JP5789872B2

JP5789872B2 - 多層配線基板

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Publication number: JP5789872B2
Application number: JP2012249904A
Authority: JP
Inventors: 敦板橋
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: JP2014132603A

Description

この発明は、ビアを介して層間接続される多層配線基板に関する。

近年、携帯機器の多機能化に伴い、半導体デバイスの更なる高機能化が求められている。そして、この要求を満たすため、半導体デバイスの配線技術は向上し、配線の微細化が進んでいる。高密度配線技術としては、多層配線基板が知られているが、例えば、引用文献１に記載されているように、一般的には層間を接続するビアの径に対してビアの端部に接続されるランドの径は大きく設定されている。

特開２００４−３１５３１

しかしながら、上記引用文献１のようにビアの径に対してランドの径が大きい構造においては、ランド間のスペースが狭くなるため、ＷＬＣＳＰ（ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）等の挟ピッチ化された電極パッドを有する半導体デバイスを内蔵するような場合には、電極パッドと接続されたビアからの配線の引き回しが困難であるという問題がある。そこで、ランドの径を極力小さくしてランド間のスペースを確保することも考えられるが、ランドの径を小さくすると、ビアとランドの接触面積が小さくなって配線抵抗が増加したり、ランドとビア間の僅かな位置ずれによって配線不良が生じる。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消し、配線抵抗の増加や配線不良の発生を抑制できる多層配線基板を提供することを目的とする。

本発明に係る多層配線基板は、樹脂基材と、前記樹脂基材に設けられたランドを有する配線パターンと、端部が前記ランドと接続されるビアとを備えた多層配線基板において、前記ランドの側面の少なくとも一部が前記ビアと接していることを特徴とする。

本発明に係る多層配線基板において、ランドの側面の少なくとも一部はビアと接している。したがって、ビアとランドの合わせずれが生じても、ビアとランドの接触面積の低下を抑えることができる。このため、本発明は、配線抵抗の増加や配線不良の発生を抑制できる。

多層配線基板の一つの実施の形態において、前記ランドは、前記ビアに埋め込まれている。これにより、ビアとランドの接触面積を増やすことができる。また、多層配線基板の一つの実施の形態において、前記ランドの径は、前記ビアの径よりも小さい。これにより、ランドの占有面積を小さくでき、信号用配線間のピッチも小さくできる。したがって、信号用配線を高密度にレイアウトできる。

また、多層配線基板の一つの実施の形態において、所定ピッチで配列された複数の電極パッドを有する電子部品を内蔵し、前記ビアの前記ランドを接続されていない端部は、前記電極パッドに接続されている。

本発明によれば、多層配線基板の配線抵抗や配線不良を低減できる。

本発明の第１の実施の形態に係る部品内蔵基板の構造を示す断面図である。第１の実施の形態に係るランド３４とビア７０との関係を示す上面図である。比較例及び第１の実施の形態の一例に係る上面図及び断面図である。本発明の第１の実施の形態に係る部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。同部品内蔵基板を製造工程の概略を示す断面図である。同部品内蔵基板を製造工程の概略を示す断面図である。同部品内蔵基板を製造工程の概略を示す断面図である。同部品内蔵基板を製造工程の概略を示す断面図である。同部品内蔵基板を製造工程の概略を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る多層配線基板の構造を示す断面図である。本発明の他の実施の形態に係るランド３４とビア７０との関係を示す断面図である。

以下、添付の図面を参照して、この発明の実施の形態に係る多層配線基板を詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る部品内蔵基板（多層配線基板）の構造を示す断面図である。第１の実施の形態に係る部品内蔵基板は、図１に示すように、第１プリント配線基材１０と、第２プリント配線基材２０と、保護層４０と、第３プリント配線基材３０とを熱圧着（接着層５１〜５３）により積層した構造を備える。

接着層５１は、第１プリント配線基材１０と第２プリント配線基材２０との間を接着する。接着層５２は、第２プリント配線基材２０と保護層４０との間を接着する。接着層５３は、保護層４０と第３プリント配線基材３０との間を接着する。保護層４０は、加熱圧着時の層間短絡を防止するため、絶縁フィルム（ＰＥＴ，ポリイミド，液晶ポリマー等）により構成される。接着層５１〜５３は、例えばエポキシ系やアクリル系の接着剤など、有機系接着剤などからなる。

