JP2022172626A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】反りを低減した配線基板を提供する。
【解決手段】本配線基板は、第１配線層、及び非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする第１絶縁層を含む第１配線構造と、複数の第２配線層、及び感光性樹脂を主成分とする複数の第２絶縁層を含み、前記第１配線構造上に積層された第２配線構造と、最上層の前記第２絶縁層上に積層された、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層と、を有し、最上層の前記第２配線層は、最上層の前記第２絶縁層から突出するパッドを含み、前記封止樹脂層は、前記パッドの上面を露出し、側面の少なくとも一部を被覆し、前記第１絶縁層の熱膨張係数及び前記封止樹脂層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数よりも低い。
【選択図】図１
【解決手段】本配線基板は、第１配線層、及び非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする第１絶縁層を含む第１配線構造と、複数の第２配線層、及び感光性樹脂を主成分とする複数の第２絶縁層を含み、前記第１配線構造上に積層された第２配線構造と、最上層の前記第２絶縁層上に積層された、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層と、を有し、最上層の前記第２配線層は、最上層の前記第２絶縁層から突出するパッドを含み、前記封止樹脂層は、前記パッドの上面を露出し、側面の少なくとも一部を被覆し、前記第１絶縁層の熱膨張係数及び前記封止樹脂層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数よりも低い。
【選択図】図１
Description
本発明は、配線基板及びその製造方法に関する。
従来、半導体チップ等の電子部品が搭載される配線基板として、配線パターンを高密度化するため、ビルドアップ工法により複数の配線層及び絶縁層を交互に積層した配線基板が知られている。この種の配線基板として、熱硬化性樹脂からなる絶縁層を含む低密度配線層の上に、感光性樹脂からなる絶縁層を含む高密度配線層を形成した配線基板が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、上記の配線基板では、熱硬化性樹脂からなる絶縁層と感光性樹脂からなる絶縁層の熱膨張係数の差異に起因して反りが発生する場合があった。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、反りを低減した配線基板を提供することを目的とする。
本配線基板は、第１配線層、及び非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする第１絶縁層を含む第１配線構造と、複数の第２配線層、及び感光性樹脂を主成分とする複数の第２絶縁層を含み、前記第１配線構造上に積層された第２配線構造と、最上層の前記第２絶縁層上に積層された、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層と、を有し、最上層の前記第２配線層は、最上層の前記第２絶縁層から突出するパッドを含み、前記封止樹脂層は、前記パッドの上面を露出し、側面の少なくとも一部を被覆し、前記第１絶縁層の熱膨張係数及び前記封止樹脂層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数よりも低い。
開示の技術によれば、反りを低減した配線基板を提供できる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１実施形態〉
［配線基板の構造］
まず、第１実施形態に係る配線基板の構造について説明する。図１は、第１実施形態に係る配線基板を例示する断面図である。
［配線基板の構造］
まず、第１実施形態に係る配線基板の構造について説明する。図１は、第１実施形態に係る配線基板を例示する断面図である。
図１を参照すると、第１実施形態に係る配線基板１は、第１配線構造１Ｌと、第１配線構造１Ｌ上に積層された第２配線構造１Ｈと、第２配線構造１Ｈ上に積層された封止樹脂層２４とを有する。配線基板１の平面形状は、例えば、正方形状や長方形状とすることができる。ただし、これには限定されず、配線基板１は任意の平面形状とすることができる。
第１配線構造１Ｌは、第２配線構造１Ｈよりも配線密度の低い配線層が形成された低密度配線層であり、配線層１１と、絶縁層１２と、配線層１３とを有する。これに対して、第２配線構造１Ｈは、第１配線構造１Ｌよりも配線密度の高い配線層が形成された高密度配線層であり、配線層１４と、絶縁層１５と、配線層１６と、絶縁層１７と、配線層１８と、絶縁層１９と、配線層２１とを有する。
