JP2009260123A - 多層配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ダミーパターンを形成するスペースが充分にない場合でも、リフローはんだ付け時の反りが低減できる多層配線基板を提供する。
【解決手段】配線層Ｃにおける残銅率が各配線層間において異なることによって生じる各配線層間の熱膨張量の差を、少なくとも１層の樹脂基材層Ｂにおける繊維束含有率が他の積層基材層のそれと異なることによって生じる樹脂基材層の熱膨張量の差により打ち消すことにより、リフローはんだ付けにおける基板の反りを低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２層以上の配線層を備えた全層ビルドアップ構造の多層配線基板に関する。

全層ビルドアップ構造の多層配線基板は、複雑な電子回路を高密度に構成し、その上に種々の電子部品を高密度に実装することを目的として開発された電子機器用部材である。この全層ビルドアップ構造の多層配線基板は、銅配線と樹脂で構成される複数の配線層と、樹脂と繊維束で構成される複数の樹脂基材層とを交互に重ね合わせた構造を有し、様々なデジタル機器やモバイル機器に用いられている。

最初に、一般的な全層ビルドアップ構造の多層配線基板について説明する。図９に全層ビルドアップ構造の多層配線基板（場合により「基板」と略す）の基本的な構成を示す。基板１００ａは、ｎ層（ｎは３以上の整数）の配線層（Ｃ１〜Ｃｎ）と（ｎ−１）層の樹脂基材層[Ｂ１〜Ｂ（ｎ−１）]とが、交互に重なり合う状態で積層されている。以降、配線層および樹脂基材層を総称する場合には、それぞれ配線層Ｃおよび樹脂基材層Ｂと表示する。

配線層Ｃは銅配線１０１と絶縁性の樹脂１０３で構成されている。樹脂基材層Ｂは、織布状もしくは不織布状の繊維束１０２に絶縁性の樹脂１０３が含浸されて構成されている。なお、図では、樹脂基材層Ｂとして、繊維束１０２に樹脂１０３が含浸された状態を模式的に表している。以後の図面においても同様に表示する。

繊維束１０２としては、一般にガラス繊維やアラミド繊維が用いられる。また、絶縁性の樹脂１０３としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド、ＢＴ樹脂等の熱硬化性の樹脂が用いられる。

通常、配線層Ｃおよび樹脂基材層Ｂは、絶縁性の樹脂が含浸された繊維束と配線パターンが形成された銅箔とを重ねた状態で加圧・加熱して樹脂を硬化させることにより形成される。配線層Ｃを構成する樹脂１０３は、加圧・加熱の際に、繊維束に含浸された樹脂の一部が配線パターンの間に入り込むことにより形成される。

なお、図には示されていないが、各配線層Ｃの間は、樹脂基材層Ｂに形成されたビアホールもしくはスルーホールによって電気的に接続されている。また上記した全層ビルドアップ構造の多層配線基板の構成については、非特許文献１に詳しく定義されている（第２頁の構造例３、４参照）。

樹脂基材層Ｂは、基板製造時の積層プレス工程において多層構造の中央層となるコア基材層１０４と、コア基材層１０４の上下に積層される積層基材層１０５とに分けられる。コア基材層１０４および積層基材層１０５を構成する樹脂基材については、同一の場合と異なる場合がある。これに対し、積層基材層１０５の各層の樹脂基材については、繊維束の含有率が一定である単一の材料が用いられる。

基板１００ａは、リフローはんだ付け工程において、表裏の実装面に電子部品が仮止めされた状態でリフローベルトあるいはリフローパレット上に配置され、常温から２２０℃以上に昇温してはんだ付けされた後、再び常温に降温される。このとき基板１００ａには、残銅率（配線層Ｃの全体の面積に占める銅配線の面積の比率）が各配線層間において異なることによって配線層間の熱膨張量に差が生じ、そのことに起因して反りが生じる。基板の反りが生じるメカニズムを、図１０を参照しながら具体的に説明する。

