JP4567647B2

JP4567647B2 - 多層樹脂配線基板

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Publication number: JP4567647B2
Application number: JP2006272423A
Authority: JP
Inventors: 正雄黒田; 匡太鎌田; 一広鈴木; 康宏杉本
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2010-10-20
Anticipated expiration: 2026-10-04
Also published as: JP2008091737A

Description

本発明は、多層樹脂配線基板に係り、特には複数あるビア導体の構造に特徴を有する多層樹脂配線基板に関するものである。

コア基材上にて積層された複数の樹脂絶縁層内にビア導体を設けた構造の多層樹脂配線基板が従来よく知られている。この種の配線基板は、例えば、ＩＣチップを搭載するための半導体パッケージとして利用されている。近年、ＩＣチップは高機能化、高集積化の方向にあり、それに伴って半導体パッケージに要求される信号配線数も増加する傾向にある。例えば、ＩＣチップを半導体パッケージに対してフリップチップ接続する構造を採用したような場合、ＩＣチップの直下でパッケージ内の配線高密度化を回避することは困難である。そこで、複数の樹脂絶縁層１１２内に各々設けたフィルドビア導体１１３をパッケージ厚さ方向に沿って同軸上に積み重ねた構造（いわゆるスタックトビア構造）を、信号配線に割り当てることが有利であると考えられている（図７参照）。なお、これと同様の構造を有する多層樹脂配線基板１１１は従来すでに提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−５６７３号公報（図３等）

ところが、図７に示す従来技術の場合、温度変化や外力などの負荷が加わることでフィルドビア導体１１３に応力が集中し、フィルドビア導体１１３の接続部分等にクラックが発生しやすくなるため、接続信頼性が低下するという問題がある。

一方、フィルドビア導体１１３の応力緩和を意図した構造例として、スタックトビア構造を構成するフィルドビア導体１１３のうちの少なくとも１つをパッケージの面方向に沿って所定量だけシフトさせたものが従来提案されている（図７の二点鎖線参照）。ここで、フィルドビア導体１１３のシフト量を大きく設定した場合には、フィルドビア導体１１３に加わる応力も緩和されやすくなると予想される。しかし、応力緩和によってクラック防止が図られる一方で、互いに連結された複数のフィルドビア導体１１３からなる信号配線の占有スペースが大きくなってしまい、配線基板１１１における信号配線の高密度化が妨げられるという問題が生じる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビア導体にクラックが生じにくいため接続信頼性を向上でき、しかも信号配線の高密度化を達成できる多層樹脂配線基板を提供することにある。

そして上記課題を解決するための手段（手段１）としては、主面を有し、その内部に充填材が充填されためっきスルーホールを有し、前記充填材の端面を覆うように前記主面上にて配置された蓋めっき層を有するコア基材と、前記主面上に３層以上積層して配置された複数の樹脂絶縁層と、前記複数の樹脂絶縁層に設けられた複数のフィルドビア導体と、前記複数の樹脂絶縁層の界面に配置され、前記複数のフィルドビア導体同士を互いに接続する複数のビア接続ランドとを備え、前記複数のフィルドビア導体は、同じ軸線上にて対向配置された第１フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体と、前記第１フィルドビア導体及び前記第３フィルドビア導体間に１つのみ介在された第２フィルドビア導体とを含むとともに、前記第１フィルドビア導体は、前記コア基材に最も近い第１層目の樹脂絶縁層に設けられ、前記蓋めっき層に直接接続され、前記蓋めっき層の中心線を基準として前記コア基材の前記主面に沿って前記中心線から遠ざかる方向にシフトして配置され、前記第３フィルドビア導体は、第３層目の樹脂絶縁層に設けられ、前記第１フィルドビア導体と同じ軸線上にて対向配置され、前記第２フィルドビア導体は、前記第１層目の樹脂絶縁層と前記第３層目の樹脂絶縁層との間に位置する第２層目の樹脂絶縁層に設けられ、前記軸線を基準として前記コア基材の前記主面に沿った方向にシフトして配置され、前記第２フィルドビア導体のシフト量が、前記第１フィルドビア導体、前記第２フィルドビア導体及び前記第３フィルドビア導体の最大径以上に設定され、かつ前記ビア接続ランドの最小幅以下に設定されていることを特徴とする多層樹脂配線基板がある。