なお、本実施形態では、便宜上、配線基板１の封止樹脂層２４側を上側又は一方の側、絶縁層１２側を下側又は他方の側とする。又、各部位の封止樹脂層２４側の面を一方の面又は上面、絶縁層１２側の面を他方の面又は下面とする。ただし、配線基板１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物を封止樹脂層２４の上面２４ａの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を封止樹脂層２４の上面２４ａの法線方向から視た形状を指すものとする。
配線層１１は、絶縁層１２の下面側に露出する最下層の配線層であり、上面及び側面が絶縁層１２に被覆されている。配線層１１の下面は、例えば、絶縁層１２の下面１２ｂから配線層１３側に窪んだ位置に露出している。ただし、必要に応じて、配線層１１の下面は、絶縁層１２の下面１２ｂと面一としてもよい。あるいは、配線層１１の側面の一部及び下面が、絶縁層１２の下面１２ｂから下側に突出してもよい。
配線層１１は、例えば、平面形状が直径１５０μｍ程度の円形のパッドであるが、配線パターンを含んでいてもよい。隣接する配線層１１の間隔は、例えば、２００μｍ程度とすることができる。配線層１１の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。配線層１１の厚さは、例えば、１０～２０μｍ程度とすることができる。なお、配線層１１は、他の配線基板と電気的に接続するための外部接続端子（パッド）として使用できる。
配線層１１の下面に表面処理層１１０を形成してもよい。表面処理層１１０の例としては、Ａｕ層や、Ｎｉ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＰｄ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）等が挙げられる。また、配線層１１の下面に、ＯＳＰ（Organic Solderability Preservative）処理等の酸化防止処理を施してもよい。
絶縁層１２は、配線層１１の上面及び側面を被覆している。絶縁層１２は、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とし、補強部材１２８を有している。絶縁層１２は、補強部材１２８に非感光性の熱硬化性樹脂を含浸させた構成とすることができる。ここで、『非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とし』とは、熱硬化性樹脂以外にフィラー等の他の成分を含有してもよいことを意味する。
絶縁層１２に用いる非感光性の熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、イミド系樹脂、フェノール系樹脂、シアネート系樹脂等が挙げられる。補強部材１２８としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の織布や不織布等が挙げられる。絶縁層１２が含有するフィラーとしては、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、カオリン（Ａｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ４））、タルク（Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ２））、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられる。又、これらを混在させてもよい。補強部材１２８としては、例えば、ガラス繊維束を用いたガラスクロスや、炭素繊維束、ポリエステル繊維束、ナイロン繊維束、アラミド繊維束などを用いてもよい。
絶縁層１２の厚さＴ１は、例えば、６０～７０μｍ程度とすることができる。絶縁層１２の熱膨張係数は、例えば、５ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下とすることができる。絶縁層１２の熱膨張係数は、例えば、フィラーの含有量や絶縁性樹脂の組成や等により所定値に調整できる。絶縁層１２の熱膨張係数は、絶縁層１５、１７、及び１９の各々の熱膨張係数よりも低い。
補強部材１２８は、絶縁層１２内において、絶縁層１２の厚さ方向の中心よりも第２配線構造１Ｈ側（ここでは、上側）に偏在している。具体的には、補強部材１２８は、絶縁層１２の厚さ方向の中心よりも第２配線構造１Ｈ側に片寄った位置に配置されている。詳述すると、絶縁層１２では、樹脂層の厚さ（具体的には、絶縁層１２の上面１２ａから補強部材１２８までの厚さ）が、樹脂層の厚さ（具体的には、補強部材１２８から絶縁層１２の下面１２ｂまでの厚さ）よりも薄く設定されている。
絶縁層１２の上面１２ａは、凹凸が少ない平滑面（低粗度面）である。例えば、絶縁層１２の上面１２ａは研磨面である。絶縁層１２の上面１２ａは、例えば、ビアホール１２ｘの内側面よりも表面粗度が小さくなっている。絶縁層１２の上面１２ａの粗度は、表面粗さＲａ値で例えば１５～４０ｎｍ程度となるように設定されている。また、ビアホール１２ｘの内側面の粗度は、表面粗さＲａ値で例えば３００～４００ｎｍ程度となるように設定されている。ここで、表面粗さＲａ値とは、表面粗さを表わす数値の一種であり、算術平均粗さと呼ばれるものであって、具体的には測定領域内で変化する高さの絶対値を平均ラインである表面から測定して算術平均したものである。
