JP7002971B2

JP7002971B2 - 配線基板及び配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP7002971B2
Application number: JP2018052057A
Authority: JP
Inventors: 俊樹岩井; 泰治酒井
Original assignee: Fujitsu Interconnect Technologies Ltd
Current assignee: FICT Ltd
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: JP2019165112A

Description

本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。

配線基板を製造する工程の一つに配線層を設けたウェハを個片化するための切断工程がある。切断工程では、チッピング（欠け）や亀裂が生じることがある。チッピングは、亀裂の原因ともなる。亀裂が進行すると基板内における断線等の原因になることから、従来、亀裂の進行を抑制する種々の提案がされており、素子領域を囲うように絶縁膜または導電膜を埋設した埋設層を備えた提案が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、スクライブラインと素子領域との間に溝を設けることが知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、ダイシングライン領域に波形溝を設けることが知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００５－３０２９８５号公報特開昭６１－８９０１２号公報特開２００３－２５７８９５号公報

ところで、絶縁層としてアモルファス素材であるガラス基材を用いた場合、絶縁層としてＳｉ（シリコン）を用いた場合と比較して、チッピングが生じやすいことが知られている。絶縁層としてガラス基材を用いる場合、チッピングの発生を抑制するためにダイシングの加工速度は抑えられ、生産性が低下する。このため、チッピングの発生を抑制しつつ、ダイシングの加工速度を向上させることが要請されている。ここで、チッピングの発生を抑制するために特許文献１から特許文献３に開示された技術を適用することが考えられるが、例えば、埋設層や溝自体が亀裂発生の原因となることが懸念される。また、埋設層や溝を切断された端面の近傍に設けておくと製品落下時や温度変化時に割れやすくなることが考えられる。

１つの側面では、本明細書開示の発明は、チッピングが生じ難く亀裂が進行し難い配線基板を提供することを課題とする。

１つの態様では、配線基板は、ガラス基材と、前記ガラス基材に設けられ、配線が形成される配線領域と、前記ガラス基材の端面と前記配線領域との間に、複数の円弧を連続させた境界形成部と、を有する。

また、別の態様では、配線基板の製造方法は、複数枚のガラス板のそれぞれに区画される複数の配線領域毎に層間接続用の穴を形成する工程と、前記配線領域毎に配線を形成する工程と、前記ガラス板毎に切断領域と前記配線領域との間に、複数の円弧を連続させた境界形成部を形成する工程と、前記複数枚のガラス板を積層し、前記層間接続用の穴を用いて積層された前記配線領域間を接合する工程と、前記切断領域で前記配線領域毎に切断する工程と、を含む。

本明細書開示の発明によれば、チッピングが生じ難く亀裂が進行し難い配線基板を提供することができる。

図１は実施形態の配線基板の断面図である。図２は実施形態のガラス板に区画された複数の配線領域を示す説明図である。図３は実施形態のガラス板における境界形成部を示す説明図である。図４（Ａ）から図４（Ｆ）は、実施形態の配線基板の製造工程の一部を時系列的に示す説明図である。図５（Ｇ）及び図５（Ｈ）は、実施形態の配線基板の製造方法の一部を時系列的に示す説明図である。図６は図２におけるＡ－Ａ線断面図である。図７は積層体の厚み方向における切断領域の周辺を拡大して示す説明図である。図８はダイシングソーで積層体を切断する様子を模式的に示す説明図である。図９は実施形態の配線基板における亀裂の進行の様子を模式的に示す説明図である。図１０は実施形態の電子装置を示す説明図である。図１１はガラス基材の両面に改質層を設けた例を示す説明図である。図１２は境界形成部の配置の変形例を示す説明図である。図１３は単層の配線基板を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては、説明の都合上、実際には存在する構成要素が省略されていたり、寸法が実際よりも誇張されて描かれていたりする場合がある。

（実施形態）
図１を参照すると、配線基板３０は、最上層のガラス基材１ｂと下層の複数のガラス基材１ａを積層した多層ガラス基板である。ガラス基材１ｂ及び複数のガラス基材１ａは、いずれも絶縁層であり、それぞれ配線領域２を備えている。図１において、配線領域２は、点線で囲まれた領域である。最上層のガラス基材１ｂは、配線領域２内に配線１２を備える。また、ガラス基材１ｂは、その端面１ｂ１と配線領域２との間に境界形成部としてのスリット４ａを備える。下層の各ガラス基材１ａは、配線領域２内に配線１２を備える。また、各ガラス基材１ａは、端面１ａ１と配線領域２との間に境界形成部としての改質層４ｂを備える。ガラス基材１ｂと下層の複数のガラス基材１ａとは間には、樹脂層１３が設けられている。ガラス基材１ｂと下層の複数のガラス基材１ａとは、導電性ペーストを充填することによって形成された層間接続部１４によって接合されている。

