JP5207811B2

JP5207811B2 - 実装構造体および配線基板

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Publication number: JP5207811B2
Application number: JP2008114367A
Authority: JP
Inventors: 英敏湯川; 桂林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-04-24
Filing date: 2008-04-24
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-04-24
Also published as: JP2009267055A

Description

本発明は、各種オーディオビジュアル機器や家電機器、通信機器、コンピュータ機器又はその周辺機器などの電子機器に使用される配線基板と、かかる配線基板に半導体素子を実装した実装構造体とに関するものである。

従来より、ＩＣ（Integrated Circuit）若しくはＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体素子をバンプを介して配線基板に実装した実装構造体が知られている。

半導体素子の発熱等により実装構造体に熱が加わると、半導体素子および配線基板の熱膨張係数の差により、熱応力がバンプに加わり、半導体素子と配線基板とが剥離することがある。

なお、バンプの中央に括れを形成し、熱応力をバンプ全体に分散させる技術が提案されている（下記特許文献１参照）。
特開２００６−１６５２４１号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の技術では、バンプが配線基板の表面上に接続されているため、かかる接続箇所に応力が加わり、接続箇所が剥離する可能性がある。その結果、実装構造体の信頼性が低下するという問題があった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、信頼性に優れた実装構造体および配線基板を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の実装構造体は、絶縁層と導電層とが積層されてなり、前記絶縁層に設けられ一端側で前記導電層と接続されているビア導体を有する配線基板と、前記配線基板に実装され、前記ビア導体の他端側に接続されている半導体素子と、を備えた実装構造体であって、前記ビア導体は前記一端側から前記他端側に向かって幅が小さくなるとともに、前記ビア導体の一部は前記絶縁層の表面から突出しており、前記ビア導体は、突出方向の途中に括れ部、前記括れ部と比べて前記他端側に位置する上部、及び前記括れ部と比べて前記一端側に位置する、前記上部とは異なる材料で形成された下部を有し、且つ前記括れ部に前記上部の材料と前記下部の材料とによる合金層が形成されていて、前記上部が前記半導体素子と接続されていることを特徴とする。

また、本発明の実装構造体は、前記絶縁層の表面から前記ビア導体の突出した一部の側面にかけて形成されており、且つ前記突出した一部の側面から前記配線基板と対向する前記半導体素子の表面にかけて形成されている樹脂を備えたことを特徴とする。

また、本発明の実装構造体は、前記合金層が、錫、亜鉛又はニッケルのいずれか１種類の金属及び銅を含有することを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、絶縁層と導電層とが積層されてなり、前記絶縁層に設けられ一端側で前記導電層と接続されているとともに他端側で半導体素子と接続されるビア導体を有する配線基板であって、前記ビア導体は前記一端側から前記他端側に向かって幅が小さくなるとともに、前記ビア導体の一部は前記絶縁層の表面から突出しており、前記ビア導体は、突出方向の途中に括れ部、前記括れ部と比べて前記他端側に位置する上部、及び前記括れ部と比べて前記一端側に位置する、前記上部とは異なる材料で形成された下部を有し、且つ前記括れ部に前記上部の材料と前記下部の材料とによる合金層が形成されていて、前記上部が前記半導体素子と接続されることを特徴とする。

本発明は、信頼性に優れた実装構造体および配線基板を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態に係る配線基板を含む実装構造体を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実装構造体の平面図であって、図２は、実装構造体の断面図である。また、図３は、図２のＸ１部分を拡大図であって、突出ビア導体の断面図である。

実装構造体１は、配線基板２と、配線基板２に実装された、ＩＣ若しくはＬＳＩ等の半導体体素子３と、配線基板２および半導体素子３に接着した樹脂である接着樹脂４と、を含んで構成されている。

また、配線基板２は、導電層５と絶縁層６とを交互に複数層積層した積層体７と、絶縁層６に設けられた接続導体８およびビア導体９と、を含んで構成されている。導電層５は、所定の電気信号を伝達する信号線路としての機能と、半導体素子３を共通の電位、例えばアース電位にするグランド層としての機能とを備えている。なお、導電層５は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料からなる。

