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JP6639934B2 - 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法 - Google Patents

配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法 Download PDF

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    • H01L2224/16227—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation the bump connector connecting to a bond pad of the item
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本発明は、配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法に関するものである。
従来、電子部品を内蔵した配線基板が知られている（例えば、特許文献１参照）。電子部品は、配線基板のコア基板に形成された開口部内に配置されている。このような配線基板は、次のような工程により得られる。まず、電子部品より大きな開口部が形成されたコア基板の片面に、開口部を塞ぐように仮止めテープを貼付する。次に、開口部内に電子部品を配置した後、開口部内に絶縁樹脂を充填する。そして、仮止めテープを剥離し、その仮止めテープが貼付されていた面に絶縁樹脂をラミネートする。このとき、図１１（ａ）に示すような構造体が得られる。この構造体では、コア基板２０１の開口部２０２に電子部品２０３が配置され、その電子部品２０３を被覆する絶縁樹脂２０４が、開口部２０２内に充填されるとともにコア基板２０１の上下両面に形成されている。このときの絶縁樹脂２０４は半硬化状態である。次に、図１１（ｂ）に示すように、半硬化状態の絶縁樹脂２０４を１５０〜１８０℃程度の温度雰囲気で熱硬化処理を行うことにより硬化させる。この熱硬化処理では、コア基板２０１と電子部品２０３との双方が高温により膨張し（図中矢印参照）、絶縁樹脂２０４の硬化によって各材料の位置が固定される。続いて、図１１（ｃ）に示す工程では、図１１（ｂ）に示した構造体が冷却される。その後、絶縁樹脂２０４の上下両面に所定数の絶縁層と配線層を積層する。
特開２０１４−４９５５８号公報
ところで、コア基板２０１の熱膨張率（ＣＴＥ：Coefficient of Thermal Expansion）よりも電子部品２０３の熱膨張率が低いと、上記の冷却時に、電子部品２０３よりもコア基板２０１の収縮が大きくなる。このため、電子部品２０３に圧縮応力がかかる（図１１（ｃ）の矢印参照）。この圧縮応力が大きくなると、図１１（ｄ）に示すように、圧縮応力に耐えられず、電子部品２０３周辺が座屈変形し、電子部品２０３周辺が片面側に突出する。この場合には、絶縁樹脂２０４上に配線を形成することが困難になる。
これに対し、電子部品２０３と開口部２０２の内面との隙間を広く確保し、その隙間に絶縁樹脂２０４を充填することにより、上記の冷却時に電子部品２０３にかかる圧縮応力を緩和することができる。しかし、開口部２０２が大きくなると、その開口部２０２内に絶縁樹脂２０４を十分に充填することができずに、開口部２０２の上部に形成された絶縁樹脂２０４に窪みが形成される場合がある。すると、その絶縁樹脂２０４上に配線層を形成する際に支障が生じる。
本発明の一観点によれば、コア基板と、前記コア基板の第１面と該第１面と反対側の第２面との間を貫通し、平面形状が矩形状に形成された開口部と、前記コア基板の第１面と第２面との間を貫通し、前記開口部と離間して形成された複数の第１貫通孔と、前記開口部内に配置された電子部品と、前記第１貫通孔に充填された第１絶縁材と、前記開口部の内面と前記電子部品との間に充填された第２絶縁材と、を有し、前記第１貫通孔は、平面視において、前記開口部の角部の周囲に、前記角部を構成する前記開口部の２つの辺に沿ってＬ字形に連続して形成されており、前記第１絶縁材の弾性率は、前記コア基板の弾性率よりも低い。
本発明の一観点によれば、配線形成性を向上できるという効果を奏する。
配線基板の概略断面図（図２における１−１断面図）。 （ａ）は配線基板の概略平面図、（ｂ）は配線基板の一部拡大平面図。 半導体装置の概略断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、配線基板の製造方法を示す概略断面図。 （ａ），（ｂ）は、配線基板の製造方法を示す概略断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、配線基板の製造方法を示す概略断面図。 （ａ）は、配線基板の製造方法を示す概略断面図、（ｂ）は、配線基板の製造方法を示す概略平面図、（ｃ）は、別の配線基板の概略平面図。 （ａ），（ｂ）は、配線基板の製造方法を示す概略断面図。 （ａ），（ｂ）は、配線基板の製造方法を示す概略断面図。 （ａ）〜（ｃ）は、別の配線基板の概略平面図。 （ａ）〜（ｄ）は、従来の配線基板の製造方法を示す概略断面図。
以下、一実施形態について添付図面を参照して説明する。
