(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と第２面とを有する電気絶縁性基材と、
前記電気絶縁性基材に配置された複数の製品部および前記電気絶縁性基材の前記第１面上に形成された配線パターンと、
前記電気絶縁性基材の前記第１面上でかつ前記複数の製品部の周縁または周囲に設けられる反り矯正部と、
を有する配線基板であって、
前記反り矯正部は、前記電気絶縁性基材の前記第１面上にのみ形成され、かつ前記複数の製品部の反り方向と逆方向の反りを有することにより前記配線基板の反りが矯正され、
前記反り矯正部は前記複数の製品部のうちの１つからそれに隣接する製品部のうちの他の１つまで設けられ、
前記反り矯正部の少なくとも一部は、前記配線基板の前記第１面のみに配線保護層として構成される、ことを特徴とする。
【請求項２】
前記複数の製品部のそれぞれは、
前記電気絶縁性基材の前記第２面に設けられた複数の開口を有する配線保護層と、
前記電気絶縁性基材の前記第２面に設けられた前記複数の開口内に形成される接続パッドと、
前記電気絶縁性基材の前記第１面に設けられて、かつ前記第２面の前記複数の開口の総面積より大きな開口面積の開口が形成された反り矯正部としての配線保護層と、
を有する請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記第１面には反り矯正部としての配線保護層を有し、前記複数の製品部の反対側の前記第２面の部分には配線保護層を有し、前記第１面の前記反り矯正部としての配線保護層の厚みが、前記第２面の前記配線保護層の厚みと異なる、請求項１に記載の配線基板。
【請求項４】
前記第１面には反り矯正部としての配線保護層を有し、前記複数の製品部の反対側の前記第２面の部分には配線保護層を有し、前記反り矯正部としての配線保護層と前記第２面の前記配線保護層が硬化性樹脂であり、前記第１面の前記反り矯正部としての前記配線保護層の硬化率が、前記第２面の前記配線保護層の硬化率と異なる、請求項１に記載の配線基板。
【請求項５】
前記電気絶縁性基材はガラス繊維と熱硬化性樹脂の複合材料である請求項１に記載の配線基板。
【請求項６】
前記電気絶縁性基材は有機樹脂繊維と熱硬化性樹脂の複合材料である請求項１に記載の配線基板。
【請求項７】
前記電気絶縁性基材は耐熱性フィルムと接着剤の複合材料である請求項１に記載の配線基板。
【請求項８】
前記電気絶縁性基材の弾性率が１０ＧＰａ以下である請求項１に記載の配線基板。
【請求項９】
表裏面を有する電気絶縁性基材に配置された複数の製品部と前記電気絶縁性基材上に配線パターンとを備えた配線基板を準備する工程と、
前記配線基板の表裏面に配線保護層を形成する工程と、
前記電気絶縁性基材を表裏面から平板で挟持し前記電気絶縁性基材と前記配線保護層のガラス転移温度以上の温度で加熱処理する工程と、
を備え、
前記配線保護層を形成する工程は、前記複数の製品部の配線パターンが有する面のみに、前記複数の製品部以外であって前記複数の製品部のうちの１つから前記複数の製品部のうちの他の隣接する製品部の１つまでの領域に配線保護層からなる反り矯正部を形成する工程を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項１０】
前記電気絶縁性基材と前記配線保護層は硬化性樹脂からなり、前記加熱処理する工程が、前記電気絶縁性基材を追加硬化することにより硬化率を高める工程を含む、請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１１】
前記平板は紫外線を透過する材料であり、前記加熱処理する工程が、前記配線基板に紫外線を照射する工程を含む、請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【請求項１２】
前記加熱処理する工程が、前記配線基板の前記表裏面の片面ずつに紫外線を照射する工程を含む、請求項９に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リジッド（ｒｉｇｉｄ）基板、フレキシブル基板等の薄型樹脂配線基板に係わり、特に硬化型ソルダーレジストを有する配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、配線基板上の部品実装密度が高密度化する一方、携帯機器用途では特に、より薄い配線基板上に電子部品を実装し低背化を実現する要望が強まっている。
【０００３】
それに伴い、このような電子機器に用いられる配線基板も、より薄い電子絶縁性基材が開発されてきた。例えば、同じ層数の場合には、より薄い基板が実現でき、４層基板で０．２５ｍｍ以下のリジッド基板や０．１ｍｍ程度の多層フレキシブル基板が実用化されつつある。また、従来６〜８層の多層基板が用いられていた用途では、ビルドアップ（ｂｕｉｌｄ−ｕｐ）配線基板等の高密度配線基板を用いることで、より少ない層数で配線を収容し、結果として配線基板厚みを薄くしたいという要望が強くなっている。
【０００４】
このような薄型基板においては、基板の剛性が低下するために、配線基板の反りが発生しやすくなる。特に、配線基板表面に配線保護層として形成されるソルダーレジストの乾燥や硬化収縮、材料物性、剛性等による配線基板の反りの影響が顕著となる。
【０００５】
このような配線基板の反りを矯正する方法としては、日本特許公開公報平０８−４５９８４号、日本特許公開公報２００２−８３８４３号、および日本特許公開公報２００２−３２４８２４号はＴＡＢ（ｔａｐｅ  ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｂｏｎｄｉｎｇ）等のテープキャリアについて開示している。これらの従来技術は、フィルム基材上にソルダーレジストを形成する場合に、配線基板を湾曲させた状態でソルダーレジストを乾燥、硬化させることで、反りを矯正している。
【０００６】
