(57)【要約】【課題】  半導体装置を搭載した基材を含む複数の配線基材を積層・融着一体化する際に、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じる虞がなく、オープン／ショート等の配線不良等の不具合が生じる虞がなく、また、ボイドの形成が防止され、したがって、吸湿リフロー耐熱性の低下が防止され、その結果、３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成しつつ、半導体装置や配線基材の動作特性の安定性を図り、かつ、半導体装置や配線基材の信頼性の向上を図ることが可能な配線基材、半導体装置内蔵多層配線基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】  半導体装置を搭載した配線基材を含む複数の配線基材を積層・融着一体化する際に、半導体装置を収納するために形成された開口部１６の平面形状が５箇所以上の凹み部１０を持たない図形である穴明き配線基材３を用いる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成された配線基材であって、半導体装置を収納するために形成された開口部の平面形状が５箇所以上の凹み部を持たない図形であることを特徴とする穴明き配線基材。
【請求項２】
前記図形が、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部が曲線形状とされている図形、楕円形のいずれかである請求項１記載の穴明き配線基材。
【請求項３】
前記熱可塑性樹脂組成物は、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上である結晶性熱可塑性樹脂組成物、ガラス転移温度が２６０℃以上である非晶性熱可塑性樹脂組成物、液晶転移温度が２６０℃以上である液晶ポリマーから選択された１種以上を主成分とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の穴明き配線基材。
【請求項４】
熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成されてなる配線基材が複数、積層され、
これら複数の配線基材のうち、１つまたは２つ以上の配線基材に半導体装置が搭載され、
この半導体装置が搭載された配線基材に隣接して配置された配線基材には、前記半導体装置を収納するための開口部が形成され、
これらの配線基材同士が熱圧着により融着一体化されてなる半導体装置内蔵多層配線基板において、
前記開口部の平面形状が５箇所以上の凹み部を持たない図形であることを特徴とする半導体装置内蔵多層配線基板。
【請求項５】
熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成されてなる配線基材が複数、積層され、
これら複数の配線基材のうち、１つまたは２つ以上の配線基材に半導体装置が搭載され、
この半導体装置が搭載された配線基材に隣接して配置された配線基材には、前記半導体装置を収納するための開口部が形成され、
これらの配線基材同士が熱圧着により融着一体化されてなる半導体装置内蔵多層配線基板において、
これらの配線基材を積層する際に、多角形の平面形状を有する半導体装置と前記開口部との隙間が半導体装置の角部において最小であることを特徴とする半導体装置内蔵多層配線基板。
【請求項６】
前記熱可塑性樹脂組成物は、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上である結晶性熱可塑性樹脂組成物、ガラス転移温度が２６０℃以上である非晶性熱可塑性樹脂組成物、液晶転移温度が２６０℃以上である液晶ポリマーから選択された１種以上を主成分とする請求項４又は請求項５記載の半導体装置内蔵多層配線基板。
【請求項７】
熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成されてなる配線基材が複数、積層され、
これら複数の配線基材のうち、１つまたは２つ以上の配線基材に半導体装置が搭載され、
この半導体装置が搭載された配線基材に隣接されして配置された配線基材には、前記半導体装置を収納するための開口部が形成され、
これらの配線基材同士が熱圧着により融着一体化されてなる半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法であって、
半導体装置搭載用の配線基材と、基材の一部に前記半導体装置を収納するための開口部が形成され、当該開口部の平面形状が５箇所以上の凹み部を持たない図形である半導体装置収納用の配線基材と、それ以外の配線基材を作製し、
次いで、前記半導体装置搭載用の配線基材に半導体装置を搭載し、
これらの配線基材を積層し、熱圧着により融着一体化することを特徴とする半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法。
【請求項８】
複数の前記配線基材を熱圧着により融着一体化する際の温度は、半導体装置搭載用の配線基材のガラス転移温度以上又は液晶転移温度以上であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置内蔵多層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、半導体装置内蔵多層配線基板及びその製造方法に関し、特に、半導体装置を搭載した配線基材を含む複数の配線基材を積層してなる高密度かつ超小型の３次元実装モジュールに用いて好適な穴明き配線基材、半導体装置内蔵多層配線基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリント積層板やセラミック積層板等の基板上に、抵抗、キャパシタなどの受動部品の他に、小型半導体パッケージ、半導体ベアチップ、ＦＢＧＡ（fine pitch ball grid array）等の小型能動部品を実装することにより、基板における部品の実装密度を向上させ、電子装置の小型化、軽量化、薄型化を図った表面実装法が実用化されている。この表面実装法は、各部品の大きさを小型化しようとするものである。
また、部品の実装密度をさらに向上させるために、半導体装置を３次元的に積み上げる３次元実装技術を用いた３次元実装モジュールも開発されている。この３次元実装モジュールは、上述した表面実装法によっても配置しきれない部品、とりわけ、部品サイズの大きい半導体装置を立体的に配置し、あるいは、基板内部に入れ込んで、実装密度を高めようとするものである。
【０００３】
