(57)【要約】  本開示の配線基板１は、絶縁層３と、絶縁層３の表面に位置しており、ニッケルおよびクロム周期表の４族に属する金属；あるいは周期表の６族に属する金属のいずれか一つを含む第１導体層９と、第１導体層９上の外周縁よりも内側に位置する銅を含む第２導体層１０と、第１導体層９および第２導体層１０を被覆する状態で絶縁層３の表面に位置するニッケルを含む第３導体層１１と、第３導体層１１を被覆する状態で位置する金を含む第４導体層１２とを有する。第３導体層１１は、第１導体層９の外周縁よりも外側に張り出している張り出し部１１ａを有しており、張り出し部１１ａと絶縁層３との間に、第４導体層１２が位置している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、
該絶縁層の表面に位置しており、ニッケルおよびクロム；周期表の４族に属する金属；あるいは周期表の６族に属する金属のいずれか一つを含む第１導体層と、
該第１導体層上の外周縁よりも内側に位置する銅を含む第２導体層と、
前記第１導体層および前記第２導体層を被覆する状態で前記絶縁層の表面に位置するニッケルを含む第３導体層と、
該第３導体層を被覆する状態で位置する金を含む第４導体層と、
を有しており、
前記第３導体層は、前記第１導体層の外周縁よりも外側に張り出している張り出し部を有しており、該張り出し部と前記絶縁層との間に、前記第４導体層が位置していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁層は、該絶縁層の下側に位置するビアランドを底部とするビアホールを有しており、前記第１導体層は、前記ビアホールの開口周囲および前記ビアホールの内側における前記絶縁層表面に位置している請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
平面視において、前記張り出し部が位置する前記絶縁層の表面粗さは、前記第１導体層が位置する前記絶縁層の表面粗さよりも大きい請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記張り出し部が位置する前記絶縁層の表面粗さが０．０５〜０．２μｍであり、前記第１導体層が位置する前記絶縁層の表面粗さが０．０２〜０．１μｍである請求項３に記載の配線基板。
【請求項５】
前記絶縁層が、コア用絶縁層とビルドアップ用絶縁層とを含む請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記第３導体層の最表面が、パラジウム膜で形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高機能な電子部品を搭載する配線基板が開発されている。配線基板は、絶縁層の表面に位置する複数の電極を有している。これらの電極は、電子部品の電極と例えば半田を介して接続される。電子部品の高機能化により、その電極数が増大するとともに電極が小型化することに伴い、配線基板の電極も小型化が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１６３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、配線基板の電極の小型化が進むと、電極と絶縁層との接続面積が小さくなり、両者の間の接続強度が小さくなる場合がある。このような場合、例えば配線基板に電子部品を搭載するときなどに、電極に応力が加わり電極と絶縁層との間にクラックが生じることがある。その結果、配線基板と電子部品との接続が不完全になってしまい、電子部品が正常に作動できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の配線基板は、絶縁層と、絶縁層の表面に位置しており、ニッケルおよびクロム；周期表の４族に属する金属；あるいは周期表の６族に属する金属のいずれか一つを含む第１導体層と、第１導体層上の外周縁よりも内側に位置する銅を含む第２導体層と、第１導体層および第２導体層を被覆する状態で絶縁層の表面に位置するニッケルを含む第３導体層と、第３導体層を被覆する状態で位置する金を含む第４導体層とを有する。第３導体層は、第１導体層の外周縁よりも外側に張り出している張り出し部を有しており、張り出し部と絶縁層との間に、第４導体層が位置している。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の配線基板によれば、電子部品が安定して作動することが可能な配線基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示の配線基板の実施形態例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、本開示の配線基板の実施形態例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本開示の配線基板の実施形態例の要部を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、本開示の配線基板の別の実施形態例の要部を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本開示の一実施形態に係る配線基板を、図１〜図３に基づいて説明する。一実施形態の配線基板１は、コア用絶縁層２と、ビルドアップ用絶縁層３と、配線導体４と、電極５と、ソルダーレジスト６とを有している。配線基板１は、平面視で四角形状の平板状である。配線基板１の１辺の長さは５〜８０ｍｍ、厚みが０．１５〜２．０ｍｍ程度である。配線基板１は、例えば上面に高機能集積回路Ｓおよび広帯域メモリＭなどが搭載される。
