JP2003133664A

JP2003133664A - 配線基板およびそれを用いた電子装置

Info

Publication number: JP2003133664A
Application number: JP2001331489A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ito; 英樹伊藤; Isamu Kirikihira; 勇桐木平
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2001-10-29
Publication date: 2003-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁層と配線導体層との間に膨れや剥れが発
生することがなく、かつ信号配線の高周波領域における
特性インピーダンスの不整合が小さく、実装する電子部
品を常に正常に作動させることが可能な配線基板および
それを用いた電子装置を提供すること。【解決手段】絶縁基体１の主面に複数の絶縁層２を積
層して成る絶縁基板と、絶縁層２の表面に形成された配
線導体層３とを具備して成る配線基板５において、絶縁
層２は、多官能エポキシ樹脂と２官能エポキシ樹脂とか
ら成るエポキシ樹脂混合物と、質量平均分子量が10000
〜500000であって粗化液に溶解する熱可塑性樹脂と、ガ
ラス転移温度が−60〜−20℃のエラストマーと、平均粒
径が0.1〜２μｍの無機絶縁性フィラーと、チタン系カ
ップリング剤とから成り、JIS−K7120の熱分解開始温度
が300℃以上である。絶縁層２と配線導体層３との密着
性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、絶縁基体の表面に
耐熱性・耐湿性に優れた複数の絶縁層と信号導体層・電
源導体層・接地導体層とを多層に積層して成る配線基板
およびこの配線基板に半導体素子等の電子部品を実装し
て成る電子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、現在の電子機器は、移動体通信
機器に代表されるように、小型・薄型・軽量・高性能・
高機能・高品質・高信頼性が要求されてきており、この
ような電子機器に搭載される電子装置も小型・高密度化
が要求されるようになってきている。そのため、電子装
置に使用される配線基板にも小型化・薄型化・多端子化
が求められてきており、それを実現するために配線基板
中に配設される信号配線の幅を細くするとともに信号配
線の間隔を狭くし、さらに信号配線や電源導体・接地導
体等を形成する配線導体層を絶縁層を介して多層に配置
し、これらの配線導体層間を絶縁層に設けた貫通導体に
より接続することにより配線の多層化・高密度化が図ら
れている。

【０００３】このような高密度配線が可能な配線基板と
して、ビルドアップ法を採用して製作された多層配線基
板が知られている。ビルドアップ法とは、例えば、ガラ
スクロスやアラミド不布織等の補強材に耐熱性や耐薬品
性を有するエポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂を含
浸させて複合化した絶縁基体上に銅箔から成る配線導体
層を被着させるとともに、その上にエポキシ樹脂等の熱
硬化性樹脂から成る絶縁層を被着させた後、この絶縁層
に下層の配線導体層を露出させる直径が30〜200μｍ程
度の貫通孔をレーザ加工により形成し、しかる後、絶縁
層の表面を例えばアクリル酸エステル等の粗化液で化学
的に粗化し、さらにこの粗化された絶縁層の表面および
貫通孔内に露出した下層の配線導体層上に無電解銅めっ
き法および電解銅めっき法を採用して銅めっき層を被着
させた後、この銅めっき層を所定のパターンにエッチン
グすることにより絶縁層の上面に上層の配線導体層を形
成するとともに貫通孔内壁に下層の配線導体層と上層の
配線導体層とを電気的に接続する貫通導体を形成し、さ
らに、その上に同様にして次層の絶縁層や貫通導体・配
線導体層の形成を複数回繰り返すことにより多層配線構
造の配線基板を製作する方法である。

【０００４】このような多層化した配線基板において
は、各絶縁層上に被着された配線導体層はその機能によ
って電源導体層・接地導体層・信号導体層に分けて使用
されている。このうち電源導体層および接地導体層は、
配線基板に実装される半導体素子等の電子部品に電源電
位・接地電位を供給する機能を有し、絶縁層上の略全面
に被着された、いわゆるベタパターンにより形成されて
いる。また、信号導体層は、半導体素子等の電子部品に
入出力する電気信号を伝播させる機能を有し、電源導体
層や接地導体層との間でストリップラインやマイクロス
トリップライン・コプレナーライン等を形成する細長い
線状のパターンに形成されている。

【０００５】また、配線基板の表面には、その上面に電
子部品の電極が接続される複数の電子部品接続パッドが
形成されており、各電子部品接続パッドは、各絶縁層に
形成された貫通導体を介して電源導体層や接地導体層あ
るいは信号導体層に電気的に接続されている。そして、
電子部品の各電極をそれぞれの電極と対応する電子部品
接続パッドに例えば半田バンプ等を介して接合すること
によって、電子部品が配線基板に実装され、それにより
配線基板に電子部品が実装されて成る電子装置が完成す
る。

