JP2014123664A - 配線基板、それを用いた実装構造体、配線基板の製造方法、絶縁材料および絶縁材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる、配線基板、その実装構造体、配線基板の製造方法、絶縁材料および絶縁材料の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一形態にかかる配線基板３は、一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子１５および第１粒子１５同士の間隙Ｇに配された樹脂部１８を有する第１絶縁層１３と、第１絶縁層１３の一主面側に配された導電層１１とを備える。したがって、第１絶縁層１３によって配線基板３を低熱膨張率かつ高剛性とすることができるため、電子部品２の実装時や作動時における配線基板３の反りを低減し、ひいては電気的信頼性に優れた実装構造体１を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器（たとえば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ機器およびその周辺機器）に使用される配線基板、それを用いた実装構造体、配線基板の製造方法、絶縁材料および絶縁材料の製造方法に関するものである。

従来、電子部品を配線基板に実装してなる実装構造体が、電子機器に用いられている。

この配線基板として、例えば、特許文献１には、フィラーが分散された樹脂からなる絶縁層と該絶縁層の上に形成された配線層（導電層）とを備えた配線基板が記載されている。

一般的に、このような配線基板は電子部品よりも熱膨張率が大きいため、電子部品の実装時や作動時に熱が実装構造体に加わると、配線基板と電子部品との熱膨張量の違いに起因した熱応力が配線基板に加わって、配線基板が反ることがある。その結果、配線基板と電子部品との接続部に応力が加わるため、配線基板と電子部品との接続信頼性が低下し、実装構造体の電気的信頼性が低下しやすくなる。

したがって、電気的信頼性に優れた実装構造体を提供することが望まれている。

特開２０１０−１０６３９号公報

本発明は、電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる、配線基板、それを用いた実装構造体、配線基板の製造方法、絶縁材料および絶縁材料の製造方法を提供することによって上記要求を解決する。

本発明の一形態にかかる配線基板は、一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子および該第１粒子同士の間隙に配された樹脂部を有する第１絶縁層と、該第１絶縁層の一主面側に配された導電層とを備える。

本発明の一形態にかかる実装構造体は、上記配線基板と、該配線基板に実装された電子部品とを備える。

本発明の一形態にかかる配線基板の製造方法は、ジルコニアからなる複数の第１粒子および該第１粒子が分散した溶剤を含むスラリーを準備する工程と、該スラリーを支持体上に塗布する工程と、前記スラリーから前記溶剤を蒸発させて、前記第１粒子を前記支持体上に残存させる工程と、前記支持体上に残存した前記第１粒子を加熱して、前記第１粒子同士の一部を互いに接続させる工程と、一部が互いに接続した前記第１粒子同士の間隙に樹脂部を形成することによって、前記複数の第１粒子および前記樹脂部を有する第１絶縁層を形成する工程と、該第１絶縁層の一主面側に導電層を形成する工程とを備える。

本発明の一形態にかかる絶縁材料は、一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子と、該第１粒子同士の間隙に配された樹脂部とを備える。

本発明の一形態にかかる絶縁材料の製造方法は、ジルコニアからなる複数の第１粒子および該第１粒子が分散した溶剤を含むスラリーを準備する工程と、該スラリーを支持体上に塗布する工程と、前記スラリーから前記溶剤を蒸発させて、前記第１粒子を前記支持体上に残存させる工程と、前記支持体上に残存した前記第１粒子を加熱して、前記第１粒子同士の一部を互いに接続させる工程と、一部が互いに接続した前記第１粒子同士の間隙に樹脂部を形成する工程とを備える。

本発明の一形態にかかる配線基板によれば、第１絶縁層によって配線基板を低熱膨張率かつ高剛性とすることができるため、電子部品の実装時や作動時における配線基板の反りを低減し、ひいては電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。

本発明の一形態にかかる実装構造体によれば、上記配線基板を備えるため、電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。

本発明の一形態にかかる配線基板の製造方法によれば、上記配線基板を作製することができるため、電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。

本発明の一形態にかかる絶縁材料によれば、上記配線基板を作製することができるため、電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。

本発明の一形態にかかる絶縁材料の製造方法によれば、上記配線基板を作製することができるため、電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＲ１部分を拡大して示した断面図である。 （ａ）は、図１（ｂ）のＲ２部分を拡大して示した断面図であり、（ｂ）は、図１（ｂ）のＲ３部分を拡大して示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図である。 （ａ）は、図３（ｂ）のＲ４部分を拡大して示した断面図であり、（ｂ）は、図４（ａ）のスラリーを拡大して示した断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図であり、（ｂ）は、図５（ａ）の粉末層を拡大示した断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）の無機絶縁部を拡大して示した断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図であり、（ｂ）は、図７（ａ）第１絶縁層を拡大して示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る配線基板を備えた実装構造体を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１（ａ）に示した実装構造体１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、コンピュータ装置また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。この実装構造体１は、電子部品２と、電子部品２が実装された配線基板３とを含んでいる。