更に、部品内蔵基板は、図１に示すように、電子部品６０、及びビア７０を有する。電子部品６０は、第２プリント配線基材２０に形成された開口部２９内に、第１及び第３プリント配線基材１０，３０に挟まれた状態で内蔵される。ビア７０は、積層方向に延びて保護層４０を貫通して、電子部品６０と第３プリント配線基材３０との間に設けられる。ビア７０は、低融点の金属フィラーと高融点の金属フィラーを含む合金により構成され、その表面を熱硬化性樹脂により覆われている。ここで、金属フィラーは、例えばニッケル、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、錫、ビスマス、インジウム、鉛などである。熱硬化性樹脂は、例えばエポキシ、アクリル、ウレタンなどを主成分とするペーストである。

第１〜第３プリント配線基材１０〜３０は、各々、図１に示すように、第１〜第３樹脂基材１１〜３１、及び信号用配線１２〜３２を有する。信号用配線１２は、第１樹脂基材１１の下面（片面）に形成される。信号用配線２２は、第２樹脂基材２１の下面及び上面（両面）に形成される。信号用配線３２は、第３樹脂基材３１の下面及び上面（両面）に形成される。

第１〜第３樹脂基材１１〜３１は、樹脂フィルムにより構成される。ここで、樹脂フィルムは、例えばポリイミド、ポリオレフィン、液晶ポリマー、熱硬化性のエポキシ樹脂等である。信号用配線１２〜３２は、パターン形成された銅箔などの導電材により構成される。

また、第３プリント配線基材３０は、図１に示すように、第３樹脂基材３１を貫通するビアホールＨ内に充填された信号用ビア３３、及び信号用配線３２の先端に設けられたランド３４を有する。信号用ビア３３は、第３樹脂基材３１の両面に形成された信号用配線３２に電気的に接続される。信号用ビア３３は、めっきにより形成される。ランド３４は、第３樹脂基材３１の下面に設けられている。ここで、図２は第１の実施の形態に係るランド３４とビア７０との関係を示す上面図である。図２に示すように、ランド３４の径はビア７０の径よりも小さく、ランド３４はビア７０に埋め込まれている。したがって、ランド３４はその下面だけでなく、側面でもビア７０と接している。ランド３４は、パターン形成された銅箔などの導電材により構成され、ビア７０と合金を形成している。

電子部品６０は、ＷＬＰ（ＷａｆｅｒＬｅｖｅｌＰａｃｋａｇｅ）により構成される。電子部品６０の上面には、図１に示すように、電極６１、樹脂６２が設けられる。電極６１は、ビア７０の下端と電気的に接続される。電極６１は銅などの導電材により構成され、ビア７０と合金を形成している。樹脂６２は、電極６１を露出させるように電子部品６０の上面を覆う。

次に、図３を参照して、第１の実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図３（ａ）は、比較例のビア７０、信号用配線３２、及びランド３４を示す上面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図であり、図３（ｃ）は、第１の実施の形態のビア７０、信号用配線３２、及びランド３４の一例を示す上面図、図３（ｄ）は、図３（ｃ）のＢ−Ｂ’断面図である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、比較例において、ビア７０はランド３４の下面に接し、ランド３４の径はビア７０の径よりも大きい。したがって、ランド３４間の間隔が狭くなって、配線可能な信号用配線３２の数が少なくなってしまう。

例えば、図３（ａ）に示す比較例において、ビア７０のピッチＰを３００μｍ、ランド３４の径Ｒ１を１７０μｍ、ビア７０の径Ｒ２を１００μｍとすると、隣接ランド３４間の配線可能幅Ｄ１は３００−１７０＝１３０μｍである。従って、信号用配線３２の幅Ｗ１を４０μｍ、配線間に最低必要な間隔を４０μｍとすると、ランド３４間には、１本の信号用配線３２しか形成することができない。
これに対して、図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、第１の実施の形態の一例においては、ランド３４の径Ｒ１′がビア７０の径Ｒ２よりも小さい。上述の例によれば、隣接ビア７０間の配線可能幅Ｄ２は、３００−１００＝２００μｍとなる。このため、信号用配線３２の幅Ｗ１を４０μｍ、配線間に最低必要な間隔を４０μｍとすると、ランド３４間には、２本の信号用配線３２を配置することができ、信号用配線３２を比較例よりも高密度にレイアウトすることができる。

以上の相違点により、比較例よりも第１の実施の形態の方が、同一層に配置可能な配線数が多い。このため、図３（ｂ）及び図３（ｄ）に示すように、比較例では信号用配線３２の配置に３層必要であったのに対し、第１の実施の形態では、信号用配線３２の配置に２層あれば足りることになる。