従って、手段１によると、第１フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体間に介在される第２フィルドビア導体が、所定量だけコア基材の主面に沿った方向にシフトして配置されている。このため、フィルドビア導体に対する応力集中が回避され、フィルドビア導体にクラックが生じにくくなる結果、接続信頼性が向上する。また、この程度のシフト量であれば、互いに連結された複数のフィルドビア導体の占有スペースもそれほど大きくならず、配線基板における信号配線の高密度化を妨げることがない。

第２フィルドビア導体のシフト量は、第１フィルドビア導体、第２フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体の最大径以上に設定されるべきである。シフト量がこれを下回ると、配線基板厚さ方向から見たときにフィルドビア同士が一部重なり合う結果、スタックトビア構造に類似の構造となってしまい、クラックの原因となる応力を十分に緩和できなくなる。従って、フィルドビア導体の接続部分にクラックが起こりやすくなってしまう。

また、第２フィルドビア導体のシフト量は、ビア接続ランドの最小幅以下に設定されるべきである。シフト量がこれを上回ると、ビア接続ランドを介して互いに連結された複数のフィルドビア導体の占有スペースが大きくなることで、隣接するもの同士が干渉してしまい、配線高密度化が達成しにくくなるからである。なお、通常この種のビア接続ランドは、製造上の位置精度等を考慮してフィルドビアの最大径よりも大きめ（例えば１．１倍以上２倍以下）に形成される。

多層樹脂配線基板を構成するコア基材は主面を有する板状部材であって、より具体的にいうと、主面及び裏面を有する略矩形状の板状部材である。コア基材としては、例えば、樹脂基材、セラミック基材、金属基材などが挙げられる。これらのコア基材は、コスト性、孔加工の容易性、導電性などを考慮して適宜選択される。

樹脂基材としては、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、ＰＰＥ樹脂（ポリフェニレンエーテル樹脂）等からなる基材が挙げられる。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料からなる基材を使用してもよい。あるいは、連続多孔質ＰＴＦＥ等の三次元網目状フッ素系樹脂基材にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた樹脂−樹脂複合材料からなる基材等を使用してもよい。セラミック基材としては、例えば、アルミナ、ベリリア、窒化アルミニウム、窒化ほう素、炭化珪素、ガラスセラミック、結晶化ガラス等の低温焼成材料等からなる基材等がある。前記金属基材としては、例えば、銅板や銅合金板、銅以外の金属単体や合金からなる基材などが挙げられる。なお、前記コア基材には主面及び裏面を貫通する複数のめっきスルーホールなどが形成されていてもよく、それら複数のめっきスルーホール内には充填材が充填されていてもよい。

多層樹脂配線基板を構成するコア基材は、３層以上積層して配置された複数の樹脂絶縁層を主面上に、または主面上及び裏面上に備えている。なお、これら樹脂絶縁層は、いわゆるビルドアップ層の一部を構成する樹脂絶縁層であってもよい。

樹脂絶縁層は例えば熱硬化性を有する樹脂を用いて形成される。熱硬化性樹脂の好適例としては、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ポリエステル樹脂、けい素樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ＥＰ樹脂（エポキシ樹脂）、ＰＩ樹脂（ポリイミド樹脂）、ＢＴ樹脂（ビスマレイミド−トリアジン樹脂）を選択することが好ましい。例えば、エポキシ樹脂としては、いわゆるＢＰ（ビスフェノール）型、ＰＮ（フェノールノボラック）型、ＣＮ（クレゾールノボラック）型のものを用いることがよい。特には、ＢＰ（ビスフェノール）型を主体とするものがよく、ＢＰＡ（ビスフェノールＡ）型やＢＰＦ（ビスフェノールＦ）型が最もよい。

