(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層に形成された複数のビアホール内のビアホール導体と、前記ビアホール導体と前記絶縁層表面に形成された広域メタライズ層との間の絶縁を保つために個々の前記ビアホールの周囲毎に形成された外周絶縁部を有する配線基板であって、
前記広域メタライズ層の開口部が前記外周絶縁部を形成し、前記外周絶縁部の平面形状が、垂直に交わる長軸と短軸とを持ち、隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホールの中心を結ぶ直線の方向と垂直の方向に広い楕円状、長円状もしくは、２つの円を部分的に重ねた形状のいずれかであり、前記隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホール間には前記広域メタライズ層が存在し、前記長径をａ、前記短径をｂ、隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホールの中心間距離をｃとすると、ｂ＜ｃ＜ａの関係が成り立つ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、ハイブリッドＩＣ、チップ抵抗、電子部品等を収納するためのパッケージ等に使用される配線基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＩＣパッケージ等に使用される配線基板では、絶縁層で隔てられた導体層間を電気的に接続するために複数のビアホールが形成され、その内面壁にビアホール導体が形成されるか、その内部にビアホール導体が充填されている。また、前記ビアホールが穴開けされた絶縁層の表面には、電源用またはグランド用の広域メタライズ層が前記ビアホールの周囲を避けるように形成される。すなわち、前記広域メタライズ層の開口部が前記外周絶縁部を形成し、前記ビアホール導体と前記広域メタライズ層との絶縁が保たれる。
【０００３】
例えば図３に示すように、従来の配線基板１０の絶縁層の表面において、ビアホール２０の周囲に形成された外周絶縁部４０は、ビアホール２０の周囲に平面形状が同心円状となるように形成されていた。
【０００４】
また、図４に示すように、ビアホール２０、２０間のショートを防止するために外周絶縁部５０を広くとり、隣接するビアホール２０、２０間に広域メタライズ層３０の一部が存在せず、多数のビアホールを囲む形状（帯状）となるように外周絶縁部５０が形成されていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体素子、ハイブリッドＩＣ、チップ抵抗、電子部品等を収納する配線基板では、一般的に、ビアホールの数が非常に多く、数千個を越える場合がある。また、例えば、ビアホールどうしの間隔は７００μｍ以下と狭く、ビアホールの直径は３００μｍ以下である。
【０００６】
近年、特性上や最終製品の小型化等の要求から、配線基板の寸法の小型化も要求されている。このため、ビアホールの配置が高密度化して間隔が狭くなり、外周絶縁部の大きさも小型化する必要がある。また、ショート不良を防止し、ビアホール導体と広域メタライズ層の間の絶縁を保つためには、製法上の精度にもよるが、これらの間隔が例えば約１００μｍ程度必要である。
【０００７】
図３のように、外周絶縁部４０の平面形状が円状である場合には、ビアホール２０の周囲に均等の幅で、外周絶縁部４０を形成している。このため、ビアホール導体２０’を中心とする全方向に対してショートする可能性があり、不良となりやすい。また、このようなショートを防止するためには、全方向に対して精密な位置決めが必要となり、生産効率の低下を招く。
【０００８】
また、高密度化に伴ないビアホール導体２０’、２０’間の距離が狭くなった場合には、隣り合う外周絶縁部同士が重なりあう。結果として、図４のように、外周絶縁部５０が広くなり、多数のビアホール２０を一つの外周絶縁部５０が包む帯状となる。この場合には、ショート不良や生産効率の低下の問題は生じないが、隣接する個々のビアホールの間に広域メタライズ層が存在しないため、電気の流れが遮断されることとなり、電気的特性が悪くなるといった問題が生じていた。
【０００９】
これに対し、各外周絶縁部を小さくして隣り合う外周絶縁部同士が重なりあわないようにすると、製造時の精度向上に限界があるため、本来絶縁されるべきビアホール導体と広域メタライズ層とが電気的にショートしてしまう。
【００１０】