しかしながら、枚葉で３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度のサイズの配線基板の製造工程においては、高精度に湾曲を制御することが困難であり従来の方法を適用することが困難であった。
【０００７】
従来の配線基板について図６Ａ−６Ｅを用いて説明する。
【０００８】
図６Ａはシート状の配線基板の表面を示す平面図である。配線基板内には複数の製品部１が配置されている。なお、ここで製品部とは電子部品を実装し回路機能を実現する際の単位製品領域のことを示し、電子機器に組み込まれる部分を示すこととする。
【０００９】
配線基板の製品部１以外については、製品部１の表裏面に形成されている配線保護層としてのソルダーレジストが連続して形成されるのが一般的である。また、製品部１における配線パターンやソルダーレジストパターンは製品仕様から決められるものであり、局所的には厚み方向の応力バランスの均衡がとられておらず微少な反りが発生している。
【００１０】
このような微少な反りをもった製品部１をシート状の配線基板に複数個配置した場合には、その微少な反りが累積されることとなり、大判のシートにおいては、大きな反りとなって現れる。
【００１１】
図６ＡのＡ−Ａ’断面における反りの様子を示したのが図６Ｂである。ここでは製品部１において表面側に凸に反った例を示している。
【００１２】
図６Ｃは、図６Ａの製品部１が連続して配置されたＢ部を拡大し表面から示したものである。図６Ｅは図６Ｃを裏面から示したものである。ここでは製品部１の表面には配線保護層２の開口があり電子部品接続パッド３や配線パターン５が露出され、裏面には配線保護層２から格子状の接続パッド４が露出された例を示している。
【００１３】
このような薄型基板においては、表裏面の配線保護層２の開口パターンの差によって製品部１の反りがより顕著に発生し、図６Ｃのように製品部１が連続配置されることによって、反りが累積されるのである。図６ＣのＣ−Ｃ’断面の反りを図６Ｄに示した。なお、図６Ｄでは図６ＣのＣ−Ｃ’断面の両端で高さを水平化して模式断面を示しており、反りの変位については厳密な形状を反映したものではなく、概念的に示している。
【００１４】
配線基板に電子部品を実装する場合には、生産性良く電子部品を実装するために、個別の製品部１ではなく、製品部１が複数個配置された配線基板シートに電子部品を実装することが一般的である。この場合に配線基板シート発生した反りが、電子部品実装工程における搬送不具合や、電子部品の実装位置精度低下、実装信頼性の低下を誘発する要因となっていた。
【発明の開示】
【００１５】
本発明は、電気絶縁性基材に形成された配線パターンと配線保護層とで構成された製品部と、製品部の周縁部または周囲に設けられた反り矯正部とを備え、反り矯正部の反り方向が、製品部の反り方向とは異なる配線基板である。反り矯正部において製品部と異なる方向の反りを付与することによって、配線基板全体の反りを低減することができる。
【００１６】
また、本発明の配線基板は、電気絶縁性基材に形成された配線パターンと配線保護層とで構成された製品部と、電気絶縁性基材に設けられた製品部以外の領域と、反り矯正部とを備えた配線基板であって、製品部は実装領域と実装領域以外の領域とからなり、反り矯正部は、製品部以外の領域または実装領域以外の領域に設けられている配線基板であってもよい。
【００１７】
また、本発明は、電気絶縁性基材と配線パターンを備えた配線基板を形成する工程と、配線基板の表裏面に配線保護層を形成する工程と、電気絶縁性基材と配線保護層のガラス転移温度以上の温度で反りを矯正する工程とを備えた配線基板の製造方法である。電気絶縁性基材と配線保護層のガラス転移温度以上の温度で熱処理することで、電気絶縁性基材と配線保護層の内部応力を緩和することができ、製造工程中に付与された残留応力を除去し、配線基板の反りを矯正することができる。
【００１８】
本発明によれば、配線基板に反り矯正部を設けることで、配線基板が薄型化し反りが発生しやすい構成となった場合でも、配線基板の全体の反りを抑制し、その結果、良好な電子部品実装性が実現できる配線基板およ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】
【００１９】
本発明の配線基板は、電気絶縁性基材に形成された配線パターンと配線保護層とで構成された製品部と、製品部の周縁部または周囲に設けられる反り矯正部とを備えており、反り矯正部の反り方向が、製品部の反り方向と異なる。それにより、配線基板全体の反りを低減することができる。ここで配線基板の反りとは、配線基板表面に配線保護層として形成されるソルダーレジストの乾燥や硬化収縮、材料物性、剛性等による配線基板の反りをいう。
【００２０】
また、本発明の配線基板において、製品部の一方の面には、配線パターンで形成された格子状の接続パッドと該接続パッドを露出するように開口した配線保護層が設けられ、他方の面に接続パッドの開口総面積より大きな開口面積の配線保護層を有してもよい。製品部外に本発明の反り矯正部を設けることによって、裏面側に格子状に配列したマザーボードとの接続端子があり配線保護層が全面に渡って形成された場合でも効果的に反りを抑制することができるのである。
【００２１】
また、本発明の配線基板において、製品部の一方の面に、配線パターンで形成された格子状の接続パッドと該接続パッドを露出するように開口した配線保護層が設けられ、他方の面には配線保護層が設けられていない形態であってもよい。製品部外に本発明の反り矯正部を設けることによって、ＢＧＡ（ｂａｌｌ  ｇｒｉｄ  ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（ｃｈｉｐ  ｓｉｚｅ  ｐａｃｋａｇｅ）などのパッケージやモジュール用途の配線基板のように半導体実装面には半導体チップを実装する大きな配線保護層の開口があり、裏面側に格子状に配列したマザーボードとの接続端子があり配線保護層が全面に渡って形成された場合でも効果的に反りを抑制することができるのである。
【００２２】
