JP7287064B2 - 配線基板および素子付配線基板 - Google Patents
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Description
図1は、本開示における配線基板および素子付配線基板を説明する模式図である。図1(a)は本開示における配線基板を例示する概略断面図であり、図1(b)は図1(a)のA-A線断面図である。図1(c)は本開示における素子付配線基板を例示する概略断面図であり、図1(d)は図1(c)のA-A線断面図である。
本開示における配線基板は、素子を実装するための素子実装領域を有する。素子実装領域とは、平面視上、素子と重複する配線基板の領域であって、素子が実装される側の領域をいう。なお、平面視上、素子と重複する配線基板の領域であっても、素子が実装される側とは反対側(支持基板を基準として配線層とは反対側)の領域は、素子実装領域には該当しない。素子実装領域の面積は、例えば、4.0×10-3mm2以上、2500mm2以下である。
例えば図5(a)に示す支持層11は、層数が3層であり、支持基板1側から順に、第一配線層3x、層間絶縁層2および第二配線層3yを有する。図5(b)に示す支持層11は、層数が2層であり、支持基板1側から順に、層間絶縁層2および配線層3を有する。なお、図5(b)における配線層3は、例えば、図5(a)における第一配線層3x(配線層が2層ある場合の支持基板側の配線層)であってもよく、第二配線層3y(配線層が2層ある場合のカバー絶縁層側の配線層)であってもよい。図5(c)に示す支持層11は、層数が2層であり、支持基板1側から順に、第一配線層3xおよび第二配線層3yを有する。図5(d)に示す支持層11は、層数が1層であり、配線層3のみを有する。なお、図5(d)における配線層3は、例えば、図5(a)における第一配線層3x(配線層が2層ある場合の支持基板側の配線層)であってもよく、第二配線層3y(配線層が2層ある場合のカバー絶縁層側の配線層)であってもよい。図5(e)に示す支持層11は、層数が3層であり、支持基板1側から順に、層間絶縁層2、第一配線層3xおよび第二配線層3yを有する。図5(f)に示す支持層11は、層数が4層であり、支持基板1側から順に、第一層間絶縁層2x、第一配線層3x、第二層間絶縁層2yおよび第二配線層3yを有する。
支持層Aの層数は、支持層Bの層数より多くてもよい。この場合の一例として、上述した図4が挙げられる。図4では、支持層Aの層数(3層)が、支持層Bの層数(2層)よりも多い。また、図4では、支持層Aの層構成(第一配線層3x、層間絶縁層2および第二配線層3y)は、支持層Bの層構成(層間絶縁層2および第二配線層3y)と異なる。
支持層Aの層数は、支持層Bの層数と同じであってもよい。この場合、支持層Aおよび支持層Bの層構成が異なること、および、支持層Aおよび支持層Bに共通する層の厚さが異なることの少なくとも一方を満たすことが好ましい。支持層Aの層数が、支持層Bの層数と同じである場合の一例として、図6が挙げられる。図6(a)は、本開示における配線基板を例示する概略断面図であり、図6(b)、(c)は、それぞれ、図6(a)における内部パッド部PA1および内部パッド部PB1の周辺領域を示す模式図である。この点は、後述する図7および図8でも同様である。
支持層Aの層数は、支持層Bの層数より少なくてもよい。この場合、支持層Aおよび支持層Bに共通する層の厚さが異なることが好ましい。支持層Aの層数が支持層Bの層数よりも少ない場合の一例として、図8が挙げられる。図8では、支持層Aの層数(2層)が、支持層Bの層数(3層)よりも少ない。また、図8では、支持層Aの層構成(層間絶縁層2および第二配線層3y)は、支持層Bの層構成(第一配線層3x、層間絶縁層2および第二配線層3y)と異なる。また、図8では、支持層Bにおける層間絶縁層2および第二配線層3yの厚さが、支持層Aにおける層間絶縁層2および第二配線層3yの厚さよりも小さい。この点は、上述した図7と同様である。
配線基板は、開口部により露出した内部パッド部上に、接続部を有していてもよい。特に、内部パッド部A上および内部パッド部B上に、接続部として、それぞれ、接続部Aおよび接続部Bが形成されていることが好ましい。
配線は、パッド部として、内部パッド部のみを有していてもよく、内部パッド部に加えて、外部パッド部を有していてもよい。外部パッド部は、素子実装領域の領域外に位置するパッド部である。例えば、配線Aは、内部パッド部のみを有していてもよく、内部パッド部および外部パッド部を有していてもよい。一方、配線Bは、内部パッド部および外部パッド部を有することが好ましい。
本開示における配線基板は、支持基板、配線層、カバー絶縁層を少なくとも有する。さらに、層間絶縁層等の他の層を有していてもよい。
