JP2008071963A

JP2008071963A - 多層配線基板

Info

Publication number: JP2008071963A
Application number: JP2006249764A
Authority: JP
Inventors: Akira Wada; 明和田; Toshihisa Nakano; 稔久中野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2008-03-27
Also published as: DE102007040876A1; CN101146401A; US20080257584A1; CN101146401B

Abstract

【課題】部材を追加することなく反りを抑制することができる多層配線基板を提供すること。
【解決手段】絶縁性材料からなる基材１０を介して導電性材料からなる配線パターンＬ１〜Ｌ６が偶数層積層されてなる多層配線基板１００であって、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターン（Ｌ１とＬ６、Ｌ２とＬ５、Ｌ３とＬ４）は、互いに略同等な体積とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、絶縁性材料からなる基材を介して配線パターンが積層されてなる多層配線基板に関するものである。

従来、反りを抑制することができる多層配線基板として特許文献１に示すものがあった。特許文献１に示す多層配線基板は、絶縁基板上に、樹脂絶縁層と薄膜配線導体層とが交互に複数層積層される。各薄膜配線導体層は、樹脂絶縁層に設けられたスルーホール導体を介して電気的に接続される。また、最上層の樹脂絶縁層上面には、薄膜配線導体層と電気的に接続し、外部の電子部品が電気的に接続されるボンディングパッドが設けられる。そして、絶縁基板内に、その内部で一主面と略平行な方向の略全面に金属層が埋設することによって、多層配線基板の反りを抑制するものである。
特開平１０−２１５０４２号公報

しかしながら、特許文献１に示す多層配線基板においては、反りを抑制するための金属層を追加する必要があり、その分コストがかかるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、部材を追加することなく反りを抑制することができる多層配線基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の多層配線基板は、絶縁性材料からなる基材を介して導電性材料からなる配線パターンが偶数層積層されてなる多層配線基板であって、配線パターンの積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターンは、互いに略同等な体積とすることを特徴とするものである。

このように、積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターンを互いに略同等な体積とすることによって、基材を構成する絶縁性材料と配線パターンを構成する導電性材料との線膨張差による内部応力（配線パターンと基材とに作用する応力）を均等に分布させることができるため、多層配線基板の反りを抑制することができる。

また、請求項２に示すように、各層において配線パターンと配線パターンの非形成部とは、略均等に配置するようにしてもよい。このようにすることによって、基材を構成する絶縁性材料と配線パターンを構成する導電性材料との線膨張差による内部応力（配線パターンと基材とに作用する応力）を各層においても均等に分布させることができるため、より一層多層配線基板の反りを抑制することができる。

また、請求項３に示すように、配線パターンは、導電性材料に削除された部位があり、その削除された体積が既知である体積調整部を有するようにしてもよい。このように体積が既知である体積調整部を有することによって、配線パターンの体積を算出しやすくすることができる。

また、請求項４に示すように、対称な位置にある層の配線パターンは、互いに略対称な位置に配置するようにしてもよい。このようにすることによって、基材を構成する絶縁性材料と配線パターンを構成する導電性材料との線膨張差による内部応力（配線パターンと基材とに作用する応力）を対称な位置にある層間でも均等に分布させることができるため、より一層多層配線基板の反りを抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態における多層配線基板の概略構成を示す部分的断面図である。図２は、本発明の実施の形態における多層配線基板の概略構成を示す分解図である。図３は、本発明の実施の形態における多層配線基板の概略構成を示す平面図である。図４は、本発明の実施の形態における配線パターンの体積調整を説明する平面図である。

本実施の形態における多層配線基板１００は、図１に示すように、めっきスルーホール２０を介して電気的に接続された６層の配線パターンＬ１〜Ｌ６が樹脂基材１０を介して配置されてなるものである。

樹脂基材１０は、図２に示すように、配線パターンＬ１〜Ｌ６が形成された樹脂基板１１〜１５などを積層して接着したものである。また、樹脂基板１１〜１５は、多層配線基板１００の強度を保つためにガラスクロスなどの補強基材に、例えばエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を含浸させた絶縁性の樹脂基板であり、所謂プリプレグである。なお、本実施の形態においては、樹脂基板１１〜１５としてガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させたものを例として説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱可塑性樹脂フィルムやセラミックなどを用いてもよい。

配線パターンＬ１〜Ｌ６は、例えば、銅などの導電性材料からなり、多層配線基板１００の信号線、電源パターン、グランドパターンなどをなすものである。また、配線パターンＬ１〜Ｌ６のうち、図２に示すように、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置、すなわち多層配線基板１００の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターンは、互いに略同等な体積である。本実施の形態においては、配線パターンＬ１とＬ６、配線パターンＬ２とＬ５、配線パターンＬ３とＬ４は、それぞれ略同等な体積である。

