JP2024062066A

JP2024062066A - 配線基板

Info

Publication number: JP2024062066A
Application number: JP2022169822A
Authority: JP
Inventors: 俊樹古谷; Toshiki Furuya; 雅桑原; Masa Kuwahara; 進籠橋; Susumu Kagohashi
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2022-10-24
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2024-05-09

Abstract

【課題】絶縁層上面の信号配線間で伝送速度の差が小さい配線基板を提供する。【解決手段】コア基板ＣＳと、第１ビルドアップ部ＢＵ１と、第２ビルドアップ部ＢＵ２と、第３ビルドアップ部ＢＵ３と、第４ビルドアップ部ＢＵ４と、を有する配線基板であって、配線基板の最も外側の面は、第３ビルドアップ部の最外面、及び、第４ビルドアップ部の最外面で構成されており、第３導体層に含まれる配線における配線幅の最小値は、第１導体層、第２導体層、及び、第４導体層に含まれる配線における配線幅の最小値よりも小さく、第３導体層に含まれる配線における配線間距離の最小値は、第１導体層、第２導体層、及び、第４導体層に含まれる配線における配線間距離の最小値よりも小さく、第３絶縁層は、無機粒子と樹脂を含み、第３導体層で覆われる第３絶縁層の上面は、樹脂で形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のビルドアップ部を有する配線基板に関する。

特許文献１は、複数のビルドアップ部を有する配線基板の一例を開示している。特許文献１に開示されている技術では、図４に示すように、絶縁層５１は樹脂５２と粒子５３とで形成されていて、絶縁層上面が樹脂５２と粒子５３とで形成されている。絶縁層上面には配線（図示せず）が形成されている。

特開２０１９－８３３０３号公報

この場合、図４に示すように、絶縁層５１の上面５１ａに樹脂５２と粒子５３とが露出しているため、絶縁層５１の上面５１ａの比誘電率は均一でない。そのため、絶縁層５１の上面５１ａ上に形成した信号配線間で伝送速度の差が大きくなっていた。

本発明に係る配線基板は、第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有するコア基板と、前記第１面上に形成され、交互に積層される複数の第１絶縁層及び複数の第１導体層を含む第１ビルドアップ部と、前記第２面上に形成され、交互に積層される複数の第２絶縁層及び複数の第２導体層を含む第２ビルドアップ部と、前記第１ビルドアップ部上に形成され、交互に積層される複数の第３絶縁層及び複数の第３導体層を含む第３ビルドアップ部と、前記第２ビルドアップ部上に形成され、交互に積層される少なくとも１層の第４絶縁層及び少なくとも１層の第４導体層を含む第４ビルドアップ部と、を有する配線基板であって、前記配線基板の最も外側の面は、前記第３ビルドアップ部の最外面、及び、前記第４ビルドアップ部の最外面で構成されており、前記第３導体層に含まれる配線における配線幅の最小値は、前記第１導体層、前記第２導体層、及び、前記第４導体層に含まれる配線における配線幅の最小値よりも小さく、前記第３導体層に含まれる配線における配線間距離の最小値は、前記第１導体層、前記第２導体層、及び、前記第４導体層に含まれる配線における配線間距離の最小値よりも小さく、前記第３絶縁層は、無機粒子と樹脂を含み、前記第３導体層で覆われる前記第３絶縁層の上面は、前記樹脂で形成されている。

本発明に係る配線基板におけるビルドアップ部の一実施形態を模式的に示す断面図である。本発明に係る配線基板における第３ビルドアップ部の各層の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。第３ビルドアップ部の各層の製造方法の一実施形態を模式的に示す断面図である。従来の複数のビルドアップ部を有する配線基板の一例を示す図である。

＜本発明の配線基板について＞
本発明の配線基板の一実施形態が、図面を参照して説明される。なお、図１～図３に示す例において、各部材の寸法、特に高さ方向の寸法については、本発明の特徴をより良く理解できるようにするために、実際の寸法とは異なる寸法で記載している。

