JP6220799B2 - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、配線層と絶縁層とが積層された配線基板、及びその製造方法に関する。
従来より、絶縁層と配線層とが積層された配線基板が知られている。図１〜図３は、従来の配線基板を例示する部分断面図である。図４は、従来の配線基板を例示する部分底面図である。
図１を参照するに、配線基板１００は、第１配線層１１０、第１絶縁層１２０、第２配線層１３０、第２絶縁層１４０等が順次積層された構造を有する。第１配線層１１０と第２配線層１３０とは、第１絶縁層１２０を貫通するビアホール１２０ｘ内に充填されたビア配線（第２配線層１３０の一部）を介して電気的に接続されている。第１配線層１１０の下面は第１絶縁層１２０から露出しており、半導体チップ等と接続される電極パッドとして機能する（以降、第１配線層１１０を電極パッド１１０と称する場合がある）。
ところで、図１のように、ビアホール１２０ｘ内に充填されたビア配線の端面１３０ａに電極パッド１１０が形成されている構造では、ビア配線の端面１３０ａの面積よりも電極パッド１１０の下面の面積を大きくしなければならないため、電極パッド１１０を狭ピッチ化する際の障害となる。
そこで、図２に示す配線基板１００Ａのように、第１配線層１１０を形成せず、ビア配線の端部（端面１３０ａ近傍）を電極パッドとして機能させる構造が提案されている（以降、ビア配線の端部を電極パッド１３０と称する場合がある）。
又、図３及び図４に示す配線基板１００Ｂのように、図２の電極パッド１３０の配置されていない領域に第１配線層１１０を配線パターンとして引き回す構造が提案されている。配線基板１００Ｂでは、電極パッド１３０の配置されていない領域に第１配線層１１０を配線パターンとして引き回しているため、配線基板１００や配線基板１００Ａに比べて配線設計の自由度が高く、かつ、電極パッド１３０の狭ピッチ化にもある程度は対応可能である。電極パッド１３０のピッチは、例えば、１２０〜１５０μｍ程度とすることができる。
しかしながら、配線基板１００Ｂの構造では、電極パッド１３０の配置されていない領域に第１配線層１１０を形成しているため、電極パッド１３０の更なる狭ピッチ化には対応できない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、従来よりも電極パッドの狭ピッチ化を可能とする配線基板、及びその製造方法を提供することを課題とする。
本配線基板は、配線基板の表面となる絶縁層の一方の面から電極パッド及び配線層が露出している配線基板であって、前記電極パッドは、前記絶縁層を貫通する貫通配線の一方の端部の前記一方の面からの露出面であり、前記配線層は、前記一方の面からの露出面と、前記露出面の反対面と、前記露出面と前記反対面とを接続する側面と、を有し、前記配線層の一部は、前記貫通配線の一方の端部と接続されており、前記配線層と前記貫通配線の一方の端部との接続部分において、前記配線層に貫通孔はなく、前記配線層の前記反対面及び前記側面は、前記貫通配線に覆われ、前記反対面及び前記側面が前記貫通配線に覆われた部分の前記配線層の前記絶縁層の一方の面からの露出面が、前記電極パッドの一部であることを要件とする。
開示の技術によれば、従来よりも電極パッドの狭ピッチ化を可能とする配線基板、及びその製造方法を提供できる。
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
〈第１の実施の形態〉
［第１の実施の形態に係る配線基板の構造］
まず、第１の実施の形態に係る配線基板の構造について説明する。図５は、第１の実施の形態に係る配線基板を例示する断面図である。図６は、第１の実施の形態に係る配線基板を例示する部分底面図である。なお、図５は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。図５及び図６を参照するに、第１の実施の形態に係る配線基板１０は、第１配線層１１、第１絶縁層１２、第２配線層１３、第２絶縁層１４、第３配線層１５、第３絶縁層１６、第４配線層１７、ソルダーレジスト層１８が順次積層された構造を有するコアレスのビルドアップ配線基板である。
［第１の実施の形態に係る配線基板の構造］
まず、第１の実施の形態に係る配線基板の構造について説明する。図５は、第１の実施の形態に係る配線基板を例示する断面図である。図６は、第１の実施の形態に係る配線基板を例示する部分底面図である。なお、図５は、図６のＡ−Ａ線に沿う断面を示している。図５及び図６を参照するに、第１の実施の形態に係る配線基板１０は、第１配線層１１、第１絶縁層１２、第２配線層１３、第２絶縁層１４、第３配線層１５、第３絶縁層１６、第４配線層１７、ソルダーレジスト層１８が順次積層された構造を有するコアレスのビルドアップ配線基板である。
なお、本実施の形態では、便宜上、第１絶縁層１２側を下、ソルダーレジスト層１８側を上とする。例えば第１絶縁層１２の第２絶縁層１４と接する面は上面であり、第１絶縁層１２の露出面（第２絶縁層１４と接する面の反対面）は下面である。
配線基板１０において、第１配線層１１は、上面（第２配線層１３側の面）と側面とが第１絶縁層１２で覆われ、下面（上面の反対面）が第１絶縁層１２から露出するように形成されている。第１配線層１１の下面は、第１絶縁層１２の下面と略面一とされている。第１配線層１１の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第１配線層１１の厚さは、例えば、１０〜２０μｍ程度とすることができる。第１配線層１１のピッチは、例えばライン／スペースで８μｍ／８μｍ〜１５μｍ／１５μｍ程度とすることができる。
なお、第１配線層１１のライン幅を、後述の第１電極パッド１３の直径より狭くすると、第１配線層１１と第１電極パッド１３との接続面積が増加し、接続信頼性が向上する。
