JP2021141288A - 配線基板及び部品内蔵配線基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】配線基板及び部品内蔵配線基板の品質向上。【解決手段】実施形態の配線基板は、コア基板の第1面上に積層されている第1ビルドアップ部1を備えている。第1ビルドアップ部1は、第1樹脂絶縁層12aと、第1樹脂絶縁層12a上に形成されている第1導体層11aと、第1導体層11aの上に積層されている第2樹脂絶縁層12bと、第2樹脂絶縁層12bを貫通して第1導体層11aの一部を底面に露出させる凹部4と、を含んでいる。第1導体層11aは、電子部品Eを載置されるべき部品搭載領域Aを含んでいて凹部4の底面を構成する導体パッド5を含み、第1ビルドアップ部1に含まれる複数の樹脂絶縁層12は無機フィラー8を含んでおり、第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率は、第1ビルドアップ部1に含まれる第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の無機フィラー含有率よりも低い。【選択図】図2
Description
本発明は、配線基板及び部品内蔵配線基板に関する。
特許文献1には、電子部品内蔵用キャビティ付きのビルドアップ配線板が開示されている。ビルドアップ層中の導体層に含まれるベタ状のプレーン層によってキャビティの底面全体が構成されている。
特許文献1に開示されているようなキャビティ付きの配線板では、キャビティの底面の上下で熱膨張率が異なると考えられる。そのため、キャビティの周囲において応力の集中箇所が生じることがある。その結果、応力集中による不具合が発生することがある。
本発明の配線基板は、第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するコア基板と、前記第1面上に積層されていて複数の樹脂絶縁層を含む第1ビルドアップ部と、前記第2面上に積層されている第2ビルドアップ部と、を備えている。前記第1ビルドアップ部は、第1樹脂絶縁層と、前記第1樹脂絶縁層上に形成されている第1導体層と、前記第1樹脂絶縁層及び前記第1導体層の上に積層されている第2樹脂絶縁層と、前記第2樹脂絶縁層を貫通して前記第1導体層の一部を底面に露出させる凹部と、を含み、前記第1導体層は、電子部品を載置されるべき部品搭載領域を含んでいて前記凹部の底面を構成する導体パッドを含み、前記第1ビルドアップ部に含まれる前記複数の樹脂絶縁層の全て、又は前記複数の樹脂絶縁層のうちの前記第1樹脂絶縁層以外の全ては無機フィラーを含んでおり、前記第1樹脂絶縁層の無機フィラー含有率は、前記第1ビルドアップ部に含まれる前記第1樹脂絶縁層以外の樹脂絶縁層の無機フィラー含有率よりも低い。
本発明の部品内蔵配線基板は、実施形態の配線基板と、前記導体パッド上の前記部品搭載領域に載置されている電子部品と、前記第2樹脂絶縁層における前記第1導体層と反対側に積層されていて前記電子部品を封止する第4樹脂絶縁層と、を含んでいる。
本発明の実施形態によれば、部品搭載用キャビティの下層の樹脂絶縁層においてクラックなどの不具合が生じ難いと考えられる配線基板及び部品内蔵配線基板を提供することができる。
本発明の一実施形態の配線基板が図面を参照しながら説明される。図1は一実施形態の配線基板の一例である配線基板100を示す断面図であり、図2には、図1のII部の拡大図が示されている。
図1に示されるように、配線基板100は、その厚さ方向において対向する2つの主面(第1面3a及び第1面3aの反対面である第2面3b)を有するコア基板3と、コア基板3の第1面3a上に積層されている第1ビルドアップ部1と、コア基板3の第2面3b上に積層されている第2ビルドアップ部2と、を含んでいる。コア基板3は、樹脂絶縁層32(コア基板絶縁層)と、樹脂絶縁層32の第1ビルドアップ部1側及び第2ビルドアップ部2側それぞれに積層されている導体層31(コア基板導体層)とを含んでいる。第1ビルドアップ部1側の導体層31の露出面と、樹脂絶縁層32の第1ビルドアップ部1側の表面の露出部分とによって第1面3aが構成される。第2ビルドアップ部2側の導体層31の露出面と、樹脂絶縁層32の第2ビルドアップ部2側の表面の露出部分とによって第2面3bが構成される。樹脂絶縁層32は、樹脂絶縁層32を貫通し、第1面3a側の導体層31と第2面3b側の導体層31とを接続するスルーホール導体3cを含んでいる。
第1ビルドアップ部1及び第2ビルドアップ部2は、それぞれ、複数の樹脂絶縁層12及び複数の導体層11を含んでいる。第1及び第2のビルドアップ部1、2それぞれにおいて、複数の樹脂絶縁層12及び複数の導体層11が交互に積層されている。図1の配線基板100では、第1ビルドアップ部1は5つの導体層11と6つの樹脂絶縁層12とを含んでいる。同様に、第2ビルドアップ部2は5つの導体層11と6つの樹脂絶縁層12とを含んでいる。第1ビルドアップ部1及び第2ビルドアップ部2は、各樹脂絶縁層12を貫通し、各樹脂絶縁層12を介して隣接する導体層11同士を接続するビア導体15を含んでいる。
なお、各実施形態の説明では、配線基板の厚さ方向において樹脂絶縁層32から遠い側は「上側」もしくは「上方」、又は単に「上」とも称され、樹脂絶縁層32に近い側は「下側」もしくは「下方」、又は単に「下」とも称される。さらに、各導体層及び各樹脂絶縁層において、樹脂絶縁層32と反対側を向く表面は「上面」とも称され、樹脂絶縁層32側を向く表面は「下面」とも称される。従って、例えば第1ビルドアップ部1及び第2ビルドアップ部2の説明では、コア基板3から遠い側が「上側」、「上方」、「上層側」又は単に「上」とも称され、コア基板3に近い側が「下側」、「下方」、「下層側」又は単に「下」とも称される。
