JP5750896B2 - 回路基板及びその製造方法、並びに電子装置 - Google Patents
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Description
図1(A),(B)に示す回路基板1a,1bは、第1配線層2及び第2配線層3が、樹脂層4及び凹凸層5を介して貼り合わされた構造を有している。
まず、第1の実施の形態について説明する。
図2は第1の実施の形態に係る回路基板の一例を示す図である。尚、図2は第1の実施の形態に係る回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。
例えば、第1ビルドアップ層20の絶縁層21上に配置された凹凸層40の場合、接着層41に接着されている繊維42は、対向するコア層10側に延びるように林立している。これらの林立する各繊維42は、凹凸層40における凸部として機能し、隣接する繊維42間の領域は、凹凸層40における凹部として機能する。即ち、凹凸層40は、接着層41に接着されている繊維42の直径に相当する幅と、接着層41から延びている部分の長さに相当する高さをもった凸部を有し、隣接する繊維42の間隔に相当する幅をもった凹部を有している。
まず、ビルドアップ層の形成方法の一例を、図4〜図12を参照して順に説明する。ここでは、1枚の基板(支持体)の表裏面側にビルドアップ層を形成し、当該基板から2枚のビルドアップ層を分割して得る方法について説明する。
まず、図4(A)に示すように、基板201の表裏面に銅層202が設けられた支持体200を用意する。支持体200には、例えば、両面銅貼り板を用いる。支持体200には、例えば、平面サイズが340mm×510mm、厚さが1.0mmのものを用いる。
銅箔204には、支持体200の平面サイズよりも小さな平面サイズのものを用い、そのような銅箔204を、樹脂203の積層まで行った基板の中央部に積層する。例えば、平面サイズが330mm×500mmの銅箔204を、樹脂203を積層した支持体200の中央部上方に、樹脂203が外周部に10mm程度の幅で露出するように、積層する。
図4(C)の工程後、図5(A)に示すように、表裏面の3層箔205上にそれぞれ、レジストを積層し、露光、現像を行って、電極(コア層との電気接続用の電極)を形成する領域にレジストが残るように、レジストパターン206を形成する。このレジストパターン206を形成する際のレジストには、例えば、ドライフィルムレジストを用いる。
樹脂207(第1絶縁層)の形成後、図6(A)に示すように、表裏面側の各銅層205c(電極)に達するビアホール208を形成する。ビアホール208は、例えば、炭酸ガスレーザ等を用いたレーザドリリングにより、形成する。ビアホール208は、例えば、直径60μmで形成する。
シード層209の形成後、表裏面へのレジストの積層、露光、現像を行い、図7(A)に示すように、配線を形成する領域に開口部210aを設けたレジストパターン210を形成する。このときのレジストには、例えば、ドライフィルムレジストを用いる。
図8はビルドアップ層の第5形成工程の一例を示す図である。
所定層数分の配線211a及びビア211bの形成後は、表裏面に、ソルダーレジスト等の保護膜212を形成する。保護膜212は、最上層の配線211aの一部が表出するように形成する。この保護膜212から表出する配線211aの一部は、電極(形成するビルドアップ層の外部接続用の電極)になる。
図9に示したような切断後、その切断後の構造体220を、図10に示すように、銅箔204と3層箔205の間で分割する。これにより、切断後の構造体220を、支持体200の表裏面側に樹脂203及び銅箔204が残る構造部220aと、3層箔205上に積層形成された2つの構造部220bに分割する。構造部220aから分割された構造部220bが、ビルドアップ層に用いられる。
分割後の構造部220bの一方について、まず、図11(A)に示すように、保護膜212側(表面側)に保護フィルム213を貼り付ける。そして、図11(B)に示すように、3層箔205側(裏面側)に表出している、その3層箔205の銅層205aを、エッチングにより除去し、ニッケル層205bを表出させる。その後、図11(C)に示すように、ニッケル層205bをエッチングにより除去することにより、裏面側に、電極の銅層205c、及び第1絶縁層の樹脂207が表出する状態を得る。
