JP5582944B2 - 配線基板、積層板及び積層シート - Google Patents

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Description

本発明は、電子機器（たとえば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ機器及びその周辺機器）等に使用される配線基板、積層板及び積層シートに関するものである。
従来、電子機器における実装構造体としては、配線基板に電子部品を実装したものが使用されている。
特開平４−１２２０８７号公報には、樹脂層と該樹脂層上面に設けられた無機絶縁層と該無機絶縁層上面に設けられた導電層とを備えた配線基板が記載されている。
ところで、一般的に、無機絶縁層は樹脂層と比較してクラックが生じやすいため、配線基板に応力が印加された場合、無機絶縁層にクラックが生じやすく、該クラックが無機絶縁層の厚み方向に沿って伸長することがある。その結果、配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。
特開平４−１２２０８７号公報
本発明は、電気的信頼性を向上させる要求に応える配線基板、積層板及び積層シートを提供するものである。
本発明の一形態にかかる配線基板は、樹脂層と、該樹脂層上に配されているとともに、厚み方向に貫通する溝部を有する無機絶縁層と、を備え、前記樹脂層は、前記溝部内に配置される部分を有し、前記溝部は、平面視で少なくとも２方向に沿って伸びて形成されている。
本発明の一形態にかかる積層板は、厚み方向に貫通する溝部を有する一対の無機絶縁層と、前記無機絶縁層の間に配置された樹脂層と、を備え、前記樹脂層は、前記溝部内に配置される部分を有し、溝部は、平面視で少なくとも２方向に沿って伸びて形成されている。
本発明の一形態にかかる積層シートは、支持部材と、厚み方向に貫通する溝部を有する無機絶縁層とを備え、前記溝部は、平面視で少なくとも２方向に沿って伸びて形成されている。
上記構成によれば、電気的信頼性を改善した配線基板、積層板及び積層シートを提供することができる。
図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる実装構造体を上下方向に切断した断面図であり、図１Ｂは、２つの無機絶縁粒子が結合した様子を模式的に現したものである。 図２Ａは、図１Ａに示した実装構造体のＲ１部分を拡大して示した断面図であり、図２Ｂは、図２ＡのI−I線に沿う平面方向に切断した断面図である。 図３は、図１Ａに示した実装構造体のＲ２部分を拡大して示した断面図である。 図４Ａは、図１Ａに示す実装構造体の製造工程を説明する上下方向に切断した断面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＲ３部分を拡大して示した断面図である。 図５Ａは、図１Ａに示す実装構造体の製造工程を説明する上下方向に切断した断面図であり、図５Ｂは、図５ＡのＲ４部分を拡大して示した断面図である。 図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｄは、図１Ａに示す実装構造体の製造工程を説明する上下方向に切断した断面図であり、図６Ｃは、図６ＢのＲ５部分を拡大して示した断面図である。 図７Ａ及び図７Ｃは、図１Ａに示す実装構造体の製造工程を説明する上下方向に切断した断面図であり、図７Ｂは、図７Ｂに示すＲ６部分を拡大して示した断面図である。 図８Ａは、図１Ａに示す実装構造体の製造工程を説明する上下方向に切断した断面図であり、図８Ｂは、図８Ｂに示すＲ７部分を拡大して示した断面図である。 図９は、図１Ａに示す実装構造体の製造工程を説明する上下方向に切断した断面図である。 図１０Ａは、本発明の他の実施形態にかかる実装構造体を上下方向に切断した断面図において、図１ＡのＲ１部分に対応する部分を拡大して示した断面図であり、図１０Ｂは、実施例の積層板を上下方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図１１Ａは、実施例の積層板を上下方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真であり、図１１Ｂは、図１１ＡのＲ８部分を拡大した写真である。
以下に、本発明の一実施形態に係る配線基板を含む実装構造体を、図面に基づいて詳細に説明する。
図１Ａに示した実装構造体１は、例えば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ装置又はその周辺機器などの電子機器に使用されるものである。この実装構造体１は、電子部品２及び配線基板３を含んでいる。
電子部品２は、例えばＩＣ又はＬＳＩ等の半導体素子であり、配線基板３に半田等の導電材料からなるバンプ４を介してフリップチップ実装されている。
この電子部品２は、母材が、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム又は炭化珪素等の半導体材料により形成されている。電子部品２としては、例えば、厚みの平均値、すなわち厚みが０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下のものを使用することができる。
配線基板３は、コア基板５とコア基板５の上下面に形成された一対の配線層６とを含んでいる。
コア基板５は、配線基板３の剛性を高めるためのものである。このコア基板５は、基体７、スルーホールＴ、スルーホール導体８、及び絶縁体９を含んでいる。
基体７は、コア基板５の剛性を高めるものであり、第１樹脂層１０ａと該第１樹脂層１０ａ上下面に設けられた第１無機絶縁層１１ａとを有する。
