JP4181510B2

JP4181510B2 - 樹脂製配線基板

Info

Publication number: JP4181510B2
Application number: JP2004023494A
Authority: JP
Inventors: 一斉木; 道利中田
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: TW200425453A; US7420131B2; TWI237375B; JP2004282032A; US20040177999A1; CN100341148C; CN1525559A

Description

本発明は、樹脂製配線基板に関する。

樹脂製配線基板は、その一主面にＬＳＩやＩＣチップなどの電子部品を搭載する際に用いる、多数のパット状の電極を備えており、他方の主面にはマザーボードなどと接続するための多数の端子パッド導体（電極）及びそれに設置された接続端子（例えば、ハンダボール）を備えたものとされている。このようなタイプの樹脂製配線基板においては、搭載するＬＳＩやＩＣチップあるいはチップコンデンサなどの電子部品の高集積化および高密度化を図るために、小型化や接続端子数（例えば、ボール数）の増大化が進められている。

このような樹脂製配線基板の内部構造としては、絶縁性の基板に形成されたスルーホール内に、スルーホール導体及び充填材を有するコア基板、スルーホールの端面上に形成された蓋状導体部、樹脂層、接続端子（例えば、はんだボール）を設置するための端子パッド導体、スルーホール導体と端子パッド導体とを導通させるよう樹脂層に埋設されたビア導体を備えたものが一般的である。

特開２０００−９１３８３号公報特開平１０−３４１０８０号公報特開２０００−３０７２２０号公報（段落（００１４〜１５））特開２０００−３４０９５１号公報（段落（００１４〜１５））

上記のような樹脂製配線基板においては、製造の際などに行われる熱サイクルの過程で次のような問題が生じる。樹脂製配線基板の核となるコア基板には、２つの主面間を導通させるために、樹脂等からなる絶縁材基板の所定位置に厚さ方向を突き抜けるスルーホール導体が形成されている。金属と樹脂では熱膨張率が異なるため、熱サイクルによるコア基板の厚さ方向の膨張／収縮は位置によって偏りが生じる。このため、コア基板上に積層された層においては、コア基板の膨張／収縮により加わる力が不均一なものとなり、その結果、接続部を構成するビア導体の接合面等でクラックが発生し、スルーホール導体から端子パッド導体への電気的な接続が断ち切られやすくなってしまうという問題が生じていた。このことは、樹脂配線基板に求められる電気的特性などの品質が保持されないことに繋がる。

本発明は、まさに上記課題を鑑みてなされたものであり、電気的特性の信頼性の高い樹脂製配線基板を提供することにある。

課題を解決するための手段・発明の効果

上記課題を解決するため、本発明の樹脂製配線基板では、絶縁性の基板に貫通形成されたスルーホール、及び該スルーホールの内周面に形成された略筒状のスルーホール導体、及び該スルーホール導体の中空部に充填された充填材、を有するコア基板と、前記コア基板の少なくとも一方の主面上において、前記スルーホールの端面を含む形にて形成され、かつ前記スルーホール導体と導通する蓋状導体層と、前記蓋状導体層上に形成された複数の樹脂層と、前記複数の樹脂層上に形成され、外部機器の接続端子と接続可能なハンダボールが設置されているボールパッド導体と、前記蓋状導体層と前記ボールパッド導体とを導通させるよう前記複数の樹脂層のそれぞれに埋設されたビア導体からなる接続部と、を備える樹脂製配線基板であって、前記接続部のうち、前記蓋状導体層に接続されるビア導体はコンフォーマルビア、その他のビア導体はフィルドビアからなるとともに、前記ボールパッド導体は前記蓋状導体層の上方にあり、前記コンフォーマルビアは前記蓋状導体層の上側主面と接続し、前記ボールパッド導体と接続する前記フィルドビアは前記ボールパッド導体の下側主面と接続し、前記スルーホールの貫通方向を中心軸線方向とした場合、前記フィルドビアからなるビア導体及び前記ボールパッド導体のそれぞれの中心軸線は、前記スルーホールの中心軸線と一致しないことを特徴とする。

なお、本明細書において、中心軸（又は中心軸線）とは、スルーホールの貫通方向（コア基板の板厚方向）と同方向で、かつそれぞれスルーホール、ビア導体、及び端子パッド導体を、前記貫通方向と垂直に交わる面に投影した略円形状の投影像における中心位置を通るものとする。

