JP2009206250A

JP2009206250A - 配線基板および実装構造体

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Publication number: JP2009206250A
Application number: JP2008045933A
Authority: JP
Inventors: Shoya Fujisaki; 昭哉藤▲崎▼; Katsura Hayashi; 桂林
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-10
Anticipated expiration: 2028-02-27
Also published as: JP4954120B2

Abstract

【課題】本発明は、絶縁層が基体から剥離することを抑制することにより、信頼性の優れた配線基板および実装構造体を提供することを目的とする。
【解決手段】上記の課題を解決するため、本発明の配線基板２は、基体５と、基体５上に形成された導電層６と、導電層６を被覆する絶縁層７とを備え、導電層６の端部６ａｘ周辺に位置する基体５の一部が隆起しているとともに、隆起した隆起部９ａの頂点９ｂが導電層６の下面高さ位置と導電層６の上面高さ位置との間に位置しており、隆起部９ａと導電層６の端部６ａｘとの間に隙間Gが形成されているとともに、絶縁層７の一部が隆起部９ａと導電層６の端部ａｘとの間の隙間Gに充填されていることを特徴とする。
【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、基体と、基体上に形成された導電層と、導電層を被覆する絶縁層とを備えている。

導電層は、メッキ法を用いて、基体上に形成することができる。また、絶縁層は、導電層を被覆させるとともに基体の露出した領域と接着させることにより、基体上に形成することができる。（下記特許文献１参照）。
特開２００１−２０３４５０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、基板と絶縁層とが接着している領域が平坦であるため、絶縁層が基体から剥離し易いという問題がある。

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、絶縁層が基体から剥離することを抑制し、信頼性の優れた配線基板および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、基体と、該基体上に形成された導電層と、該導電層を被覆する絶縁層とを備えた配線基板において、前記導電層の端部周辺に位置する前記基体の一部が隆起しているとともに、隆起した隆起部の頂点が前記導電層の下面高さ位置と前記導電層の上面高さ位置との間に位置しており、前記隆起部と前記導電層の端部との間に隙間が形成されているとともに、前記絶縁層の一部が前記隆起部と前記導電層の端部との間の隙間に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、前記基体が、穴部を有するとともに、該穴部の内壁面に突出する凸部を有し、前記導電層が、前記穴部の内壁面から前記基体上にかけて形成されてい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、前記配線基板に実装され、前記導電層と電気的に接続されている半導体素子と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、絶縁層が基体から剥離することを抑制し、信頼性の優れた配線基板および実装構造体を提供することができる。

以下に、本発明にかかる実装構造体の実施形態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は本実施形態に係る実装構造体１の平面図、図２は本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上に形成される導電層６と、導電層６を被覆する絶縁層７と、を含んで構成されている。基体５は、繊維層８と樹脂層９とを交互に複数積層した積層体であり、基体５の一主面および他主面の表面は樹脂層９からなる。かかる基体５には、両主面間を貫通するスルーホールSが形成されている。かかる導電層６は、基体５の一主面および他主面に形成されたグランド層６ａと、スルーホールSの内壁面に形成されたスルーホール導体６ｂとから構成される。かかる絶縁層７は、フィルム層７ａと接着層７ｂと含んで構成されている。かかる接着層７ｂは、グランド層６ａを被覆するとともに基体５の一主面および他主面の表面に位置する樹脂層９と接着している。

以下に、絶縁層７について説明する。絶縁層７は、フィルム層７ａと接着層７ｂとを含んで構成されている。フィルム層７ａは、接着層７ｂを介して基体５に対して貼り合わされている。接着層７ｂとしては、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。

フィルム層７ａ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、フィルム層７ａ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フィルム層７ａ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、フィルム層７ａ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。

フィルム層７ａは、基体５および導電層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接着層７ｂを構成する。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、配線基板２の一主面および他主面に位置する信号線路１０と、絶縁層７の上下方向を貫くビア導体１１と、が形成されている。かかる信号線路１０は、所定の電気信号を伝達する機能を備えており、ライン状に形成されている。かかるビア導体１１は、導電層６と信号線路１０と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いる。なお、信号線路１０およびビア導体１１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成る。

