JP5705565B2 - 実装構造体 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器（たとえば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ機器およびその周辺機器）等に使用される配線基板およびその実装構造体に関するものである。

従来、電子機器における実装構造体としては、配線基板に電子部品を実装したものが使用されている。

特許文献１には、半導体チップの電極パッド上に金属バンプを形成する工程と、該金属バンプと配線基板の金属パッドとの位置を対応させつつ、半導体チップを配線基板上に搭載する工程と、半導体チップの金属バンプをリフローすることにより、金属バンプを溶融させて電極パッドと金属パッドとを接続する工程と、を備えた実装方法が記載されている。

ところで、金属バンプをリフローさせる際に、溶融した金属バンプが位置ずれして隣接する金属バンプに接触し、金属バンプ同士が短絡することがある。その結果、実装構造体の電気的信頼性が低下しやすくなる。

特開２００９−６４８１２号公報

本発明は、電気的接続信頼性を向上させる要求に応える実装構造体を提供するものである。

本発明の一形態にかかる実装構造体は、交互に積層された複数の絶縁層および導電層を備え、前記複数の絶縁層は、最外層に位置する第１絶縁層と、該第１絶縁層に接している第２絶縁層とを有し、前記導電層は、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に配された接続パッドを有し、前記第１絶縁層は、厚み方向に貫通して前記接続パッドを露出する貫通孔を具備し、前記接続パッドは、前記貫通孔の開口部に向かって突出した突起部を具備する配線基板と、該配線基板の前記貫通孔内に配された導電部材と、該導電部材を介して前記接続パッドに接続された電極パッドを有する電子部品とを備え、前記突起部は、前記電極パッドに当接していることを特徴とする。

本発明の一形態にかかる実装構造体によれば、電子部品を実装する際に、第１絶縁層を貫通する貫通孔内に導電部材が充填され、隣接する導電部材同士の短絡を低減することができるとともに、突起部によって接続パッドと導電部材との接続強度を高めることができる。さらに、突起部の先端部が電極パッドと当接しているため、接続パッドと電極パッドとの接続強度を高めることができるとともに、接続パッドと電極パッドとの距離を容易に調節することができ、導電部材の過不足を低減することができるため、電子部品と配線基板との電気的接続信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＲ部分を拡大して示す断面図である。 図２は、図１（ａ）に示す実装構造体の配線基板の上面図である。 図３（ａ）ないし（ｃ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図である。 図４（ａ）および（ｃ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図である。 図５（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図である。 図６は、本発明の他の実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る実装構造体を例に、図面に基づいて詳細に説明する。

（実装構造体）
図１（ａ）に示した実装構造体１は、例えば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ装置またはその周辺機器などの電子機器に使用されるものである。この実装構造体１は、電子部品２と、該電子部品２がフリップチップ実装された配線基板３と、電子部品２および配線基板３を電気的および機械的に接続する導電部材４と、電子部品２および配線基板３を機械的に接続する絶縁部材５と、を含んでいる。

（電子部品）
電子部品２は、半導体基板６と、該半導体基板６上に形成された電極パッド７と、を含んでいる。

半導体基板６は、例えばＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子であり、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウムまたは炭化珪素等の半導体材料により形成することができる。この半導体基板６は、厚みが例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されており、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば３ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下に設定されている。

ここで、半導体基板６の熱膨張率は、市販のＴＭＡ装置を用いてＪＩＳＫ７１９７‐１９９１に準じた測定方法により測定される。以下、各部材の熱膨張率は、半導体基板６と同様に測定される。

電極パッド７は、導電部材４を介して電子部品２を配線基板３に電気的に接続するための端子として機能するものであり、例えば銅、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロムの導電材料により形成することができ、なかでも、導電性の観点から、銅を用いることが望ましい。この電極パッド７は、例えば平板状かつ円柱状であり、幅（厚み方向に沿った断面の幅）が例えば２５μｍ以上１００μｍ以下に設定され、厚みが例えば０．１μｍ以上５０μｍ以下に設定されている。

（配線基板）
配線基板３は、コア基板８と、該コア基板８の上下に形成された一対の配線層９と、を含んでいる。この配線基板３は、一主面にて電子部品２が実装され、他主面にてマザーボードに実装されて外部回路に接続される。

（コア基板）
コア基板８は、配線基板３の強度を高めるものであり、基体１０と、該基体１０を厚み方向に貫通する筒状のスルーホール導体１１と、該スルーホール導体１１の内部に配された柱状の絶縁体１２と、を含んでいる。

基体１０は、コア基板８の主要部をなして剛性を高めるものであり、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料と、例えばガラスクロス等の基材と、例えば酸化ケイ素等からなる無機絶縁フィラーと、を含んでいる。この基体１０は、厚みが例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば３ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば１２ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が１０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下に設定されている。

ここで、基体１０のヤング率は、ＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。以下、各部材のヤング率は、基体１０と同様に測定される。

スルーホール導体１１は、コア基板８の上下の配線層９を電気的に接続するものであり、例えば銅、銀、金、ニッケルまたはクロム等の導電材料により形成することができ、なかでも、導電性の観点から、銅を用いることが望ましい。

