JP3926141B2 - 配線基板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、基板に設けられた開口部内にチップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等の電子部品を配置するとともに、その開口部内の隙間が黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色のいずれかを基調とする色により着色された埋め込み樹脂で埋められている配線基板に関する。特には、多層配線基板、半導体素子収納用パッケージ等の用途に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビルドアップ配線基板に多数の半導体素子を搭載したマルチチップモジュール（ＭＣＭ）が検討されている。チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等の電子部品を実装する場合には、配線基板の表面に形成された実装用配線層上に半田を用いて表面実装するのが一般的である。
【０００３】
しかし、ビルドアップ配線基板の表面に電子部品を表面実装すると、個々の電子部品に対応する所定の実装面積が必要なため、小型化にはおのずと限界がある。また、表面実装する際の配線の取り回しによって、特性上好ましくない寄生インダクタンスが大きくなり、電子機器の高周波化に対応が難しくなるという問題がある。
【０００４】
これら諸問題を解決するために、基板内部に電子部品を埋め込む方法が種々検討されている。特開平１１−１２６９７８では、電子部品を予め金属箔からなる転写シート付き配線基板に半田実装してから転写する方法が開示されているが、実装での位置精度等で課題が残る。特開２０００−１２４３５２には、コア基板内部に埋め込んだ電子部品上に絶縁層をビルドアップした多層配線基板が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子部品をコア基板等の基板の内部に埋め込む方法においては、基板と電子部品の隙間を埋め込み樹脂で埋めて、更に絶縁層及び配線をビルドアップした後、電子部品の電極と絶縁層上に形成した配線との間を無電解メッキ等の金属化手法により電気的に接続する必要がある。
【０００６】
埋め込み樹脂は、ビルドアップした絶縁層上に配線パターンを露光現像する際に問題となる光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないように黒色に着色していることが望ましい。そのため、カーボン等を着色材として配合する必要がある。
【０００７】
しかし、カーボンは導電性を有するため、過剰に添加すると絶縁性が低下する問題がある。その為、いかに電子部品間、または絶縁層上に形成した配線間の絶縁性を維持しつつ、光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないように黒色に着色するかが重要になってくる。
【０００８】
また、高周波用途の配線基板においては、高周波領域における電気的信号の損失の低減を如何に図るかも問題である。そのため、電子部品を埋め込んだ配線基板においても、用いる埋め込み樹脂にも低誘電率、かつ低誘電損失であることが求められる。
【０００９】
本発明は、電子部品を搭載する配線基板の実装密度を高め、かつ、絶縁性等の電気特性において優れた物性値が得られるとともに、光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないようにした埋め込み樹脂を用いて、基板の開口部内に配置した電子部品を埋め込み、更にその上にビルドアップ層を形成した配線基板を提供すること提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、電子部品が、基板に設けられた開口部内に配置されており、かつ、その開口部内の隙間が黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色のいずれかを基調とする色により着色された埋め込み樹脂で埋められていることを特徴とする。ここにいう「電子部品を埋め込む」とは、コア基板等の基板やビルドアップした絶縁層に設けた開口部（貫通穴（例えば図１）やキャビティ等の凹部（例えば図１０）等）の中に電子部品を配置した後、電子部品と開口部との間に生じた隙間に埋め込み樹脂を充填することをいう。
【００１１】
着色する色としては、黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色を基調とする色がよい。光の乱反射による解像度の低下の防止を重視する場合は、黒色、青色、緑色を基調とする色がよい。特には黒色系がよい。
【００１２】
埋め込み樹脂を黒色系に着色するには、カーボンブラック、黒鉛、カーボンブラックと黒鉛の混合物等の黒色の炭素系粉末を添加したり、Ｃｕ2Ｏ、ＣｕＯ、ＭｎＯ2等の黒色の無機酸化物粉末を添加したり、黒色有機顔料を添加することができる。
【００１３】
埋め込み樹脂を青色系に着色するには、フタロシアニンブルー、シアニンブルー５１８８等のフタロシアニン系顔料、バリアミンブルー等のアゾ系顔料、アントラキノンブルー等のアントラキノン系顔料などの有機系顔料や、ウルトラマリン、コバルトブルー等の無機酸化物を例示することができる。
【００１４】
埋め込み樹脂を緑色系に着色するには、フタロシアニングリーン、シアニングリーン５３１０Ｒ等のフタロシアニン系顔料、クロームグリーン等のアゾ系顔料、マラカイトグリーン等のトリフェニルメタン系顔料などの有機系顔料、Ｃｒ2Ｏ3等の無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１５】
埋め込み樹脂を赤色系に着色するには、アゾエオシン、アゾナフトールレッド、リソールレッド等のアゾ系顔料、キナクリドン、ジアントラキノニルレッド、クロモファインレッド６８１１などの有機系顔料、弁柄、カドミウムレッド等の無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１６】
埋め込み樹脂を橙色系に着色するには、クロムオレンジ、２９００ペリカンファーストオレンジＧＲ等のアゾ系顔料、ベンツイミダゾロンなどの有機系顔料、モリブデートオレンジなどの無機酸化物を例示することができる。
【００１７】
埋め込み樹脂を黄色系に着色するには、クロムエロー、クロモファインエロー２０８０Ｋ、ハンザエロー等のアゾ系顔料、キノリンエロー等のキノリン系顔料、アントラエロー等のアントラキノン系顔料、ベンツイミダゾロン、イソインドリノンなどの有機系顔料、カドミウムエロー、黄鉛、チタンイエローなどの無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１８】
埋め込み樹脂を紫系に着色するには、アントラキノンバイオレッド等のアントラキノン系顔料、ミツイクリスタルバイオレッド等のトリフェニルメタン系などの有機系顔料、マンガンバイオレッドなどの無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１９】
埋め込み樹脂を黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色のいずれかを基調とする色により着色するには、単独の着色剤を用いてもよいが、種々の色の着色剤を組み合わせて着色することができる。この際、赤、黄、青の色の三原色を示す顔料を組み合わせるのがよい。埋め込み樹脂をあらゆる全ての色で着色できるからである。
【００２０】
なお、カーボンブラック等の導電性物質以外の着色剤の配合量は、光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないようにできるように、工程条件に適合する望ましい色調条件を満足するよう、適宜調整される。通常は、０．１〜３０質量％の範囲である。
【００２１】
本発明の配線基板に用いる埋め込み樹脂は、微細な粒子からなるカーボンブラックを添加して黒色系をベースに着色するのが特によい。絶縁性を確保するために、カーボンブラックを１．４質量％以下添加することができる。埋め込み樹脂の絶縁信頼性、誘電特性のみならず、埋め込み樹脂の上にビルドアップした絶縁層上に配線パターンを露光現像する際に問題となる光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないようにすることができる。より好ましくは１．０質量％以下がよい。体積抵抗が大幅に落ちて電気的特性が悪化するからである。