樹脂絶縁層32及び樹脂絶縁層12は、任意の絶縁性樹脂によって形成される。絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)又はフェノール樹脂などが例示される。図1の例では、樹脂絶縁層32は、ガラス繊維やアラミド繊維で形成される芯材(補強材)32aを含んでいる。図1には示されていないが、任意の樹脂絶縁層12がガラス繊維などからなる芯材を含み得る。
樹脂絶縁層32及び樹脂絶縁層12は、さらに、無機フィラーを含んでいてもよい。各樹脂絶縁層に含まれる無機フィラーとしては、シリカ(SiO2)、アルミナ、又はムライトなどからなる微粒子が例示される。図1の例の配線基板100では、全ての樹脂絶縁層12が無機フィラー8(図2参照)を含んでいる。そして、後述されるように本実施形態では、一部の樹脂絶縁層12(第1樹脂絶縁層)の無機フィラー含有率は、その他の樹脂絶縁層12の無機フィラー含有率よりも低い。
導体層31及び導体層11、並びに、スルーホール導体3c及びビア導体15は、銅又はニッケルなどの任意の金属を用いて形成される。図1の例において、導体層31は、金属箔311、金属膜312、及びめっき膜313を含んでいる。スルーホール導体3cは、金属膜312及びめっき膜313によって構成されている。また、導体層11及びビア導体15は、金属膜112及びめっき膜113を含んでいる。金属箔311としては、銅箔又はニッケル箔が例示される。めっき膜313、113は、例えば電解めっき膜である。金属膜312、112は、例えば無電解めっき膜又はスパッタリング膜であり、それぞれ、めっき膜313、113を電解めっきで形成する際の給電層として機能する。
本実施形態の配線基板100は、凹部4を有している。凹部4は、配線基板100における第1ビルドアップ部1側の表面100a(第3面)から下層側(コア基板3側)に向かって凹んでいる部分である。従って第1ビルドアップ部1は凹部4を含んでいる。凹部4は、配線基板100に実装される電子部品Eを収容するキャビティを構成する。凹部4は、電子部品Eを載置されるべき領域である部品搭載領域Aを含んでいる。
凹部4は、第1ビルドアップ部1内の任意の導体層11に含まれる導体パターンを底面に露出させる。図1の例では、凹部4は、第1ビルドアップ部1側の表面100aから2つめの導体層11に含まれる導体パッド5を露出させている。
以下の説明では、図2に示されるように、凹部4の底面に露出する導体パッド5を含む導体層(導体層11)は第1導体層11aとも称される。また、第1導体層11aの直ぐ下の樹脂絶縁層(樹脂絶縁層12)は第1樹脂絶縁層12aとも称される。第1導体層11aは第1樹脂絶縁層12aにおけるコア基板3と反対側の表面12aa上に形成されている。さらに、第1樹脂絶縁層12aの表面12aa及び第1導体層11aの上に積層されている樹脂絶縁層(樹脂絶縁層12)は第2樹脂絶縁層12bとも称される。第1ビルドアップ部1は、第1樹脂絶縁層12aと第1導体層11aと第2樹脂絶縁層12bとを少なくとも含んでいる。凹部4は第2樹脂絶縁層12bを貫通している。
図1及び図2の例において、第1ビルドアップ部1は、第2樹脂絶縁層12bにおける第1導体層11aと反対側の表面12ba上にも導体層を備えている。図2に示されるように、表面12ba上の導体層は第2導体層11bとも称される。第2導体層11bは、所定の導体パターン(例えば導体パターン11ba)を含んでいる。導体パターン11baなどの第2導体層11bの導体パターンと凹部4とは、平面視において離間している。すなわち、凹部4は、第2導体層11bなどの第1導体層11aよりも上層側の導体層において、平面視で導体パターンが設けられていない領域に形成されている。なお「平面視」は、配線基板100をその厚さ方向に沿った視線で見ることを意味する。
図1及び図2の例において、第1ビルドアップ部1は、第2樹脂絶縁層12b及び第2導体層11bを覆う樹脂絶縁層を備えている。第2樹脂絶縁層12b及び第2導体層11bを覆う樹脂絶縁層は、第3樹脂絶縁層12cとも称される。第3樹脂絶縁層12cは、第2導体層11bの保護層として機能し得る。層間樹脂絶縁層である第1樹脂絶縁層12aなどの他の樹脂絶縁層12の機能と第3樹脂絶縁層12cの機能とは異なるため、第3樹脂絶縁層12cの厚さは、第1樹脂絶縁層12a及び第2樹脂絶縁層12bなどの他の樹脂絶縁層12の厚さよりも薄くてもよい。
凹部4は第3樹脂絶縁層12cも貫通している。すなわち、凹部4は、少なくとも第2樹脂絶縁層12bを貫通し、第2樹脂絶縁層12b上にさらに樹脂絶縁層(例えば第3樹脂絶縁層12c)が形成されている場合は、その第2樹脂絶縁層12b上の樹脂絶縁層も貫通する。
凹部4は、第1導体層11aの一部である導体パッド5を底面に露出させている。導体パッド5によって凹部4の底面が構成されている。導体パッド5は、第1樹脂絶縁層12aの表面12aaに沿って全方位に延在する所謂ベタパターンである。或いは、導体パッド5は、所定の領域全体に広がる平面状の導体パターンである。導体パッド5によって第1樹脂絶縁層12aの表面12aaの所定の領域が占有される。導体パッド5は、平面視で、配線基板100において凹部4が設けられる領域(具体的には、凹部4の底面が占める領域)全体と重なるように形成される。従って、導体パッド5の輪郭によって囲まれる領域は、凹部4の底面の面積以上の面積を有している。
導体パッド5は、部品搭載領域Aを含んでおり、電子部品Eを安定して配線基板100に搭載するための実装パッドとして機能する。また、導体パッド5は、電子部品Eの裏面(配線基板100への実装時に導体パッド5に向けられる面)を所定の電位に設定するための電極としても機能し得る。