なお、添付図面は、部分的に拡大して示している場合があり、寸法、比率などは実際と異なる場合がある。また、断面図では、各部材の断面構造を分かりやすくするために、一部のハッチングを省略している。
図１に示すように、配線基板２０はコア部２１を有している。コア部２１は、コア基板３１と、コア基板３１の第１面３１Ａ（図１では、上面）に形成された配線層４１と、コア基板３１の第２面３１Ｂ（図１では、下面）に形成された配線層４２とを有している。コア基板３１は、例えば補強材であるガラスクロス（ガラス織布）にエポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させ硬化させた、いわゆるガラスエポキシ基板である。なお、補強材として、ガラスやアラミドの織布や不織布、液晶ポリマ（ＬＣＰ：Liquid Crystal Polymer）織布やＬＣＰ不織布を用いることができる。また、絶縁性樹脂として、エポキシ樹脂に限らず、ポリイミド樹脂やシアネート樹脂を用いることができる。
コア基板３１は、所定位置に形成された貫通孔３２を有している。貫通孔３２は、コア基板３１の第１面３１Ａと第２面３１Ｂとの間、つまり厚さ方向に貫通するように形成されている。貫通孔３２内には、コア基板３１の第１面３１Ａと第２面３１Ｂとの間を貫通する貫通電極３３が形成されている。貫通電極３３の材料は、例えば銅や銅合金である。
コア基板３１は、所定の位置に開口部３４を有している。開口部３４は、コア基板３１の第１面３１Ａと第２面３１Ｂとの間を貫通するように形成されている。開口部３４は、図１において下側（コア基板３１の第２面３１Ｂ側）から上側（コア基板３１の第１面３１Ａ側）に向かうに連れて開口幅が小さくなるテーパ状に形成されている。
コア基板３１は、開口部３４の周囲に、互いに離間して形成された複数の貫通孔３５を有している。各貫通孔３５は、開口部３４と離間して形成されている。各貫通孔３５は、例えば貫通孔３２よりも開口部３４側の領域に形成されている。各貫通孔３５は、コア基板３１の第１面３１Ａと第２面３１Ｂとの間を貫通するように形成されている。各貫通孔３５は、開口部３４と同様に、図１において下側（第２面３１Ｂ側）から上側（第１面３１Ａ側）に向かうに連れて開口幅が小さくなるテーパ状に形成されている。
図２（ａ）に示すように、開口部３４の平面形状は、例えば矩形状に形成されている。なお、本明細書における「矩形状」とは、厳密に矩形である場合のみならず、矩形の角部が面取りされた形状や、部分的に凹部や凸部が形成されているものも含むものとする。
貫通孔３５は、開口部３４の外周縁（開口縁）を囲む配置で複数列（ここでは、三列）に設けられている。以下の説明では、便宜上、三列の貫通孔３５を、開口部３４の外周縁側から順に、「１列目の貫通孔３５」、「２列目の貫通孔３５」、「３列目の貫通孔３５」と称する。
１，２列目の複数の貫通孔３５は、開口部３４の外周縁を全周に亘って囲むように配置されている。１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５とは互いに離間して設けられている。これにより、１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５との間には、梁状に形成されたコア基板３１（以下、「梁部３１Ｃ」という。）が存在する。換言すると、コア基板３１は、１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５との間に設けられた梁部３１Ｃを有している。本例の梁部３１Ｃは、例えば平面視において開口部３４の外周縁を全周に亘って囲むように矩形の枠状に形成されている。
また、１，２列目の貫通孔３５は各々、開口部３４の四隅周辺に形成された複数の貫通孔３６と、隣り合う２つの貫通孔３６の間に形成され、開口部３４の外周縁（平面形状）をなす四辺の各辺に沿って形成された複数の貫通孔３７とを有している。
図２（ｂ）に示すように、各貫通孔３７は、例えば長孔状に形成されている。各貫通孔３７の平面形状は、例えば対向する開口部３４の辺に沿って長手が延びる長円形状又は長方形状に形成されている。ここで、本明細書における「長方形状」とは、厳密に長方形である場合のみならず、長方形の角部が面取りされた形状や、部分的に凹部や凸部が形成されているものも含むものとする。
１，２列目の各列では、隣接する２つの貫通孔３６の間に、開口部３４の１つの辺に沿って複数個（１列目は３個、２列目は４個）の貫通孔３７が所定の間隔を置いて並設されている。なお、各列の貫通孔３７は、その貫通孔３７の長手方向に隣接する貫通孔３６と離間して設けられている。このため、１，２列目の各列では、貫通孔３７の長手方向に隣り合う２つの貫通孔３５（貫通孔３６，３７）の間に、コア基板３１（以下、「橋部３１Ｄ」という。）が存在する。換言すると、コア基板３１は、１，２列目の各列に配置された貫通孔３５同士の間に設けられた橋部３１Ｄを有している。
また、１列目の貫通孔３７と２列目の貫通孔３７とは、例えば平面視において千鳥状に配列されている。具体的には、貫通孔３７の短手方向に隣接する２つの貫通孔３７は、長手（長辺）の位置が貫通孔３７の長手方向にずれるように配置されている。より具体的には、貫通孔３７の短手方向に隣接する２列の貫通孔３７は、２列のうち一方の列に設けられた橋部３１Ｄと、他方の列に設けられた貫通孔３７とが対向するように配列されている。