絶縁層６は、接着層６ａとフィルム層６ｂとを交互に複数積層して構成されている。接着層６ａは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等が使用される。かかる熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂のうち少なくともいずれか一つを使用することができる。熱可塑性樹脂としては、はんだリフロー時の加熱に耐える耐熱性を有する必要があることから、構成する材料の軟化温度が２００℃以上であることが望ましく、例えば、液晶ポリマー等を使用することができる。なお、接着層６ａの熱膨張率は、例えば１５ｐｐｍ／℃以上８０ｐｐｍ／℃以下である。また、接着層６ａは、乾燥後の厚みが例えば１μｍ以上１５μｍ以下となるように設定されている。

また、接着層６ａには、多数のフィラーが含有されていても構わない。接着層６ａにフィラーが含有されていることによって、接着層６ａの硬化前の粘度を調整することができ、接着層６ａの厚み寸法を所望の値に近づけて接着層６ａを形成することができる。フィラーは、球状であって、フィラーの径は、例えば０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下である。なお、フィラーは、例えば、酸化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。

フィルム層６ｂは、導電層５に対して、接着層６ａとなる接着材を介して貼り合わされており、例えば加熱プレス装置を用いて加熱しながら加圧した後、冷却することによって導電層５上に積層される。

フィルム層６ｂは、配線基板２の平坦性を確保するために精密に厚さが制御されている。また、フィルム層６ｂは、弾性変形可能であって、耐熱性と硬さに優れた特性の材料であることが望ましい。この様な特性を有するフィルム層６ｂとしては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂又は液晶ポリマー樹脂等、あるいはこれらの樹脂の混合物を用いることができる。なお、液晶ポリマーとは、溶融時に液晶状態あるいは光学的に複屈折する性質を有するポリマーを指し、一般に溶液状態で液晶性を示すリオトロピック液晶ポリマーや溶融時に液晶性を示すサーモトロピック液晶ポリマー、あるいは熱変形温度で分類される１型・２型・３型すべての液晶ポリマーを含むものである。

なかでもポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂、あるいはポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムを使用することが望ましい。ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂は、熱膨張率が−５ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下と小さい。このような低熱膨張樹脂を使用することによって、半導体素子４を実装する基板自体の熱膨張を抑制することができる。その結果、半導体素子３の熱膨張率に近づけることができ、半導体素子３が破壊されるのを効果的に防止することができる。なお、熱膨張率は、ＪＩＳＫ７１９７に準ずる。

また、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂、あるいはポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を含有する樹脂フィルムは、ポリイミドフイルムに比較して吸水率が低いため、積層した場合でも内部の層に水分が蓄積されにくいため、大気中に長期間保存された状態であっても、水分を除去する処理を行う必要がなく、製造工程を単純化することができる。

また、フィルム層６ｂの厚みは、例えば２μｍ以上２０μｍ以下となるように設定されており、接着層６ａとの厚みの差が７μｍ以下となるように形成されている。ここで、フィルム層６ｂと接着層６ａとの厚みの差は、接着層６ａが乾燥した後の両者の厚みの差とする。なお、フィルム層６ｂの厚みは、接着層６ａの厚みよりも大きくなるように設定されている。

絶縁層６には、貫通孔Ｐが形成されており、貫通孔Ｐに下部から上部に向けて幅が小さくなる接続導体８が設けられている。接続導体８は、上端および下端にて導電層５と接続しており、上下位置の異なる導電層５同士を電気的に接続することができる。接続導体８同士を直上直下に配置することによって、引き回す配線の距離を短くすることができ、配線基板２の小型化を実現することができる。また、配線の距離を短くすることによって、配線抵抗を小さく抑えることができ、消費電力の低減に寄与することができる。なお、接続導体８は、例えば、銅、銀、金、白金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料から成る。

