特開 2023-181069 配線基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023181069

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20231214BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023004514

(22)【出願日】2023-01-16

(31)【優先権主張番号】P 2022094360

(32)【優先日】2022-06-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001896

【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】若森 宏喜

(72)【発明者】

【氏名】寺内 伊久哉

(72)【発明者】

【氏名】山田 崇広

【テーマコード（参考）】

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E338AA03

5E338AA16

5E338CD05

5E338CD14

5E338EE27

(57)【要約】

【課題】断線の虞が低減された配線基板の提供。
【解決手段】本発明の配線基板は、絶縁層１０１と、絶縁層１０１上に形成される配線ＥＷを含む導体層１０２と、を備えている。配線ＥＷは、互いに配線厚さが異なる第１の領域ＷＡ１及び第２の領域ＷＡ２を含んでおり、第２の領域ＷＡ２における配線幅は、第１の領域ＷＡ１における配線幅よりも小さく、第２の領域ＷＡ２における配線厚さは、第１の領域ＷＡ１における配線厚さよりも大きい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層と、前記絶縁層上に形成される配線を含む導体層と、を備える、配線基板であって、
前記配線は、互いに配線厚さが異なる第１の領域及び第２の領域を含んでおり、
前記第２の領域における配線幅は、前記第１の領域における配線幅よりも小さく、
前記第２の領域における配線厚さは、前記第１の領域における配線厚さよりも大きい。

【請求項2】

請求項１記載の配線基板であって、前記第１の領域における前記配線の長さ方向に直交する断面の面積と、前記第２の領域における前記配線の長さ方向に直交する断面の面積とは、略等しい。

【請求項3】

請求項１記載の配線基板であって、前記第２の領域における配線幅は９０μｍ以下であり、配線厚さは１８μｍ以上である。

【請求項4】

請求項１記載の配線基板であって、
前記配線は、前記第１の領域と前記第２の領域との間に介在する第３の領域をさらに含み、
前記第３の領域における配線幅は、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて漸移的に減少し、
前記第３の領域における配線厚さは、前記第１の領域から前記第２の領域に向けて漸移的に増大する。

【請求項5】

請求項４記載の配線基板であって、前記第１の領域における配線幅方向に沿った断面の面積と、前記第２の領域における配線幅方向に沿った断面の面積と、前記第３の領域における配線幅方向に沿った断面の面積とは、略等しい。

【請求項6】

請求項１記載の配線基板であって、
前記第１の領域における配線幅と前記第２の領域における配線幅との差は、１０μｍ以下であり、
前記第１の領域における配線厚さと前記第２の領域における配線厚さとの差は、１５μｍ以下である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配線基板に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示されている配線基板の製造方法では、配線導体を構成する電解銅めっき層の上面が研磨され、配線導体の厚さが均一にされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００３－２５８４１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示される製造方法により製造される配線基板では、配線導体の厚さは、配線導体の粗密やパターン幅に関係なく研磨により一定にされている。配線の幅が比較的小さい場合には、配線の厚さが減少することで断線の虞が高まる場合があると考えられる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の配線基板は、絶縁層と、前記絶縁層上に形成される配線を含む導体層と、を備えている。前記配線は、互いに配線厚さが異なる第１の領域及び第２の領域を含んでおり、前記第２の領域における配線幅は、前記第１の領域における配線幅よりも小さく、前記第２の領域における配線厚さは、前記第１の領域における配線厚さよりも大きい。

【0006】

本発明の実施形態によれば、同一の配線における配線幅の比較的小さい領域（第２の領域）においては、配線幅の比較的大きい領域（第１の領域）に対して、配線厚さは大きい。配線幅が比較的小さい領域での断線の虞は低減され得ると考えられる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】一実施形態の配線基板の一例を示す平面図。

【図2A】図１におけるＡ－Ａ線に沿った断面図。

【図2B】図１におけるＢ－Ｂ線に沿った断面図。

【図3A】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【図3B】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【図3C】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【図3D】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【図3E】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【図3F】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【図3G】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【図3H】一実施形態の配線基板の製造方法の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

本発明の実施形態の配線基板が図面を参照しながら説明される。以下、参照される図面においては、各構成要素の正確な比率を示すことは意図されておらず、本実施形態の特徴が理解され易いように描かれている。