絶縁体１２は、後述するビア導体１５の支持面を形成するものであり、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料により形成することができる。

（配線層）
配線層９は、基体１０上に積層された複数の絶縁層１３と、基体１０上または絶縁層１３上に部分的に形成されて厚み方向に互いに離間した複数の導電層１４と、絶縁層１３を貫通して導電層１４に接続したビア導体１５と、を含んでおり、絶縁層１３および導電層１４は、基体１０上で交互に積層されている。

絶縁層１３は、導電層１４を支持する支持部材として機能するだけでなく、導電層１４同士の短絡を防ぐ絶縁部材として機能するものであり、フィルム層１６と、該フィルム層１６よりもコア基板８側に配された接着層１７と、を有する。この絶縁層１３は、厚みが例えば５μｍ以上４０μｍ以下に設定されている。

フィルム層１６は、絶縁層１３の剛性を高めるとともに平面方向の熱膨張率を低減するものであり、樹脂材料と該樹脂材料に被覆された無機絶縁フィラーとを含んでいる。また、フィルム層１６は、平板状に形成されており、コア基板８側の主面にて、同じ絶縁層１３に含まれる接着層１７に当接し、コア基板８と反対側の他主面にて、導電層１４および他の絶縁層１３に含まれる接着層１７に当接する。このフィルム層１６は、厚みが例えば２μｍ上２０μｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば−１０ｐｐｍ／℃以上１６ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば１００ｐｐｍ／℃以上２００ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば２．５ＧＰａ以上１５ＧＰａ以下に設定されている。

フィルム層１６の樹脂材料は、各樹脂分子鎖の長手方向がフィルム層１６の平面方向に沿って配列されたフィルム状のものであり、例えばポリイミド樹脂または液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂により形成することができる。このようなフィルム状の熱可塑性樹脂を用いることにより、フィルム層１６を高剛性にするとともに、フィルム層１６の平面方向の熱膨張率を低減することができる。

フィルム層１６の無機絶縁フィラーは、フィルム層１６を高剛性かつ低熱膨張にするものであり、例えば酸化ケイ素を含む無機絶縁材料により形成することができる。この無機絶縁フィラーは、各方向への熱膨張率が例えば０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば２０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下に設定され、フィルム層１６における含有量が例えば０．０１体積％以上１体積％以下に設定されている。なお、フィルム層１６は、無機絶縁フィラーを含まなくても構わない。

ここで、フィルム層１６における無機絶縁フィラーの含有量(体積％)は、フィルム層１６の断面において無機絶縁フィラーの占める面積比率（面積％）を含有量（体積％）とみなすことにより測定される。後述する接着層１７における無機絶縁フィラーの含有量は、フィルム層１６と同様に測定される。

接着層１７は、厚み方向に隣接したフィルム層１６同士またはフィルム層１６と基体１０とを接着するものであり、樹脂材料と該樹脂材料内に被覆された無機絶縁フィラーとを含んでいる。この接着層１７は、厚みが例えば２μｍ以上２０μｍ以下に設定され、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば１００ｐｐｍ／℃以上２００ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば０．０５ＧＰａ以上０．５ＧＰａ以下に設定され、ヤング率がフィルム層１６の例えば０．０００５倍以上０．２倍以下に設定されている。このように、接着層１７のヤング率は、フィルム層１６のヤング率よりも小さく設定されているため、絶縁層１３の平面方向への熱膨張率に対する接着層１７の影響を低減し、平面方向に低熱膨張のフィルム層１６によって絶縁層１３の平面方向への熱膨張率を低減することができる。

接着層１７の樹脂材料は、各樹脂分子鎖の長手方向が様々な方向に配されて互いに架橋されたものであり、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、またはアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。

接着層１７の無機絶縁フィラーは、上述した基体１０に含まれたものと同様のものを用いることができ、接着層１７の樹脂材料内における含有量が例えば０．０１体積％以上１０体積％以下に設定されている。なお、接着層１７は、無機絶縁フィラーを含まなくても構わない。この場合、接着層１７のヤング率を低減することによって、接着層１７による絶縁層１３の熱膨張率への影響を低減しつつ、接着層１７とフィルム層１６との接着強度を高めることができる。

ここで、便宜上、絶縁層１３の内、電子部品２が実装される主面側の最外層に配された絶縁層１３を第１絶縁層１３ａとし、第１絶縁層１３ａよりも内側（コア基板８側）に配され第１絶縁層１３ａに接した絶縁層１３を第２絶縁層１３ｂとする。また、第１絶縁層１３ａのフィルム層１６を第１フィルム層１６ａとし、第１絶縁層１３ａの接着層１７を第１接着層１７ａとし、第２絶縁層１３ｂのフィルム層１６を第２フィルム層１６ｂとし、第２絶縁層１３ｂの接着層１７を第２接着層１７ｂとする。

