(57)【要約】    【課題】  高い信頼性の半導体装置の提供    【解決手段】  コア基板２０ｚに半導体素子を収容するキャビティ２６が形成され、コア基板２０ｚ上に樹脂絶縁層５０Ｆ、１５０Ｆが積層されている。キャビティ２６の側壁２６Ｗ側の角部にスリット２６Ｓが形成されているため、キャビティの側壁側角部での応力集中が緩和され、コア基板３０、樹脂絶縁層５０Ｆ、１５０Ｆにクラックが入り難い。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面と該第１面と反対側の第２面とを備えるコア基板と、
前記コア基板の第１面に形成された第１導体層と、
前記コア基板の第２面に形成された第２導体層と、
前記コア基板を貫通して、前記第１導体層と、前記第２導体層とを接続するスルーホール導体と、
前記コア基板の第２面側に導体層と絶縁層とが交互に積層されてなるビルドアップ層と、
前記コア基板の第１面側に形成された第１絶縁層と、
前記第１絶縁層及び前記コア基板を貫通して前記コア基板の第２面に積層された前記ビルドアップ層を露出させるキャビティと、を備えたプリント配線板であって、
前記キャビティの側壁の角部にスリットが形成されている。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板であって、
前記キャビティは矩形状に形成され、
前記スリットは、前記キャビティの対角線を延長した方向に形成されている。
【請求項３】
請求項２のプリント配線板であって、
前記スリットは、前記キャビティの前記対角線を延長した方向に向かって細くなっている。
【請求項４】
第１面と該第１面と反対側の第２面とを備えるコア基板と、
前記コア基板の第１面に形成された第１導体層と、
前記コア基板の第２面に形成された第２導体層と、
前記コア基板を貫通して、前記第１導体層と、前記第２導体層とを接続するスルーホール導体と、
前記コア基板の第２面側に導体層と絶縁層とが交互に積層されてなるビルドアップ層と、
前記コア基板の第１面側に形成された第１絶縁層と、
前記第１絶縁層及び前記コア基板を貫通して前記コア基板の第２面に積層された前記ビルドアップ層を露出させるキャビティと、を備えたプリント配線板であって、
前記キャビティが５角形以上の多角形または円形または楕円形に形成されている。
【請求項５】
請求項１又は請求項４のプリント配線板であって、
前記コア基板の第１面側にはビルドアップ層が形成されない。
【請求項６】
請求項１又は請求項４のプリント配線板であって、
前記コア基板は芯材を含む樹脂から成り、
前記絶縁層は芯材を含まない樹脂から成る。
【請求項７】
請求項１又は請求項４のプリント配線板であって、
前記ビルドアップ層を構成する前記コア基板の第２面側の最下層の絶縁層を貫通するビア導体を備え、
前記ビア導体のボトム面がパッドを構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装エリアを露出するためのキャビティを有するプリント配線板に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、電子部品を内蔵する配線基板を開示している。特許文献１の配線基板は、電子部品内蔵用の貫通孔を有するコア基板と、コア基板の両面に形成されたビルドアップ層とから成る。そして、クラックや気泡が生じにくくするため、貫通孔の側面同士がなす内隅部に面取りが成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３０９２０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている配線基板は、ビルドアップ層がコア基板の上下で対称であるため、貫通孔でクラックの入る頻度は高くないと考えられる。