各樹脂絶縁層の厚さは特に限定されないが、手段１の構造を採用する場合には例えば２０μｍ以上、さらには４０μｍ以上に設定されることがよい。その理由は、樹脂絶縁層が厚くなるほど大きな曲げ応力が加わり、フィルドビア同士の接続部分におけるクラックの発生という本願発明の解決課題が発生しやすくなるからである。

多層樹脂配線基板における複数の樹脂絶縁層には、１つまたは２つ以上のフィルドビア導体がそれぞれ設けられている。フィルドビア導体とは、ビア孔が銅めっきによって完全に埋められた形態のビア導体のことを指し、ビア孔が銅めっきによって完全に埋められていないビア導体（いわゆるコンフォーマルビア導体）とは区別される。

前記複数のフィルドビア導体は、同じ軸線上にて対向配置された第１フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体と、第１フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体間に介在され、軸線を基準としてコア基材の主面に沿ってシフトして配置された第２フィルドビア導体とを含んで構成されている。第２フィルドビア導体は、第１フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体間に２つ以上介在されていてもよいが、むしろ１つのみ介在されているほうがよい。前者の構造に比べて後者の構造のほうが、フィルドビア導体におけるクラックの発生を防止しやすいからである。

第１フィルドビア導体が属する樹脂絶縁層は、第２フィルドビア導体が属する樹脂絶縁層第及び第３フィルドビア導体が属する樹脂絶縁層よりもコア基材の近くに（言い換えると最も内層に）位置している。例えば、第１フィルドビア導体は、コア基材に最も近い第１層目の樹脂絶縁層に設けられることがよい。この場合、第３フィルドビア導体は、第３層目の樹脂絶縁層に設けられることがよい。また、第２フィルドビア導体は、第１層目の樹脂絶縁層と第３層目の樹脂絶縁層との間に位置する第２層目の樹脂絶縁層に設けられることがよい。

多層樹脂配線基板における複数の樹脂絶縁層の界面には、複数のビア接続ランドがそれぞれ配置されている。ビア接続ランドとは、複数のフィルドビア導体同士を互いに接続している導体層のことを指している。ビア接続ランドの平面視での形状は任意であるが、例えば、円形状、楕円形状、長円形状、矩形状などが好適である。

ビア接続ランドの形成用材料や形成手法は、導電性や樹脂絶縁層との密着性などを考慮して適宜選択される。ビア接続ランドの形成に用いられる金属材料の例としては、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、スズ、スズ合金などが挙げられる。また、ビア接続ランドは、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、フルアディティブ法などといった公知の手法によって形成されることができる。具体的にいうと、例えば、無電解銅めっきあるいは電解銅めっき、無電解ニッケルめっきあるいは電解ニッケルめっきなどの手法を用いることができる。なお、スパッタやＣＶＤ等の手法により金属層を形成した後にエッチングを行ったり、導電性ペースト等の印刷を行ったりすることにより、ビア接続ランドを形成することも可能である。

上記のように第１フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体の軸線（中心軸線）を基準とすると、第２フィルドビア導体は所定量だけ平面方向にシフトして配置される。そのシフト量は、第１フィルドビア導体、第２フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体の最大径以上に設定され、かつビア接続ランドの最小幅以下に設定される。その理由については上述したとおりである。

また、コア基材の主面上にビア接続ランドよりも広面積のプレーン導体層が配置されているような場合、そのプレーン導体層には、第１層目の樹脂絶縁層に設けられた第１フィルドビア導体が接続されていてもよい。ここで、広面積のプレーン導体層とは、比較的広い面積を有する導体層のことを指す。その面積は限定されるべきではないが、手段１の構造を採用する場合には０．１ｍｍ²以上がよく、特には０．２ｍｍ²以上がよい。その理由は、上記面積が０．１ｍｍ²以上になると大きな応力が発生しやすくなり、フィルドビア同士の接続部分におけるクラックの発生という本願発明の解決課題が生じやすくなるからである。

