用することが好ましい。

上述した層間絶縁層１１およびレーザーパルス２１を用いることで、レーザー照射後、図２（ａ）に示すように、層間絶縁層１１中に、レーザー照射により直接加工された孔部２２および孔部２２の外側にレーザー照射での発熱により形成された樹脂変質領域２３を得ることができる。このとき、層間絶縁層１１の材料は低熱伝導率であるため、孔部２２の外側の層間絶縁層１１において、上部ほどレーザー発熱による層間絶縁層１１の影響が大きく下部ほどその影響が少ない。その結果、上部にテーパー形状の部分を有する樹脂変質領域２３を形成することができる。

その後、例えば過マンガン酸溶液を用いたウェットデスミア処理を行い、レーザー加工により孔部２２に残る残渣を除去して、ビア１３を形成する。その際、図２（ｂ）に示すように、レーザー照射での発熱により低強度化された樹脂変質領域２３も除去されるため、ビア１３の上角部１３ａが、ビア１３の上方に向かって広がるテーパー形状を得ることができる。

上述した本発明のビア形成方法によれば、上角部にテーパー形状を有するビアを、ビアの上角部をテーパー形状にするのに追加プロセス（２回加工など）が不要で、レーザーと材料の組み合わせを適切に選定するとともに、その後ウェットデスミア処理を行うことで、同じビア形成プロセスで対応可能で、生産性ロスが生じない。

（実施例）
図３に示す、５μｍ厚のエポキシ系樹脂フィルムからなる層間絶縁層１１を、１２μｍ厚の銅箔１２を有する銅張り積層板（ＣＣＬ）に設けた試験片３１に対し、図４に示すエネルギー密度を有するレーザーを照射し、層間絶縁層１１にビア１３を形成した。試験に用いたレーザーは、種類：ＵＶ−ＹＡＧ、波長：３５５ｎｍ（３高周波）、パルス幅：１０ｎｓ、パルス周波数：３００ｋＨｚ、ビーム径：約１０μｍ（ガウシアン）、照射パルス数：１５であった。

図５にレーザー照射後のビア形状の一実施形態を撮像した写真（平面視）を示し、図６にウェットデスミア後のビア形状の一実施形態を撮像した写真（平面視）を示し、図７にウェットデスミア後のビア形状の一実施形態を撮像した写真（断面視、４５°観察）を示す。

図５〜図７の結果から、本発明のビア形成方法によれば、ウェットデスミア後に、ビアの上角部が、ビアの上方に向かって広がるテーパー形状を有するビアが得られることがわかる。また、本例では、ビアの上角部のテーパー形状が、ビアの下部から上部に広がるテーパー形状に対し、さらに広いテーパー形状であることがわかる。

１０ 多層配線板
１１ 層間絶縁層
１２ 導体層
１３ ビア
１３ａ 上角部
１４ ビア導体
２１ レーザーパルス
２２ 孔部
２３ 樹脂変質領域
３１ 試験片

Claims (6)

1. 層間絶縁層と導体層とが交互に積層され、導体層同士が層間絶縁層に設けたビアを介して電気的に接続してなる多層配線板のビアにおいて、該ビアの上角部がテーパー形状を有する。
2. 請求項１に記載の多層配線板のビアにおいて、前記ビアの前記上角部のテーパー形状が、前記ビアの下部から上部に広がるテーパー形状に対し、さらに広いテーパー形状である。
3. 請求項１または２に記載の層間絶縁層のビアの形成方法において、
   低熱伝導率を有する樹脂材料からなる層間絶縁層にレーザーを照射して層間絶縁層にビアを形成し、ビアの上角部にレーザー照射による発熱により樹脂変質領域を形成し、その後ウェットデスミア処理を行って前記層間絶縁層から前記樹脂変質領域を除去する。
4. 請求項３に記載の多層配線板のビア形成方法において、前記低熱伝導率を有する層間絶縁層が、無機フィラー含有率が１０ｗｔ％以下の樹脂材料、または、無機フィラーを含有しない樹脂材料である。
5. 請求項３に記載の多層配線板のビア形成方法において、前記ウェットデスミア処理が、過マンガン酸溶液を用いたウェットデスミア処理である。
6. 請求項３に記載の多層配線板のビア形成方法において、前記レーザー照射に用いるレーザーが、ＵＶ−ＹＡＧレーザーまたはエキシマレーザーである。

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