また、配線パターンＬ１〜Ｌ６の膜厚は、全面に渡って略同じ厚さとする。したがって、このような場合は、配線パターンＬ１〜Ｌ６は、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターン（Ｌ１とＬ６、Ｌ２とＬ５、Ｌ３とＬ４）は、互いに略同等な面積である。

また、上述のような多層配線基板１００は、図３に示すように、ＢＧＡ（Ball grid array）チップ２００などの電子部品が複数実装される。そして、電子部品が実装された多層配線基板１００は、車載用画像処理ＥＣＵ（Electric Control Unit）やエンジンＥＣＵ（Electric Control Unit）などとして用いられる。

ここで、本実施の形態における多層配線基板１００の製造方法に関して説明する。まず、樹脂基板１１〜１５の表面に配線パターンＬ１〜Ｌ６をなす導電性材料を設ける。次に、樹脂基板１１〜１５に形成された導電性材料をエッチングなどによって適宜パターンニングして配線パターンＬ１〜Ｌ６を形成する。

このとき、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある配線パターンＬ１の体積と配線パターンＬ６の体積とが略同等となるように導電性材料をパターンニングする。同様に、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある配線パターンＬ２の体積と配線パターンＬ５の体積とが略同等となるように導電性材料をパターンニングする。配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある配線パターンＬ３の体積と配線パターンＬ４の体積とが略同等となるように導電性材料をパターンニングする。

また、配線パターンＬ１〜Ｌ６をなす導電性材料をパターンニングする場合、各配線パターンＬ１〜Ｌ６の用途に応じてパターンニングする。つまり、電子部品を実装する層の配線パターン（例えば、表層の配線パターンＬ１など）であれば電子部品を実装するためのランド間を繋ぐ比較的細い信号線となるように導電性材料をパターンニングし、電源パターンやグランドパターンを形成する層の配線パターン（例えば、配線パターンＬ２、Ｌ５など）であれば比較的面積の広いベタパターンとなるように導電性材料をパターンニングする。

さらに、上述のように、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターンの体積をあわせ込むように導電性材料を削除する。この場合、削除された導電性材料の体積が既知となるように導電性材料を削除する。つまり、図４に示すように、例えば、導電性材料を１ｍｍ角に削除して、削除された導電性材料の体積が既知となる体積調整部３０を形成する。そして、配線パターンＬ１〜Ｌ６が目標となる体積となるように体積調整部３０を形成していく。

このように、削除された体積が既知である体積調整部３０を形成して配線パターンＬ１〜Ｌ６の体積をあわせ込む（調整する）ことによって、各配線パターンＬ１〜Ｌ６の体積を算出しやすくすることができる。

なお、体積調整部３０の形状は、四角柱に限定されるものではなく、円柱や三角柱であってもよい。さらに、体積調整部３０の大きさは、１ｍｍ角に限定されるものではない。

また、このように体積が既知である体積調整部３０を形成して配線パターンＬ１〜Ｌ６の体積を調整する場合、体積調整部３０を一つの配線パターンにおいて均等に分布させて設けると好ましい。例えば、配線パターンＬ１の体積を調整する場合、体制調整部３０は、配線パターンＬ１の全体に対して満遍なく、均等に分布させて設ける。

次に、このようにして配線パターンＬ１〜Ｌ６が形成された樹脂基板１１〜１５を積層する。そして、積層した樹脂基板１１〜１５を真空状態で加熱しながら圧縮することによって接着する。このように樹脂基板１１〜１５は、接着して一体となり樹脂基材１０となる。

そして、積層して接着した樹脂基材１０にスルーホールを形成する。そして、このスルーホールに銅鍍金を施すことによって層間接続部材であるめっきスルーホール２０を形成し、各配線パターンＬ１〜Ｌ６間を電気的に接続する。なお、配線パターンＬ１〜Ｌ６は、めっきスルーホール２０によって電気的に接続するものに限定されるものではなく、各樹脂基板１１〜１５毎にビアホールなどを設けて電気的に接続するようにしてもよい。

さらに、このようにして形成された多層配線基板１００には、ＢＧＡチップ２００などの電子部品が実装される。この場合、多層配線基板１００の配線パターンＬ１もしくはＬ６に電気的に接続されるランドに電子部品が載置された状態でリフロー工程を行うことによってなされる。例えば、ＢＧＡチップ２００の端子である半田ボールと、多層配線基板１００の配線パターンに電気的に接続されるランドとが接触した状態でリフロー工程を行うことによって、ＢＧＡチップ２００が多層配線基板１００に実装される。

