積層基板およびその製造方法

【課題】バンプの高さが安定していて、その接続強度が強い積層基板を得ることを目的とするものである。
【解決手段】第１の面に電極パターン１３を有する第１の基板１０と、第１の基板の第１の面に設けた表層誘電体層１２と、表層誘電体層１２に設けた貫通孔２０とを備え、貫通孔２０は電極パターン１３の上に設けられ、電極パターン１３に機械的に接続され、貫通孔２０の内部に充填され、かつ表層誘電体層１２表面から突出するバンプ１１を形成したものであり、第１の基板とは反対側の貫通孔２０の開口幅を、表層誘電体層１２の内部の最大開口幅よりも小さくしたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バンプを形成した積層基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年機器の小型化、高機能化に対応して、配線電極を有する積層基板に半導体チップなどの機能素子をバンプ実装するものが用いられている。
【０００３】
この場合、積層基板を焼成した後ビアホール上あるいは電極パターン上に半田バンプを形成してその上に機能素子を実装していた。
【０００４】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−４１６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようにビアホール上あるいは電極パターン上に半田バンプを形成した場合、半田バンプの高さがばらつきやすい、あるいはビアホールあるいは電極パターンと半田との接続強度が弱いため機能素子が外れやすいという課題があった。
【０００７】
本発明はこれらの課題を解決するもので、バンプの高さが安定していて、その接続強度が強い積層基板を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は第１の面に電極パターンを有する第１の基板と、第１の基板の第１の面に設けた表層誘電体層と、表層誘電体層に設けた貫通孔とを備え、貫通孔は電極パターンの上に設けられ、電極パターンに機械的に接続され、貫通孔の内部に充填され、かつ表層誘電体層表面から突出するバンプを形成したものであり、第１の基板とは反対側の貫通孔の開口幅を、表層誘電体層の内部の最大開口幅よりも小さくしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように本発明の積層基板では、表面から突出するバンプを、表層誘電体層に設けた貫通孔の内部に充填したものと一体化することができるためその強度を上げることができ、さらに第１の基板とは反対側の貫通孔の開口幅を、表層誘電体層の内部の最大開口幅よりも小さくしたことにより、表層誘電体層がバンプの抜けを妨げることができ、電極パターンとバンプの強度をも向上させることができる。さらにバンプは平面状の電極パターンの上に形成するため、電極パターンの高さにはばらつきが生じず、貫通孔の体積および開口径によってバンプの高さが決まるため、結果としてバンプ高さのばらつきの小さい積層基板が得られるという作用効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態における積層基板の断面図
【図２】本発明の一実施の形態における積層基板のバンプ構造の拡大図
【図３】本発明の一実施の形態における積層基板の焼成前グリーンシート状態での層構成図
【図４】本発明の一実施の形態における積層基板の焼成前積層体の断面図
【図５】本発明の一実施の形態における積層基板の焼成後積層体の断面図
【図６】本発明の一実施の形態における積層基板の拘束層除去後の断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態における積層基板について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施の形態に係る積層基板の断面図であって、図２はバンプ構造の拡大図である。図１において、表面に電極パターン１３を設けた第１の基板１０の表面に表層誘電体層１２を設けたものであり、最上層から順に、バンプ１１が表層誘電体層１２を介して電極パターン１３に接続され、電極パターン１３は誘電体層１４中のビア電極１５を介して電極層１６に接続され、電極層１６は誘電体層１７中のビア電極１８を介して最下層の裏面電極１９に接続される。
【００１３】
バンプ１１は、半田材料で形成され、露出部は直径６５〜８５μｍの擬球形状となっており、表層誘電体層１２の貫通孔２０を介して電極パターン１３と接続されている。表層誘電体層１２は、厚み１０〜３０μｍのシート状であって、バンプ１１を形成する前の焼結状態で貫通孔２０が形成されている。貫通孔２０は、表面から見ると直径８０〜１００μｍの円形状をしており、表面側の開口幅よりも内部の開口幅のほうが５〜１０μｍほど広く、半田が充填されている。
【００１４】
