JP2016103586A - 絶縁シートおよび配線基板ならびに実装構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 無機絶縁層と銅箔からなるシート部材との接合強度を向上できる絶縁シートおよび配線基板ならびに実装構造体を提供する。【解決手段】 銅箔からなるシート部材２と該シート部材２の表面に配された第１絶縁層４とを備える絶縁シート１であって、前記第１絶縁層４は、互いの一部が接触した複数の第１無機絶縁粒子１１と、該複数の第１無機絶縁粒子１１同士の間に配された第１樹脂部８とを有するとともに、第１無機絶縁粒子１１の表面および第１樹脂部８中に有機官能基を有し、かつ、第１無機絶縁粒子１１がシート部材２に接触している。【選択図】 図３

Description

本発明は、絶縁シートおよび配線基板ならびに実装構造体に関する。

従来、電子機器（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、コンピュータ機器およびその周辺機器）における実装構造体としては、配線基板に電子部品を実装したものが使用されている。このような配線基板を形成するための絶縁シートとして、支持シート上に、粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下の第１無機絶縁粒子と、粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下の第２無機絶縁粒子とを含有する無機絶縁層を形成したものが知られている（特許文献１参照）。この特許文献１では、第１無機絶縁粒子同士が互い接着し、第２無機絶縁粒子同士が、第１無機絶縁粒子を介して接着し、３次元網目状構造の骨格を有することが記載されている。

国際公開第2011/037260号

特許文献１の絶縁シートでは、銅箔からなる支持シートと無機絶縁層との接合強度を高めるため、樹脂からなるプライマー層を介在させることが行われているが、プライマー層の形成工程が必要であり、銅箔からなる支持シート上に直接無機絶縁層を形成した場合に、銅箔と無機絶縁層との接合強度向上が要求されていた。

本発明は、無機絶縁層と銅箔からなるシート部材との接合強度を向上できる絶縁シートおよび配線基板ならびに実装構造体を提供するものである。

本発明の絶縁シートは、銅箔からなるシート部材と該シート部材の表面に配された第１絶縁層とを備える絶縁シートであって、前記第１絶縁層は、互いの一部が接触した複数の無機絶縁粒子と、該複数の無機絶縁粒子同士の間に配された第１樹脂部とを有するとともに、前記無機絶縁粒子の表面および前記第１樹脂部中に有機官能基を有し、かつ、前記無機絶縁粒子が前記シート部材に接触していることを特徴とする。

本発明の配線基板は、第１絶縁層と、該第１絶縁層上に配された配線層とを備えてなる配線基板であって、前記第１絶縁層は、互いの一部が接触した複数の無機絶縁粒子と、該複数の無機絶縁粒子同士の間に配された第１樹脂部とを有するとともに、前記無機絶縁粒子の表面および第１樹脂部中に有機官能基を有し、かつ、前記無機絶縁粒子が前記配線層に接触していることを特徴とする。

本発明の実装構造体は、上記の配線基板と、該配線基板に実装され、前記配線層に電気的に接続された電子部品とを備えたことを特徴とする。

本発明の絶縁シートによれば、銅箔からなるシート部材と第１絶縁層との接合強度を向上できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁シートの概略を示した断面図である。 （ａ）（ｂ）は、図１のシート部材と絶縁層との界面部分を模式的に示す断面図、（ｃ）は、図１の第１絶縁層と第２絶縁層との界面部分を模式的に示す断面図である。 図１の第１絶縁層とシート部材との界面部分を模式的に示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板の概略を示した断面図である。 図４の配線基板の製造方法の一工程を示した断面図である。 図４の配線基板の製造方法の一工程を示した断面図である。 図４の配線基板の製造方法の一工程を示した断面図である。 図４の配線基板の製造方法の一工程を示した断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る絶縁シートについて、図１および図２を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限られるものではなく、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。

図１は、絶縁シート１を上下方向（絶縁シートの厚み方向）に切断した断面を模式的に示している。絶縁シート１は、例えば、後述するように配線基板の製造に使用されるものである。この絶縁シート１は、図１に示すように、シート部材２と、シート部材２上に積層されている絶縁層３とを有している。

シート部材２は、絶縁シート１を取り扱う際に、絶縁層３を支持するものであり、配線に加工される。シート部材２は、例えば平板状の銅箔からなる。シート部材２が銅箔からなるため、シート部材２の耐熱性を向上させることができる。

シート部材２は、図２（ａ）に示すように、平坦状のシート部材２の主面に絶縁層３が積層されている。絶縁層３との接着力を向上させるために、図２（ｂ）に示すように、シート部材２の主面に複数の凹部１０を形成し、絶縁層３との接触面積を大きくしてもよい。上下方向に沿った断面において凹部１０のそれぞれの開口幅は、例えば０．０１μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。なお、凹部１０の開口幅は、レーザー変位計、原子間力顕微鏡（ＡＳＭ）または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって測定することができる。

