(57)【要約】【課題】応力緩和絶縁層のために基板全体の反り、捻れなどを防止できる、信頼性に優れる多層印刷回路基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る多層印刷回路基板の製造方法は、外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、コア基板の両外側に熱膨張係数が−２０〜６ｐｐｍ／℃の応力緩和絶縁層を積層するステップと、絶縁層上に金属層を形成した後にパッドを形成し、前記パッドと前記外層回路とを電気的に接続させるステップと、を含むことを特徴とする。【選択図】図４
2011091423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、
前記コア基板の両外側に熱膨張係数が−２０〜６ｐｐｍ／℃の応力緩和絶縁層を積層するステップと、
前記絶縁層上に金属層を形成した後、前記金属層の一部を除去してパッドを形成し、前記パッドと前記外層回路とを電気的に接続するステップと、を含む多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記応力緩和絶縁層の熱膨張係数は、−１５〜５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属層は、銅からなることを特徴とする請求項１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記残存する前記金属層と前記パッドとの間にはソルダレジストが充填されることを特徴とする請求項３に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記応力緩和絶縁層は補強基材を含み、
前記補強基材は、Ｔ（Ｓ）ガラス繊維織布、全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布、液晶ポリエステル樹脂シートの何れか一つであることを特徴とする請求項１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記応力緩和絶縁層は、熱硬化性樹脂組成物に前記全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布を補強基材として使用したことを特徴とする請求項５に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記応力緩和絶縁層は、熱硬化性樹脂組成物に前記Ｔ（Ｓ）ガラス繊維織布を補強基材に使用したことを特徴とする請求項５に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記応力緩和絶縁層は、融点２７０℃以上の液晶ポリエステル樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることを特徴とする請求項１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項１０】
外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のコア基板と、
前記コア基板の両外側に形成され、熱膨張係数が−２０〜６ｐｐｍ／℃の応力緩和絶縁層と、
前記応力緩和絶縁層上に形成され、前記外層回路と電気的に接続するパッドと、を含む多層印刷回路基板。
【請求項１１】
前記応力緩和絶縁層の熱膨張係数は、−１５〜５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項１０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１２】
前記金属層は、銅からなることを特徴とする請求項１０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１３】
前記パッドは、ソルダレジストにより相互絶縁されることを特徴とする請求項１０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１４】
前記応力緩和絶縁層は補強基材を含み、
前記補強基材は、Ｔ（Ｓ）ガラス繊維織布、全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布、液晶ポリエステル樹脂シートの何れか一つであることを特徴とする請求項１０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１５】
前記応力緩和絶縁層は、熱硬化性樹脂組成物に前記全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布を補強基材に使用したことを特徴とする請求項１４に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１６】
前記応力緩和絶縁層は、熱硬化性樹脂組成物に前記Ｔ（Ｓ）ガラス繊維織布を補強基材に使用したことを特徴とする請求項１４に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１７】
前記応力緩和絶縁層は、融点２７０℃以上の液晶ポリエステル樹脂組成物からなることを特徴とする請求項１０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１８】
前記パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることを特徴とする請求項１０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１９】
外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、
前記コア基板の両外側に熱膨張係数が−５〜８ｐｐｍ／℃の金属層を積層するステップと、
前記金属層の一部を除去してパッドを形成し、前記パッドとコア基板の前記外層回路とを電気的に接続するステップと、を含む多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２０】
前記金属層の熱膨張係数が−３〜５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項１９に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２１】
前記金属層を除去するステップにおいて、前記金属層の残存率は５０％以上であることを特徴とする請求項１９に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２２】
前記残存する前記金属層と前記パッドとの間には絶縁物質が充填されることを特徴とする請求項２１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２３】
前記金属層が、インバー（invar）を含むことを特徴とする請求項１９に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２４】
前記金属層は、銅箔が付着されたことを特徴とする請求項２３に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２５】
前記金属層の片面に微細な凹凸を形成してから層間絶縁層を介在して前記金属層を積層することを特徴とする請求項２４に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２６】
前記銅箔には黒色酸化銅処理またはＣＺ処理が行われることを特徴とする請求項２５に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２７】
前記パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることを特徴とする請求項１９に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２８】
外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のコア基板と、
前記コア基板の両外側に積層され、熱膨張係数が−５〜８ｐｐｍ／℃の金属層と、を含み、
前記金属層の一部が除去されることで形成され、コア基板の前記外層回路と電気的に接続するパッドを備える多層印刷回路基板。
【請求項２９】
前記金属層の熱膨張係数は−３〜５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項２８に記載の多層印刷回路基板。
【請求項３０】
前記金属層の残存率が５０％以上であることを特徴とする請求項２８に記載の多層印刷回路基板。
【請求項３１】
前記残存する前記金属層と前記パッドとの間には絶縁物質が充填されることを特徴とする請求項３０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項３２】