第１樹脂層１０ａは、基体７の主要部をなすものであり、例えば樹脂部と該樹脂部に被
覆された基材を含む。第１樹脂層１０ａは、厚みが例えば０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下に設定され、ヤング率が例えば０．２ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば３ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば３０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に設定され、誘電正接が例えば３以上４以下に設定されている。ここで、ヤング率はＪＩＳＣ５６００：２００６に準じ、熱膨張率はＩＳＯ１１３５９‐２：１９９９に準じ、誘電正接はＪＩＳＫ６９１１：１９９５に準ずる。
第１樹脂層１０ａの前記樹脂部は、例えば例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂により形成することができる。前記樹脂部は、ヤング率が例えば０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下に設定され、平面方向及び厚み方向への熱膨張率が例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に設定されている。
第１樹脂層１０ａに含まれる前記基材は、第１樹脂層１０ａの熱膨張率を低減するとともに、第１樹脂層１０ａの剛性を高めるものである。前記基材は、例えば、複数の繊維から成る織布若しくは不織布又は繊維を一方向に配列した繊維束により形成することができる。前記繊維としては、例えばガラス繊維、樹脂繊維、炭素繊維又は金属繊維等を使用することができる。
第１樹脂層１０ａは、第１無機絶縁フィラー１２ａを含有していることが望ましい。その結果、第１樹脂層１０ａの熱膨張率を低減するとともに、第１樹脂層１０ａの剛性を高めることができる。第１無機絶縁フィラー１２ａは、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウム又は炭酸カルシウム等の無機絶縁材料により形成することができる。第１無機絶縁フィラー１２ａは、その粒径が例えば０．２μｍ以上３μｍ以下に設定され、熱膨張率が例えば０ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下に設定される。また第１無機絶縁フィラー１２ａは、第１樹脂層１０ａの樹脂部と第１無機絶縁フィラー１２ａの体積の合計に対する第１無機絶縁フィラー１２ａの体積の割合が例えば３体積％以上６０体積％以下に設定されている。
第１無機絶縁層１１ａは、例えば、図１Ｂに示すように、互いに結合した複数の無機絶縁粒子１１ｐを有し、該粒子が互いに結合することによって内部が緻密に形成されている。なお、無機絶縁粒子１１ｐ同士が互いに結合している領域を結合領域１１ｐ１とする。
この第１無機絶縁層１１ａは無機絶縁材料により構成されており、樹脂材料と比較して剛性が高いことから、基体７の剛性を高めることができる。また、第１無機絶縁層１１ａの熱膨張率は、樹脂材料の熱膨張率と比較して低いため、配線基板３の平面方向への熱膨張率を電子部品２の平面方向への熱膨張率に近づけることができ、熱応力に起因した配線基板３の反りを低減できる。また、第１無機絶縁層１１ａの存在によって、基体７の厚み方向への熱膨張率を低減することができ、基体７とスルーホール導体８との熱膨張率の違いに起因した熱応力を小さくし、スルーホール導体８の断線を低減できる。また、第１無機絶縁層１１ａは、樹脂材料よりも誘電正接の低い無機絶縁材料により構成されていることから、コア基板５の最上層及び最下層に形成されていることにより、コア基板５の上下面に配置された配線層６の信号伝送特性を高めることができる。
上述した第１無機絶縁層１１ａは、その厚みが、例えば３μｍ以上１００μｍ以下、および／または、第１樹脂層１０ａの３％以上１０％以下に設定され、ヤング率が例えば１０ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下、および／または、第１樹脂層１０ａの樹脂部の１０倍以上１００倍以下に設定される。また第１無機絶縁層１１ａは、厚み方向及び平面方向への熱膨張率が例えば０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下に設定され、誘電正接が例えば０
．０００１以上０．０１以下に設定されている。
このような第１無機絶縁層１１ａとしては、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム又は酸化カルシウム等の無機絶縁材料により形成することができ、なかでも、低誘電正接及び低熱膨張率の観点から、酸化ケイ素を用いることが望ましい。特に、アモルファス状態の酸化ケイ素を用いることにより、第１無機絶縁層において、結晶構造異方性に起因した熱膨張率の異方性を低減することにより、クラックの発生を低減できる。
また、第１無機絶縁層１１ａを構成する無機絶縁粒子１１ｐは、球状であることが望ましい。その結果、無機絶縁粒子１１ｐ間の空隙を低減することにより、第１無機絶縁層１１ａの内部構造を緻密にできるので、第１無機絶縁層１１ａの剛性を向上させることができる。