【００２２】
上記の配線パターンの露光現像にかかる問題を効果的に回避するためには、カーボンブラックを０．１〜１．４質量％の範囲で含有するとよい。好ましくは０．１〜１．０質量％、より好ましくは０．１〜０．５質量％、特には０．１〜０．３質量％である。
【００２３】
カーボンブラックの含有量が配合割合を重量比で１．５質量％を越えると、絶縁性の良否を示す指標である体積抵抗が１．０×１０14Ω・ｃｍを下回る問題が発生する。
【００２４】
本発明の配線基板に用いる埋め込み樹脂は、樹脂成分として少なくとも熱硬化性樹脂を含み、かつ少なくとも一種類以上の無機フィラーを含むとよい。少なくとも熱硬化性樹脂を含むことで、樹脂充填後は熱処理により容易に硬化することができる。熱硬化性樹脂としてエポキシ系樹脂を用いた場合には、ジアルールヨードニウム塩等の光重合開始剤を用いて直接エポキシ基をカチオン重合させてもよい。
【００２５】
本硬化前の仮硬化を行う目的で、熱硬化性樹脂に感光性樹脂を添加してもよい。例えば、アクロイル基を有する感光性樹脂を添加することができる。熱硬化性樹脂としてはエポキシ系樹脂を用いた場合には、光重合開始剤を用いて直接エポキシ基を光重合させて仮硬化させてもよい。
【００２６】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂がよい。具体的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一種であるとよい。硬化後のエポキシ系樹脂は、３次元構造の骨格を有するため、配線のアンカー効果による密着強度を向上させるための粗化処理を行った後においても埋め込み樹脂の形状が必要以上に崩れることがないからである。硬化剤としては、酸無水物系、イミダゾール系、フェノール系等の硬化剤を用いることができるが、酸無水物系が特に好ましい。低粘度化が図れ、２３℃±１℃程度の常温での埋め込み作業が良好だからである。
【００２７】
埋め込み樹脂の流動性が悪いと電子部品の電極間の隙間に充填不良が起こりやすくなり局所的に熱膨張係数の極端に異なる部分が発生する。特に耐熱性、耐湿性を考慮した場合には、ナフタレン型エポキシ樹脂が優れているのでよい。
【００２８】
尚、埋め込み樹脂の粗化処理は通常、過マンガン酸カリウムやクロム酸等の酸化剤を用いた湿式法により行われるが、ブラズマやレーザ等を用いた乾式法により行ってもよい。
【００２９】
無機フィラーを入れるのは、硬化後の熱膨張係数の調整以外に、無機フィラーが奏する骨材としての効果によって、粗化処理後の埋め込み樹脂の形状が必要以上に崩れることがないからである。
【００３０】
無機フィラーとしては、特に制限はないが、結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、窒化ケイ素等がよい。埋め込み樹脂の熱膨張係数を効果的に下げることができる。これにより、熱応力に対する信頼性の向上が得られる。
【００３１】
無機フィラーのフィラー径は、埋め込み樹脂が電子部品の電極間の隙間にも容易に流れ込む必要があるため、粒径５０μｍ以下のフィラーを使用するとよい。５０μｍを越えると、電子部品の電極間の隙間にフィラーが詰まりやすくなり、埋め込み樹脂の充填不良により局所的に熱膨張係数の極端に異なる部分が発生する。フィラー径の下限値としては、０．１μｍ以上がよい。これよりも細かいと、埋め込み樹脂の流動性が確保しにくくなる。好ましくは０．３μｍ以上、更に好ましくは０．５μｍ以上がよい。埋め込み樹脂の低粘度、高充填化を達成するためには、粒度分布を広くするとよい。
【００３２】
無機フィラーの形状は、埋め込み樹脂の流動性と充填率とを高くするために、略球状であるとよい。特にシリカ系の無機フィラーは、容易に球状のものが得られるためよい。
【００３３】
無機フィラーの表面は、必要に応じてカップリング剤にて表面処理するとよい。無機フィラーの樹脂成分との濡れ性が良好になり、埋め込み樹脂の流動性を良好にできるからである。カップリング剤の種類としては、シラン系、チタネート系、アルミネート系等が用いられる。
【００３４】
本発明の埋め込み樹脂を用いて電子部品を内蔵した配線基板は、露光現像性、絶縁信頼性を有するものとなる。開口部は、基板を打ち抜いて形成した貫通孔または多層化技術により形成したキャビティ等を利用するとよい。本発明に用いる基板としては、ＦＲ−４、ＦＲ−５、ＢＴ等のいわゆるコア基板を用いるのがよいが、ＰＴＦＥ等の熱可塑性樹脂シートに厚み３５μm程度の厚手の銅箔を挟み込んでコア基板としたものに開口部を形成したものを用いてもよい。また、コア基板の少なくとも一面に、絶縁層及び配線層を交互に積層したビルドアップ層を形成するとともに、開口部をコア基板及びビルドアップ層の少なくとも一方を貫通するように形成したものを用いることができる。この場合、図１１に示すようなコンデンサ内蔵型の多層配線基板であっても、いわゆるガラス−エポキシ複合材料（絶縁基板）の厚みを４００μｍ程度と、通常品の８００μｍの半分にまで薄くして低背化を図ることができる利点がある。他の例としては、電子部品をコア基板内部に埋め込んだ配線基板（例えば、図１）やビルドアップ層の内部に埋め込んだ配線基板（例えば、図１０）を形成できる。バンプグリッドアレイ型パッケージのみならず、ピングリッドアレイ型パッケージとすることもできる。
尚、前記電子部品には、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗、フィルタ等の受動電子部品、トランジスタ、半導体素子、ＦＥＴ、ローノイズアンプ(ＬＮＡ)等の能動電子部品、あるいはＳＡＷフィルタ、ＬＣフィルタ、アンテナスイッチモジュール、カプラ、ダイプレクサ等の電子部品が含まれる。
【００３５】
コア基板の少なくとも一面に、絶縁層及び配線層を交互に積層したビルドアップ層を形成するとともに、開口部をコア基板及びビルドアップ層を貫通するように形成した基板を用いた多層配線基板は、例えば以下のように製造するとよい（図１１〜図２５）。
【００３６】
【発明の実施の形態】
ここでは、図１１に示すいわゆる「ＦＣ−ＰＧＡ」構造の配線基板を用いて以下に説明する。図１２に示すような、厚み０．４ｍｍの絶縁基板（１００）に厚み１８μｍの銅箔（２００）を貼り付けたＦＲ−５製両面銅張りコア基板を用意する。ここで用いるコア基板の特性は、ＴＭＡによるＴｇ（ガラス転移点）が１７５℃、基板面方向のＣＴＥ（熱膨張係数）が１６ｐｐｍ／℃、基板面垂直方向のＣＴＥ（熱膨張係数）が５０ｐｐｍ／℃、１ＭＨｚにおける誘電率εが４．７、１ＭＨｚにおけるｔａｎδが０．０１８である。
【００３７】
コア基板上にフォトレジストフィルムを貼り付けて露光現像を行い、直径６００μｍの開口部及び所定の配線形状に対応する開口部（図示せず）を設ける。フォトレジストフィルムの開口部に露出した銅箔を亜硫酸ナトリウムと硫酸を含むエッチング液を用いてエッチング除去する。フォトレジストフィルムを剥離除去して、図１３に示すような露出部（３００）及び所定の配線形状に対応する露出部（図示せず）が形成されたコア基板を得る。
【００３８】
市販のエッチング処理装置（メック社製 ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して銅箔の表面粗化をした後、エポキシ樹脂を主体とする厚み３５μｍの絶縁フィルムをコア基板の両面に貼り付ける。そして、１７０℃×１．５時間の条件にてキュアして絶縁層を形成する。このキュア後の絶縁層の特性は、ＴＭＡによるＴｇ（ガラス転移点）が１５５℃、ＤＭＡによるＴｇ（ガラス転移点）が２０４℃、ＣＴＥ（熱膨張係数）が６６ｐｐｍ／℃、１ＭＨｚにおける誘電率εが３．７、１ＭＨｚにおけるｔａｎδが０．０３３、３００℃での重量減が−０．１％、吸水率が０．８％、吸湿率が１％、ヤング率が３ＧＨｚ、引っ張り強度が６３ＭＰａ、伸び率が４．６％である。
【００３９】
図１４に示すように、炭酸ガスレーザを用いて絶縁層（４００）に層間接続用のビアホール（５００）を形成する。ビアホールの形態は、表層部の直径は１２０μｍ、底部の直径は６０μｍのすりばち状である。更に炭酸ガスレーザの出力を上げて、絶縁層（４００）とコア基板とを貫通するように直径３００μmのスルーホール（６００）を形成する。スルーホールの内壁面はレーザ加工に特有のうねり（図示せず）を有する。そして、基板を塩化パラジウムを含む触媒活性化液に浸漬した後、全面に無電解銅メッキを施す（図示せず）。
【００４０】
