JP2009239163A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】コア層の少なくとも一方の主面上において導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる、いわゆる樹脂製配線基板において、外部接続端子とのコンタクトエラーを防止する構造体を提供する。
【解決手段】コア層の少なくとも一方の主面において、導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも一層積層され、最表面においてレジスト層１８が形成されてなる配線基板において、前記レジスト層１８に、前記導体層の表面が露出するようにして開口部１８ａを形成し、前記開口部１８ａの壁面の少なくとも一部を、前記レジスト層１８の膜面に対して垂直とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、配線基板に関し、特にコア層とこのコア層上に積層された樹脂絶縁層とを含む樹脂製配線基板に関する。

近年、コア層の少なくとも一方の主面上において導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる配線基板、いわゆる樹脂製配線基板を用い、この上に半導体素子を搭載して半導体パッケージを製造することが盛んに行われている。

前記半導体素子は、前記配線基板の主面上の半導体素子搭載領域のパッド上に形成されたはんだバンプを介して電気的に接続する。上記はんだバンプは、前記配線基板の前記主面上にはんだペーストを印刷し、リフローして半球状に形成する。その後、前記配線基板をはんだバンプ平坦化装置の支持治具上にセットし、押圧治具の平坦な押圧面ではんだバンプを押圧することによって、前記はんだバンプの頂部を押し潰して平坦化する。

一方、前記配線基板の裏面側には、ソケットに挿入して、電気的に接続したりするための外部接続端子と接触する金属端子パッドが形成されている。なお、このような配線基板はランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）と呼ばれている。また、前記配線基板の裏面側には、ベース基板と電気的に接続するための外部接続端子が形成されている場合がある。なお、この場合、外部接続端子の形態に依存して、前記配線基板は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）あるいはピングリッドアレイ（ＰＧＡ）などに分類される。

前記外部接続端子は、前記配線基板の前記裏面側に形成されているレジスト層を適当なマスクを介して露光及び現像することにより、前記レジスト層に開口部を形成して金属端子パッドを露出させた後、前記開口部に挿入することによって前記金属端子パッドと電気的に接続する。

従来においては、例えば特許文献１に記載するように、前記レジスト層に対する露光は、単一の光源を用い、この光源から発せられた光を凸レンズ等で絞った後、照射させることによって実施していた。
特開２００７−２２７６５４号

しかしながら、従来のように単一の光源を用いた場合では、前記レジスト層の厚さ方向において均一に露光処理を行うことができず、後に現像処理を施すことによって得られる開口部は、その壁面が厚さ方向に沿って外方から内方に向けて傾斜する、すなわち前記開口部の直径が上方（露光側）から下方へ向けて減少するように傾斜した、いわゆるすり鉢状となる。

この結果、上記開口部の下側に露出する上記金属端子パッドの面積は、実際の露光面積よりも小さくなってしまい、上記外部接続端子を前記開口部内に挿入した際の、前記金属端子パッドとの実質的な接触面積が減少してしまうという問題があった。したがって、特にランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）構造の配線基板においては、上記外部接続端子であるピンと上記開口部との僅かな位置ずれ等が存在することによって、前記外部接続端子と前記金属端子パッドとのコンタクトエラーが生じる場合があった。

また、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）においても、上記開口部がすり鉢状になっていることに起因して、上記外部接続端子である半田ボールが上記開口部底部まで入らず、この場合においても、上記外部接続端子と上記金属端子パッドとのコンタクトエラーが生じるという問題があった。

本発明は、導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる、いわゆる樹脂製配線基板において、外部接続端子とのコンタクトエラーを防止することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
コア層の少なくとも一方の主面において、導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも一層積層され、最表面においてレジスト層が形成されてなる配線基板において、
前記レジスト層には、前記導体層の表面が露出するようにして形成された開口部が形成され、前記開口部の壁面の少なくとも一部は、前記レジスト層の膜面に対して垂直であることを特徴とする、配線基板に関する。