また、積層体７の最外層の絶縁層６には、貫通孔Ｐが形成されており、貫通孔Ｐに、絶縁層６の表面から一部が突出するとともに突出方向（Ｚ方向）の途中に括れ部９ａを有するビア導体９が設けられている。ビア導体９は、括れ部９ａの下方の部位である下部９ｌと、括れ部９ａの上方の部位である上部９ｕと、を含んだ構成をしている。ビア導体９の下部９ｌは、絶縁層６に埋設されるとともに導電層５と接続部１０にて接続する埋設部９ｂを含み、且つビア導体９の下部９ｌおよび上部９ｕは、絶縁層６の表面から突出するとともに接着部材１１を介して半導体素子３の端子電極３ａと接続する突出部９ｃを含み、ビア導体９は、バンプとしての機能を有する。なお、括れ部９ａは、突出方向に垂直な平面（ＸＹ平面）における断面積である幅が、直上および直下の部位と比較して小さい部位のことをいう。その結果、ビア導体９は、半導体素子３の作動時の発熱等により接続部１
０に加わる熱応力を括れ部９ａに分散し、埋設部９ｂにて絶縁層６と当接してアンカー効果を奏するため、熱応力によりビア導体９が導電層５から剥離する可能性を抑制できる。また、ビア導体９が積層体７の表面に形成された表面電極と接続している場合は、熱応力により配線電極が積層体７の表面から剥離することがあるが、本実施の形態においては、ビア導体９が積層体７に埋設された導電層５と接続しているため、導電層５は絶縁層６の表面から剥離する可能性は低い。以上より、実装構造体１の信頼性が低下することを抑制できる。なお、接着部材１１は、錫、インジウム、又はビスマス等の低融点金属を主体とし、銅若しくは銀等を含有するはんだが用いられる。また、接着部材１１は、錫、インジウム、又はビスマス等の低融点金属を含有するめっき等の導電材料が用いられても構わない。

また、ビア導体９は、導電層５との接続部１０から突出部９ｃの括れ部９ａまで順次幅が小さくなっている。これにより、ビア導体９が積層体７の表面に当接することを抑制するため、熱応力が積層体７の表面と貫通孔Ｐの内壁面との間の角部に集中することを抑制できる。また、埋設部９ｂにて、ＸＹ平面方向だけでなくＺ方向においてもアンカー効果を奏するため、熱応力によりビア導体９が導電層５から剥離する可能性を抑制できる。また、ビア導体９の電気抵抗が、導電層５との接続部１０から突出部９ｃの括れ部９ａまでの部位において大きく変化することを抑制できる。

ビア導体９が絶縁層６の表面から突出する長さは、例えば、１５μｍ以上９０μｍ以下に設定されている。ビア導体９が絶縁層６の表面から突出する長さを１５μｍ以上とすることで、熱応力がビア導体９に加わった際に、ビア導体９の傾きを小さくすることができるため、ビア導体９にかかる熱応力を小さくすることができ、且つ配線基板２と半導体素子３との間により多くの空間を確保することにより、接着樹脂４を容易に注入することができ、気泡等の残留を低減し、実装構造体１の信頼性を向上させることができる。また、９０μｍ以下とすることで、例えば、エッチング時の水流等によるビア導体９の変形を抑制することができる。また、ビア導体９の幅は、例えば、１０μｍ以上４０μｍ以下に設定されている。ビア導体９の幅を１０μｍ以上とすることで、ビア導体９の機械的強度を向上させることができ、また、４０μｍ以下とすることで、ビア導体９をＸＹ平面にて微細に形成することができ、実装構造体１を小型化させつつビア導体９を多数形成できる。ビア導体９の幅は、括れ部９ａから上方および下方に向かって順次広くなっていき、最も幅が広くなる部位の幅は、括れ部９ａの幅の１．２倍以上２倍以下に設定されている。最も幅が広くなる部位の幅を、括れ部９ａの幅の１．２倍以上とすることで、接続部１０に加わる熱応力を良好に分散でき、また、２倍以下とすることにより、括れ部９ａの機械的強度を向上させることができる。

ビア導体９は、上部９ｕおよび下部９ｌが異なる金属からなり、括れ部９ａには、上部９ｕおよび下部９ｌの金属により合金層が形成されていることが望ましい。その結果、括れ部９ａの機械的強度を向上させることができる。ここで、例えば、ビア導体９の上部９ｕに用いられる材料としては、銅合金等が用いられ、ビア導体９の下部９ｌに用いられる材料としては、銅若しくはニッケル等が用いられる。この場合、上部９ｕの銅合金に含まれる金属が下部９ｌの銅若しくはニッケルに拡散することにより、括れ部９ａには、銅合金若しくはニッケル合金からなる合金層が形成される。なお、ビア導体９の上部９ｕの材料に用いられる銅合金としては、例えば、銅−錫合金、銅−亜鉛合金、又は銅−ニッケル合金等が用いられる。