前記金属層はインバーを含むことを特徴とする請求項２８に記載の多層印刷回路基板。
【請求項３３】
前記金属層は銅箔が付着されたことを特徴とする請求項３２に記載の多層印刷回路基板。
【請求項３４】
前記金属層の片面には微細な凹凸が形成されることを特徴とする請求項３２に記載の層印刷回路基板。
【請求項３５】
前記銅箔には黒色酸化銅処理またはＣＺ処理により凹凸が形成されることを特徴とする請求項３３に記載の多層印刷回路基板。
【請求項３６】
前記パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることを特徴とする請求項２８に記載の多層印刷回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層印刷回路基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、電子機器は小型化、薄型化、及び軽量化され、これに伴って半導体チップの搭載接続方式はワイヤボンディング方式から、端子数の多いフリップチップ方式となってきており、これにより半導体チップを搭載する多層印刷回路基板においても高信頼性を有する高密度の多層印刷回路基板が求められている。
【０００３】
従来の多層印刷回路基板は、基材としてガラス繊維織布を用いる場合にはガラス成分としてＥガラス繊維を一般的に使用する。通常、ガラス繊維織布に熱硬化性樹脂組成物を含浸、乾燥して、Ｂステージとし、これを用いて銅張積層板とし、内層用コア回路基板を作製する。そして、コア回路基板の両面にビルドアップ（build up）用Ｂステージ熱硬化性樹脂組成物シートを積層して多層印刷回路基板を作製する。
【０００４】
このように作製された多層印刷回路基板には、熱膨張率の大きい（一般的に縦横方向の熱膨張率が１８〜１００ｐｐｍ／℃）ビルドアップ用樹脂組成物が使用され、表層には熱膨張率のさらに大きいソルダレジスト（一般的に５０〜１５０ｐｐｍ／℃）が使用されるので、最終的に得られる多層印刷回路基板全体の熱膨張係数は縦横方向に１３〜３０ｐｐｍ／℃となる。しかし、このような多層印刷回路基板の熱膨張係数は、２〜３ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有する半導体チップに比べて相対的に大きい。
【０００５】
このように半導体チップとこれを実装する多層印刷回路基板との間に熱膨張係数の差があると、半導体チップを実装する過程にて半導体チップと基板との接続部にクラック、剥離、または半導体チップの破壊のような不良が生じる。また、半導体チップを多層印刷回路基板の片面にだけ積層する場合には、多層印刷回路基板の反りや捻れなどの問題点が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来技術の問題点に鑑み、本発明は、半導体チップと回路基板との接続信頼性に優れた多層印刷回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る多層印刷回路基板の製造方法は、外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、コア基板の両外側に熱膨張係数が−２０〜６ｐｐｍ／℃の応力緩和絶縁層を積層するステップと、絶縁層上に金属層を形成した後に金属層の一部を除去してパッドを形成し、パッドと外層回路とを電気的に接続させるステップと、を含む。
【０００８】
本発明に係る多層印刷回路基板の製造方法の実施例は、次のような特徴を一つまたはそれ以上含む。例えば、応力緩和絶縁層の熱膨張係数が−１５〜５ｐｐｍ／℃であること、金属層が銅からなること、また、残存する金属層とパッドとの間にソルダレジストが充填されること等の特徴である。
【０００９】
応力緩和絶縁層は補強基材を含み、補強基材はＴ（Ｓ）ガラス繊維織布、全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布、液晶ポリエステル樹脂シートの何れか一つであることができる。そして、応力緩和絶縁層は熱硬化性樹脂組成物に全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布を補強基材に使用することができる。
【００１０】
また、応力緩和絶縁層は熱硬化性樹脂組成物にＴ（Ｓ）ガラス繊維織布を補強基材に使用することもできる。また、応力緩和用絶縁層は、融点２７０℃以上の液晶ポリエステル樹脂組成物からなることができ、パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることができる。
【００１１】
本発明の一実施形態に係る多層印刷回路基板は、外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のコア基板と、コア基板の両外側に形成され、熱膨張係数が−２０〜６ｐｐｍ／℃の応力緩和絶縁層と、応力緩和絶縁層上に形成され、外層回路と電気的に接続するパッドと、を備える。
【００１２】
本発明の実施例に係る多層印刷回路基板は、次のような特徴を一つまたは二つ以上含む。例えば、応力緩和絶縁層の熱膨張係数が−１５〜５ｐｐｍ／℃であること、金属層が銅からなること、またパッドがソルダレジストにより相互絶縁されることの特徴である。
【００１３】
応力緩和絶縁層は補強基材を含み、補強基材はＴ（Ｓ）ガラス繊維織布、全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布、液晶ポリエステル樹脂シートの何れか一つであることができる。また、応力緩和絶縁層としては、熱硬化性樹脂組成物に全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布を補強基材として含むことができ、または、熱硬化性樹脂組成物にＴ（Ｓ）ガラス繊維織布を補強基材として含むことができる。
【００１４】
また、応力緩和用絶縁層は、融点２７０℃以上の液晶ポリエステル樹脂組成物からなることができ、パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることができる。
【００１５】
本発明のまた他の実施形態に係る多層印刷回路基板の製造方法は、外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、コア基板の両外側に熱膨張係数が−５〜８ｐｐｍ／℃の金属層を積層するステップと、金属層の一部を除去してパッドを形成し、パッドとコア基板の外層回路とを電気的に接続するステップと、を含む。
【００１６】
本発明に係る多層印刷回路基板の製造方法の実施例は、次のような特徴を一つまたはそれ以上含む。例えば、多層印刷回路基板を提供するステップにおいて、金属層の熱膨張係数が−３〜５ｐｐｍ／℃であること、金属層を除去するステップにおいて、金属層の残存率は５０％以上であること、また、残存する金属層とパッドとの間には絶縁物質が充填されること等の特徴である。
【００１７】
金属層はインバー（invar）を含み、インバーには銅箔が付着されることができる。そして、金属層の片面に微細な凹凸を形成してから層間絶縁層を介在して金属層を積層したり、銅箔に黒色酸化銅処理またはメック社のＣＺ処理を行ってから金属層を積層したりすることができる。そして、パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることができる。
【００１８】
本発明のまた他の実施形態に係る多層印刷回路基板は、外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のコア基板と、コア基板の両外側に積層され、熱膨張係数が−５〜８ｐｐｍ／℃の金属層と、を含み、金属層には金属層の一部が除去されて形成される、コア基板の外層回路と電気的に接続するパッドが備えられる。
【００１９】
本発明の実施例に係る多層印刷回路基板は、次のような特徴を一つまたはそれ以上含む。例えば、金属層の熱膨張係数は−３〜５ｐｐｍ／℃であること、金属層の残存率は５０％以上であること、また、残存する金属層とパッドとの間には絶縁物質が充填されること等の特徴である。
【００２０】
金属層はインバーを含むことができ、インバーの表面には銅箔が付着されることができる。そして、金属層の片面には微細な凹凸を形成することができ、銅箔には黒色酸化銅処理またはメック社のＣＺ処理により微細な凹凸を形成することができる。そして、パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、チップと回路基板との接続信頼性に優れた多層印刷回路基板及びその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係る多層印刷回路基板及びその製造方法の実施例を添付図面を参照して詳細に説明し、添付図面を参照して説明するに当たって、同一構成要素及び対応構成要素には、同一の図面符号を付し、これに対する重複説明は省略する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法を示す順序図である。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法は、外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２０ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、コア基板の両外側に熱膨張係数が−２０〜６ｐｐｍ／℃の応力緩和絶縁層を積層するステップと、金属層を積層してパッドを形成し、パッドと外層回路とを電気的に接続させるステップと、を含む。