次いで、基板の全面に厚み１８μｍの銅パネルメッキ（７００）をかける。ここで、ビアホール（５００）には、層間を電気的に接続するビアホール導体（８００）が形成される。またスルーホール（６００）には、基板の表裏面を電気的に接続するスルーホール導体（９００）が形成される。市販のエッチング処理装置（メック社製 ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して銅メッキの表面粗化する。その後、同社の防錆剤によって防錆処理（商標名：ＣＺ処理）を施して疎水化面を形成して、疎水化処理を完了する。疎水化処理を施した導体層表面の水に対する接触角２θを、接触角測定器（商品名：ＣＡ−Ａ、協和科学製）により液適法で測定したところ、接触角２θは１０１度であった。
【００４１】
真空吸引装置の付いた台座の上に不繊紙を設置し、上記基板を、台座の上に配置する。その上にスルーホール（６００）の位置に対応するように貫通孔を有するステンレス製の穴埋めマスクを設置する。次いで、銅フィラーを含むスルーホール充填用ペーストを載せ、ローラー式スキージを加圧しながら穴埋め充填を行う。
【００４２】
図１５に示すように、スルーホール（６００）内に充填したスルーホール充填用ペースト（１０００）を、１２０℃×２０分の条件下で仮キュアさせる。次いで、図１６に示すように、ベルトサンダーを用いて基板の表面を研磨（粗研磨）した後、バフ研磨（仕上げ研磨）して平坦化して、１５０℃×５時間の条件下でキュアさせて、穴埋め工程を完了する。尚、この穴埋め工程を完了した基板の一部は、穴埋め性の評価試験に用いる。
【００４３】
図１７に示すように、金型（図示せず）を用いて□８ｍｍの貫通孔（１１０）を形成する。図１８に示すように、基板の一面にマスキングテープ（１２０）を貼り付ける。そして、図１９に示すように、貫通孔（１１０）に露出したマスキングテープ（１２０）上に、積層チップコンデンサ（１３０）をチップマウンタを用いて８個配置する。この積層チップコンデンサは、１．２ｍｍ×０．６ｍｍ×０．４ｍｍの積層体（１５０）からなり、電極（１４０）が積層体から７０μｍ突き出している。
【００４４】
図２０に示すように、積層チップコンデンサ（１３０）を配置した貫通孔（１１０）の中に、本発明の埋め込み樹脂（１６０）をディスペンサ（図示せず）を用いて充填する。埋め込み樹脂を、１次加熱工程を８０℃×３時間、２次加熱工程を１７０℃×６時間の条件により脱泡および熱硬化する。
【００４５】
図２１に示すように、硬化した埋め込み樹脂（１６０）の表面を、ベルトサンダーを用いて粗研磨した後、ラップ研磨にて仕上げ研磨する。研磨面には、チップコンデンサ（１３０）の電極（１４０）の端面が露出している。次いで、仮キュアした埋め込み樹脂（１６０）を１５０℃×５時間の条件下で硬化させる。
【００４６】
その後、膨潤液とＫＭｎＯ4溶液を用いて、埋め込み樹脂（１６０）の研磨面を粗化する。粗化面をＰｄ触媒活性化した後、無電解メッキ、電解メッキの順番で銅メッキを施す。図２２に示すように、埋め込み樹脂（１６０）の上に形成されたメッキ層（１７０）は、チップコンデンサ（１３０）の電極（１４０）の端面と電気的に接続されている。メッキ面の上にレジスト（図示せず）を形成し、所定の配線パターンをパターニングする。不要な銅をＮａ2Ｓ2Ｏ8／濃硫酸を用いてエッチング除去する。レジストを剥離して、図２３に示すように、配線の形成を完了する。市販のエッチング処理装置（メック社製 ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して配線の銅メッキの表面粗化する。
【００４７】
その上に絶縁層となるフィルム（１９０）をラミネートして熱硬化した後、炭酸ガスレーザーを照射して層間接続用のビアホールを形成する。絶縁層の表面を上記と同じ酸化剤を用いて粗化し、同様の手法で所定の配線（２０１）を形成する。配線基板の最表面にソルダーレジスト層となるドライフィルムをラミネートして、半導体素子の実装パターンを露光、現像して形成して、ソルダーレジスト層（２１０）の形成を完了する。実装用のピン付けを行う裏面側についても同様の方法により、所定の配線（２３０）とソルダーレジスト層（２４０）を形成して、図２４に示すように、ピン付け前の多層プリント配線基板を得る。
【００４８】
半導体素子を実装する端子電極（２０１）には、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキの順番でメッキを施す（図示せず）。その上に低融点ハンダからなるハンダペーストを印刷した後、ハンダリフロー炉を通して半導体素子を実装するためのハンダバンプ（２２０）を形成する。
【００４９】
一方、半導体素子実装面の反対側には、高融点ハンダからなるハンダペーストを印刷した後、ハンダリフロー炉を通してピン付けするためのハンダバンプ（２６０）を形成する。治具（図示せず）にピン（２５０）をセットした上に基板を配置した状態で、ハンダリフロー炉を通してピン付けを行い（図示せず）、図２５に示すように、半導体素子を実装する前のＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板を得る。投影機を用いて埋め込み樹脂（１６０）で埋め込んだ開口部（１１０）に対応する領域に付けられたピン（２５０）の先端の所定位置からの位置ずれ量を測定したところ、０．１ｍｍ以下と良好な結果が得られた。
【００５０】
半導体素子実装面上に半導体素子（２７０）を実装可能な位置に配置して、低融点ハンダ（２２０）のみが溶解する温度条件にてハンダリフロー炉を通して、半導体素子を実装する。実装部にアンダーフィル材（３００）をディスペンサーで充填した後、熱硬化して、図１１に示すような半導体素子（２７０）を実装したＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板を用いた半導体装置を得る。
【００５１】
以下において、本発明の異なる配線基板の製造方法の一実施形態を説明する。ここでは、図１に示す配線基板を例にする。図２に示すように、このコア基板（１）に金型を用いて所定の大きさの貫通孔（開口部：２）を設け、このコア基板の一面にバックテープ（３）を貼り付けた後、バックテープを貼り付けた面を下側にして置く。
【００５２】
図３に示すように、他方の面から開口部（２）内のパックテープ（３）の粘着面上の所定の位置に、チップコンデンサ（４）をチップマウンタを用いて配置する。ここで用いるチップコンデンサとしては、埋め込み樹脂の回り込みが良いように、コンデンサ本体から突出した電極（５）を有するものを用いるのがよい。図４に示すように、開口部（２）内に配置されたチップコンデンサ（４）と開口部（２）内の隙間に本発明の埋め込み樹脂（６）をディスペンサを用いて流し込む。
【００５３】
埋め込み樹脂（６）を、１００℃×８０分→１２０℃×６０分→１６０℃×１０分の条件により脱泡および熱硬化する。硬化した埋め込み樹脂の表面を、ベルトサンダーを用いて粗研磨した後、ラップ研磨にて仕上げ研磨する。研磨後における埋め込み樹脂（６）の表面（６０）を図５に示す。
次いで、図６に示すように、炭酸ガスレーザーを用いてビアホール（７）を穴あけ加工して、チップコンデンサ（４）の電極（５）を露出させる。
【００５４】
その後、膨潤液とＫＭｎＯ4溶液を用いて、埋め込み樹脂（６）の露出面（６１）を粗化する。粗化面をＰｄ触媒活性化した後、無電解メッキ、電解メッキの順番で銅メッキ（９）を施す。銅メッキ後の状態を図７に示す。メッキ面の上にレジスト（図示せず）を形成し、所定の配線パターンをパターニングする。不要な銅をＮａ2Ｓ2Ｏ8／濃硫酸を用いてエッチング除去する。レジストを剥離して、配線（９０）の形成を完了する。配線形成後の状態を図８に示す。
【００５５】
その上に絶縁層となるフィルムをラミネート（１４，１５）して熱硬化した後、レーザーを照射して層間接続用のビアホールを形成する。絶縁層の表面を同じ酸化剤を用いて粗化し、同様の手法で所定の配線パターンを形成する。配線基板の最表面にソルダーレジスト層となるドライフィルムをラミネートして、半導体素子の実装パターンを露光、現像して形成して、ソルダーレジスト層（１２）を形成する。その状態を図９に示す。半導体素子を実装する端子電極（１３）には、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキの順番でメッキを施す。その後、ハンダリフロー炉を通して半導体素子（１８）を実装する。基板実装を行う電極には、低融点ハンダを用いてハンダボール（１７）を形成する。実装部にアンダーフィル材（２１）をディスペンサーで充填した後、熱硬化して、図１に示すような、目的とする配線基板の作製を完了する。
【００５６】
【実施例】