配線層１３は、絶縁層１２に埋設されたビア配線である。より詳しくは、配線層１３は、絶縁層１２を貫通し配線層１１の上面を露出するビアホール１２ｘ内に充填されたビア配線であり、配線層１１と電気的に接続されている。ビアホール１２ｘは、絶縁層１５側に開口されている開口部の径が配線層１１の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。ビアホール１２ｘの開口部の径は、例えば６０～７０μｍ程度とすることができる。
ビア配線である配線層１３の上面は、絶縁層１２の上面１２ａから露出している。配線層１３の上面は、例えば、絶縁層１２の上面１２ａと面一とすることができる。配線層１３の上面は、配線層１４の下面と直接接合されている。又、配線層１３の下面は、絶縁層１２内で配線層１１と直接接合されている。配線層１３の材料は、例えば、配線層１１と同様とすることができる。
配線層１３の上端面は、絶縁層１２の上面１２ａと同様に、凹凸が少ない平滑面（低粗度面）である。例えば、配線層１３の上端面は研磨面である。配線層１３の上端面の粗度は、表面粗さＲａ値で例えば１５～４０ｎｍ程度となるように設定されている。
なお、本実施形態では、配線層１３は、絶縁層１２のビアホール１２ｘに形成されたビア配線のみからなる。言い換えれば、配線層１３には、絶縁層１２の上面１２ａに一体的に形成される配線パターンはない。配線層１３と配線層１４は、電気的には接続されているが、一体的ではない。具体的には、後述する製造方法において、配線層１４をセミアディティブ法で形成した場合には、配線層１３の上面と配線層１４の下面の境界にはシード層が介在する。このような構造とする理由は、後述の配線層１４として高密度の配線パターン（例えば、ライン／スペースが３μｍ／３μｍ程度）を形成するためである。詳しくは、配線基板１の製造方法の項で説明する。
配線層１４は、絶縁層１２の上面１２ａに形成されている。配線層１４は、絶縁層１２の上面１２ａに直接形成されており、配線層１３を介して配線層１１と電気的に接続された配線（配線パターンやパッド）を含んでいる。すなわち、配線層１４の下面の一部は、配線層１３の上面と接しており、両者は電気的に接続されている。配線層１４の材料としては、例えば、銅（Ｃｕ）等を用いることができる。配線層１４は、複数の導体層が積層された積層膜であってもよい。
配線層１４は、配線層１１よりも配線密度が高く（ライン／スペースが狭く）、かつ配線層１１よりも薄い。本明細書では、ライン／スペースが８μｍ／８μｍ以下の配線層を配線密度が高い配線層とする。配線層１４のライン／スペースは、例えば、１μｍ／１μｍ～３μｍ／３μｍ程度とすることができる。配線層１４の厚さは、例えば、１～３μｍ程度とすることができる。
なお、ライン／スペースにおけるラインとは配線幅を表し、スペースとは隣り合う配線同士の間隔（配線間隔）を表す。例えば、ライン／スペースが２μｍ／２μｍと記載されていた場合、配線幅が２μｍで隣り合う配線同士の間隔が２μｍであることを表す。
絶縁層１５は、感光性樹脂を主成分とする絶縁層である。『感光性樹脂を主成分とする』とは、感光性樹脂以外にフィラー等の他の成分を含有してもよいことを意味する。例えば、絶縁層１５は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
絶縁層１５は、絶縁層１２の上面１２ａに、配線層１４を被覆するように形成されている。絶縁層１５に用いる感光性樹脂としては、例えば、フェノール系樹脂やポリイミド系樹脂等の絶縁性樹脂が挙げられる。絶縁層１５の厚さＴ２は、例えば５μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。絶縁層１５の熱膨張係数は、例えば、４０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下とすることができる。絶縁層１５の熱膨張係数は、例えば、フィラーの含有量や絶縁性樹脂の組成や等により所定値に調整できる。
配線層１６は、絶縁層１５の一方の側に形成されており、配線層１４と電気的に接続されている。配線層１６は、絶縁層１５を貫通し配線層１４の上面を露出するビアホール１５ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層１５の上面に形成された配線パターンを含んでいる。ビアホール１５ｘは、絶縁層１７側に開口されている開口部の径が配線層１４の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。ビアホール１５ｘの開口部の径は、例えば１０～２０μｍ程度とすることができる。配線層１６の材料、配線層１６を構成する配線パターンの厚さは、例えば、配線層１４と同様とすることができる。
