特許 7663393 多層配線基板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-08

(45)【発行日】2025-04-16

(54)【発明の名称】多層配線基板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20250409BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20250409BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 T

H05K3/46 Q

H05K3/46 X

H01L23/12 F

H01L23/12 Q

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021055852

(22)【出願日】2021-03-29

(65)【公開番号】P2022152909

(43)【公開日】2022-10-12

【審査請求日】2023-10-30

(73)【特許権者】

【識別番号】593215380

【氏名又は名称】株式会社伸光製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100123869

【弁理士】

【氏名又は名称】押田 良隆

(72)【発明者】

【氏名】東馬 由和

(72)【発明者】

【氏名】唐澤 翔太

【審査官】沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２４６１４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０１０６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０４５８２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４４５５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０１Ｌ ２３／１２－２３／１５

Ｈ０５Ｋ ３／００

Ｈ０５Ｋ １／１１

Ｈ０５Ｋ ３／４０－ ３／４２

Ｈ０５Ｋ １／００－ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性率αの絶縁層をキャビティの底部とし、前記弾性率αより大きな弾性率βを有する絶縁層をキャビティの側壁部とするキャビティを備えた多層配線基板であって、
前記キャビティの底部に備わる配線が、前記キャビティの底部を構成する絶縁層の表面より突出していることを特徴とする多層配線基板。

【請求項2】

前記弾性率βと前記弾性率αの弾性率差が、２．３ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。

【請求項3】

前記キャビティの底部と前記キャビティの側壁部が、ブラスト加工面であることを特徴とする請求項１または２に記載の多層配線基板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はキャビティを備えた多層配線基板に関する。

【背景技術】

【0002】

電子部品を実装するキャビティを備えた多層配線基板は、一方の面側からキャビティ部分をＮＣ加工機で座ぐり加工することにより、半導体素子等を実装するためのキャビティを形成する。
座ぐり加工する場合には、加工具の先端の深さを高精度に制御して、キャビティ底部に形成された配線の厚さを最大限に残すようにしなければならない。しかし、この加工深さは、ＮＣ加工機の精度や生産における連続加工による累積誤差、層配線基板の厚さのばらつき等によりキャビティ底部に形成された配線の厚さを一定厚さに保つことが困難であった。

【0003】

そこで、例えば特許文献１では、多層配線基板の内層に形成したパターンと加工具とが接触することで電気的に加工深さを検知する技術が開示されている。
この特許文献１に開示された技術を含めて従来の加工では、キャビティ形成後にキャビティ底部の配線表面と絶縁層表面が同じ高さに形成される。

【0004】

ところで、多層配線基板の表面に形成された配線は、表面の絶縁層より高く突出した配線であり、この多層配線基板の表面の配線に半導体素子を搭載する場合とキャビティの底部の配線に半導体素子を搭載する場合では、接合する条件が異なる問題を抱えている。
例えば、多層配線基板の表面の配線は、はんだが配線の表面と側面を覆う接合となるが、キャビティ底部の配線は、はんだが配線の表面のみで接合するため接合強度が下がることになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１０－０２２６４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような状況に鑑み、多層配線基板のキャビティの底部に形成されている配線が、その底部の絶縁層より高く突出した特徴を有する多層配線基板を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、弾性率αの絶縁層をキャビティの底部とし、前記弾性率αより大きな弾性率βを有する絶縁層をキャビティの側壁部とするキャビティを備えた多層配線基板であって、前記キャビティの底部に備わる配線が、前記キャビティの底部を構成する絶縁層の表面より突出していることを特徴とする多層配線基板である。

【0008】

本発明の第２の態様は、第１の態様における前記弾性率βと前記弾性率αの弾性率差が、２．３ＧＰａ以上であることを特徴とする多層配線基板である。

【0009】

本発明の第３の態様は、第１及び第２の態様における前記キャビティの底部と前記キャビティの側壁部が、ブラスト加工面であることを特徴とする多層配線基板である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、キャビティの底部に形成されている配線が、そのキャビティの底部の絶縁層の表面より突出した多層配線基板を得ることができ、配線と、その配線に接合する搭載素子との信頼性を高める工業的に顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の多層配線基板のキャビティ部分を概略的に示した断面図である。