図１０に示す基板１００ｆは、上部から順にＣ１〜Ｃ６までの６層の配線層を有し、各配線層の間に、上部から順にＢ１、Ｂ２（ともに積層基材層１０５）、Ｂ３（コア基材層１０４）、Ｂ４、Ｂ５（ともに積層基材層１０５）の５層の樹脂基材層を有する。各配線層の残銅率は配線層Ｃ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。この場合、コア基材層１０４（樹脂基材層Ｂ３）を境にした上側の各配線層（Ｃ１〜Ｃ３）と下側の各配線層（Ｃ４〜Ｃ６）の残銅率の平均値を出すと、残銅率の平均値はコア基材層１０４の下側の方が大きい。

配線層Ｃを構成する銅配線１０１と樹脂１０３とを比較すると、樹脂１０３の方が銅配線１０１より線膨張係数が大きい。このため、残銅率が大きい配線層は温度負荷による熱膨張量が小さくなる。よって、図１０に示す基板１００ｆにおいては、コア基材層１０４を境にした上側の熱膨張量が大きく、下側の熱膨張量が小さい。したがって、温度を負荷した場合、基板は上側に凸に反る。

リフローはんだ付け工程時の基板の反りが生じたままの状態で電子部品を実装すると、電子部品と基板との間の接続信頼性を著しく低下させることとなる。このことは、多層配線基板を組み込んだ電子回路の品質を悪化させる大きな要因となっている。

リフローはんだ付け工程時の基板の反りを防止するために、従来、特許文献１に示す対策が採られていた。すなわち、前述の図９に示すように、各配線層Ｃにおいて残銅率の違いに由来する熱膨張量の差ができるだけ生じないようにするため、配線層Ｃに、電子回路を構成する本来の銅配線１０１とは別にダミーパターン１０８を形成し、各配線層Ｃの残銅率ができる限り一律になるようにしていた。
特開２０００−１５１０１５号公報 「ＪＰＣＡ規格 ビルドアップ配線版（用語）（試験方法）」長嶋紀孝 編 （社）日本電子回路工業会

しかし、電子回路の高密度実装が要求される小型電子機器用の基板では、配線層にダミーパターンを設ける十分なスペースを確保することができず、基板の反りを低減することが困難であった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、配線層にダミーパターンを設けるスペースがない場合でも、反りが低減できる多層配線基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る多層配線基板は、
導電材料からなる配線と絶縁性の樹脂で構成されたｎ（ｎは４以上の整数）層の配線層と、繊維束に絶縁性の樹脂が含浸された（ｎ−１）層の樹脂基材層とが、交互に重なり合う状態で積層された多層配線基板であって、
前記（ｎ−１）層の樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、他の層の繊維束含有率と異なるものである。

ここで、ｎが偶数の場合、
ｎ／２番目の前記樹脂基材層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ／２）番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ／２＋１）番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値より大きく、
１番目から（ｎ／２−１）番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも小さいことが好ましい。

また、前記１番目の樹脂基材層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも小さいことが好ましい。

一方、ｎが奇数の場合、
（ｎ＋１）／２番目の前記配線層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ-１）／２番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ＋３）／２番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値より大きく、
１番目から（ｎ−１）／２番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも小さいことが好ましい。

更に、ｎが偶数の場合、
ｎ／２番目の前記樹脂基材層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ／２）番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ／２＋１）番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値より小さく、
１番目から（ｎ／２−１）番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも大きいことが好ましい。

また、前記１番目の樹脂基材層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも大きいことが好ましい。

一方、ｎが奇数の場合、
（ｎ＋１）／２番目の前記配線層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ−１）／２番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ＋３）／２番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値より小さく、
１番目から（ｎ−１）／２番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも大きいことが好ましい。

