JP2010050154A - Multilayer wiring board, and electronic apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップ実装基板、マザーボード、プローブカード用基板などに適用され得る多層配線基板及びそれを用いた電子装置に関する。 The present invention relates to a multilayer wiring board that can be applied to a semiconductor chip mounting board, a mother board, a probe card board, and the like, and an electronic device using the same.
近年、電子機器に対する高性能化および小型化などの要求に伴い、電子機器に組み込まれる電子部品の高密度実装化が急速に進んでいる。そのような高密度実装化に対応するために、半導体チップについては、ベアチップの状態で配線基板に面実装される即ちフリップチップ実装される場合が増えてきている。 In recent years, along with demands for high performance and miniaturization of electronic devices, high-density mounting of electronic components incorporated in electronic devices is rapidly progressing. In order to cope with such high-density mounting, semiconductor chips are increasingly surface-mounted on a wiring board in a bare chip state, that is, flip-chip mounted.
フリップチップ実装するための配線基板については、半導体チップの多ピン化に伴って、配線の高密度化を達成するうえで好適な多層配線基板が採用される傾向にある。このような半導体チップおよび多層配線基板による実装構造を有する半導体パッケージは、所定の電子回路の一部を構成すべく、更にマザーボードに実装される。マザーボードについても、配線の高密度化を達成するうえで好適な多層配線基板が採用される場合がある。 As a wiring board for flip-chip mounting, with the increase in the number of pins of a semiconductor chip, a multilayer wiring board suitable for achieving higher wiring density tends to be employed. A semiconductor package having a mounting structure of such a semiconductor chip and a multilayer wiring board is further mounted on a motherboard so as to constitute a part of a predetermined electronic circuit. As for the mother board, a multilayer wiring board suitable for achieving higher wiring density may be employed.
また、複数の半導体素子が造り込まれた半導体ウエハや単一の半導体チップを検査する際に当該ウエハやチップが搭載されるプローブカードの基板においても、素子やチップの多ピン化に応じて多層配線基板が採用されている。 In addition, when inspecting a semiconductor wafer in which a plurality of semiconductor elements are built or a single semiconductor chip, a probe card substrate on which the wafer or chip is mounted also has multiple layers according to the increase in the number of pins of the elements and chips. A wiring board is used.
フリップチップ実装においては、配線基板と半導体チップの間に熱膨張率の差が存在する。シリコンを用いた一般的な半導体チップにおける面内方向の熱膨張率は約3.5ppm/℃であるのに対し、コア基板にガラスエポキシ基板を用いた一般的な配線基板における面内方向の熱膨張率は12〜20ppm/℃であり、両者の熱膨張率の差は比較的大きい。そのため、環境温度の変化により、或は、環境温度の変化を経ることにより、配線基板と半導体チップの間における電気的接続部には応力が発生しやすくなる。電気的接続部にて所定以上の応力が発生すると、電気的接続部における半導体チップのバンプと配線基板の電極パッドとの界面においてクラックや剥がれが生じやすくなる。 In flip chip mounting, there is a difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor chip. The thermal expansion coefficient in the in-plane direction of a general semiconductor chip using silicon is about 3.5 ppm / ° C., whereas the heat in the in-plane direction of a general wiring board using a glass epoxy substrate as a core substrate is used. The expansion coefficient is 12 to 20 ppm / ° C., and the difference between the two coefficients of thermal expansion is relatively large. For this reason, stress is likely to occur in the electrical connection portion between the wiring board and the semiconductor chip due to a change in the environmental temperature or a change in the environmental temperature. When a predetermined stress or more is generated in the electrical connection portion, cracks and peeling are likely to occur at the interface between the bumps of the semiconductor chip and the electrode pads of the wiring board in the electrical connection portion.
とりわけ近年では、半導体チップの高速化を図るために、従来の材料よりも機械的な物性の劣るlow−k材料が採用されるようになっている。また、環境への配慮から鉛フリーはんだが採用され、リフロー温度が高温化したことで、この問題が以前よりも顕在化してきている。フリップチップ実装において半導体チップと配線基板の間に充填されるアンダーフィル剤は、電気的接続部に発生するこのような応力を緩和する機能を有している。この応力緩和機能により、電気的接続部におけるクラックや剥がれが抑制され、フリップチップ実装における接続信頼性の確保が図られている。 Particularly in recent years, in order to increase the speed of semiconductor chips, low-k materials having inferior mechanical properties as compared with conventional materials have been adopted. In addition, this problem has become more apparent than ever because lead-free solder has been adopted for environmental considerations and the reflow temperature has increased. The underfill agent filled between the semiconductor chip and the wiring board in flip chip mounting has a function of relieving such stress generated in the electrical connection portion. This stress relaxation function suppresses cracking and peeling at the electrical connection portion, and ensures connection reliability in flip chip mounting.
しかしながら、大型の半導体チップを配線基板に実装する場合には、アンダーフィル剤の応力緩和機能のみでは、充分な接続信頼性を確保できない場合が多い。これは、半導体チップおよび配線基板の熱膨張率の差に起因する両者の熱膨張差の絶対量が、チップが大型であるほど大きくなり、電気的接続部にて発生する応力が大きくなるからである。このような不具合は、半導体ウエハや比較的大型の半導体チップの機能を検査する際、これらをプローブカードに搭載した状態においても生じ得る。 However, when a large semiconductor chip is mounted on a wiring board, sufficient connection reliability cannot often be ensured only with the stress relaxation function of the underfill agent. This is because the absolute amount of the thermal expansion difference between the semiconductor chip and the wiring board due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor chip and the wiring board increases as the chip size increases, and the stress generated at the electrical connection increases. is there. Such inconvenience may occur even when the function of a semiconductor wafer or a relatively large semiconductor chip is inspected and mounted on a probe card.
