(57)【要約】【課題】基板の反りを抑え、薄型化が可能なコア基板を備えない多層配線基板を提供する。【解決手段】中央配線層２０、配線層２１、２２、２３、２４を含む配線層は、ビア２５を介して電気的に接続され、中央配線層２０の一方の側のビア２５と、他方の側のビア２５とが、中央配線層２０に向かう側が幅狭の台形状の断面形状となる対称向きに形成され、中央配線層２０の一方の側に半導体素子搭載面が形成され、中央配線層２０の一方の側の絶縁層３１、３３では他方の側の絶縁層３２、３４よりビア数が多く形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の厚さ方向の中央に配置された中央配線層と、
該中央配線層を挟む一方の側と他方の側とに、絶縁層を介して積層された配線層とを備え、
前記中央配線層の前記一方の側の配線層と、前記他方の側の配線層とが、同一の層数に設けられ、
前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、同一の層数に設けられ、
前記中央配線層を挟むように形成された前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、前記中央配線層を基準として同一の厚さとなるように形成され、
前記中央配線層を含む配線層は、ビアを介して電気的に接続され、
前記中央配線層の一方の側のビアと、他方の側のビアとが、前記中央配線層に向かう側が幅狭の台形状の断面形状となる、対称向きに形成され、
前記中央配線層の前記一方の側に半導体素子搭載面が形成され、
前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層では前記他方の側の絶縁層よりビア数が多く形成されることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記基板は、前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側における応力をバランスさせることにより前記応力に起因する反りが前記基板全体として抑制されており、
前記応力は、前記中央配線層を挟む一方側の絶縁層、配線層およびビア、並びに前記他方の側の絶縁層、配線層およびビアによりバランスされていることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が、前記中央配線層の一方の側と他方の側における絶縁層に起因する応力が不均等となるように形成され、
前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の配線層において導体が不均等に分布することによって生じる応力が、前記絶縁層によりバランスされていることを特徴とする請求項２記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記中央配線層は、配線パターンとダミーパターンとを有し、
前記配線パターンが配置されない空域部分に前記ダミーパターンが形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の多層配線基板。
【請求項５】
前記中央配線層は、他の配線層よりも肉厚に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項６】
前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項７】
前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層および前記他方の側の絶縁層のうち、いずれかの絶縁層が他の絶縁層に対して応力の異なるアンバランス層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項８】
前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が異種の絶縁材によって形成され、前記中央配線層の一方の側と他方の側における絶縁層に起因する応力が不均等となっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項９】
前記中央配線層を挟む一方の側の絶縁層が強化材が混入された樹脂材によって形成され、他方の側の絶縁層が強化材が混入されていない樹脂材によって形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項１０】
前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が、強化材が混入された樹脂材によって形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項１１】
前記中央配線層に隣接する絶縁層が、強化材が混入された樹脂材によって形成され、
前記絶縁層よりも外層にある絶縁層が、強化材が混入されていない樹脂材によって形成されていることを特徴とする請求項１０記載の多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反りの防止構造を備える多層配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を搭載する配線基板には、コア基板の両面に配線層を形成した多層配線基板が広く用いられている。近年、多層配線基板の薄型化、配線パターンの高密度化とともに、コア基板を備えない多層配線基板が提供されるようになってきた。このコア基板を備えない多層配線基板は、薄型化が容易であり、高密度に配線パターンを形成することができるという利点を有する。