次に、導電層６について説明する。導電層６は、グランド層６ａとスルーホール導体６ｂとを含んで構成されている。グランド層６ａは、基体５の一主面および他主面の信号線路１０と対向する箇所に形成されており、平板状である。また、グランド層６ａは、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ている。スルーホール導体６ｂは、スルーホールSの内壁面に沿って形成されており、一主面および他主面のグランド層６ａと電気的に接続されている。なお、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成る。

次に、基体５について詳述する。図３は、図２のR1部分を拡大した断面図である。また、図４（A）は、図２のR２部分を拡大した断面図である。また、図４（B）は、スルーホールSの内壁面から突出した凸部８ａの拡大斜視図である。基体５は、繊維層８と樹脂層９とを交互に複数積層した積層体である。

繊維層８は、一方向に沿って配列される多数の単繊維を樹脂で含浸してなる。また、繊維層８は、基体５の剛性を良好に維持するものであって、単繊維が多数敷き詰められて設けられている。繊維層８を構成する一方向に配列された多数の単繊維は、繊維層８の一端から他端にまで延在されている。単繊維は、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。かかる単繊維の熱膨張率は、繊維の長手方向（Ｘ方向）に直交する断面方向（Ｚ方向）の熱膨張率が、繊維の長手方向（Ｘ方向）の熱膨張率より大きい。その単繊維の断面方向（Ｚ方向）の熱膨張率は、４０ｐｐｍ／℃以上１２０ｐｐｍ／℃以下であって、単繊維の長手方向（Ｘ方向）の熱膨張率は、−１０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である。なお、熱膨張率は、ＪＩＳＫ７１９７に準ずる。また、単繊維は長尺状に形成されており、その断面方向（Ｚ方向）の断面が円形であって、その直径は例えば３μｍ以上１５μｍ以下に形成されている。なお、繊維層８に含まれる樹脂は、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。

また、Ｘ方向に沿って単繊維が配列される繊維層８の数と、Ｙ方向に沿って単繊維が配列される繊維層８の数は、一致していることが好ましい。Ｘ方向に沿って配列される単繊維の数とＹ方向に沿って配列される単繊維の数を近づけた結果、熱による配線基板２の歪みを抑制することができる。

また、繊維層８に対する単繊維の体積比率が、３０体積％以上８０体積％以下に設定されている。繊維層８に対する単繊維の体積比率を３０体積％以上とすることにより、繊維層８に含有される単繊維が十分に確保され、単繊維の優れた剛性が繊維層８に影響を及ぼし、基体５全体の反りを少なくすることができる。また、繊維層８に対する単繊維の体積比率を８０体積％以下とすることにより、繊維層８を作製する際に、単繊維同士の間に混入する空気を低減することができるため、基体５内の気泡を低減することができる。これにより、かかる気泡に起因する空隙に導電層６から銅等が析出することを抑制できる。したがって、基体５の電気的信頼性を向上させることができる。

樹脂層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。樹脂層９には、多数のフィラー１２が含有されていても構わない。樹脂層９にフィラー１２が含有されていることによって、樹脂層９の硬化前の粘度を調整することができ、樹脂層９の厚み寸法を所望の値に近づけて樹脂層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５ｐｐｍ／℃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の一主面および他主面の表面は、樹脂層９からなる。かかる樹脂層９は、グランド層６ａの端部６ａｘ周辺において隆起した隆起部９ａを有する。かかる隆起部９ａは、グランド層６ａの下面高さ位置とグランド層６ａの上面高さ位置との間に頂点９ｂを有する。そして、グランド層６ａの端部６ａｘにおける端面６ａｙと、グランド層６ａの端部６ａｘにおける端面６ａｙに対向する隆起部９ａの表面９ｃと、の間には隙間Gが形成されている。そして、接着層７ｂが、グランド層６ａを被覆するとともに隆起部９ａと接着している。すなわち、隆起部９ａと導電層６の端部６ａｘとの間に隙間Gが形成されており、絶縁層７の一部が隆起部９ａと導電層６の端部６ａｘとの間の隙間Gに充填されている。これにより、樹脂層９と接着層７ｂとの接着面積が増すとともにアンカー効果が生じるため、樹脂層９と接着層７ｂとの接着力を大きくすることができ、接着層７ｂが樹脂層９から剥離することを抑制できる。したがって、絶縁層７が基体５から剥離することを抑制でき、配線基板２の信頼性を向上させることができる。

