(57)【要約】【課題】長期の熱履歴を繰り返し印加しても、熱応力に充分耐え、断線等が生じない信頼性の高い配線基板を提供する。【解決手段】貫通孔１ａを有する絶縁基板１の貫通孔１ａの内面にめっき膜から成る貫通導体３を被着させるとともにこの貫通導体３が被着された貫通孔１ａの内部を穴埋め樹脂４で充填して成るコア基板５と、このコア基板５の表面に形成された絶縁層６と、この絶縁層６の表面に被着された配線導体層７とを具備して成る配線基板において、絶縁層６は、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂および無機絶縁フィラーを含浸させて成る、コア基板５側に位置する第一の絶縁層６ａに、熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを分散させて成る第二の絶縁層６ｂを積層して成る。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する絶縁基板の前記貫通孔の内面にめっき膜から成る貫通導体を被着させるとともに該貫通導体が被着された前記貫通孔の内部を穴埋め樹脂で充填して成るコア基板と、該コア基板の表面に形成された絶縁層と、該絶縁層の表面に被着された配線導体層とを具備して成る配線基板において、前記絶縁層は、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂および無機絶縁フィラーを含浸させて成る、前記コア基板側に位置する第一の絶縁層に、熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを分散させて成る第二の絶縁層を積層して成ることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、現在の電子機器は、移動体通信機器に代表されるように小型・薄型・軽量・高信頼性が要求されてきており、このような電子機器に搭載される電子装置も小型・高密度化が要求されるようになってきている。そのため、電子装置を構成する配線基板にも小型・薄型・多端子化が求められてきており、それを実現するために信号導体等を含む配線導体層の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに配線導体層の多層化により高密度配線化が図られている。
【０００３】
このような高密度配線が可能な配線基板として、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が知られている。このビルドアップ配線基板は、例えば、次に述べる方法により製作される。
【０００４】
まず、ガラスクロスやアラミド不布織等の補強材に耐熱性や耐薬品性を有するエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁シートを積層・熱硬化して絶縁基板を製作する。次に、絶縁基板の表面に転写法等を採用して所定パターンの配線導体を被着形成する。次に、マイクロドリルを用いて絶縁基板を貫通する貫通孔を所定の位置に形成し、その後貫通孔の内面にめっき膜を被着して、貫通孔の内面に配線導体と電気的に接続した筒状の貫通導体を形成し、しかる後、貫通導体が被着された貫通孔の内部に穴埋め樹脂を充填してコア基板を得る。
【０００５】
次に、このコア基板上にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂前駆体に無機絶縁性フィラーを分散させた樹脂フィルムを貼着した後に加熱硬化して、コア基板上に厚みが２０〜２００μｍの絶縁層を形成する。次に、配線導体上に位置する絶縁層に直径が５０〜２００μｍの貫通孔をレーザで穿設し、さらに絶縁層の表面および貫通孔の内面を過マンガン酸カリウム溶液等の粗化液で化学粗化した後に、セミアディティブ法を用いて絶縁層の表面および貫通孔の内面にめっき膜から成る配線導体層を形成する。そしてさらに、この上に絶縁層や配線導体層の形成を複数回繰り返すことによって、ビルドアップ配線基板が製作される。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６１４５１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなビルドアップ配線基板は、コア基板の穴埋め樹脂の熱膨張係数が２０×１０−６〜５０×１０−６／℃、めっき膜から成る貫通導体の熱膨張係数が１５×１０−６〜２０×１０−６／℃、さらに熱硬化性樹脂に無機絶縁性フィラーを分散し、加熱硬化させた絶縁層の熱膨張係数が４０×１０−６〜１１０×１０−６／℃であることから、穴埋め樹脂の熱膨張係数と貫通導体の熱膨張係数と絶縁層の熱膨張係数とが異なることから、配線基板に電子部品を搭載した後に長期の熱履歴が繰り返し印加されると、穴埋め樹脂と貫通導体と絶縁層との熱膨張差により発生する熱応力が３者の境界に集中して穴埋め樹脂と貫通導体との間に隙間が発生し、その隙間を起点として絶縁層にクラックが生じるとともに絶縁層上に形成された配線導体層を切断して断線不良を発生させてしまうことがあるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、電子部品を搭載した配線基板において、長期の熱履歴を繰り返し印加しても、熱応力に充分耐え、絶縁層上の配線導体層に断線等が生じない接続信頼性の高い配線基板