【０００３】
しかしながら、コア基板を備えない多層配線基板は、基板自体の強度がコア基板を備える多層配線基板にくらべて劣るために反りやすくなる。このため、エポキシ等の樹脂材にガラスクロス等の強化材を混入させた絶縁材料を用いて絶縁層を形成し、基板の強度を高めることによって基板の反りを抑える方法、あるいは、コア層を挟んで配置される配線層（ビアを含む）のパターンを対称配置として基板の反りを抑える方法（特許文献４参照）等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３２３６１３号公報
【特許文献２】特開２００４−３５６２１９号公報
【特許文献３】特開２００５−２３６０６７号公報
【特許文献４】特開２００７−８１１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実際の多層配線基板においては、配線層に形成される配線パターンや、ビア等の導体部の配置は、各層においてまちまちとなる。このように、各層における導体部の配置が不均一であることにより、基板の反り方向（上に凸、下に凸等）や反り量が微妙に異なるようになる。とくにコア基板を備えない多層配線基板においては、基板自体の強度が不足しているために、絶縁層等の収縮度等のバランスの相違によって基板が反るという問題が生じやすくなる。
本出願は、これらの課題を解決する構造を備える、コア基板を備えない多層配線基板を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
すなわち、基板の厚さ方向の中央に配置された中央配線層と、該中央配線層を挟む一方の側と他方の側とに、絶縁層を介して積層された配線層とを備え、前記中央配線層の前記一方の側の配線層と、前記他方の側の配線層とが、同一の層数に設けられ、前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、同一の層数に設けられ、前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層の厚さが、均等の厚さに形成され、前記中央配線層を含む配線層は、ビアを介して電気的に接続され、前記中央配線層の一方の側のビアと、他方の側のビアとが、前記中央配線層に向かう側が幅狭の台形状の断面形状となる、対称向きに形成され、前記中央配線層の前記一方の側に半導体素子搭載面が形成され、前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層では前記他方の側の絶縁層よりビア数が多く形成されることを特徴とする。
【０００７】
また、前記基板は、前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側における応力をバランスさせることにより前記応力に起因する反りが前記基板全体として抑制されており、前記応力は、前記中央配線層を挟む一方側の絶縁層、配線層およびビア、並びに前記他方の側の絶縁層、配線層およびビアによりバランスされていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が、前記中央配線層の一方の側と他方の側における絶縁層に起因する応力が不均等となるように形成され、前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の配線層において導体が不均等に分布することによって生じる応力が、前記絶縁層によりバランスされていることを特徴とする。
また、前記中央配線層は、配線パターンとダミーパターンとを有し、前記配線パターンが配置されない空域部分に前記ダミーパターンが形成されていることを特徴とする。
また、前記中央配線層は、他の配線層よりも肉厚に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、同一の材料で形成されていることを特徴とする。
あるいは、前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層および前記他方の側の絶縁層のうち、いずれかの絶縁層が他の絶縁層に対して応力の異なるアンバランス層であることを特徴とする。
あるいは、前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が異種の絶縁材によって形成され、前記中央配線層の一方の側と他方の側における絶縁層に起因する応力が不均等となっていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記中央配線層を挟む一方の側の絶縁層が強化材が混入された樹脂材によって形成され、他方の側の絶縁層が強化材が混入されていない樹脂材によって形成されていることを特徴とする。
あるいは、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が、強化材が混入された樹脂材によって形成されていることを特徴とする。また、前記中央配線層に隣接する絶縁層が、強化材が混入された樹脂材によって形成され、前記絶縁層よりも外層にある絶縁層が、強化材が混入されていない樹脂材によって形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、中央配線層を挟む一方の側と他方の側における応力を均等化させることができ、基板を薄型化し、基板の反りを抑制した多層配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】多層配線基板の第１の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図２】多層配線基板の平面図である。