一般に、樹脂材の熱膨張率は、金属材のそれよりも大きい。樹脂製配線基板５０１（図３（ａ）に示す）が加熱された場合、コア基板２を構成する略筒状のスルーホール導体２２（金属材）、及びスルーホール導体２２の中空部に充填された充填材２３（樹脂材）、スルーホール２１を有する絶縁性の基板材２５（樹脂材：スルーホール導体２２の周囲に位置する）は、それぞれ板厚方向に膨張するが、図３（ｂ）に示すように、スルーホール導体２２（金属材）の膨張が周囲の樹脂材２３、２５と比べ小さくなる。そして、スルーホール導体２２に接続された蓋状導体部２４により、充填材２３の端面のうち周縁付近が抑え付けられ、充填材２３の膨張は妨げられる。その結果、充填材２３の膨張はスルーホール２１の中心軸線２１１付近に集中し、その上の蓋状導体部２４及び樹脂層３を突き上げる。また、樹脂製配線基板１が冷却された場合には、それとは逆の現象が起き、図３（ｃ）に示すように、スルーホール２１の中心軸線２１１付近に充填材２３の収縮が集中し、その上の蓋状導体部２４及び樹脂層３を引き下げる。したがって、スルーホール２１の中心軸線２１１位置に、ビア導体７５、７６の中心軸線７５６や端子パッド導体４の中心軸線４１１があれば、コア基板２からの突き上げ／引き下げの影響を受け易く、蓋状導体部２４とビア導体７５の間、及びビア導体間（ビア導体７５及び７６の間）、ビア導体７６と端子パッド導体４の間に過度の応力集中が生じ、それらの電気的接続が断ち切られやすくなってしまう（図３では、蓋状導体部２４とビア導体７５の間の接続が断ち切られた場合を示す）。なお、従来の配線基板では、配線の高密度化等の目的でスルーホールの中心軸上にビア導体が配されるため、このような問題は避けられなかった。

そこで、上記本発明のごとく、接続部を構成するビア導体をスルーホールの中心軸上に位置しないように配置することで、上記のようなコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受け難くすることが可能となる。より好ましくは、接続部を構成するビア導体を、スルーホール導体内部の充填材上に位置しないように配置するのがよい。なお、このようにビア導体をスルーホールの中心軸からずらした形態を、以下、本発明の樹脂製配線基板における第一構成形態とする。

次に、本発明の樹脂製基板配線基板では、接続部を構成するビア導体のうち、蓋状導体部に接続されるビア導体をコンフォーマルビアとすることもできる。ビア導体には、自身を形成するために樹脂層に開けられた穴において、全てを金属材で満たしたフィルドビアと、穴壁に沿って金属材を配し、残り部分を樹脂材で埋めたコンフォーマルビアとの２種類が存在する。前述したように、樹脂材の熱膨張率は金属材のそれよりも小さいため、コア基板や樹脂層の膨張／収縮に伴って発生する外力が加わったときに、コンフォーマルビアは内側の樹脂材の膨張に起因する反発力を生み出しやすく、全て金属材からなるフィルドビアと比べて外力の影響を受け難い。そこで、コア基板の主面直上に形成された蓋状導体部に接続されるビア導体をコンフォーマルビアで構成することにより、上記のようなコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受け難くすることが可能となる。なお、このように蓋状導体部に接続されるビア導体をコンフォーマルビアとした形態を、以下、本発明の樹脂製配線基板における第二構成形態とする。

次に、本発明の樹脂製配線基板では、接続部を構成するビア導体のうち、端子パッド導体に接続されるビア導体を、スルーホール上に位置しないように配置することができる。このようにビア導体と端子パッド導体との接続部分をスルーホール上に位置しないように構成することで、ビア導体と端子パッド導体との電気的接続の確実性をより確保することが可能となる。

次に、本発明の樹脂製配線基板では、接続部を構成するビア導体を、スルーホール上において、端子パッド導体側のビア導体が、蓋状導体部側のビア導体よりもスルーホールの中心軸から離間するように形成することができる。スルーホール上において、複数のビア導体を同心状に（中心軸がほぼ揃うように）配置させると、コア基板の突き上げ／引き下げによりビア導体間の接合面にクラックが発生しやすくなる畏れがある。そこで、上記のように、スルーホール上においては、ビア導体を同心状に配置せずに、上側（端子パッド側）に向かってスルーホールの中心軸線側から離れるよう形成することで、上記のようなコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受け難くすることが可能となる。

もしくは、本発明の樹脂製配線基板では、接続部を、スルーホール上でない位置にて、ビア導体であるフィルドビアが略同心状に複数に連なったスタックドビア構造をなすように形成することができる。このように、コア基板の突き上げ／引き下げの影響が多いスルーホール上を避けた位置に接続部を構成することも可能である。この場合、接続部をスタックドビアを構成するようにすれば、配線積層部内の省スペース化を図ることが可能であり、配線領域を確保することができる。