本発明の目的は、高密度化されたビアホールを有する配線基板において、ビアホール内に形成されたビアホール導体と広域メタライズ層のショート不良を防止すると同時に、隣り合う外周絶縁部が重なり合わないようにして、電気的特性の低下を防止することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記の手段を講じることにより解決することが可能である。絶縁層に形成された複数のビアホール内のビアホール導体と、前記ビアホール導体と前記絶縁層表面に形成された広域メタライズ層との間の絶縁を保つために個々の前記ビアホールの周囲毎に形成された外周絶縁部を有する配線基板であって、前記広域メタライズ層の開口部が前記外周絶縁部を形成し、前記外周絶縁部の平面形状が、垂直に交わる長軸と短軸とを持ち、隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホールの中心を結ぶ直線の方向と垂直の方向に広い楕円状、長円状もしくは、２つの円を部分的に重ねた形状のいずれかであり、前記隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホール間には前記広域メタライズ層が存在し、前記長径をａ、前記短径をｂ、隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホールの中心間距離をｃとすると、ｂ＜ｃ＜ａの関係が成り立つことを特徴とする配線基板。
を要旨とする。
【００１２】
請求項１の発明によれば、外周絶縁部は、個々のビアホールの周囲毎に均等の幅で形成されておらず、長軸と短軸を持つ形状に形成されている。ビアホール導体と広域メタライズ層との間の絶縁部分（外周絶縁部）の幅が、狭い部分と広い部分との両方が存在することになる。このため、個々のビアホールの周囲毎の一部に幅の広い外周絶縁部を形成しているので、ビアホールを中心とする全方向に対してショートする可能性は減少する。よって、ビアホールを高密度化しても、ショート不良となる確率が減少し歩留り率も向上する。つまり、短軸方向での位置決め精度は要求されるが、長軸方向での位置決め精度は緩和されるため、位置決め作業が容易となる。
【００１３】
加えて、隣接するビアホールの間に広域メタライズ層が存在するため、上記のようにショート不良を回避すると同時に、電気的特性が低下することを防止することが可能となる。
【００１５】
請求項１の発明によれば、個々のビアホールの周りの外周絶縁部は、隣接するビアホールの中心を結ぶ直線の方向に幅の狭い形状となり、隣接するビアホールの中心を結ぶ直線の方向と垂直の方向に幅の広い形状を持つ。このため、個々のビアホールの周囲毎の一部に幅の広い外周絶縁部を形成しているので、ビアホールを中心とする全方向に対してショートする可能性は減少する。よって、ビアホールを高密度化しても、ショート不良となる確率が減少し歩留り率も向上する。
【００１６】
加えて、隣接するビアホールの間に広域メタライズ層が存在するため、上記のようにショート不良を回避すると同時に、電気的特性が低下することを防止することが可能となる。
【００１８】
請求項１の発明によれば、さらに確実にビアホールと広域メタライズ層のショートを防止することを実現する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について述べる。
図１は、本発明の第一の実施例である配線基板１のビアホール付近の拡大平面図である。配線基板１は、アルミナを主成分とするセラミックからなる絶縁層にビアホール２が穴開けされ、その内部はメタライズペーストにより穴埋めされ、ビアホール導体２’が形成されている。また、前記絶縁層の表面に広域メタライズ層３がスクリーン印刷法により形成されている。広域メタライズ層３は、電源用または接地用に用いることができる。ただし、上記絶縁層は、単体に限らず、複数層の積層体として構成されていてもよい。
【００２０】
ビアホール２の周囲の広域メタライズ層３が形成されない部分が、所定の長軸５と短軸６とを持つ平面形状である外周絶縁部４となっている。外周絶縁部４の平面形状は、隣接するビアホールの中心を結ぶ直線の方向と垂直の方向に広くなっており、前記短軸が隣接するビアホールの中心を結ぶ直線上に位置するように、外周絶縁部４が形成されている。
【００２１】
外周絶縁部４の長軸５の長さは５００μｍ、短軸６の長さは３４０μｍ隣接するビアホール２、２の中心間距離７は３７０μｍである。ここで、短軸の長さ６は、隣接するビアホールの中心間距離７よりも短い形状となっており、長軸の長さ５は、隣接するビアホールの中心間距離７よりも長い形状となっている。これによって、より効果的にショート不良を防止することが可能となる。隣接する外周絶縁部４、４の距離８は、ビアホールの中心を結ぶ直線上の最も狭いところで３０μｍである。また、ビアホール２の直径は１００μmである。
【００２２】
また、外周絶縁部の平面形状が前記ビアホールにおいて垂直に交わる長径と短径とを持つ楕円状であり、前記長径をａ、前記短径をｂ、隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホールの中心間距離をｃとすると、ｂ＜ｃ＜ａの関係となっている。
【００２３】
ここで、より好ましい条件は、０．６５≦ｂ／ｃ≦０．９５となる場合である。ｂ／ｃが、０．６５よりも小さいと、ビアホール導体と広域メタライズ層との距離が短くなるためショート不良となる可能性が増す。逆に０．９５よりも大きいと、隣接する外周絶縁部４、４の距離８が短くなるため電気的特性が低下してしまう。
【００２４】
次に、本発明の第一の実施例の配線基板１の具体的な製造方法を説明する。