図１は、本発明に係る配線基板におけるビルドアップ部の一実施形態を説明するための断面図である。図１において、ＣＳは、例えば図中上側の第１面ＣＳ１および下側の第２面ＣＳ２を有するコア基板である。ＢＵ１は、コア基板ＣＳの第１面ＣＳ１上に形成され、交互に積層される複数の第１絶縁層１２及び複数の第１導体層１１を含む第１ビルドアップ部である。ＢＵ２は、コア基板ＣＳの第２面ＣＳ２上に形成され、交互に積層される複数の第２絶縁層２２及び複数の第２導体層２１を含む第２ビルドアップ部である。ＢＵ３は、第１ビルドアップ部ＢＵ１上に形成され、交互に積層される複数の第３絶縁層３２及び複数の第３導体層３１を含む第３ビルドアップ部である。ＢＵ４は、第２ビルドアップ部ＢＵ２上に形成され、交互に積層される少なくとも1層の第４絶縁層４２及び少なくとも１層の第４導体層４１を含む第４ビルドアップ部である。本実施形態では、上記構成の配線基板１の第３ビルドアップ部ＢＵ３上に、チップ１およびチップ２が搭載されている。

本発明に係る配線基板の特徴は、第３ビルドアップ部ＢＵ３の構造にある。すなわち、第３導体層に含まれる配線における配線幅および配線間距離の最小値は、第１導体層、第２導体層、及び、第４導体層に含まれる配線における配線幅および配線間距離の最小値よりも小さい。また、第３絶縁層は、無機粒子と樹脂を含む。さらに、第３導体層で覆われる第３絶縁層の上面は、樹脂で形成されている。本発明に係る配線基板では、第３ビルドアップ部ＢＵ３が、上記構成を備えることで、第３ビルドアップ部ＢＵ３における配線の高密度化を達成でき、配線間での信号の伝送速度の差を少なくすることができる。

図２は、本発明に係る配線基板における第３ビルドアップ部ＢＵ３の各層の一実施形態を説明するための断面図である。図２において、説明の対象となる層Ｌ１の下層Ｌ２は、第３導体層３１、および、樹脂３３と無機粒子３４とからなる第３絶縁層３２から構成されている。説明の対象となる層Ｌ１は下層Ｌ２上に連続して形成されている。層Ｌ１は、第３導体層３１、および、樹脂３３と無機粒子３４とからなる第３絶縁層３２から構成されている。第３導体層３１は、下層Ｌ２の第３導体層３１と電気的に接続している導体パッド３１ａと配線３１ｂとから構成されている。導体パッド３１ａは、層Ｌ１の第３絶縁層３２内に形成された開口３７内のビア導体上、および、第３絶縁層３２の上面３２ａ上に形成されている。配線３１ｂは第３絶縁層３２の上面３２ａ上に形成されている。

ここで、第３絶縁層３２の上面３２ａは、樹脂３３で形成されている。すなわち、第３絶縁層３２の上面３２ａは、樹脂３３のみで形成されており、無機粒子３４は露出していない。そのため、層Ｌ１の第３絶縁層３２の上面３２ａが平坦となり、第３絶縁層３２の上面３２ａの比誘電率を均一とすることができる。その結果、第３絶縁層３２の上面３２ａに形成された配線３１ｂ間で信号の伝送速度の差を少なくすることができる。本発明に係る配線基板の第３ビルドアップ部ＢＵ３は、上述した層Ｌ１、Ｌ２を複数積層して構成されている。

＜本発明の配線基板の特徴となる第３ビルドアップ部ＢＵ３の製造方法について＞
第１ビルドアップ部ＢＵ１、第２ビルドアップ部ＢＵ２、および、第４ビルドアップ部ＢＵ４については、交互に積層される複数の第１絶縁層１２及び複数の第１導体層１１の形成、交互に積層される複数の第２絶縁層２２及び複数の第２導体層２１の形成、および、交互に積層される少なくとも1層の第４絶縁層４２及び少なくとも１層の第４導体層４１の形成を、従来から公知の方法で行うことができる。ここでは、それらの詳細については説明を省いている。

