JP2005202382A - 光プリント回路基板、面実装型半導体パッケージ、及びマザーボード - Google Patents

Abstract

【課題】 光配線用の光プリント回路基板、面実装型半導体パッケージ、及びマザーボードを安価に供給することにより、各種電子機器における処理の高速化と低ノイズ化を安価に達成することを可能とする。
【解決手段】 （ａ）熱硬化性もしくは紫外線硬化性でありかつ硬化完了時のＴｇが１３０℃以上であることを特徴とする硬化性樹脂と、（ｂ）繊維状無機充填剤を必須成分とし、更に波長８５０ｎｍの光線における直線光線透過率が４０％以上であり、２５℃〜１３０℃における熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする透明プラスチック複合シートを利用した光プリント回路基板。さらにはそれを用いた面実装型半導体パッケージ。さらにはその半導体パッケージを用いたマザーボード。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光プリント回路基板、面実装型半導体パッケージ、及びマザーボードに関するものである。

パーソナルコンピュータをはじめとする各種電子装置の高速化・高性能化は、ネットワーク社会の利便性をさらに向上させる目的から、更に強く要求されるようになってきている。電子装置を高速化する具体的な手段として、マイクロプロセッサの高性能化や、ネットワークの高速化・大容量化があげられる。しかし電子装置の高速化における現在最大のボトルネックは、チップ間配線における高速化である。従来のプリント配線板におけるチップ間配線は銅配線を使用しており、低速、高損失、ノイズ発生など様々な問題が生じており高速化を阻んでいる。これらの課題を改善する手段として、光配線が有望視されている。光信号技術は電気信号技術と比較して、高速・大容量・無損失・電磁放射線と無関係といった極めて良い特性を持った技術であることが判明しているが、その一方でコストが高いため実用化の目処が立っていなかった。高コスト化の原因は、光導波路や光エレクロニクス部品など部品そのもののコストが非常に高いことに加え、部品の実装プロセスにおいて従来の電子部品と比較して非常に高い位置決め精度が要求されることが原因であった。

安価で精度の良い光エレクトロニクス部品を供給する具体的な提案としては、例えば光導波路をプラスチック化する手法があげられる（特許文献１参照）。しかし光導波路をプラスチック化するだけではコスト低減の点で不十分であり、光半導体パッケージの位置決め精度など、生産プロセスに関わるコスト低減なども必要と考えられる。
一方、光半導体パッケージや光マザーボードの形態を工夫することにより効率よく精度を向上できるという提案がなされている（特許文献２参照）。しかしながら、位置決め精度などの生産性の改善は、なお不十分であろうし、また光半導体パッケージ自身のコストも比較的高価であろうと予測されるために、安価簡便に実用化できるとは言えなかった。
また、既存のＢＧＡを利用した比較的安価な光半導体パッケージの提案もある（非特許文献１参照）。これは、ＢＧＡ基板の実装面（裏面）に発光素子及び／又は受光素子を実装して、それを透明封止樹脂で封止し、駆動用のＩＣ等はＢＧＡ基板の表面に別途実装して、この部分は通常の不透明の封止樹脂で封止しているものである。従来のＢＧＡ基板を利用することにより光電子部品としては比較的低コスト化されてはいるが、基板の裏表に素子を実装することにより組み立てと封止の工程が２倍になりコストは結局高くなる。ＢＧＡ基板を透明なものにすれば表面の片面実装だけですむため大幅なコストダウンが望めるが、従来よく使用されてきた透明プラスチックシート、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）に関しては熱膨張係数が大きいために、そもそも回路基板として使用することが困難であり、ＢＧＡ用基板として十分な実用性を有した光プリント回路基板の提案は過去には皆無であった。

