JP7066603B2 - 配線基板および実装構造体 - Google Patents

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Description

本開示は、配線基板および配線基板に電子部品が実装された実装構造に関するものである。
半導体素子等の電子部品を実装する配線基板として、絶縁樹脂層および導体層が互いに上下に密着して交互に位置する多層構造のものが知られている。このような配線基板において、半導体素子等の電子部品を収容するためのキャビティを上面に有するものがある。キャビティは、上面側の絶縁層の一部を例えばレーザー加工で除去することにより形成される。キャビティの底面には、支持層が位置している。支持層はレーザー加工の際にレーザー光がキャビティ底面を越えて下層の絶縁樹脂層や導体層に損傷を与えるのを防止する。
特開２０１６－３９２１４号公報
特許文献１には、キャビティ付きの配線基板およびその製造方法が開示されている。特許文献１の開示では、キャビティをレーザー加工で形成後、支持層としてのプレーン層にデスミア処理を施す。デスミア処理の際には、最も外側に配置される外側導体回路層を保護するための保護層が形成される。しかしながら、キャビティ底面のプレーン層は保護されないので、キャビティの底面の周囲において、プレーン層とその上の絶縁層との間がデスミア処理の薬液で浸食されて隙間が発生する虞がある。
さらに、特許文献１の開示では、デスミア処理されたプレーン層の表面に粗化層を形成する。このプレーン層上に電子部品が接着層を介して実装される。プレーン層表面の粗化層により、接着層のプレーン層からの剥離が抑制される。しかしながら、キャビティの底面の周囲のプレーン層と絶縁層との間に隙間があると、粗化層を形成するための薬液がこの隙間を介して配線基板の内部に浸入して配線の腐食やマイグレーションを誘発する。
特許文献１の開示では、さらにキャビティの底面として露出するプレーン層の外周部に凹部を形成する。この凹部によっても、接着層のプレーン層からの剥離が抑制される。しかしながら、凹部を形成するためにはレーザーを強く照射する必要があり、プレーン層に穴が開いてしまう虞がある。プレーン層に穴が開くと、その下の絶縁層や導体層が損傷を受けてしまう。
本開示の配線基板は、下層の絶縁樹脂層と、下層の絶縁樹脂層の上面に位置する上層の絶縁樹脂層と、下層の絶縁樹脂層の上面に位置し、少なくとも上面外周部が上層の絶縁樹脂層の下面に位置する導体から成る支持層と、支持層上の上層の絶縁樹脂層に位置し、底面に支持層の少なくとも一部が露出するキャビティと、を備え、キャビティの底面に、上面視で網目状の絶縁樹脂膜が、支持層の上面に位置していることを特徴とするものである。
本開示の実装構造は、上記構成の配線基板と、電子部品とを有しており、電子部品の下
面が、該下面と絶縁樹脂膜とに当接する接着樹脂を介してキャビティの底面上に位置していることを特徴とするものである。
本開示の配線基板によれば、キャビティ内に電子部品を強固に固定することができるとともに、内部に腐食やマイグレーションあるいは損傷等の発生を抑制できる。
本開示の実装構造によれば、上記構成の配線基板を含んでいるため、キャビティ内に電子部品を強固に固定することができるとともに、内部に腐食やマイグレーションあるいは損傷等の発生を抑制できる。
図１は、本開示に係る配線基板の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図２は、本開示に係る配線基板の実施形態の一例を説明するための概略上面図である。 図３は、本開示に係る実装構造の実施形態の一例を説明するための概略断面図である。 図４は、本開示に係る配線基板の実施形態の一例の製造方法を説明するための工程毎の概略断面図である。 図５は、本開示に係る配線基板の実施形態の他の例を説明するための概略平面図である。
図１および図２を基に、本開示における実施形態の一例を説明する。図１は、本開示の配線基板１０の一例であり、図２に示すＡ－Ａ間を通る概略断面図である。図２は、本開示の配線基板の概略平面図を示している。