電子部品２は、例えばＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子であり、配線基板３に半田等の導電材料からなるバンプ４を介してフリップチップ実装されている。この電子部品２は、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、窒化ガリウムまたは炭化珪素等の半導体材料により形成されている。電子部品２の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。また、電子部品２の主面方向（ＸＹ平面方向）および厚み方向（Ｚ方向）への熱膨張率は、例えば２ｐｐｍ／℃以上７ｐｐｍ／℃以下である。なお、電子部品２の熱膨張率は、市販のＴＭＡ（Thermo-Mechanical Analysis）装置を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１９７−１９９１に準じた測定方法により測定される。以下、各部材の熱膨張率は、電子部品２と同様に測定される。

配線基板３は、電子部品２を支持するとともに、電子部品２を駆動もしくは制御するための電源や信号を電子部品２へ供給する機能を有するものである。この配線基板３は、コア基板５と、コア基板５の上下面に形成された一対のビルドアップ層６とを含んでいる。

コア基板５は、配線基板３の剛性を高めつつ一対のビルドアップ層６間の導通を図るものである。このコア基板５は、ビルドアップ層６を支持する基体７と、基体７を厚み方向に貫通したスルーホール内に配された筒状のスルーホール導体８と、スルーホール導体８に取り囲まれた柱状の絶縁体９とを含んでいる。

基体７は、配線基板３を高剛性かつ低熱膨張率とするものである。この基体７は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂と樹脂に被覆されたガラスクロス等の基材と樹脂中に分散した酸化ケイ素等からなるフィラー粒子とを含む。基体７の厚みは、例えば０．０４ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

スルーホール導体８は、一対のビルドアップ層６同士を電気的に接続するものである。このスルーホール導体８は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料によって形成することができる。

絶縁体９は、スルーホール導体８に取り囲まれた空間を埋めるものである。この絶縁体９は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料によって形成することができる。

一方、コア基板５の上下面には、上述した如く、一対のビルドアップ層６が形成されている。一対のビルドアップ層６のうち、一方のビルドアップ層６は、バンプ４を介して電子部品２と接続し、他方のビルドアップ層６は、例えば半田ボール（図示せず）を介して外部回路と接続する。

ビルドアップ層６は、基体７上に積層された複数の絶縁層１０と、基体７上または絶縁層１０上に部分的に配された複数の導電層１１と、絶縁層１０を厚み方向に貫通した複数のビア導体１２とを含んでいる。

絶縁層１０は、厚み方向または主面方向に離れた導電層１１同士の絶縁部材や主面方向に離れたビア導体１２同士の絶縁部材として機能するものである。絶縁層１０の詳細については後述する。

導電層１１は、厚み方向または主面方向に互いに離れて回路パターンをなしており、接地用配線、電力供給用配線または信号用配線等の配線として機能するものである。導電層１１は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料からなる。また、導電層１１の厚みは、３μｍ以上２０μｍ以下であり、導電層１１の厚み方向および主面方向への熱膨張率は、例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下である。また、導電層１１のヤング率は、例えば７０ＧＰａ以上１５０以下ＧＰａである。なお、導電層１１のヤング率は、ＭＴＳ社製ナノインデンターＸＰを用いて、ＩＳＯ１４５７７−１：２００２に準じた方法で測定される。以下、各部材のヤング率は、導電層１１と同様に測定される。

ビア導体１２は、厚み方向に互いに離れた導電層１１同士を電気的に接続するものである。このビア導体１２は、導電層１１と同様の材料からなり、同様の特性を有する。また、ビア導体１２は、コア基板５に向って径が細くなる柱状に形成されている。ビア導体１２の幅は、例えば１０μｍ以上７５μｍ以下である。

次に、絶縁層１０について詳細に説明する。

絶縁層１０は、コア基板５と反対側に配された第１絶縁層１３と、コア基板５側に配された第２絶縁層１４とを含んでいる。第１絶縁層１３のコア基板５と反対側の一主面の一部には、導電層１１が配されており、第１絶縁層１３の一主面の他の部分には、隣接する絶縁層１０の第２絶縁層１４の一部が配されている。

第１絶縁層１３は、コア基板５と反対側の一主面の一部に導電層１１が配されており、導電層１１の支持部材として機能するものである。第１絶縁層１３の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。第１絶縁層１３のヤング率は、例えば１０ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下である。また、第１絶縁層１３の厚み方向および主面方向への熱膨張率は、例えば０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である。

第１絶縁層１３は、図１（ｂ）ないし図２（ｂ）に示すように、一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子１５と、第１粒子１５を挟んで互いに離れた、平均粒径が第１粒子１５よりも大きい、無機絶縁材料からなる複数の第２粒子１６と、第２粒子１６同士の間に配された、平均粒径が第１粒子１５よりも大きく第２粒子１６よりも小さい、無機絶縁材料からなる複数の第３粒子１７と、第１粒子１５同士の間隙Ｇに配された樹脂部１８とを有する。第１粒子１５、第２粒子１６および第３粒子１７は、第１絶縁層１３において無機絶縁部１９を構成している。