本発明に係る多層配線基板は、少なくとも１層の樹脂基材層の繊維束含有率を他の樹脂基材層のそれと異ならせている。結果、各樹脂基材層の熱膨張量に差が生じる。従って、各配線層の残銅率が異なることによって生じる配線層間の熱膨張量の差を、樹脂基材層間の熱膨張量の差を利用して打ち消すことにより、リフローはんだ付けにおける基板の反りを低減することができる。

以下、６層の配線層と５層の樹脂基材層を有する基板を例に挙げて、本発明に係る多層配線基板の構成を説明する。図１に、本発明の実施の形態に係る多層配線基板１００ｂの構成を示す。基板１００ｂは、上部から順にＣ１〜Ｃ６までの６層の配線層を有し、各配線層の間に、上部から順にＢ１、Ｂ２（ともに積層基材層１０５）、Ｂ３（コア基材層１０４）、Ｂ４、Ｂ５（ともに積層基材層１０５）の５層の樹脂基材層を有する。各配線層の残銅率はＣ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。残銅率は、基板ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）のデータに含まれる各配線層Ｃの残銅率から抽出した。なお、図中、図９および図１０に示す基板と同一の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。以降の説明においても同様とする。

本実施の形態の具体的な説明に先立ち、基板の反りを低減する原理について説明する。本発明に係る基板では、少なくとも１層の樹脂基材層における繊維束含有率を他の樹脂基材層のそれと異ならせている。樹脂基材層は繊維束含有率によって熱膨張量が異なり、繊維束含有率が大きいほど熱膨張量が小さくなる。従って、各配線層の残銅率が異なることによって生じる配線層間の熱膨張量の差を、繊維束含有率が異なることによって生じる樹脂基材層間の熱膨張量の差により打ち消すことができる。

上述の通り、基板１００ｂの各配線層の残銅率はＣ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。コア基材層１０４を境にした上側の各配線層（Ｃ１〜Ｃ３）と下側の各配線層（Ｃ４〜Ｃ６）の残銅率の平均値を出すと、それぞれ３２％および５１％となり、残銅率の平均値はコア基材層１０４の下側の方が大きい。

前述したように、配線層Ｃは、残銅率が大きいほど熱膨張量が小さくなる。これに対し樹脂基材層Ｂは、繊維束含有率が大きいほど熱膨張量が小さくなる。従って、以下のいずれかの方法により、基板１００ｂの反りを低減できる。
（１）コア基材層１０４の下側の積層基材層１０５（樹脂基材層Ｂ４およびＢ５）のうち少なくとも１層に、他の積層基材層１０５の繊維束含有率より繊維束含有率が小さい樹脂基材層を用いる。
（２）コア基材層１０４の上側の積層基材層１０５（樹脂基材層Ｂ１およびＢ２）のうち少なくとも１層に、他の積層基材層１０５の繊維束含有率より繊維束含有率が大きい樹脂基材層を用いる。

上記のいずれの方法においても、基板の各配線層Ｃに働く上に凸に反らせる力に対して、各樹脂基材層Ｂに下に凸に反らせる力を持たせることができ、基板の反り低減に有効である。

なお、上述した方法では、繊維束含有率の異なる２種類の樹脂基材層を組み合わせることにより基板１００ｂの反りの低減を図っている。これ以外の方法として、繊維束含有率がそれぞれ異なる樹脂基材層を用いることも考えられる。しかしその場合、基板の製造時に、繊維束含有率の異なる複数種類の樹脂基材層を用意する必要がある。

繊維束含有率の異なる樹脂基材層の製造は、例えば織布状の繊維束を製造する場合、隣り合う繊維間の間隔を変えるか、繊維そのものの太さを変えることによって行う。しかし、このような繊維間の間隔や繊維の太さの異なる繊維束を製造することは、基板の製造コストを大幅にアップさせる要因となるため、好ましくない。現実的には、上述したように繊維束含有率の異なる２種類の樹脂基材層を用意し、基板の反りの程度に応じて２種類の樹脂基材層を組み合わせて用いることが好ましい。

