JP2009182082A - 配線基板及びその製造方法、並びに実装構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、スルーホール導体とスルーホールの内壁面との接着力を向上させることが可能な配線基板及びその製造方法、並びに実装構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】フィルム層８と接着層９とが交互に複数積層された基体５と、基体５を貫通するスルーホールＳと、スルーホールＳの内壁面から前記フィルム層８の一部がスルーホールＳの内方へ突出するようにして形成された凸部８ａと、スルーホールＳの内壁面に沿って形成されるとともに、凸部８ａの表面を被覆するスルーホール導体１０と、を備えたことを特徴とする配線基板２。
【選択図】図２

Description

本発明は、各種オーディオビジュアル機器や家電機器、通信機器、コンピュータ機器及びその周辺機器などの電子機器に使用される配線基板と、かかる配線基板に半導体素子を実装した実装構造体に関するものである。

従来より、ＩＣ（Integrated Circuit）又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体素子を実装する配線基板として、樹脂製の配線基板が用いられている。

配線基板は、上下方向に貫通するスルーホールと、該スルーホールの内壁面に沿って形成される円筒状のスルーホール導体と、を備えている。

スルーホールは、配線基板を構成する絶縁層に対しパンチ加工又はレーザー加工を施すことによって形成することができ、スルーホール導体は、スルーホールの内壁面に対しメッキ法を用いて形成することができる（下記特許文献１参照）。

なお、スルーホールの内壁面は、略垂直となっており、かかる内壁面にスルーホール導体が被着している。
特開２００４−１１１９４５号公報

ところが、上述した特許文献１に記載の配線基板は、スルーホール導体が円筒状であって、スルーホール導体とスルーホールの内壁面との接触箇所を大きくすることが困難である。そのため、スルーホール導体とスルーホールの内壁面との接着力が十分でなかった。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、スルーホール導体とスルーホールの内壁面との接着力を向上させることが可能な配線基板及びその製造方法、並びに実装構造体を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の配線基板は、フィルム層と接着層とが交互に複数積層された基体と、前記基体を貫通するスルーホールと、前記スルーホールの内壁面から前記フィルム層の一部が前記スルーホールの内方へ突出するようにして形成された凸部と、前記スルーホールの内壁面に沿って形成されるとともに、前記凸部の表面を被覆するスルーホール導体と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、前記凸部が、前記スルーホール導体の内部方向に突出するとともに前記スルーホール導体の外周に沿って連続して形成されていることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、前記凸部の表面には凹部が形成されており、前記凹部に前記スルーホール導体の一部が充填されていることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、前記凹部が、その内壁面が前記フィルム層の内部方向に凹んだ凹曲面であって連続して形成されていることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、前記スルーホールの内壁面に前記凸部が複数形成されていることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、前記凸部同士の間に前記スルーホール導体の一部が介在されていることを特徴とする。

また、本発明の配線基板は、前記フィルム層が、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成ることを特徴とする。

また、本発明の実装構造体は、前記配線基板と、前記配線基板にフリップチップ実装される半導体素子と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の配線基板の製造方法は、フィルム層と接着層とを交互に複数積層した基体を準備する工程と、前記基体に貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の内壁面にて前記樹脂の一部をエッチングし、前記フィルム層の一部を露出させてスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールの内壁面から突出する前記フィルム層の一部を被覆するように、前記スルーホールの内壁面に沿ってスルーホール導体を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の配線基板の製造方法は、前記基体にレーザーを照射し、前記基体の一部を焼きとることで前記貫通孔が形成され、前記貫通孔に第１エッチング液を流入して、前記貫通孔の表面の焼き残りを除去した後、さらに、前記貫通孔に第２エッチング液を流入して、前記フィルム層よりも前記接着層をエッチングして、前記スルーホールを形成することを特徴とする。

本発明によれば、スルーホール導体とスルーホールの内壁面との接着力を向上させることが可能な配線基板及びその製造方法、並びに実装構造体を提供することができる。

以下に、本発明の第１実施形態にかかる実装構造体を図面に基づいて詳細に説明する。かかる実装構造体は、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。

図１は第１実施形態に係る実装構造体１の平面図、図２は第１実施形態に係る実装構造体１の断面図である。本実施形態に係る実装構造体１は、配線基板２と、配線基板２に半田等のバンプ３を介してフリップチップ実装された、ＩＣ又はＬＳＩ等の半導体素子４と、を含んで構成されている。

