JP4954120B2 - Wiring board and mounting structure - Google Patents
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Description
本発明は、各種オーディオビジュアル機器や家電機器、通信機器、コンピュータ機器及びその周辺機器などの電子機器に使用される配線基板と、かかる配線基板に半導体素子を実装した実装構造体に関するものである。 The present invention relates to a wiring board used in various audio visual equipment, home appliances, communication equipment, computer equipment and peripheral equipment, and a mounting structure in which a semiconductor element is mounted on the wiring board.
従来より、IC(Integrated Circuit)又はLSI(Large Scale Integration)等の半導体素子を実装する配線基板として、樹脂製の配線基板が用いられている。 Conventionally, resin wiring boards have been used as wiring boards for mounting semiconductor elements such as IC (Integrated Circuit) or LSI (Large Scale Integration).
配線基板は、基体と、基体上に形成された導電層と、導電層を被覆する絶縁層とを備えている。 The wiring board includes a base, a conductive layer formed on the base, and an insulating layer that covers the conductive layer.
導電層は、メッキ法を用いて、基体上に形成することができる。また、絶縁層は、導電層を被覆させるとともに基体の露出した領域と接着させることにより、基体上に形成することができる。(下記特許文献1参照)。
ところが、上述した特許文献1に記載の配線基板は、基板と絶縁層とが接着している領域が平坦であるため、絶縁層が基体から剥離し易いという問題がある。
However, the wiring board described in
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、絶縁層が基体から剥離することを抑制し、信頼性の優れた配線基板および実装構造体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a wiring board and a mounting structure that are excellent in reliability by suppressing separation of an insulating layer from a substrate.
上記の課題を解決するため、本発明の配線基板は、基体と、該基体上に形成された導電層と、該導電層を被覆する絶縁層とを備えた配線基板において、前記導電層の端部周辺に位置する前記基体の一部が隆起しているとともに、隆起した隆起部の頂点が前記導電層の下面高さ位置と前記導電層の上面高さ位置との間に位置しており、前記隆起部と前記導電層の端部との間に隙間が形成されているとともに、前記絶縁層の一部が前記隆起部と前記導電層の端部との間の隙間に充填されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a wiring board according to the present invention is a wiring board comprising a base, a conductive layer formed on the base, and an insulating layer covering the conductive layer. A portion of the base located around the portion is raised, and the peak of the raised raised portion is located between the lower surface height position of the conductive layer and the upper surface height position of the conductive layer; A gap is formed between the raised portion and the end of the conductive layer, and a part of the insulating layer is filled in the gap between the raised portion and the end of the conductive layer. It is characterized by.
また、本発明の配線基板は、前記基体が、穴部を有するとともに、該穴部の内壁面に突出する凸部を有し、前記導電層が、前記穴部の内壁面から前記基体上にかけて形成されていることを特徴とする。 In the wiring board of the present invention, the base has a hole and a protrusion protruding on the inner wall surface of the hole, and the conductive layer extends from the inner wall surface of the hole to the base. It is formed.
また、本発明の実装構造体は、前記配線基板と、前記配線基板に実装され、前記導電層と電気的に接続されている半導体素子と、を備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a mounting structure including the wiring board and a semiconductor element mounted on the wiring board and electrically connected to the conductive layer.
本発明によれば、絶縁層が基体から剥離することを抑制し、信頼性の優れた配線基板および実装構造体を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress that an insulating layer peels from a base | substrate, and can provide the wiring board and mounting structure which were excellent in reliability.
以下に、本発明にかかる実装構造体の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。かかる実装構造体は、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、コンピュータ装置又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。 Embodiments of a mounting structure according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Such a mounting structure is used for electronic devices such as various audiovisual devices, home appliances, communication devices, computer devices or peripheral devices thereof.
