JP7046639B2 - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、配線基板及びその製造方法に関する。
従来より、第1絶縁層に設けたキャビティ内に接着層を介して電子部品を搭載した配線基板が知られている。このような配線基板は、例えば、電子部品を被覆するように第1絶縁層上に形成された第2絶縁層と、第2絶縁層の上面に形成された配線パターンとを備えている。配線パターンは、第2絶縁層に形成されたビアホールを介して、電子部品のパッドと電気的に接続されている。
特開2016-096292号公報 特開2016-207958号公報
しかしながら、一般に電子部品の熱膨張係数は接着層の熱膨張係数よりも小さいため、配線基板の製造工程において加熱された電子部品が凸状に反る場合があった。電子部品が凸状に反ると、電子部品を被覆する部分の第2絶縁層の厚さは、電子部品上の中央部が最も薄く周辺部にいくほど厚くなる。
この状態で、第2絶縁層にビアホールを形成すると、第2絶縁層の厚さが厚いほどビアホールが深くなり、かつビアホールの底部の面積(=ビアホールの底部に露出する電子部品のパッドの面積)が小さくなる。その結果、電子部品上の周辺部にいくほど、第2絶縁層の上面に形成された配線パターンと電子部品のパッドとのビアホールを介しての接続信頼性が低下する。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、電子部品を搭載した配線基板において、電子部品を被覆する絶縁層の上面に形成された配線パターンと電子部品のパッドとのビアホールを介しての接続信頼性を向上することを課題とする。
本配線基板は、第1絶縁層と、前記第1絶縁層に形成されたキャビティと、一方の面にパッドが形成され、他方の面が接着層を介して前記キャビティ内に固定された電子部品と、前記電子部品上に、前記パッドを被覆して形成された樹脂層と、前記第1絶縁層上に形成され、前記樹脂層を直接被覆する部分と前記第1絶縁層を直接被覆する部分とを備えた第2絶縁層と、前記第2絶縁層上に形成された配線パターンと、を有し、前記配線パターンは、前記第2絶縁層及び前記樹脂層を貫通するビア配線を介して前記パッドと電気的に接続され、前記第2絶縁層の一部は前記キャビティと前記電子部品との間に形成された隙間を充填していることを要件とする。
開示の技術によれば、電子部品を搭載した配線基板において、電子部品を被覆する絶縁層の上面に形成された配線パターンと電子部品のパッドとのビアホールを介しての接続信頼性を向上することができる。
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。 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(その1)である。 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(その2)である。 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(その3)である。 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。 第1の実施の形態の変形例に係る配線基板の製造工程を例示する図である。 第1の実施の形態の応用例に係る半導体パッケージを例示する断面図である。
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1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1を参照するに、配線基板1は、コア層10の両面に配線層及び絶縁層が積層され、コア層10の一方の側に電子部品30が内蔵された配線基板である。
具体的には、配線基板1において、コア層10の一方の面10aには、配線層12と、絶縁層13と、配線層14と、絶縁層15と、配線層16と、絶縁層17と、配線層18と、ソルダーレジスト層19とが順次積層されている。又、コア層10の他方の面10bには、配線層22と、絶縁層23と、配線層24と、絶縁層25と、配線層26と、絶縁層27と、配線層28と、ソルダーレジスト層29とが順次積層されている。
なお、本実施の形態では、便宜上、配線基板1のソルダーレジスト層19側を上側又は一方の側、ソルダーレジスト層29側を下側又は他方の側とする。又、各部位のソルダーレジスト層19側の面を一方の面又は上面、ソルダーレジスト層29側の面を他方の面又は下面とする。但し、配線基板1は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。又、平面視とは対象物をコア層10の一方の面10aの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物をコア層10の一方の面10aの法線方向から視た形状を指すものとする。
コア層10としては、例えば、ガラスクロスにエポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂等の絶縁性樹脂を含浸させた所謂ガラスエポキシ基板等を用いることができる。コア層10として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等の織布や不織布にエポキシ系樹脂等を含浸させた基板等を用いてもよい。コア層10の厚さは、例えば、60~400μm程度とすることができる。コア層10には、コア層10を厚さ方向に貫通する貫通孔10xが設けられている。貫通孔10xの平面形状は例えば円形である。
