JP3687041B2 - 配線基板、配線基板の製造方法、および半導体パッケージ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は複数の配線層を有する配線基板に関し、特に電磁障害の小さな配線基板に関する。また生産性が高く、高密度実装に的した構造を有する配線基板に関する。
また本発明は配線基板の製造方法に関し、特に高密度実装に適した配線基板を高い生産性で製造することができる配線基板の製造方法に関する。
さらに本発明は半導体パッケージに関し、特に電磁障害が小さな半導体パッケージに関する。また集積度の高い半導体素子を搭載した半導体パッケージに関する。
背景技術
近年、配線基板の高機能化が進展している。これは例えば半導体素子等の半導体装置を配線基板上に搭載するにあたり、半導体装置の高機能化、高集積化に対応してシステムレベルでの高密度化・高機能化要求が生じているためである。このような半導体装置を搭載するためには、配線基板に各種の機能を持たせる必要ができている。例えば、半導体装置自体の高密度化、多ピン化に対応して、半導体装置とこれを実装する配線基板間の接続ピッチの微細化、配線基板自体の配線ピッチ（Ｌ／Ｓ）の微細化が要求される。
従来のプリント配線基板は、その製造方法から層間接続のためのスルーホールによって配線領域が少なくなるという欠点を有していた。これは、層間接続のスルーホールを形成する場合に穴あけするため、必要な層以外の層まで穴をあけてしまい、その穴が他の配線層の配線領域を少なくしてしまうという問題である。このような課題を解決するため、層間接続を必要な層のみに選択的に行うことができる配線基板も提案されている。
このような配線基板の１つにＩＶＨ基板があるが、これは従来と同様のスルーホールにより層間接続を形成した基板を積層して多層化を図ったものである。このようなＩＶＨ基板は個々のレイヤーで穴あけ工程が必要になり、さらに積層した後にも穴あけ工程が必要となるため、極めて高コストな配線基板となってしまう。また、スルーホールで層間接続を行うタイプの配線基板では、メッキにより配線層の導体厚みが厚くなり、配線の微細化が困難になるという問題があった。これに対し、配線層上に導電性樹脂によってピラー（突起電極）を形成し、この導電性ピラーをプリプレグを貫通させることにより複数の配線層の層間接続を行う配線基板も提案されている。
この配線基板では、従来の配線基板のように層間接続のための穴あけ工程、メッキ工程、研磨工程が不要となり、かつ必要な部分のみ層間接続を行うことができる。このため設計の自由度を向上するとともに、生産性を向上することができる。
また、スルーホール接続のように、電子部品の実装可能領域を狭めることなく層間接続を行うことができる。さらに、メッキが不要なので、配線層の厚膜化を回避することができ、配線の微細化を容易に行うことができる。
しかしながら、このような導電性ピラーを用いて層間接続を行うタイプの配線基板には以下のような問題があった。
まず、導電性ピラーを用いて多層化した配線基板をコア材として、さらにその外層に配線層を積層する場合、配線基板の信頼性を保持することが困難であるという問題があった。導電性ペーストで形成された導電性ピラーはプリブレグを貫通するほど堅い。このため、コア材の層間接続部のビアランド、導電性ピラーが変形するという問題があった。発明者の考察によれば、これは、コア材の絶縁層も外層材の絶縁層もほぼ同じ材料で構成されるため、積層工程での加熱によってコア材を構成する絶縁性樹脂層が軟化し、積層の圧力によって変形してしまうためである。このような変形が生じると層間接続の信頼性が低下する。このため、積層工程での温度、圧力等の条件を厳しくする必要があるなど、生産性を律速することがあるという問題があった。
また、従来ベース材、コア材に配設される導電性ピラーは、絶縁層の厚さが厚いために、径が大きくなってしまうという問題もあった。径を小さくすると、導電性ピラーによる層間接続により十分な信頼性を得られない場合もあり、接続信頼性を確保するためにはプロセス条件を厳しくする必要があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたものである。
すなわち本発明は、高密度実装に対応することができるとともに、生産性、信頼性が高い構造を有する配線基板を提供することを目的とする。
また本発明は、高密度実装に対応することができるとともに、生産性、信頼性が高い構造を有する配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
また本発明は、集積度が高く、動作速度の速い半導体素子を搭載することができる半導体パッケージを提供することを目的とする。
ところで、電子機器類の小型化などに伴って、たとえば高周波発振装置などの小型化要求されている。このような要求に対応して、高周波発振装置においては、信号配線（ストリップ線路）を形成した誘電体基板を積層化して、この多層配線基板に、前記信号配線の他に、他の配線パターンを配設するとともに、各種の電子部品を実装する構成を採っている。
また、伝送線路を積層誘電体基板面上に設け、他の配線パターンを積層誘電体基板内に形成した（内層させた）場合、信号輻射が発生して他の配線パターンに悪影響を与える恐れがある。また、外部の電磁ノイズが影響して、伝送線路を含む配線回路、半導体パッケージ、電子装置の誤動作を招来することもある。
こうした問題に対して、図２６および図２７に、それぞれ要部構成を断面的に示すごとく、伝送線路９１もしくはビアホール９９を一対の接地層９２ａ、９２ｂで上下方向から挟む一方、さらに、伝送線路９１もしくはビアホール配線９９の両側面側にシールドパターン９３ａ、９３ｂ（一ターン形）を配置するとともに、積地層９２ａ、９２ｂに電気的に接続する試みも成されている。
すなわち、伝送線路９１を上下・左右方向から囲む構成とすることにより、伝送線路１のシールドを確保している（特開平５−２９９８７８号公報）。なお、図２６、図２７において、９４は誘電体層（絶縁層）である。
しかし、上記のようなシールド構造の場合、通常、その厚さは数１０〜１００μｍ程度であるが、誘電体層の成す隙間および閉回路の形成などを伴って、伝送線路９１のシールドを十分に得ることができない。このため、配線基板内の他の伝送線路、電子部品と相互に影響し、安定した回路動作を保証し難いという問題がある。
この改善策として、前記伝送線路９１を上下方向から一対の積地層９２ａ、９２ｂで挟むとともに、これら接地層９２ａ、９２ｂを周辺部で、複数の垂直接地導体（ビアホール接続）にて電気的に接続する構成が提案されている（特開平８−７８９１２号公報）。
すなわち、伝送線路９１の上下方向の不要な輻射は、上下方向から挟む一対の接地層９２ａ、９２ｂで遮断し、伝送線路９１の両面側の不要な輻射は垂直接地導体で遮断させる構成である。
このように伝送線路９１を上下・左右方向から囲む構成とした場合には、伝送線路に起因する影響を低減できるとはいえ、なお次のような問題が提起される。すなわち、この種の配線基板においては、回路のコンパクト化や高機能化が要求されており、この要求に対して、高密度配線基板化ないし微細な配線パターン化などが進められ、繁雑な加工操作、微細で精度の高い加工などが要求される。換言すると、前記接地層９２ａ、９２ｂを垂直接地導体にて接続するに当たっては、対応する位置に予めドリル加工などにより所要の孔を穿設し、この孔内に導体膜などを形成することが必要となる。しかしながら、前記ドリル加工などによる穿孔は、数１００μｍ程度の小径が限度であり、高密度配線が大幅に制約されることになる。さらに数１００μｍ程度の小径に穿孔加工が制約されることは、配線のＬ／Ｓの高密度化や微細配線化の支障になるだけでなく、歩留まりなどにも大きく影響するので、必然的にコストアップを招来することになる。
本発明は、上記事情に対処してなされたもので、簡略な工程で製造でき、かつ信頼性の高いシールド性を有する伝送線路を備えた配線基板、およびその製造方法の提供を目的とする。またこのような配線基板を備えた半導体パッケージを提供することを目的とする。
発明の開示
このような課題を解決するため、本発明では以下のような構成を採用している。本発明の配線基板は、伝送線路と、前記伝送線路に沿って前記伝送線路の周囲を取り囲むように配設され、前記伝送線路を遮蔽する遮蔽手段と、前記伝送線路と前記遮蔽手段との間に配設された絶縁層とを具備したことを特徴とする。
前記遮蔽手段は、前記伝送線路に沿って配設された複数の導電性ピラーを有するようにしてもよい。
また前記導電性ピラーは、前記絶縁層を貫通して配設するようにしてもよい。
また前記導電性ピラーは、その中心軸が前記伝送線路の伸長方向とほぼ垂直に配設するようにしてもよい。配線基板の表面とほぼ平行に配設された線路をシールドする場合には、このような構成を採用するようにすればよい。
また前記導電性ピラーは、その中心軸が前記伝送線路の伸長方向とほぼ平行に配設するようにしてもよい。配線基板の表面とほぼ垂直に配設された線路（例えば層間接続部）をシールドする場合には、このような構成を採用するようにすればよい。
また、本発明の配線基板は、第１の面と第２の面とを有する伝送線路と、前記伝送線路の前記第１の面と対向した第１の導体層と、前記伝送線路の前記第２の面と対向した第２の導体層と、導体材料からなり、前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続する遮蔽手段と、前記伝送線路を前記第１の導体層、第２の導体層、及び遮蔽手段から絶縁する絶縁層とを具備したことを特徴とする。
前記遮蔽手段は、前記伝送線路に沿って配設され、前記絶縁層を貫通して前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続した複数の導電性ピラーを有するようにしてもよい。
また前記絶縁層は、前記伝送線路の第１の面側に配設された第１の絶縁層と、前記伝送線路の第２の面側に配設された第２の絶縁層とからなり、前記導電性ピラーは前記第１の絶縁層を貫通した第１の部分と、前記第２の絶縁層を貫通した第２の部分とを有するようにしてもよい。この場合、前記導電性ピラーの第１の部分と前記第２の部分とはビアランドを介して接続するようにしてもよいし、ビアランドを介することなく直接接続するようにしてもよい。
また、前記遮蔽手段は、前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続する第３の導体層を有するようにしてもよい。例えば、前記絶縁層は前記伝送線路に沿って配設された溝を有し、前記第３の導体層は、前記溝の少なくとも表面を覆って前記第１の導体層と前記第２の導体層とを接続するように配設するようにしてもよい。
また本発明の配線基板は、第１の面と第２の面とを有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層を貫通して配設された第１の導電性ピラーと、前記第１の導電性ピラーの周囲を取り囲むように前記第１の絶縁層を貫通して配設された第２の導電性ピラーと、第１の面と第２の面とを有し、この第１の面と前記第１の絶縁層の第２の面とが対向するように前記第１の絶縁層と積層された第２の絶縁層と、前記第１の導電性ピラーと接続するように前記第２の絶縁層を貫通して配説された第３の導電性ピラーと、前記第３の導電性ピラーの周囲を取り囲むとともに、前記第２の導電性ピラーと接続するように前記第２の絶縁層を貫通して配設された第４の導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
前記第２の絶縁層の前記第２の面に、前記第１の導電性ピラーを接続して配設された導体パッドをさらに具備するようにしてもよい。
また、前記第２の絶縁層の前記第２の面に、前記導体パッドを囲んで前記第２の導電性ピラーを共通接続するように配設された導体パターン（シールドパターン）をさらに具備するようにしてもよい。
なお、前記第１の導電性ピラーと前記第３の導電性ピラーとはビアランド、配線層を介して接続するようにしてもよいし、直接接続するようにしてもよい。
また本発明の半導体パッケージは、配線基板上に半導体素子を搭載した半導体パッケージにおいて、前記配線基板は、前記配線基板の内層に配設された伝送線路と、前記伝送線路に沿って前記伝送線路の周囲を取り囲むように配設され、前記伝送線路を遮蔽する遮蔽手段と、前記伝送線路と前記遮蔽手段との間に配設された絶縁層とを具備したことを特徴とする。
また本発明の配線基板は、絶縁層に内層された信号配線、前記信号配線を挟むように両面側に内層・配置された一対の接地層、および前記一対の接地層間で信号配線の側面側に内層され、かつ接地層に電気的に接続した少なくとも一層のシールドパターンを有する配線基板であって、前記接地層に対するシールドパターンの電気的な接続は、複数か所で絶縁体層を貫通した導電性バンプによって行うようにしてもよい。
