回路基板とその製造方法、及び半導体装置
【課題】回路基板とその製造方法、及び半導体装置において、回路基板の信頼性を高めること。
【解決手段】コア基材２０に貫通孔２０ａを形成する工程と、導電ピン１１の外周側面に、発泡剤が添加された樹脂１５を塗布する工程と、樹脂１５を塗布した後、貫通孔２０ａに導電ピン１１を挿入する工程と、導電ピン１１を挿入した後、樹脂１５を加熱して発泡させる工程とを有する回路基板の製造方法による。
【解決手段】コア基材２０に貫通孔２０ａを形成する工程と、導電ピン１１の外周側面に、発泡剤が添加された樹脂１５を塗布する工程と、樹脂１５を塗布した後、貫通孔２０ａに導電ピン１１を挿入する工程と、導電ピン１１を挿入した後、樹脂１５を加熱して発泡させる工程とを有する回路基板の製造方法による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板とその製造方法、及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載される回路基板にはいくつかの形態があるが、なかでもコア基材の両面に導電パターンを備えた回路基板は、導電パターンの多層化が容易である等の理由により、広く使用されている。
【０００３】
コア基材には、その両主面に形成された導電パターンを電気的に接続するための貫通孔が形成される。貫通孔の加工方法としては、ドリル加工やレーザ加工がある。
【０００４】
これらの加工方法のうち、レーザ加工は、形成された貫通孔がテーパ形状を帯びやすいため、直径の大きな貫通孔を形成する場合や、厚いコア基材に微細な貫通孔を形成する場合には不向きである。
【０００５】
一方、ドリル加工は、コア基材の厚さによらず微細な貫通孔を形成できるという点で、レーザ加工よりも優れている。よって、回路基板の製造にあたっては、ドリル加工を用いてコア基材に貫通孔を形成するのが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０２４５９号公報
【特許文献２】特開２００５−８１５０８号公報
【特許文献３】特開２００７−７８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回路基板とその製造方法、及び半導体装置において、回路基板の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の開示の一観点によれば、基材に貫通孔を形成する工程と、導電ピンの外周側面に、発泡剤が添加された樹脂を塗布する工程と、前記樹脂を塗布した後、前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程と、前記導電ピンを挿入した後、前記樹脂を加熱して発泡させる工程とを有する回路基板の製造方法が提供される。
【０００９】
更に、その開示の他の観点によれば、貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを有する回路基板が提供される。
【００１０】
また、その開示の他の観点によれば、貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを備えた回路基板と、前記回路基板に実装された半導体素子とを有する半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
以下の開示によれば、コア基材中の繊維が貫通孔内で毛羽立っていても、導電ピンがその毛羽立ちを押しのけて貫通孔に挿入されるので、毛羽立ちにより導電ピンが断線することがなく、コア基材の両面の導電パターンを導電ピンで電気的に良好に接続できる。
【００１２】
更に、貫通孔に導電ピンを挿入した後に樹脂を発泡させることで、導電ピンの外周側面と貫通孔の内壁との空間が樹脂により充填され、その樹脂により導電ピンを貫通孔内に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】回路基板用のコア基材にドリル加工により貫通孔を形成するときの断面図である。
【図２】貫通孔の内壁のSEM画像を基にして描いた図である。
【図３】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その１）である。
【図４】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その２）である。
【図５】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その３）である。
【図６】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その４）である。
【図７】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その５）である。
【図８】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その６）である。
【図９】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その７）である。
【図１０】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その８）である。
【図１１】本実施形態に係る半導体装置の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態の説明に先立ち、本実施形態の基礎となる事項について説明する。
【００１５】
図１（ａ）〜（ｃ）は、回路基板用のコア基材にドリル加工により貫通孔を形成するときの断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、コア基材１は、有機繊維２と熱硬化性樹脂３との複合材料を備える。
【００１７】
このうち、有機繊維２としては、PBO（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール）繊維、アラミド繊維、液晶ポリマ繊維等の低熱膨張率の繊維が使用される。これらの繊維は、ガラスエポキシ樹脂基材で使用されるガラス繊維と比較して熱膨張率が低いため、コア基材１の低熱膨張率化に有利である。
【００１８】
一方、熱硬化性樹脂３としてはエポキシ樹脂が使用される。これら熱硬化性樹脂３と有機繊維２はいずれも絶縁性であるため、コア基材１も絶縁性となる。
【００１９】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ドリル加工によりコア基材１に貫通孔１ａを形成する。
【００２０】
ここで、コア基材１に含まれる有機繊維２は機械加工性が悪い。そのため、ドリル刃で有機繊維２を綺麗に断ち切ることができず、貫通孔１ａの内壁に毛羽立ちが発生してしまう。このような毛羽立ちは、有機繊維２として上記のような低熱膨張率の繊維を使用する場合に特に顕著となる。
【００２１】
図２は、この貫通孔１ａの内壁のSEM(Scanning Electron Microscope)画像を基にして描いた図である。これに示されるように、貫通孔１ａには、毛羽立った多数の有機繊維２が表出している。
【００２２】
この後に、図１（ｃ）に示すように、コア基材１の両主面と貫通孔１ａの内壁に、無電解銅めっきと電解銅めっきとをこの順に施して、スルーホール銅めっき膜５を形成する。
【００２３】
そのスルーホール銅めっき膜５は、後の工程で絶縁性のコア基材１の両主面に形成される配線同士を電気的に接続する役割を担うものであり、回路基板の信頼性を維持する上で大きな役割を担う。