図１に示すように、配線基板１０は、コア絶縁樹脂層１と、ビルドアップ絶縁樹脂層２と、配線導体３と、支持層４とを備えている。これらは上下に密着して位置している。配線基板１０は、例えば、平面視において四角形状を有している。配線基板１０の上面にはキャビティＣが位置している。配線基板１０の厚さは、例えば０．３～１．５ｍｍ程度に設定されている。
コア絶縁樹脂層１は、例えば、配線基板１０の剛性を確保して配線基板１０の平坦性を保持する等の機能を有している。コア絶縁樹脂層１は、ガラスクロス、およびエポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁材料を含んでいる。このようなコア絶縁樹脂層１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸した半硬化状態のプリプレグを、加熱しながら平坦にプレス加工することで形成される。
コア絶縁樹脂層１は、コア絶縁樹脂層１の上下面を貫通する複数のスルーホール５を有している。互いに隣接するスルーホール５同士は、所定の隣接間隔をあけて位置している。スルーホール５の直径は、例えば１００～３００μｍに設定されている。スルーホール５の隣接間隔は、例えば１５０～３５０μｍに設定されている。スルーホール５は、例えばブラスト加工やドリル加工により形成される。
ビルドアップ絶縁樹脂層２は、コア絶縁樹脂層１の上面に密着して３層のビルドアップ絶縁樹脂層２ａ～２ｃが位置し、コア絶縁樹脂層１の下面に密着して３層のビルドアップ絶縁樹脂層２ｄ～２ｆが位置している。ビルドアップ絶縁樹脂層２ａ～２ｃおよびビルドアップ絶縁樹脂層２ｄ～２ｆも、それぞれ互いに上下に密着して位置している。ビルドア
ップ絶縁樹脂層２は、絶縁粒子、およびエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の絶縁材料を含んでいる。
なお、説明の便宜上、コア絶縁樹脂層１の上側に位置するビルドアップ絶縁樹脂層２について、コア絶縁樹脂層１側から順に第１絶縁樹脂層２ａ、第２絶縁樹脂層２ｂ、第３絶縁樹脂層２ｃと記載する。
ビルドアップ絶縁樹脂層２は、複数のビアホール６を有している。ビアホール６の直径は、例えば３０～１００μｍに設定されている。ビアホール６は、例えばレーザー加工により形成される。
このようなビルドアップ絶縁樹脂層２は、例えばシリカが分散したエポキシ樹脂を含む樹脂フィルムを、真空下でコア絶縁樹脂層１の表面、またはビルドアップ絶縁樹脂層２の表面に貼着して熱硬化することで形成される。
配線導体３は、コア絶縁樹脂層１の上下面、ビルドアップ絶縁樹脂層２の上面または下面、スルーホール５内、およびビアホール６内に位置している。このうち、最上層の第３絶縁樹脂層２ｃの上面に位置する配線導体３は、電子部品Ｅの電極と接続されるボンディングパッド７を含んでいる。また、最下層のビルドアップ絶縁樹脂層２ｆの下面に位置する配線導体３は、外部電気回路基板と接続される外部接続パッド８を含んでいる。ボンディングパッド７と外部接続パッド８とは、配線基板１０内部に位置する配線導体３を介して電気的に接続されている。
このような配線導体３は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法等の配線形成技術を用いて、銅等の良導電性金属により形成されている。コア絶縁樹脂層１の上下面、ビルドアップ絶縁樹脂層２の上面または下面における配線導体３の厚みは、５～５０μｍに設定されている。
キャビティＣは、第２絶縁樹脂層２ｂおよび第３絶縁樹脂層２ｃに位置している。キャビティＣは、後に詳細に説明するように、例えばレーザー加工により形成される。
図１に示すように、支持層４は、キャビティＣの下に位置している。支持層４は、上面視でキャビティＣよりも一回り大きい。支持層４は、下面の全面が第１絶縁樹脂層２ａの上面に密着しており、上面の外周部がその上の第２絶縁樹脂層２ｂの下面に密着している。支持層４は、配線導体３と同一材料から成り、配線導体３と同時形成される。支持層４の厚みは、５～５０μｍに設定されている。支持層４は、後に詳細に説明するように、キャビティＣを例えばレーザー加工により形成する際に、レーザー光がキャビティＣの底面を越えて下層の第１絶縁樹脂層２ａや配線導体３に損傷を与えるのを防止するための機能を有している。