図３Ａ～図３Ｈを参照にして、本発明の配線基板の特徴となる第３ビルドアップ部ＢＵ３の製造方法について説明する。

まず、図３Ａに示すように、下層Ｌ２上に、対象となる層Ｌ１の樹脂３３と無機粒子３４とからなる第３絶縁層３２および保護膜３６を形成する。第３絶縁層３２の上面３２ａは樹脂３３のみで形成されており、無機粒子３４は露出していない。そのため、第３絶縁層３２の上面３２ａには凹凸が形成されていない。保護膜３６は第３絶縁層３２の上面３２ａを完全に覆っている。保護膜３６の例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムである。保護膜３６と第３絶縁層３２の上面３２ａとの間に離型剤が形成されている。

次に、図３Ｂに示されるように、保護膜３６の上からレーザ光が照射される。レーザ光は保護膜３６と第３絶縁層３２とを同時に貫通する。これにより、下層Ｌ２の第３導体層３１と導体パッド３１ａとを接続するビア導体形成用の開口３７が形成される。レーザ光は、例えばＵＶレーザ光、ＣＯ_２レーザ光である。開口３７により下層の第３導体層３１が露出される。開口３７が形成される時、第３絶縁層３２の上面３２ａは保護膜３６で覆われている。そのため、開口３７が形成される時、樹脂３３が飛散しても、第３絶縁層３２の上面３２ａへの樹脂３３の付着が抑制される。

次に、図３Ｃに示されるように、第３絶縁層３２の上面３２ａを保護膜３６で覆った状態で、開口３７内に対しドライプロセス（プラズマ）でデスミア処理を行う。これにより、開口３７の内壁面３７ａは粗化されるが、第３絶縁層３２の上面３２ａは粗化されない。第３絶縁層３２の上面３２ａは粗化されないため、第３絶縁層３２の上面３２ａは樹脂３３のみで形成される。

次に、図３Ｄに示されるように、第３絶縁層３２の上面３２ａから保護膜３６が除去される。保護膜３６の除去後、第３絶縁層３２の上面３２ａを荒らすことは行われない。

次に、図３Ｅに示されるように、第３絶縁層３２の上面３２ａ上にシード層３１ｃが形成される。シード層３１ｃはスパッタによって形成される。シード層３１ｃの形成はドライプロセスで行われる。シード層３１ｃは開口３７から露出する下層の第３導体層３１の上面と開口３７の内壁面３７ａにも形成される。シード層３１ｃは銅で形成される。

次に、図３Ｆに示されるように、シード層３１ｃ上にめっきレジスト３８が形成される。めっきレジスト３８は、導体パッド３１ａと配線３１ｂとからなる第３導体層３１を形成するための開口を有する。

次に、図３Ｇに示されるように、めっきレジスト３８から露出するシード層３１ｃ上に電解めっき膜３１ｄが形成される。電解めっき膜３１ｄは開口３７を充填する。第３絶縁層３２の上面３２ａ上のシード層３１ｃと電解めっき膜３１ｄによって、２つの配線３１ｂ、３１ｂが形成される。開口３７内のシード層３１ｃと電解めっき膜３１ｄによって、開口３７内にビア導体と、その上に導体パッド３１ａが形成される。２つの配線３１ｂ、３１ｂによってペア配線が形成される。

その後、めっきレジスト３８が除去される。また、導体パッド３１ａおよび配線３１から露出するシード層３１ｃが除去される。これにより、図３Ｈに示されるように、本発明の一実施形態に係る配線基板が得られる。