このように、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターンを互いに略同等な体積とすることによって、樹脂基材１０を構成する絶縁性材料と配線パターンＬ１〜Ｌ６を構成する導電性材料との線膨張差による内部応力（配線パターンＬ１〜Ｌ６と樹脂基材１０とに作用する応力）を多層配線基板１００の全体で均等に分布させることができるため、多層配線基板１００の反りを抑制することができる。

また、特に、ＢＧＡチップ２００は、その形状から実装後の接続試験が行い難い。したがって、本発明の多層配線基板１００は、反りを抑制することができるためＢＧＡチップ２００を実装するための多層配線基板として適用すると好ましい。さらに、本実施の形態における多層配線基板１００は、反りを抑制することができるため、比較的大型のＢＧＡチップ２００でも信頼性を低減することなく確実に実装することができる。

また、本実施の形態における多層配線基板１００は、反りを抑制することができるため、図３に示すように、接続信頼性を低減することなくＢＧＡチップ２００を多層配線基板１００の一表面の中央に実装することができる。つまり、ＢＧＡチップが一表面の中央に実装される多層配線基板に本発明を適用すると、ＢＧＡチップと多層配線基板との接続信頼性の低減を防止することができ好適である。

また、配線パターンＬ１〜Ｌ６は、各層ともに略同じ膜厚である場合が多い。しかしながら、放熱性を良くするため、もしくは、電流を多く流すためなどの理由で、部分的（例えば、一つの層の配線パターンだけ）膜厚を厚くすることもありうる。このような場合は、膜厚を厚くした配線パターンに対応する配線パターンの膜厚を厚くして体積を調整するようにしてもよい。また、膜厚を厚くした配線パターンに対応する配線パターンの面積を広くして体積を調整するようにしてもよい。

また、多層配線基板１００の反りは、各樹脂基板１１〜１５を接着する接着工程時、電子部品を実装するためのリフロー工程時に生じることが多い。また、多層配線基板１００は、このような接着工程及びリフロー工程時などの製造工程中においては、搬送装置などによって把持される部位である耳部が周囲に形成された状態である。この耳部は、製造工程が終了すると切り離される。つまり、図１などにしめす多層配線基板１００は、多層配線基板１００の製品部である。

したがって、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターンを互いに略同等な体積とする場合、製品部と耳部とを含む状態において配線パターンの体積を略同等とすることによって、多層配線基板１００の反りをより一層低減することができて好ましい。

また、各層において、配線パターンＬ１〜Ｌ６と配線パターンＬ１〜Ｌ６の非形成部とは、略均等に配置するようにしてもよい。このようにすることによって、樹脂基材１０を構成する絶縁性材料と配線パターンＬ１〜Ｌ６を構成する導電性材料との線膨張差による内部応力（配線パターンと基材とに作用する応力）を各層においても均等に分布させることができるため、より一層多層配線基板１００の反りを抑制することができる。

また、配線パターンＬ１〜Ｌ６の積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の配線パターンは、互いに略同等な体積とすると共に、互いに略対称な位置に配置するようにしてもよい。このようにすることによって、樹脂基材１０を構成する絶縁性材料と配線パターンＬ１〜Ｌ６を構成する導電性材料との線膨張差による内部応力（配線パターンと基材とに作用する応力）を対称な位置にある層間でも均等に分布させることができるため、より一層多層配線基板の反りを抑制することができる。

なお、本実施の形態においては、６層の多層配線基板１００を例として説明したが、本発明は、６層の多層配線基板１００に限定されるものではなく、配線パターンが偶数層積層された多層配線基板であればよい。

本発明の実施の形態における多層配線基板の概略構成を示す部分的断面図である。本発明の実施の形態における多層配線基板の概略構成を示す分解図である。本発明の実施の形態における多層配線基板の概略構成を示す平面図である。本発明の実施の形態における配線パターンの体積調整を説明する平面図である。

符号の説明

１０樹脂基材、１１〜１５樹脂基板、２０めっきスルーホール、３０体積調整部、Ｌ１第一配線パターン、Ｌ２第二配線パターン、Ｌ３第三配線パターン、Ｌ４第四配線パターン、Ｌ５第五配線パターン、Ｌ６第六配線パターン、１００多層配線基板、２００ＧＢＡチップ

Claims

絶縁性材料からなる基材を介して導電性材料からなる配線パターンが偶数層積層されてなる多層配線基板であって、
前記配線パターンの積層方向の中心位置に対して対称な位置にある層の前記配線パターンは、互いに略同等な体積とすることを特徴とする多層配線基板。
各層において前記配線パターンと当該配線パターンの非形成部とは、略均等に配置することを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
前記配線パターンは、前記導電性材料に削除された部位があり、その削除された体積が既知である体積調整部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の多層配線基板。
前記対称な位置にある層の前記配線パターンは、互いに略対称な位置に配置することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の多層配線基板。