次に、本発明の樹脂製配線基板では、端子パッド導体の中心軸下にスルーホールが位置しないように構成することができる。上述のビア導体にて構成される接続部のみならず、端子パッド導体自体もコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受ける場合がある。この場合、端子パッド導体及び接続部の間の接続信頼性が失われることに加え、接続端子パッドに設置される接続端子の形成高さにバラつきが生じるなど外部機器との接続にも支障をきたす場合があるので、端子パッド導体の中心軸下にスルーホールが位置しないように構成することで、コア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受け難くすることが好ましい。

本発明の樹脂製配線基板における第一構成形態について、より具体的に説明する。なお、本発明では外部機器との接続端子を例えばハンダボールで構成したＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）タイプの配線基板とすることができ、以下の説明ではＢＧＡタイプの配線基板として説明する。
すなわち、本発明のボール付樹脂製配線基板では、
絶縁性の基板に貫通形成されたスルーホール、及び該スルーホールの内周面に形成された略筒状のスルーホール導体、及び該スルーホール導体の中空部に充填された充填材、を有するコア基板と、
前記コア基板の少なくとも一方の主面上において、前記スルーホールの端面を含む形にて形成され、かつ前記スルーホール導体と導通する蓋状導体部と、
前記蓋状導体部上に形成された複数の樹脂層と、
前記複数の樹脂層上に形成され、外部機器の接続端子と接続可能なハンダボール（接続端子）が設置されているボールパッド導体（端子パッド導体）と、
前記蓋状導体部と前記ボールパッド導体とを導通させるよう前記複数の樹脂層のそれぞれに埋設されたビア導体からなる接続部と、
を備えるボール付樹脂製配線基板であって、
前記ビア導体はフィルドビアからなるとともに、
前記スルーホールの貫通方向を中心軸線方向とした場合、前記接続部を構成する前記ビア導体、及び前記ボールパッド導体のそれぞれの中心軸線は、前記スルーホールの中心軸線と一致しないことを特徴とする。

このように、接続部を構成するそれぞれのビア導体、及びボールパッド導体のスルーホールの貫通方向と同方向の中心軸線を、スルーホールの貫通方向における中心軸線から避けるように配置することで、上記のようなコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受け難くすることが可能となる。

次に、本発明のボール付樹脂製配線基板では、前記ボールパッド導体の中心軸線は、前記スルーホール上に位置しないことが好ましい。ボールパッド導体の径は、外部機器と接続するハンダボールの径に依存して設定されるため（例えば７００μｍ程度）、高集積化された配線基板内部のスルーホールの径（例えば１５０μｍ程度）と比べて約４倍程度大きく形成される。そのため、ボールパッドの中心軸線がスルーホールの中心軸線から外れても、スルーホール上にある場合、上述のようなコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を十分に回避できないことが想定される。そこで、上記のようにボールパッド導体を配置することで、さらにそのような影響を受けにくくすることが可能となる。

次に、前記接続部を構成する前記ビア導体においては、前記スルーホール上に位置するビア導体よりも上側に位置するビア導体の中心軸線が、前記スルーホール上に位置するビア導体の中心軸線に比べて、前記スルーホールの中心軸線からより離れたものとされることが好ましい。複数のビア導体をスルーホール上において、同心状に（中心軸線が揃うように）配置させて接続すると、コア基板の突き上げ／引き下げにより、ビア導体間の接合面にクラックが発生しやすくなることが考えられる。そこで、上記のように、スルーホール上ではビア導体を同心状に配置せず、上側に位置するものに向かって、コア基板の膨張／収縮の影響の大きいスルーホールの中心軸線側から離れるよう形成する。

次に、本発明のボール付樹脂製配線基板では、前記接続部を構成する前記ビア導体のうち少なくとも前記ボールパッド導体に接続されるビア導体は、前記スルーホール上に位置しないことが好ましい。このように構成することで、ビア導体とボールパッド導体との接続部分をスルーホール上に位置しないようにすることができるので、ビア導体とボールパッド導体（及びそれに設置されるハンダボール）との電気的接続の確実性をより確保することが可能となる。

次に、本発明のボール付樹脂製配線基板では、前記接続部を構成する前記ビア導体は、前記スルーホール上に存在しないことが好ましい。上記のようなコア基板の突き上げ／引き下げは、コア基板の基板材の上部よりも、スルーホールの上部の方がその影響が大きい。したがって、スルーホール上にビア導体がある場合、そのような影響を十分に回避できないことも考えられる。そこで、上記のようにビア導体をスルーホール上に位置しないように構成することで、さらにそのような影響を受け難くすることができる。