特開平６−３４７６５８号公報（第１〜９頁） 特開２００２−１８９１３７号公報（第１〜８頁） 日経エレクトロニクス、２００１、１２−３、ｐ１１８〜１２７

本発明は、電子装置の高速化を安価に達成することを可能とした光プリント回路基板、面実装型半導体パッケージ、及びマザーボードを提供するものである。

上記目的は、下記（１）〜（１１）記載の本発明により達成される。
（１） （ａ）硬化完了時のＴｇが１５０℃以上である硬化性樹脂と、（ｂ）繊維状無機充填剤を必須成分とし、更に波長８５０ｎｍの光線における直線光線透過率が４０％以上であり、２５℃〜１３０℃における熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする透明プラスチック複合シートを使用した光プリント回路基板。
（２） （ａ）硬化性樹脂がエポキシ樹脂である（１）に示される光プリント回路基板。
（３） （ａ）硬化性樹脂が１分子中に２個以上の官能基を有する（メタ）アクリレートである（１）に示される光プリント回路基板。
（４） 更に（ｃ）粉体状無機充填剤を配合する事を特徴とする（１）〜（３）に示される光プリント回路基板。
（５） （ａ）硬化性樹脂の動的粘弾性法によるＴｇが２００℃以上であることを特徴とする（１）〜（４）に示される光プリント回路基板。
（６） （ｂ）繊維状無機充填剤が、ガラスクロスである（１）〜（５）に示される光プリント回路基板。
（７） （１）〜（６）に示される光プリント回路基板を支持体として使用した面実装型半導体パッケージ。
（８） （１）〜（６）に示される光プリント回路基板を支持体として使用したボールグリッドアレイ型半導体パッケージ。
（９） 実装されている素子の一部もしくは全部が受光素子及び／又は発光素子である（７）、（８）に示される半導体パッケージ。
（１０） 前記受光素子及び／又は発光素子がフェイスダウン状態で実装されている（９）に示される半導体半導体パッケージ。
（１１） （７）〜（１０）に示される半導体パッケージを利用したマザーボード。
（１２） 配線の一部又は全部に光導波路を使用した（１１）に示されるマザーボード。

本発明の光プリント回路基板、半導体半導体パッケージ、またはマザーボードを用いた電子装置、例えばコンピュータなどの高速化が容易となる。

本発明は、透明で熱膨張係数の小さい透明プラスチックシートを光プリント回路基板に使用し、更にそれを面実装型半導体パッケージに利用し、さらにそれをマザーボードに実装する事により、安価・簡便に高速作動の光配線マザーボードを得ることができ、最終的に安価・高速の電子機器を製造することを可能とするものである。

本発明において、光プリント回路基板とは、厚み方向への光線透過が可能であり、なおかつ基板表面及び／又は内部に銅等の金属配線による電気回路が形成されているものを示す。すなわち、プリント回路基板の銅配線以外の部分がほとんど透明であるような基板である。なお、これらの配線のないもの、すなわち通常のプリント基板におけるいわゆるコア材に当たるものも、広義の基板として定義されるものとする。なお電気回路の形成方法やその配線パターンに関しては特に限定せず、従来使用されている手法がすべて利用できる。また本発明の光プリント配線板の表面及び／又は内部に光導波路を設けられていてもよい。

本発明における（ａ）硬化性樹脂とは、熱、紫外線や電子線等の高エネルギー線、及びその他の外部要因によって、モノマーが三次元架橋して硬化反応を起こす樹脂一般を示す。代表的なものとして、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂やその両者の複合型が挙げられるが、特にそれに限定はしない。
本発明中の（ａ）における硬化性樹脂において、好適に使用されるものとしては熱硬化性樹脂が挙げられるが、熱硬化性樹脂とは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂等、熱によって三次元架橋し硬化する樹脂一般を示す。これらは単独でも混合しても良い。また用いる樹脂が硬化剤及び硬化促進剤を必要とする場合はそれを併用することができる。熱硬化性樹脂として最も好適に使用されるものはエポキシ樹脂である。特に式（１）〜（５）で示される脂環式エポキシ樹脂や式（６）で示されるトリグリシジルイソシアヌレートなどが望ましい物として例示できる。このとき硬化剤としてアミン系、特にジシアンジアミドと芳香族アミン、テトラメチレンヘキサミン及びフェノールノボラック系硬化剤や酸無水物系硬化剤が使用されるか、あるいは硬化剤を配合せず、エポキシ単独重合を選択することができる。硬化剤等は特に限定しないが、成型品の透明性から酸無水物系硬化剤が好ましい。例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、無水ナジック酸、無水グルタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチル水添無水ナジック酸、水添無水ナジック酸、などが例として挙げられる。硬化促進剤としては、特に限定はしないが、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等の有機燐系や、１．８−ジアザビシクロウンデセン、トリエチレンジアミン、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール等の窒素系の硬化促進剤かそれらのアダクト品が好適に使用される。なおエポキシ単独重合の時は酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸、三フッ化硼素アミン錯体、三フッ化硼素のアンモニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、アルミニウム錯体等のカチオン系硬化促進剤を用いることが好ましい。これらの硬化促進剤は単独でも２種以上を併用して使用しても良い。