また、本発明の配線基板において、製品部が配線基板内に複数設けられると共に、複数の製品部間に反り矯正部を備えてもよい。複数の製品部間に反り矯正部を備えることによって、製品部が連続配置された場合の累積反りを抑制することができ、シート状での反りを低減することができる。
【００２３】
また、本発明の配線基板において、反り矯正部の少なくとも一部が、配線基板の片面のみに配線保護層として構成されてもよい。反り矯正部の片側にのみ配線保護層を設けることで矯正用の反りを形成しやすくなり、より狭い反り矯正部の幅で反り矯正が実現でき、結果として製品部を高密度に配置でき、シート内の製品取れ数を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明の配線基板において、反り矯正部の少なくとも一部が、配線基板の内層、外層に配線パターンが形成されていない形態であってもよい。反り矯正部の内層に剛性の高い金属箔からなる配線パターンを配置しないことで、反り矯正部の弾性率を低くすることができ、矯正用の反りを形成しやすくなり、より狭い反り矯正の幅で反り矯正が実現できる。
【００２５】
また、本発明の配線基板において、配線基板の表裏面で配線保護層の厚みが異なっていてもよい。反り矯正用に形成する配線保護層の厚みを厚く設定することで、反り矯正部の配線保護層の乾燥／硬化収縮による曲げモーメントを高めることができ、より狭い反り矯正の幅で反り矯正が実現できる。
【００２６】
また、本発明の配線基板において、配線保護層が硬化性樹脂であり、表裏面で硬化性樹脂の硬化率が異なるようにしてもよい。反り矯正用の配線保護層の硬化率を高く設定することで、反り矯正部の配線保護層の乾燥／硬化収縮による曲げモーメントを高めることができ、より狭い反り矯正の幅で反り矯正が実現できる。
【００２７】
また、本発明の配線基板において、反り矯正部では、電気絶縁性基材と配線パターンによって、製品部と反対方向の反りが形成されていてもよい。反り矯正部における配線基板の配線パターンの配置を厚み方向に対して非対称に設定することで、配線保護層を形成する前に反り矯正部において所望の方向の反りを付与し、配線保護層での反り矯正を補うことができるのである。
【００２８】
また、本発明の配線基板において、電気絶縁性基材はガラス繊維と熱硬化性樹脂の複合材料であってもよい。本発明の反り矯正部を用いることで、剛性が高く、自重でのたわみが小さなガラス繊維と熱硬化性樹脂の複合材料からなる配線基板においても、シート状の配線基板の反りを抑制することができるのである。
【００２９】
また、本発明の配線基板において、電気絶縁性基材は有機樹脂繊維と熱硬化性樹脂の複合材料であってもよい。有機樹脂繊維を補強材として用いることで、リジッド配線基板においても電気絶縁性基材の弾性率を低くすることができる。これによって、反り矯正部においての反り形成がより狭い幅で実現でき、より高密度な製品部配置が実現できる。
【００３０】
また、本発明の配線基板において、電気絶縁性基材は耐熱性フィルムと接着剤の複合材料であってもよい。本発明の反り矯正部を用いることで、耐熱フィルム基材を接着剤によって多層化し、剛性が高くなった構成のフレキシブル基板においても、効果的に反りを低減することができる。
【００３１】
また、本発明の配線基板において、電気絶縁性基材の弾性率が１０Ｇ（ギガ）Ｐａ以下であってもよい。電気絶縁性基材の弾性率を１０ＧＰａ以下とすることで、反り矯正部での反り発生がより容易となり、反り矯正部の設計自由度が高くなる。
【００３２】
本発明の半導体装置は、本発明の配線基板の製品部に半導体を実装した半導体装置である。シート状で反りが抑制された本発明の配線基板に半導体を実装することで、配線基板の反りに伴う搬送不良や半導体の実装位置ずれを低減でき、半導体装置の製造歩留まりを向上させるとともに、半導体装置における半導体の１次実装信頼性を高めることができる。
【００３３】
本発明の配線基板の製造方法は、電気絶縁性基材と配線パターンを備えた配線基板を形成する工程と、配線基板の表裏面に配線保護層を形成する工程と、電気絶縁性基材と配線保護層のガラス転移温度以上の温度で加熱処理する工程とを備える。電気絶縁性基材と配線保護層のガラス転移温度以上の温度で熱処理することで、電気絶縁性基材と配線保護層の内部応力を緩和することができ、製造工程中に付与された残留応力を除去し、配線基板の反りを矯正することができる。
【００３４】
本発明の配線基板の製造方法において、電気絶縁性基材と配線保護層を硬化性樹脂で構成し、加熱処理する工程で、電気絶縁性基材の硬化率を高めるようにしてもよい。反り矯正した状態で電気絶縁性基材を追加硬化させることで硬化率を高め、配線保護層と比べ剛性の高い電気絶縁性基材の製造工程中に機械的に付与された曲がりや反りを効果的に矯正することができる。
【００３５】
本発明の配線基板の製造方法において、加熱処理する工程で紫外線（ＵＶ光）を照射してもよい。配線保護層にフォトリソグラフィーによってパターン形成する感光性の材料を用いた材料に、ＵＶ硬化の促進によってさらに効果的に反り矯正を実現できる。
【００３６】
本発明の配線基板の製造方法において、ＵＶ光を配線基板の片面ずつ照射するようにしてもよい。片面ずつＵＶ光を照射することで、感光性の配線保護層の硬化率を表裏面で異なるものとすることができ、反り矯正部の反り量を簡便な方法で制御することができる。
【００３７】
本発明の配線基板の製造方法において、加熱処理する工程を、配線基板を平板で挟持して行なってもよい。配線基板を平板で挟持しながら反り矯正することで、大判サイズのシート状の配線基板の反り、うねりを簡便な方法で除去することができる。
【００３８】
本発明の配線基板の製造方法において、反り矯正工程で配線基板を挟持する平板がＵＶ光を透過する材料にしてもよい。平板がＵＶ光を透過することから、反り矯正工程においてＵＶ硬化による反り矯正効果も付与することができ、反りをより低減することができる。
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来の技術で説明した要素と同様な要素については、同一の符号を付す場合がある。
【００４０】
（実施の形態１）