第１絶縁層１２は、第１配線層１１の上面と側面とを覆い、下面を露出するように形成されている。第１絶縁層１２の材料としては、例えばエポキシ系樹脂を主成分とする絶縁性樹脂等を用いることができる。第１絶縁層１２の材料である絶縁性樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂を用いることができる。第１絶縁層１２の厚さは、例えば、１５〜３５μｍ程度とすることができる。第１絶縁層１２は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
第２配線層１３は、第１絶縁層１２上に形成されている。第２配線層１３は、第１絶縁層１２を貫通し、第１ビアホール１２ｘ（貫通孔）内に充填されたビア配線（貫通配線）、及び第１絶縁層１２上に形成された配線パターンを含んで構成されている。第１ビアホール１２ｘは、第２絶縁層１４側の開口部の面積が配線基板１０の外部側の開口部の面積よりも大となる円錐台状である。第２配線層１３の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第２配線層１３を構成する配線パターンの厚さは、例えば１０〜２０μｍ程度とすることができる。
第２配線層１３を構成するビア配線の端面１３ａは第１絶縁層１２の下面から露出しており、第１絶縁層１２の下面と略面一とされている。つまり、第１絶縁層１２の下面からは、第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａが露出しており、第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａは第１絶縁層１２の下面と略面一とされている。なお、第２配線層１３を構成するビア配線において、ビア配線の端面１３ａから第１配線層１１と同程度の厚さの部分を、ビア配線の端部と称する場合がある。第２配線層１３を構成するビア配線の端部は、半導体チップ等（図示せず）と電気的に接続される電極パッドとして機能する。以降、第２配線層１３を構成するビア配線の端部を第１電極パッド１３と称する場合がある。
本実施の形態では、第１電極パッド１３側が半導体チップ搭載側である。第１電極パッド１３の露出面（ビア配線の端面１３ａ）の平面形状は例えば円形であり、その直径は例えば４０〜６０μｍ程度とすることができる。なお、第１電極パッド１３の露出面（ビア配線の端面１３ａ）の径は、第２絶縁層１４側のビア配線端面の径よりも小さい。第１電極パッド１３のピッチは、例えば、７０〜１００μｍ程度とすることができる。
第１電極パッド１３（ビア配線の端部）は、第１配線層１１を含んで構成されている。言い換えれば、第１配線層１１は、第１電極パッド１３を通って配線パターンとして引き回されている。但し、全部の第１電極パッド１３が第１配線層１１を含んで構成されていなくても構わない。第１配線層１１を含んで構成されていない第１電極パッド１３は、第１配線層１１とは直接電気的に接続されず、第２配線層１３を構成するビア配線や配線パターンを介して他の配線層と電気的に接続される。又、隣接する第１電極パッド１３間に、第１配線層１１の一部が引き回されていてもよい。
このように、本実施の形態では、第１電極パッド１３（ビア配線の端部）の一部又は全部から、第１配線層１１を配線パターンとして引き回している。このため、例えば、従来例の図３や図４のように、電極パッド１３０の配置されていない領域のみで第１配線層１１０を配線パターンとして引き回す構造（電極パッド１３０のピッチは、例えば、１２０〜１５０μｍ程度）と比べて、第１電極パッド１３を狭ピッチ化（第１電極パッド１３のピッチは、例えば、７０〜１００μｍ程度）できる。
又、第１電極パッド１３（ビア配線の端部）は、露出面（端面１３ａ）の径が第２絶縁層１４側の径よりも小さいテーパー形状であり、かつ、第１電極パッド１３の一部又は全部は第１配線層１１の上面及び側面と接触している。このため、第１電極パッド１３は引っ張り強度が強く、第１電極パッド１３上に半導体チップが搭載された際の接続信頼性を向上できる。つまり、配線基板１０の第１電極パッド１３上に半導体チップが搭載された半導体パッケージ（例えば、図１８参照）において、半導体チップとの接続部に熱応力が印加された場合等に、第１電極パッド１３と半導体チップとの接続信頼性を向上できる。
第２絶縁層１４は、第１絶縁層１２上に、第２配線層１３を覆うように形成されている。第２絶縁層１４の材料としては、第１絶縁層１２と同様の絶縁性樹脂を用いることができる。第２絶縁層１４の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。第２絶縁層１４は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
第３配線層１５は、第２絶縁層１４上に形成されている。第３配線層１５は、第２絶縁層１４を貫通し第２配線層１３の上面を露出する第２ビアホール１４ｘ内に充填されたビア配線、及び第２絶縁層１４上に形成された配線パターンを含んで構成されている。第２ビアホール１４ｘは、第３絶縁層１６側に開口されていると共に、第２配線層１３の上面によって底面が形成された、開口部の面積が底面の面積よりも大となる円錐台状の凹部となっている。又、この凹部内にビア配線が形成されている。
第３配線層１５は、第２ビアホール１４ｘの底部に露出した第２配線層１３と電気的に接続されている。第３配線層１５の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第３配線層１５を構成する配線パターンの厚さは、例えば１０〜２０μｍ程度とすることができる。
第３絶縁層１６は、第２絶縁層１４上に、第３配線層１５を覆うように形成されている。第３絶縁層１６の材料としては、第１絶縁層１２及び第２絶縁層１４と同様の絶縁性樹脂を用いることができる。第３絶縁層１６の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。第３絶縁層１６は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