本発明中の（ａ）における硬化性樹脂において、好適に使用されるものとして紫外線硬化性樹脂が挙げられるが、紫外線硬化性樹脂とは、アクリレート樹脂、エポキシアクリレート樹脂等の、紫外線により三次元架橋し硬化する樹脂一般を示す。樹脂構造は特に経限定しないが、例えば２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリウレタンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリアクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート及び上記アクリレートに対応する各メタクリレート類；フタル酸、アジピン酸、マレイン酸、イタコン酸、こはく酸、トリメリット酸、テレフタル酸等の他塩基酸とヒドロキシアルキル（メタ）アクリレートとのエステル化物などが挙げられる。これらの光重合性モノマーの中でも、高度な透明性也耐熱性を求める場合には１分子中に２個以上の官能基を有する（メタ）アクリレートが好ましい。好ましい（メタ）アクリレートの例としては、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ノナンジオール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレンオキサイド変性ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性水添ビスフェノールＡのジ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。これらは単独でも混合しても良い。このとき重合開始剤としては紫外線照射によりラジカルを発生させうる物質が用いられる。特に限定しないが、例えばベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシルフェニルケトン、２，６−ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。あるいは、熱硬化性樹脂の説明の項で説明したエポキシ樹脂を紫外線硬化系に使用できる可能性もあり、この場合は紫外線照射によってカチオンを発生させうる物質、例えばアリールジアゾニウム塩、ジアリールヨードニウム塩、トリアリールホスホニウム塩、トリアリールセレノニウム塩、ジアルキルフェナシルスルホニウム塩、ジアルキル−４−ヒドロキシフェニルスルホニウム塩、各種スルホン酸エステル、鉄−アレーン錯体、シラノール−アルミニウム錯体などを配合することが望ましい。なお紫外線硬化性樹脂は、一般に電子線の照射や単なる加熱によっても硬化することができるため、紫外線硬化性樹脂を硬化させる手段に関しては紫外線照射、電子線照射、加熱のいずれかあるいはこれらの併用としても問題はない。

本発明の（ａ）における硬化性樹脂の動的粘弾性測定に於けるＴｇは１５０℃以上であることが必須条件であり、より望ましくは２００℃以上である。光プリント回路基板に使用する場合、半田による接合が必要な場合があり、半田の溶融温度である２００℃近辺での寸法安定性や耐熱分解性が要求されるからである。樹脂のＴｇが１５０℃に満たない場合は、素子の実装に問題が発生し、光プリント回路基板として不適となる。

本発明で用いる（ｂ）繊維状の無機充填剤とは、アスペクト比が１０以上の無機充填剤か、あるいはそれを編んで布にしたものや、不織布にしたものを含む。例えばガラス繊維、ガラスクロス、ガラス不織布、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ミルドガラス、紙、カーボン繊維、金属繊維などがあげられ、中でも線膨張係数の低減効果や透明性が高いことから、ガラス繊維、ガラスクロス、ガラス不織布が好ましく、ガラスクロスが最も好ましい。繊維の直径は特に限定されるものではないが、２０μｍ以下であることが望ましい。ガラスクロス等の厚みも特に限定されるものではないが、３０〜３００μｍであることが好ましい。ガラスの種類としては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ａガラス、Ｓガラス、Ｄガラス、ＮＥガラス、Ｔガラスなどがあげられ、中でもアルカリ金属が少ないＥガラス、Ｓガラス、Ｔガラス、ＮＥガラスが好ましい。