まず、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）等のセラミック粉末に、ブチラールまたはセルロース等の有機結合材、及びこれらの有機結合材の溶剤等を加えて、公知の方法、例えば、ドクターブレード法にて所定の形に加工された未焼成のグリーンシートを用意する。
【００２５】
次に、前記グリーンシートの所定の位置に、ポンチによる打ち抜きにより同時に複数のビアホール２を形成する。
【００２６】
セラミックグリーンシートに予め形成したビアホール２の内部に上記メタライズペーストをスクリーン印刷法により圧入し、メタライズペーストを充填し、ビアホール導体２’を形成する。前記グリーンシートの表面の所定の位置に、タングステンやモリブデン等の高融点金属を主に含んだメタライズペーストをスクリーン印刷し、ビアホールの周りに上記の形状の外周絶縁部である開口部を持つ広域メタライズ層３を形成する。また、必要に応じて所望のパターンの配線（図示せず。）を形成する。さらに、この未焼成の配線基板は、焼成後、配線基板１となる。
【００２７】
続いて、配線等のためのメタライズペーストがスクリーン印刷された他のセラミックグリーンシートを所定の順に積層しその最上層に加圧により圧着する。この後、未焼成の配線基板を含んだ積層体を、例えば還元雰囲気下、約１５００℃に加熱し所定時間保持して焼成する。次に、公知のメッキ方法により、被メッキ部分にＮｉメッキ、Ａｕメッキ等の必要なメッキをかける。
【００２８】
本発明の配線基板は、ビアホールを有する配線基板全般に適応可能である。また、ビアホールは配線基板およびその積層体を貫通するスルーホールであってもよい。
【００２９】
本発明の第一の実施例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば上記実施形態に制限されることはない。
例えば、上記セラミックグリーンシートは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするものに限らず、窒化アルミニウム、ムライト、コージェライト、Ｓｉ３Ｎ４等のセラミックスや、ガラスセラミック複合材、結晶化ガラス等を用いることができる。
【００３０】
また、配線基板１の金属端子上に搭載するものは、トランジスタ、ＩＣチップ等の半導体素子に限らず、コンデンサ、インダクタンス、抵抗体、ＳＡＷフィルタ等の電子部品等を搭載することが可能である。
【００３１】
更に、配線の材質には、前記タングステンやモリブデンに限らず、Ｍｏ−Ｍｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ等を適用することが可能である。これらの場合、焼成温度および時期は適宜決めればよい。
【００３２】
また、上記実施例は、セラミック配線基板に関するものであったが、ビアホールの周囲に外周絶縁部を有するものであれば適用可能であり、例えばエポキシ樹脂等の樹脂製基板であってもよい。
【００３３】
次に、本発明の第二の実施例である配線基板を図１を引用して説明する。
図１は、本発明の第二の実施例である配線基板１の一例を示している。配線基板１は、以下のような構造をなす。すなわち、表面にＣｕ箔を張り付けた板厚約８００μｍの絶縁層の表面に、広域メタライズ層３がＣｕメッキにより所定のパターンに形成されている。広域メタライズ層３は、電源層又は接地層として用いられ、配線基板１の表面の大部分を被覆するように形成される。配線基板１には、貫通するビアホール２が形成され、その内壁面にはＣｕメッキ層が形成され、ビアホール２の内部には導電性ペーストが充填されている。
【００３４】
広域メタライズ層３の開口部が外周絶縁部４を形成し、外周絶縁部４の平面形状は、長軸と短軸とを持つ楕円状である。また、外周絶縁部４の平面形状が、隣接する外周絶縁部４に存在するビアホールの中心を結ぶ直線の方向と垂直の方向に広くなっている。
【００３５】
外周絶縁部４の長軸の長さ５は５３０μｍ、短軸の長さ６は３６０μｍ、隣接するビアホール２、２の中心間距離７は５１０μｍである。ここで、短軸の長さ６は、隣接するビアホールの中心間距離７よりも短い形状となっており、長軸の長さ５は、隣接するビアホールの中心間距離７よりも長い形状となっている。また、ビアホール２の直径は３００μmである。
【００３６】
また、第一の実施例と同様に、外周絶縁部４の平面形状が前記ビアホールにおいて垂直に交わる長径と短径とを持つ形状であり、前記長径の長さをａ、前記短径の長さをｂ、隣接する別々の外周絶縁部に存在するビアホールの中心間距離をｃとすると、ｂ＜ｃ＜ａの関係が成り立つように形成される。
【００３７】
より好ましい条件は、０．６５≦ｂ／ｃ≦０．９５である。ｂ／ｃが、０．６５よりも小さいと、ビアホール導体と広域メタライズ層との距離が短くなるためショート不良となる可能性が増す。逆に０．９５よりも大きいと、隣接する外周絶縁部４、４の距離８が短くなるため電気的特性が低下してしまう。
【００３８】
本発明の第二の実施例である配線基板１は、例えば下記のように製造される。
