JP6626781B2

JP6626781B2 - 配線基板

Info

Publication number: JP6626781B2
Application number: JP2016105783A
Authority: JP
Inventors: 健一郎春田
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2036-05-27
Also published as: JP2017212380A

Description

本発明は、半導体素子を搭載するため等に用いられる配線基板に関するものである。

半導体素子を搭載するための配線基板の従来例を図３に示す。従来の配線基板４０は、コア基板２１の上下面にビルドアップ部２２を積層して成る。

コア基板２１は、コア絶縁層２３とコア導体層２４とコアビア導体２５により構成されている。コア絶縁層２３とコア導体層２４とは、交互に積層されている。コア導体層２４は、コア絶縁層２３の表面に埋入されている。各コア絶縁層２３には、コアビアホール２３ａが形成されている。コアビア導体２５は、各コア絶縁層２３のコアビアホール２３ａの内部を充填している。コアビア導体２５は、その上下端がコア導体層２４に接している。これにより、コア絶縁層２３を挟んで上下に位置するコア導体層２４同士がコアビア導体２５を介して電気的に接続されている。

ビルドアップ部２２は、ビルドアップ絶縁層２６とビルドアップ導体層２７とソルダーレジスト層２８とにより構成されている。ビルドアップ絶縁層２６とビルドアップ導体層２７とは交互に積層されている。さらにビルドアップ絶縁層２６とビルドアップ導体層２７の最表面にはソルダーレジスト層２８が被着されている。

各ビルドアップ絶縁層２６には、多数のビルドアップビアホール２６ａが形成されている。ビルドアップ導体層２７は、ビルドアップビアホール２６ａ内を充填するようにして各ビルドアップ絶縁層２６の表面に被着されている。ビルドアップビアホール２６ａ内に充填されたビルドアップ導体層２７は、ビルドアップビア導体２９を形成している。このビルドアップビア導体２９により、ビルドアップ絶縁層２６を挟んで上下に位置するビルドアップ導体層２７同士またはビルドアップ導体層２６とコア導体層２４とが電気的に接続されている。

上面側のソルダーレジスト層２８は、ビルドアップ導体層２７の一部を半導体素子接続パッド３０として露出させる開口部２８ａを有している。下面側のソルダーレジスト層２８は、ビルドアップ導体層２７の一部を外部接続パッド３１として露出させる開口部２８ｂを有している。

半導体素子接続パッド３０は、上面側の最表層のビルドアップ絶縁層２６の上面中央部に二次元的な並びに配列されている。半導体素子接続パッド３０は、半導体素子Ｓの電極Ｔに電気的に接続される。半導体素子接続パッド３０には、信号用の半導体素子接続パッド３０Ｓと、接地用の半導体素子接続パッド３０Ｇと、電源用の半導体素子接続パッド３０Ｐとがある。

外部接続パッド３１は、下面側の最表層のビルドアップ絶縁層２６の略全面にわたる領域に二次元的な並びに配列されている。外部接続パッド３１は、マザーボード等の外部回路基板の配線導体に電気的に接続される。外部接続パッド３１には、信号用の外部接続パッド３１Ｓと、接地用の外部接続パッド３１Ｇと、電源用の外部接続パッド３１Ｐとがある。

信号用の半導体素子接続パッド３０Ｓと信号用の外部接続パッド３１Ｓとは、上面側のビルドアップ導体層２７から成る帯状の信号配線３２を介して接続されている。接地用の半導体素子接続パッド３０Ｇや電源用の半導体素子接続パッド３０Ｐと接地用の外部接続パッド３１Ｇや電源用の外部接続パッド３１Ｐとは、ビルドアップ導体層２７やコア導体２４から成るベタ状パターン３３を介して接続されている。

ここで、ベタ状パターン３３の一部を図４に要部平面図で示す。ベタ状パターン３３は、各絶縁層２３や２６の表面の大部分を覆う広面積のパターンである。ベタ状パターン３３は、絶縁層２３，２６の外周縁よりも内側に位置する外周縁３３ａを有している。また、ベタ状パターン３３は、多数のガス抜き用の開口部３３ｂを有している。そして、各層のベタ状パターン３３同士は外周縁３３ａが上下に重なるように配置されている。また、通常は、開口部３３ｂ同士が上下に重なるように配置されている。