配線層12は、コア層10の一方の面10aに形成されている。又、配線層22は、コア層10の他方の面10bに形成されている。配線層12と配線層22とは、貫通孔10x内に形成された貫通配線11により電気的に接続されている。配線層12及び22は、各々所定の平面形状にパターニングされている。配線層12及び22、並びに貫通配線11の材料としては、例えば、銅(Cu)等を用いることができる。配線層12及び22の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。なお、配線層12と配線層22と貫通配線11とは一体に形成されたものであってもよい。
絶縁層13は、コア層10の一方の面10aに配線層12を覆うように形成されている。絶縁層13の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド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。絶縁層13の厚さは、例えば30~40μm程度とすることができる。絶縁層13は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。絶縁層13におけるフィラーの含有量は、要求される熱膨張係数(CTE)に応じて適宜設定できる。
配線層14は、絶縁層13の一方の側に形成されている。配線層14は、絶縁層13を貫通し配線層12の上面を露出するビアホール13x内に充填されたビア配線14a、及び絶縁層13の上面に形成された配線パターン14b、及び絶縁層13の上面に形成された電子部品搭載用パッド14cを含んで構成されている。配線パターン14bは、ビア配線14aを介して、配線層12と電気的に接続されている。ビアホール13xは、絶縁層15側に開口されている開口部の径が配線層12の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。配線層14の材料や配線パターン14b及び電子部品搭載用パッド14cの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。
絶縁層15は、絶縁層13の上面に配線層14を覆うように形成されている。絶縁層15の材料や厚さは、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。絶縁層15は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。絶縁層15におけるフィラーの含有量は、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。
絶縁層15には、電子部品搭載用パッド14cの上面を露出するキャビティ15zが形成されている。なお、絶縁層15上のキャビティ15zの形成領域には、配線層16は形成されていない。すなわち、絶縁層15上の配線層16の非形成領域にキャビティ15zが形成されている。キャビティ15zの平面形状は、キャビティ15z内に配置する電子部品30の平面形状に合わせて適宜決定できる。電子部品30の平面形状が矩形状であれば、キャビティ15zの平面形状は電子部品30の外形よりも若干大きな矩形状とすることができる。又、例えば、キャビティ15zの平面形状が矩形状の場合、電子部品搭載用パッド14cの平面形状は、キャビティ15zの外形より若干大きい矩形状とすることができる。なお、電子部品30の外形は、例えば、数mm角から数十mm角程度である。
キャビティ15z内に露出する電子部品搭載用パッド14cの上面には、本体31及び本体31の上面に形成されたパッド32を備えた電子部品30が搭載されている。本体31の下面は、接着層34を介して、キャビティ15z内に露出する電子部品搭載用パッド14cの上面に固定されている。電子部品30は、例えば、本体31の上面が絶縁層15の上面より突出するように、キャビティ15z内に搭載することができる。
電子部品30は、例えば、半導体チップ、コンデンサ等である。電子部品30が半導体チップである場合、本体31は例えば厚さが50~100μm程度のシリコンであり、CTEは3ppm/℃程度である。パッド32は、例えば、銅等により形成されている。
電子部品30の上面には、パッド32を被覆する樹脂層33が形成されている。樹脂層33は、電子部品30の反りを防止する反り矯正用樹脂である。樹脂層33の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド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。樹脂層33の厚さは、例えば30~40μm程度とすることができる。樹脂層33は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。
樹脂層33におけるフィラーの含有量は、絶縁層17におけるフィラーの含有量よりも少なく調整することが好ましい。これにより、樹脂層33のCTEは絶縁層17のCTEよりも大きくなる。例えば、絶縁層17におけるフィラーの含有量が80%~90%でありCTEが20~50ppm/℃である場合、樹脂層33におけるフィラーの含有量を80%よりも少なくしてCTEが50ppm/℃よりも大きくなるように調整することができる。具体的な調整値は、電子部品30の反りの程度を見極めながら最適な値を選択することができる。
接着層34の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂を主成分とする絶縁性接着剤等(例えば、ダイアタッチフィルム)を用いることができる。接着層34の厚さは、例えば5~10μm程度とすることができる。接着層34は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。接着層34におけるフィラーの含有量は、要求される熱膨張係数(CTE)に応じて適宜設定できるが、例えばフィラーの含有量を0%~80%としCTEを20~100ppm/℃とすることができる。