【図３】多層配線基板の他の実施形態の構成を示す断面図である。
【図４】多層配線基板のさらに他の実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】多層配線基板の第２の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図６】多層配線基板の他の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図７】多層配線基板の製造工程を示す説明図である。
【図８】多層配線基板の製造工程を示す説明図である。
【図９】多層配線基板の製造工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（多層配線基板：第１の実施の形態）
以下、本発明に係る多層配線基板の第１の実施の形態について、図面とともに詳細に説明する。
図１は、多層配線基板についての第１の実施の形態の構成を示す断面図である。本実施形態の多層配線基板１０は、基板の厚さ方向の中央に配置された中央配線層２０の両側に第１、第２、第３、第４の配線層２１、２２、２３、２４を、配線層間に絶縁層３１、３２、３３、３４を介在させて積層して形成されている。多層配線基板１０は、４層の絶縁層と５層の配線層を備える、コア基板を有しない多層配線基板である。
【００１４】
図１において、第３の配線層２３には、多層配線基板１０に搭載する半導体素子を接続するパッド２３ａが形成され、第４の配線層には、はんだボール等の外部接続端子を接合するパッド２４ａが形成されている。
絶縁層３１〜３４を介して隣接する配線層は、ビア２５を介して電気的に接続される。配線層２０〜２４には、所定の設計に基づいて配線パターンが形成され、適宜位置にビア２５が設けられて、配線パターンが層間で電気的接続される。
多層配線基板１０の半導体素子搭載面と外部接続端子を接合する面は、パッド２３ａ、２４ａを形成した部位を除いて、ソルダーレジスト等の保護膜３６、３８により被覆され保護されている。
【００１５】
図２に、多層配線基板１０を半導体素子の搭載面側から見た平面図を示す。多層配線基板１０の半導体素子搭載面には、中央部に半導体素子の搭載領域Aが設けられ、この半導体素子の搭載領域A内に格子状配列にパッド２３ａが設けられている。半導体素子の搭載領域Aの周縁部には、ワイヤボンディング接続に用いられるパッド１６が設けられている。なお、多層配線基板１０のパッド２３ａ等の配置は製品によってさまざまであり、図２はパッド２３ａ等の配置の一例を示す。
【００１６】
多層配線基板１０において特徴とする点の一つは、中央配線層２０の両側に、同一層数に配線層と絶縁層を設けたことにある。
本実施形態においては、中央配線層２０の一方の側（半導体素子を搭載する側）に２層の配線層（第１の配線層２１と第３の配線層２３）を設け、他方の側（外部接続端子を接合する側）に同じく２層の配線層（第２の配線層２２と第４の配線層２４）を設けている。また、中央配線層２０の一方の側に２層の絶縁層３１、３３を設け、他方の側に２層の絶縁層３２、３４を設けている。
【００１７】
絶縁層３１〜３４のうち、内層の絶縁層３１、３２の厚さは絶縁層３１の方が絶縁層３２よりも薄くなるように設定している。これは、製造工程上、中央配線層２０が（下側の）絶縁層３２中に埋没する配置となることから、絶縁層３２の中央配線層２０の厚さを除いた厚さ部分（図の厚さT）については、（上側の）絶縁層３１の厚さに一致するようにするためである。
絶縁層３１と絶縁層３２は熱プレスによって一体化するから、中央配線層２０の厚さを除いた部分について絶縁層３１と絶縁層３２の厚さを共通にすれば、中央配線層２０は絶縁層３１と絶縁層３２からなる絶縁層の厚さ方向の中心位置（中央位置）に配されることになる。すなわち、中央配線層２０は絶縁層３１と絶縁層３２とによってバランスされて挟まれる配置となる。
【００１８】
前述したように、コア基板を備えない多層配線基板においては、基板が反りやすいという問題がある。中央配線層２０の厚さ方向の両側に配置する絶縁層３１、３２の厚さを共通に設定しているのは、基板の反りに関与する特性をなるべく均等化（バランス）させ、多層配線基板の反りに作用する影響を低減させるためである。
本実施形態においては、絶縁層３１、３２に積層される絶縁層３３、３４についても、各々の厚さを同一とし、中央配線層２０を挟んで配置される一方側の絶縁層３１、３３と他方側の絶縁層３２、３４の厚さを全体として共通とし、絶縁層３１〜３４についての厚さをバランスさせている。
【００１９】
絶縁層３１〜３４には、ビルドアップ用の樹脂材や、ガラスクロスなどの強化材を混入した樹脂材などを使用することができる。本実施形態においては、内層の絶縁層３１、３２を形成する樹脂材として、ガラスクロス入りのエポキシ樹脂を使用し、外層の絶縁層３３、３４には、ガラスクロスを含まないエポキシ樹脂を使用した。
内層の絶縁層３１、３２にガラスクロス入りのエポキシ樹脂を使用するのは、内層の絶縁層３１、３２の強度を高めることによって多層配線基板１０全体の強度を確保し、基板に反りが生じることを抑えるようにするためである。絶縁層の強度を高める樹脂材には、強化材としてはガラスクロス（織布）、ガラス不織布、アラミド不織布、液晶ポリマー不織布等を混入させたものを使用することができる。樹脂成分としてはエポキシ樹脂の他に、BTレジン等が用いられる。