本発明に於ける（ｂ）繊維状の無機充填剤を配合することにより、光プリント回路基板の熱膨張係数は大幅に低減する。本発明の基板において２５℃〜１３０℃における熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下であることが必須である。より好ましくは３０ｐｐｍ／℃以下、最も好ましくは２０ｐｐｍ／℃以下である。光プリント回路基板として使用する場合、素子を実装する必要があるために、熱膨張係数が小さくなければ実装不良が起こるため、４０ｐｐｍ／℃より大きい熱膨張係数を有する基板はその目的には不向きであると判断される。なおこの熱膨張係数は基板の面に平行の方向に於ける熱膨張係数のことであり、面に直角方向すなわち厚み方向の熱膨張係数に関しては、特に限定しない。またこの熱膨張係数はＴＭＡ法で計測したものとする。

本発明の光プリント回路基板は、波長８５０ｎｍの光線における直線光線透過率が４０％以上であることが必須条件である。より好ましくは６０％以上、最も好ましくは７０％以上である。直線光線透過率が４０％以下である場合、光信号が光プリント回路基板を充分透過せず、情報処理に問題が生じる。

（ａ）熱硬化性樹脂または紫外線硬化性樹脂の硬化後の屈折率と、（ｂ）繊維状の無機充填剤の屈折率は特に制限されないが、両者の屈折率の差は０．０２以下が好ましく、より好ましくは０．０１以下である。特に両者の屈折率の差が０．０１以下である場合、複合化したプラスチックシートの透明性が高くなり望ましい。

本発明で用いる（ｃ）粉体状の無機充填剤とは、粒子状の無機質の充填剤である。形状は破砕状でも球状でも問題はない。粒径は平均粒径で５０μｍ以下であるならば問題はないが、２０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がより好ましく、なかでも平均粒子径が１〜１００ｎｍの場合が特に好ましい。平均粒径が０．１〜５０μｍの粒子の場合は、光学的に透明なガラス状物質で、屈折率が樹脂のそれとほぼ合致していることが光学特性上望ましい。ガラス状物質とは常温で結晶化せず非晶質即ちガラス状態になっている物質一般を示す。例えばガラスパウダー、ガラスビーズ、ガラスフリット粉末等である。中でも線膨張率が低く透明性にも優れたガラスパウダーもしくはガラスフリットが好適に使用される。平均粒径が１〜１００ｎｍである場合は、粒子の屈折率や透明性とは無関係に透明の光プリント回路基板を得ることができるので、屈折率を樹脂に合わせる必要はない。この場合はシリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化ニオブのような金属酸化物が好適に使用されるが、特にそれらに限定するものではない。いずれにしても光プリント回路基板において直線透過率が４０％以上を達成できる充填剤配合ならば問題はない。

本発明の光プリント回路基板は、本来の回路基板としての使用も問題ないが、面実装型の半導体パッケージ用の基板として利用することがより望ましい。面実装型の半導体パッケージとは、具体的にはＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）パッケージ、ＰＧＡ（ピングリッドアレイ）パッケージ、ＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）パッケージ、ＦＢＧＡ（ファインピッチＢＧＡ）パッケージ、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）等の、パッケージの下面に端子がアレイ状に存在するパッケージのことを示す。本発明の光プリント回路基板は、面実装型のパッケージ用の基板にならいずれでも利用可能であるが、特に図１に示すようにＢＧＡ基板として好適に使用することができる。ここで図１は、光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用した半導体パッケージ（ＢＧＡパッケージ）を示す。本発明のＢＧＡ基板の表面及び内部に於ける銅配線の回路形成の方法や、回路パターンに関しては特に限定せず、従来使用されている手法がすべて利用できる。また本発明の光プリント回路基板の表面及び／又は内部に光導波路をもうけられていても問題はない。さらに集光用のマイクロレンズが接着されていても問題はないし、あるいは光プリント回路基板を成形するときにあらかじめレンズ状の突起を成形できるように工夫しておいても問題はない。