第１粒子１５は、一部で互いに接続することによって、間隙Ｇが形成された多孔質体を構成しており、３次元網目状構造をなしている。本実施形態においては、第１粒子１５同士の接続部２０は、括れ状であり、ネック構造をなしている。ジルコニアからなる第１粒子１５は、ジルコニアを主成分として９０質量％以上含んでいればよく、不純物を含んでいても構わない。第１粒子１５は、例えば球状である。第１粒子１５の平均粒径は、２０ｎｍ以下であることが望ましく、さらには１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが望ましい。また、第１粒子１５の各方向への熱膨張率は、８ｐｐｍ／℃以上１２ｐｐｍ／℃以下であり、第１粒子１５のヤング率は、１８０ＧＰａ以上２２０ＧＰａ以下である。また、無機絶縁部１９における第１粒子１５の含有割合は、例えば５体積％以上４０体積％以下である。

なお、第１粒子１５の平均粒径は、配線基板３の厚み方向への断面において、各粒子の粒径の平均値を算出することによって測定することができる。また、無機絶縁部１９における第１粒子１５の含有割合は、配線基板３の厚み方向への断面において、無機絶縁部１
９において第１粒子１５が占める面積の割合を含有割合（体積％）とみなすことによって測定することができる。以下、各部材の平均粒径および含有割合は、第１粒子１５と同様に測定される。

第２粒子１６は、例えば、酸化ケイ素またはコージェライト等の無機絶縁材料からなり、中でも酸化ケイ素からなることが望ましい。酸化ケイ素からなる第２粒子１６は、酸化ケイ素を主成分として９０質量％以上含んでいればよく、不純物を含んでいても構わない。第２粒子１６は、例えば球状である。第２粒子１６の平均粒径は、０．５μｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。また、第２粒子１６の各方向への熱膨張率は、０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下であり、第２粒子１６のヤング率は、１０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下である。また、無機絶縁部１９における第２粒子１６の含有割合は、例えば５０体積％以上９０体積％以下である。

第３粒子１７は、酸化ケイ素からなることが望ましい。酸化ケイ素からなる第３粒子１７は、酸化ケイ素を主成分として９０質量％以上含んでいればよく、不純物を含んでいても構わない。第３粒子１７は、例えば球状である。第３粒子１７の平均粒径は、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましく、さらには、３０ｎｍ以上６０ｎｍ以下であることが望ましい。また、第３粒子１７の熱膨張率およびヤング率は、第２粒子１６と同様である。また、無機絶縁部１９における第３粒子１７の含有割合は、例えば５体積％以上４５体積％以下である。

間隙Ｇは、開気孔であり、第１絶縁層１３の他主面に開口を有する。また、第１粒子１５が多孔質体を構成しており、３次元網目状構造をなしていることから、間隙Ｇの少なくとも一部は、第１絶縁層１３の厚み方向への断面において、第１粒子１５に取り囲まれている。この間隙Ｇには、第２絶縁層１４の一部が入り込んでなる樹脂部１８が配されている。なお、第１絶縁層１３における樹脂部１８の含有割合は、例えば１０体積％以上５０体積％以下である。

第２絶縁層１４は、絶縁層１０において接着部材として機能するものである。また、第２絶縁層１４は、その一部がコア基板５側に配された導電層１１同士の間に配されており、主面方向に離れた導電層１１同士の絶縁部材として機能するものである。また、第２絶縁層１４は、第１絶縁層１３よりもヤング率が小さく弾性変形しやすいため、配線基板３におけるクラックの発生を抑制するものである。第２絶縁層１４の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。第２絶縁層１４のヤング率は、例えば０．２ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下である。第２絶縁層１４の厚み方向および主面方向への熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下である。

この第２絶縁層１４は、図１（ｂ）に示すように、樹脂２１と樹脂２１中に分散した複数のフィラー粒子２２とを含んでいる。

樹脂２１は、第２絶縁層１４において接着部材として機能するものである。この樹脂２１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、ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂またはポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。樹脂２１のヤング率は、例えば０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下である。樹脂２１の厚み方向および主面方向への熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下である。

フィラー粒子２２は、第２絶縁層１４を低熱膨張率かつ高剛性とするものである。このフィラー粒子２２は、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムまたは炭酸カルシウム等の無機絶縁材料からなる。フィラー粒子２２の平均
粒径は、例えば０．５μｍ以上５μｍ以下である。フィラー粒子２２の熱膨張率は、例えば０ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下である。第２絶縁層１４におけるフィラー粒子２２の含有割合は、例えば３体積％以上６０体積％以下である。

ここで、本実施形態において、第１絶縁層１３は、図１（ｂ）ないし図２（ｂ）に示すように、一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子１５と、第１粒子１５同士の間隙Ｇに配された樹脂部１８とを有する。

その結果、樹脂部１８よりも低熱膨張率かつ高ヤング率であるジルコニアからなる複数の第１粒子１５同士が一部で互いに接続して拘束しあうことから、後述する第２絶縁層１４で樹脂２１中に分散したフィラー粒子２２のように流動しないため、第１絶縁層１３を低熱膨張率かつ高剛性とすることができ、ひいては配線基板３を低熱膨張率かつ高剛性とすることができる。

