JP7265877B2 - 配線基板 - Google Patents

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Description

本発明は、配線基板に関するものである。
従来、半導体チップやチップキャパシタなどの電子部品を内蔵した配線基板が知られている(例えば、特許文献1参照)。電子部品は、配線基板の層間絶縁層に形成された開口部内に配置されている。
図38は、従来の電子部品内蔵型の配線基板400を示している。配線基板400は、絶縁層410と、絶縁層410の上面に形成された金属層420と、金属層420を被覆するように絶縁層410の上面に形成された層間絶縁層430と、層間絶縁層430を厚さ方向に貫通する開口部440とを有している。配線基板400は、開口部440内に配置された電子部品450と、開口部440内を充填するとともに電子部品450を全体的に被覆する絶縁層460と、電子部品450の電極451と電気的に接続され、絶縁層460の上面に形成された配線層470とを有している。
特開2016-039214号公報
しかしながら、配線基板400では、開口部440の底部に露出された金属層420と、開口部440を充填する絶縁層460との密着性が良好ではない。また、配線基板400では、開口部440を有する層間絶縁層430と、開口部440を充填する絶縁層460との密着性が良好ではない。このため、例えば配線基板400に反りや熱応力が生じると、開口部440の底部の開口縁480付近に応力が集中し、金属層420と絶縁層460との界面で剥離が生じやすい。金属層420と絶縁層460との界面で剥離が生じると、その剥離が層間絶縁層430と絶縁層460との界面に伝搬し、その剥離によって配線層470が断裂されるおそれがある。配線層470が断裂すると、配線基板400の電気的信頼性が低下するという問題がある。
本発明の一観点によれば、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の上面に形成された第2絶縁層と、前記第2絶縁層の上面に形成された第1金属層と、前記第1金属層を覆うように前記第2絶縁層の上面に形成された第3絶縁層と、前記第2絶縁層と前記第1金属層と前記第3絶縁層とを厚さ方向に貫通する開口部と、前記開口部内に設けられた電子部品と、前記開口部を充填し、前記電子部品を被覆する充填絶縁層と、前記充填絶縁層の上面に形成された配線層と、を有し、前記開口部の内側面には、前記第2絶縁層の側面と前記第1金属層の側面とによって第1段差部が形成されており、前記第1段差部は、平面視において、前記開口部を全周に亘って囲むように閉環状に形成されている。
本発明の一観点によれば、電気的信頼性の低下を抑制できるという効果を奏する。
(a)は、第1実施形態の配線基板を示す概略断面図(図2における1-1断面図)、(b)は、第1実施形態の配線基板を示す拡大断面図。 第1実施形態の配線基板を示す概略平面図。 第1実施形態の配線基板を示す概略斜視図。 第1実施形態の半導体装置を示す概略断面図。 (a)~(c)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 第1実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 第1実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。 変更例の配線基板を示す概略断面図。 (a),(b)は、変更例の配線基板を示す概略平面図。 変更例の配線基板を示す概略斜視図。 変更例の配線基板を示す概略断面図。 (a),(b)は、変更例の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、変更例の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a)は、第2実施形態の配線基板を示す概略断面図(図22における21a-21a断面図)、(b)は、第2実施形態の配線基板を示す拡大断面図。 第2実施形態の配線基板を示す概略平面図。 第2実施形態の配線基板を示す概略斜視図。 第2実施形態の半導体装置を示す概略断面図。 (a)~(c)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 (a),(b)は、第2実施形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図。 第2実施形態の半導体装置の製造方法を示す概略断面図。 変更例の配線基板を示す概略断面図。 (a),(b)は、変更例の配線基板を示す概略平面図。 変更例の配線基板を示す概略斜視図。 変更例の配線基板を示す概略断面図。 従来の配線基板を示す概略断面図。
以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、便宜上、特徴を分かりやすくするために特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部の部材のハッチングを梨地模様に代えて示し、一部の部材のハッチングを省略している。なお、本明細書において、「平面視」とは、対象物を図1等の鉛直方向(図中上下方向)から視ることを言い、「平面形状」とは、対象物を図1等の鉛直方向から視た形状のことを言う。
(第1実施形態)
以下、図1~図14に従って第1実施形態を説明する。
図1(a)に示すように、配線基板10は、配線層20と、絶縁層30と、導体層40と、絶縁層50と、導体層60と、絶縁層70と、絶縁層80と、配線層90とが順次積層された構造を有している。本例の配線基板10は、一般的なビルドアップ法を用いて作製される配線基板、つまり支持基板としてのコア基板の両面又は片面に所要数のビルドアップ層を順次形成して積層したものとは異なり、支持基材を含まない、所謂「コアレス基板」の形態を有している。
配線基板10は、複数の絶縁層50,70に形成された開口部100内に配置された1つ又は複数(ここでは、1つ)の電子部品110と、絶縁層30の下面に積層されたソルダーレジスト層120と、絶縁層80の上面に積層されたソルダーレジスト層130とを有している。配線基板10は、電子部品110を内蔵した配線基板である。
ここで、配線層20,90及び導体層40,60の材料としては、例えば、銅(Cu)や銅合金を用いることができる。絶縁層30,50,70,80の材料としては、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂、又はこれら樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。また、絶縁層30,50,70,80の材料としては、例えば、ガラス、アラミド、LCP(Liquid Crystal Polymer)繊維の織布や不織布などの補強材に、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を主成分とする熱硬化性樹脂を含浸させた補強材入りの絶縁性樹脂を用いることもできる。なお、絶縁層30,50,70,80の材料としては、熱硬化性を主成分とする非感光性の絶縁性樹脂や感光性樹脂を主成分とする絶縁性樹脂を用いることができる。
配線層20は、配線基板10の最外層(ここでは、最下層)の配線層である。配線層20の下面は、絶縁層30から露出されている。本例の配線層20の下面は、絶縁層30の下面と略面一に形成されている。なお、配線層20の下面は、絶縁層30の下面よりも導体層40側に凹むように形成されていてもよい。配線層20の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
絶縁層30は、配線層20の上面及び側面を被覆し、配線層20の下面を露出するように形成されている。絶縁層30には、所定の箇所に、当該絶縁層30を厚さ方向に貫通して配線層20の上面の一部を露出する貫通孔30Xが形成されている。貫通孔30Xは、例えば、図1(a)において上側(導体層40側)から下側(配線層20側)に向かうに連れて開口幅(開口径)が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、貫通孔30Xは、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。なお、配線層20の上面から絶縁層30の上面までの厚さは、例えば、10~35μm程度とすることができる。
導体層40は、絶縁層30の上面に形成されている。導体層40の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。導体層40の上面及び側面は、例えば、粗化面である。導体層40の上面及び側面は、例えば、導体層40の下面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。導体層40の表面粗度は、例えば、表面粗さRa値で200nm以上とすることができる。ここで、表面粗さRa値とは、表面粗さを表す数値の一種であり、算術平均粗さと呼ばれるものであって、具体的には測定領域内で変化する高さの絶対値を平均ラインである表面から測定して算術平均したものである。
導体層40は、例えば、配線層41と、金属層42とを有している。配線層41と金属層42とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。配線層41と金属層42とは同一平面上に形成されている。
配線層41は、例えば、貫通孔30Xに充填されたビア配線を介して配線層20と電気的に接続されている。配線層41は、例えば、貫通孔30Xに充填されたビア配線と一体に形成されている。
金属層42は、例えば、電子部品110が搭載される搭載領域に形成されている。金属層42は、例えば、電子部品110と平面視で重なる位置に形成されている。金属層42は、例えば、開口部100と平面視で重なる位置に形成されている。金属層42の平面形状は、例えば、開口部100の平面形状よりも大きく形成されている。金属層42の外周縁は、例えば、平面視において、開口部100の開口縁を外側から囲むように形成されている。金属層42は、例えば、平面視矩形状に形成されている。本例の金属層42は、例えば、他の配線層や導体層に電気的に接続されず、電気的に孤立(フローティング)した金属層である。金属層42は、例えば、配線を引き回す配線パターンであってもよいし、電源配線やグランド配線であってもよい。金属層42が配線パターン、電源配線やグランド配線である場合には、例えば、金属層42は、ビア配線等を介して他の配線層や導体層と電気的に接続される。
絶縁層50は、絶縁層30の上面に、導体層40を被覆するように形成されている。なお、導体層40の上面から絶縁層50の上面までの厚さは、例えば、40~100μm程度とすることができる。
絶縁層50には、所要の箇所に、当該絶縁層50を厚さ方向に貫通して導体層40(ここでは、配線層41)の上面の一部を露出する貫通孔50Xが形成されている。貫通孔50Xは、例えば、図1(a)において上側(導体層60側)から下側(導体層40側)に向かうに連れて開口幅(開口径)が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、貫通孔50Xは、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。
導体層60は、絶縁層50の上面に形成されている。導体層60の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。導体層60の上面及び側面は、例えば、粗化面である。導体層60の上面及び側面は、例えば、導体層60の下面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。導体層60の表面粗度は、例えば、表面粗さRa値で200nm以上とすることができる。
導体層60は、例えば、配線層61と、金属層62とを有している。配線層61と金属層62とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。配線層61と金属層62とは同一平面上に形成されている。
配線層61は、例えば、貫通孔50Xに充填されたビア配線を介して配線層41と電気的に接続されている。配線層61は、例えば、貫通孔50Xに充填されたビア配線と一体に形成されている。
金属層62は、例えば、電子部品110が搭載される搭載領域を囲むように形成されている。本例の金属層62は、例えば、他の配線層や導体層に電気的に接続されず、電気的に孤立(フローティング)したダミーパターンである。金属層62は、例えば、配線を引き回す配線パターンであってもよいし、電源配線やグランド配線であってもよい。金属層62が配線パターン、電源配線やグランド配線である場合には、例えば、金属層62は、ビア配線等を介して他の配線層や導体層と電気的に接続される。
絶縁層70は、絶縁層50の上面に、導体層60を被覆するように形成されている。なお、導体層60の上面から絶縁層70の上面までの厚さは、例えば、40~100μm程度とすることができる。
開口部100は、例えば、絶縁層50と金属層62と絶縁層70とを厚さ方向に貫通するように形成されている。開口部100は、例えば、金属層42の上面の一部を露出するように形成されている。開口部100は、内蔵される電子部品110に対応して形成されている。
本例の開口部100は、絶縁層50を厚さ方向に貫通する貫通孔50Yと、金属層62を厚さ方向に貫通する貫通孔62Yと、絶縁層70を厚さ方向に貫通する貫通孔70Yとが連通して構成されている。
図2に示すように、本例の貫通孔50Y,62Y,70Yの平面形状は、矩形状に形成されている。貫通孔50Y,62Y,70Yは、例えば、互いに同軸上に形成されている。すなわち、貫通孔50Yの中心軸と貫通孔62Yの中心軸と貫通孔70Yの中心軸とは、平面位置が互いに一致している。貫通孔50Y,62Y,70Yの平面形状は、電子部品110の平面形状よりも大きく形成されている。貫通孔50Y,62Y,70Yの平面形状は、例えば、金属層42の平面形状よりも小さく形成されている。
貫通孔62Yは、例えば、貫通孔50Y,70Yよりも平面形状が大きく形成されている。金属層62は、例えば、貫通孔50Y,70Yの開口縁を外側から囲むように形成されている。金属層62の平面形状は、例えば、環状(枠状)に形成されている。本例の金属層62の平面形状は、貫通孔50Y,70Yの開口縁を周方向全周に亘って連続して囲む矩形の閉環状に形成されている。
なお、図2は、図1(a)に示した配線基板10を上方から視た平面図であり、絶縁層80、配線層90及びソルダーレジスト層130等が透視的に描かれている。