また、絶縁層に内層された伝送線路、前記伝送線路を挟むように両面側に配設された一対の接地層、および前記一対の接地層間で伝送線路の側面側に配設され、かつ接地層に電気的に接続した複数層のシールドパターンを有するようにしてもよい。
また少なくともシールドパターン同士の電気的な接合は、互いに対向する面に噛み合うように配設された、絶縁層を貫通した導電性バンプによって行うようにしてもよい。
本発明において、絶縁層を加圧によって貫挿し、対向するシールドパターン同士、あるいはシールドパターンと接地用導電体層とを電気的に接続する導電性バンプは、導電性組成物や導電性金属であり、次のような手段で形成する。たとえば、銅箔のシールドパターン形成部もしくはシールドパターンの所定位置に、比較的厚いメタルマスクを用いた印刷法により、アスペクト比の高い突起を形成する。この突起は略円錐形状に形成することが好ましい。そして、その導電性ピラー高さ、径、および分布は、形成する貫挿型の導体部の構成に応じて適宜設定される。
具体的には、最終的に構成する絶縁層を貫挿する導電性バンプの配置・構造などを考慮して決められ、たとえば合成樹脂系シートがガラスクロス入りのＢステージエポキシ樹脂層の場合、両面側から圧入する形態のときはＢステージエポキシ樹脂層厚の８０〜２００％程度、片面側から圧入する形態のときはＢステージエポキシ樹脂層厚の１８０〜４００％程度の高さが好ましい。なお、導電性ピラーの配置は、たとえば厚さ５ｍｍ程度のステンレス板の所定位置に、０．０５〜０．３ｍｍ程度の孔を明けて成るマスクを筐体の全面に配置し、この筐体内に収容した導電性組成物（ペースト）を加圧して、マスクの孔から押し出す構成のスタンプ方式などで形成される。
本発明の配線基板では、絶縁層に内層・配置された信号配線に対する接地層、およびシールドパターンの電気的な接続が、複数か所で絶縁層を貫通した導電性バンプによって成されている。つまり、微細な導電性バンプによって、しかも貫通により絶縁層で補強された形態を採って対向する導体層間を接続しているため、微細なシールドパターン化を可能にするとともに、信頼性の高いシールド性を付与された配線基板として機能する。
また、絶縁層に内層・配置された信号配線に対する接地層、およびシールドパターンの電気的な接続が複数か所で、かつシールドパターン同士は対向する面に歯合的に絶縁層を貫通した導電性バンプによって成されている。つまり、微細な導電性バンプによって、しかも貫通により絶縁層で補強された形態を採って対向する導体層間を、ほぼ全周に亘って接続しているため、微細なシールドパターン化を可能にするとともに、より信頼性の高いシールド性を付与された配線基板として機能する。
また、製造工程の簡略化を図りながら、上記微細なシールドパターン化を可能にするとともに、信頼性の高いシールド性が付与された配線基板を歩留まりよく提供できる。
つぎに信頼性が高く、小形化、薄型化が可能な本発明の配線基板について説明する。
本発明の配線基板は、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層を貫通して配設された第１の導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
また、前記第１の絶縁層または前記第２の絶縁層と積層された、前記第１の硬度よりも小さい第３の硬度を有する第３の絶縁層と、前記第３の絶縁層を貫通して配設された第２の導電性ピラーとをさらに具備するようにしてもよい。
また、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドとをさらに具備し、前記第１の導電性ピラーは、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続するようにしてもよい。
このような前記第１の導電性ピラーは導電性樹脂から形成するようにしてもよい。
そして、前記第１の導電性ピラーの硬度は前記第１の硬度よりも小さいくすることが好ましい。
前記第２の絶縁層は樹脂材料を用いるようにしてもよい。
また前記第３の絶縁層は可撓性を有する樹脂材料を用いるようにしてもよい。このような樹脂材料としては、例えばポリイミドフィルム、ＢＣＢフィルム等をあげることができる。
前記第１の絶縁層はセラミクス材料、ガラス、絶縁性物質により被覆された金属板等を用いるようにしてもよい。
また、前記第１の導電性ピラーと電気的に独立に配設され、前記金属板と熱的に接続された第３の導電性ピラーをさらに具備するようにしてもよい。
また前記第１の絶縁層はその表面に微細な凹凸を有し、前記第２の絶縁層は前記第１の絶縁層の前記凹凸と嵌合させるようにしてもよい。このようにすることにより、第１の絶縁層と第２の絶縁層との接合強度が向上する。
また、前記第１の絶縁層の熱伝導率は、前記第２の絶縁層の熱伝導率よりも大きく設定するようにしてもよい。このようにすることにより、第１の絶縁層により効率的に搭載した電子部品等の発熱を放散することができる。
また本発明の配線基板は、第１の面と第２の面を有し、前記第１の面または前記第２の面に第１のビアランドが配設された、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層を挟持するように配設され、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有する複数の第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層を介して前記第１の絶縁層と対向するように配設された第２のビアランドと、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する第１の導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
また本発明の配線基板は、セラミクス材料からなる第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、樹脂材料からなる第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドを対向するように配設された第２のビアランドと、前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
本発明の配線基板の製造方法は、第１の硬度を有する第１の絶縁層の第１の面に第１のビアランドを有する第１の配線層を形成する工程と、前記第１のビアランド上に、前記第１の硬度よりも小さな第３の硬度を有し、略円錐形状を有する導電性ピラーを形成する工程と、導体層または第１の面に第２のビアランドを有する第２の配線層が配設された基板のいずれかを一方と、前記第１の絶縁層の第１の面とを未硬化状態のプリプレグを介して対向配置する工程と、前記導電性ピラーと前記第２のビアランドが電気的に接続するように、かつ、前記プリプレグが硬化するように、前記導体層または前記基板と、前記第１の絶縁層とをプレスする工程とを有することを特徴とする。
本発明の半導体パッケージは、配線基板上に半導体素子を搭載した半導体パッケージにおいて、前記配線基板は、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層を貫通した導電性ピラーとを具備したことを特徴とする。
ここで半導体パッケージとは、単一の半導体素子を配線基板上に搭載したタイプのものだけでなく、複数の半導体素子や他の電子部品を同一基板上に搭載したいわゆるＭＣＭ（マルチチップモジュール）等の半導体素子も含むものとする。
本発明の配線基板は、複数の配線層と複数の絶縁層とを積層した多層配線基板において、前記絶縁層を介して対向した前記配線層の層間接続は導電性ピラーにより行われ、前記絶縁層のうち少なくとも１層はセラミクス材料からなることを特徴とする。また、第１の面と第２の面とを有し、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の前記第１の面に配設され、第１のビアランドを有する第１の配線層と、第１の面と第２の面とを有し、この第１の面と前記第１の配線層とが対向するように前記第１の絶縁層上に配設され、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の前記第２の面に配設され、前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドを有する第２の配線層と、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラーとを具備するようにしてもよい。
また前記第１の絶縁層の前記第２の面に配設され、第３のビアランドを有する第３の、配線層と、第１の面と第２の面とを有し、この第１の面と前記第３の配線層とが対向するよう前記第１の絶縁層上に配設された第３の絶縁層と、前記第２の絶縁層の前記第２の面に配設され、前記第３のビアランドと対向する第４のビアランドを有する第４の配線層と、前記第３の絶縁層を貫通して前記第３のビアランドと前記第４のビアランドとを接続する前記導電性ピラーとをさらに具備するようにしてもよい。
本発明の配線基板は、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドと、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備したことを特徴とする。
また本発明の配線基板は、第１の面と第２の面とを有し、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の前記第１の面に配設され、第１のビアランドを有する第１の配線層と、第１の面と第２の面とを有し、この第１の面と前記第１の配線層とが対向するように前記第１の絶縁層上に配設され、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の前記第２の面に配設され、前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドを有する第２の配線層と、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備するようにしてもよい。
また、前記第１の絶縁層の前記第２の面に配設され、第３のビアランドを有する第３の配線層と、第１の面と第２の面とを有し、この第１の面と前記第３の配線層とが対向するよう前記第１の絶縁層上に配設された第３の絶縁層と、前記第２の絶縁層の前記第２の面に配設され、前記第３のビアランドと対向する第４のビアランドを有する第４の配線層と、前記第３の絶縁層を貫通して前記第３のビアランドと前記第４のビアランドとを接続する前記導電性ピラーとをさらに具備するようにしてもよい。
前記第１の絶縁層としては例えば、アルミナ、窒化アルミ、ムライトなどのセラミクス材料、ガラスセラミクス材料、ガラス、表面が絶縁性物質により被覆された金属板等を用いることができる。金属材料としては、例えば銅あるいは銅基合金、アルミニウム等を用いるようにしてもよい。
前記第２の絶縁層は樹脂材料から構成すうようにすればよい。また例えばガラスクロスなどの基材に絶縁性樹脂を含浸させて用いるようにしてもよい。
例えば第２の絶縁層としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、４フッ化ポリエチレン樹脂、６フッ化ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱可塑性樹脂材料や、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミド型ポリイミド樹脂、ビスマレイミド型トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂など、またこれらをガラスクロスなどに含浸したプリプレグなどの熱硬化性樹脂材料をあげることができる。さらに例えばブタジエンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどの生ゴムシート類を用いるようにしてもよい。
これらの絶縁性樹脂材料は、合成樹脂単独で用いてもよいが、無機物、有機物などの絶縁性充填物を含有してもよく、さらにガラスクロスやマット、有機合成繊維布やマット、紙等の補強材と組み合わせて用いることが好適である。
また第２の絶縁層として、例えばポリイミド系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム、あるいはポリテトラフルオロエチレンなどの可撓性を有する絶縁性樹脂材料を用いることができる。
第２の絶縁層として前述のような可撓性樹脂材料を絶縁性材料として用いる場合には、第２の絶縁層を多層化し、可撓性樹脂材料と第１の絶縁層との間に例えばエポキシ変性ポリイミドなどの熱硬化性樹脂を配設するようにしてもよい。