上記の３次元実装技術は、機器の小型化だけではなく、コンピュータや通信機器などの高速化にも寄与する技術として、最近特に注目されている技術である。
例えば、通信機器においては、今後、撮像素子を用いた動画通信機能、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈのインターフェース機能、ＧＰＳ機能等が搭載されることが見込まれており、部品点数の増加をともなう多機能化が積極的に押し進められ、実装技術の高密度化を牽引していくものである。このように、半導体装置を３次元的に積層して配線すれば、配線長を短くすることができ、高速信号を伝送することができるようにもなるために、３次元実装技術の採用は不可欠である。
【０００４】
３次元実装技術には、大きく分けて２種類の技術がある。
一つはプリント配線基板上や内部に部品を積層する３次元実装モジュール等についての技術であるが、３次元実装モジュール等を採用する機器メーカーが専用実装機の研究開発を進める必要があることから、殆ど普及していない。
もう一つはパッケージ内で半導体装置を積層する３次元実装パッケージについての技術であり（例えば、非特許文献１参照）、３次元実装パッケージ等を製造する電気メーカーにとっては、半導体装置の種類や個数、積層する配線基材の枚数が他社との差別化要因になることと、同一の形状であっても、多種多様の機能を発揮することができることのために、ＬＳＩメーカーが開発に本腰を入れ始めている。
【０００５】
この３次元実装パッケージは、耐熱性樹脂からなる絶縁基材に導体配線を形成することにより複数種の配線基材を作製し、これらの配線基材のうち１つ以上に半導体装置を搭載して半導体装置搭載配線基材とし、これらの配線基材を積層し、熱圧着により融着一体化することで作製される（例えば、特許文献１参照）。
積層、熱圧着及び融着一体化は、ヒータ内蔵の積層治具を用いて行われ、融着の温度は、耐熱性樹脂のガラス転移温度以上とされる。
【非特許文献１】西山  和夫、「デジタル家電の実装ニーズと半導体パッケージング技術」、エレクトロニクス実装学会誌、（社）エレクトロニクス実装学会、２００１年、第４巻、第３号、ｐ．１６６−１６９
【特許文献１】特開２００１−１１９１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の３次元実装パッケージは、半導体装置を搭載した基材を含む複数の配線基材を積層し、熱圧着により融着一体化したものであるから、この熱融着過程において半導体装置に直接加わる圧力や、半導体装置と配線基材との熱膨張率の差に起因する熱的ストレスにより、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に変形や配線歪みが生じ、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良、寸法のずれ等の不具合が生じる虞があるという問題があった。
【０００７】
この変形や配線歪みは、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおいて必須とされる配線ピッチのファイン化にとって無視できない大きな問題となる。
また、熱圧着により融着一体化した後に、融着条件（温度、圧力）によっては、半導体装置と配線基材との間への樹脂の回り込みが不十分なためにボイドが形成され、このボイドに吸湿により水が溜まり、後のリフロー工程で膨れが生じ、吸湿リフロー耐熱性が低下するという虞もあった。
その結果、半導体装置や配線基材の初期特性や動作特性が不安定になったり、その動作特性の経時変化が大きくなり、半導体装置や配線基材の信頼性が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半導体装置を搭載した基材を含む複数の配線基材を積層し、熱圧着し、融着一体化する際に、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じる虞がなく、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合が生じる虞がなく、また、ボイドの形成が防止され、したがって、吸湿リフロー耐熱性の低下が防止され、その結果、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成しつつ、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性の安定性を図り、かつ、半導体装置や配線基材の信頼性の向上を図ることが可能な配線基材、半導体装置内蔵多層配線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】
【０００９】
半導体装置を搭載した配線基材を含む複数の配線基材を積層・熱圧着し、融着一体化させると、開口部を有する配線基材を構成する熱可塑性樹脂は、開口部の面積を小さくするように変形・拡張する。そのとき、本発明者は、この熱可塑性樹脂の変形・拡張は、開口部の辺部においては、角部においてよりも大きいことを見出した。そうすると、開口部の形状を矩形にすると、融着一体化の際に、開口部の辺部において熱可塑性樹脂が先に半導体装置に融着して、角部にボイドが形成されやすくなる等の不具合が生じることが分かった。そこで、本発明者は、鋭意検討の結果、積層・熱圧着前における、半導体装置と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置の辺部において角部よりも大きくなるように開口部の形状を工夫することで、こうした不具合が解消されることを見出した。
具体的には、半導体装置を収納するために形成された開口部の平面形状が５箇所以上の凹み部を持たない図形、例えば、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部が曲線形状とされている図形、楕円形等のいずれかである穴明き配線基材を用いれば、融着一体化時に、穴明き配線基材を構成する樹脂が形状変化して半導体装置との空間を埋めていく過程で、半導体装置と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置の角部と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になり、その結果、上記課題を解決し、上記目的を達成することができることが分かり、本発明に至った。
【００１０】
即ち、本発明の穴明き配線基材は、熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成された配線基材であって、半導体装置を収納するために形成された開口部の平面形状が５箇所以上の凹み部を持たない図形であることを特徴とする。