図1(b)及び図3に示すように、開口部100(貫通孔62Y)の内側面を構成する金属層62の側面62Aは、開口部100(貫通孔50Y)の内側面を構成する絶縁層50の側面50Aから絶縁層50の内方側に後退した(離間した)位置に設けられている。金属層62の側面62Aは、開口部100(貫通孔70Y)の内側面を構成する絶縁層70の側面70Aから絶縁層70の内方側に後退した位置に設けられている。すなわち、金属層62の側面62Aは、絶縁層50,70の側面50A,70Aよりも開口部100の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。金属層62の側面62Aは、例えば、開口部100の周方向全周に亘って、絶縁層50,70の側面50A,70Aから後退するように形成されている。絶縁層50の側面50A近傍に位置する絶縁層50の上面が金属層62から露出されている。また、絶縁層70の側面70A近傍に位置する絶縁層70の下面が金属層62から露出されている。これにより、開口部100の内側面には、絶縁層50の側面50Aと、金属層62から露出する絶縁層50の上面と、金属層62の側面62Aと、金属層62から露出する絶縁層70の下面と、絶縁層70の側面70Aとによって構成される凹部101が形成されている。換言すると、開口部100の内側面には、凹部101によって構成された段差部が形成されている。凹部101は、例えば、開口部100の周方向全周に亘って連続して形成されている。
図2に示すように、絶縁層50の貫通孔50Yは、例えば、絶縁層70の貫通孔70Yよりも平面形状が小さく形成されている。すなわち、貫通孔50Yは、貫通孔50Y,62Y,70Yの中で最も平面形状が小さい。貫通孔50Yの大きさは、例えば、平面視で0.7mm×0.4mm~15mm×15mm程度とすることができる。
図1(b)に示すように、絶縁層70の側面70Aは、例えば、絶縁層50の側面50Aよりも開口部100の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。例えば、絶縁層70の側面70Aは、開口部100の周方向全周に亘って、絶縁層50の側面50Aよりも後退するように形成されている。
開口部100の底部(具体的には、貫通孔50Yの底部)に露出する金属層42の上面には、絶縁層30側に凹む凹部42Xが形成されている。凹部42Xの底面及び内側面は、例えば、粗化面である。凹部42Xの底面の表面粗度は、例えば、絶縁層50に被覆された金属層42の上面の表面粗度よりも大きく形成されている。換言すると、開口部100の底部に露出する金属層42の上面の表面粗度は、絶縁層50に被覆された金属層42の上面の表面粗度よりも大きく形成されている。
図1(a)に示すように、開口部100から露出する金属層42の上面(具体的には、凹部42Xの底面)には、接着層112を介して電子部品110が搭載(接着)されている。すなわち、電子部品110は、開口部100内に配置されている。接着層112は、金属層42の上面に形成されている。接着層112の材料としては、例えば、エポキシ系、ポリイミド系やシリコーン系等の熱硬化性の接着剤を用いることができる。
電子部品110としては、例えば、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品や、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品を用いることができる。電子部品110としては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態の電子部品110は半導体チップである。半導体チップとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)チップやGPU(Graphics Processing Unit)チップなどのロジックチップを用いることができる。また、半導体チップとしては、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)チップ、SRAM(Static Random Access Memory)チップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることができる。
電子部品110は、例えば、半導体基板からなる。この半導体基板の材料としては、例えば、シリコン等を用いることができる。電子部品110は、半導体集積回路(図示略)が形成された回路形成面110Aに複数の電極端子111が設けられている。電極端子111は、例えば、回路形成面110Aから上方に延びる柱状に形成された金属ポストである。電極端子111の材料としては、例えば、銅や銅合金を用いることができる。
電子部品110は、回路形成面110Aとは反対側の背面(ここでは、下面)が金属層42の上面に対向した状態、つまりフェイスアップの状態で金属層42の上面に接着層112により接合されている。電極端子111の上面は、例えば、絶縁層70の上面と同一平面上、又は絶縁層70の上面よりも下方に形成されている。
絶縁層80は、開口部100を充填し、電子部品110を全体的に被覆するように形成されている。絶縁層80は、例えば、接着層112の側面全面と、電子部品110の側面全面と、電極端子111から露出する回路形成面110A全面と、電極端子111の上面及び側面とを被覆するように形成されている。絶縁層80は、例えば、開口部100内において、接着層112から露出する金属層42の表面を被覆するように形成されている。絶縁層80は、例えば、開口部100及びその開口部100の内側面に形成された凹部101を充填するように形成されている。
図1(b)に示すように、絶縁層80は、絶縁層50の側面50A全面と、金属層62から露出する絶縁層50の上面全面と、金属層62の側面62A全面と、金属層62から露出する絶縁層70の下面全面と、絶縁層70の側面70A全面とを被覆するように形成されている。絶縁層80は、例えば、凹部101によって露出された絶縁層70の下面に食い込むように形成されている。
図1(a)に示すように、絶縁層80は、例えば、絶縁層70の上面全面を被覆するように形成されている。絶縁層70,80の所要の箇所には、それら絶縁層70,80を厚さ方向に貫通して導体層60(ここでは、配線層61)の上面の一部を露出する貫通孔80Xが形成されている。また、絶縁層80には、所要の箇所に、当該絶縁層80を厚さ方向に貫通して電極端子111の上面の一部を露出する貫通孔80Yが形成されている。貫通孔80X,80Yは、例えば、図1(a)において上側(配線層90側)から下側(配線層61側又は電極端子111側)に向かうに連れて開口幅(開口径)が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、貫通孔80X,80Yは、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。
配線層90は、絶縁層80の上面に形成されている。配線層90は、例えば、配線基板10の最外層(ここでは、最上層)の配線層である。配線層90は、貫通孔80Xに充填されたビア配線を介して配線層61と電気的に接続される配線層を有している。配線層90は、貫通孔80Yに充填されたビア配線を介して電極端子111と電気的に接続される配線層を有している。配線層90は、貫通孔80X又は貫通孔80Yに充填されたビア配線と一体に形成されている。配線層90の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
ソルダーレジスト層120は、最外層(ここでは、最下層)の絶縁層30の下面に、最下層の配線層20を被覆するように形成されている。ソルダーレジスト層120の材料としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。ソルダーレジスト層120の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
ソルダーレジスト層120には、最下層の配線層20の下面の少なくとも一部をパッドP1として露出させるための開口部120Xが形成されている。パッドP1には、例えば、当該配線基板10をマザーボード等の実装基板に実装する際に使用されるはんだボールやリードピン等の外部接続端子が接続される。すなわち、本例のパッドP1は、外部接続用パッドとして機能する。
なお、必要に応じて、パッドP1の下面に表面処理層を形成するようにしてもよい。表面処理層の例としては、金(Au)層、ニッケル(Ni)層/Au層(Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層)、Ni層/パラジウム(Pd)層/Au層(Ni層とPd層とAu層をこの順番で積層した金属層)などを挙げることができる。ここで、Au層はAu又はAu合金からなる金属層、Ni層はNi又はNi合金からなる金属層、Pd層はPd又はPd合金からなる金属層である。これらNi層、Au層、Pd層としては、例えば、無電解めっき法により形成された金属層(無電解めっき金属層)を用いることができる。また、表面処理層の他の例としては、パッドP1の表面に、OSP(Organic Solderability Preservative)処理などの酸化防止処理を施して形成されるOSP膜を用いることができる。OSP膜としては、アゾール化合物やイミダゾール化合物等の有機被膜を用いることができる。なお、開口部120Xから露出する配線層20(又は、配線層20上に表面処理層が形成されている場合には、その表面処理層)自体を、外部接続端子としてもよい。
ソルダーレジスト層130は、最外層(ここでは、最上層)の絶縁層80の上面に、最上層の配線層90を被覆するように形成されている。ソルダーレジスト層130の材料としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。ソルダーレジスト層130の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
ソルダーレジスト層130には、最上層の配線層90の少なくとも一部をパッドP2として露出させるための開口部130Xが形成されている。パッドP2は、例えば、半導体チップ等の電子部品と電気的に接続するための電子部品搭載用のパッドとして機能する。
なお、必要に応じて、パッドP2の表面(上面及び側面、又は上面のみ)に表面処理層を形成するようにしてもよい。表面処理層の例としては、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層などの金属層やOSP膜を用いることができる。
次に、図4に従って、半導体装置11の構造について説明する。
半導体装置11は、配線基板10と、1つ又は複数(図4では、1つ)の半導体チップ140と、アンダーフィル樹脂150とを有している。半導体チップ140は、配線基板10にフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ140の回路形成面(ここでは、下面)に配設されたバンプ141を、配線基板10のパッドP2に接合されている。これにより、半導体チップ140は、バンプ141を介してパッドP2(配線層90)と電気的に接続されている。
半導体チップ140としては、例えば、CPUチップやGPUチップなどのロジックチップや、DRAMチップ、SRAMチップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることができる。なお、配線基板10に複数の半導体チップ140を搭載する場合には、ロジックチップとメモリチップとを組み合わせて配線基板10に搭載するようにしてもよい。
バンプ141としては、例えば、金バンプやはんだバンプを用いることができる。はんだバンプの材料としては、例えば、鉛(Pb)を含む合金、錫(Sn)とAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、Snと銀(Ag)とCuの合金等を用いることができる。
アンダーフィル樹脂150は、配線基板10と半導体チップ140との隙間を充填するように設けられている。アンダーフィル樹脂150の材料としては、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
次に、配線基板10の製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、最終的に配線基板10の各構成要素となる部分には、最終的な構成要素の符号を付して説明する。
まず、図5(a)に示すように、支持基板160を準備する。支持基板160の材料としては、例えば、シリコン、ガラス、金属(例えば、銅)などの剛性の高い板状材料を用いることができる。支持基板160としては、例えば、金属板や金属箔を用いることができる。本例の支持基板160としては、35~70μm程度の支持体銅箔に剥離層を介して2~5μm程度の極薄銅箔が貼り合わされた銅箔を用いる。
次に、支持基板160の上面に、その支持基板160の上面全面を被覆する金属膜161を形成する。例えば、支持基板160の極薄銅箔の上面に金属膜161を形成する。金属膜161は、例えば、スパッタ法、蒸着法や電解めっき法を用いて形成することができる。金属膜161の材料としては、例えば、支持基板160をエッチング除去する際にストッパ層となる導電材料を用いることができる。また、金属膜161の材料としては、例えば、後工程で形成される配線層20(例えば、Cu層)に対して選択的にエッチング除去することのできる導電材料を用いることができる。このような金属膜161の材料としては、例えば、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、錫、コバルト(Co)、鉄(Fe)、パラジウムなどの金属、又はこれら金属から選択される少なくとも一種の金属を含む合金を用いることができる。本例の金属膜161の材料としてはNiを用いる。金属膜161の厚さは、例えば、0.1~1.0μm程度とすることができる。
続いて、金属膜161の上面に、配線層20を形成する。配線層20は、例えば、セミアディティブ法によって形成することができる。具体的には、まず、金属膜161の上面に、配線層20の形状に対応した開口部を有するレジストパターン(図示略)を形成する。続いて、レジストパターンの開口部から露出する金属膜161の上面に、支持基板160及び金属膜161を給電層とする電解銅めっき法により銅めっき被膜を析出させる。その後、レジストパターンを除去することにより、金属膜161上に配線層20を形成することができる。なお、配線層20の形成方法としては、セミアディティブ法の他にサブトラクティブ法などの各種の配線形成方法を採用することもできる。
次いで、図5(b)に示す工程では、金属膜161の上面に、配線層20の上面の一部を露出する貫通孔30Xを有する絶縁層30を形成する。例えば、絶縁層30として樹脂フィルムを用いる場合には、金属膜161の上面に樹脂フィルムを熱圧着によりラミネートし、その樹脂フィルムをフォトリソグラフィ法によりパターニングして絶縁層30を形成する。また、金属膜161の上面に液状又はペースト状の絶縁性樹脂をスピンコート法などにより塗布し、その絶縁性樹脂をフォトリソグラフィ法によりパターニングして絶縁層30を形成する。
次に、図5(c)に示す工程では、例えばセミアディティブ法により、貫通孔30Xに充填されたビア配線を形成するとともに、絶縁層30の上面に導体層40を形成する。導体層40は、貫通孔30Xに充填されたビア配線を介して配線層20と電気的に接続される配線層41と、電子部品110(図1(a)参照)の搭載領域に形成された金属層42とを有している。