ここで、ビルドアップ層がコア基板の上下で非対称の構成を採用した場合、応力の不均衡が生じ易くなり、貫通孔でクラックが入る頻度が高くなると予想される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のプリント配線板は、第１面と該第１面と反対側の第２面とを備えるコア基板と、前記コア基板の第１面に形成された第１導体層と、前記コア基板の第２面に形成された第２導体層と、前記コア基板を貫通して、前記第１導体層と、前記第２導体層とを接続するスルーホール導体と、前記コア基板の第２面側に導体層と絶縁層とが交互に積層されてなるビルドアップ層と、前記コア基板の第１面側に形成された第１絶縁層と、前記第１絶縁層及び前記コア基板を貫通して前記コア基板の第２面に積層された前記ビルドアップ層を露出させるキャビティと、を備える。そして、前記キャビティの側壁の角部にスリットが形成されている。
【０００６】
実施形態のプリント配線板は、コア基板の第１面側には第１絶縁層が形成され、第２面側には複数層の絶縁層から成るビルドアップ層が形成されている非対称構造である。更に、コア基板にキャビティが形成されており、コア基板の剛性が低下している。このため、コア基板、絶縁層に熱応力が加わった際に、クラックが生じ易い。実施形態では、キャビティの側壁側角部にスリットが形成されているため、キャビティの側壁側角部での応力集中が緩和され、コア基板、絶縁層にクラックが入り難い。
【０００７】
また、実施形態では、キャビティが５角形以上の多角形に形成されているため、４角形のキャビティよりも側壁側角部での応力集中が緩和され、コア基板、絶縁層にクラックが入り難い。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の断面図であり、図１（Ｂ）は第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図であり、図１（Ｃ）は、第１実施形態の改変例に係るプリント配線板の第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図であり、図１（Ｄ）はスリットの拡大図である。
【図２】図２（Ａ）は第１実施形態に係る第１応用例の断面図であり、図２（Ｂ）は半導体装置の第２応用例の断面図である。
【図３】第２実施形態、及び第２実施形態の改変例に係るプリント配線板の第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[第１実施形態]
図１（Ａ）は第１実施形態のプリント配線板１０を示す。第１実施形態のプリント配線板１０は、第１面Ｓと第１面と反対側の第２面Ｆとを有する第１回路基板１３０と第３面Ｖと第３面と反対側の第４面Ｗとを有する第２回路基板１５５を有する。
【００１０】
図１（Ａ）に示されている第２回路基板１５５は、交互に積層されている導体層（最下層の導体層）５８Ｆ、導体層（最上層の導体層）１５８Ｆと樹脂絶縁層（最下層の樹脂絶縁層）５０Ｆ、樹脂絶縁層（最上層の樹脂絶縁層）１５０Ｆとから成るビルドアップ層５５Ｆで形成されている。第２回路基板１５５は第１回路基板１３０の第２面Ｆ上に積層されている。第２回路基板の第３面Ｖと第１回路基板の第２面Ｆは接している。
第２回路基板の樹脂絶縁層５０Ｆ、１５０Ｆは樹脂と無機粒子で形成されている。
各樹脂絶縁層はビア導体用の開口６８Ｆ、１６８Ｆを有し、各開口は第４面Ｗ側から第３面Ｖ側に向かってテーパーしている。
各樹脂絶縁層の開口６８Ｆ、１６８Ｆにビア導体６０Ｆ、１６０Ｆが形成されている。各ビア導体の側壁は第４面Ｗ側から第３面Ｖ側に向かってテーパーしている。ビア導体により隣接する導体層が接続されている。