また、配線基板２は、基体５と、基体５の一主面及び他主面に積層される導電層６と、絶縁層７と、を含んで構成されている。かかる基体５は、フィルム層８と接着層９とを交互に複数積層した積層体である。かかる基体５には、上下方向に貫通するスルーホールＳと、スルーホールＳの内壁面に沿って形成されるスルーホール導体１０が形成されている。

以下に、導電層６及び絶縁層７について説明する。導電層６は、所定の電気信号を伝達する機能を備えたライン状の信号線路６ａと、半導体素子４を共通の電位、例えばアース電位にする機能を備えた平板状のグランド層６ｂとを含んでいる。また、信号線路６ａは、グランド層６ｂに対して、絶縁層７を介して対向するように配置されている。また、導電層６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からなる。

絶縁層７は、樹脂層７ａとシート層７ｂとから構成されている。シート層７ｂは、樹脂層７ａを介して基体５に対して貼り合わされている。樹脂層７ａは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等が使用される。なお、かかる熱硬化性樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂のうち少なくともいずれか一つを使用することができる。熱可塑性樹脂としては、半田リフロー時の加熱に耐える耐熱性を有する必要があることから、構成する材料の軟化温度が２００℃以上であることが望ましく、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等を使用することができる。

シート層７ｂは、配線基板２の平坦性を確保するために精密に厚さが制御されている。また、シート層７ｂは、弾性変形可能であって、耐熱性と硬さに優れた特性の材料であることが望ましい。この様な特性を有するシート層７ｂとしては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂又は液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。なお、シート層７ｂの厚みは、例えば１μｍ以上２０μｍ以下となるように設定されている。

シート層７ｂは、基体５や導電層６に対して接着材を介して貼り合わせ、例えば加熱プレス装置を用いて加熱しながら加圧した後、冷却することによって基体５や導電層６に固定することができる。なお、接着材は、加熱した後、冷却されることによって固化して樹脂層７ａとなる。絶縁層７の厚み寸法は、例えば１μｍ以上１０μｍ以下となるように設定されている。

絶縁層７には、その上下方向を貫くビア導体１１が形成されている。かかるビア導体１１は、上下位置の異なる導電層６同士を電気的に接続するためのものである。かかるビア導体１１は、基体５の一主面側から配線基板２の一主面側（基体５の他主面側から配線基板２の他主面側）に向けて幅広なテーパー状に形成されており、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から成る。

次に、基体５について詳述する。図３（Ａ）は、フィルム層８とスルーホール導体１０との接触箇所Ｐ部分を拡大した断面図である。図３（Ｂ）は、スルーホール導体１０の一部の拡大斜視図である。図２、図３に示すように、フィルム層８は、基体５の剛性を良好に維持するものであって、一体物のシートである。

フィルム層８は、基体５の一端から他端にまで延在されている。フィルム層８は、例えばポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂又は全芳香族ポリエステル樹脂等の低熱膨張樹脂から成る。かかるフィルム層８の熱膨張率は、−１０ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下である。なお、熱膨張率は、ＪＩＳＫ７１９７に準ずる。基体５を構成する材料として、低熱膨張樹脂から成るフィルム層８を用いることによって、基体５が熱膨張によって歪むのを抑制することができ、半導体素子４と基体５との接着性を良好に維持することができる。その結果、半導体素子４と基体５との電気的信頼性を向上させることができる。

接着層９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、ポリイミド樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等から成る。接着層９には、多数のフィラー１２が含有されていることが好ましい。接着層９にフィラー１２が含有されていることによって、接着層９の硬化前の粘度を調整することができ、接着層９の厚み寸法を所望の値に近づけて接着層９を形成することができる。フィラー１２は、球状であって、フィラー１２の径は、例えば０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−５ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である。なお、フィラー１２は、例えば酸化珪素（シリカ）、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。

基体５には、上下方向に貫通するスルーホールＳが形成されている。スルーホールＳの内壁面は、上下方向に断面視して複数の凸部が形成されている。かかるスルーホールの内壁面に沿って、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から成るスルーホール導体１０が形成されている。スルーホールＳの内壁面には、スルーホールＳの内壁面から突出するように、フィルム層８の一部が突出している。なお、基体５の厚み寸法は、例えば１００μｍ以上１２００μｍ以下に設定されている。