図１Ａはシート状の配線基板の表面を示す図である。配線基板の表面（第１面）には製品部１が配置されている。なお、配線基板の裏面を第２面と称する。シート状の配線基板の製品部１以外の領域には反り矯正部６が形成されている。また、図１Ａは複数の製品部１がシート状の配線基板に配置される例を示すが、シート状の配線基板にひとつの製品部１が配置されている場合についても本発明概念に含まれる。ここで反り矯正部６では製品部１と異なる反り方向を有しており、製品部１が連続配置された際に、製品部１の反りが累積され、配線基板の大きな反りとなるのを抑制するものである。
【００４１】
なお、ここで反り方向について定義する。まず、個別の製品部１の重心を原点にして面内で縦軸と横軸を設定する。ここで、横軸方位は、図１Ａの左右方向に相当し、縦軸方位は、上下方向に相当する。横軸方向の反りについては、横軸の製品部両端と交差する２点を結ぶ直線を基準に、配線基板の厚み方向の変位量を前述の２点間で横軸方向に積分し数値を算出し、この値が正であれば凸側反りと定義し、負であれば凹側反りと定義する。縦軸方向の反りについても、前述の横軸を縦軸に変えることで同様に算出することができる。
【００４２】
また、反り矯正部の反り方向についても、隣接する製品部に設けた横軸、縦軸を延長し反り矯正部端部と交差する２点を結ぶ直線を基準に、配線基板の厚み方向の変位量を前述の２点間で軸方向に積分し数値を算出し、この値が正であれば凸側反りと定義し、負であれば凹側反りと定義する。ここで示す反り方向とは軸方向に対して設定される値であり、製品部の反りについては横軸と縦軸で正負が異なる場合がある。製品部と反り矯正部の反り方向に関する比較は、横軸、縦軸方向について独立して行なうものとする。
【００４３】
図１Ａでは反り矯正部６の反り抑制効果がより顕著な例としてシート状の配線基板に複数の製品部１が配置された例を示しているが、シート状の配線基板に製品部１が１箇所しか配置されていない例においても、製品部の周辺に反り矯正部を設けることで反りが低減できる。
【００４４】
また、図１Ａでは、製品部１以外の領域全体に反り矯正部６が配置される例を示しているが、これに限定されるものではなく、製品部１の面方向での縦軸、横軸の反り傾向に応じて、反り矯正部の反り方向や配置を任意に設定することがより好ましい。また、シート状での反り発生箇所に局所的な傾向がある場合には、その傾向に応じて、反り矯正部６を局所的に配置してももちろん構わない。また、製品部内に反り矯正部を設けても同様の効果を得ることが出来る。
【００４５】
図１Ｂは図１ＡにおけるＤ−Ｄ’断面を示す。製品部１の微少な反りが累積されることを抑制しているので、シート全体での反りが低減できているのである。なお、ここで示した断面の反り具合については、図５Ｂとの比較として概念的に示した図であり、反り量を厳密に示した図ではない。
【００４６】
また、図１ＡのＥ部に示した隣接する製品部１の表面の拡大図を図１Ｃに示し、裏面の拡大図を図１Ｅに示した。
【００４７】
ここで、製品部１には、電子部品を実装し回路機能を実現するために、所望の配線パターンや、配線層間を電気的に接続するビアが形成されている。配線層数は製品によって異なり、携帯機器用途では２層〜１０層を用いることが多い。電気絶縁性基材の厚みは通常１層１００μｍ程度であるが、薄型用途としては、１層６０μｍ〜３０μｍ程度のものが用いられる。
【００４８】
また製品部１には電子部品実装時の配線保護の目的で配線保護層としてのソルダーレジストが形成されている。ソルダーレジストは半田付けにて電子部品を実装する際に、半田が接続パッドから配線パターン上に濡れ広がらないように形成されるものである。そのため、製品部１の配線基板表面への電子部品の実装配置に合わせて、パターン形状は異なるものとなる。
【００４９】
また、ソルダーレジストは半田濡れ広がり抑制のみならず、ハンドリング中の基板配線への傷や欠けを防ぎ、断線を防止する役割も果たしている。つまり、ソルダーレジストパターンについても、前述の機能を鑑み、配線パターンの設計と同様にパターン設計されるものである。
【００５０】
また、配線保護層としては、エポキシ系樹脂、アクリルレート系樹脂、ポリイミド系樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。配線保護層として非感光性材料を用いる場合にはスクリーン印刷等によってパターン形成を行なうことができる。
【００５１】
また、あらかじめシート状の配線保護材料に貫通孔でパターン形成し位置決め貼り付けして形成しても良い。配線保護層として感光性材料を用いる場合には、液状材料の印刷やフィルム状材料のラミネートによって全面に形成した後に、フォトリソグラフィーによって露光、現像しパターン形成するのである。ここで、感光性の配線保護材料としてはネガタイプが一般的であり、ＵＶ光(紫外線)を照射することによって樹脂の架橋が進むこととなる。また、熱硬化性樹脂については、一般的な材料については１００℃〜１８０℃程度の熱で配線保護層の硬化を行なうことができる。
【００５２】
ここで、製品部１としては、半導体を異方性導電膜（ＡＣＦ）でベアチップ実装するインターポーザー(interposer)基板の例を示しているが、製品部１のサイズや種類はこれに限定されるものではなく、マザーボード基板、モジュール基板、パッケージ基板のいずれであっても同様の効果を得ることができ、特に、基板の表面（第１面）の配線保護層２ａと裏面(第２面)の配線保護層２の開口面積が大きく異なる場合には、反り矯正部６の効果がより顕著となる。
【００５３】
図１Ｃに示したように、半導体実装面側ではベアチップ実装時のＡＣＦを接着させるため、製品部１の表面では電子部品接続パッド３が露出していると共に、半導体チップ下には配線保護層が形成されていない。つまり、製品部１表面には配線保護層２ａが形成されておらず、配線基板の電気絶縁性基材７と配線パターン５や接続パッド３が露出した状態である。また、製品部内に反り矯正部を設けても同様の効果を得ることが出来る。
【００５４】