本発明における面実装型の半導体パッケージにおいて、その光学特性を活かすために、受光素子及び／又は発光素子を実装していることが望ましい。発光／受光素子は単独でも、ＢＧＡ基板上にＩＣとマルチチップモジュール実装していても、さらにはＩＣチップ上に直接接合していても、Ｓｉ系ＩＣチップ上にＳｉ系またはＧａＡｓ系の発光／受光素子を直接集積していても問題はない。また光通信データは通常はマザーボードの表面からパッケージ下面に向けて進む（受光）か、あるいはパッケージ下面からマザーボード表面に向けて進む（発光）ので、実装される受光素子もしくは発光素子はフェイスダウン状態でＢＧＡ基板に実装されていることが望ましい。フェイスダウン構造とは、素子において回路が書かれている面を、回路基板表面に接触させる様な向きに実装することを示す。電気的な接続法に関しては、各種の金属のバンプによる接続や、異方性導電膜による接続が好適に使用されるが、実装方法などに関しては限定しないし、フリップチップ実装技術等の従来使用されている手法がすべて利用できる。

本発明における面実装型の半導体パッケージは、多くの場合マザーボードに実装されて使用される。マザーボードとは一般には、ＰＣ用の構成素材の一種で、ＣＰＵやメモリなどＰＣを構成する上で必要な部品を、１枚の基盤に搭載したものであるが、本特許ではＰＣに限らず、すべての電気・電子製品に置いて、単数もしくは複数の半導体パッケージを実装するプリント基板のことをマザーボードとする。更に図２に示すように、マザーボードの表面及び／又は内部に光導波路が形成されていることが望ましい。なおここで図２は、光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用した半導体パッケージ（ＢＧＡパッケージ）を実装したマザーボードを示し、マザーボードにおける信号は光導波路を利用して光信号で通信する様子を示している。光導波路の形成方法などについては特に限定はしない。従来使用されている手法がすべて利用できる。あるいは、本発明の光プリント配線板をマザーボードに使用して、図３に示す様に光導波路の代わりに光プリント配線板自身が光導波路の役割をするように構成することも問題ない。なおここで図３は、光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用した半導体パッケージ（ＢＧＡパッケージ）を実装したマザーボードを示し、更にマザーボードとして光プリント配線板を使用し、マザーボードにおける信号はマザーボード中を光信号で通信する様子を示している。

本発明のマザーボードは、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ、デジタルテレビやゲーム専用機等のデジタルＡＶ機器、各種のネット家電、カーナビゲーションシステムやエンジン制御用電子装置等の車載用電子機器、ＰＤＡや携帯電話などほとんどの電子機器に使用することができ、処理の高速化と低ノイズ化を安価に達成することを可能とする。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

樹脂（Ａ） ： 脂環式エポキシ樹脂（ダイセル化学工業製ＥＨＰＥ３１５０）８０重量部、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業製エピクロンＥＸＡ１５１４）２０重量部、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（新日本理化製リカシッドＭＨ−７００）７５重量部、テトラフェニルホスホニウムブロマイド（北興化学工業製ＴＰＰ−ＰＢ）０．５重量部の割合で配合した樹脂組成物。

樹脂（Ｂ） ： カプロラクトン変成ヒドロキシピバリン酸エステルネオペンチルグリコールジアクリレート（日本化薬（株）製ＫＡＹＡＨＡＲＤ ＨＸ−２２０）８０重量部、ジシクロペンタジエニルジアクリレート（東亞合成（株）製Ｍ−２０３）、３重量部、ビス［４−（アクリロイロキシエトキシ）フェニル］フルオレン（東亞合成（株）試作品）１７重量部、光重合開始剤として１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン（チバスペシャリティケミカル製のイルガキュア１８４）０．５重量部からなる樹脂組成物。