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、貫通孔を有する絶縁基板の前記貫通孔の内面にめっき膜から成る貫通導体を被着させるとともにこの貫通導体が被着された前記貫通孔の内部を穴埋め樹脂で充填して成るコア基板と、このコア基板の表面に形成された絶縁層と、この絶縁層の表面に被着された配線導体層とを具備して成る配線基板において、前記絶縁層は、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂および無機絶縁フィラーを含浸させて成る、前記コア基板側に位置する第一の絶縁層に、熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを分散させて成る第二の絶縁層を積層して成ることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の配線基板によれば、コア基板の表面に形成する絶縁層を、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂および無機絶縁フィラーを含浸させて成る、コア基板側に位置する第一の絶縁層に、熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを分散させて成る第二の絶縁層を積層して成るものとしたことから、配線基板に電子部品を搭載した後に、配線基板に長期の熱履歴が繰り返し印加され、穴埋め樹脂と貫通導体と絶縁層との熱膨張差により発生する熱応力が３者の境界に集中して穴埋め樹脂と貫通導体との間に隙間が発生して、この隙間を起点とするクラックが発生したとしても、絶縁層を構成する第一の絶縁層の耐熱性繊維基材がクラックの伝播を防止し、絶縁層上の配線導体層を切断して断線不良を発生させてしまうことはなく、その結果、接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大断面図である。
これらの図において、１は絶縁基板、２は配線導体、３は貫通導体、４は穴埋め樹脂、５はコア基板、６は絶縁層、７は配線導体層であり、主に絶縁基板１と、貫通導体３と、穴埋め樹脂４とでコア基板５が構成され、また、主にコア基板５と、絶縁層６と、配線導体層７とで本発明の配線基板が構成されている。
なお、本実施例では、コア基板５が絶縁基板１の上下面に貫通導体３と電気的に接続する配線導体２が被着されて成る場合の例を示している。
【００１２】
絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、絶縁層６および配線導体層７の支持体としての機能を有する。絶縁基板１は、その厚みが０．１〜１．５ｍｍ程度であり、上面から下面にかけて直径が０．１〜１．０ｍｍ程度の複数の貫通孔１ａを有している。また、各貫通孔１ａの内面には銅等のめっき膜から成る貫通導体３が形成されており、さらに上下面には貫通導体３と電気的に接続する配線導体２が被着形成されている。
【００１３】
このような絶縁基板１は、ガラスクロスに未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させることにより未硬化シートを製作するとともに、このシートを１８０〜２００℃の温度で数分〜数時間かけて熱硬化させることにより製作され、また、貫通孔１ａは、絶縁基板１の上面から下面にかけてドリル加工やレーザ加工を施すことにより形成される。
【００１４】
また、配線導体２は、例えば銅や銀・アルミニウム・ニッケル等の金属箔上に銅等のめっき膜を被着させて成り、その幅が２０〜２００μｍ、厚みが５〜５０μｍであり、後述する配線導体層７とともに搭載する半導体素子等の電子部品（図示せず）の各電極を外部電気回路基板（図示せず）に電気的に接続する導電路の一部としての機能をする。
【００１５】
配線導体２は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体２の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。また、配線導体２の厚みが５μｍ未満になると配線導体２の強度が低下して変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、５０μｍを超えるとコア基板５に積層する、後述する絶縁層６の表面の凹凸が大きくなり、配線基板表面の平坦度が低下し、搭載する電子部品を実装することが困難となる傾向がある。従って、配線導体２は、その幅を２０〜２００μｍ、厚みを５〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。なお、金属箔やめっき膜の材料としては、安価および導電性の観点からは銅を用いることが好ましい。
【００１６】
なお、配線導体２は、絶縁基板１用の未硬化シートの上下全面に厚みが３〜５０μｍの銅箔等の金属箔を被着しておくとともに、シートの硬化後にエッチング加工することにより、絶縁基板１の上下面に所定のパターンに形成される。また、貫通孔１ａ内面の貫通導体３は、絶縁基板１に貫通孔１ａを設けた後に、この貫通孔１ａにめっき法により例えば厚みが３〜５０μｍ程度の銅等から成るめっき膜を析出させることにより形成される。
【００１７】