境界形成部としてのスリット４ａや改質層４ｂは、端面１ｂ１や端面１ａ１から延びる亀裂の進行を抑制する。図２を参照すると、積層体２０を形成する各ガラス板１に複数の配線領域２が配列されている。隣接する配線領域２との間には、切断領域３が設けられている。切断領域３は、配線領域２毎に個片化し、個々の配線基板３０とするときに、ダイシングソー等で切断される領域である。各配線領域２は、矩形であり、その外形線の内側に境界形成部４が設けられている。境界形成部４は、上述のように、最上層のガラス基材１ｂについては、スリット４ａであり、下層のガラス基材１ａについては、改質層４ｂである。本実施形態の配線基板３０は、各ガラス基材１ａ、１ｂにスリット４ａ又は改質層４ｂを備えるので、各ガラス基材１ａ、１ｂで亀裂の進行が抑制され、各ガラス基材１ａ、１ｂに形成された配線１２の断線等が回避される。

特に、改質層４ｂは、ガラス基材１ａと同一材料であるため、使用時の温度変化に対する耐性が高く、温度変化が起こったときの割れを防ぐことができる。

なお、最上層のガラス基材１ｂについてのみ、スリット４ａとしているのは、以下の理由による。本実施形態では、チッピングの発生、亀裂の進行を抑制するために、境界形成部４を設けている。いずれも境界形成部４として設けられるスリット４ａの強度と改質層４ｂの強度とを比較すると、改質層４ｂの強度の方が高い。このため、すべての境界形成部４を改質層４ｂとして設けることもできるが、本実施形態では、配線基板３０を切断して個別化したり、落下させてしまったりして衝撃を受けたときに、そのエネルギを吸収すべく、スリット４ａを設けている。すなわち、スリット４ａをエネルギ吸収部として機能させている。スリット４ａを設け、スリット４ａの周辺を破損させてエネルギを吸収する場合であっても、破損するのは、スリット４ａよりも外側の領域であり、配線１２等には及ばない。このため、配線基板３０の機能は維持される。

本実施形態では、最上層のガラス基材１ｂにスリット４ａを設け、下層のガラス基材１ａに改質層４ｂを設けているが、スリット４ａと改質層４ｂの組み合わせはこれに限定されず、必要に応じて、適宜変更することができる。また、すべての境界形成部４をスリット４ａとしてもよいし、すべての境界形成部４を改質層４ｂとすることもできる。

図３を参照すると、境界形成部４は、複数の円弧を連続させた形状を有している。具体的に、円の一部を切り出し、応力分散することができる形状である円弧状部５を連続部５ａで繋げた形状を有している。本実施形態の円弧状部５は、半円形状であるが、円の一部を切り出した円弧形状であればよく、必ずしも、半円形状でなくてもよい。また、円弧状部５は、楕円の一部を切り出した形状であってもよい。要は、配線領域２の内側に向かって凸状となった曲線部分を有した形状であり、応力分散できる形状とされていればよい。図３では円弧状部５はすべて、配線領域２の内側に向かって凸状となっているが、図の形態に限られず、複数の円弧状部５の一部は配線領域２の内側に向かって凹状となってもよい。連続部５ａは、応力集中が生じる部分であり、境界形成部４の外側から進行した亀裂が止まるように設けられている。

再び、図１を参照すると、スリット４ａのガラス基材１ｂの厚み方向に沿う形状や、改質層４ｂのガラス基材１ａの厚み方向に沿う形状は、弧状とされている。スリット４ａや改質層４ｂを例えば、矩形のように角部を有する形状とするとその角部から亀裂が生じる可能性がある。そこで、このような亀裂の発生を抑制すべく、弧状が採用されている。本実施形態では、弧状としては、楕円形を採用しているが、半円形を採用することもできる。