また、この５箇所以上の凹み部を持たない図形の例としては、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部が曲線形状とされている図形、楕円形等がある。
【００１１】
前記熱可塑性樹脂組成物は、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上である結晶性熱可塑性樹脂組成物、ガラス転移温度が２６０℃以上である非晶性熱可塑性樹脂組成物、液晶転移温度が２６０℃以上である液晶ポリマーから選択された１種以上を主成分とすると好ましい。
【００１２】
また、本発明の半導体装置内蔵多層配線基板は、熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成されてなる配線基材が複数、積層され、これら複数の配線基材のうち、１つまたは２つ以上の配線基材に半導体装置が搭載され、この半導体装置が搭載された配線基材に隣接して配置された配線基材に半導体装置を収納することができる開口部が形成され、これらの配線基材同士が熱圧着により融着一体化されてなる半導体装置内蔵多層配線基板において、前記開口部の平面形状が５箇所以上の凹み部を持たない図形であることを特徴とする。
この５箇所以上の凹み部を持たない図形の例としては、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部が曲線形状とされている図形、楕円形等がある。
【００１３】
本発明の半導体装置内蔵多層配線基板は、こうした構成をとることにより、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材を構成する樹脂が形状変化して半導体装置との空間を埋めていく過程で、半導体装置と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置の角部と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になり、上記課題を解決し、上記目的を達成することができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置内蔵多層配線基板は、熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成されてなる配線基材が複数、積層され、これら複数の配線基材のうち、１つまたは２つ以上の配線基材に半導体装置が搭載され、この半導体装置が搭載された配線基材に隣接して配置された配線基材に半導体装置を収納することができる開口部が形成され、これらの配線基材同士が熱圧着により融着一体化されてなる半導体装置内蔵多層配線基板において、積層時に、多角形の平面形状を有する半導体装置と前記開口部との隙間が半導体装置の角部において最小であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の半導体装置内蔵多層配線基板は、こうした構成をとることにより、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材を構成する樹脂が形状変化して半導体装置との空間を埋めていく過程で、半導体装置と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置の角部と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になり、上記課題を解決し、上記目的を達成することができる。
【００１６】
本発明の半導体装置内蔵多層配線基板においては、前記熱可塑性樹脂組成物は、結晶融解ピーク温度が２６０℃以上である結晶性熱可塑性樹脂組成物、ガラス転移温度が２６０℃以上である非晶性熱可塑性樹脂組成物、液晶転移温度が２６０℃以上である液晶ポリマーから選択された１種以上を主成分とすると好ましい。
【００１７】
また、本発明の半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法は、熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材に導体配線が形成されてなる配線基材が複数、積層され、これら複数の配線基材のうち、１つまたは２つ以上の配線基材に半導体装置が搭載され、この半導体装置が搭載された配線基材に隣接されして配置された配線基材に半導体装置を収納することができる開口部が形成され、これらの配線基材同士が熱圧着により融着一体化されてなる半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法であって、半導体装置搭載用の配線基材と、基材の一部に前記半導体装置を収納することができる開口部が形成され、当該開口部の平面形状が５箇所以上の凹み部を持たない図形である半導体装置収納用の穴明き配線基材と、それ以外の配線基材を作製し、次いで、前記半導体装置搭載用の配線基材に半導体装置を搭載し、これら作製されたすべての配線基材を積層し、熱圧着により融着一体化することを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法は、こうした構成をとることにより、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材を構成する樹脂が形状変化して半導体装置との空間を埋めていく過程で、半導体装置と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置の角部と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になり、上記課題を解決し、上記目的を達成することができる。
【００１９】