なお、配線層１６のライン／スペースは、例えば、１μｍ／１μｍ～３μｍ／３μｍ程度とすることができるが、配線層１４よりも更にライン／スペースを狭くすることが可能である。すなわち、絶縁層１２の上面１２ａは研磨された面であり、絶縁層１２の下面１２ｂよりも平滑である。感光性樹脂を主成分とする絶縁層１５の上面は、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁層１２の上面１２ａよりも更に平滑である。そのため、配線層１６のライン／スペースは、配線層１４のライン／スペースよりも狭くすることができる。例えば、配線層１４のライン／スペースを３μｍ／３μｍ、配線層１６のライン／スペースを１μｍ／１μｍとすることができる。後述の配線層１８についても同様である。
絶縁層１７は、絶縁層１５の一方の面に、配線層１６を被覆するように形成されている。絶縁層１７の材料や厚さや熱膨張係数は、例えば、絶縁層１５と同様とすることができる。絶縁層１７は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
配線層１８は、絶縁層１７の一方の側に形成されており、配線層１６と電気的に接続されている。配線層１８は、絶縁層１７を貫通し配線層１６の上面を露出するビアホール１７ｘ内に充填されたビア配線、及び絶縁層１７の上面に形成された配線パターンを含んでいる。ビアホール１７ｘは、絶縁層１９側に開口されている開口部の径が配線層１６の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。ビアホール１７ｘの開口部の径は、例えば１０～２０μｍ程度とすることができる。配線層１８の材料、配線層１８を構成する配線パターンの厚さは、例えば、配線層１４と同様とすることができる。配線層１８を構成する配線パターンのライン／スペースは、例えば、配線層１６と同様とすることができる。
絶縁層１９は、絶縁層１７の一方の面に、配線層１８を被覆するように形成されている。第２配線構造１Ｈにおいて、絶縁層１９は、最上層の絶縁層である。絶縁層１９の材料や厚さや熱膨張係数は、例えば、絶縁層１５と同様とすることができる。絶縁層１９は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
配線層２１は、絶縁層１９の一方の側に形成されている。第２配線構造１Ｈにおいて、配線層２１は、最上層の配線層である。配線層２１は、絶縁層１９を貫通し配線層１８の上面を露出するビアホール１９ｘ内に充填されたビア配線２２、及び絶縁層１９の上面から突出するパッド２３を含んでいる。ビアホール１９ｘは、パッド２３側に開口されている開口部の径が配線層１８の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。ビアホール１９ｘの開口部の径は、例えば１０～２０μｍ程度とすることができる。
配線層２１の材料は、例えば、配線層１４と同様とすることができる。配線層２１の厚さ（ビア配線２２の厚さとパッド２３の厚さの合計）は、例えば、１００μｍ程度とすることができる。パッド２３の厚さ（絶縁層１９の上面からパッド２３の上面までの厚さ）は、例えば、８０～１５０μｍとすることができる。パッド２３の平面形状は、例えば、直径が２０～３０μｍ程度の円形とすることができる。パッド２３のピッチは、例えば、４０～５０μｍ程度とすることができる。なお、パッド２３の封止樹脂層２４から露出する部分は、半導体チップと電気的に接続するための外部接続端子として使用できる。
なお、パッド２３の上面に、表面処理層１１０と同様の表面処理層２１０を形成してもよい。表面処理層２１０は、パッド２３の側面の一部及び上面が封止樹脂層２４の上面２４ａから突出している場合には、パッド２３の上面のみ、又は側面の一部及び上面に形成される。
封止樹脂層２４は、第２配線構造１Ｈにおける最上層の絶縁層である絶縁層１９上に積層されている。封止樹脂層２４は、パッド２３の上面を露出し、パッド２３の側面の少なくとも一部を被覆する。封止樹脂層２４は、パッド２３の上面を露出し、パッド２３の側面の全部を被覆してもよい。この場合、パッド２３の上面は、例えば、封止樹脂層２４の上面２４ａと面一となる。ただし、パッド２３の側面の一部及び上面を封止樹脂層２４の上面２４ａから突出させてもよいし、パッド２３の上面を封止樹脂層２４の上面２４ａよりも窪んだ位置に露出させてもよい。なお、パッド２３の側面の一部及び上面を封止樹脂層２４の上面２４ａから突出させる場合は、封止樹脂層２４と半導体チップとの間隔を確保できるため、封止樹脂層２４と半導体チップとの間にアンダーフィル樹脂を充填しやすくなる。
封止樹脂層２４の材料としては、例えば、モールド樹脂を使用できる。モールド樹脂とは、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法、インジェクションモールド法等に使用可能な非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁性樹脂である。モールド樹脂は、例えば、非感光性で熱硬化性のエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂であり、絶縁層１２と同様のフィラーを含有してもよいが、ガラス繊維等の補強部材は含有していない。