以下、本実施の形態に係る基板１００ｂの構成について具体的に説明する。本実施の形態では、５層の樹脂基材層のうちＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５には繊維束含有率が７５％の基材を用い、Ｂ４（図１で※印を付与）のみ繊維束含有率が６３％の基材を用いた。

最初に、基板１００ｂの製造方法について説明する。まず、繊維束含有率の異なる２種類の樹脂基材層を製造した。繊維束として、断面の長半径２５μｍ、短半径１０μｍのガラス繊維を布状に編んだものを用い、絶縁性の樹脂としてエポキシ樹脂を用いた。繊維束を製造する際に、繊維を編む間隔を変えて、密度の異なる２種類の繊維束を製造した。

次に、このようにして製造した布状の繊維束に樹脂を含浸させて、繊維束含有率の異なる２種類の樹脂基材層を生成した。なお、繊維束含有率が異なる樹脂基材層を生成する際、樹脂に、絶縁性等に影響を与えない程度の色素を加えて一方の樹脂基材層の色を変えると、見分けが容易となる。結果、繊維束含有率が異なる樹脂基材層が誤った位置に配置される事態を防止でき、生産性の向上に寄与する。

次に、このようにして生成した樹脂基材層の所定の位置にレーザ加工等によって孔を開け、その孔にインナービアを形成するため、金属粉と熱硬化性樹脂を混合した導電性樹脂組成物を充填した。次に、一方の面に配線パターンが形成された２枚の離型フィルムで樹脂基材層の両面を覆った後、加圧した状態で加熱し、樹脂を硬化させると共に配線パターンを樹脂基材層に固着した。その後、樹脂基材層から離型フィルムを剥離した。なお、配線パターンの形成については、樹脂基材層の両面を銅箔で覆った後、エッチングによって配線パターンを形成する方法を採用してもよい。

このようにして得られた１層目の樹脂基材層および配線層の上に繊維束および一方の面に配線パターンが形成された離型フィルムを載せ、上述と同様の方法でインナービアを形成した後、加圧・加熱した。図１に示す順序で繊維束含有率が異なる２種類の樹脂基材層を積み重ねながら、上述の処理を繰り返して行い、最終的に５層の樹脂基材層Ｂおよび６層の配線層Ｃを有する基板１００ｂを製造した。

製造された基板１００ｂの配線層Ｃの厚みは約１０μｍ、樹脂基材層Ｂの厚みは約３０μｍであった。このようにして製造された基板１００ｂを５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切り出し、リフロー時の最高温度２６０℃を負荷したところ、反りは１．２１ｍｍであった。

比較例として、図１０に示す構成の基板１００ｆを、基板１００ｂと同一の繊維束および樹脂を用いて製造し、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切り出した。基板１００ｂと基板１００ｆで異なるのは、樹脂基材層Ｂ４の繊維束含有率が基板１００ｂでは６３％であるのに対し、基板１００ｆでは他の樹脂基材層と同様に７５％である点である。基板１００ｆについてリフロー時の最高温度２６０℃を負荷したところ、反りは１．５１ｍｍであった。

次に、４層の積層基材層１０５のうち１層の積層基材層（樹脂基材層Ｂ１、Ｂ２、Ｂ４およびＢ５のいずれか）の繊維束含有率をそれぞれ変えた場合の基板の反りについて説明する。実際に１層の樹脂基材層の繊維束含有率を変えた基板を製造しようとすると、多額（１００万円単位）の追加費用が必要となる。このため、以下の説明では基板を解析モデル化し、その解析モデルを用いて反りの状態をシミュレーションした結果を示す。なお、解析モデルを作成する際には、基板１００ｂおよび１００ｆを用いて実測した反りの値とシミュレーション結果が同じ値になるように計算式のパラメータを定めた。