また、グランド層６ａの端部６ａｘにおける端面６ａｙに対向する隆起部９ａは、グランド層６ａの端部６ａｘにおける端面６ａｙの一部と接着する接着部９ａｘを有する。これにより、樹脂層９とグランド層６ａとの接着面積が増すため、樹脂層９とグランド層６ａとの接着力を大きくすることができ、グランド層６ａが樹脂層９から剥離することを抑制できる。また、グランド層６ａが樹脂層９もしくは接着層７ｂから剥離することを抑制するため、接着層７ｂと樹脂層９とが接着している領域に応力が集中することを抑制できる。したがって、接着層７ｂが樹脂層９から剥離することをより抑制できる。すなわち、導電層６が基体５から剥離することを抑制するとともに、絶縁層７が基体５から剥離することをより抑制でき、配線基板２の信頼性をより向上させることができる。

また、樹脂層９は、全てのグランド層６ａの端部６ａｘ周辺において上述の隆起部９ａを有することが好ましい。これにより、樹脂層９と接着層７ｂとの接着力をより大きくすることができ、接着層７ｂが樹脂層９から剥離することをより抑制できる。したがって、絶縁層７が基体５から剥離することをより抑制でき、配線基板２の信頼性をより向上させることができる。

基体５には、両主面間を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の内壁面には、垂直方向に断面視して、突出する凸部８ａが形成されている。かかるスルーホールS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６ｂ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、単繊維の一部が突出している。ここで、スルーホールSの内壁面から突出した単繊維の一部を凸部８ａとする。また、凸部８ａは、図２に示すように、単繊維がＸ方向に沿って配列されている場合は、長尺状の単繊維の一端であって、単繊維がＹ方向に沿って配列されている場合は、単繊維の側面の一部である。

凸部８ａの表面を被覆するように、スルーホール導体６ｂの一部が被着しているため、スルーホール導体６ｂ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、両者の接着力を大きくすることができる。これにより、スルーホールSの内壁面からスルーホール導体６ｂが剥離することを抑制できる。また、スルーホール導体６ｂとグランド層６ａが一体形成された導電層６が、基体５から剥離することを抑制できるため、接着層７ｂと樹脂層９とが接着している領域に応力が集中することを抑制できる。したがって、導電層６が基体５から剥離することを抑制するとともに、接着層７ｂが樹脂層９から剥離することをより抑制できる。

基体５は、繊維層８と樹脂層９とが交互に複数積層されており、繊維層８が有する単繊維の一部、凸部８ａが、スルーホールSの内壁面から突出し、スルーホールSの内壁面を連続した凹凸状に形成している。凸部８ａは、繊維層８と樹脂層９とを交互に積層し、繊維層８に対する単繊維の体積比率や、樹脂層９の厚み寸法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。

かかる凸部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同士の間隔を０．５μｍ以上とすることにより、凸部８ａが形成されやすくなり、外部から基体５に熱が伝わることにより基体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るため、スルーホールSに加わる応力を分散させることができる。したがって、スルーホール導体６ｂにクラックが生じることを抑制できる。また、凸部８ａ同士の間隔を３０μｍ以下とすることにより、スルーホールS一本当たりの突出部の数を複数以上設けることができるため、スルーホールSに加わる応力を分散させることができる。したがって、スルーホール導体６ｂにクラックが生じることを抑制できる。なお、スルーホールS一個当たりの突出部の数は、基板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程度の厚い基板では１０ヵ所あるいはそれ以上、設けることが有効である。