【００２４】
しかしながら、上記のように貫通孔１ａ内で有機繊維２が毛羽立っているため、毛羽立った部分の有機繊維２が導電膜５の膜中に取り込まれてしまい、スルーホール銅めっき膜５の膜厚が不均一となる。そのため、膜厚が薄い部分のスルーホール銅めっき膜５が断線し、回路基板の信頼性が低下するおそれがある。
【００２５】
そのような繊維の毛羽立ちを防止するために、コア基材１の材料として、繊維を含まない低熱膨張率のインバー合金を使用することも考えられる。
【００２６】
この場合、インバー合金によってコア基材１全体が導電性を帯びるので、貫通孔１ａの内壁にスルーホール銅めっき膜５を直接形成すると、スルーホール銅めっき膜５とコア基材１とが電気的に接続されてしまう。よって、この場合は、貫通孔１ａの内壁に絶縁層を形成し、その絶縁層の上にスルーホール銅めっき膜５を形成する必要がある。
【００２７】
しかしながら、貫通孔１ａは一枚のコア基材１中に数千個あるため、製品用のコア基材１を量産するときには数十万個の貫通孔１ａを加工しなければならず、これらの貫通孔１ａの全てにおいて絶縁性を確保するのは困難である。このような問題は、コア基材１の材料として、導電性のカーボンファイバを含む複合材料を使用するときにも起こり得る。
【００２８】
また、毛羽立ちの有無に関わらず、実使用下において貫通孔１ａにその深さ方向の応力が繰り返し印加されると、その応力によってスルーホール銅めっき膜５が断線し、回路基板の信頼性が低下する。
【００２９】
特に、有機繊維２として低熱膨張率の繊維を使用する場合には、コア基材１の厚さ方向の熱膨張を犠牲にして面内方向の熱膨張を優先して低減させるため、コア基材１はその厚さ方向に本来の熱膨張率以上に熱膨張する傾向がある。その結果、コア基材１に熱負荷が繰り返し印加されると、その都度貫通孔１ａに強い応力が加わり、スルーホール銅めっき膜５が断線する危険がより一層高まることになる。
【００３０】
このような問題点に鑑み、本願発明者は、以下に説明するような本実施形態に想到した。
【００３１】
（本実施形態）
図３〜図１０は、本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図である。
【００３２】
この回路基板の製造にあたっては、まず、図３（ａ）に示すように、直径が０．１mm〜０．１５mmで長さが約２mmの複数の導電ピン１１を用意する。
【００３３】
その導電ピン１１は、ポスト部１１ｂの先端に円形のヘッド部１１ａが設けられたネイルヘッド型の外形を有しており、その材料としては例えば銅を採用し得る。
【００３４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、複数の孔１２ａを備えた治具１２を用意する。治具１２の材料は樹脂又は金属である。
【００３５】
そして、この治具１２の一方の主面１２ｂ上に上記の導電ピン１１を散布した後、治具１２を横方向に振動させつつ、他方の主面１２ｃ側から孔１２ａ内を吸引することで、孔１２ａ内に導電ピン１１のポスト部１１ｂを挿入する。
【００３６】
なお、上記のように治具１２の振動と吸引を行うには、PGA(Pin Grid Array)パッケージにピンを立設するときに使用する振込機を用いればよい。
【００３７】
次いで、図４（ａ）に示すように、複数の導電ピン１１が貫通孔１２ａに挿入された状態で、支持基板１３に各導電ピン１１のヘッド部１１ａを不図示のはんだにより仮固定する。
【００３８】
その後、図４（ｂ）に示すように、治具１２から各導電ピン１１を引き上げる。
【００３９】
次に、図５（ａ）に示すように、容器１７内に予めワニス状の熱硬化性樹脂１５を溜めておき、支持基板１３を把持しつつ熱硬化性樹脂１５中に全ての導電ピン１１を浸す。
【００４０】
容器１７内の熱硬化性樹脂１５には、加熱によりガスを放出する発泡剤が予め添加される。そのような発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）とOBSH（p,p'-オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド）がある。
【００４１】
このうち、炭酸水素ナトリウムは、加熱によりCO2やH2O等のガスを放出する。また、炭酸水素ナトリウムがガスの放出をし始める発泡温度は約１４０℃〜１７０℃であって、発生するガスの量は約１２０ミリリットル／gである。
【００４２】
一方、OBSHは、次の化学式（１）で表され、加熱によりN2やH2O等のガスを放出する。
【００４３】
【化１】
【００４４】
OBSHがガスの放出をし始める発泡温度は約１５５℃〜１６０℃であって、発生するガスの量は１１５ミリリットル／g〜１２５ミリリットル／gである。
【００４５】
次に、図５（ｂ）に示すように、容器１７から導電ピン１１を引き上げる。
【００４６】
このとき、各導電ピン１１は、その外周側面１１ｅに樹脂１５が塗布された状態となっているが、このままだと導電ピン１１からワニス状の樹脂１５が滴下して扱いづらい。
【００４７】
そこで、本工程では、約８０℃〜１２０℃の乾燥温度で樹脂１５を加熱して乾燥させ、樹脂１５をBステージの状態にする。このように乾燥した後の樹脂１５の厚さは、２０μm〜３０μm程度となる。
【００４８】
また、本工程では、樹脂１５を乾燥させれば十分であり、当該樹脂１５中の発泡剤を発泡させる必要はない。よって、乾燥時の発泡を防止するために、発泡剤としては、発泡温度が樹脂１５の乾燥温度よりも高い材料を使用するのが好ましい。
【００４９】
次に、図６（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００５０】
まず、PBO繊維を平織りした織布とエポキシ系樹脂組成物とを複合化してなる厚さが約０．０８mmのプリプレグを５枚レイアップして絶縁性のコア基材２０を作製する。更に、このコア基材２０の両主面２０ｂ、２０ｃに厚さが約３５μmの銅箔２１を配置し、コア基材２０と銅箔２１に対して真空プレスを施す。その真空プレスの条件は、例えば、処理温度が１８０℃、プレス圧力が３MPa、プレス時間が１時間である。
【００５１】
このような真空プレスの結果、コア基材２０と銅箔２１とを合わせた厚さは約０．４mmとなる。
【００５２】
上記のPBO繊維は、それ自身の熱膨張率が低いため、コア基材２０の低熱膨張率化に有利である。例えば、上記の条件で作製されたコア基材２０の熱膨張率は、２５℃〜２００℃の温度範囲において、面内方向で約０．７ppm／℃程度と低い値となる。一方、このコア基材２０の厚さ方向の熱膨張率は、面内方向よりも高い約６０ppm／℃程度となる。
【００５３】
なお、コア基材２０に使用する繊維はPBO繊維に限定されないが、コア基材２０の低熱膨張率化を図るため、ガラス繊維よりも熱膨張率が低い繊維を使用するのが好ましい。そのような低熱膨張率の繊維には、上記のPBO繊維の他に、アラミド繊維や液晶ポリマ繊維がある。なお、これらの繊維は絶縁体であるため、コア基材２０も絶縁性を示すようになる。
【００５４】
その後、コア基材２０と銅箔２１に対してドリル加工を行うことにより、コア基材２０に複数の貫通孔２０ａを形成する。その貫通孔２０ａの直径は、既述の導電ピン１１（図５（ｂ）参照）の直径よりも大きければ特に限定されず、本実施形態では約０．２μm〜０．３５μmとする。
【００５５】
ここで、既述のように、PBO繊維等の低誘電率の有機繊維は、機械加工性が悪くドリル刃によって完全に断ち切るのが困難である。そのため、図６（ａ）の点線円内に示すように、貫通孔２０ａの内壁には、PBO繊維等の有機繊維２２が毛羽立つようになる。