次に、本発明のボール付樹脂製配線基板では、前記接続部は、前記スルーホール上でない位置にあり、かつ前記ビア導体が略同心状に連なるスタックドビアからなることが好ましい。このように、ビア導体がスタックドビアを構成するようにすれば、上記のような効果に加えて、前記複数の樹脂層内の省スペース化を図ることが可能であり、配線領域を確保することができる。なお、スタックドビアが設置される位置は、前述した理由により、スルーホール上でない位置とされる。

本発明の樹脂製配線基板における第二構成形態について、より具体的に説明する。なお、本発明では外部機器との接続端子を例えばハンダボールで構成したＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）タイプの配線基板とすることができ、以下の説明ではＢＧＡタイプの配線基板として説明する。
すなわち、本発明のボール付樹脂製配線基板では、
絶縁性の基板に貫通形成されたスルーホール、及び該スルーホールの内周面に形成された略筒状のスルーホール導体、及び該スルーホール導体の中空部に充填された充填材、を有するコア基板と、
前記コア基板の少なくとも一方の主面上において、前記スルーホールの端面を含む形にて形成され、かつ前記スルーホール導体と導通する蓋状導体部と、
前記蓋状導体部上に形成された複数の樹脂層と、
前記複数の樹脂層上に形成され、外部機器の接続端子と接続可能なハンダボール（接続端子）が設置されているボールパッド導体（端子パッド導体）と、
前記蓋状導体部と前記ボールパッド導体とを導通させるよう前記複数の樹脂層のそれぞれに埋設されたビア導体からなる接続部と、を備えるボール付樹脂製配線基板であって、
前記接続部のうち、前記蓋状導体部に接続されるビア導体はコンフォーマルビア、その他のビア導体はフィルドビアからなるとともに、前記スルーホールの貫通方向を中心軸線方向とした場合、前記フィルドビアからなるビア導体のそれぞれの中心軸線は、前記スルーホールの中心軸線と一致しないことを特徴とする。

ビア導体には、自身を形成するために樹脂層に開けられた穴において、全てを金属材で満たしたフィルドビアと、穴壁に沿って金属材を配し、残り部分を樹脂材で埋めたコンフォーマルビアとの２種類が存在する。前述したように、樹脂材の熱膨張率は金属材のそれよりも小さいため、コア基板や樹脂層の膨張／収縮に伴って発生する外力が加わったときに、コンフォーマルビアは内側の樹脂材の膨張に起因する反発力を生み出しやすく、全て金属材からなるフィルドビアと比べて外力の影響を受け難い。そこで、コア基板上の蓋状導体部に接続されるビア導体をコンフォーマルビアで構成することにより、上記のようなコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受け難くすることが可能となる。

また、接続部のうち、蓋状導体部に接続されるビア導体以外のビア導体、なかでもボールパッド導体と接続されるビア導体を、フィルドビアで構成することにより、ビア導体とボールパッド導体（及びそれに設置されるハンダボール）との電気的接続の確実性を確保することができる。しかし、前述したようにフィルドビアはコンフォーマルビアと比べて外力の影響を受け易いため、それぞれのフィルドビアの中心軸線を、コア基板からの突き上げ／引き下げの影響が大きいスルーホール中心軸線上に位置しないよう配置する。

さらに、ボールパッド導体に関しても、その中心軸線をスルーホールの中心軸線と一致しないよう配置することで、コア基板からの突き上げ／引き下げの影響を受け難くすることが可能となる。

なお、ここでいう中心軸線とは、スルーホールの貫通方向と同方向で、かつそれぞれスルーホール、ビア導体、及びボールパッド導体を、前記貫通方向と垂直に交わる面に投影した略円形状の投影像における中心位置を通るものとする。

次に、本発明のボール付樹脂製配線基板では、前記ボールパッド導体の中心軸線は、前記スルーホール上に位置しないことが好ましい。ボールパッド導体の径は、外部機器と接続するハンダボールの径に依存して設定されるため（例えば７００μｍ程度）、高集積化された配線基板内部のスルーホールの径（例えば１５０μｍ程度）と比べて約４倍程度大きく形成される。そのため、ボールパッドの中心軸線がスルーホールの中心軸線から外れても、スルーホール上にある場合、十分にコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を回避できないことが想定される。そこで、上記のようにボールパッド導体を配置することで、そのような影響をさらに受け難くすることが可能となる。