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６ｂの断線を有効に抑制することができる。

また、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。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。

また、図４（A）、図４（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単繊維８ｂは、長尺状の向きに沿って単繊維８ｂを構成する分子が配向しているため、長尺状の向きに沿って裂け易い傾向がある。そのため、スルーホールSを形成する際に、単繊維８ｂ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６ｂの一部が充填されており、アンカー効果によって、凸部８ａとスルーホール導体６ｂ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６ｂ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。凹部８ｓのＸ方向の窪みの大きさを０．１μｍ以上とすることにより、凹部８ｓに充填されたスルーホール導体６ｂの一部はアンカー効果を奏し、凸部８ａとスルーホール導体６ｂとの接着力を大きくすることができる。また、凹部８ｓのＸ方向の窪みの大きさを１０μｍ以下とすることにより、凹部８ｓを形成する際のレーザー光や薬液による樹脂特性の劣化を抑制することができる。

また、凹部８ｓは、単繊維８ｂの断面に対して放射状に形成され、その放射状に形成された凹部８ｓにスルーホール導体６ｂの一部が充填されるため、スルーホール導体６ｂに対して熱応力がどの方向から印加されたとしても、単繊維８ｂとスルーホール導体６ｂとの位置関係が変更しにくく、単繊維８ｂとスルーホール導体６ｂとの接着力を有効に維持することができる。

さらに、スルーホール導体６ｂによって囲まれる領域には、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が充填されている。なお、スルーホール導体６ｂ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、絶縁体をスルーホール導体６ｂによって囲まれる領域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、絶縁体には、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５ｐｐｍ／℃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、低熱膨張である繊維層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６ｂの内側からもスルーホール導体６ｂ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６ｂ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が使用され、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、基体５に、導電層６の端部６ａｘ周辺において隆起した隆起部９ａを形成するとともに、隆起部９ａと導電層６の端部６ａｘとの間に隙間Gを形成し、絶縁層７を隙間Gに充填することにより、絶縁層７と基体５との接着力を大きくすることができ、絶縁層７が基体５から剥離することを抑制し、信頼性の優れた配線基板２および実装構造体１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５から図１２を用いて説明する。

まず、図５（Ａ）に示すように、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単繊維８ｂを一方向に整列させたシートに、エポキシ樹脂から成る樹脂９ｄを含浸させた繊維シート１５を、作製予定の基体５の厚みに合わせて複数枚準備する。なお、繊維シート１５の表面は樹脂９ｄから成る。図５（Ａ）においては、繊維シート１５を６枚準備し、Ｘ方向に沿って単繊維８ｂが配列された繊維シート１５と、Ｘ方向と直交するＹ方向に沿って単繊維８ｂが配列された繊維シート１５とを交互に積層するように配置する。なお、繊維シート１５の枚数は、基体５の厚みに合わせて準備するので６枚に限定されない。また、図示しないが、繊維シート１５の一面には、例えばエポキシ樹脂から成る樹脂材を被着しておく。そして、繊維シート１５の端部が一致するように、樹脂材を介して繊維シート１５を重ね合わせる。また、樹脂材には、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、熱硬化後の樹脂層９の厚み寸法を調整することができる。

そして、図５（B）に示すように、重ね合わせた繊維シート１５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、樹脂材および繊維シート１５に含まれる樹脂９ｄを熱硬化させて、繊維シート１５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、熱硬化後、繊維シート１５に含まれる繊維は繊維層８として機能し、また、樹脂材および繊維シート１５に含まれる樹脂９ｄは樹脂層９として機能する。また、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６（Ａ）に示すように、例えば炭酸ガスレーザー装置や、ＹＡＧ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ＳＹを形成する。なお、貫通孔ＳＹ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(マイクロジュール)以上、５０ｍＪ(ミリジュール)以下であって、照射する時間は、例えば１パルスあたり１０ｎ(ナノ)秒以上、５００ｎ(ナノ)秒以下である。

