JP2002100841A - 多層回路基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田リフロー工程等における加熱、冷却の過
程で生じる多層回路基板の熱応力の発生を抑え、歪によ
る多層回路基板の反りの発生を防止する。 【解決手段】 多層回路基板は、絶縁性のコア層１の両
面に形成された少なくとも１層以上の絶縁性のビルトア
ップ層３、４と、これらコア層１及びビルトアップ層
３、４の層間に形成された内部配線導体２と、表面側の
ビルトアップ層３上に形成された外部配線導体５、６
と、この外部配線導体６の一部に半田付けされて搭載さ
れた回路部品７と、裏面側のビルトアップ層４上に被着
された導体膜からなるグランド導体８とを有する。さら
に、前記コア層１に対してグランド導体８の反対側に、
グランド導体８と同等の熱膨張率を有する熱歪緩衝層
８’を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁性のコア層の
両面に形成された少なくとも１層以上の絶縁性のビルト
アップ層と、これらコア層及びビルトアップ層の層間に
形成された内部配線導体とを有する多層回路基板であっ
て、表面側のビルトアップ層上に形成された外部配線導
体に回路部品が搭載され、裏面側のビルトアップ層上に
導体膜からなるグランド導体が被着された多層回路基板
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の多層回路基板は、次のような構
造を有する。ガラス−エポキシ樹脂等からなる絶縁性の
コア層の両面に導体膜により所定のパターンで内部配線
導体が形成される。内部配線導体が形成されたコア層の
両面に樹脂等を塗布して硬化させる手段等により、絶縁
性のビルトアップ層が形成される。このビルトアップ層
が複数層の場合、下地となるビルトアップ層の上に導体
膜により所定のパターンでさらに内部配線導体が形成さ
れ、このようにして適当な層数のビルトアップ層が形成
される。最後に多層回路基板の表面側と裏面側となる最
も外側のビルトアップ層が形成される。さらに、表面側
のビルトアップ層の上には、導体膜により所定のパター
ンで外部配線導体が形成される。また、裏面側のビルト
アップ層の上には、一様に銅箔等の導体膜を形成するこ
とにより、グランド導体が形成される。

【０００３】この多層回路基板の表面側の外部配線導体
の一部は、回路部品を搭載するためのランド電極となっ
ている。このランド電極上に半田ペーストが塗布され、
その後、この多層回路基板上に回路部品が搭載され、こ
の回路部品の端子がランド電極上に載せられる。その
後、回路部品を搭載した多層回路基板をリフロー炉に導
き、加熱して前記の半田ペーストをリフローする。さら
に、多層回路基板をリフロー炉から導出し、同基板を常
温に冷却することにより、回路部品の端子がランド電極
に半田付けされ、回路部品が実装される。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】前記のような多層
回路基板では、その裏面全体またはその大半の面積にわ
たって銅箔等の導体膜からなるグランド導体が形成さ
れ、このグランド導体が多層回路基板のビルトアップ層
上にいわゆるベタ付けされる。このような多層回路基板
では、前述のようにして回路部品を実装する際の半田リ
フロー工程において、反りが生じることがある。これ
は、半田リフロー工程における加熱と冷却の過程で、ガ
ラスエポキシ樹脂等からなるコア層やビルトアップ層と
銅箔等からなるグランド導体との熱膨張率の違いによ
り、熱応力が生じ、多層回路基板に歪が生じることによ
る。

【０００５】本発明は、このような従来の多層回路基板
における課題に鑑み、半田リフロー工程等における加
熱、冷却の過程で生じる多層回路基板の熱応力の発生を
抑え、歪による多層回路基板の反りの発生を防止するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、コア層１に対してグランド導体８の反
対側に、グランド導体８と同等の熱膨張係数を有する熱
歪緩衝層８’を設けたものである。これにより、グラン
ド導体８とコア層１やビルトアップ層３、４との熱膨張
率の違いにより生じる加熱、冷却時の熱応力をコア層１
に対してグランド導体８と反対側でも発生さするので、
コア層１の両面側の熱応力を相殺できる。