一方、図１Ｅには、製品部１の裏面側を示す。製品部１の裏面には全面にわたって、格子状に接続パッド４が形成されており、接続パッド４以外の部分には半田ボール搭載用に配線保護層２としてのソルダーレジストが全面に形成されている。すなわち、配線保護層２の複数の開口内に、接続パッド４が形成されている。このように、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）などのパッケージ基板やモジュール基板においては、マザーボード実装用に基板の裏面側に半田ボールとの接続パッド４が形成されるので、配線保護層２の形成面積が広くなる。その結果、表裏面での配線保護層２、２ａの開口面積差が顕著となり、製品部１での反りがより発生し易い。
【００５５】
このように、製品部１の表裏面での配線保護層２、２ａパターン不均衡から、製品部１で微少な反りが発生している。そこで、本実施の形態では反り矯正部６で製品部１と逆側の反りを発生させている。すなわち、製品部１と反り矯正部６との境界でたわみ角を近づけるように反り矯正部６を形成することで、製品部１の反りがシート状の配線基板面方向に累積されるのを抑制でき、結果としてシート状の配線基板の反りを低減することが出来る。
【００５６】
図１ＣにおけるＦ−Ｆ’断面を模式的に示したのが図１Ｄである。反り矯正部６に、製品部１とは逆方向の反りを与えることで、従来例に比べて、製品部１を連続配置した場合の全体での反り量を低減できる。
【００５７】
なお、ここでいう反り量の低減とは、基板反りに起因した実装工程不具合が発生する時点の反りに対するものを指すものである。反りが発生している温度、湿度等の環境、基板サイズや基板形態については、実装工法によって個別に設定されるものである。
【００５８】
次に、反り矯正部６の構成について、一例として、図２Ａ，Ｂを用いて説明する。図２には図１Ｃに示したＧ部における断面構成を示した。図２Ａは反り矯正部６の断面構成の一例であり、製品部１が図１Ｃに示した表面側に凸に反った例である。反り矯正部６での反りは、表裏面での配線保護層２、２ａが曲げモーメントを発生させ実現している。曲げモーメントを発生させる手段としては、配線保護層２、２ａの乾燥、硬化収縮や、材料の熱膨張係数に起因するもの、材料剛性に起因するものがある。曲げモーメントを発生させる手段であれば、手段はこれに限定されるものではない。
【００５９】
ここで、図１Ｃでは反り矯正部６としては、配線基板８の片側にのみ、配線保護層２ａが形成されるのがより好ましい。配線保護層２ａが曲げモーメントを発生させることで図２Ａの反り矯正部６が下側凸に反ることとなる。このように、反り矯正部６において、片面にのみ配線保護層２ａを形成することで反り矯正部において、より大きな曲げモーメントを発生させ、結果として狭い反り矯正部６でも製品部１との境界でたわみ角を合わせこむことができるのである。
【００６０】
また、図２Ｂに示すように、反り矯正部６においてより大きな曲げモーメントを発生させるために、反り矯正部６に形成される配線保護層２ａは他方の面に形成される配線保護層２の厚みに比べて厚く形成するのが良い。収縮応力の発生している配線保護層２ａの厚みが増すことで、配線基板８により大きな曲げモーメントを与え、反り矯正部６において狭幅でより大きな反りを発生させることができる。
【００６１】
また、反り矯正部６に形成した配線保護層２ａの硬化率を他方の配線保護層２に比べてより高くすることでも、大きな曲げモーメントを発生させることができる。具体的には、配線保護層２ａに対して、片面からランプヒータによる熱照射やＵＶランプによるＵＶ照 射を行なうことで、片面側のみの配線保護層２ａの硬化率を高めることができるが、配線保護層２ａとしてＵＶ硬化樹脂を用い、片面にＵＶ照射を行なうと、ＵＶ照射量で硬化状態を高精度に制御することができる点でより好ましい。
【００６２】
また、反り矯正部６において、配線保護層２ａを形成しない状態で、配線基板と配線パターンのみで、製品部１と反り矯正部６で反り方向が異なったものとし、あらかじめ反り矯正部６において反りを発生させる方向に反りを形成しておくことがより好ましい。配線基板８の製造工程においては、配線材料となる銅箔と電気絶縁性基材を熱プレスによって張り合わせるのが一般的である。この際に配線材料の熱膨張と電気絶縁性基材の熱膨張差によって、プレス成形後の配線基板には内部応力が残存し、配線パターン面積の厚み方向での不均衡によって、配線基板に反りが発生するのである。つまり、反り矯正部における配線基板の配線パターンの配置を厚み方向に対して非対称に設定することで、配線保護層を形成する前に反り矯正部において所望の方向の反りを付与し、配線保護層による反り矯正を補うことができるのである。
【００６３】
ここで、反り矯正部６において、電気絶縁性基材と配線パターンのみによって、製品部１と反対方向の反りを形成し、製品部１の反り矯正を行なってももちろん構わない。
【００６４】
なお、図２Ａでは反り矯正部６の全領域に配線保護層２ａが形成された例を示しているが、製品部１との境界でのたわみ角調整用に、配線保護層２ａをパターン形成しても良い。また、表裏面に配線保護層２、２ａをパターン形成しても、配線保護層２、２ａの開口が配線基板表裏面で不均衡であれば同様の効果を得ることができる。
【００６５】
ここで、反り矯正部６においては、配線基板８の内層、外層に配線パターンが形成されていないことがより好ましい。配線パターンとして一般的に用いられる銅箔の弾性率は例えば、３５μｍ銅箔で４７ＧＰａと電気絶縁性基材の材料に比べて大きく、配線基板の内層、外層に形成された銅箔は配線基板の反りを抑制する方向に作用する。製品部１では内層、外層においてできるだけ広い面積の銅箔を面内に残すように設計することが製品部での反りを低減する点でより好ましいが、反り矯正部６においてはより狭い幅で大きなたわみ角を実現するために、配線基板の内層、外層においては配線パターンが形成されていないことが好適である。なお、製品部１に反り矯正部を設けても同様の効果が得られる。
【００６６】
また、配線基板の電気絶縁性基材としては、ガラス繊維と熱硬化性樹脂の複合材料や、有機樹脂繊維と熱硬化性樹脂の複合材料、耐熱性フィルムと接着剤の複合材料を用いることができる。