配線基板２および半導体素子３には、接着樹脂４が接着している。接着樹脂４は、配線基板２の最外層の絶縁層６の表面と、ビア導体９の突出部９ｃの側面と、配線基板２と対向する半導体素子３の表面と、接着している。その結果、配線基板２およびビア導体９の接着と、ビア導体９および半導体素子３の接着と、を強固にすることができ、熱応力によりビア導体９が導電層５から剥離する可能性を抑制できる。

ここで、ビア導体９は括れ部９ａを有するため、突出部９ｃの側面と接着樹脂４との接着面積を増すとともにアンカー効果を奏し、突出部９ｃの側面と接着樹脂４との接着強度を向上させ、接着樹脂４が突出部９ｃの側面から剥離することを抑制できる。

また、ビア導体９は、括れ部９ａの上方に膨れ部９ｄを有していることが望ましい。なお、膨れ部９ｄは、膨れ部９ｄの直上および直下の部位と比較して、幅が大きい部位のことをいう。その結果、膨れ部９ａにおいても、突出部９ｃの側面と接着樹脂４との接着面積を増すとともにアンカー効果を奏し、突出部９ｃの側面と接着樹脂４との接着強度を向上させることができる。

半導体素子４には、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、又は炭化珪素等の材料が用いられる。ここで、絶縁層６には、半導体素子４の熱膨張率と近似する材料が用いられることが望ましい。この場合、絶縁層６には、例えば、液晶ポリマー、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリイミド樹脂、又はこれらの混合物を用いられる。その結果、半導体素子４と絶縁層６との熱膨張率の差が低減され、はんだリフロー若しくは半導体の発熱によって生じる熱応力を低減することができる。なお、半導体素子４の厚み寸法は、例えば０．１ｍｍから１ｍｍのものを使用することができる。

上述した実施の形態によれば、ビア導体９は、半導体素子３の作動時の発熱等により接続部１０に加わる熱応力を括れ部９ａに分散し、埋設部９ｂにて表面が絶縁層６と当接してアンカー効果を奏するため、熱応力によりビア導体９が導電層５から剥離する可能性を抑制できる。またビア導体９が積層体７に埋設された導電層５と接続しており、導電層５は絶縁層５の表面から剥離する可能性は低い。その結果、実装構造体１の信頼性が低下することを抑制できる。

次に、上述した配線基板２の製造方法について、図３から図１０を用いて説明する。

上面に突起１２が設けられた金属板１３を準備する。具体的には、まず、図３（Ａ）に示すように、内部に内部金属層１４を有する金属板１３を作製する。金属板１３は、例えば、銅、銅合金、又は銅合金に少量の添加物を加えた合金等から成り、フィルム層６ｂを貼り合わせることが可能な大きさに形成されている。なお、銅合金としては、例えば、銅−錫合金、銅−亜鉛合金、又は銅−ニッケル合金等が用いられる。内部金属層１４は、金属板１３の内部に平坦な層として形成されており、鉄、コバルト、ニッケル、クロム、チタン、又はアルミニウム等の金属材料から成る。また、金属板１３の上面および下面は、平坦に形成されており、鏡面加工されていることが望ましい。

次に、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）に示すように、金属板１３の上面に、感光性樹脂を用いたフォトレジストを接着し、配線パターンが描かれたガラスマスクを近接させて露光、現像を行うことで、第一レジストＲ１をパターニングする。そして、図４（Ａ）に示すように、第一レジストＲ１が形成されずに露出した金属板１３の上面を、塩化第二鉄若しくは塩化第二銅等の水溶液を主成分とするエッチング液を用いて、内部金属層１４の上面が露出するまでエッチングすることにより、下部より上部に向かって幅が狭くなっている突起１２を形成する。ここで、内部金属層１４は、金属板１３と比較して、エッチング液によりエッチングされにくい材料を用いているため、金属板１３の上面に内部金属層１４を露出させることにより、金属板１３に平坦な上面を形成することができる。さらに、図４（Ｂ）に示すように、突起１２上に被着したままの第一レジストＲ１を水酸化ナトリウム水溶液等を用いて除去する。

このようにして、上面に突起１２が設けられた金属板１３を準備することができる。

次に、突起１２を被覆するように金属板１３の上面に絶縁層６を形成する。図４（Ｃ）に示すように、上面に金属層１５が被着し、且つ下面に接着層６ａが被着しているフィルム層６ｂを準備する。フィルム層６ｂとしては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成るシートを用いる。なお、フィルム層６ｂの厚みは、例えば１μｍ以上２５μｍ以下に設定されている。

