(57)【要約】【課題】温度変化によって、コア基板の切断面に、信頼性に影響するような破壊を生じることのないパッケージ用基板を提供する。【解決手段】コア基板と、コア基板の少なくとも一方面に形成された、一または複数の配線層と絶縁層との積層体からなるビルドアップ層とを有するパッケージ用基板において、コア基板の外周縁の内側にコア基板を貫通する複数の貫通穴を設けたことを特徴とする、パッケージ用基板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア基板と、前記コア基板の少なくとも一方面に形成された、一または複数の配線層と絶縁層との積層体からなるビルドアップ層とを有するパッケージ用基板において、
前記コア基板の外周縁の内側に前記コア基板を貫通する複数の貫通穴を設けたことを特徴とする、パッケージ用基板。
【請求項２】
前記貫通穴に樹脂が充填されていることを特徴とする、請求項１に記載のパッケージ用基板。
【請求項３】
前記複数の貫通穴が千鳥配列に配列されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のパッケージ用基板。
【請求項４】
前記コア基板がガラスである、請求項１〜３のいずれかに記載のパッケージ用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップが実装されるパッケージ用基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ用基板は、コア基板に配線層と絶縁層を積層した大判の配線基板を形成した後、配線基板を所要寸法にダイシングして個片化することにより作成される。
【０００３】
近年のパッケージ用基板のコア基板には、電気的特性には優れるものの切断面が脆弱な材料により形成されたものがある。また、配線基板を作成する際に、コア基板上にコア基板と線膨張係数の異なる樹脂層と配線層を複数積層するため、温度変化があると線膨張係数の差により樹脂層、配線層、コア基板で膨張量が変わり、コア基板外周部に応力を発生させることが知られている。コア基板が割れの起きやすい脆性材料の場合、コア基板の割れが生じる（非特許文献１）。コア基板をガラス基板とする積層体の場合、数十μｍより厚いガラス基板では、その端面から裂ける問題が起き易い。
【０００４】
コア基板断面のクラックは、ダイシング直後またはその後の工程で、傷部分からコア基板内部に蓄積された内部応力が開放されることにより発生し、コア基板が裂ける方向に割れが生じる可能性がある。
【０００５】
このような割れを発生させない個片化法としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１では、コア基板の外周側面部にあたる部分に金属層を形成し、個片化後に露出した金属層をエッチング処理により取り除き、コア基板と絶縁層との間に溝部を作製する。この溝部はコア基板の外周付近に応力が加わることを抑制することができる。これによりコア基板に破壊が生じることを、簡易な構成によって効果的に抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５―２３１００５号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】“Empirical investigations on Die Edge Defects Glass-Panel Based Interposer for Advanced Packaging”Frank Wei, et al., 2015, Electronic Components & Technology Conference(2015)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、コア基板上の金属層をダイシングブレードで切断するため、ダイシングブレードの目詰まりによる切削力の低下から、コア基板断面に多くのクラックを発生させてしまう懸念がある。また、ダイシング工程により個片化した直後にコア基板の破壊が発生する懸念がある。
【０００９】