また、無機絶縁粒子１１ｐの粒径は、３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下に設定されていることが望ましい。その結果、無機絶縁粒子１１ｐ間の結合を強固にし、かつ第１無機絶縁層１１ａの内部構造を緻密にすることができる。なお、無機絶縁粒子１１ｐの粒径は、第１無機絶縁層１１ａの研摩面若しくは破断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、２０粒子数以上５０粒子数以下の粒子を含むように拡大した断面を撮影し、該拡大した断面にて各粒子の最大径を測定することにより測定される。
基体７には、該基体７を厚み方向に貫通し、例えば直径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の円柱状であるスルーホールＴが設けられている。スルーホールＴの内部には、コア基板５の上下の配線層６を電気的に接続するスルーホール導体８がスルーホールＴの内壁に沿って円筒状に形成されている。このスルーホール導体８としては、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料により形成されたものを使用することができ、熱膨張率が例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下に設定されている。
円筒状に形成されたスルーホール導体８の中空部には、絶縁体９が柱状に形成されており、後述するビア導体１４の支持するものである。絶縁体９は、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料により形成することができる。
一方、コア基板５の上下面には、上述した如く、一対の配線層６が形成されている。配線層６は、第２樹脂層１０ｂ、第２無機絶縁層１１ｂ、導電層１３、ビア孔Ｖ及びビア導体１４を含んでいる。導電層１３及びビア導体１４は、互いに電気的に接続されており、接地用配線、電力供給用配線及び／又は信号用配線としての機能を有する。
第２樹脂層１０ｂは、導電層１３同士の短絡を抑制する絶縁部材として機能するものである。第２樹脂層１０ｂは、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂により形成することができる。
第２樹脂層１０ｂは、厚みが例えば３μｍ以上３０μｍ以下に設定され、ヤング率が例えば０．２ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下に設定される。また第２樹脂層１０ｂは、誘電正接が例えば３以上４以下に設定され、平面方向及び厚み方向への熱膨張率が例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に設定されている。
また、第２樹脂層１０ｂは、第２無機絶縁フィラー１２ｂを含有していることが望まし
い。第２無機絶縁フィラー１２ｂとしては、第１無機絶縁フィラー１２ａと同様の材料により形成することができ、第２樹脂層１０ｂの熱膨張率を低減するとともに、第２樹脂層１０ｂの剛性を高めることができる。
第２無機絶縁層１１ｂは、第２樹脂層１０ｂ上に形成され、上述した第１無機絶縁層１１ａと同様に、樹脂材料と比較して剛性が高く熱膨張率及び誘電正接が低い無機絶縁材料により構成されていることから、第１無機絶縁層１１ａと同様の効果を奏する。
第２無機絶縁層１１ｂの厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下、及び／または、第２樹脂層１０ｂの厚みの０．５倍以上１０倍以下に設定されている。その他の構成は、例えば第１無機絶縁層１１ａと同様の構成である。
導電層１３は、第２無機絶縁層１１ｂ上に形成され、第２樹脂層１０ｂ及び第２無機絶縁層１１ｂを介して厚み方向に互いに離間している。導電層１３は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料により形成することができる。、また導電層１３は、その厚みが例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定され、熱膨張率が例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下に設定されている。
ビア導体１４は、厚み方向に互いに離間した導電層１３同士を相互に接続するものであり、コア基板５に向って幅狭となる柱状に形成されている。ビア導体１４としては、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロムの導電材料により形成されたものを使用することができ、熱膨張率が例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下に設定されている。
一方、図２Ａに示すように、本実施形態の配線基板３においては、第１無機絶縁層１１ａは厚み方向に貫通する溝部Ｄを有し、該溝部Ｄには、第１樹脂層１０ａの一部（第１充填部１０ａ１）が充填されている。それ故、配線基板３に応力が印加された際に、ヤング率の低い第１充填部１０ａ１が溝部Ｄ内にて第１無機絶縁層１１ａに印加される応力を緩和するため、第１無機絶縁層１１ａにおけるクラックの発生を低減できる。その結果、電気的信頼性に優れた配線基板３を得ることができる。
また、第１樹脂層１０ａは、第１無機絶縁層１１ａの下面に当接し、且つ第１充填部１０ａ１が溝部Ｄ内に配されている。それ故、アンカー効果により、第１樹脂層１０ａと第１無機絶縁層１１ａとの接着強度を高め、第１樹脂層１０ａと第１無機絶縁層１１ａとの剥離を低減することができる。
図２Ｂに示すように、本実施形態においては、溝部Ｄは、平面視で網目状に形成されており、複数の小溝Ｄ１からなっている。複数の小溝Ｄ１は、平面視で少なくとも異なる２方向に沿って配置されているため、配線基板３に応力が印加された際に、印加された応力が異なる方向に分散され、応力集中を緩和することができる。