図1は本実施形態に係る実装構造体1の平面図、図2は本実施形態に係る実装構造体1の断面図である。本実施形態に係る実装構造体1は、配線基板2と、配線基板2に半田等のバンプ3を介してフリップチップ実装された、IC又はLSI等の半導体素子4と、を含んで構成されている。
FIG. 1 is a plan view of a
また、配線基板2は、基体5と、基体5上に形成される導電層6と、導電層6を被覆する絶縁層7と、を含んで構成されている。基体5は、繊維層8と樹脂層9とを交互に複数積層した積層体であり、基体5の一主面および他主面の表面は樹脂層9からなる。かかる基体5には、両主面間を貫通するスルーホールSが形成されている。かかる導電層6は、基体5の一主面および他主面に形成されたグランド層6aと、スルーホールSの内壁面に形成されたスルーホール導体6bとから構成される。かかる絶縁層7は、フィルム層7aと接着層7bと含んで構成されている。かかる接着層7bは、グランド層6aを被覆するとともに基体5の一主面および他主面の表面に位置する樹脂層9と接着している。
The
以下に、絶縁層7について説明する。絶縁層7は、フィルム層7aと接着層7bとを含んで構成されている。フィルム層7aは、接着層7bを介して基体5に対して貼り合わされている。接着層7bとしては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等が使用される。なお、かかる熱硬化性樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂のうち少なくともいずれか一つを使用することができる。熱可塑性樹脂としては、半田リフロー時の加熱に耐える耐熱性を有する必要があることから、構成する材料の軟化温度が200℃以上であることが望ましく、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等を使用することができる。
The
フィルム層7aは、配線基板2の平坦性を確保するために精密に厚さが制御されている。また、フィルム層7aは、弾性変形可能であって、耐熱性と硬さに優れた特性の材料であることが望ましい。この様な特性を有するフィルム層7aとしては、例えば、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、全芳香族ポリエステル樹脂又は液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。なお、フィルム層7aの厚みは、例えば1μm以上20μm以下となるように設定されている。
The thickness of the
フィルム層7aは、基体5および導電層6に対して接着材を介して貼り合わせ、例えば加熱プレス装置を用いて加熱しながら加圧した後、冷却することによって基体5や導電層6に固定することができる。なお、接着材は、加熱した後、冷却されることによって固化して接着層7bを構成する。絶縁層7の厚み寸法は、例えば1μm以上10μm以下となるように設定されている。
The
絶縁層7には、配線基板2の一主面および他主面に位置する信号線路10と、絶縁層7の上下方向を貫くビア導体11と、が形成されている。かかる信号線路10は、所定の電気信号を伝達する機能を備えており、ライン状に形成されている。かかるビア導体11は、導電層6と信号線路10とを電気的に接続するためのものである。かかるビア導体11は、基体5の一主面側から配線基板2の一主面側(基体5の他主面側から配線基板2の他主面側)に向けて幅広なテーパー状に形成されている。なお、信号線路10およびビア導体11は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料から成る。
In the
次に、導電層6について説明する。導電層6は、グランド層6aとスルーホール導体6bとを含んで構成されている。グランド層6aは、基体5の一主面および他主面の信号線路10と対向する箇所に形成されており、平板状である。また、グランド層6aは、半導体素子4を共通の電位、例えばアース電位にする機能を備えている。スルーホール導体6bは、スルーホールSの内壁面に沿って形成されており、一主面および他主面のグランド層6aと電気的に接続されている。なお、導電層6は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料から成る。
Next, the
次に、基体5について詳述する。図3は、図2のR1部分を拡大した断面図である。また、図4(A)は、図2のR2部分を拡大した断面図である。また、図4(B)は、スルーホールSの内壁面から突出した凸部8aの拡大斜視図である。基体5は、繊維層8と樹脂層9とを交互に複数積層した積層体である。
Next, the