さらに、絶縁基板１は、貫通導体３が被着された貫通孔１ａの内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂と無機絶縁性フィラーから成る穴埋め樹脂４が充填されている。穴埋め樹脂４は、貫通孔１ａを塞ぐことにより貫通孔１ａの直上および直下に絶縁層６を形成可能とするためのものであり、未硬化のペースト状の熱硬化性樹脂を内面に貫通導体３が被着された貫通孔１ａの内部にスクリーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、上下面を略平坦に研磨することにより形成される。
【００１８】
そしてコア基板５の表面には、絶縁層６が積層されている。絶縁層６は、それぞれの厚みが１０〜８０μｍ程度であり、各層の上面から下面にかけて直径が２０〜１００μｍ程度のビア孔８を有している。また、各絶縁層６の表面には配線導体層７ａが、ビア孔８内にはビア導体８ａ被着形成されており、配線導体２と配線導体層７とを、あるいは上下に位置する配線導体層７同士をビア孔８内に被着したビア導体８ａを介して接続することにより立体的な高密度配線が形成可能となっている。
【００１９】
また、本発明の配線基板においては、絶縁層６が耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂および無機絶縁フィラーを含浸させて成る、コア基板５側に位置する第一の絶縁層６ａに、熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを分散させて成る第二の絶縁層６ｂを積層することにより形成されている。そして、本発明の配線基板においては、このことが重要である。
【００２０】
本発明の配線基板によれば、コア基板５の表面に形成する絶縁層６を、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂および無機絶縁フィラーを含浸させて成る第一の絶縁層６ａに熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを分散させて成る第二の絶縁層６ｂを積層して成るものとしたことから、配線基板に電子部品を搭載した後に、配線基板に長期の熱履歴が繰り返し印加され、穴埋め樹脂４と貫通導体３と絶縁層６との熱膨張差により発生する熱応力が３者の境界に集中して穴埋め樹脂４と貫通導体３との間に隙間が発生してこの隙間を起点とするクラックが発生したとしても、絶縁層６を構成する第一の絶縁層６ａを構成する耐熱性繊維基材がクラックの伝播を防止し、絶縁層６表面の配線導体層７を切断して断線不良を発生させてしまうことはなく、その結果、接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【００２１】
なお、第一の絶縁層６ａは、その厚みが５〜７５μｍであり、耐熱性繊維基材であるガラスクロスやアラミド不織布にシリカ等の無機絶縁フィラーを含有したエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて成り、絶縁層６に強度を付与する機能を有する。このガラスクロスは、その織り方により平織、綾織、朱子織の種類があり、熱硬化性樹脂との密着性を向上するために、シランカップリング処理がなされている。
【００２２】
このような第一の絶縁層６ａは、例えばガラスクロスにシリカを含有したエポキシ樹脂を含浸させた後、熱プレス機を用いて温度が１００〜２００℃、圧力が０．５〜５ＭＰａの条件で数分間加圧することにより製作される。
【００２３】
また、第二の絶縁層６ｂは、その厚みが５〜７５μｍであり、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂に平均粒径が０．０１〜２μｍで含有量が１０〜５０重量％のシリカやアルミナ・窒化アルミニウム等の無機絶縁フィラーを分散して成り、配線導体層７との密着性を向上させるためにその表面が粗化されている。このような無機絶縁フィラーは、第二の絶縁層６ｂの熱膨張係数を調整し配線導体層７の熱膨脹係数と整合させるとともに、第二の絶縁層６ｂの表面に適度な凹凸を形成し、配線導体層７と第二の絶縁層６ｂとの密着性を良好となす機能を有する。
【００２４】
このような第二の絶縁層６ｂは、例えばエポキシ樹脂に１０〜５０重量％のシリカを添加してペーストを作成するとともに、このペーストをフィルム状に成形し、熱硬化することにより形成される。
【００２５】
なお、無機絶縁フィラーは、その平均粒径が０．０１μｍ未満であると、無機絶縁フィラー同士が凝集して均一な厚みの第二の絶縁層６ｂを形成することが困難となる傾向があり、２μｍを超えると第二の絶縁層６ｂの表面の凹凸が大きなものとなり過ぎて配線導体層７と第二の絶縁層６ｂとの密着性を低下させてしまう傾向がある。従って、無機絶縁フィラーの平均粒径は、０．０１〜２μｍの範囲が好ましい。また、無機絶縁フィラーの含有量が１０重量％未満であると、第二の絶縁層６ｂの熱膨張係数を調整する作用が小さくなる傾向があり、５０重量％を超えると樹脂量が減少し絶縁層６を成形することが困難となる傾向がある。従って、無機絶縁フィラーの含有量は、１０〜５０重量％の範囲が好ましい。
【００２６】
そして、絶縁層６は第一の絶縁層６ａ上に第二の絶縁層６ｂの絶縁層を積層した後、減圧しながら温度が１００〜２００℃の条件で数分間保持し、しかる後、圧力が０．５〜５ＭＰａの条件で数分間加圧・加熱し、さらに温度が１００〜２００℃の条件下で３０分〜２時間熱処理が行なうことによって製作される。
【００２７】