＜反りシミュレーションＮｏ．１＞
最初に、図１に示した本実施の形態の基板１００ｂの構成、すなわち５層の樹脂基材層のうちＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ５には繊維束含有率が７５％の基材を用い、Ｂ４のみ繊維束含有率が６３％の基材を用いた場合についてシミュレーションを行った。各配線層の残銅率はＣ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。各配線層Ｃの厚みは１０μｍ、各樹脂基材層Ｂの厚みは３０μｍである。また基板の大きさは５０ｍｍ×５０ｍｍである。

なお、本反りシミュレーションにおいては、基板の各部材の物性値について、銅配線１０１の縦弾性係数を５００００（ＭＰａ）、線膨張係数を１７×１０^-6（１／℃）、樹脂１０３の縦弾性係数を８０００（ＭＰａ）、線膨張係数を６０×１０^-6（１／℃）、繊維束１０２の縦弾性係数を７００００（ＭＰa）、線膨張係数を５×１０^-6（１／℃）としている。

図２は、基板１００ｂのシミュレーション結果における反り形状を図化したものである。図２は基板１００ｂを斜め上から見た状態を示し、図中に表された複数のリングは等高線を示している。四角形状の基板の４つの頂点で形成される平面から中央のリングの中心部Ｔまでの距離が基板１００ｂの反り量を示す。シミュレーション結果の反り量（図中の括弧内の数字）は実測値１．２１ｍｍと同じ値である。

＜反りシミュレーションＮｏ．２＞
次に、図１０に示す従来の基板１００ｆについて反りシミュレーションの結果を説明する。従来の基板１００ｆでは、５層の樹脂基材層（Ｂ１〜Ｂ５）に繊維束含有率が７５％の基材を用いている。各配線層の残銅率は上述した例と同じ、すなわち図１０に示した配線層Ｃ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。各配線層Ｃの厚み（１０μｍ）、各樹脂基材層Ｂの厚み（３０μｍ）および基板の大きさ（５０ｍｍ×５０ｍｍ）共に、上述した例と同じである。また、反りシミュレーションにおける基板の各部材の物性値についても、上述した例と同じである。

図１１に、従来の基板１００ｆのシミュレーション結果における反り形状を示す。シミュレーションの反り量は実測値１．５１ｍｍと同じ値である。前述した図２の結果と図１１の結果を比較すると、図２（基板１００ｂ）では１．２１ｍｍの反り量を呈しているのに対し、図１１（基板１００ｆ）では１．５１ｍｍの反り量を呈しており、本発明によって反りが約２０％低減されていることがわかる。

図１０に示す、樹脂基材層Ｂの繊維束含有率が全層一律である基板１００ｆでは、温度負荷時の反りは、各配線層Ｃにおける残銅率が各配線層間において異なることに起因する、熱膨張量の差によって生じる。基板１００ｆの場合は、残銅率が配線層Ｃ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％と下側になるほど高くなるため、６層の配線層Ｃには、基板１００ｆを上に凸に反らせる力が働く。

これに対して、図２に示す基板１００ｂでは、樹脂基材層Ｂ４の繊維束含有率（６３％）が他の積層基材層の繊維束含有率（７５％）と異なり、樹脂基材層Ｂ４のみが他の樹脂基材層より熱膨張量が大きいため、５層の樹脂基材層Ｂには基板を下に凸に反らせる力が働く。したがって、各配線層Ｃに働く上に凸に反らせる力に対して、各樹脂基材層Ｂに働く下に凸に反らせる力が打ち消す働きを持ち、反りが低減される。

＜反りシミュレーションＮｏ．３＞
図３は基板１００ｃの構成を示す。基板１００ｃは、上部から順にＣ１〜Ｃ６までの６層の配線層を有し、各配線層Ｃの間に、上部から順にＢ１、Ｂ２（ともに積層基材層１０５）、Ｂ３（コア基材層１０４）、Ｂ４、Ｂ５（ともに積層基材層１０５）の５層の樹脂基材層を有している。また各配線層Ｃの残銅率は配線層Ｃ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。これらの配置および構成は、前述した基板１００ｂと同じである。