シート部材２の厚みは、例えば３μｍ以上１００μｍ以下に設定されている。シート部材２のヤング率は、例えば７０ＧＰａ以上１５０ＧＰａ以下に設定されている。シート部材２の熱膨張率は、例えば１３ｐｐｍ/℃以上２０ｐｐｍ／℃以下に設定されている。な
お、シート部材２のヤング率は、ＭＴＳシステムズ社製Nano Indentor ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。また、シート部材２の熱膨張率は、市販のＴＭＡ装置を用いて、ＪＩＳＫ７１９７−１９９１に準じた測定方法によって測定される。

絶縁層３は、配線基板の配線層間の絶縁を確保するものである。絶縁層３は、シート部材２上に積層された第１絶縁層４と、第１絶縁層４上に積層された第２絶縁層５とを有している。絶縁層３の厚みは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下、望ましくは８μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。

第１絶縁層４は、配線基板の製造時に、配線層となるシート部材２側の表層の一部が除去されて、絶縁層３の表面を粗化する役割を担う場合がある。第１絶縁層４は、例えば層状である。第１絶縁層４の厚みは、例えば１μｍ以上１５μｍ以下に設定されている。

第１絶縁層４は、図２に示すように、複数の無機絶縁粒子６および第１樹脂部８によって形成されている。具体的に、複数の無機絶縁粒子６が粒子形状を保持したまま互いの一部で３次元的に接触することによって、第１絶縁層４の主要部である骨格が形成されている。複数の無機絶縁粒子６が粒子形状を保持したまま互いの一部で接触し、摩擦力や分子間力により結合しているため、複数の無機絶縁粒子６同士の間には間隙７が存在している。そして、間隙７には、樹脂が充填されて、第１樹脂部８を形成している。なお、図２（ｃ）では、複数の無機絶縁粒子６が離れた状態で記載されているものがあるが、これらの無機絶縁粒子６は３次元的に見ると接触している。

第１絶縁層４の無機絶縁粒子６には、シート部材２に接した接触部９を有しているものがある。また、複数の無機絶縁粒子６は粒子形状を保持したまま互いの一部で結合しているため、間隙７は両主面にわたって貫通した開気孔となっている。そして、間隙７に充填された第１樹脂部８は、単に間隙７内に配されているだけでなく、シート部材２に接している。言い換えれば、第１樹脂部８は、複数の無機絶縁粒子６同士の間に配され、かつ複数の無機絶縁粒子６の表面とシート部材２の一主面に接している。これによって、配線形成時にシート部材２を除去すると接触部９を有していた無機絶縁粒子６が露出する。その結果、無機絶縁粒子６を溶かすことによって絶縁層３の表面を粗化できるため、無機絶縁粒子６の大きさを制御することによって、粗化処理時の絶縁層３の表面の凹部の大きさを制御することができる。

また、配線基板を作製する前の絶縁シート１の段階において、シート部材２に第１樹脂部８を接触させることによって、シート部材２と絶縁層３との接着強度を向上させることができる。その結果、シート部材２から絶縁層３が剥離することを低減し、絶縁シート１の取り扱いを容易にすることができる。

また、第１絶縁層４は、複数の無機絶縁粒子６同士が接触して結合しているため、単に樹脂中に複数の無機絶縁粒子６が分散されている場合と比較して、第１絶縁層４の剛性を向上させることができる。その結果、第１絶縁層４を含む絶縁層３の変形を低減することができる。

また、シート部材２に複数の凹部１０が形成されている場合、凹部１０の内面に、無機絶縁粒子６が接触していてもよい。その結果、配線基板の形成時において、絶縁層３に凹部１０に対応した凸部と、その凸部の表面に微細な複数の凹部を形成することができ、絶縁層３とこの絶縁層３に積層される他の絶縁層３との接着強度を向上させることができる。

また、無機絶縁粒子６は、第１無機絶縁粒子１１と第２無機絶縁粒子１２とを含んでいてもよい。特に、シート部材２の凹部１０の開口部よりも小さい第１無機絶縁粒子１１と、シート部材２の凹部１０の開口部よりも大きい第２無機絶縁粒子１２とを含んでいてもよい。これによって、第１無機絶縁粒子１１は、凹部１０内に入り込むことができ、第２無機絶縁粒子１２は、凹部１０内に入り込まないことになる。その結果、第１無機絶縁粒子１１によって、絶縁層３の粗化に寄与するとともに、第２無機絶縁粒子１２によって絶縁層３の剛性等を向上させることができる。