配線基板100では、図2に示されるように、第1ビルドアップ部1に含まれる複数の樹脂絶縁層12の全てが無機フィラー8を含んでいる。そして、第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率は、第1ビルドアップ部1に含まれる第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の無機フィラー含有率より低い。例えば、第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率は、第2及び第3の樹脂絶縁層12b、12cそれぞれの無機フィラー含有率よりも低い。第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率は、第1ビルドアップ部1に含まれる樹脂絶縁層12及び第2ビルドアップ部2に含まれる樹脂絶縁層12のいずれの無機フィラー含有率よりも低くてもよい。第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率が、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の無機フィラー含有率よりも低いことの利点が、以下に説明される。なお、図2、並びに、後に参照される図3A、図3B、及び図5において示される無機フィラー8は概念的に示されているに過ぎず、これら各図面によって無機フィラー8の具体的な形状、大きさ、及び含有率を示すことは意図されていない。
図2に示されるように、第1樹脂絶縁層12aの表面12aa上には、所定の領域に広がる導体パッド5が設けられている。部品搭載領域Aを含む導体パッド5には電子部品Eが搭載される。一方、導体パッド5の下層側(凹部4側と反対側)は、第1樹脂絶縁層12aなどの1以上の樹脂絶縁層12が設けられており、各樹脂絶縁層12はエポキシ樹脂などによって形成される。従って、導体パッド5と第1樹脂絶縁層12aとの界面には、導体パッド5の上側の熱膨張率と下側の熱膨張率との違いなどによる応力が生じると考えられる。そして、そのような応力は導体パッド5の縁部P付近に集中し易く、そのため、第1樹脂縁層12aでは、縁部Pを起点とするクラックが生じることがある。
一方、第1樹脂絶縁層12aのような樹脂絶縁層12を構成する材料のうち、エポキシなどの樹脂と無機フィラー8とでは、一般的にエポキシなどの樹脂の方が無機フィラー8よりも高い弾性や粘性を有している。従って、エポキシなどの樹脂を多く含む樹脂絶縁層12の方が、樹脂の含有量が少ない樹脂絶縁層12よりも靭性が高く、従って、クラックなどに対する耐性も高いと考えられる。
この点に関し、本実施形態では、第1樹脂絶縁層12aは、第1ビルドアップ部1に含まれる他の樹脂絶縁層12よりも低い無機フィラー含有率を有している。第1樹脂絶縁層12aは、好ましくは配線基板100に含まれる他の全ての樹脂絶縁層12よりも低い無機フィラー含有率を有している。すなわち、本実施形態において第1樹脂絶縁層12aは、第1ビルドアップ部1内又は配線基板100内の他の樹脂絶縁層12よりも、エポキシなどの樹脂材料に関して高い含有率を有し得る。そのため、第1樹脂絶縁層12aと導体パッド5との界面で前述した応力が生じても、第1樹脂絶縁層12aでは破断やクラックが生じ難いと考えられる。さらに縁部Pにおいて応力が集中しても、破断やクラックが生じ難いと考えられる。
一方、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12は、無機フィラー8に関して第1樹脂絶縁層12aよりも高い含有率を有し得る。無機フィラー8を多く含むことによって、熱膨張率を好適な大きさに調整できたり、放熱性を向上できたりすることがある。第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12は、導体パッド5と全く接触しないか僅かに接触するだけである。従って、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12では、前述したようなクラックに対する耐性よりも、むしろ最適な熱膨張率の実現や放熱性の向上を求められることがある。本実施形態では、第1樹脂絶縁層12aだけが、第1ビルドアップ部1内又は配線基板100内の樹脂絶縁層12の中で相対的に無機フィラー含有率が低い。そのため、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12では、無機フィラーの添加により意図される所望の特性を得ることができると考えられる。
このように本実施形態によれば、配線基板100の部品搭載用キャビティ(凹部4)の下層の樹脂絶縁層(第1樹脂絶縁層12a)における破断やクラックの発生を抑制することができ、しかも他の樹脂絶縁層12において所望の特性が得られることがある。
第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー8の含有率は、例えば、20質量%以上、45質量%以下である。一方、配線基板100内の第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の無機フィラー8の含有率は、例えば、50質量%以上、75質量%以下である。そして、第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー8の含有率と、第1ビルドアップ部1(又は配線基板100)に含まれる第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の無機フィラー8の含有率との差は、例えば、5質量%以上、55質量%以下である。これら例示の無機フィラー含有率は、第1樹脂絶縁層12a及びその他の各樹脂絶縁層12がエポキシ樹脂と、シリカを含む無機フィラー8とを含む場合に特に有効である。第1樹脂絶縁層12a及びその他の各樹脂絶縁層12が、上記例示の範囲の含有率で無機フィラー8を含む場合、第1樹脂絶縁層12aでのクラックなどの抑制作用と、配線基板100内の各樹脂絶縁層12における所望の性能の実現とが両立し易いと考えられる。