ニッケル層205bの除去まで行った後は、図12(A)に示すように、保護フィルム213を剥離する。そして、表面側の保護膜212から表出して電極になる最上層の配線211aの一部、裏面側に表出して電極となる銅層205cの上に、図12(B)に示すように、無電解めっきにより、ニッケル(Ni)層214a及び金(Au)層214bを順にめっきする。例えば、厚さ5μmのニッケル層214a、及び厚さ0.1μmの金層を順にめっきする。これにより、めっき層214を形成する。
以上の工程により、2枚のビルドアップ層が得られる。尚、ここでは、支持体200の表裏面側に同じ構造を形成し、同じ構造を有する2枚のビルドアップ層を形成する場合を例にして説明した。このほか、上記の例に従い、支持体200の表裏面側に別々の構造を形成し、2種類のビルドアップ層を形成することも可能である。
続いて、コア層の形成方法の一例を、図13〜図16を参照して順に説明する。
まず、図13(A)に示すように、コア基板301の表裏面に銅層302が設けられた支持体300を用意する。支持体300には、例えば、両面銅貼り板を用いる。支持体300には、例えば、平面サイズが340mm×510mm、厚さが1.0mmのものを用いる。
銅層305aまで形成した後は、図14(A)に示すように、貫通孔303の中央に残る中空部に、樹脂306を充填する。樹脂306の形成後は、図14(B)に示すように、表裏面に、銅層307を形成する。
銅層307の形成後は、図15(A)に示すように、表裏面にレジストを積層し、露光、現像を行って、電極(ビルドアップ層との電気接続用の電極)を形成する領域にレジストが残るように、レジストパターン308を形成する。レジストパターン308を形成する際のレジストには、例えば、ドライフィルムレジストを用いる。
図16はコア層の第4形成工程の一例を示す図である。
そして、図16(B)に示すように、電極の表面、即ち銅層305a上に、無電解めっきにより、ニッケル層309a及び金層309bを順にめっきする。これにより、めっき層309を形成する。
続いて、コア層とビルドアップ層とを凹凸層を介在させて貼り合わせる方法の一例を、図17〜図22を参照して順に説明する。尚、ここでは、上記図2のコア層10と、第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30との貼り合わせを例にして説明する。第1の実施の形態に係る凹凸層40は、コア層10、第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30を貼り合わせる過程で形成することができる。
まず、貼り合わせるコア層10と、例えば第1ビルドアップ層20に、それぞれ凹凸層40を形成する。
接着層41の形成後、図18(A),(B)に示すように、絶縁層21上及びコア基板11上の接着層41に、所定の直径及び長さを有する繊維42を接着する。例えば、絶縁層21上及びコア基板11上に形成した接着層41に、繊維42として、直径10μm〜15μm、長さ80μm〜100μmのアラミド繊維を接着する。繊維42は、例えば、静電塗布法を用いて接着層41上に配置することができる。即ち、接着層41を形成したコア層10及び第1ビルドアップ層20と、繊維42とを、それぞれ所定電荷に帯電させ、静電気力で繊維42を接着層41上に分散させて付着する。繊維42の付着後は、接着層41を硬化させるための熱処理を行う。例えば、繊維42を付着させた接着層41を、150℃で熱処理し、硬化させ、繊維42を接着層41上に接着する。
図19は第1の実施の形態に係る貼り合わせの第3工程の一例を示す図である。
コア層10、並びに第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30に、凹凸層40を形成した後は、図20(A),(B)に示すように、第1ビルドアップ層20の電極22c上、及び第2ビルドアップ層30の電極32c上に、接合部材60を形成する。例えば、接合部材60として、スズ(Sn)−ビスマス(Bi)系のはんだペーストを形成する。はんだペーストは、スクリーン印刷法を用いて形成することができる。
上記のように第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30に接合部材60を形成する一方、コア層10の表裏面には、電極12a,12bを除く領域、即ち凹凸層40を形成した領域に、樹脂層50を形成する。樹脂層50には、例えば、コア層10の電極12a,12bを除いた領域に開口部を設けた、未硬化状態の樹脂フィルムを用いる。この工程では、このような樹脂フィルムを、コア層10に仮貼りする。