続いて、図6(a)に示す工程では、導体層40に対して粗化処理を施す。この粗化処理により、導体層40の上面全面及び側面全面が粗化面に形成される。粗化処理としては、例えば、黒化処理、エッチング処理、めっき、ブラスト処理等によって行うことができる。
次いで、図6(b)に示す工程では、図5(b)に示した工程と同様に、絶縁層30の上面に、配線層41の上面の一部を露出する貫通孔50Xを有する絶縁層50を形成する。このとき、絶縁層50は、金属層42の上面全面及び側面全面を被覆するように形成される。
次に、図7(a)に示す工程では、例えばセミアディティブ法により、貫通孔50Xに充填されたビア配線を形成するとともに、絶縁層50の上面に導体層60を形成する。導体層60は、貫通孔50Xに充填されたビア配線を介して配線層41と電気的に接続される配線層61と、貫通孔62Yを有する金属層62とを有している。このとき、貫通孔62Yの平面形状は、金属層42の平面形状よりも小さく形成されている。
続いて、導体層60に対して粗化処理を施す。この粗化処理により、導体層60の上面全面及び側面全面が粗化面に形成される。粗化処理としては、例えば、黒化処理、エッチング処理、めっき、ブラスト処理等によって行うことができる。
次いで、図7(b)に示す工程では、図5(b)に示した工程と同様に、絶縁層50の上面に、配線層61及び金属層62を被覆する絶縁層70を形成する。このとき、絶縁層70は、金属層62の上面全面及び側面全面を被覆するように形成される。絶縁層70は、貫通孔62Yを充填するように形成される。
次に、図8(a)に示す工程では、電子部品110(図1(a)参照)の搭載領域に対応する部分の金属層42が露出されるように、絶縁層70を厚さ方向に貫通する貫通孔70Yを形成するとともに、絶縁層50を厚さ方向に貫通する貫通孔50Yを形成する。貫通孔50Y,70Yは、例えば、COレーザやYAGレーザ等によるレーザ加工法によって形成することができる。
本工程では、貫通孔70Yの平面形状が、金属層62の貫通孔62Yの平面形状よりも一回り大きく形成される。このため、貫通孔70Yの開口縁近傍の金属層62の上面の一部が絶縁層70から露出される。このとき、絶縁層70から露出された金属層62がレーザ加工時のマスク及びストッパ層として機能する。このため、金属層62の貫通孔62Yから露出する絶縁層50に対して、その絶縁層50を厚さ方向に貫通する貫通孔50Yが形成される。これにより、貫通孔50Yの平面形状は、貫通孔62Yの平面形状と略同じ大きさに形成される。本工程では、金属層42がレーザ加工時のストッパ層として機能する。
本工程により、貫通孔50Yと貫通孔62Yと貫通孔70Yとが連通され、絶縁層50と金属層62と絶縁層70とを厚さ方向に貫通する開口部100が形成される。そして、開口部100から金属層42の上面の一部が露出される。
続いて、図8(b)に示す工程では、デスミア処理により、開口部100の底部(具体的には、貫通孔50Yの底部)に露出する金属層42の露出面に付着した樹脂スミアを除去する。このデスミア処理により、開口部100の内側面に露出する絶縁層50,70の一部が除去される。このため、開口部100の内側面を構成する絶縁層50,70の側面50A,70Aが開口部100の平面中心から離間する方向に後退する。これにより、金属層62の下面の一部が絶縁層50から露出される。
次いで、図9(a)に示す工程では、金属層62の貫通孔62Yの平面形状が貫通孔50Y,70Yの平面形状よりも大きくなるように、金属層62の一部を除去する。この金属層62の除去は、例えば、絶縁層70をエッチングマスクとした等方性エッチングにより行うことができる。この等方性エッチングでは、まず、絶縁層70から露出されている金属層62がエッチング除去される。続いて、等方性エッチングでは、エッチングが金属層62の面内方向に進行するサイドエッチ現象によって、絶縁層70に被覆された金属層62も除去される。これにより、開口部100の内側面を構成する金属層62の側面62Aが絶縁層50,70の側面50A,70Aよりも開口部100の平面中心から離間する方向に後退する。この結果、開口部100の内側面に、金属層62の側面62Aと絶縁層50,70の側面50A,70Aとによって構成される凹部101が形成される。換言すると、本工程では、開口部100の内側面に、凹部101からなる段差部が形成される。
本工程では、金属層62がエッチング除去されるのと同時に、金属層42もエッチング除去される。このエッチング除去により、絶縁層50から露出された金属層42の上面に、絶縁層30側に凹む凹部42Xが形成される。さらに、凹部42Xの底面の表面粗度は、エッチング処理前よりも大きくなる。このため、凹部42Xの底面の表面粗度は、絶縁層50に被覆された金属層42の上面の表面粗度よりも大きくなる。
次に、図9(b)に示す工程では、開口部100から露出する金属層42の上面に接着層112を形成する。接着層112は、例えば、接着層112となる液状樹脂やペースト状樹脂を金属層42の上面に塗布することによって形成することができる。なお、接着層112としては、例えば、エポキシ系樹脂からなる接着剤が用いられる。また、本工程における接着層112は、A-ステージのものが使用される。なお、本工程における接着層112として、B-ステージのものを用いるようにしてもよい。
続いて、図10(a)に示す工程では、マウンタを用いて、開口部100内において、接着層112上に電子部品110を搭載する。このとき、電子部品110は、フェイスアップの状態で接着層112上に固定される。
次いで、図10(b)に示す工程では、開口部100及び凹部101を充填する絶縁層80を形成する。絶縁層80は、接着層112と接していない電子部品110の表面全面を被覆するように形成される。絶縁層80は、絶縁層70の上面全面を被覆するように形成される。このとき、電子部品110の電極端子111の上面が絶縁層70の上面と同一平面上、又は絶縁層70の上面よりも下方に形成されているため、絶縁層80の上面を平坦に形成することができる。
次に、図11(a)に示す工程では、絶縁層70,80の所要箇所にそれら絶縁層70,80を厚さ方向に連続して貫通する貫通孔80Xを形成するとともに、絶縁層80の所要箇所に貫通孔80Yを形成する。これら貫通孔80X,80Yは、例えば、COレーザやYAGレーザ等によるレーザ加工法によって形成することができる。
続いて、図11(b)に示す工程では、例えばセミアディティブ法により、貫通孔80X,80Yを充填するビア配線を形成するとともに、それらビア配線を介して配線層61又は電極端子111と電気的に接続される配線層90を絶縁層80の上面に積層する。
次いで、図12(a)に示す工程では、絶縁層80の上面に、開口部130Xを有するソルダーレジスト層130を積層する。ソルダーレジスト層130は、例えば、感光性のソルダーレジストフィルムをラミネートし、又は液状のソルダーレジストを塗布し、当該レジストを所要の形状にパターニングすることにより形成することができる。本工程により、開口部130Xから露出する配線層90がパッドP2となる。なお、必要に応じて、パッドP2上に、例えば、Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層(つまり、表面処理層)を形成するようにしてもよい。この金属層は、例えば、無電解めっき法により形成することができる。
続いて、支持基板160を除去する。例えば、支持基板160の支持体銅箔を極薄銅箔から機械的に剥離する。このとき、支持体銅箔と極薄銅箔との間には剥離層が介在されており、支持体銅箔と極薄銅箔との間の接着力は弱いため、支持体銅箔を極薄銅箔から容易に剥離することができる。その後、金属膜161上に残った極薄銅箔を、例えば、塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液や過硫酸アンモニウム水溶液等を用いたウェットエッチングにより除去する。このとき、金属膜161は、支持基板160の極薄銅箔をエッチングする際のストッパ層として機能する。
続いて、金属膜161をエッチングにより除去する。例えば、金属膜161の材料としてNiを用いる場合には、過酸化水素・硝酸系の溶液を用いたウェットエッチングにより、配線層20(Cu層)に対して選択的にエッチングして金属膜161を除去する。このとき、配線層20及び絶縁層30が、金属膜161をエッチングする際のストッパ層として機能する。本工程により、図12(b)に示すように、配線層20の下面と絶縁層30の下面とが外部に露出される。このとき、金属膜161(図12(a)参照)の上面と接していた、配線層20の下面と絶縁層30の下面とは、金属膜161の上面(ここでは、平坦面)に沿った形状に形成される。このため、配線層20の下面と絶縁層30の下面とは略面一に形成される。
次に、図13に示す工程では、図12(a)に示した工程と同様に、絶縁層30の下面に、開口部120Xを有するソルダーレジスト層120を積層する。これにより、開口部120Xから露出する配線層20がパッドP1となる。なお、必要に応じて、パッドP1上に、例えば、Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層(つまり、表面処理層)を形成するようにしてもよい。この金属層は、例えば、無電解めっき法により形成することができる。
以上の製造工程により、図1に示した配線基板10を製造することができる。なお、配線基板10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。
次に、半導体装置11の製造方法について説明する。
まず、図14に示す工程では、回路形成面に形成されたバンプ141を有する半導体チップ140を準備する。続いて、配線基板10のパッドP2上に、半導体チップ140のバンプ141をフリップチップ接合する。例えば、バンプ141がはんだバンプである場合には、バンプ141とパッドP2とを位置合わせした後に、リフロー処理を行って、バンプ141(はんだバンプ)を溶融させ、バンプ141をパッドP2に電気的に接続する。
続いて、配線基板10の上面と半導体チップ140の下面との間にアンダーフィル樹脂150(図4参照)を形成する。
以上の製造工程により、図4に示した半導体装置11を製造することができる。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
(1-1)電子部品110が収容される開口部100の内側面に、絶縁層50の側面50Aと金属層62の側面62Aとによって構成される段差部を形成した。この構成では、開口部100の内側面と開口部100を充填する絶縁層80との界面にも段差部が形成される。この段差部によって、絶縁層50と絶縁層80との界面に伝搬される絶縁層80の剥離を停止させることができる。詳述すると、配線基板10に反りや熱応力が生じた場合には、開口部100の底部の開口縁付近に応力が集中しやすい。このため、開口部100の底部の開口縁付近において、金属層42と絶縁層80との界面で絶縁層80の剥離が生じるおそれがある。金属層42と絶縁層80との界面で剥離が生じると、その剥離が開口部100の内側面と絶縁層80との界面に伝搬する場合がある。このとき、本実施形態の配線基板10では、開口部100の内側面に段差部が形成されているため、その段差部において絶縁層80の剥離を停止させることができる。これにより、絶縁層80の剥離を開口部100の深さ方向の中途で停止させることができるため、絶縁層80の上面に形成した配線層90が絶縁層80の剥離に起因して断裂されることを好適に抑制することができる。この結果、配線基板10の電気的信頼性が低下することを好適に抑制することができる。
(1-2)開口部100の内側面に、絶縁層50の側面50Aと、金属層62から露出する絶縁層50の上面と、金属層62の側面62Aと、金属層62から露出する絶縁層70の下面と、絶縁層70の側面70Aとから構成される凹部101を形成した。すなわち、金属層62の側面62Aを、絶縁層50,70の側面50A,70Aよりも後退させることで凹部101を形成し、その凹部101によって段差部を構成するようにした。さらに、凹部101を充填するように絶縁層80を形成した。これにより、絶縁層80の一部(具体的には、凹部101を充填する絶縁層80)が絶縁層70の下面に食い込むように形成される。このため、アンカー効果により、絶縁層70と絶縁層80との密着性を向上させることができる。
(1-3)凹部101を、平面視において、開口部100を全周に亘って囲むように閉環状に形成した。この構成によれば、開口部100の底部の開口縁のいずれの位置で絶縁層80の剥離が発生した場合であっても、その剥離を凹部101によって停止させることができる。
(第1実施形態の変更例)
なお、上記第1実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。上記第1実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第1実施形態では、2層の絶縁層50,70と1層の金属層62とによって開口部100を構成するようにしたが、開口部100を構成する絶縁層及び金属層の層数は特に限定されない。
例えば図15に示した配線基板10Aのように、3層の絶縁層50,70,180と2層の金属層63,173とによって、電子部品110が収容される開口部102を構成するようにしてもよい。以下に、配線基板10Aの構造について説明する。なお、先の図1~図14に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
導体層60は、例えば、配線層61と、金属層63とを有している。配線層61と金属層63とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。金属層63は、例えば、電子部品110が搭載される搭載領域を囲むように形成されている。
絶縁層70は、絶縁層50の上面に、導体層60を被覆するように形成されている。絶縁層70には、所要の箇所に、当該絶縁層70を厚さ方向に貫通して導体層60(ここでは、配線層61)の上面の一部を露出する貫通孔70Xが形成されている。貫通孔70Xは、例えば、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。
導体層170は、絶縁層70の上面に形成されている。導体層170の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。導体層170の上面及び側面は、例えば、粗化面である。導体層170の上面及び側面は、例えば、導体層170の下面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。導体層170の表面粗度は、例えば、表面粗さRa値で200nm以上とすることができる。
導体層170は、例えば、配線層171と、金属層173とを有している。配線層171と金属層173とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。
配線層171は、例えば、貫通孔70Xに充填されたビア配線を介して配線層61と電気的に接続されている。配線層171は、例えば、貫通孔70Xに充填されたビア配線と一体に形成されている。金属層173は、例えば、電子部品110が搭載される搭載領域を囲むように形成されている。