本発明の配線基板で層間接続に用いる導電性ピラーは、前記第１の硬度よりも小さな第３の硬度を有する導電性樹脂から構成するようにしてもよい。また前記導電性ピラーは略円錐形状を有するように形成するようにしてもよい。プリプレグを効率よく貫通するためには、導電性ピラーの断面を等方的な形状にすることが好ましい。
このような構成を採用することにより、導電性ピラーにより層間接続を形成する際に導電性ピラーの法線方向に働く応力を、第１の絶縁層の剛性により支えることができ、層間接続部の信頼性を向上することができる。
このような導電性ピラーとしては、例えばバインダーに導電性微粒子を混合、分散させた導電性ペーストをスクリーン印刷などにより形成するようにしてもよい。また、溶剤・カップリング剤・添加物などを必要に応じて加えるようにしてもよい。
バインダー材としては、例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、ビニルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、α−オレフィン無水マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはこれらの混合物を用いることができる。
導電性微粒子（フィラー）としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、半田、Ｎｉ、カーボンなどの微粒子、超微粒子などを上述したバインダーに混合あるいは分散させて用いることができる。これらの導体材料に加えて、樹脂の表面にこれら導電性物質を形成したものでもよい。また、複数の導電性物質を組み合わせて用いるようにしてもよい
溶剤としては、例えばジオキサン、ベンゼン、ヘキサン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等必要に応じて用いるようにすればよい。
なお、本発明の配線基板の複数の配線層の層間接続は、導電性ピラーと他の層間接続手段とを組み合わせて行うようにしてもよい。例えば、導電性ピラーによる層間接続と、スルーホール、レーザービア、フォトビアなど各種の層間接続の手法を組み合わせるようにしてもよい。
さらに、本発明の配線基板が備える導電性ピラーは、複数の配線層の電気的な接続に限ることなく、複数層にわたって熱的な接続を行ういわゆるサーマルビアとして用いるようにしてもよい。
すなわち、前記第１の導電性ピラーと電気的に独立に配設され、前記金属板と熱的に接続された第２の導電性ピラーをさらに具備するようにしてもよい。
また前記第１の絶縁層はその表面に微細な凹凸を有し、前記第２の絶縁層は前記第１の絶縁層の前記凹凸と嵌合させるようにしてもよい。
例えば第１の絶縁層として例えばセラミクス材料を用い、第２の絶縁層としてプリプレグなどの樹脂材料を用いるようにすればよい。このようにすることにより、導電性ピラーによる層間接続の確立と同時に、セラミクス基材の表面の微小な穴、凹凸がプリプレグにより埋まる。通常、焼結体であるセラミクス材料は、いくら研磨しても表面に微細な穴や凹凸があり、このセラミクスを薄膜積層する場合にはこのような凹凸や穴を埋める必要がある。しかしながら本発明の配線基板では、セミキュア状態の樹脂材料により、セラミクス表面の凹凸、穴が自動的に埋まるので、生産性を向上することができる。また樹脂層のセラミクス表面の凹凸へのアンカリング効果により、複数の絶縁層どうしも強固に接合する。
また前記第１の絶縁層の熱伝導率は、前記第２の絶縁層の熱伝導率よりも大きくするようにしてもよい。セラミクス材料は樹脂材料よりも熱伝導率が大きいので、例えば半導体素子等の発熱を、配線基板を通じて配線基板の面方向に分散することができる。
なお、上述では第１の絶縁層と第２の絶縁層とを積層する構成について説明したが、第２の絶縁層は、第１の絶縁層の両面に配設するようにしてもよい。また、このような積層体をコア材としてさらに多層化を図るようにしてもよい。このような場合でも、本発明の配線基板では硬度の大きな絶縁層を採用しているため、配線基板の表面全体にわたって、均一に圧力を加えることができる。したがって、導電性ピラーによる接続の生産性、信頼性を向上することができる。
すなわち、第１の面と第２の面を有し、前記第１の面または前記第２の面に第１のビアランドが配設された、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層を挟持するように配設され、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有する複数の第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層を介して前記第１の絶縁層と対向するように配設された第２のビアランドと、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備するようにしてもよい。
また本発明の配線基板は、セラミクス材料からなる第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、樹脂材料からなる第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドと、前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備するようにしてもよい。
本発明の配線基板の製造方法は、上述のような本発明の配線基板を製造する方法である。
すなわち本発明の配線基板の製造方法は、第１の硬度を有する第１の絶縁層の第１の面に第１のビアランドを有する第１の配線層を形成する工程と、前記第１のビアランド上に、前記第１の硬度よりも小さな第３の硬度を有し、略円錐形状を有する導電性ピラーを形成する工程と、導体層または第１の面に第２のビアランドを有する第２の配線層が配設された基板のいずれかを一方と、前記第１の絶縁層の第１の面とを未硬化状態のプリプレグを介して対向配置する工程と、前記導電性ピラーと前記第２のビアランドが電気的に接続するように、かつ、前記プリプレグが硬化するように、前記導体層または前記基板と、前記第１の絶縁層とをプレスする工程、とを有することを特徴とする。
前述のように、本発明の配線基板では、第２の絶縁層は第１の絶縁層の一方の面に限らず両面に配設するようにしてもよい。
本発明の半導体パッケージは、前述したような本発明の配線基板に半導体素子、ＭＣＭ等の半導体装置を搭載したものである。
すなわち本発明の半導体パッケージは、配線基板上に半導体素子を搭載した半導体パッケージにおいて、前記配線基板は、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドと、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラーとを具備したことを特徴とするものである。
このような構成を採用することにより、本発明の配線基板では、導電性ピラーによる層間接続の信頼性を向上することができる。また第２の絶縁層の厚さを薄くするとともに、導電性ピラーの径を小さくすることができる。したがって、薄型で、かつ高密度実装に対応した配線基板を製造することができる。
また特に集積度が高く、動作周波数の高い半導体素子では、放熱のパスの確保が重要な課題となるが、本発明の配線基板が備える層間接続手段である導電性ピラーを、サーマルビアとして用いることにより、放熱性を向上することができる。特に、セラミクス材料、金属材料は、例えばプリプレグ等の樹脂材料と比較して熱伝導率が大きいので、半導体素子と第１の絶縁層とを導電性ピラーにより熱的に接続することにより、高性能の半導体装置を搭載することができるようになる。なお、サーマルビアとして用いる導電性ピラーは、信号配線の層間接続を行う導電性ピラーとは独立に配設するようにしてもよい。また、第１の絶縁層をグランドプレーンを兼ねた金属板として構成し、サーマルビアと接地系の信号配線と共用するようにしてもよい。
すなわち本発明の配線基板は、複数の配線層と複数の絶縁層とを積層した多層配線基板において、前記絶縁層を介して対向した前記配線層の層間接続は導電性ピラーにより行われ、前記絶縁層のうち少なくとも１層はセラミクス材料からなることを特徴とするものである。
本発明の配線基板は、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドと、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備したことを特徴とする。
また本発明の配線基板は、第１の面と第２の面とを有し、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の前記第１の面に配設され、第１のビアランドを有する第１の配線層と、第１の面と第２の面とを有し、この第１の面と前記第１の配線層とが対向するように前記第１の絶縁層上に配設され、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の前記第２の面に配設され、前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドを有する第２の配線層と、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備するようにしてもよい。
また、前記第１の絶縁層の前記第２の面に配設され、第３のビアランドを有する第３の配線層と、第１の面と第２の面とを有し、この第１の面と前記第３の配線層とが対向するよう前記第１の絶縁層上に配設された第３の絶縁層と、前記第２の絶縁層の前記第２の面に配設され、前記第３のビアランドと対向する第４のビアランドを有する第４の配線層と、前記第３の絶縁層を貫通して前記第３のビアランドと前記第４のビアランドとを接続する前記導電性ピラーとをさらに具備するようにしてもよい。
前記第１の絶縁層としては例えば、アルミナ、窒化アルミ、ムライトなどのセラミクス材料、ガラスセラミクス材料、ガラス、表面が絶縁性物質により被覆された金属板等を用いることができる。金属材料としては、例えば銅あるいは銅基合金、アルミニウム等を用いるようにしてもよい。
前記第２の絶縁層は樹脂材料から構成するようにすればよい。また例えばガラスクロスなどの基材に絶縁性樹脂を含浸させて用いるようにしてもよい。
例えば第２の絶縁層としては、例えばポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、４フッ化ポリエチレン樹脂、６フッ化ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などの熱可塑性樹脂材料や、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミド型ポリイミド樹脂、ビスマレイミド型トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、変性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ＢＴレジンなど、またこれらをガラスクロスなどに含浸したプリプレグなどの熱硬化性樹脂材料をあげることができる。
さらに例えばブタジエンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、ネオプレンゴム、シリコーンゴムなどの生ゴムシート類を用いるようにしてもよい。
これらの絶縁性樹脂材料は、合成樹脂単独で用いてもよいが、無機物、有機物などの絶縁性充填物を含有してもよく、さらにガラスクロスやマット、有機合成繊維布やマット、紙等の補強材と組み合わせて用いることが好適である。
また第２の絶縁層として、例えばポリイミド系樹脂フィルム、ポリエステル系樹脂フィルム、あるいはポリテトラフルオロエチレンなどの可撓性を有する絶縁性樹脂材料を用いることができる。
第２の絶縁層として前述のような可撓性樹脂材料を絶縁性材料として用いる場合には、第２の絶縁層を多層化し、可撓性樹脂材料と第１の絶縁層との間に例えばエポキシ変性ポリイミドなどの熱硬化性樹脂を配設するようにしてもよい。
本発明の配線基板で層間接続に用いる導電性ピラーは、前記第１の硬度よりも小さな第３の硬度を有する導電性樹脂から構成するようにしてもよい。また前記導電性ピラーは略円錐形状を有するように形成するようにしてもよい。プリプレグを効率よく貫通するためには、導電性ピラーの断面を等方的な形状にすることが好ましい。
このような構成を採用することにより、導電性ピラーにより層間接続を形成する際に導電性ピラーの法線方向に働く応力を、第１の絶縁層の剛性により支えることができ、層間接続部の信頼性を向上することができる。
このような導電性ピラーとしては、例えばバインダーに導電性微粒子を混合、分散させた導電性ペーストをスクリーン印刷などにより形成するようにしてもよい。また、溶剤・カップリング剤・添加物などを必要に応じて加えるようにしてもよい。