なお、上記の通り本実施形態では第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率が他の樹脂絶縁層12の無機フィラー含有率よりも低い。そのため、第1樹脂絶縁層12aを構成する樹脂と、第2樹脂絶縁層12bなどの他の樹脂絶縁層12を構成する樹脂とが同じ熱膨張率を有していると、第1樹脂絶縁層12aの熱膨張率と、その他の樹脂絶縁層12の熱膨張率とが異なり得る。このような熱膨張率の差異を縮小すべく、第1樹脂絶縁層12aが、その他の樹脂絶縁層12を構成する樹脂と異なる熱膨張率を有する樹脂を含んでいてもよい。例えば、第1樹脂絶縁層12aを構成する樹脂の熱膨張率が、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12(例えば第2樹脂絶縁層12b)を構成する樹脂の熱膨張率よりも小さくてもよい。無機フィラー8の熱膨張率が、第1及び第2の樹脂絶縁層12a、12bなどの各樹脂絶縁層12を構成する樹脂の熱膨張率よりも小さい場合、第1樹脂絶縁層12aの熱膨張率とその他の樹脂絶縁層12の熱膨張率との差を縮小し得ることがある。
なお、本実施形態において第1樹脂絶縁層12aは無機フィラー8を含んでいなくてもよい。例えば、第1ビルドアップ部1(又は配線基板100)に含まれる複数の樹脂絶縁層12のうちの第1樹脂絶縁層12a以外の全てが無機フィラー8を含み、第1樹脂絶縁層12aだけが無機フィラー8を含まずに形成されていてもよい。この場合も、第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率は、その他の樹脂絶縁層12の無機フィラー含有率よりも低い。すなわち「第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率が第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の無機フィラー含有率よりも低い」は、第1樹脂絶縁層12aには意図的に無機フィラーが含められておらず、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12には意図的に無機フィラーが含められていることも含んでいる。クラックの発生が特に懸念される場合には、無機フィラー8を略含まない、すなわちクラックの発生に対して特に高い耐性を有する第1樹脂絶縁層12aが適していることがある。
再度図1が参照され、第2ビルドアップ部2内の樹脂絶縁層12が説明される。第2ビルドアップ部2に含まれる複数の樹脂絶縁層12のうち、コア基板3側から数えて4つめの樹脂絶縁層12は、第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー含有率と略同じ無機フィラー含有率を有していてもよい。第2ビルドアップ部2におけるコア基板3から4つめの樹脂絶縁層12(以下、この樹脂絶縁層は「第5樹脂絶縁層」とも称される)は、図1の例の配線基板100において、コア基板3からの階数として第1樹脂絶縁層12aと同じ階数を有している。なお「階数」は、第1ビルドアップ部1及び第2ビルドアップ部2それぞれにおいて積層されている複数の樹脂絶縁層12にコア基板3側から1ずつ増加する数を1から順に付与したときに各樹脂絶縁層12に付与される数である。
第1樹脂絶縁層12aと同じ階数を有する第5樹脂絶縁層が第1樹脂絶縁層12aと略同じ無機フィラー含有率を有していると、配線基板100に反りが生じ難いと考えられる。そのため、第2ビルドアップ部2において第1樹脂絶縁層12aと同じ階数を有する樹脂絶縁層12(第5樹脂絶縁層)は、第2ビルドアップ部2に含まれる複数の樹脂絶縁層12のうちで最も低い無機フィラー含有率を有していてもよい。
図3A及び図3Bには、図1の配線基板100の変形例が示されている。図3A及び図3Bは、図2と同様に、各変形例における凹部4及びその下層側の部分を示している。なお、図3A及び図3Bにおいて図2に示される各構成要素と同様の構成要素には、図2において用いられている符号と同じ符号が付され、その説明は省略される。
図3Aには、第1樹脂絶縁層12aの厚さが第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の厚さよりも厚い例が示されている。第1樹脂絶縁層12aは、その他の樹脂絶縁層12よりも低い無機フィラー含有率を有し、且つ、図3Aの例のように、その他の樹脂絶縁層12よりも厚くてもよい。図3Aの例では、第1樹脂絶縁層12aの厚さがその他の樹脂絶縁層12の厚さよりも厚いので、第1樹脂絶縁層12aの機械的強度はその他の樹脂絶縁層12よりも高いと考えられる。また、仮に導体パッド5の縁部Pを起点にクラックが発生しても、そのクラックは第1樹脂絶縁層12aの厚さ方向全体には伸展し難く、実質的な不具合はもたらされ難いと考えられる。例えば、第1樹脂絶縁層12aは、第1ビルドアップ部1に含まれる樹脂絶縁層12のうちで最も厚くてもよく、配線基板100に含まれる樹脂絶縁層12のうちで最も厚くてもよい。