次いで、図22に示すように、樹脂層50を形成したコア層10の表裏面側に、接合部材60を形成した第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30を、互いに凹凸層40を形成した面同士を対向させて、積層する。そして、例えば、位置決め用のピン等を用い、コア層10、第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30を、それらの積層状態を保持して金型にセットし、加圧しながら加熱する。例えば、真空プレス機において、1MPaで加圧しながら180℃で熱処理する。
尚、このように加圧及び加熱を行った後に、電極22d,32dの位置に開口部を有する保護膜23,33を形成し、電極22d,32d上に、無電解めっきにより、ニッケル層及び金層を順にめっきし、めっき層24,34を形成してもよい。
図25は第2の実施の形態に係る回路基板の一例を示す図である。尚、図25は第2の実施の形態に係る回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。
ここでは、第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30と、コア層10との、凹凸層440及び樹脂層50を介した貼り合わせを例にして説明する。
インプリント法に用いる金型を形成するには、まず、図26(A)に示すように、シリコン(Si)基板等の半導体基板500の表面(一方の面)に、レジスト501を形成する。例えば、半導体基板500上にフォトレジストを塗布し、それをベークして半硬化の状態とする。
レジスト501への開口部501aの形成後は、図26(C)に示すように、そのレジスト501をマスクにして半導体基板500のエッチングを行い、凹凸500aを形成する。例えば、RIE(Reactive Ion Etching)により、半導体基板500に凹凸500aを形成する。
母型500Aの形成後は、図27(A)に示すように、母型500Aの凹凸500aを埋め込む金属層510を形成する。例えば、金属層510として、電解めっき法を用いてニッケル層を形成する。
まず、貼り合わせるコア層10と、例えば第1ビルドアップ層20に、それぞれ凹凸層440を形成する。
図29は第2の実施の形態に係る貼り合わせの第2工程の一例を示す図である。
樹脂441に凹凸441aを転写した後は、金型510Aを樹脂441から外し、熱処理を行って、樹脂441を硬化させる。これにより、図30(A),(B)に示したような、コア層10上及び第1ビルドアップ層20上に設けられた、凹凸441aを有する樹脂441の成形体を得る。
凹凸441aを形成した樹脂441の硬化後、即ち成形体の形成後は、図31(A),(B)に示すように、コア層10及び第1ビルドアップ層20の樹脂441の形成面側に対し、プラズマ処理(太矢印で図示)を実施する。このプラズマ処理により、樹脂441の成形体の表層部を除去し、コア層10の電極12a、及び第1ビルドアップ層20の電極22cを表出させる。これにより、コア層10の、電極12aを除くコア基板11上に設けられた凹凸層440、及び第1ビルドアップ層20の、電極22cを除く絶縁層21上に設けられた凹凸層440が、それぞれ形成される。
コア層10の、第2ビルドアップ層30を貼り合わせる面上、及び第2ビルドアップ層30の、コア層10を貼り合わせる面上にも、図28〜図31に示したのと同様にして、図32(A),(B)に示すように、それぞれ凹凸層440を形成する。
コア層10、並びに第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30に、それぞれ凹凸層440を形成した後は、図33(A),(B)に示すように、第1ビルドアップ層20の電極22c上、及び第2ビルドアップ層30の電極32c上に、接合部材60を形成する。例えば、接合部材60として、スズ−ビスマス系のはんだペーストを、スクリーン印刷法を用いて形成する。
上記のように第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30に接合部材60を形成する一方、コア層10の表裏面には、電極12a,12bを除く領域に、樹脂層50を形成する。樹脂層50には、例えば、コア層10の電極12a,12bを除いた領域に開口部を設けた、未硬化状態の樹脂フィルムを用いる。
次いで、図35に示すように、樹脂層50を形成したコア層10の表裏面側に、接合部材60を形成した第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30を、互いに凹凸層440を形成した面同士を対向させて、積層する。そして、コア層10、第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30を、それらの積層状態を保持して金型にセットし、加圧しながら加熱する。