【００６７】
ガラス繊維と熱硬化性樹脂との複合材料としては、ガラス織布に対して熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂、ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）樹脂、ＰＰＯ（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅＯｘｉｄｅ）樹脂、ＢＴ（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ−Ｔｒｉａｚｉｎｅ  ｒｅｓｉｎ）樹脂等を含浸させた材料を用いることができる。本発明の反り矯正部を用いることで、剛性が高く、自重でのたわみが小さなガラス繊維と熱硬化性樹脂の複合材料からなる配線基板においても、シート状の配線基板の反りを抑制することができるものである。
【００６８】
また有機樹脂繊維として、アラミド繊維、液晶ポリマー繊維、ＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）繊維、テフロン（登録商標）繊維等の不織布を用い、エポキシ樹脂、ＰＰＥ樹脂、ＰＰＯ樹脂、フェノール樹脂等を含浸させた材料を用いることができる。このように有機樹脂繊維を補強材として用いることで、リジット配線基板においても電気絶縁性基材の弾性率を小さくすることができ、反り矯正部においての反り形成がより狭い幅で実現でき、より高密度な製品部配置が実現できる。
【００６９】
また、耐熱性フィルムとしてエポキシ等の熱硬化性樹脂フィルム、無機フィラが分散された熱硬化性樹脂フィルム、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリマー等の熱可塑性フィルム基材を用いることができる。また、接着剤層としては、エポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ポリイミド樹脂等を主成分とした材料を用いることができる。本発明の反り矯正部を用いることで、耐熱フィルム基材を接着剤によって多層化し、剛性が高くなった構成のフレキシブル基板においても、効果的に反りを低減することができるのである。
【００７０】
また、電気絶縁性基材の材料としては、上記した複合材料の配合比率を調整し、弾性率を１０ＧＰａ以下にしておくことが、反り矯正部６において狭い幅で反りを発生させ、たわみ角を調整する設計自由度を高める点でより好ましい。
【００７１】
また、電気絶縁性基材については、上記例に限定されるものではなくビルドアップ基板やフレキシブル基板においても、製品部以外の領域に反り矯正部を形成することで、シート状での反りの低減に対して同様の効果が得られる。
【００７２】
また、厚み０．３ｍｍ以下の基板では基板剛性が低下するので、本発明の反り矯正部による矯正をより効果的に発揮することができる。
【００７３】
（実施の形態２）
図３Ａ−３Ｃに本発明の配線基板８の主要製造工程を示した。図３Ａに示したのは電気絶縁性基材７、配線パターン５、ビア１０で構成される配線基板８であり、電気絶縁性基材７としては前述の材料を用いることができる。ここでは、ＩＶＨ（Ｉｎｎｅｒ  Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）構造のビアを全層で任意に形成した所謂全層ＩＶＨ構造の構成を示している。但し、これに限定されるものではなく、貫通スルーホールビア構造やビルドアップ基板構造でも構わない。ビア１０は、穴に充填された導電性ペーストからなり、電気絶縁性基材７としてアラミド不織布基材、ガラスエポキシ基材等の被圧縮性の基材を用いることで、より高密度に構造の配線基板８を実現できるものである。
【００７４】
なお、アラミド不織布基板はガラスエポキシ基材に比べて弾性率が低く基板剛性が低いため、本発明の反り矯正部による矯正をより効果的に発揮することができる。
【００７５】
次に図３Ｂに示すように配線基板８の表裏面に反り矯正部６としての配線保護層２ａと配線保護層２としてソルダーレジスト等を形成する。反り矯正部６及び配線保護層２の材料の詳細については、既に述べたのでここでは省略することにする。図３Ｂに示した反り矯正部６及び配線保護層２は製品部１においては、前述のように製品要求を満たす所望の設計パターンで形成する。また、反り矯正部６においては所望のたわみ角が製品部１との境界で実現できる設計パターンにする。この工程で、反り矯正部６及び配線保護層２が熱硬化性樹脂の場合は乾燥／硬化させる。この状態においては、配線保護層２、２ａの収縮による配線基板８の反りと合わせて、配線基板８の工程中のハンドリングによる曲がりや、電気絶縁性基材の残留応力による基板変形も発生している。
【００７６】
次に、図３Ｃに示したように、表裏面から平板９で配線基板８を挟持し電気絶縁性基材７と配線保護層２、２ａのガラス転移温度以上の加熱処理を行なう。電気絶縁性基材と配線保護層２、２ａのガラス転移温度以上の温度で熱処理することで、電気絶縁性基材と配線保護層２、２ａの内部応力を緩和することができ、製造工程中に付与された残留応力を除去し、配線基板８の反りを矯正することができる。
【００７７】
また、この反り矯正工程において、平板９によって反り矯正した状態で電気絶縁性基材を追加硬化させ、硬化率を高めることがより好ましい。これによって、ガラス転移温度以上の温度で硬化率を高めることで電気絶縁性基材の塑性変形を促進することができ、結果として、配線保護層２、２ａと比べ剛性の高い電気絶縁性基材の製造工程中に機械的に付与された曲がりや反りを効果的に矯正することができる。
【００７８】
この反り矯正工程では平板９が加熱温度むらによって変形するので、ホルダー等によって変形を抑制することが必要である。その点で平板９を両側から加圧することがより好ましく１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧が好適である。
【００７９】