【０００７】より具体的に本発明による多層回路基板の
構成を説明すると、この多層回路基板は、絶縁性のコア
層１の両面に形成された少なくとも１層以上の絶縁性の
ビルトアップ層３、４と、これらコア層１及びビルトア
ップ層３、４の層間に形成された内部配線導体２と、表
面側のビルトアップ層３上に形成された外部配線導体
５、６と、この外部配線導体６の一部に半田付けされて
搭載された回路部品７と、裏面側のビルトアップ層４上
に被着された導体膜からなるグランド導体８とを有す
る。そしてこのような多層回路基板において、前記コア
層１に対してグランド導体８の反対側に、グランド導体
８と同等の熱膨張係数を有する熱歪緩衝層８’を設け
る。

【０００８】このような多層回路基板では、加熱、冷却
により、多層回路基板を構成するコア層１、ビルトアッ
プ層３、４、グランド導体８が熱膨張し或いは収縮しよ
うとするとき、グランド導体８側で発生する熱応力がコ
ア層１を挟んでその反対側にある熱歪緩衝層８’側でも
発生する。このため、コア層１の両側の熱応力が均衡
し、互いに相殺されるため、結果として多層回路基板に
生じる熱歪が抑えられ、多層回路基板に反りが生じな
い。このような観点から、熱歪緩衝層８’は、グランド
層８と同じ導体からなる同じ膜厚の導体膜であり、なお
且つグランド導体８と同じパターンの導体膜からなるこ
とが好ましいと言える。

【０００９】さらに、グランド導体８と熱歪緩衝層８’
とに導体膜が部分的に存在しない不連続部分を設けると
よい。例えば、グランド導体８と熱歪緩衝層８’に複数
の孔９、９’、１０、１０’、１１、１１’を設ける。
或いは、グランド導体８と熱歪緩衝層８’とに導体膜が
部分的に切れた不連続部分を設ける。例えば、グランド
導体８と熱歪緩衝層８’とにスリット１２、１２’を設
ける。

【００１０】このような多層回路基板では、加熱、冷却
により、多層回路基板を構成するコア層１やビルトアッ
プ層３、４、グランド導体８、熱歪緩衝層層８’が熱膨
張し或いは収縮しようとするとき、グランド導体８や熱
歪緩衝層層８’の歪みが孔９、、９’、１０、１０’、
１１、１１’やスリット１１、１１’により吸収され
る。また、孔９、、９’１０、１０’、１１、１１’を
設けた場合は、その分だけグランド導体８や熱歪緩衝層
８’のビルドアップ層４、３に密着する面積が減少す
る。このため、絶縁材料であるコア層１やビルトアップ
層３、４と金属材料であるグランド導体８や熱歪緩衝層
８’との熱応力が緩和され、多層回路基板の熱応力によ
る反りが発生しにくくなる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１は、完成した多層回路基板の表面側にチップ状の回
路部品７を搭載し、多層回路基板の表面上の外部配線
５、６のうち、ランド電極となる外部配線６、６に前記
回路部品７の両端の端子を半田付けした例を示す。本発
明による多層回路基板では、チップ状の回路部品７以外
に、多数の端子を有するパッケージ部品等も搭載され
る。

【００１２】このような多層回路基板の構成を、その製
法に従って説明する。まず、ガラス−エポキシ樹脂等か
らなる絶縁性のコア層１を用意し、このコア層１の両面
に銅等の導体箔を圧着するか、或いはメッキをすること
により導体箔を形成する。次に、このコア層１の両面の
導体箔に所定のパターンでレジスト膜を印刷し、レジス
ト膜に覆われていない部分を選択的にエッチングするこ
とにより、導体箔をパターニングする。その後、レジス
ト膜を洗浄、除去することにより、コア層１の両面に所
定のパターンでパターニングされた導体膜からなる内部
配線導体２、２が形成される。

【００１３】次に、この内部配線導体２、２を形成した
コア層１の両面に樹脂シートを圧着するかまたは樹脂ペ
ーストを塗布して硬化させる手段等により、絶縁性のビ
ルトアップ層３、４を形成する。図１の例では、コア層
１の両面にそれぞれ１層ずつのビルトアップ層３、４を
形成しているが、さらにビルトアップ層３、４を複数層
ずつ形成するときは、下地となるビルトアップ層２、２
の上に、コア層１に形成したのと同様にして、内部配線
導体となる回路配線パターンを形成する。またこのビル
トアップ層３、４には、その上にある内部配線導体を別
の層にある内部配線導体２、２と接続するため、ビアホ
ールを穿孔し、そのビアホールにメッキを施してビアホ
ール導体を形成する。