第４配線層１７は、第３絶縁層１６上に形成されている。第４配線層１７は、第３絶縁層１６を貫通し第３配線層１５の上面を露出する第３ビアホール１６ｘ内に充填されたビア配線、及び第３絶縁層１６上に形成された配線パターンを含んで構成されている。第３ビアホール１６ｘは、ソルダーレジスト層１８側に開口されていると共に、第３配線層１５の上面によって底面が形成された、開口部の面積が底面の面積よりも大となる円錐台状の凹部となっている。又、この凹部内にビア配線が形成されている。
第４配線層１７は、第３ビアホール１６ｘの底部に露出した第３配線層１５と電気的に接続されている。第４配線層１７の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第４配線層１７を構成する配線パターンの厚さは、例えば１０〜２０μｍ程度とすることができる。
ソルダーレジスト層１８は、第３絶縁層１６上に、第４配線層１７を覆うように形成されている。ソルダーレジスト層１８は開口部１８ｘを有し、開口部１８ｘの底部には第４配線層１７の一部が露出している。開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７は、マザーボード等の実装基板（図示せず）と電気的に接続される電極パッドとして機能する。必要に応じ、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７上に、金属層を形成してもよい。金属層の例としては、Ａｕ層や、Ｎｉ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＰｄ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）等を挙げることができる。
更に、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７上に（開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７上に金属層が形成されている場合には、金属層上に）はんだボールやリードピン等の外部接続端子を形成しても構わない。外部接続端子は、マザーボード等の実装基板（図示せず）と電気的に接続するための端子となる。但し、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７（第４配線層１７上に金属層が形成されている場合には、金属層）自体を、外部接続端子としても良い。
以降、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７を第２電極パッド１７と称する場合がある。本実施の形態では、第２電極パッド１７側が外部接続端子側である。第２電極パッド１７の平面形状は例えば円形であり、その直径は例えば２００〜１０００μｍ程度とすることができる。第２電極パッド１７のピッチは、前述の第１電極パッド１３のピッチ（例えば１００〜２００μｍ程度）よりも広く、例えば５００〜１２００μｍ程度とすることができる。
なお、配線基板１０において、第４配線層１７を構成する配線パターンを第３絶縁層１６上に引き出して形成し、第３絶縁層１６上に引き出された配線パターンをソルダーレジスト層１８の開口部１８ｘから露出させ、第２電極パッド１７としても良い。つまり、第４配線層１７の第３ビアホール１６ｘ上以外の部分を第２電極パッド１７としても良い。
［第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法］
続いて、第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図７〜図１６は、第１の実施の形態に係る配線基板の製造工程を例示する図である。
続いて、第１の実施の形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図７〜図１６は、第１の実施の形態に係る配線基板の製造工程を例示する図である。
まず、図７に示す工程では、支持体２１を準備する。支持体２１としては、シリコン板、ガラス板、金属板、金属箔等を用いることができるが、本実施の形態では、支持体２１として銅箔を用いる。後述する図８や図１０に示す工程等において電解めっきを行う際の給電層として利用でき、後述する図１６に示す工程で容易にエッチングにより除去可能だからである。支持体２１の厚さは、例えば３５〜１００μｍ程度とすることができる。
次に、図８に示す工程では、支持体２１をめっき給電層に利用する電解めっき法等により、支持体２１の一方の面にエッチング停止層２２を形成する。エッチング停止層２２の材料としては、例えば、ニッケル（Ｎｉ）を用いることができる。エッチング停止層２２の厚さは、例えば、１〜３μｍ程度とすることができる。但し、後述の図１６に示す工程で、銅箔からなる支持体２１をエッチングで除去する際に支持体２１と一緒に除去されない材料であれば、エッチング停止層２２として、例えば、錫（Ｓｎ）やクロム（Ｃｒ）等のニッケル（Ｎｉ）以外の材料を用いても構わない。
次に、図９に示す工程では、支持体２１の一方の面に、エッチング停止層２２を介して、第１配線層１１に対応する開口部２３ｘを有するレジスト層２３を形成する。具体的には、エッチング停止層２２上に、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等を含む感光性樹脂組成物からなる液状又はペースト状のレジストを塗布する。或いは、エッチング停止層２２上に、例えばエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等を含む感光性樹脂組成物からなるフィルム状のレジスト（例えば、ドライフィルムレジスト等）をラミネートする。そして、塗布又はラミネートしたレジストを露光、現像することで開口部２３ｘを形成する。これにより、開口部２３ｘを有するレジスト層２３が形成される。なお、予め開口部２３ｘを形成したフィルム状のレジストをエッチング停止層２２上にラミネートしても構わない。なお、開口部２３ｘは、後述の図１０に示す工程で形成される第１配線層１１に対応する位置に形成される。