充填材が充填されためっきスルーホールを有するコア基材を用いた場合、前記プレーン導体層は、充填材の端面を覆うように配置された蓋めっき層を含んでいてもよい。そして、この蓋めっき層には、第１層目の樹脂絶縁層に設けられた第１フィルドビア導体が直接的に接続されていてもよい。即ち、上記のような充填材充填タイプのめっきスルーホールは熱の影響を受けやすく、その端面付近において膨張及び収縮が激しいため、当該めっきスルーホールの直上部（即ち蓋めっき層がある箇所の直上部）には大きな熱応力が働きやすい状況にある。しかも、蓋めっき層に直接第１フィルドビア導体が接続されていると、その熱応力の影響を顕著に受ける。従って、この場合本来的にクラックが発生しやすいが、第２フィルドビア導体をシフトさせておくことで、大きな応力の集中を回避することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態のビルドアップ多層樹脂配線基板１１を図１〜図６に基づき詳細に説明する。

図１，図２等に示されるように、本実施形態の多層樹脂配線基板１１は、ＢＴ樹脂からなる厚さ６００μｍ〜８００μｍ程度かつ略矩形状のコア基材１２を備えている。図１，図２においてコア基材１２の上面（即ち主面）１３には上面側ビルドアップ層１５が形成され、コア基材１２の下面（即ち裏面）１４には下面側ビルドアップ層１６が形成されている。コア基材１２の所定箇所には、上面１３及び下面１４を連通させる直径３００μｍのめっきスルーホール１７が多数形成されている。めっきスルーホール１７内にある空洞部には、銅フィラー入りのエポキシ樹脂からなる充填材１８が充填されている。めっきスルーホール１７の上下両端面には、銅めっきを施すことによって、充填材１８を塞ぐ蓋めっき層１９が形成されている。本実施形態における蓋めっき層１９は、直径５００μｍであって比較的広い面積を有するプレーン導体層となっている。

上面側ビルドアップ層１５は、樹脂絶縁層２１，４１，６１，８１と、導体層とを交互に積層した構造を有している。下面側のビルドアップ層１６は、樹脂絶縁層２２，４２，６２，８２と、導体層とを交互に積層した構造を有している。

コア基材１２の上面１３及び下面１４には、第１層目の導体層が形成されている。第１層目の導体層の厚さは約３５μｍであって、コア基材１２に貼着された銅箔に由来する。プレーン導体層である蓋めっき層１９も、この第１層目の導体層である。

第１層目の樹脂絶縁層２１，２２は、その厚さが２０μｍまたは３０μｍに設定されていて、無機フィラー入りのエポキシ樹脂からなる。コア基材１２の上面１３側に位置する第１層目の樹脂絶縁層２１は、第１層目の導体層を覆うようにして形成されている。一方、コア基材１２の下面１４側に位置する第１層目の樹脂絶縁層２２は、第１層目の導体層を覆うようにして形成されている。

第１層目の樹脂絶縁層２１，２２上には厚さ約１５μｍの銅からなる第２層目の導体層（第１ビア接続ランド３５，３６）がそれぞれ形成され、さらにその表面上に感光性エポキシ樹脂からなる厚さ３０μｍの第２層目の樹脂絶縁層４１，４２が形成されている。本実施形態の第１ビア接続ランド３５，３６は、図４に示されるように平面視で長円形状を呈しており、その最小幅Ｗ１は１２５μｍに設定されている。

第２層目の樹脂絶縁層４１，４２上には、厚さ約１５μｍの銅からなる第３層目の導体層（第２ビア接続ランド５５，５６）がそれぞれ形成され、さらにその表面上に感光性エポキシ樹脂からなる厚さ３０μｍの第３層目の樹脂絶縁層６１，６２が形成されている。本実施形態の第２ビア接続ランド５５，５６も、同様に平面視で長円形状を呈しており、その最小幅Ｗ１は１２５μｍに設定されている。