図３の基板１００ｃは、樹脂基材層Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に繊維束含有率が７５％の基材を用い、下側に位置する最外層の樹脂基材層Ｂ５（図３に※印を付与）のみに繊維束含有率が６３％の基材を用いている。

上記以外の構成、すなわち各配線層Ｃの厚み、各樹脂基材層Ｂの厚みおよび基板の大きさは、基板１００ｂと同じである。また、反りシミュレーションにおける基板の各部材の物性値についても、上述した例と同じである。

図４に、リフロー時の最高温度２６０℃を負荷した場合の反りシミュレーションの結果を示す。図４の結果を図１１の結果と比較すると、図４（基板１００ｃ）では０．８４ｍｍの反り量を呈しているのに対し、図１１（基板１００ｆ）では１．５１ｍｍの反り量を呈しており、本発明によって反りが約４４％低減されていることがわかる。

図３に示す基板１００ｃでは、樹脂基材層Ｂ５の繊維束含有率（６３％）が他の積層基材層の繊維束含有率（７５％）と異なり、樹脂基材層Ｂ５のみが他の樹脂基材層より熱膨張量が大きいため、５層の樹脂基材層Ｂには基板１００ｃを下に凸に反らせる力が働く。したがって、各配線層Ｃに働く上に凸に反らせる力に対して、各樹脂基材層Ｂに働く下に凸に反らせる力が打ち消す働きを持ち、反りが低減される。

基板１００ｃおよび１００ｂは、共にコア基材層１０４の下側の樹脂基材層（Ｂ４、Ｂ５）に、繊維束含有率が異なる樹脂基材層を配置しているが、基板１００ｃは基板１００ｂに比較して、基板の反りを低減する効果が大きい。これは、樹脂基材層の配置に起因するものであり、最外層に繊維束含有率が異なる樹脂基材層を配置した場合に、最も大きな効果が得られる。

＜反りシミュレーションＮｏ．４＞
図５に基板１００ｄの構成を示す。基板１００ｄは、上部から順にＣ１〜Ｃ６までの６層の配線層を有し、各配線層の間に、上部から順にＢ１、Ｂ２（ともに積層基材層１０５）、Ｂ３（コア基材層１０４）、Ｂ４、Ｂ５（ともに積層基材層１０５）の５層の樹脂基材層を有している。また各配線層の残銅率は、Ｃ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。これらの配置および構成は、前述した基板１００ｂと同じである。

図５の基板１００ｄは、樹脂基材層Ｂ１、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５に繊維束含有率が７５％の基材を用い、コア基材層１０４を境にして上側に位置する樹脂基材層Ｂ２（図５に※印を付与）のみに繊維束含有率が８１％の基材を用いている。

上記以外の構成、すなわち各配線層Ｃの厚み、各樹脂基材層Ｂの厚みおよび基板の大きさは、基板１００ｂと同じである。また、反りシミュレーションにおける基板の各部材の物性値についても、上述した例と同じである。

図６に、リフロー時の最高温度２６０℃を負荷した場合の反りシミュレーションの結果を示す。図６の結果を図１１の結果と比較すると、図６（基板１００ｄ）では１．３０ｍｍの反り量を呈しているのに対し、図１１（基板１００ｆ）では１．５１ｍｍの反り量を呈しており、本発明により反りが約１３％低減されていることがわかる。

図６に示す基板１００ｄでは、樹脂基材層Ｂ２の繊維束含有率（８１％）が他の樹脂基材層の繊維束含有率（７５％）と異なり、樹脂基材層Ｂ２のみが他の樹脂基材層より熱膨張量が小さいため、５層の樹脂基材層Ｂには基板を下に凸に反らせる力が働く。したがって、各配線層Ｃに働く上に凸に反らせる力に対して、各樹脂基材層Ｂに働く下に凸に反らせる力が打ち消す働きを持ち、反りが低減される。