ここで、スルーホールＳの内壁面から突出したフィルム層８の一部を凸部８ａとする。凸部８ａは、図２に示すように、フィルム層８に空いた孔の側壁部分である。凸部８ａは、スルーホールＳの内部方向に向かって突出しており、スルーホールＳの外周に沿って連続して形成されている。凸部８ａを設け、凸部８ａをスルーホール導体１０の一部が被覆することによって、スルーホール導体１０とスルーホールＳの内壁面との接触面積を大きくすることができ、スルーホール導体１０とスルーホールＳの内壁面との接着力を向上させることができ、両者の剥離を効果的に抑制することができる。

スルーホールＳの内壁面は、連続した凹凸状に形成されている。凸部８ａは、フィルム層８と接着層９とを交互に積層し、フィルム層８の厚み又は接着層９の厚みを調整することによって、凸部８ａ同士の間隔を調整することができる。

凸部８ａ同士の間隔は、０．５μｍ以上、３０μｍ以下であることが好ましい。凸部８ａ同士の間隔が０．５μｍ未満であれば、凸部８ａが形成されにくく、外部から基体５に熱が伝わり、基体５が熱膨張・熱収縮した際に、スルーホールＳに加わる熱応力を、凸部８ａで保持することができず、スルーホールＳに局部的に応力が集中してスルーホール導体１０が破壊される虞がある。凸部８ａ同士の間隔を０．５μｍ以上にすることで、凸部８ａが形成されやすくなり、外部から基体５に熱が伝わり、基体５が熱膨張・熱収縮した際に、スルーホールＳに加わる熱応力を、凸部８ａで保持することができ、スルーホールＳに加わる応力を分散させることができ、スルーホールＳが細い場合であっても、スルーホール導体に生じるクラックを防止できるという作用効果がある。また、３０μｍ以下にすることによって、スルーホールＳ一個当たりの凸部８ａの数を複数以上設けることができ、スルーホールＳに加わる応力を均一に分散させることができることから、スルーホールＳが細い場合であっても、スルーホール導体１０に生じるクラックを防止できるという作用効果がある。また、スルーホールＳ一個当たりの凸部８ａの数は、基体５の厚さによって異なるが０．２ｍｍ程度の薄い基板では２〜５ヵ所、１ｍｍ程度の厚い基体では１０ヵ所あるいはそれ以上、設けることができる。凸部８ａの数を増やすことによって、さらにスルーホール導体１０とスルーホールＳの内壁面との接触面積を大きくし、両者の接着力を向上させることができ、スルーホールＳからスルーホール導体１０が剥離するのを効果的に抑制することができる。

また、凸部８ａ同士の間隔を規則的にすることによって、外部から基体５に熱が伝わり、基体５が熱膨張・熱収縮した際に、スルーホールＳに加わる熱応力を、各凸部８ａに略均一に加わることができ、応力を分散させることができ、スルーホールＳの内壁面にクラックが発生するのを抑制することができる。その結果、スルーホールＳの内壁面に沿って形成されるスルーホール導体１０の断線を有効に抑制することができる。スルーホールＳの形状を上下対称に形成することによって、スルーホールＳに加わる応力を、略均等に分散させることができ、基体５の歪みを効果的に抑制することができる。

さらに、スルーホール導体１０の一部１０ａは、凸部８ａ同士の間にまで介在されているため、外部からの熱によって、凸部８ａが厚み方向に熱膨張・熱収縮するのを、介在されたスルーホール導体１０の一部１０ａによって抑制し、凸部８ａ同士の間の距離が変形するのを抑制することができ、しいては基体５の変形を防止することができる。さらに、スルーホール導体１０を、基体５からスルーホール導体１０を上方又は下方に抜けにくくすることができる。その結果、スルーホール導体１０がスルーホールＳから剥離しにくく、スルーホール導体１０の電気的接続を安定にすることができ、製造歩留まりを向上させることができる。

また、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、スルーホールＳの内壁面から突出した凸部８ａの側面には、凹部８ｓが形成されている。例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成るフィルム層８は、フィルム層８の表面に沿った方向に構成する分子が配向しているため、フィルム層８の表面に沿った方向に裂け易い傾向がある。