第１無機絶縁粒子１１の粒子径は、例えば５ｎｍ以上８０ｎｍ未満に設定されている。第２無機絶縁粒子１２の粒子径は、０．１μｍ以上５μｍ以下に設定されている。無機絶縁粒子６（第１無機絶縁粒子１１および第２無機絶縁粒子１２）の粒子径は、例えば、まず第１絶縁層４の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、２０粒子数以上５０粒子数以下の粒子を含むように拡大した断面を撮影し、拡大した断面にて各粒子の最大径を測定することによって算出される。

第１無機絶縁粒子１１は、例えば、複数の無機絶縁粒子６中に１０体積％以上４０体積％以下含まれており、第２無機絶縁粒子１２は、例えば複数の無機絶縁粒子６中に６０体積％以上９０体積％以下含まれてもよい。上記の通り、複数の無機絶縁粒子６の粒度分布を設定すれば、第１絶縁層４の間隙７が小さくなりすぎることを抑制して、後述する第２絶縁層５の樹脂をシート部２に接触させるまで入り込ませやすくすることができる。また、さらに望ましくは、第１無機絶縁粒子１１の粒子径が８ｎｍ以上７０ｎｍ以下に設定され、第１無機絶縁粒子１１は複数の無機絶縁粒子６中に１５体積％以上３０体積％以下含まれており、第２無機絶縁粒子１２の粒子径が０．１５μｍ以上２μｍ以下に設定され、第２無機絶縁粒子１２は複数の無機絶縁粒子６中に７０体積％以上８５体積％以下含まれているとよい。

無機絶縁粒子６は、第２無機絶縁粒子１２の間に複数の第１無機絶縁粒子１１が介在し、第１無機粒子１１同士が接触し、また第１無機粒子１１と第２無機絶縁粒子１２とが接触して、第１絶縁層４の主要部（骨格）を形成している。無機絶縁粒子６の形状は、例えば球状である。無機絶縁粒子６は、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化マグネシウムまたは酸化ジルコニウム等の無機絶縁材料からなる。また、無機絶縁粒子６は単一の材料からなってもよいし、複数種類の材料からなってもよい。なお、無機絶縁粒子６は、熱膨張率が例えば０．６ｐｐｍ／℃以上１２ｐｐｍ／℃以下である材料からなる。また、無機絶縁粒子６は、ヤング率が例えば１０ＧＰａ以上３００ＧＰａ以下である材料からなる。また、複数の無機絶縁粒子６の第１絶縁層４に対する含有率は、例えば７０体積％以上に設定され、望ましくは７５体積％以上に設定されている。

第１樹脂部８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等からなり、また、第１樹脂部８は、熱膨張率が例えば３０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下である材料からなる。また、第１樹脂部８は、ヤング率が例えば２ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下である材料からなる。第１樹脂部８は、絶縁シート１において未硬化あるいは半硬化状態である。

第２絶縁層５は、配線基板の製造時に、絶縁層３と配線層、または絶縁層３とこの絶縁層３に積層される他の絶縁層３とを接着するものである。第２絶縁層５は、図２（ｃ）に示すように、第２樹脂部１３および第２樹脂部１３の樹脂内に配されている無機充填材３５を有している。

第２絶縁層５の厚みは、第１絶縁層４の厚みよりも小さくてもよい。これにより、第２絶縁層５の熱膨張の影響が小さくなり、第１絶縁層４は、第２絶縁層５の熱膨張量を効果的に低減させることができる。なお、第２絶縁層５の厚みは、例えば１μｍ以上４０μｍ以下に設定されている。

第２絶縁層５の第２樹脂部１３は、第１絶縁層４の第１樹脂部８と接触していてもよい。その結果、第２絶縁層５と第１絶縁層４との接着強度を向上させることができ、例えば第１絶縁層４と第２絶縁層５の熱膨張率の違いによる剥離を低減することができる。

また、第２絶縁層５の第２樹脂部１３は、第１絶縁層４の第１樹脂部８と一体的に形成されてもよい。すなわち、第２絶縁層５を形成する樹脂が、第１絶縁層４の間隙７に入り込んで、第１樹脂部８を形成してもよい。その結果、第２絶縁層５と第１絶縁層４との剥離を効果的に低減することができる。

第２樹脂部１３は、主に第２絶縁層５を構成するものである。第２樹脂部１３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等からなる。また、第２樹脂部１３は、熱膨張率が例えば３０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下である材料からなる。また、第２樹脂部１３は、ヤング率が例えば２ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下である材料からなる。第２樹脂部１３は、絶縁シート１において未硬化状態あるいは半硬化状態である。