本発明の配線基板が奏する作用効果を評価サンプルを用いた実施例により以下に説明する。埋め込み樹脂は、表１に示す組成になるように各成分を秤量、混合し、３本ロールミルにて混練して作製する。ここで、表１中の記載事項の詳細は以下のようである。
【００５７】
エポキシ樹脂
・ 「ＨＰ−４０３２Ｄ」：高純度ナフタレン型エポキシ樹脂（大日本インキ製）
・ 「ＹＬ−９８３Ｕ」：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（油化シェル製）
・ 「Ｅ―８５０Ｓ」：ビスフェノールA型エポキシ樹脂（大日本インキ製）
・ 「Ｎ−７４０」：フェノールノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ製）
【００５８】
硬化剤
・ 「ＱＨ−２００」：酸無水物系硬化剤（日本ゼオン製）
・ 「Ｂ−５７０」：酸無水物系硬化剤（DIC製）
・ 「Ｂ−６５０」：酸無水物系硬化剤（DIC製）
・ 「ＹＨ−３０６」：酸無水物系硬化剤（油化シェルエポキシ製）
・ 「ＹＨ−３００」：酸無水物系硬化剤（油化シェルエポキシ製）
【００５９】
促進剤（硬化促進剤）
・ 「２ＭＡＯＫ」：イミダゾール系硬化剤（四国化成工業製）
【００６０】
無機フィラー
・ 「ＦＢ−５ＬＤＸ」：シランカップリング処理済（電気化学工業製：粒度分布による最大粒子径２４μｍ）
【００６１】
着色剤
・▲１▼黒１：「カーボンブラック ＃４３００」 東海カーボン社製
・▲２▼黒２：「クロモファインブラック Ａ１１０３」 大日精化工業社製
・▲３▼青 ：「シアニンブルー ５１８８」 大日精化工業社製
・▲４▼緑 ：「シアニングリーン ５３１０Ｒ」 大日精化工業社製
・▲５▼赤 ：「クロモファインレッド ６８１１」 大日精化工業社製
・▲６▼橙 ：「２９００ペリカンファーストオレンジ ＧＲ」 大日精化工業社製
・▲７▼黄 ：「クロモファインイエロー ２０８０Ｋ」 大日精化工業社製
【００６２】
着色剤は、エポキシ樹脂＋硬化剤＋無機フィラーの合計を１００質量％に対して０．５質量％添加した。「カーボン含有率」は、エポキシ樹脂＋硬化剤＋無機フィラーの合計を１００質量％に対して表１に示す割合で添加した。「フィラー含有率」は、エポキシ＋硬化剤＋フィラーの合計を１００質量％に対して６５質量％添加した。促進剤の含有量は、エポキシ＋硬化剤＋フィラーの合計を１００質量％に対して０．１質量％添加した。エポキシ樹脂と硬化剤の混合割合は、官能基比で１００／９５とした。各添加量は表１に示す割合の残部とした。表１に示す各埋め込み樹脂組成物に対して以下の評価を行った。
【００６３】
（信頼性評価）
体積抵抗の評価用サンプルは以下のように作製する。まず、ハルセル試験用銅板にモールド樹脂を幅６０ｍｍ×長さ９０ｍｍ×厚み１００μｍのサイズでスクリーン印刷法により印刷する。そして、１００℃×８０分→１２０℃×６０分→１６０℃×１０分の３段階の熱条件により脱泡および熱硬化する。これをハイ・レジスタンス・メーター(HEWLETT PACKARD製 HP4339B)を使用して、体積抵抗を測定する。レジスティビティー・セルは直径２６mmの物を使用し、充電時間は２０秒、出力電圧値は１００Ｖとする。
【００６４】
露光現像時の歩留まり及び体積抵抗の評価用サンプルは、以下のように作製する。まず、上記作製した板状物の表面を膨潤液とＫＭｎＯ4溶液を用いて粗化する。粗化面をＰｄ触媒活性化した後、無電解メッキ、電解メッキの順番で銅メッキを施す。メッキ面にレジストを形成し、ライン幅／ラインスペースが４０μｍ／２０μｍの櫛歯の配線パターンを露光現像する。不要な銅をＮａ2Ｓ2Ｏ8／濃硫酸を用いてエッチング除去する。レジストを剥離して、配線の形成を完了する。この際の合格率を「露光歩留」として評価する。
【００６５】
これらの評価における合否判定基準は以下のようにする。評価結果を表２に示す。
・体積抵抗：１．０×１０14Ω・cm以上
・露光歩留：９５％以上
【００６６】
【表１】
【００６７】
【表２】
【００６８】
結果より、実施例である試料番号１〜５及び試料番号９から１４では、全ての評価項目において良好な結果が得られていることがわかる。カーボンブラックの含有量が１．４質量％を超える（１．５〜２．０質量％）試料番号６及び７と、有機顔料が３０質量％添加されている試料番号１５は、若干の体積抵抗の低下が見受けられたが合格レベルにある。試料番号１５はこれ以上有機顔料を入れようとすると充填性が低下するため、実質的な添加量は３０質量％が上限といえる。一方、比較例である試料番号８のように、カーボンブラックの添加量が２．５質量％までいくと、絶縁性が確保できないレベルにまで体積抵抗が低下するのがわかる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の埋め込み樹脂を用いて電子部品を埋め込んだ配線基板は、埋め込み樹脂上に形成した配線パターンの露光時の乱反射を防いで歩留まりの向上を図ることができる。さらにカーボンブラックの含有量を規定することで、体積抵抗も１．０×１０14Ω・cmと、良好な絶縁性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板をＢＧＡ基板に適用した例を示す説明図である。
【図２】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図３】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図４】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図５】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図６】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図７】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図８】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図９】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図１０】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板をＢＧＡ基板に適用した例を示す説明図である。
【図１１】本発明の一態様であるＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板を用いた半導体装置の説明図。
【図１２】厚み４００μｍの銅張りコア基板の概略図。
【図１３】厚み４００μｍの銅張りコア基板のパターニング後の状態を示す説明図。
【図１４】コア基板の両面に絶縁層を形成した基板にビアホールとスルーホールを形成した状態を示す説明図。
【図１５】コア基板の両面に絶縁層を形成した基板にパネルメッキをかけた後の状態を示す説明図。
【図１６】スルーホールを穴埋め充填した基板の説明図。
【図１７】貫通孔を打ち抜き形成した基板を示す説明図。
【図１８】貫通孔を打ち抜き形成した基板の一面にマスキングテープを貼り付けた状態を示す説明図。
【図１９】貫通孔内に露出したマスキングテープ上に積層チップコンデンサを配置した状態を示す説明図。
【図２０】貫通孔内に埋め込み樹脂を充填した状態を示す説明図。
【図２１】基板面を研磨して平坦化した状態を示す説明図。
【図２２】基板の研磨面にパネルメッキをかけた状態を示す説明図。
【図２３】配線をパターニングした状態を示す説明図。
【図２４】基板上にビルドアップ層及びソルダーレジスト層を形成した状態を示す説明図。
【図２５】本発明の一態様であるＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板の説明図。
【符号の説明】
１ コア基板
２ 貫通孔（開口部）
３ バックテープ
４ 電子部品
５ 電子部品の電極
６ 埋め込み樹脂
６０ 平坦化面
６１ 粗化面
【産業上の利用分野】
本発明は、基板に設けられた開口部内にチップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等の電子部品を配置するとともに、その開口部内の隙間が黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色のいずれかを基調とする色により着色された埋め込み樹脂で埋められている配線基板に関する。特には、多層配線基板、半導体素子収納用パッケージ等の用途に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビルドアップ配線基板に多数の半導体素子を搭載したマルチチップモジュール（ＭＣＭ）が検討されている。チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗等の電子部品を実装する場合には、配線基板の表面に形成された実装用配線層上に半田を用いて表面実装するのが一般的である。
