JP7068638B2 - 配線基板及び実装基板 - Google Patents
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Description
(S12/S11)>(S22/S21)
以下、本開示の実施の形態について説明する。まず、本実施の形態に係る配線基板10の構成について説明する。図1は、配線基板10を示す断面図である。
基板12は、第1面13、及び、第1面13の反対側に位置する第2面14を含む。また、基板12には、第1面13から第2面14に至る複数の貫通孔20が設けられている。
図2は、貫通孔20に設けられた貫通電極22を拡大して示す断面図である。貫通電極22は、貫通孔20の内部に位置し、貫通孔20の側壁21に沿って広がり、且つ導電性を有する部材である。本実施の形態において、側壁21上の貫通電極22の厚みは、貫通孔20の幅よりも小さく、このため、貫通孔20の内部には、貫通電極22が存在しない中空部が存在する。すなわち、貫通電極22は、いわゆるコンフォーマルビアである。中空部は、貫通孔20の内部の領域のうち、貫通孔20の内部において対向する貫通電極22の表面の間の領域として定義される。貫通電極22の厚みは、例えば2μm以上且つ25μm以下である。
次に、第1配線構造部30について説明する。第1配線構造部30は、基板12の第1面13側に電気的な回路を構成するよう第1面13側に設けられた導電層や絶縁層などの層を有する。後述するように、第1配線構造部30の一部によって、キャパシタ、インダクタ、アンテナなどの受動部品が構成されている。本実施の形態において、第1配線構造部30は、第1面第1導電層31、第1面第1絶縁層34、第1面第2導電層35、第1面第2絶縁層36、第1面第3導電層37及び第1面第3絶縁層38を有する。第1配線構造部30は、キャパシタを構成する誘電体152、第2電極153を更に有していてもよい。
第1面第1導電層31は、基板12の第1面13上に位置する、導電性を有する層である。第1面第1導電層31は、貫通電極22に電気的に接続されていてもよい。また、第1面第1導電層31は、導電性を有する単一の層から構成されていてもよく、若しくは、導電性を有する複数の層を含んでいてもよい。例えば、第1面第1導電層31は、貫通電極22と同様に、基板12の第1面13上に順に積層された第1層221及び第2層222を含んでいてもよい。また、第1面第1導電層31は、第1層221及び第2層222のうちの一部の導電層のみを含んでいてもよい。第1面第1導電層31を構成する材料は、貫通電極22を構成する材料と同様である。第1面第1導電層31の厚みは、例えば100nm以上且つ20μm以下であり、2μm以上且つ20μm以下であってもよい。
第1面第1絶縁層34は、基板12の第1面13上及び第1面第1導電層31上に少なくとも部分的に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第1面第1絶縁層34は、低い誘電正接を有するよう構成されている。これにより、第1配線構造部30の第1面第1導電層31などの導電層の高周波特性を高めることができる。例えば、第1配線構造部30の第1面第1導電層31などの導電層の誘電損失を低くすることができる。第1面第1絶縁層34の具体的な構成については後述する。第1面第1絶縁層34には、基板12の第1面13の法線方向に沿って第1面第1絶縁層34を貫通する開口部341が設けられていてもよい。第1面第1絶縁層34の厚みは、例えば5μm以上且つ40μm以下である。
第1面第2導電層35は、第1面第1絶縁層34上に少なくとも部分的に位置し、導電性を有する層である。第1面第2導電層35は、第1面第1導電層31に電気的に接続されるように第1面第1絶縁層34の開口部341に位置する部分を含んでいてもよい。
第1面第2絶縁層36は、第1面第1絶縁層34上及び第1面第2導電層35上に少なくとも部分的に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第1面第2絶縁層36は、第1面第1絶縁層34と同様に、低い誘電正接を有するよう構成されている。これにより、第1配線構造部30の第1面第2導電層35などの導電層の高周波特性を高めることができる。第1面第2絶縁層36には、基板12の第1面13の法線方向に沿って第1面第2絶縁層36を貫通する開口部361が設けられていてもよい。第1面第2絶縁層36の厚みは、例えば5μm以上且つ40μm以下である。
第1面第3導電層37は、第1面第2絶縁層36上に少なくとも部分的に位置し、導電性を有する層である。第1面第3導電層37は、第1面第2導電層35に電気的に接続されるように第1面第2絶縁層36の開口部361に位置する部分を含んでいてもよい。