無機充填材３５は、第２絶縁層５の強度を向上させるものである。無機充填材３５の形状は、例えば球状である。無機充填材３５の粒子径は、第２無機絶縁粒子１２の粒子径以上であってもよい。無機充填材３５の粒子径は、例えば０．１μｍ以上５μｍ以下に設定される。また、第２絶縁層５に対する無機充填材３５の含有率は、第１絶縁層４に対する無機絶縁粒子６の含有率よりも小さくてもよい。無機充填材の第２絶縁層５に対する含有率は、例えば６０体積％以下に設定されている。第２絶縁層５の無機充填材３５は、樹脂中に離れて存在する。

そして、第１絶縁層４中の第１無機絶縁粒子１１の表面は、図３に示すように、カップリング処理されており、第１無機絶縁粒子１１の表面に有機官能基が存在している。有機官能基は、第１無機絶縁粒子１１の表面に化学的に結合し存在していることが望ましい。第１絶縁層４の第１無機絶縁粒子１１の一部は、シート部材２に接触しており、接触部９を有している。ここで、第１無機絶縁粒子１１がシート部材２に接触しているとは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて１０万倍の倍率にて観察した画像において、第１無機絶縁粒子１１とシート部材２との間に間隙が観察されないことを指す。第１無機絶縁粒子１１同士の接触も同様に、ＴＥＭにて１０万倍の倍率にて観察した画像において、第１無機絶縁粒子１１間に間隙が観察されないことを指す。

これにより、従来のプライマー層を形成することがないため、製造工程を簡略化できるとともに、第１無機絶縁粒子１１とシート部材２との接触部分で、第１無機絶縁粒子１１の有機官能基が、銅箔からなるシート部材２の表面と相互作用し、シート部材２と第１絶縁層４との接合強度を向上できる。また、第１無機絶縁粒子１１が接触して結合し、さらには、有機官能基によって第１無機絶縁粒子１１同士がさらに強く結合しているため、強固な第１絶縁層４を形成でき、これによりシート部材２と第１絶縁層４との接合強度を向上できる。さらに、接触部９以外の第１無機絶縁粒子１１とシート部材２との間には第１樹脂部８が介在することにより、シート部材２と第１絶縁層４との接合強度を向上できる。

また、第１樹脂部８には、第１無機絶縁粒子１１の表面の有機官能基と同じ有機官能基を有する化合物を含有していることが望ましい。これにより、第１無機絶縁粒子１１とシート部材２との接触部９以外の部分でも、第１無機絶縁粒子１１の表面の有機官能基と、第１樹脂部８に含有される同じ有機官能基を有する化合物とが結合することにより第１絶縁層４の機械的強度が向上するとともに、第１無機絶縁粒子１１が第１樹脂部８の有機官能基を介してシート部材２ｂの表面に相互作用し、シート部材２と第１絶縁層４との接合強度を向上できる。なお、有機官能基を有する化合物は、カップリング剤および／または分散剤である。

なお、第２無機絶縁粒子１２の表面がカップリング処理されており、第１無機絶縁粒子１１および第２無機絶縁粒子１２の表面に同じ有機官能基が存在している場合には、第１無機絶縁粒子１１および第２無機絶縁粒子１２の有機官能基同士が結合し、もしくは絡み合うことによって、第１無機絶縁粒子１１同士、第２無機絶縁粒子１２同士、並びに第１無機絶縁粒子１１と第２無機絶縁粒子１２とが強固に結合して、強固な骨格を形成できる。

有機官能基としては、水酸基またはオキサン基以外であり、例えば、炭化水素基、メタクリル基、アクリル基等がある。

このようなカップリング処理としては、例えばシラン系カップリング処理やチタネート系カップリング処理等を用いることができる。

特に、過剰のカップリング剤を用いてカップリング処理することにより、第１無機絶縁粒子１１の表面に、同じ有機官能基を存在させることができるとともに、過剰分のカップリング剤が第１無機絶縁粒子１１の間に遊離した状態で存在し、骨格（間隙７）中に樹脂を圧入する際に樹脂中に分散し、間隙７の第１樹脂部８中に、第１無機絶縁粒子１１の表面に付着した有機官能基と同じ有機官能基を含むカップリング剤が存在することになる。これにより、第１樹脂部８に分散した同じ有機官能基を含むカップリング剤を介して、第１無機絶縁粒子１１とシート部材２とを結合させることにより、第１絶縁層４の第１無機絶縁粒子１１とシート部材２の接合強度をさらに向上できる。

なお、第１樹脂部８中に有機官能基を存在させるには、過剰のカップリング剤を用いて無機絶縁粒子６を処理する以外に、第１樹脂部８を構成する樹脂中に、予めカップリング剤を添加しても良い。