【００１４】このようにして適当な層数のビルトアップ
層３、４を形成した後、最後に形成した裏面側のビルト
アップ層４の上に銅箔等の導体箔を圧着するか、或いは
メッキを施し、導体箔を形成する。その後、前述のコア
層１の両面に内部配線導体２、２を形成したのと同じ手
段でこの導体箔をパターニングし、グランド導体を形成
する。他方、表面側のビルトアップ層３の上にも同様に
して導体箔を形成し、これを同様の手段でパターニング
に、熱歪緩衝層８’を形成する。

【００１５】さらに、この熱歪緩衝層８’の上に、もう
１層のビルドアップ層３’を形成する。このビルドアッ
プ層３’にも同様にして導体箔を形成し、これを同様の
手段でパターニングし、外部配線導体５、６を形成す
る。これらの外側のビルトアップ層３’、４にも、その
上にある外部配線導体５、６やグランド導体８を内部配
線導体２、２と接続するため、ビアホールを穿孔し、そ
のビアホールにメッキを施してビアホール導体（図示せ
ず）を形成する。これにより、図１に示すような多層回
路基板が完成する。

【００１６】この多層回路基板では、コア層１に対して
グランド導体８の反対側に、グランド導体８と同等の熱
膨張係数を有する熱歪緩衝層８’が設けられることにな
る。例えば、この熱歪緩衝層８’は、グランド導体８と
同じ導体からなり、同じ膜厚の同じパターンを有する。
この熱歪緩衝層８’は、回路やそのアースを構成しない
もので、あくまでも回路として機能しない層である。

【００１７】図２は、グランド導体８のパターンの例を
示している。この図２に示すグランド導体８では、導体
箔をパターニングし、縦横に等間隔で円形の孔９を設
け、グランド導体８に部分的に導体膜が存在しない不連
続部分を設けている。こうすることにより、通常の多層
回路基板よりグランド導体８の面積を少なくすることが
できる。例えば、通常の多層回路基板では、表面の外部
配線導体５、６が占める面積と裏面のグランド導体８が
占める面積との比が２前後あるのに対し、この比を１．
４前後とすることができる。

【００１８】このようにして作られた多層回路基板にお
いては、そのコア層１やビルトアップ層２、２の層間の
内部配線導体２、表面の外部配線導体５、６及び裏面の
グランド導体８は回路配線としてつながっており、図示
してないビアホール導体で接続されている。このうちグ
ランド導体８は、アースとして機能する。熱歪緩衝層
８’は回路を構成する内部配線導体２や外部配線導体
５、６と接続されず、それらに対して絶縁されている。

【００１９】多層回路基板の表面側の外部配線導体５、
６の一部の外部電極６は、回路部品７を搭載するための
ランド電極であり、このランド電極である外部電極６上
に半田ペーストを塗布する。その後、この多層回路基板
上に回路部品７を搭載し、この回路部品７の両端の端子
をランド電極である外部配線導体６、６の上に載せる。
その後、回路部品７を搭載した多層回路基板をリフロー
炉に導き、加熱して前記の半田ペーストをリフローす
る。さらに、多層回路基板をリフロー炉から導出し、同
基板を常温に冷却することにより、回路部品７の端子が
外部配線導体６、６に半田付けされる。

【００２０】この半田付け工程に当たっては、多層回路
基板の加熱、冷却により、その裏面のグランド導体８が
熱膨張しようとするとき、コア層１の反対側の熱歪緩衝
層８’も同様にして熱膨張する。このため、コア１の両
側の熱応力が相殺され、多層回路基板の撓みによる反り
が防止される。またこのとき、グランド導体８や熱歪緩
衝層８’の歪みが孔９、９’により吸収される。さら
に、孔９、９’の面積だけ、熱歪緩衝層８のビルドアッ
プ層４に密着する面積が減少し、裏面のグランド導体８
や熱歪緩衝層８’と表面の外部配線導体５、６との面積
比を小さくすることができる。これにより、半田付け工
程での多層回路基板の熱応力が緩和され、多層回路基板
に反りが発生しにくくなる。