第３層目の樹脂絶縁層６１，６２上には、厚さ約１５μｍの銅からなる第４層目の導体層（第３ビア接続ランド７５，７６）がそれぞれ形成され、さらにその表面上に感光性エポキシ樹脂からなる厚さ３０μｍの第４層目の樹脂絶縁層８１，８２が形成されている。本実施形態の第３ビア接続ランド７５，７６も、第１ビア接続ランド３５，３６と同様の形状及び大きさを有している。

第４層目の樹脂絶縁層８１，８２上には、厚さ約１５μｍの銅からなるパッド７３，７７，９７（第５層目の導体層）がそれぞれ形成され、さらに第４層目の樹脂絶縁層８１，８２上には、ソルダーレジスト９３，９４が形成されている。

パッド７７はＩＣチップ９９をフリップチップ接続するためのパッドであって、コア基材１２の上面１３側かつ基板略中央部にて多数格子状に配置されている。パッド７３は、チップコンデンサ９１を搭載するためのパッドであって、コア基材１２の上面１３側かつ前記パッド７７の周囲に配置されている。パッド９７は、端子ピン９２を取り付けるためのパッドであって、コア基材１２の下面１４側のほぼ全域に配置されている。チップコンデンサ搭載用のパッド７３は縦０．３ｍｍ×横０．７ｍｍの矩形状であって、その面積は約０．２１ｍｍ2となっている。

図２，図３に示されるように、第１層目の樹脂絶縁層２１，２２には、電解銅めっきによって第１フィルドビア導体２５，２６がそれぞれ形成されている。第１フィルドビア導体２５，２６の底面は蓋めっき層１９上に直接接続され、上面は第１ビア接続ランド３５，３６に対して直接接続されている。第２層目の樹脂絶縁層４１，４２には、電解銅めっきによって第２フィルドビア導体３１，３２がそれぞれ形成されている。第２フィルドビア導体３１，３２の底面は第１ビア接続ランド３５，３６に対して直接接続され、上面は第２ビア接続ランド５５，５６に対して直接接続されている。第３層目の樹脂絶縁層６１，６２には、電解銅めっきによって第３フィルドビア導体５１，５２がそれぞれ形成されている。第３フィルドビア導体５１，５２の底面は第２ビア接続ランド５５，５６に対して直接接続され、上面は第３ビア接続ランド７５，７６に対して直接接続されている。第４層目の樹脂絶縁層８１，８２には、電解銅めっきによって第４フィルドビア導体７１，７２がそれぞれ形成されている。第４フィルドビア導体７１，７２の底面は第３ビア接続ランド７５，７６に対して直接接続され、上面はパッド７３，７７等に対して直接接続されている。

なお、第１フィルドビア導体２５，２６、第２フィルドビア導体３１，３２、第３フィルドビア導体５１，５２及び第４フィルドビア導体７１，７２の最大径Ｄ１は、本実施形態ではいずれも約８５μｍに設定されている（図４参照）。

図２〜図４に示されるように、上面側ビルドアップ層１５において、第１フィルドビア導体２５は、めっきスルーホール１７の中心線Ｃ１を基準として上面１３に沿った方向（即ち図面水平方向）にシフトした位置に配置されている。そのシフト量は１０μｍ〜１００μｍ程度に設定されている。第１フィルドビア導体２５、第３フィルドビア導体５１及び第４フィルドビア導体７１の軸線３０は共通している。それゆえ、これら３つのフィルドビア導体２５，５１，７１は同軸上に配置されているということができる。ここで、第１フィルドビア導体２５及び第３フィルドビア導体５１について着目すると、これらは同じ軸線３０上にて対向した状態で配置されていると把握できる。それに対し、第１フィルドビア導体２５及び第３フィルドビア導体５１間に介在された第２フィルドビア導体３１は、軸線３０を基準として上面１３に沿った方向（即ち図面水平方向）にシフトして配置されている。そしてこのシフト量Ｌ１は、本実施形態では９５μｍに設定されている。なお、このＬ１の値は、フィルドビア導体２５，３１，５１の最大径（即ち８５μｍ）以上に設定され、かつビア接続ランド３５，５５の最小幅（１２５μｍ）以下となっている（図４参照）。

