JP2020004799A

JP2020004799A - 配線基板

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Publication number: JP2020004799A
Application number: JP2018121074A
Authority: JP
Inventors: 石橋　博文; Hirobumi Ishibashi; 博文石橋
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-06-26
Filing date: 2018-06-26
Publication date: 2020-01-09
Anticipated expiration: 2038-06-26
Also published as: JP7088757B2

Abstract

【課題】良好な信号の伝送が可能な配線基板を提供することを課題とする。【解決手段】絶縁層７および導体層８が交互に積層状態で位置しており、上面および側面を有する積層体３と、側面から上面の中央部に向けて位置する切り欠き部４と、を含んでおり、切り欠き部４は、中央部側で導体層８を底面とする第１底部１３、および側面側で第１底部１３よりも下層の絶縁層７を底面とする第２底部１４を有しており、第２底部１４は上面と反対方向に凹む凹部１５を有している。【選択図】図１

Description

本開示は、配線基板に関するものである。

通信基地局向けのサーバーやルーターに代表される電子機器の高機能化に伴い、多くの情報を高速で伝送できる光信号に対応した配線基板の開発が進められている。このような配線基板は、上面に接続部を有しており、外部機器との間で光信号の伝送を行う光ファイバーと接着剤によって接続される。そして、配線基板に搭載される光素子によって、光信号から電気信号へ、あるいは電気信号から光信号への変換が行われる。また、配線基板は、下面にパッドを有しており、半田等を介して外部基板と接続される。これにより、配線基板と外部基板との間で信号の伝送が可能になる。

特許第５３７０８８３号公報

上述のように、光ファイバーを接着剤によって配線基板に接続する場合、接着剤が接続部から溢れることがある。このとき、接着剤は配線基板の側面を伝って流れ落ち、下面のパッドに付着してしまうことがある。その結果、配線基板と外部基板との接続が不完全になり、信号の伝送が困難になる虞がある。

本開示における配線基板は、絶縁層および導体層が交互に積層状態で位置しており、上面および側面を有する積層体と、側面から上面の中央部に向けて位置する切り欠き部と、を含んでおり、切り欠き部は、中央部側で導体層を底面とする第１底部、および側面側で第１底部よりも下層の絶縁層を底面とする第２底部を有しており、第２底部は上面と反対方向に凹む凹部を有していることを特徴とするものである。

本開示の配線基板によれば、信号を良好に伝送することが可能な配線基板を提供することができる。

図１は、本開示の配線基板の実施形態例を示す概略斜視図である。図２は、本開示の配線基板に電子部品等を接続した状態を示す概略断面図である。図３は、本開示の配線基板の要部を拡大した斜視図である。

図１〜図３を基にして、本開示の配線基板１の実施形態例を説明する。図１は、配線基板１の斜視図である。図２は、配線基板１に、半導体素子Ｓ、光素子Ｄ、光ファイバーＦが接続された状態を示す断面図である。図３は、配線基板１の切り欠き部４の付近を拡大した斜視図である。

配線基板１は、半導体素子Ｓ、光素子Ｄおよび光ファイバーＦを位置決めして固定し、
半導体素子Ｓと光素子Ｄと外部基板（マザーボード等）とを電気的に接続する機能を有している。また、光ファイバーＦを介して光素子Ｄと外部機器（光学装置等）との間で光信号が伝送される。光素子Ｄは、例えば垂直共振器面発光レーザーやフォトダイオード等が挙げられ、光信号と電気信号との変換を行う。

配線基板１は、コア基板２と、積層体３と、切り欠き部４と、ソルダーレジスト５と、を備えている。

コア基板２は、例えば、配線基板１の剛性を確保して平坦性を保持する等の機能を有している。コア基板２は、例えばガラス繊維、およびエポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含んでいる。コア基板２の厚みは、例えば１００〜１０００μｍ程度に設定されている。

コア基板２は、その上面と下面とを貫通する複数のスルーホール６を有している。スルーホール６は、コア基板２の上面に位置する後述の導体層８と下面に位置する導体層８とを電気的に接続するための経路である。スルーホール６の直径は、例えば１００〜２００μｍに設定されている。