本発明によれば、配線基板の最表面、例えば裏面側に形成されたレジスト層において、少なくとも一部の壁面が前記レジスト層の膜面に対して垂直となるようにして開口部を形成しているので、前記開口部の底部において露出する導体層、例えば金属端子パッドの露出面積が、従来の開口部の直径が上方（露光側）から下方へ向けて減少するように傾斜した、いわゆるすり鉢状の開口部の底部に露出する導体層、例えば金属端子パッドの露出面積と比較して増大する。

したがって、外部接続端子を前記開口部内に挿入した際の、前記金属端子パッドとの実質的な接触面積を増大させることができるので、特にランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）構造の配線基板においては、上記外部接続端子であるピンと上記開口部との僅かな位置ずれ等に起因した、前記外部接続端子と前記金属端子パッドとのコンタクトエラーを抑制することができる。

また、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）においても、上記外部接続端子である半田ボールが上記開口部底部まで入るようになるので、上記外部接続端子と上記金属端子パッドとのコンタクトエラーを抑制することができるようになる。

なお、本発明の一態様において、前記開口部における前記壁面の相対向する部分を、前記レジスト層の前記膜面に対して垂直とすることができる。この場合、前記開口部の底部に露出する導体層の面積をさらに増大させることができるので、上述した外部接続端子とのコンタクトエラーをより効果的に抑制することができる。

また、本発明の他の態様において、前記開口部における前記壁面の相対向する部分を、前記レジスト層の前記膜面に対してテーパ状とすることができる。この場合、特に上記外部接続端子として半田ボールを使用するような場合、前記半田ボールが前記テーパ状の壁面に沿って前記開口部内に容易に流れ込むようになるので、前記開口部底面に露出した導体層と前記半田ボールとのコンタクトを容易に取ることができる。

また、前記開口部における前記壁面が前記レジスト層の膜面に対して垂直であると、前記開口部の端部において欠けが生じやすくなる。しかしながら、本態様では、前記開口部の前記壁面を部分的にテーパ状としているので、上述した開口部の欠けを防止できるようになる。

さらに、本態様においても、前記開口部底面に露出した前記導体層の面積を増大させることができるので、上記半田ボール等の外部接続端子と前記導体層とのコンタクトをより確実に行うことができ、これらの間に生じるコンタクトエラーを抑制することができる。

なお、本発明において、“開口部の壁面がレジスト層の膜面に対して垂直である”とは、前記壁面の、前記開口部底部からの立ち上がり角度が８５度以上９５度以下である場合を意味する。すなわち、前記開口部の製造上の設計マージン等の問題から、完全な垂直９０度に対してプラスマイナスに５度の範囲までを垂直と規定するものである。

以上説明したように、本発明によれば、導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなる、いわゆる樹脂製配線基板において、外部接続端子とのコンタクトエラーを防止することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

（配線基板）
最初に、本発明の方法に使用する配線基板の構成について説明する。但し、以下に示す配線基板はあくまでも例示であって、導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも１層積層されてなるような樹脂製配線基板であれば特に限定されるものではない。

図１及び２は、本実施形態における配線基板の平面図であり、図１は、前記配線基板を上側から見た場合に状態を示し、図２は、前記配線基板を下側から見た場合の状態を示している。また、図３は、図１及び２に示す前記配線基板をＩ−Ｉ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図であり、図４は、図１及び２に示す前記配線基板をＩＩ−ＩＩ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図である。

図１〜４に示す配線基板１は、耐熱性樹脂板（たとえばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や、繊維強化樹脂板（たとえばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等で構成された板状コア２の両表面に、所定のパターンに金属配線７ａをなすコア導体層Ｍ１，Ｍ１１（単に導体層ともいう）がそれぞれ形成される。これらコア導体層Ｍ１，Ｍ１１は板状コア２の表面の大部分を被覆する面導体パターンとして形成され、電源層または接地層として用いられるものである。

他方、板状コア２には、ドリル等により穿設されたスルーホール１２が形成され、その内壁面にはコア導体層Ｍ１，Ｍ１１を互いに導通させるスルーホール導体３０が形成されている。また、スルーホール１２は、エポキシ樹脂等の樹脂製穴埋め材３１により充填されている。