【００２０】
ガラスクロス入りの樹脂材は、ビルドアップ樹脂のような強化材が混入されていない樹脂材とくらべて大きな補強作用を備える一方、ビア穴を高密度に形成する場合や、配線を微細ピッチに形成する場合には適さない。多層配線基板１０の内層の絶縁層３１、３２に形成される配線パターンは、多層配線基板１０の外層（とくに半導体素子を搭載する面側）に形成される配線パターンにくらべると、配線間隔は広く、配線密度も低くなるから、内層の絶縁層にガラスクロス入りの樹脂材を利用することは、配線パターンを形成する製造工程における問題は少ないという利点がある。
【００２１】
一方、多層配線基板１０の外層においては内層よりも配線パターンが高密度に配置されるから、とくに半導体素子を搭載する側の絶縁層３３についてはガラスクロスを含まない樹脂材を使用して、高密度配線を可能にするのがよい。外部接続端子を形成する側の絶縁層３４についても絶縁層のバランスから絶縁層３３と同一の樹脂材によって形成する。
こうして、本実施形態の多層配線基板１０によれば、高密度に配線パターンを形成することを可能とし、基板の強度を向上させて基板の反りを抑えることを可能にする。
【００２２】
なお、多層配線基板１０の絶縁層３１〜３４のすべてを、ガラスクロス等の強化材を含む樹脂材によって形成する、あるいは絶縁層３１〜３４のすべてを強化材を含まない樹脂材によって形成するといったように、すべての絶縁層を同質の樹脂材を用いて形成することも可能である。また、強化材を含む樹脂材によって形成する絶縁層を基板の外層側の絶縁層に用いることも可能である。この場合も、強化材を含む絶縁層については、中央配線層２０を挟む一方の側と他方の側において、中央配線層２０を挟む対称位置にある絶縁層に適用し、基板全体としての絶縁層の配置をバランスさせるのがよい。
絶縁層、配線層が６層以上の多層構造の場合には、１種あるいは２種の樹脂材に限らず、強度等の材質が異なる３種以上の樹脂材を用いて層構成することが可能である。その場合であっても、基板全体として均等バランスとなるように樹脂材を選択して基板を構成するのがよい。
【００２３】
本実施形態の多層配線基板１０において特徴とする他の点は、中央配線層２０の両側の絶縁層３１〜３４に形成するビア２５の断面形状を、中央配線層２０を挟む一方の側の形状と他方の側の形状が対称となるように形成したことにある。図１に示すように、ビア２５は断面形状が台形状となる。多層配線基板１０においては、中央配線層２０を挟んで上側（半導体素子を搭載する面側）のビア２５については、上底が下底よりも長い、いわゆる逆台形状に形成されている。これに対して、中央配線層２０を挟んで下側（外部接続端子を接合する面側）に形成されているビア２５は、上底が下底よりも短い、いわゆる台形状となっている。
【００２４】
このように中央配線層２０を挟んで一方側の絶縁層３１、３３に形成されるビア２５と、他方側の絶縁層３２、３４に形成されるビア２５の断面形状が対称となるようにビア２５を形成することにより、中央配線層２０を挟む一方の側と他方の側におけるビア２５の形状(断面形状）が非対称となることによって起因する基板の反りを抑え、基板を平坦化することができる。
【００２５】
多層配線基板１０に形成する配線層２０〜２４の配線パターンは、特殊な設計の場合を除いて、通常は、中央配線層２０を挟んで完全に対称配置になるものではなく、絶縁層３１〜３４に形成されるビア２５の配置位置も、層ごとに異なる配置となる。このように、多層配線基板１０内における導体部分（配線パターン、ビア）は、中央配線層２０を挟んで完全に均等となる配置からは外れた配置となるが、このような場合でも、ビア２５の形状を中央配線層２０を挟んで対称となるようにすることは、導体部分についてもバランスさせる作用として寄与し、多層配線基板１０に生じる反りを抑制することができる。
【００２６】
なお、各配線層２０〜２４に形成される配線パターンの厚さは５〜１５μｍ程度、ビア部分の高さは４０μｍ程度である。本実施形態の絶縁層を４層構造とした多層配線基板１０の全体厚は２５０μｍ程度となる。絶縁層の厚さや配線パターンの厚さも適宜設定可能であり、また、多層配線基板の配線層、絶縁層の積層数も任意に設定されるから、配線層、絶縁層の積層数が変わることによって多層配線基板の全体の厚さが変動することになる。
【００２７】
（他の多層配線基板の例）
図１に示す多層配線基板１０においては、ビア２５をフィルドビアとして形成した。図３は、ビアの上部（大径となる側）を開口させたビア２６によって配線層間を電気的に接続する多層配線基板１１の例を示す。
中央配線層２０を挟む一方の側の配線層２１、２３及び絶縁層３１、３２の層数と、他方の側の配線層２２、２４及び絶縁層３１、３３の層数とを一致させること、一方の側の絶縁層３１、３３と他方の側の絶縁層３２、３４の厚さが、中央配線層２０を基準として厚さ方向に均等に形成されていることは上記実施形態と同様である。また、図示例の多層配線基板１１は、内層の絶縁層３１、３２をガラスクロス入りのエポキシ樹脂によって形成して、多層配線基板１１が所要の強度を備えるように形成している。
【００２８】
多層配線基板１０、１１は、中央配線層２０を除くと、中央配線層２０の両側に配置した配線層と絶縁層はそれぞれ２層−２層、合わせて４層である。配線層と絶縁層をさらに多層に形成する場合も、中央配線層２０の一方側に配する配線層及び絶縁層と他方側に配する配線層と絶縁層の層数が同一となるように設定する。たとえば、中央配線層２０を挟む一方側と他方側の配線層と絶縁層をそれぞれ、３層−３層（合計６層）、４層−４層（合計８層）、５層−５層（合計１０層）といったように形成する。
