JP2023170480A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板の品質向上。
【解決手段】実施形態の配線基板は、第１面１００Ｆ及び第１面１００Ｆと反対側の第２面１００Ｓを有するコア基板１００と、コア基板１００の第１面１００Ｆ上に形成され、複数の絶縁層１１、１１１及び導体層１２、１１２を含む第１ビルドアップ部１０と、第１ビルドアップ部１０の最外面を被覆する被覆絶縁層１１０と、を含んでいる。第１ビルドアップ部１０は、複数の絶縁層１１、１１１のうち最外の第１絶縁層１１１、及び、第１絶縁層１１１上に形成され第１導体パッドＰ１を含む第１導体層１１２、を含み、被覆絶縁層１１０は、第１導体パッドＰ１の上面及び側面の全体を露出させる開口１１０ａを有し、第１絶縁層１１１の引張強度は、第１ビルドアップ部１０における第１絶縁層１１１以外の絶縁層１１の引張強度よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は配線基板に関する。

特許文献１には、絶縁層上に形成されていて半導体素子に接合されるパッド部を有する多層配線基板が開示されている。絶縁層上にはソルダーレジストが設けられており、パッド部は、ソルダーレジストの開口中にソルダーレジストから離れた状態となるように配置されている。

特開２００４－２２７１３号公報

特許文献１に開示のパッド部のように絶縁層上に形成された導体パッド及びその下層の絶縁層には、導体パッドと絶縁層との熱膨張率の相違や、導体パッドに接続される外部の部品から加わる外力などによって応力が生じることがある。そのため、導体パッドの近傍の絶縁層では、この応力によるクラックなどの不具合が生じ易いと考えられる。

本発明の配線基板は、第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有するコア基板と、前記コア基板の前記第１面上に形成され、複数の絶縁層及び導体層を含む第１ビルドアップ部と、前記第１ビルドアップ部の最外面を被覆する被覆絶縁層と、を含んでいる。前記第１ビルドアップ部は、前記複数の絶縁層のうち最外の第１絶縁層、及び、前記第１絶縁層上に形成され第１導体パッドを含む第１導体層、を含み、前記被覆絶縁層は、前記第１導体パッドの上面及び側面の全体を露出させる開口を有し、前記第１絶縁層の引張強度は、前記第１ビルドアップ部における前記第１絶縁層以外の絶縁層の引張強度よりも大きい。

本発明の実施形態によれば、配線基板に設けられる第１導体パッドに接する第１絶縁層の引張強度がより大きくされ、第１導体パッド周辺部の絶縁層におけるクラックなどの不具合の発生が抑制され得ると考えられる配線基板を提供することができる。

本発明の一実施形態の配線基板の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態の配線基板の一例を示す平面図。 本発明の一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す断面図。

本発明の実施形態の配線基板が図面を参照しながら説明される。図１には、一実施形態の配線基板の一例である配線基板１の断面図が示されており、図２には、図１における下面側からの配線基板１の平面図が示されている。図２のＩ－Ｉ線での断面図が図１である。なお、以下、参照される図面においては、各構成要素の正確な比率を示すことは意図されておらず、本実施形態の特徴が理解され易いように描かれている。

図１に示されるように、配線基板１は、絶縁層（コア絶縁層）１０１と、コア絶縁層１０１の両面に形成された導体層（コア導体層）１０２を含むコア基板１００を有している。コア基板１００の両面上には、それぞれ、絶縁層及び導体層が交互に積層されている。図示の例では、コア基板１００の第１面１００Ｆ上には、絶縁層１１、１１１及び導体層１２、１１２が積層された第１ビルドアップ部１０が形成されている。また、コア基板１００の第２面１００Ｓ上には、絶縁層２１及び導体層２２が積層された第２ビルドアップ部２０が形成されている。