【００２５】
本実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法は、コア基板の両面にコア基板に比べて熱膨張係数の小さい応力緩和絶縁層を積層することにより、印刷回路基板全体の反り及び捻れなどを防止した点に特徴がある。このような方法で作製された多層印刷回路基板は、パッドに一般的なハンダボール、鉛フリーハンダボール、または金からなるハンダボールなど公知のものを用いて半導体チップを実装することができる。
【００２６】
以下では、図２から図４を参照しながら本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法を具体的に説明する。
【００２７】
図２は、コア基板１２０の両外側に応力緩和絶縁層１５０及び金属層１４０を順次位置させた状態を示す断面図であり、図３は、図２に示されている応力緩和絶縁層１５０及び金属層１４０を積層した状態を示す断面図である。
【００２８】
図２を参照すると、コア基板１２０を中心に両外側に応力緩和絶縁層１５０及び金属層１４０が順次位置している。コア基板１２０は、一般的に−６０℃〜１５０℃での熱膨張率が１０〜２０ｐｐｍ／℃である。そして、応力緩和絶縁層１５０の熱膨張係数は−２０〜６ｐｐｍ／℃である。したがって、応力緩和絶縁層１５０の熱膨張係数がコア基板１２０に比べて小さいため、応力緩和絶縁層１５０はコア基板１２０の反りまたは捻れを防止することができ、半導体チップが実装された後にも全体的に優れた信頼性を得ることができる。
【００２９】
コア基板１２０のコア絶縁層１２４の両面には内層回路１２６及びビルドアップ絶縁層１２２が順次形成されており、最外層には外層回路１３６が形成されている。ビルドアップ絶縁層１２２は、コア絶縁層１２４の両外側に同層数で積層できる。コア絶縁層１２４の間にはビルドアップ用樹脂組成物またはＩＶＨ充填インク１３２で充填されている。
【００３０】
コア基板１２０としては、一般的な多層印刷回路基板が使用できる。例えば、エポキシ樹脂組成物の回路基板、ポリイミド樹脂組成物の回路基板、シアン酸エステル系樹脂組成物の回路基板、シアン酸エステルマレイミド系樹脂組成物の回路基板、ベンゾシクロブテン系樹脂組成物の回路基板、官能基含有ポリフェニレンエーテル樹脂組成物の回路基板などが使用できるが、これに限定されるものではない。この中で、エポキシ樹脂またはシアン酸エステル系樹脂組成物は相対的に安価であるという長所を有する。
【００３１】
一般にコア基板１２０に用いられる両面銅張積層板において、補強基材としては無機または有機繊維の不織布または織布を用いることができる。無機繊維としては、例えば、Ｅ、Ｄ（Ｓ）、ＮＥガラス繊維などがあり、有機繊維としては、ポリオキシベンゾール（poly-oxibenzol）繊維、全芳香族ポリアミド繊維、または液晶ポリエステル繊維などの耐熱性繊維がある。また、ポリイミドフィルム、全芳香族ポリアミドフィルム、または液晶ポリエステルフィルムなども補強基材に使用できる。このような基材は、樹脂との密着性を向上させるために基材の表面に公知の処理、例えば、ガラス繊維などの無機繊維においてはシランカップリング剤処理を、フィルム材などの有機物においてはプラズマ処理、コロナ処理、各種薬品処理、またはブラスト（blast）処理などを選択的に行うことができる。フィルム材の場合には、フィルムの両面に接着剤を付着して銅箔を接着するか、直接銅箔を公知の方法で接着させた銅張シートを用いることができる。
【００３２】
ビルドアップ絶縁層１２２は、一般的に公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、不飽和基含有樹脂などを１種あるいは２種以上組み合わせて形成することができる。特に、熱硬化性樹脂組成物または融点２７０℃以上の耐熱熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。
【００３３】
コア基板１２０の絶縁層樹脂として用いられる熱硬化性樹脂は、一般的に公知のものを使用できる。例えば、エポキシ樹脂、シアン酸エステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリイミド樹脂、官能基含有ポリフェニレンエーテル樹脂、カルド樹脂、またはフェノール樹脂などのような公知の樹脂を単独あるいは２種以上組み合わせて使用できる。また、ますます狭くなるスルーホール間、または回路間のマイグレイション（migration）防止のためにはシアン酸エステル系樹脂を用いることができる。さらに、リンで難燃化された公知の前記樹脂も用いることができる。
【００３４】
本実施例に係る熱硬化性樹脂は、それ自体を加熱することにより硬化するが、硬化速度が遅く、生産性に劣るため、熱硬化性樹脂に硬化剤または熱硬化触媒を適正量用いることができる。
【００３５】
これらの熱硬化性樹脂の中には、組成物として公知の種々の添加物を配合したものが一般的に使用できる。例えば、前記以外の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、その他の樹脂、公知の有機／無機充填剤、染料、顔料、増粘剤、潤滑剤、消泡剤、分散剤、レベリング剤、光沢剤、チキソ性（Thixotropic）付与剤などの各種添加剤が目的、用途によって適宜、適正量添加されることができる。また、難燃剤としてリン、臭素で難燃化されたもの、ノンハロゲンタイプ（non halogen type）などが使用可能である。
【００３６】
熱可塑性樹脂としては、一般に公知のものが使用できる。具体的には、液晶ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などを１種あるいは２種以上組み合わせて用いることができる。また、熱可塑性樹脂としては、高温のリフロー処理過程にて配線板に不良が発生しない温度、例えば２７０℃以上の融点を有するものを用いることができる。また、熱可塑性樹脂にも前述した各種添加剤を適正量添加することが可能である。また、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混合して用いることもできる。
【００３７】
前記熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂以外に、ＵＶで硬化する樹脂または急進的に硬化する樹脂などを１種あるいは２種以上組み合わせて使用できる。また、架橋を促進する光重合開始剤、ラジカル重合開始剤、または前述した各種添加剤を適正量配合して使用できる。
【００３８】
コア基板１２０を製造する場合、必ずしも前記と同一樹脂組成物の材料だけを用いる必要はなく、例えば、コア絶縁層１２４としてＥガラス繊維織布基材のエポキシ樹脂組成物銅張積層板を用い、ビルドアップ絶縁層１２２として補強基材を含まないＢステージ・シアン酸エステル系樹脂組成物の銅箔付きシート、Ｂステージ不飽和基含有ポリフェニレンエーテル樹脂組成物のシートなどを使用できる。
【００３９】
コア基板１２０は、一般に公知の方法で作製される多層印刷回路基板であり、安価な材料、例えば、Ｅガラス繊維織布基材のエポキシ樹脂組成物、Ｅガラス繊維織布基材のシアン酸エステル樹脂組成物などの銅張積層板、プリプレグなどを用いることができる。この時、コア基板１２０の熱膨張係数を低くするためには、高価な全芳香族ポリアミド繊維またはＴ（Ｓ）ガラス繊維織布を単独あるいは組み合わせて銅張積層板やプリプレグなどとして使用し、熱膨張係数を１０ｐｐｍ／℃に近くすることができる。
【００４０】
コア基板１２０の製造方法は特に限定はないが、従来のサブトラクティブ法、セミアディティブ法などがある。コア基板１２０の熱膨張係数はＴＭＡなどの公知の方法で測定するが、補強基材または使用する樹脂が異なる場合にはこれらを総合した熱膨張係数で表す。
【００４１】
本実施例に係る応力緩和絶縁層１５０は、−２０〜６ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有することがよく、−１５〜５ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有することがさらに好ましい。応力緩和絶縁層１５０を形成する材料としては特に限定はなく、前記ビルドアップ絶縁層１２２を形成する樹脂が使用できる。
【００４２】