樹脂（Ｃ） ： ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂（大日本インキ化学工業製エピクロンＥＸＡ１５１４）４５重量部、トリグリシジルイソシアヌレート（日産化学製ＴＥＰＩＣ）１１重量部、メチル水添無水ナジック酸（新日本理化製リカシッドＨＮＡ−１００）４３重量部、テトラフェニルホスホニウムブロマイド（北興化学工業製ＴＰＰ−ＰＢ）０．５重量部の割合で配合した樹脂組成物

粉体状無機充填剤（１）：ナノシリカ試作品（平均粒子径１２ｎｍ、球状、メチルエチルケトンゾル、１０ｗｔ％配合）
粉体状無機充填剤（２）：ナノジルコニア試作品（平均粒子径１５μｍ、球状、メチルエチルケトンゾル、１０ｗｔ％配合）
粉体状無機充填剤（３）：ＮＥガラス粉末（平均粒子径３μｍ、破砕状）

（実施例１〜４及び比較例１，２）
樹脂（Ａ）１００重量部に、表１に示された重量部の紛体状無機充填剤、及び１，３ジオキソラン３０重量部と混合してワニスとした。このワニスを厚さ１８０μｍのＳガラス系ガラスクロスもしくは厚さ８０μｍのＮＥガラスクロスに含侵し、１２０℃で３分間乾燥しプリプレグ化した後、得られたプリプレグを１〜６枚ほど離型処理したガラス板に挟み込み、真空プレス機を用いて３０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力でプレスしながら２５０℃で２時間硬化させ、透明プラスチック複合シートを得た。

（実施例５〜６）
樹脂（Ｂ）１００重量部に表１に示された重量部の紛体状無機充填剤を混合し、減圧下で溶剤を除去した。この樹脂組成物を８０℃で加熱溶融させた状態で厚さ８０μｍのＮＥガラス系ガラスクロスに含侵し、両側から離型処理したＰＥＴフィルムで挟み、片側約２０００ｍＪ／ｃｍ^２のＵＶ光を両側から同時に照射して連続的に重合・硬化させた。その後更に２００℃で２時間硬化させ、透明プラスチック複合シートを得た。

（実施例７）
樹脂（Ｃ）１００重量部、及び１，３ジオキソラン３０重量部と混合してワニスとした。厚さ８０μｍのＥガラスクロスに含侵し、１２０℃で３分間乾燥しプリプレグ化した後、得られたプリプレグを４枚、離型処理したガラス板に挟み込み、真空プレス機を用いて３０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力でプレスしながら２５０℃で２時間硬化させ、透明プラスチック複合シートを得た。

以上のようにして作製した透明プラスチック複合シートについて、下記に示す評価方法により、各種特性を測定した。
(1)線膨張係数
セイコー電子（株）製ＴＭＡ／ＳＳ１２０Ｃ型熱応力歪測定装置を用いて、窒素雰囲気下、１分間に５℃の割合で温度を３０℃から４００℃まで上昇させて２０分間保持し、３０℃〜１５０℃の時の値を測定して求めた。荷重を５ｇにし、引張モードで測定を行った。測定は、独自に設計した石英引張チャック（材質：石英，線膨張係数０．５ppm）を用いた。一般に使われているインコネル製のチャックは、それ自体の線膨張が高いことやサンプルの支持形態に不具合があり、１００μｍを超える厚いシートに適用すると線膨張係数が圧縮モードで測定した結果よりも大きくなったり、測定ばらつきが大きくなる問題があった。したがって、石英引張チャックを独自に設計し、それを用いて線膨張係数を測定することにした。この引張チャックを用いることにより、圧縮モードで測定した場合とほぼ同様の値で測定できることを確認している。
(2)光線透過率
分光光度計Ｕ３２００（日立製作所製）で８５０ｎｍの直線光線透過率を測定した。
(3)Ｔｇ
動的粘弾性測定装置ＤＭＳ２１０（セイコー電子工業製）を用い、３０℃から３００℃までの温度域を５℃／分の昇温速度で昇温させ、窒素雰囲気中で計測を行った。ｔａｎδピークの温度をＴｇとして計測した。
以上の結果を基にして、光プリント回路基板としての適性、特に透明性と熱膨張係数を評価した。透明性に関しては、直線透過率が４０％以上であるものが適性があると判定した。また熱膨張係数に関しては、４０ｐｐｍ／℃よりも小さいものが適性があると判定した。