また、図２Ｂに示すように、複数の小溝Ｄ１の端部は、開放端とならないように他の小溝Ｄ１に接続されることが望ましい。例えば、図２Ｂにおいては、第１の小溝Ｄ１ａの端部は第２の小溝Ｄ１ｂの端部と交点Ｃで接続されており、双方の端部は開放端とはなっていない。かかる構成であれば、小溝Ｄ１の端部が開放端、つまりいずれの小溝Ｄ１とも接続されていない状態である場合と比べ、小溝Ｄ１の端部に印加される応力が分散されやすく、クラックの発生を低減できるからである。
また、本実施形態の溝部Ｄは、異なる方向に沿った複数の小溝Ｄ１を有していることから、溝部Ｄが単一の直線状の小溝からなる場合と比較して、溝部Ｄの直線領域を小さくす
ることができるため、該直線領域の長手方向に沿って溝部Ｄの内壁と第１充填部１０ａ１との間に印加される応力を低減し、溝部Ｄの内壁と第１充填部１０ａ１との剥離を低減することができる。なお、個々の小溝Ｄ１は、例えば平面視でどのような形状であっても構わない。
また、溝部Ｄは平面視で環状（例えば、円形状や多角形状等の閉じた形状）に形成された環状部を有し、且つ第１無機絶縁層１１ａは溝部Ｄの前記環状部により囲まれた第１無機絶縁部１１ａ１を有することが望ましい。その結果、各第１無機絶縁部１１ａ１がヤング率の低い第１充填部１０ａ１に囲まれるため、各第１無機絶縁部１１ａ１に印加される応力を緩和することができ、ひいては第１無機絶縁層１１ａのクラックを低減できる。
上述したように第１樹脂層１０ａは、溝部Ｄ内に充填された第１樹脂部１０ａ１を有しているため、溝部Ｄの内壁に良好に密着し、その結果、第１充填部１０ａ１が溝部Ｄの内壁から剥離することが低減される。また、溝部Ｄが導電層１３の直下に位置する場合、第１充填部１０ａ１は、溝部Ｄ上端にて導電層１３に密着していることが望ましい。この場合、第１充填部１０ａ１が溝部Ｄ上端まで到達せず、第１充填部１０ａ１と導電層１３との間に空洞が形成される場合と比較して、厚み方向に離間した導電層１３同士の間における絶縁性が高まり、導電層１３同士の短絡を低減できる。また、第１無機絶縁層１１ａと導電層１３との接着強度を高めることができる。また、溝部Ｄが導電層１３の直下に位置しない場合、すなわち、溝部Ｄが第１無機絶縁層１１ａ上の導電層１３の直下領域外に位置する場合、第１充填部１０ａ１は、溝部Ｄ上端にて、第１無機絶縁層１１ａ上に形成された第２樹脂層１０ｂに密着していることが望ましい。第１無機絶縁層１１ａとその上面（導電層１３が形成されている主面）に位置する第２樹脂層１０ｂとの接着強度を高めることができる。
第１無機絶縁層１１ａにおける第１充填部１０ａ１の体積の割合、すなわち、第１無機絶縁部１１ａ１と第１充填部１０ａ１との体積の合計に対する第１充填部１０ａ１の体積の割合は、１％以上１５％以下に設定されていることが望ましい。また、第１無機絶縁層１１ａにおける第１無機絶縁部１１ａ１の体積の割合は、８５％以上９９％以下に設定されていることが望ましい。この場合、第１無機絶縁層１１ａの剛性を高めるとともに熱膨張率及び誘電正接を低減することができる。なお、第１無機絶縁層１１ａにおける第１充填部１０ａ１の体積の割合は、第１無機絶縁層１１ａの主面を研摩して図２Ｂのような電子顕微鏡写真を撮影し、画像処理装置で第１無機絶縁部１１ａ１と第１充填部１０ａ１との面積を求め、該面積を体積と見なし、その割合を求めることによって測定される。
また、第１充填部１０ａ１は、溝部Ｄにて第１無機絶縁フィラー１２ａを含むことが望ましい。その結果、第１充填部１０ａ１の熱膨張率を第１無機絶縁層１１ａに近づけることができるため、配線基板３に熱が印加された際に第１無機絶縁層１１ａに印加される応力を緩和することができる。また、第１充填部１０ａ１の熱膨張率を第１無機絶縁層１１ａに近づけることができるため、配線基板３に熱が印加された際に第２充填部１０ｂ１と第１無機絶縁層１１ａとの剥離を低減することができる。また、第１充填部１０ａ１に印加された応力によって第１充填部１０ａ１にクラックが生じたとしても、第１充填部１０ａ１内部におけるクラックの伸長を、樹脂材料より固い材料で形成された第１無機絶縁フィラー１２ａによって抑制することができる。なお、第１無機絶縁フィラー１２ａは、溝部Ｄの幅方向に沿って複数含まれていることが望ましい。
また、かかる第１無機絶縁フィラー１２ａは、第１無機絶縁層１１ａと同一の無機絶縁材料からなることが望ましい。その結果、第１充填部１０ａ１の熱膨張率を第１無機絶縁層１１ａにより近づけることができる。
溝部Ｄは、長手方向に直交する幅が、例えば０．３μｍ以上５μｍ以下に設定されている。溝部Ｄの幅が０．３μｍ以上とすることにより、溝部Ｄ内に第１無機絶縁フィラー１２ａを容易に配することができる。また、溝部Ｄの幅が５μｍ以下とすることにより、第１無機絶縁部１１ａ１と第１充填部１０ａ１との合計に対する第１無機絶縁部１１ａ１の割合を高めることができ、第１無機絶縁層１１ａの剛性及び絶縁性を高め、熱膨張率及び誘電正接を低減することができる。
また、溝部Ｄの幅は、第１無機絶縁層１１ａの下面（第１樹脂層に隣接した主面）側から第１無機絶縁層１１ａの上面（導電層１３に隣接した主面）側に向って小さくなっていることが望ましい。その結果、第１無機絶縁層１１ａの下面側から第１無機絶縁層１１ａの上面側に向って第１充填部１０ａ１の量を減少させることができ、熱膨張率を減少させることができるため、第１樹脂層１０ａ、第１無機絶縁層１１ａ及び導電層１３それぞれの間における熱膨張率の差を低減することができる。また、導電層１３の直下に溝部Ｄが形成されている場合、導電層１３と第１無機絶縁層１１ａとの接触面積を増加させることにより、第１無機絶縁層１１ａの上面側における絶縁性を高めるとともに、導電層１３の信号伝送特性を高めることができる。なお、溝部Ｄの上端の幅は、溝部Ｄの下端の０．５倍以上０．９７倍以下に設定されていることが望ましい。
