JPWO2017051809A1 - 実装部品、配線基板、電子装置、およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[実装部品]
図1は、本開示の実装部品の一実施形態を示す概略部分断面図である。図1において、実装部品11は、基材12上に、複数の導体層15が絶縁層14を介して積層し、絶縁層14を介した上下の導体層15を電気的に接続する層間接続体16を備えた多層構造を有している。図示例では、絶縁層14は絶縁層14A〜14Fの6層を有し、導体層15は導体層15A〜15Fの6層を有し、各絶縁層14B〜14Fを介した上下の導体層15A〜15Fを電気的に接続する層間接続体16A〜16Eが配設されている。また、実装部品11の最表面11aの絶縁層14Fに位置する導体層15Fは、表面電極である複数の電極パッド17を有している。
図6は、本開示の実装部品の製造方法の一実施形態を説明するための工程図であり、上述の実装部品11の製造を例としている。
L2=(d2+D2)/2 (式2)
金属フィラーの平均粒子径は、金属フィラー10個当たりの粒子径L2の平均値を算出することで得ることができる。
図8は、本開示の電子装置の一実施形態を示す概略部分断面図である。図8において、電子装置1は、実装部品11を多層配線基板100に導電材料110を介してフリップチップ実装し、実装部品11と多層配線基板100との間隙に絶縁材料29が存在するものである。この実施形態では、実装部品11は、上述の本開示の実装部品であり、ここでの説明は省略する。
[配線基板]
本開示の第2実施形態に係る配線基板について、図面を参照しながら説明する。図9は、本開示の一実施形態に係る配線基板の概略構成を示す断面図であり、図10は、本開示の一実施形態に係る配線基板におけるビア導体近傍の概略構成を示す部分拡大断面図である。
L1=(d1+D1)/2 (式1)
第1の金属粒子及び第2の金属粒子の平均粒子径は、第1の焼結金属層62及び第2の焼結金属層63の任意の切断面において観察される任意の第1の金属粒子及び第2の金属粒子の10個当たりの粒子径L1の平均値を算出することで得ることができる。
上記構成を有する配線基板200は、下記のようにして製造することができる。図11及び図12は、本実施形態に係る配線基板の製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。
L2=(d2+D2)/2 (式2)
第1の金属フィラー及び第2の金属フィラーの平均粒子径は、第1の金属フィラー及び第2の金属フィラーの10個当たりの粒子径L2の平均値を算出することで得ることができる。
[配線基板]
本開示の第3実施形態に係る配線基板について、図面を参照しながら説明する。図13は、本開示の一実施形態に係る配線基板の概略構成を示す断面図である。なお、第3実施形態において、第2実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
上記構成を有する配線基板300は、下記のようにして製造することができる。図11及び図14は、本実施形態に係る配線基板の製造方法の各工程を断面図にて示す工程フロー図である。
L2=(d2+D2)/2 (式2)
金属フィラーの平均粒子径は、金属フィラー10個当たりの粒子径L2の平均値を算出することで得ることができる。
図15または図16を用いて、本開示の第4実施形態に係る配線基板400の構成及び配線基板400の製造方法について説明する。
図15は、本開示の一実施形態に係る配線基板の一例を示す(A)上面図及び(B)断面図である。図15(A)及び(B)に示すように、配線基板400は、第1の絶縁層70と、伝送線路(第1の配線)80と、接地導体(第2の配線、第3の配線)82とを備える。第1の絶縁層70には、複数のトレンチ72が設けられている。複数のトレンチ72には、それぞれ伝送線路80または接地導体82が配置される。本実施形態において、伝送線路80は2本の接地導体82に挟まれて配置される。すなわち、伝送線路80の両側に接地導体82が配置される。伝送線路80は4本配置したが、これに限定されない。1本以上配置されればよい。