【0009】

図１には、一実施形態の配線基板の一例である配線基板の平面図が示されている。図２Ａには、図１におけるＡ－Ａ線に沿った断面図が示され、図２Ｂには、図１におけるＢ－Ｂ線沿った断面図が示されている。なお、図１に示される平面図及び図２Ａ、２Ｂに示される断面図は、実施形態の配線基板が有し得る複数の絶縁層及び導体層のうち、実施形態の配線基板が有すべき任意の１層の導体層１０２及び絶縁層１０１の一部分を示している。導体層１０２の絶縁層１０１と反対側には、さらなる絶縁層が積層される場合がある。また、絶縁層１０１の導体層１０２と反対側には、更なる導体層が形成される場合がある。

【0010】

なお、本実施形態の配線基板の説明においては、絶縁層１０１の厚さ方向において、導体層１０２が形成される側を、「上」、「上側」と称し、導体層１０２が形成される側に対して反対側を、「下」、「下側」と称する。

【0011】

絶縁層１０１は、例えば、所謂ビルドアップ配線基板の形態の配線基板を構成し得る複数の絶縁層の内の任意の一層の絶縁層であり、例えば、エポキシ樹脂を用いて形成され得る。絶縁層１０１は、例えば、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）又はフェノール樹脂などの絶縁性樹脂を用いて形成される場合もある。絶縁層１０１は、ガラス繊維などの補強材（芯材）及び／又はシリカ、アルミナなどの無機フィラーを含む場合がある。

【0012】

絶縁層１０１上に形成される導体層１０２は、銅又はニッケルなどの任意の金属を用いて形成され得る。導体層１０２は、例えば、銅箔などの金属箔、及び／又は、めっきもしくはスパッタリングなどで形成される金属膜によって構成され得る。図示の例では、絶縁層１０１の表面上に形成されている導体層１０２は、無電解めっき膜層１０２ｎ（好ましくは無電解銅めっき膜）、及び電解めっき膜層１０２ｅ（好ましくは電解銅めっき膜）を含む２層構造を有している。しかし、導体層１０２の構造は、無電解めっき膜層１０２ｎ及び電解めっき膜層１０２ｅの２層構造に限定されない。導体層１０２は金属箔層、無電解めっき膜層、及び電解めっき膜層を含む３層以上の層構造を有する場合があり得る。

【0013】

実施形態の配線基板に含まれる導体層１０２は、その導体パターンとして配線ＥＷを有するようにパターニングされている。図示される３本の配線ＥＷは、それぞれ、配線ＥＷの長さ方向において、配線幅の異なる複数の領域を有している。具体的には、配線ＥＷは、配線幅が比較的大きい第１の領域ＷＡ１、及び、第１の領域ＷＡ１よりも配線幅の小さい第２の領域ＷＡ２を有している。第１の領域ＷＡ１における配線幅Ａ１は第２の領域ＷＡ２における配線幅Ａ２よりも大きい。また、図示の例では、複数の配線ＥＷのそれぞれは、導体層１０２に含まれる、平面方向（絶縁層１０１の表面の延在方向）おいて拡がる所謂ベタパターンＢＰと隣接している。

【0014】

図２Ａには、配線ＥＷの第１の領域ＷＡ１に対応する部分の配線幅方向に沿った断面が示され、図２Ｂには、配線ＥＷの第２の領域ＷＡ２に対応する部分の配線幅方向に沿った断面が示されている。図２Ａと図２Ｂとの比較から理解されるように、配線ＥＷの厚さについて、第２の領域ＷＡ２における配線厚さＴ２が、第１の領域ＷＡ１における配線厚さＴ１よりも大きい。すなわち、配線ＥＷは、配線幅が比較的大きく、且つ、配線厚さが比較的小さい第１の領域ＷＡ１と、配線幅が比較的小さく、且つ、配線厚さが比較的大きい第２の領域ＷＡ２とを有している。

【0015】

第２の領域ＷＡ２の配線幅Ａ２は第１の領域ＷＡ１の配線幅Ａ１より小さく、第２の領域ＷＡ２の配線厚さＴ２は第１の領域ＷＡ１の配線厚さＴ１より大きい。このように、配線ＥＷの比較的配線幅が小さい第２の領域ＷＡ２において、配線厚さが比較的大きくされていることによって、配線ＥＷの、特に第２の領域ＷＡ２における断線の虞が低減される場合がある。

【0016】

例えば、具体的には、配線ＥＷの第１の領域ＷＡ１においては、配線幅は、１２μｍ～９５μｍ程度に形成され、配線厚さは８μｍ～１５μｍ程度とされ得る。これに対して、配線ＥＷの第２の領域ＷＡ２においては、配線幅は、７μｍ～９０μｍ程度に形成され、配線厚さは１２μｍ～１８μｍ程度とされ得る。