配線基板および半導体チップの熱膨張率の差に起因する上述の不具合を解消ないし軽減するための手法の一つとして、熱膨張率の小さな配線基板を採用することが考えられる。熱膨張率の小さな配線基板としては、低熱膨張率の金属をコア基板として採用する配線基板が知られている。例えば、熱膨張率が1〜3ppm/℃であるインバーを用いたCIC(銅/インバー/銅クラッド材)をコア基板として採用し、コア基板と電源層或いはグランド層を兼ねるようにした多層配線基板が提案されている。 As one method for solving or alleviating the above-described problems caused by the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the semiconductor chip, it is conceivable to employ a wiring board having a small thermal expansion coefficient. As a wiring board having a small coefficient of thermal expansion, a wiring board that employs a metal having a low coefficient of thermal expansion as a core substrate is known. For example, a CIC (copper / invar / copper clad material) using invar having a coefficient of thermal expansion of 1 to 3 ppm / ° C. is adopted as a core substrate, and the multilayer substrate is used as a core substrate and a power supply layer or ground layer. Has been proposed.
その他の例としては、カーボンファイバ材に樹脂材料を含浸させたカーボンファイバ強化樹脂をコア基板に使用して低熱膨張率化を図った多層配線基板が知られている。
上述の通り、CICをコア基板に用いた場合、所要部位に電気的に接続することにより、コア基板と電源層或いはグランド層を兼ねることができる。しかしながら、CICは材料自体の比重が大きいため、得られる配線基板の重量が大きくなり、回路基板の搬送やハンドリング等が困難となるという問題点があった。 As described above, when the CIC is used for the core substrate, the core substrate can be used as a power supply layer or a ground layer by being electrically connected to a required portion. However, since CIC has a large specific gravity of the material itself, there is a problem that the weight of the obtained wiring board is increased, and it becomes difficult to carry and handle the circuit board.
これに対して、上述のカーボンファイバ強化樹脂をコア基板に用いた場合は、カーボンファイバ材の比重が小さいため、配線基板の重量の増大を抑えることができる。しかしながら、カーボンファイバ強化樹脂は樹脂材料であるため、CICのようにコア基板と電源層或いはグランド層を兼ねることはできず、別途、配線層が必要となる。その結果、層数が増えて配線基板の厚さが大きくなるだけでなく、配線基板の製造工程数が増加して製造コストが上昇するという問題点が生じた。 On the other hand, when the above-described carbon fiber reinforced resin is used for the core substrate, since the specific gravity of the carbon fiber material is small, an increase in the weight of the wiring substrate can be suppressed. However, since the carbon fiber reinforced resin is a resin material, it cannot serve as a core substrate and a power supply layer or a ground layer like a CIC, and a separate wiring layer is required. As a result, not only the number of layers is increased and the thickness of the wiring board is increased, but also the number of manufacturing processes of the wiring board is increased and the manufacturing cost is increased.
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、重量や厚さを増やすことなく、適切に低熱膨張率化を図ることのできる多層配線基板を提供することを目的とする。 The present invention has been conceived under such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a multilayer wiring board capable of appropriately reducing the thermal expansion coefficient without increasing the weight and thickness. And
発明の一観点によれば、磁性材料を含む導体層と、前記導体層の少なくとも一方の表面に形成され、導電粒子を含む絶縁樹脂層とを有する多層配線基板が提供される。 According to one aspect of the invention, there is provided a multilayer wiring board having a conductive layer containing a magnetic material and an insulating resin layer formed on at least one surface of the conductive layer and containing conductive particles.
開示の多層配線基板は、例えば磁性材料であるインバーに絶縁樹脂を被覆した材料をコア基板とした場合、CICのような、インバーに銅を被覆した材料を使用する場合に比べてコア基板を軽量化することができ、ひいては配線基板を軽量化することができる。 In the disclosed multilayer wiring board, for example, when the core substrate is made of a material in which invar, which is a magnetic material, is coated with an insulating resin, the core substrate is lighter than when a material in which copper is coated on invar, such as CIC, is used. Thus, the wiring board can be reduced in weight.
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して具体的に説明する。
(第一の実施形態)
図1(a)は、本発明に係る多層配線基板が用いられた、フリップチップ・ボール・グリッド・アレイ(FC−BGA)と呼ばれる電子装置の一実施例の断面図を示している。ここでは、多層配線基板を構成する配線パターンや層間絶縁膜などの詳細構造は省略してある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1A shows a cross-sectional view of an embodiment of an electronic device called a flip chip ball grid array (FC-BGA) using a multilayer wiring board according to the present invention. Here, detailed structures such as wiring patterns and interlayer insulating films constituting the multilayer wiring board are omitted.