第1面第3絶縁層38は、第1面第2絶縁層36上及び第1面第3導電層37上に少なくとも部分的に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第1面第3絶縁層38は、第1面第1絶縁層34と同様に、低い誘電正接を有するよう構成されている。これにより、第1配線構造部30の第1面第3導電層37などの導電層の高周波特性を高めることができる。第1面第3絶縁層38には、基板12の第1面13の法線方向に沿って第1面第3絶縁層38を貫通する開口部381が設けられていてもよい。第1面第3絶縁層38の厚みは、例えば5μm以上且つ40μm以下である。
次に、第2配線構造部40について説明する。第2配線構造部40は、基板12の第2面14側に電気的な回路を構成するよう第2面14側に設けられた導電層や絶縁層などの層を有する。本実施の形態において、第2配線構造部40は、第2面第1導電層41及び第2面第1絶縁層44を有する。
第2面第1導電層41は、基板12の第2面14上に位置する、導電性を有する層である。第2面第1導電層41は、貫通電極22に電気的に接続されていてもよい。
第2面第1絶縁層44は、第2面第1導電層41上及び基板12の第2面14上に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する層である。第2面第1絶縁層44の具体的な構成については後述する。第2面第1絶縁層44には、基板12の第2面14の法線方向に沿って第2面第1絶縁層44を貫通する開口部441が設けられていてもよい。第2面第1絶縁層44の厚みは、例えば5μm以上且つ40μm以下である。
図1乃至図3に示すように、配線基板10は、貫通孔20の中空部に位置し、有機材料を含み、且つ絶縁性を有する孔内絶縁層26を更に備えていてもよい。孔内絶縁層26は、貫通孔20の内部において対向する貫通電極22の表面の間に位置する。貫通孔20に孔内絶縁層26を設けることにより、配線基板10の製造工程において貫通孔20の内部に現像液や洗浄液などの処理液が浸入することを抑制することができる。
配線基板10においては、貫通電極22、第1配線構造部30及び第2配線構造部40の一部によって受動部品が形成されていてもよい。本実施の形態においては、配線基板10にキャパシタ15、インダクタ16及びアンテナ17が形成されている例について説明する。
まず、キャパシタ15について説明する。図4は、キャパシタ15を拡大して示す断面図である。キャパシタ15は、基板12の第1面13側に位置し、順に積層された第1電極151、誘電体152及び第2電極153を少なくとも含む。
次に、インダクタ16について説明する。図1に示すように、インダクタ16は、第1配線構造部30の第1面第1導電層31と、第2配線構造部40の第2面第1導電層41と、第1配線構造部30の第1面第1導電層31及び第2配線構造部40の第2面第1導電層41に電気的に接続された貫通電極22と、を有する。
次に、アンテナ17について説明する。図1に示すように、アンテナ17は、第1面第3導電層37などの、第1配線構造部30の導電層を含んでいる。
上述のように、キャパシタ15やアンテナ17などの、高周波信号が伝達される電気部品は、主に基板12の第1面13側に設けられる。この場合、キャパシタ15やアンテナ17などの受動部品の帯域を高周波側、例えば10GHz以上に広げるためには、高周波特性に優れた材料を用いて第1配線構造部30の絶縁層を構成することが好ましい。例えば、第1配線構造部30の絶縁層の誘電正接が小さいことが好ましい。一方、基板12の第2面14側に位置する第2配線構造部40の絶縁層は、第1配線構造部30の絶縁層の材料のように高周波特性に優れた材料によって構成されていなくてもよい。例えば、配線基板10の生産性を重視して、第2配線構造部40の絶縁層の材料を選択してもよい。これにより、従来に比べて配線基板10の生産性を改善することができる。
第1面第1絶縁層34の樹脂342は、第1面第1絶縁層34の高周波特性が第2面第1絶縁層44の高周波特性よりも優れるように構成される。例えば、第1面第1絶縁層34の樹脂342の誘電正接は、第2面第1絶縁層44の樹脂442の誘電正接よりも小さい。これにより、第1面第1絶縁層34で生じる誘電損失を、第2面第1絶縁層44で生じる誘電損失よりも小さくすることができる。
第2面第1絶縁層44の樹脂442は、樹脂442の伸び率が第1面第1絶縁層34の樹脂342の伸び率よりも大きくなるよう構成されていてもよい。「伸び率」とは、樹脂から構成された試験片に張力を加えて試験片を伸ばして破断させる引張試験において、試験片が破断する際の試験片の伸び率である。樹脂442の伸び率は、例えば5%以上且つ50%以下である。また、樹脂342の伸び率は、例えば1%以上且つ4%以下である。