【０００６】なお、電源導体層や接地導体層には、その
上層の絶縁層を硬化させる際や配線基板に電子部品を実
装する際等に印加される熱によって下層の絶縁層から発
生する樹脂の分解ガスを外部に逃すため、およびこれら
の電源導体層や接地導体層を挟む上下の絶縁層間の密着
性を向上させるために、開口径が0.1〜0.15ｍｍの方形
または円形の開口部を絶縁層の面積に対して開口部の面
積の割合が20〜50％となるように略均等な配置に配列し
て設けている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
配線基板においては、電源導体層または接地導体層に設
けられた開口部の面積の割合が絶縁層の面積に対して20
〜50％と大きいことから、電源導体層または接地導体層
の開口部と信号配線とが絶縁層を介して重なる部分で信
号配線の特性インピーダンスが大きく変化しまい、信号
配線に高周波信号を伝達させた場合に、信号配線の特性
インピーダンスの不整合による大きな反射ノイズが発生
し、搭載する電子部品がそのノイズによって誤作動して
しまうという問題点を有していた。

【０００８】また、反射ノイズの発生を抑制するため
に、電源導体層または接地導体層に設けた開口部の面積
の割合を絶縁層の面積に対して例えば20％未満として、
信号配線の特性インピーダンスが大きく変化することを
防止すると、下層の絶縁層から発生する樹脂の分解ガス
により電源導体層や接地導体層と絶縁層との間で膨れや
剥れが発生しまうという問題点を有していた。

【０００９】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
完成されたものであり、その目的は、電源導体層や接地
導体層と絶縁層との間に膨れや剥れが発生することがな
く、しかも信号配線における高周波領域での特性インピ
ーダンスの不整合が小さく、高周波領域であっても実装
する電子部品を正常に作動させることが可能な、高信頼
性の配線基板およびそれを用いた電子装置を提供するも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、絶
縁基体の主面に複数の絶縁層を積層して成る絶縁基板
と、前記絶縁層上に被着された配線導体層とを具備して
成る配線基板において、前記絶縁層は、多官能エポキシ
樹脂と２官能エポキシ樹脂とから成るエポキシ樹脂混合
物と、質量平均分子量が10000〜500000であって、粗化
液に溶解する熱可塑性樹脂と、ガラス転移温度が−60〜
−20℃のエラストマーと、平均粒径が0.1〜２μｍの無
機絶縁性フィラーと、チタン系カップリング剤とから成
り、ＪＩＳ−Ｋ7120に規定の熱分解開始温度が300℃以
上であることを特徴とすものである。

【００１１】また、本発明の配線基板は、上記の配線基
板において、前記配線導体層は、電源導体層および／ま
たは接地導体層と信号導体層とを具備し、前記電源導体
層および／または前記接地導体層に、開口径が0.1〜0.1
5ｍｍの多数の開口部を、該開口部の面積の割合が前記
絶縁層の面積に対して１〜12％となるように、かつ前記
開口部同士の間隔が0.3〜0.6ｍｍとなるようにして形成
して成ることを特徴とするものである。

【００１２】本発明の電子装置は、上記の配線基板に電
子部品を実装して成ることを特徴とするものである。

【００１３】本発明の配線基板によれば、絶縁層に含有
されるエポキシ樹脂混合物が多官能エポキシ樹脂と２官
能エポキシ樹脂とから成ることから絶縁層の架橋密度を
高くすることができ、その結果、熱による樹脂の分子切
断や樹脂中への水分の浸入を抑制することができ、耐湿
性に優れた絶縁層とすることができる。また、絶縁層中
に質量平均分子量が10000〜500000であって、粗化液に
溶解する熱可塑性樹脂を含有していることから、絶縁層
の表面を粗化液で化学的に粗化した際に絶縁層表面に微
細な凹凸が形成され、その結果、絶縁層の表面に形成さ
れた微細な凹凸によるアンカー効果により絶縁層と配線
導体層との密着性に優れた高信頼性の配線基板とするこ
とができる。さらに、絶縁層中にガラス転移温度が−60
〜−20℃のエラストマーを含有していることから、この
エラストマーにより絶縁層に適度な可撓性が付与され、
それにより電子部品の実装の際等に生じる熱応力を吸収
緩和することができ、絶縁層と配線導体層との間に剥離
が発生することを絶縁層で有効に防止することができ
る。また、絶縁層中に平均粒径が0.1〜２μｍの無機絶
縁性フィラーを含有していることから、絶縁層に適度な
剛性と絶縁性を付与することができる。さらに、絶縁層
中にチタン系カップリング剤を含有していることから、
このチタン系カップリング剤を介して配線導体層と絶縁
層とを化学的に強固に結合することができ、絶縁層と配
線導体層との間に膨れや剥れのない信頼性に優れた配線
基板とすることができる。さらに、絶縁層のJIS-K7120
に規定の熱分解開始温度を300℃以上としたことから、
電子部品の実装時に印加される熱によっても、絶縁層が
熱劣化せず、樹脂の分解ガスの発生が極めて少ないの
で、配線導体層と絶縁層との間に膨れや剥離のない高信
頼性の配線基板とすることができる。

【００１４】さらに、本発明の配線基板によれば、配線
導体層を構成する電源導体層および接地導体層に開口径
が0.1〜0.15ｍｍの開口部を、その面積の割合が絶縁層
の面積に対して１〜12％となるように、かつ開口部同士
の間隔が0.3〜0.6ｍｍとなるようにして形成したことか
ら、信号配線の特性インピーダンスの変化を高周波領域
でも小さいものとすることができ、それにより配線基板
に実装する電子部品に誤作動を発生させることがない配
線基板とすることができる。