キャビティＣの下に位置する支持層４上には、第２絶縁樹脂層２ｂの一部から成る絶縁樹脂膜９が支持層４の上面に位置している。絶縁樹脂膜９は、図２に示すように上面視で複数の開口部９ａを有する網目状である。つまり、絶縁樹脂膜９は、互いに間隔をあけて縦横に位置する開口部９ａを有している。
絶縁樹脂膜９は、電子部品ＥをキャビティＣ底面に強固に固定する機能を有している。絶縁樹脂膜９の厚みは１～１０μｍに設定されている。開口部９ａの直径は５～５０μｍに設定されており、開口部９ａの繰り返しピッチは２５～１００μｍに設定されている。開口部９ａ内には支持層４の一部が露出している。
本開示の配線基板１０においては、キャビティＣの底面に、上面視で網目状の絶縁樹脂膜９が支持層４の上面に位置することから、この絶縁樹脂膜９と接着樹脂Ａとが樹脂同士で強固に接着する。加えて、網目状の絶縁樹脂層９と支持層４上面との高低差によるキャビティＣ底面の凹凸でアンカー効果が発揮される。したがって、キャビティＣ内に電子部品Ｅを極めて強固に固定することができる。
なお、本開示の配線基板１０では、キャビティＣ内に電子部品Ｅを極めて強固に固定することができるため、支持層４上に粗化層を設ける必要がない。したがって、粗化層を形成するための薬液が配線基板１０の内部に滲入して配線導体３の腐食やマイグレーションを誘発することはない。
次に、図３を基にして、本開示の配線基板１０を有する実装構造３０の実施形態例を説明する。なお、上述の配線基板１０に関しては詳細な説明を省略する。
実装構造３０は、配線基板１０と、電子部品Ｅとを有している。配線基板１０は、電子部品Ｅを位置決めして固定し、電子部品Ｅと外部基板（マザーボード等）とを電気的に接続する機能を有する。電子部品Ｅは、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の集積回路素子が挙げられ、演算機能を有している。
配線基板１０は、第２絶縁樹脂層２ｂおよび第３絶縁樹脂層２ｃにキャビティＣを有している。図３に示すように、キャビティＣ内には電子部品Ｅが、接着樹脂Ａを介して実装されている。キャビティＣ内に実装された電子部品Ｅの電極とボンディングパッド７とは、ボンディングワイヤーＷにより電気的に接続されている。また、外部接続パッド８は、外部基板と、例えば半田を介して電気的に接続される。これにより、電子部品Ｅと外部基板とが配線基板１０を介して電気的に接続される。
キャビティＣの底面には、上面視で網目状の絶縁樹脂膜９が支持層４の上面に位置している。これにより、絶縁樹脂膜９と接着樹脂Ａとが樹脂同士で強固に接着する。加えて、網目状の絶縁樹脂層９と支持層４上面との高低差によるキャビティＣ底面の凹凸でアンカー効果が発揮される。したがって、キャビティＣ内に電子部品Ｅを極めて強固に固定することができる。
なお、本開示の実装構造３０は、キャビティＣ内に電子部品Ｅを極めて強固に固定することができるため、支持層４上に粗化層を設ける必要がない。したがって、粗化層を形成するための薬液が配線基板１０の内部に滲入して配線導体３の腐食やマイグレーションを誘発することはない。
次に本実施形態例の配線基板１０におけるキャビティＣの形成方法を詳細に説明する。
まず、図４（ａ）に示すように、コア絶縁樹脂層１およびビルドアップ絶縁樹脂層２ならびに配線導体３および支持層４が所定の位置関係で上下に密着して位置する積層体１０Ｐを準備する。
次に、図４（ｂ）に示すように、積層体１０Ｐの上面側から支持層４上の第２絶縁樹脂層２ｂおよび第３絶縁樹脂層２ｃにレーザー加工を施して第２絶縁樹脂層２ｂおよび第３絶縁樹脂層２ｃの一部を除去する。レーザー加工には、炭酸ガスレーザーやＹＡＧレーザーを用いる。レーザー光のスポット径は５０～２００μｍに設定する。レーザー光の照射ピッチは、レーザー光のスポット同士が部分的に重なり合うようにビーム径の１／４～１／２倍に設定する。レーザー光の１パルス当たりのエネルギーは５～１５ｍＪに設定する。レーザー光の照射回数は、同一箇所に対し、１～３パルスに設定する。