バインダー材としては、例えば、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、アクリル樹脂、ビニルウレタン樹脂、シリコーン樹脂、α−オレフィン無水マレイン酸樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはこれらの混合物を用いることができる。
導電性微粒子（フィラー）としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、半田、Ｎｉ、カーボンなどの微粒子、超微粒子などを上述したバインダーに混合あるいは分散させて用いることができる。これらの導体材料に加えて、樹脂の表面にこれら導電性物質を形成したものでもよい。また、複数の導電性物質を組み合わせて用いるようにしてもよい。
溶剤としては、例えばジオキサン、ベンゼン、ヘキサン、トルエン、ソルベントナフサ、工業用ガソリン、酢酸セロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ブチルカルビトールアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等必要に応じて用いるようにすればよい。
なお、本発明の配線基板の複数の配線層の層間接続は、導電性ピラーと他の層間接続手段とを組み合わせて行うようにしてもよい。例えば、導電性ピラーによる層間接続と、スルーホール、レーザービア、フォトビアなど各種の層間接続の手法を組み合わせるようにしてもよい。
さらに、本発明の配線基板が備える導電性ピラーは、複数の配線層の電気的な接続に限ることなく、複数層にわたって熱的な接続を行ういわゆるサーマルビアとして用いるようにしてもよい。
すなわち、前記第１の導電性ピラーと電気的に独立に配設され、前記金属板と熱的に接続された第２の導電性ピラーをさらに具備するようにしてもよい。
また前記第１の絶縁層はその表面に微細な凹凸を有し、前記第２の絶縁層は前記第１の絶縁層の前期凹凸と嵌合させるようにしてもよい。
例えば第１の絶縁層として例えばセラミクス材料を用い、第２の絶縁層としてプリプレグなどの樹脂材料を用いるようにすればよい。このようにすることにより、導電性ピラーによる層間接続の確立と同時に、セラミクス基材の表面の微小な穴、凹凸がプリプレグにより埋まる。通常、焼結体であるセラミクス材料は、いくら研磨しても表面に微細な穴や凹凸があり、このセラミクスを薄膜積層する場合にはこのような凹凸や穴を埋める必要がある。しかしながら本発明の配線基板では、セミキュア状態の樹脂材料により、セラミクス表面の凹凸、穴が自動的に埋まるので、生産性を向上することができる。また樹脂層のセラミクス表面の凹凸へのアンカリング効果により、複数の絶縁層どうしも強固に接合する。
また前記第１の絶縁層の熱伝導率は、前記第２の絶縁層の熱伝導率よりも大きくするようにしてもよい。セラミクス材料は樹脂材料よりも熱伝導率が大きいので、例えば半導体素子等の発熱を、配線基板を通じて配線基板の面方向に分散することができる。
なお、上述では第１の絶縁層と第２の絶縁層とを積層する構成について説明したが、第２の絶縁層は、第１の絶縁層の両面に配設するようにしてもよい。また、このような積層体をコア材としてさらに多層化を図るようにしてもよい。このような場合でも、本発明の配線基板では硬度の大きな絶縁層を採用しているため、配線基板の表面全体にわたって、均一に圧力を加えることができる。したがって、導電性ピラーによる接続の生産性、信頼性を向上することができる。
すなわち、第１の面と第２の面を有し、前記第１の面または前記第２の面に第１のビアランドが配設された、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層を挟持するように配設され、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有する複数の第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層を介して前記第１の絶縁層と対向するように配設された第２のビアランドと、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備するようにしてもよい。
また本発明の配線基板は、セラミクス材料からなる第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、樹脂材料からなる第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドと、前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラー、とを具備するようにしてもよい。
本発明の配線基板の製造方法は、上述のような本発明の配線基板を製造する方法である。
すなわち本発明の配線基板の製造方法は、第１の硬度を有する第１の絶縁層の第１の面に第１のビアランドを有する第１の配線層を形成する工程と、前記第１のビアランド上に、前記第１の硬度よりも小さな第３の硬度を有し、略円錐形状を有する導電性ピラーを形成する工程と、導体層または第１の面に第２のビアランドを有する第２の配線層が配設された基板のいずれかを一方と、前記第１の絶縁層の第１の面とを未硬化状態のプリプレグを介して対向配置する工程と、前記導電性ピラーと前記第２のビアランドが電気的に接続するように、かつ、前記プリプレグが硬化するように、前記導体層または前記基板と、前記第１の絶縁層とをプレスする工程、とを有することを特徴とする。
前述のように、本発明の配線基板では、第２の絶縁層は第１の絶縁層の一方の面に限らず両面に配設するようにしてもよい。
本発明の半導体パッケージは、前述したような本発明の配線基板に半導体素子、ＭＣＭ等の半導体装置を搭載したものである。
すなわち本発明の半導体パッケージは、配線基板上に半導体素子を搭載した半導体パッケージにおいて、前記配線基板は、第１の硬度を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層と積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の絶縁層と、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との間に挟持された第１のビアランドと、前記第２の絶縁層を介して前記第１のビアランドと対向するように配設された第２のビアランドと、前記第２の絶縁層を貫通して前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを接続する導電性ピラーとを具備したことを特徴とするものである。
また特に集積度が高く、動作周波数の高い半導体素子では、放熱のパスの確保が重要な課題となるが、本発明の配線基板が備える層間接続手段である導電性ピラーを、サーマルビアとして用いることにより、放熱性を向上することができる。特に、セラミクス材料、金属材料は、例えばプリプレグ等の樹脂材料と比較して熱伝導率が大きいので、半導体素子と第１の絶縁層とを導電性ピラーにより熱的に接続することにより、高性能の半導体装置を搭載することができるようになる。なお、サーマルビアとして用いる導電性ピラーは、信号配線の層間接続を行う導電性ピラーとは独立に配設するようにしてもよい。また、第１の絶縁層をグランドプレーンを兼ねた金属板として構成し、サーマルビアと接地系の信号配線と共用するようにしてもよい。
すなわち本発明の配線基板は、複数の配線層と複数の絶縁層とを積層した多層配線基板において、前記絶縁層を介して対向した前記配線層の層間接続は導電性ピラーにより行われ、前記絶縁層のうち少なくとも１層はセラミクス材料からなることを特徴とするものである。
例えばコアセラミクスプリント配線に代表される本発明の配線基板を、例えば従来のＤ／Ｃ基板（薄膜／セラミクス基板）と比較した場合、以下のような利点がある。
まず、セラミクスではいくら表面を研磨しても、焼結体であるために表面に微少な穴がある。スパッタ、蒸着などにより形成する薄膜では１層１層の厚みが薄いので、セラミクス表面のグレインレベルの凹凸を埋める工程が必要になるが、本発明の配線基板では、プリプレグ等の樹脂のＢステージ化と圧力による積層のための積層時に穴が自動的に埋まる。
また、セラミクス基板上に薄膜配線層を形成する場合、導体層と絶縁層を交互に１層１層積み重ねて形成するために高コストとなってしまう。本発明の配線基板では、通常のプリント配線板の製造方法に準じた方法で製造することができ、そのためコストを大きく低減することができる。
さらに、セラミクス基板上に薄膜配線層を形成する場合、セラミクス基材の表裏面のうちで片面づつ、あるいは片面のみしか薄膜配線層を形成することができない。これに対して本発明の配線基板では、表裏面同時に作成することができるので、多層化が容易であり、生産性を大きく向上することができる。しかも本発明の配線基板では、ベース材、あるいはコア材の硬度が高いので配線基板の全面にわたって均一に加圧することができ、導電性ピラーによる接続信頼性は高いものとなる。このことは、特に配線基板の面積が大きい場合には顕著である。
このような観点からセラミクス基板上に薄膜配線層を形成するタイプの配線基板と、本発明の配線基板の製造コストを比較してみると、全体として数十分の１から数百分の１にまで製造コストを低減することができる。
つぎに、本発明の配線基板と、セラミクス基材のフレキシブル基板を積み重ねたタイプの配線基板とを比較する。
ベース材に追加する層をフレキシブル配線板にし、コアのセラミクス基板に積み重ねるとしても、それには何らかの接続が必要となる。本発明ではセラミクス層とフレキシブル基板とをプリプレグを介して接続することができるので、生産性が高い構造である。
また、フレキシブル配線板はせいぜい２層程度しか追加層としてコアセラミクスに積層できないが、本発明の配線基板では、プリプレグとフレキシブル基板とを必要に応じて組み合わせることにより、さらなる多層化を容易に行うことができる。
またプリプレグ等の樹脂基板は、フレキシブル配線板よりも安価であり、配線基板全体のコストを低減することもできる。
他のビルドアップ基板と比較した場合でも、コア材として樹脂基板を用いた場合には構造強度などに課題がある。さらに、本発明ではコア材料として、セラミクス、金属等の熱伝導率の高い材料を用いることにより、横方向の熱伝導率をも向上し、熱を配線基板全体から均等に逃すことができる。
また、セラミクスは高誘電率なので、電源系のインピーダンスを下げたり、電源変動を小さくするバイパスコンデンサなどを本発明の配線基板のコアセラミクス基板内に内臓させることができる。したがって配線基板の高機能化、多機能化にも対応することができる。
また、本発明の他の例として以下のような発明を挙げることができる。
１． 伝送線路と、
前記伝送線路に沿って前記伝送線路の上下に配設された二枚の遮蔽板と、
前記伝送線路に沿って前記伝送線路の両側に配設され、前記二枚の遮蔽板間を電気的に接続する導電性部材であって、
前記二枚の遮蔽板間に、複数の略円錐型導電性ピラーを、前記遮蔽板面の垂直方向に関して一つずつ上下反転させつつ一列に配設した形状の導電性部材と、
前記伝送線路と前記遮蔽板、及び前記導電性部材との間に配設された絶縁層と、を具備することを特徴とする配線基板。
２． 前記１記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記略円錐型導電性ピラーどうしがその表面部分で接触した形状を備えていることを特徴とする。
３． 前記１記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記略円錐型導電性ピラーどうしが所定の距離離間配設された形状を備えていることを特徴とする。
４． 伝送線路と、
前記伝送線路に沿って前記伝送線路の上下に配設された二枚の遮蔽板と、
前記伝送線路と前記遮蔽板との間に配設された絶縁層と、
前記伝送線路に沿って前記伝送線路の両側に配設され、前記二枚の遮蔽板間を電気的に接続する導電性部材であって、
前記二枚の遮蔽板の対応する位置に、複数の略円錐型ピラーを一列に配設し、この二枚の遮蔽板間に前記絶縁層を挟持した状態で前記二枚の遮蔽板をプレスして前記略円錐型ピラーを前記絶縁層に貫通せしめ、それにより少なくとも前記略円錐型ピラーの先端とこの先端と対向する遮蔽板間とを接触させるように形成された導電性部材と、
を具備することを特徴とする配線基板。
５． 前記４記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記導電性ピラーどうしがその表面部分で接触した形状を備えていることを特徴とする。