【００１５】また、本発明の電子装置によれば、上記の
配線基板に電子部品を実装したことから、配線導体層と
絶縁層との間に膨れや剥がれが発生することがなく、耐
熱・耐湿性に優れた電子装置とすることができる。さら
に、高周波領域においても電子部品に誤動作が発生する
ことのない高速作動が可能な電子装置とすることができ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の配線基板および電
子装置を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１は、本発明の配線基板およびそれを用
いた電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。
この図において、１は絶縁基体、２は絶縁層であり、こ
れらで本発明の配線基板における絶縁基板が形成され
る。また、３は配線導体層、４は貫通導体であり、主と
して絶縁基体１と絶縁層２とから成る絶縁基板と配線導
体層３および貫通導体４とから本発明の配線基板５が形
成される。また、６は電子部品であり、配線基板５に電
子部品６を実装することにより本発明の電子装置７が形
成される。

【００１８】本発明の配線基板５は、例えばガラス−エ
ポキシ板から成る絶縁基体１の表面に複数の絶縁層２お
よび配線導体層３が交互に積層されているとともに上下
の配線導体層３間を絶縁層２に形成された貫通孔８の内
壁に被着された貫通導体４により電気的に接続して成
る。

【００１９】絶縁層２は、多官能エポキシ樹脂と２官能
エポキシ樹脂との混合物から成るエポキシ樹脂混合物
と、重量平均分子量が10000〜500000であって、アクリ
ル酸エステル等の粗化液に溶解する熱可塑性樹脂と、ガ
ラス転移温度が−60〜−20℃のエラストマーと、平均粒
径が0.1〜２μｍの無機絶縁性フィラーと、チタン系カ
ップリング剤とから成り、ＪＩＳ−Ｋ3120に規定の熱分
解開始温度が300℃以上である。

【００２０】このような絶縁層２を構成する多官能エポ
キシ樹脂と２官能エポキシ樹脂との混合物から成るエポ
キシ樹脂混合物は、カルボン酸や水酸基を有することか
ら、絶縁層２と配線導体層３との密着性を良好とする機
能を有するとともに絶縁層２の架橋密度を高くし、熱に
よる絶縁層２中の樹脂の分子切断および絶縁層２中への
水分の浸入を抑制する機能を有する。このようなエポキ
シ樹脂混合物における多官能エポキシ樹脂と２官能エポ
キシ樹脂との比率は、多官能エポキシ樹脂が20〜80質量
％、２官能エポキシ樹脂が20〜80質量％の範囲とするこ
とが好ましい。

【００２１】エポキシ樹脂混合物中における２官能エポ
キシ樹脂の含有量が20質量％より少ないと、絶縁層２の
架橋密度が低くなり絶縁層２の耐熱性・耐薬品性が低下
してしまう傾向があり、また、80質量％を超えると絶縁
層２の架橋密度が高くなり絶縁層２の可撓性が低下し
て、絶縁層２に硬化後の取り扱いで破断が発生し易くな
る傾向がある。したがって、絶縁層２に含有されるエポ
キシ樹脂混合物中における多官能エポキシ樹脂と２官能
エポキシ樹脂との比率は多官能エポキシ樹脂が20〜80質
量％で、２官能エポキシ樹脂が20〜80質量％の範囲とす
ることが好ましい。

【００２２】なお、絶縁層２に含有される多官能エポキ
シ樹脂としては、フェノールノボラック型エポシキ樹脂
やオルソクレゾールノボラック型エポシキ樹脂・ナフタ
レン型エポキシ樹脂・ジシクロペンタジエン型エポキシ
樹脂・トリグリシジルイソシアヌレート・脂環式エポキ
シ樹脂等が用いられ、また、２官能エポキシ樹脂として
は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂やビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂・ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂・
ビフェノール型エポキシ樹脂等が用いられる。また、こ
れらのエポキシ樹脂混合物中に難燃性を付与するために
臭素化したエポキシ樹脂を添加することも可能である。

【００２３】さらに、このようなエポキシ樹脂混合物に
は100〜200℃の温度で反応が開始する硬化剤を２〜10質
量％程度を添加しても良い。このような硬化剤として
は、エポキシ樹脂混合物との反応温度が130〜150℃であ
るメタフェニレンジアミンやエポキシ樹脂混合物との反
応温度が120〜180℃のジアミノジフェニルメタン、エポ
キシ樹脂混合物との反応温度が110〜200℃のジアミノジ
フェニルスルフォン等の芳香族アミン類、エポキシ樹脂
混合物との反応温度が160〜180℃のジシアンジアミド、
エポキシ樹脂混合物との反応温度が160〜180℃の2，4−
ジアミノ−6−（2−メチル−1−イミダゾリルエチル）
−1，3，5−トリアジン、エポキシ樹脂混合物との反応
温度が115〜155℃の2，2，4−ジアミノ−6−（2−ウン
デシル−1−イミダゾリルエチル）−1，3，5−トリアジ
ン等のトリアジン類に代表される構造が剛直な芳香族ア
ミン類やトリアジン類を有する融点の高いものが好まし
い。また、エポキシ樹脂混合物との反応温度が適合すれ
ばフェノール系硬化剤および硬化促進剤を併用しても良
く、例えばフェノール系硬化剤としてはフェノールノボ
ラック樹脂やオルソノボラック樹脂等、また、硬化促進
剤としてはイミダゾール系化合物や有機スルフォン系化
合物等のエポキシ樹脂混合物との反応温度が100〜200℃
の硬化材および硬化促進剤を使用しても良い。