次に、図１０に示す工程では、支持体２１をめっき給電層に利用する電解めっき法等により、エッチング停止層２２上の開口部２３ｘ内に第１配線層１１を形成する。第１配線層１１の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第１配線層１１の厚さは、例えば、１０〜２０μｍ程度とすることができる。第１配線層１１のピッチは、例えばライン／スペースで８μｍ／８μｍ〜１５μｍ／１５μｍ程度とすることができる。
次に、図１１に示す工程では、図１０に示すレジスト層２３を除去した後、第１配線層１１を覆うようにエッチング停止層２２上に第１絶縁層１２を形成する。第１絶縁層１２の材料としては、例えばエポキシ系樹脂を主成分とする絶縁性樹脂等を用いることができる。第１絶縁層１２の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。第１絶縁層１２は、シリカ（ＳｉＯ２）のフィラーを含有しても構わない。
第１絶縁層１２の材料として、例えば熱硬化性を有するフィルム状のエポキシ系樹脂を主成分とする絶縁性樹脂等を用いた場合には、第１配線層１１を覆うようにエッチング停止層２２上にフィルム状の第１絶縁層１２をラミネートする。そして、ラミネートした第１絶縁層１２を押圧しつつ、第１絶縁層１２を硬化温度以上に加熱して硬化させる。なお、第１絶縁層１２を真空雰囲気中でラミネートすることにより、ボイドの巻き込みを防止できる。
第１絶縁層１２の材料として、例えば熱硬化性を有する液状又はペースト状のエポキシ系樹脂を主成分とする絶縁性樹脂等を用いた場合には、第１配線層１１を覆うようにエッチング停止層２２上に液状又はペースト状の第１絶縁層１２を例えばロールコート法等により塗布する。そして、塗布した第１絶縁層１２を硬化温度以上に加熱して硬化させる。
なお、図１１に示す工程の前に、第１配線層１１の表面をエッチング等により粗化しておくと、図１１に示す工程において、第１配線層１１と第１絶縁層１２との密着性を向上することができる。
次に、図１２に示す工程では、第１絶縁層１２に、第１絶縁層１２を貫通する第１ビアホール１２ｘを形成する。第１ビアホール１２ｘの一部又は全部は、第１配線層１１の上面及び側面を露出するように形成する。後述の図１３で形成される第２配線層１３を構成するビア配線の一部又は全部を、第１配線層１１と接続するためである。つまり、第２配線層１３を構成するビア配線の端部（第１電極パッド１３）から、第１配線層１１の一部を配線パターンとして引き回すためである。後述の図１３で形成される第２配線層１３を構成するビア配線の一部又は全部を、第１配線層１１と接続することにより、第１配線層１１と第１電極パッド１３との接続面積が増加し、接続信頼性が向上する。
第１ビアホール１２ｘは、例えばＣＯ２レーザ等を用いたレーザ加工法により形成できる。第１ビアホール１２ｘは、後述の図１４に示す工程で形成される第２絶縁層１４側の開口部の面積がエッチング停止層２２側の開口部の面積よりも大となる円錐台状となる。第１ビアホール１２ｘのエッチング停止層２２側の開口部の平面形状は例えば円形であり、その直径は例えば４０〜６０μｍ程度とすることができる。第１ビアホール１２ｘのエッチング停止層２２側の開口部のピッチは、例えば、７０〜１００μｍ程度とすることができる。
なお、他のビアホールもレーザ加工法により形成すると第１ビアホール１２ｘと同様の形状となる。第１ビアホール１２ｘをレーザ加工法により形成した場合には、デスミア処理を行い、第１ビアホール１２ｘの底部に露出する第１配線層１１又はエッチング停止層２２の上面に付着した第１絶縁層１２の樹脂残渣を除去する。
次に、図１３に示す工程では、第１絶縁層１２上に第２配線層１３を形成する。第２配線層１３の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第２配線層１３は、第１ビアホール１２ｘ内に充填されたビア配線、及び第１絶縁層１２上に形成された配線パターンを含んで構成される。第１ビアホール１２ｘの底部に露出した第１配線層１１は、第２配線層１３を構成するビア配線の端部（第１電極パッド１３）の一部を構成する。但し、全部のビア配線の端部（第１電極パッド１３）が第１配線層１１を含んで構成される必要はなく、一部のビア配線の端部（第１電極パッド１３）は第１配線層１１を含んで構成されなくても構わない。
第２配線層１３は、セミアディティブ法やサブトラクティブ法等の各種の配線形成方法を用いて形成できるが、一例としてセミアディティブ法を用いて第２配線層１３を形成する方法を以下に示す。
始めに、無電解めっき法又はスパッタ法により、第１ビアホール１２ｘの底部に露出した第１配線層１１の上面及び側面、エッチング停止層２２の上面、並びに第１ビアホール１２ｘの側壁を含む第１絶縁層１２上に銅（Ｃｕ）等からなるシード層（図示せず）を形成する。更に、シード層上に第２配線層１３に対応する開口部を備えたレジスト層（図示せず）を形成する。そして、シード層を給電層に利用した電解めっき法により、レジスト層の開口部に銅（Ｃｕ）等からなる配線層（図示せず）を形成する。続いて、レジスト層を除去した後に、配線層をマスクにして、配線層に覆われていない部分のシード層をエッチングにより除去する。これにより、第１絶縁層１２上に第１ビアホール１２ｘ内に充填されたビア配線、及び第１絶縁層１２上に形成された配線パターンを含んで構成される第２配線層１３が形成される。