金属層１５は、従来周知のスパッタ法等を用いて、フィルム層６ｂ上に被着される。フィルム層６ｂ上への金属層１５の被着は、ロールツーロール式の処理を行うことが可能になるため、基板にフィルム層６ｂを被着させた状態でスパッタ法を用いて金属層１５を被着させるバッチ処理に比較して、装着と取出しに必要な時間が大幅に削減でき、生産性を向上させることができる。金属層１５としては、ニッケル、クロム、チタン、モリブデン、タングステン、ジルコニウム、銅、又はこれらの合金等の導電性材料が用いられる。なお、金属層１５の厚みは、例えば１μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。

接着層６ａは、ダイコート法若しくはドクターブレード法等を用いて、フィルム層６ｂ上に被着される。接着層６ａとしては、例えば、エポキシ系樹脂、シアネート系樹脂、ビスマレイミドトリアジン系樹脂、イミド系樹脂等、又はこれらの混合物を用いる。ここで、接着層６ａにはフィラーが含有されていても良く、フィラーの含有量を調整することによって、接着層６ａの厚みを調整することができる。なお、接着層６ａの厚みは、例えば１５μｍ以上５０μｍ以下に設定されている。また、フィラーは、例えば酸化ケイ素、非晶質シリカ、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、又は水酸化カルシウム等から成るものを用いる。

そして、図５（Ａ）に示すように、突起１２を接着層６ａで被覆するように、フィルム層６ｂを、接着層６ａを介して金属板１３に貼り合わせる。これにより、突起１２は、接着層６ａに埋設される。また、金属板の１２の上面が、内部金属層１４からなり、平坦に形成されているため、接着層６ａの下面を平坦にすることができ、後述する積層体７を形成する際に、積層体７を平坦に形成することができる。

このようにして、突起１２を被覆するように金属板１３の上面に絶縁層６を形成することができる。

次に、絶縁層６の突起１２の直上に位置する箇所にビア孔Ｖを形成し、突起１２の一部を露出する。図５（Ｂ）に示すように、例えば、ＹＡＧレーザー装置又はＣＯ_２レーザー装置を用いて、金属層１５の突起１２の直上に位置する箇所に向けてレーザー光を照射し、金属層１５から接着層６ａに埋設された突起１２の上面までを貫通するビア孔Ｖを形成し、突起１２の一部を露出する。ここで、ビア孔Ｖは、金属層１５から突起１２の上面に向かって、幅が小さくなるように形成される。このようにして、絶縁層６の突起１２の直上に位置する箇所にビア孔Ｖを形成し、突起１２の一部を露出することができる。

次に、金属板１３に電流を流し、突起１２の露出した表面にめっきを析出させて、ビア孔Ｖにビア導体９を形成する。具体的には、まず、図５（Ｃ）に示すように、ビア孔Ｖを形成した絶縁層６を電気めっき液内に設け、金属板１３に電気を流し、電気めっき法により、ビア孔Ｖの底部に露出する突起１２の表面にめっきを析出させる。そして、めっきによってビア孔Ｖを埋めることにより、下部から上部に向かって幅が大きくなるようにめっきを析出させる。その結果、下部から上部に向かって幅が小さい突起１２上に、下部から上部に向かって幅が大きくなるようにめっきを析出させることにより、括れ部９ａを有するビア導体を形成することができる。また、幅が狭く、積層方向への長さの長いビア導体９を容易に形成することができる。

ここで、めっきは、突起１２の材料と固溶体を形成する材料から成ることが望ましい。例えば、突起１２の材料として銅合金を用いるとともに、めっきの材料として、銅若しくはニッケルを用いた場合、突起１２の銅合金に含まれる金属がめっきの銅若しくはニッケルに拡散することにより、突起１２と突起１２上に形成されるめっきとの間に銅合金あるいはニッケル合金からなる合金層を形成することができ、括れ部９ａの機械的強度を向上させることができる。なお、銅合金は導電性が高く、配線抵抗を低減することができ、また、ニッケル合金は強度が高く、括れ部９ａの機械的強度を向上させることができる。また、突起１２の材料に用いられる銅合金としては、例えば、銅−錫合金、銅−亜鉛合金、又は銅−ニッケル合金等が用いられる。