第２回路基板１５５は第３面Ｖの略中央部分に図１（Ｂ）に示される実装エリアＳＭＦを有する。図１（Ｂ）のＸ１−Ｘ１断面が図１（Ａ）に対応する。実装エリアは第１回路基板の開口（キャビティ）２６により露出されている。実装エリア上にＩＣチップ等の電子部品が実装される。
実施形態では、ビルドアップ層５５Ｆに含まれる導体層、樹脂絶縁層を区別する上で、第１回路基板１３０に近い方を下層側、遠い方を上層側とする。つまり、導体層５８Ｆ（第２面Ｆ側の最下層の導体層）、第２の導体層１５８Ｆ（第２面Ｆ側の最上層の導体層）、樹脂絶縁層５０Ｆ（第２面Ｆ側の最下層の樹脂絶縁層）、第２の樹脂絶縁層１５０Ｆ（第２面Ｆ側の最上層の樹脂絶縁層）となる。
【００１１】
図１（Ａ）に示されている第１回路基板１３０はコア基板３０を有する。コア基板は、樹脂と芯材（補強部材）を含む絶縁基板２０ｚと第１導体層３４Ｓと第２導体層３４Ｆとスルーホール導体３６で形成されている。絶縁基板は第１面Ｓと第１面Ｓと反対側の第２面Ｆを有する。絶縁基板の第１面とコア基板の第１面は同じ面であり、絶縁基板の第２面とコア基板の第２面は同じ面である。絶縁基板は、さらに、無機粒子を含んでも良い。第１導体層３４Ｓは第１面上に形成されていて、第２導体層３４Ｆは第２面上に形成されている。第１導体層と第２導体層はスルーホール導体で接続されている。第１回路基板は、さらに、第２回路基板の実装エリアＳＭＦを露出するための開口２６を有している。図１（Ａ）では、プリント配線板が第１導体層上に導体層を有していない。その場合、第１導体層は最上の導体層である。
【００１２】
図１（Ａ）に示されるように、コア基板３０の第２面Ｆと第２導体層３４Ｆ上に第１の樹脂絶縁層５０Ｆが形成されている。第１の樹脂絶縁層５０Ｆに樹脂絶縁層５０Ｆを貫通するビア導体６０Ｆ（６０ＦＩ、６０ＦＯ）用の開口６８Ｆ（６８ＦＩ、６８ＦＯ）が形成されている。
第１の樹脂絶縁層５０Ｆ上に第２回路基板内の導体層５８Ｆが形成されている。
ビア導体６０Ｆ用の開口６８Ｆにビア導体６０Ｆが形成されている。ビア導体６０Ｆは、導体層（第２回路基板内の導体層）５８Ｆと第２導体層３４Ｆを接続している接続用ビア導体６０ＦＯと電子部品を実装するための実装用ビア導体６０ＦＩを有する。接続用ビア導体６０ＦＯは第１回路基板内のスルーホール導体のランド３６Ｌに直接接続されることが好ましい。ランド３６Ｌはスルーホール導体を覆っている導体とスルーホール導体の周りの導体で形成されていて、第２導体層３４Ｆに含まれる。
実装用ビア導体は実装エリアＳＭＦ内に形成されている。実装用ビア導体６０ＦＩは、第１の樹脂絶縁層５０Ｆのビア導体用の開口６８ＦＩ内に形成されている。実装用ビア導体６０ＦＩのボトム（Ｃ４パッド）７３ＳＩは開口６８ＦＩにより露出される。また、Ｃ４パッド７３ＳＩは、第１回路基板の開口２６により露出される。実装用ビア導体のボトム（Ｃ４パッド）は、開口２６と開口６８ＦＩにより露出される。
接続用ビア導体６０ＦＯは、第１の樹脂絶縁層５０Ｆの開口６８ＦＯ内に形成されている。接続用ビア導体６０ＦＯのボトム６０ＦＢはスルーホール導体のランド３６Ｌに直接接続している。
【００１３】
図１（Ａ）に示されるように、樹脂絶縁層（第１の樹脂絶縁層）５０Ｆを貫通する実装用ビア導体６０ＦＩのボトムは露出していて、第１パッド（Ｃ４パッド）７３ＳＩとして機能する。第１パッドは第２回路基板の実装エリアに形成されている。第１パッド７３ＳＩ上に電子部品と接続するための半田バンプ７６ＳＩ（図２（Ａ）参照）を形成することができる。
【００１４】
第１実施形態のプリント配線板では、ビア導体用の開口は樹脂絶縁層の下面から樹脂絶縁層の上面に向かってテーパーしている。そのため、パッドのサイズをさらに小さくすることができる。第１パッドのピッチをさらに小さくすることができる。プリント配線板のサイズが小さくなる。高機能な電子部品をプリント配線板に実装することができる。