【００２４】また、本発明の配線基板５においては、絶
縁層２中に質量平均分子量が10000〜500000であって、
アクリル酸エステル等の粗化液に溶解する熱可塑性樹脂
をエポキシ樹脂混合物100質量％に対して５〜30質量％
含有している。このように、絶縁層２中に質量平均分子
量が10000〜500000であって、アクリル酸エステル等の
粗化液に溶解する熱可塑性樹脂をエポキシ樹脂混合物10
0質量％に対して５〜30質量％含有していることから、
後述するように、絶縁層２の表面を例えばアクリル酸エ
ステル等の粗化液で粗化した際に、この熱可塑性樹脂の
一部が溶解して絶縁層２の表面に微細な凹凸が形成され
る。その結果、絶縁層２の表面に形成された微小な凹凸
によるアンカー効果により絶縁層２と配線導体層３との
密着が極めて強固なものとなる。なお、絶縁層２に含有
される熱可塑性樹脂は、その質量平均分子量が10000よ
り小さいと、絶縁層２の可撓性が低くなる傾向があり、
また、500000を超えると硬化前の絶縁層２の粘性が高く
なりすぎるために絶縁基板１上に絶縁層２を均一な厚み
に形成することが困難となる傾向がある。従って、絶縁
層２に含有される熱可塑性樹脂の質量平均分子量は1000
0〜500000の範囲に特定される。さらに、絶縁層２に含
有される熱可塑性樹脂の含有量がエポキシ樹脂混合物10
0質量％に対して５質量％よりも少ないと、絶縁層２の
可撓性が低くなり絶縁層２に破断が発生しやすくなる傾
向にあり、また、30質量％を超えると、絶縁層２の耐熱
性が低いものとなってしまう傾向にある。したがって、
絶縁層２に含有される熱可塑性樹脂の添加量はエポキシ
樹脂混合物100質量％に対して５〜30質量％の範囲であ
ることが好ましい。

【００２５】このような熱可塑性樹脂としては、ポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフ
タレート（ＰＢＴ）・アジピン酸アルキルエステル等の
ポリエステル類、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭ
Ａ）・ポリブチルメタクリレート（ＰＢＭＡ）等の熱可
塑性樹脂が適用され得る。これらの熱可塑性樹脂は、例
えばアクリル酸エステル類等の粗化液に可溶である。

【００２６】また、本発明の配線基板５は、絶縁層２中
にガラス転移温度が−60〜−20℃のエラストマーをエポ
キシ樹脂混合物100質量％に対して10〜40質量％含有し
ている。このように絶縁層２中にガラス転移温度が−60
〜−20℃のエラストマーをエポキシ樹脂混合物100質量
％に対して10〜40質量％含有していることから、本発明
の配線基板５に電子部品６を実装する際の熱により生じ
る熱応力を絶縁層２で良好に吸収緩和することができ
る。絶縁層２に含有されるエラストマーのガラス転移温
度が−60℃よりも低いと、硬化前の絶縁層２のべとつき
が大きなものとなり配線基板５を製作する際の取り扱い
が困難となる傾向があり、また、−20℃よりも高いと、
硬化後の絶縁層２の可撓性が小さなものとなる傾向があ
る。したがって、絶縁層２に含有されるエラストマーの
ガラス転移温度は−60〜−20℃の範囲に特定される。さ
らに、絶縁層２に含有されるエラストマーの含有量がエ
ポキシ樹脂混合物100質量％に対して10質量％よりも少
ないと、絶縁層２の可撓性が低いものとなる傾向があ
り、また、40質量％を超えると絶縁層２の架橋密度が低
いものとなり、絶縁層２の耐熱性・耐湿性が低下してし
まう傾向がある。したがって、絶縁層２に含有されるエ
ラストマーの含有量は、エポキシ樹脂混合物100質量％
に対して10〜40質量％の範囲であることが好ましい。

【００２７】このようなエラストマーとしては、アクリ
ルゴム（ＡＣＭ）やアクリロニトリル−ブタジエンゴム
（ＮＢＲ）・スチレン−ブタジエン−スチレントリブロ
ックエラストマー（ＳＢＳ）・スチレン−イソプレン−
スチレントリブロックエラストマー（ＳＩＳ）等が用い
られる。