そして、図６（Ａ）に示すように、金属層１５の一部と接するまでめっきを成長させる。めっきがビア孔Ｖを埋め、金属層１５の一部と接すると、金属層１５上にめっきが析出される。金属層１５上に析出するめっきは、導電層５の一部及びビア導体９の一部を構成するものである。このように、予め、金属層１５を形成しておくことによって、導電板１２側から析出するめっき以外に、金属層１５上にめっきを析出することができ、ビア導体９および導電層５の基となる表層の導体を１つの工程で形成することができ、従来よりも短い時間で形成することができる。

また、電気めっき法にて形成したビア導体９は、無電界めっき法で形成するビア導体に比べて、ビア導体を構成する分子の密度が大きく、外部からの熱に起因してクラックが発生しにくい。また、電気めっき法によれば、ビア導体９の一部を構成するめっきがビア孔Ｖの底面から成長するため、ビア孔Ｖにめっきの充填がし易い。

次に、図６（Ｂ）に示すように、フィルム層６ｂに形成されためっき上に、感光性樹脂を用いたフォトレジスト技術等の従来周知の薄膜加工技術を用いて、レジストをパターニングする。そして、レジストが形成されずに、露出しためっきを塩化第二鉄若しくは塩化第二銅等の水溶液を主成分とするエッチング液を用いてエッチングし、導電層５をパターニングすることができる。さらに、導電層５上に被着したままのレジストを、水酸化ナトリウム水溶液等を用いて除去する。

このようにして、金属板１３に電流を流し、突起１２の露出した表面にめっきを析出させて、ビア孔Ｖにビア導体９を形成することができる。その結果、突起１２を含み、括れ部９ａを有するビア導体９を形成することができる。

次に、絶縁層６および導電層５を交互に積層し、積層体７を形成する。図６（Ｃ）に示すように、新たに、上面に金属層１５が被着し、且つ下面に接着層６ａが被着しているフィルム層６ｂを準備する。なお、この絶縁層６は、上述した絶縁層６と同じ構成のものを用いる。そして、図７（Ａ）に示すように、絶縁層６を導電層５上に貼り合わせて、さらに熱プレスすることによって、接着層６ａを硬化させ、フィルム層６ｂを導電層５上に固着することができる。

次に、上述した方法を用いて、図７（Ｂ）に示すように、ビア導体９の直上に位置する絶縁層６に貫通孔Ｐを形成する。かかる貫通孔Ｐは、導電層５の一部が露出するように形成されており、貫通孔Ｐの内壁面からフィラーの一部が露出している。

そして、図７（Ｃ）および図８（Ａ）に示すように、貫通孔Ｐを形成した基板を電気めっき液内に設け、金属板１３に電気を流すことによって、貫通孔Ｐの内壁面に露出したフィラーを被覆するように、接続導体８を形成する。接続導体８は、貫通孔Ｐの底部から析出しためっきが成長することによって貫通孔Ｐにめっきが充填され、さらに、成長しためっきが金属層１５上にまで延在し、金属板１３から金属層１５にまで電気が流れ、金属層１５上にめっきが析出することによって形成される。

次に、図８(Ｂ)に示すように、フィルム層６ｂ上に形成されためっき上に、感光性樹脂を用いたフォトレジスト技術等の従来周知の薄膜加工技術を用いて、レジストをパターニングする。そして、レジストが形成されずに、露出しためっきを塩化第二鉄、又は塩化銅等の水溶液を主成分とするエッチング液等のエッチング液を用いてエッチングし、導電層５をパターニングすることができる。さらに、接続導体８及び導電層５上に被着したままのレジストを、水酸化ナトリウム水溶液等を用いて除去する。

さらに、図８（Ｃ）および図９（Ａ）に示すように、上述した方法を用いて、上述した絶縁層６及び導電層５の積層工程を繰り返すことで、絶縁層６及び導電層５を交互に複数層積層してなる積層体７を形成することができる。