続いて、第1面第1絶縁層34の粒子343及び第2面第1絶縁層44の粒子443について説明する。粒子343及び粒子443はそれぞれ、フィラーとも称される、無機材料を含む粒状の部材である。樹脂内に粒子を分散させることにより、第1面第1絶縁層34、第2面第1絶縁層44などの絶縁層が温度変化に起因して膨脹又は収縮することを抑制することができる。
続いて、第1面第1絶縁層34の開口部341及び第2面第1絶縁層44の開口部441について説明する。図7において、符号S11は、第1面第1絶縁層34の開口部341の、基板12側の寸法を表し、符号S12は、開口部341の、基板12とは反対側の寸法を表す。また、符号S21は、第2面第1絶縁層44の開口部441の、基板12側の寸法を表し、符号S22は、開口部441の、基板12とは反対側の寸法を表す。
(S12/S11)>(S22/S21)
図7に示すように、第2面第1絶縁層44の表面には凹部444が存在することがある。凹部444は、後述するように、第2面第1絶縁層44を加工して開口部441を形成する際に生じる残渣を除去する処理、いわゆるデスミア処理を実施する際に発生し得る。例えば、凹部444は、デスミア処理の際に粒子443が樹脂442の表面から脱落することによって形成され得る。凹部444に起因して、第2面第1絶縁層44の表面粗さが比較的に大きくなりやすい。凹部444が第2面第1絶縁層44の表面粗さに与える影響の程度は、第2面第1絶縁層44における粒子443の占有率次第ではあるが、第2面第1絶縁層44の表面粗さは、50nm以上になり得る。本願において、表面粗さは、例えば、JIS B 0601:2001に規定される算術平均粗さ、いわゆるRaを意味する。
以下、配線基板10の製造方法の一例について、図8乃至図18を参照して説明する。
まず、基板12を準備する。次に、第1面13又は第2面14の少なくともいずれかにレジスト層を設ける。その後、レジスト層のうち貫通孔20に対応する位置に開口を設ける。次に、レジスト層の開口において基板12を加工することにより、図8に示すように、基板12に貫通孔20を形成することができる。基板12を加工する方法としては、反応性イオンエッチング法、深掘り反応性イオンエッチング法などのドライエッチング法や、ウェットエッチング法などを用いることができる。
次に、貫通孔20の側壁21に貫通電極22を形成する。本実施の形態においては、貫通電極22と同時に、基板12の第1面13の一部分上に第1面第1導電層31を形成し、基板12の第2面14の一部分上に第2面第1導電層41を形成する例について説明する。
その後、図11に示すように、レジスト層71を除去する。続いて、図11に示すように、第1層221のうちレジスト層71によって覆われていた部分を、言い換えると第1層221のうち第2層222から露出している部分を、例えばウェットエッチングにより除去する。このようにして、第1層221及び第2層222を含む貫通電極22、第1面第1導電層31及び第2面第1導電層41を形成することができる。これにより、第2面第1導電層41と、第2面第1導電層41に電気的に接続された貫通電極22と、貫通電極22に電気的に接続された第1面第1導電層31とを備えるインダクタ16を構成することができる。なお、第2層222などの導電層をアニールする工程を実施してもよい。
続いて、図12に示すように、基板12の第1面13にカバー72を設けて、貫通孔20を基板12の第1面13側から塞ぐ。続いて、感光性を有する樹脂層731と、樹脂層731を支持する基材732とを有する第2面側フィルム73を、基板12の第2面14側に貼り付ける。樹脂層731は、第2面第1絶縁層44を構成する樹脂442及び粒子443を含む。また、第2面側フィルム73を第2面14側から基板12側へ押圧する。これにより、図12に示すように、樹脂層731を部分的に貫通孔20の内部に押し込む。好ましくは、樹脂層731がカバー72に接触するまで第2面側フィルムを第2面14側から基板12側へ押圧する。
続いて、キャパシタ15の形成工程を実施してもよい。まず、図14に示すように、第1電極151を構成する第1面第1導電層31上に誘電体152を形成する。誘電体152を形成する方法としては、例えば、プラズマCVD、スパッタリング、原子層堆積法などを採用することができる。また、図14に示すように、誘電体152上に第2電極153を形成する。これにより、順に積層された第1電極151、誘電体152及び第2電極153を含むキャパシタ15を得ることができる。
続いて、図15に示すように、樹脂層741と、樹脂層741を支持する基材742とを有する第1面側フィルム74を、基板12の第1面13側に貼り付ける。樹脂層741は、第1面第1絶縁層34を構成する樹脂342及び粒子343を含む。続いて、図16に示すように、紫外線レーザなどのレーザ光を第1面側フィルム74に照射する。これにより、第1面第1絶縁層34を構成する樹脂層741に開口部341を形成することができる。