したがって、配線基板３を低熱膨張率とすることによって、配線基板３と電子部品２との熱膨張率の差を低減して配線基板３に加わる熱応力を低減するとともに、配線基板３を高剛性とすることによって、熱応力に対して配線基板３を反りにくくすることができる。それ故、電子部品２の実装時や作動時における配線基板３の反りを低減し、配線基板３と電子部品２との接続信頼性を高めることができるため、電気的信頼性に優れた実装構造体１を得ることができる。また、電子部品２の実装時における配線基板３の反りを低減することによって、電子部品２に配線基板３を実装する際の不良を低減することができる。

また、複数の第１粒子１５は、例えば酸化ケイ素等の無機絶縁材料よりも高ヤング率であるジルコニアから構成されているため、第１絶縁層１３を高剛性とすることができる。その結果、熱応力や機械的な応力が第１絶縁層１３に加わった際に、第１絶縁層１３におけるクラックの発生を低減し、このクラックに起因した導電層１１の断線を抑制することができる。

一方、第１粒子１５よりも弾性変形しやすい樹脂部１８が第１粒子１５同士の間隙Ｇに配されていることから、第１絶縁層１３に加わった応力が緩和されるため、第１絶縁層１３におけるクラックの発生を抑制できる。

また、本実施形態の配線基板３は、図１（ｂ）ないし図２（ｂ）に示すように、第１絶縁層１４を厚み方向に貫通したビア孔Ｖ（貫通孔）の内壁に接しているとともに導電層１１に接続したビア導体１２（貫通導体）を備え、ビア孔Ｖの内壁には、第１粒子１５が露出している。その結果、ビア孔Ｖの内壁に露出した第１粒子１５が例えば酸化ケイ素等と比較して耐薬品性の高いジルコニアからなるため、ビア導体１２を形成する際の薬品に起因した第１粒子１５同士の接続部２０の破壊を抑制し、接続部２０を強固なものとすることができる。また、ビア孔Ｖの内壁は、露出した第１粒子１５の一部からなる複数の第１凸部２３を有する。

また、ビア孔Ｖの内壁は、露出した第２粒子１６の一部からなる複数の第２凸部２４を有する。その結果、アンカー効果によってビア孔Ｖの内壁とビア導体１２との接着強度を高めることができる。また、第１粒子１５の耐薬品性が高いため、第１粒子１５同士の接続部２０を強固にすることによって、ビア孔Ｖの内壁と第２凸部２４との接着強度を高めることができ、上述したアンカー効果を高めることができる。

また、ビア孔Ｖの内壁は、露出した第３粒子１７の一部からなる複数の第３凸部２５を有する。その結果、アンカー効果によってビア孔Ｖの内壁とビア導体１２との接着強度を高めることができる。また、第１粒子１５の耐薬品性が高いため、第１粒子１５同士の接
続部２０を強固にすることによって、ビア孔Ｖの内壁と第３凸部２５との接着強度を高めることができ、上述したアンカー効果を高めることができる。

また、導電層１１は、第１絶縁層１３の一主面に接しており、第１絶縁層１３の一主面には、第１粒子１５が露出している。その結果、第１絶縁層１３の一主面に露出した第１粒子１５が例えば酸化ケイ素等と比較して耐薬品性の高いジルコニアからなるため、導電層１１を形成する際の薬品に起因した第１粒子１５同士の接続部２０の破壊を抑制することができる。それ故、第１絶縁層１３の一主面と導電層１１との接着強度を高めることができるため、第１絶縁層１３の一主面と導電層１１との剥離に起因した導電層１１の断線を低減することができる。

また、本実施形態の配線基板３は、樹脂２１と樹脂２１中に分散したフィラー粒子２２とを有し、第１絶縁層１３の他主面側に配された第２絶縁層１４を備え、樹脂部１８は、第２絶縁層１４の一部が入り込んでなる。その結果、上述した如く樹脂部１８によって第１絶縁層１３におけるクラックの発生を抑制することができる。さらに、第２絶縁層１４の一部が第１絶縁層１３の間隙Ｇに入り込んでいるため、アンカー効果によって、第１絶縁層１３と第２絶縁層１４との接着強度を高めることができる。したがって、第１絶縁層１３と第２絶縁層１４との剥離を抑制することができるため、電子部品２の実装時や作動時に配線基板３に熱が加わった際に、配線基板３内部に含まれる水分がこの剥離した箇所で膨張することを抑制し、剥離部分におけるこの膨張に起因したクラックの発生を抑制することができる。それ故、このクラックに起因した導電層１１の断線やイオンマイグレーションによる短絡を抑制することができる。

また、第１絶縁層１３は、第１粒子１５を挟んで互いに離れた、平均粒径が第１粒子１５よりも大きい、無機絶縁材料からなる複数の第２粒子１６を有する。その結果、第２粒子１６の平均粒径が大きいことから、第１絶縁層１３に生じたクラックが第２粒子１６を迂回するためのエネルギーを増加させるため、クラックの伸長を抑制することができる。また、複数の第２粒子１６は、一般的に樹脂材料等と比較して硬度の高い無機絶縁材料からなるため、クラックの伸長をより抑制することができる。

また、第２粒子１６は、酸化ケイ素からなることが望ましい。その結果、酸化ケイ素はジルコニアと比較して低誘電正接、低誘電率であることから、配線基板３の信号伝送特性を高めることができる。また、酸化ケイ素はジルコニアと比較して低熱膨張率であることから、配線基板３を低熱膨張率とすることができる。