ここで、開口部３４の大きさは、平面視で１０ｍｍ×１０ｍｍ程度である。貫通孔３７の幅（短手方向の長さ）Ｌ１は、例えば２００μｍ程度である。また、貫通孔３７の長手方向の長さＬ２は、例えば１ｍｍ程度である。例えば、幅Ｌ１と長さＬ２との比（Ｌ１：Ｌ２）は、１：５〜１：２０程度とすることができる。梁部３１Ｃの幅Ｌ３（つまり、貫通孔３７の短手方向に隣接する２つの貫通孔３５の間の長さ）は、例えば貫通孔３７の幅Ｌ１の１〜２倍程度の長さに設定することができる。橋部３１Ｄの幅Ｌ４（つまり、貫通孔３７の長手方向に隣接する２つの貫通孔３５の間の長さ）は、例えば貫通孔３７の幅Ｌ１の１〜２倍程度の長さに設定することができる。
図２（ａ）に示すように、貫通孔３６は、平面視において開口部３４の角部に沿って形成されている。具体的には、貫通孔３６は、平面視において、開口部３４の外周縁をなす辺であって、開口部３４の角部を構成する２つの辺に沿ってＬ字形に連続して形成されている。貫通孔３６は、所定の幅を有している。本例の貫通孔３６は、貫通孔３７の幅Ｌ１（図２（ｂ）参照）と同じ幅を有している。また、貫通孔３６の孔端の角部は丸みを帯びた形状（Ｒ形状）に形成されている。
また、３列目の貫通孔３５は、開口部３４の四隅周辺に形成された貫通孔３６のみを有している。すなわち、配線基板２０では、開口部３４の各角部の周囲に位置する貫通孔３６の列数（ここでは、３列）を、開口部３４の各辺の周囲に位置する貫通孔３７の列数（ここでは、２列）よりも多くなるように設定されている。
図１に示すように、配線層４１は、コア基板３１の第１面３１Ａに形成されている。本例の配線層４１は、開口部３４と貫通孔３５との間に位置するコア基板３１、梁部３１Ｃ及び橋部３１Ｄ（図２（ｂ）参照）の第１面３１Ａ上にも形成されている。また、配線層４２は、コア基板３１の第２面３１Ｂに形成されている。本例の配線層４２は、開口部３４と貫通孔３５との間に位置するコア基板３１、梁部３１Ｃ及び橋部３１Ｄ（図２（ｂ）参照）の第２面３１Ｂ上にも形成されている。配線層４１，４２の一部は、例えば、貫通孔３５の形成領域及びその周辺領域にベタ状に形成されている。配線層４１，４２の材料は、例えば銅や銅合金である。
開口部３４内には、電子部品５０が配置されている。電子部品５０の第１面（図１では、上面）には電極５１が形成され、電子部品５０の第２面（図１では、下面）には電極５２が形成されている。電極５１は、例えば配線層４１と同一平面上に形成されている。電極５２は、例えば配線層４２と同一平面上に形成されている。電子部品５０は、例えば半導体チップである。電子部品５０の熱膨張率は、例えばコア基板３１の熱膨張率よりも低い。電極５１，５２の材料は、例えば銅や銅合金である。
電子部品５０は、開口部３４内に充填された絶縁材６０により固定されている。絶縁材６０は、電子部品５０と開口部３４の内面との隙間を充填するように形成されている。この絶縁材６０は、電子部品５０の側面全面に接し、その側面全面を被覆するように形成されている。絶縁材６０は、電極５１から露出する電子部品５０の第１面全面を被覆し、且つ電極５１の側面全面及び第１面の一部を被覆するように形成されている。絶縁材６０は、電極５２から露出する電子部品５０の第２面全面を被覆し、且つ電極５２の側面全面及び第２面の一部を被覆するように形成されている。また、絶縁材６０は、貫通孔３５を充填するように形成されている。さらに、絶縁材６０は、配線層４１から露出するコア基板３１の第１面３１Ａ全面を被覆し、且つ配線層４１の側面全面及び第１面の一部を被覆するように形成されている。絶縁材６０は、配線層４２から露出するコア基板３１の第２面３１Ｂ全面を被覆し、且つ配線層４２の側面全面及び第２面の一部を被覆するように形成されている。
絶縁材６０の材料としては、例えばコア基板３１よりも熱膨張率が高い材料を用いることが好ましい。また、絶縁材６０の材料としては、例えばコア基板３１よりも弾性率が低い材料を用いることが好ましい。このような絶縁材６０の材料としては、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、またはこれらの樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材を用いることができる。
配線基板２０は、絶縁材６０の第１面６０Ａ（図１では、上面）に形成された配線部２２と、絶縁材６０の第２面６０Ｂ（図１では、下面）に形成された配線部２３とを有している。
配線部２２は、交互に積層された配線層と絶縁層を含む。配線層の層数は任意であり、絶縁層の膜厚は、各配線層を互いに絶縁するように設定される。例えば、配線部２２は、配線層７１、絶縁層７２、配線層７３、絶縁層７４、配線層７５を含み、これらは絶縁材６０の第１面６０Ａからこの順番で積層されている。配線層７１，７３，７５の材料は、例えば銅や銅合金である。絶縁層７２，７４の材料は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂である。
配線層７１は、絶縁材６０を貫通するビアを介して配線層４１又は電極５１に接続されている。配線層７３は、絶縁層７２を貫通するビアを介して配線層７１に接続されている。最外層（図１において最上層）の配線層７５は、絶縁層７４を貫通するビアを介して配線層７３に接続されている。この配線層７５は、半導体チップ９１（図３参照）等の電子部品と電気的に接続するための電子部品接続用のパッドＰ１として利用される。