【0017】

配線ＥＷの比較的配線幅が小さい第２の領域ＷＡ２において、配線厚さが比較的大きくされていることにより、同一の配線ＥＷ内における抵抗値のばらつきの程度を小さく抑制することが可能となり得る。すなわち、同一の配線ＥＷ内における、配線幅方向に沿った、配線の長さ方向に直交する断面の面積（断面積）のばらつきの程度が抑制される場合がある。

【0018】

具体的には、配線ＥＷの、配線幅が比較的大きい第１の領域ＷＡ１における配線の長さ方向に直交する断面の面積と、配線幅が比較的小さい第２の領域ＷＡ２における配線の長さ方向に直交する断面の面積との差異は、それぞれの領域における配線厚さが調整されていることにより、抑制され得る。例えば、第１の領域ＷＡ１における配線ＥＷの配線幅Ａ１が３０μｍ程度であり第２の領域ＷＡ２における配線幅Ａ２が２０μｍ程度である場合には、第１の領域ＷＡ１における配線ＥＷの配線厚さＴ１が１０μｍ程度とされ第２の領域ＷＡ２における配線厚さＴ２が１５μｍ程度とされ得る。

【0019】

好ましくは、第１の領域ＷＡ１における配線幅方向に沿った、配線の長さ方向に直交する断面の面積と、第２の領域ＷＡ２における配線幅方向に沿った、配線の長さ方向に直交する断面の面積とは、略一定とされ得る。換言すれば、配線ＥＷの第１の領域ＷＡ１における配線長さ方向における単位長さ当たりの電気抵抗値と、配線ＥＷの第２の領域ＷＡ２における配線長さ方向における単位長さ当たりの電気抵抗値とは、略等しい値を有し得る。上述されたように、第１の領域ＷＡ１における配線幅Ａ１及び配線厚さＴ１と、第２の領域ＷＡ２における配線幅Ａ２及び配線厚さＴ２との関係が調整されていることにより、断線の虞が低減されると共に抵抗値のばらつきが抑えられる配線ＥＷが提供され得る。

【0020】

なお、導体層１０２内における導体厚さの差異の程度は、導体層１０２上に被覆され得るさらなる絶縁層と、導体層１０２及び導体層１０２のパターン間に露出する絶縁層１０１との密着の観点から、小さい方が望ましい場合がある。従って、配線ＥＷにおける、第１の領域ＷＡ１の配線厚さと第２の領域ＷＡ２の配線厚さとの差は１５μｍ以下であることが望ましい場合がある。また、同一の配線ＥＷ内での配線幅の差異（第１の領域ＷＡ１における配線幅と第２の領域ＷＡ２における配線幅との差異）は、同一の配線内における抵抗値の変化を抑制しながらも、配線厚さの差異を抑制させる観点から３０μｍ以下とされていることが好ましく、１０μｍ以下とされることがさらに好ましい。

【0021】

配線基板の製造方法の説明において後述されるように、導体層１０２の形成においては、配線ＥＷ周囲に形成されるべき導体の存在量の調整により、配線ＥＷの厚さの調整が比較的精度高く実現される場合がある。従って、形成される導体層１０２では、配線ＥＷの第１の領域ＷＡ１の周囲に存在する導体の量と、第２の領域ＷＡ２の周囲に存在する導体の量とが異なる場合がある。

【0022】

図１に示されるように、第１の領域ＷＡ１と第２の領域ＷＡ２との間には、第１の領域ＷＡ１から第２の領域ＷＡ２へと漸移的に配線幅が減少する領域が形成されている。第１の領域ＷＡ１と第２の領域ＷＡ２との間に介在している漸移的に配線幅が変化する領域は第３の領域ＷＡ３と称される。配線幅が第１の領域ＷＡ１から第２の領域ＷＡ２に向けて漸移的に減少している第３の領域ＷＡ３においては、配線厚さが第１の領域ＷＡ１から第２の領域ＷＡ２に向けて漸移的に増加している。

【0023】

第１の領域ＷＡ１における配線の長さ方向に直交する断面の面積と、第２の領域ＷＡ２における配線の長さ方向に直交する断面の面積とが、略一定とされることが上述されたように、第３の領域ＷＡ３における配線の長さ方向に直交する断面の面積も、第１の領域ＷＡ１及び第２の領域ＷＡ２の断面積と略一定にされ得る。