配線基板１の反りを低減する観点から、封止樹脂層２４の厚さＴ３は、絶縁層１２の厚さＴ１よりも厚いことが好ましい。絶縁層１２の厚さＴ１が６０μｍ以上７０μｍ以下であれば、例えば、封止樹脂層２４の厚さＴ３は、８０μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。封止樹脂層２４の熱膨張係数は、絶縁層１５、１７、及び１９の各々の熱膨張係数よりも低い。
また、配線基板１の反りを低減する観点から、封止樹脂層２４の熱膨張係数は、絶縁層１２の熱膨張係数と略等しいことが好ましい。ここで、略等しいとは、封止樹脂層２４の熱膨張係数が絶縁層１２の熱膨張係数に対して±２０％以下であることを意味する。
例えば、絶縁層１２の熱膨張係数が５ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であれば、封止樹脂層２４の熱膨張係数も５ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。封止樹脂層２４の熱膨張係数は、例えば、フィラーの含有量や絶縁性樹脂の組成や等により所定値に調整できる。
［第１実施形態に係る配線基板の製造方法］
次に、第１実施形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図２～図４は、第１実施形態に係る配線基板の製造工程を例示する図である。なお、ここでは、１つの配線基板を作製する工程の例を示すが、配線基板となる複数の部分を作製し、その後個片化して各配線基板とする工程としてもよい。また、ここでは、支持体の一方側のみに層構造を形成する工程の例を示すが、支持体の一方側及び他方側に層構造を形成する工程としてもよい。
次に、第１実施形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図２～図４は、第１実施形態に係る配線基板の製造工程を例示する図である。なお、ここでは、１つの配線基板を作製する工程の例を示すが、配線基板となる複数の部分を作製し、その後個片化して各配線基板とする工程としてもよい。また、ここでは、支持体の一方側のみに層構造を形成する工程の例を示すが、支持体の一方側及び他方側に層構造を形成する工程としてもよい。
まず、図２（ａ）に示す工程では、支持体１００を準備し、支持体１００上に配線層１１及び絶縁層１２を形成し、絶縁層１２にビアホール１２ｘを形成後、絶縁層１２上及びビアホール１２ｘ内にシード層１３１及び電解めっき層１３２の積層構造を形成する。
支持体１００は、例えば、コア基板１０１の一方側にキャリア付き銅箔１０４を積層した構造である。コア基板１０１は、例えば、厚さが０．７ｍｍ程度の樹脂製の基板であり、ガラス繊維等の補強部材を有してもよい。キャリア付き銅箔１０４は、例えば銅からなる厚さ１０～５０μｍ程度の厚箔（キャリア箔）１０４ｂ上に、剥離層（図示せず）を介して、例えば銅からなる厚さ１．５～５μｍ程度の薄箔１０４ａが剥離可能な状態で貼着された構造を有する。厚箔１０４ｂは、薄箔１０４ａの取り扱いを容易にするための支持材として設けられている。
なお、上記の支持体１００の構造は一例であり、これには限定されない。例えば、支持体１００において、コア基板１０１に代えて、複数のプリプレグが積層された積層体を用いてもよい。また、支持体１００は、ガラス基板や金属基板等の一方側に、剥離層を介してキャリア付き銅箔１０４を配置した構造としてもよい。
支持体１００を準備したら、まず、支持体１００の一方側に配線層１１を形成する。具体的には、キャリア付き銅箔１０４の上面（薄箔１０４ａの上面）に、ドライフィルムレジスト等を用いて、配線層１１を形成する部分に開口部を有するレジスト層を形成する。そして、キャリア付き銅箔１０４を給電層とする電解めっき法により、開口部内に露出するキャリア付き銅箔１０４の上面に電解めっき層である配線層１１を形成する。配線層１１の材料や厚さは、前述の通りである。その後、レジスト層を剥離する。
次に、キャリア付き銅箔１０４の上面に、配線層１１を被覆する絶縁層１２を形成する。具体的には、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とし、補強部材１２８を有している半硬化状態のフィルム状の絶縁性樹脂を準備する。そして、キャリア付き銅箔１０４の上面に、この絶縁性樹脂をラミネートし、加熱及び加圧しながら硬化させて絶縁層１２とする。絶縁層１２の材料や厚さ、熱膨張係数等は、前述の通りである。
次に、絶縁層１２に、絶縁層１２を貫通し配線層１１の上面を露出するビアホール１２ｘを形成する。ビアホール１２ｘは、例えば、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザ等を用いたレーザ加工法により形成できる。ビアホール１２ｘを形成後、デスミア処理を行い、ビアホール１２ｘの底部に各々露出する配線層１１の表面に付着した樹脂残渣を除去することが好ましい。