また、コア導体層Ｍ１，Ｍ１１の上層には、熱硬化性樹脂組成物６にて構成された第１のビア層（ビルドアップ層：絶縁層）Ｖ１，Ｖ１１がそれぞれ形成されている。さらに、その表面にはそれぞれ金属配線７ｂをなす第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２がＣｕメッキにより形成されている。なお、コア導体層Ｍ１，Ｍ１１と第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２とは、それぞれビア３４により層間接続がなされている。同様に、第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２の上層には、熱硬化性樹脂組成物６を用いた第２のビア層（ビルドアップ層：絶縁層）Ｖ２，Ｖ１２がそれぞれ形成されている。

第２のビア層Ｖ２及びＶ１２上には、それぞれ金属端子パッド１０，１７を有する第２の導体層Ｍ３，Ｍ１３が形成されている。これら第１の導体層Ｍ２，Ｍ１２と第２の導体層Ｍ３，Ｍ１３とは、それぞれビア３４により層間接続がなされている。ビア３４は、ビアホール３４ｈとその内周面に設けられたビア導体３４ｓと、底面側にてビア導体３４ｓと導通するように設けられたビアパッド３４ｐと、ビアパッド３４ｐと反対側にてビア導体３４ｈの開口周縁から外向きに張り出すビアランド３４ｌとを有している。

以上のように、板状コア２の第１の主面ＭＰ１上には、コア導体層Ｍ１、第１のビア層Ｖ１、第１の導体層Ｍ２および第２のビア層Ｖ２が順次に積層され、第１の配線積層部Ｌ１を形成している。また、板状コア２の第２の主面ＭＰ２上においては、コア導体層Ｍ１１、第１のビア層Ｖ１１、第１の導体層Ｍ１２および第２のビア層Ｖ１２が順次に積層され、第２の配線積層部Ｌ２を形成している。そして、第１の主表面ＣＰ１上には複数の金属パッド１０が形成されており、第２の主表面ＣＰ２上には、複数の金属パッド１７が形成されている。

なお、金属パッド１０は、後に形成するはんだバンプを介して図示しない半導体素子をフリップチップ接続するためのパッド（ＦＣパッド）であり、半導体素子搭載領域を構成する。図１に示すように、金属パッド１０は、配線基板１の略中央部において形成され、矩形状に配列されている。

また、金属パッド１７は、配線基板１をマザーボードに接続するための裏面ランド（ＬＧＡパッド）として利用されるものであって、配線基板１の略中心部を除く外周領域に形成され、前記略中央部を囲むようにして矩形状に配列されている。

さらに、第１の主表面ＣＰ１上には開口部８ａを有するソルダーレジスト層８が形成されており、金属パッド１０は開口部８ａを介してソルダーレジスト層８から露出している。また、第２の主表面ＣＰ２上にも開口部１８ａを有するソルダーレジスト層１８が形成されており、金属パッド１７は開口部１８ａを介してソルダーレジスト層１８から露出している。

また、開口部８ａ内には、たとえばＳｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｓｂなど実質的にＰｂを含有しないはんだからなる、はんだバンプ１１が金属パッド１０と電気的に接続するようにして形成されている。さらに、ピングリッドアレイ（ＰＧＡ）又は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）構造の配線基板の場合は、開口部１８ａ内には図示しないはんだボールやピン等が金属パッド１７と電気的に接続するようにして形成されている。但し、開口部１８ａは、本発明に従って、壁面の少なくとも一部が、ソルダーレジスト層１８の膜面に対して垂直であることが要求される。なお、開口部１８ａの具体的な形状及び形成方法等については、以下に詳述する。

なお、図１〜４から明らかなように、本実施形態における配線基板１は矩形の略板形状を呈しており、その大きさは、例えば約３５ｍｍ×約３５ｍｍ×約１ｍｍとすることができる。

（ソルダーレジスト層１８の開口部１８ａ）
次に、本発明の特徴であるソルダーレジスト層における開口部の形状について、図１〜４に示す配線基板１と関連させて説明する。

図５は、図１に示す配線基板１の、ソルダーレジスト層１８における開口部１８ａの形状を示す平面図であり、図６は、開口部１８ａのＡ−Ａ線に沿って切った場合の断面図であり、図７は、開口部１８ａのＢ−Ｂ線に沿って切った場合の断面図である。なお、図５〜７では、開口部１８ａの形状の特徴を明確にすべく、図３及び４に示す配線基板１の上下位置を反転させ、ソルダーレジスト層１８が最上層に位置するような形態を想定している。