コア基板２は、強化用のガラス繊維にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数積層した状態で、加熱下でプレス加工を行うことで形成される。

スルーホール６は、コア基板２に、ドリル加工、レーザー加工またはブラスト加工等の処理を行うことで形成される。

積層体３は、コア基板２の上面および下面にそれぞれ位置している。積層体３は、交互に積層された絶縁層７および導体層８で構成されている。積層体３は、複数の導体層８を設ける領域を確保しつつ、近接する導体層８同士の絶縁性を確保する機能を有している。

絶縁層７は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁材料を含んでいる。絶縁材料は、絶縁粒子を含有している。絶縁粒子は、例えばシリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（ＡｌＯ_３）等が挙げられる。絶縁層７は、ガラス繊維を含んでいても構わないが、微細な配線用の導体層８の形成や、微小なビアホール９の形成に関してはガラス繊維を含まない方が有利である。

本例においては、コア基板２の上面および下面に、それぞれ５層ずつ絶縁層７が位置している。絶縁層７の厚さは、例えば３０〜５０μｍに設定されている。

絶縁層７は、導体層８を底部とする複数のビアホール９を有している。ビアホール９は、絶縁層７を介して上下に位置する導体層８同士を電気的に接続するための経路である。ビアホール９の直径は、例えば５０〜１００μｍに設定されている。

絶縁層７は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含む半硬化状態の絶縁層用のフィルムを、コア基板２の上面および下面、あるいは絶縁層７の上面または下面に真空状態で被着して、加圧下で熱硬化することで形成される。熱硬化性樹脂内には、絶縁粒子を分散させておく。

ビアホール９は、絶縁層７にレーザー加工等の処理を行うことで形成される。なお、レーザー加工後に、ビアホール９内をデスミア処理しておくことでビアホール９と導体層８との密着性を向上することができる。

導体層８は、コア基板２の上面、下面、スルーホール６内、絶縁層７の上面または下面、およびビアホール９内に位置している。導体層８は、主に配線基板１の導電経路を構成するものである。スルーホール６の内部に位置する導体層８は、コア基板２の上下表面に位置する導体層８間を導通している。ビアホール９の内部に位置する導体層８は、絶縁層７を介して上下に位置する導体層８間を導通している。

導体層８は、例えば無電解銅めっき金属および電解銅めっき金属等の良導電性金属を含んでいる。導体層８の厚みは、例えば１０〜２０μｍに設定されている。

最上層の絶縁層７の上面に位置する導体層８の一部は、半導体素子Ｓと接続する第１パッド１０、および光素子Ｄと接続する第２パッド１１を含んでいる。第１パッド１０は、半導体素子Ｓと半田を介して接続される。第２パッド１１は、光素子Ｄと半田を介して接続される。

また、最下層の絶縁層７の下面に位置する導体層８の一部は、外部基板と接続する第３パッド１２を含んでいる。第３パッド１２は、外部基板と半田を介して接続される。これにより、半導体素子Ｓ、光素子Ｄおよび外部基板は、それぞれ導体層８を介して、互いに電気的に接続される。

導体層８は、セミアディティブ法またはサブトラクティブ法等のめっき技術により、コア基板２の上面および下面、スルーホール６の内部、絶縁層７の上面または下面、およびビアホール９の内部に銅めっき金属を析出させることで形成される。

第１パッド１０、第２パッド１１、および第３パッド１２は、導体層８の一部で構成されており、導体層８の形成時に同時に形成される。

切り欠き部４は、コア基板２の上面側の積層体３において、積層体３の一つの側面から積層体３の上面中央部に向けて位置している。切り欠き部４は、光ファイバーＦの先端部分を収容して接着剤Ｂを介して配線基板１に固定する機能を有している。

なお、切り欠き部４は、第２パッド１１に隣接しているため、光素子Ｄと光ファイバーＦとの距離を近くにすることが可能になり両者間の光信号の損失を抑制できる点で有利である。