【００５６】
なお、本実施形態では、貫通孔２０ａを形成した後のデスミア処理は不要である。
【００５７】
次に、図６（ｂ）に示すように、コア基材２０の各々の貫通孔２０ａに、図３（ａ）〜図５（ｂ）の工程を経た導電ピン１１を挿入する。
【００５８】
その導電ピン１１は、後の工程でコア基材２０の両方の主面２０ｂ、２０ｃに形成される導電パターン同士を電気的に接続するように機能するものであり、図１（ｃ）のスルーホール銅めっき膜５と類似の機能を有する。
【００５９】
本実施形態では、そのようなスルーホール銅めっき膜５に代えて貫通孔２０ａに導電ピン１１を挿入するので、貫通孔２０ａ内における有機繊維２２の毛羽立ちが導電ピン１１によって押しのけられる。よって、有機繊維２２が導電ピン１１に取り込まれることがなく、貫通孔２０ａ内で導電ピン１１が断線するおそれがない。
【００６０】
しかも、本工程では、支持基板１３を利用して複数の導電ピン１１を一括して貫通孔２０ａ内に挿入するので、作業効率が良い。
【００６１】
更に、その導電ピン１１に塗布した樹脂１５を図５（ｂ）の工程で予め乾燥させたことで、貫通孔２０ａ内に樹脂１５が付着し難くなる。そのため、図６（ｂ）の点線円内に示すように、樹脂１５の表面１５ｂと貫通孔２０ａの内壁との間に空間Sが生じ、各貫通孔２０ａ内に導電ピン１１をスムーズに挿入できる。
【００６２】
続いて、図７（ａ）に示すように、樹脂１５をその熱硬化温度である１８０℃まで昇温させることにより、樹脂１５を熱硬化させる。
【００６３】
このとき、樹脂１５中の発泡剤として、発泡温度が樹脂１５の熱硬化温度よりも低い材料を使用することで、熱硬化の前に樹脂１５が発泡して樹脂中に多数の気泡１５ａが形成される
本実施形態で発泡剤として使用する炭酸水素ナトリウムとOBSHは、いずれもその発泡温度がエポキシ樹脂の熱硬化温度（１８０℃）よりも低いので、上記のように樹脂１５が熱硬化する前に発泡剤の発泡を開始させることができる。
【００６４】
このように発泡剤が発泡することで、樹脂１５が膨張し、上記した空間Sを樹脂１５により埋め込むことができる。そして、膨張の後に樹脂１５が熱硬化することで、導電ピン１１を貫通孔２０ａ内に固定することができる。
【００６５】
なお、樹脂１５の膨張の程度は発泡剤の添加量にもよるが、発泡前の樹脂１５の厚さが約３０μmであった場合、その厚さは発泡後には約１００μm程度となる。
【００６６】
また、樹脂１５に添加すべき発泡剤の量は、発泡前の樹脂１５の体積と、埋め込むべき空間Sの体積による。例えば、空間Sの体積が、発泡前の樹脂１５の体積の４倍程度のときは、樹脂１５に重量比で約３０％程度の発泡剤を添加することにより、空間Sを埋め込むことができる。
【００６７】
ここで、膨張後の樹脂１５に含まれる気泡１５ａの全体積Xと、膨張後の樹脂１５の体積Yとの比の百分率（１００×X／Y）は、気孔率と呼ばれる。その気孔率は、樹脂１５に添加する発泡剤の量を調節することにより、３０％以上９０％以下にするのが好ましい。
【００６８】
下限を３０％としたのは、気孔率がこれよりも少ないと、膨張による樹脂１５の体積増加が少なく、樹脂１５により空間Sを埋め込み難くなるからである。
【００６９】
この後に、図７（ｂ）に示すように、樹脂１５の加熱を更に続けることにより、各導電ピン１１と支持基板１３との間のはんだ（不図示）を溶融させ、各導電ピン１１から支持基板１３を取り外す。
【００７０】
次いで、図８（ａ）に示すように、コア基材２０の両方の主面２０ｂ、２０ｃ側から研磨を行うことにより、貫通孔２０ａからはみ出している部分の導電ピン１１を除去する。その研磨には、例えば、バフ研磨機が使用される。
【００７１】
次に、図８（ｂ）に示すように、導電ピン１１と銅箔２１の各表面をソフトエッチングした後、当該表面上に導電膜２４として無電解銅めっき膜と電解めっき膜とをこの順に形成する。その導電膜２４の厚さは特に限定されない。本実施形態では、導電膜２４と銅箔２１とを合わせた厚さを約３０μmとする。
【００７２】
続いて、図９（ａ）に示すように、導電膜２４の上にドライフィルムレジストを貼付し、それを露光、現像してレジストパターン２５を形成する。
【００７３】
そして、そのレジストパターン２５をマスクにしながら銅箔２１と導電膜２４とをウエットエッチングする。これにより、レジストパターン２５の下に、銅箔２１と導電膜２４とが、平面形状が概略円形の導電パターン２６として残されることになる。
【００７４】
このようにしてコア基材２０の両方の主面２０ｂ、２０ｃに形成された導電パターン２６は、導電ピン１１により互いに電気的に接続される。
【００７５】
この後に、レジストパターン２５は除去される。
【００７６】
次に、図９（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００７７】
まず、コア基材２０の両方の主面上に、第１の絶縁層３１としてBステージのエポキシ樹脂層を貼付する。
【００７８】
そして、その第１の絶縁層３１を加熱して熱硬化させた後、導電パターン２６の上の部分における第１の絶縁膜３１にCO2レーザを照射し、当該部分にビアホールを形成する。
【００７９】
次いで、そのビアホールに対してデスミア処理を行った後、第１の絶縁膜３１の全面に無電解銅めっき膜とレジストパターン（不図示）とをこの順に形成する。その後に、無電解銅めっき膜に給電を行いながらレジストパターンの窓内に第１のビア導電体３２として電解銅めっき膜を成長させる。
【００８０】
そして、レジストパターンを除去した後、無電解銅めっき膜をウエットエッチングする。このときのエッチング液としては、例えば、過酸化水素水と硫酸との混合液を使用し得る。
【００８１】
その後、上記と同様のプロセスを行うことにより、第２の絶縁層３３と第２のビア導電体３４とを形成し、コア基材２０の両面に多層配線構造を作製する。このようなプロセスは、ビルドアッププロセスとも呼ばれる。
【００８２】
次に、図１０に示すように、第２の絶縁層３３の上にスクリーン印刷によりソルダレジスト層３８を形成する。
【００８３】
そして、フォトリソグラフィによりソルダレジスト層３８に開口を形成し、その開口から露出する第２のビア導電体３４上に電極膜３７を形成する。その電極膜３７は、下から順に、無電解めっきにより形成されたニッケル膜と金膜である。
【００８４】
以上により、本実施形態に係る回路基板４０の基本構造が完成した。
【００８５】
その回路基板４０の使用用途は特に限定されないが、ベアチップ実装により半導体素子を実装する基板として回路基板４０を使用するのが好ましい。
【００８６】
図１１は、このように回路基板４０上に半導体素子５０をベアチップ実装してなる半導体装置６０の拡大断面図である。
【００８７】
図１１に示されるように、この半導体装置６０では、半導体素子５０が備えるはんだバンプ５１が電極膜３７上に接合される。そして、回路基板４０と半導体素子５０との間の空間には、これらの接続信頼性を高めるためのアンダーフィル樹脂５５が充填される。
【００８８】
ここで、PBO繊維とエポキシ系樹脂組成物との複合材料から作製したコア基材２０は、既述のように面内方向の熱膨張率が約０．７ppm／℃程度との値となる。この値は、一般的なガラスエポキシ樹脂の熱膨張率（１２ppm／℃〜２０ppm／℃）よりも小さく、半導体素子５０の主材料であるシリコンの熱膨張率（約３．５ppm／℃）に近い値である。
【００８９】