本実施例に係る応力緩和絶縁層１５０は補強基材を含むことができる。補強基材としては、Ｔ（Ｓ）ガラス繊維織布、全芳香族ポリアミド繊維不織布または織布、または液晶ポリエステル樹脂シート（これは補強基材と樹脂が一体で使用できる）などを使用できる。応力緩和絶縁層１５０は、コア基板１２０の両外層に積層され、その厚みはコア基板１２０の熱膨張係数に合わせて適宜選択して使用することができる。
【００４３】
図３は、コア基板１２０の両面に応力緩和絶縁層１５０及び金属層１４０を積層した後にパッド１４２を形成した状態を示す断面図である。
【００４４】
図３を参照すると、コア基板１２０の両外側に応力緩和絶縁層１５０及び金属層１４０を積層して一体化する。この時、化学的エッチング、またはサンドブラストなどでコア基板１２０に微細な凹凸を形成することができ、場合によっては化学処理も可能である。そして、金属層１４０をエッチングした後、ドリリング及びメッキを行いビアホール１２８を形成した後にパッド１４２を形成して外層回路１３６と電気的に接続させる。また、パッド１４２とパッド１４２との間にはソルダレジスト１６４で充填することができる。
【００４５】
図４は、本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板１００に、フリップチップ方式により半導体チップ１７２を実装してフリップチップパッケージ１６０を形成した状態を示す断面図である。
【００４６】
図４を参照すると、パッド１４２にはハンダボール１７４が形成される。パッド１４２の形状は一般的に円形であるが、半導体チップの接続用パッドに応じてその形状は多様である。ハンダボール１７４は半導体チップ１７２と接続する。パッド１４２上には金などのような電気伝導性に優れた金属層が形成されることもできる。図４では多層印刷回路基板１００の両面に半導体チップ１７２が実装されているが、必要により片面にだけ半導体チップ１７２を実装することもできる。
【００４７】
また、本実施例に係る多層印刷回路基板１００は、フリップチップ方式により半導体チップを実装するが、ワイヤボンディングを用いて半導体チップを実装することもできる。また、片面に半導体チップを実装する場合、その反対面にはハンダボールをメインボード接続用として接着してボールグリッドアレイパッケージ（ball grid array package）に形成することもできる。
【００４８】
図５は、本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法を示す順序図である。
【００４９】
図５を参照すると、本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法は、外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、コア基板の両外側に熱膨張係数が−５〜８ｐｐｍ／℃の金属層を積層するステップと、金属層の一部を除去してパッドを形成し、パッドとコア基板の外層回路とを電気的に接続するステップと、を含む。
【００５０】
本実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法は、コア基板の両面にコア基板に比べて熱膨張係数の小さい金属層を積層することにより、半導体チップと類似する熱膨張係数を有する多層印刷回路基板にフリップチップを搭載接続した時、印刷回路基板全体の反り及び捻れなどを防止した点に特徴がある。このような方法で作製された多層印刷回路基板は、パッドに一般的なハンダボール、鉛フリーハンダボール、及び金からなるハンダボールなど公知のものを用いて半導体チップを実装することができる。また、鉛フリーハンダを用いてフリップチップを搭載接続した半導体プラスチックパッケージにおいては、冷熱サイクル試験などに対してハンダのクラックや剥離不良の発生がなく、信頼性に優れる。
【００５１】
以下では、図６から図１０を参照しながら本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法を具体的に説明する。
【００５２】
図６は、コア基板２２０の両外側に層間絶縁層２４８及び金属層２４０を順次位置させた状態を示す断面図であり、図７は、図６に示されている層間絶縁層２４８及び金属層２４０を積層した状態を示す断面図である。
【００５３】
図６を参照すると、コア基板２２０を中心に両外側に層間絶縁層及び金属層２４０を順次積層する。コア基板２２０は、一般的に−６０℃〜１５０℃での熱膨張率が１０〜２５ｐｐｍ／℃である。そして、金属層２４０の熱膨張係数は−５〜８ｐｐｍ／℃である。したがって、金属層２４０の熱膨張係数がコア基板２２０に比べて小さいため、金属層２４０はコア基板２２０の熱膨張を抑えて全体の熱膨張係数を小さくして半導体チップの熱膨張係数と類似するようにし、フリップチップを搭載接続するバンプ金属も半導体チップと類似する熱膨張係数を有するものを用いることにより、リフロー工程でフリップチップを搭載接続するときの半導体チップとバンプとの間の応力が小さくなって、多層印刷回路基板の反りまたは捻れを防止し、半導体チップが実装された後にも全体的に優れた信頼性を得ることができる。
【００５４】
コア基板２２０のコア絶縁層２２４の両面には内層回路２２６及びビルドアップ絶縁層２２２が順次形成され、最外層には外層回路２３６が形成される。ビルドアップ絶縁層２２２は、コア絶縁層２２４の両外側に同層数で積層されることができる。また、コア絶縁層２２４の間にはビルドアップ用樹脂組成物またはＩＶＨ充填インク２３２が充填されることができる。
【００５５】
銅張積層板及びビルドアップ絶縁層２２２としては、一般的に公知の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ＵＶ硬化性樹脂、不飽和基含有樹脂などを１種あるいは２種以上組合わせて使用できる。特に、熱硬化性樹脂組成物または融点２７０℃以上の耐熱熱可塑性樹脂組成物を用いることができる。
【００５６】
金属層２４０は、最外層に位置し、インバーから形成された第１金属層２４２、ブラインドビアホールを形成する部分をエッチングして形成されたインバーの第２金属層２４６、及び第１金属層２４２と第２金属層２４６との間に介在される絶縁層２４４を含む。
【００５７】
本実施例の第１金属層２４２及び第２金属層２４６としては、特に限定はないが、インバー、銅インバー（copper invar）などの合金が用いられる。インバーは鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）との合金であって、２００℃以下での熱膨張係数が１ｐｐｍ／℃以下である。インバーにコバルト（Ｃｏ）、マンガン（Ｍｎ）、ニオブ（Ｎｂ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などを少量添加して使用することもできる。また、これをエイジング（aging）した材料も使用可能である。
【００５８】
銅インバーは、インバーの両面に厚さ１〜２００μｍの銅を圧延で付着した３層構造の金属であることができる。もちろん、１μｍ以下の銅層をスパッタリング（sputtering）などで接着した３層構造の金属箔も使用可能である。銅の厚みが厚いと銅の熱膨張係数が１７ｐｐｍ／℃と大きいために、一体化された銅インバーは熱膨張率が８ｐｐｍ／℃を超えないように銅層の厚さが薄いものを使う。銅層が厚い場合には、両面の銅層をエッチングしてその厚さを５μｍ以下とすることができる。また、銅層が薄い時は、片面に銅層が付着された銅インバーも使用可能である。銅の代わりにニッケルのような他の金属を用いることもできる。
【００５９】
金属層２４０の熱膨張係数、厚み、及び用いられる銅箔の枚数はコア基板２２０の熱膨張率を勘案して選択する。もちろん、３層以上の構造を有する低熱膨張係数の金属でコア基板２２０を作製することも可能である。そして、金属層２４０の数が少なくても望む熱膨張係数を得るためには後の過程で金属層２４０の残存率を高める方法があるが、これについては下記で具体的に説明する。
【００６０】
図７を参照すると、プリプレグなどのような層間絶縁層２４８を用いて金属層２４０をコア基板２２０の両外側に積層して一体化する。このとき、化学的エッチング（chemical etching）またはサンドブラストなどでコア基板２２０に微細な凹凸を形成することができ、場合によっては化学処理を行うことも可能である。
【００６１】
また、銅インバーの場合、表層の銅箔を厚さ方向に薄くエッチングして１〜３μｍの厚さとし、この銅箔を公知の黒色酸化銅処理、またはメック社のＣＺ処理などを施して、プリプレグなどのような層間絶縁層２４８を積層成形する。銅層を厚く残すと熱膨張係数が大きくなる。もちろん、樹脂組成物との接着性を向上させるために、一般の電解銅箔マット面処理も可能である。
【００６２】
銅インバーまたはインバーを加工してビアホール（via hole）を形成する方法は、例えば、ＵＶ−ＹＡＧレーザー、ダイヤモンドドリル、またはエッチングなどを単独あるいは併行する方法がある。また、回路作製には塩化第２鉄などのエッチング液が使用できる。このような方法により、第２金属層２４６の一部を除去して外層パッド（図８の２６２参照）とコア基板の外層回路２３６とを接続させるビアホール２６６（図８の２６６参照）を形成できる空間を提供することができる。