次に、前記接続部を構成する前記ビア導体では、前記フィルドビアからなるビア導体のうち少なくとも前記ボールパッド導体に接続されるビア導体は、前記スルーホール上に位置しないことが好ましい。このように構成することで、ビア導体とボールパッド導体との接続部分をスルーホール上に位置しないようにすることができるので、ビア導体とボールパッド導体（及びそれに設置されるハンダボール）との電気的接続の確実性をより確保することが可能となる。

次に、本発明のボール付樹脂製配線基板では、前記フィルドビアからなるビア導体は、前記スルーホール上に位置しないことが好ましい。フィルドビアからなるビア導体は、スルーホール上にある場合、十分にコア基板からの突き上げ／引き下げの影響を回避できないことが想定される。そこで、上記のようにフィルドビアからなるビア導体をスルーホール上に位置しないよう配置することで、そのような影響をさらに受け難くすることが可能となる。

本発明の樹脂製配線基板においては、前記スルーホールの径は、１００μｍ以上３００μｍ以下とすることができる。スルーホールの径が過度に大きい場合、図２に示すコア基板２の膨張のように、スルーホール２１の中心軸付近よりも、熱膨張率の小さいスルーホール導体２２上での引き下げによる過度の応力集中が生じやすくなってしまうため、ビア導体及び端子パッド導体（例えば、ボールパッド導体）の中心軸線を、スルーホール２１の中心軸線と一致させないよう配置することは、逆に不利となってしまう場合がある。また、配線基板の高集積化及び高密度化に不利となってしまうことも考えられる。このような影響を避けるためには、スルーホールの径は３００μｍ以下であることが好ましい。また、スルーホール径の下限については、特には限定されないが、現状の配線基板の集積度に応じて、現段階においては１００μｍとすることができる。さらには、スルーホールの径は１５０μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。

また、スルーホール径が上記範囲である場合、略筒状のスルーホール導体の平均壁厚は１０μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。平均壁厚が過度に厚いと、スルーホール導体内部の充填材の膨張がスルーホールの中心軸付近に集中し過ぎてしまい、突き上げによる過度の応力集中が生じ易くなってしまう場合があり、またコスト的にも不利となってしまうことも考えられるので、上限値を３０μｍとすることが好ましい。また、下限値については、特には限定されないが、過度に薄くすると導通が取れない場合が考えられるので、１０μｍとすることができる。さらには、略筒状のスルーホール導体の平均壁厚は１５μｍ以上２５μｍ以下であることがより好ましい。

さらに、スルーホール、またはスルーホール導体が上記範囲である場合において、前記ビア導体のそれぞれの中心軸線は、前記スルーホールの中心軸線からの距離が５０μｍ以上１５０μｍ以下とすることができる。ビア導体の中心軸から、スルーホールの中心軸線までの距離が５０μｍより小さいと、コア基板からの突き上げ／引き下げの影響が大きいスルーホールの中心軸線位置に、ビア導体の中心軸線が近過ぎてその影響を受け易くなってしまう場合が考えられる。また、その距離が１５０μｍよりも大きければ、配線基板の高集積化および高密度化に不利となってしまう場合が考えられる。さらには、ビア導体のそれぞれの中心軸線からスルーホールの中心軸線までの距離は５０μｍ以上１３０μｍ以下であることがより好ましい。

また、接続部がスタックドビアから構成される場合、前記スタックドビアの中心軸線は、前記スルーホールの外縁端からの距離が５０μｍ以上１５０μｍ以下とされる。スタックドビアは前述のようにコア基板の突き上げ／引き下げの影響を受け易いので、そのような影響を受け難くするには、スルーホールの外縁端からスタックドビアの中心軸までの距離が５０μｍ以上である必要がある。また、１５０μｍを超えると、配線基板の高集積化および高密度化に不利となってしまう場合が考えられる。さらには、スルーホールの外縁端からスタックドビアの中心軸までの距離は５０μｍ以上１３０μｍ以下であることがより好ましい。

以下、本発明の樹脂製配線基板の実施形態を、図面を参照しつつ説明する。なお、説明はボール付樹脂製配線基板にて行うが、接続端子の形態はこれに限られることはない。図１は、第一構成形態に係るボール付樹脂製配線基板１の断面図である。ボール付樹脂製配線基板１は、平面視矩形（例えば、縦横各５０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）をなし、図はそのうちの、マザーボード等の外部機器の接続端子と接続可能なハンダボール５が多数設置される主面側の内部構造の一部を拡大した図である。また、図示しないが、これとは反対の主面側には、搭載する半導体集積回路素子ＩＣ接続用の電極が多数形成されているとともに、内部には各層の内部配線層、各内部配線層同士を接続するビア導体が形成されている。