【図2】従来の多層配線基板のキャビティ部分を概略的に示した断面図である。

【図3】本発明の多層配線基板を製造するフローを示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の実施の態様及び従来における実施の態様を図１、図２を用いて説明する。
図１は本発明に係る実施の態様を示す図で、図２は従来における実施の態様を示す図である。
図１、２において、ＡおよびＢは多層配線基板（３層配線基板）である。
なお、３層配線基板を用いて説明しているが、３層を超える多層配線基板においても、同様のキャビティを備える。

【0013】

まず、従来の「キャビティ」を備えた多層配線基板について図２を用いて説明する。
従来の多層配線基板Ｂは、弾性率が同じ絶縁層である基板を積層したもので、その積層する個々の基板にＮＣ加工機を用いて貫通穴加工や必要な加工を施し、必要な層数の基板を積層して多層配線基板とした後、キャビティが必要な位置にＮＣ加工機を用いて座ぐり加工を行うことでキャビティが形成される。

【0014】

図２に示すように、座ぐり加工によって側壁部２１０と底部１１０と必要に応じて配線３００を備えたキャビティ１００が形成される。キャビティ１００の底部１１０の表面は、側壁部２１０を構成する絶縁層４２０である絶縁層４３０と、絶縁層４１０の基板に形成された配線３００が同じ高さを有する。
そして、前述した通りＮＣ加工機の精度や生産時の連続加工による累積誤差、多層配線基板の厚さのばらつき等により、キャビティの底部１１０に形成された配線３００の高さを一定に保つことが難しい。

【0015】

このような従来のキャビティを備える多層配線基板及び、その製造方法に対し、本発明者らは、本発明に係る発想を、基板の種類によってブラスト加工の処理時間が異なることから、絶縁層の弾性率とブラスト加工による加工深さの関係に、課題解決の鍵を見出し、鋭意研究、調査することで、本発明に至ったものである。

【0016】

そこで、本発明者らは、試験材として、弾性率の異なる５種類の絶縁層を準備した（本願では、メーカーカタログの「曲げ弾性率」を「弾性率」と記載）。
次に、それら５種類の試験材の片面に同じ大きさの開口部を有するレジストマスクを形成し、同じ条件でブラスト加工を施して加工深さを測定した。
なお、ブラスト加工は、１種類の条件（砥粒・吐出量・送り速度、等）を用いて、同じ部分を１回加工から４回加工まで行い、その加工深さをマイクロスコープ（ハイロックス社製：ＲＨ－２０００）で測定した。
その結果を表１に示す。

【0017】

【表1】

【0018】

表１より、同じブラスト加工を施しても弾性率の違いにより加工深さが異なることが分かる。
また、絶縁層１に絶縁層２を積層した多層配線基板でも絶縁層１はブラスト加工よって研磨される速度が遅いことから、弾性率に２．３ＧＰａ以上の差があれば、低弾性率の絶縁層を底部とするキャビティがブラスト加工によって作製できることになる。
更に、弾性率が５ＧＰａ以下の絶縁層１と絶縁層２は、１回あたりの平均深さが１０μｍ以下の結果であることから、５ＧＰａ以下の絶縁層をキャビティ底部とし、それより高弾性率の絶縁層である基板を積層して高弾性率の絶縁層を側壁部としたキャビティを製造すると、安定した深さのキャビティを備えた多層配線基板が得られると考えられる。

【0019】

次に、上記のような知見を基に、多層配線基板への適用を行った。
本発明の実施形態を図１に基づき説明する。
図１に示すように、本発明の多層配線基板の一実施形態に係る３層配線基板Ａを用いて説明する。
弾性率αの絶縁層１０（以降、「低弾性率αの絶縁層１０」とも称す）と、その弾性率αより大きな弾性率βの絶縁層２０（以降、「高弾性率βの絶縁層２０」とも称す）を有し、図１に示すようにキャビティ１の底部１１は、低弾性率αの絶縁層１０で形成され、キャビティ１の側壁部２１は、高弾性率βの絶縁層２０で形成されている。

【0020】

このキャビティの底部を構成している低弾性率αの絶縁層１０の基板は、その下に弾性率を問わない絶縁層の基板が積層された構成でもよい。また、キャビティ側壁部２１を構成する高弾性率βの絶縁層２０は、複数の基板が積層された絶縁層でもよい。