図16を用いて、本開示の一実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する。図16において、図15に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。
第4実施形態において、第1の導電体74の厚さは、トレンチ72の内側の表面において均一であった。第5実施形態において、第1の導電体74の厚さは、接地導体82に近接するトレンチ72の側壁部が底部より厚い。
図17は、本開示の一実施形態に係る配線基板の一例を示す(A)上面図及び(B)断面図である。図17(A)及び(B)に示すように、配線基板500は、第1の絶縁層70と、伝送線路(第1の配線)80と、接地導体(第2の配線、第3の配線)82とを備える。第1の絶縁層70には、複数のトレンチ72が設けられている。複数のトレンチ72には、それぞれ伝送線路80または接地導体82が配置される。本実施形態において、伝送線路80は2本の接地導体82に挟まれて配置される。すなわち、伝送線路80の両側に接地導体82が配置される。伝送線路80は4本配置したが、これに限定されない。1本以上配置されればよい。
図18を用いて、本開示の一実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する。図18において、図17に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。
第4実施形態において、第1の導電体74の厚さは、トレンチ72の内側の表面において均一であった。第6実施形態において、第1の導電体74の厚さは、接地導体82に近接するトレンチ72の底部が側壁部より厚い。
図19は、本開示の一実施形態に係る配線基板の一例を示す(A)上面図及び(B)断面図である。図19(A)及び(B)に示すように、配線基板600は、第1の絶縁層70と、伝送線路(第1の配線)80と、接地導体(第2の配線)82とを備える。第1の絶縁層70には、複数のトレンチ72が設けられている。複数のトレンチ72には、それぞれ伝送線路80が配置される。本実施形態において接地導体82は、第1の絶縁層70の伝送線路80が配置される面とは反対側の面に配置される。伝送線路80は4本配置したが、これに限定されない。1本以上配置されればよい。
図20を用いて、本開示の一実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する。図20において、図19に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。
第4実施形態において、第1の導電体74の厚さは、トレンチ72の内側の表面において均一であった。第6実施形態において、第1の導電体74の厚さは、接地導体82に近接するトレンチ72の底部が側壁部より厚い。第7実施形態は、第6実施形態に係る配線基板700に、第2の絶縁層78及び接地導体82を積層した構成をとる。第1の導電体74は第2の導電体76を囲むように配置され、第1の導電体74の厚さは、接地導体82に近接するトレンチ72の底部及び上部が側壁部より厚い。
図21は、本開示の一実施形態に係る配線基板の一例を示す(A)上面図及び(B)断面図である。図21(A)及び(B)に示すように、配線基板700は、第1の絶縁層70と、伝送線路(第1の配線)80と、第2の絶縁層78と、接地導体(第2の配線、第3の配線)82と、を備える。第1の絶縁層70には、複数のトレンチ72が設けられている。複数のトレンチ72には、それぞれ伝送線路80が配置される。第2の絶縁層78は、第1の絶縁層70の伝送線路80が配置される面上に配置される。第2の絶縁層78は、第1の絶縁層70上の伝送線路80が嵌るように、複数のトレンチ72を有する。本実施形態において接地導体82は、第1の絶縁層70と、第2の絶縁層78の、伝送線路80が配置される面とは反対側の面にそれぞれ配置される。伝送線路80は4本配置したが、これに限定されない。1本以上配置されればよい。
図22を用いて、本開示の一実施形態に係る配線基板の製造方法を説明する。図22において、図21に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。
図23を用いて、本開示の実施形態の変形例に係る配線基板について説明する。