【０００３】
しかし、ビルドアップ配線基板の表面に電子部品を表面実装すると、個々の電子部品に対応する所定の実装面積が必要なため、小型化にはおのずと限界がある。また、表面実装する際の配線の取り回しによって、特性上好ましくない寄生インダクタンスが大きくなり、電子機器の高周波化に対応が難しくなるという問題がある。
【０００４】
これら諸問題を解決するために、基板内部に電子部品を埋め込む方法が種々検討されている。特開平１１−１２６９７８では、電子部品を予め金属箔からなる転写シート付き配線基板に半田実装してから転写する方法が開示されているが、実装での位置精度等で課題が残る。特開２０００−１２４３５２には、コア基板内部に埋め込んだ電子部品上に絶縁層をビルドアップした多層配線基板が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
電子部品をコア基板等の基板の内部に埋め込む方法においては、基板と電子部品の隙間を埋め込み樹脂で埋めて、更に絶縁層及び配線をビルドアップした後、電子部品の電極と絶縁層上に形成した配線との間を無電解メッキ等の金属化手法により電気的に接続する必要がある。
【０００６】
埋め込み樹脂は、ビルドアップした絶縁層上に配線パターンを露光現像する際に問題となる光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないように黒色に着色していることが望ましい。そのため、カーボン等を着色材として配合する必要がある。
【０００７】
しかし、カーボンは導電性を有するため、過剰に添加すると絶縁性が低下する問題がある。その為、いかに電子部品間、または絶縁層上に形成した配線間の絶縁性を維持しつつ、光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないように黒色に着色するかが重要になってくる。
【０００８】
また、高周波用途の配線基板においては、高周波領域における電気的信号の損失の低減を如何に図るかも問題である。そのため、電子部品を埋め込んだ配線基板においても、用いる埋め込み樹脂にも低誘電率、かつ低誘電損失であることが求められる。
【０００９】
本発明は、電子部品を搭載する配線基板の実装密度を高め、かつ、絶縁性等の電気特性において優れた物性値が得られるとともに、光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないようにした埋め込み樹脂を用いて、基板の開口部内に配置した電子部品を埋め込み、更にその上にビルドアップ層を形成した配線基板を提供すること提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、電子部品が、基板に設けられた開口部内に配置されており、かつ、その開口部内の隙間が黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色のいずれかを基調とする色により着色された埋め込み樹脂で埋められていることを特徴とする。ここにいう「電子部品を埋め込む」とは、コア基板等の基板やビルドアップした絶縁層に設けた開口部（貫通穴（例えば図１）やキャビティ等の凹部（例えば図１０）等）の中に電子部品を配置した後、電子部品と開口部との間に生じた隙間に埋め込み樹脂を充填することをいう。
【００１１】
着色する色としては、黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色を基調とする色がよい。光の乱反射による解像度の低下の防止を重視する場合は、黒色、青色、緑色を基調とする色がよい。特には黒色系がよい。
【００１２】
埋め込み樹脂を黒色系に着色するには、カーボンブラック、黒鉛、カーボンブラックと黒鉛の混合物等の黒色の炭素系粉末を添加したり、Ｃｕ2Ｏ、ＣｕＯ、ＭｎＯ2等の黒色の無機酸化物粉末を添加したり、黒色有機顔料を添加することができる。
【００１３】
埋め込み樹脂を青色系に着色するには、フタロシアニンブルー、シアニンブルー５１８８等のフタロシアニン系顔料、バリアミンブルー等のアゾ系顔料、アントラキノンブルー等のアントラキノン系顔料などの有機系顔料や、ウルトラマリン、コバルトブルー等の無機酸化物を例示することができる。
【００１４】
埋め込み樹脂を緑色系に着色するには、フタロシアニングリーン、シアニングリーン５３１０Ｒ等のフタロシアニン系顔料、クロームグリーン等のアゾ系顔料、マラカイトグリーン等のトリフェニルメタン系顔料などの有機系顔料、Ｃｒ2Ｏ3等の無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１５】
埋め込み樹脂を赤色系に着色するには、アゾエオシン、アゾナフトールレッド、リソールレッド等のアゾ系顔料、キナクリドン、ジアントラキノニルレッド、クロモファインレッド６８１１などの有機系顔料、弁柄、カドミウムレッド等の無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１６】
埋め込み樹脂を橙色系に着色するには、クロムオレンジ、２９００ペリカンファーストオレンジＧＲ等のアゾ系顔料、ベンツイミダゾロンなどの有機系顔料、モリブデートオレンジなどの無機酸化物を例示することができる。
【００１７】
埋め込み樹脂を黄色系に着色するには、クロムエロー、クロモファインエロー２０８０Ｋ、ハンザエロー等のアゾ系顔料、キノリンエロー等のキノリン系顔料、アントラエロー等のアントラキノン系顔料、ベンツイミダゾロン、イソインドリノンなどの有機系顔料、カドミウムエロー、黄鉛、チタンイエローなどの無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１８】
埋め込み樹脂を紫系に着色するには、アントラキノンバイオレッド等のアントラキノン系顔料、ミツイクリスタルバイオレッド等のトリフェニルメタン系などの有機系顔料、マンガンバイオレッドなどの無機酸化物粉末を例示することができる。
【００１９】
埋め込み樹脂を黒色、青色、緑色、赤色、橙色、黄色、紫色のいずれかを基調とする色により着色するには、単独の着色剤を用いてもよいが、種々の色の着色剤を組み合わせて着色することができる。この際、赤、黄、青の色の三原色を示す顔料を組み合わせるのがよい。埋め込み樹脂をあらゆる全ての色で着色できるからである。
【００２０】
なお、カーボンブラック等の導電性物質以外の着色剤の配合量は、光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないようにできるように、工程条件に適合する望ましい色調条件を満足するよう、適宜調整される。通常は、０．１〜３０質量％の範囲である。
【００２１】
本発明の配線基板に用いる埋め込み樹脂は、微細な粒子からなるカーボンブラックを添加して黒色系をベースに着色するのが特によい。絶縁性を確保するために、カーボンブラックを１．４質量％以下添加することができる。埋め込み樹脂の絶縁信頼性、誘電特性のみならず、埋め込み樹脂の上にビルドアップした絶縁層上に配線パターンを露光現像する際に問題となる光の乱反射等を抑えたり、硬化時の色むらが目立たないようにすることができる。より好ましくは１．０質量％以下がよい。体積抵抗が大幅に落ちて電気的特性が悪化するからである。
【００２２】
上記の配線パターンの露光現像にかかる問題を効果的に回避するためには、カーボンブラックを０．１〜１．４質量％の範囲で含有するとよい。好ましくは０．１〜１．０質量％、より好ましくは０．１〜０．５質量％、特には０．１〜０．３質量％である。
【００２３】
カーボンブラックの含有量が配合割合を重量比で１．５質量％を越えると、絶縁性の良否を示す指標である体積抵抗が１．０×１０14Ω・ｃｍを下回る問題が発生する。
【００２４】
本発明の配線基板に用いる埋め込み樹脂は、樹脂成分として少なくとも熱硬化性樹脂を含み、かつ少なくとも一種類以上の無機フィラーを含むとよい。少なくとも熱硬化性樹脂を含むことで、樹脂充填後は熱処理により容易に硬化することができる。熱硬化性樹脂としてエポキシ系樹脂を用いた場合には、ジアルールヨードニウム塩等の光重合開始剤を用いて直接エポキシ基をカチオン重合させてもよい。
【００２５】