次に、図１４に示す工程では、上記と同様な工程を繰り返すことにより、第１絶縁層１２上に、第２絶縁層１４、第３配線層１５、第３絶縁層１６、第４配線層１７、及びソルダーレジスト層１８を積層する。すなわち、第１絶縁層１２上に第２配線層１３を被覆する第２絶縁層１４を形成した後に、第２絶縁層１４を貫通し第２配線層１３の上面を露出する第２ビアホール１４ｘを形成する。第２絶縁層１４の材料としては、第１絶縁層１２と同様の絶縁性樹脂を用いることが好ましい。第２絶縁層１４の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。第２絶縁層１４は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
更に、第２絶縁層１４上に、第２ビアホール１４ｘを介して第２配線層１３に接続される第３配線層１５を形成する。第３配線層１５は、第２ビアホール１４ｘ内を充填するビア配線、及び第２絶縁層１４上に形成された配線パターンを含んで構成されている。第３配線層１５は、第２ビアホール１４ｘの底部に露出した第２配線層１３と電気的に接続される。第３配線層１５の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第３配線層１５は、例えばセミアディティブ法により形成される。第３配線層１５を構成する配線パターンの厚さは、例えば１０〜２０μｍ程度とすることができる。
更に、第２絶縁層１４上に第３配線層１５を被覆する第３絶縁層１６を形成した後、第３絶縁層１６を貫通し第３配線層１５の上面を露出する第３ビアホール１６ｘを形成する。第３絶縁層１６の材料としては、第１絶縁層１２及び第２絶縁層１４と同様の絶縁性樹脂を用いることができる。第３絶縁層１６の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。第３絶縁層１６は、シリカ（ＳｉＯ２）等のフィラーを含有しても構わない。
更に、第３絶縁層１６上に、第３ビアホール１６ｘを介して第３配線層１５に接続される第４配線層１７を形成する。第４配線層１７は、第３ビアホール１６ｘ内に充填されたビア配線、及び第３絶縁層１６上に形成された配線パターンを含んで構成されている。第４配線層１７は、第３ビアホール１６ｘの底部に露出した第３配線層１５と電気的に接続される。第４配線層１７の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）等を用いることができる。第４配線層１７は、例えばセミアディティブ法により形成される。第４配線層１７を構成する配線パターンの厚さは、例えば１０〜２０μｍ程度とすることができる。
このようにして、支持体２１の一方の面に、エッチング停止層２２を介して、所定のビルドアップ配線層が形成される。本実施の形態では、３層のビルドアップ配線層（第２配線層１３、第３配線層１５、及び第４配線層１７）を形成したが、ｎ層（ｎは１以上の整数）のビルドアップ配線層を形成してもよい。
更に、第３絶縁層１６上に第４配線層１７を被覆するソルダーレジスト層１８を形成する。ソルダーレジスト層１８は、例えば液状又はペースト状の感光性のエポキシ系やアクリル系の絶縁性樹脂等を、第４配線層１７を被覆するように第３絶縁層１６上にスクリーン印刷法、ロールコート法、又は、スピンコート法等で塗布することにより形成できる。或いは、例えばフィルム状の感光性のエポキシ系やアクリル系の絶縁性樹脂等を、第４配線層１７を被覆するように第３絶縁層１６上にラミネートすることにより形成してもよい。ソルダーレジスト層１８の厚さは、例えば１５〜３５μｍ程度とすることができる。
次に、図１５に示す工程では、ソルダーレジスト層１８に開口部１８ｘを形成する。開口部１８ｘは、例えば図１４に示す工程で塗布又はラミネートした感光性の縁性樹脂を露光及び現像して形成する（フォトリソグラフィ法）。なお、図１４に示す工程で、予め開口部１８ｘを形成したフィルム状の絶縁性樹脂を、第４配線層１７を被覆するように第３絶縁層１６上にラミネートしても構わない。又、ソルダーレジスト層１８の材料として、非感光性の絶縁性樹脂を用いてもよい。この場合には、第３絶縁層１６上にソルダーレジスト層１８を形成して硬化させた後、例えばＣＯ２レーザ等を用いたレーザ加工法や、アルミナ砥粒等の研磨剤を用いたブラスト処理により開口部１８ｘを形成できる。
図１５に示す工程により、開口部１８ｘを有するソルダーレジスト層１８が形成され、第４配線層１７の一部が開口部１８ｘ内に露出する。開口部１８ｘ内に露出する第４配線層１７（第２電極パッド１７）は、マザーボード等の実装基板（図示せず）に設けられたパッドと電気的に接続するため電極パッドとして機能する。
必要に応じ、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７上に、例えば無電解めっき法等により金属層を形成してもよい。金属層の例としては、Ａｕ層や、Ｎｉ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ層（Ｎｉ層とＰｄ層とＡｕ層をこの順番で積層した金属層）等を挙げることができる。
次に、図１６に示す工程では、図１５に示す支持体２１を除去する。銅箔から構成されている支持体２１は、例えば塩化第二鉄水溶液や塩化第二銅水溶液、過硫酸アンモニウム水溶液、塩化アンモニウム銅水溶液、過酸化水素水・硫酸系のエッチング液等を用いたウェットエッチングにより除去できる。この際、エッチング停止層２２はニッケル（Ｎｉ）等の銅（Ｃｕ）と一緒に除去されない材料から構成されているため、銅箔から構成されている支持体２１のみを選択的にエッチングできる。但し、第４配線層１７が銅（Ｃｕ）から構成されている場合には、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７が支持体２１とともにエッチングされることを防止するため、第４配線層１７をマスクする必要がある。
次に、図１６に示す工程の後、図１６に示すエッチング停止層２２を除去する。エッチング停止層２２がニッケル（Ｎｉ）から構成されている場合は、例えば過酸化水素水・硝酸系のエッチング液等を用いたウェットエッチングにより除去できる。この際、第１絶縁層１２から露出する第１配線層１１及び第１電極パッド１３は銅（Ｃｕ）であるため、ニッケル（Ｎｉ）から構成されているエッチング停止層２２のみを選択的にエッチングできる。