次に、例えば、セミアディティブ法を用いて、絶縁層１２の上面１２ａ及びビアホール１２ｘ内にシード層１３１及び電解めっき層１３２の積層構造を形成する。具体的には、まず、絶縁層１２の上面１２ａ、ビアホール１２ｘの内壁面、及びビアホール１２ｘ内に露出する配線層１１の上面に、無電解めっき法やスパッタ法によりシード層１３１を形成する。シード層１３１としては、例えば、厚さ１００～３５０ｎｍ程度の銅層を用いることができる。又、シード層１３１として、厚さ２０～５０ｎｍ程度のチタン層と厚さ１００～３００ｎｍ程度の銅層をこの順番で積層した積層膜を用いてもよい。シード層１３１の下層にチタン層を形成することにより、絶縁層１２と配線層１３との密着性及を向上できる。チタンに代えて、窒化チタン等を用いても構わない。なお、チタンや窒化チタンは、銅よりも耐腐食性の高い金属である。そして、シード層１３１を給電層とする電解めっき法により、シード層１３１上に電解めっき層１３２（例えば、銅層）を形成する。
次に、図２（ｂ）に示す工程では、図２（ａ）に示すシード層１３１及び電解めっき層１３２の積層構造の上面側を研磨して絶縁層１２の上面１２ａを露出させ、ビアホール１２ｘ内に充填されたビア配線である配線層１３を形成する。配線層１３の研磨には、例えば、ＣＭＰ法（chemical mechanical polishing法）等を用いることができる。配線層１３の上面は、例えば、絶縁層１２の上面１２ａと面一とすることができる。
配線層１３を研磨する際、絶縁層１２の上面１２ａの一部を同時に研磨して除去してもよい。配線層１３と共に絶縁層１２の上面１２ａを研磨し、絶縁層１２の上面１２ａの一部を除去することにより、絶縁層１２の上面１２ａの粗度を研磨前より小さくできる。つまり、絶縁層１２の上面１２ａの平滑度を向上できる。絶縁層１２の上面１２ａの粗度はＣＭＰ法を実行する前（研磨前）は、例えば、Ｒａ３００～４００ｎｍ程度であり、ＣＭＰ法を実行することによりＲａ１５～４０ｎｍ程度とすることができる。このように、絶縁層１２の上面１２ａの粗度を低減して平滑度を向上することにより、後工程において、微細配線（配線密度が高い配線層）の形成が可能となる。なお、絶縁層１２の下面１２ｂの粗度は、例えば、Ｒａ１８０～２８０ｎｍ程度である。
次に、図２（ｃ）に示す工程では、配線層１３の上面及び絶縁層１２の上面１２ａに所定パターンの配線層１４を形成する。配線層１４は、配線層１３と同様に、例えば、セミアディティブ法を用いて形成できる。具体的には、まず、配線層１３の上面及び絶縁層１２の上面１２ａを連続的に被覆するように、無電解めっき法やスパッタ法によりシード層を形成する。
そして、シード層の上面の全体に感光性のレジスト層を形成し、レジスト層を露光及び現像し、配線層１４を形成する部分を露出する開口部を形成する。そして、シード層を給電層とする電解めっき法により、開口部内に露出するシード層の上面に電解めっき層を形成する。そして、レジスト層を剥離した後、電解めっき層をマスクにして、電解めっき層に覆われていない部分のシード層をエッチングにより除去する。これにより、シード層上に電解めっき層が積層された配線層１４が形成される。配線層１４の材料や厚さ、ライン／スペース等は、前述の通りである。なお、配線層１４は、シード層上に電解めっき層が積層された構造となるが、図２（ｃ）等において、シード層と電解めっき層との区別は省略されている（他の配線層についても同様に省略する場合がある）。
次に、図３（ａ）に示す工程では、配線層１４を被覆するように、絶縁層１２の上面１２ａに液状又はペースト状の感光性樹脂を塗布後、硬化しない程度の温度で加熱して半硬化状態の絶縁層１５を形成する。絶縁層１５の材料や厚さは、前述の通りである。次に、例えば、フォトリソグラフィ法によりビアホール１５ｘを形成後、絶縁層１５を硬化温度以上に加熱して硬化させる。感光性樹脂を主成分とする絶縁層１５の上面は、絶縁層１２の上面１２ａよりも更に平滑となる。絶縁層１５の上面の粗度は、例えば、Ｒａ２～６ｎｍ程度とすることができる。
次に、図３（ｂ）に示す工程では、図２（ｃ）及び図３（ａ）と同様の工程を繰り返して配線層１６、絶縁層１７、配線層１８、及び絶縁層１９を形成し、その後、図２（ｃ）の工程と同様にして、ビア配線２２及びパッド２３を含む配線層２１を形成する。配線層１６、絶縁層１７、配線層１８、絶縁層１９、及び配線層２１の材料や厚さは、前述の通りである。
次に、図３（ｃ）に示す工程では、絶縁層１９上に、配線層２１のパッド２３の上面及び側面を被覆するように封止樹脂層２４を形成する。封止樹脂層２４は、例えば、モールド樹脂を用いたモールド成形法により形成できる。例えば、図３（ｂ）に示す構造体を金型内に収容し、その金型内に圧力（例えば、５～１０ＭＰａ）を印加して流動化したモールド樹脂を導入する。その後、モールド樹脂を１８０℃程度の温度で加熱して硬化させることにより、封止樹脂層２４を形成する。そして、所要の封止処理を終了後、封止樹脂層２４で覆われた構造体を上記金型から取り出す。モールド成形法としては、例えば、トランスファーモールド法、コンプレッションモールド法、インジェクションモールド法等を使用できる。
次に、図４（ａ）に示す工程では、図３（ｃ）に示す封止樹脂層２４の上面側を研磨してパッド２３の少なくとも上面を露出する。封止樹脂層２４の研磨には、例えば、ＣＭＰ法等を用いることができる。パッド２３の上面は、例えば、封止樹脂層２４の上面２４ａと面一とすることができる。ただし、封止樹脂層２４の研磨量の調整等により、パッド２３の側面の一部及び上面を封止樹脂層２４の上面２４ａから突出させてもよいし、パッド２３の上面を封止樹脂層２４の上面２４ａよりも窪んだ位置に露出させてもよい。