【０００９】
コア用絶縁層２は、例えば補強用のガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂などを含浸させた絶縁材料を含んでいる。コア用絶縁層２は、配線基板１における補強用の支持体としての機能を有している。コア用絶縁層２の厚みは、例えば５０〜１５００μｍに設定されている。コア用絶縁層２は、強化用のガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数積層して、加熱下でプレス加工を行うことで平板状に形成される。
【００１０】
コア用絶縁層２は、その上面から下面にかけて貫通する複数のスルーホール７を有している。コア用絶縁層２の上下表面の配線導体４同士が、スルーホール７内の配線導体４を介して電気的に接続される。スルーホール７の径は、例えば４０〜５００μｍに設定されている。スルーホール７は、コア用絶縁層２に、ドリル加工、レーザー加工、ブラスト加工などの処理を行うことで形成される。
【００１１】
ビルドアップ用絶縁層３は、コア用絶縁層２の上面および下面に位置している。一実施形態の配線基板１においては、上面および下面にそれぞれ５層のビルドアップ用絶縁層３が位置している。ビルドアップ用絶縁層３は、コア用絶縁層２の上下面において、後述する配線導体４を配置するための領域を確保する機能を有している。ビルドアップ用絶縁層３は、配線導体４を被覆しており、互いに隣接する配線導体４同士の絶縁性を確保する機能を有している。
【００１２】
ビルドアップ用絶縁層３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂などの絶縁材料を含んでいる。ビルドアップ用絶縁層３は、ガラス繊維を含んでいても構わない。しかし、微細な配線導体４の形成や、後述する微小なビアホール８の形成に関しては、ビルドアップ用絶縁層３の平坦性あるいは加工性の観点からガラス繊維を含まない方が有利である。
【００１３】
ビルドアップ用絶縁層３は、絶縁粒子を含有している。絶縁粒子は、例えばシリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などが挙げられる。絶縁粒子は、例えば球状の形状を有しており、平均粒径は、例えば０．１〜０．５μｍに設定されている。球状の形状は、絶縁粒子を高密度に含有するために有利である。絶縁粒子は、ビルドアップ用絶縁層３において、熱膨張係数を小さくして、配線導体４の断線を抑制するなどの役割を有している。ビルドアップ用絶縁層３は、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂中に絶縁粒子を分散させた絶縁層用のフィルムを、真空下でコア用絶縁層２の上下面、あるいは既に形成されたビルドアップ用絶縁層３の表面に配線導体４を被覆するように被着して熱硬化することで形成される。
【００１４】
ビルドアップ用絶縁層３は、配線導体４を底部とする複数のビアホール８を有している。ビルドアップ用絶縁層３を介して上下に位置する配線導体４同士が、ビアホール８内の配線導体４を介して電気的に接続される。ビアホール８の径は、例えば３０〜６０μｍに設定されている。ビアホール８は、例えばビルドアップ用絶縁層３に、レーザー加工処理を施すことによって形成される。レーザー加工の後に、ビアホール８の内部を洗浄して、炭化物などの異物を除去することで、ビアホール８と配線導体４との間の接続強度を向上させることが可能になる。
【００１５】
配線導体４は、コア用絶縁層２の上面および下面、スルーホール７内、ビルドアップ用絶縁層３の上面または下面、およびビアホール８内に位置している。配線導体４は、配線基板１の導電経路を構成するものである。配線導体４は、例えば無電解銅めっき金属および電解銅めっき金属などの良導電性金属を含んでいる。配線導体４は、セミアディティブ法またはサブトラクティブ法などのめっき技術により形成される。具体的には、配線導体４は、コア用絶縁層２の上面および下面、スルーホール７の内部、ビルドアップ用絶縁層３の上面または下面、およびビアホール８内に銅めっき金属を析出させることで形成される。
【００１６】