尚、樹脂441の形成(図28,図32)の前、樹脂層50の形成(図34)の前に、酸素等を用いたプラズマ処理を行うようにしてもよい。
上記第1,第2の実施の形態では、凹凸層40,440を用いてコア層10、第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30が貼り合わせられた回路基板100,400について説明した。このほか、上記のような凹凸層40,440を用いてビルドアップ層同士を貼り合わせることも可能である。
図36に示す、第3の実施の形態に係る回路基板600は、第3ビルドアップ層610の表裏面側に、第1ビルドアップ層20及び第2ビルドアップ層30が貼り合わされている。ここでは一例として、第3ビルドアップ層610と第1ビルドアップ層20が凹凸層40及び樹脂層50を介して貼り合わされ、第3ビルドアップ層610と第2ビルドアップ層30が凹凸層40及び樹脂層50を介して貼り合わされた形態を図示している。
上記のように配線層(コア層、ビルドアップ層)の貼り合わせに凹凸層40,440を用いた回路基板には、半導体素子等の電子部品を実装することができる。また、そのように電子部品を実装した回路基板は、マザーボード等、更に別の回路基板に実装することができる。
以上、凹凸層40,440を用いた回路基板について説明したが、1つの回路基板内に凹凸層40,440の双方が混在する形態とすることも可能である。
(付記1) 第1配線層と、
前記第1配線層に対向して配置された第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層の間に設けられた樹脂層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記樹脂層に埋め込まれた凹凸層と
を含むことを特徴とする回路基板。
前記凹凸層が設けられる前記面上に配置された接着層と、
前記接着層に接着された複数の繊維と
を含むことを特徴とする付記1に記載の回路基板。
(付記4) 前記凹凸層は、前記凹凸層が設けられる前記面側と反対側に凹凸が形成された成形体であることを特徴とする付記1に記載の回路基板。
(付記6)前記凹凸層は、前記第1配線層と前記第2配線層とを電気的に接続する領域を除いて設けられていることを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の回路基板。
前記第1配線層の第1面側に対向して配置された第2配線層と、
前記第1配線層の第2面側に対向して配置された第3配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層の間に設けられた第1樹脂層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記第1樹脂層に埋め込まれた第1凹凸層と、
前記第1配線層と前記第3配線層の間に設けられた第2樹脂層と、
前記第1配線層と前記第3配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記第2樹脂層に埋め込まれた第2凹凸層と
を含むことを特徴とする回路基板。
前記第1配線層と前記第2配線層とを、前記凹凸層及び樹脂層を挟んで、対向させて配置する工程と、
前記樹脂層を用いて前記第1配線層と前記第2配線層とを貼り合わせる工程と
を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
前記凹凸層を設ける前記面上に接着層を配置する工程と、
前記接着層に複数の繊維を接着する工程と
を含むことを特徴とする付記8に記載の回路基板の製造方法。
(付記11) 前記凹凸層を設ける工程は、
前記凹凸層を設ける前記面上に樹脂を配置する工程と、
前記樹脂に、金型を用いて凹凸を形成する工程と
を含むことを特徴とする付記8に記載の回路基板の製造方法。
前記第1配線層に対向して配置された第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層の間に設けられた樹脂層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記樹脂層に埋め込まれた凹凸層と
を有する回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体素子と
を含むことを特徴とする電子装置。
2 第1配線層
3 第2配線層
4,50,611 樹脂層
5,40,440 凹凸層