支持基板は、後述する配線層等を支持する層である。支持基板は、柔軟性を有していてもよく、有していなくてもよい。支持基板としては、例えば、ガラス基板、セラミックス基板等の無機基板、樹脂基板、紙基板、金属基板が挙げられる。ガラス基板としては、例えば、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスが挙げられる。樹脂基板としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリフェニレンエーテル、アクリル樹脂、ポリオレフィン(例えばポリエチレン、ポリプロピレ)、ポリシクロオレフィン(例えばポリノルボルネン)、液晶性高分子化合物が挙げられる。また、支持基板として、ガラス-エポキシ樹脂、紙エポキシ、紙フェノール等の複合材を用いてもよい。さらに、支持基板として、TFT(Thin Film Transistor)基板を用いることもできる。
配線層は、支持基板の一方の面側に形成され、パッド部を含む複数の配線を有する。配線基板は、配線層を一層のみ有していてもよく、二層以上有していてもよい。後者の場合、支持基板および層間絶縁層の少なくとも一方を介して、二層の配線層が厚さ方向に積層されていることが好ましい。厚さ方向に積層された配線層は、ビアを介して、電気的に接続されていてもよい。また、配線層は、支持基板の一方の面側のみに形成されていてもよく、支持基板の両方の面側に形成されていてもよい。
カバー絶縁層は、配線層を覆い、パッド部に対応する位置に開口部を有する。カバー絶縁層は、配線層の劣化および短絡を防止する機能を有する。カバー絶縁層は、支持基板の一方の面側のみに形成されていてもよく、支持基板の両方の面側に形成されていてもよい。
配線基板は、層間絶縁層を有していてもよく、有していなくてもよい。配線基板は、層間絶縁層を一層のみ有していてもよく、二層以上有していてもよい。層間絶縁層は、支持基板および配線層の間に形成されていてもよく、二層の配線層の間に形成されていてもよい。また、層間絶縁層は、支持基板の一方の面側のみに形成されていてもよく、支持基板の両方の面側に形成されていてもよい。
配線基板は、開口部により露出した内部パッド部上に、接続部を有していてもよい。接続部は、平面視上、開口部により露出した内部パッド部と重複する位置において、カバー絶縁層から突出していることが好ましい。また、接続部は、凸部形状を有することが好ましい。
図10は、本開示における素子付配線基板を例示する概略断面図である。図10に示される素子付配線基板30は、配線基板10と、配線基板10の素子実装領域Mに実装された素子20と、を有する。配線基板10は、内部パッド部(PA1、PB1)上に形成された接続部5(配線基板側接続部5)を有し、素子20は、素子側接続部25を有する。図10では、配線基板側接続部5および素子側接続部25が接触することにより、配線基板10および素子20が電気的に接続される。
本開示における配線基板については、上記「A.配線基板」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
本開示における素子は、配線基板の素子実装領域に実装される部材である。素子は、能動素子であってもよく、受動素子であってもよく、機構素子であってもよい。また、素子は、半導体素子であることが好ましい。素子としては、例えば、トランジスタ、集積回路(例えばLSI)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、リレー、発光素子(例えばLED、OLED)、センサ、抵抗器、キャパシタ、インダクタ、圧電素子、バッテリーが挙げられる。
本開示における素子付配線基板の用途は、特に限定されないが、例えば、表示装置、情報処理端末(例えばパソコン、タブレット、スマートフォン)、車用品(例えば車用内装品、車用外装品)、プリント配線基板、電磁波シールド材、アンテナ、パワー半導体、ノイズフィルタが挙げられる。
(配線基板の作製)
ガラス基板(AGC社製、AN100、300mm×400mm)に紫外線を照射し、洗浄した。洗浄後、クロムスパッタ処理および銅スパッタ処理を行い、その上に、ドライフィルムレジスト(旭化成エレクトロニスク社製、サンフォート AQ4038)を用いてレジストパターンを形成した。次に、レジストパターンの開口部に、硫酸銅電解めっき(奥野製薬社製、トップルチナSF)を行い、第一配線層(厚さ3μm)を形成した。次に、ドライフィルムレジストを、50℃の水酸化ナトリウム水溶液にて剥離し、露出したクロム層および銅層を、それぞれ、クロム用エッチング液(佐々木化学薬品工業社製、エスクリーンS-24)および銅用エッチング液(メルテック社製、AD-331)にて除去した。
水準A:0.31mm×0.31mm(SB/SA≒102)
水準B:1.0mm×1.0mm(SB/SA≒103)
水準C:3.1mm×3.1mm(SB/SA≒104)
水準D:10mm×10mm(SB/SA≒105)
水準E:31mm×31mm(SB/SA≒106)
水準F:100mm×100mm(SB/SA≒107)