また、下面側ビルドアップ層１６において、第１フィルドビア導体２６は、めっきスルーホール１７の中心線Ｃ１を基準として上面１３に沿った方向（即ち図面水平方向）にシフトした位置に配置されている。そのシフト量は１０μｍ〜１００μｍ程度に設定されている。第１フィルドビア導体２６、第３フィルドビア導体５２及び第４フィルドビア導体７２の軸線３０は共通している。それゆえ、これら３つのフィルドビア導体２６，５２，７２は同軸上に配置されているということができる。ここで、第１フィルドビア導体２６及び第３フィルドビア導体５２について着目すると、これらは同じ軸線３０上にて対向した状態で配置されていると把握できる。それに対し、第１フィルドビア導体２６及び第３フィルドビア導体５２間に介在された第２フィルドビア導体３２は、軸線３０を基準として上面１３に沿った方向（即ち図面水平方向）にシフトして配置されている。そしてこのシフト量Ｌ１は、本実施形態では９５μｍに設定されている。なお、このＬ１の値は、フィルドビア導体２６，３２，５２の最大径（即ち８５μｍ）以上に設定され、かつビア接続ランド３５，５５の最小幅（１２５μｍ）以下となっている。

次に、上記構成の多層樹脂配線基板１１の製造手順について説明する。

まず、コア基材１２両面に銅箔を貼着した両面銅張積層板を用意する。そして、ＹＡＧレーザまたは炭酸ガスレーザを用いてレーザ孔あけ加工を行い、両面銅張積層板を貫通する貫通孔を所定位置にあらかじめ形成しておく。そして、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことでめっきスルーホール１７を形成した後、そのめっきスルーホール１７内に充填材１８を充填し熱硬化させる。さらに、銅めっきを行って蓋めっき層１９を形成し、さらに基材両面の銅箔のエッチングを行って第１層目の導体層をパターニングする。具体的には、無電解銅めっきの後、露光及び現像を行って所定パターンのめっきレジストを形成する。この状態で無電解銅めっき層を共通電極として電解銅めっきを施した後、まずレジストを溶解除去して、さらに不要な無電解銅めっき層をエッチングで除去する。

次に、コア基材１２の上面１３及び下面１４に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、第１フィルドビア導体２５，２６が形成されるべき位置に盲孔を有する第１層目の樹脂絶縁層２１，２２を形成する。次に、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に第１フィルドビア導体２５，２６を形成するとともに、第１層目の樹脂絶縁層２１，２２上に第２層目の導体層を形成する。

次に、第１層目の樹脂絶縁層２１，２２上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、第２フィルドビア導体３１，３２が形成されるべき位置に盲孔を有する第２層目の樹脂絶縁層４１，４２を形成する。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に第２フィルドビア導体３１，３２を形成するとともに、第２層目の樹脂絶縁層４１，４２上に第３層目の導体層を形成する。

次に、第２層目の樹脂絶縁層４１，４２上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、第３フィルドビア導体５１，５２が形成されるべき位置に盲孔を有する第３層目の樹脂絶縁層６１，６２を形成する。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記盲孔の内部に第３フィルドビア導体５１，５２を形成するとともに、第３層目の樹脂絶縁層６１，６２上に第４層目の導体層を形成する。

次に、第３層目の樹脂絶縁層６１，６２上に感光性エポキシ樹脂を被着し、露光及び現像を行うことにより、第４フィルドビア導体７１，７２が形成されるべき位置に孔を有する第４層目の樹脂絶縁層８１，８２を形成する。次に、従来公知の手法に従って電解銅めっきを行い、前記孔の内部に第４フィルドビア導体７１，７２を形成するとともに、第４層目の樹脂絶縁層８１，８２上にパッド７３，７７，９７（第５層目の導体層）を形成する。第１フィルドビア導体２５、第２フィルドビア導体３１、第３フィルドビア導体５１及び第４フィルドビア導体７１からなる本実施形態のクランク状ビア導体構造は、この段階で完成する。