半導体チップ1は、多層配線基板3に備えられている半導体チップ用電極52上でバンプ2を介してフリップチップ実装されており、半導体チップ1と多層配線基板3の間隙はアンダーフィル剤4で充填されている。バンプ2は、例えば半田、金、導電ペーストを用いることができる。そして、半導体チップ1の周囲には、多層配線基板3に備えられているキャパシタ用電極53上でキャパシタ6aが複数個実装されている。
The semiconductor chip 1 is flip-chip mounted on the
また、多層配線基板3の、半導体チップ1が実装された面と反対の面では、複数の外部接続端子5が半田などの接合材を介してランド電極55に接続されている。そして、多層配線基板3の中央部では、複数のキャパシタ6bが半田などの接合材を介してキャパシタ用電極56に接続されている。外部接続端子5は、例えば半田ボールや半田バンプが用いられる。
A plurality of
上記電子装置に採用されている多層配線基板3の半導体チップ搭載面の平面図を図1(b)、外部接続端子面の平面図を図1(c)にそれぞれ示す。ここでも、配線パターンやビアホール、ソルダレジストなどは省略してある。
FIG. 1B shows a plan view of the semiconductor chip mounting surface of the
半導体チップ搭載面には、多層配線基板3の中央部に半導体チップ1が搭載される半導体チップ実装領域51を有しており、その領域内では、フリップチップ接続用の電極パッド52がマトリックス状に配置されている。半導体チップ実装領域51の周囲には、複数のキャパシタ6aが搭載されるキャパシタ用電極53が備えられており、各々のキャパシタ6aは、半田などの接合材を介してキャパシタ実装領域54のごとく2対のキャパシタ用電極に接続される。
The semiconductor chip mounting surface has a semiconductor
外部接続端子面では、外部接続端子5が接続されるランド電極55が規則的に配置されており、多層配線基板3の中央部には、複数のキャパシタ6bを搭載するためのキャパシタ用電極56を有している。そして、各々のキャパシタ6bは、半田などの接合材を介してキャパシタ実装領域57のごとく2対のキャパシタ用電極56に接続される。
On the external connection terminal surface,
上述の実施例ではキャパシタ6a,6bが搭載された電子装置について示したが、電子装置の変形例として、図2(a)に示すように、半導体チップと多層配線基板との接続にワイヤボンディング法が採用された電子装置を用いることができる。また、キャパシタ6a、6bに代えて、インダクタや抵抗など、キャパシタ以外の電子部品が搭載されている電子装置を用いることもできる。さらに、図2(b)に示すように、半導体チップのみ搭載され、前記電子部品が全く搭載されていない電子装置も一実施例として挙げることができる。
In the above-described embodiment, the electronic device on which the
本発明の第一の実施形態に係る多層配線基板の部分断面図を図3に示す。多層配線基板は、コア基板10およびコア基板10の両面に積層形成されたコア上配線部20を有するベース基板100と、当該ベース基板100の両面に積層形成されたビルドアップ部30とを備えている。ベース基板100には、その厚み方向に延びるスルーホール電極40が形成されている。
FIG. 3 shows a partial cross-sectional view of the multilayer wiring board according to the first embodiment of the present invention. The multilayer wiring board includes a
コア基板10は、磁性材料の板材から加工されたものであり、磁性材料を含む導体層11と、導体層11の両面を被覆している絶縁樹脂層12と、絶縁樹脂部13とを含むものである。
The
導体層11は、インバーや42アロイに代表される鉄とニッケルを含む合金、スーパーインバーに代表される鉄とニッケルとコバルトを含む合金、ステンレスインバーに代表される鉄とコバルトとクロムを含む合金など、シリコンチップと同程度の低い熱膨張率を持つものが広く利用可能である。
The
絶縁樹脂層12は、導電粒子をバインダ樹脂に含ませて得られる材料層である。導電粒子は、例えば鉄、コバルト、ニッケル、クロムのうちの少なくとも一つを含む材料を用いることができる。バインダ樹脂は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、オレフィン系樹脂、フッ素系樹脂を用いることができる。絶縁樹脂層12は金属材料よりも比重を小さくすることが可能であるため、例えば磁性材料であるインバーに絶縁樹脂層12を被覆した材料をコア基板10とした場合、CICのような、インバーに銅を被覆した材料を使用する場合に比べてコア基板10を軽量化することができ、ひいては多層配線基板を軽量化することができる。
The insulating
また、コア基板10に導体層11が用いられていることから、電源層或いはグランド層を兼ねることができる。そのため、新たに配線層を増やす必要がなく、多層配線基板の厚さの増大を抑えることができる。
Further, since the
磁性材料を含む導体層11を絶縁樹脂層12で被覆するその他の利点として、多層配線基板の熱膨張率の増大を抑えながら、導体層11から発生する電磁ノイズを遮蔽できる点を挙げることができる。
Another advantage of covering the
磁性材料を多層配線基板のコア基板10に使用し、電源層或いはグランド層を兼ねるようにした際に、導体層11から電磁ノイズが発生し、他の配線層に干渉して信号の劣化や誤動作を引き起こすことがある。CICをコア基板10に用いた多層配線基板では、インバー層の両面が非磁性体の金属、即ち銅で被覆されていることから、インバー層から発生する電磁ノイズを減衰させることが構造上可能である。ただし、銅の熱膨張率が約17ppm/℃とインバーに比べて大きいため、熱膨張率の低い磁性材料を用いているにも関わらず、基板の低熱膨張率化の効果が小さくなるという問題がある。
When a magnetic material is used for the
そこで、銅の代わりに絶縁樹脂層12で導体層11を被覆すると、絶縁樹脂層12中に含まれる導電粒子の含有率を変化させるなどの手段により、絶縁樹脂層12の熱膨張率を銅よりも下げることができる。
Therefore, when the
絶縁樹脂層12の薄型化を図る際には、導電粒子の表面を絶縁樹脂で被覆した複合フィラーがより好ましい。当該複合フィラーは表面が絶縁樹脂で被覆されているため、たとえ複合フィラー同士の平均距離が短くなっても樹脂の絶縁性を維持することができ、薄型化にとって好都合である。
When thinning the insulating
複合フィラーは、これまでに例えばアンダーフィル用途の導電材料に採用されている。複合フィラーの形状は、図4(a)から図4(e)に示すように、代表例として球状、楕円球状、針状、破砕状など、種々の例が挙げられるが、導電粒子16が絶縁樹脂17で被覆されていればよく、形状について特に限定はない。多層配線基板が製造される前のバインダ樹脂の材料形態は、シート状、ワニス状、シート状とワニス状の複合形態のいずれでも構わない。
The composite filler has been employed so far in, for example, conductive materials for underfill applications. As shown in FIG. 4A to FIG. 4E, the composite filler has various examples such as a spherical shape, an elliptical shape, a needle shape, and a crushed shape as shown in FIGS. The shape is not particularly limited as long as it is covered with the