一方、図３に示すように、本実施形態の配線基板３においては、第２無機絶縁層１１ｂは、上述した第１無機絶縁層１１ａと同様に、厚み方向に貫通する溝部Ｄを有し、該溝部Ｄには、第２樹脂層１０ｂの一部（第２充填部１０ｂ１）が充填されている。それ故、配線基板３に応力が印加された際に、ヤング率の低い第２充填部１０ｂ１が溝部Ｄ内にて第２無機絶縁層１１ｂに印加される応力を緩和するため、第２無機絶縁層１１ｂのクラックの発生を低減できる。その結果、電気的信頼性に優れた配線基板３を得ることができる。
第２無機絶縁層１１ｂ、第２樹脂層１０ｂ、第２充填部１０ｂ１及び第２無機絶縁フィラー１２ｂは、上述した第１無機絶縁層１１ａ、第１樹脂層１０ａ、第１充填部１０ａ１及び第１無機絶縁フィラー１２ａと、同様の構成を有することが望ましい。
なお、図３に示すように、溝部Ｄ内には、第２無機絶縁層１１ｂ上面の導電層１３の一部が充填されることが望ましい。その結果、アンカー効果により第２無機絶縁層１１ｂと導電層１３と接着強度を高めることができる。それ故、導電層１３をより微細化したとしても、導電層１３と第２無機絶縁層１１ｂを強固に接着させることができる。なお、かかる導電層１３の一部は、溝部Ｄ内において第２充填部１０ｂ１と接着していることが望ましい。
かくして、上述した実装構造体１は、配線基板３を介して供給される電源や信号に基づいて電子部品を駆動若しくは制御することにより、所望の機能を発揮する。
次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図４から図９に基づいて説明する。
（コア基板の作製）
（１）図４Ａ及び図４Ｂに示すように、複数の無機絶縁粒子１１ｐからなる固形分と第１溶剤とを含む第１無機絶縁ゾル１１ａｘと該第１無機絶縁ゾル１１ａｘの支持部材である銅箔１３ｘとを準備し、銅箔１３ｘの一主面に第１無機絶縁ゾル１１ａｘを塗布する。
第１無機絶縁ゾル１１ａｘは、無機絶縁粒子１１ｐを１％以上５０％以下含み、第１溶剤を５０％以上９９％以下ことが望ましい。その結果、無機絶縁粒子１１ｐを１％以上含むことにより、第１無機絶縁層１１ａの内部構造を緻密にし、且つ厚みを大きく形成することができる。また、第１溶剤を５０％以上含むことにより、第１無機絶縁ゾル１１ａｘ
の粘度を低減し、第１無機絶縁層１１ａの上面の平坦性を向上させて、配線基板３の上面の平坦性を向上させることができる。
ここで、無機絶縁粒子１１ｐの粒径は、３ｎｍ以上に設定されていることが望ましい。この場合、第１無機絶縁ゾル１１ａｘの粘度を低減することができる。
第１溶剤としては、例えばメタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテル又はジメチルアセトアミド等の有機溶剤を含む溶剤を使用することができる。なかでも、メタノール又はプロピレングリコールモノメチルエーテルを含む溶剤を使用することが望ましい。その結果、第１無機絶縁ゾル１１ａｘを均一に塗布することができ、且つ、（２）の工程にて、第１溶剤を効率良く蒸発させることができる。
第１無機絶縁ゾル１１ａｘの塗布は、例えば、ディスペンサー又はスクリーン印刷を用いて行うことができる。
銅箔１３ｘの一主面に塗布された第１無機絶縁ゾル１１ａｘは、平板状に形成されており、乾燥後の厚みが例えば３μｍ以上１１０μｍ以下に設定されている。
（２）図５Ａに示すように、第１溶剤を蒸発させ、該蒸発によって残存した固形分を加熱して無機絶縁粒子１１ｐ同士を結合させることにより、第１無機絶縁ゾル１１ａｘを第１無機絶縁層１１ａにして、銅箔１３ｘと第１無機絶縁層１１ａとを有する第１積層シート１６ａを形成する。
ここで、第１無機絶縁ゾル１１ａｘが銅箔１３ｘの一主面に平板状に形成されていることから、第１溶剤が蒸発する際に、第１無機絶縁ゾル１１ａｘの固形分が平面方向に沿って収縮するため、図５Ｂに示すように、第１無機絶縁層１１ａを厚み方向に貫通する溝部Ｄを形成することができる。
また、銅箔１３ｘは、（１）の工程にて、例えばエッチングやプラズマ処理等により、第１無機絶縁ゾル１１ａｘが塗布された一主面に凸部が形成されていることが望ましい。その結果、銅箔１３ｘの凸部上における第１無機絶縁ゾル１１ａｘの体積を低減することにより、第１無機絶縁ゾル１１ａｘの固形分が平面方向に収縮する際、銅箔１３ｘの凸部上にて収縮が抑制され、凸部の非形成領域部分に溝部Ｄを形成することができる。したがって、銅箔１３ｘの一主面における凸部の大きさ、密度及び形成領域を調整することにより、溝部Ｄの大きさ、密度及び形成領域を調整することができる。
また、溝部Ｄの一部は凸部に沿って形成されため、凸部の形状を調整することにより、溝部Ｄの形状を容易に調整することができる。例えば、凸部を平面視にて円形状に形成することにより、溝部Ｄを平面視で円形状の環状に形成し、溝部Ｄにより囲まれた第１無機絶縁部１１ａ１を複数形成することが容易となる。
また、第１溶剤を蒸発させる際に、無機絶縁粒子１１ｐを重力により銅箔１３ｘ側に沈降させることが望ましい。その結果、第１無機絶縁ゾル１１ａｘの固形分の銅箔１３ｘ側における無機絶縁粒子１１ｐの密度を高めることができ、第１無機絶縁ゾル１１ａｘを加熱する際に、第１無機絶縁ゾル１１ａｘの固形分にて密度の高い銅箔１３ｘ側における収縮量を小さくできるため、溝部Ｄの幅を、第１無機絶縁層１１ａの下面（銅箔１３ｘの形成されていない他主面）側から上面（銅箔１３ｘの形成されている一主面）側に向って小さく形成できる。なお、無機絶縁粒子１１ｐを重力による沈降は、例えば蒸発の際の温度を低く設定し、蒸発の時間を長くすることにより、行うことができる。