同様に、配線部２３は、交互に積層された配線層と絶縁層を含む。配線層の層数は任意であり、絶縁層の膜厚は、各配線層を互いに絶縁するように設定される。例えば、配線部２３は、配線層８１、絶縁層８２、配線層８３、絶縁層８４、配線層８５を含み、これらは絶縁材６０の第２面６０Ｂからこの順番で積層されている。配線層８１，８３，８５の材料は、例えば銅や銅合金である。絶縁層８２，８４の材料は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂である。
配線層８１は、絶縁材６０を貫通するビアを介して配線層４２又は電極５２に接続されている。配線層８３は、絶縁層８２を貫通するビアを介して配線層８１に接続されている。最外層（図１において最下層）の配線層８５は、絶縁層８４を貫通するビアを介して配線層８３に接続されている。この配線層８５は、外部接続用のパッドＰ２として利用される。
次に、図３に従って、半導体装置９０について説明する。
半導体装置９０は、配線基板２０と、配線基板２０に実装された半導体チップ９１と、配線基板２０と半導体チップ９１との間のアンダーフィル樹脂９５と、バンプ９６とを有している。
半導体チップ９１は、配線基板２０にフリップチップ実装されている。すなわち、半導体チップ９１の回路形成面（図３では、下面）に配設された接続端子９２を、接合部材９３を介して配線基板２０のパッドＰ１に接合することにより、半導体チップ９１は、接続端子９２及び接合部材９３を介してパッドＰ１（配線層７５）と接続されている。このとき、接合部材９３は、パッドＰ１に接合されるとともに、接続端子９２に接合されている。
なお、接続端子９２の材料は、例えば銅や銅合金である。接合部材９３としては、例えば錫（Ｓｎ）層やはんだめっきを用いることができる。はんだめっきの材料は、例えば鉛（Ｐｂ）フリーはんだである。
バンプ９６は、配線基板２０のパッドＰ２上に形成されている。バンプ９６は、半導体装置９０をマザーボード等の実装基板に実装する際に使用される。バンプ９６の材料は、例えばはんだである。なお、パッドＰ２にリードピン等の端子を接続してもよい。
次に、上記の配線基板２０の製造方法を説明する。
なお、各図の説明に必要な部材について符号を付し、説明しない部材については符号を省略する場合がある。
まず、図４（ａ）に示す構造を得るまでの工程を説明する。
所定の厚さのコア基板３１に貫通孔３２を形成する。貫通孔３２の形成には、例えばレーザ加工機やドリル機を用いることができる。例えば、レーザ加工機により貫通孔３２を形成した場合、デスミア処理を行い、貫通孔３２内に残留する樹脂スミア等を除去する。デスミア処理として、例えば過マンガン酸カリウム等を用いることができる。
次いで、貫通孔３２内に貫通電極３３を形成し、コア基板３１の第１面３１Ａ（ここでは、下面）に配線層４１を形成し、コア基板３１の第２面３１Ｂ（ここでは、上面）に配線層４２を形成する。例えば、無電解銅めっき及び電解銅めっきにより貫通孔３２内に貫通電極３３を形成した後に、サブトラクティブ法により配線層４１，４２を形成する。
次いで、図４（ｂ）に示す工程では、コア基板３１に開口部３４及び貫通孔３５を形成する。このとき、複数の貫通孔３５は、互いに離間して形成されるとともに、開口部３４と離間して形成される。開口部３４及び貫通孔３５の形成には、例えば、レーザ加工機を用いることができる。このとき、コア基板３１の第２面３１Ｂ側からレーザ光が照射されて開口部３４及び貫通孔３５が形成される。このため、開口部３４及び貫通孔３５は、コア基板３１の第２面３１Ｂ側から第１面３１Ａ側に向かうに連れて開口幅が小さくなるテーパ状に形成される。なお、本工程では、コア基板３１と併せて、配線層４１の一部及び配線層４２の一部を除去して貫通孔３５を形成するようにしてもよい。また、開口部３４及び貫通孔３５の形成には、レーザ加工機の他に、金型を用いたパンチングプレス装置、ドリル機、ルータ機を用いることができる。
次いで、図４（ｃ）に示す工程では、コア基板３１の一方の面（ここでは、第１面３１Ａ）側に、仮止めのためのフィルム１００を貼着する。フィルム１００は、例えば配線層４１の第１面（ここでは、下面）に貼着される。フィルム１００の材料としては、例えば耐薬品性や耐熱性に優れた材料を用いることができる。このようなフィルム１００は、例えば接着剤層を設けたポリイミドフィルムやポリエステルフィルムを用いることができる。
次に、図５（ａ）に示す工程では、マウンタを用いて、コア基板３１の開口部３４内において、フィルム１００上に電子部品５０を仮止めする。このとき、電子部品５０は、電極５１の第１面（ここでは、下面）がフィルム１００の上面に接するように固定される。
続いて、図５（ｂ）に示す工程では、コア基板３１の第２面３１Ｂ側に、絶縁樹脂１０１を配置する。絶縁樹脂１０１は、例えばコア基板３１よりも熱膨張率が高く、且つコア基板３１よりも弾性率が低い樹脂材である。この絶縁樹脂１０１は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、又はこれらの樹脂にシリカやアルミナ等のフィラーを混入した樹脂材である。本工程における絶縁樹脂１０１は、半硬化状態（Ｂ−ステージ）である。