＜反りシミュレーションＮｏ．５＞
図７に基板１００ｅの構成を示す。基板１００ｅは、上部から順にＣ１〜Ｃ６までの６層の配線層を有し、各配線層の間に、上部から順にＢ１、Ｂ２（ともに積層基材層１０５）、Ｂ３（コア基材層１０４）、Ｂ４、Ｂ５（ともに積層基材層１０５）の５層の樹脂基材層を有している。各配線層Ｃの残銅率は配線層Ｃ１から順に、３２％、２８％、３７％、４６％、５２％、５４％である。これらの配置および構成は、前述した基板１００ｂと同じである。

図７の基板１００ｅは、樹脂基材層Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５に繊維束含有率が７５％の基材を用い、上側に位置する最外層の樹脂基材層Ｂ１（図７に※印を付与）のみに繊維束含有率が８１％の基材を用いている。

上記以外の構成、すなわち各配線層Ｃの厚み、各樹脂基材層Ｂの厚みおよび基板の大きさは、基板１００ｂと同じである。また、反りシミュレーションにおける基板の各部材の物性値についても、上述した例と同じである。

図８に、リフロー時の最高温度２６０℃を負荷した場合の反りシミュレーションの結果を示す。図８の結果を図１１の結果と比較すると、図８（基板１００ｅ）では１．１９ｍｍの反り量を呈しているのに対し、図１１（基板１００ｆ）では１．５１ｍｍの反り量を呈しており、本発明により約２１％反りが低減されていることがわかる。

図７に示す基板１００ｅでは、樹脂基材層Ｂ１の繊維束含有率（８１％）が他の樹脂基材層の繊維束含有率（７５％）と異なり、樹脂基材層Ｂ１のみが他の樹脂基材層より熱膨張量が小さいため、５層の樹脂基材層Ｂには基板を下に凸に反らせる力が働く。したがって、各配線層Ｃに働く上に凸に反らせる力に対して、各樹脂基材層Ｂに働く下に凸に反らせる力が打ち消す働きを持ち、反りが低減される。

基板１００ｅは基板１００ｄに比較し、基板の反りを低減する効果が大きい。これは、シミュレーションＮｏ．３で説明したのと同様に樹脂基材層の配置に起因するものであり、最外層に繊維束含有率が異なる樹脂基材層を配置した場合に、最も大きな効果が得られる。

表１は、上述した反りシミュレーションＮｏ．１〜Ｎｏ．５の結果の一覧表である。表の各行には、シミュレーションＮｏ．毎に、基板の各配線層（Ｃ１〜Ｃ６）の残銅率（％）、樹脂基材層（Ｂ１〜Ｂ５）の繊維束含有率（％）、および反りの程度が表示されている。

前述したように基板の反りを低減させる方法として、樹脂基材層のうちの１層に、他の樹脂基材層の繊維束含有率より繊維束含有率が小さい樹脂基材層を用いる方法（シミュレーションＮｏ．１、３）と、樹脂基材層のうちの１層に、他の積層基材層の繊維束含有率より繊維束含有率が大きい樹脂基材層を用いる方法（シミュレーションＮｏ．４、５）がある。反りシミュレーションの結果から明らかなように、これらのいずれの方法においても、基板の各配線層Ｃに働く上に凸に反らせる力に対して、各樹脂基材層Ｂに下に凸に反らせる力を持たせ、基板の反りを低減できる。

なお、本実施の形態では、５層の樹脂基材層を持つ基板について説明したが、本発明は
これに限定されるものではない。また本実施の形態では、基板の中央にコア基材層１０４がある場合、すなわち配線層が偶数ある場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、基板の中央にコア基材層１０４がなく、基板が積層基材層１０５だけで構成されている場合、すなわち配線層が奇数ある場合についても、上述した実施の形態と同様の効果を発揮できる。