コア基板２は、ＢＴ樹脂を主成分とする樹脂材からなる厚さ０．８ｍｍ程度（好ましくは０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ）の基板材２５に５００μｍ程度（好ましくは２００μｍ〜８００μｍ）の間隔で貫通形成された直径１５０μｍ程度（好ましくは１００μｍ〜３５０μｍ）のスルーホール２１と、スルーホール２１の内周面に形成された略筒状（壁厚２０μｍ程度、好ましくは１０μｍ〜５０μｍ）で銅を主成分とする金属材からなるスルーホール導体２２と、スルーホール導体２２の中空部に充填されたエポキシ樹脂、エポキシアクリレート樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂等を主成分とする樹脂材からなる充填材２３とを備える。コア基板２の表面上には、スルーホール２１の端面を含む形にて蓋状導体部２４が形成され、スルーホール導体２２と導通している。蓋状導体部２４は、例えば径が２５０μｍ程度（好ましくは２００μｍ〜４５０μｍ）、厚さが３０μｍ程度（好ましくは１５μｍ〜１５０μｍ）の円柱形で、その中心軸線とスルーホールの貫通方向の中心軸線２１１とが一致するよう配置される。また、径がスルーホール径よりも大きいので、基板材２５上をスルーホール２１外縁端から１００μｍ程度（好ましくは５０μｍ〜１５０μｍ）覆うような形態となっている。

このようなコア基板２上には、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂等を主成分とし、下側樹脂層３１と上側樹脂層３２の２層からなり、厚さ６０μｍ程度、好ましくは３０μｍ〜３００μｍ（１層あたり厚さ３０μｍ程度、好ましくは１５μｍ〜１５０μｍ）の複数の樹脂層３が形成される。本形態では複数の樹脂層３は２層からなるが、２層に限らず３層以上であってもよい。そして、上側樹脂層３２上には、円柱形の銅を主成分とする導体層が１．３ｍｍ程度（好ましくは０．５ｍｍ〜５ｍｍ）の間隔で多数形成されており、その表面にはニッケルメッキ及び金メッキがかけられることで、ボールパッド導体（端子パッド導体）４をなしている。ボールパッド導体４の大きさは径が７００μｍ程度（好ましくは５００μｍ〜１０００μｍ）、厚さが１５μｍ程度（好ましくは５μｍ〜５０μｍ）となっている。ボールパッド導体４の設置位置は、後述する接続部７のうちの上側フィルドビア７２に接続可能な範囲であり、且つボールパッド導体４の中心軸線４１１からスルーホール２１の中心軸線２１１までの距離ＰＬが、例えば４２５μｍ程度（好ましくは３００μｍ〜６００μｍ）に設定されている。また、複数の樹脂層３は、図１０の樹脂製配線基板２０１に示すように、３層とすることもできるし、それ以上の層数とすることもできる。

なお、上側樹脂層３２上において、ボールパッド導体４が配されていない部分については、厚さ２０μｍ程度（好ましくは５μｍ〜５０μｍ）のソルダーレジスト層６が被覆形成されている。このソルダーレジスト層６は、本形態ではボールパッド導体４の上側主面４２の周縁を所定の幅で覆って開口され、ボールパッド導体４の上側主面４２の中心より部位を同心状に露出させるように形成されている。因みに本例では、その露出部位（ソルダーレジスト層６の開口、つまりボールパッド導体４の上側主面４２うちソルダーレジスト層６に覆われていない部分）の径、つまりボールパッド導体４の上側主面４２のハンダ付け面の径は５３０μｍ程度（好ましくは３００μｍ〜８００μｍ）に設定されている。

ボールパッド導体４の上側主面４２にはハンダボール５が略同心状に設置されているが、設置する際に球状のハンダボールを溶融させて設置を行うため、ハンダボール５はボールパッド導体４の上側主面４２に向かって濡れ広がったような形態となっている。また、ハンダの量はボールパッド導体４の径の大きさによって適宜選択されるが、形成後のハンダボール５は、ボールパッド導体４の上側主面４２からの高さが６００μｍ程度（好ましくは４００μｍ〜８００μｍ）となることが望ましく、さらにはハンダボール５の濡れ広がりが、ボールパッド導体４の上側主面４２の周縁端位置を超えないようにすることが望ましい。なお、ハンダは、公知のハンダ（例えば、Ｐｂ８２％／Ｓｎ１０％／Ｓｂ８％、又はＳｎ９５％、Ｓｂ５％）が使用されている。