このように回路基板４０と半導体素子５０との熱膨張率差が小さいため、当該熱膨張率差が原因ではんだバンプ５１と電極膜３７との接合部分にクラックが生じる危険性が少なく、半導体装置６０の信頼性を高めることができる。
【００９０】
以上説明した本実施形態によれば、図７（ａ）に示したように、スルーホール銅めっき膜に代えて貫通孔２０ａに導電ピン１１を挿入する。
【００９１】
その導電ピン１１は、貫通孔２０ａの内壁に発生した有機繊維２２の毛羽立ちを押しのけて貫通孔２０ａ内に挿入されるので、導電ピン１１内に有機繊維２２が取り込まれることがない。
【００９２】
よって、有機繊維２２が原因で導電ピン１１が断線することがなく、コア基材２０の両主面２０ｂ、２０ｃの各導電パターン２６（図９（ａ）参照）同士を導電ピン１１によって電気的に良好に接続することができ、回路基板２０の信頼性向上を図ることができる。
【００９３】
貫通孔２０ａ内での有機繊維２２の毛羽立ちは、当該有機繊維２２としてPBO繊維等の低熱膨張率の有機繊維を使用したときに発生し易い。よって、本実施形態は、低熱膨張率の有機繊維を備えたコア基材２０を使用するときに特に実益がある。
【００９４】
しかも、その導電ピン１１に塗布する樹脂１５に発泡剤を添加したので、熱硬化の際に樹脂１５が膨張して導電ピン１１と貫通孔２０ａの間の空間を埋め込むことができ、熱硬化した樹脂１５によって導電ピン１１を確実に固定することが可能となる。
【００９５】
更に、このように導電ピン１１と貫通孔２０ａとの間に充填された樹脂１５は、多数の気泡１５ａを含むためクッション性が良好となり、導電ピン１１とコア基材２０との間の応力緩和層としても機能する。よって、コア基材２０が厚さ方向に熱膨張しても、コア基材２０から導電ピン１１に応力が直接印加されず、応力によって導電ピン１１が断線する危険性を低減できる。
【００９６】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９７】
（付記１） 基材に貫通孔を形成する工程と、
導電ピンの外周側面に、発泡剤が添加された樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂を塗布した後、前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程と、
前記導電ピンを挿入した後、前記樹脂を加熱して発泡させる工程と、
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【００９８】
（付記２） 前記樹脂として熱硬化性樹脂を使用し、
前記樹脂を加熱するときに、該樹脂を熱硬化させることを特徴とする付記１に記載の回路基板の製造方法。
【００９９】
（付記３） 前記発泡剤として、発泡温度が前記樹脂の熱硬化温度よりも低い材料を使用することを特徴とする付記２に記載の回路基板の製造方法。
【０１００】
（付記４） 前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程の前に、前記樹脂を加熱して乾燥させることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０１】
（付記５） 前記基材の両方の主面に、前記導電ピンによって電気的に接続された導電パターンを形成する工程を更に有することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０２】
（付記６） 支持基板に複数の前記導電ピンを仮固定する工程を更に有し、
前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程において、前記支持基板に仮固定された複数の前記導電ピンを、前記基材に形成された複数の前記貫通孔の各々に一括して挿入することを特徴とする付記１〜５のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０３】
（付記７） 前記コア基材の材料として、繊維と樹脂との複合材料を使用することを特徴とする付記１〜６のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０４】
（付記８） 貫通孔が形成された基材と、
前記貫通孔に挿入された導電ピンと、
前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂と、
を有することを特徴とする回路基板。
【０１０５】
（付記９） 前記基材の両方の主面に、前記導電ピンによって電気的に接続された導電パターンが形成されたことを特徴とする付記８に記載の回路基板。
【０１０６】
（付記１０） 貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを備えた回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体素子と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【符号の説明】
【０１０７】
１…コア基材、１ａ…貫通孔、２…有機繊維、３…熱硬化性樹脂、５…スルーホール銅めっき膜、１１…導電ピン、１２…治具、１２ａ…孔、１３…支持基板、１５…樹脂、１５ａ…気泡、１７…容器、２０…コア基材、２０ａ…貫通孔、２１…銅箔、２２…有機繊維、２４…導電膜、２５…レジストパターン、２６…導電パターン、３１…第１の絶縁層、３２…第１のビア導電体、３３…第２の絶縁層、３４…第２のビア導電体、３７…電極膜、３８…ソルダレジスト層、４０…回路基板、５０…半導体素子、５１…はんだバンプ、５５…アンダーフィル樹脂、６０…半導体装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路基板とその製造方法、及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器に搭載される回路基板にはいくつかの形態があるが、なかでもコア基材の両面に導電パターンを備えた回路基板は、導電パターンの多層化が容易である等の理由により、広く使用されている。
【０００３】
コア基材には、その両主面に形成された導電パターンを電気的に接続するための貫通孔が形成される。貫通孔の加工方法としては、ドリル加工やレーザ加工がある。
【０００４】
これらの加工方法のうち、レーザ加工は、形成された貫通孔がテーパ形状を帯びやすいため、直径の大きな貫通孔を形成する場合や、厚いコア基材に微細な貫通孔を形成する場合には不向きである。
【０００５】
一方、ドリル加工は、コア基材の厚さによらず微細な貫通孔を形成できるという点で、レーザ加工よりも優れている。よって、回路基板の製造にあたっては、ドリル加工を用いてコア基材に貫通孔を形成するのが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３０２４５９号公報
【特許文献２】特開２００５−８１５０８号公報
【特許文献３】特開２００７−７８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
回路基板とその製造方法、及び半導体装置において、回路基板の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の開示の一観点によれば、基材に貫通孔を形成する工程と、導電ピンの外周側面に、発泡剤が添加された樹脂を塗布する工程と、前記樹脂を塗布した後、前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程と、前記導電ピンを挿入した後、前記樹脂を加熱して発泡させる工程とを有する回路基板の製造方法が提供される。