なお、本実施形態の配線基板の説明においては、コア絶縁層１０１から遠い側を、「上」、「上側」、「外側」、又は「外」と称し、コア絶縁層１０１に近い側を、「下」、「下側」、「内側」、又は「内」と称する。また、各構成要素において、コア基板１００と反対側を向く表面は「上面」とも称され、コア基板１００側を向く表面は「下面」とも称される。従って、配線基板１を構成する各要素の説明において、コア基板１００から遠い側が「上側」、「上方」、「上層側」、「外側」、又は単に「上」もしくは「外」とも称され、コア基板１００に近い側が「下側」、「下方」、「下層側」、「内側」、又は単に「下」もしくは「内」とも称される。

第１ビルドアップ部１０を構成する絶縁層のうち、最も外側の絶縁層１１１は、第１絶縁層１１１とも称される。また、第１ビルドアップ部１０を構成する導体層のうち、最も外側の導体層１１２は、第１導体層１１２とも称される。第１ビルドアップ部１０上には、第１導体層１１２の導体パターンから露出する第１絶縁層１１１を被覆する被覆絶縁層１１０が形成されている。第２ビルドアップ部２０上には、被覆絶縁層２１０が形成されている。被覆絶縁層１１０、２１０は、例えば、配線基板１の最外の絶縁層を構成するソルダーレジスト層であり得る。

配線基板１は、配線基板１の厚さ方向と直交する方向に広がる２つの表面として、一方の面１０１、及び、一方の面１０１の反対面である他方の面２０１を有している。なお、配線基板１の厚さ方向は、以下では単に「Ｚ方向」とも称される。図示の例では、配線基板１の第１ビルドアップ部１０における、第１絶縁層１１１、第１導体層１１２、及び被覆絶縁層１１０の露出面によって、一方の面１０１が構成されている。また、第２ビルドアップ部２０における、最外の導体層２２及び被覆絶縁層２１０の露出面によって他方の面２０１が構成されている。

配線基板１を構成する絶縁層１０１、１１、１１１、２１は、それぞれ、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）又はフェノール樹脂などの絶縁性樹脂を用いて形成され得る。各絶縁層１０１、１１、１１１、２１は、ガラス繊維などの補強材（芯材）及び／又はシリカ、アルミナなどの無機フィラーを含む場合がある。ソルダーレジスト層であり得る被覆絶縁層１１０、２１０は、例えば、感光性のエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂などを用いて形成され得る。

コア基板１００の絶縁層１０１には、コア基板１００における第１面１００Ｆを構成する導体層１０２と第２面１００Ｓを構成する導体層１０２とを接続するスルーホール導体１０３が形成されている。スルーホール導体１０３は２つの導体層１０２と一体的に形成されている。スルーホール導体１０３は、絶縁層１０１を貫く貫通孔１０３ｏの内壁に沿って形成されていて筒状の形体を有している。筒状のスルーホール導体１０３の内部は、例えば、エポキシ樹脂などの任意の樹脂を含む樹脂体１０３ａで充填されている。絶縁層１１、１１１、２１のそれぞれには、絶縁層１１、１１１、２１それぞれを挟む導体層同士を接続するビア導体１３、２３が形成されている。

導体層１０２、１２、１１２、２２、ビア導体１３、２３、スルーホール導体１０３は、銅又はニッケルなどの任意の金属を用いて形成され、例えば、銅箔などの金属箔、及び／又は、めっきもしくはスパッタリングなどで形成される金属膜によって構成され得る。導体層１０２、１２、１１２、２２、ビア導体１３、２３、スルーホール導体１０３は、図１では単層構造で示されているが、２つ以上の金属層を有する多層構造を有し得る。例えば、絶縁層１０１の表面上に形成されている導体層１０２は、金属箔（好ましくは銅箔）、無電解めっき膜（好ましくは無電解銅めっき膜）、及び電解めっき膜（好ましくは電解銅めっき膜）を含む５層構造を有し得る。また、導体層１２、１１２、２２、ビア導体１３、２３、スルーホール導体１０３は、例えば、無電解めっき膜及び電解めっき膜を含む２層構造を有し得る。