上記半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法においては、複数の配線基材を熱圧着により融着一体化する際の温度は、半導体装置搭載用の配線基材のガラス転移温度以上又は液晶転移温度以上であること好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の穴明き配線基材、半導体装置内蔵多層配線基板及びその配線基板の製造方法によれば、半導体装置を搭載した基材を含む複数の配線基材を積層し、熱圧着し、融着一体化する際に、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じるのを防止することができ、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合を防止することができる。また、ボイドの形成を防止するので、吸湿リフロー耐熱性の低下を防止することができ、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成することができる。その結果、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性の安定性を向上させることができ、半導体装置や配線基材の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の穴明き配線基材、この穴明き配線基材を用いた半導体装置内蔵多層配線基板及びその製造方法の一実施の形態について説明する。
【００２２】
[配線基材]
図１は、本発明の一実施形態の穴明き配線基材を示す断面図である。この穴明き配線基材３は、熱可塑性樹脂組成物からなる薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１５に、この絶縁基材１５を貫通するバイアホール１３が形成され、このバイアホール１３に導電性ペーストを硬化してなる導電材１４が充填され、さらに、この絶縁基材１５の所定位置には後述する半導体装置１８を収納するための開口部１６が形成されている。
【００２３】
図２は、本発明の開口が形成された穴明き配線基材３の４つの例を示す概略平面図である。但し、図２においては穴明き配線基材３に形成される導体配線は省略している。この例の穴明き配線基材３は、いずれも全体の平面形状が略四角形であるとされる。穴明き配線基材３の中央部には開口部１６が形成されている。この開口部１６の平面形状は、５箇所以上の凹み部１０を持たない図形であるとされる。この５箇所以上の凹み部１０を持たない図形の例としては、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部が曲線形状とされている図形、楕円形等がある。
また、本発明において、「凹み部」とは、開口部１６の平面形状をなす図形において、その内側に向かって膨出した部分をいう。
【００２４】
図２（ａ）では、開口部１６の平面形状は八角形である。図２（ｂ）では、開口部１６の平面形状は、八角形のすべての角部１７が円弧とされている図形である。図２（ｃ）では、開口部１６の平面形状は楕円である。図２（ｄ）では、開口部１６の平面形状は、八角形の４つの角部１７に凹み部１０が形成された図形である。
開口部１６の平面形状としては、八角形以上三十二角形以下で角部１７の数が４の倍数である多角形が好ましく、特に八角形、十二角形、十六角形、二十角形が好ましい。また、開口部１６の平面形状としてより好ましいのは、これらの多角形のすべての角部１７が曲線形状とされている図形である。開口部１６の平面形状がこの図形であると、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、半導体装置１８と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置１８の角部３０と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力がより均等になるからである。
【００２５】
この穴明き配線基材３に用いられる熱可塑性樹脂組成物においては、結晶融解ピーク温度（Ｔｍ）が２６０℃以上である結晶性熱可塑性樹脂組成物、または、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２６０℃以上である非晶性熱可塑性樹脂組成物、液晶転移温度（Ｔｃ）が２６０℃以上である液晶ポリマーから選択された１種以上が好適に用いられる。
【００２６】
結晶融解ピーク温度（Ｔｍ）が２６０℃以上である結晶性熱可塑性樹脂組成物としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を４０重量％、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を６０重量％含む樹脂組成物（ＰＥＥＫ／ＰＥＩ：Ｔｇ＝１８５℃、Ｔｍ＝３３５℃）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を４０重量％、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）を６０重量％含む樹脂組成物（ＰＰＳ／ＰＥＩ：Ｔｇ＝１５０℃、Ｔｍ＝２８０℃）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）を４０重量％、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）を６０重量％含む樹脂組成物（ＳＰＳ／変性ＰＰＥ：Ｔｇ＝１２０℃、Ｔｍ＝２６５℃）等が好適に用いられる。
【００２７】
ガラス転移温度（Ｔｇ）が２６０℃以上である非晶性熱可塑性樹脂組成物としては、例えば、ポリアミドイミド（ＰＡＩ：Ｔｇ＞２６０℃）、ポリイミド（ＰＩ：Ｔｇ＞２６０℃）等、ガラス転移温度（Ｔｇ）を分子設計で適宜調製したものが好適に用いられる。
【００２８】
液晶転移温度（Ｔｃ）が２６０℃以上である液晶ポリマーとしては、サーモトロピック液晶ポリマー等の従来公知の各種のものを用いることができる。このような液晶ポリマーとしては、例えば、芳香族ジオール、芳香族カルボン酸、ヒドロキシカルボン酸等のモノマーから合成される、溶融時に液晶性を示すポリエステルがあり、その代表的なものとしては、パラヒドロキシ安息香酸（ＰＨＢ）とテレフタル酸とビフェノールからなるもの、ＰＨＢと２，６−ヒドロキシナフトエ酸からなるもの、ＰＨＢとテレフタル酸とエチレングリコールからなるものが好適に用いられる。
【００２９】
この熱可塑性樹脂組成物に対しては、その性質を損なわない程度に、他の樹脂や各種添加剤、例えば、無機充填材、安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、核剤、着色剤、滑剤、難燃剤、無機充填材、接着促進剤等を適宜添加してもよい。
無機充填材としては、特に制限はなく、公知のいかなるものも使用できる。例えば、シリカ、タルク、マイカ、雲母、ガラスフレーク、窒化ホウ素（ＢＮ）、板状炭カル、板状水酸化アルミニウム、板状シリカ、板状チタン酸カリウム等が挙げられる。これらは１種類を単独で添加してもよく、２種類以上を組合せて添加してもよい。