導電粒子16の表面を絶縁樹脂17で被覆する方法としては、例えば1種類のモノマを導電粒子の表面でin−situ重合させてポリマ化し、コーティングする方法や、2種類以上のモノマを用いて導電粒子16の表面で界面重合させてポリマ化し、コーティングする方法などが知られている。
Examples of the method of coating the surface of the
図3を参照して、絶縁樹脂層12中における複合フィラーの含有率は、50重量%未満では十分な遮蔽効果が得にくくなり、また95重量%を超えると複合フィラーを樹脂へ含有させることが難しくなる傾向があるため、50〜95重量%であることが好ましい。
Referring to FIG. 3, if the content of the composite filler in the insulating
絶縁樹脂部13は、コア基板10の導体層11とスルーホール電極40との間の電気的絶縁を確保するためのものである。絶縁樹脂部13は、例えば、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリフェニルサルホン、ポリフタルアミド、ポリアミドイミド、ポリケトン、ポリアセタール、ポリイミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、テトラフルオロエチレン、エポキシ、シアネートエステル、ビスマレイミドから選択される材料を用いることができる。
The insulating
コア上配線部20は、コア基板10の両面に形成した部位であり、プリプレグ21および配線パターン32による積層構造を有する。プリプレグ21は、ガラスクロスに樹脂材料を含浸させて形成されたものであって、当該樹脂は硬化されている。プリプレグ21の樹脂材料としては、絶縁樹脂部13に関して上述した樹脂を採用することができる。
The on-
ビルドアップ部30は、いわゆるビルドアップ法により配線が多層化された部位であり、絶縁層31および配線パターン32cによる積層構造を有する。絶縁層31は、例えば、絶縁樹脂部13に関して上述した樹脂を用いることができる。配線パターン32cは、例えば銅を用いることができ、各々所望の形状を有している。各層の配線パターン32cは、ビア33によって相互に電気的に接続されている。
The build-up
最上層の配線パターン32cには、外部接続用の電極パッド34が形成されている。ビルドアップ部30の最上表面には、電極パッド34に対応して開口しているソルダレジスト層35が設けられている。
An
スルーホール電極40は、ベース基板100の両側に設けられている配線構造、即ち、コア上配線部20の配線パターン32およびビルドアップ部30の配線パターン32cによる配線構造を、相互に電気的に接続するためのものである。
The through-
次に、当該多層配線基板の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the multilayer wiring board will be described.
図5乃至図8は、第一の実施形態に係る多層配線基板の製造工程を示す工程断面図である。 5 to 8 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the multilayer wiring board according to the first embodiment.
まず、物理的、若しくは例えばクロメート処理などの化学的な表面粗化処理を施した200μm厚さの磁性材料を含むインバー箔11aを準備する。
First, an
次に、図5(a)に示すように、鉄粉末の表面を絶縁被覆した複合フィラーを60重量%含有した膜厚40μmの絶縁樹脂シート12aをインバー箔11aの両面に貼り付けた後、真空プレスで押圧しながら加熱処理を行い、硬化させて一体化する。なお、インバー箔11aは後の工程を経てインバー層11となり、絶縁樹脂シート12aは絶縁樹脂層12となる。
Next, as shown in FIG. 5 (a), an insulating
次に、図5(b)に示すように、その上から、両側に100μm厚さのBステージ状態のガラス繊維強化樹脂であるプリプレグ21と35μm厚さの銅箔32aを、真空プレスにより3MPaおよび180℃の条件で積層し、硬化させる。
Next, as shown in FIG. 5 (b), from above, a 100 μm thick B-stage glass fiber reinforced
次に、図5(c)に示すように、所定の箇所に、ドリルにより、開口径0.5mmのスルーホール41aを形成する。スルーホール41aの形成方法としては、ドリル加工の他に、パンチング金型による打ち抜き加工、或いは、レーザによるアブレーション加工を採用することができる。なお、孔の数、位置および形状は特に限定されず、配線引き回しの設計情報に基づいてこれらを決定すればよい。
Next, as shown in FIG.5 (c), the through
その後、図6(a)に示すように、スルーホール41a内を穴埋め樹脂で充填した後に、孔径がスルーホール41aの径よりも小さいスルーホール41をドリル加工により形成する。当該スルーホール41は、その軸心がスルーホール41aのそれと略一致するように形成する。この工程によって、スルーホール41の内壁に残存する穴埋め樹脂は、インバー層11と、後で説明するスルーホール電極40との間の電気的絶縁を確保するための絶縁樹脂部13として機能することとなる。スルーホール41の形成方法としては、ドリル加工の他に、炭酸ガスレーザ、UV−YAGレーザ、エキシマレーザ、プラズマを利用するドライエッチング法などを採用することができる。
Thereafter, as shown in FIG. 6A, after filling the through
次に、図6(b)に示すように、配線パターン32を形成するとともにスルーホール41壁面にスルーホール電極40を形成する。具体的には、まず、必要に応じてデスミア処理を行った後、無電解めっき法および電気めっき法により、銅箔層32aの表面と絶縁樹脂部13の表面に無電解銅めっき膜および電気銅めっき膜32bを一括形成する。次に、無電解銅めっき膜および電気銅めっき膜32bの上に図示しないフォトレジストを成膜した後、これを露光および現像することによって、レジストパターンを形成する。当該レジストパターンは、形成を目的とする配線パターンに対応するマスク領域を有する。次に、マスク開口部に対してエッチングを行い、表出している無電解銅めっき膜および電気銅めっき膜32bとその直下の銅箔32aを一括でエッチング除去する。
Next, as shown in FIG. 6B, the
そして最後に、レジストパターンを剥離除去する。このようなサブトラクティブ法により、ビルドアップ部における最下層の配線パターン32と、コア基板を貫通して当該最下層配線パターン間を電気的に接続するスルーホール電極40が形成できる。本発明では、スルーホール電極40を形成する際に、銅めっきに代えて、或は銅めっきに加えて、銀粉末や銅粉末を含有する導電ペーストをスルーホール41に対して充填してもよい。
Finally, the resist pattern is peeled off. By such a subtractive method, the
次に、最下層配線パターン32の上方から更にビルドアップ部30を積層形成する。具体的には、まず、図6(c)に示すように、最下層配線パターン32の表面を粗化処理した後、真空プレスにより、150℃,1MPa,3分間の条件で、ビルドアップ絶縁樹脂シート31aを基板両面にラミネートする。その後、大気圧下で170℃および1時間の条件でキュアを行う。このとき、スルーホール41内はビルドアップ絶縁樹脂シート31aの一部によって充填されている。スルーホール41の穴埋めについては、ビルドアップ絶縁樹脂シート31aをラミネートする前に、別の樹脂材料を用いて穴埋めを行っても良い。