また、第１絶縁層１３は、第２粒子１６同士の間に配された、平均粒径が第１粒子１５よりも大きく第２粒子１６よりも小さい、無機絶縁材料からなる複数の第３粒子１７を有する。その結果、平均粒径が第２粒子１６よりも小さい第３粒子１７を第２粒子１６同士の間に配することができる。さらに、第３粒子１７の平均粒径が第１粒子１５の平均粒径よりも大きいことから、第１絶縁層１３に生じたクラックが第３粒子１７を迂回するためのエネルギーを増加させるため、第２粒子１６同士の間におけるクラックの伸長を抑制することができる。また、第３粒子１７は、無機絶縁材料からなるため、クラックの伸長をより抑制することができる。

また、第３粒子１７は、酸化ケイ素からなることが望ましい。その結果、配線基板３の信号伝送特性を高めるとともに、配線基板３を低熱膨張率とすることができる。

この第３粒子１７は、一部で互いに接続していることが望ましい。その結果、一般的に樹脂材料よりも低熱膨張率かつ高ヤング率である無機絶縁材料からなる複数の第３粒子１７同士が一部で互いに接続して拘束しあうことから、第１絶縁層１３をより低熱膨張率かつ高剛性とすることができる。

第１粒子１５の平均粒径は、２０ｎｍ以下であることが望ましい。その結果、第１粒子１５の平均粒径が微小であるため、第１絶縁層１３を緻密なものとして高剛性かつ低熱膨張率とすることができるとともに、後述するように、第１絶縁層１３を作製する際に第１粒子１５同士を容易に接続することができる。

第２粒子１６の平均粒径は、０．５μｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。その結果、第２粒子１６の平均粒径が大きいため、第１絶縁層１３におけるクラックの伸長をより抑制することができる。

第３粒子１７の平均粒径は、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。その結果、第３粒子１７を第２粒子１６同士の間に良好に配することができるとともに、第２粒子１６同士の間におけるクラックの伸長をより抑制することができる。また、第３粒子１７の平均粒径が１００ｎｍ以下であることから、後述するように、第１絶縁層１３を作製する際に第２粒子１６同士を容易に接続することができる。

次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図３ないし図９を参照しつつ説明する。

（１）図３（ａ）に示すように、コア基板５を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

プリプレグを硬化させてなる基体７と基体７の上下に配された銅等の金属箔とからなる積層板を準備する。次に、サンドブラスト加工、レーザー加工またはドリル加工を用いて、積層板にスルーホールを形成する。次に、例えば無電解めっき法、電解めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて、スルーホール内に導電材料を被着させてスルーホール導体８を形成する。次に、スルーホール導体８の内側に未硬化樹脂を充填して硬化させることによって、絶縁体９を形成する。次に、例えば無電解めっき法、電解めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて、絶縁体９上に導電材料を被着させた後、フォトリソグラフィー法およびエッチング法等を用いて、基体７上の金属箔および導電材料をパターニングして導電層１１を形成する。その結果、コア基板５を作製することができる。

（２）図３（ｂ）ないし図７（ｂ）に示すように、例えば銅箔等の金属箔からなる支持体２６と、支持体２６上に配された第１絶縁層１３と、第１絶縁層１３上に配された未硬化の樹脂層前駆体２７とを含む積層シート２８を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、図３（ｂ）ないし図４（ｂ）に示すように、第１粒子１５、第２粒子１６、第３粒子１７、および粒子１５〜１７（第１粒子１５ないし第３粒子１７）が分散した溶剤２９を有するスラリー３０を準備し、スラリー３０を支持体２６の一主面に塗布する。次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、スラリー３０から溶剤２６を蒸発させて、支持体２６上に粒子１５〜１７を残存させて、粒子１５〜１７からなる粉末層３１を形成する。この残存した粒子１５〜１７は、近接箇所で互いに接触している。次に、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、残存した粒子１５〜１７を加熱して、隣接する第１粒子１５同士を近接箇所で接続させることによって、無機絶縁部１９を形成する。次に、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、第１絶縁層１３上に樹脂層前駆体２７を積層し、積層された第１絶縁層１３および樹脂層前駆体２７を厚み方向に加熱加圧することによって、樹脂層前駆体２７の一部を間隙Ｇ内に充填する。その結果、積層シート２８を作製することができる。

スラリー３０における溶剤２６の含有割合は、例えば５０％体積以上９０体積％以下である。溶剤２６は、例えばメタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノプロピルエーテル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジメチルアセトアミドまたはこれらから選択された２種以上の混合物を含んだ有機溶剤等を用いることができる。

溶剤２６を蒸発させる際におけるスラリー３０の乾燥は、例えば加熱および風乾により行なわれる。乾燥温度は、例えば、２０℃以上溶剤２６の沸点未満であり、乾燥時間は、例えば２０秒以上３０分以下である。