【００１５】
図１（Ａ）に示されるように、第１の樹脂絶縁層５０Ｆと導体層５８Ｆ上に第２の樹脂絶縁層１５０Ｆが形成されている。第２の樹脂絶縁層１５０Ｆに樹脂絶縁層１５０Ｆを貫通する第２のビア導体１６０Ｆ用の開口１６８Ｆが形成されている。
第２の樹脂絶縁層１５０Ｆ上に第２回路基板内の第２の導体層１５８Ｆが形成されている。
第２のビア導体１６０Ｆ用の開口１６８Ｆに第２のビア導体１６０Ｆが形成されている。第２のビア導体１６０Ｆは、導体層（第２回路基板内の第２の導体層）１５８Ｆと導体層５８Ｆを接続している。
【００１６】
プリント配線板は第２回路基板の樹脂絶縁層（最上層の樹脂絶縁層）１５０Ｆと導体層（最上層の導体層）１５８Ｆ上にビルドアップ層上のソルダーレジスト層７０Ｆを有することができる。ビルドアップ層上のソルダーレジスト層７０Ｆに導体層（最上層の導体層）１５８Ｆを露出する開口７１Ｆが形成されている。開口７１Ｆにより露出される導体層１５８Ｆはマザーボードと接続するパッド７３Ｆとして機能する。
パッド７３Ｆ上に保護膜７２を形成することができる。保護膜は、パッドの酸化を防止するための膜である。保護膜は、例えば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｐｄ／ＡｕやＯＳＰ（Organic Solderability Preservative）膜で形成される。
実装用ビア導体６０ＦＩのボトム（Ｃ４パッド）上に保護膜を形成することができる。
【００１７】
貫通孔２８は、絶縁基板２０ｚの第１面Ｓ側の第１開口部２８Ｓと第２面Ｆ側の第２開口部２８Ｆで形成されている。第１開口部２８Ｓは第１面から第２面に向かってテーパーしていることが好ましい。第２開口部２８Ｆは第２面から第１面に向かってテーパーしていることが好ましい。このような形状を有する貫通孔２８内にスルーホール導体３６が形成されている。図１（Ａ）に示されているスルーホール導体３６は例えば、ＵＳ７７８６３９０に開示されている方法で製造されてもよい。
【００１８】
絶縁基板２０ｚは補強部材と樹脂で形成されている。絶縁基板２０ｚは、さらに、無機粒子を含んでも良い。補強部材の例はガラス繊維やガラスクロスやアラミド繊維である。無機粒子の例はシリカやアルミナである。
【００１９】
プリント配線板は、第１回路基板１３０の第１面Ｓと第１導体層３４Ｓ上にソルダーレジスト層７０Ｓを有することができる。上側のソルダーレジスト層７０Ｓに第１導体層３４Ｓを露出する開口７１Ｓが形成されている。開口７１Ｓにより露出される第１導体層３４Ｓは第２のパッケージ基板３３０を搭載するためのパッド（第２パッド）７３Ｓとして機能する。第２パッド上に保護膜７２を形成することができる。第２のパッケージ基板３３０は図２（Ｂ）に示されている。
【００２０】
図２（Ａ）は、第１実施形態のプリント配線板１０の第１応用例（半導体装置）２２０を示す。第１応用例２２０は、パッケージ基板（第１のパッケージ基板）である。
半導体装置２２０では、第１回路基板１３０の開口２６内にＩＣチップなどの電子部品９０が収容されている。ＩＣチップ９０は、開口２６から露出するＣ４パッド７３ＳＩに半田バンプ７６ＳＩにより実装される。開口２６内にはＩＣチップを封止する充填樹脂１０２が充填されている。
【００２１】
図２（Ｂ）は、第１実施形態のプリント配線板１０の第２応用例（ＰＯＰモジュール）３００を示す。第２応用例では、半導体装置２２０に接続体７６ＳＯを介して第２のパッケージ基板３３０が搭載されている。第２のパッケージ基板３３０は上基板３１０と上基板上に実装されているメモリ等の電子部品２９０を有する。接続体７６ＳＯは、上側のソルダーレジスト層７０Ｓの開口７１Ｓにより露出される第２導体層（第２パッド）７３Ｓ上に形成されている。図２（Ｂ）では、接続体７６ＳＯは、半田バンプ７６ＳＯである。半田バンプ以外の接続体の例はめっきポストやピンなどの金属ポスト（図示せず）である。めっきポストやピンの形状は円柱である。直円柱が好ましい。