電極５は、第１電極５ａおよび第２電極５ｂを有している。第１電極５ａは、最上層のビルドアップ用絶縁層３の上面に位置している。第２電極５ｂは、最下層のビルドアップ用絶縁層３の下面に位置している。第１電極５ａは、電子部品の電極と例えば半田を介して接続される。第１電極５ａは、図３に示すように、第１導体層９、第２導体層１０、第３導体層１１および第４導体層１２を含んでいる。
【００１７】
第１導体層９は、ビルドアップ用絶縁層３の表面に位置している。第１導体層９は、第２導体層１０の下地金属としての機能を有しており、ニッケルおよびクロム；チタンなどの周期表の４族に属する金属；あるいはモリブデンなどの周期表の６族に属する金属のいずれか一つを含んでいる。このような第１導体層９は、ビルドアップ用絶縁層３との接続性に優れている。第１導体層９は、平面視で例えば円形状であり、例えば直径は１０〜１５０μｍ、厚みは１０〜１００ｎｍに設定されている。
【００１８】
第１導体層９は、例えばスパッタ工法により形成される。このようなスパッタ工法は、例えばニッケルおよびクロムをビルドアップ用絶縁層３の表面に向けて打ち込む処理を行うため、無電解めっき工法に比べてビルドアップ用絶縁層３と第１導体層９との接続強度の向上に有利である。これにより、第１電極５ａとビルドアップ用絶縁層３との接続強度が向上するため、特に第１電極５ａが微小な場合に有利である。第１電極５ａが位置する領域以外の第１導体層９は、短絡防止のためにエッチングにより除去される。
【００１９】
第２導体層１０は、第１導体層９の上面に位置している。第２導体層１０は、配線基板１と電子部品との間の電気抵抗を低く抑えるために導電性に優れた銅を含んでいる。第２導体層１０は、例えば円柱形状を有しており、例えば直径は７〜１２０μｍ、厚みは５〜３０μｍに設定されている。第２導体層１０は、第１導体層９上の外周縁よりも、例えば１．５〜１５μｍ内側に位置している。
【００２０】
第２導体層１０は、例えば、次のように形成される。まず、第１導体層９の上面にスパッタ工法により銅の薄膜層を形成する。この薄膜層の厚みは例えば１００〜７００ｎｍに設定されている。次に、この薄膜層にセミアディティブ法などの電解めっき工法により円柱形状の銅柱を形成する。このように第１導体層９の上面に、あらかじめ銅の薄膜層を形成しておくことで、電解めっき時の通電抵抗が小さくなり、めっき金属の析出時間の短縮などの点で有利になる。
【００２１】
第３導体層１１は、第１導体層９および第２導体層１０を被覆する状態で、ビルドアップ用絶縁層３の表面に位置している。第３導体層１１は、第２導体層１０と半田との間で金属拡散を抑制するバリア金属としての機能を有しており、ニッケルを含んでいる。
【００２２】
第３導体層１１は、最表面にパラジウム膜が位置していても構わない。パラジウム膜は、ニッケルを含む第３導体層１１よりも金属拡散を抑制する効果が大きい。そのため、第３導体層１１の最表面にパラジウム膜が位置している場合、第２導体層１０と半田との間の金属拡散をさらに抑制する点で有利である。パラジウム膜の厚みは、例えば１０〜５０ｎｍに設定されている。このようなパラジウム膜は、例えば無電解めっき工法により形成される。
【００２３】
第３導体層１１は、第１導体層９の外周縁よりも外側に張り出している張り出し部１１ａを有している。つまり、本例にける第３導体層１１は、平面視で円形状の第１導体層９の円周部に沿う状態で外側に張り出す張り出し部１１ａを有している。張り出し部１１ａは、例えば縦方向（ビルドアップ用絶縁層３表面と垂直方向）が３〜５μｍ、横方向（ビルドアップ用絶縁層３表面と水平方向）が１〜８μｍに設定されている。張り出し部１１ａ以外の第３導体層１１の厚みは、例えば１〜３μｍに設定されている。
【００２４】
第３導体層１１は、例えば無電解めっき工法により形成される。このような無電解めっき工法は、電解めっき工法と比較してめっき装置などが簡易なため、コスト面や装置の管理負担の低減などの点で有利である。無電解めっき処理を施す前に、第１導体層９および第２導体層１０の表面の洗浄を行い、酸化膜などを除去しておくと第３導体層１１と第１導体層９および第２導体層１０との接続強度の向上に有利である。
【００２５】
第４導体層１２は、金を含んでいる。第４導体層１２は、ビルドアップ用絶縁層３の表面に露出する第３導体層１１を被覆する状態で位置しているとともに、張り出し部１１ａとビルドアップ用絶縁層３との間にも位置している。
【００２６】
上述の第３導体層１１を被覆する第４導体層１２は、第３導体層１１の腐食を抑制する機能を有している。第３導体層１１を被覆する第４導体層１２の厚みは、例えば５０〜５００ｎｍに設定されている。
【００２７】
上述の張り出し部１１ａとビルドアップ用絶縁層３との間に位置する第４導体層１２は、張り出し部１１ａ（すなわち第３導体層１１）とビルドアップ用絶縁層３との間に応力が加わった場合に応力を分散させる緩和機能を有している。第１電極５ａは、電子部品の電極と半田を介して接続されるため、例えば電子部品の搭載時あるいは作動時に、電子部品から応力が加わり易い個所である。このため、第４導体層１２は、このような応力を緩和する点で有利である。
【００２８】