また、接着促進剤としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００３０】
[半導体装置内蔵多層配線基板]
図３は本発明の一実施形態の半導体装置内蔵多層配線基板を示す断面図であり、図において、符号１は最上層の配線基材、２は中実の内層基材、３は穴明き配線基材、４は最下層の配線基材となる半導体装置搭載内層基材（以下、単に「半導体装置搭載内装基材」という。）である。
【００３１】
最上層の配線基材１は、通常、熱可塑性樹脂組成物からなる１００μｍ以下の厚みの薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１１であり、この絶縁基材１１の表面及び裏面は平坦化されている。
本発明においては、この熱可塑性樹脂組成物は、穴明き配線基材３に用いられる熱可塑性樹脂組成物と同様の組成物でよいとされる。即ち、この熱可塑性樹脂組成物においては、結晶融解ピーク温度（Ｔｍ）が２６０℃以上である結晶性熱可塑性樹脂組成物、または、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２６０℃以上である非晶性熱可塑性樹脂組成物、液晶転移温度（Ｔｃ）が２６０℃以上である液晶ポリマーから選択された１種以上が好適に用いられる。
【００３２】
中実の内層基材２は、上述した最上層基材１と全く同様の形状の熱可塑性樹脂組成物からなる薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１１の一方の面（図３では上側）に、配線回路形成用の溝部１２が形成されるとともに、絶縁基材１１を貫通するバイアホール１３が形成され、この溝部１２及びバイアホール１３には導電性ペーストを硬化してなる導電材１４が充填されている。
この導電性ペーストとしては、樹脂系低温焼成タイプの銀（Ａｇ）ペースト、銀（Ａｇ）−パラジウム（Ｐｄ）ペースト、銅（Ｃｕ）ペースト、金属系低温焼成タイプの銀（Ａｇ）−スズ（Ｓｎ）ペースト等が好適に用いられる。
【００３３】
半導体装置搭載内層基材４は、上述した最上層の配線基材１と全く同様の形状の熱可塑性樹脂組成物からなる薄板状、フィルム状あるいはシート状の絶縁基材１１の一方の面（図３では上側）に、配線回路形成用の溝部１２が形成されるとともに、絶縁基材１１を貫通するバイアホール１３が形成され、この溝部１２及びバイアホール１３には導電性ペーストを硬化してなる導電材１４が充填され、さらに、この絶縁基材１１上に半導体装置１８が搭載され、この半導体装置１８の端子１９は導電材１４により構成される配線回路に電気的に接続されている。
【００３４】
これら最上層の配線基材１、中実の内層基材２、穴明き配線基材３、半導体装置搭載内層基材４は、上からこの順に積層されて基材を構成する熱可塑性樹脂組成物が熱圧着により融着一体化された積層構造とされ、これら基材１〜４各々の配線回路及び各基材１〜４間を電気的に接続する配線は、導電性ペーストを硬化してなる導電材１４により構成することで導通するようになっている。
【００３５】
本発明の半導体装置内蔵多層配線基板では、穴明き配線基材３として、半導体装置１８を収納するために形成された開口部１６の平面形状が５箇所以上の凹み部１０を持たない図形、例えば、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部１７が曲線形状とされている図形、楕円形等のいずれかである配線基材を使用している。
【００３６】
図４（ａ）にこの穴明き配線基材３と半導体装置１８を積層融着した半導体装置内蔵多層配線基板の一例を示す。この例では、開口部１６の平面形状が八角形であり、半導体装置１８の平面形状が四角形であるものを用いている。
こうした構成をとることにより、融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、半導体装置１８と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置１８の角部３０と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になる。そのため、半導体装置を搭載した基材を含む複数の配線基材を積層し、熱圧着し、融着一体化する際に、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じるのを防止することができ、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合を防止することができる。また、ボイドの形成を防止するので、吸湿リフロー耐熱性の低下を防止することができ、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成することができる。その結果、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性の安定性を向上させることができ、半導体装置や配線基材の信頼性を向上させることができる半導体装置内蔵多層配線基板を得られる。
【００３７】
また、開口部１６の平面形状が、すべての角部１７が曲線形状とされている多角形であると、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、半導体装置１８と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置１８の角部３０と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力がより均等になるので好ましい。
【００３８】
なお、この例で開口部１６の平面形状が５箇所以上の凹み部１０を持たない図形、例えば、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部１７が曲線形状とされている図形、楕円形等のいずれかである穴明き配線基材３を用いるのは、凹み部１０を５箇所以上設けると、穴明き配線基材３において半導体装置の角部３０に対応する部分以外に凹み部１０を設けざるを得なくなり、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、開口部の辺部において熱可塑性樹脂が先に半導体装置に融着して、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等にならなくなるので好ましくないからである。
【００３９】
また、本発明の半導体装置内蔵多層配線基板では、多角形の平面形状を有する半導体装置１８と、穴明き配線基材３において半導体装置１８を収納するように形成された開口部１６との隙間２０が半導体装置の角部３０において最小であるとしている。