配線基板１が有する各導体層１０２、１２、１１２、２２は、所定の導体パターンを有するようにパターニングされている。特に、第１ビルドアップ部１０における第１導体層１１２は、第１導体パッドＰ１を有するパターンに形成されている。第１導体パッドＰ１は、配線基板１の使用において、配線基板１と接続され得る外部の要素（外部要素）Ｅ１の接続パッドＥ１ｐと電気的に接続され得る。また、図示の例では、第２ビルドアップ部２０における最外の導体層２２は、導体パッドＰ２を有するようにパターニングされている。導体パッドＰ２は、外部要素Ｅ２の接続パッドＥ２ｐと接続され得る。

第１導体パッドＰ１は、図２に示されるように略矩形の平面形状を有している。「平面形状」は、第１導体パッドＰ１のような対象物の平面視における形状であり、「平面視」は、対象物をＺ方向と平行な視線で見ることを意味している。図１及び図２に示されるように、第１ビルドアップ部１０における一方の面１０１を被覆する被覆絶縁層１１０は、第１導体パッドＰ１を露出させる開口１１０ａを有している。

開口１１０ａは、第１導体パッドＰ１における第１絶縁層１１１と反対側の表面及び側面を露出させている。すなわち、第１導体パッドＰ１は、その側面及び上面の全体が開口１１０ａ内に露出している。配線基板１と外部要素Ｅ１とが大きな面積で強固に接続され得る。なお、図示の例では、第２ビルドアップ部２０における他方の面２０１を被覆する被覆絶縁層２１０は、導体パッドＰ２を露出させる開口２１０ａを有している。被覆絶縁層２１０は、各導体パッドＰ２の周縁部を覆っており、開口２１０ａには、各導体パッドＰ２の周縁部以外の部分（上面）が露出している。

第１導体パッドＰ１は、例えば、はんだなどの接合材によって外部要素Ｅ１の接続パッドＥ１ｐに電気的及び機械的に接続され得る。外部要素Ｅ１は、任意の電気機器を構成するマザーボードであってもよく、配線基板１よりも大きなパッケージサイズを有する任意の電子部品であってもよい。第１導体パッドＰ１は、これらに限定されない任意の基板、電気部品、又は機構部品などと接続され得る。図示の例では、第１導体パッドＰ１は、他方の面２０１側に設けられている導体層２２に含まれる導体パッドＰ２のいずれよりも大きい。部品Ｅ１よりも大きな外部要素Ｅ１と配線基板１とが、より大きな面積で強固に接続される場合がある。

本実施形態の配線基板では、特に、上面及び側面が露出する第１導体パッドＰ１と接する第１絶縁層１１１は、第１ビルドアップ部１０における第１絶縁層１１１より内側の絶縁層１１と異なる物性を有している。具体的には第１絶縁層１１１が有する引張強度の値は、第１絶縁層１１１より内側の絶縁層１１が有する引張強度の値よりも大きい。

第１絶縁層１１１には、前述したように、例えば、第１絶縁層１１１と第１導体パッドＰ１との間の熱膨張率の相違や、第１導体パッドＰ１にかかる外力などによって応力が生じ得る。その場合、特に、応力は、第１絶縁層１１１の表面上において第１導体パッドＰ１が存在する領域と存在しない領域との境界となる第１導体パッドＰ１の周縁付近に集中する場合がある。そして、集中する応力に耐え切れずに、第１絶縁層１１１の第１導体パッドＰ１の周縁と重なる部分にクラックが生じることがある。

これに対して本実施形態では、第１導体パッドＰ１と接する第１絶縁層１１１は、比較的引張強度が大きい材料で形成されている。第１絶縁層１１１の第１導体パッドＰ１近傍にかかり得る応力による破断が生じ難く、クラックの発生が抑制され得ると考えられる。具体的には、第１絶縁層１１１の引張強度は１２５ＭＰａ以上であることが好ましい。第１絶縁層１１１における引張強度の値は、第１絶縁層１１１に用いられる材料に含まれる樹脂の成分や架橋剤の含有量などによって調整され得る。第１絶縁層１１１の硬化状態における架橋密度の調整によって第１絶縁層１１１の引張強度が調整され得る。

なお、図示される例の配線基板１では、第１導体パッドＰ１は、第１導体層１１２に含まれ得る、第１導体パッドＰ１以外の他の導体パッド及び／又は配線パターンと直接接続されていない。すなわち、図示される例の第１導体パッドＰ１は、所謂独立パッドである。