スルーホールＳを形成する際に、フィルム層８の一部が破壊され、凸部８ａの側面に凹部８ｓが形成される。かかる凹部８ｓには、スルーホール導体１０の一部分である突出部１０ｓが充填されており、アンカー効果によって、凸部８ａとスルーホール導体１０との接着力を大きくすることができ、スルーホールＳの内壁面からスルーホール導体１０が剥離するのを抑制することができる。なお、凹部８ｓのＸ方向の窪みの大きさは、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下の大きさに形成されている。０．１μｍ未満ではアンカー効果を発揮することが困難となる。１０μｍを超える場合では、レーザー光や薬液により樹脂特性が劣化する場合がある。

凹部８ｓは、スルーホールＳの内壁面に沿って一周するように連続して形成されている。そのため、凹部８ｓにスルーホール導体１０の突出部１０ｓが充填され、突出部１０ｓがフィルム層８の凹部８ｓに向かって突出するとともに、凹部８ｓの内壁面に沿って一周するように連続して形成される。その結果、スルーホール導体１０に対して熱応力がどの方向から印加されたとしても、フィルム層８とスルーホール導体１０との位置関係が変更しにくく、フィルム層８とスルーホール導体１０との接着力を有効に維持することができる。凹部８ｓに突出部１０ｓが形成されることによって、スルーホール導体１０とスルーホールＳの内壁面との接触面積をさらに大きくすることができ、スルーホール導体１０とスルーホールＳの内壁面との接着力をさらに向上させることができ、両者の剥離を効果的に抑制することができる。なお、凹部８ｓは、連続して形成されずに、複数個所に分かれて円弧となるように形成されていても構わない。

また、スルーホール導体１０をスルーホールＳの内壁面に沿って形成したことによって、スルーホール導体１０の内部に気泡の残留を少なくすることができ、スルーホール導体１０の強度を向上させることができる。つまり、仮にスルーホール導体の側壁が垂直に形成された円筒状だと、スルーホール導体を形成するメッキの厚みを厚くしなければ、スルーホール中央部分の内壁面にメッキを隙間なく被着させることが困難となり、スルーホール導体の電気的接続が不安定となる。さらに、かかる場合、スルーホール導体を形成するメッキの厚みを厚くしようとすると、スルーホール導体の内部に気泡が入り込みやすく、スルーホール導体の強度が低下する。一方、本発明の実施形態に係るスルーホール導体１０は、スルーホールＳの内壁面が凹凸状に形成されているため、スルーホールＳの内壁面の凹部にメッキが被着しやすく、そのメッキが成長し、スルーホール中央部分にもメッキを膜成長させやすい。そのため、スルーホール導体を形成するメッキの厚みを厚くしなくても、スルーホール中央部分にメッキを適当な膜厚にして被着させることができる。さらに、スルーホール導体を形成するメッキの厚みを必要以上に厚くしなくてもよいため、スルーホール導体の内部に気泡が入り込みにくく、スルーホール導体の強度を向上させることができる。

スルーホール導体１０によって囲まれる領域Ｒには、基体５の平坦性を良好にするために絶縁性の樹脂からなる絶縁体１３が充填されている。なお、スルーホール導体１０は、基体５の主面又は他主面に形成された導電層６同士を電気的に接続している。また、絶縁体１３をスルーホール導体１０によって囲まれる領域Ｒに充填することによって、スルーホールＳの直上又は直下にビア導体１１を形成することができ、配線基板２の小型化に寄与することができる。

また、スルーホール導体１０をスルーホールＳの内壁面に沿って形成したことによって、スルーホール導体１０の内壁面を凹凸に形成することができる。そのため、スルーホール導体１０の内壁面と絶縁体１３との接触面積を大きくすることができる。その結果、絶縁体が円筒状のものに比べて、絶縁体１３とスルーホール導体１０との接着力を大きくすることができ、絶縁体１３とスルーホール導体１０との剥離を抑制することができ、スルーホール導体１０の電気的接続を安定にすることができる。

また、絶縁体１３には、非金属無機フィラー１４が含有されている。非金属無機フィラー１４は、球状であって、非金属無機フィラー１４の径は、例えば０．０５μｍ以上６μｍ以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−５ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である。なお、非金属無機フィラー１４は、例えば酸化珪素（シリカ）、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。