5a,441a,500a,510a 凹凸
10 コア層
11,301 コア基板
11a,303,613 貫通孔
12,22,32,612 導電パターン
12a,12b,22c,22d,32c,32d,614a,614b 電極
12c,22b,32b,211b,613a ビア
13,24,34,214,309 めっき層
14,203,207,306,441 樹脂
20 第1ビルドアップ層
21,31 絶縁層
22a,32a,211a 配線
23,33,212 保護膜
30 第2ビルドアップ層
41 接着層
42 繊維
60 接合部材
200,300 支持体
201 基板
202,205a,205c,211,302,305,305a,307 銅層
204 銅箔
205 3層箔
205b,214a,309a ニッケル層
206,210,308 レジストパターン
208 ビアホール
209,304 シード層
210a,501a 開口部
213 保護フィルム
214b,309b 金層
220 構造体
220a,220b 構造部
500 半導体基板
500A 母型
501 レジスト
502 露光マスク
510 金属層
510A 金型
610 第3ビルドアップ層
700 電子装置
710 半導体素子
711,721 バンプ
720 マザーボード
Claims (4)
- 第1配線層と、
前記第1配線層に対向して配置された第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層の間に設けられた樹脂層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記樹脂層に埋め込まれた凹凸層と
を含み、
前記凹凸層は、
前記凹凸層が設けられる面上に配置された接着層と、
前記接着層に接着された複数の繊維と
を含み、
前記第1配線層と前記第2配線層とは、前記樹脂層内で電気的に接続されていることを特徴とする回路基板。 - 第1配線層と、
前記第1配線層の第1面側に対向して配置された第2配線層と、
前記第1配線層の第2面側に対向して配置された第3配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層の間に設けられた第1樹脂層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記第1樹脂層に埋め込まれた第1凹凸層と、
前記第1配線層と前記第3配線層の間に設けられた第2樹脂層と、
前記第1配線層と前記第3配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記第2樹脂層に埋め込まれた第2凹凸層と
を含み、
前記第1凹凸層は、
前記第1凹凸層が設けられる面上に配置された第1接着層と、
前記第1接着層に接着された複数の第1繊維と
を含み、
前記第2凹凸層は、
前記第2凹凸層が設けられる面上に配置された第2接着層と、
前記第2接着層に接着された複数の第2繊維と
を含み、
前記第1配線層と前記第2配線層とは、前記第1樹脂層内で電気的に接続され、
前記第1配線層と前記第3配線層とは、前記第2樹脂層内で電気的に接続されていることを特徴とする回路基板。 - 第1配線層及び第2配線層の少なくとも一方の面上に凹凸層を設ける工程と、
前記第1配線層と前記第2配線層とを、前記凹凸層及び樹脂層を挟んで、対向させて配置する工程と、
前記樹脂層を用いて前記第1配線層と前記第2配線層とを貼り合わせる工程と
を含み、
前記凹凸層を設ける工程は、
前記凹凸層を設ける面上に接着層を配置する工程と、
前記接着層に複数の繊維を接着する工程と
を含み、
前記第1配線層と前記第2配線層とを貼り合わせる工程は、前記第1配線層と前記第2配線層とを前記樹脂層内で電気的に接続する工程を含むことを特徴とする回路基板の製造方法。 - 第1配線層と、
前記第1配線層に対向して配置された第2配線層と、
前記第1配線層と前記第2配線層の間に設けられた樹脂層と、
前記第1配線層と前記第2配線層との対向面の少なくとも一方の面上に設けられ、前記樹脂層に埋め込まれた凹凸層と
を有し、
前記凹凸層は、
前記凹凸層が設けられる面上に配置された接着層と、
前記接着層に接着された複数の繊維と
を含み、
前記第1配線層と前記第2配線層とは、前記樹脂層内で電気的に接続されている回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体素子と
を含むことを特徴とする電子装置。
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