有機官能基が、第１、第２無機絶縁粒子１１、１２の表面に存在しているか否か、これらの有機官能基が同じか否か、また、第１、第２無機絶縁粒子１１、１２の表面に存在している有機官能基と同じ官能基を有するカップリング剤が第１樹脂部８中に存在しているかは、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光）、ＭＭＲ（核磁器共鳴）、各種滴定により確認できる。

なお、上記形態ではカップリング剤による有機官能基について説明したが、分散剤による有機官能基であっても良く、さらには、カップリング剤と分散剤による有機官能基であっても良いことは勿論である。カップリング剤と分散剤とを適切に選択し、併用した場合には、理由は明確ではないが、第１絶縁層４とシート部材２との接合強度をさらに向上できる。

次に、上述した絶縁シート１を用いて製造された配線基板１４を、図４を参照しつつ詳細に説明する。図４は、配線基板を上下方向に切断した断面を模式的に示している。

配線基板１４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等の電子機器に使用されるものである。配線基板１４は、例えばビルドアップ多層配線基板であって、図４に示すように、コア基板１５とコア基板１５の上下に形成された一対の配線層１６とを備えている。

コア基板１５は、配線基板１４の剛性を高めつつ一対の配線層１６間の導通を図るものである。コア基板１５は、樹脂基体１７と、樹脂基体１７を上下方向に貫通して形成されている筒状のスルーホール導体１８と、スルーホール導体１８に取り囲まれた領域に配された柱状の絶縁体１９とを含んでいる。

樹脂基体１７は、コア基板１５の剛性を高めるものである。この樹脂基体１７は、例えば樹脂と、この樹脂に被覆された基材および無機絶縁フィラーとを含んでいる。

樹脂基体１７に含まれた樹脂は、樹脂基体１７の主要部を形成するものである。この樹脂は、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、ポリイミド樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂またはポリエーテルケトン樹脂等の樹脂材料からなる。

樹脂基体１７に含まれた基材は、樹脂基体１７を高剛性化および低熱膨張化するものである。この基材は、繊維によって構成された織布もしくは不織布または繊維を一方向に配列したものからなる。また、この繊維は、例えばガラス繊維または樹脂繊維等からなる。

樹脂基体１７に含まれた無機絶縁フィラーは、樹脂基体１７を高剛性化および低熱膨張化するものである。この無機絶縁フィラーは、例えば酸化珪素、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複数の粒子により構成されている。

スルーホール導体１８は、コア基板１５の上下の配線層２１を電気的に接続するものである。このスルーホール導体１８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。

絶縁体１９は、後述するビア導体２０の支持面を形成するものである。この絶縁体１９は、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料からなる。

一方、コア基板１５の上下には、上述した如く、一対の配線層１６が形成されている。配線層１６は、厚み方向に沿ったビア孔が形成された絶縁層３と、樹脂基体１７上または絶縁層３上に部分的に形成された配線層２１と、ビア孔内に形成されたビア導体２０とを含んでいる。

絶縁層３は、コア基板１５側に位置している第２絶縁層５と、第２絶縁層５上に積層されている第１絶縁層４とを含んでいる。なお、第１絶縁層４および第２絶縁層５は、上述した絶縁シート１が備えていたものである。また、絶縁シート１では第１絶縁層４の第１樹脂部８および第２絶縁層５の第２樹脂部１３は未硬化であったが、配線基板１４では、第１樹脂部８および第２樹脂部１３は硬化している。

第２絶縁層５は、配線層２１の側面および上面に接着しつつ、樹脂基体１７と絶縁層３とを接着、または積層された絶縁層３同士を接着するものである。第１絶縁層４は、絶縁層３の主要部をなし、厚み方向に沿って離れて配された配線層２１同士の絶縁部材として機能するものである。第１絶縁層４は、樹脂材料と比較して低熱膨張率および高剛性であるから、絶縁層３の平面方向への熱膨張率を低減することができる。したがって、配線基板１４と配線基板１４上に実装される電子部品（図示せず）との平面方向への熱膨張率の差を低減し、ひいては配線基板１４の反りを低減することができる。

配線層２１は、平面方向または厚み方向に沿って互いに離れて配されており、接地用配線、電力供給用配線または信号用配線として機能するものである。この配線層２１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。配線層２１の厚みは、例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。配線層２１の熱膨張率は、例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下に設定されている。配線層２１のＬ／Ｓ（ライン／スペース）は、例えば３／３μｍ以上２０／２０μｍ以下に設定されている。

ビア導体２０は、厚み方向に互いに離れて配された配線層２１同士を電気的に接続するものであり、コア基板１５に向って幅狭となる柱状に形成されている。ビア導体２０は、
例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロムの導電材料からなる。また、ビア導体２０は、熱膨張率が例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下に設定されている。