本発明の一実施形態に係る配線基板では、第３ビルドアップ部ＢＵ３において、第３絶縁層３２の上面３２ａは樹脂３３で形成されている。上面３２ａには無機粒子３４が露出しない。上面３２ａには凹凸が形成されない。そのため、第３絶縁層３２の上面３２ａ近傍部分の比誘電率の標準偏差が大きくなることが抑制され、比誘電率は場所によって大きく変わらない。その結果、ペア配線３１ｂ、３１ｂが上面３２ａに接していても、ペア配線３１ｂ、３１ｂ間の電気信号の伝搬速度の差を小さくすることができる。そのため、本発明の一実施形態に係る配線基板の第３ビルドアップ部ＢＵ３では、ノイズが抑制される。また、本発明の一実施形態に係る配線基板の第３ビルドアップ部ＢＵ３では、ロジックＩＣが実装されても、ペア配線を構成する一方の配線３１ｂで伝達されるデータと他方の配線３１ｂで伝達されるデータがロジックＩＣにほぼ遅延なく到達する。そのため、ロジックＩＣの誤動作を抑制することができる。ペア配線を構成する一方の配線３１ｂの長さと他方の配線３１ｂの長さが５ｍｍ以上であっても、両者の伝搬速度の差を小さくすることができる。ペア配線を構成する一方の配線３１ｂの長さと他方の配線３１ｂの長さが１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であっても、ロジックＩＣの誤動作を抑制することができる。その結果、高い品質を有する配線基板１が提供される。

本発明の一実施形態に係る配線基板では、第３ビルドアップ部ＢＵ３において、第３絶縁層３２の厚さは配線３１ｂの厚さの２倍以上である。配線基板がヒートサイクルを受けると、開口３７の内壁面３７ａとビア導体との間に加わるストレスは、上面３２ａと配線３１ｂとの間に加わるストレスより大きいと考えられる。また、開口３７の内壁面３７ａは凹凸を有する。そのため、開口３７の内壁面３７ａとビア導体との間の密着強度は、上面３２ａと配線３１ｂとの間の密着強度より高い。そのため、ビア導体は第３絶縁層３２から剥離し難い。

本発明の一実施形態に係る配線基板では、第３ビルドアップ部ＢＵ３において、シード層３１ｃはスパッタで形成される。シード層３１ｃを形成する粒子は上面３２ａと垂直に衝突する。そのため、上面３２ａとシード層３１ｃとの密着強度は高い。一方、シード層３１ｃを形成する粒子は開口３７の内壁面３７ａに斜めに衝突する。ただし、開口３７の内壁面３７ａは凹凸を有する。そのため、シード層３１ｃと開口３７の内壁面３７ａとの間の密着強度は高い。上面３２ａが凹凸を有していなく、且つ、開口３７の内壁面３７ａが凹凸を有しても、配線３１ｂと上面３２ａとの間の密着強度とビア導体と開口３７の内壁面３７ａとの間の密着強度の差を小さくすることができる。配線３１ｂと上面３２ａとの間の界面にストレスが集中し難い。ビア導体と開口３７の内壁面３７ａとの間の界面にストレスが集中し難い。そのため、配線基板１がヒートサイクルを受けても、ビア導体は第３絶縁層３２から剥離し難い。そのため、高い品質を有する配線基板が提供される。

また、本発明の一実施形態に係る配線基板では、第３ビルドアップ部ＢＵ３における好適例として、第３導体層３１の配線３１ｂの最小の配線幅が３μｍ以下、最小の配線間隔が３μｍ以下であることが好ましい。このように、第３ビルドアップ部ＢＵ３が、配線幅及び配線間距離が比較的小さい配線３１ｂを有していることにより、表層部に比較的高密度の配線３１ｂを有する配線基板が実現され得る。配線基板の表層部において搬送される電気信号に対応した、より適切な配線が提供され得る。第３ビルドアップ部ＢＵ３上に、より高密度にチップを搭載することができる。

本発明の一実施形態に係る配線基板では、第３ビルドアップ部ＢＵ３における好適例として、第３絶縁層３２に含まれる無機粒子３４の最大粒径が、第１絶縁層１２及び第２絶縁層２２に含まれる無機粒子の最大粒径よりも小さいことが好ましい。比較的高密度に形成される配線３１ｂに接する第３絶縁層３２に無機粒子３４が含まれる場合に、隣り合う配線３１ｂ、３１ｂ間に粒径の比較的大きい無機粒子３４が位置すると、無機粒子３４の表面を介するマイグレーションにより配線３１ｂ、３１ｂ間の短絡が発生する場合がある。従って、第３絶縁層３２に含まれ得る無機粒子３４の最大の粒径が比較的小さいことで、配線３１ｂ、３１ｂにおける短絡の虞が低減することができる。