図５〜７から明らかなように、ソルダーレジスト層１８に形成された開口部１８ａにおいて、互いに対向する壁面１８ａ−１が、ソルダーレジスト層１８の膜面に対して垂直となっており、互いに対向する壁面１８ａ−２が、ソルダーレジスト層１８の膜面に対して開口部上方から下方に向うにつれて開口径が減少するようなテーパ状となっている。また、開口部１８ａの底部には第２の導体層Ｍ１３の一部を構成する金属パッド１７が露出している。

本態様では、図６に示すように、開口部１８ａの互いに対向する壁面１８ａ−１が、ソルダーレジスト層１８の膜面に対して垂直となっている。一方、図７に示すように、開口部１８ａの互いに対向する壁面１８ａ−２が、ソルダーレジスト層１８の膜面に対してテーパ状となっている。したがって、開口部１８ａの、壁面１８ａ−１の対向方向、すなわちＡ−Ａ線に沿った方向における金属パッド１７の露出度合いは、壁面１８ａ−２の対向方向、すなわちＢ−Ｂ線に沿った方向における金属パッド１７の露出度合いよりも大きくなる。

結果として、従来のように、ソルダーレジスト層の開口部の壁面が全体としてテーパ状となっている場合に比較して、本態様における開口部１８ａにおいては、上述のように対向する壁面１８ａ−１同士がソルダーレジスト層１８の膜面に対して垂直となっているので、開口部底部における金属パッド１７の露出面積を増大させることができるようになる。したがって、外部接続端子を開口部１８ａ内に挿入した際の、金属パッド１７との実質的な接触面積を増大させることができるので、特にランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）構造の配線基板においては、上記外部接続端子であるピンと開口部１８ａとの僅かな位置ずれ等に起因した、前記外部接続端子と金属パッド１７とのコンタクトエラーを抑制することができる。

また、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）においても、上記外部接続端子である半田ボールが開口部１８ａ底部まで入るようになるので、上記外部接続端子と金属パッド１７とのコンタクトエラーを抑制することができるようになる。

なお、上述したように、開口部１８ａの壁面１８ａ−１がソルダーレジスト層１８の膜面に垂直であるとは、壁面１８ａ−１の、開口部１８ａ底部からの立ち上がり角度θ１が８５度以上９５度以下である場合を意味する。すなわち、開口部１８aの製造上の設計マージン等の問題から、完全な垂直９０度に対してプラスマイナスに５度の範囲までを垂直と規定するものである。

また、本態様においては、開口部１８ａにおける相対向する壁面１８ａ−２を、ソルダーレジスト層１８の膜面に対してテーパ状としているので、特に上記外部接続端子として半田ボールを使用するような場合、前記半田ボールがテーパ状の壁面１８ａ−２に沿って開口部１８ａ内に容易に流れ込むようになるので、開口部１８ａ底面に露出した金属パッド１７と前記半田ボールとのコンタクトを容易に取ることができる。

また、開口部１８ａにおける壁面がソルダーレジスト層１８の膜面に対して垂直であると、開口部１８ａの端部において欠けが生じやすくなる。しかしながら、本態様では、開口部１８ａの壁面１８ａ−２をテーパ状としているので、上述した開口部１８ａの欠けを防止できるようになる。

なお、開口部１８ａの壁面１８ａ−２の傾斜度合いは、壁面１８ａ−２の、開口部１８ａ底部からの立ち上がり角度θ２が７５度以上８５度未満であることが好ましい。立ち上がり角度θ２が７５度よりも小さくなると、壁面１８ａ−２の傾斜度合いが大きくなり、開口部１８ａの底部における金属パッド１７の露出面積を十分に拡大することができず、上述した外部接続端子と金属パッド１７とのコンタクトエラーを十分に抑制することができない場合がある。