エッチング停止層２２を除去した後に、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７上に（開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７上に金属層が形成されている場合には、金属層上に）はんだボールやリードピン等の外部接続端子を形成しても構わない。外部接続端子は、マザーボード等の実装基板（図示せず）と電気的に接続するための端子となる。但し、開口部１８ｘの底部に露出する第４配線層１７（第４配線層１７上に金属層が形成されている場合には、金属層）自体を、外部接続端子としても良い。又、支持体２１やエッチング停止層２２を除去する前に、はんだボールやリードピン等の外部接続端子を形成しても構わない。
なお、図７〜図１６では、支持体２１上に、エッチング停止層２２を介して、１個の配線基板１０を作製する例を示したが、支持体２１上に、エッチング停止層２２を介して、複数の配線基板１０となる部材を作製し、支持体２１及びエッチング停止層２２の除去後、それを個片化して複数の配線基板１０を得るような工程としても構わない。
又、図７〜図１６では、支持体２１として銅箔を用いる例を示したが、支持体２１としてニッケル（Ｎｉ）や錫（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）等からなる金属箔や金属板を用いてもよい。図８に示すエッチング停止層２２を形成する工程と、図１６に示す工程の後にエッチング停止層２２を除去する工程とを省略できるため、配線基板１０の製造工程を簡略化することができる。この場合には、図１６に示す工程で、ニッケル（Ｎｉ）や錫（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）等からなる金属箔や金属板を、これらを選択的に除去可能なエッチング液で除去する。この際、第１絶縁層１２から露出する第１配線層１１の下面及び第１電極パッド１３は銅（Ｃｕ）であるため、ニッケル（Ｎｉ）や錫（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）等からなる金属箔や金属板のみを選択的にエッチングできる。
以上の図７〜図１６に例示した工程により、図５及び図６に示す配線基板１０が完成するが、更に、図１７及び図１８に示すように、配線基板１０に半導体チップを搭載した半導体パッケージを作製することができる。図１７及び図１８は、第１の実施の形態に係る半導体パッケージについて説明するための図である。なお、図１７及び図１８において、配線基板１０は、図５とは上下が反転した状態で描かれている。
まず、図１７に示すように、配線基板１０の第１電極パッド１３上にはんだボール７４を形成する。はんだボール７４は、例えば第１電極パッド１３上にはんだボール７４を搭載し、リフローして部分的に溶融させることで形成できる。はんだボール７４の材料としては、例えばＰｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＳｂの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。はんだボール７４は、半導体チップと接続される外部接続端子として機能する。なお、配線基板１０の第１電極パッド１３上にはんだボール７４を形成した状態を、配線基板の完成状態（出荷形態）としてもよい。
次に、図１８に示すように、配線基板１０にはんだボール７４を介して半導体チップ７１を搭載した半導体パッケージ７０を作製する。具体的には、配線基板１０のはんだボール７４と半導体チップ７１の電極パッド７３とが対応する位置に来るように配置する。そして、はんだボール７４を例えば２３０℃に加熱し、はんだを融解させて、電極パッド７３と電気的に接続する。なお、電極パッド７３上に予めはんだが形成されている場合には、電極パッド７３上のはんだとはんだボール７４とが溶融して合金となり、１つのバンプが形成される。次いで、半導体チップ７１と配線基板１０との間にアンダーフィル樹脂７５を充填することにより、半導体パッケージ７０が完成する。
なお、図１７及び図１８では、配線基板１０にはんだボール７４を介して半導体チップ７１を搭載した半導体パッケージ７０を作製する例を示した。しかし、はんだボール７４に代えて、異方性導電フィルム（異方性導電接着フィルム）及びバンプを用いてもよい。ここで、異方性導電フィルム（異方性導電接着フィルム）とは、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の導電粒子を分散させた半硬化状態の樹脂フィルム（エポキシ系等の熱硬化性樹脂）である。
具体的には、図１７において、配線基板１０の第１電極パッド１３が形成された半導体チップ搭載領域上に、第１電極パッド１３を被覆するように、半硬化状態の異方性導電フィルムを貼着する（仮貼り付け）。次に、電極パッド７３上にワイヤボンディングで形成された金バンプや、銅めっきで形成された柱状電極等の各種バンプが設けられた半導体チップ７１を準備する。そして、ボンディングツールにより、半導体チップ７１を半導体チップ搭載領域上に位置合わせし、配線基板１０の第１電極パッド１３と半導体チップ７１のバンプとが異方性導電フィルムを介して対応する位置に来るように配置する。次に、ボンディングツールにより、半導体チップ７１を異方性導電フィルムに対して押圧し、半導体チップ７１のバンプと配線基板１０の第１電極パッド１３とを接続する（本圧着）。この際、ボンディングツールにより、半導体チップ７１を加熱しながら異方性導電フィルムに対する押圧を行い、半硬化状態の異方性導電フィルムを硬化させる。この際、異方性導電フィルムは、配線基板１０の第１電極パッド１３と半導体チップ７１のバンプに挟持され圧縮されるため、異方性導電フィルム中に分散された導電粒子が相互に接触し、配線基板１０の第１電極パッド１３は半導体チップ７１のバンプと電気的に接続される。