図3Bには、第1樹脂絶縁層12aが芯材(補強材)121を含む例が示されている。図3Bの例のように第1樹脂絶縁層12aが芯材121を含んでいると、第1樹脂絶縁層12aの機械的強度が向上すると考えられる。第1樹脂絶縁層12aがその他の樹脂絶縁層12よりも低い無機フィラー含有率を有し、且つ、芯材121を含んでいると、第1樹脂絶縁層12aにおいて破断やクラックが一層生じ難いと考えられる。第1ビルドアップ部1に含まれる樹脂絶縁層12のうちで第1樹脂絶縁層12aだけが芯材121を含んでいてもよい。また、配線基板100に含まれる樹脂絶縁層12のうちで第1樹脂絶縁層12aだけが芯材121を含んでいてもよい。
芯材121としては、ガラス繊維やアラミド繊維などが例示される。芯材121を構成するこれらの繊維は、織布又は不織布の形態を有し得る。また、芯材121を構成するこれらの繊維は、布状の形態ではなく、図3Bの例のように個別の繊維片(繊維チップ)として第1樹脂絶縁層12a中に分散していてもよい。芯材121が布状の形態の繊維によって構成される場合と比べて、第1樹脂絶縁層12aと、第1導体層11aを構成する金属膜112との密着性が高いことがある。
つぎに、図4及び図5を参照して本発明の他の実施形態である部品内蔵配線基板が説明される。図4には、他の実施形態の一例である部品内蔵配線基板200の断面図が示されている。図5は、図4のV部の拡大図である。
図4に示されるように、本実施形態の部品内蔵配線基板200は、前述した一実施形態の配線基板を含んでいる。図4の例の部品内蔵配線基板200は、図1に例示される配線基板100を含んでいる。部品内蔵配線基板200は、さらに、電子部品Eと、電子部品Eを封止する第4樹脂絶縁層14とを含んでいる。電子部品Eは、凹部4内に収容され、接着剤6を用いて導体パッド5に接合されている。凹部4は第4樹脂絶縁層14の構成材料で充填されている。
電子部品Eは、電子部品Eと外部回路との接続に用いられる電極E1を含んでいる。電子部品Eとしては、半導体装置などの能動部品や、抵抗体のような受動部品が例示される。電子部品Eは、半導体基板上に形成された微細配線を含む配線材であってもよい。
図4の部品内蔵配線基板200は、さらに第4樹脂絶縁層14上に形成されている第3導体層13と、第4樹脂絶縁層14及び第3導体層13を覆うソルダーレジスト層7と、ビア導体151及びビア導体152とを含んでいる。第3導体層13は、外部回路との接続に用いられる接続パッド131、132を含んでいる。ソルダーレジスト層7は、接続パッド131、132を露出させる開口を有している。ビア導体151は、第4樹脂絶縁層14及び第3樹脂絶縁層12cを貫通し、第3導体層13と第2導体層11bとを接続している。ビア導体152は、電子部品E上の第4樹脂絶縁層14を貫通して、電子部品Eの電極E1と第3導体層13とを接続している。
なお、配線基板100における第2ビルドアップ部2側の表面上には、樹脂絶縁層140、導体層130、ソルダーレジスト層70、及びビア導体153が、それぞれ形成されている。
第4樹脂絶縁層14及び樹脂絶縁層140は、樹脂絶縁層12と同様の材料を用いて樹脂絶縁層12と同様の方法で形成され得る。第3導体層13及び導体層130、並びにビア導体151〜153は、導体層11及びビア導体15と同様の材料を用いて形成され、これらと同様の構造を有し得る。ソルダーレジスト層7、70は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂などの任意の絶縁性材料を用いて形成される。
図5に示されるように、電子部品Eは、導体パッド5上の部品搭載領域Aに載置されている。電子部品Eを凹部4内に封入する第4樹脂絶縁層14は、第2樹脂絶縁層12bにおける第1導体層11aと反対側に積層されている。ビア導体152は、第4樹脂絶縁層14において電極E1上に穿孔された孔14a内に形成されている。ビア導体152は、第3導体層13と一体的に形成されている。ビア導体152は、例えば電解めっきによって形成されるめっき膜113と、めっき膜113の形成時に給電層として用いられる金属膜112とによって構成されている。ビア導体152は、具体的には、電極E1と接続パッド132とを接続している。接続パッド132は、平面視で凹部4と重ならない領域に設けられている接続パッド131よりも小さくてもよく、接続パッド131よりも狭いピッチで配置されていてもよい。
接着剤6には、任意の材料が用いられ得る。接着剤6としては、はんだ、金、もしくは銅などの金属、銀などの任意の導電性粒子を含む導電性接着剤、並びに、単にエポキシ樹脂などで構成される絶縁性接着剤などが例示される。
本実施形態の部品内蔵配線基板200は、図1に配線基板100として例示される一実施形態の配線基板を含んでいる。そのため、導体パッド5に下層側で隣接する第1樹脂絶縁層12aの無機フィラー8の含有率が、第1ビルドアップ部1(又は配線基板100)に含まれる第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の無機フィラー8の含有率よりも低い。従って、部品内蔵配線基板200においても、電子部品Eが配置されるキャビティ(凹部4)の底面に隣接する樹脂絶縁層(第1樹脂絶縁層12a)における破断やクラックが少ないと考えられる。すなわち本実施形態によれば、樹脂絶縁層のクラックなどに起因する不具合の少ない、従って良好な品質を有する部品内蔵配線基板が実現されると考えられる。
なお、第1樹脂絶縁層12aは、第4樹脂絶縁層14及び樹脂絶縁層140それぞれの無機フィラー含有率よりも低い無機フィラー含有率を有していてもよい。すなわち、第4樹脂絶縁層14及び樹脂絶縁層140それぞれは、第1樹脂絶縁層12aよりも高い無機フィラー含有率を有していてもよい。第1樹脂絶縁層12aにおけるクラックの発生を抑制しながら、第4樹脂絶縁層14及び樹脂絶縁層140において、無機フィラーの添加により意図される所望の特性を得ることができると考えられる。