６． 前記４記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記導電性ピラーどうしが所定の距離離間配設された形状を備えていることを特徴とする。
７． 第１の導体板のシールドパターン形成部上に複数の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
第２の導体板のシールドパターン形成部上に複数の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
前記第１の導体板と第２の導体板との間に基板中間体を挟持して押圧し、前記略円錐型導電性ピラーを介して前記第１の導体板と前記第２の導体板との間を電気的に接続する工程と、
前記基板中間体を硬化する工程と、
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
８． 第１の導体板のシールドパターン形成部上に複数の第１の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
第２の導体板上に複数の第２の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
前記第１の導体板と第２の導体板との間に第１の基板中間体を挟持して押圧し、前記第１、第２の略円錐型導電性ピラーを介して前記第１の導体板と前記第２の導体板との間を電気的に接続する工程と、
前記第２の導体板を伝送線路とシールドパターンとに形成する工程と、
前記第２の導電板によるシールドパターン上に複数の第３の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
第３の導体板のシールドパターン形成部上に複数の第４の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
前記第１の基板中間体の前記伝送線路の側と前記第３の導体板との間に第２の基板中間体を挟持して押圧し、前記第３、第４の略円錐型導電性ピラーを介して前記第２の導電板によるシールドパターンと前記第３の導体板との間を電気的に接続する工程と、
前記第２の基板中間体を硬化する工程と、
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
９． 前記８記載の製造方法であって、前記第１、第２、または第３の導体板上に前記第１、第２、または第４の略円錐型導電性ピラーを形成する工程、および前記第２の導電板によるシールドパターン上に複数の第３の略円錐型導電性ピラーを形成する工程は、前記第１、第２、第３、または第４の略円錐型導電性ピラーどうしを緊密に配設する工程であることを特徴とする。
１０． 前記８記載の製造方法であって、前記第１、第２、または第３の導体板上に前記第１、第２、または第４の略円錐型導電性ピラーを形成する工程、および前記第２の導電板によるシールドパターン上に複数の第３の略円錐型導電性ピラーを形成する工程は、前記第１、第２、第３、または第４の略円錐型導電性ピラーどうしを所定距離離間して配設する工程であることを特徴とする。
１１． 第１の面と第２の面とを有する第１の導体層と、
前記第１の導電層の前記第１の面上に位置し、かつ、前記第１の導体層から離間してその厚み方向に貫通溝または貫通孔を有する第１の絶縁層と、
前記第１の導体層の前記第１の面と前記第１の絶縁層を介して対向した第２の導体層と、
前記第１の導電層の前記第２の面上に位置し、かつ、前記第１の導体層から離間してかつ前記第１の絶縁層の前記貫通溝または貫通孔とは水平方向に位置ずれしてその厚み方向に貫通溝または貫通孔を有する第２の絶縁層と、
前記第１の導体層の前記第２の面と前記第２の絶縁層を介して対向した第３の導体層と、
前記第１の絶縁層の前記貫通溝内面または貫通孔内面および前記第２の絶縁層の前記貫通溝内面または貫通孔内面に形成され、前記第２の導体層と前記第３の導体層とを導通させる第４の導体層と
を具備したことを特徴とする配線基板。
１２． 第１の面と第２の面とを有する伝送線路と、
前記伝送線路の前記第１の面上に位置し、かつ、前記伝送線路から離間してその厚み方向に貫通溝を有する第１の絶縁層と、
前記伝送線路の前記第１の面と前記第１の絶縁層を介して対向した第１の導体層と、
前記伝送線路の前記第２の面上に位置し、かつ、前記伝送線路から離間しかつ前記第１の絶縁層の前記貫通溝と重なるように形成された貫通溝を有する第２の絶縁層と、
前記伝送線路の前記第２の面と前記第２の絶縁層を介して対向した第２の導体層と、
前記第１の絶縁層の前記貫通溝内面および前記第２の絶縁層の前記貫通溝内面に一体構造で形成され、前記第１の導体層と前記第２の導体層とを導通させる第３の導体層と、
を具備したことを特徴とする配線基板。
１３． 第１の硬度を有する第１の基板と、
前記第１の基板と直接プレス積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の基板と、
前記第２の基板を貫通して塑性変形させ配設された導電性ピラーと
を具備することを特徴とする配線基板。
１４． 前記１３記載の配線基板であって、前記第２の基板は前記第１の基板の両面に直接積層されていることを特徴とする。
１５． 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板がセラミック基板であり、前記第２の基板が樹脂製基板であることを特徴とする。
１６． 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板がガラスからなることを特徴とする。
１７． 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板は表面が絶縁性物質により被覆された金属板であることを特徴とする。
１８． 前記１７記載の配線基板であって、前記第１の導電性ピラーと電気的に独立に配設され、前記金属板と熱的に接続された導電性ピラーを更に具備したことを特徴とする。
１９． 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板はその表面に微細な凹凸を有し、前記第２の基板は前記第１の基板の前記凹凸と嵌合していることを特徴とする。
２０． 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板の熱伝導率は、前記第２の基板の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする。
２１． 配線基板上に半導体素子を搭載する半導体パッケージにおいて、前記配線基板は、
半導体チップ用放熱パッドが片面に形成された第１の基板と、
前記第１基板の前記放熱パッドが形成された面と反対側の面に直接積層され、前記第１の基板より高い熱伝導率を有する第２の基板と、
前記第１の基板を貫通して塑性変形させて前記放熱パッドと前記第２の基板との間を熱的に接続する熱伝導性ピラーと、
を具備することを特徴とする半導体パッケージ。
２２． 第１の硬度を有する第１の基板の第１の面に第１のビアランドを有する第１の配線層を形成する工程と、
前記第１のビアランド上に、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有し、略円錐形状を有する導電性ピラーを形成する工程と、
第１の面に第２のビアランドを有する第２の配線層が配設された、前記第１の硬度よりも小さな第３の硬度を有する第２の基板の前記第１の面と、前記第１の基板の第１の面とを未硬化のプリプレグを介して対向配置する工程と、
前記第１の基板、前記プリプレグ及び第２の基板を厚さ方向にプレスして前記導電性ピラーを前記プリプレグに貫通させて塑性変形させ、それにより前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを電気的に接続する工程と、
前記プリプレグを硬化する工程と、
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の配線基板の構成の例を概略的に示す断面図であり；
図２は図１に例示した本発明の配線基板のＡＡ方向の断面構造を概略的に示す図であり；
図３は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す断面図であり；図４、図５、図６は図３の配線基板の別の方向の断面構造を概略的に示す図であり；
図７Ａ、図７Ｂは本発明の配線基板の製造方法の例を説明するための図であり；
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは本発明の配線基板の製造方法の別の例を説明するための図であり；
図９、図１０は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図であり；
図１１は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図であり；
図１２は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図であり；
図１３は本発明の配線基板の構成のさらに別の例を概略的に示す図であり；
図１４、図１５はこのようなアンテナを備えた本発明の配線基板の構造の例を模式的に示す図であり；
図１６は本発明の配線基板の構成の例を概略的に示す図であり；
図１７は導電性ピラーの構造の例を概略的に示す図であり；
図１８は本発明の配線基板の製造方法の例を説明するための図であり；
図１９は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図であり；
図２０、図２１、図２２、図２３、図２４、図２５は本発明の半導体パッケージの構成の例を概略的に示す図であり；
図２６、図２７は従来の配線基板の構成の例を示す図であり；
図２８は本発明の配線基板の構成の例を概略的に示す図である。
発明を実施するための最良の形態
（実施例１）
図１は本発明の配線基板の構成の例を概略的に示す断面図である。
この配線基板は、線路１と、この線路１と略平行に配設されたシールドパターン２と、線路１およびシールドパターン２と絶縁層３を介して対向するように配置された導体層４と、線路１およびシールドパターン２と絶縁層５を介して対向するように配置された導体層６と、導体層４と導体層６とを接続する導電性ピラー７ａ、７ｂとを備えている。この例ではこれら導電性ピラー７ａと導電性ピラー７ｂとはシールドパターン２を介して接続している。また絶縁層８、９も絶縁層であり、これらの絶縁層を介して図示を省略した配線層との絶縁を行っている。
線路１、導体層４、６、シールドパターン２は、銅箔をパターニングして形成している。また導電性ピラー７ａ、７ｂは導電性樹脂から形成されており、プリプレグからなる絶縁層３、５をそれぞれ貫通して配設されている。
図２は図１に例示した本発明の配線基板のＡＡ方向の断面構造を概略的に示す図である。
このように本発明の配線基板では、導体層４と導体層６とを接続する導電性ピラー７ａ、７ｂを線路１に沿って配設している。このような構成を採用し、シールドパターン２、導体層４、６、導電性ピラー７ａ、７ｂへ接地電位を供給することにより、線路１の伸長方向に沿ってその周囲３６０°にわたって電磁場を遮蔽することができる。特に、従来の配線基板では困難であったシールドパターン２と導体層４、６との間を、導電性ピラー７ａ、７ｂにより遮蔽することができる。したがって、線路１を伝搬する信号に起因する不要な輻射を遮蔽することができ、電磁障害、および配線基板の他の線路や、外部のノイズ源から線路１への電磁障害（ＥＭＩ）を防止することができる。また本発明の配線基板では、配線基板内部の線路をシールドすることができるため、配線基板の設計の自由度を向上することができる。例えば、配線基板内の複数の端子を、同軸ケーブルを用いることなく遮蔽しながら接続することができる。さらに本発明の配線基板を、半導体パッケージやＭＣＭ（マルチチップモジュール）等の半導体装置に適用することにより、高速動作に対応することができ、かつ信頼性を向上することができる。
ここでは導電性ピラー７ａと導電性ピラー７ｂとをシールドパターン２を介して接続した構成を例示したが、シールドパターンを介さずに直接接続するようにしてもよい。
なお、線路１への接続、シールドパターン２、導体層４、６、導電性ピラー７ａ、７ｂへの接続は、例えば導電性ピラー、スルーホール等の各種の層間接続により行うようにすればよい。
図２８は本発明の配線基板の構成の例を概略的に示す図である。
ここでは、前述した前述したシールド構造を備えた配線基板全体の構成の例を説明する。なおこの例では、層間接続に用いる導電性ピラーはビアランドを介することなく直接接続した例を取り上げて説明する。
この配線基板は、６層の配線層８１、８２、８３、８４、８５、８６を備えた多層配線基板であり、各配線層は例えばＢＴレジン、ガラスエポキシの絶縁層樹脂をガラスクロス等に含浸したプリプレグ８９により絶縁されている。