本発明の実施形態に係る絶縁シート１を用いた配線基板１４の製造方法について、図５〜図８を参照しつつ説明する。配線基板の製造方法は、主に準備工程、積層工程、露出工程、粗化工程および配線形成工程を有している。なお、本発明は、以下の実施形態に限られるものではなく、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。なお、図５〜図８は、本発明の一実施形態に係る絶縁シートを使用して製造する配線基板の製造方法の一工程を示した断面図である。

（１）まず、絶縁シート１を準備する。絶縁シート１は、以下の工程（２）〜（４）を経て準備される。

（２）複数の無機絶縁粒子６、および水あるいは有機溶剤、適切な分散剤を準備し、秤量、混合し、無機絶縁粒子６を含有したスラリーを作製する。複数の無機絶縁粒子６である第１、第２無機絶縁粒子１１、１２はカップリング処理され、その表面に同じ有機官能基を有している。前記スラリーは、例えば無機絶縁粒子６を１０体積％以上６０体積％以下含み、水あるいは有機溶剤および分散剤をその合量で４０％体積以上９０体積％以下含む。前記有機溶剤には、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を使用することができる。

分散剤としては、カチオン系、アニオン系、ノニオン系等の公知の分散剤が例として挙げられる。

（３）例えば、Ｃｕ箔からなるシート部材２を準備する。シート部材２に凹部１０を形成するには、シート部材２が銅箔の場合には、銅箔をメッキで形成する際の条件を制御することにより形成できる。

次いで、シート部材２上に前記スラリーを直接塗布し、シート状に成形する。従来のプライマー層は形成しない。成形方法としては、既存の成形方法、例えばドクターブレード法、ディスペンサー法、バーコーター法、ダイコーター法またはグラビア印刷法等を用いて行い、水あるいは溶剤を乾燥除去することにより行うことができる。これにより、第１絶縁層４の無機絶縁粒子６による骨格を形成する。

（４）第２絶縁層５を、第１絶縁層４の骨格上に形成する。具体的には、まず、溶剤、無機充填材および未硬化の樹脂の混合物を第１絶縁層４の骨格の主面に塗布する。次いで、第１絶縁層４の主面に塗布された混合物を乾燥させて混合物から溶剤を蒸発させることによって、第２絶縁層５を形成する。混合物の塗布は、既存の成形方法、例えばドクターブレード法、ディスペンサー法、バーコーター法、ダイコーター法またはグラビア印刷法等を用いて行なうことができる。

第２絶縁層５の一部（第２樹脂部１３の一部）を第１絶縁層４の骨格の間隙７に入り込ませて第１樹脂部８を形成する。具体的には、シート部材２、第１絶縁層４の骨格および第２絶縁層５を上下方向に加熱加圧することによって、第１絶縁層４の間隙７に第２絶縁層５（第２樹脂部１３）の一部を入り込ませる。シート部材２等の加熱温度は、例えば６０℃以上１６０℃以下に設定される。シート部材２等の加圧圧力は、例えば０．１ＭＰａ
以上２ＭＰａ以下に設定される。シート部材２等の加熱加圧時間は、例えば０．５分以上１０分以下に設定される。第２絶縁層５の樹脂材料の上記加熱時間における溶融粘度は、例えば１００００Ｐａ・ｓ以下に設定される。第１絶縁層４の骨格の厚み、シート部材２等の加圧圧力および第２絶縁層５の樹脂材料の溶融粘度を適宜調整することによって、第１絶縁層５の間隙７に入り込んだ樹脂（第１樹脂部８）をシート部材２に接触させることができる。

あるいは、第２絶縁層５をキャリアフィルム上に、前述の溶剤、無機充填材および未硬化の樹脂の混合物を、前述と同様の既存の成形方法によりシート状に成形したものを準備し、第１絶縁層４の一部（第２樹脂部１３の一部）上に載置し、前述と同様の方法で加熱加圧することによっても、第１絶縁層４の間隙７に第２絶縁層５（第２樹脂部１３）の一部を入り込ませることが可能である。なお、キャリアフィルムは、加熱加圧後に剥離する。

以上のようにして、シート部材２、第１絶縁層４および第２絶縁層５を備える絶縁シート１を作製する。

（５）コア基板１５（基板）を準備する。コア基板１５の作製には、まず、例えば金属箔上に複数の樹脂層が積層された樹脂基体１７を形成する。次いで、例えばドリル加工やレーザー加工等によって樹脂基体１７にスルーホールを形成した後、例えば無電解めっき法、電気めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等により、スルーホールの内壁に筒状のスルーホール導体１８を形成する。次いで、スルーホール導体１８に取り囲まれた領域に樹脂材料を充填することによって絶縁体１９を形成し、導電材料を絶縁体１９の露出部に被着させた後、従来周知のフォトリソグラフィー技術またはエッチング等により、金属箔をパターニングして配線２１を形成する。