また、前述したように、配線基板100に含まれる樹脂絶縁層12のうち第1樹脂絶縁層12aは、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12(例えば第2樹脂絶縁層12b)を構成する樹脂よりも小さい熱膨張率を有する樹脂で構成され得る。これと同様に、第1樹脂絶縁層12aを構成する樹脂の熱膨張率は、第4樹脂絶縁層14を構成する樹脂の熱膨張率よりも小さくてもよい。特に、凹部4内で第2樹脂絶縁層12bと接触し得る第4樹脂絶縁層14は、第2樹脂絶縁層12bを構成する樹脂と同じ樹脂及び無機フィラーを含み、第2樹脂絶縁層12bと略同じ無機フィラー含有率を有していてもよい。
なお、図4及び図5の例の部品内蔵配線基板200は、図1に例示される配線基板100そのものではなく、配線基板100の説明において示された変形例を含んでいてもよい。
つぎに、一実施形態の配線基板の製造方法が、図1の配線基板100を例に用いて図6A〜図6Dを参照して説明される。
図6Aに示されるように、コア基板3の樹脂絶縁層32となる樹脂絶縁層と、この樹脂絶縁層の両表面にそれぞれ積層された金属箔を含む出発基板(例えば両面銅張積層板)が用意され、コア基板3の導体層31及びスルーホール導体3cが形成される。例えばドリル加工又は炭酸ガスレーザー光の照射によってスルーホール導体3cの形成位置に貫通孔が穿孔され、その貫通孔内及び金属箔上に無電解めっき又はスパッタリングなどによって金属膜が形成される。そしてこの金属膜を給電層として用いる電解めっきによってめっき膜が形成される。その結果、3層構造の導体層31、及びスルーホール導体3cが形成される。その後、サブトラクティブ法によって導体層31をパターニングすることによって所定の導体パターンを備えるコア基板3が得られる。
図6Bに示されるように、コア基板3の第1面3a上に樹脂絶縁層12及び導体層11が交互に形成される。コア基板3の第2面3b上にも樹脂絶縁層12及び導体層11が交互に形成される。図6Bにおいて第1面3a及び第2面3bの上にそれぞれ3組の樹脂絶縁層12及び導体層11が形成された後、第1面3a側にさらに樹脂絶縁層(第1樹脂絶縁層12a)が形成され、第2面3b側にもさらに樹脂絶縁層12が形成される。第1樹脂絶縁層12aは、3組目の樹脂絶縁層12及び導体層11上に形成される。
第1樹脂絶縁層12aなどの各樹脂絶縁層12の形成では、例えばフィルム状のエポキシ樹脂が、コア基板3の上、又は先に形成された樹脂絶縁層12及び導体層11の上に積層され、加熱及び加圧される。その結果、各樹脂絶縁層12が形成される。第1樹脂絶縁層12a以外の各樹脂絶縁層12の形成には、無機フィラーを含む、例えばフィルム状の樹脂が用いられる。第1樹脂絶縁層12aの形成には、第1樹脂絶縁層12a以外の各樹脂絶縁層12の形成に用いられる樹脂よりも低い含有率で無機フィラーを含む、例えばフィルム状の樹脂が用いられる。第1樹脂絶縁層12aの形成には、無機フィラーを含まないフィルム状の樹脂が用いられてもよい。各樹脂絶縁層12には、ビア導体15を形成するための貫通孔が、例えば炭酸ガスレーザー光の照射などによって形成される。
第1樹脂絶縁層12aの一面12aa(コア基板3と反対側の面)上にさらに導体層(第1導体層11a)が形成される。第2面3b側の最も外側の樹脂絶縁層12上にもさらに導体層11が形成される。各導体層11の形成と共にビア導体15が形成される。
第1導体層11aなどの各導体層11は、それぞれ、例えばセミアディティブ法によって形成される。すなわち、各導体層11の下地となる樹脂絶縁層12上の全面及びその樹脂絶縁層12に穿孔された貫通孔内に無電解めっきやスパッタリングによって金属膜が形成される。その金属膜を給電層として用いる電解めっきを含むパターンめっきによってめっき膜が形成される。各樹脂絶縁層12に穿孔された貫通孔内にはビア導体15が形成される。その後、金属膜の不要部分が例えばエッチングなどで除去される。その結果、所定の導体パターンを含む2層構造の各導体層11が形成される。第1導体層11aなどの各導体層11は、銅又はニッケルなどの任意の金属を用いて形成される。
第1導体層11aは、第1樹脂絶縁層12aの一面12aaに沿って所定の領域全体に広がる導体パッド5を含むように形成される。すなわち、前述したパターンめっきの際に、導体パッド5が形成されるべき領域に対応する領域に開口を有するめっきレジストが用いられる。導体パッド5は、配線基板100において電子部品を載置されるべき領域(部品搭載領域A)を含み、且つ、凹部4(図6D参照)の底面全体を構成し得る領域に形成される。導体パッド5は、平面視で、凹部4が形成されるべき領域を含む領域全体に渡って形成される。
図6Cに示されるように、第1樹脂絶縁層12a及び第1導体層11aの上に第2樹脂絶縁層12bが形成される。図6Cの例では、第2樹脂絶縁層12bの上に、さらに第2導体層11bが形成され、第2樹脂絶縁層12b及び第2導体層11b上に第3樹脂絶縁層12cが形成されている。第2面3b側にも同様に、図6Bの状態から、さらに2層の樹脂絶縁層12と、その2層の樹脂絶縁層12に挟まれる導体層11が形成されている。
第2及び第3の樹脂絶縁層12b、12c並びに第2面3b側にさらに形成される樹脂絶縁層12は、図6Bの状態において形成されている樹脂絶縁層12と同様の方法及び同様の材料で形成され得る。但し、第2及び第3の樹脂絶縁層12b、12cの形成には、第1樹脂絶縁層12aの形成に用いられる樹脂よりも高い含有率で無機フィラーを含む、例えばフィルム状の樹脂が用いられる。第2面3b側の樹脂絶縁層12の形成にも、第1樹脂絶縁層12aの形成に用いられる樹脂よりも高い含有率で無機フィラーを含むフィルム状の樹脂が用いられてもよい。第2導体層11b及び第2面3b側にさらに形成される導体層11は、図6Bの状態において形成されている導体層11と同様の方法及び同様の材料で形成され得る。