【０００９】
更に、その開示の他の観点によれば、貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを有する回路基板が提供される。
【００１０】
また、その開示の他の観点によれば、貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを備えた回路基板と、前記回路基板に実装された半導体素子とを有する半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
以下の開示によれば、コア基材中の繊維が貫通孔内で毛羽立っていても、導電ピンがその毛羽立ちを押しのけて貫通孔に挿入されるので、毛羽立ちにより導電ピンが断線することがなく、コア基材の両面の導電パターンを導電ピンで電気的に良好に接続できる。
【００１２】
更に、貫通孔に導電ピンを挿入した後に樹脂を発泡させることで、導電ピンの外周側面と貫通孔の内壁との空間が樹脂により充填され、その樹脂により導電ピンを貫通孔内に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】回路基板用のコア基材にドリル加工により貫通孔を形成するときの断面図である。
【図２】貫通孔の内壁のSEM画像を基にして描いた図である。
【図３】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その１）である。
【図４】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その２）である。
【図５】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その３）である。
【図６】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その４）である。
【図７】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その５）である。
【図８】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その６）である。
【図９】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その７）である。
【図１０】本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図（その８）である。
【図１１】本実施形態に係る半導体装置の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本実施形態の説明に先立ち、本実施形態の基礎となる事項について説明する。
【００１５】
図１（ａ）〜（ｃ）は、回路基板用のコア基材にドリル加工により貫通孔を形成するときの断面図である。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、コア基材１は、有機繊維２と熱硬化性樹脂３との複合材料を備える。
【００１７】
このうち、有機繊維２としては、PBO（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサザール）繊維、アラミド繊維、液晶ポリマ繊維等の低熱膨張率の繊維が使用される。これらの繊維は、ガラスエポキシ樹脂基材で使用されるガラス繊維と比較して熱膨張率が低いため、コア基材１の低熱膨張率化に有利である。
【００１８】
一方、熱硬化性樹脂３としてはエポキシ樹脂が使用される。これら熱硬化性樹脂３と有機繊維２はいずれも絶縁性であるため、コア基材１も絶縁性となる。
【００１９】
次いで、図１（ｂ）に示すように、ドリル加工によりコア基材１に貫通孔１ａを形成する。
【００２０】
ここで、コア基材１に含まれる有機繊維２は機械加工性が悪い。そのため、ドリル刃で有機繊維２を綺麗に断ち切ることができず、貫通孔１ａの内壁に毛羽立ちが発生してしまう。このような毛羽立ちは、有機繊維２として上記のような低熱膨張率の繊維を使用する場合に特に顕著となる。
【００２１】
図２は、この貫通孔１ａの内壁のSEM(Scanning Electron Microscope)画像を基にして描いた図である。これに示されるように、貫通孔１ａには、毛羽立った多数の有機繊維２が表出している。
【００２２】
この後に、図１（ｃ）に示すように、コア基材１の両主面と貫通孔１ａの内壁に、無電解銅めっきと電解銅めっきとをこの順に施して、スルーホール銅めっき膜５を形成する。
【００２３】
そのスルーホール銅めっき膜５は、後の工程で絶縁性のコア基材１の両主面に形成される配線同士を電気的に接続する役割を担うものであり、回路基板の信頼性を維持する上で大きな役割を担う。
【００２４】
しかしながら、上記のように貫通孔１ａ内で有機繊維２が毛羽立っているため、毛羽立った部分の有機繊維２が導電膜５の膜中に取り込まれてしまい、スルーホール銅めっき膜５の膜厚が不均一となる。そのため、膜厚が薄い部分のスルーホール銅めっき膜５が断線し、回路基板の信頼性が低下するおそれがある。
【００２５】
そのような繊維の毛羽立ちを防止するために、コア基材１の材料として、繊維を含まない低熱膨張率のインバー合金を使用することも考えられる。
【００２６】
この場合、インバー合金によってコア基材１全体が導電性を帯びるので、貫通孔１ａの内壁にスルーホール銅めっき膜５を直接形成すると、スルーホール銅めっき膜５とコア基材１とが電気的に接続されてしまう。よって、この場合は、貫通孔１ａの内壁に絶縁層を形成し、その絶縁層の上にスルーホール銅めっき膜５を形成する必要がある。
【００２７】
しかしながら、貫通孔１ａは一枚のコア基材１中に数千個あるため、製品用のコア基材１を量産するときには数十万個の貫通孔１ａを加工しなければならず、これらの貫通孔１ａの全てにおいて絶縁性を確保するのは困難である。このような問題は、コア基材１の材料として、導電性のカーボンファイバを含む複合材料を使用するときにも起こり得る。
【００２８】
また、毛羽立ちの有無に関わらず、実使用下において貫通孔１ａにその深さ方向の応力が繰り返し印加されると、その応力によってスルーホール銅めっき膜５が断線し、回路基板の信頼性が低下する。
【００２９】
特に、有機繊維２として低熱膨張率の繊維を使用する場合には、コア基材１の厚さ方向の熱膨張を犠牲にして面内方向の熱膨張を優先して低減させるため、コア基材１はその厚さ方向に本来の熱膨張率以上に熱膨張する傾向がある。その結果、コア基材１に熱負荷が繰り返し印加されると、その都度貫通孔１ａに強い応力が加わり、スルーホール銅めっき膜５が断線する危険がより一層高まることになる。
【００３０】
このような問題点に鑑み、本願発明者は、以下に説明するような本実施形態に想到した。
【００３１】
（本実施形態）
図３〜図１０は、本実施形態に係る回路基板の製造途中の断面図である。
【００３２】
この回路基板の製造にあたっては、まず、図３（ａ）に示すように、直径が０．１mm〜０．１５mmで長さが約２mmの複数の導電ピン１１を用意する。
【００３３】
その導電ピン１１は、ポスト部１１ｂの先端に円形のヘッド部１１ａが設けられたネイルヘッド型の外形を有しており、その材料としては例えば銅を採用し得る。
【００３４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、複数の孔１２ａを備えた治具１２を用意する。治具１２の材料は樹脂又は金属である。