本硬化前の仮硬化を行う目的で、熱硬化性樹脂に感光性樹脂を添加してもよい。例えば、アクロイル基を有する感光性樹脂を添加することができる。熱硬化性樹脂としてはエポキシ系樹脂を用いた場合には、光重合開始剤を用いて直接エポキシ基を光重合させて仮硬化させてもよい。
【００２６】
熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂がよい。具体的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂及びクレゾールノボラック型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも一種であるとよい。硬化後のエポキシ系樹脂は、３次元構造の骨格を有するため、配線のアンカー効果による密着強度を向上させるための粗化処理を行った後においても埋め込み樹脂の形状が必要以上に崩れることがないからである。硬化剤としては、酸無水物系、イミダゾール系、フェノール系等の硬化剤を用いることができるが、酸無水物系が特に好ましい。低粘度化が図れ、２３℃±１℃程度の常温での埋め込み作業が良好だからである。
【００２７】
埋め込み樹脂の流動性が悪いと電子部品の電極間の隙間に充填不良が起こりやすくなり局所的に熱膨張係数の極端に異なる部分が発生する。特に耐熱性、耐湿性を考慮した場合には、ナフタレン型エポキシ樹脂が優れているのでよい。
【００２８】
尚、埋め込み樹脂の粗化処理は通常、過マンガン酸カリウムやクロム酸等の酸化剤を用いた湿式法により行われるが、ブラズマやレーザ等を用いた乾式法により行ってもよい。
【００２９】
無機フィラーを入れるのは、硬化後の熱膨張係数の調整以外に、無機フィラーが奏する骨材としての効果によって、粗化処理後の埋め込み樹脂の形状が必要以上に崩れることがないからである。
【００３０】
無機フィラーとしては、特に制限はないが、結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、窒化ケイ素等がよい。埋め込み樹脂の熱膨張係数を効果的に下げることができる。これにより、熱応力に対する信頼性の向上が得られる。
【００３１】
無機フィラーのフィラー径は、埋め込み樹脂が電子部品の電極間の隙間にも容易に流れ込む必要があるため、粒径５０μｍ以下のフィラーを使用するとよい。５０μｍを越えると、電子部品の電極間の隙間にフィラーが詰まりやすくなり、埋め込み樹脂の充填不良により局所的に熱膨張係数の極端に異なる部分が発生する。フィラー径の下限値としては、０．１μｍ以上がよい。これよりも細かいと、埋め込み樹脂の流動性が確保しにくくなる。好ましくは０．３μｍ以上、更に好ましくは０．５μｍ以上がよい。埋め込み樹脂の低粘度、高充填化を達成するためには、粒度分布を広くするとよい。
【００３２】
無機フィラーの形状は、埋め込み樹脂の流動性と充填率とを高くするために、略球状であるとよい。特にシリカ系の無機フィラーは、容易に球状のものが得られるためよい。
【００３３】
無機フィラーの表面は、必要に応じてカップリング剤にて表面処理するとよい。無機フィラーの樹脂成分との濡れ性が良好になり、埋め込み樹脂の流動性を良好にできるからである。カップリング剤の種類としては、シラン系、チタネート系、アルミネート系等が用いられる。
【００３４】
本発明の埋め込み樹脂を用いて電子部品を内蔵した配線基板は、露光現像性、絶縁信頼性を有するものとなる。開口部は、基板を打ち抜いて形成した貫通孔または多層化技術により形成したキャビティ等を利用するとよい。本発明に用いる基板としては、ＦＲ−４、ＦＲ−５、ＢＴ等のいわゆるコア基板を用いるのがよいが、ＰＴＦＥ等の熱可塑性樹脂シートに厚み３５μm程度の厚手の銅箔を挟み込んでコア基板としたものに開口部を形成したものを用いてもよい。また、コア基板の少なくとも一面に、絶縁層及び配線層を交互に積層したビルドアップ層を形成するとともに、開口部をコア基板及びビルドアップ層の少なくとも一方を貫通するように形成したものを用いることができる。この場合、図１１に示すようなコンデンサ内蔵型の多層配線基板であっても、いわゆるガラス−エポキシ複合材料（絶縁基板）の厚みを４００μｍ程度と、通常品の８００μｍの半分にまで薄くして低背化を図ることができる利点がある。他の例としては、電子部品をコア基板内部に埋め込んだ配線基板（例えば、図１）やビルドアップ層の内部に埋め込んだ配線基板（例えば、図１０）を形成できる。バンプグリッドアレイ型パッケージのみならず、ピングリッドアレイ型パッケージとすることもできる。
尚、前記電子部品には、チップコンデンサ、チップインダクタ、チップ抵抗、フィルタ等の受動電子部品、トランジスタ、半導体素子、ＦＥＴ、ローノイズアンプ(ＬＮＡ)等の能動電子部品、あるいはＳＡＷフィルタ、ＬＣフィルタ、アンテナスイッチモジュール、カプラ、ダイプレクサ等の電子部品が含まれる。
【００３５】
コア基板の少なくとも一面に、絶縁層及び配線層を交互に積層したビルドアップ層を形成するとともに、開口部をコア基板及びビルドアップ層を貫通するように形成した基板を用いた多層配線基板は、例えば以下のように製造するとよい（図１１〜図２５）。
【００３６】
【発明の実施の形態】
ここでは、図１１に示すいわゆる「ＦＣ−ＰＧＡ」構造の配線基板を用いて以下に説明する。図１２に示すような、厚み０．４ｍｍの絶縁基板（１００）に厚み１８μｍの銅箔（２００）を貼り付けたＦＲ−５製両面銅張りコア基板を用意する。ここで用いるコア基板の特性は、ＴＭＡによるＴｇ（ガラス転移点）が１７５℃、基板面方向のＣＴＥ（熱膨張係数）が１６ｐｐｍ／℃、基板面垂直方向のＣＴＥ（熱膨張係数）が５０ｐｐｍ／℃、１ＭＨｚにおける誘電率εが４．７、１ＭＨｚにおけるｔａｎδが０．０１８である。
【００３７】
コア基板上にフォトレジストフィルムを貼り付けて露光現像を行い、直径６００μｍの開口部及び所定の配線形状に対応する開口部（図示せず）を設ける。フォトレジストフィルムの開口部に露出した銅箔を亜硫酸ナトリウムと硫酸を含むエッチング液を用いてエッチング除去する。フォトレジストフィルムを剥離除去して、図１３に示すような露出部（３００）及び所定の配線形状に対応する露出部（図示せず）が形成されたコア基板を得る。
【００３８】
市販のエッチング処理装置（メック社製 ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して銅箔の表面粗化をした後、エポキシ樹脂を主体とする厚み３５μｍの絶縁フィルムをコア基板の両面に貼り付ける。そして、１７０℃×１．５時間の条件にてキュアして絶縁層を形成する。このキュア後の絶縁層の特性は、ＴＭＡによるＴｇ（ガラス転移点）が１５５℃、ＤＭＡによるＴｇ（ガラス転移点）が２０４℃、ＣＴＥ（熱膨張係数）が６６ｐｐｍ／℃、１ＭＨｚにおける誘電率εが３．７、１ＭＨｚにおけるｔａｎδが０．０３３、３００℃での重量減が−０．１％、吸水率が０．８％、吸湿率が１％、ヤング率が３ＧＨｚ、引っ張り強度が６３ＭＰａ、伸び率が４．６％である。
【００３９】
図１４に示すように、炭酸ガスレーザを用いて絶縁層（４００）に層間接続用のビアホール（５００）を形成する。ビアホールの形態は、表層部の直径は１２０μｍ、底部の直径は６０μｍのすりばち状である。更に炭酸ガスレーザの出力を上げて、絶縁層（４００）とコア基板とを貫通するように直径３００μmのスルーホール（６００）を形成する。スルーホールの内壁面はレーザ加工に特有のうねり（図示せず）を有する。そして、基板を塩化パラジウムを含む触媒活性化液に浸漬した後、全面に無電解銅メッキを施す（図示せず）。
【００４０】
次いで、基板の全面に厚み１８μｍの銅パネルメッキ（７００）をかける。ここで、ビアホール（５００）には、層間を電気的に接続するビアホール導体（８００）が形成される。またスルーホール（６００）には、基板の表裏面を電気的に接続するスルーホール導体（９００）が形成される。市販のエッチング処理装置（メック社製 ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して銅メッキの表面粗化する。その後、同社の防錆剤によって防錆処理（商標名：ＣＺ処理）を施して疎水化面を形成して、疎水化処理を完了する。疎水化処理を施した導体層表面の水に対する接触角２θを、接触角測定器（商品名：ＣＡ−Ａ、協和科学製）により液適法で測定したところ、接触角２θは１０１度であった。
【００４１】
真空吸引装置の付いた台座の上に不繊紙を設置し、上記基板を、台座の上に配置する。その上にスルーホール（６００）の位置に対応するように貫通孔を有するステンレス製の穴埋めマスクを設置する。次いで、銅フィラーを含むスルーホール充填用ペーストを載せ、ローラー式スキージを加圧しながら穴埋め充填を行う。