【００２１】図３は、グランド導体８や熱歪緩衝層８’
のパターンの他の例を示す。このグランド導体８や熱歪
緩衝層８’では、図２により前述したグランド導体８や
熱歪緩衝層８’の孔９、９’に加え、それら孔９、９’
の間により径の小さな小孔１０を配置したものである。
このような大きな径の孔９、９’と小さな径の孔１０と
の組み合わせにより、多層回路基板を加熱、冷却したと
きのグランド導体８や熱歪緩衝層８’の熱応力による歪
みをより均一に分散できる。

【００２２】図４は、グランド導体８や熱歪緩衝層８’
のパターンの他の例を示す。このグランド導体８や熱歪
緩衝層８’では、図２により前述したグランド導体８や
熱歪緩衝層８’の円形の孔９、９’に代えて、六角形の
孔１１を設けたものである。この六角形の孔１１の対向
する頂点を結ぶ一つの対角線は、何れも同じ方向に向い
ている。すなわち、図４では一対の対向する頂点が上下
の方向に向いている。さらに、隣接する孔１１は、前記
の対角線に対して±４５゜の方向に一定の間隔で配置さ
れており、これにより、孔１１の間の導体膜の幅は、全
ての孔１１の間において均一である。このため、多層回
路基板を加熱、冷却したときのグランド導体８や熱歪緩
衝層８’の熱応力による歪みが均一に分散される。しか
も、全ての孔１１の間の導体膜の幅が同じであることか
ら、グランド導体８の電気抵抗が均一になり、インピー
ダンスも良好となる。

【００２３】図５は、グランド導体８や熱歪緩衝層８’
のパターンの他の例を示す。このグランド導体８や熱歪
緩衝層８’では、図２から図４により前述したグランド
導体８や熱歪緩衝層８’のような孔ではなく、グランド
導体８や熱歪緩衝層８’の導体膜が部分的に切れたスリ
ット１２、１２’を設けたものである。図５に示すよう
に、隣接するスリット１２、１２’は、互いに交差する
ことなく、９０゜の角度をなすよう配列されており、し
かもそれら隣接するスリット１２、１２’の間隔は何れ
も等しい。このため、多層回路基板を加熱、冷却したと
きのグランド導体８や熱歪緩衝層８’の熱応力による歪
みが縦横に均一に分散される。しかも、隣接するスリッ
ト１２、１２’の間隔が全て等しいことから、それらス
リット１２、１２’の間の電気抵抗が均一になり、イン
ピーダンスも良好となる。

【００２４】なお、図示の例では、グランド導体８や熱
歪緩衝層８’の最も外側のスリット１２、１２’で、グ
ランド導体８や熱歪緩衝層８’の各辺と９０゜の角度を
なすスリット１２、１２’は、何れも他のスリット１
２、１２’より長く、グランド導体８や熱歪緩衝層８’
の各辺に達している。他方、このグランド導体８や熱歪
緩衝層８’の最も外側のスリット１２、１２’で、グラ
ンド導体８や熱歪緩衝層８’の各辺と９０゜の角度をな
すスリット１２、１２’も、他のスリット１２、１２’
と同じ長さとすることは、もちろん可能である。

【００２５】図６は、グランド導体８や熱歪緩衝層８’
のパターンの他の例を示す。このグランド導体８や熱歪
緩衝層８’では、図５により前述したグランド導体８や
熱歪緩衝層８’のパターンにおいて、それらのスリット
１２、１２’の間に孔９、９’を設けたものである。こ
のグランド導体８や熱歪緩衝層８’のパターンでは、前
記のスリット１２、１２’と孔９、９’との双方の熱応
力の緩和作用が併用されるため、多層回路基板を加熱、
冷却したときのグランド導体８や熱歪緩衝層８’の熱応
力による歪みが分散されやすくなる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による多層回
路基板では、加熱、冷却により、多層回路基板が熱膨張
し或いは収縮しようとするとき、絶縁材料であるコア層
１やビルトアップ層３、４と金属材料であるグランド導
体８や熱歪緩衝層８’との熱応力がコア層１の両面側で
相殺され、或いは緩和されるため、多層回路基板の熱応
力による反りが発生しにくくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である多層回路基板の例を
示す部分縦断側面図である。