配線層16は、絶縁層15の一方の側に形成されている。配線層16は、絶縁層15を貫通し配線層14の上面を露出するビアホール15x内に充填されたビア配線16a、及び絶縁層15の上面に形成された配線パターン16bを含んで構成されている。配線パターン16bは、ビア配線16aを介して、配線パターン14bと電気的に接続されている。ビアホール15xは、絶縁層17側に開口されている開口部の径が配線層14の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。配線層16の材料や配線パターン16bの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。
絶縁層17は、樹脂層33が形成された電子部品30及び配線層16を被覆して絶縁層15の上面に形成されている。絶縁層17の一部はキャビティ15zの側壁と電子部品30の側面との間に形成された隙間を充填し、キャビティ15zの側壁、電子部品30の側面、及び電子部品搭載用パッド14cの上面を被覆している。絶縁層17の材料や厚さは、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。絶縁層17は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。絶縁層17におけるフィラーの含有量は、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。
配線層18は、絶縁層17の一方の側に形成されている。配線層18は、絶縁層17を貫通し配線層16の上面を露出するビアホール17x内又は絶縁層17及び樹脂層33を貫通しパッド32の上面を露出するビアホール17y内に充填されたビア配線18a、及び絶縁層17の上面に形成された配線パターン18bを含んで構成されている。配線パターン18bの一部は、絶縁層17を貫通するビア配線18aを介して、配線パターン16bと電気的に接続されている。配線パターン18bの一部は、絶縁層17及び樹脂層33を貫通するビア配線18aを介して、パッド32と電気的に接続されている。ビアホール17x及び17yは、ソルダーレジスト層19側に開口されている開口部の径が配線層16の上面やパッド32の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。配線層18の材料や配線パターン18bの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。
ソルダーレジスト層19は、配線基板1の一方の側の最外層であり、絶縁層17の上面に、配線層18を覆うように形成されている。ソルダーレジスト層19は、例えば、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の感光性樹脂等から形成することができる。ソルダーレジスト層19の厚さは、例えば15~35μm程度とすることができる。
ソルダーレジスト層19は、開口部19xを有し、開口部19xの底部には配線層18の上面の一部が露出している。開口部19xの平面形状は、例えば、円形とすることができる。必要に応じ、開口部19x内に露出する配線層18の上面に金属層を形成したり、OSP(Organic Solderability Preservative)処理等の酸化防止処理を施したりしてもよい。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。
開口部19xの底部に露出する配線層18の上面には、外部接続端子20が形成されている。外部接続端子20は、例えば、はんだバンプである。はんだバンプの材料としては、例えばPbを含む合金、SnとCu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。外部接続端子20は、半導体チップと電気的に接続するための端子となる。
絶縁層23は、コア層10の他方の面10bに配線層22を覆うように形成されている。絶縁層23の材料や厚さは、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。絶縁層23は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。絶縁層23におけるフィラーの含有量は、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。
配線層24は、絶縁層23の他方の側に形成されている。配線層24は、絶縁層23を貫通し配線層22の下面を露出するビアホール23x内に充填されたビア配線24a、及び絶縁層23の下面に形成された配線パターン24bを含んで構成されている。配線パターン24bは、ビア配線24aを介して、配線層22と電気的に接続されている。ビアホール23xは、絶縁層25側に開口されている開口部の径が配線層22の下面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい円錐台状の凹部とすることができる。配線層24の材料や厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。
絶縁層25は、絶縁層23の下面に配線層24を覆うように形成されている。絶縁層25の材料や厚さは、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。絶縁層25は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。絶縁層25におけるフィラーの含有量は、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。