なお、本例においては、３つの切り欠き部４が位置している状態を示しているが、必要に応じて切り欠き部４の個数を増減させても構わない。

切り欠き部４は、積層体３の上面中央部側で導体層８を底面とする第１底部１３を有している。また、切り欠き部４は、積層体３の側面側で第１底部１３よりも下層の絶縁層７を底面とする第２底部１４を有している。

つまり切り欠き部４は、積層体３の上面から第１底部１３までの深さよりも、積層体３の上面から第２底部１４までの深さの方が大きくなっている。

切り欠き部４の壁面は、上層から下層に向けて位置する垂直壁面であっても構わないし、上層から下層に向けて縮径するように位置する傾斜壁面であっても構わない。傾斜壁面の場合には、例えば光ファイバーを切り欠き部４内の所定の深さに収容するとき等に有利に活用ができる。

第１底部１３は、光ファイバーＦを積層体３の上面に対して平行に収容する機能を有している。第１底部１３は、積層体３の上面に対して平行な導体層８を底面とすることで、光ファイバーＦを上述の状態に収容することが容易になる。

第１底部１３は、積層体３の側面から上面中央部にかけての奥行が、例えば１〜５ｍｍ、幅が０．２〜２ｍｍ、積層体３の上面から第１底部１３までの深さが０．１〜０．５ｍｍに設定されている。

第２底部１４は、主に接着剤Ｂを溜める機能を有している。つまり、切り欠き部４に光ファイバーＦを接続するときに、接着剤Ｂが第１底部１３から第２底部１４にかけて流れていき、第２底部１４によって溜められる。さらに、第２底部１４は、上面と反対方向に凹む凹部１５を有している。このため、より効果的に接着剤Ｂを第２底部１４に溜めることが可能になる。これにより、接着剤Ｂが配線基板１の側面を伝って配線基板１の下面に流れ落ちることを抑制することができる。

第２底部１４は、積層体３の側面から上面中央部にかけての奥行が、例えば０．１〜１ｍｍ、幅が０．２〜２ｍｍ、第１底部１３から第２底部１４までの深さが０．１〜０．２ｍｍに設定されている。凹部１５の深さは、例えば０．０１〜０．１μｍに設定されている。

なお、本例においては、第２底部１４は、第１底部１３から２つ下層の絶縁層７に位置している場合を示しているが、これに限定されるものではない。第２底部１４が、第１底部１３から下層側に位置しているほど、接着剤Ｂを溜めておく空間を多く確保することが可能になる。言い換えれば、第２底部１４が、さらに下層側の絶縁層７に位置している場合には、さらに多くの接着剤Ｂを溜めておくことが可能になる。

切り欠き部４は、例えば積層体３の上方からレーザー光を照射して、ソルダーレジスト５および絶縁層７を除去することで形成される。

切り欠き部４を形成する場合は、第１底部１３に対応する絶縁層７上に、導体層８を遮蔽板として形成しておく。そして、レーザー光が導体層８上のソルダーレジスト５および絶縁層７を除去して導体層８を露出するとともに、レーザー光が導体層８よりも下層に到達することを防ぐことができる。これにより、積層体３の上面に対して平行な導体層８を底面とする第１底部１３を形成することができる。

また、平面視で第２底部１４に対応する絶縁層７上には、導体層８を形成しない。これにより、レーザー光を遮蔽するものが無く、レーザー光が第１底部１３よりも下層の絶縁層７に到達することが可能になり、第２底部１４を所定の深さに形成することができる。

凹部１５は、例えば第２底部１４にレーザー光を照射して、絶縁層７を掘削することで形成される。凹部１５は、平面視で第２底部１４の中央部を深く掘削するとともに、周辺部の掘削を抑制することで、多くの接着剤Ｂを溜めておく空間を備えることができるとともに、周辺部（特に積層体３の側面側）から接着剤Ｂが溢れ出すことを抑制する構造を備えることが可能になる。

つまり、第２底部１４において、周辺部（特に積層体３の側面側）と、凹部１５の最下部との高低差を大きくすることで、接着剤Ｂを溜めておく空間を増加させて、周辺部（特に積層体３の側面側）の絶縁層７を堤防として側面側から接着剤Ｂが溢れ出すことを抑制することが可能になる。