次に、ビア導体９の一部である突起１２を残すように金属板１３をエッチングして、突起１２を含む突起導体１６を形成するとともに、絶縁層６の下面を露出する。図９（Ｂ）および図９（Ｃ）に示すように、金属板１３の下面に、感光性樹脂を用いたフォトレジストを接着し、配線パターンが描かれたガラスマスクを近接させて露光、現像を行うことで、第二レジストＲ２をパターニングする。そして、図１０（Ａ）に示すように、第二レジストＲ２が形成されずに露出した金属板１３の下面を、塩化第二鉄若しくは塩化第二銅等の水溶液を主成分とするエッチング液を用いてエッチングすることにより、突起１２を含む突起導体１６を形成する。なお、突起導体１６は、下端から絶縁層の下面に向かって幅広に形成される。さらに、図１０（Ｂ）に示すように、突起導体１６に被着したままの第二レジストＲ２を水酸化ナトリウム水溶液等を用いて除去する。なお、絶縁層６ｂの下面に残った内部金属層１４は、硫酸若しくは塩酸等を用いたエッチングによって除去できる。また、アルミナ、シリカ、又は炭化珪素等の粉末を空気等の気体若しくは水等の液体と共に基板表面に吹き付けるブラスト法等により、内部金属層１４を除去しても構わない。その結果、後述の絶縁層６も同時に除去でき、工程を簡略化できる。

このようにして、ビア導体９の一部である突起１２を残すように金属板１３をエッチングして、突起１２を含む突起導体１６を形成するとともに、絶縁層６の下面を露出することができる。また、絶縁層６の表面から突出する突起導体１６を容易に形成することができる。

次に、絶縁層６の下面を露出させた後、絶縁層６をエッチング若しくは上述のブラスト法により、ビア導体９の側面を露出させる。図１０（Ｃ）に示すように、過マンガン酸水溶液等により、フィルム層６ｂが露出するまで、樹脂層６ａをエッチングすることにより、ビア導体９の側面を露出させる。その結果、ビア導体９の括れ部９ａを露出させることができる。また、幅が狭く、絶縁層６の表面から突出する長さの長いビア導体９を、容易に形成する。なお、フィルム層６ｂは、樹脂層６ａと比較して、耐薬品性および機械的強度が高いため、エッチングされにくい。そして、平坦性の高いフィルム層６ｂを積層体７の下面に露出させることにより、配線基板２の平坦性を高めることができる。

このようにして、剛性の優れた基体としての機能を備えたコア基板を有さない、コアレス基板である配線基板２を作製することができる。そして、配線基板２に対して、ビア導体９を介して半導体素子４をフリップチップ実装することによって、図１に示す実装構造体１を作製することができる。

上述したように、本発明の実施形態に係る配線基板の製造方法によれば、金属板１３をエッチングすることにより、絶縁層６の表面から突出する突起導体１６を容易に形成することができる。また、金属板１３に設けた突起１２上に電気めっきを行い、ビア導体９を形成することにより、括れ部９ａを有するビア導体９を容易に形成することができる。また、金属板１３の一部である突起１２とビア導体９とからビア導体９を形成するため、幅が狭く、絶縁層６の表面から突出する長さの長いビア導体９を容易に形成することができる。

なお、一般的に、半導体素子の高性能化に伴い、バンプの数を増加させるため、バンプを小型化すると、バンプの高さが低くなり、半導体素子と配線基板との間隔が狭くなってしまう。その場合、半導体素子と配線基板との間に接着樹脂を注入しても、半導体素子と配線基板との間に気泡が残留し、この気泡に水分が蓄積して、ショートが起き易い。

これに対し、上述の製造方法によれば、幅が狭く、絶縁層６の表面から突出する長さの長いビア導体９を容易に形成することができるため、半導体素子４と配線基板２との間隔を広くできる。その結果、半導体素子４と配線基板２との間に接着樹脂４を容易に注入し、半導体素子４と配線基板２との間に気泡が残留することを抑制できるため、高性能の半導体の実装が可能となる。

なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

例えば、図１１に示すように、括れ部９ａの端部の高さ位置は、絶縁層６の厚み方向にずれて形成されていても構わない。これにより、括れ部９ａの全ての端部を含む平面における断面積を大きくすることできるため、括れ部１３の機械的強度を向上させることができる。この場合、図５（B）に示すビア孔Ｖを形成する際に、ビア孔Ｖを、少なくとも一部が突起１２上に位置するように、突起１２の直上からずらして形成した後、上述した本発明の実施形態と同様にめっきを形成することにより、括れ部９ａの端部の高さ位置を、絶縁層６の厚み方向にずらして形成することができる。

また、図４（B）に示す突起１２を形成する際に、例えば、突起１２の一部を除去する等により、突起１２の上面の端部の高さ位置を、突出方向にずらして形成した後、上述した本発明の実施形態と同様にめっきを形成することにより、括れ部９ａの端部の高さ位置を、絶縁層６の厚み方向にずらして形成しても構わない。