配線層26は、絶縁層25の他方の側に形成されている。配線層26は、絶縁層25を貫通し配線層24の下面を露出するビアホール25x内に充填されたビア配線26a、及び絶縁層25の下面に形成された配線パターン26bを含んで構成されている。配線パターン26bは、ビア配線26aを介して、配線層24と電気的に接続されている。ビアホール25xは、絶縁層27側に開口されている開口部の径が配線層24の下面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい円錐台状の凹部とすることができる。配線層26の材料や厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。
絶縁層27は、絶縁層25の下面に配線層26を覆うように形成されている。絶縁層27の材料や厚さは、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。絶縁層27は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。絶縁層27におけるフィラーの含有量は、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。
配線層28は、絶縁層27の他方の側に形成されている。配線層28は、絶縁層27を貫通し配線層26の下面を露出するビアホール27x内に充填されたビア配線28a、及び絶縁層27の下面に形成された配線パターン28bを含んで構成されている。配線パターン28bは、ビア配線28aを介して、配線層26と電気的に接続されている。ビアホール27xは、ソルダーレジスト層29側に開口されている開口部の径が配線層26の下面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい円錐台状の凹部とすることができる。配線層28の材料や厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。
ソルダーレジスト層29は、配線基板1の他方の側の最外層であり、絶縁層27の下面に、配線層28を覆うように形成されている。ソルダーレジスト層29の材料や厚さは、例えば、ソルダーレジスト層19と同様とすることができる。ソルダーレジスト層29は、開口部29xを有し、開口部29x内には配線層28の下面の一部が露出している。開口部29xの平面形状は、例えば、円形とすることができる。開口部29x内に露出する配線層28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パッドとして用いることができる。必要に応じ、開口部29x内に露出する配線層28の下面に前述の金属層を形成したり、OSP処理等の酸化防止処理を施したりしてもよい。
[第1の実施の形態に係る配線基板の製造方法]
次に、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2~図4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。なお、ここでは、1つの配線基板を作製する工程の例を示すが、配線基板となる複数の部分を作製し、その後個片化して各配線基板とする工程としてもよい。
まず、図2(a)に示す工程では、コア層10に貫通配線11、配線層12及び22を形成する。具体的には、例えば、所謂ガラスエポキシ基板等であるコア層10の一方の面及び他方の面にパターニングされていないプレーン状の銅箔が形成された積層板を準備する。そして、準備した積層板において、必要に応じて各面の銅箔を薄化した後、COレーザ等を用いたレーザ加工法等により、コア層10及び各面の銅箔を貫通する貫通孔10xを形成する。
次に、必要に応じてデスミア処理を行い、貫通孔10xの内壁面に付着したコア層10に含まれる樹脂の残渣を除去する。そして、例えば無電解めっき法やスパッタ法等により、各面の銅箔及び貫通孔10xの内壁面を被覆するシード層(銅等)を形成し、シード層を給電層に利用した電解めっき法により、シード層上に電解めっき層(銅等)を形成する。これにより、貫通孔10xがシード層上に形成された電解めっき層で充填され、コア層10の一方の面及び他方の面には、銅箔、シード層、及び電解めっき層が積層された配線層12及び22が形成される。次に、配線層12及び22をサブトラクティブ法等により所定の平面形状にパターニングする。
次に、図2(b)に示す工程では、コア層10の一方の面に配線層12を覆うように半硬化状態のフィルム状のエポキシ系樹脂等をラミネートし、硬化させて絶縁層13を形成する。又、コア層10の他方の面に配線層22を覆うように半硬化状態のフィルム状のエポキシ系樹脂等をラミネートし、硬化させて絶縁層23を形成する。或いは、フィルム状のエポキシ系樹脂等のラミネートに代えて、液状又はペースト状のエポキシ系樹脂等を塗布後、硬化させて絶縁層13及び23を形成してもよい。絶縁層13及び23の各々の厚さは、例えば、30~40μm程度とすることができる。絶縁層13及び23の各々は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。
次に、絶縁層13に、絶縁層13を貫通し配線層12の上面を露出させるビアホール13xを形成する。又、絶縁層23に、絶縁層23を貫通し配線層22の下面を露出させるビアホール23xを形成する。ビアホール13x及び23xは、例えば、COレーザ等を用いたレーザ加工法により形成できる。ビアホール13x及び23xを形成後、デスミア処理を行い、ビアホール13x及び23xの底部に各々露出する配線層12及び22の表面に付着した樹脂残渣を除去することが好ましい。
次に、絶縁層13の一方の側に配線層14を形成する。配線層14は、ビアホール13x内に充填されたビア配線14a、絶縁層13の上面に形成された配線パターン14b、及び絶縁層13の上面に形成された電子部品搭載用パッド14cを含んで構成される。配線層14の材料や配線パターン14b及び電子部品搭載用パッド14cの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。配線層14は、ビアホール13xの底部に露出した配線層12と電気的に接続される。