ここで、「隙間」とは、半導体装置１８と開口部１６の間にできる空間を上から見たときに、その空間を投射した平面内に内接する円の直径の長さとして規定することができる。そして、その内接円の直径が最小になるときを、「隙間が最小になる」という。
【００４０】
図４（ｂ）にこの穴明き配線基材３と半導体装置１８を積層融着した半導体装置内蔵多層配線基板の一例を示す。この例では、開口部１６の平面形状が八角形であり、半導体装置１８の平面形状が四角形であるものを用いている。
この例では、半導体装置１８と開口部１６の間にできる空間を上から見たときに、その空間を投射した平面内に内接する円の直径の長さが半導体装置の角部３０において最小である。
こうした構成をとることにより、融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、半導体装置１８と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置１８の角部３０と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になる。そのため、半導体装置を搭載した基材を含む複数の配線基材を積層し、熱圧着し、融着一体化する際に、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じるのを防止することができ、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合を防止することができる。また、ボイドの形成を防止するので、吸湿リフロー耐熱性の低下を防止することができ、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成することができる。その結果、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性の安定性を向上させることができ、半導体装置や配線基材の信頼性を向上させることができる半導体装置内蔵多層配線基板を得られる。
【００４１】
一方、図４（ｃ）に従来の穴明き配線基材３と半導体装置１８を積層融着した半導体装置内蔵多層配線基板の一例を示す。この例では、開口部１６の平面形状が四角形であり、半導体装置１８の平面形状が四角形であるものを用いている。
この例では、融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、開口部の辺部において熱可塑性樹脂が先に半導体装置に融着して、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等にならず、特に半導体装置の角部３０では圧力が不足する。その結果、この例の半導体装置内蔵多層配線基板においては、半導体装置と配線基材との間や、半導体装置同士の間に配線歪みや変形が生じ、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合が生じ、また、ボイドが形成されやすく、したがって、吸湿リフロー耐熱性の低下が起こり、ひいては、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性が不安定になり、半導体装置や配線基材の信頼性の向上を図ることができなくなっている。
【００４２】
[半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法]
次に、本実施形態の半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法について図５〜図８に基づき説明する。
ここでは、まず、個々の配線基材、即ち、最上層の配線基材、中実の内層基材、穴明き配線基材、半導体装置搭載内層基材の製造方法について説明し、次いで、これらの配線基材を用いた半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法について説明する。
【００４３】
（１）最上層の配線基材及び中実の内層基材
まず、図５（ａ）に示すように、表面及び裏面が平坦化された熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材２１を作製する。この絶縁基材２１は、そのままで最上層基材となる。
次いで、図５（ｂ）に示すように、この絶縁基材２１の表面に、スタンパ２２の凸部２３を熱転写する。この熱転写の条件は、例えば、温度：１７５〜２０５℃、圧力：２０〜６０ｋｇ／ｃｍ２である。
この熱転写により、図５（ｃ）に示すように、絶縁基材２１の表面に配線回路形成用溝部１２が形成される。
【００４４】
スタンパ２２は、絶縁基材２１に対して離型性の良好な材質、例えば、ガラス、セラミックス等により構成されたもので、特に、３〜５ｍｍの厚みの耐熱ガラスが好適に用いられる。このスタンパ２２は、耐熱ガラス板上にフォトリソグラフ法を用いてレジストマスクを形成し、その後、このレジストマスクを用いてサンドブラスト法により配線回路パターンに対応する凸部２３を形成することにより作製される。
【００４５】
次いで、図５（ｄ）に示すように、絶縁基材２１の所定位置に、レーザもしくは機械ドリル等を用いて絶縁基材２１を貫通する貫通孔を形成し、バイアホール１３とする。このバイアホール１３は、スタンパにより配線回路形成用溝部１２と同時に成形しても構わない。
次いで、図５（ｅ）に示すように、スキージ印刷等により配線回路形成用溝部１２及びバイアホール１３内に導電性ペースト２５を充填し、その後、この導電性ペースト２５を１２０℃〜１６０℃で、３０分〜６０分加熱して硬化させ、導電材１４とする。
次いで、図示しない研磨機を用いて絶縁基材２１上に残っている導電材１４ａを研削して除去するとともに、絶縁基材２１の表面を平坦化する。
以上により、中実の内層基材２６を得ることができる。
【００４６】
（２）穴明き配線基材
図６（ａ）に示すように、その表面及び裏面が平坦化された熱可塑性樹脂組成物からなる絶縁基材３１を作製する。
この絶縁基材３１の厚みは、半導体装置１８の厚みに対して１．０５〜１．２０倍とする。
【００４７】
次いで、図６（ｂ）に示すように、絶縁基材３１の所定位置に、レーザもしくは機械ドリル等を用いて絶縁基材３１を貫通する貫通孔を形成し、バイアホール１３とする。
次いで、図６（ｃ）に示すように、スキージ印刷等によりバイアホール１３内に導電性ペースト２５を充填し、その後、この導電性ペースト２５を１２０℃〜１６０℃で、３０分〜６０分加熱して硬化させ、導電材１４とする。