【００２８】さらに、本発明の配線基板５は、絶縁層２
中に平均粒径が0.1〜２μｍの無機絶縁性フィラーを３
〜10質量％含有している。無機絶縁性フィラーは絶縁層
２の強度を高めるとともに絶縁層２の熱膨張係数と配線
導体層３や貫通導体４の熱膨張係数とを整合させる機能
を有する。このような無機絶縁性フィラーは、その平均
粒径が0.1μｍより小さいと、絶縁層２の嵩密度が高く
なり絶縁層２の成形時に未硬化の絶縁層２の粘度が高く
なり、そのため絶縁層２の厚みの制御が困難となる傾向
にあり、また、平均粒径が２μｍを超えると、無機絶縁
性フィラーと樹脂との界面に沿ってイオンマイグレーシ
ョンが発生しやすくなり、絶縁層２の絶縁抵抗を低下さ
せてしまい易くなる傾向にある。したがって、絶縁層２
に含有される無機絶縁性フィラーの平均粒径は0.1〜２
μｍの範囲に特定される。また、絶縁層２に含有される
無機絶縁性フィラーの含有量は、絶縁層２の平坦性を確
保するという観点からはエポキシ樹脂混合物100質量％
に対して５質量％以上とすることが好ましく、たとえば
レーザで貫通孔８を形成する場合に貫通孔８内への無機
絶縁性フィラーの残渣を生じ難くするという観点からは
20質量％以下とすることが好ましい。

【００２９】このような無機絶縁性フィラーとしては、
酸化珪素や酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・炭化
珪素・チタン酸カルシウム・酸化チタン・ゼオライト等
の無機絶縁性粒子が用いられ、絶縁層２の熱膨張係数を
制御するという観点からは酸化珪素が好ましい。また、
絶縁層２中の樹脂との濡れ性を向上させるために無機絶
縁性フィラーの表面をシラン系カップリング剤で処理し
て用いてもよい。

【００３０】さらに、本発明の配線基板５は、絶縁層２
中にチタン系カップリング剤をエポキシ樹脂混合物100
質量％に対して１〜５質量％含有している。このよう
に、絶縁層２にチタン系カップリング剤をエポキシ樹脂
混合物100質量％に対して１〜５質量％含有しているこ
とから、配線導体層３と絶縁層２とがチタン系カップリ
ング剤を介して化学的に結合し、配線導体層３と絶縁層
２との密着性の優れた配線基板とすることができる。こ
のようなチタン系カップリング剤としては、トリヒドロ
キシエチルドデシルチタネート・トリヒドロキシメチル
オクチルチタネート・ヒドロキシプロピルトリドデシル
ベンゼンスルホニルチタネート等が用いられる。

【００３１】さらに、本発明の配線基板５においては、
絶縁層２の熱分解開始温度をＪＩＳ−Ｋ7120に規定の熱
分解開始温度で300℃以上としている。このように、絶
縁層２の熱分解開始温度をＪＩＳ−Ｋ7120に規定の熱分
解開始温度で300℃以上としたことから、配線基板５に
電子部品６を実装する際に高温が印加されたとしても、
絶縁層２の樹脂が熱分解されにくく、したがって樹脂の
分解ガスの発生が極めて少なく、絶縁層２と配線導体層
３との間に膨れや剥離のない高信頼性の配線基板５とす
ることができる。

【００３２】なお、ＪＩＳ−Ｋ7120で規定の熱分析法
は、熱天秤ＴＧ／ＤＴＡを用い、窒素中で室温から10℃
／分間で昇温した時、絶縁層２の質量減少が５％の時を
熱分解の開始温度とした。

【００３３】このような絶縁層２は、例えば、多官能エ
ポキシ樹脂としてオルソクレゾールノボラック型エポシ
キ樹脂60質量％と、２官能エポキシ樹脂としてビスフェ
ノールＡ型エポキシ40質量％とから成るエポキシ樹脂混
合物に、熱可塑性樹脂としてアジピン酸アルキルエステ
ルを20質量％と、エラストマーとしてＳＥＢＳを20質量
％と、無機絶縁性フィラーとして平均粒径が１μｍの酸
化珪素を10質量％と、チタン系カップリング剤として、
トリヒドロキシエチルドデシルチタネートを１質量％
と、有機溶剤とを添加して混練することにより液状のワ
ニスを作成し、このワニスをスクリーン印刷法またはロ
ールコート法を採用することにより絶縁基体１の表面に
均一の厚みに塗布した後、このワニスを乾燥して有機溶
剤を除去するとともに熱硬化させ、しかる後、レーザ光
を照射することにより貫通孔８を形成することによって
形成される。あるいは、上記の液状のワニスを離型フィ
ルム上に塗布した後、これを乾燥させてフィルム状と
し、このフィルムを絶縁基体１の表面に貼着した後、熱
硬化させ、これにレーザ光を照射することにより貫通孔
８を形成することによって形成される。

【００３４】また、絶縁層２の表面には、配線導体層３
が形成されており、この配線導体層３は半導体素子等の
電子部品６を外部電気回路基板（図示せず）に電気的に
接続するための導電路として機能する。配線導体層３
は、その配線基板５の上面に露出した部位に電子部品６
の電極が半田バンプ９を介して電気的に接続される電子
部品接続パッド10を形成しており、この電子部品接続パ
ッド10には電子部品６の電極が半田バンプ９を介して接
合され、それにより電子部品６の電極が配線導体層３に
電気的に接続されるとともに、電子部品６が配線基板５
に実装されて本発明の電子装置が完成する。また、配線
導体層３は、配線基板５の下面に導出した部位に外部電
気回路基板に電気的に接続される外部接続用パッド11が
形成されており、この外部接続パッド11を外部電気回路
基板の配線導体に半田等の導電性接合材を介して接合す
ることによって、本発明の電子装置が外部電気回路基板
に実装される。