又、絶縁層23の他方の側に配線層24を形成する。配線層24は、ビアホール23x内に充填されたビア配線24a、絶縁層23の下面に形成された配線パターン24bを含んで構成される。配線層24の材料や配線パターン24bの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。配線層24は、ビアホール23xの底部に露出した配線層22と電気的に接続される。配線層14及び24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。
例えば、配線層14をセミアディティブ法で形成する場合、絶縁層13にビアホール13xを形成し、次いで、ビアホール13xの内壁を含む絶縁層13の表面及びビアホール13x内に露出する配線層12の表面に銅の無電解めっきによるシード層を形成する。次いで、シード層上に配線層14の配線パターン14bの形状に合わせた開口部を有するめっきレジストパターンを形成し、次いで、シード層から給電する銅の電解めっきにより、めっきレジストパターンの開口部に露出するシード層上に電解めっき層を析出する。次いで、めっきレジストパターンを除去し、次いで、電解めっき層をマスクとしたエッチングを行い、電解めっき層から露出するシード層を除去し、ビア配線14aと配線パターン14bを有する配線層14を得ることができる。
次に、絶縁層13と同様の形成方法により、絶縁層13の上面に配線層14を覆うように絶縁層15を形成する。絶縁層15の材料や厚さは、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。そして、ビアホール13xと同様の形成方法により、ビアホール15xを形成する。そして、配線層14と同様の形成方法により、絶縁層15の一方の側に配線層16を形成する。配線層16は、ビアホール15x内に充填されたビア配線16a、及び絶縁層15の上面に形成された配線パターン16bを含んで構成される。配線層16の材料や配線パターン16bの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。配線層16は、ビアホール15xの底部に露出した配線層14と電気的に接続される。
又、絶縁層13と同様の形成方法により、絶縁層23の下面に配線層24を覆うように絶縁層25を形成する。絶縁層25の材料や厚さは、例えば、絶縁層13と同様とすることができる。そして、ビアホール13xと同様の形成方法により、ビアホール25xを形成する。そして、配線層14と同様の形成方法により、絶縁層25の他方の側に配線層26を形成する。配線層26は、ビアホール25x内に充填されたビア配線26a、及び絶縁層25の下面に形成された配線パターン26bを含んで構成される。配線層26の材料や配線パターン26bの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。配線層26は、ビアホール25xの底部に露出した配線層24と電気的に接続される。
次に、図2(c)に示す工程では、絶縁層15に、電子部品搭載用パッド14cの上面を露出するキャビティ15zを形成する。キャビティ15zの平面形状は、例えば、矩形状とすることができる。キャビティ15zは、例えば、COレーザ等を用いたレーザ加工法により形成できる。
次に、図3(a)に示す工程では、本体31及びパッド32を備えた電子部品30を準備し、電子部品30をキャビティ15z内に配置する。なお、電子部品30の上面にパッド32を被覆する樹脂層33を予め形成し、電子部品30の下面に接着層34を予め形成しておく。電子部品30の上面に樹脂層33を形成する方法は、コア層10上に絶縁層13を形成する方法と同様とすることができる。接着層34は、電子部品30の下面に形成せず、キャビティ15z内に露出する電子部品搭載用パッド14c上に形成してもよい。何れの場合も、電子部品30の下面が、接着層34を介してキャビティ内に露出する電子部品搭載用パッド14cの上面に固定される。
なお、図3(a)に示す工程では、樹脂層33及び接着層34は未硬化であり、電子部品30はキャビティ15z内に仮固定される。
次に、図3(b)に示す工程では、樹脂層33が形成された電子部品30及び配線層16を覆うように半硬化状態のフィルム状のエポキシ系樹脂等をラミネートし、絶縁層17を形成する。又、絶縁層25の下面に配線層26を覆うように半硬化状態のフィルム状のエポキシ系樹脂等をラミネートし、絶縁層27を形成する。或いは、フィルム状のエポキシ系樹脂等のラミネートに代えて、液状又はペースト状のエポキシ系樹脂等を塗布し、絶縁層17及び27を形成してもよい。
そして、ラミネート又は塗布した絶縁層17及び27を加熱しながら、絶縁層17の上面及び絶縁層27の下面を平行平板でコア層10方向に加圧する。このとき、樹脂層33及び接着層34も加熱されるため、絶縁層17、絶縁層27、樹脂層33、及び接着層34が略同時に硬化する。絶縁層17及び27の各々の厚さは、例えば、30~40μm程度とすることができる。絶縁層17及び27の各々は、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。
次に、図3(c)に示す工程では、絶縁層17を貫通し配線層16の上面を露出させるビアホール17x、及び絶縁層17及び樹脂層33を貫通し電子部品30のパッド32の上面を露出させるビアホール17yを形成する。又、絶縁層27に、絶縁層27を貫通し配線層26の下面を露出させるビアホール27xを形成する。ビアホール17x、17y、及び27xは、例えば、COレーザ等を用いたレーザ加工法により形成できる。ビアホール17x、17y、及び27xを形成後、デスミア処理を行い、ビアホール17x、17y、及び27xの底部に各々露出する配線層16及び26の表面に付着した樹脂残渣を除去することが好ましい。