【００３５】
そして、この治具１２の一方の主面１２ｂ上に上記の導電ピン１１を散布した後、治具１２を横方向に振動させつつ、他方の主面１２ｃ側から孔１２ａ内を吸引することで、孔１２ａ内に導電ピン１１のポスト部１１ｂを挿入する。
【００３６】
なお、上記のように治具１２の振動と吸引を行うには、PGA(Pin Grid Array)パッケージにピンを立設するときに使用する振込機を用いればよい。
【００３７】
次いで、図４（ａ）に示すように、複数の導電ピン１１が貫通孔１２ａに挿入された状態で、支持基板１３に各導電ピン１１のヘッド部１１ａを不図示のはんだにより仮固定する。
【００３８】
その後、図４（ｂ）に示すように、治具１２から各導電ピン１１を引き上げる。
【００３９】
次に、図５（ａ）に示すように、容器１７内に予めワニス状の熱硬化性樹脂１５を溜めておき、支持基板１３を把持しつつ熱硬化性樹脂１５中に全ての導電ピン１１を浸す。
【００４０】
容器１７内の熱硬化性樹脂１５には、加熱によりガスを放出する発泡剤が予め添加される。そのような発泡剤としては、例えば、炭酸水素ナトリウム（NaHCO3）とOBSH（p,p'-オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド）がある。
【００４１】
このうち、炭酸水素ナトリウムは、加熱によりCO2やH2O等のガスを放出する。また、炭酸水素ナトリウムがガスの放出をし始める発泡温度は約１４０℃〜１７０℃であって、発生するガスの量は約１２０ミリリットル／gである。
【００４２】
一方、OBSHは、次の化学式（１）で表され、加熱によりN2やH2O等のガスを放出する。
【００４３】
【化１】
【００４４】
OBSHがガスの放出をし始める発泡温度は約１５５℃〜１６０℃であって、発生するガスの量は１１５ミリリットル／g〜１２５ミリリットル／gである。
【００４５】
次に、図５（ｂ）に示すように、容器１７から導電ピン１１を引き上げる。
【００４６】
このとき、各導電ピン１１は、その外周側面１１ｅに樹脂１５が塗布された状態となっているが、このままだと導電ピン１１からワニス状の樹脂１５が滴下して扱いづらい。
【００４７】
そこで、本工程では、約８０℃〜１２０℃の乾燥温度で樹脂１５を加熱して乾燥させ、樹脂１５をBステージの状態にする。このように乾燥した後の樹脂１５の厚さは、２０μm〜３０μm程度となる。
【００４８】
また、本工程では、樹脂１５を乾燥させれば十分であり、当該樹脂１５中の発泡剤を発泡させる必要はない。よって、乾燥時の発泡を防止するために、発泡剤としては、発泡温度が樹脂１５の乾燥温度よりも高い材料を使用するのが好ましい。
【００４９】
次に、図６（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００５０】
まず、PBO繊維を平織りした織布とエポキシ系樹脂組成物とを複合化してなる厚さが約０．０８mmのプリプレグを５枚レイアップして絶縁性のコア基材２０を作製する。更に、このコア基材２０の両主面２０ｂ、２０ｃに厚さが約３５μmの銅箔２１を配置し、コア基材２０と銅箔２１に対して真空プレスを施す。その真空プレスの条件は、例えば、処理温度が１８０℃、プレス圧力が３MPa、プレス時間が１時間である。
【００５１】
このような真空プレスの結果、コア基材２０と銅箔２１とを合わせた厚さは約０．４mmとなる。
【００５２】
上記のPBO繊維は、それ自身の熱膨張率が低いため、コア基材２０の低熱膨張率化に有利である。例えば、上記の条件で作製されたコア基材２０の熱膨張率は、２５℃〜２００℃の温度範囲において、面内方向で約０．７ppm／℃程度と低い値となる。一方、このコア基材２０の厚さ方向の熱膨張率は、面内方向よりも高い約６０ppm／℃程度となる。
【００５３】
なお、コア基材２０に使用する繊維はPBO繊維に限定されないが、コア基材２０の低熱膨張率化を図るため、ガラス繊維よりも熱膨張率が低い繊維を使用するのが好ましい。そのような低熱膨張率の繊維には、上記のPBO繊維の他に、アラミド繊維や液晶ポリマ繊維がある。なお、これらの繊維は絶縁体であるため、コア基材２０も絶縁性を示すようになる。
【００５４】
その後、コア基材２０と銅箔２１に対してドリル加工を行うことにより、コア基材２０に複数の貫通孔２０ａを形成する。その貫通孔２０ａの直径は、既述の導電ピン１１（図５（ｂ）参照）の直径よりも大きければ特に限定されず、本実施形態では約０．２μm〜０．３５μmとする。
【００５５】
ここで、既述のように、PBO繊維等の低誘電率の有機繊維は、機械加工性が悪くドリル刃によって完全に断ち切るのが困難である。そのため、図６（ａ）の点線円内に示すように、貫通孔２０ａの内壁には、PBO繊維等の有機繊維２２が毛羽立つようになる。
【００５６】
なお、本実施形態では、貫通孔２０ａを形成した後のデスミア処理は不要である。
【００５７】
次に、図６（ｂ）に示すように、コア基材２０の各々の貫通孔２０ａに、図３（ａ）〜図５（ｂ）の工程を経た導電ピン１１を挿入する。
【００５８】
その導電ピン１１は、後の工程でコア基材２０の両方の主面２０ｂ、２０ｃに形成される導電パターン同士を電気的に接続するように機能するものであり、図１（ｃ）のスルーホール銅めっき膜５と類似の機能を有する。
【００５９】
本実施形態では、そのようなスルーホール銅めっき膜５に代えて貫通孔２０ａに導電ピン１１を挿入するので、貫通孔２０ａ内における有機繊維２２の毛羽立ちが導電ピン１１によって押しのけられる。よって、有機繊維２２が導電ピン１１に取り込まれることがなく、貫通孔２０ａ内で導電ピン１１が断線するおそれがない。
【００６０】
しかも、本工程では、支持基板１３を利用して複数の導電ピン１１を一括して貫通孔２０ａ内に挿入するので、作業効率が良い。
【００６１】
更に、その導電ピン１１に塗布した樹脂１５を図５（ｂ）の工程で予め乾燥させたことで、貫通孔２０ａ内に樹脂１５が付着し難くなる。そのため、図６（ｂ）の点線円内に示すように、樹脂１５の表面１５ｂと貫通孔２０ａの内壁との間に空間Sが生じ、各貫通孔２０ａ内に導電ピン１１をスムーズに挿入できる。
【００６２】
続いて、図７（ａ）に示すように、樹脂１５をその熱硬化温度である１８０℃まで昇温させることにより、樹脂１５を熱硬化させる。
【００６３】
このとき、樹脂１５中の発泡剤として、発泡温度が樹脂１５の熱硬化温度よりも低い材料を使用することで、熱硬化の前に樹脂１５が発泡して樹脂中に多数の気泡１５ａが形成される
本実施形態で発泡剤として使用する炭酸水素ナトリウムとOBSHは、いずれもその発泡温度がエポキシ樹脂の熱硬化温度（１８０℃）よりも低いので、上記のように樹脂１５が熱硬化する前に発泡剤の発泡を開始させることができる。
【００６４】
このように発泡剤が発泡することで、樹脂１５が膨張し、上記した空間Sを樹脂１５により埋め込むことができる。そして、膨張の後に樹脂１５が熱硬化することで、導電ピン１１を貫通孔２０ａ内に固定することができる。
【００６５】
なお、樹脂１５の膨張の程度は発泡剤の添加量にもよるが、発泡前の樹脂１５の厚さが約３０μmであった場合、その厚さは発泡後には約１００μm程度となる。
【００６６】
また、樹脂１５に添加すべき発泡剤の量は、発泡前の樹脂１５の体積と、埋め込むべき空間Sの体積による。例えば、空間Sの体積が、発泡前の樹脂１５の体積の４倍程度のときは、樹脂１５に重量比で約３０％程度の発泡剤を添加することにより、空間Sを埋め込むことができる。
【００６７】