一方、第１の実施の形態のように、ランド３４の径Ｒ１′がビア７０の径Ｒ２よりも小さくなると、ビア７０とランド３４の接触面積が小さくなると共に、ビア７０とランド３４との位置合わせズレが生じた場合には、配線不良になる可能性が高くなる。この点、第１の実施の形態では、ランド３４がビア７０の上端に埋め込まれており、ランド３４の下面のみならず、ランド３４の側面もＴ１の幅でビア７０と接している。このため、接触面積を大きくすることができ、且つビア７０とランド３４の合わせズレが生じたとしても、ビア７０とランド３４の接触面積の低下及び配線不良を抑えることができる。

次に、図４に沿って、図５〜図９を参照しながら第１の実施の形態に係る部品内蔵基板の製造方法について説明する。図４は、部品内蔵基板の製造工程を示すフローチャートである。図５〜図９は、部品内蔵基板を製造工程の概略を示す断面図である。

先ず、図５に示すように、第１〜第３プリント配線基材１０〜３０を準備する（図４のＳ１０１）。ここで、第１〜第３プリント配線基材１０〜３０の信号用配線１２〜３２は、サブトラクティブ法、又はセミアディティブ法により形成される。また、第２プリント配線基材２０の開口部２９は、レーザ加工、ドリル加工、金型加工により形成される。次に、図６に示すように、第１プリント配線基材１０の上面に接着層５１を積層させ、第２プリント配線基材２０の上面に接着層５２、保護層４０、及び接着層５３を積層させる（図４のＳ１０２）。

続いて、図７に示すように、接着層５１の上面に電子部品６０を実装する（図４のＳ１０３）。次に、図８に示すように、電子部品６０を開口部２９に収容するように、接着層５１の上面に第２プリント配線基材２０を積層させる（図４のＳ１０４）。

続いて、レーザ加工により、保護層４０を貫通するホールＨ’を形成する。次に、図９に示すように、ホールＨ’を導電ペーストにて埋めることによってビア７０を形成する（図４のＳ１０５）。そして、第３プリント配線基材３０を接着層５３の上面に積層させ、第１〜第３プリント配線基材１０〜３０を加熱圧着させる（図４のＳ１０６）。これにより、ランド３４がビア７０の上端部に埋め込まれるように第１〜第３プリント配線基材１０〜３０が圧着され、図１に示す部品内蔵基板が製造される。このランド３４とビア７０を圧着させる際に、ビア７０内の低融点の金属フィラー及び熱硬化性樹脂は融解する。融解した低融点の金属フィラーは、ランド３４の銅と合金化する。

［第２の実施の形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る多層配線基板８０について説明する。第１の実施の形態は、電子部品６０を内蔵した部品内蔵基板であったが、本実施の形態の多層配線基板８０は、図１０に示すように、電子部品９０と実装基板１００と間に設けられ、それらを電気的に接続するインターポーザとして機能する。

多層配線基板８０は、図１０に示すように、第１プリント配線基材１１０と、保護層２００と、第２プリント配線基材１２０と、保護層２１０と、第３プリント配線基材１３０とを熱圧着（接着層１４１〜１４４）により積層した構造を備える。

接着層１４１は、第１プリント配線基材１１０と保護層２００との間を接着する。接着層１４２は、保護層２００と第２プリント配線基材１２０との間を接着する。接着層１４３は、第２プリント配線基材１２０と保護層２１０との間を接着する。接着層１４４は、保護層２１０と第３プリント配線基材１３０との間を接着する。なお、保護層２００，２１０及び接着層１４１〜１４４は、第１の実施の形態の保護層４０及び接着層５１〜５３と同様の材料にて構成される。

更に、多層配線基板８０は、図１０に示すように、ビア１５０，１６０を有する。ビア１５０，１６０は、積層方向に延びる。ビア１５０は、保護層２００を貫通して、第１プリント配線基材１１０と第２プリント配線基材１２０との間に設けられる。ビア１６０は、保護層２１０を貫通して、第２プリント配線基材１２０と第３プリント配線基材１３０との間に設けられる。なお、ビア１５０，１６０は、第１の実施の形態のビア７０と同様の材料にて構成される。