また、第１絶縁層１３ａには、厚み方向に貫通した貫通孔Ｐが形成されている。該貫通孔Ｐは、例えば、コア基板８に向って幅狭となる柱状であるとともに底面が円形状である。この貫通孔Ｐの開口部の幅は、貫通孔Ｐの底部（接続パッド１８の露出部）の幅よりも大きく、電極パッド７の幅よりも小さい。また、貫通孔Ｐの開口部の幅は、例えば２５μｍ以上８０μｍ以下に設定され、電極パッド７の幅の例えば０．８倍以上０．９５倍以下に設定されている。また、貫通孔Ｐの底部の幅は、例えば２０μｍ以上７０μｍ以下に設定され、貫通孔Ｐの開口部の幅の例えば０．８倍以上０．９倍以下に設定されている。

一方、導電層１４は、接地用配線、電力供給用配線または信号用配線として機能するも
のであり、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料により形成することができ、なかでも、導電性の観点から、銅を用いることが望ましい。この導電層１４は、例えば平板状であり、厚みが例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。

この導電層１４の内、第２絶縁層１３ｂの第１絶縁層１３ａ側主面に配された導電層１４は、貫通孔Ｐ内に少なくとも一部が露出した接続パッド１８を有しており、該接続パッド１８は、第１絶縁層１３ａと第２絶縁層１３ｂとの間に配されている。

接続パッド１８は、導電部材４を介して電子部品２の電極パッド７に電気的に接続される端子として機能するものであり、第１絶縁層１３ａと第２絶縁層１３ｂとの間に配された平板状のパッド部１９と、該パッド部１９から貫通孔Ｐの開口部に向かって突出した突起部２０と、を含んでいる。

パッド部１９は、図１（ｂ）に示すように、第２絶縁層１３ｂに接続したパッド部本体２１と、パッド部１９の第１接着層１７ａに当接した表面に配され、パッド部本体２１に接続した黒化膜２２と、貫通孔Ｐ内に露出して導電部材４と接続する表面に配され、パッド部本体２１に接続した被覆膜２３と、を含んでいる。このパッド部１９は、例えば円柱状に形成されており、底面の幅が例えば２５μｍ以上１００μｍ以下に設定され、底面の幅が貫通孔Ｐの底部の幅の例えば１．２倍以上２倍以下に設定されている。

パッド部１９のパッド部本体２１は、パッド部１９の導電部材および支持部材として機能するものであり、例えば銅、銀、金、ニッケルまたはクロム等の導電材料により形成することができ、なかでも、導電性の観点から、銅を用いることが望ましい。このパッド部本体２１は、厚みが例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。

パッド部１９の黒化膜２２は、パッド部１９と第１接着層１７ａとの接着強度を高めるものであり、パッド部本体２１の表面が酸化されてなる。この黒化膜２２は、厚みが例えば１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下に設定されており、厚みがパッド部本体２１および被覆膜２３よりも小さい。

パッド部１９の被覆膜２３は、導電部材４と接続する表面の酸化を低減するものであり、例えばニッケルを含む導電材料によって形成することができ、該ニッケルは、導電部材４の低融点金属材料と金属間化合物を形成している。この被覆膜２３は、厚みが例えば２μｍ以上７μｍ以下に設定されており、厚みがパッド部本体２１よりも小さい。

突起部２０は、パッド部１９に接続した突起部本体２４と、導電部材４と接続する露出した表面に配され、突起部本体２４に接続した被覆膜２３と、を含んでいる。この突起部２０は、例えば円錐状に形成されており、高さが例えば１５μｍ以上５０μｍ以下に設定され、底面の幅が例えば１５μｍ以上６０μｍ以下に設定され、底面の幅がパッド部１９の例えば０．７倍以上０．９倍以下に設定されている。

突起部２０の突起部本体２４は、突起部２４の導電部材および支持部材として機能するものであり、例えば金または銅等の導電材料により形成することができ、なかでも、加工性の観点から、金を用いることが望ましい。

突起部２０の被覆膜２３は、パッド部１９の被覆膜２３と同様の機能および構成を有している。

ここで、接続パッド１８は、図２に示すように、平面視において格子状に配列されてお
り、便宜上、該格子状の最外周に配された接続パッド１８を第１接続パッド１８ａとし、該格子状の内側に配された接続パッド１８を第２接続パッド１８ｂとする。また、第１接続パッド１８ａのパッド部１９を第１パッド部１９ａとし、第１接続パッド１８ａの突起部２０を第１突起部２０ａとし、第２接続パッド１８ｂのパッド部１９を第２パッド部１９ｂとし、第２接続パッド１８ｂの突起部２０を第２突起部２０ｂとする。なお、格子状に配列された接続パッド１８は、縦横に配された格子の各交点に配されている。