ここで、膨張後の樹脂１５に含まれる気泡１５ａの全体積Xと、膨張後の樹脂１５の体積Yとの比の百分率（１００×X／Y）は、気孔率と呼ばれる。その気孔率は、樹脂１５に添加する発泡剤の量を調節することにより、３０％以上９０％以下にするのが好ましい。
【００６８】
下限を３０％としたのは、気孔率がこれよりも少ないと、膨張による樹脂１５の体積増加が少なく、樹脂１５により空間Sを埋め込み難くなるからである。
【００６９】
この後に、図７（ｂ）に示すように、樹脂１５の加熱を更に続けることにより、各導電ピン１１と支持基板１３との間のはんだ（不図示）を溶融させ、各導電ピン１１から支持基板１３を取り外す。
【００７０】
次いで、図８（ａ）に示すように、コア基材２０の両方の主面２０ｂ、２０ｃ側から研磨を行うことにより、貫通孔２０ａからはみ出している部分の導電ピン１１を除去する。その研磨には、例えば、バフ研磨機が使用される。
【００７１】
次に、図８（ｂ）に示すように、導電ピン１１と銅箔２１の各表面をソフトエッチングした後、当該表面上に導電膜２４として無電解銅めっき膜と電解めっき膜とをこの順に形成する。その導電膜２４の厚さは特に限定されない。本実施形態では、導電膜２４と銅箔２１とを合わせた厚さを約３０μmとする。
【００７２】
続いて、図９（ａ）に示すように、導電膜２４の上にドライフィルムレジストを貼付し、それを露光、現像してレジストパターン２５を形成する。
【００７３】
そして、そのレジストパターン２５をマスクにしながら銅箔２１と導電膜２４とをウエットエッチングする。これにより、レジストパターン２５の下に、銅箔２１と導電膜２４とが、平面形状が概略円形の導電パターン２６として残されることになる。
【００７４】
このようにしてコア基材２０の両方の主面２０ｂ、２０ｃに形成された導電パターン２６は、導電ピン１１により互いに電気的に接続される。
【００７５】
この後に、レジストパターン２５は除去される。
【００７６】
次に、図９（ｂ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。
【００７７】
まず、コア基材２０の両方の主面上に、第１の絶縁層３１としてBステージのエポキシ樹脂層を貼付する。
【００７８】
そして、その第１の絶縁層３１を加熱して熱硬化させた後、導電パターン２６の上の部分における第１の絶縁膜３１にCO2レーザを照射し、当該部分にビアホールを形成する。
【００７９】
次いで、そのビアホールに対してデスミア処理を行った後、第１の絶縁膜３１の全面に無電解銅めっき膜とレジストパターン（不図示）とをこの順に形成する。その後に、無電解銅めっき膜に給電を行いながらレジストパターンの窓内に第１のビア導電体３２として電解銅めっき膜を成長させる。
【００８０】
そして、レジストパターンを除去した後、無電解銅めっき膜をウエットエッチングする。このときのエッチング液としては、例えば、過酸化水素水と硫酸との混合液を使用し得る。
【００８１】
その後、上記と同様のプロセスを行うことにより、第２の絶縁層３３と第２のビア導電体３４とを形成し、コア基材２０の両面に多層配線構造を作製する。このようなプロセスは、ビルドアッププロセスとも呼ばれる。
【００８２】
次に、図１０に示すように、第２の絶縁層３３の上にスクリーン印刷によりソルダレジスト層３８を形成する。
【００８３】
そして、フォトリソグラフィによりソルダレジスト層３８に開口を形成し、その開口から露出する第２のビア導電体３４上に電極膜３７を形成する。その電極膜３７は、下から順に、無電解めっきにより形成されたニッケル膜と金膜である。
【００８４】
以上により、本実施形態に係る回路基板４０の基本構造が完成した。
【００８５】
その回路基板４０の使用用途は特に限定されないが、ベアチップ実装により半導体素子を実装する基板として回路基板４０を使用するのが好ましい。
【００８６】
図１１は、このように回路基板４０上に半導体素子５０をベアチップ実装してなる半導体装置６０の拡大断面図である。
【００８７】
図１１に示されるように、この半導体装置６０では、半導体素子５０が備えるはんだバンプ５１が電極膜３７上に接合される。そして、回路基板４０と半導体素子５０との間の空間には、これらの接続信頼性を高めるためのアンダーフィル樹脂５５が充填される。
【００８８】
ここで、PBO繊維とエポキシ系樹脂組成物との複合材料から作製したコア基材２０は、既述のように面内方向の熱膨張率が約０．７ppm／℃程度との値となる。この値は、一般的なガラスエポキシ樹脂の熱膨張率（１２ppm／℃〜２０ppm／℃）よりも小さく、半導体素子５０の主材料であるシリコンの熱膨張率（約３．５ppm／℃）に近い値である。
【００８９】
このように回路基板４０と半導体素子５０との熱膨張率差が小さいため、当該熱膨張率差が原因ではんだバンプ５１と電極膜３７との接合部分にクラックが生じる危険性が少なく、半導体装置６０の信頼性を高めることができる。
【００９０】
以上説明した本実施形態によれば、図７（ａ）に示したように、スルーホール銅めっき膜に代えて貫通孔２０ａに導電ピン１１を挿入する。
【００９１】
その導電ピン１１は、貫通孔２０ａの内壁に発生した有機繊維２２の毛羽立ちを押しのけて貫通孔２０ａ内に挿入されるので、導電ピン１１内に有機繊維２２が取り込まれることがない。
【００９２】
よって、有機繊維２２が原因で導電ピン１１が断線することがなく、コア基材２０の両主面２０ｂ、２０ｃの各導電パターン２６（図９（ａ）参照）同士を導電ピン１１によって電気的に良好に接続することができ、回路基板２０の信頼性向上を図ることができる。
【００９３】
貫通孔２０ａ内での有機繊維２２の毛羽立ちは、当該有機繊維２２としてPBO繊維等の低熱膨張率の有機繊維を使用したときに発生し易い。よって、本実施形態は、低熱膨張率の有機繊維を備えたコア基材２０を使用するときに特に実益がある。
【００９４】
しかも、その導電ピン１１に塗布する樹脂１５に発泡剤を添加したので、熱硬化の際に樹脂１５が膨張して導電ピン１１と貫通孔２０ａの間の空間を埋め込むことができ、熱硬化した樹脂１５によって導電ピン１１を確実に固定することが可能となる。
【００９５】
更に、このように導電ピン１１と貫通孔２０ａとの間に充填された樹脂１５は、多数の気泡１５ａを含むためクッション性が良好となり、導電ピン１１とコア基材２０との間の応力緩和層としても機能する。よって、コア基材２０が厚さ方向に熱膨張しても、コア基材２０から導電ピン１１に応力が直接印加されず、応力によって導電ピン１１が断線する危険性を低減できる。
【００９６】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００９７】
（付記１） 基材に貫通孔を形成する工程と、
導電ピンの外周側面に、発泡剤が添加された樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂を塗布した後、前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程と、
前記導電ピンを挿入した後、前記樹脂を加熱して発泡させる工程と、
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【００９８】
（付記２） 前記樹脂として熱硬化性樹脂を使用し、
前記樹脂を加熱するときに、該樹脂を熱硬化させることを特徴とする付記１に記載の回路基板の製造方法。
【００９９】
（付記３） 前記発泡剤として、発泡温度が前記樹脂の熱硬化温度よりも低い材料を使用することを特徴とする付記２に記載の回路基板の製造方法。
【０１００】