しかしながら、配線基板４０の製造工程中に印加される応力や配線基板４０に半導体素子Ｓを搭載後に印加される応力により、ベタ状パターン３３の外周縁３３ａや開口部３３ｂの開口縁に沿って絶縁層２３や２６にクラックが発生することがあった。これは、ベタ状パターン３３の外周縁３３ａや開口部３３ｂの開口縁に応力が集中するとともに、これらの応力の集中する位置が上下に重なった場合に、それらの応力が重畳して作用することによると考えられる。なお、開口部３３ｂの位置を上下のベタ状パターン３３同士で互いに重ならない位置にずらして配置することも行われているが、この場合、ガス抜きを良好に行うことができなくなる危険性が高まる。

特開２００３−２２４２２７号公報

本発明が解決しようとする課題は、ベタ状パターンの縁に沿って絶縁層にクラックが発生するのを防止することが可能な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、上面および下面を有する絶縁層と、前記上面に配設された導体層から成り、外周縁が前記絶縁層の外周縁より内側に位置する上面側のベタ状パターンと、前記下面に配設された導体層から成り、前記上面側のベタ状パターンと上下に重なる位置に、外周縁が前記絶縁層の外周縁より内側に位置する下面側のベタ状パターンと、を具備して成る配線基板であって、上下の前記ベタ状パターンは、一方の前記外周縁が他方の前記外周縁よりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されていることを特徴とするものである。

本発明の配線基板によれば、絶縁層を挟んで互いに重なる位置に配置された上下のベタ状パターンは、一方の外周縁が他方の外周縁よりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されていることから、両ベタ状パターンの外周縁に応力が集中したとしても、それらの応力が集中する位置が上下でずれたものとなるので応力の重畳が緩和され、絶縁層にクラックが発生することを有効に防止することができる。

図１は、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す概略断面図である。図２Ａは、本発明の配線基板の実施形態の一例を示す要部概略平面図である。図２Ｂは、本発明の配線基板の実施形態の他の例を示す要部概略平面図である。図２Ｃは、本発明の配線基板の実施形態の他の例を示す要部概略平面図である。図２Ｄは、本発明の配線基板の実施形態の他の例を示す要部概略平面図である。図３は、従来の配線基板を示す概略断面図である。図４は、従来の配線基板を示す要部概略平面図である。

次に、本発明の配線基板の実施形態の一例を図１、図２を参照して説明する。図１に示すように、本例の配線基板２０は、コア基板１の上下面にビルドアップ部２を積層して成る。

コア基板１は、コア絶縁層３とコア導体層４とコアビア導体５とにより構成されている。コア絶縁層３とコア導体層４とは、交互に積層されている。コア導体層４は、コア絶縁層３の表面に埋入されている。各コア絶縁層３には、コアビアホール３ａが形成されている。コアビア導体５は、各コア絶縁層３のコアビアホール３ａの内部を充填している。コアビア導体５は、その上下端がコア導体層４に接している。これにより、コア絶縁層３を挟んで上下に位置するコア導体層４同士がコアビア導体５を介して電気的に接続されている。

コア絶縁層３は、ガラスクロス等の耐熱性繊維基材にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させ硬化させて成る。コア絶縁層３の厚みは、１００〜２００μｍ程度である。コア絶縁層３は、耐熱性繊維基材に未硬化の熱硬化性樹脂組成物を含浸させた絶縁シートに、後述するように、コアビアホール３ａの形成や金属ペーストの充填、コア導体層４の転写等の加工を施した後、そのような絶縁シートを複数枚積層するとともに熱硬化させることにより互いに一体化されている。

コア導体層４は、銅箔から成る。コア導体層４の厚みは、５〜２５μｍ程度である。コア導体層４は、転写法によりコア絶縁層３の表面に埋入されている。転写法は、ポリエチレンテレフタレート等の耐熱性樹脂から成る転写フィルム上に接着剤を介して剥離可能に貼着された銅箔をコア導体層４に対応するパターンにサブトラクティブ法によりエッチング加工した後、そのパターン加工された銅箔をコア絶縁層３用の絶縁シートの表面に熱プレスを用いて熱圧着して埋入させた後、転写フィルムを除去することによりコア絶縁層３の表面にコア導体層４を形成する方法である。

コアビア導体５は、例えば、銀コートされた銅粉末と、錫−銀−ビスマス−銅合金から成る半田粉末および熱硬化性樹脂を含有する導電性材料から成る。コアビア通導体５は、コア導体層４が埋入される前のコア絶縁層３用の絶縁シートにレーザ加工により直径が５０〜２００μｍ程度のコアビアホール３ａを穿孔し、そのコアビアホール３ａ内に前記導電性材料の金属ペーストを充填しておき、その金属ペーストをコア絶縁層３用の絶縁シートとともに熱硬化させることにより形成される。