次に、図4(a)に示す工程では、配線層14と同様の形成方法により、絶縁層17の一方の側に配線層18を形成する。配線層18は、ビアホール17x内又は17y内に充填されたビア配線18a、絶縁層17の上面に形成された配線パターン18bを含んで構成される。配線層18の材料や配線パターン18bの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。配線層18は、ビアホール17xの底部に露出した配線層16、又はビアホール17yの底部に露出したパッド32と電気的に接続される。
又、配線層14と同様の形成方法により、絶縁層27の他方の側に配線層28を形成する。配線層28は、ビアホール27x内に充填されたビア配線28a、及び絶縁層27の下面に形成された配線パターン28bを含んで構成される。配線層28の材料や配線パターン28bの厚さは、例えば、配線層12と同様とすることができる。配線層28は、ビアホール27xの底部に露出した配線層26と電気的に接続される。
次に、図4(b)に示す工程では、絶縁層17の上面に、配線層18を覆うようにソルダーレジスト層19を形成する。又、絶縁層27の下面に、配線層28を覆うようにソルダーレジスト層29を形成する。ソルダーレジスト層19は、例えば、液状又はペースト状の感光性のエポキシ系絶縁性樹脂やアクリル系絶縁性樹脂を、配線層18を被覆するように絶縁層17の上面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絶縁性樹脂やアクリル系絶縁性樹脂を、配線層18を被覆するように絶縁層17の上面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29の形成方法は、ソルダーレジスト層19と同様である。
次に、ソルダーレジスト層19及び29を露光及び現像することで、ソルダーレジスト層19に配線層18の上面の一部を露出する開口部19xを形成する(フォトリソグラフィ法)。又、ソルダーレジスト層29に配線層28の下面の一部を露出する開口部29xを形成する(フォトリソグラフィ法)。なお、開口部19x及び29xは、レーザ加工法やブラスト処理により形成してもよい。その場合には、ソルダーレジスト層19及び29に感光性の材料を用いなくてもよい。開口部19x及び29xの各々の平面形状は、例えば、円形状とすることができる。開口部19x及び29xの各々の直径は、接続対象(半導体チップやマザーボード等)に合わせて任意に設計できる。
なお、この工程において、開口部19xの底部に露出する配線層28の上面及び開口部29xの底部に露出する配線層28の下面に、例えば無電解めっき法等により前述の金属層を形成してもよい。又、金属層の形成に代えて、OSP処理等の酸化防止処理を施してもよい。
次に、図4(c)に示す工程では、開口部19xの底部に露出する配線層18の上面に、はんだバンプ等の外部接続端子20を形成する。外部接続端子20は、半導体チップと電気的に接続するための端子となる。
ここで、電子部品30の上面に樹脂層33を形成することで生じる効果について説明する。
まず、電子部品30の上面に樹脂層33が形成されてない場合について考える。図3(b)に示す工程において、絶縁層17を加熱しながら絶縁層17の上面を平行平板でコア層10方向に加圧する際に、電子部品30の本体31や接着層34も加熱される。このとき、接着層34の熱膨張係数は本体31の熱膨張係数よりも大きいので、電子部品30は凸状に反る。一方、絶縁層17の上面は平行平板で押さえているので平坦である。
次に、平行平板による加圧を開放すると、絶縁層17も凸状に反るが、絶縁層17の熱膨張係数は接着層34の熱膨張係数よりも小さいので、絶縁層17の反りは電子部品30の反りよりも小さくなる。その結果、電子部品30の上面を被覆する絶縁層17の厚さは、電子部品30上の中央部が最も薄く周辺部にいくほど厚くなり、この状態で絶縁層17及び接着層34が硬化する。
この状態で、ビアホール17x及び17yを形成すると、絶縁層17の厚さが厚いほどビアホール17yが深くなり、かつビアホール17yの底部の面積(=ビアホール17yの底部に露出するパッド32の面積)が小さくなる。その結果、電子部品30上の周辺部にいくほど、配線パターン18bとパッド32とのビアホール17yを介しての接続信頼性が低下する。
これに対して、配線基板1では、電子部品30の上面に反り矯正用樹脂である樹脂層33が形成されている。これにより、電子部品30の上面に形成された樹脂層33と、電子部品30の下面に形成された接着層34とが互いに反対側に反ろうとするため、電子部品30の反りが矯正され、樹脂層33上に積層される絶縁層17の厚さが場所に依らず略均一となる。そのため、ビアホール17yの深さ及びビアホール17yの底部の面積(=ビアホール17yの底部に露出するパッド32の面積)も場所に依らず略均一となる。その結果、ビアホール17yの底部の面積が極端に小さくなることがないため、配線パターン18bとパッド32とのビアホール17yを介しての接続信頼性を向上できる。
なお、絶縁層17、樹脂層33、及び接着層34は略同時に熱硬化するため、樹脂層33の熱硬化収縮力を絶縁層17及び接着層34の各々の熱硬化収縮力よりも大きくすることが好ましい。これにより、樹脂層33の熱硬化収縮力と絶縁層17及び接着層34の各々の熱硬化収縮力とが拮抗するため、電子部品30の反りを最小化することができる。熱硬化収縮力は、熱硬化収縮する材料の熱膨張係数と体積により決定される。なお、樹脂層33の熱膨張係数は、絶縁層17及び接着層34の各々の熱膨張係数よりも大きい。
〈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の実施の形態とは反り矯正用の樹脂層の形状が異なる例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