また、平板９の材料としては、ＳＵＳ板、ガラス板を用いることができるが、ガラス板等のＵＶ光を透過する材料を用いれば、ＵＶ光の照射による硬化を平板越しに行なうことができる。これによって、配線保護層２、２ａとしてフォトリソグラフィーによってパターン形成する感光性の材料を用いた場合に、ＵＶ硬化の促進によってさらに効果的に反り矯正を実現できる。
【００８０】
なお、このＵＶ照射については、配線基板８の片面ずつ行なうことがより好ましく、片面ずつＵＶ光を照射することで、簡便な方法で感光性の配線保護層２、２ａの硬化率を表裏面で異なるものとすることができ、反り矯正部の反り量を表裏面で独立して制御することができるのである。
【００８１】
なお、図３Ｃではより好ましい例として、平板９を反り矯正手段を用いた例を示しているが、反りの矯正方法については、これに限定されるものではない。加熱温度を電気絶縁性基材７と配線保護層２、２ａのガラス転移温度以上にすることで、すでに開示されている従来例にかかる配線基板保持方法を用いても、同様の反り矯正効果を得ることが出来る。
【００８２】
（実施の形態３）
図４に本発明にかかる配線基板に部品を実装した例として、半導体をベアチップ実装した半導体装置の例を示した。図４Ａはシート状の本発明にかかる配線基板であり、ここでは一例として全層ＩＶＨ構造の４層基板の例を示している。但し、これに限定されるものではなく、反り矯正部６を形成することで、シート状の配線基板の反りを低減することが出来る。なお、反り矯正部６の配置を、製造部１の反り状態に応じて、任意に設定できることについては既に述べた通りである。
【００８３】
このシート状の配線基板の製品部１に電子部品として半導体チップ１１が実装されている。半導体チップ１１の実装状態を断面図で示したのが図４Ｂであり、図４ＡのＨ−Ｈ’断面を示したものである。配線基板８の半導体チップが実装された側と別の面には配線保護層２が全面に形成され、半田ボール１２が搭載されている。半導体チップ１１は接続部１３によって配線基板８に電気的に接続されており、封止樹脂１４を用いて配線基板８に強固に固定される。この様に、半導体チップ１１をシート状の配線基板８にフェースダウン（ｆａｃｅ  ｄｏｗｎ）で実装する場合には、配線基板８の反り低減が実装性を確保する上で重要である。配線基板８の反りが大きい場合に、配線基板８の供給、取り出し等の搬送時の不具合が発生するのみならず、半導体チップを配線基板上に位置決め固定する際に、配線基板が反っていることによる位置決め精度低下や、それに伴う実装信頼性の低下が発生するのである。そこで、シート状で反りが抑制された本発明の配線基板に半導体を実装することで、配線基板の反りに伴う搬送不良や半導体の実装位置ずれを低減でき、半導体装置の製造歩留まりを向上させるとともに、半導体装置における半導体の１次実装信頼性を高めることができる。
【００８４】
本実施の形態３では、半導体チップ１１の実装方法として、フェースダウン実装の金属バンプ、半田バンプ等の接続部１３を用いたベアチップ実装の例を図４では図示している。一方、ワイヤーボンディングによる実装や、半導体チップとしてチップ表面に応力緩和層が設けられたウエハーレベルＣＳＰを用いた場合でも、配線基板の反り低減による半導体実装性向上の効果は同様である。
【００８５】
また、ここでは電子部品として半導体チップを実装する例を示して説明したが、電子部品は半導体チップに限定されるものではない。チップ抵抗、チップインダクタ、チップキャパシタ、温度補償水晶発振器（ＴＣＸＯ）、表面弾性波（ＳＡＷ）フィルターなど、チップ部品や電子部品パッケージを実装し、モジュール基板を形成する場合にも、配線基板の反り低減によって同様の実装性向上効果が得られるのである。
【００８６】
（実施の形態４）
図５は、本実施の形態４にかかる配線基板に部品を実装した例として、半導体をベアチップ実装した半導体装置の断面図である。実施の形態３で説明した例とは、反り矯正部６が製品部１に設けられているところが異なるものである。なお、すでに述べた実施の形態３と重複する部分については、簡略化して説明する。
【００８７】
図５に示すように、配線基板８に電子部品として半導体チップ１１が実装されている。配線基板８としては、実施の形態３で示したものと同様の基板を用いることができ、全層ＩＶＨ構造の基板を用いることで配線の収容密度を高められるのは既に述べた例と同様である。
【００８８】
製品部１には半導体チップ１１の実装領域外の領域に反り矯正部６が設けられている。つまり図５に示すように、製品部１の周縁が反り矯正部６となっている。この反り矯正部６は、半導体チップ実装後の半導体装置の反りを矯正することができる。半導体チップ１１を配線基板上に実装する工程では、樹脂硬化や半田溶融のために加熱を行うことが一般的である。この際、半導体１１が高温状態で配線基板に固定されるため、冷却後に、半導体チップ１１と配線基板の熱膨張係数差に起因して、半導体装置全体に反りが発生する。このようにして発生した反りを、反り矯正部６で矯正することで、半導体装置全体の反りを低減することができるのである。このように、製品部１に属する領域内であって、かつ半導体チップ１１の領域外にあって、半導体チップが実装されておらず、変形しやすい箇所に反り矯正部６を設けることが、より好ましいのである。
【００８９】
また、図５に示したように、配線基板８として半導体チップ１１の実装面にさらに半田ボール１５が搭載されてもよい。このような半導体装置は両面に半田ボールが搭載されているため、半導体装置のチップ面側にさらに半導体装置を積層することが可能となる。
【００９０】
このような、半田ボール１５を有する配線基板８の場合には、半田ボール１５が溶融する高温状態で、配線基板８の反りを小さくし、半田ボール１５の位置精度を高める必要がある。この課題に対し、本発明の反り矯正部６によって高温状態で半導体装置の反りを低減することで、安定した半田ボール接続が実現され、積層された半導体装置間の接続信頼性を確保することができるのである。
【００９１】