【００３５】このような配線導体層３は、サブトラクテ
ィブ法やアディティブ法等により形成され、例えば貫通
孔８が形成された絶縁層２の表面をアクリル酸エステル
等の粗化液で粗化した後、この粗化された絶縁層２の表
面に、例えば、無電解めっき法で無電解銅めっき層を被
着させ、その上にドライフィルムフォトレジストで所定
パターンのめっきレジスト層を被着させた後、このめっ
きレジスト層から露出した無電解銅めっき層上に電解め
っき法により電解銅めっき層を所定の厚さに被着形成
し、その後、めっきレジスト層を剥離するとともに無電
解銅めっき層および電解銅めっき層をエッチング処理し
て電解銅めっき層から露出する無電解銅めっき層を除去
することにより所定の配線パターンに形成される。

【００３６】なお、配線導体層３は、この配線導体層３
に高速の電気信号を伝達させるという観点からは、その
厚さが３μｍ以上であることが好ましく、配線導体層３
を絶縁層２に被着形成させる際に配線導体層３に大きな
応力を残留させず、配線導体層３が絶縁層２から剥離し
難いものとするためには、その厚みを50μｍ以下として
おくことが好ましい。

【００３７】このような絶縁層２および配線導体層３を
絶縁基体１上に複数層形成する場合は、絶縁層２と配線
導体層３との形成を繰り返し行なえばよい。

【００３８】また、絶縁層２を挟んで上下に位置する配
線導体層３同士は、絶縁層２に設けた貫通孔８の内壁に
被着された貫通導体４により電気的に接続されている。
このように、絶縁層２を挟んで上下に位置する配線導体
層３同士が絶縁層２に設けた貫通導体４を介して電気的
に接続されることにより立体的な高密度配線が可能とな
っている。なお、貫通孔８は絶縁層３に炭酸ガスレーザ
やＹＡＧレーザ・ＵＶレーザ等のレーザ光を照射するこ
とにより穿孔する方法や、フォトリソグラフィー技術を
採用して穿孔する方法等が用いられる。しかしながら、
絶縁層２の材料に依存せず、しかも微細加工ができ、か
つ加工スピードが速いという点では炭酸ガスレーザを用
いて穿孔することが最も好ましい。例えば炭酸ガスレー
ザを用いて貫通孔８を形成する場合であれば、絶縁層２
に、出力が５〜７Ａで、パルス幅を50〜100μｓに設定
した炭酸ガスレーザ光を各貫通孔８の形成位置に対して
２〜５回程度照射することにより形成でき、その孔径は
通常、配線基板５の小型化および上下の配線導体層３同
士の電気的接続の信頼性という観点からは30〜300μｍ
であることが好ましい。

【００３９】また、各絶縁層２上に形成された配線導体
層３は、各層毎に、あるいは各層に混在して電源導体層
・接地導体層・信号導体層を形成しており、電源導体層
は電子部品６に電源電位を、接地導体層は電子部品６に
接地電位を供給する機能を有し、信号導体層は電子部品
に信号の出し入れを行なう機能を有している。なお、電
源導体層および接地導体層には、絶縁層２からの樹脂の
分解ガスを逃がすとともに、これらの電源導体層や接地
導体層を挟む上下の絶縁層２同士の密着性をより強固な
ものとするために、開口径が0.1〜0.15ｍｍの方形また
は円形の開口部を、その開口部の面積の比率が絶縁層２
の面積に対して１〜12％となるように、かつ開口部同士
の間隔が0.3〜0.6ｍｍとなるようにして形成されてい
る。

【００４０】そして、本発明の配線基板５によれば、上
述したように、絶縁層２と配線導体層３との密着性が良
好であり、かつ絶縁層２からの樹脂の分解ガスの発生が
極めて少ないことから、電源導体層や接地導体層に設け
る開口部の面積の比率を絶縁層２の面積に対して１〜12
％と小さいものとすることができる。したがって、電源
導体層や接地導体層に形成した開口部に起因して発生す
る信号配線の特性インピーダンスの不整合を小さくする
ことができ、その結果、配線基板５上に実装する電子部
品６を正確に作動させることができる。

【００４１】なお、電源導体層や接地導体層に形成され
た開口部の開口径が0.1ｍｍ未満の場合には、絶縁層２
からの樹脂の分解ガスを外部に良好に逃がすことが困難
となる傾向にあり、0.15ｍｍを超えると、電源導体層や
接地導体層に設けた開口部に起因して発生する信号配線
の特性インピーダンスの不整合が大きなものとなり、配
線基板５上に実装する電子部品６に誤動作を発生させる
危険性が大きなものとなる。したがって、電源導体層や
接地導体層に形成された開口部の開口径は0.1〜0.15ｍ
ｍの範囲が好ましい。