ソルダーレジスト５は、コア基板２の上面に位置する積層体３の上面、およびコア基板２の下面に位置する積層体３の下面に位置している。ソルダーレジスト５は、第１パッド１０、第２パッド１１および第３パッド１２をそれぞれ個別に露出する開口を有している。

ソルダーレジスト５は、例えば半導体素子Ｓや光素子Ｄを実装するときの熱処理により、導体層８が受けるダメージを軽減する機能を有している。それぞれの開口は、互いに異なる形状でも構わない。異なる形状の開口は、例えば半導体素子Ｓを実装する際のアライメントマークとして兼用することが可能である。

ソルダーレジスト５は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムを、絶縁層７の表面に貼着し、露光および現像により開口を形成した後に熱硬化することで形成される。

上述のように、本開示の配線基板１は、積層体３の側面から積層体３の上面中央部に向けて位置する切り欠き部４を有している。切り欠き部４は、上面中央部側に導体層８を底面とする第１底部１３、および側面側に第１底部１３よりも下層の絶縁層７を底面とする第２底部１４を有している。さらに、第２底部１４は凹部１５を有している。

このため、切り欠き部４に光ファイバーＦを接続するときに接着剤Ｂが第１底部１３から流れ出た場合でも、接着剤Ｂは、第２底部１４によって溜められる。さらに、第２底部１４は、凹部１５を有している。このため、より効果的に接着剤Ｂを第２底部１４に溜めることが可能になる。

これにより、接着剤Ｂが配線基板１の側面を伝って配線基板１の下面に流れ落ちることを防いで、例えば第３パッド１２に付着してしまうことを抑制することができる。その結果、配線基板１と外部基板とを半田により強固に接続することが可能になり、配線基板１と外部基板との間で信号の伝送を良好に行うことが可能な配線基板１を提供することができる。

なお、本開示は、上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば第１底部１３よりも下層に位置する導体層８の端部は、積層体３の側面側において、第１底部１３の端部よりも積層体３の中央部側に位置していても構わない。

このような場合、切り欠き部４を形成するときのレーザー光による掘削の際に、導体層８の端部が絶縁層７（つまり積層体３の端面）から露出することを抑制することができる。これにより、湿気等から導体層８を保護することが可能になり絶縁信頼性あるいは耐久性に優れた配線基板１を提供する点で有利である。

また、例えば第２底部１４は、ひとつの凹部１５を有していても構わないし、図３に示すように複数の凹部１５を有していても構わない。第２底部１４が、複数の凹部１５を有している場合、それぞれの凹部１５は、例えば５０〜２００μｍの径を有しており、縦横の並びで第２底部１４に位置している。

このように、第２底部１４が、複数の凹部１５を有している場合、第２底部１４と接着剤Ｂとの接続面積が増えるため、第２底部１４と接着剤Ｂとの接続強度が向上し光ファイバーＦを配線基板１に強固に固定する点で有利である。

また、本例においては、切り欠き部４が、積層体３のひとつの側面側にのみ位置してい
る場合を示したが、これに限定されるものではない。切り欠き部４が、複数の側面側に位置していても構わない。

このような場合、光ファイバーＦの接続位置の自由度の向上や、配線基板１と外部機器との間の光伝送容量の向上等に有利である。

１配線基板
３積層体
４切り欠き部
７絶縁層
８導体層
１３第１底部
１４第２底部
１５凹部

Claims

絶縁層および導体層が交互に積層状態で位置しており、上面および側面を有する積層体と、
前記側面から前記上面の中央部に向けて位置する切り欠き部と、を含んでおり、
前記切り欠き部は、前記中央部側で前記導体層を底面とする第１底部、および前記側面側で前記第１底部よりも下層の絶縁層を底面とする第２底部を有しており、
前記第２底部は前記上面と反対方向に凹む凹部を有していることを特徴とする配線基板。
前記第１底部よりも下層に位置する前記導体層の前記側面側の端部は、前記第１底部の前記側面側の端部よりも前記中央部側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記第２底部は、複数の前記凹部を有していることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の配線基板。
前記積層体は、互いに間隔をあけて位置する複数の前記切り欠き部を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板。