配線基板１０と半導体チップ７１とをはんだボール７４を介して接続した場合に、はんだボール７４を構成するはんだが、第１電極パッド１３から直接引き回されている第１配線層１１（配線パターン）に流れる場合がある。又、はんだボール７４を構成するはんだが、第１電極パッド１３の近傍に配置された第１配線層１１（配線パターン）と接触して短絡する場合がある。このような場合には、特に、配線基板１０と半導体チップ７１とを異方性導電フィルムを介して接続する方法が有効である。
このように、第１の実施の形態によれば、ビア配線の端部を第１絶縁層１２の下面から露出させて第１電極パッド１３とし、第１電極パッド１３（ビア配線の端部）の一部又は全部から、第１配線層１１を配線パターンとして引き回すことにより、第１電極パッド１３を従来よりも狭ピッチ化できる。
又、第１電極パッド１３は、露出面（ビア配線の端面１３ａ）の径が第２絶縁層１４側の径よりも小さいテーパー形状であり、かつ、第１電極パッド１３の一部又は全部は第１配線層１１の上面及び側面と接触している。このため、第１電極パッド１３は引っ張り強度が強く、第１電極パッド１３上に半導体チップが搭載された際の接続信頼性を向上できる。
〈第１の実施の形態の変形例〉
第１の実施の形態の変形例では、第１絶縁層１２から露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａにＯＳＰ処理（Organic Solderability Preservation処理）を施す例を示す。
第１の実施の形態の変形例では、第１絶縁層１２から露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａにＯＳＰ処理（Organic Solderability Preservation処理）を施す例を示す。
図１９は、第１の実施の形態の変形例に係る配線基板を例示する断面図である。図２０は、図１９の一部を拡大して例示する部分断面図である。図１９及び図２０を参照するに、第１の実施の形態の変形例に係る配線基板１０Ａは、第１絶縁層１２の下面に設けられた凹部１２ｙ内に第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａが位置し、第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａにはＯＳＰ処理により有機膜３０が形成されている点が第１の実施の形態に係る配線基板１０（図５参照）と相違する。ここで、ＯＳＰ処理とは、対象物の表面の酸化を防止するために、対象物の表面に有機膜を形成する処理である。
ＯＳＰ処理を施すためには、まず、図５に示す配線基板１０を準備する。この状態では、第１絶縁層１２から露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａは、第１絶縁層１２の下面と略面一である。
次に、第１絶縁層１２から露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａをソフトエッチングし、凹部１２ｙを形成する。ソフトエッチングには、例えば、過酸化水素水・硫酸系のエッチング液等を用いることができる。ソフトエッチング後の凹部１２ｙの深さは、例えば、２〜３μｍ程度とすることができる。
次に、凹部１２ｙ内に露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａにＯＳＰ処理を施して、有機膜３０を形成する。具体的には、凹部１２ｙ内に露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａに、例えばアゾール化合物やイミダゾール化合物等を含有する酸性水溶液を、スプレー法、シャワー法、浸漬法等により塗布し、その後、乾燥させて有機膜３０を形成する。なお、有機膜３０は、銅（Ｃｕ）に選択的に吸着する。有機膜３０の膜厚は、例えば、１μｍ程度とすることができる。
このように、第１の実施の形態の変形例によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。すなわち、第１絶縁層１２から露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａをソフトエッチングして凹部１２ｙを形成し、凹部１２ｙ内に露出する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａにＯＳＰ処理を施して有機膜３０を形成する。これにより、凹部１２ｙ内に位置する第１配線層１１の下面及びビア配線の端面１３ａの酸化を防止することが可能となり、第１電極パッド１３とはんだボール等との接続信頼性を向上できる。
以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。
１０、１０Ａ 配線基板
１１ 第１配線層
１２ 第１絶縁層
１２ｘ 第１ビアホール
１２ｙ 凹部
１３ 第２配線層
１３ａ 端面
１４ 第２絶縁層
１４ｘ 第２ビアホール
１５ 第３配線層
１６ 第３絶縁層
１６ｘ 第３ビアホール
１７ 第４配線層
１８ 第４絶縁層
１８ｘ、２３ｘ 開口部
２１ 支持体
２２ エッチング停止層
２３ レジスト層
３０ 有機膜
７０ 半導体パッケージ
７１ 半導体チップ
７２ 本体
７３ 電極パッド
７４ はんだボール
７５ アンダーフィル樹脂
１１ 第１配線層
１２ 第１絶縁層
１２ｘ 第１ビアホール
１２ｙ 凹部
１３ 第２配線層
１３ａ 端面
１４ 第２絶縁層
１４ｘ 第２ビアホール
１５ 第３配線層
１６ 第３絶縁層
１６ｘ 第３ビアホール
１７ 第４配線層
１８ 第４絶縁層
１８ｘ、２３ｘ 開口部
２１ 支持体
２２ エッチング停止層
２３ レジスト層
３０ 有機膜
７０ 半導体パッケージ