図5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5を参照するに、配線基板1Aは、樹脂層33が樹脂層33Aに置換された点が、配線基板1(図1参照)と相違する。
樹脂層33Aは、電子部品30の上面を被覆し、キャビティ15zと電子部品30との間に形成された隙間を充填し、更にキャビティ15zの周囲の絶縁層15の上面に延在している。絶縁層17は、絶縁層15の上面に配線層16及び樹脂層33Aを覆うように形成されている。
樹脂層33Aは、電子部品30の反りを防止する反り矯正用樹脂である。樹脂層33Aの材料としては、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド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。電子部品30の上面に形成される樹脂層33Aの厚さは、例えば30~40μm程度とすることができる。樹脂層33Aは、シリカ(SiO)等のフィラーを含有することができる。
樹脂層33Aにおけるフィラーの含有量は、絶縁層17におけるフィラーの含有量よりも少なく調整することが好ましい。これにより、樹脂層33AのCTEは絶縁層17のCTEよりも大きくなる。例えば、絶縁層17におけるフィラーの含有量が80%~90%でありCTEが20~50ppm/℃である場合、樹脂層33Aにおけるフィラーの含有量を80%よりも少なくしてCTEが50ppm/℃よりも大きくなるように調整することができる。具体的な調整値は、電子部品30の反りの程度を見極めながら最適な値を選択することができる。又、キャビティ15zの周囲の絶縁層15の上面にどの程度延在させるかは、電子部品30の反りの程度を見極めながら最適な値を選択することができる。
樹脂層33Aを形成するには、第1の実施の形態の図3(a)に示す工程(但し、電子部品30上に樹脂層33は形成しない)の後、図6(a)に示すように、電子部品30の上面及びキャビティ15zの周囲の絶縁層15の上面を覆うように半硬化状態のフィルム状のエポキシ系樹脂等をラミネートする。
次に、図6(b)に示すように、図3(b)の工程と同様にして、絶縁層15の上面に配線層16及び樹脂層33Aを覆うように半硬化状態のフィルム状のエポキシ系樹脂等をラミネートし、絶縁層17を形成する。又、絶縁層25の下面に配線層26を覆うように半硬化状態のフィルム状のエポキシ系樹脂等をラミネートし、絶縁層27を形成する。或いは、フィルム状のエポキシ系樹脂等のラミネートに代えて、液状又はペースト状のエポキシ系樹脂等を塗布し、絶縁層17及び27を形成してもよい。
そして、ラミネート又は塗布した絶縁層17及び27を加熱しながら、絶縁層17の上面及び絶縁層27の下面を平行平板でコア層10方向に加圧する。このとき、樹脂層33A及び接着層34も加熱されるため、絶縁層17、絶縁層27、樹脂層33A、及び接着層34が略同時に硬化する。又、樹脂層33Aは、硬化する途中で軟化し、キャビティ15zと電子部品30との間に形成された隙間が充填される。その後、図3(c)~図4(c)と同様の工程を実行することで、配線基板1A(図5参照)が完成する。
なお、図6(a)の工程で、樹脂層33Aとして、フィルム状のエポキシ系樹脂等のラミネートに代えて、液状又はペースト状のエポキシ系樹脂等を塗布してもよい。
このように、樹脂層33に代えて樹脂層33Aを用いた場合にも、電子部品30の反りが矯正されるため、樹脂層33A上に積層される絶縁層17の厚さが場所に依らず略均一となる。そのため、ビアホール17yの深さ及びビアホール17yの底部の面積(=ビアホール17yの底部に露出するパッド32の面積)も場所に依らず略均一となる。その結果、ビアホール17yの底部の面積が極端に小さくなることがないため、配線パターン18bとパッド32とのビアホール17yを介しての接続信頼性を向上できる。
なお、絶縁層17、樹脂層33A、及び接着層34は略同時に熱硬化するため、樹脂層33Aの熱硬化収縮力を絶縁層17及び接着層34の各々の熱硬化収縮力よりも大きくすることが好ましい。これにより、樹脂層33Aの熱硬化収縮力と絶縁層17及び接着層34の各々の熱硬化収縮力とが拮抗するため、電子部品30の反りを最小化することができる。熱硬化収縮力は、熱硬化収縮する材料の熱膨張係数と体積により決定される。なお、樹脂層33Aの熱膨張係数は、絶縁層17及び接着層34の各々の熱膨張係数よりも大きい。
〈第1の実施の形態の応用例〉
第1の実施の形態の応用例では、第1の実施の形態に係る配線基板に半導体チップを搭載した半導体パッケージの例を示す。なお、第1の実施の形態の応用例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。
図7は、第1の実施の形態の応用例に係る半導体パッケージを例示する断面図である。図7を参照するに、半導体パッケージ100は、図1に示す配線基板1と、半導体チップ110と、電極パッド120と、バンプ130と、アンダーフィル樹脂140と、バンプ150とを有する。
半導体チップ110は、例えば、シリコン等からなる薄板化された半導体基板(図示せず)上に半導体集積回路(図示せず)等が形成されたものである。半導体基板(図示せず)には、半導体集積回路(図示せず)と電気的に接続された電極パッド120が形成されている。
バンプ130は、半導体チップ110の電極パッド120上に形成され、配線基板1の外部接続端子20と電気的に接続されている。アンダーフィル樹脂140は、半導体チップ110と配線基板1の上面との間に充填されている。バンプ150は、ソルダーレジスト層29の開口部29xの底部に露出する配線層28の下面に形成されている。バンプ150は、例えば、マザーボード等に接続される。バンプ130及び150は、例えば、はんだバンプである。はんだバンプの材料としては、例えばPbを含む合金、SnとCu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。