Next, the build-up
次に、図7(a)に示すように、ビルドアップ絶縁樹脂シート31aを供給して形成したビルドアップ絶縁層31の所定箇所に対して、炭酸ガスレーザによりφ60μmのビアホール33aを形成する。ビアホール33aの形成方法としては、炭酸ガスレーザ、UV−YAGレーザ、エキシマレーザ、プラズマを利用するドライエッチング法などを採用することができる。或は、ビルドアップ絶縁層31が感光性樹脂により形成されている場合にはフォトリソグラフィにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 7A, a via
次に、ビアホール33aのスミアをデスミア処理し、無電解めっき法により、ビルドアップ絶縁層31およびビアホール33aの表面に図示しない無電解銅めっき膜を形成する。その後、無電解銅めっき膜上に図示しないフォトレジストを成膜した後、これを露光および現像することによって、レジストパターンを形成する。当該レジストパターンは、形成を目的とする配線パターンに対応する非マスク領域を有する。
Next, the smear of the via
次に、電気めっき法により、当該非マスク領域に対して、無電解銅めっき膜をシード層として利用して電気銅めっきを堆積させる。その際の電気銅めっき厚は約30μmとする。レジストパターンを剥離除去した後、それまでレジストパターンで被覆されていた無電解銅めっき膜をエッチング除去することにより配線パターン32cが完成し、図7(b)に示す構造を得る。エッチング液としては、例えば過酸化水素水および硫酸の混合液が使用可能である。
Next, electrolytic copper plating is deposited on the non-mask region by electroplating using the electroless copper plating film as a seed layer. The electrolytic copper plating thickness at that time is about 30 μm. After stripping and removing the resist pattern, the electroless copper plating film previously covered with the resist pattern is removed by etching to complete the
この後、ビルドアップ絶縁層31の積層形成から配線パターン32cおよびビア33の形成までの一連の工程を、コア基板の両面にて所定の回数繰り返すことにより、多層配線構造のビルドアップ層を形成する。本実施形態では、図8(a)に示すように、ビルドアップ絶縁層31の積層形成から配線パターン32cおよびビア33の形成までの一連の工程を更に2回繰り返すことにより、コア基板の両面において3層配線構造のビルドアップ部30が形成されている。
Thereafter, a series of steps from the formation of the build-up insulating
そして最後に、図8(b)に示すように、スクリーン印刷およびフォトリソグラフィにより、ビルドアップ部の表面にソルダレジスト層35を形成する。ソルダレジスト層35の所定箇所には、ビルドアップ部における最上層の配線パターンの一部が電極パッド34として臨むように開口部を設けた。このようにして、本実施例の多層配線基板を製造する。
Finally, as shown in FIG. 8B, a solder resist
多層配線基板の熱膨張率を比較すると、インバー層11をガラスエポキシ樹脂に置き換えて製造した多層配線基板の熱膨張率が約20ppm/℃であるのに対して、上記実施例をもとに製造した、インバー層11を含む多層配線基板の熱膨張率は約10ppm/℃となる。
When the thermal expansion coefficients of the multilayer wiring boards are compared, the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board manufactured by replacing the
以上の実施形態は、インバー層11とスルーホールビア配線40との電気的絶縁性を保つ場合における実施形態であり、スルーホール41の形成位置一箇所について、孔形成および穴埋め工程を各々2回ずつ行っている。しかし、インバー層11とスルーホール電極40との電気的絶縁性を必要としない場合は、これらの孔形成および穴埋め工程は各々1回のみとしても構わない。その例として、第一の実施形態に係る多層配線基板の変形例を図9に示す。図9は孔形成および穴埋め工程を各々1回のみ行って製造した多層配線基板を示しており、図2に示されているような絶縁樹脂部13を持たないため、インバー層11とスルーホール電極40が電気的に接続されている。この構成を適宜採用すると、配線基板の回路設計を行う上での自由度が広がり、配線の引き回しがより容易になる作用がある。
The above embodiment is an embodiment in the case where the electrical insulation between the
さらに、同一多層配線基板内に複数のインバー層11が存在し、これらのインバー層11が前記絶縁樹脂層により各々被覆されていても構わない。第一の実施形態に係る多層配線基板の別の変形例として、インバーがコア基板10に使用され、これに加えてビルドアップ部30にインバー層11を有する多層配線基板の部分断面図を図10に示す。
Furthermore, a plurality of invar layers 11 may exist in the same multilayer wiring board, and these invar layers 11 may be covered with the insulating resin layer. As another modification of the multilayer wiring board according to the first embodiment, a partial cross-sectional view of a multilayer wiring board in which invar is used for the
また、同一基板内において、インバー層11と絶縁性を保つスルーホールビア配線40と、絶縁性を保たないスルーホールビア配線40は混在していてもよい。一箇所のスルーホール形成位置に対する孔形成の回数を、インバー層11と絶縁性を保つ場合は2回、絶縁性を保たない場合は1回とすることで容易に実現可能である。
Further, in the same substrate, the in-
なお、上述の多層配線基板は、いずれもコア基板10の両面にコア上配線部20およびビルドアップ部30を形成した実施例であったが、コア基板の片面のみにコア上配線部20およびビルドアップ部30を積層した形態であっても構わない。
(第二の実施形態)
図11乃至図14は、第二の実施形態に係る多層配線基板の製造工程を示す工程断面図である。
Each of the above-described multilayer wiring boards is an example in which the core
(Second embodiment)
11 to 14 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the multilayer wiring board according to the second embodiment.