本例の金属層63,173は、例えば、他の配線層や導体層に電気的に接続されず、電気的に孤立(フローティング)したダミーパターンである。金属層63,173は、例えば、配線を引き回す配線パターンであってもよいし、電源配線やグランド配線であってもよい。
絶縁層180は、絶縁層70の上面に、導体層170を被覆するように形成されている。なお、導体層170の上面から絶縁層180の上面までの厚さは、例えば、40~100μm程度とすることができる。
開口部102は、例えば、絶縁層50と金属層63と絶縁層70と金属層173と絶縁層180とを厚さ方向に貫通するように形成されている。開口部102は、例えば、金属層42の上面の一部を露出するように形成されている。開口部102は、内蔵される電子部品110に対応して形成されている。
本例の開口部102は、絶縁層50の貫通孔50Yと、金属層63を厚さ方向に貫通する貫通孔63Yと、絶縁層70の貫通孔70Yと、金属層173を厚さ方向に貫通する貫通孔173Yと、絶縁層180を厚さ方向に貫通する貫通孔180Yとが連通して構成されている。
貫通孔50Y,63Y,70Y,173Y,180Yの平面形状は、例えば、矩形状に形成されている。貫通孔50Y,63Y,70Y,173Y,180Yは、例えば、互いに同軸上に形成されている。貫通孔50Y,63Y,70Y,173Y,180Yの平面形状は、例えば、電子部品110の平面形状よりも大きく形成され、金属層42の平面形状よりも小さく形成されている。
貫通孔63Y,173Yは、例えば、貫通孔50Y,70Y,180Yよりも平面形状が大きく形成されている。金属層63,173は、例えば、貫通孔50Y,70Y,180Yの開口縁を外側から囲むように形成されている。金属層63,173の平面形状は、例えば、貫通孔50Y,70Y,180Yの開口縁を周方向全周に亘って連続して囲む閉環状に形成されている。
開口部102(貫通孔63Y)の内側面を構成する金属層63の側面63Aは、絶縁層50,70の側面50A,70Aよりも開口部102の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。これにより、開口部102の内側面には、絶縁層50の側面50Aと、金属層63から露出する絶縁層50の上面と、金属層63の側面63Aと、金属層63から露出する絶縁層70の下面と、絶縁層70の側面70Aとによって構成される凹部103が形成されている。
開口部102(貫通孔173Y)の内側面を構成する金属層173の側面173Aは、絶縁層70の側面70Aから絶縁層70の内方側に後退した位置に設けられている。金属層173の側面173Aは、開口部102(貫通孔180Y)の内側面を構成する絶縁層180の側面180Aから絶縁層180の内方側に後退した位置に設けられている。すなわち、金属層173の側面173Aは、絶縁層70,180の側面70A,180Aよりも開口部102の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。これにより、開口部102の内側面には、絶縁層70の側面70Aと、金属層173から露出する絶縁層70の上面と、金属層173の側面173Aと、金属層173から露出する絶縁層180の下面と、絶縁層180の側面180Aとによって構成される凹部104が形成されている。このように、開口部102の内側面には、凹部103によって構成された第1段差部と、凹部104によって構成された第2段差部とが形成されている。
開口部102から露出する金属層42の上面には、接着層112を介して電子部品110が搭載されている。絶縁層80は、開口部102と凹部103と凹部104とを充填するように形成されている。
以上説明した構成によれば、複数層の金属層63,173及び複数層の絶縁層50,70,180を厚さ方向に貫通するように開口部102を形成した。これにより、金属層63,173及び絶縁層50,70,180の層数が増加した分だけ、開口部102を深く形成することができる。このため、高さのある電子部品110を内蔵する場合であっても、その電子部品110を収容可能な深さを持つ開口部102を容易に形成することができる。
・図15に示した変更例のように、2層以上の金属層63,173を厚さ方向に貫通して開口部102を形成する場合には、各金属層63,173として、図16及び図17に示す構造を採用することもできる。この構造について以下に詳述する。なお、図16(a)は、金属層42、絶縁層50、金属層63、絶縁層70及び電子部品110を絶縁層70の上面側から視た平面図である。また、図16(b)は、金属層42、絶縁層50,70、金属層173、絶縁層180及び電子部品110を絶縁層180の上面側から視た平面図である。
図16(a)に示すように、金属層63は、平面視矩形状をなす複数の金属層64を有している。複数の金属層64は、例えば、貫通孔50Y,70Yの開口縁を囲むように形成されている。
図16(b)に示すように、金属層173は、平面視矩形状をなす複数の金属層174を有している。複数の金属層174は、例えば、貫通孔180Yの開口縁を囲むように形成されている。これら複数の金属層64と複数の金属層174とを平面視で重ね合わせたときの平面形状は、開口部102(貫通孔50Y,70Y,180Y)の開口縁を周方向全周に亘って囲む閉環状(ここでは、矩形の閉環状)に形成されている。すなわち、本例の金属層63,173は、それら2層の金属層63,173を平面視で重ね合わせたときの平面形状が、開口部102の開口縁を周方向全周に亘って囲む閉環状になるように形成されている。
図16及び図17に示すように、金属層64と金属層174とは、開口部102の周方向において互い違いに配置されるように形成されている。例えば、各金属層64は、金属層174と平面視で重ならない位置に形成されている。同様に、各金属層174は、金属層64と平面視で重ならない位置に形成されている。なお、金属層64と金属層174とが平面視で重なる部分があってもよい。
図17に示すように、開口部102の内側面を構成する各金属層64の側面63Aは、絶縁層50,70の側面50A,70Aよりも開口部102の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。これにより、開口部102の内側面には、絶縁層50の側面50Aと金属層64の側面63Aと絶縁層70の側面70Aとによって構成される複数の凹部103が形成されている。複数の凹部103は、開口部102の周方向において所定の間隔を空けて形成されている。
開口部102の内側面を構成する各金属層174の側面173Aは、絶縁層70,180の側面70A,180Aよりも開口部102の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。これにより、開口部102の内側面には、絶縁層70の側面70Aと金属層174の側面173Aと絶縁層180の側面180Aとによって構成される複数の凹部104が形成されている。複数の凹部104は、開口部102の周方向において所定の間隔を空けて形成されている。
凹部103,104は、例えば、それら凹部103,104を平面視で重ね合わせたときの平面形状が、開口部102を周方向全周に亘って囲む閉環状になるように形成されている。凹部103と凹部104とは、開口部102の周方向において互い違いに配置されるように形成されている。例えば、凹部103は、凹部104と平面視で重ならない位置に形成されている。同様に、凹部104は、凹部103と平面視で重ならない位置に形成されている。
以上説明した構成では、凹部103と凹部104とを平面視で重ね合わせたときの平面形状が、開口部102を全周に亘って囲む閉環状になるように、凹部103,104が形成されている。これにより、開口部102の底部の開口縁のいずれの位置で絶縁層80の剥離が発生した場合であっても、その剥離を凹部103,104のいずれかによって停止させることができる。
また、複数層の金属層63,173によって、複数種類の段差部を開口部102の内側面に形成した。これにより、1層の金属層のみによって開口部102の内側面に段差部を形成する場合に比べて、各金属層63,173の平面形状の設計自由度を向上させることができる。
・上記実施形態では、開口部100から露出する金属層42の上面に電子部品110を搭載するようにしたが、これに限定されない。
例えば図18に示した配線基板10Bのように、開口部100から露出する絶縁層30の上面に電子部品110を搭載するようにしてもよい。例えば、電子部品110は、フェイスアップの状態で開口部100から露出する絶縁層30の上面に接着層112により接合されている。この場合の金属層42には、金属層42を厚さ方向に貫通する貫通孔42Yが形成されている。本例の開口部100は、金属層42の貫通孔42Yと、絶縁層50の貫通孔50Yと、金属層62の貫通孔62Yと、絶縁層70の貫通孔70Yとが連通して構成されている。すなわち、本例の開口部100は、金属層42と絶縁層50と金属層62と絶縁層70とを厚さ方向に貫通するように形成されている。
貫通孔42Yは、例えば、貫通孔50Y,70Yよりも平面形状が大きく形成されている。金属層42は、例えば、貫通孔50Y,70Yの開口縁を外側から囲むように形成されている。金属層42の平面形状は、例えば、環状に形成されている。本例の金属層42の平面形状は、貫通孔50Y,70Yの開口縁の周方向全周に亘って連続して囲む閉環状に形成されている。
開口部100(貫通孔42Y)の内側面を構成する金属層42の側面42Aは、絶縁層50の側面50Aよりも開口部100の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。例えば、金属層42の側面42Aは、開口部100の周方向全周に亘って、絶縁層50の側面50Aから後退するように形成されている。開口部100の内側面には、金属層42の側面42A、金属層42から露出する絶縁層50の下面と、絶縁層50の側面50Aとによって構成される凹部105(段差部)が形成されている。
本例の貫通孔62Yは、例えば、貫通孔42Yよりも平面形状が大きく形成されている。すなわち、金属層62の側面62Aは、金属層42の側面42Aよりも開口部100の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。
以上説明した構成では、金属層42を厚さ方向に貫通するように開口部100を形成したため、金属層42の厚さの分だけ開口部100を深く形成することができる。このため、高さのある電子部品110を内蔵する場合であっても、その電子部品110を収容可能な深さを持つ開口部100を容易に形成することができる。
次に、配線基板10Bの製造方法について説明する。
まず、図5~図8(a)に示した工程と同様の工程を実施することにより、図19(a)に示した構造体を形成する。すなわち、図19(a)に示した構造体では、絶縁層50の貫通孔50Yと、金属層62の貫通孔62Yと、絶縁層70の貫通孔70Yとが連通され、絶縁層50と金属層62と絶縁層70とを厚さ方向に貫通する開口部100が形成されている。
続いて、図19(b)に示した工程では、貫通孔62Yの平面形状が貫通孔50Y,70Yの平面形状よりも大きくなるように金属層62の一部を除去するとともに、金属層42を厚さ方向に貫通する貫通孔42Yを形成する。これら金属層62の除去及び貫通孔42Yの形成は、例えば、絶縁層70をエッチングマスクとした等方性エッチングにより行うことができる。この等方性エッチングでは、まず、絶縁層70から露出されている金属層62がエッチング除去されるとともに、絶縁層50,70から露出されている金属層42がエッチング除去される。続いて、等方性エッチングでは、エッチングが金属層42,62の面内方向に進行するサイドエッチ現象によって、絶縁層50,70に被覆された金属層42,62も除去される。これにより、金属層42,62の側面42A,62Aが絶縁層50,70の側面50A,70Aよりも開口部100の平面中心から離間する方向に後退する。この結果、金属層42の側面42Aと絶縁層50の側面50Aと金属層62の側面62Aと絶縁層70の側面70Aとによって、開口部100の内側面に凹部101,105が形成される。換言すると、本工程では、開口部100の内側面に、凹部101,105によって構成される2段の段差部が形成される。
次に、図20(a)に示す工程では、図9(b)に示した工程と同様に、開口部100から露出する絶縁層30の上面に接着層112を形成する。続いて、図10(a)に示した工程と同様に、マウンタを用いて、開口部100内において、接着層112上に電子部品110を搭載する。次いで、図10(b)に示した工程と同様に、開口部100及び凹部101,105を充填する絶縁層80を形成する。
次に、図11(a)~図12(a)に示した工程と同様の工程を実施することにより、図20(b)に示した構造体を得ることができる。その後、図12(b)及び図13に示した工程と同様の工程を実施することにより、本変更例の配線基板10Bを製造することができる。
・上記第1実施形態では、凹部101を、開口部100の周方向全周に亘って形成するようにしたが、これに限定されない。例えば、開口部100の周方向の一部のみに凹部101を形成するようにしてもよい。
(第2実施形態)
以下、図21~図33に従って第2実施形態を説明する。
図21(a)に示すように、配線基板210は、配線層220と、絶縁層230と、導体層240と、絶縁層250と、導体層260と、絶縁層270と、絶縁層280と、配線層290とが順次積層された構造を有している。本例の配線基板210は、一般的なビルドアップ法を用いて作製される配線基板、つまり支持基板としてのコア基板の両面又は片面に所要数のビルドアップ層を順次形成して積層したものとは異なり、支持基材を含まない、所謂「コアレス基板」の形態を有している。
配線基板210は、複数の絶縁層250,270に形成された開口部300内に配置された1つ又は複数(ここでは、1つ)の電子部品310と、絶縁層230の下面に積層されたソルダーレジスト層320と、絶縁層280の上面に積層されたソルダーレジスト層330とを有している。配線基板210は、電子部品310を内蔵した配線基板である。
ここで、配線層220,290及び導体層240,260の材料としては、例えば、銅(Cu)や銅合金を用いることができる。絶縁層230,250,270,280の材料としては、例えば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの絶縁性樹脂、又はこれら樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。また、絶縁層230,250,270,280の材料としては、例えば、ガラス、アラミド、LCP(Liquid Crystal Polymer)繊維の織布や不織布などの補強材に、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等を主成分とする熱硬化性樹脂を含浸させた補強材入りの絶縁性樹脂を用いることもできる。なお、絶縁層230,250,270,280の材料としては、熱硬化性を主成分とする非感光性の絶縁性樹脂や感光性樹脂を主成分とする絶縁性樹脂を用いることができる。