７１ 半導体チップ
７２ 本体
７３ 電極パッド
７４ はんだボール
７５ アンダーフィル樹脂
Claims (16)
- 配線基板の表面となる絶縁層の一方の面から電極パッド及び配線層が露出している配線基板であって、
前記電極パッドは、前記絶縁層を貫通する貫通配線の一方の端部の前記一方の面からの露出面であり、
前記配線層は、前記一方の面からの露出面と、前記露出面の反対面と、前記露出面と前記反対面とを接続する側面と、を有し、
前記配線層の一部は、前記貫通配線の一方の端部と接続されており、
前記配線層と前記貫通配線の一方の端部との接続部分において、前記配線層に貫通孔はなく、前記配線層の前記反対面及び前記側面は、前記貫通配線に覆われ、前記反対面及び前記側面が前記貫通配線に覆われた部分の前記配線層の前記絶縁層の一方の面からの露出面が、前記電極パッドの一部であることを特徴とする配線基板。 - 前記貫通配線は、前記絶縁層に形成された貫通孔内に銅を充填してなることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
- 前記貫通配線は、前記一方の端部が他方の端部より小径となる円錐台状であることを特徴とする請求項１又は２記載の配線基板。
- 前記配線層の露出面、及び、前記貫通配線の一方の端部の露出面は、前記絶縁層の一方の面から配線基板の内方に後退して位置することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の配線基板。
- 前記配線層の露出面、及び、前記貫通配線の一方の端部の露出面は、前記絶縁層の一方の面と面一であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の配線基板。
- 前記配線層の露出面、及び、前記貫通配線の一方の端部の露出面に有機膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の配線基板。
- 隣接する前記貫通配線の一方の端部間には、前記配線層の一部が引き回されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項記載の配線基板。
- 前記絶縁層の他方の面側に他の電極パッドが設けられ、
前記一方の面から露出する電極パッドは、半導体チップと電気的に接続するための電極パッドであり、
前記他方の面側の電極パッドは、他の基板と電気的に接続するための電極パッドであることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の配線基板。 - 配線基板の表面となる絶縁層の一方の面から電極パッド及び配線層が露出している配線基板の製造方法であって、
支持体上に前記配線層を形成する第１工程と、
前記配線層を覆うように前記支持体上に前記一方の面が前記支持体に接する前記絶縁層を形成する第２工程と、
前記絶縁層に、前記絶縁層を貫通し、前記配線層の一部及び前記支持体の一部を露出する貫通孔を形成する第３工程と、
前記貫通孔内に充填され、前記配線層の一部に一方の端部が接続された貫通配線を形成する第４工程と、
前記支持体を除去し、前記絶縁層の前記一方の面から前記貫通配線の一方の端部、及び、前記配線層を露出させる第５工程と、を有し、
前記電極パッドは、前記絶縁層を貫通する前記貫通配線の一方の端部の、前記一方の面からの露出面であり、
前記配線層は、前記一方の面からの露出面と、前記露出面の反対面と、前記露出面と前記反対面とを接続する側面と、を有し、
前記配線層と前記貫通配線の一方の端部との接続部分において、前記配線層に貫通孔はなく、前記配線層の前記反対面及び前記側面は、前記貫通配線に覆われ、前記反対面及び前記側面が前記貫通配線に覆われた部分の前記配線層の前記絶縁層の一方の面からの露出面が、前記電極パッドの一部であることを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記第４工程において、前記貫通配線は、前記貫通孔内に銅を充填して形成されることを特徴とする請求項９記載の配線基板の製造方法。
- 前記第５工程の後に、エッチングにより、前記配線層の露出面、及び、前記貫通配線の一方の端部の露出面を、前記絶縁層の一方の面から配線基板の内方に後退して位置させることを特徴とする請求項９又は１０記載の配線基板の製造方法。
- 前記第５工程では、前記配線層の露出面及び前記貫通配線の一方の端部の露出面と、前記絶縁層の前記支持体の除去面とが、面一となることを特徴とする請求項９又は１０記載の配線基板の製造方法。
- 前記配線層の露出面、及び、前記貫通配線の一方の端部の露出面に有機膜を形成することを特徴とする請求項９乃至１２の何れか一項記載の配線基板の製造方法。
- 前記第３工程では、前記支持体側の開口径が、前記絶縁層の表面側の開口径よりも小さくなるように前記貫通孔を形成することを特徴とする請求項９乃至１３の何れか一項記載の配線基板の製造方法。
- 前記貫通配線及び前記配線層と、前記支持体とは異なる材料からなり、
前記第５工程では、前記支持体を選択的に除去するエッチング液を用いて、前記支持体をエッチングにより除去することを特徴とする請求項９乃至１４の何れか一項記載の配線基板の製造方法。 - 前記第１工程よりも前に、前記支持体上にエッチング停止層を形成する工程を更に有し、
前記貫通配線、前記配線層、及び前記支持体と、前記エッチング停止層とは異なる材料からなり、
前記第１工程では、前記支持体上に前記エッチング停止層を介して前記配線層を形成し、
前記第５工程では、前記支持体を選択的に除去するエッチング液を用いて、前記支持体をエッチングにより除去し、
前記第５工程の後に、前記エッチング停止層を選択的に除去するエッチング液を用いて、前記エッチング停止層をエッチングにより除去することを特徴とする請求項９乃至１４の何れか一項記載の配線基板の製造方法。
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