金を含む第４導体層１２は、ニッケルを含む第３導体層１１に比べて延性に優れている。このため、上記のように応力を分散させて、張り出し部１１ａ（すなわち第３導体層１１）とビルドアップ用絶縁層３との間にクラックが生じることを抑制することが可能になる。
【００２９】
第２電極５ｂは、外部基板の電極と例えば半田を介して接続され、配線基板１と外部基板との間の導電経路を構成するものである。第２電極５ｂは、例えば無電解銅めっき金属および電解銅めっき金属などの良導電性金属を含んでいる。第２電極５ｂは、セミアディティブ法またはサブトラクティブ法などのめっき技術により、最下層のビルドアップ用絶縁層３の下面に銅めっき金属を析出させることで形成される。
【００３０】
ソルダーレジスト６は、最上層のビルドアップ用絶縁層３の上面、および最下層のビルドアップ用絶縁層３の下面に位置している。ソルダーレジスト６は、第１電極５ａを露出する開口６ａ、および第２電極５ｂを露出する開口６ｂを有している。ソルダーレジスト６は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂などの感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムをビルドアップ用絶縁層３の表面に貼着し、露光および現像により開口６ａ、または６ｂを形成して熱硬化することで形成される。
【００３１】
上述のように、本開示の一実施形態に係る配線基板１は、ビルドアップ用絶縁層３と、その表面に位置しており、ニッケルおよびクロム、周期表の４族に属する金属、あるいは周期表の６族に属する金属のいずれか一つを含む第１導体層９と、第１導体層９上の外周縁よりも内側に位置する銅を含む第２導体層１０と、第１導体層９および第２導体層１０を被覆する状態でビルドアップ用絶縁層３の表面に位置するニッケルを含む第３導体層１１と、第３導体層を被覆する状態で位置する金を含む第４導体層１２とを有している。
【００３２】
第３導体層１１は、第１導体層９の外周縁よりも外側に張り出している張り出し部１１ａを有しているとともに、張り出し部１１ａとビルドアップ用絶縁層３との間に、第４導体層１２が位置している。
【００３３】
金を含む第４導体層１２は、ニッケルを含む第３導体層１１に比べて延性に優れている。このため、第１電極５ａに加わる応力を分散させて、張り出し部１１ａ（すなわち、第３導体層１１）とビルドアップ用絶縁層３との間にクラックが生じることを抑制することが可能になる。
【００３４】
これにより、本開示の配線基板１によれば、配線基板１と電子部品との接続性に優れており、電子部品が安定して作動することが可能な配線基板１を提供することができる。さらに、第４導体層１２が、張り出し部１１ａとビルドアップ用絶縁層３との間に位置していることで、張り出し部１１ａの下部が腐食する事を抑制する点でも有利である。
【００３５】
例えば、配線基板１に電子部品を搭載した後に、両者の間に封止樹脂を注入する場合に、張り出し部１１ａとビルドアップ用絶縁層３との間に封止樹脂が浸入して、両者の間の接続強度が低下してしまうことを抑制する点でも有利である。
【００３６】
本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００３７】
例えば、上述の一実施形態に係る配線基板１においては、第１導体層９が、ビルドアップ用絶縁層３の平面上に位置している場合を示している。この場合とは別に、図４に示すように、ビルドアップ用絶縁層３がその下側に位置するビアランド１３を底部とするビアホール８を有するとともに、第１導体層９が、ビアホール８の開口周囲、ビアホール８の内側におけるビルドアップ用絶縁層３表面、およびビアランド１３上面に位置している場合であっても構わない。
【００３８】
このような場合においても、本開示の配線基板１は、張り出し部１１ａ（すなわち第３導体層１１）とビルドアップ用絶縁層３との間にクラックが生じることを抑制することができる。その結果、第１電極５ａとビアランド１３（すなわち下層側の配線導体４）との電気的な接続が、良好な状態で維持される点で有利である。
【００３９】
平面視において、張り出し部１１ａが位置するビルドアップ用絶縁層３の表面粗さが、第１導体層９が位置するビルドアップ用絶縁層３の表面粗さよりも大きくても構わない。このような場合、第４導体層１２とビルドアップ用絶縁層３との接続面積が大きくなるため、両者の接続強度を向上させることができる。これにより、張り出し部１１ａ（すなわち第３導体層１１）とビルドアップ用絶縁層３との間にクラックが生じることを抑制する点で有利である。
【００４０】
平面視において、張り出し部１１ａが位置するビルドアップ用絶縁層３の表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａが０．０５〜０．２μｍ、第１導体層９が位置するビルドアップ用絶縁層３の表面粗さは、算術平均粗さＲａが０．０２〜０．１μｍに設定されている。後者の表面粗さは、前者の表面粗さに比べて常に小さい。第１導体層９が位置するビルドアップ用絶縁層３の表面粗さは、第１導体層９を平坦状に形成する観点から、小さい方が有利である。