【００６３】
図８は、金属層２４０を積層した後、第１金属層２４２にパッド２６２及びパッド２６２とコア基板の外層回路２３６とを接続させるビアホール２６６が形成された状態を示す断面図である。
【００６４】
図８を参照すると、最外層に位置する第１金属層２４２はその一部が除去されてパッド２６２が形成される。そして、パッド２６２と金属残存部２６８との間には絶縁のためにソルダレジスト２６４が形成され、パッド２６２とコア基板の外層回路２３６とはビアホール２６６により接続される。パッド２６２には後の工程から図１０のハンダボール２７４が形成される。そして、必要によって、多層印刷回路基板２００にはスルーホール２５２が形成されることができる。
【００６５】
図９は、第１金属層２４２の一部が除去されて形成されたパッド２６２及び金属残存部２６８を示す。
【００６６】
パッド２６２には図１０のハンダボール２７４が形成される。パッド２６２の形状は一般的に円形であるが、半導体チップの接続用パッドに応じてその形状は多様である。そして、前述のように、パッド２６２と金属残存部２６８との面積を第１金属層２４２面積の約５０％以上となるようにして金属層の熱膨張率の増加を防止できる。
【００６７】
図１０は、本発明のまた他の実施例に係る、多層印刷回路基板２００に半導体チップ２７２を実装してフリップチップパッケージ２６０を形成した状態を示す断面図である。
【００６８】
図１０を参照すると、多層印刷回路基板２００のパッド２６２にはハンダボール２７４が形成される。ハンダボール２７４は半導体チップ２７２の接続用パッド２７６に接続されている。パッド２６２上には金などのような電気伝導性に優れた金属層が形成されることもできる。そして、図１０では多層印刷回路基板２００の両面に半導体チップ２７２が実装されているが、必要により片面にだけ半導体チップ２７２を実装することもできる。
【００６９】
また、本実施例に係る多層印刷回路基板２００はフリップチップ方式により半導体チップを実装するが、ワイヤボンディングを用いて半導体チップを実装することもできる。また、片面に半導体チップを実装する場合、その反対面にはハンダボールをメインボード接続用として接着してボールグリッドアレイパッケージ（ball grid array package）に形成することもできる。
【００７０】
図１１は、本発明のまた他の実施例に係る、多層印刷回路基板２００に半導体チップ２７２を実装してフリップチップパッケージ２６０を形成した状態を示す断面図で、パッド２６２から延びた部分２６３にハンダボール２７４が形成された状態を示す。
【００７１】
図１１のように、ビアホール２６６部分を避けて、パッド２６２から延びた部分２６３にハンダボール２７４を形成することができる。これにより、ハンダボール２７４を容易に位置合わせることができる。
（実施例）
【００７２】
以下では比較例及び本発明に係る実施例を比較することにより本発明の構成及び特徴をさらに具体的に説明する。
【実施例１】
【００７３】
（１）コア基板の製造
厚さ１２μｍの電解銅箔を両面に張った絶縁層厚さ０．２ｍｍのエポキシ系両面銅張積層板（商品名：ＥＬＣ−４７８５  ＧＳ、ＣＴＥα１と、１１ｐｐｍ／℃、住友ベークライト（株）製）の表層銅箔をエッチングして厚さ１．３μｍとする。そして、金属ドリルにて穴径が１５０μｍの貫通穴を形成し、デスミア（desmear）処理後に、無電解銅メッキ０．９μｍ、電解銅メッキを２０μｍ付着する。その後、サブトラクティブ法を用いてライン／スペース＝４０／４０μｍの回路を形成した後、黒色酸化銅処理を施し、この両面に厚さ４０μｍのビルドアップシート（商品名：ＡＰＬ−３６０１、住友ベークライト（株）製）を各１枚置き、その両外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置し、２００℃、２５ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で、９０分間積層成形して４層両面銅張積層板を作製した。
【００７４】
この電解銅箔の表層を１．８μｍまでエッチングしてから、ＵＶ−ＹＡＧレーザーを用いて直径５０μｍのブラインドビアホールを形成し、デスミア処理後に穴の内部を銅メッキで充電し、表面に外層回路を作製した。このような過程を繰り返して、６層印刷回路基板Ａ（コア基板）を作製した。また、印刷回路基板Ａの表面にメック社のＣＺ処理を施して６層印刷回路基板Ｂを形成した。印刷回路基板Ａにおける半導体チップを搭載接続する範囲の熱膨張率は１７．８ｐｐｍ／℃であった。
【００７５】
（２）応力緩和絶縁層が積層された多層印刷回路基板の作製
厚さ５０μｍの液晶ポリエステル樹脂組成物シート（商品名：ＦＡフィルム、熱膨張係数：−１３ｐｐｍ／℃、融点２８０℃、クラレ（株）製）を前記６層印刷回路基板Ｂの両面に各位置させ、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を位置させて、２９０℃、１５ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で２０分間積層成形してから冷却して８層銅張積層板を形成した。この表面の銅箔を１．２μｍの厚さまでエッチングし、ＵＶ−ＹＡＧレーザーにてホールの直径７０μｍのブラインドビアホールを両面に形成し、プラズマでデスミア処理後にビアホールの内部を銅メッキで充填した。また、表面に半導体チップを接続するためのパッドピッチ４００μｍ、パッド直径は１８０μｍでパッドを形成し、この表面に厚さ１５μｍでソルダレジスト（商品名：ＰＳＲ４０００ＡＵＳ３０８、太陽インキ製造（株）製）を形成し、ニッケルメッキ５μｍ、金メッキ０．２μｍを施して一体化された８層印刷回路基板Ｃを作製した。
【００７６】
（３）フリップチップパッケージの作製
前記印刷回路基板Ｃの両面に鉛フリーハンダ（Ｓｎ−３．５Ａｇ、溶解温度２２１〜２２３℃）が接着された半導体チップを位置させ、最高２６０℃の温度でリフローして接着することによりフリップチップパッケージを作製した。このように形成されたフリップチップパッケージを用いて−４５℃／３０ｍｉｎ←→１２５℃／３０ｍｉｎの温度サイクル試験を１０００サイクル行い、その評価結果を表１に示した。
【実施例２】
【００７７】
（１）コア基板の製造
２，２−ビス（４−シアナトフェニル）プロパンモノマー５５０重量部を１６０℃に溶融させ、攪拌しながら４．５時間反応させ、モノマーとプレポリマーの混合物を得た。これをメチルエチルケトンに溶解し、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート１００１、ジャパンエポキシレジン（株）製）１００重量部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＤＥＮ−４３１、ダウケミカル（株）製）１５０重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＥＳＣＮ−２２０Ｆ、住友化学工業（株）製）２００重量部を配合した後、硬化触媒としてオクチル酸亜鉛を０．２重量部メチルエチルケトンに溶解して加え、攪拌、混合してワニスＤとした。また、ワニスＤに無機充填剤球状シリカ（平均粒子径、０．９μｍ）１０００重量部を加えて攪拌分散してワニスＥとした。
【００７８】
一方、厚さ２００μｍのアラミド繊維織布にワニスＤを含浸、乾燥して、ゲル化時間（１７０℃で）１１２秒 、樹脂組成物含有量４３重量％のプリプレグＦを作製した。
【００７９】
プリプレグＦを１枚使用し、その両外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を置いて、１９０℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で９０分間積層成形して厚さ０．２ｍｍの両面銅張積層板を作製した。この両面銅張積層板の両面の銅箔を２μｍまでエッチングしてから、炭酸ガスレーザーにて直径１５０μｍの貫通穴を形成し、デスミア処理後に無電解銅メッキ０．９μｍ、電解銅メッキ２０μｍを形成した。その後、サブトラクティブ法にて表面にライン／スペース＝４０／４０μｍの回路を形成した。また、銅箔にメック社のＣＺ処理を施した後、この両外側に厚さ４０μｍのプリプレグ（商品名：ＡＰＬ−３６０１、住友ベークライト（株）製）を各１枚配置し、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置し、同様に積層成形して４層両面銅張積層板を作製した。
【００８０】
前記４層両面銅張積層板の表面の銅箔を１．３μｍの厚さまでエッチングした後、この表面にＵＶ−ＹＡＧレーザーを照射して直径５０μｍのブラインドビアホールを形成し、デスミア処理後にホールの内部を銅メッキで充填した。その後、表裏に回路を形成し、ＣＺ処理、積層、及び回路形成を繰り返して６層印刷回路基板Ｉを作製した。この表面にＣＺ処理を行なって、６層印刷回路基板、すなわちＪとした。６層印刷回路基板Ｉの半導体チップ搭載部の熱膨張率は１１．７ｐｐｍ／℃であった。