一方、ビア導体１５は、絶縁層１３を厚み方向に貫通したビア孔Ｖ内に配されており、厚み方向に互いに離間した導電層１４同士を相互に接続するものであり、例えば銅、銀、金、ニッケルまたはクロム等の導電材料により形成することができ、なかでも、導電性の観点から、銅を用いることが望ましい。このビア導体１５は、例えば、コア基板８に向って幅狭となる柱状であるとともに底面が円形状であり、貫通方向に沿った断面の最大幅が例えば２５μｍ以上８０μｍ以下に設定され、貫通方向に沿った断面の最小幅が例えば２０μｍ以上７０μｍ以下に設定され、貫通方向に沿った断面の最大幅が貫通方向に沿った断面の最小幅の例えば０．８倍以上０．９倍以下に設定されている。

（導電部材）
導電部材４は、貫通孔Ｐ内に充填されるとともに接続パッド１８および電極パッド７に接続されており、電子部品２と配線基板３との間で導電性接着部材として機能するものである。この導電部材４は、接着機能を担保するため、接続パッド１８および電極パッド７よりも低融点の金属材料により形成することができ、この低融点金属材料としては、例えばスズ、インジウムまたはビスマスを含むはんだを用いることができ、なかでも、柔軟性の観点から、インジウムを用いることが望ましい。また、導電部材４は、接続パッド１８との接続強度の観点から、接続パッド１８の露出した表面、すなわち、パッド１９および突起部２０の露出した表面を被覆していることが望ましい。

（絶縁部材）
絶縁部材５は、電子部品２と配線基板３との間に充填され、電子部品２の電極パッド７同士の間の絶縁性を高めつつ電子部品２および配線基板３に機械的に接続しており、絶縁性接着部材（アンダーフィル）として機能するものである。この絶縁部材５は、例えばエポキシ樹脂又はアクリル樹脂等の樹脂材料により形成することができ、酸化ケイ素等からなる無機絶縁フィラーを含んでいても構わない。

（実装構造）
次に、本実施形態における配線基板３への電子部品２の実装構造について詳細に説明する。

本実施形態の実装構造体１においては、第１絶縁層１３ａの貫通孔Ｐ内に露出した接続パッド１８が突起部２０を有しており、該貫通孔Ｐ内に配された導電部材４を介して接続パッド１８に電極パッド７が接続されている。その結果、第１絶縁層１３ａを貫通する貫通孔Ｐ内に導電部材４が配されているため、隣接する導電部材４同士の短絡を低減することができるとともに、突起部２０によって接続パッド１８と導電部材４との接続強度を高めることができる。したがって、電子部品２と配線基板３との電気的接続信頼性に優れた実装構造体１を提供することができる。

また、接続パッド１８と電極パッド７との距離に合わせて突起部２０の高さを調節することによって、導電部材４の過不足を低減することができるため、導電部材４の余りを低減して導電部材４同士の短絡を低減しつつ、導電部材４を十分量配して接続パッド１８と電極パッド７との接続強度を高めることができる。

一方、本実施形態において、突起部２０の先端部は、貫通孔Ｐ外に配されている。その結果、接続パッド１８と導電部材４との接続強度を高めることができる。なお、突起部２０の貫通孔Ｐ外に配された部位の高さは、突起部２０全体の高さの例えば１０％以上７０％以下に設定されている。なお、少なくとも一つの突起部２０の先端部が貫通孔Ｐ外に配されていればよいが、全ての突起部２０の先端部が貫通孔Ｐ外に配されていることが望ましい。

さらに、突起部２０の先端部は、電極パッド７と当接している。その結果、接続パッド１８と電極パッド７との接続強度を高めることができるとともに、接続パッド１８と電極パッド７との距離を容易に調節することができ、導電部材４の過不足を低減することができる。なお、少なくとも一つの突起部２０の先端部が、電極パッド７に当接していればよい。

また、図１（ａ）および図２に示すように、平面視において格子状の最外周に配された第１接続パッド１８ａにおける第１突起部２０ａの高さは、第２接続パッド１８ｂにおける第２突起部２０ｂの高さよりも大きい。その結果、電子部品２と配線基板３との熱膨張率の違いや導電層１４の分布等に起因して配線基板３の中央部が電子部品２側にせりだすように配線基板３が反った場合でも、第１接続パッド１８ａの第１突起部２０ａと電極パッド７とを接続させることができるため、第１接続パッド１８ａと電極パッド７との接続強度を高めることができる。なお、第１突起部２０ａの高さは、第２突起部２０ｂの高さの例えば１．１倍以上２．５倍以下に設定されている。

一方、本実施形態において、貫通孔Ｐは、開口部の幅が底部（接続パッド１８の露出部）の幅よりも大きい。その結果、導電部材４を容易に貫通孔Ｐ内に充填することができ、該導電部材４と接続パッド１８との密着性を高めて接着強度を高めることができる。

さらに、貫通孔Ｐは、接続パッド１８に向かって幅が狭くなっている。その結果、導電部材４の充填性をさらに高めることができる。

一方、本実施形態において、貫通孔Ｐは、第１絶縁層１３ａに形成されており、絶縁部材５は、第１絶縁層１３ａに接着されている。その結果、配線基板上にソルダーレジスト層を形成して導電部材を取り囲んだ場合と比較して、電子部品２と配線基板３との距離を近接させることができるため、導電部材４同士のピッチを低減することができ、ひいては実装構造体１を小型化することができる。