第１〜第３プリント配線基材１１０〜１３０は、各々、図１０に示すように、第１〜第３樹脂基材１１１〜１３１、信号用配線１１２〜１３２、及び信号用ビア１１３〜１３３を有する。信号用配線１１２は、第１樹脂基材１１１の下面及び上面（両面）に形成される。信号用配線１２２は、第２樹脂基材１２１の下面及び上面（両面）に形成される。信号用配線１３２は、第３樹脂基材１３１の下面及び上面（両面）に形成される。信号用ビア１１３〜１３３は、各々、第１〜第３樹脂基材１１１〜１３１を貫通するビアホールＨ１〜Ｈ３内に充填される。信号用ビア１１３〜１３３は、各々、第１〜第３樹脂基材１１１〜１３１の両面に形成された信号用配線１１２〜１３２に電気的に接続される。なお、第１〜第３樹脂基材１１１〜１３１、信号用配線１１２〜１３２、及び信号用ビア１１３〜１３３は、第１の実施の形態の第１〜第３樹脂基材１１〜３１、信号用配線１２〜３２、及び信号用ビア３３と同様の材料にて構成される。

また、第２、第３プリント配線基材１２０、１３０は、各々、図１０に示すように、信号用配線１２２，１３２の先端に設けられたランド１２４，１３４を有する。ランド１２４，１３４は、第２，第３樹脂基材１２１，１３１の下面に設けられている。具体的に、ランド１２４，１３４の径は、各々ビア１５０，１６０の径よりも小さく、ランド１２４，１３４はビア１５０，１６０に埋め込まれている。したがって、ランド１２４，１３４はその下面だけでなく、側面でもビア１５０，１６０と接している。なお、ランド１２４，１３４は、第１の実施の形態のランド３４と同様の材料にて構成される。

更に、第１、第３プリント配線基材１１０、１３０は、各々、図１０に示すように、バンプ１１５，１３５、及びソルダーレジスト１１６，１３６を有する。バンプ１１５は、信号用配線１１２の下面に設けられ、実装基板１００と電気的に接続される。バンプ１３５は、信号用配線１３２の上面に設けられ、電子部品９０の電極９１に電気的に接続される。ソルダーレジスト１１６は、第１樹脂基材１１１の下面及び信号用配線１１２の下面を覆う。ソルダーレジスト１３６は、第３樹脂基材１３１の上面及び信号用配線１３２の上面を覆う。

以上、第２の実施の形態に係る多層配線基板８０は、第１の実施の形態と同様の特徴を有するビア１５０，１６０及びランド１２４，１３４により、第１の実施の形態と同様の効果を奏する。

以上、発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、追加等が可能である。例えば、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ランド３４の側面の一部のみがビア７０に接していてもよい。図１１（ａ）に示す例においては、ランド３４の側面の一部及び下面の一部のみがビア７０に接する。図１１（ｂ）に示す例においては、ランド３４の側面の一部及び下面全体のみがビア７０に接する。図１１（ｃ）に示す例においては、ランド３４の下面全体及び側面の下部のみがビア７０に接する。

１０〜３０…第１〜第３プリント配線基材、１１〜３１…第１〜第３樹脂基材、１２〜３２…信号用配線、２９…開口部、３３…信号用ビア、３４…ランド、４０…保護層、５１〜５３…接着層、６０…電子部品、６１…電極、７０…ビア、８０…多層配線基板、９０…電子部品、９１…電極、１００…実装基板、１１０〜１３０…第１〜第３プリント配線基材、１１１〜１３１…第１〜第３樹脂基材、１１２〜１３２…信号用配線、１１３〜１３３…信号用ビア、１２４，１３４…ランド、１１５，１３５…バンプ、１１６，１３６…ソルダーレジスト、１４１〜１４４…接着層、１５０，１６０…ビア、２００，２１０…保護層。

Claims

樹脂基材と、
前記樹脂基材に設けられたランドを有する配線パターンと、
前記樹脂基材が重ねられる接着層と、
前記接着層に導電ペーストにより形成され、前記樹脂基材が重ねられる際に前記樹脂基材側の端部に前記ランドが埋め込まれるように前記ランドと接続されるビアと
を備えた多層配線基板において、
前記ランドの径は、前記ビアの径よりも小さく、
前記ランドの側面の少なくとも一部が前記ビアと接している
ことを特徴とする多層配線基板。
前記ランドは、その側面及びその下面が前記ビアと接するように前記ビアに埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
所定ピッチで配列された複数の電極パッドを有する電子部品を内蔵し、
前記ビアの前記ランドを接続されていない端部は、前記電極パッドに接続されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の多層配線基板。