上基板３１０上に電子部品２９０を封止するモールド樹脂３０２が形成されている。
【００２２】
第１回路基板は、絶縁基板２０ｚの第１面と第１導体層上に交互に積層されている樹脂絶縁層と導体層を有することができる。その場合、樹脂絶縁層と導体層上に上側のソルダーレジスト層７０Ｓが形成される。その場合、上側のソルダーレジスト層７０Ｓの直下の導体層が最上層の導体層である。
【００２３】
プリント配線板１０は、ビルドアップ層上のソルダーレジスト層７０Ｆの開口７１Ｆから露出されるパッド７３Ｆに、マザーボードと接続するための半田バンプ７６Ｆを有しても良い。
【００２４】
第１回路基板１３０を構成する絶縁基板２０ｚは芯材に樹脂を含浸させたプリプレグを積層して成る。芯材の例は、ガラスクロスやガラス繊維やアラミド繊維である。樹脂の例は、エポキシ樹脂やＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂である。
【００２５】
ＩＣチップを封止する充填樹脂１０２、及び、第１の樹脂絶縁層５０Ｆ、第２の樹脂絶縁層１５０Ｆは、芯材を含有せず、無機フィラーを含有する樹脂から成る。樹脂の例は、エポキシ樹脂やＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂を主としてなる樹脂である。無機フィラーとしては、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、マグネシウム化合物およびケイ素化合物からなる群より選択される少なくとも一種からなる粒子等が挙げられる。更に、シリカ、アルミナ、ドロマイト等が挙げられる。
【００２６】
図１（Ｂ）に示されるように第１回路基板のキャビティ２６の側壁２６Ｗ側の４隅の各角部にスリット２６Ｓが形成されている。スリット２６Ｓは、プリント配線板の厚み方向に垂直に、断面楕円形状に形成されている。スリット２６Ｓは、第１回路基板のキャビティ２６の側壁２６Ｗ側の４隅の各角部に形成されている。スリット２６Ｓは、矩形状のキャビティ２６の対角線ＡＸ１、ＡＸ２を延長した方向に形成されている。スリット２６Ｓは、キャビティの対角線ＡＸ１、ＡＸ２を延長した方向に向かって細くなっている。コア基板２０ｚによって支持されていないキャビティエリアにおいて、非対称構造による反りの応力が集中する懸念があるが、図１（Ｂ）に示すような断面楕円形のスリット形状とすることで、反りに追従しやすくなり、応力の局所的な集中を抑制することができる。
【００２７】
第１実施形態のプリント配線板は、コア基板３０の第１面Ｓ側には第１絶縁層（ソルダーレジスト層）７０Ｓが形成され、第２面Ｆ側には２層の樹脂絶縁層５０Ｆ、１５０Ｆから成るビルドアップ層５５Ｆが形成されている非対称構造である。更に、コア基板３０にキャビティ２６が形成されており、コア基板３０の剛性が低下している。このため、コア基板３０、樹脂絶縁層５０Ｆ、１５０Ｆに熱応力が加わった際に、クラックが生じ易い。また更に、充填樹脂１０２は熱膨張率が低く、充填樹脂でＩＣチップを封止する際に、充填樹脂の応力がコア基板、樹脂絶縁層に加わる。第１実施形態では、キャビティ２６の側壁２６Ｗ側の角部にスリット２６Ｓが形成されているため、キャビティの側壁側角部での応力集中が緩和され、コア基板、樹脂絶縁層にクラックが入り難い。
【００２８】
[第１実施形態の改変例]