次いで、図６（ａ）に示す工程では、減圧雰囲気（例えば真空中）にてプレス装置等により、絶縁樹脂１０１を、フィルム１００に向かって加圧する。この加圧により、絶縁樹脂１０１は、開口部３４内及び貫通孔３５内に充填される。また、絶縁樹脂１０１は、コア基板３１とフィルム１００との間の空間と、電子部品５０とフィルム１００との間の空間とに充填される。さらに、配線層４２から露出するコア基板３１の第２面３１Ｂと、配線層４２の側面全面及び第２面（ここでは、上面）全面と、電極５２から露出する電子部品５０の第２面（ここでは、上面）と、電極５２の側面全面及び第２面（ここでは、上面）全面とが絶縁樹脂１０１により被覆される。すなわち、フィルム１００が貼着された面とは反対側の面全面が絶縁樹脂１０１によって被覆される。なお、本工程では、絶縁樹脂１０１の熱硬化は行わずに、半硬化状態のままにしておく。
本工程において、複数の貫通孔３５が互いに離間して形成され、各貫通孔３５が開口部３４と離間して形成されているため、各貫通孔３５はコア基板３１（例えば、梁部３１Ｃや橋部３１Ｄ）によって囲まれている。このため、絶縁樹脂１０１を貫通孔３５内に充填する際に、その貫通孔３５の周囲に位置するコア基板３１上の絶縁樹脂１０１が貫通孔３５内に流入される。これにより、貫通孔３５内を充填する樹脂量を十分に確保することができるため、貫通孔３５内に絶縁樹脂１０１を好適に充填することができる。したがって、絶縁樹脂１０１中にボイド（空隙）が発生することを抑制でき、絶縁樹脂１０１の第２面１０１Ｂ（ここでは、上面）に窪みが生じることを好適に抑制できる。
次に、図６（ｂ）に示す工程では、図６（ａ）に示したフィルム１００を剥離する。このとき、フィルム１００と接していた部分、つまり絶縁樹脂１０１、配線層４１及び電極５１の第１面（ここでは、下面）は平坦に、略面一に形成される。
続いて、図６（ｃ）に示す工程では、絶縁樹脂１０１の第１面に、配線層４１の第１面を被覆する絶縁樹脂１０２を形成する。このとき、図６（ａ）に示した工程と同様に、貫通孔３５の周囲に位置するコア基板３１上の絶縁樹脂１０２が貫通孔３５内に流入される。これにより、貫通孔３５内に絶縁樹脂１０２を好適に埋め込むことができるため、絶縁樹脂１０２の第１面１０２Ａ（ここでは、下面）に窪みが生じることを好適に抑制できる。
なお、図６（ａ）に示したフィルム１００の代わりに、粘着性のある絶縁樹脂を用いて部品固定を行ってもよい。この場合には、図６（ａ）に示した工程において、絶縁樹脂１０１と上記粘着性のある絶縁樹脂との両方が開口部３４及び貫通孔３５に流入して充填される。このため、この場合には、図６（ｂ）及び図６（ｃ）に示した工程（つまり、フィルム１００を剥離し、絶縁樹脂１０２を形成する工程）を省略することができる。
次いで、半硬化状態の絶縁樹脂１０１，１０２を１５０〜２００℃程度の温度雰囲気で熱硬化処理を行うことにより硬化させる。これにより、図７（ａ）に示すように、開口部３４及び貫通孔３５を充填し、コア基板３１の第１面３１Ａ及び第２面３１Ｂを被覆する絶縁材６０が形成される。このとき、開口部３４に充填された絶縁材６０は、電子部品５０全体を被覆する。そして、開口部３４内の絶縁材６０により、電子部品５０が開口部３４内に固定される。なお、図７（ａ）、図８及び図９では、硬化後の絶縁樹脂１０１，１０２（つまり、絶縁材６０）を一体にして図示している。
上記の熱硬化処理では、コア基板３１と電子部品５０とが高温により膨張し、絶縁材６０の硬化によって各材料の位置が固定される。その後、図７（ａ）に示した構造体が冷却される。このとき、コア基板３１の熱膨張率よりも電子部品５０の熱膨張率が低いため、電子部品５０に比べてコア基板３１の収縮が大きくなる。このため、電子部品５０に圧縮応力がかかる。但し、本実施形態では、開口部３４の周囲に貫通孔３５を形成し、その貫通孔３５に、コア基板３１よりも熱膨張率の高い絶縁材６０を充填するようにした。このため、上記の冷却時に、貫通孔３５に充填された絶縁材６０がコア基板３１よりも大きく収縮する。この貫通孔３５に充填された絶縁材６０は貫通孔３５の内部に向かって収縮する。これにより、開口部３４の外周縁が外側に引っ張られるため（図中矢印参照）、電子部品５０にかかる圧縮応力を緩和することができる。なお、貫通孔３５に、コア基板３１よりも弾性率の低い絶縁材６０を充填した場合であっても、その絶縁材６０の弾性変形によって応力を緩和できるため、電子部品５０にかかる圧縮応力を緩和することができる。
ここで、上記の冷却時に電子部品５０にかかる圧縮応力は、電子部品５０の角部に最も集中する。これは、開口部３４では角部の収縮量が最も大きくなるためである。これに対し、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、開口部３４の各角部の周囲に形成された貫通孔３６が、開口部３４の角部を構成する２つの辺に沿ってＬ字形に連続して設けられている。これにより、開口部３４の外周縁の角部における電子部品５０に向かう方向への収縮量を抑制し、電子部品５０の角部にかかる圧縮応力を好適に緩和することができる。また、図２（ａ）に示すように、開口部３４の各角部の周囲に形成された貫通孔３６の列数が、他の部分、つまり開口部３４の各辺の周囲に形成された貫通孔３７の列数よりも多くなるように設定されている。このように貫通孔３６の列数を増やすことで、電子部品５０の角部にかかる圧縮応力を更に効果的に緩和することができる。