第一構成形態に係るボール付樹脂製配線基板１では、図１に示すように、複数の樹脂層３において、下側樹脂層３１及び上側樹脂層３２にはフィルドビア（下側７１、上側７２）が埋設されている。フィルドビア７１、７２は、樹脂層を貫通するよう形成されたビア孔を、銅を主成分とする金属材で充填することにより形成される。フィルドビア７１、７２の最大径は例えば約７５μｍ程度（好ましくは５０μｍ〜１００μｍ）で構成される。

そして、フィルドビア７１、７２は略同心状に接続されることにより接続部（スタックドビア）７を形成しており、さらには、下側フィルドビア７１はその下の蓋状導体部２４の上側主面２４１と、上側フィルドビア７２はその上のボールパッド導体４の下側主面４３と接続されることで、蓋状導体部２４とボールパッド導体４の間を導通させている。また、スタックドビア７の中心軸線７０１は、コア基板２の膨張／収縮の影響を受け難くするよう、スルーホール２１の中心軸線２１１からの距離ＶＬが７５μｍ程度（好ましくは５０μｍ〜３００μｍ）、またスルーホール２１の外縁端からの距離ＳＬが１０μｍ程度（好ましくは５μｍ〜５０μｍ）となるよう配置されている。

次に、第二構成形態に係るボール付樹脂製配線基板１０１について説明する。図５は、第二構成形態に係るボール付樹脂製配線基板１０１の断面図である。以下、主として第一構成形態と異なるところを述べ、同一部分は図５中に同一符号を付して説明を簡略化する。
第二構成形態に係るボール付樹脂製配線基板１０１では、図５に示すように、複数の樹脂層３において、下側樹脂層３１にはコンフォーマルビア７１が、上側樹脂層３２にはフィルドビア７２が埋設されている。コンフォーマルビア７１は、樹脂層を貫通するよう形成されたビア孔の穴壁に沿って配された銅を主成分とする金属材７１２と、残り部分を埋める樹脂層３と同成分の樹脂材７１３と、フィルドビア７２と接続するためにその方向へ伸びている接続層７１４とからなる。また、フィルドビア７２は、樹脂層を貫通するよう形成されたビア孔を、銅を主成分とする金属材で充填することにより形成される。コンフォーマルビア７１及びフィルドビア７２の最大径は例えば約７５μｍ程度（好ましくは５０μｍ〜１００μｍ）で構成される。但し、コンフォーマルビア７１の径は、接続層７１４を含まない部分（ビア孔内）によって規定されるものとする。

そして、コンフォーマルビア７１とフィルドビア７２は接続されることにより接続部７を形成しており、さらには、コンフォーマルビア７１はその下の蓋状導体部２４の上側主面２４１と、フィルドビア７２はその上のボールパッド導体４の下側主面４３と接続されることで、蓋状導体部２４とボールパッド導体４の間を導通させている。また、フィルドビア７２の中心軸線７２１は、コア基板２の膨張／収縮の影響を受け難くするよう、スルーホール２１の中心軸線２１１からの距離ＶＬが１２５μｍ程度（好ましくは５０μｍ〜３００μｍ）となるよう配置されている。なお、本実施形態においては、コンフォーマルビア７１の設置位置は、蓋状導体部２４の上側主面２４１に接続可能な範囲ならば特には限定されない。

以下、本発明の樹脂製配線基板の他の構成形態について、図６〜８を用いて説明する。ただし、それぞれの図は、複数の樹脂層が２層の樹脂層からなるボール付樹脂製配線基板であり、また接続部（上記スタックドビア構造とは異なるものも含むため接続部７´とする）とスルーホール２１との位置関係を表すため、その他のものは省略している。

図６は、フィルドビア７１、７２のそれぞれの中心軸線７１１、７２１は、スルーホール２１の中心軸線２１１と一致しないように配されている。図７は、上側フィルドビア７２の中心軸線７２１が、下側フィルドビアの中心軸線７１１よりも、スルーホール２１の中心軸線２１１から離れた位置にある。図８は、接続部７´のうちボールパッド導体４（図示せず）に接続される上側フィルドビア７２が、スルーホール２１上に位置しないよう配置されている。図９は、接続部７´を構成するフィルドビア７１、７２がスルーホール２１上に位置しないよう配置されている。なお、この中でフィルドビア７１、７２が略同心状に接続されていないものについては、下側フィルドビア７１は、本体部７１２と、上側フィルドビア７２と接続するためにその方向へ伸びている接続層７１３とからなるものとする（中心軸線７１１は本体部７１２により規定される）。