このように括弧形スルーホール状に形成することで、充填された半田が表層誘電体層１２に抑えられることにより抜けにくくなり、バンプ上に実装された機能性チップとの密着強度を向上させることができる。さらに、この貫通孔２０は、表面側の開口幅よりも電極パターン１３側の開口幅のほうが大きいとよりよい効果を得ることができる。
【００１５】
電極パターン１３は、厚み５〜１０μｍの銀や銅などの導電材料で、接続ラインやＧＮＤ電極として形成され、ビア電極１５と接続されている。誘電体層１４中のビア電極１５は、電極パターン１３と接続されるが、貫通孔２０の位置よりもずらして重なり合わない構造にすると、電極パターン１３のバンプ形成面突き出し高さを安定することができる。すなわち、複数形成されたバンプの高さバラツキを安定させることができる。電極層１６はビア電極１５と接続され、インダクタやコンデンサのパターンを形成し、ビア電極１８へ接続される。
【００１６】
次に、この積層基板の形成方法について説明する。図３は、焼成前グリーンシート状態での層構成である。誘電体層１４、１７は、ホウケイ酸系ガラスとアルミナを主成分とする誘電体であって、９００℃付近で焼結が完了され、単体で焼成すると平面方向に８５％収縮されるような材料である。
【００１７】
また、拘束層２１、２２は、アルミナ系の材料であり、９００℃では焼結されず、誘電体層等が焼結する時に誘電体層を拘束する機能を持つ。表層誘電体層１２は、金型やレーザー加工によって貫通孔２０を形成する。貫通孔２０は空洞のままにしておく、または、９００℃焼成時に残らないようなグリーンシートに混ぜるバインダー等の樹脂材料を充填させても良い。
【００１８】
誘電体層１４、１７は、スルーホールを形成した後に、銀などの導電性ペーストを充填させてビア電極を形成し、誘電体層面上に同じく銀などの導電性ペーストを用いて電極層１６を印刷形成する。誘電体層１４、１７を拘束層２１、２２で挟むように積層し、本圧着すると図４のようになる。図４の積層体を９００℃で焼成すると、平面方向は無収縮状態で焼結され、高さ方向は４０〜６０％収縮されて図５のような焼結状態となる。ここで、表層誘電体層１２の貫通孔２０において、拘束層２１側の面は拘束層２１によって拘束されるため収縮しない。また、電極パターン１３側の面は電極層に拘束され収縮しない。しかし、貫通孔２０の中ほどにおいては、拘束される材料がないため収縮が発生し、表層誘電体層１２の中ほどが最大開口となるような貫通孔２０が形成されることになる。
【００１９】
図５の拘束層２１、２２をブラストで除去すると図６のような焼結体となり、半田ペーストを用いて貫通孔２０を覆うようにパターン印刷し、約２６０℃でリフローすることにより、図１のように、電極パターン１３に直接半田付けされ、貫通孔２０に充填された部分と外部に突出した部分が一体化したバンプ構造を形成することができ、貫通孔２０は中ほどが最大開口部となっているため、引き抜く力に対して十分な強度を有するバンプを実現することができる。
【００２０】
なお、表層誘電体層の材料は、誘電体層と同じ材料であってもかまわないが、誘電体層にメッキ液に対する耐性が低い材料を用いている場合は、例えば亜鉛系ガラスのように耐メッキ性に優れた材料を用いることが望ましい。このようにすることにより、半田バンプを形成する前に裏面電極のメッキを行う場合でも表層側がダメージを受けることがなく、バンプの強度を十分に保つことができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明に係る積層基板は、バンプの高さが安定していて、その接続強度が強い積層基板を得ることができ、産業上有用である。
【符号の説明】
【００２２】
１０第１の基板
１１バンプ
１２表層誘電体層
１３電極パターン
１４誘電体層
１５ビア電極
１６電極層
１７誘電体層
１８ビア電極
１９裏面電極
２０貫通孔
２１拘束層
２２拘束層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面に電極パターンを有する第１の基板と、前記第１の基板の第１の面に設けた表層誘電体層と、前記表層誘電体層に設けた貫通孔とを備え、前記貫通孔は前記電極パターンの上に設けられ、前記電極パターンに機械的に接続され、前記貫通孔の内部に充填され、かつ前記表層誘電体層表面から突出するバンプを形成したものであり、前記第１の基板とは反対側の前記貫通孔の開口幅を、前記表層誘電体層の内部の最大開口幅よりも小さくした積層基板。
【請求項２】
第１の面に電極パターンを有する低温焼結セラミックシートからなるグリーンシートを得る工程と、前記グリーンシートの第１の面に前記電極パターンに重なる部分に貫通孔を設けた表層誘電体シートを重ね合わせる工程と、この両面に前記グリーンシート、前記電極パターン、および前記表層誘電体シートを焼結させる温度では焼結しない材料からなる拘束層を重ね合わせる工程と、焼成炉にて前記グリーンシート、前記電極パターン、および前記表層誘電体シートを焼結させる工程と、前記拘束層を除去する工程と、前記貫通孔の部分に半田ペーストを印刷する工程と、前記半田ペーストを溶融させることにより半田バンプを形成する工程とを備えた積層基板の製造方法。

【図１】