このようなビアランドを用いない導電性ピラーどうしの直接接続は、例えば銅はくをエッチングしてパターニングしても、銅のエッチング液では導電性樹脂はエッチングされないというエッチングの選択性を利用して形成するようにしてもよい。したがって導電性ピラーの下部の銅もエッチング除去することができる。その後、露出した導電性ピラーの底面（または上面）にさらに導電性ピラーを接続するようにすればよい。ビアランドを用いないことで、スペースも稼ぐことができ、集積度を向上することができる。
各配線層は、プリプレグ８９を貫通して配設された導電性ピラー８７、８７Ｓにより層間接続されている。
そして、例えば配線層８３に属する伝送線路Ｌは、導体層８２Ｓ、８３Ｓおよび導電性ピラー８７Ｓにより、線路の伸長方向の周囲を３６０°囲まれるように遮蔽されている。これにより、例えば線路Ｌからの不要な輻射に起因する悪影響が、配線基板内の他の線路、配線基板に搭載された電子部品、あるいは配線基板の外側へ及ぶのを防ぐことができる。また線路Ｌへの、これらの部分からの悪影響も排除することができる。
ここでは、導電性ピラー８７は、ビアランドを介することなく直接接続している。すなわち、導電性ピラーが直列に複数重なる部分にはランドが無い。
一般的には、ランド径は、導電性ペーストが充填された大きさより大きく設計されている。そのため、配線の有効エリアが制限されている。またランドが有ることにより、導電性ペーストとＣｕ箔の界面が多くあるため、信頼性的にも影響を受けやすかった。
これに対して本発明の構造では、従来のランドが有る構造に比べ、ランドをなくすことにより、より配線密度を向することができる。またランドが有る場合、ランドと導電性ペーストは、物性／特性等まったく違うものであり、その界面が存在していたが、ランドをなくすことにより、物性／特性の違う界面は無くなり、より層間接続の信頼性を向上することができる。
また後述するように、例えば配線層８６側の２層の絶縁層をセラミクスや金属などのプリプレグ８９よりも硬度の大きな材料により形成するようにしてもよい。これにより導電性ピラーによる層間接続の信頼性を高めることができる。また配線基板の放熱性も向上する。
（実施例２）
図３は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す断面図であり、図４、図５、図６は図３の配線基板の別の方向の断面構造を概略的に示す図である。図４では図３のＢＢ方向の断面を、図５では図３のＣＣ方向の断面を、図６では図５のＤＤ方向の断面をそれぞれ概略的に示している。なお図３は図６のＥＥ方向の断面構造に対応している。
この配線基板は、異なる配線層に形成された線路１１Ｌと線路１３Ｌとを導電性ピラー７Ｌにより層間接続するとともに、その周囲を導体層１０S、１４S、シールドパターン１１Ｓ、１２Ｓ、１３Ｓおよび導電性ピラー７Ｓとによりシールドしたものである。
各配線層はプリプレグなどの絶縁層２１により絶縁されており、導電性ピラー７Ｌ、７Ｓは絶縁層を貫通して各導体層の層間接続を行っている。つまり、線路１１Ｌと線路１３Ｌとは、絶縁層２１を貫通して配設された導電性ピラー７Ｌとビアランド１２Ｖとにより層間接続されている（図３、図４参照）。また導体層１０Sと導体層１４Sとは、導電性ピラー７Ｓとシールドパターン１１Ｓ、１２Ｓ、１３Ｓとにより層間接続されている（図３、図５参照）。
本発明ではこのような構成を採用することにより、多層配線基板内で複数の配線層にわたって配設された線路についても効果的に遮蔽することができる。
また、線路１１Ｌと線路１３Ｌとの層間接続を行う導電性ピラー７Ｌとビアランド１２Ｖからなる線路の伸長方向に対しては、シールドのための導電性ピラー１２Ｓはその中心軸がほぼ平行になっている。このような配線基板の層間接続を行う線路の周囲を導電性ピラー７Ｓにより取り囲むことにより、配線基板の表面と平行な線路のみならず層間接続部も遮蔽することができるようになる。導電性ピラー７Ｌを用いて配線基板表面の半導体素子等の電子部品への接続端子への層間接続を行うとともに、この層間接続部の遮蔽を前述のように行うことにより、配線基板の線路を、搭載する電子部品の端子の近傍まで遮蔽することができる。したがって半導体パッケージ、ＭＣＭ等の電磁障害を効果的に防止することができる。
（実施例３）
ここで本発明の配線基板の製造方法の例について説明する。本発明の配線基板において、線路のシールド、線路の層間接続等用いられる導電性ピラーは、同時に形成することができる。
図７Ａ、図７Ｂは本発明の配線基板の製造方法の例を説明するための図である。まず銅箔などの導体層１０、導体層１１にそれぞれ略円錐形状を有する導電性ピラー７Ｓをスクリーン印刷により形成する。導電性ピラーは例えば導電性樹脂、導電性ペーストなどにより形成するようにすればよい。このとき信号線路の層間接続のための導電性ピラー７Ｓや、サーマルビアとして用いる導電性ピラー等についても同時に形成することができる。
そして、セミキュア状態（Ｂステージ）のプリプレグ２１ｉを介して導電性ピラー７Ｓを形成した導体層１０と導体層１１とを対向配置する。このとき、導体層１０と導体層１１とに形成した導電性ピラー７Ｓどうしが噛み合うように配置する。
そして、これらの積層体をプレスしながら加熱する。加圧により、導電性ピラー７Ｓは軟化した状態のプリプレグ２１ｉを貫通し、塑性変形しながら対向する導体層と接続する。またプリプレグ２１ｉは硬化してＣステージとなる。したがってこのような手法で形成した導電性ピラーは、塑性変形層を有している。
このように略円錐形状の導電性ピラーを形成し、この導電性ピラーをセミキュア状態のプリプレグを貫通させることにより層間接続を形成することができる。この方法では、絶縁層を介して積層された複数の導体層の層間接続を、穴あけ工程やメッキ工程を用いることなく形成することができる。したがって配線基板の製造の生産性を向上することができる。導電性ピラーの位置あわせについては、例えばＸ線により透視して行うようにしてもよい。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは本発明の配線基板の製造方法の別の例を説明するための図である。このように、導電性ピラー７Ｃの頭部の先鋭度をセミキュア状態のプリプレグを貫通する範囲で小さくするようにしてもよい。このようにすることにより、導電性ピラー７Ｃどうしが噛み合ったときの密着性が向上する。
ここでは導電性ピラーを用いて導体層と絶縁層との積層時に層間接続確立する手法について説明したが、本発明はこのような手法に限定されるものではない。例えば、工程数は増加するものの、絶縁層にスルーホールを形成し、このスルーホールに導電性樹脂を埋め込んだり、メッキ層を形成したりすることにより導電性ピラーを形成するようにしてもよい。
（実施例４）
図９、図１０は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図である。これらの図では線路とその遮蔽構造を例示している。
この配線基板は、線路３１がそれぞれ絶縁層３３、３４を介して導体層３５、３６で挟み込むとともに、線路３１に沿って絶縁層３３、３４に溝状のフォトビア３７、３８を配設し、このフォトビア３３、３４の表面に導体層３５を形成することにより導体層３５と導体層３６とを層間接続している。
この例では導体層３５、３６は無電解メッキにより形成している。フォトビア３７とフォトビア３８とは重ねて形成することができないため、ここでは２つのフォトビアを相互にずらせて配設した。なお線路３１の幅とフォトビアの径は同じでなくともよい。ここでは線路幅、溝状のフォトビア幅はともに約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ程度に設定しているが、このようなパラメータは必要に応じて設定するようにすればよい。
図１１は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図である。
この図は図１０のａａ方向の断面構造に対応しているが、溝３７、３８の代わりに円形のフォトビア３９を線路に沿って列設している。
このように通常用いられる円形のフォトビアを採用すると、シールドパターン２の幅をフォトビア径の約２倍に設定する必要がある。例えばいまフォトビア径を０．２ｍｍに設定したとすると、シールドパターン２の幅は約０．４ｍｍ以上に設定する必要がある。
図１２は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図である。
この例は図９、図１０に例示した本発明の配線基板の変形例であり、２段のフォトビア３７、３８のずらし方を変えた例である。この場合でもシールドパターン２の幅は図１０、図１１の例と同様に必要である。
このように本発明の配線基板では導体層３５と導体層３６とを層間接続する導体により、線路３１のシールドを行うことができる。
図１３は本発明の配線基板の構成のさらに別の例を概略的に示す図である。
この例では、絶縁層３３、３４を貫通するフォトビア４０を形成し、このフォトビア４０の内面に無電解メッキにより導体層４１を配設している。
このような構成を採用することにより、シールドパターン２の幅を小さくすることができる。したがって、線路３１のシールド構造をコンパクトにすることができる。
（実施例５）
上述のように本発明の配線基板によれば、配線基板の内層の線路をほぼ完全にシールドすることができる。このため線路の一部をシールドしないようにすれば、この線路の非シールド部分をアンテナとして用いることもできる。
図１４、図１５はこのようなアンテナを備えた本発明の配線基板の構造の例を模式的に示す図である。
簡単のため図示を省略しているが、導体層４、６は例えば図示しない導電性ピラー７Ｓ、シールドパターン２、あるいはフォトビア等により層間接続されている。したがってこの領域では線路３１は３次元的に遮蔽されている。
一方、線路１の他の部分は遮蔽されておらず、この部分の長さＬを電磁波の波長に応じて調節することにより（例えばλ／４、λ／２、５λ／８、３／４λ等）アンテナとして用いることができる。この場合線路にはアナログ信号が伝搬することになる。
このような構成を採用することにより配線基板内にアンテナを内蔵させることができる。また発信源のパターンの引き回しを容易にすることもできる。特に本発明の配線基板を携帯電話、ＰＨＳ等の各種移動体通信端末に適用することにより、通信端末の小形化、軽量化を図ることができる。
（実施例６）
図１６は本発明の配線基板の構成の例を概略的に示す図である。
この配線基板は、複数の配線層を絶縁層を介して積層した多層配線基板である。絶縁層としては、セラミクス材料から構成された第１の絶縁層５１、５２、５３と、プリプレグ等の樹脂材料から構成された第２の絶縁層６１、６２、６３とを組み合わせて用いている。すなわち、この配線基板はセラミクス基材５０と樹脂基材６０とを複合化したものである。この例ではアルミナからなる第１の絶縁層と、ガラスエポキシ系樹脂をガラスクロスに含浸させたプリプレグからなる第２の絶縁層とをそれぞれ３層ずつ積層している。樹脂基材の配線層は銅箔等をパターニングして、伝送線路、ビアランド、シールドパターン等のパターンにパターニングされている。
セラミクス基材５０は同時焼成により形成され、配線層５４、５５を含む複数の配線層は例えばＭｏ、Ｗ等からなる層間接続ビア５６により層間接続されている。
一方樹脂基材６０の配線層６４、６５、６６との間、および配線層５４と配線層６６との間は、導電性樹脂からなる導電性ピラー６７により層間接続されている。図１７は導電性ピラー６７の構造の例を概略的に示す図である。
この導電性ピラー６７は、第２の絶縁層６１、６２、６３を貫通して複数の配線層の層間接続を行っている。
図１８は本発明の配線基板の製造方法の例を説明するための図である。
例えばまずセラミック基材５０の配線層５４上に略円錐形状を有する導電性ピラー６７をスクリーン印刷等により形成する。
ついで形成した導電性ピラー６７と配線層６６とが対向するように、樹脂基材とセラミクス基材とを、セミキュア状態の第２の絶縁層６３を介して配置する。
そして第２の絶縁層６３を加熱して軟化させながらセラミクス基材と樹脂基材とをプレスする。このとき導電性ピラー６７は軟化した第２の絶縁層６３を貫通し、塑性変形しながら配線層６６と接続する。またセミキュア状態だった第２の絶縁層６３は、加熱によりＣステージへと硬化する。
従来、このような導電性ピラー６７による層間接続を形成する際には、例えばＣステージの樹脂層６２、６１が、加熱、加圧により軟化してしまい、配線層６５、６６が変形してしまうことがあった。さらに、このような変形に起因して、層間接続の信頼性が低下したり、配線基板の生産性が低下したりするという問題もあった。