ここで、配線基板８としては、反り矯正部６での反り制御性を高めるために、弾性率の低い材料を用いることが好ましく、リジッド配線基板としてはアラミド不織布基材を用いることが好適である。また、配線保護層１６、配線保護層２として弾性率、熱膨張係数の異なる材料を組み合わせ、さらに厚みを変えることで、より反り制御できる範囲を広くすることができる。一方、配線保護層の厚みばらつきに起因する反りばらつきを低減させるためには、弾性率の低い材料を用いることが好ましく、引張弾性率３．５ＧＰａ以下が好適である。
【００９２】
なお、図５では、反り矯正部６として半導体チップ１１側の配線保護層１６を他面に比べて厚くし、高温状態において、反り矯正部で半導体チップ１１側が凸となる曲げモーメントを発生させる構成を示したが、反り矯正部６の曲げモーメント方向はこれに限定されるものではなく、配線基板８の配線設計や半導体チップ１１の実装方法によって必要な反り矯正方向が逆であれば、反り矯正部６において半導体チップ１１側が凹になるように曲げモーメントを発生させても、もちろん同様の効果が得られる。
【００９３】
なお、反り矯正部６において、配線保護層１６と配線保護層２を異なる厚みとする方法については、図５に示した例のように、あらかじめそれぞれの面に異なる厚みで配線保護層を形成してもよい。また、同一面への配線保護層の２回形成により、反り矯正部の厚みのみを厚く形成してもよい。具体的には、スクリーン印刷等の配線保護層形成手段によって、２回目の形成で反り矯正部のみに配線保護層を形成することができる。
【００９４】
また、この反り矯正部６の構成については、これに限定されるものではなく、既に前述の実施の形態で述べた反り矯正部６の構成を用いても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００９５】
なお、図５では半導体チップ１１をフェースダウン実装する例を図示しているが半導体実装工法はこれに限定されるものではなく、半導体実装工法によらず反り矯正部の効果を発揮することができる。
【００９６】
なお、ここでは電子部品として半導体チップを実装する例を示して説明したが、電子部品は半導体チップに限定されるものではなく、チップ抵抗、チップインダクタ、チップキャパシタ、ＴＣＸＯ、ＳＡＷフィルターなど、チップ部品や電子部品パッケージを実装し、モジュール基板を形成する場合にも、配線基板の反り低減によって同様の実装性向上効果が得られるのである。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明にかかる配線基板および配線基板の製造方法は、配線基板の製品部以外の領域に反り矯正部を形成していることによって、配線基板に複数個製品部が配置された場合でも製品部の基板反りが大判のシート状で累積されることを抑制し、結果として、シート状で反り量の小さな配線基板を提供することができる。すなわち、本発明は薄型で大判の配線基板に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１における配線基板の外観図
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１における配線基板のＤ−Ｄ’断面図
【図１Ｃ】本発明の実施の形態１における配線基板の連続する製品部Ｅの表面を示す外観図
【図１Ｄ】本発明の実施の形態１における配線基板のＦ−Ｆ’断面図
【図１Ｅ】本発明の実施の形態１における配線基板の連続する製品部Ｅの裏面を示す外観図
【図２Ａ】本発明の実施の形態１における配線基板のＧ部の一例を示す断面図
【図２Ｂ】本発明の実施の形態１における配線基板のＧ部の一例を示す断面図
【図３Ａ】本発明の実施の形態２における配線基板の製造方法を主要工程ごとに示した工程断面図
【図３Ｂ】本発明の実施の形態２における配線基板の製造方法を主要工程ごとに示した工程断面図
【図３Ｃ】本発明の実施の形態２における配線基板の製造方法を主要工程ごとに示した工程断面図
【図４Ａ】本発明の実施の形態３における半導体装置を示す外観図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態３における半導体装置のＨ−Ｈ’断面図
【図５】本発明の実施の形態４における半導体装置を示す断面図
【図６Ａ】従来の配線基板の外観図
【図６Ｂ】従来の配線基板のＡ−Ａ’断面図
【図６Ｃ】従来の配線基板の連続する製品部Ｂの表面を示す外観図
【図６Ｄ】従来の配線基板のＣ−Ｃ’断面図
【図６Ｅ】従来の配線基板の連続する製品部Ｂの裏面を示す外観図
【符号の説明】
【００９９】
１    製品部
２    配線保護層
３    電子部品接続パッド
４    接続パッド
５    配線パターン
６    反り矯正部
７    電気絶縁性基材
８    配線基板
９    平板
１０    ビア
１１    半導体チップ
１２    半田ボール
１３    接続部
１４    封止樹脂
１５    半田ボール
１６    配線保護層
【図１Ａ】
0004661787.tif 000002
【図１Ｂ】
0004661787.tif 000003
【図１Ｃ】
0004661787.tif 000004
【図１Ｄ】
0004661787.tif 000005
【図１Ｅ】
0004661787.tif 000006
【図２Ａ】
0004661787.tif 000007
【図２Ｂ】
0004661787.tif 000008
【図３Ａ】
0004661787.tif 000009
【図３Ｂ】
0004661787.tif 000010
【図３Ｃ】
0004661787.tif 000011
【図４Ａ】
0004661787.tif 000012
【図４Ｂ】
0004661787.tif 000013
【図５】
0004661787.tif 000014
【図６Ａ】
0004661787.tif 000015
【図６Ｂ】
0004661787.tif 000016
【図６Ｃ】
0004661787.tif 000017
【図６Ｄ】
0004661787.tif 000018
【図６Ｅ】
0004661787.tif 000019