本発明の一実施形態に係る配線基板では、第３ビルドアップ部ＢＵ３における好適例として、第３ビルドアップ部ＢＵ３を構成する第３絶縁層３２の体積と第４ビルドアップ部ＢＵ４を構成する第４絶縁層４２の体積とは、略等しいことが好ましい。また、第３ビルドアップ部ＢＵ３における導体が占める体積と第４ビルドアップ部ＢＵ４における導体が占める体積とは、略等しいことが好ましい。これらの条件を満たすことで、配線基板１の反りを低減させることができる。

１配線基板
１１第１導体層
１２第１絶縁層
２１第２導体層
２２第２絶縁層
３１第３導体層
３１ａ導体パッド
３１ｂ配線
３１ｃシード層
３１ｄ電解めっき膜
３２第３絶縁層
３２ａ上面
３３樹脂
３４無機粒子
３６保護膜
３７開口
３７ａ内壁面
３８めっきレジスト
４１第４導体層
４２第４絶縁層
ＢＵ１第１ビルドアップ部
ＢＵ２第２ビルドアップ部
ＢＵ３第３ビルドアップ部
ＢＵ４第４ビルドアップ部
ＣＳコア基板
ＣＳ１第１面
ＣＳ２第２面
Ｌ１対象となる層
Ｌ２下層

Claims

第１面及び前記第１面と反対側の第２面を有するコア基板と、
前記第１面上に形成され、交互に積層される複数の第１絶縁層及び複数の第１導体層を含む第１ビルドアップ部と、
前記第２面上に形成され、交互に積層される複数の第２絶縁層及び複数の第２導体層を含む第２ビルドアップ部と、
前記第１ビルドアップ部上に形成され、交互に積層される複数の第３絶縁層及び複数の第３導体層を含む第３ビルドアップ部と、
前記第２ビルドアップ部上に形成され、交互に積層される少なくとも１層の第４絶縁層及び少なくとも１層の第４導体層を含む第４ビルドアップ部と、を有する配線基板であって、
前記配線基板の最も外側の面は、前記第３ビルドアップ部の最外面、及び、前記第４ビルドアップ部の最外面で構成されており、
前記第３導体層に含まれる配線における配線幅の最小値は、前記第１導体層、前記第２導体層、及び、前記第４導体層に含まれる配線における配線幅の最小値よりも小さく、
前記第３導体層に含まれる配線における配線間距離の最小値は、前記第１導体層、前記第２導体層、及び、前記第４導体層に含まれる配線における配線間距離の最小値よりも小さく、
前記第３絶縁層は、無機粒子と樹脂を含み、
前記第３導体層で覆われる前記第３絶縁層の上面は、前記樹脂で形成されている。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３導体層の配線の最小の配線幅が３μｍ以下、最小の配線間隔が３μｍ以下である。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３絶縁層に含まれる無機粒子の最大粒径が、前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層に含まれる無機粒子の最大粒径よりも小さい。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３ビルドアップ部を構成する第３絶縁層の体積と前記第４ビルドアップ部を構成する第４絶縁層の体積とは、略等しい。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３ビルドアップ部における導体が占める体積と前記第４ビルドアップ部における導体が占める体積とは、略等しい。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３絶縁層に形成されたビア開口の内壁面は、前記樹脂と前記無機粒子とで形成されている。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３絶縁層の厚さは前記第３導体層の厚さの２倍以上である。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３導体層は、前記第３絶縁層上に形成されているシード層と前記シード層上に形成されている電解めっき膜によって形成されており、前記シード層はスパッタによって形成されている。
請求項１に記載の配線基板において、前記第３導体層は、第１信号配線と第２信号配線によって形成されるペア配線を含んでいる。