続いて、図17に示すように、第1面第1絶縁層34上に第1面第2導電層35を形成する。第1面第2導電層35を形成する工程は、第1面第1導電層31を形成する工程と同様であるので、詳細な説明を省略する。
上述の実施の形態においては、第1配線構造部30に含まれる導電層の数が、第2配線構造部40に含まれる導電層の数よりも多い例を示した。しかしながら、これに限られることはなく、図示はしないが、第1配線構造部30に含まれる導電層の数と、第2配線構造部40に含まれる導電層の数とが同一であってもよい。また、第1配線構造部30に含まれる導電層の数が、第2配線構造部40に含まれる導電層の数よりも少なくてもよい。絶縁層の数についても同様である。
図26は、配線基板10と、配線基板10に搭載された素子50と、を備える実装基板60の一例を示す断面図である。素子50は、ロジックICやメモリICなどのLSIチップである。また、素子50は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)チップであってもよい。MEMSチップとは、機械要素部品、センサ、アクチュエータ、電子回路などが1つの基板上に集積化された電子デバイスである。図26に示すように、素子50は、配線基板10の第1配線構造部30の導電層に第1バンプ39などを介して電気的に接続された端子51を有する。また、図示はしないが、配線基板10の第2配線構造部40の導電層に接続された第2バンプ49を介して実装基板60をマザーボード等に電気的に接続することにより、半導体装置を構成することができる。
図27は、本開示の実施形態に係る配線基板10が搭載されることができる製品の例を示す図である。本開示の実施形態に係る配線基板10は、様々な製品において利用され得る。例えば、ノート型パーソナルコンピュータ110、タブレット端末120、携帯電話130、スマートフォン140、デジタルビデオカメラ150、デジタルカメラ160、デジタル時計170、サーバ180等に搭載される。
12 基板
13 第1面
14 第2面
15 キャパシタ
151 第1電極
152 誘電体
153 第2電極
16 インダクタ
17 アンテナ
18 遮蔽部
20 貫通孔
21 側壁
22 貫通電極
221 第1層
222 第2層
26 孔内絶縁層
30 第1配線構造部
31 第1面第1導電層
34 第1面第1絶縁層
341 開口部
342 樹脂
343 粒子
35 第1面第2導電層
36 第1面第2絶縁層
361 開口部
37 第1面第3導電層
38 第1面第3絶縁層
381 開口部
39 第1バンプ
40 第2配線構造部
41 第2面第1導電層
44 第2面第1絶縁層
441 開口部
442 樹脂
443 粒子
444 凹部
50 素子
51 端子
60 実装基板
Claims (19)
- 配線基板であって、
第1面及び前記第1面とは反対側に位置する第2面を含む基板と、
前記第1面側に位置する導電層及び絶縁層を含む第1配線構造部と、
前記第2面側に位置する導電層及び絶縁層を含む第2配線構造部と、を備え、
前記第1配線構造部の前記絶縁層は、有機材料を含む樹脂と、前記樹脂内に位置し、無機材料を含む複数の粒子と、を有し、
前記第2配線構造部の前記絶縁層は、有機材料を含む樹脂を有し、
前記第1配線構造部の前記絶縁層における前記樹脂の占有率が、前記第2配線構造部の前記絶縁層における前記樹脂の占有率よりも低く、
前記基板には貫通孔が設けられており、
前記配線基板は、前記貫通孔に位置し、前記第1配線構造部の前記導電層又は前記第2配線構造部の前記導電層の少なくともいずれかに電気的に接続された貫通電極を更に備え、
前記貫通電極は、前記貫通孔の側壁に沿って広がっており、
前記配線基板は、前記貫通孔の内部において対向する前記貫通電極の表面の間に位置する孔内絶縁層を更に備え、
前記孔内絶縁層は、前記第2配線構造部の前記絶縁層と少なくとも部分的に一体であり、
前記第1配線構造部の前記導電層及び前記絶縁層は、第1面第1導電層と、前記第1面第1導電層上に少なくとも部分的に位置する第1面第1絶縁層と、前記第1面第1絶縁層上に少なくとも部分的に位置する第1面第2導電層と、前記第1面第2導電層上に少なくとも部分的に位置する第1面第2絶縁層と、を少なくとも含み、
前記第2配線構造部の前記絶縁層は、厚み方向において、前記孔内絶縁層とは反対の側に位置する前記第2配線構造部の表面にまで達している、配線基板。 - 前記第1配線構造部の前記絶縁層の前記粒子が、二酸化珪素を含む、請求項1に記載の配線基板。
- 前記第1配線構造部の前記絶縁層の前記粒子の平均粒径が1μm以下である、請求項1又は2に記載の配線基板。
- 前記第2配線構造部の前記絶縁層は、前記樹脂内に位置し、無機材料を含む複数の粒子を更に有し、