図6Dに示されるように、絶縁層12bを貫通して第1導体層11aの一部を露出させる凹部4、すなわち電子部品が収容されるキャビティが形成される。図6Dには、凹部4及びその周辺部分だけが拡大して示されている。凹部4は、例えば、コア基板3の第1面3a側の表面から凹部4の形成領域全体に渡ってレーザー光Bをピッチ送りしながら照射することによって形成される。レーザー光Bとしては、炭酸ガスレーザー光が例示される。第1導体層11aが含む導体パッド5は、平面視で、凹部4の形成領域全体を含む領域全体に形成されている。従って、導体パッド5は、凹部4の形成時のレーザー光Bのストッパとして機能し得る。
凹部4を形成する方法は、レーザー光Bの照射に限定されず、例えば、ドリル加工によって凹部4が形成されてもよい。また、凹部4の底面となるべき第1導体層11a上への剥離膜(図示せず)の配置、及びこの剥離膜上に積層された樹脂絶縁層(第2及び第3の樹脂絶縁層12b、12c)並びに第2導体層11bの除去などによって凹部4が形成されてもよい。凹部4の形成後、好ましくは、凹部4内に残存する樹脂残渣(スミア)が、プラズマ処理、又は過マンガン酸塩などを含む薬液を用いた処理によって除去(デスミア処理)される。以上の工程を経ることによって図1に示される配線基板100が完成する。
なお、先に参照した図3Aに示される配線基板100の変形例が製造される場合は、第1樹脂絶縁層12aの形成において、例えば、第1樹脂絶縁層12a以外の樹脂絶縁層12の形成に用いられるフィルム状樹脂よりも厚いフィルム状樹脂が用いられる。また、先に参照した図3Bに示される配線基板100の変形例が製造される場合は、第1樹脂絶縁層12aの形成において、例えば、布状の形態や繊維片状の形態の芯材を含むフィルム状樹脂が用いられる。
つぎに、他の実施形態の部品内蔵配線基板の製造方法が、図4の部品内蔵配線基板200を例に用いて図7A〜図7Cを参照して説明される。
まず、部品実装用のキャビティを有する配線基板が用意される。例えば、図6A〜図6Dを参照して説明された配線基板の製造方法を用いて、凹部4を有する配線基板100が用意される。図7Aには、用意された配線板100の凹部4及びその周辺部分が拡大して示されている。好ましくは、用意された配線基板100の凹部4内に露出する導体パッド5の表面がマイクロエッチング処理によって粗化される。この粗化処理によって、導体パッド5と、導体パッド5上に供給される接着剤6との密着強度が向上する。
図7Aに示されるように、凹部4内に露出する導体パッド5内の部品搭載領域Aに電子部品Eが載置される。例えば、はんだ若しくは銅などの金属ペレット、又は、導電性若しくは絶縁性のペーストが、マウンタやディスペンサを用いて接着剤6として導体パッド5上に供給され、さらに、電子部品Eがダイボンダなどによって載置される。電子部品Eは、前述したように、例えば、半導体装置などの能動部品、抵抗体のような受動部品、又は、微細配線を含む配線材などである。電子部品E及び接着剤6は、例えば、導体パッド5上で加熱及び加圧され、それによって接着剤6が硬化し、電子部品Eが導体パッド5に接合される。
電子部品Eの加熱及び加圧中に、周囲の雰囲気が減圧され、電子部品Eの載置時に電子部品Eの下に入り込んだ気泡が除去されてもよい。また、電子部品Eの実装後、電子部品Eと電子部品Eを覆う封止材との密着性を高めるべく、電子部品Eの表面が、マイクロエッチング処理によって粗化されてもよい。
図7Bに示されるように、電子部品Eを覆う第4樹脂絶縁層14が形成され、第4樹脂絶縁層14の材料で凹部4が充填される。その結果、凹部4内に電子部品Eが封止される。図7Bの例では、第4樹脂絶縁層14は、第3樹脂絶縁層12cの上に形成される。コア基板3に関して凹部4と反対側の最外の樹脂絶縁層12上にも樹脂絶縁層140が形成される。第4樹脂絶縁層14及び樹脂絶縁層140は、前述した樹脂絶縁層12と同様に、例えば第1樹脂絶縁層12aが有する無機フィラー含有率よりも高い含有率で無機フィラーを含むフィルム状のエポキシ樹脂の積層、並びに加熱及び加圧によって形成され得る。
第4樹脂絶縁層14の形成時に、第4樹脂絶縁層14を構成すべく積層される、例えばフィルム状のエポキシ樹脂などが、加熱及び加圧によって軟化して凹部4内に流入する。そして、凹部4内が、第4樹脂絶縁層14を構成する材料、例えばエポキシ樹脂で充填される。また、電子部品Eが、第4樹脂絶縁層14を構成するエポキシ樹脂などで凹部4内に封止される。
図7Cに示されるように、外層導体層(第3導体層13)、並びに、ビア導体151及びビア導体152が形成される。第3導体層13は、第4樹脂絶縁層14上に形成される。樹脂絶縁層140上にも、同様に、導体層130が形成される。また、樹脂絶縁層140を貫通するビア導体153が形成される。第3導体層13には、外部回路との接続に用いられる接続パッド131、132が設けられる。導体層130にも接続パッド133が設けられる。第3導体層13は、第4樹脂絶縁層14及び第3樹脂絶縁層12cを貫通するビア導体151によって第2導体層11bと接続される。接続パッド132は、電子部品E上の第4樹脂絶縁層14を貫通するビア導体152によって、電子部品Eの電極E1と接続される。
第3導体層13及び導体層130、ビア導体151、153は、前述した、導体層11及びビア導体15の形成方法と同様の方法及び同様の材料を用いて形成され得る。ビア導体152の形成に関して、電子部品Eの電極E1に向かって、第4樹脂絶縁層14の表面から例えば紫外線(UV)レーザー光を照射することによって電極E1を露出させる貫通孔が形成される。その貫通孔内に、第3導体層13の形成と共にめっき膜を充填することによって、第3導体層13(具体的には接続パッド132)と電極E1とを接続するビア導体152が形成される。