【0021】

次に、本発明の多層配線基板の製造フローを、３層配線基板を例にして図３に示す。
図３（１）は、キャビティの底部となる低弾性率αの絶縁層１０に、必要な配線３０等を形成した基板ａを示すものである。
次に、図３（２）に示すように、この基板ａ上に高弾性率βの絶縁層２０と銅箔を積層し、必要な配線３０等を形成する。
そして、図３（３）に示すように、形成した配線３０等と高弾性率βの絶縁層２０の表面にブラスト用レジストマスク４０を形成する。
その後、図３（４）に示すように、ブラスト加工を行う。このブラスト加工により図３（５）に示すように低弾性率αの絶縁層１０が底部となり、高弾性率βの絶縁層２０が側壁部となったキャビティ１が形成される。
そして、図３（６）に示すように、ブラスト用レジストマスク４０を除去することによってキャビティ１を備えた多層配線基板Ａを得ることができる。

【0022】

このようにして、深さ方向の寸法が安定したキャビティを備えた多層配線基板を得ることができると共に、キャビティの底部に露出した配線は、その底部の絶縁層１０の表面より高い、即ち突出した特徴を有している。
図３では、３層配線基板における本発明の特徴を示したが、より多層の配線基板においても同様に深さ方向の寸法が安定したキャビティを備え得ることができる。

【実施例】

【0023】

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。

【実施例1】

【0024】

以下のような工程フローにより、本発明に係る実施態様の多層配線基板である６層配線基板を作製し、評価した。

【0025】

まず、ガラスエポキシ製の絶縁層の両面に銅層を備えた基板材料に貫通穴加工、穴埋め加工、配線加工等を行い、コア基板を作製した。
次に、コア基板の表裏両面に、低弾性率αの絶縁層１０として弾性率２．７ＧＰａのエポキシ系熱硬化樹脂と銅箔を組み合わせ、熱圧着を行って積層した基板を作製した。その積層した基板にビア加工、穴埋め加工、配線加工等を行い、４層基板を作製した。

【0026】

次に、その４層基板の表裏両面に、絶縁層１０の弾性率αより高い弾性率βの絶縁層２０として弾性率３５ＧＰａの熱硬化樹脂と銅箔を組み合わせて熱圧着を行って積層した。そして、貫通穴加工、穴内への銅めっき加工、配線加工等を行い、６層基板を作製した。
次に、６層基板の表面側に、キャビティ部分が開口したブラスト用レジストマスクを形成した。
そして６層基板の表面側からブラスト加工を行った結果、低弾性率αの絶縁層１０を底部とし、弾性率αより高弾性率βの絶縁層２０を側壁部としたキャビティが形成できた。
そのブラスト加工により露出したキャビティの底部に形成されている配線は、底部の絶縁層の表面より高く、突出した形態となることを確認した。

【0027】

このように、キャビティ底部となる基板の絶縁層１０と、その上に積層するキャビティの側壁部となる基板の絶縁層２０との弾性率の関係において、底部となる絶縁層１０の弾性率αが、側壁部となる絶縁層２０の弾性率βより低い弾性率である関係の基板を用いて多層配線基板を作製し、その多層配線基板の表面に所定の開口を備えたレジストマスクを形成して、所定の条件でブラスト加工を行ってキャビティ部分を形成することで、形成された多層配線基板は、弾性率がキャビティの側壁部より低い絶縁層を底部とした深さが一定のキャビティを備えることが確認できた。

【符号の説明】

【0028】

１、１００ キャビティ
１０ 弾性率αの絶縁層
１１ キャビティの底部
２０ 弾性率βの絶縁層（β＞α）
２１、２１０ キャビティの側壁部
３０、３００ 配線
４０ ブラスト用レジストマスク
１１０ 従来加工のキャビティの底部
４１０、４２０ 絶縁層（弾性率不問）
４３０ キャビティの底部の絶縁層
Ａ 本発明例の多層配線基板（３層配線基板）
Ｂ 従来例の多層配線基板（３層配線基板）
ａ 基板

【図1】

【図2】

【図3】