【００４１】
表面粗さは、例えば張り出し部１１ａ、または第１導体層９が位置している領域のビルドアップ用絶縁層３の断面を、走査型電子顕微鏡で撮影した画像を基にして測定すればよい。あるいは、張り出し部１１ａ、または第１導体層９をエッチング除去した後に、これらが位置していた領域を接触式または非接触式の表面粗さ測定装置で測定しても構わない。
【００４２】
上述の実施形態の一例においては、第１電極５ａが配線基板１の上面側にのみ位置している場合を示している。しかし、本開示の配線基板において第１電極は、上面および下面の両方、またはいずれか一方に位置していても構わない。第１電極５ａの位置は、電子部品を搭載する位置に対応するように適当な個所に設ければよい。
【符号の説明】
【００４３】
１    配線基板
３    ビルドアップ用絶縁層
８    ビアホール
９    第１導体層
１０  第２導体層
１１  第３導体層
１１ａ  張り出し部
１２  第４導体層
１３  ビアランド
【図１】
2020004271.tif 000003
【図２】
2020004271.tif 000004
【図３】
2020004271.tif 000005
【図４】
2020004271.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年11月19日(2020.11.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層と、
該絶縁層上に設けられた電極と、を備え、
前記電極は、
該絶縁層の表面に位置しており、ニッケルおよびクロム；周期表の４族に属する金属；あるいは周期表の６族に属する金属のいずれか一つを含む第１導体層と、
該第１導体層上の外周縁よりも内側に位置する銅を含む第２導体層と、
前記第１導体層および前記第２導体層を被覆する状態で前記絶縁層の表面に位置するニッケルを含む第３導体層と、
該第３導体層を被覆する状態で位置する金を含む第４導体層と、
を有しており、
前記第３導体層は、前記第１導体層の外周縁よりも外側に張り出している張り出し部を有しており、該張り出し部と前記絶縁層との間に、前記第４導体層が位置していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記絶縁層は、該絶縁層の下側に位置するビアランドを底部とするビアホールを有しており、前記第１導体層は、前記ビアホールの開口周囲および前記ビアホールの内側における前記絶縁層表面に位置している請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
平面視において、前記張り出し部が位置する前記絶縁層の表面粗さは、前記第１導体層が位置する前記絶縁層の表面粗さよりも大きい請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
前記張り出し部が位置する前記絶縁層の表面粗さが０．０５〜０．２μｍであり、前記第１導体層が位置する前記絶縁層の表面粗さが０．０２〜０．１μｍである請求項３に記載の配線基板。
【請求項５】
前記絶縁層が、コア用絶縁層と、該コア用絶縁層の上面および下面に位置するビルドアップ用絶縁層とを含み、前記電極が前記上面および下面のビルドアップ用絶縁層の一方または両方に位置する請求項１〜４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
前記第３導体層の最表面が、パラジウム膜で形成されている請求項１〜５のいずれかに記載の配線基板。
【請求項７】
コア用絶縁層と、
該コア用絶縁層の上面および下面に位置するビルドアップ用絶縁層と、
最上層のビルドアップ用絶縁層の上面に位置する第１電極と、
最下層のビルドアップ用絶縁層の下面に位置する第２電極と、を備え、
前記第１電極は、
前記最上層のビルドアップ用絶縁層の表面に位置しており、ニッケルおよびクロム；周期表の４族に属する金属；あるいは周期表の６族に属する金属のいずれか一つを含む第１導体層と、
該第１導体層上の外周縁よりも内側に位置する銅を含む第２導体層と、
前記第１導体層および前記第２導体層を被覆する状態で前記絶縁層の表面に位置するニッケルを含む第３導体層と、
該第３導体層を被覆する状態で位置する金を含む第４導体層と、
を有しており、
前記第３導体層は、前記第１導体層の外周縁よりも外側に張り出している張り出し部を有しており、該張り出し部と前記絶縁層との間に、前記第４導体層が位置しており、
前記第２電極は、最下層のビルドアップ用絶縁層の下面に析出させた銅めっき金属からなることを特徴とする配線基板。
【国際調査報告】
2020004271.tif 000007
2020004271.tif 000008
2020004271.tif 000009
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