本発明の配線基板では、セラミクス基材の硬度が樹脂層の硬度よりも大きく設定している。このため、ベースとなる基材に第２の絶縁層を積層して配線基板の多層化を図る場合でも、このような配線層の変形を防止することができる。すなわちセラミクス材料は有機樹脂材料に比べて十分に堅いため、積層時にも導電性ピラーによる変形が生じることはない。そのため、層間接続抵抗を常時数ｍΩ以下という非常に信頼性のある接続を実現することができた。また、積層条件に余裕ができるため、生産性も向上する。
例えば、セラミクス基材５０の硬度が樹脂よりも大きいので、加圧する際に基材の面に均一に圧力を印加することができる。したがって層間接続の信頼性を向上することができる。また配線基板の生産性も向上することができる。
さらに、従来、プリプレグのような樹脂材料を主体とした絶縁層のみを用いて多層の配線基板を製造しようとすると、コア（あるいはベース）となる基材の絶縁層を厚くしたり、軟化温度を高くしたりする必要があった。また接続信頼性を高めるために、コアとなる基材に形成する絶縁層の厚さに対して導電性ピラーの径を大きくしする必要があった。
これに対して本発明の配線基板では、硬度の大きいセラミクス材料を絶縁層の少なくとも一部に採用することにより、導電性ピラーを用いた層間接続の信頼性を向上することができる。これにより、樹脂からなる第２の絶縁層の厚さを薄くしたり、導電性ピラーの径を小さくすることができる。したがって高密度実装に対応した薄型の配線基板を提供することができる。
さらに、セラミクス基板は硬度は大きいが脆いという性質を有している。本発明の配線基板では樹脂基材がセラミクス基材に対するクッションの役割を果たし、セラミクス基材を保護することができる。
なお、コア基材となる絶縁層の硬度は、モース硬度で約３以上、あるいはビッカース硬度で約２００以上であればよいことを発明者らは見出だした。セラミクスは、一般にビッカース硬度で約６５０以上であり、アルミナ等は１６００程度である。また銅、鉄、ガラスはモース硬度でそれぞれ約３、約５〜約７、約４．５程度であり、いずれも本発明の配線基板の第１の絶縁層として用いることができる。
（実施例７）
図１９は本発明の配線基板の構成の別の例を概略的に示す図である。
図１６の例ではセラミクス基材５０の片面に樹脂基材６０を配設する構成を示したが、この例ではセラミクス基材５０の両面に樹脂基材６０を配設している。このような場合においても、本発明の配線基板では硬度が高く剛性の大きい基材層をベースまたはコアに用いているため、基材全体に均一な圧力を印加することができ、信頼性の高い配線基板を提供することができる。
またセラミクスは焼結体であるため、いくら研磨しても表面に微細な穴や凹凸がある。このセラミクスに薄膜積層する場合にはこのような凹凸や穴を埋める必要がある。本発明の配線基板では、セミキュア状態の樹脂材料により、セラミクス表面の凹凸、穴が自動的に埋まるので、生産性を向上することができる。また樹脂層のセラミクス表面の凹凸へのアンカリング効果により、複数の絶縁層どうしを強固に接合することができる。
なおこの実施例では、樹脂基材を積層するベースあるいはコアとなる基材としてセラミクス材料を絶縁層に用いた例を説明したが、本発明の配線基板はこれに限定されることなく、樹脂材料よりも硬度の大きい材料であれば用いることができる。このような材料として、例えば、ガラスや金属板等、さらに表面に絶縁層を有する金属板等をあげることができる。
本発明の配線基板では、ベース基材が例えばセラミクスのような高剛性の材料からなっているので、両面から積層しても内層のベース基材中の配線が変形しない。そのため、非常に多層の配線基板でも容易に形成することができる。一方、本発明による配線基板は上記の実施例にとらわれず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。まず、実施例では同時焼成セラミクス基板を用いたが、これはセラミクス基材、積層セラミクス基板、ガラスセラミクス基材、ガラス基材、金属、メタルベース基板などでもよい。これは、積層する有機樹脂よりも硬度が高いベース基材を用いることで、本発明の配線基板が構成できるためである。
以上のように、本発明にかかわる配線基板においては、ベース基材が基本的に積層する材料より硬度が高いため、積層時にベース基材や積層する材料が必要以上に変形しない。そのため、この間の接続ビアの接続信頼性が高いという特徴がある。またそのため、積層条件に余裕がでて、量産に対応できるという効果がある。
また、ベース基材にセラミクススを利用した場合には次のような効果が新たに発生する。セラミクス基材は配線の多層化が容易であるため、ベース基材中に配線層を形成できる。積層する有機材料に形成された配線層の配線ピッチ（約０．１ｍｍ）よりも粗いピッチ（約０．２ｍｍ）ではあるが、容易に高多層の配線層が形成できるため、配線の微細化が必要な部分のみ積層する有機材料部分に形成すれば良くなる。また一方、近年では半導体装置の高速化に伴い、消費電力が増加して電源系の配線強化が叫ばれている。セラミクスをベース基材中に電源系のベタパターン層を構成することで、極めて安定な半導体装置への電源供給が行える。また、セラミクスス基材は硬質であるため、従来のプリント配線基板のように曲げに弱いということがない。つまりセラミクス自体が支持体となりうるので、面積が大きい基板であっても極めて信頼性が高く、大きなパッケージ基板としても有効となる。また反対に、セラミクス基材単独での配線基板と比べ、有機材料を積層するため、セラミクスの弱点である「脆い」ことをクッション材的な役割を持って改善することができる。
さらに、ベース基材に金属板を用いた場合には、次のような新たな効果が生まれる。近年の半導体の高速化に伴い、半導体装置の発熱に関する課題は重要な問題になっている。従来のプリント配線基板は、基本構成が有機材料であったため、熱伝導性が悪いという欠点があった。そのため、半導体装置のパッケージに直接ヒートシンクをあてていたので、ヒートシンクの高さがシステム機器の小型化の阻害要因となつていた。さらにヒートシンクの搭載のために、実装領域に制限が生じることもしばしばあった。本発明において、ベース基材が金属板を持つことによって、配線基板から熱を外部に逃がすことが可能となる。積層する有機材料部分の層間接続は、導電性ペースト材料で満たされたビアを用いている。電気的な層間の接続ばかりでなく、このビアをサーマルビアとして使用することによって、半導体装置からベース基材である金属板までの熱パスが確保でき、熱伝導性の良好な配線基板が構成できる。さらに、金属板を通常の配線基板領域から伸延し、ヒートスプレッダとしても利用できる。放熱は発熱源からの熱の移動と、外部への熱拡散が重要であり、その熱の移動と熱拡散を兼ね備えた構造が容易に構成できる。つまり、配線基板製造プロセスとして、ヒートシンクを一部に形成した金属板をベース基材にして、本発明に係わる有機材料での配線層を積層する事によって容易に形成することができる。また、このような金属板を配線層部分以外などで種々加工することによって、筐体、支持体なと配線基板単独以外の機能を付加することができるようになる。
（実施例８）
図２０は本発明の半導体パッケージの構成の例を概略的に示す図である。
この半導体パッケージは上述した本発明の配線基板７０に半導体素子７１をフェースダウン型に実装したものである。
この配線基板７０は、ベース基材７２と樹脂基材６０とを積層したものである。半導体素子は信号、電源等の端子７３と、放熱のためのダミー端子７４とを有しており、どちらも半田バンプ７５により配線基板７０の表面の配線層６４と接続している。また半導体素子７１と、配線基板７０との間の間隙は、エポキシ系樹脂等の封止樹脂７６により封止、保護されている。
また樹脂基材６０の配線層の層間接続は前述同様に導電性ピラー６７により行っているが、放熱のためのダミー端子７４と接続した部分はサーマルビア６７Ｔとして用いられている。このサーマルビア６７Ｔはベース層である例えば銅などの金属板７２と熱的に接続しており、半導体素子７１の発熱を効果的に放散することができる。また金属板７２の他の面にはヒートシンク７７が配設され、放熱効率を向上している。
本発明の半導体パッケージでは、半導体装置を搭載する配線基板の一部に、樹脂基材よりも硬度の大きい金属、セラミクス等の基材を採用することにより、層間接続の信頼性を向上するとともに、配線基板の生産性を向上することができる。加えて、窒化アルミ等のセラミクス材料や、銅などの金属材料は熱伝導率が大きいので、半導体素子の動作により生じる熱を効果的に放散することができる。
図２１は本発明の半導体パッケージの構成の別の例を概略的に示す図である。
この例ではベアチップ状態の半導体素子７１に替えて、モールド樹脂あるいはセラミクスパッケージ等で封止された半導体パッケージ７１ｂを搭載した構成を示している。このようにサーマルビア６７Ｔは、封止された半導体パッケージの発熱の放散についても有効に用いることができる。
図２２は本発明の半導体パッケージのさらに別の構成の例を概略的に示す図である。
この半導体パッケージでは、半導体素子上に、電気的な接続端子が２次元の格子状に配列している。またこの例では、ベース材７２として、セラミクスや、ガラス、あるいは表面に薄い（約１００μｍ以下程度）絶縁層を備えた金属板等の少なくとも表面が絶縁性を呈する基板を用いている。
このように導電性ピラー６７を、硬度の大きいベース材７２に付き当てることにより、信号端子７２間の絶縁を確保することができる。また、導電性ピラー６７を通じて半導体素子からの発熱を放散することができる。
図２３は本発明の半導体パッケージの構成の別の例を概略的に示す図である。
この半導体パッケージはマルチチップモジュールであり、配線基板７０上に実装された半導体素子７１は、メタルキャップ７８により気密封止されている。本発明の半導体パッケージでは、ベース基材７２として硬度の大きい材料を選択して用いることにより、メタルキャップ７８をベース基材７２上に形成することができる。
図２４は本発明の半導体パッケージの構成の別の例を概略的に示す図である。
この半導体パッケージでは、セラミクス基材、金属板等のベース材７２の両面に樹脂基材を配設するとともに、電子部品を搭載している。この例では半導体素子７１の反対側には電子部品としてチップコンデンサ７８を搭載している。チップコンデンサは、半田、導電性樹脂等により配線基板上に搭載されている。
本発明の配線基板ではベース基材７２の熱伝導率が大きいため、ヒュートシンク７７の配設位置を半導体素子７１の対向位置からずらすことができる。このため半導体パッケージの設計の自由度を向上することができる。
図２５は本発明の半導体パッケージの構成のさらに別の例を概略的に示す図である。
この例では配線基板として、セラミクス基材５０の両面に樹脂基材６０を積層したものを用いている。このような構成を採用することにより、配線基板の両側を接続することもできる。またセラミクス基材５０に、共通の電源プレーン、グランドプレーン等を配設するようにしてもよい。
またこの例では、半導体素子７１の反対側には半導体素子７９が搭載されている。この半導体素子７９はボンディングワイヤ８０により配線基板に接続されている。このように本発明の半導体パッケージでは、半導体素子、各種電子部品の実装の手法は必要に応じて選択するようにすればよい。
このようにプリプレグなどの樹脂層よりも硬度の大きい基材をベース材またはコア材として採用するとともに、樹脂基材の配線層の層間接続に導電性ピラーを用いる本発明の配線基板を半導体パッケージに適用することにより、半導体パッケージの信頼性を向上することができる。また、半導体パッケージの設計の自由度を向上することもできる。
なお樹脂層よりも硬度の大きい基材をベース材またはコア材として採用した本発明の配線基板に、前述した線路の遮蔽構造を組み合わせるようにしてもよい。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の配線基板によれば配線基板の内層の配線層の線路の周囲を３６０°にわたって効果的にシールドすることができる。これにより、例えば線路からの不要な輻射に起因する悪影響が、配線基板内の他の線路、配線基板に搭載された電子部品、あるいは配線基板の外側へ及ぶのを防ぐことができる。また線路Ｌへの、これらの部分からの悪影響も排除することができる。
また本発明の配線基板によれば、ベース材あるいはコア材として、プリプレグ等の樹脂材よりも硬度の大きな材料を採用することにより、導電性ピラーによる層間接続の信頼性を向上することができる。また、樹脂層の厚さを薄くし、さらに導電性ピラーの径を小さくすることができる。したがって配線基板を薄くすることができると同時に、実装密度を高めることができる。
本発明の配線基板は、複数の配線層と複数の絶縁層とを積層した多層配線基板において、前記絶縁層を介して対向した前記配線層の層間接続は導電性ピラーにより行われ、前記絶縁層のうち少なくとも１層はセラミクス材料からなる構成を採用している。
例えばコアセラミクスプリント配線に代表される本発明の配線基板を、例えば従来のＤ／Ｃ基板（薄膜／セラミクス基板）と比較した場合、以下のような利点がある。