【００４２】
図１５に示すように、スルーホール（６００）内に充填したスルーホール充填用ペースト（１０００）を、１２０℃×２０分の条件下で仮キュアさせる。次いで、図１６に示すように、ベルトサンダーを用いて基板の表面を研磨（粗研磨）した後、バフ研磨（仕上げ研磨）して平坦化して、１５０℃×５時間の条件下でキュアさせて、穴埋め工程を完了する。尚、この穴埋め工程を完了した基板の一部は、穴埋め性の評価試験に用いる。
【００４３】
図１７に示すように、金型（図示せず）を用いて□８ｍｍの貫通孔（１１０）を形成する。図１８に示すように、基板の一面にマスキングテープ（１２０）を貼り付ける。そして、図１９に示すように、貫通孔（１１０）に露出したマスキングテープ（１２０）上に、積層チップコンデンサ（１３０）をチップマウンタを用いて８個配置する。この積層チップコンデンサは、１．２ｍｍ×０．６ｍｍ×０．４ｍｍの積層体（１５０）からなり、電極（１４０）が積層体から７０μｍ突き出している。
【００４４】
図２０に示すように、積層チップコンデンサ（１３０）を配置した貫通孔（１１０）の中に、本発明の埋め込み樹脂（１６０）をディスペンサ（図示せず）を用いて充填する。埋め込み樹脂を、１次加熱工程を８０℃×３時間、２次加熱工程を１７０℃×６時間の条件により脱泡および熱硬化する。
【００４５】
図２１に示すように、硬化した埋め込み樹脂（１６０）の表面を、ベルトサンダーを用いて粗研磨した後、ラップ研磨にて仕上げ研磨する。研磨面には、チップコンデンサ（１３０）の電極（１４０）の端面が露出している。次いで、仮キュアした埋め込み樹脂（１６０）を１５０℃×５時間の条件下で硬化させる。
【００４６】
その後、膨潤液とＫＭｎＯ4溶液を用いて、埋め込み樹脂（１６０）の研磨面を粗化する。粗化面をＰｄ触媒活性化した後、無電解メッキ、電解メッキの順番で銅メッキを施す。図２２に示すように、埋め込み樹脂（１６０）の上に形成されたメッキ層（１７０）は、チップコンデンサ（１３０）の電極（１４０）の端面と電気的に接続されている。メッキ面の上にレジスト（図示せず）を形成し、所定の配線パターンをパターニングする。不要な銅をＮａ2Ｓ2Ｏ8／濃硫酸を用いてエッチング除去する。レジストを剥離して、図２３に示すように、配線の形成を完了する。市販のエッチング処理装置（メック社製 ＣＺ処理装置）によってエッチング処理を施して配線の銅メッキの表面粗化する。
【００４７】
その上に絶縁層となるフィルム（１９０）をラミネートして熱硬化した後、炭酸ガスレーザーを照射して層間接続用のビアホールを形成する。絶縁層の表面を上記と同じ酸化剤を用いて粗化し、同様の手法で所定の配線（２０１）を形成する。配線基板の最表面にソルダーレジスト層となるドライフィルムをラミネートして、半導体素子の実装パターンを露光、現像して形成して、ソルダーレジスト層（２１０）の形成を完了する。実装用のピン付けを行う裏面側についても同様の方法により、所定の配線（２３０）とソルダーレジスト層（２４０）を形成して、図２４に示すように、ピン付け前の多層プリント配線基板を得る。
【００４８】
半導体素子を実装する端子電極（２０１）には、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキの順番でメッキを施す（図示せず）。その上に低融点ハンダからなるハンダペーストを印刷した後、ハンダリフロー炉を通して半導体素子を実装するためのハンダバンプ（２２０）を形成する。
【００４９】
一方、半導体素子実装面の反対側には、高融点ハンダからなるハンダペーストを印刷した後、ハンダリフロー炉を通してピン付けするためのハンダバンプ（２６０）を形成する。治具（図示せず）にピン（２５０）をセットした上に基板を配置した状態で、ハンダリフロー炉を通してピン付けを行い（図示せず）、図２５に示すように、半導体素子を実装する前のＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板を得る。投影機を用いて埋め込み樹脂（１６０）で埋め込んだ開口部（１１０）に対応する領域に付けられたピン（２５０）の先端の所定位置からの位置ずれ量を測定したところ、０．１ｍｍ以下と良好な結果が得られた。
【００５０】
半導体素子実装面上に半導体素子（２７０）を実装可能な位置に配置して、低融点ハンダ（２２０）のみが溶解する温度条件にてハンダリフロー炉を通して、半導体素子を実装する。実装部にアンダーフィル材（３００）をディスペンサーで充填した後、熱硬化して、図１１に示すような半導体素子（２７０）を実装したＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板を用いた半導体装置を得る。
【００５１】
以下において、本発明の異なる配線基板の製造方法の一実施形態を説明する。ここでは、図１に示す配線基板を例にする。図２に示すように、このコア基板（１）に金型を用いて所定の大きさの貫通孔（開口部：２）を設け、このコア基板の一面にバックテープ（３）を貼り付けた後、バックテープを貼り付けた面を下側にして置く。
【００５２】
図３に示すように、他方の面から開口部（２）内のパックテープ（３）の粘着面上の所定の位置に、チップコンデンサ（４）をチップマウンタを用いて配置する。ここで用いるチップコンデンサとしては、埋め込み樹脂の回り込みが良いように、コンデンサ本体から突出した電極（５）を有するものを用いるのがよい。図４に示すように、開口部（２）内に配置されたチップコンデンサ（４）と開口部（２）内の隙間に本発明の埋め込み樹脂（６）をディスペンサを用いて流し込む。
【００５３】
埋め込み樹脂（６）を、１００℃×８０分→１２０℃×６０分→１６０℃×１０分の条件により脱泡および熱硬化する。硬化した埋め込み樹脂の表面を、ベルトサンダーを用いて粗研磨した後、ラップ研磨にて仕上げ研磨する。研磨後における埋め込み樹脂（６）の表面（６０）を図５に示す。
次いで、図６に示すように、炭酸ガスレーザーを用いてビアホール（７）を穴あけ加工して、チップコンデンサ（４）の電極（５）を露出させる。
【００５４】
その後、膨潤液とＫＭｎＯ4溶液を用いて、埋め込み樹脂（６）の露出面（６１）を粗化する。粗化面をＰｄ触媒活性化した後、無電解メッキ、電解メッキの順番で銅メッキ（９）を施す。銅メッキ後の状態を図７に示す。メッキ面の上にレジスト（図示せず）を形成し、所定の配線パターンをパターニングする。不要な銅をＮａ2Ｓ2Ｏ8／濃硫酸を用いてエッチング除去する。レジストを剥離して、配線（９０）の形成を完了する。配線形成後の状態を図８に示す。
【００５５】
その上に絶縁層となるフィルムをラミネート（１４，１５）して熱硬化した後、レーザーを照射して層間接続用のビアホールを形成する。絶縁層の表面を同じ酸化剤を用いて粗化し、同様の手法で所定の配線パターンを形成する。配線基板の最表面にソルダーレジスト層となるドライフィルムをラミネートして、半導体素子の実装パターンを露光、現像して形成して、ソルダーレジスト層（１２）を形成する。その状態を図９に示す。半導体素子を実装する端子電極（１３）には、Ｎｉメッキ、Ａｕメッキの順番でメッキを施す。その後、ハンダリフロー炉を通して半導体素子（１８）を実装する。基板実装を行う電極には、低融点ハンダを用いてハンダボール（１７）を形成する。実装部にアンダーフィル材（２１）をディスペンサーで充填した後、熱硬化して、図１に示すような、目的とする配線基板の作製を完了する。
【００５６】
【実施例】
本発明の配線基板が奏する作用効果を評価サンプルを用いた実施例により以下に説明する。埋め込み樹脂は、表１に示す組成になるように各成分を秤量、混合し、３本ロールミルにて混練して作製する。ここで、表１中の記載事項の詳細は以下のようである。
【００５７】
エポキシ樹脂
・ 「ＨＰ−４０３２Ｄ」：高純度ナフタレン型エポキシ樹脂（大日本インキ製）
・ 「ＹＬ−９８３Ｕ」：ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（油化シェル製）
・ 「Ｅ―８５０Ｓ」：ビスフェノールA型エポキシ樹脂（大日本インキ製）
・ 「Ｎ−７４０」：フェノールノボラック型エポキシ樹脂（大日本インキ製）
【００５８】
硬化剤
・ 「ＱＨ−２００」：酸無水物系硬化剤（日本ゼオン製）
・ 「Ｂ−５７０」：酸無水物系硬化剤（DIC製）
・ 「Ｂ−６５０」：酸無水物系硬化剤（DIC製）
・ 「ＹＨ−３０６」：酸無水物系硬化剤（油化シェルエポキシ製）
・ 「ＹＨ−３００」：酸無水物系硬化剤（油化シェルエポキシ製）
【００５９】