このように、第1の実施の形態に係る配線基板に半導体チップを搭載することにより、半導体パッケージを実現できる。なお、配線基板1に代えて、配線基板1Aを用いてもよい。
以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態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に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、上記実施の形態では、本発明をビルドアップ工法により製造されたコア層を備える配線基板に適用する例を示したが、本発明をビルドアップ工法により製造されたコアレスの配線基板に適用してもよい。又、本発明は、これらに限定されることなく、様々な配線基板に適用することができる。
1、1A 配線基板
10 コア層
10a 一方の面
10b 他方の面
10x 貫通孔
11 貫通配線
12、14、16、18、22、24、26、28 配線層
13、15、17、23、25、27 絶縁層
13x、15x、17x、17y、23x、25x、27x ビアホール
14a、16a、18a、24a、26a、28a ビア配線
14b、16b、18b、24b、26b、28b 配線パターン
14c 電子部品搭載用パッド
15z キャビティ
19、29 ソルダーレジスト層
19x、29x 開口部
20 外部接続端子
30 電子部品
31 本体
32 パッド
33、33A 樹脂層
34 接着層
100 半導体パッケージ
110 半導体チップ
120 電極パッド
130、150 バンプ
140 アンダーフィル樹脂

Claims (6)

  1. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層に形成されたキャビティと、
    一方の面にパッドが形成され、他方の面が接着層を介して前記キャビティ内に固定された電子部品と、
    前記電子部品上に、前記パッドを被覆して形成された樹脂層と、
    前記第1絶縁層上に形成され、前記樹脂層を直接被覆する部分と前記第1絶縁層を直接被覆する部分とを備えた第2絶縁層と、
    前記第2絶縁層上に形成された配線パターンと、を有し、
    前記配線パターンは、前記第2絶縁層及び前記樹脂層を貫通するビア配線を介して前記パッドと電気的に接続され
    前記第2絶縁層の一部は前記キャビティと前記電子部品との間に形成された隙間を充填している配線基板。
  2. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層に形成されたキャビティと、
    一方の面にパッドが形成され、他方の面が接着層を介して前記キャビティ内に固定された電子部品と、
    前記電子部品上に、前記パッドを被覆して形成された樹脂層と、
    前記第1絶縁層上に形成され、前記樹脂層を直接被覆する部分と前記第1絶縁層を直接被覆する部分とを備えた第2絶縁層と、
    前記第2絶縁層上に形成された配線パターンと、を有し、
    前記配線パターンは、前記第2絶縁層及び前記樹脂層を貫通するビア配線を介して前記パッドと電気的に接続され
    前記樹脂層は、前記電子部品の一方の面を被覆し、前記キャビティと前記電子部品との間に形成された隙間を充填し、前記キャビティの周囲の前記第1絶縁層の一方の面に延在している配線基板。
  3. 前記樹脂層の熱膨張係数は、前記第2絶縁層及び前記接着層の各々の熱膨張係数よりも大きい請求項1又は2に記載の配線基板。
  4. 第1絶縁層にキャビティを形成する工程と、
    一方の面にパッドが形成された電子部品に、前記パッドを被覆する樹脂層を形成する工程と、
    前記電子部品の他方の面を、接着層を介して前記キャビティ内に固定する工程と、
    前記第1絶縁層上に、前記樹脂層を直接被覆する部分と前記第1絶縁層を直接被覆する部分とを備え、一部が前記キャビティと前記電子部品との間に形成された隙間を充填する第2絶縁層を形成する工程と、
    前記樹脂層、前記接着層、及び前記第2絶縁層を同時に熱硬化させる工程と、
    前記第2絶縁層及び前記樹脂層を貫通し、前記パッドを露出するビアホールを形成する工程と、
    前記第2絶縁層上に、前記ビアホール内に形成されたビア配線を介して前記パッドと電気的に接続される配線パターンを形成する工程と、を有する配線基板の製造方法。
  5. 第1絶縁層にキャビティを形成する工程と、
    一方の面にパッドが形成された電子部品の他方の面を、接着層を介して前記キャビティ内に固定する工程と、
    前記第1絶縁層上に、前記電子部品の一方の面を被覆し、前記キャビティと前記電子部品との間に形成された隙間を充填し、前記キャビティの周囲の前記第1絶縁層の一方の面に延在する樹脂層を形成する工程と、
    前記第1絶縁層上に、前記樹脂層を直接被覆する部分と前記第1絶縁層を直接被覆する部分とを備えた第2絶縁層を形成する工程と、
    前記樹脂層、前記接着層、及び前記第2絶縁層を同時に熱硬化させる工程と、
    前記第2絶縁層及び前記樹脂層を貫通し、前記パッドを露出するビアホールを形成する工程と、
    前記第2絶縁層上に、前記ビアホール内に形成されたビア配線を介して前記パッドと電気的に接続される配線パターンを形成する工程と、を有する配線基板の製造方法。
  6. 前記樹脂層の熱硬化収縮力は、前記第2絶縁層及び前記接着層の各々の熱硬化収縮力よりも大きい請求項又はに記載の配線基板の製造方法。
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