得られた配線基板のパッド部に、無電解ニッケルめっきを行い、接続部を形成した。まず、パッド部の表面を酸性クリーナー(奥野製薬工業社製、ICPクリーンS-135K)を用いて脱脂した。次に、銅用エッチング液(メルテック社製、AD-331)にてソフトエッチングを行った。次に、活性化剤(奥野製薬工業社製、ICPアクセラ)を用いて、パッド部表面にPdを付与し、無電解ニッケルめっき(奥野製薬工業社製、ICPニコロンGM-SE)を行い、接続部(厚さ2.5μm)を形成した。その後、接続部の表面に、無電解金めっき(奥野製薬工業社製、フラッシュゴールドNC)を行い、保護めっき部(厚さ0.05μm)を形成した。これにより、接続部を有する配線基板を得た。
内部パッド部PA1における接続部の厚さを5μmに変更したこと以外は、実験例1と同様にして、接続部を有する配線基板を得た。
内部パッド部PA1における接続部の厚さを6μmに変更したこと以外は、実験例1と同様にして、接続部を有する配線基板を得た。
実験例1~3で得られた配線基板の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、SB/SAおよびΔh(=hB-hA)の関係を求めた。その結果を図12に示す。図12に示すように、SB/SAが103以上になると、Δhが大きくなった。具体的には、hAが一定のときに、hBはSB/SAの増加とともに大きくなり、結果として、Δhが大きくなった。一方、SB/SAが106以下であれば、Δhが1.5μm以下にできることが確認された。このように、支持層Aおよび支持層Bの厚さが同じ場合、SAおよびSBの違いによって、接続部の高さ(厚さ)にバラつきが生じた。これに対して、本開示においては、支持層Aの厚さが支持層Bの厚さよりも大きいことで、Δhを小さくすることができる。
2…層間絶縁層
3…配線層
4…カバー絶縁層
5…接続部
10…配線基板
20…素子
30…素子付配線基板
Claims (11)
- 支持基板と、
前記支持基板の一方の面側に形成され、パッド部を含む複数の配線を有する配線層と、
前記配線層を覆い、前記パッド部に対応する位置に開口部を有するカバー絶縁層と、
を備える配線基板であって、
前記配線基板は、素子を実装するための素子実装領域を有し、
前記配線は、前記パッド部として、前記素子実装領域の領域内に位置する内部パッド部を少なくとも有し、
前記開口部により露出した前記内部パッド部の面積は、2.0×10-3mm2以下であり、
前記配線層は、前記複数の配線として、配線Aおよび配線Bを有し、
前記配線Bにおける、前記開口部により露出した前記パッド部の総面積が、前記配線Aにおける前記総面積よりも大きく、
前記配線Aおよび前記配線Bは、前記内部パッド部として、それぞれ、内部パッド部Aおよび内部パッド部Bを有し、
前記支持基板の前記配線層側の面から前記内部パッド部Aの前記開口部側の面までに存在する層を支持層Aとし、前記支持基板の前記配線層側の面から前記内部パッド部Bの前記開口部側の面までに存在する層を支持層Bとした場合に、前記支持層Aの厚さが、前記支持層Bの厚さよりも大きく、
前記配線基板は、前記開口部により露出した前記内部パッド部上に、接続部をさらに有し、
前記内部パッド部A上および前記内部パッド部B上に、前記接続部として、それぞれ、接続部Aおよび接続部Bが形成されており、
前記接続部が、無電解めっき部である、配線基板。 - 前記支持層Aの層数が、前記支持層Bの層数よりも多い、請求項1に記載の配線基板。
- 前記支持層Aの層数が、前記支持層Bの層数と同じである、請求項1に記載の配線基板。
- 前記支持層Aの層数が、前記支持層Bの層数よりも少ない、請求項1に記載の配線基板。
- 前記支持層Aの層構成が、前記支持層Bの層構成と同じである、請求項1に記載の配線基板。
- 前記支持層Aの層構成が、前記支持層Bの層構成と異なる、請求項1に記載の配線基板。
- 前記支持基板の前記配線層側の面を基準として、前記接続部Aの頂点までの高さhAとし、前記接続部Bの頂点までの高さhBとした場合に、前記hAおよび前記hBの差(Δh)が、1.5μm以下である、請求項1から請求項6までのいずれかの請求項に記載の配線基板。
- 前記素子実装領域の領域内における全ての前記接続部において、前記支持基板の前記配線層側の面を基準として、前記接続部の頂点までの高さの最大値をhMAXとし、前記接続部の頂点までの高さの最小値をhMINとした場合に、
前記hAおよび前記hBの一方が、前記hMAXであり、
前記hAおよび前記hBの他方が、前記hMINである、請求項7に記載の配線基板。 - 前記配線Aにおける前記総面積をSAとし、前記配線Bにおける前記総面積をSBとした場合に、前記SAに対する前記SBの割合(SB/SA)が、103以上である、請求項1から請求項8までのいずれかの請求項に記載の配線基板。
- 前記配線Aおよび前記配線Bは、それぞれ、前記パッド部として、前記素子実装領域の領域外に位置する外部パッド部を有する、請求項1から請求項9までのいずれかの請求項に記載の配線基板。
- 請求項1から請求項10でのいずれかの請求項に記載の配線基板と、
前記素子実装領域に実装された素子と、
を有する、素子付配線基板。
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