また、特に図示しないが、開口部１８ａの壁面を総てソルダーレジスト層１８の膜面に対して垂直とすることができる。この場合、開口部１８ａの底部における金属パッド１７の露出面積をより増大させることができるようになる。但し、図５〜６に示す態様に比較して、開口部１８ａの欠けや半田ボールの開口部１８ａ内への導入が困難となる場合がある。

なお、例えば、上述した従来例の特開２００７−２２７６５４号等においては、外部接続端子を挿入するソルダーレジスト層の開口部は、その壁面が前記ソルダーレジスト層の膜面に対して垂直であるように描かれているが、かかる記載は便宜上のものであって、以下に説明する開口部の形成方法による相違から、実際には、前記開口部の前記壁面は、前記ソルダーレジスト層の膜面に対して傾斜し、テーパ状となっている。

（ソルダーレジスト層１８の開口部１８ａの形成方法）
図８は、本態様におけるソルダーレジスト層１８における開口部１８ａの形成方法を説明するための概略図であり、図９は、従来のソルダーレジスト層１８における開口部の形成方法を説明するための概略図である。

図８に示すように、上記態様に示すような、ソルダーレジスト層１８に対して垂直な壁面１８ａ−１を有する開口部１８ａを形成するに際しては、図示しない２つの光源を用い、これらの光源から同時に光ＯＬ１及びＯＬ２を発射し、凸レンズＬＥ１及びＬＥ２でビーム径を絞った後、ソルダーレジスト層１８の開口部１８ａを形成すべき箇所に互いに重畳するようにして照射する。

すると、ソルダーレジスト層１８の厚さ方向において、均一に露光処理を行うことができるようになり、その後の現像処理を介することによって、ソルダーレジスト層１８には、上述したような垂直な壁面１８ａ−１を有する開口部１８ａが形成されるようになる。

一方、従来においては、図９に示すように、図示しない単一の光源を用い、この光源からの光ＯＬのみを凸レンズＬＥで絞った後、ソルダーレジスト層１８の開口部を形成すべき箇所に照射するようにしている。したがって、ソルダーレジスト層１８の厚さ方向において均一に露光処理を行うことができず、後に現像処理を施すことによって得られる開口部は、テーパ状の壁面１８ａ−２のみから形成されるようになる。結果として、最終的に得られる開口部の形状は、すり鉢状となり、底面から露出する導体層、すなわち金属パッドの面積が減少するので、外部接続端子とのコンタクトエラーが生じやすくなる。

以上、本発明を具体例を挙げながら詳細に説明してきたが、本発明は上記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。

実施形態における配線基板の平面図である。 同じく、実施形態における配線基板の平面図である。 図１及び２に示す配線基板をＩ−Ｉ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図である。 図１及び２に示す配線基板をＩＩ−ＩＩ線に沿って切った場合の断面の一部を拡大して示す図である。 図１に示す配線基板の、ソルダーレジスト層における開口部の形状を示す平面図である。 図５に示す開口部のＡ−Ａ線に沿って切った場合の断面図である。 図５に示す開口部のＢ−Ｂ線に沿って切った場合の断面図である。 図５〜７に示す開口部の形成方法を説明するための概略図である。 従来のソルダーレジスト層における開口部の形成方法を説明するための概略図である。

符号の説明

１ 配線基板、
１７ 金属端子
１８ ソルダーレジスト層
１８ａ 開口部
１８ａ−１ 開口部におけるソルダーレジスト層の膜面に垂直な壁面
１８ａ−２ 開口部におけるテーパ状の壁面

Claims (3)

1. コア層の少なくとも一方の主面において、導体層と樹脂絶縁層とがそれぞれ少なくとも一層積層され、最表面においてレジスト層が形成されてなる配線基板において、
   前記レジスト層には、前記導体層の表面が露出するようにして形成された開口部が形成され、前記開口部の壁面の少なくとも一部は、前記レジスト層の膜面に対して垂直であることを特徴とする、配線基板。
2. 前記開口部における前記壁面の相対向する部分が、前記レジスト層の前記膜面に対して垂直であることを特徴とする、請求項１に記載の配線基板。
3. 前記開口部における前記壁面の相対向する部分が、前記レジスト層の前記膜面に対してテーパ状であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の配線基板。

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