また、図示の例では、第１導体パッドＰ１は、第１絶縁層１１１を挟む導体層（第１導体層１１２及び導体層（第２導体層）１２）同士を接続するビア導体１３に接続されている。従って、図示の例の第１導体パッドＰ１は、所謂ビアパッドである。第１導体パッドＰ１がビアパッドであることにより、第１導体パッドＰ１に係り得る外力がビア導体１３に分散され、よって第１絶縁層１１１におけるクラックの発生がより抑制される場合があると考えられる。

なお、第１及び第２ビルドアップ部１０、２０内の導体層１２、１１２、２２を介して伝送される信号における伝送損失を抑制し、良好な信号伝送品質を実現する観点から、絶縁層１１、１１１、２１は、比較的小さい誘電正接を有していることが好ましい。特に、第１絶縁層１１１の誘電正接は、周波数５．８ＧＨｚにおいて０．０１３以下であることが好ましい。第１及び第２ビルドアップ部１０、２０に含まれる絶縁層１１、１１１、２１が高周波特性に優れたものであることで、配線基板１はより優れた信号伝送品質を有し得る。

図示される例の配線基板１において、コア基板１００に対して第１ビルドアップ部１０と反対側に設けられている第２ビルドアップ部２０は、第１ビルドアップ部１０と同様の層構成を有している。具体的には、第２ビルドアップ部２０が有する絶縁層２１及び導体層２２の層数は、第１ビルドアップ部１０が有する絶縁層１１、１１１及び導体層１２、１１２の層数と等しい。

図示の例の配線基板１においては、第２ビルドアップ部２０が有する絶縁層２１と、第１ビルドアップ部１０が有する絶縁層１１、１１１とは同じ材料により形成されている。具体的には、第２ビルドアップ部２０と第１ビルドアップ部１０とにおける、コア基板１００から同じ階数の絶縁層は同じ材料を用いて形成されている。なお「階数」は、第１ビルドアップ部１０及び第２ビルドアップ部２０それぞれにおいて積層されている複数の導体層１２、１１２、２２にコア基板１００側から１ずつ増加する数を１から順に付与したときに各導体層１２、１１２、２２に付与される数である。換言すれば、図示される例の配線基板１においては、第１及び第２ビルドアップ部１０、２０は、その層構造において、コア基板１００に対して対称の構成を有している。

図１及び図２では省略されているが、配線基板１は、第１導体パッドＰ１及び導体パッドＰ２の表面を覆う表面処理層を含み得る。第１導体パッドＰ１及び導体パッドＰ２の表面に形成され得る表面処理層は、例えば第１導体パッドＰ１及び導体パッドＰ２の露出部分の防食処理及び／又は防錆処理によって形成される被膜である。表面処理層によって、導体パッドＰ１、Ｐ２の腐食や酸化などが防がれ得る。表面処理層は、例えば、導体パッドＰ１、Ｐ２とは異なる金属を含む金属被膜や、イミダゾール化合物などの有機物を含む有機被膜である。導体パッドＰ１、Ｐ２が銅で形成されている場合、表面処理層は、ニッケル、パラジウム、銀、金、もしくはこれらの合金、又ははんだなどによって形成され得る。

実施形態の配線基板は、任意の一般的な配線基板の製造方法によって製造され得る。図３Ａ～図３Ｄを参照して、図１に示される配線基板１が製造される場合を例に、配線基板の製造方法が説明される。先ず、図３Ａに示されるように、コア基板１００が用意される。コア基板１００の用意では、例えば、コア絶縁層１０１の表面に金属箔が設けられた両面銅張積層板が用意される。両面銅張積層板に貫通孔１０３ｏが例えばドリル加工によって形成され、貫通孔１０３ｏの内壁及び金属箔の上面に、例えば無電解めっき膜が形成され、この無電解めっき膜の上に、この無電解めっき膜を給電層として用いて電解めっき膜が形成される。