絶縁体１３に低熱膨張である非金属無機フィラー１４が含有されていることによって、低熱膨張であるフィルム層８の熱膨張率に近づけことができる。その結果、スルーホール導体１０の内側からもスルーホール導体１０が膨張及び収縮するのを抑制することができ、スルーホール導体１０が破壊されるのを有効的に防止することができる。

また、半導体素子４には、絶縁層７の熱膨張率と近似する材料であって、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、炭化珪素等を用いることができる。なお、半導体素子４の厚み寸法は、例えば０．１ｍｍから１ｍｍのものを使用することができる。

上述したように本実施形態によれば、スルーホールＳの内壁面に、上下方向に断面視して複数の凸部を形成し、そのスルーホールＳの内壁面に沿ってスルーホール導体１０を形成したことによって、スルーホールＳの内壁面とスルーホール導体１０との接触面積を大きくし、スルーホール導体１０をスルーホールＳから剥離しにくくすることができる。その結果、スルーホール導体１０の電気的接続を良好に維持することができ、電気的信頼性に優れるとともに製造歩留まりを向上させることが可能な配線基板及び実装構造体を提供することができる。

次に、上述した実装構造体１の製造方法について、図４から図９を用いて説明する。

まず、基体５を準備する。基体５は、以下の工程を得て作製することができる。まず、図４（Ａ）に示すように、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成るシート状のフィルム層８と、例えばエポキシ樹脂から成る未硬化の接着材９ｘを準備する。そして、作製予定の基体５の厚みに合わせて、フィルム層８に接着材９ｘを被着させたものを複数準備する。図４（Ａ）においては、フィルム層８を６枚準備し、接着材９ｘを介して複数積層するように配置する。なお、フィルム層８の枚数は、基体５の厚みに合わせて準備するので６枚に限定されず、何枚であってもよい。また、接着材９ｘは、熱硬化後に接着層９として機能する。

そして、フィルム層８の端部を一致するようにして、フィルム層８の間に接着材９ｘを介してフィルム層８を重ね合わせる。また、接着材９ｘには、例えばシリカから成るフィラー１２が含有されている。フィラー１２の含有量を調整することによって、熱硬化後の接着層９の厚み寸法を調整することができる。後述するように、フィルム層８を押圧する際に、接着材９ｘに含まれるフィラー１２同士が接触して、接着層９の厚みを調整することができる。

そして、図４（Ｂ）に示すように、重ね合わせたフィルム層８に、例えば加熱プレス機を用いて、加熱加圧することによって、樹脂材９ｘに含まれる樹脂を熱硬化させて、フィルム層８同士を接着させることで、基体５を作製することができる。なお、基体５の厚みは、例えば１００μｍから１２００μｍに設定されている。

次に、作製した基体５の一主面に、図５（Ａ）に示すように、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、レーザー光を照射し、基体５の一部を刳り貫くことによって、円筒状の貫通孔Ｓｘを形成する。なお、貫通孔Ｓｘを形成するための、レーザー光の強度は、例えば１パルスあたり１μＪ以上５０ｍＪ以下であって、照射する時間は、例えば１パルスあたり１０ｎ秒以上５００ｎ秒以下である。

貫通孔Ｓｘの内壁面には、レーザー光が照射されることによって、フィルム層８又は接着層８等の焼き残りｓｍ(スミアと呼ばれる)が被着している。そして、図５（Ｂ）に示すように、貫通孔Ｓｘの焼き残りｓｍを除去して貫通孔Ｓｙを形成する(デスミアと呼ばれる)。この、デスミアの工程は、例えばマイクロ波を用いたアルゴンガスプラズマ、あるいは酸素ガスプラズマを用いて１０分程度のプラズマ処理を行えば良い。また、貫通孔Ｓｘに焼き残りを除去するための第１エッチング液を流入してもよい。なお、第１エッチング液は、例えば蒸留水１リットルに対して、過マンガン酸２０〜４０ｇ、水酸化ナトリウム３５〜４５ｇを加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第１エッチング液を３０〜４０℃に温めて、貫通孔Ｓｘに２〜４分流入する。プラズマ処理およびこの条件のエッチング液ではドリルまたはレーザーの熱影響を受けた焼き残り(スミアと呼ばれる)をエッチング除去できるが接着層９はほとんどエッチングすることができない。