基材として、厚み700μmのシリコン基材を準備し、このシリコン基材上に絶縁層を9層、導体層を9層、交互に積層して多層構造を構成し、また、絶縁層を介して上下に位置する導体層を層間接続体を介して接続して、実装部品(試料1〜試料3)を製造した。尚、絶縁層の厚みは8μm、導体層の厚みは4nmとした。
次に、上記のように作製した実装部品(試料1〜試料3)を、多層配線基板にはんだボールを用いてフリップチップ実装した。上記のように実装した各実装部品について、多層配線基板との接続確認を行い、接続不良の発生頻度(%)を求めて、下記の表1に示した。
本開示の実施例1に係る配線基板は、第4実施形態に係る配線基板と同様であることから、その詳しい説明は省略する。
伝送線路の幅:3μm
伝送線路の高さ:2μm
伝送線路の長さ:10mm
第1の導電体の厚さ:0.4μm
第1の導電体の導電率:5.8×107S/m
第2の導電体の幅:2.2μm
第2の導電体の高さ:1.6μm
第2の導電体の導電率:1.5×107S/m
比較例1に係る配線基板における伝送線路の各パラメータは以下の通りである。
伝送線路の幅:3μm
伝送線路の高さ:2μm
伝送線路の長さ:10mm
第1の導電体の厚さ:0.2μm
第1の導電体の導電率:5.8×107S/m
第2の導電体の幅:2.6μm
第2の導電体の高さ:1.8μm
第2の導電体の導電率:5.8×107S/m
実施例1と同様の工程によって得た比較例2に係る配線基板における伝送線路の各パラメータは以下の通りである。
伝送線路の幅:3μm
伝送線路の高さ:2μm
伝送線路の長さ:10mm
第1の導電体の厚さ:0.2μm
第1の導電体の導電率:5.8×107S/m
第2の導電体の幅:2.6μm
第2の導電体の高さ:1.8μm
第2の導電体の導電率:1.5×107S/m
Claims (41)
- 基材上に、複数の導体層が絶縁層を介して積層している多層構造を有し、
最表面の絶縁層に画定された実装領域には、複数の電極パッドを備える最表面の導体層が位置し、
最表面の導体層を除く各導体層において、前記多層構造の厚み方向で前記実装領域と重複する導体層の面積は、前記実装領域の面積の60〜95%の範囲である領域を含む実装部品。 - 最表面の導体層に対して絶縁層を介して直下に位置する下層の導体層において、前記多層構造の厚み方向で最表面の導体層が備える前記電極パッドと重複する前記下層の導体層の面積は、前記電極パッドの面積の50%以上である領域を含む請求項1に記載の実装部品。
- 最表面の導体層を除く各導体層において、前記多層構造の厚み方向で前記実装領域と重複する面積は、最表面に近い導体層ほど大きい請求項1または請求項2に記載の実装部品。
- 前記導体層は、回路パターンを構成し、ダミーパターンは存在しない請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の実装部品。
- 前記回路パターンは、信号を伝送する信号パターン、電源電位を維持する電源パターンおよびグランド電位を維持するグランドパターンの少なくとも1種を含む請求項4に記載の実装部品。
- 前記基材はシリコンまたはガラスである請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の実装部品。
- 基材上に絶縁層と導体層を交互に積層して多層構造を構成するとともに、前記絶縁層を介した上下の前記導体層を層間接続体を介して接続する実装部品の製造方法において、
予め、最表面となる絶縁層に、電極パッドを配置するための実装領域を設定し、
最表面の導体層を除く各導体層の形成では、前記多層構造の厚み方向で前記実装領域と重複する導体層の面積を、前記実装領域の面積の60〜95%の範囲とし、
最表面の絶縁層上への導体層の形成では、前記実装領域に電極パッドが位置するように導体層を形成する実装部品の製造方法。 - 最表面の導体層に対して絶縁層を介して直下に位置する下層の導体層の形成では、前記多層構造の厚み方向で最表面の導体層が備える前記電極パッドと重複する前記下層の導体層の面積を、前記電極パッドの面積の50%以上となるようにする請求項7に記載の実装部品の製造方法。
- 最表面の導体層を除く各導体層の形成では、前記多層構造の厚み方向で前記実装領域と重複する導体層の面積を、最表面に近い導体層ほど大きくする請求項7または請求項8に記載の実装部品の製造方法。