このように、中央配線層２０を挟む一方側と他方側の配線層数と絶縁層数を一致させることにより、多層配線基板の一方側と他方側の応力をバランスさせることができ、多層配線基板の反りを抑制することができる。また、多層配線基板をより多層に形成することにより、多層配線基板全体としての強度を向上させることができるから、これによっても多層配線基板の反りを抑制することが可能となる。
【００２９】
図４は、中央配線層２０の両側に１層ずつ絶縁層３１、３２を形成し、絶縁層３１、３２に配線層２１、２２を形成した多層配線基板１２の例である。この多層配線基板１２は、中央配線層２０を含めて配線層が３層、絶縁層が２層からなるものであり、配線層と絶縁層の数を最小とした例である。
絶縁層３１、３２の厚さを中央配線層２０を基準として共通（厚さT)とすること、ビア２５を介して中央配線層２０と配線層２１、２２とを電気的に接続する形態とすることは上述した各実施形態と同様である。
【００３０】
本実施形態の多層配線基板１２においては、配線層と絶縁層の層数が少ないため、より多層に形成する多層配線基板にくらべて基板の強度が低下し、基板が反りやすくなる可能性がある。この問題に対しては、絶縁層３１、３２をガラスクロス入りのエポキシ樹脂等の一定の強度（保形性）を有する樹脂材によって形成し、所要の強度を確保するようにすることが有効である。
また、基板の厚さ方向の中央に配置される中央配線層２０に、配線層２１、２２の中間に配する配線パターンとしての機能の他に、基板の反りを防止する補強作用（保形作用）の機能を付与することも、基板の反りを抑制する上で有効である。
【００３１】
中央配線層２０を配線パターンとしての機能のみとして使用する場合は、導体層の厚さは１０μｍ程度であれば十分である。中央配線層２０を基板の補強用としても利用する場合は、中央配線層２０の厚さを３０μｍ程度にまで厚くして使用する。導体層の厚さを厚くすると配線パターンの配置間隔を狭くすることが規制されるから、中央配線層２０に形成する配線パターンのパターン間隔を考慮してその厚さを設定する。
【００３２】
また、中央配線層２０に配線パターンを形成する場合に、配線パターンが配置されない比較的広い空域部分が生じた場合には、空域部分にダミーのパターン２０ａを形成して、中央配線層２０の平面領域内において、全体として均等に導体が配置される（分布する）ようにするのがよい。このように中央配線層２０における導体の配置を設計することにより、中央配線層２０自体の反りを抑制することができ、中央配線層２０による基板の反りを抑える作用を有効に発揮させることができる。ダミーのパターン２０ａは接地パターン等として利用することができる。
中央配線層２０に基板の反りを抑える保形機能をもたせる方法は、絶縁層を２層に形成する場合に限らず、より多層に絶縁層を形成する多層配線基板についても適用することができる。
【００３３】
（多層配線基板：第２の実施の形態）
図５は、多層配線基板の第２の実施の形態の構成を示す。本実施形態の多層配線基板１３においても、中央配線層２０を挟む一方の側に配線層２１、２３と絶縁層３１、３３を設け、他方の側に配線層２２、２４と絶縁層３２、３４を設けた構成は、図１に示した多層配線基板１０と同様である。
また、内層の絶縁層３１、３２に同一の材質の樹脂材を使用することも第１の実施の形態と同様であるが、本実施形態の多層配線基板１３において特徴的な構成は、内層の絶縁層３１、３２のうち、他方の側の絶縁層３２の厚さを絶縁層３１の厚さよりも厚くし、絶縁層の厚さを積極的に異なる厚さにしたことにある。図５において、中央配線層２０の一方の側の絶縁層の厚さをT、他方の側の厚さをT1とすると、T1＞Tとなるように絶縁層３１と絶縁層３２を形成する。
【００３４】
中央配線層２０を挟んで配置されている他方の側の絶縁層３２の厚さを一方の側の絶縁層３１の厚さよりも厚くする理由は、中央配線層２０の一方の側と他方の側における絶縁層３１、３３、絶縁層３２、３４に起因する応力のバランスを積極的に不均等（アンバランス）とし、絶縁層３１〜３４に起因する反り応力を利用して、多層配線基板１３の全体としての反りを抑えることにある。
【００３５】
前述したように、多層配線基板の配線層に形成する配線パターンとビアの配置は、各層において完全に同一になることはなく、多層配線基板に形成されて基板に残っている導体部分は、すべての層について完全に均等に分布するものではない。このため、中央配線層の一方側と他方側の絶縁層を、厚さ及び材質をバランスさせて形成したとしても、基板の導体部分の分布が完全にバランスされていないことによって生じる応力に起因して、基板が反るという現象が生じる。
【００３６】
本実施形態において、絶縁層３２の厚さを絶縁層３１の厚さよりも厚く設定し、絶縁層３１〜３４に起因する応力バランスが不均等となるように設定しているのは、多層配線基板１３の導体の分布のアンバランスに起因する応力を打ち消し、多層配線基板１３全体としての反りを抑制させるためである。
【００３７】
一般に、半導体素子を搭載する側（中央配線層２０の一方の側）の配線パターンは、外部接続端子を接合する側（中央配線層の他方の側）の配線パターンよりも高密度となる。この結果、多層配線基板は（絶縁層の厚さをバランスさせると）半導体素子を搭載する側が下に凸あるいは上に凸となるように反る。基板の反り方向は、導体の配置と絶縁層の特性によって一概には決まらない。