【００８１】
（２）多層印刷回路基板の作製
厚さ１００μｍのアラミド繊維織布にワニスＥを含浸、乾燥して、ゲル化時間（１７０℃で）１３３秒、樹脂組成物含有量５１重量％のプリプレグＫを作製した。
【００８２】
前記６層印刷回路基板Ｊの両面にアラミド繊維織布基材プリプレグＫ（硬化後のＣＴＥ   α１：４．１ｐｐｍ／℃）を応力緩衝絶縁層として各１枚配置し、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置して、１９０℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で９０分間積層成形して８層銅張積層板を作製した。そして、この表層の銅箔を厚さ１．２μｍまでエッチングで除去した後、ＵＶ−ＹＡＧレーザーにてホール径７０μｍのブラインドビアホールを両面に形成し、プラズマを用いてデスミア処理後に、ビアホールの内部を銅メッキで充填し、表面に半導体チップ接続用パッドのピッチ４００μｍで、パッド径は１８０μｍで回路を形成した後、この表面に厚さ１５μｍのソルダレジストを形成し、ニッケルメッキ５μｍ、金メッキ０．２μｍを施して、８層印刷回路基板Ｌを作製した。
【００８３】
（３）フリップチップパッケージの作製
前記印刷回路基板Ｌの両面に鉛フリーハンダ（Ｓｎ−３．５Ａｇ、溶融温度２２１〜２２３℃）が接着された半導体チップを位置させ、最高２６０℃の温度でリフローして接着することによりフリップチップパッケージを作製した。このように形成されたフリップチップパッケージを用いて−４５℃／３０ｍｉｎ←→１２５℃／３０ｍｉｎの温度サイクル試験を１０００サイクル行なった後、評価結果を表１に示した。
【実施例３】
【００８４】
（１）コア基板の製造
先ず、実施例２の（１）と同様に、コア基板を準備する。
【００８５】
（２）多層印刷回路基板の作製
厚さ１００μｍのＴ（Ｓ）ガラス繊維織布にワニスＥを含浸、乾燥して、ゲル化時間１１７秒、樹脂組成物含有量５５重量％のプリプレグＭを作製した。前記印刷回路基板Ｊの両面にＴ（Ｓ）ガラス繊維織布プリプレグＭ（硬化後のＣＴＥα１：５．３ｐｐｍ／℃）を緩衝用材料として各１枚を置き、この両面に厚さ１２μｍの電解銅箔を置き、１９０℃、４０ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で９０分積層成形して８層銅張積層板を作製した。この表面の銅箔を１．５μｍの厚さまでエッチングし、ＵＶ−ＹＡＧレーザーにてホール直径７０μｍのブラインドビアホールを両面に形成し、プラズマを用いてブラインドビアホールをデスミア処理後にホール内部を銅メッキで充填した。そして、表面にピッチ４００μｍで、直径１８０μｍの接続用パッドを形成し、この表面に厚さ１５μｍでソルダレジストを形成し、ニッケルメッキ５μｍ、金メッキ０．２μｍを施し、一体化８層印刷回路基板Ｎを作製した。
【００８６】
（３）フリップチップパッケージの作製
前記印刷回路基板Ｎの両面に鉛フリーハンダ（Ｓｎ−３．５Ａｇ、溶解温度２２１〜２２３℃）が接着された半導体チップを位置させ、最高２６０℃の温度でリフローして接着することによりフリップチップパッケージを作製した。このように形成されたフリップチップパッケージを用いて−４５℃／３０ｍｉｎ←→１２５℃／３０ｍｉｎの温度サイクル試験を１０００サイクル実施した後、評価結果を表１に示した。
【実施例４】
【００８７】
実施例１で、８層印刷回路基板Ｃに半導体チップを片面だけに実装して、実施例１〜３と同様に試験を行い、評価結果を表１に示した。
【００８８】
（比較例１）
前記実施例１で使用した６層多層印刷回路基板Ｂを使用し、この両面に厚さ４０μｍのプリプレグ（商品名：ＧＥＡ−６７９ＦＧＲ、日立化成工業（株）製）を各１枚位置させ、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を各１枚配置して２００℃、２５ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で、９０分間積層成形して８層両面銅張積層板を作製した。後は前記実施例と同様にして加工し、８層印刷回路基板Ｏを作製した。さらに同様にして半導体チップを両面に実装した。その評価結果を表２に示した。
【００８９】
（比較例２）
前記実施例２〜４で使用した６層印刷回路基板Ｊを使用し、この両外側に厚さ４０μｍのプリプレグ（商品名：ＡＰＬ−３６５１、住友ベークライト（株）製）を各１枚配置し、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置して、同様に積層成形し、同様に加工して８層印刷回路基板Ｐを作製した。さらに同様にして半導体チップを両面に実装した。その評価結果を表２に示した。
【００９０】
（比較例３）
前記比較例１で作製した８層印刷回路基板Ｏを使用し、この片面に半導体チップを実装した。その評価結果を表２に示した。
【００９１】
（比較例４）
実施例２〜４で作製した６層印刷回路基板Iを使用し、この両面に硬化後の熱膨張係数が８．８ｐｐｍ／℃である厚さ１０５μｍのアラミド繊維織布基材プリプレグを各１枚配置し、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置して、１９０℃、２５ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で９０分間積層成形して８層の両面銅張積層板を作製した。これを用いて前記実施例と同様に加工し、８層印刷回路基板Ｑを作製した。さらに同様にして片面に半導体チップを搭載した。その評価結果を表２に示した。
【００９２】
測定方法
（１）反り及び捻れ
サイズ１０×１０ｍｍ、厚さ４００μｍのフリップチップを両面あるいは片面に２個ずつ左右、中央（計６個）に接続した４０×１００ｍｍのモジュールを各２０個用い、これに対する反り、捻れをレーザー測定装置で測定した。最初の印刷回路基板の反り及び捻れは５０±５μｍのものを選択して使用し、フリップチップを搭載接続した後に反り及び捻れの最大値をレーザー測定装置で測定した。
【００９３】
（２）クラック、剥離不良
サイズ１０×１０ｍｍ、厚さ４００μｍのフリップチップを両面あるいは片面に２個ずつ左右、中央（計６個）に接続した４０×１００ｍｍのモジュールを各２０個用い、−４５℃／３０ｍｉｎ←→１２５℃／３０ｍｉｎの温度サイクル試験を１０００サイクル行ってから、接続の良否を確認した。ここで、抵抗値変化率が±１５％を越えるものを不良とした。また、半導体チップのクラック、剥離、クロスセクションによるソルダのクラックや剥離を確認した。
【００９４】
【表１】
2011091423.tif 000003
【００９５】
【表２】
2011091423.tif 000004
【００９６】
前記表１及び表２を比べると、本発明の実施例に係る多層印刷回路基板を用いたフリップチップパッケージが比較例に比べて反り、捻れが少ないだけでなく、クラック、剥離不良も少ないことが分かる。これは、本発明の実施例に係る多層印刷回路基板に積層された応力緩和絶縁層が基板全体の反りまたは捻れを防止するからである。また、表１及び表２で分かるように、半導体チップを片面に実装することより両面に全て実装することがフリップチップパッケージ全体の反り、捻れが少なくなる。
【実施例５】
【００９７】
（１）コア基板の製造
厚さ１２μｍの電解銅箔を両面に張った絶縁層厚さ０．２ｍｍのエポキシ系両面銅張積層板（商品名；ＥＬＣ−４７８５  ＧＳ、ＣＴＥα１；１１ｐｐｍ／℃、住友ベークライト（株）製）の表層銅箔をエッチングして厚さ１．８μｍとする。そして、金属ドリルにて穴径が１５０μｍの貫通穴を形成し、デスミア処理後に、無電解銅メッキ０．９μｍ、電解銅メッキを２０μｍ付着する。その後、サブトラクティブ法にて、ライン／スペース＝４０／４０μｍの回路を形成した後、黒色酸化銅処理を施し、この両面に厚さ４０μｍのビルドアップシート（商品名；ＡＰＬ−３６０１、住友ベークライト（株）製）を各１枚置き、その両外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置して、２００℃、２５ｋｇｆ／ｃｍ２及び２ｍｍＨｇの真空下で、９０分間積層成形して４層両面銅張積層板を作製した。
【００９８】
そして、電解銅箔の表層を２．０μｍまでエッチングしてから、ＵＶ−ＹＡＧレーザーを用いて直径５０μｍのブラインドビアホールを形成し、デスミア処理後に穴の内部を銅メッキで充填し、表面に外層回路を作製した。このような過程を繰り返して、６層印刷回路基板Ａ'（コア基板）を作製した。また、印刷回路基板Ａ'の表面にメック社のＣＺ処理を施して６層印刷回路基板Ｂ'を形成した。印刷回路基板Ａ'の半導体チップを搭載接続する範囲の縦方向の熱膨張率は１７．８ｐｐｍ／℃（ＴＭＡ測定）であった。
【００９９】
（２）金属層が積層された多層印刷回路基板の作製