ここで、本実施形態においては、平均粒径が第１粒子１５よりも大きい第２粒子１６によって、スラリー３０における粒子１５〜１７の隙間を低減できるため、溶剤２６を蒸発させて形成する粉末層３１の収縮を低減できる。したがって、主面方向へ大きく収縮しやすい平板状である粉末層３１の収縮を低減することで、粉末層３１における厚み方向に沿ったクラックの発生を低減することができる。また、粉末層３１にクラックが生じたとしても、第１粒子１５よりも平均粒径の大きい第２粒子１６によってクラックの伸長を抑制することができる。

また、本実施形態においては、平均粒径が第１粒子１５よりも大きく第２粒子１６よりも小さい第３粒子１７が、第２粒子１６同士の間に配されるため、スラリー３０の第２粒子１６同士の間における粒子１５〜１７の隙間をさらに低減し、粉末層３１の第２粒子１６同士の間における収縮を低減することができる。その結果、粉末層３１の第２粒子１６同士の間におけるクラックの発生を低減することができる。また、粉末層３１の第２粒子１６同士の間にクラックが生じたとしても、第１粒子１５よりも平均粒径の大きい第３粒子１７によってクラックの伸長を抑制することができる。

第１粒子１５同士を接続させる際の加熱温度は、１００℃以上２５０℃以下であることが望ましい。また、加熱時間は、０．５時間以上２４時間以下であることが望ましい。

ここで、本実施形態において、第１粒子１５の平均粒径が２０ｎｍ以下と微小であると、加熱温度が１００℃以上２５０℃以下と低温であっても、第１粒子１５同士を接続することができる。これは、第１粒子１５が微小であることから、第１粒子１５の原子、特に表面の原子が活発に運動するため、このような低温下でも第１粒子１５同士が強固に接続すると推測される。なお、第１粒子１５同士を接続することができる温度は、例えば第１粒子１５の平均粒径を２０ｎｍ以下に設定した場合は１５０℃程度であり、第１粒子１５の平均粒径をさらに小さくすることによってさらに低い温度とすることができる。

また、このように低温で加熱することによって、第１粒子１５の粒子形状を保持しつつ、第１粒子１５同士を近接領域のみで接続することができる。その結果、接続部２０においてネック構造を形成するとともに、開気孔の間隙Ｇを容易に形成することができる。また、このように低温で加熱することによって、第１粒子１５同士の接続に加わる熱応力を低減し、熱応力によるクラックの発生を抑制することができる。

また、第３粒子１７においても、平均粒径が１００ｎｍ以下と微小であると、このような低温であっても、第３粒子１７同士を接続することができる。これは、第１粒子１５と同様の理由によると推測される。このように第３粒子１７同士を接続させるために、第３粒子１７としては酸化ケイ素からなるものを用いることが望ましい。なお、第３粒子１７同士を接続することができる温度は、例えば、第３粒子１７の平均粒径を１００ｎｍ以下
に設定した場合は２５０℃程度である。

積層された第１絶縁層１３および樹脂層前駆体２７を加熱加圧する際の加圧圧力は、例えば０．５ＭＰａ以上２ＭＰａ以下であり、加圧時間は、例えば６０秒以上１０分以下であり、加熱温度は、例えば８０℃以上１４０℃以下である。なお、この加熱温度は、樹脂層前駆体２７の硬化開始温度未満であるため、樹脂層前駆体２７を未硬化の状態で維持することができる。

（３）図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、コア基板５上に積層シート２８を積層して絶縁層１０を形成し、絶縁層１０に導電層１１およびビア導体１２を形成する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、図８（ａ）に示すように、樹脂層前駆体２７をコア基板５に接しつつ、コア基板５上に積層シート２８を積層し、積層されたコア基板５および積層シート２８を厚み方向に加熱加圧することによって、コア基板５に積層シート２８を接着させた後、樹脂層前駆体２７の硬化開始温度以上、熱分解温度未満の温度で加熱することによって樹脂層前駆体２７を硬化させて第２絶縁層１４とする。この際、間隙Ｇに入り込んでいた樹脂層前駆体２７の一部が間隙Ｇに配された樹脂部１８となる。次に、図８（ｂ）に示すように、例えば塩化第二鉄溶液または塩化銅溶液等のエッチング液および洗浄液等の第１薬品を用いたエッチング法によって、第１絶縁層１３から支持体１５を化学的に剥離した後、レーザー加工等によって、絶縁層１０を厚み方向に貫通するとともに導電層１１を露出したビア孔Ｖを形成する。次に、過マンガン酸溶液等のデスミア液等の第２薬品を用いた湿式デスミア法によって、レーザー加工等によってビア孔内に生じたスミア（樹脂の残渣）を除去する（デスミア処理）。次に、無電解めっき法および電気めっき法を用いたセミアディティブ法によって、絶縁層１０上に所望のパターンの導電層１１を形成するとともに、ビア孔Ｖ内にビア導体１２を形成する。このセミアディティブ法においては、例えば塩化第二鉄溶液または塩化銅溶液等のエッチング液およびめっき液等の第３薬品が用いられる。