さらに、第１絶縁層１３ａと第２絶縁層１３ｂとを同一の樹脂材料で形成することによって、第１絶縁層１３ａと第２絶縁層１３ｂとの材料特性を同一のものとし、第１絶縁層１３ａと第２絶縁層１３ｂとの剥離を低減することができ、該剥離に起因した接続パッド１８の損傷を低減することができる。なお、本実施形態においては、第１フィルム層１６ａと第２フィルム層１６ｂとが同一の樹脂材料で形成され、第１接着層１７ａと第２接着層１７ｂとが同一の樹脂材料で形成されている。

その上、第１フィルム層１６ａに絶縁部材５を接着させることによって、ソルダーレジスト層と比較して、第１フィルム層１６ａはクラックが生じにくいことから、第１絶縁層１３ａと絶縁部材５との材料特性の違いによって印加される応力に起因した第１絶縁層１３ａのクラックを低減することができ、該クラックに起因した接続パッド１８の損傷を低減することができる。

一方、本実施形態において、パッド部１９は、平面視における外周部が第１絶縁層１３ａに当接しており、さらには、パッド部１９は、平面視における外周部が第１接着層１７
ａに当接している。その結果、第１接着層１７ａと接続パッド１８とを接着させることによって、接続パッド１８と第２絶縁層１３ｂとの接着強度を高めることができる。なお、パッド部１９は、平面視における内側の領域の一部が突起部２０に接続され、平面視における内側の領域の残部が導電部材４に接続されている。

さらに、図１（ｂ）に示すように、パッド部１９の第１接着層１７ａに当接した外周部は、酸化して微小な凹凸が形成された黒化膜２２を表面に有しており、該凹凸の凹部内に第１接着層１７ａの一部が充填されている。その結果、アンカー効果によって、パッド部１９と第１接着層１７ａとの接着強度を高めることができる。

その上、パッド部１９の平面視における内側の領域は、表面に黒化膜２２を有しておらず酸化していない。その結果、パッド部１９と突起部２０および導電部材４との接続強度を高めるとともに、パッド部１９と突起部２０および導電部材４との間の導電性を高めることができる。

一方、本実施形態において、図１（ｂ）に示すように、パッド部１９は、導電部材４と接続する表面に被覆膜２３を有している。その結果、パッド部１９の貫通孔Ｐ内に露出した表面の酸化を低減し、パッド部１９と導電部材４との接着強度を高めることができる。特に、パッド部本体２１が銅を含む場合、パッド部本体２１の酸化を良好に低減することができる。

さらに、被覆膜２３は、パッド部１９と突起部２０との間には形成されておらず、パッド部本体２１と突起部本体２４とが直接接続している。その結果、パッド部１９と突起部２０との接続強度を高めることができる。

その上、突起部２０は、導電部材４と接続する表面に被覆膜２３を有している。その結果、突起部２０の露出した表面の酸化を抑制し、突起部２０と導電部材４との接着強度を高めることができる。この被覆膜２３は、パッド部１９と同様のものを用いることができる。特に、突起部２０が銅を含む場合には、被覆膜２３によって突起部２０の表面の酸化を良好に低減することができる。

かくして、上述した実装構造体１は、配線基板３を介して供給される電源や信号に基づいて電子部品２を駆動若しくは制御することにより、所望の機能を発揮する。

（実装構造体の製造方法）
次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図３から図５に基づいて説明する。

（電子部品の作製）
（１）図３（ａ）に示すように、電子部品２を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、電気めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等によって、半導体基板６上に電極パッド７を形成する。次に、電気めっき法によって、導電部材４を電極パッド７上に形成した後、導電部材４を融点以上に加熱（リフロー）して溶融させる。この導電部材４は、電極パッド７の一主面を被覆しており、電極パッド７の幅が後述する貫通孔Ｐの開口部の幅よりも大きいことから、この導電部材４の幅は後述する貫通孔Ｐの開口部の幅よりも大きい。また、導電部材４を溶融させることによって、導電部材４の形状を、外周部よりも中央部の高さが大きい曲面を有する半球状とすることができる。

以上のようにして、電子部品２を作製することができる。

（配線基板の作製）
（２）図３（ｂ）に示すように、コア基板８を準備する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、例えば未硬化の樹脂シートを複数積層するとともに最外層に銅箔を積層し、該積層体を加熱加圧して硬化させることにより、基体１０を作製する。なお、未硬化は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ‐ステージまたはＢ‐ステージの状態である。次に、例えばドリル加工やレーザー加工等により、基体１０を厚み方向に貫通したスルーホールを形成する。次に、例えば無電解めっき法、電気めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等により、スルーホールの内壁に導電材料を被着させて、スルーホール導体１１を形成する。次に、スルーホール導体１１の内部に、樹脂材料等を充填し、絶縁体１２を形成する。次に、導電材料を絶縁体１２の露出部に被着させた後、従来周知のフォトリソグラフィー技術、エッチング等により、銅箔をパターニングして導電層１４を形成する。