さらに、本工程では、図７（ｂ）に示すように、各貫通孔３５が長孔状に形成され、１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５とが千鳥状に配置されている。これにより、１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５との間に梁部３１Ｃが形成され、一方の列で隣り合う貫通孔３５の間に形成された橋部３１Ｄが他方の列の貫通孔３５に対向される。このとき、上記の冷却に伴う応力が梁部３１Ｃ及び橋部３１Ｄに集中し、それら梁部３１Ｃ及び橋部３１Ｄが優先的に変形する。これにより、電子部品５０にかかる圧縮応力を緩和することができる。換言すると、本実施形態では、１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５とを千鳥状に配置し、変形しやすい部分（梁部３１Ｃ及び橋部３１Ｄ等）を形成することにより、電子部品５０にかかる圧縮応力を緩和している。
なお、図７（ｃ）に示すように、１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５とを、長辺の位置が一致するように並列に配置した場合には、各列の橋部３１Ｄが互いに対向するため、橋部３１Ｄを優先的に変形させることができない。このため、１，２列目の貫通孔３５を千鳥状に配置した場合の方が変形しやすい部分が多くなる。したがって、貫通孔３５を千鳥状に配置した場合の方が電子部品５０にかかる圧縮応力を緩和することができる。
以上のように、上記冷却時の圧縮応力に起因して電子部品５０の周辺が座屈変形することが抑制されるため、絶縁材６０の第１面６０Ａ及び第２面６０Ｂに凹凸が形成されることが抑制される。さらに、上述のように絶縁樹脂１０１の第２面１０１Ｂ（図６（ａ）参照）及び絶縁樹脂１０２の第１面１０２Ａ（図６（ｃ）参照）に窪みが形成されるのが抑制されるため、絶縁材６０の第１面６０Ａ及び第２面６０Ｂに窪みが形成されるのが抑制される。これにより、絶縁材６０の第１面６０Ａ及び第２面６０Ｂの平坦性を確保することができる。このため、絶縁材６０の第１面６０Ａ上に配線部２２、絶縁材６０の第２面６０Ｂ上に配線部２３を容易に形成することができる。
次に、図８（ａ）に示す工程では、絶縁材６０の第１面６０Ａに、配線層４１の第１面の一部を露出するビアホール６１と、電極５１の第１面の一部を露出するビアホール６２とを形成する。また、絶縁材６０の第２面６０Ｂに、配線層４２の第２面の一部を露出するビアホール６３と、電極５２の第２面の一部を露出するビアホール６４とを形成する。ビアホール６１〜６４の形成には、例えばレーザ加工機を用いることができる。なお、図８（ａ）において、同図に示す構造体は図７（ａ）とは上下反転して描かれている。
続いて、図８（ｂ）に示す工程では、ビアホール６１，６２内にそれぞれビアを形成し、それらビアを介して配線層４１又は電極５１と電気的に接続される配線層７１を絶縁材６０の第１面６０Ａ上に積層する。また、ビアホール６３，６４内にそれぞれビアを形成し、それらビアを介して配線層４２又は電極５２と電気的に接続される配線層８１を絶縁材６０の第２面６０Ｂ上に積層する。これら配線層７１，８１は、例えば、セミアディティブ法やサブトラクティブ法などの各種の配線形成方法を用いて形成することができる。
次いで、図９（ａ）に示す工程では、ビルドアップ工程により、絶縁材６０の第１面６０Ａに配線部２２を形成するとともに、絶縁材６０の第２面６０Ｂに配線部２３を形成する。以上の製造工程により、図１に示した配線基板２０を製造することができる。
次に、図９（ｂ）に従って、半導体装置９０の製造方法について説明する。
図９（ｂ）に示す工程では、配線基板２０のパッドＰ２上にバンプ９６を形成する。また、図９（ｂ）に示す工程では、回路形成面に形成された接続端子９２と、その接続端子９２の下面に形成された接合部材９３とを有する半導体チップ９１を準備する。続いて、パッドＰ１上に、半導体チップ９１をフリップチップ接合する。
その後、フリップチップ接合された半導体チップ９１と配線基板２０との間に、アンダーフィル樹脂９５（図３参照）を充填し、そのアンダーフィル樹脂９５を硬化する。
以上の製造工程により、図３に示した半導体装置９０を製造することができる。
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）開口部３４の各角部の周囲に、その角部を構成する開口部３４の２つの辺に沿ってＬ字形に連続して形成された貫通孔３５（貫通孔３６）を開口部３４と離間して形成し、その貫通孔３５を充填する絶縁材６０を形成した。これにより、絶縁材６０の熱硬化後の冷却時に、開口部３４の角部における外周縁が外側に引っ張られるため、応力の集中する電子部品５０の角部にかかる圧縮応力を緩和することができる。したがって、その圧縮応力に起因して電子部品５０の周辺が座屈変形することを抑制でき、絶縁材６０の第１面６０Ａ及び第２面６０Ｂに凹凸が形成されることを抑制できる。
また、各貫通孔３５はコア基板３１によって囲まれている。このため、絶縁樹脂１０１，１０２を貫通孔３５内に充填する際に、貫通孔３５の周囲に位置するコア基板３１上の絶縁樹脂１０１，１０２が貫通孔３５内に流入される。これにより、貫通孔３５内を充填する樹脂量を十分に確保することができるため、貫通孔３５内に絶縁樹脂１０１，１０２を好適に充填することができる。したがって、絶縁樹脂１０１の第２面１０１Ｂ及び絶縁樹脂１０２の第１面１０２Ａに窪みが生じることを好適に抑制できる。この結果、熱硬化後の絶縁材６０の第１面６０Ａ及び第２面６０Ｂに窪みが形成されることを好適に抑制できる。
以上のことから、絶縁材６０の第１面６０Ａ及び第２面６０Ｂを平坦に形成できる。このため、絶縁材６０の第１面６０Ａ上及び第２面６０Ｂ上に配線を容易に形成することができる。