貫通孔１０３ｏの内壁に形成されるスルーホール導体１０３の内側には、例えばエポキシ樹脂を注入することによって、スルーホール導体１０３の内部が樹脂体１０３ａで充填される。充填された樹脂体１０３ａが固化された後、樹脂体１０３ａ及び電解めっき膜の上面に、さらに無電解めっき膜及び電解めっき膜が形成される。この結果、金属箔、無電解めっき膜、電解めっき膜、無電解めっき膜、及び電解めっき膜の５層構造を有する導体層１０２が、絶縁層１０１の両面に形成される。そしてサブトラクティブ法によって導体層１０２をパターニングすることによって所定の導体パターンを備えるコア基板１００が得られる。

次いで、図３Ｂに示されるように、コア基板１００の第１面１００Ｆ上に、複数の絶縁層１１、１１１及び導体層１２が交互に積層され、第２面１００Ｓ上には、複数の絶縁層２１及び導体層２２が交互に積層される。例えば、コア基板１００に接する各絶縁層１１、２１は、フィルム状の絶縁性樹脂を、コア基板１００上に熱圧着することによって形成され得る。

導体層１２、２２は、絶縁層１１、２１に例えばレーザー光によって形成され得る開口を充填するビア導体１３、２３と同時に、セミアディティブ法などの任意の導体パターンの形成方法を用いて形成される。絶縁層１１、２１及び導体層１２、２２の形成が繰り返され、図示されるように、第１面１００Ｆ側の最外の絶縁層（第１絶縁層）１１１、及び、第２面１００Ｓ側の最外の絶縁層２１が積層された状態となる。なお、第１面１００Ｆ上に積層される複数の絶縁層１１、１１１及び導体層１２と、第２面１００Ｓ上に積層される複数の絶縁層２１及び導体層２２とが、等しい層数になるように積層される。

特に、第１面１００Ｆ側に積層される３層の絶縁層１１、１１１の内、最も外側の絶縁層（第１絶縁層）１１１は、硬化状態において絶縁層１１１より内側の絶縁層１１と異なる物性を有する絶縁層として形成される。具体的には、第１絶縁層１１１は、第１絶縁層１１１より内側の絶縁層１１よりも高い引張強度を有するように形成される。例えば、絶縁層１１とは異なる組成（例えば、樹脂成分や架橋剤の含有量）を有する樹脂のフィルムが導体層１２上に圧着され、硬化されることにより、絶縁層１１よりも高い引張強度を有する第１絶縁層１１１が形成される。

なお、第２面１００Ｓ側に積層される複数の（図示の例では３層の）絶縁層２１は、コア基板１００に対して、第１面１００Ｆ側に積層される複数の（図示の例では３層の）絶縁層１１、１１１と対称な層構成を有するように形成される。その場合、コア基板１００から同じ階数の絶縁層は同じ材料を用いて形成され得る。よって、製造される配線基板１の最も外側の絶縁層２１は、第１絶縁層１１１と同じ材料の樹脂フィルムを導体層２２上へ圧着することにより形成され得る。コア基板１００の第２面１００Ｓ側の最も外側に積層される絶縁層２１は、第１絶縁層１１１と同様に、内側の絶縁層２１（図示の例では、コア基板１００寄りの２層の絶縁層２１）よりも高い引張強度を有するように形成される。

続いて、図３Ｃに示されるように、第１面１００Ｆ側における最外の第１絶縁層１１１、及び、第２面１００Ｓ側における最外の絶縁層２１の上に、導体層が形成される。上述したビア導体１３、２３及び導体層１２、２２の形成と同様の方法により、第１面１００Ｆ側の最外の第１絶縁層１１１を貫通するビア導体１３と最外の第１導体層１１２が一体的に形成され、第２面１００Ｓ側の最外の絶縁層２１を貫通するビア導体２３と最外の導体層２２が一体的に形成される。