以上のようにして、コア基板８を作製することができる。

（３）図３（ｃ）に示すように、コア基板１０上に第２絶縁層１３ｂを形成し、該第２絶縁層１３ｂを貫通するビア導体１５を形成するとともに、該第２絶縁層１３ｂ上にパッド部１９を形成する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、未硬化樹脂を含む接着層前駆体を介して、フィルム層１６をコア基板８上に配置した後、コア基板８、接着層前駆体およびフィルム層１６を加熱加圧し、接着層前駆体を硬化させて接着層１７とすることにより、コア基板８上下に絶縁層１３を形成する。なお、電子部品２が実装される主面側の絶縁層１３を第２絶縁層１３ｂとする。次に、例えばＹＡＧレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置を用いて、絶縁層１３にビア孔Ｖを形成し、該ビア孔Ｖ内に導電層１４の少なくとも一部を露出させる。次に、例えばセミアディティブ法、サブトラクティブ法またはフルアディティブ法等を用いて、ビア孔Ｖにビア導体１５を形成するとともに絶縁層１３上に導電層１４を形成する。

ここで、第２絶縁層１３ｂ上に導電層１４を形成する際に、パターニングによって接続パッド１８のパッド部１９を形成する。また、パターニングによってパッド部１９を形成した後、黒化処理を用いて、該パッド部１９の表面を酸化することによって、該表面に黒化膜２２を形成する。

（４）図４（ａ）ないし（ｃ）に示すように、第２絶縁層１３ｂ上に第１絶縁層１３ａを形成し、該第１絶縁層１３ａを貫通してパッド部１９を露出する貫通孔Ｐを形成した後、貫通孔Ｐ内に露出したパッド部１９上に突起部２０を形成する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、図４（ａ）に示すように、（３）の工程と同様に、コア基板８上下に絶縁層１３を形成する。なお、第２絶縁層１３ｂ上に形成した絶縁層１３を第１絶縁層１３ａとする。次に、例えばＹＡＧレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置を用いて、第１絶縁層１３ａに貫通孔Ｐを形成し、該貫通孔Ｐ内にパッド部１９の少なくとも一部を露出させる。また、（３）の工程と同様に、コア基板８を介して第１絶縁層１３ａと反対側の絶縁層１３にビア孔Ｖを形成する。次に、図４（ｂ）に示すように、第１絶縁層１３ａにマスクをした上で、（３）の工程と同様に、コア基板８を介して第１絶縁層１３ａと反対側の絶縁層１３のビア孔Ｖにビア導体１５を形成するとともに該絶縁層１３上に導電層１４を形成した後、第１絶縁層１３のマスクを除去する。次に、図４（ｃ）に示すように、ワイヤーボンディング法等を用いて、貫通孔Ｐ内に露出したパッド部１９上に突起部２０を形成す
る。その結果、パッド部１９および突起部２０を有する接続パッド１８を形成することができる。

ここで、（３）の工程にて、パッド部１９の表面に黒化膜２２を形成することによって、本工程にて、第２絶縁層１３ｂ上に第１絶縁層１３ａを形成した際に、パッド部１９と第１接着層１７ａとの接着強度を高めることができる。

また、貫通孔Ｐを形成する際に、レーザー加工によって黒化膜２２を除去することによって、パッド部１９の第１接着層１７ａに被覆された領域においては黒化膜２２を残存させつつ、パッド部１９の貫通孔Ｐに露出した領域においては黒化膜２２を除去することができる。その結果、パッド部１９の第１接着層１７ａに被覆された領域において黒化膜２２を残存させることによってパッド部１９と第１接着層１７ａとの接着強度を高めつつ、パッド部１９の貫通孔Ｐに露出した領域において黒化膜２２を除去することによってパッド部１９と突起部２０および導電部材４との接着強度を高めることができる。

また、レーザー加工によって貫通孔Ｐを形成した後、デスミア処理またプラズマ処理によって、パッド部１９上の樹脂の残渣を除去することが望ましい。その結果、パッド部１０と突起部２０および導電部材４との接着強度を高めることができる。さらに、パッド部１９の貫通孔Ｐに露出した領域で黒化膜２２を良好に除去することができる。

また、パッド部１９上に突起部２０を形成した後、例えばニッケル金めっき処理を行うことによって、パッド部１９および突起部２０の露出した表面に被覆膜２３を形成することができる。本工程にて、被覆膜２３はニッケルおよび金を含むが、後述する（５）の工程にて、導電部材４を接続パッド１８に接続させる際に、被覆膜２３の金は導電部材４内に拡散する。