また、スリット４ａや改質層４ｂの深さは、ガラス基材１ａやガラス基材１ｂの厚さに対して１／１０以上とすることが望ましい。ガラス基材１ａやガラス基材１ｂの厚みに対しスリット４ａや改質層４ｂが浅すぎると、亀裂の進行を抑制する効果を得にくいからである。

本実施形態の配線基板３０は、端面１ａ１の近傍に強度が高い改質層４ｂが配置された構成となり、外部応力に対する耐性が向上するため、配線基板３０が実装された製品の落下時等の配線基板３０の割れを抑制することができる。

つぎに、図４（Ａ）から図８を参照して、配線基板３０の製造方法の一例について説明する。なお、図４（Ａ）から図５（Ｈ）は、複数の配線領域２のうち、一つの配線領域２に相当する部分についてのみ描いている。ガラス板１には、複数の配線領域２が区画されており、配線領域２毎に同一の加工がされる。

まず、図４（Ａ）に示すようにガラス板１を準備する。次に、図４（Ｂ）に示すように、ガラス板１に区画される複数の配線領域２毎に層間接続用の穴としてビア１１を形成する。本実施形態では、ＣＯ_２レーザーによってビア１１を設けているが、ＣＯ_２レーザーに代えて、ＵＶレーザーや、ドリル、サンドブラスト等を用いて穿設するようにしてもよい。

つぎに、図４（Ｃ）に示すように、配線領域２毎に配線１２を形成する。配線１２は、ビア１１内にも形成されている。具体的に、まず、スパッタを用いてシード層を形成する。スパッタの代わりに無電解メッキ等を用いることもできる。シード層を形成した後は、ドライフィルムレジストをラミネートし、露光、現像、メッキを行うことで配線１２を形成する。ドライフィルムレジスト以外に、液体のレジストを用いても良い。また、セミアディティブプロセス以外、例えば、エッチングによって配線１２を形成するサブトラクティブプロセスを用いても良い。

つぎに、図４（Ｄ）に示すように、層間接着用の樹脂層１３を設ける。樹脂層１３は、樹脂をラミネートし、層間接続用のビア１１に合わせてＣＯ_２レーザーを用いて穴あけを行うことで形成する。本実施形態では、樹脂層１３を形成する素材として熱硬化性のエポキシとガラスの混合された樹脂を用いたが、熱可塑性のポリイミド等を用いてもよい。また、穴あけはＣＯ_２レーザー以外にＵＶレーザーやドリル等を用いても良い。

つぎに、図４（Ｅ）に示すように、導電性ペーストをスクリーン印刷して、ビア１１内に層間接続部１４を形成する。導電性ペーストは例えばＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｓｎ（すず）の合金の金属粉と樹脂から構成される。これらの材料の単体、又は、適宜配合した合金の金属粉と樹脂を用いて導電性ペーストとしてもよい。

つぎに、図４（Ｆ）に示すように、切断領域３と配線領域２との間に、配線領域２の形状に沿って複数の円弧を連続させた境界形成部としての改質層４ｂを形成する。改質層４ｂは、ガラス板１にＵＶレーザーを照射することで形成するが、ＵＶレーザーに限らず、他のレーザーによって形成してもよい。

ここまでの工程で、一枚のガラス板１に施す加工が終了し、単層板１０ａを得ることができる。単層板１０ａは、下層のガラス基材１ａに相当するが、本実施形態の配線基板３０は、下層のガラス基材１ａを４層備えるので、単層板１０ａを４枚準備する。また、本実施形態の配線基板３０は、最上層のガラス基材１ｂを備えるが、最上層のガラス基材１ｂに相当する単層板１０ｂも同様の工程を経ることによって作製する。但し、最上層のガラス基材１ｂは、改質層４ｂに代えてスリット４ａを備えるので、図４（Ｆ）で改質層４ｂを形成する工程に相当する工程でスリット４ａを形成する。スリット４ａは、レーザーの性質を調整することで形成することができる。

単層板１０ａ、１０ｂを作製した後は、図５（Ｇ）に示すようにアライメントを取りながら単層板１０ａ、１０ｂを積層する。そして、図５（Ｈ）に示すように、上下方向から圧力を加える温熱プレスを実施する。温熱プレスは、例えば、２００℃の環境下で９０分間３ＭＰａの圧力を加えることで実施する。これにより、積層体２０を得ることができる。