【0024】

この場合、第３の領域ＷＡ３において、漸移的な配線幅の変化に伴って、断面積が一定となるように、配線厚さが漸移的に変化し得る。具体的には、第３の領域ＷＡ３においては、第１の領域ＷＡ１から第２の領域ＷＡ２にむけて漸移的に配線幅が減少するのに伴って、第１の領域ＷＡ１から第２の領域ＷＡ２にむけて、断面積が一定となるように、漸移的に配線厚さが増大し得る。これにより、同一の配線ＥＷにおける単位長さ当たりの電気抵抗値は略一定である場合があり得る。

【0025】

実施形態の配線基板は、任意の一般的な配線基板の製造方法によって製造され得る。図３Ａ～図３Ｈを参照して、図１に示される、配線基板が有する絶縁層１０１上の導体層１０２が製造される場合を例に、配線基板の製造方法が説明される。なお、以下、図３Ａ～図３Ｈを参照して説明される製造方法においては、図２Ａ及び図２Ｂと同様に、配線基板の絶縁層１０１及び導体層１０２に対応する部分の断面図が示され、特に、導体層１０２の製造について説明される。

【0026】

先ず、図３Ａに示されるように、絶縁層１０１の積層までが完了した積層体が用意される。絶縁層１０１としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）又はフェノール樹脂などの絶縁性樹脂を含む樹脂フィルムが用いられ得る。絶縁層１０１の一方の表面上の全体に亘って金属膜層１０２ｎが形成される。例えば、無電解めっきによって、無電解銅めっき膜層である金属膜層１０２ｎが形成される。金属膜層１０２ｎは、例えば、銅を含むターゲットを用いたスパッタリングによって形成される場合があり得る。

【0027】

次いで、図３Ｂに示されるように、金属膜層１０２ｎ上には、電解めっき用のめっきレジスト１０２ｒが形成される。例えば、金属膜層１０２ｎ上の全域を被覆するように、例えば、感光性のポリヒドロキシエーテル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、又はポリイミド樹脂などを含むめっきレジスト１０２ｒが、例えば、スプレーコーティング又はフィルムの貼り付けなどによって全域に形成される。

【0028】

次いで、図３Ｃ、及び、図３Ｄに示されるように、めっきレジスト１０２ｒに開口が形成される。めっきレジスト１０２ｒには、導体層１０２が有するべき、配線ＥＷ及びベタパターンＢＰを有する導体パターン（図１参照）に応じた、開口が形成される。なお、図３Ｃ及び後に参照する図３Ｅ、図３Ｇには、実施形態の配線基板の説明において参照された、図２Ａに示される第１の領域ＷＡ１の断面に対応する部分が示されており、図３Ｄ及び後に参照する図３Ｆ、図３Ｈには、図２Ｂに示される第２の領域ＷＡ２の断面に対応する部分が示されている。

【0029】

めっきレジスト１０２ｒの開口は、例えば、適切な開口パターンを有するマスクを用いた露光及び現像によって形成され得る。具体的には、めっきレジスト１０２ｒには、形成されるべき配線ＥＷのパターンに従った開口ＷＯ、及び、形成されるべきベタパターンＢＰに従った開口ＰＯが形成される。

【0030】

図３Ｃと図３Ｄとの比較から理解されるように、形成されるべき配線ＥＷの第２の領域ＷＡ２に対応する部分の開口ＷＯの開口幅は、第１の領域ＷＡ１に対応する部分の開口ＷＯの開口幅よりも小さく形成される。形成されるべき配線ＥＷの第２の領域ＷＡ２に対応する部分の開口ＷＯの開口幅は７μｍ～９０μｍ程度に形成され、形成されるべき配線ＥＷの第１の領域ＷＡ１に対応する部分の開口ＷＯの開口幅は１２μｍ～９５μｍ程度に形成され得る。

【0031】

開口ＷＯに隣接して形成される開口ＰＯは、平面視において、第１の領域ＷＡ１に対応する部分の開口ＷＯの周囲の領域の面積に占める開口ＷＯ、ＰＯの面積の割合と、第２の領域ＷＡ２に対応する部分の開口ＷＯの周囲の領域の面積に占める開口ＷＯ、ＰＯの面積の割合とが異なるように形成され得る。