まず、物理的、若しくは例えばクロメート処理などの化学的な表面粗化処理を施した厚さ0.2mmのインバー箔11aを準備する。
First, an
次に、図11(a)に示すように、鉄粉末の表面を絶縁被覆した複合フィラーを55重量%含有した膜厚0.1mmの絶縁樹脂シート12aを両側に貼り付けた後、真空プレスで押圧しながら加熱処理を行い、硬化させて一体化する。なお、インバー箔11aは後の工程を経てインバー層11となり、絶縁樹脂シート12aは絶縁樹脂層12となる。
Next, as shown in FIG. 11 (a), an insulating
次に、図11(b)に示すように、所定の箇所に、ドリルにより、開口径0.5mmのスルーホール41aを形成する。スルーホール41aの形成方法としては、ドリル加工の他に、パンチング金型による打ちぬき加工、或いは、レーザによるアブレーション加工を採用することができる。
Next, as shown in FIG.11 (b), the through
その後、図11(c)に示すように、スルーホール41a内を穴埋め樹脂で充填した後に、ドリルにより、開口径0.2mmのスルーホール41を形成する。当該スルーホール41は、その軸心がスルーホール41aのそれと略一致するように形成する。この工程によって、スルーホール41の内壁に残存する穴埋め樹脂は、インバー層11と、後で説明するスルーホール電極40との間の電気的絶縁を確保するための絶縁樹脂部13として機能することとなる。
Thereafter, as shown in FIG. 11C, the through
次に、図12(a)に示すように、配線パターン32を形成するとともに、スルーホール41壁面にスルーホール電極40を形成する。具体的には、まず、必要に応じてデスミア処理を行った後、無電解めっき法および電気めっき法により、絶縁樹脂層12の表面と絶縁樹脂部13の表面に無電解銅めっき膜および電気銅めっき膜を一括形成する。
Next, as shown in FIG. 12A, the
次に、無電解銅めっき膜および電気銅めっき膜の上に図示しないフォトレジストを成膜した後、これを露光および現像することによって、レジストパターンを形成する。当該レジストパターンは、形成を目的とする配線パターンに対応するマスク領域を有する。次に、マスク開口部に対してエッチングを行い、表出している無電解銅めっき膜および電気銅めっき膜をエッチング除去して配線パターン32を得る。
Next, after forming a photoresist (not shown) on the electroless copper plating film and the electrolytic copper plating film, the resist pattern is formed by exposing and developing the photoresist. The resist pattern has a mask region corresponding to a wiring pattern to be formed. Next, the mask opening is etched, and the exposed electroless copper plating film and electrolytic copper plating film are removed by etching to obtain a
そして最後に、レジストパターンを剥離除去する。このようなサブトラクティブ法により、ビルドアップ部における最下層の配線パターン32と、コア基板10を貫通して当該最下層配線パターン間を電気的に接続するスルーホール電極40が形成される。
Finally, the resist pattern is peeled off. By such a subtractive method, the
次に、配線パターン32から更にビルドアップ絶縁層31を積層形成する。具体的には、図12(b)に示すように、配線パターン32の表面を粗化処理した後、真空プレスにより、150℃,1MPa,3分間の条件で、基板両面にビルドアップ絶縁樹脂シート31aをラミネートする。その後、大気圧下で170℃および1時間の条件でキュアを行う。このとき、スルーホール41内は、ビルドアップ絶縁樹脂シート31aの一部によって充填される。
Next, a build-up insulating
次に、図12(c)に示すように、ビルドアップ絶縁樹脂シート31aの所定箇所に対して、炭酸ガスレーザによりφ60μmのビアホール33aを形成する。
Next, as shown in FIG. 12C, a via
次に、図13(a)に示すように、ビアホール33aのスミアをデスミア処理し、無電解めっき法により、ビルドアップ絶縁層31およびビアホール33aの表面に無電解銅めっき膜32bを形成する。その後、無電解銅めっき膜32b上に図示しないフォトレジストを成膜した後、これを露光および現像することによって、レジストパターンを形成する。当該レジストパターンは、形成を目的とする配線パターンに対応する非マスク領域を有する。
Next, as shown in FIG. 13A, the smear of the via
次に、電気めっき法により、当該非マスク領域に対して、無電解銅めっき膜32bをシード層として利用して電気銅めっきを堆積させる。その際の電気銅めっき厚は約30μmとした。次に、レジストパターンを剥離除去した後、それまでレジストパターンで被覆されていた無電解銅めっき膜32bをエッチング除去することにより配線パターン32cおよびビア33が完成し、図13(b)に示す構造を得る。エッチング液としては、過酸化水素水および硫酸の混合液を使用する。
Next, electrolytic copper plating is deposited on the non-mask region by electroplating using the electroless
この後、ビルドアップ絶縁層31の積層形成から配線パターン32cおよびビア33の形成までの一連の工程を、コア基板の両面にて所定の回数繰り返すことにより、多層配線構造のビルドアップ層を形成する。本実施形態では、図14(a)に示すように、ビルドアップ絶縁層31の積層形成から配線パターン32およびビア33の形成までの一連の工程を更に2回繰り返すことにより、コア基板の両面において3層配線構造のビルドアップ部30が形成されている。
Thereafter, a series of steps from the formation of the build-up insulating
そして最後に、図14(b)に示すように、スクリーン印刷およびフォトリソグラフィにより、ビルドアップ部の表面にソルダレジスト層35を形成する。ソルダレジスト層35の所定箇所には、ビルドアップ部における最上層の配線パターンの一部が電極パッド34として臨むように開口部を設けた。このようにして、本実施例の多層配線基板を製造する。
And finally, as shown in FIG.14 (b), the soldering resist