また、金属層１５の形成は、蒸着法を用いてもよい。かかる蒸着法を用いる場合、金属層１５の形成は、フィルム層６ｂに対してロールツウロールの連続真空蒸着装置を用いて行うことができる。

上述した本発明の実施形態は、サブトラクティブ法を用いた製造方法について説明した。セミアディティブ法を用いた製造も可能である。この場合は、図５（Ｂ）の後、金属層１５の表面に感光性レジストを形成し、マスクを用いて露光する。現像後、図５（Ｃ）と同様に電気めっきを行うと、ビア孔Ｖからめっきが成長し、ビア孔Ｖを埋める。さらに、めっきが成長して金属層１５の一部と接すると、金属層１５上でのめっきの析出が開始され、レジストが形成されていない部分にめっきが成長する。所望の厚さまでめっきが成長したところで、基板を取出して、レジストを除去し、金属層１５をエッチングで除去すると、図６（Ｂ）と同様の配線が形成できる。この方法は通常のセミアディティブ法と比較して無電解めっき工程やそれに伴う触媒付与工程が削減可能となるため、大幅な工程削減と製造期間の短縮を図ることができる。また、セミアディティブ法はサブトラクティブ法を用いた場合よりも配線の断面形状の制御が容易であるため、微細配線の形成に適している。

本発明の実施形態に係る実装構造体の断面図である。図１に示す実装構造体の要部拡大図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図８（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図９（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）は、図１に示す配線基板の製造工程を説明する断面図である。本発明の他の実施形態に係る実装構造体の要部拡大図である。

符号の説明

１実装構造体
２配線基板
３半導体素子
３ａ端子電極
４接着樹脂
５導電層
６絶縁層
６ａ接着層
６ｂフィルム層
７積層体
８接続導体
９ビア導体
９ａ括れ部
９ｂ埋設部
９ｃ突出部
９ｄ膨れ部
９ｌ下部
９ｕ上部
１０接続部
１１接着部材
１２突起
１３金属板
１４内部金属層
１５金属層
１６突起導体
Ｖビア孔
Ｐ貫通孔
Ｒ１第一レジスト
Ｒ２第二レジスト

Claims

絶縁層と導電層とが積層されてなり、前記絶縁層に設けられ一端側で前記導電層と接続されているビア導体を有する配線基板と、
前記配線基板に実装され、前記ビア導体の他端側に接続されている半導体素子と、を備えた実装構造体であって、
前記ビア導体は前記一端側から前記他端側に向かって幅が小さくなるとともに、前記ビア導体の一部は前記絶縁層の表面から突出しており、
前記ビア導体は、突出方向の途中に括れ部、前記括れ部と比べて前記他端側に位置する上部、及び前記括れ部と比べて前記一端側に位置する、前記上部とは異なる材料で形成された下部を有し、且つ前記括れ部に前記上部の材料と前記下部の材料とによる合金層が形成されていて、前記上部が前記半導体素子と接続されていることを特徴とする実装構造体。
請求項１に記載の実装構造体において、
前記絶縁層の表面から前記ビア導体の突出した一部の側面にかけて形成されており、且つ前記突出した一部の側面から前記配線基板と対向する前記半導体素子の表面にかけて形成されている樹脂を備えたことを特徴とする実装構造体。
請求項１に記載の実装構造体において、
前記合金層は、錫、亜鉛又はニッケルのいずれか１種類の金属及び銅を含有することを特徴とする実装構造体。
絶縁層と導電層とが積層されてなり、前記絶縁層に設けられ一端側で前記導電層と接続されているとともに他端側で半導体素子と接続されるビア導体を有する配線基板であって、
前記ビア導体は前記一端側から前記他端側に向かって幅が小さくなるとともに、前記ビア導体の一部は前記絶縁層の表面から突出しており、
前記ビア導体は、突出方向の途中に括れ部、前記括れ部と比べて前記他端側に位置する上部、及び前記括れ部と比べて前記一端側に位置する、前記上部とは異なる材料で形成された下部を有し、且つ前記括れ部に前記上部の材料と前記下部の材料とによる合金層が形成されていて、前記上部が前記半導体素子と接続されることを特徴とする配線基板。