【００４８】
次いで、図６（ｄ）に示すように、図示しない研磨機を用いて絶縁基材３１上に残っている導電材１４ａを研削して除去するとともに、絶縁基材３１の表面を平坦化する。
次いで、図６（ｅ）に示すように、図示しない打ち抜き用の成型機を用いて、この絶縁基材３１の所定箇所に半導体装置収納用の開口部３２を打ち抜く。開口部３２を打ち抜くための金型の平面形状は、５箇所以上の凹み部を持たない図形、例えば、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部が曲線形状とされている図形、楕円形であるとされるが、この金型の平面形状としては、八角形以上三十二角形以下で角部の数が４の倍数である多角形が好ましく、特に八角形、十二角形、十六角形、二十角形が好ましい。また、この金型の平面形状としてより好ましいのは、これらの多角形のすべての角部が曲線形状とされている図形である。こうして、穴明き配線基材３３を得ることができる。
この開口部３２の寸法・形状は、絶縁基材３１が熱圧着される前では半導体装置１８に対して所定の隙間が生じるように、また、絶縁基材３１が熱圧着された際には半導体装置１８の周囲に密着するように、その平面視の寸法・形状が設定される。例えば、半導体装置１８の占有面積に対して１．０１〜１．０５倍とされる。
【００４９】
（３）半導体装置搭載内層基材
図７（ａ）に示すように、上記で得られた中実の内層基材２６上の所定位置に、半導体装置１８を配置し、この半導体装置１８上にヒーター内蔵の熱圧着治具２８を載置し、この熱圧着治具２８を押下させることにより、半導体装置１８を絶縁基材２１に熱圧着する。熱圧着は、例えば、温度：１８０〜２００℃、圧力：１０〜１００ｋｇ／ｃｍ２の条件で行う。
【００５０】
この熱圧着により、図７（ｂ）に示すように、半導体装置１８の端子１９が絶縁基材２１の導電材１４、すなわち導電回路に電気的に接続されるとともに、半導体装置１８と絶縁基材２１とが融着一体化された半導体装置搭載内層基材２９を得ることができる。
【００５１】
（４）半導体装置内蔵多層配線基板
まず、図８に示すように、ヒーター内蔵の積層治具４１内に、弾性及び離型性を有するクッションフィルム４２、半導体装置搭載内層基材２９、穴明き配線基材３３、中実の内層基材２６、絶縁基材２１及び弾性及び離型性を有するクッションフィルム４２をこの順に重ねる。
【００５２】
次いで、押圧治具４３を押下させかつ加熱することにより、これら半導体装置搭載内層基材２９〜絶縁基材２１に熱圧着を施す。
この熱圧着の条件の一例を挙げると、温度：２２０〜３００℃、圧力：１０〜６０ｋｇ／ｃｍ２である。
こうして、熱圧着を施すことにより、各基材が融着一体化され本発明の半導体装置内蔵多層配線基板を得ることができる。
【実施例】
【００５３】
次に、本実施形態の半導体装置（ＩＣチップ）内蔵多層配線基板４０の実施例及び比較例について説明する。
【００５４】
（実験例１）
実施例１においては、開口部１６の平面形状が八角形である穴明き配線基材３を用いた。比較例１においては、開口部１６の平面形状が四角形である穴明き配線基材３を用いた。これらの穴明き配線基材３と四角形の平面形状を有する半導体装置（ＩＣチップ）を、熱圧着し、融着一体化させた。
実験例１では、図９に示すように、四角形の半導体装置（ＩＣチップ）のひとつの角部がＸ軸方向には４．１１５の座標を有し、Ｙ軸方向には３．０４５の座標を有している。そして、図９に示すような穴明き配線基材３の３つの節（ｎｏｄｅ）の座標変化を測定した。この結果を、表１に示す。
【００５５】
【表１】
2005057135.tif 000003
【００５６】
表１により、実施例１においては、物体の角部と辺部において、穴明き配線基材３の樹脂と半導体装置（ＩＣチップ）との間にできる空間の差が小さいのに対し、比較例１では、穴明き配線基材３の樹脂の変形量が辺部において大きく、角部において小さくなることが分かった。これにより、実施例１の方が、配線基材としてより適していることが分かる。
【００５７】
（実験例２）
実施例２においては、開口部１６の平面形状が八角形である穴明き配線基材３を用いた。実施例３においては、開口部１６の平面形状は、実施例２における八角形のすべての角部１７が円弧とされている図形である穴明き配線基材３を用いた。比較例２においては、開口部１６の平面形状が四角形である穴明き配線基材３を用いた。これらの穴明き配線基材３を熱圧着して、形状を変化させた。なお、これらの例においては、開口部には何も収納しなかった。この結果を、図１０から図１２に示す。図１０から図１２は、それぞれ加熱後の穴明き配線基材のひとつの開口部１６付近の形状を表しているが、それぞれの図中の破線は、加熱前の穴明き配線基材の形状を表している。また、図中、丸付きの数字はおよそ樹脂の変形量を表しており、数字が大きいところほど変形量が大きい。図１０は実施例２に対するものであり、図１１は実施例３に対するものであり、図１２は比較例２に対するものである。
【００５８】
図１０の実施例１と図１１の実施例２では、開口部の角部の形状が直角に近いのに対して、図１２の比較例１では、開口部の角部の形状がより尖っていることが分かる。これは、穴明き配線基材３の角部においては、辺部に比べて熱可塑性樹脂の変形量が少ないことに起因するものであると推測される。
また、図１０の実施例１と図１１の実施例２を比較すると、開口部のすべての角部に曲線をつけることにより、角部の形状をより直角に近くすることができることが分かる。  
【００５９】
本実施形態の穴明き配線基材３及びこれを用いた半導体装置内蔵多層配線基板によれば、半導体装置搭載内層基材４、穴明き配線基材３、中実の内層基材２、最上層の配線基材１を順次積層し、熱圧着し、融着一体化する際に、半導体装置を収納するために形成された開口部１６の平面形状が５箇所以上の凹み部１０を持たない図形、例えば、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部１７が曲線形状とされている図形、楕円形等のいずれかである穴明き配線基材３を用いているので、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、半導体装置１８と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置１８の角部３０と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になる。そのため、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じるのを防止することができ、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合を防止することができる。