第１無機絶縁ゾル１１ａｘの加熱は、温度が第１溶剤の沸点以上無機絶縁粒子１１ｐの結晶化開始温度未満に設定されていることが望ましい。具体的には、第１無機絶縁ゾル１１ａｘの加熱は、温度が例えば１００度以上６００度未満に設定され、時間が例えば０．５時間以上２４時間以下に設定されている。その結果、該加熱温度が第１溶剤の沸点以上であることにより、残存した第１溶剤を効率良く蒸発させることができる。また、該加熱温度が、無機絶縁粒子１１ｐの結晶化開始温度未満であることにより、無機絶縁粒子１１ｐの結晶化を低減し、アモルファス状態の割合を高めることができる。その結果、無機絶縁粒子１１ｐは、結晶構造異方性に起因した熱膨張率の異方性を低減することにより、クラックの発生を低減できる。特に、無機絶縁粒子１１ｐの無機絶縁材料として酸化ケイ素を使用した場合、無機絶縁粒子１１ｐの結晶化を効果的に低減することができる。なお、かかる無機絶縁材料における結晶相の領域は、第１無機絶縁層１１ａの体積の２５％未満に設定されていることが望ましく、なかでも１０％未満に設定されていることが望ましい。また、結晶化開始温度は、非晶質の無機絶縁材料が結晶化を開始する温度である。
ここで、無機絶縁粒子１１ｐの粒径は、１１０ｎｍ以下に設定されていることが望ましい。その結果、第１無機絶縁ゾル１１ａｘの加熱温度が無機絶縁粒子１１ｐの結晶化開始温度未満と低温であっても、無機絶縁粒子１１ｐ同士を強固に結合させることができる。これは、第１の粒径が１１０ｎｍ以下と超微小に設定されているため、無機絶縁粒子１１ｐの原子、特に表面の原子が活発に運動するため、かかる低温でも無機絶縁粒子１１ｐ同士が強固に結合すると推測される。
また、かかる無機絶縁粒子１１ｐの粒径は、小さく設定するほど、より低温にて無機絶縁粒子１１ｐ同士を強固に結合させることができる。無機絶縁粒子１１ｐ同士を強固に結合させることができる温度は、例えば、かかる粒径を１１０ｎｍ以下に設定した場合は２５０℃程度であり、かかる粒径を５０ｎｍ以下に設定した場合は１５０℃程度である。
第１無機絶縁ゾルの加熱は、例えば大気雰囲気中で行うことができる。また、温度を１５０℃以上に上げる場合、銅箔１３ｘの酸化を抑制するため、第１無機絶縁ゾルの加熱は、真空、アルゴン等の不活性雰囲気又は窒素雰囲気にて行われることが望ましい。
（３）図６Ａに示すように、第１樹脂層となる第１樹脂前駆体シート１０ａｘを準備する。第１樹脂前駆体シート１０ａｘは、例えば、未硬化樹脂と基材とを含む複数のシートを積層することにより作製することができる。なお、未硬化は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ‐ステージ又はＢ‐ステージの状態である。
（４）図６Ｂに示すように、第１樹脂前駆体シート１０ａｘの上下面それぞれに第１無機絶縁層１１ａを介して第１積層シート１６を積層し、該積層体を上下方向に加熱加圧することにより、第１樹脂前駆体シート１０ａｘを硬化させて第１樹脂層１０ａにし、第１樹脂層１０ａと第１無機絶縁層１１ａとを有し、上下に銅箔１３ｘが配された基体７を形成する。この基体７と該基体７の上下に配された銅箔１３ｘとを備えた構成を積層板１５とする。
一方、該積層体の加熱加圧の際に、第１樹脂前駆体シート１０ａｘが軟化して流動することにより、第１無機絶縁層１１ａの溝部Ｄ内に第１樹脂前駆体シート１０ａｘの一部を充填することができるため、図６Ｃに示すように、第１無機絶縁層１１ａの溝部Ｄ内に第１充填部１０ａ１を形成することができる。また、溝部Ｄ内に第１樹脂前駆体シート１０ａｘの一部を充填する際に、溝部Ｄ内に第１無機絶縁フィラー１２ａを配することができる。
また、溝部Ｄの幅が、第１無機絶縁層１１ａの下面側から第１無機絶縁層１１ａの上面側に向って小さく形成されているため、第１無機絶縁層１１ａの溝部Ｄ内に第１樹脂前駆体シート１０ａｘの一部を効率良く充填することができる。また、溝部Ｄ内に第１無機絶縁フィラー１２ａを効率良く配することができる。
前記積層体の加熱加圧は、温度が第１樹脂層１０ａの硬化開始温度以上熱分解温度未満に設定されていることが望ましい。具体的には、該積層体の加熱加圧は、温度が例えば１７０℃以上２３０℃以下に設定され、圧力が例えば２ＭＰａ以上３ＭＰａ以下に設定され、時間が例えば０．５時間以上２時間以下に設定されている。なお、硬化開始温度は、樹脂が、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＣ‐ステージの状態となる温度である。また、熱分解温度は、ＩＳＯ１１３５８：１９９７に準ずる熱重量測定において、樹脂の質量が５％減少する温度である。
以上のようにして、積層板１５を形成することができる。この積層板１５は、一対の第１無機絶縁層１１ａと、該第１無機絶縁層１１ａの間に配置された第１樹脂層１０ａと、を備え、第１無機絶縁層１１ａは、厚み方向に貫通する溝部Ｄを有し、該溝部Ｄには、第１樹脂層１０ａの一部が配されている。
（５）図６Ｄに示すように、基体７を上下方向に貫通するスルーホール導体８を形成し、基体７上に導電層１３を形成する。具体的には、以下のように行う。
まず、例えばドリル加工やレーザー加工等により、基体７を厚み方向に貫通したスルーホールＴを複数形成する。次に、例えば無電解めっき、蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、スルーホールＴの内壁に導電材料を被着させて、円筒状のスルーホール導体８を形成する。次に、円筒状のスルーホール導体８の内部に、樹脂材料等を充填し、絶縁体９を形成する。次に、例えば無電解めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等により、導電材料を絶縁体９の露出部に被着させる。次に、フォトリソグラフィー技術、エッチング等を用いて銅箔１３ｘをパターニングすることにより、導電層１３を形成する。