厚さ２０μｍ及び５０μｍのインバー（Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金；熱膨張係数０．４ｐｐｍ／℃、日立金属（株）製）に微細な表面凹凸（Ｒｚ；３．２μｍ）を形成し、厚さ３０μｍの絶縁層（商品名；ＡＰＬ−３６５１、住友ベークライト（株）製）の両面に２００℃、３０ｋｇｆ／ｃｍ２及び２ｍｍＨｇの真空下で９０分間積層成形して金属層を形成する。そして、厚さ５０μｍのインバーを塩化第２鉄溶液で回路を形成して金属層Ｃ'を形成する。
【０１００】
このように形成された金属層を前記６層印刷回路基板Ｂ'の両外層に、厚さ４０μｍの層間絶縁層ＡＰＬ−３６５１を各１枚置き、金属層Ｃ'を積層して１０層銅張積層板Ｄ'を作製した。そして、この上にホール形成用補助シート（商品名；ＬＥ４００、三菱ガス化学（株）製）を置き、下側には厚さ１．６ｍｍの紙フェノール板を置いて、径が２００μｍのダイヤモンドドリルにて貫通穴を形成する。その後、上下のホール形成用補助シートを除去後に、この両面にＵＶ−ＹＡＧレーザーにて直径８５μｍのブラインドビアホールを形成してから、デスミア処理を行い、全面に厚さ７１０Åでスパッタリングして銅膜を形成した。
【０１０１】
そして、無電解銅メッキで銅箔を０．９μｍ形成し、電解銅メッキでブラインドビアホールを充填した。また、この表面に銅メッキされた銅層を厚さ１．３μｍになるまでエッチングして銅の厚みを薄くした。その次、表面にピッチ４００μｍで、接続用端子径が１８０μｍのランドを形成した。最外層及び上から２層目のインバー部分は、回路形成部分を除き、可能な限りインバーの残存率を高くした。この両表面に厚さ１５μｍでソルダレジスタ（商品名；ＰＳＲ４０００ＡＵＳ３０８、太陽インキ製造（株）製）を形成し、スルーホール内を含む銅露出部分をニッケルメッキ５μｍ及び金メッキ０．２μｍを施し、１０層印刷回路基板Ｅ'を作製した。
【０１０２】
印刷回路基板Ｅ'に鉛フリーハンダボール（Ｓｎ−３．５Ａｇ、溶解温度２２１〜２２３℃）を用いて半導体チップをリフロー工程により最高温度２６０℃に加熱して接着した。
【０１０３】
このような工程により形成されたフリップチップパッケージに対する実験結果を表３に示した。
【実施例６】
【０１０４】
（１）コア基板の製造
２，２，−ビス（４−シアナトフェニル）プロパンモノマー５５０重量部を１５０℃に溶解させ、攪拌しながら４．５時間反応させ、モノマーとプリポリマーの混合物を得た。これをメチルエチルケトンに溶解し、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名：エピコート２００１、ジャパンエポキシレジン（株）製）２００重量部、フェノールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＤＥＮ−４３１、ダウケミカル（株）製）１５０重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（商品名：ＥＳＣＮ−２２０Ｆ、住友化学工業（株）製）２００重量部を配合し、硬化触媒としてオクチル酸亜鉛を０．２部メチルエチルケトンに溶解し、攪拌混合してワニスＦ'を形成した。また、無機充填剤球状シリカ（平均粒子径；０．９μｍ）２０００重量部を加えて攪拌分散してワニスＧ'とした。
【０１０５】
一方、厚さ２００μｍのアラミド繊維（aramid fiber）織布にワニスＦ'を含浸、乾燥して、ゲル化時間（１７０℃で）１１２秒、樹脂組成物含有量４３重量％のプリプレグＨ'を作製した。
【０１０６】
また、厚さ５０μｍのＴ（Ｓ）ガラス繊維織布基材にワニスＧ'を含浸、乾燥して、ゲル化時間（１７０℃で）２４６秒、樹脂組成物含有量７３重量％のプリプレグＩ'を作製した。
【０１０７】
プリプレグＨ'を１枚使用し、その両外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を置いて、１９０℃、２０ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で９０分間積層成形して厚さ０．２ｍｍの両面銅張積層板を作製した。この両面銅張積層板の両面の銅箔を１．４μｍまでエッチングしてから、炭酸ガスレーザーにて直径１５０μｍの貫通穴を形成し、デスミア処理後に無電解銅メッキ０．９μｍ、電解銅メッキ２０μｍを形成した。そして、サブトラクティブ法にて表面にライン／スペース＝４０／４０μｍの回路を形成した。また、銅箔にメック社のＣＺ処理を施した後、この両外側に厚さ４０μｍのプリプレグ（商品名；ＡＰＬ−３６５１、住友ベークライト（株）製）を各１枚配置し、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置して、同様に積層成形して４層両面銅張積層板を作製した。
【０１０８】
前記４層両面銅張積層板表面の銅箔を厚さ１．３μｍまでエッチングした後に、この表面にＵＶ−ＹＡＧレーザーを照射して直径５０μｍのブラインドビアホールを形成した。そして、デスミア処理後にホール内部を銅メッキで充填した。その後、表裏に回路を形成し、ＣＺ処理、積層、回路形成を繰り返して６層印刷回路基板Ｊ'を作製した。この表面にＣＺ処理を行なって、６層印刷回路基板Ｋ'、すなわちコア基板とした。６層印刷回路基板Ｊ'の半導体チップ搭載部の熱膨張率は１１．７ｐｐｍ／℃であった。
【０１０９】
（２）多層印刷回路基板の作製
６層印刷回路基板Ｋ'の両面に前記プリプレグＩを各１枚置き、その外側に、厚さ２５μｍのインバーの両面に銅層が３μｍ付着された銅インバー板（熱膨張係数；４．０ｐｐｍ／℃）を配置し、積層成形して８層銅張積層板Ｌ'を作製した。この両面にＵＶ−ＹＡＧレーザーにて直径７０μｍのブラインドビアホールを形成し、プラズマによるデスミア処理をした後にホール内部を銅メッキで充填した。この表面の銅メッキされた銅層を厚さ１．２μｍになるまでエッチングして熱膨張を最小化した。この表面にはパッドをピッチ４００μｍ、パッド径は１８０μｍで形成し、一体化８層印刷回路基板を作製した。銅インバー部分は、回路形成部分を除き、可能な限り銅インバーを上下各１層に残存するようにした。この表面に厚さ１５μｍでソルダレジスタ（商品名；ＰＳＲ４０００ＡＵＳ３０８、太陽インキ製造（株）製）を形成し、ニッケルメッキ５μｍ及び金メッキ０．２μｍを施し、８層印刷回路基板Ｍ'を形成した。
【０１１０】
鉛フリーハンダ（Ｓｎ−３．５Ａｇ、溶解温度２２１〜２２３℃）を接着した半導体チップを８層印刷回路基板Ｍ'の両面に、リフロー工程を用いて最高温度２６０℃で接着してフリップチップパッケージを形成した。
【０１１１】
このような方法によって形成されたフリップチップパッケージに対する評価結果を表３に示した。
【実施例７】
【０１１２】
実施例５の一体化１０層印刷回路基板Ｅ'に半導体チップを片面にだけ実装した後に実施例５と同じく試験を行なった。
これに対する評価結果を表３に示した。
【実施例８】
【０１１３】
実施例６の８層印刷回路基板Ｍ'に半導体チップを片面にだけ実装した後に実施例６と同じく試験を行なった。
これに対する評価結果を表３に示した。
【実施例９】
【０１１４】
８層印刷回路基板Ｍ'において、最外層の銅インバーの金属残存率を下げて、その他は同様にして８層印刷回路基板Ｎ'を作製した。そして、印刷回路基板Ｎ'の片面に半導体チップを実装した。
【０１１５】
これに対する評価結果を表３に示した。
【０１１６】
（比較例５）
前記実施例５の６層多層印刷回路基板Ｂ'を使用し、この両面に厚さ４０μｍのプリプレグ（商品名；ＧＥＡ−６７９ＦＧＲ、日立化成工業（株）製）を各１枚置き、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を各１枚配置して２００℃、２５ｋｇｆ／ｃｍ２、２ｍｍＨｇの真空下で、９０分間積層成形して８層両面銅張積層板Ｏ'を作製した。そして、実施例と同様にしてブラインドビアホールを形成し、同じ方法を繰り返して１０層印刷回路基板Ｐ'を作製した。そして、半導体チップを両面に実装した。
【０１１７】
これに対する評価結果を表４に示した。
【０１１８】
（比較例６）
前記実施例６で用いた６層印刷回路基板Ｋ'を使用し、この両外側に厚さ４０μｍのプリプレグ（商品名；ＡＰＬ−３６５１、住友ベークライト（株）製）を各１枚配置する。そして、その外側に厚さ１２μｍの電解銅箔を配置し、積層成形して、８層印刷回路基板Ｑ'を作製した。そして、半導体チップを両面に実装した。
【０１１９】
これに対する評価結果を表４に示した。
【０１２０】
（比較例７及び比較例８）
前記比較例５及び比較例６から作製された１０層及び８層印刷回路基板Ｐ'及びＱ'を使用し、この片面に半導体チップを実装した。
【０１２１】
これに対する評価結果を表４に示した。
【０１２２】
（比較例９）
比較例５〜比較例８では、最外層に銅層を使用して銅の残存率を上げると一体化多層印刷回路基板の熱膨張係数が大きくなるので、半導体チップとの熱膨張係数の差が大きくなることを避けるために銅残存率を５０％以下に下げた。比較例９では、８層印刷回路基板Ｑ'の最外層だけの銅残存率を５０％以上に上げ、それ以外には同様にして８層印刷回路基板Ｒを作製し、この片面に半導体チップを実装した。