配線層220は、配線基板210の最外層(ここでは、最下層)の配線層である。配線層220の下面は、絶縁層230から露出されている。本例の配線層220の下面は、絶縁層230の下面と略面一に形成されている。なお、配線層220の下面は、絶縁層230の下面よりも導体層240側に凹むように形成されていてもよい。配線層220の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
絶縁層230は、配線層220の上面及び側面を被覆し、配線層220の下面を露出するように形成されている。絶縁層230には、所定の箇所に、当該絶縁層230を厚さ方向に貫通して配線層220の上面の一部を露出する貫通孔230Xが形成されている。貫通孔230Xは、例えば、図21(a)において上側(導体層240側)から下側(配線層220側)に向かうに連れて開口幅(開口径)が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、貫通孔230Xは、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。なお、配線層220の上面から絶縁層230の上面までの厚さは、例えば、10~35μm程度とすることができる。
導体層240は、絶縁層230の上面に形成されている。導体層240の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。導体層240の上面及び側面は、例えば、粗化面である。導体層240の上面及び側面は、例えば、導体層240の下面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。導体層240の表面粗度は、例えば、表面粗さRa値で200nm以上とすることができる。ここで、表面粗さRa値とは、表面粗さを表す数値の一種であり、算術平均粗さと呼ばれるものであって、具体的には測定領域内で変化する高さの絶対値を平均ラインである表面から測定して算術平均したものである。
導体層240は、例えば、配線層241と、金属層242とを有している。配線層241と金属層242とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。配線層241と金属層242とは同一平面上に形成されている。
配線層241は、例えば、貫通孔230Xに充填されたビア配線を介して配線層220と電気的に接続されている。配線層241は、例えば、貫通孔230Xに充填されたビア配線と一体に形成されている。
金属層242は、例えば、電子部品310が搭載される搭載領域に形成されている。金属層242は、例えば、電子部品310と平面視で重なる位置に形成されている。金属層242は、例えば、開口部300と平面視で重なる位置に形成されている。金属層242の平面形状は、例えば、開口部300の平面形状よりも大きく形成されている。金属層242の外周縁は、例えば、平面視において、開口部300の開口縁を外側から囲むように形成されている。金属層242は、例えば、平面視矩形状に形成されている。本例の金属層242は、例えば、他の配線層や導体層に電気的に接続されず、電気的に孤立(フローティング)した金属層である。金属層242は、例えば、配線を引き回す配線パターンであってもよいし、電源配線やグランド配線であってもよい。金属層242が配線パターン、電源配線やグランド配線である場合には、例えば、金属層242は、ビア配線等を介して他の配線層や導体層と電気的に接続される。
絶縁層250は、絶縁層230の上面に、導体層240を被覆するように形成されている。なお、導体層240の上面から絶縁層250の上面までの厚さは、例えば、40~100μm程度とすることができる。
絶縁層250には、所要の箇所に、当該絶縁層250を厚さ方向に貫通して導体層240(ここでは、配線層241)の上面の一部を露出する貫通孔250Xが形成されている。貫通孔250Xは、例えば、図21(a)において上側(導体層260側)から下側(導体層240側)に向かうに連れて開口幅(開口径)が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、貫通孔250Xは、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。
導体層260は、絶縁層250の上面に形成されている。導体層260の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。導体層260の上面及び側面は、例えば、粗化面である。導体層260の上面及び側面は、例えば、導体層260の下面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。導体層260の表面粗度は、例えば、表面粗さRa値で200nm以上とすることができる。
導体層260は、例えば、配線層261と、金属層262とを有している。配線層261と金属層262とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。配線層261と金属層262とは同一平面上に形成されている。
配線層261は、例えば、貫通孔250Xに充填されたビア配線を介して配線層241と電気的に接続されている。配線層261は、例えば、貫通孔250Xに充填されたビア配線と一体に形成されている。
金属層262は、例えば、電子部品310が搭載される搭載領域を囲むように形成されている。本例の金属層262は、例えば、他の配線層や導体層に電気的に接続されず、電気的に孤立(フローティング)したダミーパターンである。金属層262は、例えば、配線を引き回す配線パターンであってもよいし、電源配線やグランド配線であってもよい。金属層262が配線パターン、電源配線やグランド配線である場合には、例えば、金属層262は、ビア配線等を介して他の配線層や導体層と電気的に接続される。
絶縁層270は、絶縁層250の上面に、導体層260を被覆するように形成されている。なお、導体層260の上面から絶縁層270の上面までの厚さは、例えば、40~100μm程度とすることができる。
開口部300は、例えば、絶縁層250と金属層262と絶縁層270とを厚さ方向に貫通するように形成されている。開口部300は、例えば、金属層242の上面の一部を露出するように形成されている。開口部300は、内蔵される電子部品310に対応して形成されている。
本例の開口部300は、絶縁層250を厚さ方向に貫通する貫通孔250Yと、金属層262を厚さ方向に貫通する貫通孔262Yと、絶縁層270を厚さ方向に貫通する貫通孔270Yとが連通して構成されている。
図22に示すように、本例の貫通孔250Y,262Y,270Yの平面形状は、矩形状に形成されている。貫通孔250Y,262Y,270Yは、例えば、互いに同軸上に形成されている。すなわち、貫通孔250Yの中心軸と貫通孔262Yの中心軸と貫通孔270Yの中心軸とは、平面位置が互いに一致している。貫通孔250Y,262Y,270Yの平面形状は、電子部品310の平面形状よりも大きく形成されている。貫通孔250Y,262Y,270Yの平面形状は、例えば、金属層242の平面形状よりも小さく形成されている。
貫通孔262Yは、例えば、貫通孔250Y,270Yよりも平面形状が小さく形成されている。すなわち、貫通孔262Yは、貫通孔250Y,262Y,270Yの中で最も平面形状が小さい。貫通孔262Yの大きさは、例えば、平面視で0.7mm×0.4mm~15mm×15mm程度とすることができる。
金属層262は、例えば、貫通孔250Y,270Yの開口縁を内側から囲むように形成されている。金属層262の平面形状は、例えば、環状(枠状)に形成されている。本例の金属層262の平面形状は、貫通孔250Y,270Yの開口縁を周方向全周に亘って連続して囲む矩形の閉環状に形成されている。
なお、図22は、図21(a)に示した配線基板210を上方から視た平面図であり、絶縁層280、配線層290及びソルダーレジスト層330等が透視的に描かれている。
図21(b)及び図23に示すように、金属層262は、開口部300(貫通孔250Y)の内側面を構成する絶縁層250の側面250Aから開口部300内に突出する突出部263を有している。突出部263の側面263Aは、絶縁層250の側面250Aよりも開口部300の平面中心に近づく方向に突出した位置に設けられている。突出部263の側面263Aは、開口部300(貫通孔270Y)の内側面を構成する絶縁層270の側面270Aよりも開口部300の平面中心に近づく方向に突出した位置に設けられている。例えば、突出部263は、開口部300の周方向全周に亘って連続して形成されている。突出部263の上面及び下面は、絶縁層250,270から露出されている。これにより、開口部300の内側面には、絶縁層250の側面250Aと、突出部263の下面と、突出部263の側面263Aと、突出部263の上面と、絶縁層270の側面270Aとによって構成される凸状の段差部301が形成されている。段差部301は、例えば、開口部300の周方向全周に亘って連続して形成されている。
絶縁層250,270から露出された金属層262の表面、つまり突出部263の上面、下面及び側面は、例えば、粗化面である。突出部263の上面及び側面は、例えば、絶縁層270に被覆された金属層262の上面の表面粗度よりも大きく形成されている。
図22に示すように、絶縁層250の貫通孔250Yは、例えば、絶縁層270の貫通孔270Yよりも平面形状が小さく形成されている。
図21(b)に示すように、絶縁層270の側面270Aは、例えば、絶縁層250の側面250Aよりも開口部300の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。例えば、絶縁層270の側面270Aは、開口部300の周方向全周に亘って、絶縁層250の側面250Aよりも後退するように形成されている。
開口部300の底部(具体的には、貫通孔250Yの底部)に露出する金属層242の上面には、絶縁層230側に凹む凹部242Xが形成されている。凹部242Xの底面及び内側面は、例えば、粗化面である。凹部242Xの底面の表面粗度は、例えば、絶縁層250に被覆された金属層242の上面の表面粗度よりも大きく形成されている。換言すると、開口部300の底部に露出する金属層242の上面の表面粗度は、絶縁層250に被覆された金属層242の上面の表面粗度よりも大きく形成されている。
図21(a)に示すように、開口部300から露出する金属層242の上面(つまり、凹部242Xの底面)には、接着層312を介して電子部品310が搭載(接着)されている。すなわち、電子部品310は、開口部300内に配置されている。接着層312は、金属層242の上面に形成されている。接着層312の材料としては、例えば、エポキシ系、ポリイミド系やシリコーン系等の熱硬化性の接着剤を用いることができる。
電子部品310としては、例えば、半導体チップ、トランジスタやダイオードなどの能動部品や、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗などの受動部品を用いることができる。電子部品310としては、例えば、シリコン製の部品やセラミック製の部品を用いることができる。本実施形態の電子部品310は半導体チップである。半導体チップとしては、例えば、CPU(Central Processing Unit)チップやGPU(Graphics Processing Unit)チップなどのロジックチップを用いることができる。また、半導体チップとしては、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)チップ、SRAM(Static Random Access Memory)チップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることができる。
電子部品310は、例えば、半導体基板からなる。この半導体基板の材料としては、例えば、シリコン等を用いることができる。電子部品310は、半導体集積回路(図示略)が形成された回路形成面310Aに複数の電極端子311が設けられている。電極端子311は、例えば、回路形成面310Aから上方に延びる柱状に形成された金属ポストである。電極端子311の材料としては、例えば、銅や銅合金を用いることができる。
電子部品310は、回路形成面310Aとは反対側の背面(ここでは、下面)が金属層242の上面に対向した状態、つまりフェイスアップの状態で金属層242の上面に接着層312により接合されている。電極端子311の上面は、例えば、絶縁層270の上面と同一平面上、又は絶縁層270の上面よりも下方に形成されている。
絶縁層280は、開口部300を充填し、電子部品310を全体的に被覆するように形成されている。絶縁層280は、例えば、接着層312の側面全面と、電子部品310の側面全面と、電極端子311から露出する回路形成面310A全面と、電極端子311の上面及び側面とを被覆するように形成されている。絶縁層280は、例えば、開口部300内において、接着層312から露出する金属層242の表面を被覆するように形成されている。
図21(b)に示すように、絶縁層280は、絶縁層250の側面250A全面と、金属層262の突出部263の下面全面と、突出部263の側面263A全面と、突出部263の上面全面と、絶縁層270の側面270A全面とを被覆するように形成されている。このように、絶縁層280は、例えば、突出部263の表面(下面、上面及び側面)全面を被覆するように形成されている。換言すると、突出部263は、絶縁層280に食い込むように形成されている。
図21(a)に示すように、絶縁層280は、例えば、絶縁層270の上面全面を被覆するように形成されている。絶縁層270,280の所要の箇所には、それら絶縁層270,280を厚さ方向に貫通して導体層260(ここでは、配線層261)の上面の一部を露出する貫通孔280Xが形成されている。また、絶縁層280には、所要の箇所に、当該絶縁層280を厚さ方向に貫通して電極端子311の上面の一部を露出する貫通孔280Yが形成されている。貫通孔280X,280Yは、例えば、図21(a)において上側(配線層290側)から下側(配線層261側又は電極端子311側)に向かうに連れて開口幅(開口径)が小さくなるテーパ状に形成されている。例えば、貫通孔280X,280Yは、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。
配線層290は、絶縁層280の上面に形成されている。配線層290は、例えば、配線基板210の最外層(ここでは、最上層)の配線層である。配線層290は、貫通孔280Xに充填されたビア配線を介して配線層261と電気的に接続される配線層を有している。配線層290は、貫通孔280Yに充填されたビア配線を介して電極端子311と電気的に接続される配線層を有している。配線層290は、貫通孔280X又は貫通孔280Yに充填されたビア配線と一体に形成されている。配線層290の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