そこで、本願発明は、温度変化によって、コア基板の切断面に、信頼性に影響するような破壊を生じることのないパッケージ用基板を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、コア基板と、コア基板の少なくとも一方面に形成された、一または複数の配線層と絶縁層との積層体からなるビルドアップ層とを有するパッケージ用基板において、コア基板の外周縁の内側にコア基板を貫通する複数の貫通穴を設けたことを特徴とするものである。貫通穴がある事により、貫通穴付近の内部応力が緩和されることで、コア基板が裂ける方向に割れが生じるような信頼性に影響する破壊が発生せず、信頼性の高いパッケージ用基板を提供することができる。
【００１１】
上記パッケージ基板において、貫通穴に樹脂が充填されていることが好ましい。樹脂を充填することで貫通穴近傍の熱膨張率、弾性率が見かけ上ビルドアップ層と近づき、温度変化によりコア基板にかかる負荷がより低減され、より信頼性の高いパッケージ用基板を提供することができる。
【００１２】
複数の貫通穴が千鳥配列に配列されていることが好ましい。千鳥配列とすることで貫通穴と貫通穴の距離を一定に保った上で最も密に貫通穴を配置でき、最大の応力緩和の効果が得られ、より信頼性の高いパッケージ用基板を提供することができる。
【００１３】
コア基板はガラスであってもよい。ガラスは割れが発生しやすいため、本発明の効果が大きく得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる配線基板によれば、脆弱なコア基板を有する配線基板であっても、個片化した後のパッケージ用基板に対し、大きな温度変化、繰り返しの温度変化がかかっても、コア基板断面の割れが発生せず、信頼性の高いパッケージ用基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】パッケージ用基板の概略構成を示す断面図である。
【図２】パッケージ用基板を作成する工程を説明する模式図である。
【図３】パッケージ用基板を作成する工程を説明する断面図である。
【図４】パッケージ用基板を作成する工程を説明する断面図である。
【図５】パッケージ用基板を作成する工程を説明する断面図である。
【図６】パッケージ用基板を作成する工程を説明する断面図である。
【図７】パッケージ用基板を作成する工程を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明にかかる配線基板の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の単なる一形態であって、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１７】
本明細書において、「パッケージ用基板」とは、個片化された積層体をいう。また、「基板パネル」とは、ダイシングにより個片化される前のパッケージ用基板が連結された状態のものをいう。一般的には基板製造段階においては、基板パネルの状態で作成し、その後ダイシング工程にて個片化し、パッケージ用基板を得る。
【００１８】
図１は、パッケージ用基板の一態様の概略構成を示す断面図である。本実施形態におけるパッケージ用基板１００は、コア基板１０と、コア基板１０の両面に積層された配線層２０と絶縁層３０で構成されたビルドアップ層５０とを含む。
【００１９】
（コア基板）
コア基板１０は、基板パネル２００および基板パネル２００を個片化した後のパッケージ用基板１００の電気特性を向上させる材料であればよい。例えば、コア基板１０として、ガラス基板、シリコン基板、セラミック基板、プラスチック板、プラスチックテープ等を用いることができる。好ましくはガラス基板を用いる。本発明のコア基板１０に用いるガラス基板は、表面を当分野で一般的に行われている方法により処理されたものであってもよい。例えば、表面に粗化処理を行ったものであってもよく、フッ酸で処理したものであってもよく、また、ガラス基板表面にシリコン処理を施したものであってもよい。本発明の一態様において、コア基板１０に用いるガラス基板は表面に下地層（図示せず）を形成してもよい。コア基板１０の厚さは、特に限定されないが、好ましくは３００μｍ〜５００μｍである。
【００２０】
コア基板１０には、応力緩和用貫通穴７０と電気接続用貫通穴８０とが形成されている。応力緩和用貫通穴７０は、パッケージ用基板１００の外周縁に沿って複数設けられている。応力緩和用貫通穴７０の内部には、ビルドアップ層５０に用いられる樹脂と同等の熱膨張率、弾性率、延性を有した材料により充填されている。また、電気接続用貫通穴８０には導電材料の積層や充填により貫通電極が形成され、この貫通電極によりパッケージ用基板１００の両面の配線層２０が電気的に接続される。
【００２１】
（ビルドアップ層）