なお、このレーザー加工においては、キャビティＣ底面の支持層４上の第２絶縁樹脂層２ｂを完全に除去せずに、レーザー光のスポット同士の重なりが少ない位置に第２絶縁樹脂層２ｂの一部から成る網目状の絶縁樹脂膜９が残る程度の条件に設定する。このように、レーザー光のスポット同士の重なりが少ない位置に絶縁樹脂膜９が残る程度の条件でレーザー加工することで、支持層４に穴が開くことを回避することができる。したがって、支持層４の下の第１絶縁樹脂層２ａや配線導体３が損傷を受けることを防止できる。なお、このとき、キャビティＣ内にレーザー加工により発生する樹脂および金属の変質物や飛散物からなる付着物Ｄが残る。
次に、図４（ｃ）に示すように、キャビティＣの上面側からブラスト加工を施して付着物Ｄを除去する。これにより、配線基板１０が完成する。なお、ブラスト加工には、純水を用いたウエットブラストが好適に使用される。このウエットブラストでは、純水が使用されるので、ビルドアップ絶縁樹脂層２や絶縁樹脂膜９と支持層４との間が化学的に浸食されることがない。したがって、これらの間に隙間が形成されることもない。
以上、説明したように、本開示の配線基板によれば、キャビティ内に電子部品を強固に固定することができるとともに、内部に腐食やマイグレーションあるいは損傷等の発生を抑制できる。
また、本開示の実装構造によれば、上記構成の配線基板を含んでいるため、キャビティ内に電子部品を強固に固定することができるとともに、内部に腐食やマイグレーションあるいは損傷等の発生を抑制できる。
なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示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、キャビティＣの底面の略全面にわたり網目状の絶縁樹脂膜９が位置していたが、図５に本開示における実施形態の別の例である配線基板２０として示すように、キャビティＣの外周部のみに網目状の絶縁樹脂膜９が位置してもよい。この場合、例えば支持層４を接地用導体としてその中央部と電子部品Ｅとを接続することで、アースとして機能させることが可能になる。キャビティＣの底面外周部と接着樹脂Ａとが強固に接着していれば、接着樹脂Ａの剥離は起きにくい。したがって、この別の実施形態例においてもキャビティＣ内に電子部品Ｅを強固に固定することができる。なお、図５に示す配線基板２０おいては、図１に示した配線基板１０と同様の箇所には同様の符号を付し、それぞれの詳細な説明は省略する。
なお、キャビティＣの外周部のみに網目状の絶縁樹脂膜９を位置させるには、上述のキャビティＣの形成方法におけるブラスト加工を強めに行えばよい。キャビティＣ底面の外周部では、キャビティＣの側面や中央部に激突した砥粒の反射で、キャビティＣの中央部よりもブラストの勢いが弱まる。したがって、キャビティＣ底面の外周部に絶縁樹脂膜９を残しつつ、キャビティＣ中央部の絶縁樹脂膜９を除去することが可能である。
また、キャビティＣを、ブラスト加工により形成しても構わない。この場合、例えば円形状の開口を有するブラスト用マスクを複数用意する。各ブラスト用マスクに設けられる開口の配置は、ブラスト粒子同士が部分的に重なり合うように開口径の１／４～１／２倍だけあらかじめずらしておく。そして、ブラスト用マスクを順次取り換えてブラスト加工を行うことで、ブラスト粒子の当たりが少ない位置に絶縁樹脂膜９を形成することができる。
１，２ 絶縁樹脂層
４ 支持層
１０，２０ 配線基板
９ 絶縁樹脂膜
Ｃ キャビティ

Claims (3)

  1. 第１絶縁樹脂層と、
    該第１絶縁樹脂層の上面に位置する第２絶縁樹脂層と、
    前記第１絶縁樹脂層の上面に位置し、少なくとも上面外周部が前記第２絶縁樹脂層の下面に位置する導体から成る支持層と、
    該支持層上の前記第２絶縁樹脂層に位置し、底面に前記支持層の少なくとも一部が露出するキャビティと、を備え、
    前記キャビティの底面に、網目状の絶縁樹脂膜が、前記支持層の上面に位置していることを特徴とする配線基板。
  2. 前記絶縁樹脂膜が前記キャビティの底面の外周部のみに位置することを特徴とする請求項１記載の配線基板。
  3. 請求項１または２に記載の配線基板と、
    電子部品と、を有しており、
    前記電子部品の下面が、該下面と前記絶縁樹脂膜とに当接する接着樹脂を介して前記底面上に位置していることを特徴とする実装構造。
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