ソルダーレジスト層320は、最外層(ここでは、最下層)の絶縁層230の下面に、最下層の配線層220を被覆するように形成されている。ソルダーレジスト層320の材料としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。ソルダーレジスト層320の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
ソルダーレジスト層320には、最下層の配線層220の下面の少なくとも一部をパッドP11として露出させるための開口部320Xが形成されている。パッドP11には、例えば、当該配線基板210をマザーボード等の実装基板に実装する際に使用されるはんだボールやリードピン等の外部接続端子が接続される。すなわち、本例のパッドP11は、外部接続用パッドとして機能する。
なお、必要に応じて、パッドP11の下面に表面処理層を形成するようにしてもよい。表面処理層の例としては、金(Au)層、ニッケル(Ni)層/Au層(Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層)、Ni層/パラジウム(Pd)層/Au層(Ni層とPd層とAu層をこの順番で積層した金属層)などを挙げることができる。ここで、Au層はAu又はAu合金からなる金属層、Ni層はNi又はNi合金からなる金属層、Pd層はPd又はPd合金からなる金属層である。これらNi層、Au層、Pd層としては、例えば、無電解めっき法により形成された金属層(無電解めっき金属層)を用いることができる。また、表面処理層の他の例としては、パッドP11の表面に、OSP(Organic Solderability Preservative)処理などの酸化防止処理を施して形成されるOSP膜を用いることができる。OSP膜としては、アゾール化合物やイミダゾール化合物等の有機被膜を用いることができる。なお、開口部320Xから露出する配線層220(又は、配線層220上に表面処理層が形成されている場合には、その表面処理層)自体を、外部接続端子としてもよい。
ソルダーレジスト層330は、最外層(ここでは、最上層)の絶縁層280の上面に、最上層の配線層290を被覆するように形成されている。ソルダーレジスト層330の材料としては、例えば、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。ソルダーレジスト層330の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。
ソルダーレジスト層330には、最上層の配線層290の少なくとも一部をパッドP12として露出させるための開口部330Xが形成されている。パッドP12は、例えば、半導体チップ等の電子部品と電気的に接続するための電子部品搭載用のパッドとして機能する。
なお、必要に応じて、パッドP12の表面(上面及び側面、又は上面のみ)に表面処理層を形成するようにしてもよい。表面処理層の例としては、Au層、Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層などの金属層やOSP膜を用いることができる。
次に、図24に従って、半導体装置211の構造について説明する。
半導体装置211は、配線基板210と、1つ又は複数(図24では、1つ)の半導体チップ340と、アンダーフィル樹脂350とを有している。半導体チップ340は、配線基板210にフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ340の回路形成面(ここでは、下面)に配設されたバンプ341を、配線基板210のパッドP12に接合されている。これにより、半導体チップ340は、バンプ341を介してパッドP12(配線層290)と電気的に接続されている。
半導体チップ340としては、例えば、CPUチップやGPUチップなどのロジックチップや、DRAMチップ、SRAMチップやフラッシュメモリチップなどのメモリチップを用いることができる。なお、配線基板210に複数の半導体チップ340を搭載する場合には、ロジックチップとメモリチップとを組み合わせて配線基板210に搭載するようにしてもよい。
バンプ341としては、例えば、金バンプやはんだバンプを用いることができる。はんだバンプの材料としては、例えば、鉛(Pb)を含む合金、錫(Sn)とAuの合金、SnとCuの合金、SnとAgの合金、Snと銀(Ag)とCuの合金等を用いることができる。
アンダーフィル樹脂350は、配線基板210と半導体チップ340との隙間を充填するように設けられている。アンダーフィル樹脂350の材料としては、例えば、エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。
次に、配線基板210の製造方法について説明する。なお、説明の便宜上、最終的に配線基板210の各構成要素となる部分には、最終的な構成要素の符号を付して説明する。
まず、図25(a)に示すように、支持基板360を準備する。支持基板360の材料としては、例えば、シリコン、ガラス、金属(例えば、銅)などの剛性の高い板状材料を用いることができる。支持基板360としては、例えば、金属板や金属箔を用いることができる。本例の支持基板360としては、35~70μm程度の支持体銅箔に剥離層を介して2~5μm程度の極薄銅箔が貼り合わされた銅箔を用いる。
次に、支持基板360の上面に、その支持基板360の上面全面を被覆する金属膜361を形成する。例えば、支持基板360の極薄銅箔の上面に金属膜361を形成する。金属膜361は、例えば、スパッタ法、蒸着法や電解めっき法を用いて形成することができる。金属膜361の材料としては、例えば、支持基板360をエッチング除去する際にストッパ層となる導電材料を用いることができる。また、金属膜361の材料としては、例えば、後工程で形成される配線層220(例えば、Cu層)に対して選択的にエッチング除去することのできる導電材料を用いることができる。このような金属膜361の材料としては、例えば、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、錫、コバルト(Co)、鉄(Fe)、パラジウムなどの金属、又はこれら金属から選択される少なくとも一種の金属を含む合金を用いることができる。本例の金属膜361の材料としてはNiを用いる。金属膜361の厚さは、例えば、0.1~1.0μm程度とすることができる。
続いて、金属膜361の上面に、配線層220を形成する。配線層220は、例えば、セミアディティブ法によって形成することができる。具体的には、まず、金属膜361の上面に、配線層220の形状に対応した開口部を有するレジストパターン(図示略)を形成する。続いて、レジストパターンの開口部から露出する金属膜361の上面に、支持基板360及び金属膜361を給電層とする電解銅めっき法により銅めっき被膜を析出させる。その後、レジストパターンを除去することにより、金属膜361上に配線層220を形成することができる。なお、配線層220の形成方法としては、セミアディティブ法の他にサブトラクティブ法などの各種の配線形成方法を採用することもできる。
次いで、図25(b)に示す工程では、金属膜361の上面に、配線層220の上面の一部を露出する貫通孔230Xを有する絶縁層230を形成する。例えば、絶縁層230として樹脂フィルムを用いる場合には、金属膜361の上面に樹脂フィルムを熱圧着によりラミネートし、その樹脂フィルムをフォトリソグラフィ法によりパターニングして絶縁層230を形成する。また、金属膜361の上面に液状又はペースト状の絶縁性樹脂をスピンコート法などにより塗布し、その絶縁性樹脂をフォトリソグラフィ法によりパターニングして絶縁層230を形成する。
次に、図25(c)に示す工程では、例えばセミアディティブ法により、貫通孔230Xに充填されたビア配線を形成するとともに、絶縁層230の上面に導体層240を形成する。導体層240は、貫通孔230Xに充填されたビア配線を介して配線層220と電気的に接続される配線層241と、電子部品310(図21(a)参照)の搭載領域に形成された金属層242とを有している。
続いて、図26(a)に示す工程では、導体層240に対して粗化処理を施す。この粗化処理により、導体層240の上面全面及び側面全面が粗化面に形成される。粗化処理としては、例えば、黒化処理、エッチング処理、めっき、ブラスト処理等によって行うことができる。
次いで、図26(b)に示す工程では、図25(b)に示した工程と同様に、絶縁層230の上面に、配線層241の上面の一部を露出する貫通孔250Xを有する絶縁層250を形成する。このとき、絶縁層250は、金属層242の上面全面及び側面全面を被覆するように形成される。
次に、図27(a)に示す工程では、例えばセミアディティブ法により、貫通孔250Xに充填されたビア配線を形成するとともに、絶縁層250の上面に導体層260を形成する。導体層260は、貫通孔250Xに充填されたビア配線を介して配線層241と電気的に接続される配線層261と、貫通孔262Yを有する金属層262とを有している。このとき、貫通孔262Yの平面形状は、金属層242の平面形状よりも小さく形成されている。
続いて、導体層260に対して粗化処理を施す。この粗化処理により、導体層260の上面全面及び側面全面が粗化面に形成される。粗化処理としては、例えば、黒化処理、エッチング処理、めっき、ブラスト処理等によって行うことができる。
次いで、図27(b)に示す工程では、図25(b)に示した工程と同様に、絶縁層250の上面に、配線層261及び金属層262を被覆する絶縁層270を形成する。このとき、絶縁層270は、金属層262の上面全面及び側面全面を被覆するように形成される。絶縁層270は、貫通孔262Yを充填するように形成される。
次に、図28(a)に示す工程では、電子部品310(図21(a)参照)の搭載領域に対応する部分の金属層242が露出されるように、絶縁層270を厚さ方向に貫通する貫通孔270Yを形成するとともに、絶縁層250を厚さ方向に貫通する貫通孔250Yを形成する。貫通孔250Y,270Yは、例えば、COレーザやYAGレーザ等によるレーザ加工法によって形成することができる。
本工程では、貫通孔270Yの平面形状が、金属層262の貫通孔262Yの平面形状よりも一回り大きく形成される。このため、貫通孔270Yの開口縁近傍の金属層262の上面の一部が絶縁層270から露出される。このとき、絶縁層270から露出された金属層262がレーザ加工時のマスク及びストッパ層として機能する。このため、金属層262の貫通孔262Yから露出する絶縁層250に対して、その絶縁層250を厚さ方向に貫通する貫通孔250Yが形成される。これにより、貫通孔250Yの平面形状は、貫通孔262Yの平面形状と略同じ大きさに形成される。本工程では、金属層242がレーザ加工時のストッパ層として機能する。
本工程により、貫通孔250Yと貫通孔262Yと貫通孔270Yとが連通され、絶縁層250と金属層262と絶縁層270とを厚さ方向に貫通する開口部300が形成される。そして、開口部300から金属層242の上面の一部が露出される。
続いて、図28(b)に示す工程では、デスミア処理により、開口部300の底部(具体的には、貫通孔250Yの底部)に露出する金属層242の露出面に付着した樹脂スミアを除去する。このデスミア処理により、開口部300の内側面に露出する絶縁層250,270の一部が除去される。このため、開口部100の内側面を構成する絶縁層250,270の側面250A,270Aが開口部300の平面中心から離間する方向に後退する。これにより、金属層262の一部が絶縁層250,270から露出される。このとき、金属層262に、絶縁層250の側面250Aよりも開口部300の平面中心に近づくように突出する突出部263が形成される。
次いで、図29(a)に示す工程では、絶縁層250から露出された金属層242の上面に対して粗化処理を施す。この粗化処理により、絶縁層250から露出された金属層242の上面全面が粗化面に形成される。また、粗化処理により、絶縁層250から露出された金属層242の上面に、絶縁層230側に凹む凹部242Xが形成される。さらに、凹部242Xの底面の表面粗度は、エッチング処理前よりも大きくなる。このため、凹部242Xの底面の表面粗度は、絶縁層250に被覆された金属層242の上面の表面粗度よりも大きくなる。なお、粗化処理としては、例えば、黒化処理、エッチング処理、めっき、ブラスト処理等によって行うことができる。
本工程では、金属層242の粗面化と同時に、絶縁層250,270から露出された金属層262の突出部263の表面(下面、上面及び側面)が粗面化される。これにより、突出部263の表面の表面粗度は、エッチング処理前よりも大きくなる。このため、突出部263の表面の表面粗度は、絶縁層250に被覆された金属層262の上面の表面粗度よりも大きくなる。
次に、図29(b)に示す工程では、開口部300から露出する金属層242の上面に接着層312を形成する。接着層312は、例えば、接着層312となる液状樹脂やペースト状樹脂を金属層242の上面に塗布することによって形成することができる。なお、接着層312としては、例えば、エポキシ系樹脂からなる接着剤が用いられる。また、本工程における接着層312は、A-ステージのものが使用される。なお、本工程における接着層312として、B-ステージのものを用いるようにしてもよい。
続いて、マウンタを用いて、開口部300内において、接着層312上に電子部品310を搭載する。このとき、電子部品310は、フェイスアップの状態で接着層312上に固定される。
次いで、図30(a)に示す工程では、開口部300を充填する絶縁層280を形成する。絶縁層280は、接着層312と接していない電子部品310の表面全面を被覆するように形成される。絶縁層280は、粗化処理の施された突出部263の表面全面を被覆するように形成される。絶縁層280は、絶縁層270の上面全面を被覆するように形成される。このとき、電子部品310の電極端子311の上面が絶縁層270の上面と同一平面上、又は絶縁層270の上面よりも下方に形成されているため、絶縁層280の上面を平坦に形成することができる。
次に、図30(b)に示す工程では、絶縁層270,280の所要箇所にそれら絶縁層270,280を厚さ方向に連続して貫通する貫通孔280Xを形成するとともに、絶縁層280の所要箇所に貫通孔280Yを形成する。これら貫通孔280X,280Yは、例えば、COレーザやYAGレーザ等によるレーザ加工法によって形成することができる。
続いて、図31(a)に示す工程では、例えばセミアディティブ法により、貫通孔280X,280Yを充填するビア配線を形成するとともに、それらビア配線を介して配線層261又は電極端子311と電気的に接続される配線層290を絶縁層280の上面に積層する。
次いで、図31(b)に示す工程では、絶縁層280の上面に、開口部330Xを有するソルダーレジスト層330を積層する。ソルダーレジスト層330は、例えば、感光性のソルダーレジストフィルムをラミネートし、又は液状のソルダーレジストを塗布し、当該レジストを所要の形状にパターニングすることにより形成することができる。本工程により、開口部330Xから露出する配線層290がパッドP12となる。なお、必要に応じて、パッドP12上に、例えば、Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層(つまり、表面処理層)を形成するようにしてもよい。この金属層は、例えば、無電解めっき法により形成することができる。