例えば、基板の中央にある配線層を除いて、基板の下側にある配線層の残銅率の平均値が、上側にある配線層の残銅率の平均値よりも大きい場合、以下のいずれかの方法により、基板の反りを低減できる。
（１）基板の下側の積層基材層１０５のうち少なくとも１層に、他の積層基材層１０５の繊維束含有率より繊維束含有率が小さい樹脂基材層を用いる。
（２）基板の上側の積層基材層１０５のうち少なくとも１層に、他の積層基材層１０５の繊維束含有率より繊維束含有率が大きい樹脂基材層を用いる。

また本実施の形態では、１層の樹脂基材層の繊維束含有率を、その層を除く他の樹脂基材層の繊維束含有率と異ならせる場合について説明したが、これに限定されない。本発明は、２層以上の樹脂基材層の繊維束含有率を、それらの層を除く他の樹脂基材層の繊維束含有率と異ならせる場合にも適用できる。

本発明の多層配線基板は、携帯電子機器をはじめ、デジタルモバイル商品などの電子回路形成のために搭載される配線基板として、多くの用途に適用できる。

本発明の実施の形態に係る多層配線基板の構成を示す断面図 図１の多層配線基板の反りシミュレーションの結果を示した図 本発明の実施の形態に係る多層配線基板の他の構成を示す断面図 図３の多層配線基板の反りシミュレーションの結果を示した図 本発明の実施の形態に係る多層配線基板の更に他の構成を示す断面図 図５の多層配線基板の反りシミュレーションの結果を示した図 本発明の実施の形態に係る多層配線基板の更に他の構成を示す断面図 図７の多層配線基板の反りシミュレーションの結果を示した図 全層ビルドアップ構造の多層配線基板の基本構成を示す断面図 従来の多層配線基板の構成を示す断面図 図１０の多層配線基板の反りシミュレーションの結果を示した図

符号の説明

Ｂ１〜Ｂ５ 樹脂基材層
Ｃ１〜Ｃ６ 配線層
１００ｂ〜１００ｅ 多層配線基板
１０１ 銅配線
１０２ 繊維束
１０３ 樹脂
１０４ コア基材層
１０５ 積層基材層
１０８ ダミーパターン

Claims (7)

1. 導電材料からなる配線と絶縁性の樹脂で構成されたｎ（ｎは４以上の整数）層の配線層と、繊維束に絶縁性の樹脂が含浸された（ｎ−１）層の樹脂基材層とが、交互に重なり合う状態で積層された多層配線基板であって、
   前記（ｎ−１）層の樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、他の層の繊維束含有率と異なることを特徴とする多層配線基板。
2. ｎは偶数であり、
   かつｎ／２番目の前記樹脂基材層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ／２）番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ／２＋１）番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値よりも大きく、
   １番目から（ｎ／２−１）番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
3. 前記１番目の樹脂基材層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板。
4. ｎは奇数であり、
   かつ（ｎ＋１）／２番目の前記配線層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ-１）／２番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ＋３）／２番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値より大きく、
   １番目から（ｎ−１）／２番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
5. ｎは偶数であり、
   かつｎ／２番目の前記樹脂基材層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ／２）番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ／２＋１）番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値よりも小さく、
   １番目から（ｎ／２−１）番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
6. 前記１番目の樹脂基材層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の多層配線基板。
7. ｎは奇数であり、
   かつ（ｎ＋１）／２番目の前記配線層を境として、一方の実装面から数えて１番目から（ｎ−１）／２番目までの前記配線層の残銅率の平均値が、（ｎ＋３）／２番目からｎ番目までの前記配線層の残銅率の平均値より小さく、
   １番目から（ｎ−１）／２番目までの前記樹脂基材層のうち少なくとも１層の繊維束含有率が、前記他の層の繊維束含有率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。

Images