前記第1配線構造部の前記絶縁層における前記粒子の占有率が、前記第2配線構造部の前記絶縁層における前記粒子の占有率よりも高い、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の配線基板。 - 前記第1配線構造部の前記絶縁層における前記粒子の占有率が、前記第2配線構造部の前記絶縁層における前記粒子の占有率の2倍以上である、請求項4に記載の配線基板。
- 前記第2配線構造部の前記絶縁層の前記粒子が、磁性材料を含む、請求項4又は5に記載の配線基板。
- 第1面及び前記第1面とは反対側に位置する第2面を含む基板と、
前記第1面側に位置する導電層及び絶縁層を含む第1配線構造部と、
前記第2面側に位置する導電層及び絶縁層を含む第2配線構造部と、を備え、
前記第1配線構造部の前記絶縁層は、有機材料を含む樹脂と、前記樹脂内に位置し、無機材料を含む複数の粒子と、を有し、
前記第2配線構造部の前記絶縁層は、有機材料を含む樹脂を有し、
前記第1配線構造部の前記絶縁層における前記樹脂の占有率が、前記第2配線構造部の前記絶縁層における前記樹脂の占有率よりも低く、
前記第2配線構造部の前記絶縁層は、前記樹脂内に位置し、無機材料を含む複数の粒子を更に有し、
前記第1配線構造部の前記絶縁層における前記粒子の占有率が、前記第2配線構造部の前記絶縁層における前記粒子の占有率よりも高く、
前記第2配線構造部の前記絶縁層の前記粒子が、磁性材料を含む、配線基板。 - 前記第2配線構造部の前記絶縁層の前記粒子が、酸化アルミニウムを含む、請求項4又は5に記載の配線基板。
- 前記第2配線構造部の前記絶縁層の前記粒子の平均粒径が、前記第1配線構造部の前記絶縁層における前記粒子の平均粒径よりも小さい、請求項4乃至8のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記第1配線構造部の前記絶縁層の前記樹脂の誘電正接が、前記第2配線構造部の前記絶縁層の前記樹脂の誘電正接よりも小さい、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記第2配線構造部の前記絶縁層の前記樹脂の伸び率が、前記第1配線構造部の前記絶縁層の前記樹脂の伸び率よりも大きい、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記第1配線構造部の前記絶縁層には、前記導電層が少なくとも部分的に位置する開口部が設けられており、
前記第2配線構造部の前記絶縁層には、前記導電層が少なくとも部分的に位置する開口部が設けられており、
前記第1配線構造部の前記絶縁層の前記開口部の、前記基板側の寸法をS11とし、前記基板とは反対側の寸法をS12とし、前記第2配線構造部の前記絶縁層の前記開口部の、前記基板側の寸法をS21とし、前記基板とは反対側の寸法をS22とする場合、以下の関係式が成立している、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の配線基板。
(S12/S11)>(S22/S21) - 前記配線基板は、前記第1配線構造部の前記導電層と、前記第2配線構造部の前記導電層と、前記第1配線構造部の前記導電層及び前記第2配線構造部の前記導電層に電気的に接続された前記貫通電極と、を有するインダクタを更に備える、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記第1配線構造部は、前記基板の前記第1面の面内方向においてらせん状に配置された前記導電層を含むアンテナを有する、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記第1配線構造部は、前記基板の前記第1面の面内方向においてらせん状に配置された前記導電層を含むアンテナと、前記基板の前記第1面の法線方向において前記アンテナと前記インダクタとの間に位置する前記導電層を含む遮蔽部と、を有する、請求項13に記載の配線基板。
- 前記第1配線構造部は、前記基板の前記第1面の面内方向においてらせん状に延びる前記導電層を含むアンテナを有し、
前記アンテナは、前記基板の前記第1面の法線方向に沿って見た場合に前記インダクタと重ならないように構成されている、請求項13に記載の配線基板。 - 前記第1配線構造部は、順に積層された第1電極、誘電体及び第2電極を含むキャパシタを有する、請求項1乃至16のいずれか一項に記載の配線基板。
- 前記基板は、ガラスを含む、請求項1乃至17のいずれか一項に記載の配線基板。
- 請求項1乃至18のいずれか一項に記載の配線基板と、
前記配線基板に搭載された素子と、を備える、実装基板。
Priority Applications (1)
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