【００４２】さらに、電源導体層や接地導体層に形成さ
れた開口部の面積の割合が絶縁層２の面積に対して１パ
ーセント未満であると、絶縁層２からの樹脂の分解ガス
を外部に良好に逃がすことが困難となるとともに、電源
導体層や接地導体層を挟む絶縁層２同士の接合を強固な
ものすることが困難となる傾向にあり、他方、12％を超
えると、電源導体層や接地導体層に設けた開口部に起因
して発生する信号配線の特性インピーダンスの不整合が
大きなものとなり、配線基板５上に実装する電子部品６
に誤動作を発生させる危険性が大きなものとなる。した
がって、電源導体層や接地導体層に形成された開口部の
面積の割合は絶縁層２の面積に対して1〜12％の範囲が
好ましい。

【００４３】さらにまた、電源導体層や接地導体層に形
成された開口部同士の間隔が0.3ｍｍ未満では、電源導
体層や接地導体層に設けた開口部に起因して発生する信
号配線の特性インピーダンスの不整合が大きなものとな
り、配線基板５上に実装する電子部品６に誤動作を発生
させる危険性が大きなものとなり、他方、0.6ｍｍを超
えると、絶縁層２からの樹脂の分解ガスを外部に良好に
逃がすことが困難となる傾向にある。したがって、電源
導体層や接地導体層に形成された開口部同士の間隔は0.
3〜0.6ｍｍの範囲が好ましい。

【００４４】さらに、最表層の絶縁層２の表面には、電
子部品接続パッド10や外部接続パッド11の中央部を露出
させる開口部を有する耐半田樹脂層12が被着形成されて
いる。

【００４５】耐半田樹脂層12は、配線基板５に電子部品
６を実装する際の熱等から絶縁層２を保護するととも
に、配線導体層３や電子部品接続パッド10および外部接
続パッド11を湿気による酸化や腐蝕から保護する機能を
有する。

【００４６】このような耐半田樹脂層12は、例えば、感
光性の熱硬化性樹脂を含有する液状のワニスをスクリー
ン印刷法またはロールコート法を採用することにより最
表層の絶縁層２上に均一の厚みに塗布した後、これを所
定のパターンに露光・現像して電子部品接続パッド10や
外部接続パッド11上に開口部を形成し、最後に紫外線硬
化処理および熱硬化処理を行なうことにより形成され
る。なお、耐半田樹脂層12は熱硬化樹脂を含有する未硬
化の樹脂フィルムを最表層の絶縁層２の表面に貼着する
とともに、これを硬化させることによって形成されても
よい。この場合、耐半田樹脂層12に形成された開口部は
レーザ加工により形成されてもよい。

【００４７】なお、耐半田樹脂層12に形成された開口部
は、その開口径が通常30〜300μｍである。耐半田樹脂
層12に形成された開口部の開口径が300μｍより大きい
と高密度配線が困難となって配線基板５が大きなものと
なる傾向があり、また、30μｍより小さいと電子部品接
続パッド10と電子部６の電極との接続や外部接続パッド
11と外部電気回路基板の配線導体との電気的な接続信頼
性が低下する傾向がある。したがって、耐半田樹脂層12
に形成した開口部の開口径は30〜300μｍの大きさにす
ることが好ましい。

【００４８】なお、通常であれば、耐半田樹脂層12の開
口部から露出する電子部品接続パッド10や外部接続パッ
ド11の露出する表面には、電子部品接続パッド10や外部
接続パッド11が酸化腐蝕するのを防止するとともに電子
部品接続パッド10と電子部品６の電極との接続および外
部接続パッド11と外部電気回路基板の配線導体との接続
を良好なものとするためにニッケルや金等の良導電性で
耐腐蝕性に優れた金属をめっき法により１〜20μｍの厚
さに被着することが好ましい。

【００４９】また、電子部品接続パッド10と電子部品６
の各電極とを接続する半田バンプ９は、金や鉛−錫、錫
−亜鉛、錫−銀−ビスマス等の導電性材料から成り、例
えば、導電性材料が鉛−錫から成る半田の場合、鉛−錫
合金粉末を含有する半田ペーストを電子部品接続パッド
10上にスクリーン印刷法で印刷するか、あるいは鉛−錫
合金から成る半田ボールを電子部品接続パッド10上に載
置した後、これをリフロー炉を通して半田を溶融させる
ことにより電子部品接続パッド10に固着され、電子部品
６の各電極を電子部品接続パッド10に固着させた半田バ
ンプ９上に載置するとともに、これらをリフロー炉を通
して半田バンプ９を溶融させることによって電子部品６
の各電極と電子部品接続パッド10とが半田バンプ９を介
して電気的に接続され、それにより、本発明の電子装置
７が完成する。なお、半田バンプ９の保護と電子部品６
および配線基板５を互いに強固に固着するために、電子
部品６と配線基板５の表層との間に、熱硬化性樹脂とフ
ィラーとから成るアンダーフィル材13を注入しても良
い。

【００５０】かくして、本発明の配線基板５およびこれ
を用いた電子装置７によれば、絶縁層２と配線導体層３
との密着性に優れ、絶縁層２と配線導体層３との間に膨
れや剥離が発生することがなく、かつ信号配線の特性イ
ンピーダンスの不整合が小さな、信頼性が高くかつ実装
する電子部品６を高速で作動させることが可能な配線基
板および電子装置を提供することができる。