図１（Ｃ）は第１実施形態の改変例に係るプリント配線板の第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図である。第１実施形態の改変例では、第１回路基板のキャビティ２６の側壁２６Ｗ側の４隅の各角部にスリット２６Ｓが形成されている。図１（Ｄ）にスリット２６Ｓが拡大され示される。第１実施形態では、スリット２６Ｓは断面半円形状に形成されている。側壁２６Ｗからのスリット２６Ｓの開口部２６ＳＯの径ａ１は、スリット２６Ｓを構成する半円の直径ｂ１よりも小さい。即ち、奥側が広くなることで、スリット２６Ｓでの応力の集中が避けられている。第１実施形態の改変例のプリント配線板においてもキャビティ２６の側壁２６Ｗ側の角部にスリット２６Ｓが形成されているため、キャビティの側壁側角部での応力集中が緩和され、コア基板、樹脂絶縁層にクラックが入り難い。
【００２９】
第１実施形態のプリント配線板は、芯材を備え剛性の高い絶縁基板２０ｚを用いるため、プリント配線板の反りを小さくすることができる。
【００３０】
[第２実施形態]
図３（Ａ）は、第２実施形態に係るプリント配線板の第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図である。第２実施形態においては、キャビティ２６が、プリント配線板の厚み方向の垂線上から見て５角形に形成されている。このため、各キャビティ２６の側壁２６Ｗ同士がなす内隅部２６ＷＣで生じる応力が４角形のキャビティとの比較で軽減される。キャビティの側壁側角部（内隅部）２６ＷＣでの応力集中が緩和され、コア基板、樹脂絶縁層にクラックが入り難い。
【００３１】
図３（Ｂ）は、第２実施形態の第１改変例に係るプリント配線板の第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図である。第２実施形態の第１改変例においては、キャビティ２６が、プリント配線板の厚み方向の垂線上から見て６角形に形成されている。このため、各キャビティ２６の側壁２６Ｗ同士がなす内隅部２６ＷＣで生じる応力が４角形のキャビティとの比較で軽減される。キャビティの側壁側角部（内隅部）２６ＷＣでの応力集中が緩和され、コア基板、樹脂絶縁層にクラックが入り難い。キャビティの形状は、５角形以上の多角形であれば、キャビティの側壁側角部での応力集中が緩和される。
【００３２】
図３（Ｃ）は、第２実施形態の第２改変例に係るプリント配線板の第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図である。第２実施形態の第２改変例においては、キャビティ２６が、プリント配線板の厚み方向の垂線上から見て円形に形成されている。第２実施形態の第２改変例では、キャビティ２６の側壁２６Ｗに角部が無いため、角部での応力集中が生じ無い。
【００３３】
図３（Ｄ）は、第２実施形態の第３改変例に係るプリント配線板の第１回路基板と第１回路基板の開口から露出する実装エリアを示す平面図である。第２実施形態の第３改変例においては、キャビティ２６が、プリント配線板の厚み方向の垂線上から見て楕円形に形成されている。第２実施形態の第３改変例では、キャビティ２６の側壁２６Ｗに角部が無いため、角部での応力集中が生じ無い。
【符号の説明】
【００３４】
１０  プリント配線板
２６  キャビティ
２６Ｓ  スリット
３６  スルーホール導体
５０Ｆ  第１の樹脂絶縁層（最下層の樹脂絶縁層）
５８Ｆ  導体層
６０Ｆ  ビア導体
９０  ＩＣチップ
１０２  充填樹脂
１３０  第１回路基板
１５０Ｆ  第２の樹脂絶縁層（最上層の樹脂絶縁層）
１５５  第２回路基板
【図１】
2017011157.tif 000003
【図２】
2017011157.tif 000004
【図３】
2017011157.tif 000005