この後、従来周知の手法によりソルダーレジスト９３，９４を形成した後、パッド７３，７７，９７の表面上に無電解ニッケルめっき及び無電解金めっきを順次施す。さらに、ピン取付用のパッド９７上にはんだ付けによって端子ピン９２を取り付ける。以上の結果、両面にビルドアップ層１５，１６を備える所望の多層樹脂配線基板１１が完成する。さらに、この多層樹脂配線基板１１にＩＣチップ９９やチップコンデンサ９１等を搭載すれば、オーガニックパッケージが完成する。

次に、複数のフィルドビア導体を有する多層樹脂配線基板１１を対象として行った熱応力解析のシミュレーションについて述べる。

このシミュレーションでは、多層樹脂配線基板１１に−５５℃〜１２５℃のサーマルショックを与えたときにフィルドビア導体の上部または底部に作用する熱応力の値（ＭＰａ)を計算した。ここでは市販の解析ソフト（商品名，ANSYS／Professional5.5）を用い、５種類のサンプルを対象として解析を行った。その結果を図５の表に示す。

図５の表中、「1-2B VIA」は第１フィルドビア導体を意味し、「2-3B VIA」は第２フィルドビア導体を意味し、「3-4B VIA」は第３フィルドビア導体を意味し、「4-5B VIA」は第４フィルドビア導体を意味している。また、下線を伴う太字の数値は、各ビア導体構造内でのビア底部の熱応力（ビア底応力）の最大値を示している。

ここで、サンプルナンバー１は、４つのフィルドビア導体が同軸線上に配置された、いわゆるスタックトビア導体構造である（比較例）。サンプルナンバー２は、４つのフィルドビア導体のうち、第１、第２及び第４フィルドビア導体が同軸線上に配置され、第３フィルドビア導体のみが図面右方向にシフトして配置されたものである。サンプルナンバー３は、４つのフィルドビア導体のうち、第１、第３及び第４フィルドビア導体が同軸線上に配置され、第２フィルドビア導体のみが図面右方向にシフトして配置されたものである。サンプルナンバー４は、図３等に示したものと同様の構造であって、４つのフィルドビア導体のうち、第１、第３及び第４フィルドビア導体が同軸線上に配置され、第２フィルドビア導体のみが図面左方向にシフトして配置されたものである。サンプルナンバー５は、４つのフィルドビア導体のうち、第１、第３フィルドビア導体が同軸線上に配置され、第２、第４フィルドビア導体が図面右方向にシフトして配置されたものである。

図５の表からも明らかなように、ビア底応力の最大値について比較すると、サンプルナンバー１のビア導体構造が１０２６Ｍｐａで最も大きかった。これに対して、サンプルナンバー２，３，４，５のビア導体構造は、順に８８４Ｍｐａ，８５９Ｍｐａ，７５５Ｍｐａ，８６３Ｍｐａであって、いずれも比較的低い値を示した。なかでも特にサンプルナンバー４のビア導体構造の値が低かった。

次に、多層樹脂配線基板１１に−５５℃〜１２５℃のサーマルショックを実際に１００回与えた後、ビア導体構造内の各ビア底部におけるクラックの発生状況を観察調査した（信頼性評価試験）。この結果についても図５の表に示す。表中、クラックレベルを０から５の数値を用いて段階的に示している。例えばレベル「０」はクラックが発生していないことを意味し、レベル「１」はごく軽度のクラックが発生していることを意味し、レベル「３」は軽度のクラックが発生していることを意味し、レベル「５」は重度のクラックが発生していることを意味している。

表５から明らかなようにサンプルナンバー１，２ではレベル５のクラックが認められた。それに対して、サンプルナンバー３，４，５ではレベル５のクラックは認められず、特にサンプルナンバー４，５ではクラック自体が全く認められなかった。

上述の熱応力解析及び信頼性評価の結果を総合すると、各サンプルのビア導体構造においてクラックが発生するリスクは、サンプルナンバー１，２では高く、サンプルナンバー３，４，５では低いということがわかった。