導体部分の分布を均等とすると、外部接続端子を接合する側の絶縁層の厚さを厚くする、あるいは半導体素子を搭載する側の絶縁層の厚さを厚くすることにより、絶縁層自体についてみれば、上に凸あるいは下に凸となるように反らせるようにすることができる。
【００３８】
したがって、多層配線基板１３の導体部分の分布がアンバランスとなることに起因する反りを、絶縁層の厚さを不均等とさせることによって生じる応力を利用して相殺することにより、多層配線基板１３の全体としての反りを抑制することができる。図５に示す多層配線基板１３は、このような導体部分の分布を考慮して絶縁層の厚さを設定し、多層配線基板１３の全体として反りを抑制し、基板を平坦化した例である。
多層配線基板における配線パターンとビアの配置は製品によってまちまちであり、多層配線基板の導体の分布に起因する反り量はまちまちとなるから、製品ごとに、絶縁層の厚さを調節して、多層配線基板全体としての反りが最小になるように設計する。
【００３９】
図６は、絶縁層３１〜３４に起因する応力をアンバランスさせる方法として、内層の絶縁層３１、３２の厚さは変えずに、絶縁層３１に用いる樹脂材とは異種の樹脂材によって絶縁層３２を備える多層配線基板１４の例である。絶縁層３１には、たとえばガラスクロスを含まないエポキシ樹脂を使用し、絶縁層３２にはガラスクロス入りのエポキシ樹脂を使用するといった方法によって多層配線基板１４を形成する。
このように、絶縁層３１、３２として異なる材質（弾性係数、熱膨張係数）の樹脂材を使用する方法によっても、絶縁層３１〜３４自体から生じる応力をアンバランスさせることができ、絶縁層３１〜３４による応力を利用して多層配線基板１３全体の反りを抑制するように設計することができる。
【００４０】
多層配線基板１３は４層の絶縁層３１〜３４を備える。絶縁層の厚さを変えたり、絶縁層の材質を変えたりして絶縁層３１〜３４自体による反りを積極的に生じさせる方法は、内層の絶縁層３１、３２について適用する場合に限るものではない。
たとえば、絶縁層３１〜３４のすべての層を、互いに他の層と異なる厚さになるようにしたり、互いに異なる材質とすることも可能である。また、特定の絶縁層について、その厚さと材質の双方を変えるようにすることもできるし、特定の絶縁層について他の絶縁層とは異なる厚さとし、他の特定の絶縁層については、他の絶縁層とは異なる材質によって形成するといったように、樹脂材と厚さを変えた組み合わせを設定して構成することもできる。
【００４１】
多層配線基板における絶縁層は、６層以上の多層に形成することができる。このような多層構造の基板の場合には、絶縁層の厚さや材質を選択して、絶縁層自体の反り応力を積極に用いる方法については、さらに多様な組み合わせによる設計が可能であり、多層配線基板の反りを抑制する方法として、適宜手段を講じることによって、基板の反りを抑制することが可能である。
【００４２】
（多層配線基板の製造方法）
図７は、図１に示した多層配線基板１０の製造方法を示す。
図７（ａ）は、キャリア付金属箔４１の金属箔４１ｂが被着された面に絶縁層４２を介して銅箔４４が被着された積層体４０を形成した状態を示す。キャリア付金属箔４１の金属箔４１ｂ上に、半硬化状態の熱硬化性樹脂フィルムを介して銅箔４４を加熱・加圧することによって積層体４０が形成される。熱圧着により熱硬化性樹脂フィルムが熱硬化し絶縁層４２となる。
【００４３】
銅箔４４は、後工程において、所定パターンにパターニングされ多層配線基板の中央配線層となり、絶縁層４２は中央配線層に隣接する絶縁層となる。
したがって、中央配線層に基板の反りを抑制するための一定の強度（保形性）を付与する場合には、所定の厚さ（２０〜５０μｍ程度）の銅箔を使用する。
絶縁層４２として基板の反り防止のために所定の強度が求められる場合には、ガラスクロス入りのエポキシ樹脂等の強化材を含む樹脂フィルムを使用する。また、絶縁層４２の厚さも基板の反りに影響を与えることになるから、適宜厚さの樹脂フィルムを選択して使用する。
【００４４】
キャリア付金属箔４１は、キャリア板４１ａの一面側に剥離層を介して金属箔４１ｂを被着形成したものである。キャリア板４１ａには厚さ１４〜７０μｍの銅板を使用することができ、金属箔４１ｂとしては厚さ１〜１０μｍの銅箔が使用できる。
金属箔４１ｂは、後工程においてパターニングされ、多層配線基板の中央配線層以外の配線層の配線パターンとなる。
【００４５】
次に、一対の積層体４０を対向配置して、半硬化状態の熱硬化性シートからなる接合層４５によって接着する（図７（ｂ））。積層体４０のキャリア付金属箔４１を接合層４５に対向させ、接合層４５を積層体４０によって両側から加熱しながら挟圧することにより、積層体４０が一体に接合される。接合体の両面には銅箔４４が露出する。
【００４６】
次に、銅箔４４をパターニングするために、銅箔４４の表面をレジスト４６により被覆し、レジスト４６を露光及び現像し、配線層として残す銅箔４４の部分を被覆するレジストパターンを形成する（図７（ｃ））。レジストパターンは上面と下面の銅箔４４の双方についてパターニングする。銅箔４４は前述した多層配線基板１０の中央配線層２０となるものであり、中央配線層２０における配線パターンにしたがってレジスト４６をパターニングする。
【００４７】
図７（ｄ）は、レジスト４６をマスクとして接合体の両面の銅箔４４をパターニングし、レジスト４６を除去した状態を示す。この工程により、絶縁層４２の表面に所定パターンに銅箔４４がパターニングされる。このパターニングされた銅箔４４が中央配線層２０となる。絶縁層４２は中央配線層２０を支持する絶縁層３１である。