また、第１突起部２０ａおよび第２突起部２０ｂの高さは、ワイヤーボンディングの際にタンピング等によって、容易に調節することができる。

以上のようにして、コア基板８上に配線層９を形成し、配線基板３を作製することができる。

（電子部品の配線基板への実装）
（５）図５（ａ）および（ｂ）に示すように、電子部品２の電極パッド７上に形成された半球状の導電部材４の一部を第１絶縁層１３ａの貫通孔Ｐに挿入し、突起部２０を導電部材４に埋入させた後、導電部材４を加熱溶融（リフロー）させて貫通孔Ｐ内に充填するとともに接続パッド１８に接続させる。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、図５（ａ）に示すように、電子部品２の電極パッド７上に形成された導電部材４の一部を貫通孔Ｐに挿入する。これにより、貫通孔Ｐ内の突起部２０が導電部材４に埋入するとともに、導電部材４の幅が貫通孔Ｐの開口部の幅よりも大きいことから、導電部材４の外周部が第１絶縁層１３ａに当接して導電部材４が貫通孔Ｐ上に載置される。

次に、図５（ｂ）に示すように、導電部材４を融点以上に加熱して溶融させることによって、突起部２０を伝って導電部材４を貫通孔Ｐ内に充填し、該導電部材４をパッド部１９および突起部２０に接続させる。この際、導電部材４は、一部が貫通孔Ｐ内に充填され、他の一部が電極パッド７と第１フィルム層１６ａとの間に配される。

このように、本実施形態においては、電極パッド７上に形成された導電部材４の一部を貫通孔Ｐに挿入し、突起部２０を導電部材４に埋入させているため、導電部材４の位置を固定させることができ、導電部材４を加熱溶融させる際に、導電部材４の位置ずれを低減することができる。さらに、導電部材４を加熱溶融させる際に、導電部材４を貫通孔Ｐ内に充填しているため、導電部材４が隣接する導電部材４に向かって移動することを低減することができる。したがって、導電部材４を加熱溶融させる際に、導電部材４の位置ずれおよび導電部材４の移動を低減することができるため、導電部材４同士の短絡を低減しつつ導電部材４を接続パッド１８に強固に接続させることができる。

また、突起部２０を導電部材４表面の酸化膜を突き破って導電部材４内に埋入させた後、導電部材４を溶融させることによって、突起部２０を伝って導電部材４を貫通孔Ｐ内に充填して接続パッド１８に接続させているため、フラックスを用いることなく、導電部材４と接続パッド１８とを強固に接続させることができる。

ここで、突起部２０を電極パッド７上に当接させると、接続パッド１８と電極パッド７との距離を突起部２０の高さによって容易に調節することができるため、導電部材４の量の過不足を低減することができる。

また、突起部２０の先端部が貫通孔Ｐ外に配されていると、突起部２０を容易に導電部材４に埋入させることができる。また、第１突起部２０ａの高さを第２突起部２０ａの高さよりも大きくしていると、配線基板３に反りが生じていても、第１突起部２０ａおよび第２突起部２０ａを容易に導電部材４に埋入させることができる。その結果、導電部材４の位置を固定させることができるとともに、突起部２０を伝って導電部材４を貫通孔Ｐ内に容易に充填させることができる。

また、貫通孔Ｐの幅が接続パッド１８に向かって狭くなっていると、導電部材４を貫通孔Ｐ内に容易に充填することができる。

また、導電部材４がインジウムを含んでいると、導電部材４の柔軟性を増加させることができるため、突起部２０を導電部材４表面の酸化膜を突き破って導電部材４内に埋入させやすくなる。

（６）電子部品２と配線基板３との間に未硬化樹脂を含む絶縁部材前駆体を注入し、該絶縁部材前駆体を加熱して硬化させることによって、絶縁部材５を形成する。

以上のようにして、配線基板３に電子部品２を実装し、図１（ａ）に示した実装構造体１を作製することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。

例えば、上述した実施形態において、２層の絶縁層により配線層を形成した構成を例に説明したが、絶縁層は３層以上であっても構わない。

また、上述した実施形態において、絶縁層がフィルム層および接着層を有する構成を例に説明したが、絶縁層として熱硬化性樹脂からなる樹脂層を用いても構わないし、絶縁層としてセラミック層を用いても構わない。

また、上述した実施形態において、基体として樹脂製のものを用いた構成を例に説明したが、基体としては、例えばセラミック製のものや金属板を樹脂で被覆したものを用いても構わない。

また、上述した実施形態において、突起部の先端部が貫通孔外に配された構成を例に説明したが、突起部の先端部が貫通孔内に配されていても構わない。

また、上述した実施形態において、第１突起部の高さが第２突起部の高さよりも大きい構成を例に説明したが、全ての突起部の高さが同一であっても構わないし、第１突起部の高さが第２突起部の高さよりも小さくても構わない。

また、上述した実施形態において、導電部材が貫通孔内に充填され、導電部材の一部がフィルム層と電極パッドとの間に配された構成を例に説明したが、導電部材は、少なくとも一部が貫通孔内に配されていれば良く、例えば、図６に示すように、導電部材４Ｘが括れ部を有する鼓状に形成されており、該導電部材４Ｘと貫通孔ＰＸの内壁との間に隙間が形成されていても構わない。この場合、該隙間には、絶縁部材５Ｘが充填されていることが望ましい。このような鼓状の導電部材４Ｘは、貫通孔ＰＸの幅、突起部２０Ｘの高さ、または導電部材４Ｘの量等を調節することによって、形成することができる。