（２）開口部３４の各辺の周囲に、互いに離間して形成された複数の貫通孔３５（貫通孔３７）を開口部３４と離間して形成し、それら貫通孔３５を充填する絶縁材６０を形成した。これにより、絶縁材６０の熱硬化後の冷却時に、開口部３４の各辺における外周縁が外側に引っ張られるため、電子部品５０にかかる圧縮応力を緩和することができる。
（３）各貫通孔３５を長孔状に形成し、１列目の貫通孔３５と２列目の貫通孔３５とを千鳥状に配置した。これにより、開口部３４の周囲に変形しやすい部分（梁部３１Ｃ及び橋部３１Ｄ等）を多数形成できるため、電子部品５０にかかる圧縮応力を緩和することができる。
（４）梁部３１Ｃの幅Ｌ３を、貫通孔３７の幅Ｌ１の１〜２倍程度の長さに設定した。これにより、絶縁樹脂１０１，１０２を貫通孔３５内に充填する際に、貫通孔３５内を充填する樹脂量を十分に確保することができるため、貫通孔３５内に絶縁樹脂１０１，１０２をより好適に充填することができる。
（５）開口部３４及び貫通孔３５の開口幅の狭い側に位置する、絶縁材６０の第１面６０Ａに配線部２２を形成し、その配線部２２の最上層の配線層７５に半導体チップ９１を実装した。このとき、開口部３４及び貫通孔３５の開口幅の狭い側では、開口幅が広い側よりも開口部３４及び貫通孔３５への絶縁樹脂１０１，１０２の埋込性が良好であるため、絶縁材６０の第１面６０Ａに窪みが形成されることが抑制される。したがって、配線の微細化が求められる配線部２２を、平坦性が良好な絶縁材６０の第１面６０Ａに形成することができる。このため、配線部２２内の配線層７１，７３，７５の微細化に容易に対応することができる。
（６）開口部３４及び貫通孔３５に対し、開口幅の広い側から絶縁樹脂１０１を充填するようにした。このとき、開口部３４及び貫通孔３５が絶縁樹脂１０１の供給側からフィルム１００側に向かうに連れて開口幅が小さくなるテーパ状に形成されている。このため、開口部３４及び貫通孔３５への絶縁樹脂１０１の充填性を向上させることができる。
（７）貫通孔３５のデザイン（平面形状及び平面配置）を適宜変更することにより、配線基板２０における応力分布を調整することができる。
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態に対し、貫通孔３５の列数を適宜変更してもよい。貫通孔３５の列数を、１列、２列又は４列以上に変更してもよい。また、貫通孔３６の列数と貫通孔３７の列数とを同じ列数にしてもよい。
・図１０（ａ）に示すように、貫通孔３６の幅を、貫通孔３７の幅よりも広くしてもよい。なお、図示の例では、２列目の貫通孔３６の幅のみを広くしているが、１列目の貫通孔３６の幅も同様に広くできる。
・上記実施形態に対し、貫通孔３５の平面配置を適宜変更してもよい。例えば図７（ｃ）に示したように、貫通孔３５の短手方向に隣接する２つの貫通孔３５を、長辺の位置が一致するように並列に配置してもよい。
・図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、貫通孔３７を省略し、貫通孔３６のみを形成してもよい。このとき、図１０（ｂ）に示すように、各貫通孔３６を、開口部３４の角部周辺のみに形成してもよい。また、図１０（ｃ）に示すように、４つの貫通孔３６によって開口部３４の外周縁をなす各辺の大部分を囲むように各貫通孔３６を形成してもよい。この場合のコア基板３１には、隣接する２つの貫通孔３６の間に橋部３１Ｄが設けられている。なお、図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示した例では、貫通孔３６の列数を１列としているが、貫通孔３６の列数は２列以上であってもよい。
・上記実施形態に対し、貫通孔３５を充填する絶縁材（第１絶縁材）と、開口部３４を充填する絶縁材（第２絶縁材）とを異なる絶縁材で構成してもよい。この場合には、貫通孔３５を充填する絶縁材は、例えばコア基板３１よりも熱膨張率の高い材料であることが好ましく、コア基板３１よりも弾性率の低い材料であることが好ましい。また、開口部３４を充填する絶縁材は、例えばコア基板３１よりも熱膨張率の低い材料であることが好ましく、コア基板３１よりも弾性率の低い材料であることが好ましい。
この場合には、例えば図５（ｂ）に示した工程において、まず、ディスペンサ等を用いて、コア基板３１よりも熱膨張率の高い材料からなる液状の絶縁樹脂を貫通孔３５に充填する。続いて、貫通孔３５に充填された絶縁樹脂を熱硬化した後に、コア基板３１よりも熱膨張率の低い材料からなる絶縁樹脂をラミネートして開口部３４を充填する。
・上記実施形態に対し、開口部３４及び貫通孔３５をストレート形状（断面視略矩形状）に形成してもよい。すなわち、開口部３４及び貫通孔３５の内壁面を、断面視において、コア基板３１の第１面３１Ａに対して略垂直に延びるように形成してもよい。
・上記実施形態に対し、配線部２３の最上層の配線層８５に半導体チップ９１を実装してもよい。
・上記実施形態に対し、配線基板２０に実装される半導体チップ９１の数、その半導体チップ９１の実装の形態（例えば、フリップチップ実装、ワイヤボンディングによる実装、又はこれらの組み合わせ）を適宜変更してもよい。
・上記実施形態に対し、配線基板２０に内蔵される電子部品５０の数を適宜変更してもよい。
・上記実施形態の電子部品５０としては、半導体チップに限らず、チップコンデンサ、チップ抵抗、インダクタ、薄膜コンデンサ等を採用してもよい。