なお、本実施形態においては、サブトラクト法によって中央配線層２０をパターン形成しているが、セミアディティブ法によって中央配線層２０をパターン形成することもできる。
【００４８】
図８（ａ）は、中央配線層２０を形成した接合体の両面に、絶縁層４７を介してキャリア付金属箔４８を被着した接合体を形成した状態を示す。キャリア付金属箔４８は、熱硬化性樹脂フィルムを介して加熱及び加圧することによって接合される。
キャリア付金属箔４８を接合する熱硬化性樹脂フィルムは、前述した多層配線基板１０の中央配線層２０に被着される絶縁層３２となる。熱硬化性樹脂フィルムには絶縁層３２の設計に基づいた厚さ及び材質の樹脂フィルムを使用する。キャリア付金属箔４８は金属箔４８ｂとキャリア板４８ａとの間に剥離層が設けられたものである。
【００４９】
次に、図８（ａ）に示す接合体を、キャリア付金属箔４１、４８の金属箔４１ｂ、４８ａとキャリア板４１ａ、４８ｂとの境界面（剥離層）から分離する。
最外層にあるキャリア付金属箔４８については、キャリア板４８ａが剥離され、絶縁層４７に金属箔４８ｂが被着された状態になる。絶縁層４７は多層配線基板１０の絶縁層３２に相当する。
内側のキャリア付金属箔４１については、キャリア板４１ａが接合層４５に接合され、金属箔４１ｂが絶縁層３１に被着される。
こうして、絶縁層３１、３２によって中央配線層２０が挟まれ、絶縁層３１、３２の外面に金属箔４１ｂ、４８ａが被着された２組の積層体５０が得られる（図８（ｂ））。
【００５０】
図９は、積層体５０に配線層を形成する工程を示す。積層体５０に配線層を形成するには、ビルドアップ法等の、配線基板の製造方法として従来行われている方法を適用すればよい。
以下では、セミアディティブ法によって配線層を形成する方法を例示する。
図９（ａ）は、レーザ加工により絶縁層３１、３２にビア穴３１ａ、３２ａを形成した状態である。ビア穴３１ａ、３２ａは、内底面に中央配線層２０が露出するように形成する。ビア穴３１ａ、３２ａを形成した後、必要に応じてデスミア処理を施す。
【００５１】
図９（ｂ）は、積層体５０の両表面に無電解銅めっき等を施し、めっきシード層５２を形成し、さらに配線層２１、２２における配線パターンにしたがってレジストパターン５４を形成した状態を示す。レジストパターン５４は配線パターンとなる部位が露出するようにパターン形成する。
ビア穴３１ａ、３２ａを形成する際には、絶縁層３１、３２に金属箔４１ｂ、４８ｂが被着した状態でビア穴加工することもできるし、金属箔４１ｂ、４８ｂをエッチングして除去した後にビア穴加工を施すこともできる。
【００５２】
図９（ｃ）は、めっきシード層５２をめっき給電層とする電解銅めっきを施し、レジストパターン５４によって被覆されていないめっきシード層５２上に、銅めっき５５を盛り上げた状態を示す。めっき条件を設定することによって、ビア穴３１ａ、３２ａを銅めっき５５によって充填するように（フィルドビア）めっきすることができる。
【００５３】
次に、レジストパターン５４を除去し、めっきシード層５２の露出部分とその下層の金属箔４１ｂ、４８ａの部位を選択的にエッチングして除去し、配線パターンを独立パターンとして配線層２１、２２を形成する（図９（ｄ））。めっきシード層５２の露出部分とその下層の金属箔４１ｂ、４１ｂの部分は、電解銅めっきによってめっき盛り上げされた銅めっき５５の厚さにくらべてはるかに薄く、化学的なエッチング操作によって選択的に除去することができる。
【００５４】
図９（ｄ）は、絶縁層３１、３２によって挟まれた中央配線層２０に、銅めっき５５からなるビア２５を介して配線層２１、２２の配線パターンが電気的に接続された状態を示す。
配線層２１、２２の上に絶縁層３３、３４と配線層２３、２４を形成するには、図９（ｅ）に示すように、絶縁層３１、３２の上に樹脂フィルムをラミネートして絶縁層３３、３４を形成し、絶縁層３３、３４にレーザ加工によりビア穴３３ａ、３４ａを形成し、配線層２１、２２を形成する方法と同様にして形成すればよい。絶縁層３３、３４となる樹脂フィルムについても、基板の反り等を考慮して、所要の厚さ及び素材の樹脂フィルムを使用する。
【００５５】
こうして、図１に示す多層配線基板１０を製造することができる。絶縁層３１〜３４に形成されるビア２５は中央配線層２０を基準として一方の側と他方の側で台形となる断面形状が対称となるように形成されている。
また、絶縁層３１、３２、３３、３４は絶縁層となる樹脂フィルムの厚さ及び材質を適宜選択することによって、基板の反りを考慮した絶縁層の設計に基づいて、その厚さ等を選択して形成される。
【００５６】
図９は、セミアディティブ法によって配線層を形成する例であるが、サブトラクト法等のセミアディティブ法以外の方法によって形成することもできる。また、上記例においては、キャリア付金属箔を利用することにより、一回の製造工程で一組の積層体５０を製造することを可能とし、基板の反りを抑えて製造することを可能としているが、積層体５０を形成する方法も、上記方法に限定されるものではない。
上述した多層配線基板の製造方法は、多層配線基板の中央配線層の厚さや多層配線基板の絶縁層の厚さを調節すること、絶縁層に用いる樹脂材を適宜選択して多層配線基板をすることを容易に可能にする方法であり、本発明に係る多層配線基板の製造方法として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１１、１２、１３、１４  多層配線基板
２０  中央配線層
２１、２２、２３、２４  配線層