- 各導体層の形成では、信号を伝送する信号パターン、電源電位を維持する電源パターンおよびグランド電位を維持するグランドパターンの少なくとも1種を含む回路パターンを形成し、回路パターンを構成しないダミーパターンは形成しない請求項7乃至請求項9のいずれか1項に記載の実装部品の製造方法。
- 前記基材としてシリコンまたはガラスを使用する請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載の実装部品の製造方法。
- 前記導体層の形成において、
インプリントリソグラフィ法により前記絶縁層に前記導体層を配置する凹部を形成する請求項7乃至請求項11のいずれか1項に記載の実装部品の製造方法。 - 前記導体層は、導電性ペーストを用いて印刷法により形成する請求項7乃至請求項12のいずれか1項に記載の実装部品の製造方法。
- 請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の実装部品を多層配線基板にフリップチップ実装する電子装置。
- 前記多層配線基板は、複数の導体層が絶縁層を介して積層している多層構造を有し、前記実装部品がフリップチップ実装される面を最表面としたときに、最表面の絶縁層に画定された実装領域には、複数の電極パッドを備える最表面の導体層が位置し、最表面の導体層を除く各導体層において、前記多層構造の厚み方向で前記実装領域と重複する導体層の面積は、前記実装領域の面積の60〜95%の範囲である領域を含む請求項14に記載の電子装置。
- 前記実装部品と前記多層配線基板との間に間隙が存在し、該間隙には前記実装部品の電極パッドと前記多層配線基板の電極パッドとを接続する導電材料が存在する請求項14または請求項15に記載の電子装置。
- 前記間隙には絶縁材料が位置している請求項16に記載の電子装置。
- 第1の配線層と、絶縁膜と、第2の配線層とがこの順に設けられてなる配線基板であって、
前記絶縁膜の厚さ方向に貫通して前記第1の配線層と前記第2の配線層とを電気的に接続するビア導体を備え、
前記第2の配線層及び前記ビア導体は、第2の焼結金属層と、前記第2の焼結金属層を囲うように配置される第1の焼結金属層とを含み、
前記第1の焼結金属層を構成する第1の金属粒子の平均粒子径は、前記第2の焼結金属層を構成する第2の金属粒子の平均粒子径よりも小さい配線基板。 - 前記第2の配線層及び前記ビア導体は、前記第1の焼結金属層を囲うように配置される金属層をさらに含む請求項18に記載の配線基板。
- 前記ビア導体における前記第1の焼結金属層は、底面部と側壁部との角部においてそれらの間を連続する湾曲部を含み、
前記湾曲部の曲率半径は、前記ビア導体の高さの1/4以上である請求項18又は請求項19に記載の配線基板。 - 前記第2の配線層は、配線部と、厚さ方向の断面視において前記ビア導体よりも広幅であり、前記ビア導体に電気的に接続されるランド部とを含み、
前記ランド部における前記第1の焼結金属層は、底面部と側壁部との角部においてそれらの間を連続する湾曲部を含み、
前記湾曲部の曲率半径は、前記ランド部の高さの1/4以上である請求項18乃至請求項20のいずれか1項に記載の配線基板。 - 第1の配線層上に、当該第1の配線層の少なくとも一部を露出させる貫通孔及び凹部を含む絶縁膜パターンを形成する工程と、
前記絶縁膜パターンを被覆するように第1の金属粒子を含む第1の導電性ペーストを塗布し、当該第1の導電性ペーストを焼成することで第1の焼結金属層を形成する工程と、
前記第1の焼結金属層を被覆し、かつ前記貫通孔及び前記凹部を埋めるように第2の金属粒子を含む第2の導電性ペーストを塗布し、当該第2の導電性ペーストを焼成することで第2の焼結金属層を形成する工程と
を含み、
前記第1の金属粒子の平均粒子径は、前記第2の金属粒子の平均粒子径よりも小さい配線基板の製造方法。 - 前記絶縁膜パターンを被覆する金属層を形成する工程をさらに含み、
前記第1の焼結金属層を形成する工程において、前記金属層を被覆するように前記第1の導電性ペーストを塗布することを特徴とする請求項22に記載の配線基板の製造方法。 - 前記貫通孔は、前記第1の配線層側に位置する第1の貫通孔と、前記第1の貫通孔上に位置し、厚さ方向の断面視において前記第1の貫通孔よりも広幅の第2の貫通孔とを含むことを特徴とする請求項22又は請求項23に記載の配線基板の製造方法。