・上記実施形態に対し、配線部２２，２３に含まれる絶縁層と配線層の層数を適宜変更してもよい。
・上記各実施形態並びに各変形例は適宜組み合わせてもよい。
２０ 配線基板
２１ コア部
２２，２３ 配線部
３１ コア基板
３１Ａ 第１面
３１Ｂ 第２面
３１Ｄ 橋部
３４ 開口部
３５ 貫通孔
３６ 貫通孔（第１貫通孔）
３７ 貫通孔（第２貫通孔）
５０ 電子部品
６０ 絶縁材
９０ 半導体装置
９１ 半導体チップ
１００ フィルム
１０１，１０２ 絶縁樹脂

Claims (9)

  1. コア基板と、
    前記コア基板の第１面と該第１面と反対側の第２面との間を貫通し、平面形状が矩形状に形成された開口部と、
    前記コア基板の第１面と第２面との間を貫通し、前記開口部と離間して形成された複数の第１貫通孔と、
    前記開口部内に配置された電子部品と、
    前記第１貫通孔に充填された第１絶縁材と、
    前記開口部の内面と前記電子部品との間に充填された第２絶縁材と、を有し、
    前記第１貫通孔は、平面視において、前記開口部の角部の周囲に、前記角部を構成する前記開口部の２つの辺に沿ってＬ字形に連続して形成されており、
    前記第１絶縁材の弾性率は、前記コア基板の弾性率よりも低いこと、
    を特徴とする配線基板。
  2. コア基板と、
    前記コア基板の第１面と該第１面と反対側の第２面との間を貫通し、平面形状が矩形状に形成された開口部と、
    前記コア基板の第１面と第２面との間を貫通し、前記開口部と離間して形成された複数の第１貫通孔と、
    前記開口部内に配置された電子部品と、
    前記第１貫通孔に充填された第１絶縁材と、
    前記開口部の内面と前記電子部品との間に充填された第２絶縁材と、を有し、
    前記第１貫通孔は、平面視において、前記開口部の角部の周囲に、前記角部を構成する前記開口部の２つの辺に沿ってＬ字形に連続して形成されており、
    前記第１絶縁材の熱膨張率は、前記コア基板の熱膨張率よりも高いこと、
    を特徴とする配線基板。
  3. 前記コア基板の第１面と第２面との間を貫通し、前記開口部及び前記第１貫通孔と離間して形成された複数の第２貫通孔を有し、
    前記複数の第２貫通孔は、平面視において、隣接する前記第１貫通孔の間に、前記開口部の各辺に沿って並設され、
    前記各第２貫通孔は、対向する前記辺に沿って長手が延びる長孔状に形成され、
    前記第１絶縁材は、前記第２貫通孔に充填されていること、
    を特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
  4. 前記開口部の各辺の周囲に複数列の前記第２貫通孔が配列され、
    前記コア基板は、各列に配置された前記第２貫通孔同士の間に設けられた橋部を有し、
    前記第２貫通孔の短手方向に隣接する２列の前記第２貫通孔は、前記２列のうち一方の列に設けられた前記橋部と、前記２列のうち他方の列に設けられた前記第２貫通孔とが対向するように配列されていることを特徴とする請求項３に記載の配線基板。
  5. 前記開口部の各辺の周囲に複数列の前記第２貫通孔が配列され、
    前記第２貫通孔の短手方向に隣接する２つの前記第２貫通孔の間の長さは、前記第２貫通孔の短手方向の長さと同じ、又は前記第２貫通孔の短手方向の長さよりも長いこと、を特徴とする請求項３又は４に記載の配線基板。
  6. 前記開口部の各辺の周囲にＭ列の前記第２貫通孔が配列され、前記開口部の各角部の周囲に前記Ｍ列よりも多いＮ列の前記第１貫通孔が配列されていること、を特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の配線基板。
  7. 前記第１貫通孔の幅は、前記第２貫通孔の短手方向の長さよりも広く設定されていること、を特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の配線基板。
  8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の配線基板と、
    前記コア基板の第１面側に形成された配線部に実装された半導体チップと、を有し、
    前記第１貫通孔は、前記コア基板の第２面側から前記コア基板の第１面側に向かうに連れて幅が小さくなるように形成されていること、を特徴とする半導体装置。
  9. コア基板を準備する工程と、
    前記コア基板の第１面と該第１面と反対側の第２面との間を貫通する開口部と、前記コア基板の第１面と第２面との間を貫通する第１貫通孔とを互いに離間して形成する工程と、
    前記開口部を覆うフィルムを、前記コア基板の第１面側に貼着する工程と、
    前記開口部内に電子部品を配置し、前記電子部品を前記フィルム上に固定する工程と、
    前記第１貫通孔を充填する第１絶縁材を形成する工程と、
    前記開口部を充填し、前記電子部品を固定する第２絶縁材を形成する工程と、
    前記コア基板から前記フィルムを剥離する工程と、を有し、
    前記開口部の平面形状は矩形状に形成され、
    前記第１貫通孔は、平面視において、前記開口部の角部の周囲に、前記角部を構成する前記開口部の２つの辺に沿ってＬ字形に連続して形成されること、を特徴とする配線基板の製造方法。
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