次に、図４（ｂ）に示す工程では、支持体１００を除去する。支持体１００を除去するには、まず、コア基板１０１及び厚箔１０４ｂを薄箔１０４ａから機械的に剥離する。そして、薄箔１０４ａを、例えば、塩化第二鉄水溶液や塩化第二銅水溶液や過硫酸アンモニウム水溶液等を用いたウェットエッチングにより除去する。このとき、配線層１１が銅であれば、配線層１１の下面側もエッチングされ、配線層１１の下面は、絶縁層１２の下面１２ｂから配線層１３側に窪む。
次に、図４（ｃ）に示す工程では、必要に応じ、図４（ｂ）の構造体のパッド２３の上面に表面処理層２１０を形成し、かつ配線層１１の下面に表面処理層１１０を形成し、その後、個片化することで、配線基板１が完成する。表面処理層１１０及び２１０としては、例えば、無電解めっき法により、前述の金属層や金属層の積層体を形成してもよいし、ＯＳＰ処理等の酸化防止処理を施してもよい。
このように、配線基板１では、感光性樹脂を主成分とする絶縁層１５、１７、及び１９を含む第２配線構造１Ｈを挟んで、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁層１２を含む第１配線構造１Ｌと、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層２４とを配置している。そして、絶縁層１２の熱膨張係数及び封止樹脂層２４の熱膨張係数は、絶縁層１５、１７、及び１９の各々の熱膨張係数よりも低い。この構造により、配線基板１の厚さ方向における熱膨張係数の不均衡が改善されるため、配線基板１の反りを低減できる。
また、配線基板１の反りが低減することで、配線基板１の封止樹脂層２４側に半導体チップを実装したり、配線基板１を他の配線基板上に実装したりすることが容易となる。
なお、図４（ａ）の状態を出荷形態としてもよい。すなわち、支持体１００付きの配線基板１を出荷形態としてもよい。
〈反りのシミュレーション〉
図１の構造を有する配線基板（配線基板Ａとする）について、１５０℃に加熱後常温に戻したときの反りのシミュレーションを実行した。具体的には、配線基板Ａの平面形状は４４ｍｍ×３１ｍｍの矩形状とした。また、絶縁層１２の厚さＴ１は６０μｍとした。また、第２配線構造１Ｈを構成する絶縁層１５、１７、及び１９の各々の厚さＴ２は５μｍとした。
図１の構造を有する配線基板（配線基板Ａとする）について、１５０℃に加熱後常温に戻したときの反りのシミュレーションを実行した。具体的には、配線基板Ａの平面形状は４４ｍｍ×３１ｍｍの矩形状とした。また、絶縁層１２の厚さＴ１は６０μｍとした。また、第２配線構造１Ｈを構成する絶縁層１５、１７、及び１９の各々の厚さＴ２は５μｍとした。
そして、封止樹脂層の厚さＴ３を１０μｍから１０μｍ置きに１５０μｍまで変えた場合の配線基板Ａの反りのシミュレーションを実行した。また、比較例として、封止樹脂層を有していない配線基板（配線基板Ｘとする）についても、反りのシミュレーションを実行した。
これに対し、１０μｍ厚の封止樹脂層２４を設けた場合には、配線基板Ａに配線基板Ｘと同様に配線層１１側が凸となる方向の反りが残るものの、反り量は－２．３５ｍｍに低減された。封止樹脂層２４を厚くしていくと配線基板Ａの反り量は更に低減され、封止樹脂層２４が１１０μｍ厚の場合には、配線基板Ａの反りの方向は配線層１１側が凹となる方向に変わり、反り量は０．０３ｍｍであった。封止樹脂層２４を更に厚くしていくと配線層１１側が凹となる方向の反り量は増加し、封止樹脂層２４が１５０μｍ厚の場合の反り量は０．２５ｍｍであった。
このように、感光性樹脂を主成分とする絶縁層１５等を含む第２配線構造１Ｈを挟んで、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁層１２及び封止樹脂層２４を配置することで、配線基板Ａの反りを低減できることが確認された。
また、封止樹脂層２４の厚さを絶縁層１２の厚さよりも厚くした方が反りは低減される。具体的には、絶縁層１２の厚さが６０μｍである場合、封止樹脂層２４の厚さを８０μｍ以上１５０μｍ以下とすることで、反りを±０．５ｍｍ以下に抑えることができる。また、絶縁層１２の厚さが６０μｍである場合、封止樹脂層２４の厚さを９０μｍ以上１３０μｍ以下とすることで、反りを±０．２ｍｍ以下に抑えることができる。さらに、絶縁層１２の厚さが６０μｍである場合、封止樹脂層２４の厚さを１００μｍ以上１２０μｍ以下とすることで、反りを±０．１ｍｍ以下に抑えることができる。熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁層１２と感光性樹脂を主成分とする絶縁層１５、１７、１９の熱膨張率の不均衡によって、大きな反りが生じていたが、熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層２４を設けることによって、熱膨張率の不均衡が改善され、反りが低減された。