ビルドアップ層５０は、コア基板１０の厚さ方向の表面上に形成される。ビルドアップ層５０は、配線層２０と絶縁層３０から成る。ビルドアップ層５０は、一層であってもよいし、複数層であってもよい。
【００２２】
配線層２０は、当分野で通常用いられる導電性材料を用いて形成することができる。具体的には、配線層２０は、銅、銀、すず、金、タングステン、導電性樹脂などを用いて形成することができる。好ましくは銅が用いられる。
【００２３】
また、配線層２０は、当分野で一般的に行われている方法により形成することができる。配線層２０の形成方法は、これらに限定されないが、サブトラクティブ法、セミアディティブ法、インクジェット法、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷を用いることができる。好ましくはセミアディティフ法である。
【００２４】
絶縁層３０は、当分野で通常用いられる絶縁性材料を用いて形成することができる。具体的には、絶縁層３０は、エポキシ樹脂系材料、エポキシアクリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂などを用いて形成することができる。これらの絶縁性材料は、充填剤を含んでもよい。本発明の絶縁層３０を形成する絶縁性材料には線膨張係数が７〜１３０ｐｐｍ／Ｋのエポキシ配合樹脂が一般的に入手し易く好ましい。
【００２５】
また、絶縁性材料は、液状であっても、フィルム状であってもよい。絶縁性材料が液状の場合、絶縁層３０は、スピンコート法、ダイコータ法、カーテンコータ法、ロールコータ法、ドクターブレード法、スクリーン印刷などの当分野で一般的に行われている方法により形成することができる。絶縁性材料がフィルム状の場合、例えば真空ラミネート法により絶縁層３０を形成することができる。上記のように形成された絶縁層３０は、加熱または光照射により硬化させてもよい。
【００２６】
以下、本実施形態に係るパッケージ起用基板の製造方法を説明する。
【００２７】
図２は、コア基板への貫通穴形成工程を説明する模式図であり、図３〜７は、パッケージ用基板を作成する工程を説明する断面図である。
【００２８】
（応力緩和用貫通穴形成）
まず、図２に示すように、コア基板１０に応力緩和用貫通穴７０及び電気接続用貫通穴８０を形成する。貫通穴の形成方法としては、放電加工、レーザー加工、フッ酸などの薬液処理、これらの組合せになどが挙げられるが、それらに限定されるものではない。応力緩和用貫通穴７０の配置は信号ライン、電源ライン、グランドなど、配線版として必要な機能を有した配線の外側であればどこでもよいが、好ましくは基板端部から１ｍｍ以内の範囲に配置することが望ましい。また、数、径についても限定されるものではないが、好ましくは全周に均一に配置し、径は加工可能な範囲で小さくする。応力緩和用貫通穴７０の配列は、穴と穴の距離が一定となるような千鳥配列とすることが望ましい。この場合、列数については限定されない。コア基板１０に、基板表裏の導通を取るための電気接続用貫通穴８０を形成する場合は、応力緩和用貫通穴７０及び電気接続用貫通穴８０を同時に形成することが好ましい。
【００２９】
（コア基板直上配線形成）
次に、図３に示すように、配線層２０を形成する。上述したように、配線層２０は、銅、銀、すず、金、タングステン、導電性樹脂などを用いて形成することができる。好ましくは銅が用いられる。配線形成方法は限定しない。配線形成方法としては例えばセミアディティブ工法によるＣｕめっき配線などがある。また、コア基板１０に形成した電気接続用貫通穴８０の内部にも導電性材料を積層または充填して貫通電極を形成する。
【００３０】
（貫通穴充填）
次に、図４に示すように、応力緩和用貫通穴７０を充填する。応力緩和用貫通穴７０の充填は、配線層形成時にＣｕめっきで埋める方法、配線形成後に電導ペーストで充填する方法、樹脂で埋める方法などがある。好ましくは、絶縁層３０に用いられる樹脂と同等の熱膨張率、弾性率、延性を有した材料であることが望ましい。尚、応力緩和用貫通穴７０の充填は、絶縁層形成時に行ってもよい。また、応力緩和用貫通穴７０の充填時に、電気接続用貫通穴８０の内部も同時に充填しても良い。
【００３１】
（絶縁層形成）
次に、図５に示すように、配線層２０上に絶縁層３０を形成する。上述したように、絶縁層３０は、絶縁層３０は、エポキシ樹脂系材料、エポキシアクリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂などを用いて形成することができる。これらの絶縁性材料は、充填剤を含んでもよい。配線層２０と絶縁層３０とを複数層積層する場合は、上述した配線層２０形成工程と絶縁層形成工程とを繰り返し行う。