また、上述した実施形態において、電極パッドの幅が貫通孔の開口部の幅よりも大きい構成を例に説明したが、電極パッドの幅が貫通孔の開口部の幅よりも小さくても構わない。この場合、上述した（５）の工程にて導電部材の全体を貫通孔内に挿入しても構わないし、電極パッドを貫通孔内に挿入しても構わない。

また、上述した実施形態において、貫通孔が接続パッドに向かって幅狭な構成を例に説明したが、貫通孔は接続パッドに向かって幅狭でなくてもよく、例えば、貫通孔は幅が一定な円柱状であっても構わないし、図６に示すように、貫通孔ＰＸは、第１絶縁層１３ａＸの第１フィルム層１６ａＸと第１接着層１７ａＸとの境界に括れ部を有する鼓状であっても構わない。貫通孔ＰＸが鼓状である場合、鼓状の導電部材４Ｘと貫通孔ＰＸの内壁との距離のばらつきを低減できる。この鼓状の貫通孔ＰＸにおいて、開口部の幅が底部（接続パッド１８Ｘの露出部）の幅よりも大きいと、導電部材４Ｘを容易に貫通孔ＰＸ内に形成して突起部２０Ｘおよびパッド部１９Ｘに接続させることができる。貫通孔のこれらの形状は、貫通孔を形成する際のレーザー加工の条件またはデスミア処理の条件を調節することによって、形成することができる。

また、上述した実施形態において、パッド部が黒化膜を有する構成を例に説明したが、パッド部は黒化膜を有していなくても構わない。

また、上述した実施形態において、パッド部および突起部が被覆膜を有する構成を例に説明したが、パッド部および突起部は被覆膜を有していなくても構わないし、どちらか一方のみ被覆膜を有していても構わない。特に、突起部が金を含む場合、突起部の表面が酸化する可能性が低いため、突起部には被覆膜が形成されていないことが望ましい。

１ 実装構造体
２ 電子部品
３ 配線基板
４ 導電部材
５ 絶縁部材
６ 半導体基板
７ 電極パッド
８ コア基板
９ 配線層
１０ 基体
１１ スルーホール導体
１２ 絶縁体
１３ 絶縁層
１４ 導電層
１５ ビア導体
１６ フィルム層
１７ 接着層
１８ 接続パッド
１９ パッド部
２０ 突起部
２１ パッド部本体
２２ 黒化膜
２３ 被覆膜
２４ 突起部本体
Ｐ 貫通孔
Ｖ ビア孔

Claims (9)

1. 交互に積層された複数の絶縁層および導電層を備え、前記複数の絶縁層は、最外層に位置する第１絶縁層と、該第１絶縁層に接している第２絶縁層とを有し、前記導電層は、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に配された接続パッドを有し、前記第１絶縁層は、厚み方向に貫通して前記接続パッドを露出する貫通孔を具備し、前記接続パッドは、前記貫通孔の開口部に向かって突出した突起部を具備する配線基板と、
   該配線基板の前記貫通孔内に配された導電部材と、
   該導電部材を介して前記接続パッドに接続された電極パッドを有する電子部品とを備え、前記突起部は、前記電極パッドに当接していることを特徴とする実装構造体。
2. 請求項１に記載の実装構造体において、
   前記突起部の先端部は、前記貫通孔外に配されていることを特徴とする実装構造体。
3. 請求項１に記載の実装構造体において、
   前記接続パッドは、前記第２絶縁層の前記第１絶縁層側で格子状に配列されているとともに、該格子状の最外周に配された第１接続パッドと、該格子状の内側に配された第２接続パッドとを含んでおり、
   前記第１接続パッドにおける前記突起部の高さは、前記第２接続パッドにおける前記突起部の高さよりも大きいことを特徴とする実装構造体。
4. 請求項１に記載の実装構造体において、
   前記貫通孔は、前記開口部の幅が前記接続パッドの露出部の幅よりも大きいことを特徴とする実装構造体。
5. 請求項１に記載の実装構造体において、
   前記第１絶縁層と前記第２絶縁層とは、同一の樹脂材料からなることを特徴とする実装構造体。
6. 請求項１に記載の実装構造体において、
   前記第１絶縁層は、熱可塑性樹脂を含有するフィルム層と、該フィルム層と前記第２絶縁層との間に介された、熱硬化性樹脂を含有する接着層とを含むことを特徴とする実装構造体。
7. 請求項１に記載の実装構造体において、
   前記接続パッドは、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層との間に配され、前記突起部が接続した平板状のパッド部をさらに具備し、
   前記パッド部は、外周部が前記第１絶縁層に当接していることを特徴とする実装構造体。
8. 請求項７に記載の実装構造体において、
   前記パッド部は、前記外周部の表面に黒化膜を有することを特徴とする実装構造体。
9. 請求項７に記載の実装構造体において、
   前記パッド部は、前記貫通孔内に露出した表面にニッケルを含む被覆膜を有することを特徴とする実装構造体。

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