この構成によると、コア基板はインバー層11とその両面を覆う絶縁樹脂層12による3層構成のみとなっているため、プリプレグを有する第一の実施形態よりも配線基板の薄型化や低熱膨張率化がより容易になる作用がある。
According to this configuration, since the core substrate has only a three-layer configuration including the
多層配線基板の熱膨張率を比較すると、インバー層11をガラスエポキシ樹脂に置き換えて製造した多層配線基板の熱膨張率が約28ppm/℃であるのに対して、上記実施例をもとに製造した、インバー層11を含む多層配線基板の熱膨張率は約12ppm/℃となる。
When the thermal expansion coefficients of the multilayer wiring boards are compared, the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board manufactured by replacing the
なお、上述の多層配線基板は、コア基板10の両面にコア上配線部20およびビルドアップ部30を形成した実施例であったが、コア基板10の片面のみにコア上配線部20およびビルドアップ部30を積層した形態であっても構わない。
(第三の実施形態)
図15乃至図18は、第三の実施形態に係る多層配線基板の製造工程を示す工程断面図である。
The multilayer wiring board described above is an example in which the core
(Third embodiment)
15 to 18 are process cross-sectional views illustrating the manufacturing process of the multilayer wiring board according to the third embodiment.
まず、フェライト粉末の表面を絶縁被覆して形成した複合フィラーを60重量%含有した、膜厚60μmの未硬化の絶縁樹脂シート12aを準備する。
First, an uncured
次に、図15(a)に示すように、ガラス繊維強化樹脂14に銅箔を貼着させた厚さ0.5mmの銅張積層板に、サブトラクティブ法により配線パターン32を形成する。
Next, as shown in FIG. 15A, a
その後、配線パターン32の表面に対して物理的、若しくは化学的な粗化処理を施した後、図15(b)に示すように、真空プレスにより150℃,1MPa,3分間の条件で、銅張積層板の両面に絶縁樹脂シート12aと50μm厚さのインバー箔11aを順々にラミネートして一体化する。その後、大気圧下で170℃および1時間の条件でキュアを行う。なお、インバー箔11aは後の工程を経てインバー層11となり、絶縁樹脂シート12aは絶縁樹脂層12となる。
Thereafter, the surface of the
次に、図15(c)に示すように、インバー層11に対してサブトラクティブ法を施すことにより配線を形成するとともに、所定の箇所にドリルにより、開口径0.5mmの貫通孔41aを形成する。
Next, as shown in FIG. 15C, a wiring is formed by applying a subtractive method to the
次に、図16(a)に示すように、貫通孔41a内を穴埋め樹脂13aで充填した後、インバー層11表面を粗化処理し、新たな絶縁樹脂シート12aを上記と同様に両側にラミネートして硬化させ、絶縁樹脂層12を形成する。スルーホール41aの穴埋めについては、絶縁樹脂シート12aの一部によりスルーホール41aの穴埋めを行っても良い。
Next, as shown in FIG. 16A, after filling the through
その後、図16(b)に示すように、ドリルにより、開口径0.2mmのスルーホール41を形成する。当該スルーホール41は、その軸心がスルーホール41aのそれと略一致するように形成する。この工程によって、スルーホール41の内壁に残存する穴埋め樹脂13aは絶縁樹脂部13となり、インバー層11と後で説明するスルーホールビア40との間の電気的絶縁を確保するために機能することとなる。
Thereafter, as shown in FIG. 16B, a through
次に、図16(c)に示すように、絶縁樹脂層12の所定箇所に対して、炭酸ガスレーザによりφ60μmのビアホール33aを形成する。
Next, as shown in FIG. 16C, a via
次に、図17(a)に示すように、ビアホールのスミアをデスミア処理し、無電解めっき法により、絶縁樹脂層12の表面およびビアホールの表面に無電解銅めっき膜32bを一括形成する。その後、無電解銅めっき膜32b上にフォトレジストを成膜した後、これを露光および現像することによって、レジストパターンを形成する。当該レジストパターンは、形成を目的とする配線パターンに対応する非マスク領域を有する。
Next, as shown in FIG. 17A, the smear of the via hole is desmeared, and an electroless
次に、電気めっき法により、当該非マスク領域に対して、無電解銅めっき膜32bをシード層として利用して電気銅めっきを堆積させる。その際の電気銅めっき厚は約30μmとした。次に、レジストパターンを剥離除去した後、それまでレジストパターンで被覆されていた無電解銅めっき膜32bをエッチング除去することにより配線パターン32が完成し、図17(b)に示す構造を得る。エッチング液としては、過酸化水素水および硫酸の混合液を使用する。
Next, electrolytic copper plating is deposited on the non-mask region by electroplating using the electroless
この後、ビルドアップ絶縁層31の積層形成から配線パターン32およびビア33の形成までの一連の工程を、コア基板の両面にて所定の回数繰り返すことにより、多層配線構造のビルドアップ層を形成する。本実施形態では、図18(a)に示すように、ビルドアップ絶縁層31の積層形成から配線パターン32cおよびビア33の形成までの一連の工程を更に2回繰り返すことにより、コア基板の両面において3層配線構造のビルドアップ部30を形成する。
Thereafter, a series of steps from the formation of the build-up insulating
そして最後に、図18(b)に示すように、スクリーン印刷およびフォトリソグラフィにより、ビルドアップ部30の表面にソルダレジスト層35を形成する。ソルダレジスト層35の所定箇所には、ビルドアップ部30における最上層の配線パターンの一部が電極パッド34として臨むように開口部を設ける。このようにして、本実施例の多層配線基板を製造する。
Finally, as shown in FIG. 18B, a solder resist