また、ボイドの形成を防止するので、吸湿リフロー耐熱性の低下を防止することができ、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成することができる。その結果、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性の安定性を向上させることができ、半導体装置や配線基材の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、本実施形態の穴明き配線基材３及びこれを用いた半導体装置内蔵多層配線基板によれば、半導体装置搭載内層基材４、穴明き配線基材３、中実の内層基材２、最上層の配線基材１を順次積層し、熱圧着し、融着一体化する際に、多角形の平面形状を有する半導体装置１８と、この半導体装置１８が搭載された配線基材に隣接して配置された穴明き配線基材３においてこの半導体装置を収納するように形成された開口部１６との隙間２０が半導体装置の角部３０において最小であるようにしているので、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、半導体装置１８と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置１８の角部３０と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になる。そのため、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じるのを防止することができ、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合を防止することができる。また、ボイドの形成を防止するので、吸湿リフロー耐熱性の低下を防止することができ、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成することができる。その結果、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性の安定性を向上させることができ、半導体装置や配線基材の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
本実施形態の半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法によれば、半導体装置搭載内層基材４、穴明き配線基材３、中実の内層基材２、最上層の配線基材１を順次積層し、熱圧着し、融着一体化する際に、半導体装置を収納するために形成された開口部１６の平面形状が５箇所以上の凹み部１０を持たない図形、例えば、五角形以上の多角形、前記多角形のすべての角部１７が曲線形状とされている図形、楕円形等のいずれかである穴明き配線基材３を用いているので、積層・熱圧着・融着一体化時に、穴明き配線基材３を構成する熱可塑性樹脂が形状変化して半導体装置１８との空間を埋めていく過程で、半導体装置１８と熱可塑性樹脂との間の空間が、半導体装置１８の角部３０と辺部とにおいて同程度に小さくなることにより、半導体装置１８に対する熱可塑性樹脂の圧力が均等になる。そのため、半導体装置自体や、半導体装置と配線基材との間に配線歪みや変形が生じるのを防止することができ、したがって、オープン／ショート（Ｏ／Ｓ）等の配線不良や寸法のずれ等の不具合を防止することができる。また、ボイドの形成を防止するので、吸湿リフロー耐熱性の低下を防止することができ、高密度かつ超小型の３次元実装モジュールにおける配線ピッチのファイン化を達成することができる。その結果、半導体装置や配線基材の初期特性及び動作特性の安定性を向上させることができ、半導体装置や配線基材の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の一実施形態の穴明き配線基材を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の穴明き配線基材を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態の半導体装置内蔵多層配線基板を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る最上層の配線基材、及び、中実の内層基材の製造方法を示す過程図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る穴明き配線基材の製造方法を示す過程図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体装置搭載内層基材の製造方法を示す過程図である。
【図８】本発明の一実施形態の半導体装置内蔵多層配線基板の製造方法を示す過程図である。
【図９】本発明の実施に係る穴明き配線基材の形状変化前の状態を示す図である。
【図１０】本発明の実施に係る穴明き配線基材の形状変化の状態を示す図である。
【図１１】本発明の実施に係る穴明き配線基材の形状変化の状態を示す図である。
【図１２】従来の穴明き配線基材の形状変化の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  最上層の配線基材
２  中実の内層基材
３  穴明き配線基材
４  半導体装置搭載内層基材
１０  凹み部
１１  絶縁基材
１２  溝部
１３  バイアホール
１４  導電材
１５  絶縁基材
１６  開口部
１７  角部
１８  半導体装置
２０  隙間
２１  絶縁基材
２６  中実の内層基材
２９  半導体装置搭載内層基材
３０  半導体装置の角部
３１  絶縁基材
３２  開口部
３３  穴明き配線基材
【図１】
2005057135.tif 000004
【図２】
2005057135.tif 000005
【図３】
2005057135.tif 000006
【図４】
2005057135.tif 000007
【図５】
2005057135.tif 000008
【図６】
2005057135.tif 000009
【図７】
2005057135.tif 000010
【図８】
2005057135.tif 000011
【図９】
2005057135.tif 000012
【図１０】
2005057135.tif 000013
【図１１】
2005057135.tif 000014
【図１２】
2005057135.tif 000015