続いて、支持基板360を除去する。例えば、支持基板360の支持体銅箔を極薄銅箔から機械的に剥離する。このとき、支持体銅箔と極薄銅箔との間には剥離層が介在されており、支持体銅箔と極薄銅箔との間の接着力は弱いため、支持体銅箔を極薄銅箔から容易に剥離することができる。その後、金属膜361上に残った極薄銅箔を、例えば、塩化第二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液や過硫酸アンモニウム水溶液等を用いたウェットエッチングにより除去する。このとき、金属膜361は、支持基板360の極薄銅箔をエッチングする際のストッパ層として機能する。
続いて、金属膜361をエッチングにより除去する。例えば、金属膜361の材料としてNiを用いる場合には、過酸化水素・硝酸系の溶液を用いたウェットエッチングにより、配線層220(Cu層)に対して選択的にエッチングして金属膜361を除去する。このとき、配線層220及び絶縁層230が、金属膜361をエッチングする際のストッパ層として機能する。本工程により、図32(a)に示すように、配線層220の下面と絶縁層230の下面とが外部に露出される。このとき、金属膜361(図31(b)参照)の上面と接していた、配線層220の下面と絶縁層230の下面とは、金属膜361の上面(ここでは、平坦面)に沿った形状に形成される。このため、配線層220の下面と絶縁層230の下面とは略面一に形成される。
次に、図32(b)に示す工程では、図31(b)に示した工程と同様に、絶縁層230の下面に、開口部320Xを有するソルダーレジスト層320を積層する。これにより、開口部320Xから露出する配線層220がパッドP11となる。なお、必要に応じて、パッドP11上に、例えば、Ni層とAu層をこの順番で積層した金属層(つまり、表面処理層)を形成するようにしてもよい。この金属層は、例えば、無電解めっき法により形成することができる。
以上の製造工程により、図21に示した配線基板210を製造することができる。なお、配線基板210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。
次に、半導体装置211の製造方法について説明する。
まず、図33に示す工程では、回路形成面に形成されたバンプ341を有する半導体チップ340を準備する。続いて、配線基板210のパッドP12上に、半導体チップ340のバンプ341をフリップチップ接合する。例えば、バンプ341がはんだバンプである場合には、バンプ341とパッドP12とを位置合わせした後に、リフロー処理を行って、バンプ341(はんだバンプ)を溶融させ、バンプ341をパッドP12に電気的に接続する。
続いて、配線基板210の上面と半導体チップ340の下面との間にアンダーフィル樹脂350(図24参照)を形成する。
以上の製造工程により、図24に示した半導体装置211を製造することができる。
次に、本実施形態の作用効果を説明する。
(2-1)電子部品310が収容される開口部300の内側面に、絶縁層250の側面250Aと金属層262の側面263Aとによって構成される段差部301を形成した。この構成では、開口部300の内側面と開口部300を充填する絶縁層280との界面にも段差部が形成される。これにより、絶縁層250と絶縁層280との界面に絶縁層280の剥離が伝搬される場合であっても、その剥離を段差部301で停止させることができる。詳述すると、配線基板210に反りや熱応力が生じた場合には、開口部300の底部の開口縁付近に応力が集中しやすい。このため、開口部300の底部の開口縁付近において、金属層242と絶縁層280との界面で絶縁層280の剥離が生じるおそれがある。金属層242と絶縁層280との界面で剥離が生じると、その剥離が開口部300の内側面と絶縁層280との界面に伝搬する場合がある。このとき、開口部300の内側面に段差部301が形成されているため、その段差部301において絶縁層280の剥離を停止させることができる。これにより、絶縁層280の剥離を開口部300の深さ方向の中途で停止させることができるため、絶縁層280の上面に形成した配線層290が絶縁層280の剥離に起因して断裂されることを好適に抑制することができる。この結果、配線基板210の電気的信頼性が低下することを好適に抑制することができる。
(2-2)開口部300の内側面に、絶縁層250の側面250Aと、絶縁層250から露出する突出部263の下面と、突出部263の側面263Aと、絶縁層270から露出する突出部263の上面と、絶縁層270の側面270Aとによって構成される凸状の段差部301を形成した。すなわち、金属層262の一部を絶縁層250,270の側面250A,270Aよりも開口部300の内側に突出させることで、開口部300の内側面に段差部301を形成した。さらに、絶縁層250,270の側面250A,270Aよりも開口部300の内側に突出する金属層262(つまり、突出部263)の表面全面を被覆するように絶縁層280を形成した。これにより、金属層262の突出部263が絶縁層280に食い込むように形成されるため、アンカー効果により、金属層262と絶縁層280との密着性を向上させることができる。
(2-3)段差部301を、平面視において、開口部300を全周に亘って囲むように閉環状に形成した。この構成によれば、開口部300の底部の開口縁のいずれの位置で絶縁層280の剥離が発生した場合であっても、その剥離を段差部301によって停止させることができる。
(第2実施形態の変更例)
なお、上記第2実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。上記第2実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記第2実施形態では、2層の絶縁層250,270と1層の金属層262とによって開口部300を構成するようにしたが、開口部300を構成する絶縁層及び金属層の層数は特に限定されない。
例えば図34に示した配線基板210Aのように、3層の絶縁層250,270,380と2層の金属層264,374とによって、電子部品310が収容される開口部302を構成するようにしてもよい。以下に、配線基板210Aの構造について説明する。なお、先の図21~図33に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
導体層260は、例えば、配線層261と、金属層264とを有している。配線層261と金属層264とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。金属層264は、例えば、電子部品310が搭載される搭載領域を囲むように形成されている。
絶縁層270は、絶縁層250の上面に、導体層260を被覆するように形成されている。絶縁層270には、所要の箇所に、当該絶縁層270を厚さ方向に貫通して導体層260(ここでは、配線層261)の上面の一部を露出する貫通孔270Xが形成されている。貫通孔270Xは、例えば、下側の開口端の開口径が上側の開口端の開口径よりも小さくなる逆円錐台形状に形成されている。
導体層370は、絶縁層270の上面に形成されている。導体層370の厚さは、例えば、10~30μm程度とすることができる。導体層370の上面及び側面は、例えば、粗化面である。導体層370の上面及び側面は、例えば、導体層370の下面よりも表面粗度の大きい粗化面に形成されている。導体層370の表面粗度は、例えば、表面粗さRa値で200nm以上とすることができる。
導体層370は、例えば、配線層371と、金属層374とを有している。配線層371と金属層374とは、互いに離間して形成されており、互いに電気的に絶縁されている。
配線層371は、例えば、貫通孔270Xに充填されたビア配線を介して配線層261と電気的に接続されている。配線層371は、例えば、貫通孔270Xに充填されたビア配線と一体に形成されている。金属層374は、例えば、電子部品310が搭載される搭載領域を囲むように形成されている。
本例の金属層264,374は、例えば、他の配線層や導体層に電気的に接続されず、電気的に孤立(フローティング)したダミーパターンである。金属層264,374は、例えば、配線を引き回す配線パターンであってもよいし、電源配線やグランド配線であってもよい。
絶縁層380は、絶縁層270の上面に、導体層370を被覆するように形成されている。なお、導体層370の上面から絶縁層380の上面までの厚さは、例えば、40~100μm程度とすることができる。
開口部302は、例えば、絶縁層250と金属層264と絶縁層270と金属層374と絶縁層380とを厚さ方向に貫通するように形成されている。開口部302は、例えば、金属層242の上面の一部を露出するように形成されている。開口部302は、内蔵される電子部品310に対応して形成されている。
本例の開口部302は、絶縁層250の貫通孔250Yと、金属層264を厚さ方向に貫通する貫通孔264Yと、絶縁層270の貫通孔270Yと、金属層374を厚さ方向に貫通する貫通孔374Yと、絶縁層380を厚さ方向に貫通する貫通孔380Yとが連通して構成されている。
貫通孔250Y,264Y,270Y,374Y,380Yの平面形状は、例えば、矩形状に形成されている。貫通孔250Y,264Y,270Y,374Y,380Yは、例えば、互いに同軸上に形成されている。貫通孔250Y,264Y,270Y,374Y,380Yの平面形状は、例えば、電子部品310の平面形状よりも大きく形成され、金属層242の平面形状よりも小さく形成されている。
貫通孔264Y,374Yは、例えば、貫通孔250Y,270Y,380Yよりも平面形状が小さく形成されている。金属層264,374は、例えば、貫通孔250Y,270Y,380Yの開口縁を内側から囲むように形成されている。金属層264,374の平面形状は、例えば、貫通孔250Y,270Y,380Yの開口縁を周方向全周に亘って連続して囲む閉環状に形成されている。
金属層264は、絶縁層250,270の側面250A,270Aから開口部302内に突出する突出部265を有している。突出部265の側面265Aは、絶縁層250,270の側面250A,270Aよりも開口部302の平面中心に近づく方向に突出した位置に設けられている。これにより、開口部302の内側面には、絶縁層250の側面250Aと、突出部265の下面と、突出部265の側面265Aと、突出部265の上面と、絶縁層270の側面270Aとによって構成される凸状の段差部303が形成されている。
金属層374は、絶縁層270の側面270Aから開口部302内に突出する突出部375を有している。突出部375の側面375Aは、開口部302(貫通孔380Y)の内側面を構成する絶縁層380の側面380A及び絶縁層270の側面270Aよりも開口部302の平面中心に近づく方向に突出した位置に設けられている。これにより、開口部302の内側面には、絶縁層270の側面270Aと、突出部375の下面と、突出部375の側面375Aと、突出部375の上面と、絶縁層380の側面380Aとによって構成される凸状の段差部304が形成されている。
絶縁層380の側面380Aは、例えば、絶縁層250,270の側面250A,270Aよりも開口部302の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。
開口部302から露出する金属層242の上面には、接着層312を介して電子部品310が搭載されている。絶縁層280は、開口部302を充填し、段差部303,304の表面全面を被覆するように形成されている。絶縁層280は、金属層264の突出部265の表面全面及び金属層374の突出部375の表面全面を被覆するように形成されている。
以上説明した構成によれば、複数層の金属層264,374及び複数層の絶縁層250,270,380を厚さ方向に貫通するように開口部302を形成した。これにより、金属層264,374及び絶縁層250,270,280の層数が増加した分だけ、開口部302を深く形成することができる。このため、高さのある電子部品310を内蔵する場合であっても、その電子部品310を収容可能な深さを持つ開口部302を容易に形成することができる。
・図34に示した変更例のように、2層以上の金属層264,374を厚さ方向に貫通して開口部302を形成する場合には、各金属層264,374として、図35及び図36に示す構造を採用することもできる。この構造について以下に詳述する。なお、図35(a)は、金属層242、絶縁層250、金属層264、絶縁層270及び電子部品310を絶縁層270の上面側から視た平面図である。また、図35(b)は、金属層242、絶縁層250,270、金属層374、絶縁層380及び電子部品310を絶縁層380の上面側から視た平面図である。
図35(a)に示すように、金属層264は、平面視矩形状をなす複数の金属層266を有している。複数の金属層266は、例えば、貫通孔250Yの開口縁を囲むように形成されている。
図35(b)に示すように、金属層374は、平面視矩形状をなす複数の金属層376を有している。複数の金属層376は、例えば、貫通孔380Yの開口縁を囲むように形成されている。これら複数の金属層266と複数の金属層376とを平面視で重ね合わせたときの平面形状は、開口部302の開口縁を周方向全周に亘って囲む閉環状(ここでは、矩形の閉環状)に形成されている。すなわち、本例の金属層264,374は、それら2層の金属層264,374を平面視で重ね合わせたときの平面形状が、開口部302の開口縁を周方向全周に亘って囲む閉環状になるように形成されている。
図35及び図36に示すように、金属層266と金属層376とは、開口部302の周方向において互い違いに配置されるように形成されている。例えば、各金属層266は、金属層376と平面視で重ならない位置に形成されている。同様に、各金属層376は、金属層266と平面視で重ならない位置に形成されている。なお、金属層266と金属層376とが平面視で重なる部分があってもよい。
図36に示すように、開口部302の内側面を構成する各金属層266の側面265Aは、絶縁層250,270の側面250A,270Aよりも開口部302の平面中心に近づく方向に突出した位置に設けられている。これにより、開口部302の内側面には、絶縁層250の側面250Aと金属層266の側面265Aと絶縁層270の側面270Aとによって構成される複数の段差部303が形成されている。複数の段差部303は、開口部302の周方向において所定の間隔を空けて形成されている。
開口部302の内側面を構成する各金属層376の側面375Aは、絶縁層270,380の側面270A,380Aよりも開口部302の平面中心に近づく方向に突出した位置に設けられている。これにより、開口部302の内側面には、絶縁層270の側面270Aと金属層376の側面375Aと絶縁層380の側面380Aとによって構成される複数の段差部304が形成されている。複数の段差部304は、開口部302の周方向において所定の間隔を空けて形成されている。