さらに、絶縁層６の一方の最外層表面に形成された配線導体層７の一部は、電子部品の各電極に半田バンプ１０ａを介して接合される電子部品接続用の実装用電極７ａを形成し、絶縁層６の他方の最外層表面に形成された配線導体層７の一部は、外部電気回路基板の各電極に導体バンプ１０ｂを介して接続される外部接続用の実装用電極７ｂを形成している。
【００２８】
このような配線導体層７およびビア導体８ｂは、次ぎに述べる方法によって形成される。まず、絶縁層６にレーザでビア孔８を形成した後、絶縁層６表面およびビア孔８内面を過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬し粗化した後、無電解めっき用パラジウム触媒の水溶液中に浸漬し絶縁層６表面およびビア孔８内面にパラジウム触媒を付着させ、さらに、硫酸銅・ロッセル塩・ホルマリン・ＥＤＴＡナトリウム塩・安定剤等から成る無電解めっき液に約３０分間浸漬して１〜２μｍ程度の無電解銅めっき層を析出させる。
【００２９】
次に、絶縁層６表面の無電解銅めっき層上に耐めっき樹脂層を被着し露光・現像により配線導体層７のパターン形状に、電解銅めっき層を被着させるための開口部を形成し、さらに、硫酸・硫酸銅５水和物・塩素・光沢剤等から成る電解銅めっき液に数Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら数時間浸漬することにより、ビア孔８の内面および開口部に電解銅めっき層を被着させる。その後、耐めっき樹脂層を水酸化ナトリウムで剥離し、さらに、耐めっき樹脂層を剥離したことにより露出する無電解銅めっき層を硫酸・過酸化水素水等の硫酸系水溶液によりエッチング除去し、しかる後、水酸化ナトリウムで耐めっき樹脂層を剥離することにより、絶縁層６の表面に配線導体層７が、ビア孔８の内部にビア導体８ｂが形成される。
【００３０】
なお、実装用電極７ａ・７ｂの表面には、その酸化腐蝕を防止するとともに半田バンプ１０ａ・１０ｂとの接続を良好とするために、半田との濡れ性が良好で耐腐蝕性に優れたニッケル−金等のめっき層が被着されている。
【００３１】
また、最外層の絶縁層６および実装用電極７ａ・７ｂには、必要に応じて実装用電極７ａ・７ｂの中央部を露出させる開口を有する耐半田樹脂層１１が被着されている。耐半田樹脂層１１は、その厚みが１０〜５０μｍであり、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性樹脂と光開始剤等とから成る混合物に３０〜７０重量％のシリカやタルク等の無機粉末フィラーを含有させた絶縁材料から成り、隣接する実装用電極７ａ・７ｂ同士が半田バンプ１０ａ・１０ｂにより電気的に短絡することを防止するとともに、実装用電極７ａ・７ｂと絶縁層６との接合強度を向上させる機能を有する。
【００３２】
このような耐半田樹脂層１１は、感光性樹脂と光開始剤と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂フィルムを最外層の絶縁層６表面に被着させる、あるいは、熱硬化性樹脂と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂ワニスを最外層の絶縁層６表面に塗布するとともに乾燥し、しかる後、露光・現像により開口部を形成し、これをＵＶ硬化および熱硬化させることにより形成される。
【００３３】
かくして本発明の配線基板によれば、配線基板の上面に半導体素子等の電子部品を搭載するとともに電子部品の電極を半田バンプ１０ａを介して実装用電極７ａに電気的に接続し、さらに下面に形成した実装用電極７ａを半田バンプ１０ｂを介して外部電気回路基板の配線導体に電気的に接続することにより、電子部品がが外部電気回路基板の配線導体と電気的に接続されることとなる。
【００３４】
なお、本発明は、上述の実施の形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、変更・改良を施すことは何ら差し支えない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、コア基板の表面に形成する絶縁層を、耐熱性繊維基材に熱硬化性樹脂および無機絶縁フィラーを含浸させて成る、コア基板側に位置する第一の絶縁層に、熱硬化性樹脂に無機絶縁フィラーを分散させて成る第二の絶縁層を積層して成るものとしたことから、配線基板に電子部品を搭載した後に、配線基板に長期の熱履歴が繰り返し印加され、穴埋め樹脂と貫通導体と絶縁層との熱膨張差により発生する熱応力が３者の境界に集中して穴埋め樹脂と貫通導体との間に隙間が発生して、この隙間を起点とするクラックが発生したとしても、絶縁層を構成する第一の絶縁層の耐熱性繊維基材がクラックの伝播を防止し、絶縁層上の配線導体層を切断して断線不良を発生させてしまうことはなく、その結果、接続信頼性に優れた配線基板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・・・・・絶縁基板
１ａ・・・・・・・・・貫通孔
２・・・・・・・・・・配線導体
３・・・・・・・・・・貫通導体
４・・・・・・・・・・穴埋め樹脂
５・・・・・・・・・・コア基板
６・・・・・・・・・・絶縁層
６ａ・・・・・・・・・第一の絶縁層
６ｂ・・・・・・・・・第二の絶縁層
７・・・・・・・・・・配線導体層
８・・・・・・・・・・ビア孔
８ａ・・・・・・・・・ビア導体
【図１】
2004179545.tif 000003
【図２】
2004179545.tif 000004