【００５１】なお、本発明の電子装置は、上記の実施の
形態例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲であれば、種々の変更は可能である。例えば、
上述の実施の形態例では配線基板５に実装される電子部
品６として半導体素子を実装した例を示したが、電子部
品６として抵抗器・キャパシタ・圧電素子等の他の種類
の電子部品６を実装しても良い。さらに、電子部品６が
作動時に発生する熱を放散するためにスティフナー等の
放熱板を配線基板５に被着しても良い。

【００５２】

【発明の効果】本発明の配線基板によれば、絶縁層に含
有されるエポキシ樹脂混合物が多官能エポキシ樹脂と２
官能エポキシ樹脂とから成ることから、絶縁層の架橋密
度を高くすることができ、その結果、樹脂層における熱
による樹脂の分子切断や樹脂中への水分の侵入を抑制す
ることができ、耐湿性に優れた絶縁層とすることができ
る。また、絶縁層中に質量平均分子量が10000〜500000
であって、粗化液に溶解する熱可塑性樹脂を含有してい
ることから、絶縁層の表面を粗化液で化学的に粗化した
際に絶縁層の表面に微細な凹凸が形成され、その結果、
絶縁層の表面に形成された微細な凹凸によるアンカー効
果により絶縁層と配線導体層との密着性に優れる配線基
板とすることができる。さらに、絶縁層中にガラス転移
温度が−60〜−20℃のエラストマーを含有していること
から、このエラストマーにより絶縁層に適度な可撓性が
付与され、それにより電子部品の実装の際等に生じる熱
応力を絶縁層で吸収緩和することができ、絶縁層と配線
導体層との間に剥離が発生することを有効に防止するこ
とができる。また、絶縁層中に平均粒径が0.1〜２μｍ
の無機絶縁性フィラーを含有していることから、絶縁層
に適度な剛性と高い絶縁性を付与することができる。さ
らに、絶縁層中にチタン系カップリング剤を含有してい
ることから、このチタン系カップリング剤を介して絶縁
層と配線導体層とを化学的に強固に結合することがで
き、絶縁層と配線導体層との間に膨れや剥れのない信頼
性の優れた配線基板とすることができる。さらに、絶縁
層のＪＩＳ−Ｋ7120に規定の熱分解開始温度を300℃以
上としたことから、電子部品の実装時に印加される高温
でも、絶縁層が熱劣化せず、絶縁層からの樹脂の分解ガ
スの発生が極めて少なく、絶縁層と配線導体層との間に
膨れや剥離のない高信頼性の配線基板とすることができ
る。

【００５３】さらに、本発明の配線基板によれば、電源
導体層および接地導体層に開口径が0.1〜0.15ｍｍの開
口部を、その面積の割合が絶縁層の面積に対して１〜12
％となるように、かつ開口部同士の間隔が0.3〜0.6ｍｍ
となるようにして形成したことから、信号配線の特性イ
ンピーダンスの不整合を小さなものとすることができ、
その結果、搭載する電子部品に誤作動を発生することな
く、正常に作動させることができる。

【００５４】また、本発明の電子装置によれば、本発明
の配線基板に電子部品を実装したことから、絶縁層と配
線導体層との間に膨れや剥離の発生がなく、耐熱・耐湿
性に優れた電子装置とすることができる。さらに、高周
波領域においても実装する電子部品に誤動作が発生する
ことのない高信頼性の電子装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配線基板およびそれを用いた本発明の
電子装置の実施の形態の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・・・・・絶縁基体２・・・・・・絶縁層３・・・・・・配線導体層５・・・・・・配線基板６・・・・・・電子部品７・・・・・・電子装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 3/46 Ｈ０５Ｋ 3/46 ＺＨ０１Ｌ 23/14 Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁基体の主面に複数の絶縁層を積層し
て成る絶縁基板と、前記絶縁層上に被着された配線導体
層とを具備して成る配線基板において、前記絶縁層は、
多官能エポキシ樹脂と２官能エポキシ樹脂とから成るエ
ポキシ樹脂混合物と、質量平均分子量が１００００〜５
０００００であって、粗化液に溶解する熱可塑性樹脂
と、ガラス転移温度が−６０〜−２０℃のエラストマー
と、平均粒径が０．１〜２μｍの無機絶縁性フィラー
と、チタン系カップリング剤とから成り、ＪＩＳ−Ｋ７
１２０に規定の熱分解開始温度が３００℃以上であるこ
とを特徴とする配線基板。
【請求項２】前記配線導体層は、電源導体層および／
または接地導体層と信号導体層とを具備し、前記電源導
体層および／または前記接地導体層に、開口径が０．１
〜０．１５ｍｍの多数の開口部を、該開口部の面積の割
合が前記絶縁層の面積に対して１〜１２％となるよう
に、かつ前記開口部同士の間隔が０．３〜０．６ｍｍと
なるようにして形成して成ることを特徴とする請求項１
記載の配線基板。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の配線基板
に電子部品を実装して成ることを特徴とする電子装置。