【０１２３】
これに対する評価結果を表４に示した。
【０１２４】
測定方法
（１）反り及び捻れ
サイズ１０×１０ｍｍ、厚さ４００μｍのフリップチップを両面あるいは片面に二個ずつ左右及び中央（計６個）に接続した４０×２００ｍｍのモジュールを各５０個用い、これに対する反りや捻れをレーザー測定装置にて測定した。最初の印刷回路基板の反りや捻れは５０±５μｍのものを選択して使用し、フリップチップを搭載接続した後に反りや捻れの最大値をレーザー測定装置にて測定した。
【０１２５】
（２）クラック、剥離不良
サイズ１０×１０ｍｍ、厚さ４００μｍのフリップチップを両面あるいは片面に二個ずつ左右及び中央（計６個）に接続した４０×２００ｍｍのモジュールを各５０個用い、−５０℃／３０ｍｉｎ←→１２５℃／３０ｍｉｎの温度サイクル試験を２０００サイクル行なってから、接続の良否を確認した。ここで、抵抗値変化率が±１０％を超えるものを不良とした。また、半導体チップの割れやクロスセクションによる鉛フリーハンダボールのクラックや剥離を確認し、不良が見られなかった個数を表３及び表４に示した。
【０１２６】
【表３】
2011091423.tif 000005
【０１２７】
【表４】
2011091423.tif 000006
【０１２８】
前記表３及び表４を比べると、本発明の実施例に係る多層印刷回路基板を用いたフリップチップパッケージが比較例に比べて反り及び捻れが少ないだけでなく、クラックや剥離不良が少ないことが分かる。これは、本発明の実施例に係る多層印刷回路基板の最外層に熱膨張係数の小さい金属層が積層されているからである。さらに、表３及び表４から分かるように、半導体チップを片面に実装することに比べて両面に全て実装することがフリップチップパッケージ全体の反り及び捻れが少なく発生する。そして、最外層の金属層の金属残存率が高くなるほどフリップチップパッケージ全体の反り及び捻れが少なく発生することが分かる。
【０１２９】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の技術的思想を具現する限り本発明の多様な変更例や修正例も本発明の範囲に属するものと解釈するべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法を示す順序図である。
【図２】本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法中、コア基板の両面に応力緩和絶縁層及び金属層を位置させた状態を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法中、応力緩和絶縁層及び金属層を積層した後にパッドを形成した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る多層印刷回路基板にチップを実装した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法を示す順序図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る多層印刷回路基板の製造方法中、コア基板の両外層に層間絶縁層及び金属層を積層する前の状態を示す断面図である。
【図７】図６に示されたコア基板の両外層に層間絶縁層及び金属層が積層された状態を示す断面図である。
【図８】図７に示されたスルーホール及びパッドが形成された多層印刷回路基板の断面図である。
【図９】第１金属層の一部が除去されてパッドが形成された状態を示す平面図である。
【図１０】本発明のまた他の実施例に係る多層印刷回路基板に半導体チップが実装された状態を示す断面図である。
【図１１】本発明のまた他の実施例に係る多層印刷回路基板に半導体チップが実装された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１００  多層印刷回路基板
１２０  コア基板
１４０  金属層
１４２  パッド
１７２  半導体チップ
１７４  ハンダボール
【図１】
2011091423.tif 000007
【図２】
2011091423.tif 000008
【図３】
2011091423.tif 000009
【図４】
2011091423.tif 000010
【図５】
2011091423.tif 000011
【図６】
2011091423.tif 000012
【図７】
2011091423.tif 000013
【図８】
2011091423.tif 000014
【図９】
2011091423.tif 000015
【図１０】
2011091423.tif 000016
【図１１】
2011091423.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成22年12月14日(2010.12.14)
【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】
外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のコア基板を提供するステップと、
前記コア基板の両外側に熱膨張係数が−５〜８ｐｐｍ／℃の金属層を積層するステップと、
前記金属層の一部を除去してパッドを形成し、前記パッドとコア基板の前記外層回路とを電気的に接続するステップと、を含む多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属層の熱膨張係数が−３〜５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項１に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記金属層を除去するステップにおいて、前記金属層の残存率は５０％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記残存する前記金属層と前記パッドとの間には絶縁物質が充填されることを特徴とする請求項３に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記金属層が、インバー（invar）を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記金属層は、銅箔が付着されたことを特徴とする請求項５に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項７】
前記金属層の片面に微細な凹凸を形成してから層間絶縁層を介在して前記金属層を積層することを特徴とする請求項６に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項８】
前記銅箔には黒色酸化銅処理またはＣＺ処理が行われることを特徴とする請求項７に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項９】
前記パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の多層印刷回路基板の製造方法。
【請求項１０】
外層回路を備え、−６０℃〜１５０℃での熱膨張係数が１０〜２５ｐｐｍ／℃のコア基板と、
前記コア基板の両外側に積層され、熱膨張係数が−５〜８ｐｐｍ／℃の金属層と、を含み、
前記金属層の一部が除去されることで形成され、コア基板の前記外層回路と電気的に接続するパッドを備える多層印刷回路基板。
【請求項１１】
前記金属層の熱膨張係数は−３〜５ｐｐｍ／℃であることを特徴とする請求項１０に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１２】
前記金属層の残存率が５０％以上であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１３】
前記残存する前記金属層と前記パッドとの間には絶縁物質が充填されることを特徴とする請求項１２に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１４】
前記金属層はインバーを含むことを特徴とする請求項１０から１３のいずれか１項に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１５】
前記金属層は銅箔が付着されたことを特徴とする請求項１４に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１６】
前記金属層の片面には微細な凹凸が形成されることを特徴とする請求項１４に記載の層印刷回路基板。
【請求項１７】
前記銅箔には黒色酸化銅処理またはＣＺ処理により凹凸が形成されることを特徴とする請求項１５に記載の多層印刷回路基板。
【請求項１８】
前記パッドには半導体チップと接続するハンダボールが形成されることを特徴とする請求項１０から１７のいずれか１項に記載の多層印刷回路基板。