最外の第１導体層１１２は、第１導体パッドＰ１を含むパターンに形成される。最外の導体層２１は導体パッドＰ２を含むパターンに形成される。第１導体パッドＰ１及び導体パッドＰ２の表面には、表面処理層が形成され得る。例えば、スプレーイングによって耐熱性の有機物を塗布することにより、イミダゾール化合物などの有機物を含む有機被膜が形成され得る。又は、例えば、無電解めっきなどによって、ニッケル、パラジウム、金などの金属を析出させることにより金属被膜が形成され得る。以上により、コア基板１００の両面における第１ビルドアップ部１０及び第２ビルドアップ部２０の形成が完了する。

続いて、図３Ｄに示されるように、第１ビルドアップ部１０上に被覆絶縁層１１０が形成され、第２ビルドアップ部２０上に被覆絶縁層２１０が形成される。被覆絶縁層１１０には、第１導体パッドＰ１を露出させる開口１１０ａが形成される。被覆絶縁層２１０には、導体パッドＰ２を露出させる開口２１０ａが形成される。例えば、スプレーコーティング、カーテンコーティング、又はフィルム貼り付けなどによって、感光性を有するエポキシ樹脂膜が形成されることで被覆絶縁層１１０、２１０が形成され、露光及び現像により開口１１０ａ、２１０ａが形成され得る。開口１１０ａは第１導体パッドＰ１の周縁を露出させるように形成され、第１導体パッドＰ１はその側面及び上面の全体を開口１１０ａ内に露出する。

実施形態の配線基板は、各図面に例示される構造、並びに、本明細書において例示される構造、形状、及び材料を備えるものに限定されない。実施形態の配線基板は、コア基板及び第１ビルドアップ部を備え、第１ビルドアップ部における第１導体パッドの全域（側面及び上面）が被覆絶縁層から露出しており、第１絶縁層における引張強度が第１絶縁層より内側の絶縁層における引張強度よりも大きければよい。例えば、実施形態の配線基板におけるビルドアップ部は任意の数の導体層及び絶縁層を含み得る。

１ 配線基板
１００Ｆ 第１面
１００Ｓ 第２面
１１、２１ 絶縁層
１２、２２ 導体層
１０ 第１ビルドアップ部
２０ 第２ビルドアップ部
１１１ 絶縁層（第１絶縁層）
１１２ 導体層（第１導体層）
Ｐ１ 導体パッド（第１導体パッド）
Ｐ２ 導体パッド
１３、２３ ビア導体
１００ コア基板

Claims (7)

1. 第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有するコア基板と、
   前記コア基板の前記第１面上に形成され、複数の絶縁層及び導体層を含む第１ビルドアップ部と、
   前記第１ビルドアップ部の最外面を被覆する被覆絶縁層と、
   を含む配線基板であって、
   前記第１ビルドアップ部は、前記複数の絶縁層のうち最外の第１絶縁層、及び、前記第１絶縁層上に形成され第１導体パッドを含む第１導体層、を含み、
   前記被覆絶縁層は、前記第１導体パッドの上面及び側面の全体を露出させる開口を有し、
   前記第１絶縁層の引張強度は、前記第１ビルドアップ部における前記第１絶縁層以外の絶縁層の引張強度よりも大きい。
2. 請求項１記載の配線基板であって、前記第１導体パッドは、前記第１導体層に含まれる前記第１導体パッド以外のパッド又は配線と直接接続されていない。
3. 請求項１記載の配線基板であって、前記第１絶縁層が有する引張強度の値は、１２５ＭＰａ以上である。
4. 請求項１記載の配線基板であって、前記第１絶縁層の、周波数５．８ＧＨｚにおける誘電正接が０．０１３以下である。
5. 請求項１記載の配線基板であって、前記コア基板の前記第２面上に第２ビルドアップ部を有しており、前記第２ビルドアップ部が有する絶縁層の層数は、前記第１ビルドアップ部が有する絶縁層の層数と等しい。
6. 請求項５記載の配線基板であって、前記第２ビルドアップ部における最外の絶縁層は、前記第１絶縁層と同じ材料で形成されている。
7. 請求項１記載の配線基板であって、
   前記第１ビルドアップ部は、前記第１絶縁層を介して前記第１導体層と反対側に形成されている第２導体層、及び前記第２導体層と前記第１導体パッドとを前記第１絶縁層を貫通して接続するビア導体をさらに含んでいる。

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