ちなみに図６のグラフは、各サンプルについてビア底応力の最大値を示すとともに、レベル５のクラックの発生の有無によって色分けして示したものである。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）この実施形態によると、第１フィルドビア導体２５，２６及び第３フィルドビア導体５１，５２間に介在される第２フィルドビア導体３１，３２が、所定量だけコア基材１２の上面１３に沿った方向にシフトして配置されている。このため、各フィルドビア導体の接続部分に対する応力集中が回避され、フィルドビア導体にクラックが生じにくくなる結果、接続信頼性が向上する。また、この程度のシフト量Ｌ１であれば、互いに連結された複数のフィルドビア導体からなるクランク状ビア導体構造の占有スペースもそれほど大きくならない。ゆえに、多層樹脂配線基板１１における信号配線の高密度化を妨げることがない。

なお、本発明は上記の実施形態のみに限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において任意に変更することができる。例えば、上記の実施形態では４つのフィルドビア導体からなるクランク状ビア導体構造を例示したが、３つからなるものや、５つまたは６つからなるクランク状ビア導体構造に具体化してもよい。

本発明を具体化した一実施形態の多層樹脂配線基板を示す全体概略図。実施形態の多層樹脂配線基板を示す要部拡大概略断面図。多層樹脂配線基板におけるクランク状ビア導体構造を示す拡大概略断面図。多層樹脂配線基板におけるクランク状ビア導体構造を示す拡大概略平面図。各サンプルについて行った熱応力解析及び信頼性評価の結果を示す表。各サンプルについて行った熱応力解析及び信頼性評価の結果を示すグラフ。従来例の多層樹脂配線基板を示す要部拡大概略断面図。

符号の説明

１１…多層樹脂配線基板
１２…コア基材
１３…主面としての上面
１７…めっきスルーホール
１８…充填材
１９…プレーン導体層としての蓋めっき層
２１…（第１層目の）樹脂絶縁層
２５…第１フィルドビア導体
３０…軸線
３１…第２フィルドビア導体
３５，５５…ビア接続ランド
４１…（第２層目の）樹脂絶縁層
５１…第３フィルドビア導体
６１…（第３層目の）樹脂絶縁層
８１…樹脂絶縁層
Ｌ１…シフト量
Ｄ１…最大径
Ｗ１…最小幅
Ｃ１…中心線

Claims

主面を有し、その内部に充填材が充填されためっきスルーホールを有し、前記充填材の端面を覆うように前記主面上にて配置された蓋めっき層を有するコア基材と、
前記主面上に３層以上積層して配置された複数の樹脂絶縁層と、
前記複数の樹脂絶縁層に設けられた複数のフィルドビア導体と、
前記複数の樹脂絶縁層の界面に配置され、前記複数のフィルドビア導体同士を互いに接続する複数のビア接続ランドと
を備え、
前記複数のフィルドビア導体は、同じ軸線上にて対向配置された第１フィルドビア導体及び第３フィルドビア導体と、前記第１フィルドビア導体及び前記第３フィルドビア導体間に１つのみ介在された第２フィルドビア導体とを含むとともに、
前記第１フィルドビア導体は、前記コア基材に最も近い第１層目の樹脂絶縁層に設けられ、前記蓋めっき層に直接接続され、前記蓋めっき層の中心線を基準として前記コア基材の前記主面に沿って前記中心線から遠ざかる方向にシフトして配置され、
前記第３フィルドビア導体は、第３層目の樹脂絶縁層に設けられ、前記第１フィルドビア導体と同じ軸線上にて対向配置され、
前記第２フィルドビア導体は、前記第１層目の樹脂絶縁層と前記第３層目の樹脂絶縁層との間に位置する第２層目の樹脂絶縁層に設けられ、前記軸線を基準として前記コア基材の前記主面に沿った方向にシフトして配置され、
前記第２フィルドビア導体のシフト量が、前記第１フィルドビア導体、前記第２フィルドビア導体及び前記第３フィルドビア導体の最大径以上に設定され、かつ前記ビア接続ランドの最小幅以下に設定されている
ことを特徴とする多層樹脂配線基板。