そして、貫通孔Ｓｙに第２エッチング液を流入して、図６（Ａ）に示すように、接着層９の一部をフィルム層８の表面と平行な方向に０．５μｍ以上３０μｍ以下エッチングして貫通孔Ｓを形成する。なお、第２エッチング液は、例えば蒸留水１リットルに対して、過マンガン酸５０〜１００ｇ、水酸化ナトリウム３５〜４５ｇを加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第２エッチング液を５０〜７０℃に温めて、貫通孔Ｓｙに５〜６分流入する。第２エッチング液は、第１エッチング液に比べて、濃度および処理温度が高いため、接着層９をエッチングすることができる。フィルム層８は耐薬品性、耐熱性又は機械的特性に優れた樹脂より形成されているので、第２エッチング液によってもほとんどエッチングされることがない。この際、第２エッチング液によって、上下方向からフィルム層８に加わっていた樹脂による応力が取り除かれ、レーザー光の熱衝撃によってフィルム層８を構成する分子の配列方向に沿って生じていたクラックが開いて、凹部８ｓが形成される。

このようにして、接着層９をエッチングすることによって、貫通孔Ｓｙの内壁面から、フィルム層８の一部である凸部８ａを突出させて、スルーホールＳの内壁面を、連続した凹凸状に形成することができる。

また、スルーホールＳの内壁面を凹凸状に形成するその他の方法として、液圧によって接着層９の一部を除去する方法が有効である。

一般的に、基板の表面に付着した異物を除去することを目的として、水槽中に基板を浸漬する方法又は基板全体に水圧が０．１ＭＰａ程度のシャワーを噴きつけるものがある。しかしながら、本発明の実施形態に係るスルーホールＳの内壁面に凹凸状を形成する方法においては、貫通孔Ｓｙに流入させる液体の圧力を５ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下の圧力とする。液体の圧力を５ＭＰａ以上とすることによって、貫通孔Ｓｙの内壁面に露出する接着層９の一部を除去することができる。また、液体の圧力を６０ＭＰａ以下にすることによって、基体が破壊されるような液圧が基体に加わることがなく、スルーホールＳの内壁面を凹凸状にすることができる。好ましくは、液体の圧力を２０ＭＰａ以上４０ＭＰａ以下とすることによって、短時間で貫通孔Ｓｙの内壁面における接着層９の一部を除去することができる。なお、液圧の調整は、液圧計を用いて測定しながら行う。

また、液体を貫通孔に流入させる際は、基体の両主面に液体を供給するノズルを配置する。そして、上下の異なる方向から液体を交互に貫通孔Ｓｙに流入させる。上下の異なる方向から交互に液体を貫通孔Ｓｙに流入させることによって、短時間で接着層９の一部をムラ無く除去することができる。なお、交互に貫通孔Ｓｙに液体を流入させる方法は、一方向から流入させて、その後、反対方向から流入させる方法がある。例えば、１秒から１０秒の時間の間隔で液体の流入方向を変える。

また、仮に、液体を貫通孔Ｓｙに連続して流入させると、接着層８が除去されるにつれ、フィルム層８の端部が突出し、かかるフィルム層８の端部が液体に押されて露出している接着層８の箇所を塞ぎ始める。そのため、液体を貫通孔Ｓｙに断続して流入させることで、フィルム層８の端部が元の位置に戻し、露出した接着層８を除去しやすくすることができる。さらに、液体を断続して貫通孔Ｓｙに流入させることで、フィルム層８の端部が振動し接着層８の除去を促進することができる。液体を断続して流入させる方法は、例えば、１秒から１０秒程度液体を流入させた後、０．１秒から２秒程度液体の流入を止める期間を設け、さらにその後、液体の流入を再開する方法がある。さらに、液圧を経時的に変化させ、強弱をつけることで接着層９を除去しやすくすることができる。液圧の変化は、ポンプを制御システムにより制御することによって行うことができる。

また、液圧に気泡を含有させて、貫通孔Ｓｙに流入させることが好ましい。液体に気泡を含有させることにより、気泡が貫通孔Ｓｙの内壁面に露出する接着層９の一部に接触する際に、気泡がはじけるバブリング効果により、接着層９を除去しやすくできる。液体に含有させる気泡の大きさは、例えば１２０μｍ以下であって、好ましくは７０μｍ以下である。さらに、液体を貫通孔Ｓｙに流入させている間、液体に超音波振動をかけることが、接着層９の除去効果を高めることができる。