このようにして得られた積層体２０では、図２におけるＡ－Ａ線断面を示す図６に示すように、切断領域３を隔てて配線基板３０となる領域が連続した状態となっている。ここで、図７に拡大して示すように、切断領域３の近傍には、境界形成部４であるスリット４ａや改質層４ｂが存在している。このような積層体２０は、図８に模式的に示すように、切断領域３をダイシングソー５０によって切断し、配線領域２毎に個片化し、配線基板３０とする。

積層体２０は、アモルファスであるガラス板１を積層したものであるため、切断工程において、チッピングを生じやすい。図９は、近傍に境界形成部４が設けられた端面１ａ１の周辺を示しているが、端面１ａ１には、切断加工に起因するチッピングｃｈが生じており、このチッピングｃｈを出発点として亀裂ｃｌが生じることがある。亀裂ｃｌは、端面１ａ１から円弧状部５の連続部５ａに向かって進行するが、これよりも内側への進行は抑制される。このため、配線領域２内へ亀裂ｃｌが進行することは回避される。なお、亀裂ｃｌの進行は、例えば、配線基板３０を備えた製品を落下させたような場合にも同様に抑制される。

以上が、配線基板３０の製造方法の一例である。但し、各工程は、必ずしも、上述の順序によって行わなければならないものではなく、複数の工程を同時に行ったり、適宜順序を入れ替えたりして実施するようにしてもよい。例えば、改質層４ｂやスリット４ａの形成は、図４（Ｂ）や図４（Ｃ）で示すようなタイミングで行ってもよい。

配線基板３０は、図１０に示すように、基板３５に実装して電子装置３６を形成することができる。

上述の例における改質層４ｂは、ガラス基材１ａの一面側に設けられている形態であったが、例えば、図１１に示すように、ガラス基材１ａの両面側に改質層４ｂ１、４ｂ２のように設けてもよい。改質層４ｂ１のように最終的に樹脂層１３で覆われる位置に形成する場合には、樹脂層１３の形成に先行して改質層４ｂ１を形成すればよい。ガラス基材１ａの一面側に改質層４ｂ１を設け、他面側に改質層４ｂ２を設ける場合、改質層４ｂ１と改質層４ｂ２とがガラス基材１ａの内部で繋がるようにしてもよい。スリットについてもガラス基材の両面側に設けるようにしてもよい。

上述の例における境界形成部４は、配線領域２の形状に沿って、配線領域２の全体を囲むように設けられているが、配線領域２の周囲の一部にのみ境界形成部を設けるようにしてもよい。例えば、図１２に示すように、配線領域２の角部に対応させて境界形成部４０を設けるようにしてもよい。角部には、応力が生じやすく、切断時にもチッピングが発生しやすいが、当該箇所に境界形成部４０を設けることで、亀裂の進行を抑制することができる。

また、上述の配線基板３０は、多層ガラス基板であるが、図１３に示すような単層の配線基板３１においても境界形成部としての改質層４ｂやスリットを設けることで、亀裂の進行を抑制することができる。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ガラス板
１ａ、１ｂガラス基材
２配線領域
３切断領域
４境界形成部
４ａスリット
４ｂ、４ｂ１、４ｂ２改質層
１０ａ、１０ｂ単層板
１１ビア
１２配線
１３樹脂層
１４層間接続部
２０積層体
３０配線基板
３５基板
３６電子装置
５０ダイシングソー

Claims

ガラス基材と、
前記ガラス基材に設けられ、配線が形成される配線領域と、
前記ガラス基材の端面と前記配線領域との間に、複数の円弧を連続させた境界形成部と、
を有し、
前記ガラス基材上に積層され、他の境界形成部が設けられた他のガラス基材を更に有する配線基板。
前記境界形成部は、改質層又はスリットである請求項１に記載の配線基板。
前記境界形成部の前記ガラス基材の厚みに沿う方向の形状は、弧状である請求項１又は２に記載の配線基板。
複数枚のガラス板のそれぞれに区画される複数の配線領域毎に層間接続用の穴を形成する工程と、
前記配線領域毎に配線を形成する工程と、
前記ガラス板毎に切断領域と前記配線領域との間に、複数の円弧を連続させた境界形成部を形成する工程と、
前記複数枚のガラス板を積層し、前記層間接続用の穴を用いて積層された前記配線領域間を接合する工程と、
前記切断領域で前記配線領域毎に切断する工程と、
を含む配線基板の製造方法。