（付記４） 前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程の前に、前記樹脂を加熱して乾燥させることを特徴とする付記１〜３のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０１】
（付記５） 前記基材の両方の主面に、前記導電ピンによって電気的に接続された導電パターンを形成する工程を更に有することを特徴とする付記１〜４のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０２】
（付記６） 支持基板に複数の前記導電ピンを仮固定する工程を更に有し、
前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程において、前記支持基板に仮固定された複数の前記導電ピンを、前記基材に形成された複数の前記貫通孔の各々に一括して挿入することを特徴とする付記１〜５のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０３】
（付記７） 前記コア基材の材料として、繊維と樹脂との複合材料を使用することを特徴とする付記１〜６のいずれかに記載の回路基板の製造方法。
【０１０４】
（付記８） 貫通孔が形成された基材と、
前記貫通孔に挿入された導電ピンと、
前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂と、
を有することを特徴とする回路基板。
【０１０５】
（付記９） 前記基材の両方の主面に、前記導電ピンによって電気的に接続された導電パターンが形成されたことを特徴とする付記８に記載の回路基板。
【０１０６】
（付記１０） 貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを備えた回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体素子と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【符号の説明】
【０１０７】
１…コア基材、１ａ…貫通孔、２…有機繊維、３…熱硬化性樹脂、５…スルーホール銅めっき膜、１１…導電ピン、１２…治具、１２ａ…孔、１３…支持基板、１５…樹脂、１５ａ…気泡、１７…容器、２０…コア基材、２０ａ…貫通孔、２１…銅箔、２２…有機繊維、２４…導電膜、２５…レジストパターン、２６…導電パターン、３１…第１の絶縁層、３２…第１のビア導電体、３３…第２の絶縁層、３４…第２のビア導電体、３７…電極膜、３８…ソルダレジスト層、４０…回路基板、５０…半導体素子、５１…はんだバンプ、５５…アンダーフィル樹脂、６０…半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に貫通孔を形成する工程と、
導電ピンの外周側面に、発泡剤が添加された樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂を塗布した後、前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程と、
前記導電ピンを挿入した後、前記樹脂を加熱して発泡させる工程と、
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂として熱硬化性樹脂を使用し、
前記樹脂を加熱するときに、該樹脂を熱硬化させることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記発泡剤として、発泡温度が前記樹脂の熱硬化温度よりも低い材料を使用することを特徴とする請求項２に記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程の前に、前記樹脂を加熱して乾燥させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記基材の両方の主面に、前記導電ピンによって電気的に接続された導電パターンを形成する工程を更に有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
貫通孔が形成された基材と、
前記貫通孔に挿入された導電ピンと、
前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂と、
を有することを特徴とする回路基板。
【請求項７】
貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを備えた回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体素子と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
基材に貫通孔を形成する工程と、
導電ピンの外周側面に、発泡剤が添加された樹脂を塗布する工程と、
前記樹脂を塗布した後、前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程と、
前記導電ピンを挿入した後、前記樹脂を加熱して発泡させる工程と、
を有することを特徴とする回路基板の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂として熱硬化性樹脂を使用し、
前記樹脂を加熱するときに、該樹脂を熱硬化させることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
【請求項３】
前記発泡剤として、発泡温度が前記樹脂の熱硬化温度よりも低い材料を使用することを特徴とする請求項２に記載の回路基板の製造方法。
【請求項４】
前記貫通孔に前記導電ピンを挿入する工程の前に、前記樹脂を加熱して乾燥させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
【請求項５】
前記基材の両方の主面に、前記導電ピンによって電気的に接続された導電パターンを形成する工程を更に有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路基板の製造方法。
【請求項６】
貫通孔が形成された基材と、
前記貫通孔に挿入された導電ピンと、
前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂と、
を有することを特徴とする回路基板。
【請求項７】
貫通孔が形成された基材と、前記貫通孔に挿入された導電ピンと、前記貫通孔の内壁と前記導電ピンの外周側面との間に充填され、気泡を含有する樹脂とを備えた回路基板と、
前記回路基板に実装された半導体素子と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１９２７８６（Ｐ２０１１−１９２７８６Ａ）
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５７４７２（Ｐ２０１０−５７４７２）
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２９日（２０１１．９．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１５日（２０１０．３．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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