また、液体に砥粒を含有させて、貫通孔Ｓｙに流入させることが好ましい。砥粒を含有させることで液体の接着層９の除去能力を向上させることができる。砥粒として無機フィラーを用いると、一般的に水などからなる液体よりも比重を大きくすることができ、接着層９に強い衝撃を与えることができるため、洗浄時間を短縮できる。特に、アルミナやシリカは硬度が高いため、接着層９の除去効果を高めることができる。

砥粒に有機フィラーを用いた場合は、目標物にぶつかった際の衝撃は与えるものの、その衝撃の一部を有機フィラー自体が吸収するため、基体へのダメージを小さくすることができる。また、さらに、無機フィラーと有機フィラーの混合物を砥粒として用いることで、接着層９に十分な衝撃を与えることができるとともに、基体へのダメージを低減することが可能となる。なお、液体の流動性を維持するためにこれらの砥粒の配合比率は１０体積％以下とすることが望ましい。砥粒の大きさは、その最大粒径が０．５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。砥粒の大きさを０．５μｍ以上にすることによって、砥粒同士を凝集しにくくすることができ、砥粒同士をばらけさせて、貫通孔Ｓｙの内壁面に露出する接着層９をムラ無く除去することができる。また、砥粒の大きさを５０μｍ以下にすることによって、基体に加わる衝撃を小さく抑えることができる。

また、液体に防錆材を含有させることが好ましい。後述するように基体にメッキを被着させるが、液体に防錆材を含有させておくと、基体に付着する防錆材によって、メッキを錆びにくくすることができ、配線基板の電気特性を良好に維持することができる。

このようにして、スルーホールＳを形成することができる。

そして、図６（Ｂ）に示すように、無電界めっき等により、基体５の表面にメッキ６ｘを被着させ、スルーホールＳの内壁面に沿ってスルーホール導体１０を形成する。スルーホール導体１０は、スルーホールＳの内壁面の凹部に被着するメッキが成長し、スルーホール中央部分に適当な膜厚のメッキを形成することができる。なお、後述するようにメッキ６ｘは、グランド層６ｂとして機能する。

次に、図７（Ａ）に示すように、スルーホール導体１０によって囲まれる領域Ｒに、例えばポリイミド等の樹脂を充填し、熱硬化することによって、絶縁体１３を形成する。なお、絶縁体１３を構成する樹脂には、予め非金属無機フィラー１４を混ぜ合わせておくことが好ましい。絶縁体１３に非金属無機フィラー１４が含有されていることで、絶縁体１３の熱膨張率を下げて、基体５を構成する繊維層９の熱膨張率に近づけることができ、基体５全体の歪みを抑制することができる。

さらに、図７（Ｂ）に示すように、絶縁体１３の直上及び直下を被覆するように、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等によって、グランド層６ｂの一部を構成する材料を被着して、基体５の表面にメッキ６ｙを形成することができる。

次に、図８（Ａ）に示すように、基体５の一主面及び他主面に、レジストを塗布し、露光現像を行った後、エッチング処理をして、グランド層６ｂを形成する。さらに、図８（Ｂ）に示すように、グランド層６ｂ上に、ポリイミド樹脂等を介してシート層７ｂを貼り合わせる。そして、例えば加熱プレス機を用いて、加熱・加圧することで、シート層７ｂを基体５に固着する。なお、シート層７ｂに接着させた樹脂は、硬化後に樹脂層７ａとなる。このようにして、樹脂層７ａとシート層７ｂとから成る絶縁層７を形成することができる。

そして、図９（Ａ）に示すように、絶縁層７に、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Ｂを形成する。ビア孔Ｂは、絶縁層７の一主面に対して垂直方向から、絶縁層７の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。なお、ビア孔Ｂは、レーザーの出力を調整することによって、上部よりも下部が幅狭な逆テーパー状に形成することができる。さらに、図９（Ｂ）に示すように、ビア孔Ｂに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体１１を形成する。