貫通孔ＳＹの内壁面には、レーザー光が照射されることによって、単繊維の一部や樹脂の一部等の焼き残り(スミアと呼ばれる)が被着している。そして、図６（B）に示すように、貫通孔ＳＹの焼き残りを除去して貫通孔ＳＺ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、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、この際、第１エッチング液によって、樹脂層９の一部をＸ方向に０．１μｍ以下エッチングして、繊維層８を貫通孔ＳＺの内壁面から露出させることができる。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により、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)を除去することができる。

そして、図７（Ａ）に示すように、貫通孔ＳＺに、第２エッチング液を流入して、樹脂層９の一部をさらにＸ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ＳＺ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、樹脂層９をエッチングすることができる。単繊維は耐薬品性や耐熱性、化学的、機械的特性に優れた樹脂より形成されているので、繊維層８は第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、上下方向から単繊維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単繊維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、貫通孔Ｓの内壁面から、単繊維の一部である凸部８ａを突出させることにより、スルーホールSの内壁面から、凸部８ａを突出させることができる。

そして、図７（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６ｂを形成する。スルーホール導体６ｂは、スルーホールSの内壁面の凹部８ｓに被着するメッキが成長し、スルーホールS中央部分にも適当な膜厚を形成することができる。

次に、図８（Ａ）に示すように、スルーホール導体６ｂによって囲まれる領域に、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、絶縁体を形成する。なお、絶縁体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、絶縁体の熱膨張率を下げて、基体５を構成する繊維層８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８（B）に示すように、絶縁体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、導電層６を構成する材料を被着する。

そして、図９（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６ａを形成する。なお、スルーホール導体６ｂは、基体５の両主面上にまで形成されており、両主面上において形成されたスルーホール導体６ｂは、グランド層６ａでもある。以上より、樹脂からなる基体５を貫通するとともに、基体５の両主面上にまで形成されたスルーホール導体６ｂを有する基板１６を準備することができる。

次に、図９（B）に示すように、例えばステンレス板である板体１７を２枚準備する。そして、図１０（Ａ）に示すように、板体１７それぞれを基体５の一主面及び他主面に形成されたグランド層６ａに当接させ、基体５の一主面及び他主面のグランド層６ａの高さ位置を固定する。

そして、図１０（B）に示すように、基板１６を加熱し、基体５の主面に位置する樹脂を膨張させることによって、樹脂層９を基体５の主面の高さ位置よりも突出させる。ここで、両主面のグランド層６ａの高さ位置を固定しているため、樹脂層９の膨張によりグランド層６ａの高さ位置が変化することを抑制し、樹脂層９の突出量を増加させることができる。また、樹脂層９を基体５の主面の高さ位置よりも突出させる際、グランド層６ａの端部６ａｘ周辺においては、グランド層６ａの端部６ａｘの端面６ａｙから離れるに従い、樹脂層９は高く突出する。したがって、突出した樹脂層９とグランド層６ａの端部６ａｘとの間に隙間Gを形成することができる。

ここで、加熱時の温度は、ガラス転移温度以上熱分解温度未満である。ここで、熱分解温度とは、樹脂が固化した状態において該樹脂に熱を加えることによって、樹脂の一部が分解、蒸発又は昇華などにより消滅し、その樹脂の重量が５％減少する温度をいう。なお、例えば樹脂層９の樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、ガラス転移温度は１７０度であり、熱分解温度は２９０度である。加熱時の温度をガラス転移温度以上とすることにより、樹脂は熱膨張する際に塑性変形をする。したがって、基板１６を冷やしたとしても、樹脂層９が熱膨張により突出した状態を維持することができる。また、加熱時の温度を熱分解温度未満とすることにより、樹脂の変性を抑制し、基板１６の信頼性を向上させることができる。なお、熱分解温度とは、樹脂が固化した状態において該樹脂に熱を加えることによって、樹脂の一部が分解、蒸発又は昇華などにより消滅し、その樹脂の重量が５％減少する温度をいう。