更に、下記の要領で光プリント回路基板を形成した。
樹脂（Ａ）の場合、得られたプリプレグを離型処理したガラス板に挟み込み真空プレス機を用いてプレス成形するときに、３５μｍの厚みの銅箔をプリプレグの両面に置いておくことにより、銅箔をラミネートした基板を得る。その後でエッチングにより回路パターンを形成して、光プリント回路基板を得た。
樹脂（Ｂ）の場合は、上記の方法で一旦樹脂板を得た後に、熱硬化性の接着剤を塗布した３５μｍ厚の銅箔を、ラミネーターを用いてラミネートした後に接着剤を加熱硬化させることで銅箔をラミネートした基板を得る。その後でエッチングにより回路パターンを形成して、２４ｍｍ角の光プリント回路基板を得た。
この回路基板の中央部に、１０ｍｍ角の模擬素子を銀ペーストで実装し、さらに半導体封止樹脂のＥＭＥ−７７３０を用いてその上からトランスファ成形を行い、２４ｍｍ角のＢＧＡパッケージを得た。成形条件は１７５℃で２分。ポストキュアは１７５℃４時間で行った。
得られたパッケージの反り量を、表面粗さ計を用いて計測した。
またＢＧＡパッケージとしての適性としては、反り量が小さいほど実装性に問題が少ないと判断した。今回は反り量が７００μｍ以下の場合は実装性に問題がないと判定した。

（実施例８）
図４に示すマザーボードを試作した。なおここで図４は、光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用した半導体パッケージ（ＢＧＡパッケージ）を実装したマザーボードを示し、マザーボードにおける信号は光導波路を利用して光信号で通信する様子を示している。樹脂Ａを用いて作成したＢＧＡ基板（実施例１のもの）に、面実装受光素子及び面実装発光素子をフェイスダウンで接続し、発光／受光素子からパッケージ外部へ配線を導いておく。マザーボード側の光導波路は石英製の光ファイバを利用し、マザーボード表面に光配線を形成した。ミラーにはガラス表面にアルミを蒸着したものを使用した。この実験で、光による信号の送信と受信が可能であることが証明された。

（実施例９）
図５に示すマザーボードを試作した。なおここで図５は、光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用した半導体パッケージ（ＢＧＡパッケージ）を実装したマザーボードを示し、更にマザーボードとして光プリント配線板を使用し、マザーボードにおける信号はマザーボード中を光信号で通信する様子を示している。実施例８におけるマザーボードの代わりに下記の配合の光プリント回路基板を作成し使用した。樹脂Ａを１００重量部、粉体状無機充填剤(1)を１００重量部、１．３ジオキソランを３０重量部配合したワニスを作成し、それを厚さ８０μｍのＮＥガラスクロスに含侵し、１２０℃で３分間乾燥しプリプレグ化した後、得られたプリプレグを６枚、３５μｍの厚みの銅箔に挟み込み、真空プレス機を用いて３０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力でプレスしながら２５０℃で２時間硬化させ、透明プラスチック複合シートを得た。これの表面をエッチング処理し、銅配線を作成し、マザーボードを作成した。石英製の光ファイバによる光導波路は使用しなかった。マイクロレンズは紫外線硬化性樹脂を利用して形成した。この実験でも、光による信号の送信と受信が可能であることを証明できた。

本発明により得られる光プリント回路基板、面実装型半導体パッケージ、及びマザーボードは、パーソナルコンピュータ等のコンピュータ、デジタルテレビやゲーム専用機等のデジタルＡＶ機器、各種のネット家電、カーナビゲーションシステムやエンジン制御用電子装置等の車載用電子機器、ＰＤＡや携帯電話などほとんどの電子機器に使用することができる。