なお、絶縁層１２の厚さが変わった場合には、反りが減るように、封止樹脂層２４の厚さを絶縁層１２の厚さよりも厚くなるように調整すればよい。これにより、本シミュレーション結果と同様に、配線基板の反りをほぼゼロにすることができる。但し、封止樹脂層２４の厚さを１５０μｍ以上に厚くしていくと、徐々に反りが大きくなる。このような場合、配線基板Ａを他の配線基板に実装する際に影響がでる恐れがある。そのため、反りを±０．１ｍｍから±０．５ｍｍ以下に抑える封止樹脂の厚さにする。好ましくは、反りを±０．１ｍｍから±０．２ｍｍ以下に抑える封止樹脂の厚さにするとよい。
以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、第１配線構造１Ｌは、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁層１２を含んでいれば図１の構造には限定されず、絶縁層１２内に配線層を有する多層配線構造であってもよい。
１ 配線基板
１Ｈ 第２配線構造
１Ｌ 第１配線構造
１１、１３、１４、１６、１８、２１ 配線層
１２、１５、１７、１９ 絶縁層
１２ａ、２４ａ 上面
１２ｂ 下面
１２ｘ、１５ｘ、１７ｘ、１９ｘ ビアホール
２２ ビア配線
２３ パッド
２４ 封止樹脂層
１００ 支持体
１０１ コア基板
１０４ キャリア付き銅箔
１０４ａ 薄箔
１０４ｂ 厚箔
１１０、２１０ 表面処理層
１２８ 補強部材
１３１ シード層
１３２ 電解めっき層
１Ｈ 第２配線構造
１Ｌ 第１配線構造
１１、１３、１４、１６、１８、２１ 配線層
１２、１５、１７、１９ 絶縁層
１２ａ、２４ａ 上面
１２ｂ 下面
１２ｘ、１５ｘ、１７ｘ、１９ｘ ビアホール
２２ ビア配線
２３ パッド
２４ 封止樹脂層
１００ 支持体
１０１ コア基板
１０４ キャリア付き銅箔
１０４ａ 薄箔
１０４ｂ 厚箔
１１０、２１０ 表面処理層
１２８ 補強部材
１３１ シード層
１３２ 電解めっき層
Claims (8)
- 第１配線層、及び非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする第１絶縁層を含む第１配線構造と、
複数の第２配線層、及び感光性樹脂を主成分とする複数の第２絶縁層を含み、前記第１配線構造上に積層された第２配線構造と、
最上層の前記第２絶縁層上に積層された、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層と、を有し、
最上層の前記第２配線層は、最上層の前記第２絶縁層から突出するパッドを含み、
前記封止樹脂層は、前記パッドの上面を露出し、側面の少なくとも一部を被覆し、
前記第１絶縁層の熱膨張係数及び前記封止樹脂層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数よりも低い、配線基板。 - 前記第１絶縁層の熱膨張係数と前記封止樹脂層の熱膨張係数は、略等しい、請求項１に記載の配線基板。
- 前記封止樹脂層の厚さは、前記第１絶縁層の厚さよりも厚い、請求項１又は２に記載の配線基板。
- 前記第１絶縁層の熱膨張係数及び前記封止樹脂層の熱膨張係数は、５ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であり、
前記第２絶縁層の熱膨張係数は、４０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板。 - 前記第１絶縁層は、補強部材を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記第１配線構造において、前記第１配線層は前記第１絶縁層の下面側に露出し、
前記第１配線構造は、前記第１絶縁層を貫通して前記第１配線層と接続されたビア配線を含み、
前記第２配線構造の最下層の前記第２配線層は、前記ビア配線と直接接合されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板。 - 前記パッドは、半導体チップと電気的に接続するための外部接続端子である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の配線基板。
- 第１配線層、及び非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする第１絶縁層を含む第１配線構造を形成する工程と、
複数の第２配線層、及び感光性樹脂を主成分とする複数の第２絶縁層を含み、前記第１配線構造上に積層された第２配線構造を形成する工程と、
最上層の前記第２絶縁層上に、非感光性の熱硬化性樹脂を主成分とする封止樹脂層を積層する工程と、を有し、
最上層の前記第２配線層は、最上層の前記第２絶縁層から突出するパッドを含み、
前記第１絶縁層の熱膨張係数及び前記封止樹脂層の熱膨張係数は、前記第２絶縁層の熱膨張係数よりも低く、
前記封止樹脂層を形成する工程では、前記パッドの上面及び側面を被覆するように前記封止樹脂層を形成し、前記封止樹脂層の上面側を研磨して前記パッドの上面を露出する、配線基板の製造方法。
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