【００３２】
（ソルダーレジスト形成、表面処理）
次に、図６に示すように、最外層を形成する。最外層の形成方法、材料は特に限定されるものではないが、ソルダーレジストと呼ばれる感光性の樹脂材料４０を形成することが多い。また、配線層の表面処理として、ＯＳＰ処理、金めっき処理、Ｓｎめっき処理などを施すことがあるが、特に限定されない。
【００３３】
（個片化）
次に、図７に示すように、基板パネル２００をダイシングブレード６０により個片化し、パッケージ用基板１００を得る。
【００３４】
個片化工程では、ダイシングの際に発生する衝撃によりコア基板１０の端面に微小なクラックが発生し易い（例えば、非特許文献１参照）。コア基板１０の端面にクラックが存在すると、配線層と樹脂層の熱応力がコア基板に引っ張り応力を発生させ、コア基板のクラックを拡大させ、コア基板の剥離に繋がる虞がある。しかしながら、本発明では、パッケージ用基板１００の外周部内側に、応力緩和用貫通穴７０を設けることで、コア基板１０と、絶縁層３０と、配線層２０の熱応力差による、コア基板１０の端面に対する引っ張り応力を低減し、応力によるクラックの発生を低減することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明および効果について具体的な例を用いて説明するが、実施例は本発明の適用範囲を限定するものではない。
【００３６】
（実施例１）
まず、図２に示すように、板厚寸法が３００μｍのコア基板１０（アルミノ珪酸塩ガラス）を準備し、コア基板１０に応力緩和用貫通穴７０を形成した。応力緩和用貫通穴７０は放電加工により形成した。応力緩和用貫通穴７０の径は６０μｍとし、中心間距離が１２０μｍの千鳥配置２列でパッケージ用基板の外周から０.５ｍｍの位置に設けた。また、同時に表裏の電気的接続を得る為の電気接続用貫通穴８０も設けた。
【００３７】
次に、図３に示すように、コア基板１０の厚さ方向の表面に銅めっきにより５μｍの厚みの配線層２０を形成した。銅配線の形成にはセミアディティブ法を使用した。次に、図４に示すように、配線基板１０の表裏面に線膨張係数が３４ｐｐｍのエポキシ配合樹脂である絶縁性材料を真空ラミネートすることにより積層し、絶縁層３０を形成した。このとき同時に応力緩和用貫通穴７０及び電気接続用貫通穴８０を絶縁性材料で充填した。図５に示すように、配線層２０の形成と絶縁層３０の形成、層間の導通を得る為のビア加工を繰り返すことで、ビルドアップ層５０を得た。次にソルダーレジスト４０を形成し、フォトリソグラフィープロセスにより、接合パッドを露出させた。つぎに接合パッドの表面処理としてＯＳＰ処理を施した。
【００３８】
次に、図６に示すように、ダイシングブレード６０によって基板パネル２００をダイシングして図１に示すパッケージ用基板１００を得た。ダイシングブレード６０には、先端の幅が１５０μｍであるものを用いた。
【００３９】
実施例１によるパッケージ用基板２０個に対し、１２５℃から−５５℃の温度変化を与える試験を１０００サイクル行った。その結果、コア基板の割れなど信頼性の低下は起きなかった。
【００４０】
（比較例１）
貫通穴７０を外周に形成しないこと以外は、実施例１と同様にして、パッケージ用基板を得た。比較例１によるパッケージ用基板は、２０個の内１３個コア基板の割れが起きた。
【００４１】
以上のように、パッケージ用基板１００において、貫通穴を外周内側に配置した本発明のパッケージ用基板は、絶縁樹脂と配線層の熱応力による割れの発生率を低下させることができたと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、半導体パッケージの配線基板として利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０    コア基板
２０    配線層
３０    絶縁層
４０    ソルダーレジスト
５０    ビルドアップ層
６０    ダイシングブレード
７０    応力緩和用貫通穴
８０    電気接続用貫通穴
１００  パッケージ用基板
２００  基板パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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