光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用したＢＧＡパッケージの図である。 光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用したＢＧＡパッケージを実装したマザーボードの図である。 光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用したＢＧＡパッケージを実装したマザーボードの図である。 実施例８に使用した、光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用したＢＧＡパッケージを実装したマザーボードの図である。 実施例９に使用した、光プリント回路基板をＢＧＡ基板として使用したＢＧＡパッケージを実装したマザーボードの図である。

符号の説明

１ 半導体封止樹脂
２ 透明プラスチック複合シートによるＢＧＡ基板（光フ゜リント回路基板）
３ ＬＳＩ
４ フェイスダウンでＢＧＡ基板に実装された受光素子及び／又は発光素子
５ 半田ボール
１１ 半導体封止樹脂
１２ 透明プラスチック複合シートによるＢＧＡ基板（光フ゜リント回路基板）
１３ ＬＳＩ
１４ フェイスダウンでＢＧＡ基板に実装された受光素子及び／又は発光素子
１５ 半田ボール
１６ マザーボード
１７ 光導波路
１８ 光導波路中の光信号
２１ 半導体封止樹脂
２２ 透明プラスチック複合シートによるＢＧＡ基板（光フ゜リント回路基板）
２３ ＬＳＩ
２４ フェイスダウンでＢＧＡ基板に実装された受光素子及び／又は発光素子
２５ 半田ボール
２６ 光プリント回路基板を利用したマザーボード
２７ マザーボード内を通過する光信号
２８ ミラー
２９ マイクロレンズ
３１ 半導体封止樹脂
３２ 透明プラスチック複合シートによるＢＧＡ基板（光フ゜リント回路基板）
３３ フェイスダウンでＢＧＡ基板に実装された面実装受光素子及びは発光素子
３４ 発光／受光素子からの信号を外部に取り出す電気配線
３５ 半田ボール
３６ マザーボード
３７ 石英光ファイバによる光導波路
３８ ミラー
３９ 光導波路中の光信号
４１ 半導体封止樹脂
４２ 透明プラスチック複合シートによるＢＧＡ基板（光フ゜リント回路基板）
４３ フェイスダウンでＢＧＡ基板に実装された面実装受光素子及び発光素子
４４ 発光／受光素子からの信号を外部に取り出す電気配線
４５ 半田ボール
４６ 光プリント回路基板を利用したマザーボード
４７ マザーボード内を通過する光信号
４８ ミラー
４９ マイクロレンズ

Claims (12)

1. （ａ）硬化完了時のＴｇが１５０℃以上である硬化性樹脂と、（ｂ）繊維状無機充填剤を必須成分とし、更に波長８５０ｎｍの光線における直線光線透過率が４０％以上であり、２５℃〜１３０℃における熱膨張係数が４０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする透明プラスチック複合シートを使用した光プリント回路基板。
2. （ａ）硬化性樹脂がエポキシ樹脂である請求項１記載の光プリント回路基板。
3. （ａ）硬化性樹脂が１分子中に２個以上の官能基を有する（メタ）アクリレートである請求項１記載の光プリント回路基板。
4. 更に（ｃ）粉体状無機充填剤を配合する事を特徴とする請求項１〜３何れか記載の光プリント回路基板。
5. （ａ）硬化性樹脂の動的粘弾性法によるＴｇが２００℃以上である請求項１〜４の何れか記載の光プリント回路基板。
6. （ｂ）繊維状無機充填剤が、ガラスクロスである請求項１〜５の何れか記載の光プリント回路基板。
7. 請求項１〜６の何れか記載の光プリント回路基板を支持体として使用した面実装型半導体パッケージ。
8. 請求項１〜６の何れか記載の光プリント回路基板を支持体として使用したボールグリッドアレイ型半導体パッケージ。
9. 実装されている素子の一部もしくは全部が受光素子及び／又は発光素子である請求項７又は８記載の半導体パッケージ。
10. 前記受光素子及び／又は発光素子がフェイスダウン状態で実装されている請求項９記載の半導体半導体パッケージ。
11. 請求項７〜１０の何れか記載の半導体パッケージを利用したマザーボード。
12. 配線の一部又は全部に光導波路を使用した請求項１１記載のマザーボード。
    
    

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