この構成によると、コア上配線層にもインバー層11を設けることができるため、回路設計情報をもとに配線基板の構成材料を検討する上で、材料選択の幅が広がる作用がある。
According to this configuration, since the
多層配線基板の熱膨張率を比較すると、インバー層11を銅に置き換えて製造した多層配線基板の熱膨張率が約18ppm/℃であるのに対して、上記実施例をもとに製造した、インバー層11を含む多層配線基板の熱膨張率は約9ppm/℃となる。
When the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board is compared, the thermal expansion coefficient of the multilayer wiring board manufactured by replacing the
本発明の第三の実施形態に係る多層配線基板の変形例として、インバーがコア基板に使用され、これに加えてコア上配線層20にインバー層11を有する多層配線基板の部分断面図を図19に示す。図に示されるように、同一多層配線基板内に複数のインバー層11が存在し、これらのインバー層11が前記絶縁樹脂層により各々被覆されていても構わない。この構成によると、熱膨張率の小さいインバー層11を複数層で使用できるため、配線基板の熱膨張率を半導体チップにより近づけられる作用がある。
As a modification of the multilayer wiring board according to the third embodiment of the present invention, a partial cross-sectional view of a multilayer wiring board in which Invar is used for the core board and in addition, the in-
なお、上述の多層配線基板は、いずれもコア基板10の両面にコア上配線部20およびビルドアップ部30を形成した実施例であったが、コア基板10の片面のみにコア上配線部20およびビルドアップ部30を積層した形態であっても構わない。
In addition, although the above-mentioned multilayer wiring board was the Example which formed the
3 多層配線基板
11 導体層
12 絶縁樹脂層
13 絶縁樹脂部
16 導電粒子
17 絶縁樹脂
32 配線パターン
40 スルーホール電極
41 スルーホール
3
Claims (7)
前記導体層の少なくとも一方の表面に形成され、導電粒子を含む絶縁樹脂層と
を有することを特徴とする多層配線基板。 A conductor layer containing a magnetic material;
A multilayer wiring board having an insulating resin layer formed on at least one surface of the conductor layer and containing conductive particles.
前記導体層の両面に、前記絶縁樹脂層を含む絶縁層を介して形成される配線層と、
前記導体層を貫通するスルーホールの内壁に形成され、前記配線層同士を電気的に接続するスルーホール電極と、
前記導体層と前記スルーホール電極との間を電気的に絶縁するように備えられる絶縁樹脂部と
を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか1つに記載の多層配線基板。 The conductor layer;
A wiring layer formed on both surfaces of the conductor layer via an insulating layer including the insulating resin layer;
A through-hole electrode formed on an inner wall of a through-hole penetrating the conductor layer and electrically connecting the wiring layers;
5. The multilayer wiring board according to claim 1, further comprising an insulating resin portion provided so as to electrically insulate between the conductor layer and the through-hole electrode. 6.
前記導体層の両面に、前記絶縁樹脂層を含む絶縁層を介して形成される配線層と、
前記導体層を貫通するスルーホールの内壁に形成され、前記配線層同士と前記導体層を電気的に接続するスルーホール電極と
を有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか1つに記載の多層配線基板。 The conductor layer;
A wiring layer formed on both surfaces of the conductor layer via an insulating layer including the insulating resin layer;
5. The device according to claim 1, further comprising: a through-hole electrode formed on an inner wall of a through hole penetrating the conductor layer and electrically connecting the wiring layers to each other. A multilayer wiring board according to 1.
前記導体層の少なくとも一方の表面に形成され、導電粒子を含む絶縁樹脂層とを含む多層配線基板と、
前記多層配線基板に電気的に接続する半導体チップと
を有することを特徴とする電子装置。
A conductor layer containing a magnetic material;
A multilayer wiring board formed on at least one surface of the conductor layer and including an insulating resin layer containing conductive particles;
An electronic device comprising: a semiconductor chip electrically connected to the multilayer wiring board.
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