ビルドアップ部２は、ビルドアップ絶縁層６とビルドアップ導体層７とソルダーレジスト層８により構成されている。ビルドアップ絶縁層６とビルドアップ導体層７とは交互に積層されている。さらにビルドアップ絶縁層６とビルドアップ導体層７の最表面にはソルダーレジスト層８が被着されている。

各ビルドアップ絶縁層６には、多数のビルドアップビアホール６ａが形成されている。ビルドアップ導体層７は、ビルドアップビアホール６ａ内を充填するようにして各ビルドアップ絶縁層６の表面に被着されている。ビルドアップビアホール６ａ内に充填されたビルドアップ導体層７は、ビルドアップビア導体９を形成している。このビルドアップビア導体９により、ビルドアップ絶縁層６を挟んで上下に位置するビルドアップ導体層７同士またはビルドアップ導体層７とコア導体層４とが電気的に接続されている。

上面側のソルダーレジスト層８は、ビルドアップ導体層７の一部を半導体素子接続パッド１０として露出させる開口部８ａを有している。下面側のソルダーレジスト層８は、ビルドアップ導体層７の一部を外部接続パッド１１として露出させる開口部８ｂを有している。

半導体素子接続パッド１０は、上面側の最表層のビルドアップ絶縁層６の上面中央部に二次元的な並びに配列されている。半導体素子接続パッド１０は、半導体素子Ｓの電極Ｔに電気的に接続される。半導体素子接続パッド１０には、信号用の半導体素子接続パッド１０Ｓと、接地用の半導体素子接続パッド１０Ｇと、電源用の半導体素子接続パッド１０Ｐとがある。

外部接続パッド１１は、下面側の最表層のビルドアップ絶縁層６の略全面にわたる領域に二次元的な並びに配列されている。外部接続パッド１１は、マザーボード等の外部回路基板の配線導体に電気的に接続される。外部接続パッド１１には、信号用の外部接続パッド１１Ｓと、接地用の外部接続パッド１１Ｇと、電源用の外部接続パッド１１Ｐとがある。

信号用の半導体素子接続パッド１０Ｓと信号用の外部接続パッド１１Ｓとは、上面側のビルドアップ導体層７から成る帯状の信号配線１２を介して接続されている。接地用の半導体素子接続パッド１０Ｇや電源用の半導体素子接続パッド１０Ｐと接地用の外部接続パッド１１Ｇや電源用の外部接続パッド１１Ｐとは、ビルドアップ導体層７やコア導体４から成るベタ状パターン１３を介して接続されている。

ビルドアップ絶縁層６は、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂にシリカ等の無機絶縁フィラーを分散させた絶縁性樹脂材料から成る。ビルドアップ絶縁層６の厚みは１０〜５０μｍ程度である。このビルドアップ絶縁層６は、未硬化の熱硬化性樹脂に平均粒径０．１〜２μｍの無機絶縁フィラーを分散させた樹脂シートを、コア絶縁板１の表面または下層のビルドアップ絶縁層６上に真空プレスにより貼着し、その後、樹脂シート中の熱硬化性樹脂を１５０〜２００℃で熱硬化し、最後にレーザ加工によりビルドアップビアホール６ａを穿孔することにより形成される。

ビルドアップ導体層７は、下地導体層としての無電解銅めっき層と、その上の主導体層としての電解銅めっき層とから成る。無電解銅めっき層の厚みは、０．１〜１μｍである。電解銅めっき層の厚みは、５〜２５μｍ程度である。ビルドアップ導体層７は、周知のセミアディティブ法により形成される。ビルドアップビア導体９は、ビルドアップビアホール６ａ内に、ビルドアップ導体層７の一部として同時に形成される。

ソルダーレジスト層８は、アクリル変性エポキシ樹脂等の感光性熱硬化性樹脂から成る。ソルダーレジスト層８の厚みは、最表層のビルドアップ導体層７上で、５〜２５μｍ程度である。ソルダーレジスト層８は、最表層のビルドアップ導体層７が形成されたビルドアップ絶縁層６の上に感光性樹脂ペーストを塗布するとともに、それを所定パターンに露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。

ここで、ベタ状パターン１３の一部を図２に要部平面図で示す。図２では、ある絶縁層３または６の上面に配設されたベタ状パターン１３を実線で示し、その絶縁層３または６の下面に配設されたベタ状パターン１３を破線にて示している。ベタ状パターン１３は、各絶縁層３や６の表面の大部分を覆う広面積のパターンである。ベタ状パターン１３は、絶縁層３，６の外周縁よりも内側に位置する外周縁１３ａを有している。また、ベタ状パターン１３は、多数のガス抜き用の開口部１３ｂを有している。