促進剤（硬化促進剤）
・ 「２ＭＡＯＫ」：イミダゾール系硬化剤（四国化成工業製）
【００６０】
無機フィラー
・ 「ＦＢ−５ＬＤＸ」：シランカップリング処理済（電気化学工業製：粒度分布による最大粒子径２４μｍ）
【００６１】
着色剤
・▲１▼黒１：「カーボンブラック ＃４３００」 東海カーボン社製
・▲２▼黒２：「クロモファインブラック Ａ１１０３」 大日精化工業社製
・▲３▼青 ：「シアニンブルー ５１８８」 大日精化工業社製
・▲４▼緑 ：「シアニングリーン ５３１０Ｒ」 大日精化工業社製
・▲５▼赤 ：「クロモファインレッド ６８１１」 大日精化工業社製
・▲６▼橙 ：「２９００ペリカンファーストオレンジ ＧＲ」 大日精化工業社製
・▲７▼黄 ：「クロモファインイエロー ２０８０Ｋ」 大日精化工業社製
【００６２】
着色剤は、エポキシ樹脂＋硬化剤＋無機フィラーの合計を１００質量％に対して０．５質量％添加した。「カーボン含有率」は、エポキシ樹脂＋硬化剤＋無機フィラーの合計を１００質量％に対して表１に示す割合で添加した。「フィラー含有率」は、エポキシ＋硬化剤＋フィラーの合計を１００質量％に対して６５質量％添加した。促進剤の含有量は、エポキシ＋硬化剤＋フィラーの合計を１００質量％に対して０．１質量％添加した。エポキシ樹脂と硬化剤の混合割合は、官能基比で１００／９５とした。各添加量は表１に示す割合の残部とした。表１に示す各埋め込み樹脂組成物に対して以下の評価を行った。
【００６３】
（信頼性評価）
体積抵抗の評価用サンプルは以下のように作製する。まず、ハルセル試験用銅板にモールド樹脂を幅６０ｍｍ×長さ９０ｍｍ×厚み１００μｍのサイズでスクリーン印刷法により印刷する。そして、１００℃×８０分→１２０℃×６０分→１６０℃×１０分の３段階の熱条件により脱泡および熱硬化する。これをハイ・レジスタンス・メーター(HEWLETT PACKARD製 HP4339B)を使用して、体積抵抗を測定する。レジスティビティー・セルは直径２６mmの物を使用し、充電時間は２０秒、出力電圧値は１００Ｖとする。
【００６４】
露光現像時の歩留まり及び体積抵抗の評価用サンプルは、以下のように作製する。まず、上記作製した板状物の表面を膨潤液とＫＭｎＯ4溶液を用いて粗化する。粗化面をＰｄ触媒活性化した後、無電解メッキ、電解メッキの順番で銅メッキを施す。メッキ面にレジストを形成し、ライン幅／ラインスペースが４０μｍ／２０μｍの櫛歯の配線パターンを露光現像する。不要な銅をＮａ2Ｓ2Ｏ8／濃硫酸を用いてエッチング除去する。レジストを剥離して、配線の形成を完了する。この際の合格率を「露光歩留」として評価する。
【００６５】
これらの評価における合否判定基準は以下のようにする。評価結果を表２に示す。
・体積抵抗：１．０×１０14Ω・cm以上
・露光歩留：９５％以上
【００６６】
【表１】
【表２】
結果より、実施例である試料番号１〜５及び試料番号９から１４では、全ての評価項目において良好な結果が得られていることがわかる。カーボンブラックの含有量が１．４質量％を超える（１．５〜２．０質量％）試料番号６及び７と、有機顔料が３０質量％添加されている試料番号１５は、若干の体積抵抗の低下が見受けられたが合格レベルにある。試料番号１５はこれ以上有機顔料を入れようとすると充填性が低下するため、実質的な添加量は３０質量％が上限といえる。一方、比較例である試料番号８のように、カーボンブラックの添加量が２．５質量％までいくと、絶縁性が確保できないレベルにまで体積抵抗が低下するのがわかる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の埋め込み樹脂を用いて電子部品を埋め込んだ配線基板は、埋め込み樹脂上に形成した配線パターンの露光時の乱反射を防いで歩留まりの向上を図ることができる。さらにカーボンブラックの含有量を規定することで、体積抵抗も１．０×１０14Ω・cmと、良好な絶縁性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板をＢＧＡ基板に適用した例を示す説明図である。
【図２】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図３】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図４】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図５】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図６】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図７】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図８】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図９】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板の製造方法の一態様を示す説明図である。
【図１０】本発明の埋め込み樹脂を用いた配線基板をＢＧＡ基板に適用した例を示す説明図である。
【図１１】本発明の一態様であるＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板を用いた半導体装置の説明図。
【図１２】厚み４００μｍの銅張りコア基板の概略図。
【図１３】厚み４００μｍの銅張りコア基板のパターニング後の状態を示す説明図。
【図１４】コア基板の両面に絶縁層を形成した基板にビアホールとスルーホールを形成した状態を示す説明図。
【図１５】コア基板の両面に絶縁層を形成した基板にパネルメッキをかけた後の状態を示す説明図。
【図１６】スルーホールを穴埋め充填した基板の説明図。
【図１７】貫通孔を打ち抜き形成した基板を示す説明図。
【図１８】貫通孔を打ち抜き形成した基板の一面にマスキングテープを貼り付けた状態を示す説明図。
【図１９】貫通孔内に露出したマスキングテープ上に積層チップコンデンサを配置した状態を示す説明図。
【図２０】貫通孔内に埋め込み樹脂を充填した状態を示す説明図。
【図２１】基板面を研磨して平坦化した状態を示す説明図。
【図２２】基板の研磨面にパネルメッキをかけた状態を示す説明図。
【図２３】配線をパターニングした状態を示す説明図。
【図２４】基板上にビルドアップ層及びソルダーレジスト層を形成した状態を示す説明図。
【図２５】本発明の一態様であるＦＣ−ＰＧＡ型の多層プリント配線基板の説明図。
【符号の説明】
１ コア基板
２ 貫通孔（開口部）
３ バックテープ
４ 電子部品
５ 電子部品の電極
６ 埋め込み樹脂
６０ 平坦化面
６１ 粗化面
Claims (2)
- コア基板の少なくとも一面に、配線層及び絶縁層を交互に積層したビルドアップ層を形成し、該コア基板及び該ビルドアップ層の少なくとも一方を貫通するように開口部を形成した基板を用いるとともに、該開口部内に配置した電子部品を、埋め込み樹脂を用いて埋め込んだ配線基板の製造方法であって、
開口部を該コア基板及び該ビルドアップ層の少なくとも一方を貫通するように形成した基板を作製する工程と、
該開口部に電子部品を配置し、該電子部品を、顔料又は染料で着色された埋め込み樹脂により基板に埋め込み硬化させる工程と、
レーザー加工機を用いた穴あけ加工により基板表面にビアホールを形成し、該電子部品の電極を露出させる工程と、
該基板表面に、該電子部品の電極と接続された配線層及び絶縁層を交互に積層したビルドアップ層を形成する工程と、
を備える配線基板の製造方法。 - コア基板の少なくとも一面に、配線層及び絶縁層を交互に積層したビルドアップ層を形成し、該コア基板を貫通するように開口部を形成した基板を用いるとともに、該開口部内に配置した電子部品を、埋め込み樹脂を用いて埋め込んだ配線基板の製造方法であって、
開口部を該コア基板を貫通するように形成した基板を作製する工程と、
該コア基板の一面にマスキングテープを貼り付ける工程と、
該開口部に露出したマスキングテープ上に電子部品を配置し、該電子部品を、顔料又は染料で着色された埋め込み樹脂により基板に埋め込み硬化させる工程と、
レーザー加工機を用いた穴あけ加工により基板表面にビアホールを形成し、該電子部品の電極を露出させる工程と、
該基板表面に、該電子部品の電極と接続された配線層及び絶縁層を交互に積層したビルドアップ層を形成する工程と、
を備える配線基板の製造方法。
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