２３ａ、２４ａ  パッド
２５、２６  ビア
３１、３２、３３、３４  絶縁層
３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ  ビア穴
３６、３８  保護膜
４０  積層体
４１、４８  キャリア付金属箔
４２  絶縁層
４４  銅箔
４５  接合層
４６  レジスト
４７  絶縁層
５０  積層体
【図１】
2011014912.tif 000003
【図２】
2011014912.tif 000004
【図３】
2011014912.tif 000005
【図４】
2011014912.tif 000006
【図５】
2011014912.tif 000007
【図６】
2011014912.tif 000008
【図７】
2011014912.tif 000009
【図８】
2011014912.tif 000010
【図９】
2011014912.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成22年9月24日(2010.9.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の厚さ方向の中央に配置された中央配線層と、
該中央配線層を挟む一方の側と他方の側とに、絶縁層を介して積層された配線層とを備え、
前記中央配線層の前記一方の側の配線層と、前記他方の側の配線層とが、同一の層数に設けられ、
前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、同一の層数に設けられ、
前記中央配線層を挟むように形成された前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、前記中央配線層を基準として同一の厚さとなるように形成され、
前記中央配線層を含む配線層は、ビアを介して電気的に接続され、
前記中央配線層の一方の側のビアと、他方の側のビアとが、前記中央配線層に向かう側が幅狭の台形状の断面形状となる、対称向きに形成され、
前記中央配線層の前記一方の側に半導体素子搭載面が形成され、
前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層では前記他方の側の絶縁層よりビア数が多く形成されることを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
前記基板は、前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側における応力をバランスさせることにより前記応力に起因する反りが前記基板全体として抑制されており、
前記応力は、前記中央配線層を挟む一方側の絶縁層、配線層およびビア、並びに前記他方の側の絶縁層、配線層およびビアによりバランスされており、
前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が、前記中央配線層の一方の側と他方の側における絶縁層に起因する応力が不均等となるように形成され、
前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の配線層において導体が不均等に分布することによって生じる応力が、前記絶縁層によりバランスされていることを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記中央配線層は、配線パターンとダミーパターンとを有し、
前記配線パターンが配置されない空域部分に前記ダミーパターンが形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記中央配線層は、他の配線層よりも肉厚に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項５】
前記一方の側の絶縁層と、前記他方の側の絶縁層とが、同一の材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項６】
前記中央配線層の前記一方の側の絶縁層および前記他方の側の絶縁層のうち、いずれかの絶縁層が他の絶縁層に対して応力の異なるアンバランス層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項７】
前記中央配線層を挟む一方の側と他方の側の、前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が異種の絶縁材によって形成され、前記中央配線層の一方の側と他方の側における絶縁層に起因する応力が不均等となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項８】
前記中央配線層を挟む一方の側の絶縁層が強化材が混入された樹脂材によって形成され、他方の側の絶縁層が強化材が混入されていない樹脂材によって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項９】
前記中央配線層を挟む対称位置にある絶縁層が、強化材が混入された樹脂材によって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の多層配線基板。
【請求項１０】
前記中央配線層に隣接する絶縁層が、強化材が混入された樹脂材によって形成され、
前記絶縁層よりも外層にある絶縁層が、強化材が混入されていない樹脂材によって形成されていることを特徴とする請求項９記載の多層配線基板。