また、加熱時においては、当接させた板体１７により弱い圧力をグランド層６ａに加えるとよい。弱い圧力とは、例えば０．５Ｋｇ／ｃｍ^２以上２Ｋｇ／ｃｍ^２以下である。当接させた板体１７により０．５Ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧力をグランド層６ａに加えることにより、板体１７とグランド層６ａとを隙間無く当接することができるため、加熱により基板１６が熱膨張する際に、グランド層６ａの高さ位置を均一に固定することができ、基板１６に歪みが生じることを抑制できる。また、当接させた板体１７により２Ｋｇ／ｃｍ^２以下の圧力をグランド層６ａに加えることにより、両主面のグランド層６ａの高さ位置が変化して、グランド層６ａが樹脂を圧縮してしまうことを抑制できるため、基体５とスルーホールSとの間に圧縮による残留応力が生じることを抑制できる。したがって、配線基板２に外部から熱を加えたときに、基体５とスルーホール導体６ｂとの間の応力が圧縮による残留応力によって大きくなることを抑制し、スルーホール導体６ｂの破壊を抑制できる。

また、基体５の主面に位置する樹脂層９が熱可塑性樹脂であると、加熱時の流動性が高いため、樹脂層９をより突出させることができる。かかる熱可塑性樹脂としては、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。そして、基体５に含まれる他の樹脂層９も熱可塑性樹脂であると、加熱時の流動性が高いため、基体５をより膨張させることができ、樹脂層９をより突出させることができる。

また、基体５は単繊維が多数敷き詰められている繊維層８を含むと、加熱時に、樹脂が繊維層８の単繊維の間を移動する。これにより、樹脂は繊維層８を通過するため、基体５の主面に位置する樹脂をより膨張させることができ、樹脂層９をより突出させることができる。なお、基体５が繊維層８ではなくフィルム層７ａを含む場合は、フィルム層７ａに貫通する孔を形成することにより、フィルム層７ａを通過する樹脂の量を増加させ、樹脂層９をより突出させることができる。

次に、図１１（Ａ）に示すように、基板１６を冷やし、樹脂が基体５の主面の高さ位置よりも突出した状態を維持しつつ硬化させる。これにより、室温においても、突出した樹脂層９からなる隆起部９ａを基体５に形成することができるとともに、隆起部９ａとグランド層６ａの端部６ａｘとの間に隙間Gを形成することができる。そして、このように基体５を熱膨張させるとともに塑性変形させて、室温においても膨張させた状態を維持させることにより、基体５における樹脂の密度を低下させる。これにより、スルーホール導体６ｂをめっき法により基体５の内壁面に形成する際に、基体５とスルーホール導体６ｂとの間に生じた残留応力を低減することができる。したがって、外部から熱を加えたときに、基体５とスルーホール導体６ｂとの間に生じる応力を低減することができるため、スルーホール導体６ｂの破壊を抑制することができる。

次に、図１１（B）に示すように、グランド層６ａ上に、例えばポリイミド樹脂等を介してフィルム層７ａ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、フィルム層７ａを基体５に固着する。これにより、接着層７ｂとフィルム層７ａとから成る絶縁層７を形成することができる。ここで、加圧するときの圧力は、例えば１Ｋｇ／ｃｍ^２以上５０Ｋｇ／ｃｍ^２以下である。１Ｋｇ／ｃｍ^２以上の圧力を加えてフィルム層７ａを基体５に固着することにより、接着層７ｂを隆起部９ａとグランド層６ａの端部６ａｘとの間の隙間Gに充填することができる。これにより、樹脂層９と接着層７ｂとの接着面積が増すとともにアンカー効果が生じるため、樹脂層９と接着層７ｂとの接着力を大きくすることができ、絶縁層７が基体５から剥離することを抑制することができる。また、５０Ｋｇ／ｃｍ^２以下の圧力を加えてフィルム層７ａを基体５に固着することにより、加圧時に基体５の繊維層８もしくは絶縁層７にクラックもしくは歪みが生じることを抑制できる。また、グランド層６ａ上にポリイミド樹脂を介してフィルム層７ａを貼り合わせる際に、隆起部９ａとグランド層６ａの端部６ａｘとの間の隙間Gにおいて、ポリイミド樹脂の量を増やすと、接着層７ｂを隆起部９ａとグランド層６ａの端部６ａｘとの間の隙間Gに充填するとともに、絶縁層７および基体５の歪みを抑制することができる。