次に、絶縁層７の上面に対して、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等によって、信号線路６ａを構成する材料を被着させる。そして、その表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、エッチング処理をして信号線路６ａを形成する。信号線路６ａは、絶縁層７を介してグランド層６ｂと対向する箇所に形成される。このようにして、配線基板２を作製することができる。

さらに、上述した絶縁層７及び導電層６の積層工程を繰り返すことで、多層配線の配線基板も作製することができる。そして、配線基板２に対してバンプ３を介して半導体素子４をフリップチップ実装することによって、実装構造体１を作製することができる。

なお、本発明は上述の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、改良等が可能である。上述した実施形態においては、フィルム層８にポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂を用いていたが、本発明の第２実施形態として、フィルム層８を構成する材料を変更することによって、フィルム層８の凹部８ｓの形状を調整することができる。そうすることによって、図１０に示すように、スルーホール導体１０の突出部１０ｔを円錐状にすることができる。なお、突出部の形状は、フィルム層８の材料を変更することによって、円錐状、針状、円柱状又は矩形状等の種々の形状となる。

本発明の第１実施形態に係る実装構造体の平面図である。 本発明の第１実施形態に係る実装構造体の断面図である。 図３（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る凸部の断面図、図３（Ｂ）は本発明の第１実施形態に係るスルーホール導体の一部の拡大斜視図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る実装構造体の製造工程を説明する断面図である。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造工程を説明する断面図である。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造工程を説明する断面図である。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造工程を説明する断面図である。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造工程を説明する断面図である。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造工程を説明する断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスルーホール導体の一部の拡大斜視図である。

符号の説明

１ 実装構造体
２ 配線基板
３ バンプ
４ 半導体素子
５ 基体
６ 導電層
６ａ 信号線路
６ｂ グランド層
７ 絶縁層
７ａ 樹脂層
７ｂ シート層
８ フィルム層
８ａ 凸部
８ｓ 凹部
９ 接着層
１０ スルーホール導体
１０ａ 一部
１０ｓ 突出部
１１ ビア導体
１２ フィラー
１３ 絶縁体
１４ 非金属無機フィラー
Ｓ スルーホール
Ｒ 領域

Claims (10)

1. フィルム層と接着層とが交互に複数積層された基体と、
   前記基体を貫通するスルーホールと、
   前記スルーホールの内壁面から前記フィルム層の一部が前記スルーホールの内方へ突出するようにして形成された凸部と、
   前記スルーホールの内壁面に沿って形成されるとともに、前記凸部の表面を被覆するスルーホール導体と、
   を備えた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、
   前記凸部は、前記スルーホール導体の内部方向に突出するとともに前記スルーホール導体の外周に沿って連続して形成されてい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、
   前記凸部の表面には凹部が形成されており、前記凹部に前記スルーホール導体の一部が充填されていることを特徴とする配線基板。
4. 請求項３に記載の配線基板において、
   前記凹部は、その内壁面が前記フィルム層の内部方向に凹んだ凹曲面であって連続して形成されていることを特徴とする配線基板。
5. 請求項３に記載の配線基板において、
   前記スルーホールの内壁面に前記凸部が複数形成されていることを特徴とする配線基板。
6. 請求項５に記載の配線基板において、
   前記凸部同士の間に前記スルーホール導体の一部が介在されていることを特徴とする配線基板。
7. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記フィルム層は、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成ることを特徴とする配線基板。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の配線基板と、前記配線基板にフリップチップ実装される半導体素子と、を備えたことを特徴とする実装構造体。
9. フィルム層と接着層とを交互に複数積層した基体を準備する工程と、
   前記基体に貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔の内壁面にて前記樹脂の一部をエッチングし、前記フィルム層の一部を露出させてスルーホールを形成する工程と、
   前記スルーホールの内壁面から突出する前記フィルム層の一部を被覆するように、前記スルーホールの内壁面に沿ってスルーホール導体を形成する工程と、
   を備えたことを特徴とする配線基板の製造方法。
10. 請求項９に記載の配線基板の製造方法において、
    前記基体にレーザーを照射し、前記基体の一部を焼きとることで前記貫通孔が形成され、
    前記貫通孔に第１エッチング液を流入して、前記貫通孔の表面の焼き残りを除去した後、さらに、前記貫通孔に第２エッチング液を流入して、前記フィルム層よりも前記接着層をエッチングして、前記スルーホールを形成することを特徴とする配線基板。

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