本例の配線基板２０においては、ベタ状パターン１３は、下面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａが上面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａよりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されている。また、上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂと下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂとは、互いに上下に重なるように配置されているとともに、下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁が上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁よりも１５〜２５μｍだけ上面側の開口部１３ｂの中心寄りに位置している。

このように、本例の配線基板２０においては、ベタ状パターン１３は、下面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａが上面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａよりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されていることから、両ベタ状パターン１３の外周縁１３ａに応力が集中したとしても、それらの応力が集中する位置が上下でずれたものとなるので応力の重畳が緩和され、絶縁層３や６にクラックが発生することを有効に防止することができる。

また、本例の配線基板２０においては、上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂと下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂとは、互いに上下に重なるように配置されているとともに、下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁が上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁よりも１５〜２５μｍだけ上面側の開口部１３ｂの中心寄りに位置していることから、両ベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁に応力が集中したとしても、それらの応力が集中する位置が上下でずれたものとなるので応力の重畳が緩和され、絶縁層３や６にクラックが発生することを有効に防止することができる。

なお、本発明は上述の実施形態の一例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であれば、種々の変更は可能である。

例えば、上述の実施形態の一例では、ベタ状パターン１３は、下面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａが上面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａよりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されているとともに、下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁が上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁よりも１５〜２５μｍだけ上面側の開口部１３ｂの中心寄りに位置していが、図２Ｂに示すように、上面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａが下面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａよりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されているとともに、上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁が下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁よりも１５〜２５μｍだけ下面側の開口部１３ｂの中心寄りに位置していても良い。

また、図２Ｃに示すように、下面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａが上面側のベタ状パターン１３の外周縁１３ａよりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されているとともに、上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁が下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁よりも１５〜２５μｍだけ下面側の開口部１３ｂの中心寄りに位置しても良く、さらにはその逆であっても良い。

またさらには、図２Ｄに示すように、上面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁と下面側のベタ状パターン１３の開口部１３ｂの開口縁とが交互に他方の開口縁よりも１５〜２５μｍだけ他方の開口部１３ｂの中心寄りに位置しても良い。

なお、上面側および下面側のベタ状パターン１３は、一方の外周縁１３ａが他方の外周縁よりも１５μｍ未満だけ内側に位置している場合や、一方の開口部１３ｂの開口縁が他方の開口部１３ｂの開口縁よりも１５μｍ未満だけ他方の開口部１３ｂの中心寄りに位置している場合、絶縁層３や６にクラックが発生することを良好に防止することができなくなる危険性が高いものとなり、一方の外周縁１３ａが他方の外周縁よりも２５μｍを超えて内側に位置している場合や、一方の開口部１３ｂの開口縁が他方の開口部１３ｂの開口縁よりも２５μｍを超えて他方の開口部１３ｂの中心寄りに位置している場合、ベタ状パターン１３等における設計の自由度が低下してしまう危険性が高いものとなる。したがって、上面側および下面側のベタ状パターン１３は、一方の外周縁１３ａが他方の外周縁１３ａよりも１５〜２５μｍ未満だけ内側に位置しているとともに、一方の開口部の開口縁が他方の開口部の開口縁よりも１５〜２５μｍだけ他方の開口部の中心寄りに位置していることが好ましい。

３，６絶縁層
４，７導体層
１３ベタ状パターン
１３ａベタ状バターンの外周縁
１３ｂガス抜き用の開口部
２０配線基板

Claims

上面および下面を有する絶縁層と、前記上面に配設された導体層から成り、外周縁が前記絶縁層の外周縁より内側に位置する上面側のベタ状パターンと、前記下面に配設された導体層から成り、前記上面側のベタ状パターンと上下に重なる位置に、外周縁が前記絶縁層の外周縁より内側に位置する下面側のベタ状パターンと、を具備して成る配線基板であって、上下の前記ベタ状パターンは、一方の前記外周縁が他方の前記外周縁よりも１５〜２５μｍだけ内側に位置するように配置されていることを特徴とする配線基板。
上下の前記ベタ状パターンは、互いに上下に重なる位置にガス抜き用の開口部を備えるとともに、一方の前記開口部の開口縁が他方の前記開口部の開口縁よりも１５〜２５μｍだけ該他方の開口部の中心寄りに位置することを特徴とする請求項１記載の配線基板。