- 前記第1の焼結金属層を形成する工程において、前記第1の貫通孔の側壁部と当該第1の貫通孔を介して露出する前記第1の配線層との角部に、前記第1の貫通孔の深さの1/4以上の曲率半径を有する第1の湾曲部が形成されるように、前記第1の導電性ペーストを塗布することを特徴とする請求項24に記載の配線基板の製造方法。
- 前記第1の焼結金属層を形成する工程において、前記第2の貫通孔の側壁部と底面部との角部に、前記第2の貫通孔の深さの1/4以上の曲率半径を有する第2の湾曲部が形成されるように、前記第1の導電性ペーストを塗布することを特徴とする請求項24又は請求項25に記載の配線基板の製造方法。
- 第1の配線層と、絶縁膜と、第2の配線層とがこの順に設けられてなる配線基板であって、
前記絶縁膜の厚さ方向に貫通して前記第1の配線層と前記第2の配線層とを電気的に接続するビア導体を備え、
前記第2の配線層及び前記ビア導体は、焼結金属層と、前記焼結金属層を囲うように配置されるスパッタ金属層又は無電解めっき金属層とを含むことを特徴とする配線基板。 - 前記第2の配線層及び前記ビア導体は、前記スパッタ金属層又は前記無電解めっき金属層を囲うように配置される金属層をさらに含むことを特徴とする請求項27に記載の配線基板。
- 前記金属層は、Ti,TiN,Cr,CrN,およびMoからなる群より選択される金属材料を含む請求項28に記載の配線基板。
- 第1面にトレンチが配置された第1の絶縁層と、
前記トレンチの内側の表面に配置された第1の導電体、及び前記第1の導電体に接し、前記第1の導電体の導電率より低い導電率を有する第2の導電体を有する第1の配線と、
を備える配線基板。 - 前記第1の導電体の導電率は5×107S/m以上で、前記第2の導電体の導電率は1×107S/mから2×107S/mの範囲である請求項30に記載の配線基板。
- 前記第1の配線の幅に対して、前記第1の導電体の幅が1/8以上である請求項30または請求項31に記載の配線基板。
- 前記第2の導電体は、多孔質であることを特徴とする請求項30乃至請求項32のいずれか1項に記載の配線基板。
- 前記第1の導電体は銅であり、
前記第2の導電体は銅ナノ粒子ペースト焼結体である、
請求項30乃至請求項33のいずれか1項に記載の配線基板。 - 前記配線基板はさらに、前記第1面において前記第1の配線の両側に配置された第2の配線及び第3の配線を備え、
前記第2の配線と近接する前記第1の導電体の幅と、前記第3の配線と近接する前記第1の導電体の幅は、その他の領域の前記第1の導電体の幅より大きい請求項30乃至請求項34のいずれか1項に記載の配線基板。 - 前記配線基板はさらに、前記第1面とは反対側の第2面に配置された第2の配線を備え、前記第2の配線と近接する前記第1の導電体の幅は、その他の領域の前記第1の導電体の幅より大きい請求項30乃至請求項34のいずれか1項に記載の配線基板。
- 前記配線基板はさらに、前記第1面に配置された第2の絶縁層を備える請求項35または請求項36に記載の配線基板。
- 前記配線基板はさらに、前記第1面とは反対側の第2面に配置された第2の配線と、前記第1面において前記第1の配線上に配置された前記第1の導電体と、前記第1面に配置された第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層の前記第1の絶縁層とは反対側に配置された第3の配線と、を備え、
前記第2の配線と近接する前記第1の導電体の幅と、前記第3の配線と近接する前記第1の導電体の幅は、その他の領域の前記第1の導電体の幅より大きい請求項30乃至請求項34のいずれか1項に記載の配線基板。 - 第1の絶縁層の第1面にトレンチを形成し、
前記トレンチの内側の表面に第1の導電体を形成し、前記第1の導電体に接し、前記第1の導電体の導電率より低い導電率を有する第2の導電体を形成すること、
を含む配線基板の製造方法。 - 前記第2の導電体は、印刷法で形成する、請求項39に記載の配線基板の製造方法。
- 前記第2の導電体は、銅ナノ粒子ペーストを用いて形成する、請求項39または請求項40に記載の配線基板の製造方法。
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