なお、本発明のボール付樹脂製配線基板は、特許文献３（特開２０００−３０７２２０号公報段落（００１４〜１５））、特許文献４（特開２０００−３４０９５１号公報段落（００１４〜１５））に記載のような公知のビルドアップ技術（サブトラクティブ法、アディティブ法、セミアディティブ法など）により製造する。

ここで、本発明のボール付樹脂製配線基板の具体的な実施例を比較例とともに説明する。上述の図１の実施形態を実施例とした。比較例は、図３に示すようなフィルドビアからなるビア導体、及びボールパッド導体が、スルーホール中心軸線上に中心軸線を揃えて配置された形態とした。

実施例及び比較例について、−５５℃〜１２５℃の温度間で加熱、冷却を繰り返す熱サイクル（１サイクル当たり１０分間）を、（１）与える前、（２）１００サイクル後、（３）５００サイクル後の３種類のサンプルをそれぞれ用意し、断面ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）観察を行い、クラック発生率の評価を行った。図４に評価結果を示す。図中のクラック発生率の分母はサンプルの総数、分子はその中でクラックが見られたサンプルの数を表す。

図４の評価結果によると、実施例では（１）熱サイクル前、（２）１００サイクル後、（３）５００サイクル後のサンプル全てにおいて、ＳＥＭ像にクラック等の異変は見られなかったのに対し、比較例では、（２）１００サイクル後、及び（３）５００サイクル後の約半数以上のサンプルにクラック発生が認められた。また、（１）熱サイクル前のサンプルにおいても、既にクラックが発生しているものが見られた。これは、ハンダボール設置時の熱処理によるものと考えられる。

本発明に係る樹脂製配線基板（第一構成形態）の内部構造を表す模式図スルーホール径が大きい場合のコア基板の膨張／収縮コア基板の膨張／収縮が及ぼす影響を示す模式図クラック発生率を示す図本発明に係る樹脂製配線基板（第二構成形態）の内部構造を表す模式図本発明の樹脂製配線基板の他の構成形態（１）を表す模式図本発明の樹脂製配線基板の他の構成形態（２）を表す模式図本発明の樹脂製配線基板の他の構成形態（３）を表す模式図本発明の樹脂製配線基板の他の構成形態（４）を表す模式図３層の樹脂層を有する樹脂製配線基板を表す模式図

符号の説明

１、１０１、２０１、５０１樹脂製配線基板
２コア基板
２１スルーホール
２２スルーホール導体
２３充填材
２４蓋状導体層
３樹脂層
４端子パッド導体（ボールパッド導体）
５ハンダボール
６ソルダーレジスト層
７接続部

Claims

絶縁性の基板に貫通形成されたスルーホール、及び該スルーホールの内周面に形成された略筒状のスルーホール導体、及び該スルーホール導体の中空部に充填された充填材、を有するコア基板と、
前記コア基板の少なくとも一方の主面上において、前記スルーホールの端面を含む形にて形成され、かつ前記スルーホール導体と導通する蓋状導体層と、
前記蓋状導体層上に形成された複数の樹脂層と、
前記複数の樹脂層上に形成され、外部機器の接続端子と接続可能なハンダボールが設置されているボールパッド導体と、
前記蓋状導体層と前記ボールパッド導体とを導通させるよう前記複数の樹脂層のそれぞれに埋設されたビア導体からなる接続部と、を備える樹脂製配線基板であって、
前記接続部のうち、前記蓋状導体層に接続されるビア導体はコンフォーマルビア、その他のビア導体はフィルドビアからなるとともに、前記ボールパッド導体は前記蓋状導体層の上方にあり、前記コンフォーマルビアは前記蓋状導体層の上側主面と接続し、前記ボールパッド導体と接続する前記フィルドビアは前記ボールパッド導体の下側主面と接続し、前記スルーホールの貫通方向を中心軸線方向とした場合、前記フィルドビアからなるビア導体及び前記ボールパッド導体のそれぞれの中心軸線は、前記スルーホールの中心軸線と一致しないことを特徴とする樹脂製配線基板。
前記ボールパッド導体に接続された前記ビア導体は、前記スルーホール上に位置しないことを特徴とする請求項１に記載の樹脂製配線基板。
前記フィルドビアからなる前記ビア導体は、前記コンフォーマルビアからなる前記ビア導体よりも前記スルーホールの中心軸から離間して形成されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂製配線基板。
前記ボールパッド導体の中心軸下に前記スルーホールが位置しないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の樹脂製配線基板。
前記接続部を構成する前記ビア導体の中心軸線は、スルーホールの中心軸線からの距離が５０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂製配線基板。