その後、第3導体層13及び第4樹脂絶縁層14上にソルダーレジスト層7(図4参照)が形成されると共に、導体層130及び樹脂絶縁層140上にはソルダーレジスト層70(図4参照)が形成される。ソルダーレジスト層7には接続パッド131、132を露出させる開口が設けられ、ソルダーレジスト層70には接続パッド133を露出させる開口が設けられる。ソルダーレジスト層7、70、及び各ソルダーレジスト層の開口は、感光性のエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂などを含む樹脂層の形成と、適切な開口パターンを有するマスクを用いた露光及び現像とによって形成される。
ソルダーレジスト層7、70の開口に露出する接続パッド131〜133上には、無電解めっき、半田レベラ、又はスプレーコーティングなどによって、Au、Ni/Au、Ni/Pd/Au、はんだ、又は耐熱性プリフラックスなどからなる表面保護膜(図示せず)が形成されてもよい。以上の工程を経る事によって図4の例の部品内蔵配線基板200が完成する。
実施形態の配線基板及び部品内蔵配線基板は、各図面に例示される構造、並びに、本明細書において例示される構造、形状、及び材料を備えるものに限定されない。実施形態の配線基板は、第1〜第4の樹脂絶縁層12a〜12c及び14、並びに第1〜第3の導体層11a、11b、及び13を、第1ビルドアップ部1においてコア基板3から任意の階数の層に備え得る。実施形態の配線基板及び部品内蔵配線基板は、任意の総数の導体層及び樹脂絶縁層を有し得る。
100 配線基板
200 部品内蔵配線基板
1 第1ビルドアップ部
11、130 導体層
11a 第1導体層
11b 第2導体層
11ba 導体パターン
12、140 樹脂絶縁層
12a 第1樹脂絶縁層
12b 第2樹脂絶縁層
12c 第3樹脂絶縁層
121 芯材
13 第3導体層
14 第4樹脂絶縁層
2 第2ビルドアップ部
3 コア基板
3a 第1面
3b 第2面
4 凹部(キャビティ)
5 導体パッド
8 無機フィラー
A 部品搭載領域
200 部品内蔵配線基板
1 第1ビルドアップ部
11、130 導体層
11a 第1導体層
11b 第2導体層
11ba 導体パターン
12、140 樹脂絶縁層
12a 第1樹脂絶縁層
12b 第2樹脂絶縁層
12c 第3樹脂絶縁層
121 芯材
13 第3導体層
14 第4樹脂絶縁層
2 第2ビルドアップ部
3 コア基板
3a 第1面
3b 第2面
4 凹部(キャビティ)
5 導体パッド
8 無機フィラー
A 部品搭載領域
Claims (10)
- 第1面と前記第1面の反対側の第2面とを有するコア基板と、
前記第1面上に積層されていて複数の樹脂絶縁層を含む第1ビルドアップ部と、
前記第2面上に積層されている第2ビルドアップ部と、
を備える配線基板であって、
前記第1ビルドアップ部は、
第1樹脂絶縁層と、
前記第1樹脂絶縁層上に形成されている第1導体層と、
前記第1樹脂絶縁層及び前記第1導体層の上に積層されている第2樹脂絶縁層と、
前記第2樹脂絶縁層を貫通して前記第1導体層の一部を底面に露出させる凹部と、
を含み、
前記第1導体層は、電子部品を載置されるべき部品搭載領域を含んでいて前記凹部の底面を構成する導体パッドを含み、
前記第1ビルドアップ部に含まれる前記複数の樹脂絶縁層の全て、又は前記複数の樹脂絶縁層のうちの前記第1樹脂絶縁層以外の全ては無機フィラーを含んでおり、
前記第1樹脂絶縁層の無機フィラー含有率は、前記第1ビルドアップ部に含まれる前記第1樹脂絶縁層以外の樹脂絶縁層の無機フィラー含有率よりも低い。 - 請求項1記載の配線基板であって、
前記第1樹脂絶縁層の無機フィラー含有率と、前記第1ビルドアップ部に含まれる前記第1樹脂絶縁層以外の樹脂絶縁層の無機フィラー含有率との差が、5質量%以上、55質量%以下である。 - 請求項1記載の配線基板であって、前記第1樹脂絶縁層の厚さが、前記第1ビルドアップ部に含まれる前記複数の樹脂絶縁層のうちで最も厚い。
- 請求項1記載の配線基板であって、前記第1樹脂絶縁層を構成する樹脂の熱膨張率は、前記第2樹脂絶縁層を構成する樹脂の熱膨張率よりも小さい。
- 請求項1記載の配線基板であって、前記第1樹脂絶縁層は芯材を含んでいる。
- 請求項1記載の配線基板であって、前記第1ビルドアップ部に含まれる前記複数の樹脂絶縁層のうち前記第1樹脂絶縁層だけが無機フィラーを含まずに形成されている。
- 請求項1記載の配線基板であって、
前記第2ビルドアップ部は複数の樹脂絶縁層を含み、
前記第2ビルドアップ部に含まれる前記複数の樹脂絶縁層のうち、前記コア基板からの階数として前記第1樹脂絶縁層と同じ階数を有する樹脂絶縁層は、前記第2ビルドアップ部に含まれる前記複数の樹脂絶縁層のうちで最も低い無機フィラー含有率を有する。 - 請求項1記載の配線基板であって、さらに、前記第2樹脂絶縁層における前記第1導体層と反対側の表面上に、所定の導体パターンを含む第2導体層を備えており、
前記凹部は、平面視において、前記第2導体層の前記所定の導体パターンと離間している。 - 請求項8記載の配線基板であって、さらに、前記第2樹脂絶縁層及び前記第2導体層を覆う第3樹脂絶縁層を備えており、
前記凹部は前記第3樹脂絶縁層を貫通しており、
前記第3樹脂絶縁層の厚さは、前記第1樹脂絶縁層の厚さ及び前記第2樹脂絶縁層の厚さよりも薄い。 - 請求項1記載の配線基板と、
前記導体パッド上の前記部品搭載領域に載置されている電子部品と、
前記第2樹脂絶縁層における前記第1導体層と反対側に積層されていて前記電子部品を封止する第4樹脂絶縁層と、
を含んでいる、部品内蔵配線基板。
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