なお、積層されたコア基板５および積層シート２８を加熱加圧する際の各条件は、工程（２）の加熱加圧と同様である。

ところで、第１薬品ないし第３薬品による処理を行なうと、第１絶縁層１３の第１主面またはビア孔Ｖの内壁に露出した第１粒子１５に第１薬品ないし第３薬品が触れる。仮に、この第１薬品ないし第３薬品が第１粒子１５を溶解すると、第１粒子１５同士の接続部２０が破壊され、第１絶縁層１３の第１主面から導電層１１が剥離しやすくなり、また、ビア孔Ｖの内壁からビア導体１２が剥離しやすくなる。特に第２薬品は様々な材料を溶解しやすい。

一方、本実施形態においては、第１粒子１５が耐薬品性の高いジルコニアからなるため、第１薬品ないし第３薬品による第１粒子１５の溶解を抑制することができるため、第１粒子１５同士の接続部２０の破壊を抑制し、接続部２０を強固なものとすることができる。

また、本実施形態においては、レーザー加工によってビア孔Ｖを形成しているため、ビア孔Ｖの内壁に粒子１５〜１７の一部を突出させて、第１凸部２３ないし第３凸部２５を形成することができる。

このようなレーザー加工の条件としては、例えば、以下の条件を用いることができる。炭酸ガスレーザー（波長：１０．６μｍ）を用いる場合には、レーザー光の１パルス(シ
ョット)当たりのエネルギーを例えば２０ｍＪ(ミリジュール)以上１００ｍＪ以下とし、
レーザー光のパルス幅を例えば１０μｓ(マイクロ秒)以上２００μｓ以下とし、レーザー光のショット数を例えば１以上５以下とすればよい。

また、ＹＡＧレーザー（波長：３５５ｎｍ）を用いる場合には、１パルス(ショット)当たりのエネルギーを例えば２０μＪ(マイクロジュール)以上１００μＪ以下とし、レーザー光のパルス幅を例えば５ｎｓ(ナノ秒)以上２００ｎｓ以下とし、レーザー光のショット数を例えば３以上２０以下とすればよい。

（４）図９（ａ）および図９（ｂ）に示すように、絶縁層１０上に積層シート２８を積層してさらに絶縁層１０を形成し、この絶縁層１０に導電層１１およびビア導体１２を形成することによって、コア基板５上にビルドアップ層６を形成し、配線基板３を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、図９（ａ）に示すように、樹脂層前駆体２７を絶縁層１０に接しつつ、絶縁層１０上に積層シート２８を積層し、積層された絶縁層１０および積層シート２８を厚み方向に加熱加圧することによって、絶縁層１０に積層シート２８を接着させた後、樹脂層前駆体２７を硬化開始温度以上、熱分解温度未満の温度で加熱することによって、樹脂層前駆体２７を硬化させて第２絶縁層１４とする。その結果、絶縁層１０上にさらに絶縁層１０を形成することができる。次に、図９（ｂ）に示すように、工程（３）と同様の方法で、新たに形成した絶縁層１０に導電層１１およびビア導体１２を形成する。なお、本工程を繰り返すことによって、ビルドアップ層６をより多層化することができる。

（５）配線基板３に対してバンプ４を介して電子部品２をフリップチップ実装することにより、図１（ａ）に示した実装構造体１を作製する。なお、電子部品２は、ワイヤボンディングによって配線基板３と電気的に接続してもよいし、あるいは、配線基板３に内蔵させてもよい。

本発明は、上述の実施形態に限定されず、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、組合せ等が可能である。

例えば、上述した本発明の実施形態においては、本発明に係る絶縁材料を配線基板３の第１絶縁層１３として用いた構成を例に説明したが、本発明に係る絶縁材料は一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子１５と第１粒子１５同士の間隙Ｇに配された樹脂部１８とを備えていれば、他の用途に用いても構わない。例えば、本発明に係る絶縁材料を磁性材料として用いてもよい。この場合、上述した第２粒子１６の代わりにフェライト等の磁性材料からなる第４粒子１６を用いればよい。第４粒子の構成は、例えば第２粒子１６と同様の構成とすることができ、第４粒子以外の構成は、例えば第１絶縁層１３と同様の構成とすることができる。

また、上述した本発明の実施形態においては、配線基板３の例としてコア基板５およびビルドアップ層６からなるビルドアップ多層基板を挙げたが、配線基板３としては、ビルドアップ多層基板以外にも、例えばコアレス基板等の他の構成の基板も含まれる。

また、上述した本発明の実施形態においては、第１絶縁層１３をビルドアップ層６に適用した構成を例に説明したが、第１絶縁層１３を基体７に適用しても構わない。この場合、スルーホール（貫通孔）の内壁の構造は、上述したビア孔Ｖの内壁の構造と同様であっても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、１つのビルドアップ層６が絶縁層１０を２層含む構成を例に説明したが、１つのビルドアップ層６は絶縁層１０を３層以上含んで
いても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、第１絶縁層１３の一主面に導電層１１が接した構成を例に説明したが、第１絶縁層１３の一主面と導電層１１との間に樹脂層等が介在されていても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、無機絶縁部１９が第１粒子１５ないし第３粒子１７を含む構成を例に説明したが、無機絶縁部１９は、少なくとも第１粒子１５を含んでいればよく、第２粒子１６または第３粒子１７を含んでいなくてもよいし、他の粒子を含んでいてもよい。