以上のようにして、コア基板１５を準備する。

（６）図５に示すように、絶縁シート１をコア基板１５上に積層する。具体的には絶縁シート１の積層は、絶縁シート１の第２絶縁層５がコア基板１５に接触するように行なう。

（７）第１樹脂部８および第２樹脂部１３を熱硬化させる。具体的には、絶縁シート１およびコア基板１５を、第１樹脂部８および第２樹脂部１３の熱硬化開始温度以上加熱することによって、絶縁シート１中の未硬化状態の第１樹脂部８および第２樹脂部１３を熱硬化させる。絶縁シート１等の加熱温度は、例えば８０℃以上１８０℃以下に設定される。

（８）図６に示すように、シート部材２の表面からシート部材２、第１絶縁層４および第２絶縁層５を厚み方向に貫通する貫通穴を形成する。貫通穴の形成は、例えばＹＡＧレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置を用いてシート部材２の上面にレーザー光を照射することによって行なう。

（９）貫通孔の表面処理を行う、例えば無機絶縁粒子６が酸化珪素からなる場合であれば、無機絶縁粒子６を溶かす強アルカリ性の水溶液によって行なう、強アルカリ性の水溶液としては、例えば過マンガン酸カリウムまたは過マンガン酸ナトリウム等の水溶液である。

（１０）貫通穴にビア導体２０を形成する。ビア導体２０は、例えば無電解めっき、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて、貫通穴内に導電材料を埋めることによ
って形成される。

（１１）銅箔からなるシート部材２を、図７に示すように、例えばフォトリソグラフィー技術を用いてエッチング加工することにより、第１絶縁層４上に配線層２１を形成する。

なお、絶縁層３の表面を粗化する場合には、（１１）の後に、シート部材２の一部をエッチングして除去して露出した第１絶縁層４の表層の一部（無機絶縁粒子６の一部）を除去し、絶縁層３の表面を粗化することができる。第１絶縁層４の一部の表面の除去は、例えば無機絶縁粒子６が酸化珪素からなる場合であれば、無機絶縁粒子６を溶かす強アルカリ性の水溶液によって行なう、強アルカリ性の水溶液としては、例えば過マンガン酸カリウムまたは過マンガン酸ナトリウム等の水溶液である。なお、第１絶縁層４の無機絶縁粒子６の一部が除去される一方で、第２絶縁層５は残存させることから、第２絶縁層５は上記水溶液には溶けにくい材料で形成する。なお、このとき、無機絶縁粒子６を複数の材料から形成することによって、粗化の度合いを調整することができる。また、複数の無機絶縁粒子６中に、例えば、酸化アルミニウム等の異なる単一の材料からなる無機絶縁粒子６を混ぜることによっても粗化の度合いを調整することができる。

（１２）次に、図８に示すように、絶縁層３を複数層形成すべく、表面が粗化された第１絶縁層４の粗化面、および配線層２１の表面に、さらに、絶縁シート１の未硬化の第２絶縁層５を積層し、絶縁層３を複数層形成する。第１絶縁層４の粗化面に、未硬化の第２絶縁層５がアンカー効果により、強固に接合できる。なお、図５〜８は、理解を容易にするため、絶縁シート１を拡大して示している。

以上のようにして、図４に示したような、配線基板１４を製造する。

配線基板１４の上面に電子部品を配置し、配線層２１にバンプや半田等の接合部材を介して電子部品を実装することによって、実装構造体を作製する。

本発明は上述した実施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、組合せ等が可能である。

上述した本発明の実施形態は、絶縁層３を２層積層した構成を例に説明したが、１層でも良く、３層以上でも良い。

また、上述した本発明の実施形態は、第１樹脂部８と第２樹脂部１３を一体的に形成する例を説明したが、第１樹脂部８と第２樹脂部１３は別々に形成しても構わない。この場合、第１樹脂部８を間隙７に配した後に、第２絶縁層５（第２樹脂部）を形成することになる。

また、上述した本発明の実施形態は、絶縁シート１を用いてビルドアップ多層配線基板を製造した構成を例に説明したが、絶縁シート１を用いて製造する配線基板は他のものでも構わない。他の配線基板としては、例えばインターポーザー基板、コアレス基板または単層基板が挙げられる。ここで、インターポーザー基板とは、１層の絶縁層３と、絶縁層３を貫通する貫通導体と、絶縁層３上に配され、貫通導体に電気的に接続する配線２１とを備えている配線基板である。また、コアレス基板とは、絶縁層３と、絶縁層３を貫通するビア導体２０と、絶縁層３上に配され、ビア導体２０に電気的に接続する配線２１とを備え、絶縁層３と配線２１とが交互に複数積層されてなるものであって、コア基板１５を有していない配線基板である。