まず、絶縁層として板状の耐熱性樹脂板（例えばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）である絶縁層の両表面にＣｕ箔を張り付けたものを用意する。ただし、絶縁層はこれに限らず、繊維強化樹脂板（例えばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等でもよい。次に、前記絶縁層を貫通するビアホール２をドリル等で穴開けし、その表面およびビアホール２の内壁面に無電解Ｃｕメッキおよび電解Ｃｕメッキをし、Ｃｕメッキ層を形成する。さらに、ビアホール２の内部に導電性ペーストを充填する。
【００３９】
さらに、この絶縁層の表面に所定のパターンのエッチングレジストを形成する。このエッチングレジストのパターンは、感光性のエッチングレジストに所定のパターンが形成されたガラスマスクを通してＵＶ光を露光させ、さらに現像することにより形成される。次に、前記エッチングレジストから露出したＣｕメッキ層およびその下側のＣｕ箔の不要部分をエッチングにより除去し、ビアホール導体２’の周りの外周絶縁部４が所定の形状に形成される。また、同時に、所定の形状に広域メタライズ層３が形成される。
【００４０】
エッチングレジストの露光・現像工程においては、配線が高密度になる程、高度のガラスマスク位置決め精度が要求される。ショート不良を防止するために、例えば、ビアホールの周囲の外周絶縁部の幅が２０μm程度要求される。ガラスマスクの位置決めによっては、ビアホール内部のビアホール導体と広域メタライズ層が重なりショート不良となってしまう。
【００４１】
本発明の配線基板によると、ビアホールを高密度化しても、ショート不良となる確率が減少し歩留り率も向上する。加えて、隣接するビアホールの間に広域メタライズ層が存在するため、ショート不良を回避すると同時に、電気的特性が低下することを防止することが可能となる。
【００４２】
本発明の第二の実施例の配線基板１の両表面に、さらに感光性エポキシ樹脂をフィルム化したものを貼り付け、第１樹脂絶縁層を形成し、露光・現像工程により、ビア導体が形成される場所にビアホールを形成する。次に、ビルドアップ層上及びビアホールの内壁面に無電解Ｃｕメッキ層を形成する。無電解メッキ層のうち所望の部分のみを露出させるメッキレジストを形成し、メッキレジストより露出した無電解メッキ層上に電解メッキを施す。その後、メッキレジストを剥離し、さらに不要な無電解メッキ層をエッチングにより除去することにより、第１配線パターン層およびビアホール導体を形成する。同様にして、順次第２樹脂絶縁層および第２配線パターン層、ビアホール導体を形成する。このように配線基板１は多層配線基板のコア材として使用される。
【００４３】
本発明の第二の実施例の配線基板１は、上記に限ることはない。コア材としてではなく、ビルドアップ層としても使用してもよいし、コア材を用いない半導体パッケージのビルドアップ層としても使用してもよい。例えば、エポキシ樹脂の絶縁層にビアホール２をレーザにより穿設し、ビアホール２を電解Ｃｕメッキにより充填してビアホール導体２’とする。ただし、メッキ充填に代えて、ビアホール２に導電性ペーストを印刷充填してもよい。
【００４４】
さらに、この絶縁層の表面にＣｕ箔を形成し、この絶縁層の表面に所定のパターンのエッチングレジストを形成する。このエッチングレジストのパターンは、感光性のエッチングレジストに所定のパターンが形成されたガラスマスクを通してＵＶ光を露光させ、さらに現像することにより形成される。
【００４５】
次に、前記エッチングレジストから露出したＣｕ箔のうち、外周絶縁部となるべき不要部分をエッチングにより除去し、ビアホール導体２’の周りの外周絶縁部４が所定の形状に形成される。また、同時に、所定の形状に広域メタライズ層３が形成される。
【００４６】
このように形成された配線基板１において、外周絶縁部４の長軸の長さ５は１５０μｍ、短軸の長さ６は９０μｍ、隣接するビアホール２、２の中心間距離７は１３５μｍである。ここで、短軸の長さ６は、隣接するビアホールの中心間距離７よりも短い形状となっており、長軸の長さ５は、隣接するビアホールの中心間距離７よりも長い形状となっている。また、ビアホール２の直径は５０μmである。
【００４８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である配線基板のビアホール付近の拡大平面図である。
【図２】本発明の他の実施例である配線基板のビアホール付近の拡大平面図である。
【図３】従来技術による配線基板のビアホール付近の拡大平面図である。。
【図４】従来技術による配線基板のビアホール付近の拡大平面図である。。
【符号の説明】
１，１０  配線基板
２，２０  ビアホール
２’，２０’  ビアホール導体
３，３０  広域メタライズ層
４，４０，５０  外周絶縁部
５  長軸
６  短軸
７  ビアホールの中心間距離
８  ビアホールを結ぶ直線上における外周絶縁部の距離
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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