そして、図１２（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１２（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、無電解めっき法又はスパッタリング法等によって、信号線路１０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１０を形成する。信号線路１０は、絶縁層７を介してグランド層６ａ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。

上述したように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態の配線基板２を作製することができる製造方法を提供することができる。

さらに、本実施の形態によれば、樹脂からなる基体５を貫通するとともに、基体５の両主面上にまで形成されたスルーホール導体６ｂを有する基板１６を準備する工程と、基体５の両主面上にまで形成されたスルーホール導体６ｂ上に板体１７を当接させ、両主面のスルーホール導体６ｂの高さ位置を固定する工程と、基板１６に熱を加えて、基体の主面に位置する樹脂を膨張させることによって、樹脂を基体５の主面の高さ位置よりも突出させる工程と、基板１６を冷やし、樹脂が基体５の主面の高さ位置よりも突出した状態を維持しつつ硬化させる工程と、基体５の主面上に絶縁層７を被着させるとともに、絶縁層７と樹脂とを接着させる工程とを含んでいるため、絶縁層７が基体５から剥離することを抑制するとともに、加熱時に生じるスルーホール導体６ｂの破壊を抑制した、信頼性の優れた配線基板２を作製することができる製造方法を提供することができる。

また、上述した絶縁層７及び信号線路１０の積層工程を繰り返すことで、多層配線の配線基板２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。例えば、単繊維の方向や、繊維層の向きは配線基板の設計に応じて適宜選択してもよい。また、基体にはスルーホールが形成されているとしたが、穴部が形成されていればよく、穴部は基体を貫通していなくてもよい。

本発明の実施形態に係る実装構造体の平面図である。本発明の実施形態に係る実装構造体の断面図である。本発明の実施形態に係る隆起部の断面図である。図４（Ａ）、図４（B）は、本発明の実施形態に係る凸部の断面図である。図５（Ａ）、図５（B）は、本発明の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１０（Ａ）、図１０（B）は、本発明の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１１（Ａ）、図１１（B）は、本発明の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１２（Ａ）、図１２（B）は、本発明の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。

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グランド層
６ｂスルーホール導体
７絶縁層
７ａフィルム層
７ｂ接着層
８繊維層
８ａ凸部
８ｂ単繊維
９樹脂層
９ａ隆起部
９ｄ樹脂
１０信号線路
１１ビア導体
１２フィラー
１３絶縁体
１４非金属無機フィラー
１５繊維シート
１６基板
１７板体
Ｓスルーホール
Ｇ隙間

Claims

基体と、該基体上に形成された導電層と、該導電層を被覆する絶縁層とを備えた配線基板において、
前記導電層の端部周辺に位置する前記基体の一部が隆起しているとともに、隆起した隆起部の頂点が前記導電層の下面高さ位置と前記導電層の上面高さ位置との間に位置しており、
前記隆起部と前記導電層の端部との間に隙間が形成されているとともに、前記絶縁層の一部が前記隆起部と前記導電層の端部との間の隙間に充填されていることを特徴とする配線基板。
請求項１に記載の配線基板において、
前記基体が、穴部を有するとともに、該穴部の内壁面に突出する凸部を有し、
前記導電層が、前記穴部の内壁面から前記基体上にかけて形成されていることを特徴とする配線基板。
請求項１または請求項２に記載の配線基板と、
前記配線基板に実装され、前記導電層と電気的に接続されている半導体素子と、
を備えた実装構造体。