さらに、上記形態では、第１絶縁層４に第１、第２無機絶縁粒子１１、１２を含む場合について説明したが、第１、第２無機絶縁粒子１１、１２以外の無機絶縁粒子を含有していても良い。

シート部材として厚さ１８μｍの銅箔と、表１に示す平均粒径とシランカップリング処理を施すことにより粒子表面に表１に示す有機官能基を導入した第１、２無機絶縁粒子を準備した。この後、表１に示す割合で第１、２無機絶縁粒子と、溶剤としてＭＥＫ（メチルエチルケトン）とカチオン系の表１の第１樹脂部中の有機官能基を有する分散剤を混合しスラリーを作製した。

このスラリーを銅箔の表面にドクターブレード法を用いて厚み５μｍとなるように成形乾燥し、第１無機絶縁粒子の一部が銅箔に接触して結合した第１絶縁層の骨格を作製した。

一方、キャリアフィルム上に、平均粒径１．５μｍのシリカ粒子を含有するエポキシ樹脂塗布、乾燥することにより形成した第２絶縁層となるエポキシ樹脂フィルムを第１絶縁層の骨格上に載置し、加熱、加圧することにより第１絶縁層の間隙にエポキシ樹脂を含浸、充填するとともに、第１絶縁層上に２０μｍの第２絶縁層を形成した。

次に、絶縁層と配線とが交互に複数積層されたコア基板を準備し、このコア基板の表面に、絶縁シートの第２絶縁層側の面を当接させ、加熱し、第１、第２絶縁層の樹脂部を硬化させ、図４の配線基板を作製した。

そして、表面のＣｕ箔をコア基板から引き剥がすときのピール強度をＪＩＳ Ｃ６４８１に基づき、オートグラフにて測定した。結果を表１に示す。

この表１から、第１無機絶縁粒子に有機官能基を有するとともに、第１樹脂部に有機官能基を有し、銅箔上に第１無機絶縁粒子が接触する場合には、シート部材と第１絶縁層との接合強度が高いことがわかる。特に、第１、第２無機絶縁粒子の表面に同じ有機官能基を有し、第１樹脂部中にも有機官能基が存在する場合には、シート部材との接合強度が高いことがわかる。

１ 絶縁シート
２ シート部材
３ 絶縁層
４ 第１絶縁層
５ 第２絶縁層
６ 無機絶縁粒子
７ 間隙
８ 第１樹脂部
１１ 第１無機絶縁粒子
１２ 第２無機絶縁粒子
１３ 第２樹脂部
１４ 配線基板
２１ 配線層

Claims (6)

1. 銅箔からなるシート部材と該シート部材の表面に配された第１絶縁層とを備える絶縁シートであって、前記第１絶縁層は、互いの一部が接触した複数の無機絶縁粒子と、該複数の無機絶縁粒子同士の間に配された第１樹脂部とを有するとともに、前記無機絶縁粒子の表面および前記第１樹脂部中に有機官能基を有し、かつ、前記無機絶縁粒子が前記シート部材に接触していることを特徴とする絶縁シート。
2. 前記第１樹脂部は、前記無機絶縁粒子の表面の有機官能基と同じ有機官能基を有する化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の絶縁シート。
3. 前記無機絶縁粒子は、粒径が５〜８０ｎｍの第１無機絶縁粒子を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の絶縁シート。
4. 前記第１絶縁層における前記シート部材が位置した主面と反対側の主面に、少なくとも無機絶縁粒子および第２樹脂部を有した第２絶縁層をさらに有しており、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部は、同じ樹脂材料で形成され、かつ前記第１絶縁層の無機絶縁粒子の含有量が前記第２絶縁層の無機絶縁粒子の含有量よりも多いことを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載の絶縁シート。
5. 第１絶縁層と、該第１絶縁層上に配された配線層とを備えてなる配線基板であって、前記第１絶縁層は、互いの一部が接触した複数の無機絶縁粒子と、該複数の無機絶縁粒子同士の間に配された第１樹脂部とを有するとともに、前記無機絶縁粒子の表面および前記第１樹脂部中に有機官能基を有し、かつ、前記無機絶縁粒子が前記配線層に接触していることを特徴とする配線基板。
6. 請求項５に記載の配線基板と、該配線基板に実装され、前記配線層に電気的に接続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。