【0032】

第２の領域ＷＡ２に対応する開口ＷＯの周囲の領域における開口ＷＯ、ＰＯが占める面積の割合が、第１の領域ＷＡ１に対応する開口ＷＯの周囲の領域における開口ＷＯ、ＰＯが占める面積の割合よりも小さくなるように開口ＰＯが形成されることにより、続く、図３Ｅ、及び図３Ｆを参照して説明される電解めっき層１０２ｅの形成が良好に実現され得る。図３Ｅ、及び、図３Ｆ、に示されるような、開口ＷＯ内への厚さの異なる電解めっき層１０２ｅの充填が良好に実現される場合がある。

【0033】

次いで、図３Ｅ、及び、図３Ｆに示されるように、開口ＷＯ、ＰＯ内に、電解めっきにより導体が充填され、電解めっき層１０２ｅが形成される。金属膜層１０２ｎをシード層として用いた電解めっきにより、めっきレジスト１０２ｒの開口ＷＯの内部が導体で充填され配線ＥＷを構成する電解めっき層１０２ｅが形成されると共に、開口ＰＯの内部が導体で充填され配線ＥＷ周囲のベタパターンを構成する電解めっき層１０２ｅが形成される。

【0034】

電解めっき層１０２ｅの形成においては、図３Ｅ及び図３Ｆに示されるように、図３Ｆに示される、形成される配線ＥＷの第２の領域ＷＡ２に対応する部分の電解めっき層１０２ｅは、図３Ｅに示される、形成される配線ＥＷの第１の領域ＷＡ１に対応する部分の電解めっき層１０２ｅよりも厚さが大きく形成される。上述されたような、開口ＷＯ周囲の領域における開口ＰＯが占める割合が異なる場合、開口ＷＯ、ＰＯ内に形成される電解めっき層１０２ｅの厚さが異なり得る。具体的には、開口ＷＯ及び開口ＰＯの配置に関連した電流密度の分布に伴う、電解めっきの条件（温度、めっき時間など）の適切な調整により、開口ＷＯ周囲の領域における開口ＰＯが占める割合が異なる領域での厚さが異なる電解めっき層１０２ｅが、比較的良好に形成される場合がある。

【0035】

第１の領域ＷＡ１に対応する、図３Ｅに示される配線ＥＷの配線厚さ（金属膜層１０２ｎ及び電解めっき層１０２ｅの厚さ）は、開口ＷＯの幅（配線幅）が１２μｍ～９５μｍである場合には、８μｍ～１５μｍとなるように形成され得る。これに比して、第２の領域ＷＡ２に対応する、図３Ｆに示される、配線ＥＷの配線厚さは、開口ＷＯの幅が７μｍ～９０μｍである場合には、１２μｍ～１８μｍとなるように形成され得る。このように、配線幅に対する配線厚さが調整され得ることにより、形成される配線ＥＷの第１の領域ＷＡ１と第２の領域ＷＡ２とにおける配線の断面積が略等しく調整される場合があり得る。

【0036】

次いで、図３Ｇ及び図３Ｈに示されるように、めっきレジスト１０２ｒが除去されると共に、めっきレジスト１０２ｒの除去により露出する金属膜層１０２ｎがエッチングにより除去される。配線ＥＷを含む導体層１０２の形成が完了する。配線基板の製造においては、導体層１０２の形成が完了した後、導体層１０２上に任意の更なる絶縁層及び導体層が積層される場合がある。

【0037】

実施形態の配線基板は、配線基板が備える導体層１０２が、図示される構造、並びに、本明細書において例示される構造、形状、及び材料を備えるものに限定されない。導体層１０２に含まれる配線ＥＷは、少なくとも配線幅が比較的大きく配線厚さが比較的小さい第１の領域ＷＡ１と、第１の領域ＷＡ１よりも配線幅が小さく配線厚さの大きい第２の領域ＷＡ２とを有していればよい。配線ＥＷは、第１の領域ＷＡ１及び第２の領域ＷＡ２と配線幅並びに配線厚さが異なる更なる第４の領域をも有する場合がある。また、配線基板が備える絶縁層１０１には、導体層１０２と、導体層１０２と反対側に形成され得る導体層とを接続するビア導体が形成され得る。

【符号の説明】

【0038】

１０１ 絶縁層
１０２ 導体層
１０２ｎ 金属膜層
１０２ｅ 電解めっき層
１０２ｒ めっきレジスト
ＥＷ 配線
ＢＰ ベタパターン
ＷＯ、ＰＯ 開口
ＷＡ１ 第１の領域
ＷＡ２ 第２の領域

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図3F】

【図3G】

【図3H】