以上のようにして、コア基板５を作製することができる。
（配線基板の作製）
（６）図７Ａ及び図７Ｂに示すように、（１）及び（２）の工程と同様に、銅箔１３ｘと第２無機絶縁層１１ｂとを有する第２積層シート１６ｂを形成し、図７Ｃに示すように、未硬化の第２樹脂前駆体シート１０ｂｘを、第２無機絶縁層１１ｂを介して第２積層シート１６ｂ上に載置する。
（７）図８Ａに示すように、コア基板５の上下面それぞれに第２樹脂前駆体シート１０ｂｘを介して第２樹脂前駆体シート１０ｂｘ及び第２積層シート１６ｂを積層し、該積層体を上下方向に加熱加圧することにより、第２樹脂前駆体シート１０ｂｘを硬化させて第２樹脂層１０ｂにする。
一方、該積層体の加熱加圧の際に、（４）の工程と同様に、第２樹脂前駆体シート１０ｂｘが軟化して流動することにより、第２無機絶縁層１１ｂの溝部Ｄ内に第２樹脂前駆体シート１０ｂｘの一部を充填することができるため、図８Ｂに示すように、第２無機絶縁層１１ｂの溝部Ｄ内に第２充填部１０ｂｘを形成することができる。また、溝部Ｄ内に第２樹脂前駆体１０ｂｘの一部を充填する際に、溝部Ｄ内に第２無機絶縁フィラー１２ｂを配することができる。
また、該積層体の加熱加圧は、例えば（４）の工程と同様に行うことができる。
（８）図９Ａに示すように、例えば硫酸及び過酸化水素水の混合液、塩化第二鉄溶液又は塩化第二銅溶液等を用いたエッチング法により、第２無機絶縁層１１ｂから銅箔１３ｘを剥離する。
（９）図９Ｂに示すように、第２樹脂層１０ｂ及び第２無機絶縁層１１ｂを上下方向に貫通するビア導体１４を形成し、第２無機絶縁層１１ｂ上に導電層１３を形成する。具体的には、以下のように行う。
まず、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置により、第２樹脂層１０ｂ及び第２無機絶縁層１１ｂにビア孔Ｖを形成し、ビア孔Ｖ内に導電層１５の少なくとも一部を露出させる。次に、例えばセミアディティブ法、サブトラクティブ法又はフルアディティブ法等により、ビア孔Ｖにビア導体１４を形成するとともに第２無機絶縁層１１ｂ上に導電層１３を形成する。
ここで、ビア孔Ｖを形成した後にデスミア処理を行い、かかるデスミア処理により第２充填部１０ｂ１の上端部をエッチングすることが望ましい。その結果、溝部Ｄの上端部に窪みを形成でき、該窪みを有する第２無機絶縁層１１ｂ上に導電層１３を形成することにより、溝部Ｄに導電層１３の一部を配することができる。
（１０）図９Ｃに示すように、（６）乃至（９）の工程を繰り返すことにより、コア基板５の上下面に配線層６を形成する。なお、本工程を繰り返すことにより、配線層６をより多層化することができる。
以上のようにして、配線基板３を作成することができる。
（実装構造体の作製）
（１１）バンプ４を介して配線基板３に電子部品２をフリップチップ実装することにより、図１に示した実装構造体１を作製することができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良、組み合わせ等が可能である。
例えば、上述した実施形態においては、コア基板及び配線層からなるビルドアップ多層基板を例に本発明を説明したが、本発明は、ビルドアップ多層基板以外の配線基板にも適用可能である。例えば、本発明は、インターポーザー基板、コアレス基板又はコア基板のみからなる単層基板にも適用できる。
また、上述した本発明の実施形態においては、第１樹脂層が基材を含んでいたが、第１樹脂層は、基材を含まなくても構わないし、金属板を含んでいても構わない。
また、上述した本発明の実施形態においては、第１樹脂層及び第２樹脂層が熱硬化性樹脂により形成されていたが、第１樹脂層及び第２樹脂層の少なくとも一方、もしくは双方が熱可塑性樹脂により形成されていても構わない。この熱可塑性樹脂としては、例えばフッ素樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はポリイミド樹脂等を用いることができる。
また、上述した本発明の実施形態においては、配線基板がコア基板及び配線層の双方が無機絶縁層を備えていたが、配線基板はコア基板又は配線層の少なくともいずれか一方が
無機絶縁層を備えていれば良い。
また、上述した本発明の実施形態においては、基体が第１樹脂層と該第１樹脂層の上下に配された無機絶縁層とを備えていたが、基体として、他の構成の基体を用いてもよく、例えば、樹脂基体又はセラミック基体を用いても構わない。
また、上述した本発明の実施形態は、無機絶縁層と導電層とが当接した構成を例に説明したが、図１０Ａに示すように、無機絶縁層１１Ａと導電層１３Ａとの間には、第３樹脂層１０ｃＡが介在されていても構わない。この第３樹脂層１０ｃＡは、第１樹脂層１０ａＡ及び第２樹脂層１０ｂＡよりも厚みが小さく設定されていることが望ましい。
また、上述した本発明の実施形態においては、複数の小溝Ｄ１が互いに接続されていたが、小溝Ｄ１同士は互いに離間していても構わない。
また、上述した本発明の実施形態においては、（２）の工程にて第１溶剤を蒸発させた後、第１無機絶縁ゾルを加熱したが、第１溶剤の蒸発と第１無機絶縁ゾルの加熱とを同時に行っても構わない。
また、上述した本発明の実施形態においては、（６）の工程にて未硬化の第２樹脂前駆体シートを第２無機絶縁層上に載置したが、未硬化で液状の第２樹脂前駆体シートを第２無機絶縁層１１に塗布し、溝部内に第２樹脂前駆体シートを充填しても構わない。