【図２】本発明の一実施形態である多層回路基板のグラ
ンド導体と熱歪緩衝層のパターンの例を示す裏面図であ
る。

【図３】グランド導体と熱歪緩衝層のパターンの他の例
を示す裏面図である。

【図４】グランド導体と熱歪緩衝層のパターンの他の例
を示す裏面図である。

【図５】グランド導体と熱歪緩衝層のパターンの他の例
を示す裏面図である。

【図６】グランド導体と熱歪緩衝層のパターンの他の例
を示す裏面図である。

【符号の説明】

１ コア層 ３ ビルトアップ層 ４ ビルトアップ層 ２ 内部配線導体 ５ 外部配線導体 ６ 外部配線導体 ７ 回路部品 ８ グランド導体 ８’ 熱歪緩衝層 ９ グランド導体の孔 ９’ 熱歪緩衝層の孔 １０ グランド導体の孔 １０’ 熱歪緩衝層の孔 １１ グランド導体の孔 １１’ 熱歪緩衝層の孔 １２ グランド導体のスリット １２’ 熱歪緩衝層のスリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石山 正之 東京都台東区上野６丁目16番20号 太陽誘 電株式会社内 Ｆターム(参考） 5E338 AA03 AA16 BB72 BB75 CC01 CC04 CC06 CC09 CD02 CD23 CD24 EE28 5E346 AA05 AA06 AA11 AA12 AA15 AA25 AA35 BB02 BB03 BB04 BB06 BB11 CC32 DD02 DD03 DD11 DD31 EE31 FF04 FF45 GG25 GG28 GG40 HH11

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁性のコア層（１）の両面に形成され
   た少なくとも１層以上の絶縁性のビルトアップ層
   （３）、（４）と、これらコア層（１）及びビルトアッ
   プ層（３）、（４）の層間に形成された内部配線導体
   （２）と、表面側のビルトアップ層（３）上に形成され
   た外部配線導体（５）、（６）と、この外部配線導体
   （６）の一部に半田付けされて搭載された回路部品
   （７）と、裏面側のビルトアップ層（４）上に被着され
   た導体膜からなるグランド導体（８）とを有する多層回
   路基板において、前記コア層（１）に対してグランド導
   体（８）の反対側に、グランド導体（８）と同等の熱膨
   張係数を有する熱歪緩衝層（８’）を設けたことを特徴
   とする多層回路基板。
2. 【請求項２】 熱歪緩衝層（８’）がグランド層（８）
   と同じ導体からなる同じ膜厚の導体膜であることを特徴
   とする請求項１に記載の多層回路基板。
3. 【請求項３】 グランド導体（８）と熱歪緩衝層
   （８’）とが同じパターンの導体膜からなることを特徴
   とする請求項１または２に記載の多層回路基板。
4. 【請求項４】 グランド導体（８）と熱歪緩衝層
   （８’）とに導体膜が部分的に存在しない不連続部分を
   有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の
   多層回路基板。
5. 【請求項５】 グランド導体（８）と熱歪緩衝層
   （８’）の導体膜が部分的に存在しない不連続部分が、
   グランド導体（８）と熱歪緩衝層（８’）に設けられた
   複数の孔（９）、（９’）、（１０）、（１０’）、
   （１１）、（１１’）であることを特徴とする請求項１
   〜４の何れかに記載の多層回路基板。
6. 【請求項６】 前記グランド導体（８）と熱歪緩衝層
   （８’）とに導体膜が部分的に切れた不連続部分を有す
   ることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の多層
   回路基板。
7. 【請求項７】 グランド導体（８）と熱歪緩衝層
   （８’）との導体膜が部分的に切れた不連続部分が、グ
   ランド導体（８）と熱歪緩衝層（８’）とに設けられた
   スリット（１２）、（１２’）であることを特徴とする
   請求項４に記載の多層回路基板。