また、上述した本発明の実施形態においては、工程（２）において金属箔からなる支持体２６を用いた構成を例に説明したが、ＰＥＴフィルム等の樹脂シートからなる支持体１６を用いても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、工程（２）において溶剤２６の蒸発と残存した粒子１５〜１７の加熱とを別々に行なった構成を例に説明したが、これらを同時に行なっても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、工程（２）において支持体２６を化学的に剥離した構成を例に説明したが、支持体２６を機械的に剥離しても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、工程（３）においてセミアディティブ法を用いて導電層１１およびビア導体１２を形成した構成を例に説明したが、サブトラクティブ法やフルアディティブ法によって導電層１１およびビア導体１２を形成してもよい。

１ 実装構造体
２ 電子部品
３ 配線基板
４ バンプ
５ コア基板
６ ビルドアップ層
７ 基体
８ スルーホール導体
９ 絶縁体
１０ 絶縁層
１１ 導電層
１２ ビア導体
１３ 第１絶縁層
１４ 第２絶縁層
１５ 第１粒子
１６ 第２粒子
１７ 第３粒子
１８ 樹脂部
１９ 無機絶縁部
２０ 第１粒子同士の接続部
２１ 樹脂
２２ フィラー粒子
２３ 第１凸部
２４ 第２凸部
２５ 第３凸部
２６ 支持体
２７ 樹脂層前駆体
２８ 積層シート
２９ 溶剤
３０ スラリー
３１ 粉末層
Ｇ 間隙
Ｖ ビア孔

Claims (13)

1. 一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子および該第１粒子同士の間隙に配された樹脂部を有する第１絶縁層と、
   該第１絶縁層の一主面側に配された導電層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、
   前記第１絶縁層を厚み方向に貫通した貫通孔の内壁に接しているとともに前記導電層に接続した貫通導体をさらに備え、
   前記貫通孔の前記内壁には、前記第１粒子が露出し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、
   前記導電層は、前記第１絶縁層の前記一主面に接しており、
   前記第１絶縁層の前記一主面には、前記第１粒子が露出していることを特徴とする配線基板。
4. 請求項１に記載の配線基板において、
   樹脂と該樹脂中に分散したフィラー粒子とを有し、前記第１絶縁層の他主面側に配された第２絶縁層をさらに備え、
   前記樹脂部は、前記第２絶縁層の一部が入り込んでなることを特徴とする配線基板。
5. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記第１絶縁層は、前記第１粒子を挟んで互いに離れた、平均粒径が該第１粒子よりも大きい、無機絶縁材料からなる複数の第２粒子をさらに有す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、
   前記第１絶縁層は、前記第２粒子同士の間に配された、平均粒径が前記第１粒子よりも大きく前記第２粒子よりも小さい、無機絶縁材料からなる複数の第３粒子をさらに有することを特徴とする配線基板。
7. 請求項６に記載の配線基板において、
   前記第１粒子の平均粒径は、２０ｎｍ以下であり、
   前記第２粒子の平均粒径は、０．５μｍ以上５μｍ以下であり、
   前記第３粒子の平均粒径は、３０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする配線基板。
8. 請求項１に記載の配線基板と、該配線基板に実装された電子部品とを備えたことを特徴とする実装構造体。
9. ジルコニアからなる複数の第１粒子および該第１粒子が分散した溶剤を含むスラリーを準備する工程と、
   該スラリーを支持体上に塗布する工程と、
   前記スラリーから前記溶剤を蒸発させて、前記第１粒子を前記支持体上に残存させる工程と、
   前記支持体上に残存した前記第１粒子を加熱して、前記第１粒子同士の一部を互いに接続させる工程と、
   一部が互いに接続した前記第１粒子同士の間隙に樹脂部を形成することによって、前記複数の第１粒子および前記樹脂部を有する第１絶縁層を形成する工程と、
   該第１絶縁層の一主面側に導電層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、
    前記第１粒子同士の一部を互いに接続させる工程では、
    前記支持体上に残存した前記第１粒子を１００℃以上２５０℃以下の温度で加熱することを特徴とする配線基板の製造方法。
11. 一部が互いに接続したジルコニアからなる複数の第１粒子と、該第１粒子同士の間隙に配された樹脂部とを備えたことを特徴とする絶縁材料。
12. ジルコニアからなる複数の第１粒子および該第１粒子が分散した溶剤を含むスラリーを準備する工程と、
    該スラリーを支持体上に塗布する工程と、
    前記スラリーから前記溶剤を蒸発させて、前記第１粒子を前記支持体上に残存させる工程と、
    前記支持体上に残存した前記第１粒子を加熱して、前記第１粒子同士の一部を互いに接続させる工程と、
    一部が互いに接続した前記第１粒子同士の間隙に樹脂部を形成する工程とを備えることを特徴とする絶縁材料の製造方法。
13. 請求項１２に記載の絶縁材料の製造方法において、
    前記第１粒子同士の一部を互いに接続させる工程では、
    前記支持体上に残存した前記第１粒子を１００℃以上２５０℃以下の温度で加熱することを特徴とする絶縁材料の製造方法。

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