また、上述した本発明の実施形態においては、（７）の工程にてコア基板、第２樹脂前駆体シート、および第２積層シートからなる積層体を加熱加圧して溝部内に第２樹脂層の一部を充填して第２充填部を形成したが、（６）の工程の後、該積層体を形成する前に、第２樹脂前駆体シート及び第２積層シートを加熱加圧して、溝部内に第２充填部を形成しても構わない。
また、上述した本発明の実施形態においては、（８）の工程にて第２無機絶縁層から銅箔を剥離した後、（９）の工程にて第２無機絶縁層上に導電層を形成したが、第２無機絶縁層から銅箔を剥離せずに、銅箔をパターニングして導電層を形成しても構わない。
また、上述した本発明の実施形態においては、銅箔を備えた積層板を用いたが、積層板は、銅以外の材料からなる金属箔を備えても構わないし、金属箔以外の導電材料層を備えても構わないし、導電材料層を備えず、基体のみを備えても構わない。
また、上述した本発明の実施形態においては、支持部材として銅箔を備えた積層シートを用いたが、積層シートは、銅箔以外の支持部材を備えていればよく、例えば支持部材として、銅箔以外の金属箔を用いても構わないし、金属箔以外の導電材料層を用いても構わない。また、支持部材として、熱可塑性樹脂からなる樹脂シート等の絶縁材料層を用いても構わない。
Examples
以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更、実施の態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。
（評価方法）
銅箔と、無機絶縁粒子からなる無機絶縁層と、無機絶縁フィラーを含んだ樹脂層と、を備えた積層板を作製し、該積層板を厚み方向に切断して研磨した断面を、電界放出型電子
顕微鏡(日本電子製ＪＳＭ‐７０００Ｆ)を用いて写真を撮影し、観察した。
（積層板の作製条件）
まず、酸化ケイ素からなる無機絶縁粒子を含む無機絶縁ゾルとして、日産化学工業株式会社製「ＰＧＭ‐ＳＴ」（平均粒子径１０‐１５ｎｍ）を準備した。
次に、無機絶縁ゾルを銅箔上に塗布し、温度：１５０℃、時間：２時間、雰囲気：大気の条件下で、無機絶縁ゾルを加熱するとともに溶剤を蒸発させて、積層シートを作製した。
次に、未硬化のシアネート系樹脂と酸化ケイ素から成る無機絶縁フィラーとを含む樹脂前駆体シートの上下面それぞれに積層シートを積層し、時間：１時間、圧力：３ＭＰａ、温度：１８０℃の条件下で、該積層体を加熱加圧することにより、積層板を作製した。
（実施例）
以上のように作製された積層板は、図１０Ｂに示すように、銅箔１３ｘＢと無機絶縁層１１Ｂと樹脂層１０Ｂとを備え、該無機絶縁層１１Ｂは、厚み方向に貫通する溝部ＤＢを有し、該溝部ＤＢには樹脂層１０Ｂの一部が充填されていた。また、積層板の無機絶縁層１１Ｂにおいて、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、無機絶縁粒子１１ｐＢが互いに結合している様子が観察された。
１ 実装構造体
２ 電子部品
３ 配線基板
４ バンプ
５ コア基板
６ 配線層
７ 基体
８ スルーホール導体
９ 絶縁体
１０ａ 第１樹脂層
１０ｂ 第２樹脂層
１１ａ 第１無機絶縁層
１１ｂ 第２無機絶縁層
１１ｐ 無機絶縁粒子
１１ｐ１ 結合領域
１２ａ 第１無機絶縁フィラー
１２ｂ 第２無機絶縁フィラー
１３ 導電層
１３ｘ 銅箔
１４ ビア導体
１５ 積層板
１６ａ 第１積層シート
１６ｂ 第２積層シート
Ｔ スルーホール
Ｖ ビア孔
Ｄ 溝部
Ｃ 交点

Claims (10)

  1. 樹脂層と、該樹脂層上に配されているとともに、厚み方向に貫通する溝部を有する無機絶縁層と、を備え、
    前記樹脂層は、前記溝部内に配置される部分を有し、
    前記溝部は、平面視で少なくとも２方向に沿って伸びて形成されていることを特徴とする配線基板。
  2. 請求項１に記載の配線基板において、
    前記溝部は、平面視で環状に形成されており、
    前記無機絶縁層は、前記樹脂層の前記部分が充填した前記溝部により囲まれた無機絶縁部を有することを特徴とする配線基板。
  3. 請求項１に記載の配線基板において、
    導電層を更に有し、
    前記無機絶縁層は、前記導電層と前記樹脂との間に配置され、
    前記溝部の長手方向に直交した幅は、前記樹脂層側から前記導電層側に向って小さくなっていることを特徴とする配線基板。
  4. 請求項１に記載の配線基板において、
    前記樹脂層の前記部分は、無機絶縁フィラーを含むことを特徴とする配線基板。
  5. 請求項４に記載の配線基板において、
    前記無機絶縁層は、前記無機絶縁フィラーの材料と同じ同一材料を有することを特徴とする配線基板。
  6. 請求項１に記載の配線基板において、
    前記無機絶縁層は、互いに結合した複数の無機絶縁粒子を有することを特徴とする配線基板。
  7. 請求項７に記載の配線基板において、
    前記無機絶縁粒子は、粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であることを特徴とする配線基板。
  8. 請求項１に記載の配線基板において、
    前記無機絶縁層および前記樹脂を貫通してビア導体が形成されていることを特徴とする配線基板。
  9. 厚み方向に貫通する溝部を有する一対の無機絶縁層と、前記無機絶縁層の間に配置された樹脂層と、を備え、
    前記樹脂層は、前記溝部内に配置される部分を有し、
    前記溝部は、平面視で少なくとも２方向に沿って伸びて形成されていることを特徴とする積層板。
  10. 支持部材と、厚み方向に貫通する溝部を有する無機絶縁層とを備え、
    前記溝部は、平面視で少なくとも２方向に沿って伸びて形成されていることを特徴とする積層シート。
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