まず、セラミクスではいくら表面を研磨しても、焼結体であるために表面に微少な穴がある。スパッタ、蒸着などにより形成する薄膜では１層１層の厚みが薄いので、セラミクス表面のグレインレベルの凹凸を埋める工程が必要になるが、本発明の配線基板では、プリプレグ等の樹脂のＢステージ化と圧力による積層のため積層時に穴が自動的に埋まる。
また、セラミクス基板上に薄膜配線層を形成する場合、導体層と絶縁層を交互に１層１層積み重ねて形成するために高コストとなってしまう。本発明の配線基板では、通常のプリント配線板の製造方法に準じた方法で製造することができ、そのためコストを大きく低減することができる。
さらに、セラミクス基板上に薄膜配線層を形成する場合、セラミクス基材の表裏面のうちで片面づつ、あるいは片面のみしか薄膜配線層を形成することができない。これに対して本発明の配線基板では、表裏面同時に作成することができるので、多層化が容易であり、生産性を大きく向上することができる。しかも本発明の配線基板では、ベース材、あるいはコア材の硬度が高いので配線基板の全面にわたって均一に加圧することができ、導電性ピラーによる接続信頼性は高いものとなる。このことは、特に配線基板の面積が大きい場合には顕著である。
このような観点からセラミクス基板上に薄膜配線層を形成するタイプの配線基板と、本発明の配線基板の製造コストを比較してみると、全体として数十分の１から数百分の１にまで製造コストを低減することができる。
つぎに、本発明の配線基板と、セラミクス基材のフレキシブル基板を積み重ねたタイプの配線基板とを比較する。
ベース材に追加する層をフレキシブル配線板にし、コアのセラミクス基板に積み重ねるとしても、それには何らかの接続が必要となる。本発明ではセラミクス層とフレキシブル基板とをプリプレグを介して接続することができるので、生産性が高い構造である。
また、フレキシブル配線板はせいぜい２層程度しか追加層としてコアセラミクスに積層できないが、本発明の配線基板では、プリプレグとフレキシブル基板とを必要に応じて組み合わせることにより、さらなる多層化を容易に行うことができる。
またプリプレグ等の樹脂基板は、フレキシブル配線板よりも安価であり、配線基板全体のコストを低減することもできる。
他のビルドアップ基板と比較した場合でも、コア材として樹脂基板を用いた場合には構造強度などに課題がある。さらに、本発明ではコア材料として、セラ身クス、金属等の熱伝導率の高い材料を用いることにより、横方向の熱伝導率をも向上し、熱を配線基板全体から均等に逃すことができる。
また、セラミクスは高誘電率なので、電源系のインピーダンスを下げたり、電源変動を小さくするバイパスコンデンサなどを本発明の配線基板のコアセラミクス基板内に内臓させることができる。したがって配線基板の高機能化、多機能化にも対応することができる。

Claims (22)

1. 伝送線路と、
   前記伝送線路に沿って前記伝送線路の上下に配設された二枚の遮蔽板と、
   前記伝送線路に沿って前記伝送線路の両側に配設され、前記二枚の遮蔽板間を電気的に接続する導電性部材であって、前記二枚の遮蔽板間に、複数の略円錐型導電性ピラーを、前記遮蔽板面の垂直方向に関して一つずつ上下反転させつつ一列に配設した形状の導電性部材と、
   前記伝送線路と前記遮蔽板、及び前記導電性部材との間に配設された絶縁層と、
   を具備することを特徴とする配線基板。
2. 前記１記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記略円錐型導電性ピラーどうしがその表面部分で接触した形状を備えていることを特徴とする。
3. 前記１記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記略円錐型導電性ピラーどうしが所定の距離離間配設された形状を備えていることを特徴とする。
4. 伝送線路と、
   前記伝送線路に沿って前記伝送線路の上下に配設された二枚の遮蔽板と、
   前記伝送線路と前記遮蔽板との間に配設された絶縁層と、
   前記伝送線路に沿って前記伝送線路の両側に配設され、前記二枚の遮蔽板間を電気的に接続する導電性部材であって、
   前記二枚の遮蔽板の対応する位置に、複数の略円錐型ピラーを一列に配設し、この二枚の遮蔽板間に前記絶縁層を挟持した状態で前記二枚の遮蔽板をプレスして前記略円錐型ピラーを前記絶縁層に貫通せしめ、それにより少なくとも前記略円錐型ピラーの先端とこの先端と対向する遮蔽板間とを接触させるように形成された導電性部材と、
   を具備することを特徴とする配線基板。
5. 前記４記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記導電性ピラーどうしがその表面部分で接触した形状を備えていることを特徴とする。
6. 前記４記載の配線基板であって、前記導電性部材は、隣接する前記導電性ピラーどうしが所定の距離離間配設された形状を備えていることを特徴とする。
7. 第１の導体板のシールドパターン形成部上に複数の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
   第２の導体板のシールドパターン形成部上に複数の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
   前記第１の導体板と第２の導体板との間に基板中間体を挟持して押圧し、前記略円錐型導電性ピラーを介して前記第１の導体板と前記第２の導体板との間を電気的に接続する工程と、
   前記基板中間体を硬化する工程と、
   を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
8. 第１の導体板のシールドパターン形成部上に複数の第１の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
   第２の導体板上に複数の第２の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
   前記第１の導体板と第２の導体板との間に第１の基板中間体を挟持して押圧し、前記第１、第２の略円錐型導電性ピラーを介して前記第１の導体板と前記第２の導体板との間を電気的に接続する工程と、
   前記第２の導体板を伝送線路とシールドパターンとに形成する工程と、
   前記第２の導電板によるシールドパターン上に複数の第３の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
   第３の導体板のシールドパターン形成部上に複数の第４の略円錐型導電性ピラーを形成する工程と、
   前記第１の基板中間体の前記伝送線路の側と前記第３の導体板との間に第２の基板中間体を挟持して押圧し、前記第３、第４の略円錐型導電性ピラーを介して前記第２の導電板によるシールドパターンと前記第３の導体板との間を電気的に接続する工程と、
   前記第２の基板中間体を硬化する工程と、
   を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
9. 前記８記載の製造方法であって、前記第１、第２、または第３の導体板上に前記第１、第２、または第４の略円錐型導電性ピラーを形成する工程、および前記第２の導電板によるシールドパターン上に複数の第３の略円錐型導電性ピラーを形成する工程は、前記第１、第２、第３、または第４の略円錐型導電性ピラーどうしを緊密に配設する工程であることを特徴とする。
10. 前記８記載の製造方法であって、前記第１、第２、または第３の導体板上に前記第１、第２、または第４の略円錐型導電性ピラーを形成する工程、および前記第２の導電板によるシールドパターン上に複数の第３の略円錐型導電性ピラーを形成する工程は、前記第１、第２、第３、または第４の略円錐型導電性ピラーどうしを所定距離離間して配設する工程であることを特徴とする。
11. 第１の面と第２の面とを有する第１の導体層と、
    前記第１の導電層の前記第１の面上に位置し、かつ、前記第１の導体層から離間してその厚み方向に貫通溝または貫通孔を有する第１の絶縁層と、
    前記第１の導体層の前記第１の面と前記第１の絶縁層を介して対向した第２の導体層と、
    前記第１の導電層の前記第２の面上に位置し、かつ、前記第１の導体層から離間してかつ前記第１の絶縁層の前記貫通溝または貫通孔とは水平方向に位置ずれしてその厚み方向に貫通溝または貫通孔を有する第２の絶縁層と、
    前記第１の導体層の前記第２の面と前記第２の絶縁層を介して対向した第３の導体層と、
    前記第１の絶縁層の前記貫通溝内面または貫通孔内面および前記第２の絶縁層の前記貫通溝内面または貫通孔内面に形成され、前記第２の導体層と前記第３の導体層とを導通させる第４の導体層と
    を具備したことを特徴とする配線基板。
12. 第１の面と第２の面とを有する伝送線路と、
    前記伝送線路の前記第１の面上に位置し、かつ、前記伝送線路から離間してその厚み方向に貫通溝を有する第１の絶縁層と、
    前記伝送線路の前記第１の面と前記第１の絶縁層を介して対向した第１の導体層と、
    前記伝送線路の前記第２の面上に位置し、かつ、前記伝送線路から離間してかつ前記第１の絶縁層の前記貫通溝と重なるように形成された貫通溝を有する第２の絶縁層と、
    前記伝送線路の前記第２の面と前記第２の絶縁層を介して対向した第２の導体層と、
    前記第１の絶縁層の前記貫通溝内面および前記第２の絶縁層の前記貫通溝内面に一体構造で形成され、前記第１の導体層と前記第２の導体層とを導通させる第３の導体層と、
    を具備したことを特徴とする配線基板。
13. 第１の硬度を有する第１の基板と、
    前記第１の基板と直接プレス積層され、前記第１の硬度よりも小さい第２の硬度を有する第２の基板と、
    前記第２の基板を貫通して塑性変形させ配設された導電性ピラーと
    を具備することを特徴とする配線基板。
14. 前記１３記載の配線基板であって、前記第２の基板は前記第１の基板の両面に直接積層されていることを特徴とする。
15. 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板がセラミック基板であり、前記第２の基板が樹脂製基板であることを特徴とする。
16. 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板がガラスからなることを特徴とする。
17. 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板は表面が絶縁性物質により被覆された金属板であることを特徴とする。
18. 前記１７記載の配線基板であって、前記第１の導電性ピラーと電気的に独立に配設され、前記金属板と熱的に接続された導電性ピラーを更に具備したことを特徴とする。
19. 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板はその表面に微細な凹凸を有し、前記第２の基板は前記第１の基板の前記凹凸と嵌合していることを特徴とする。
20. 前記１３記載の配線基板であって、前記第１の基板の熱伝導率は、前記第２の基板の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする。
21. 配線基板上に半導体素子を搭載する半導体パッケージにおいて、前記配線基板は、
    半導体チップ用放熱パッドが片面に形成された第１の基板と、
    前記第１基板の前記放熱パッドが形成された面と反対側の面に直接積層され、前記第１の基板より高い熱伝導率を有する第２の基板と、
    前記第１の基板を貫通して塑性変形させて前記放熱パッドと前記第２の基板との間を熱的に接続する熱伝導性ピラーと、
    を具備することを特徴とする半導体パッケージ。
22. 第１の硬度を有する第１の基板の第１の面に第１のビアランドを有する第１の配線層を形成する工程と、
    前記第１のビアランド上に、前記第１の硬度よりも小さな第２の硬度を有し、略円錐形状を有する導電性ピラーを形成する工程と、
    第１の面に第２のビアランドを有する第２の配線層が配設された、前記第１の硬度よりも小さな第３の硬度を有する第２の基板の前記第１の面と、前記第１の基板の第１の面とを未硬化のプリプレグを介して対向配置する工程と、
    前記第１の基板、前記プリプレグ及び第２の基板を厚さ方向にプレスして前記導電性ピラーを前記プリプレグに貫通させて塑性変形させ、それにより前記第１のビアランドと前記第２のビアランドとを電気的に接続する工程と、
    前記プリプレグを硬化する工程と、
    を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。

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