段差部303,304は、例えば、それら段差部303,304を平面視で重ね合わせたときの平面形状が、開口部302を周方向全周に亘って囲む閉環状になるように形成されている。段差部303と段差部304とは、開口部302の周方向において互い違いに配置されるように形成されている。例えば、段差部303は、段差部304と平面視で重ならない位置に形成されている。同様に、段差部304は、段差部303と平面視で重ならない位置に形成されている。
ここで、絶縁層270の側面270Aのうち金属層376と平面視で重なる部分の側面270Aは、例えば、絶縁層380の側面380Aよりも開口部302の平面中心に近づく方向に突出した位置に設けられている。絶縁層270の側面270Aのうち金属層376と平面視で重なる部分の側面270Aは、例えば、絶縁層250の側面250Aと同一平面上に形成されている。一方で、絶縁層270の側面270Aのうち金属層376と平面視で重ならない部分の側面270Aは、例えば、絶縁層380の側面380Aと同一平面上に形成されている。
以上説明した構成では、段差部303と段差部304とを平面視で重ね合わせたときの平面形状が、開口部302を全周に亘って囲む閉環状になるように段差部303,304が形成されている。これにより、開口部302の底部の開口縁のいずれの位置で絶縁層280の剥離が発生した場合であっても、その剥離を段差部303,304のいずれかによって停止させることができる。
また、複数層の金属層264,374によって、複数種類の段差部を開口部302の内側面に形成した。これにより、1層の金属層のみによって開口部302の内側面に段差部を形成する場合に比べて、各金属層264,374の平面形状の設計自由度を向上させることができる。
・上記第2実施形態では、段差部301を、開口部300の周方向全周に亘って形成するようにしたが、これに限定されない。例えば、開口部300の周方向の一部のみに段差部301を形成するようにしてもよい。
(他の実施形態)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・例えば図37に示すように、電子部品310を収容する開口部305の内側面に、階段状の段差部306を形成するようにしてもよい。図37に示した配線基板210Bでは、絶縁層250の貫通孔250Yと金属層262の貫通孔262Yと絶縁層270の貫通孔270Yとが連通して開口部305が構成されている。
金属層262の貫通孔262Yの平面形状が、絶縁層250の貫通孔250Yの平面形状よりも大きく形成されている。絶縁層270の貫通孔270Yの平面形状が、金属層262の貫通孔262Yの平面形状よりも大きく形成されている。
金属層262の側面262Aは、絶縁層250の側面250Aよりも開口部305の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。このため、絶縁層250の側面250A近傍に位置する絶縁層250の上面が金属層262から露出されている。また、絶縁層270の側面270Aは、金属層262の側面262Aよりも開口部305の平面中心から離間する方向に後退した位置に設けられている。このため、金属層262の側面262A近傍に位置する金属層262の上面が絶縁層270から露出されている。これにより、開口部305の内側面には、絶縁層250の側面250Aと、金属層262から露出する絶縁層250の上面と、金属層262の側面262Aと、絶縁層270から露出する金属層262の上面と、絶縁層270の側面270Aとによって構成された階段状の段差部306が形成されている。この場合の絶縁層280は、階段状の段差部306の表面全面を被覆するように形成されている。
・上記各実施形態の配線基板10,210において、開口部100,300を構成する貫通孔50Y,62Y,70Y,250Y,262Y,270Yを断面視略矩形状に形成するようにした。すなわち、貫通孔50Y,62Y,70Y,250Y,262Y,270Yは、上側の開口端の開口幅と下側の開口端の開口幅とが略同じになるように形成されている。これに限らず、例えば、貫通孔50Y,62Y,70Y,250Y,262Y,270Yを、上側から下側に向かうに連れて開口幅が小さくなるテーパ状に形成するようにしてもよい。
・上記各実施形態における配線基板10,210の構造は特に限定されない。例えば、絶縁層80,280の上層に形成される配線構造における配線層及び絶縁層の層数や取り回しなどは様々に変形・変更することが可能である。また、絶縁層30,230の下層に形成される配線構造における配線層及び絶縁層の層数や取り回しなどは様々に変形・変更することが可能である。また、絶縁層70,270の上面に配線層を形成するようにしてもよい。
・上記各実施形態における配線層20,90,220,290の上面及び側面を、導体層40等の同様に、粗化面に形成してもよい。
・上記各実施形態において、導体層40,60,240,260における配線層41,61,241,261を省略してもよい。また、ソルダーレジスト層120,130,320,330を省略してもよい。
・上記各実施形態では、配線基板10,210をコアレス基板に具体化したが、これに限定されない。例えば、配線基板10,210を、コア基板を有するコア付きビルドアップ基板に具体化してもよい。
・上記各実施形態の配線基板10,210に内蔵する電子部品110の数は特に限定されない。また、配線基板10,210に内蔵する電子部品は1種類に限らず、複数種類の電子部品を内蔵するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、パッドP1,P11を外部接続用パッドとして利用し、パッドP2,P12を電子部品搭載用パッドとして利用した。これに限らず、例えば、パッドP1,P11を電子部品搭載用パッドとして利用し、パッドP2,P12を外部接続用パッドとして利用してもよい。
・上記各実施形態の半導体装置11,211では、配線基板10,210に1つの半導体チップ140,340を実装するようにしたが、配線基板10,210に複数の半導体チップ140,340を実装するようにしてもよい。この場合には、例えば、ロジックチップとメモリチップとを組み合わせて配線基板10,210に搭載するようにしてもよい。
また、半導体チップ140,340の代わりに、チップコンデンサ、チップインダクタやチップ抵抗等のチップ部品や水晶振動子などの電子部品を配線基板10,210に実装するようにしてもよい。
・また、半導体チップ140,340、チップ部品及び水晶振動子などの電子部品の実装の形態は様々に変形・変更することが可能である。電子部品の実装の形態としては、例えば、フリップチップ実装、ワイヤボンディング実装、はんだ実装又はこれらを組み合わせた形態が挙げられる。
・上記実施形態では、単数個取り(一個取り)の製造方法に具体化したが、多数個取りの製造方法に具体化してもよい。
以上の様々な実施の形態をまとめると、以下のようになる。
(付記1)
第1絶縁層の上面に第2絶縁層を形成する工程と、
前記第2絶縁層の上面に第1貫通孔を有する第1金属層を形成する工程と、
前記第2絶縁層の上面に、前記第1金属層を覆う第3絶縁層を形成する工程と、
前記第2絶縁層を厚さ方向に貫通して前記第1貫通孔と連通し、前記第1貫通孔と平面形状の大きさが異なる第2貫通孔を形成するとともに、前記第3絶縁層を厚さ方向に貫通して前記第1貫通孔と連通し、前記第1貫通孔と平面形状の大きさが異なる第3貫通孔を形成する工程と、
前記第1貫通孔と前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とが連通してなる開口部内に電子部品を搭載する工程と、
前記開口部を充填し、前記電子部品を被覆する充填絶縁層を形成する工程と、
前記充填絶縁層の上面に配線層を形成する工程と、を有する配線基板の製造方法。
(付記2)
前記第2貫通孔及び前記第3貫通孔を形成する工程は、
前記第1貫通孔よりも平面形状の大きい前記第2貫通孔を前記第2絶縁層に形成するとともに、前記第1貫通孔よりも平面形状の大きい前記第3貫通孔を前記第3絶縁層に形成する工程と、
前記第1貫通孔の平面形状が前記第2貫通孔の平面形状よりも大きくなるように、前記第1金属層の一部を除去する工程と、を有する付記1に記載の配線基板の製造方法。
(付記3)
前記第2貫通孔及び前記第3貫通孔を形成する工程は、
前記第1貫通孔よりも平面形状の大きい前記第2貫通孔を前記第2絶縁層に形成するとともに、前記第1貫通孔よりも平面形状の大きい前記第3貫通孔を前記第3絶縁層に形成する工程と、
前記第2貫通孔及び前記第3貫通孔から露出する前記第1金属層に粗化処理を施す工程と、を有し、
前記充填絶縁層は、前記粗化処理が施された部分の前記第1金属層の表面全面を被覆するように形成される付記1に記載の配線基板の製造方法。
10,10A,10B,210,210A,210B 配線基板
30,230 絶縁層(第1絶縁層)
42,242 金属層(第3金属層)
50,250 絶縁層(第2絶縁層)
50Y,250Y 貫通孔(第2貫通孔)
62,262 金属層(第1金属層)
62Y,262Y 貫通孔(第1貫通孔)
70,270 絶縁層(第3絶縁層)
70Y,270Y 貫通孔(第3貫通孔)
80,280 絶縁層(充填絶縁層)
90,290 配線層
100,102,300,302,305 開口部
110,310 電子部品
101 凹部(段差部)
103 凹部(第1段差部)
104 凹部(第2段差部)
173,374 金属層(第2金属層)
180,380 絶縁層(第4絶縁層)
301,306 段差部
303 段差部(第1段差部)
304 段差部(第2段差部)

Claims (8)

  1. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の上面に形成された第2絶縁層と、
    前記第2絶縁層の上面に形成された第1金属層と、
    前記第1金属層を覆うように前記第2絶縁層の上面に形成された第3絶縁層と、
    前記第2絶縁層と前記第1金属層と前記第3絶縁層とを厚さ方向に貫通する開口部と、
    前記開口部内に設けられた電子部品と、
    前記開口部を充填し、前記電子部品を被覆する充填絶縁層と、
    前記充填絶縁層の上面に形成された配線層と、を有し、
    前記開口部の内側面には、前記第2絶縁層の側面と前記第1金属層の側面とによって第1段差部が形成されており、
    前記第1段差部は、平面視において、前記開口部を全周に亘って囲むように閉環状に形成されている配線基板。
  2. 第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の上面に形成された第2絶縁層と、
    前記第2絶縁層の上面に形成された第1金属層と、
    前記第1金属層を覆うように前記第2絶縁層の上面に形成された第3絶縁層と、
    前記第2絶縁層と前記第1金属層と前記第3絶縁層とを厚さ方向に貫通する開口部と、
    前記開口部内に設けられた電子部品と、
    前記開口部を充填し、前記電子部品を被覆する充填絶縁層と、
    前記充填絶縁層の上面に形成された配線層と、を有し、
    前記開口部の内側面には、前記第2絶縁層の側面と前記第1金属層の側面とによって第1段差部が形成されており、
    前記第3絶縁層の上面に形成された第2金属層と、
    前記第2金属層を覆うように前記第3絶縁層の上面に形成された第4絶縁層と、を更に有し、
    前記開口部は、前記第2絶縁層と前記第1金属層と前記第3絶縁層と前記第2金属層と前記第4絶縁層とを厚さ方向に貫通するように形成されており、
    前記充填絶縁層は、前記第4絶縁層の上面を被覆するように形成されており、
    前記開口部の内側面には、前記第1段差部と、前記第3絶縁層の側面と前記第2金属層の側面とによって形成された第2段差部とが形成されており、
    前記第1段差部及び前記第2段差部は、前記第1段差部と前記第2段差部とを平面視で重ね合わせたときの平面形状が、前記開口部を全周に亘って囲む閉環状になるように形成されている配線基板。
  3. 前記開口部の内側面を構成する前記第1金属層の側面は、前記開口部の内側面を構成する前記第2絶縁層の側面よりも前記開口部の平面中心から離間する方向に後退するように形成されており、
    前記第1段差部は、前記第2絶縁層の側面と、前記第1金属層から露出する前記第2絶縁層の上面と、前記第1金属層の側面とによって形成されている請求項1又は2に記載の配線基板。
  4. 前記開口部の内側面を構成する前記第1金属層の側面は、前記開口部の内側面を構成する前記第3絶縁層の側面よりも前記開口部の平面中心から離間する方向に後退するように形成されており、
    前記第1段差部は、前記第2絶縁層の側面と、前記第1金属層から露出する前記第2絶縁層の上面と、前記第1金属層の側面と、前記第1金属層から露出する前記第3絶縁層の下面と、前記第3絶縁層の側面とによって構成された凹部であり、
    前記充填絶縁層は、前記凹部を充填するように形成されている請求項に記載の配線基板。
  5. 前記開口部の内側面を構成する前記第1金属層の側面は、前記開口部の内側面を構成する前記第2絶縁層の側面よりも前記開口部の平面中心に近づく方向に突出して形成されており、
    前記第1段差部は、前記第2絶縁層の側面と、前記開口部内において前記第2絶縁層から露出する前記第1金属層の下面と、前記第1金属層の側面とによって形成されている請求項1又は2に記載の配線基板。
  6. 前記開口部を構成する前記第1金属層の側面は、前記第3絶縁層の側面よりも前記開口部の平面中心に近づく方向に突出して形成されており、
    前記第1段差部は、前記第2絶縁層の側面と、前記開口部内において前記第2絶縁層から露出する前記第1金属層の下面と、前記第1金属層の側面と、前記開口部内において前記第3絶縁層から露出する前記第1金属層の上面と、前記第3絶縁層の側面とによって形成されており、
    前記充填絶縁層は、前記開口部内において前記第2絶縁層及び前記第3絶縁層から露出する前記第1金属層の表面全面を被覆するように形成されている請求項に記載の配線基板。
  7. 前記第1絶縁層の上面に形成された第3金属層を更に有し、
    前記開口部は、前記第3金属層の上面の一部を露出するように形成されており、
    前記電子部品は、前記開口部の底部に露出する前記第3金属層の上面に搭載されている請求項1~のいずれか一項に記載の配線基板。
  8. 前記第1絶縁層の上面に形成された第3金属層を更に有し、
    前記開口部は、前記第3金属層と前記第2絶縁層と前記第1金属層と前記第3絶縁層とを厚さ方向に貫通するように形成されており、
    前記開口部の内側面を構成する前記第3金属層の側面は、前記開口部の内側面を構成する前記第2絶縁層の側面よりも前記開口部の平面中心から離間する方向に後退するように形成されており、
    前記開口部の内側面を構成する前記第1金属層の側面は、前記開口部の内側面を構成する前記第3金属層の側面よりも前記開口部の平面中心から離間する方向に後退するように形成されている請求項1~のいずれか一項に記載の配線基板。
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