繊維層8は、一方向に沿って配列される多数の単繊維を樹脂で含浸してなる。また、繊維層8は、基体5の剛性を良好に維持するものであって、単繊維が多数敷き詰められて設けられている。繊維層8を構成する一方向に配列された多数の単繊維は、繊維層8の一端から他端にまで延在されている。単繊維は、例えば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又は全芳香族ポリエステル樹脂等の低熱膨張樹脂から成る。かかる単繊維の熱膨張率は、繊維の長手方向(X方向)に直交する断面方向(Z方向)の熱膨張率が、繊維の長手方向(X方向)の熱膨張率より大きい。その単繊維の断面方向(Z方向)の熱膨張率は、40ppm/℃以上120ppm/℃以下であって、単繊維の長手方向(X方向)の熱膨張率は、−10ppm/℃以上10ppm/℃以下である。なお、熱膨張率は、JISK7197に準ずる。また、単繊維は長尺状に形成されており、その断面方向(Z方向)の断面が円形であって、その直径は例えば3μm以上15μm以下に形成されている。なお、繊維層8に含まれる樹脂は、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、ポリイミド樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等から成る。
The
また、X方向に沿って単繊維が配列される繊維層8の数と、Y方向に沿って単繊維が配列される繊維層8の数は、一致していることが好ましい。X方向に沿って配列される単繊維の数とY方向に沿って配列される単繊維の数を近づけた結果、熱による配線基板2の歪みを抑制することができる。
Moreover, it is preferable that the number of the fiber layers 8 in which single fibers are arranged along the X direction and the number of the fiber layers 8 in which single fibers are arranged along the Y direction are the same. As a result of bringing the number of single fibers arranged along the X direction close to the number of single fibers arranged along the Y direction, the distortion of the
また、繊維層8に対する単繊維の体積比率が、30体積%以上80体積%以下に設定されている。繊維層8に対する単繊維の体積比率を30体積%以上とすることにより、繊維層8に含有される単繊維が十分に確保され、単繊維の優れた剛性が繊維層8に影響を及ぼし、基体5全体の反りを少なくすることができる。また、繊維層8に対する単繊維の体積比率を80体積%以下とすることにより、繊維層8を作製する際に、単繊維同士の間に混入する空気を低減することができるため、基体5内の気泡を低減することができる。これにより、かかる気泡に起因する空隙に導電層6から銅等が析出することを抑制できる。したがって、基体5の電気的信頼性を向上させることができる。
Moreover, the volume ratio of the single fiber with respect to the
樹脂層9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、ポリイミド樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等から成る。樹脂層9には、多数のフィラー12が含有されていても構わない。樹脂層9にフィラー12が含有されていることによって、樹脂層9の硬化前の粘度を調整することができ、樹脂層9の厚み寸法を所望の値に近づけて樹脂層9を形成することができる。フィラー12は、球状であって、フィラー12の径は、例えば0.05μm以上6μm以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−5ppm/℃以上5ppm/℃以下である。なお、フィラー12は、例えば酸化珪素(シリカ)、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。
The
基体5の一主面および他主面の表面は、樹脂層9からなる。かかる樹脂層9は、グランド層6aの端部6ax周辺において隆起した隆起部9aを有する。かかる隆起部9aは、グランド層6aの下面高さ位置とグランド層6aの上面高さ位置との間に頂点9bを有する。そして、グランド層6aの端部6axにおける端面6ayと、グランド層6aの端部6axにおける端面6ayに対向する隆起部9aの表面9cと、の間には隙間Gが形成されている。そして、接着層7bが、グランド層6aを被覆するとともに隆起部9aと接着している。すなわち、隆起部9aと導電層6の端部6axとの間に隙間Gが形成されており、絶縁層7の一部が隆起部9aと導電層6の端部6axとの間の隙間Gに充填されている。これにより、樹脂層9と接着層7bとの接着面積が増すとともにアンカー効果が生じるため、樹脂層9と接着層7bとの接着力を大きくすることができ、接着層7bが樹脂層9から剥離することを抑制できる。したがって、絶縁層7が基体5から剥離することを抑制でき、配線基板2の信頼性を向上させることができる。
The surfaces of one main surface and the other main surface of the
また、グランド層6aの端部6axにおける端面6ayに対向する隆起部9aは、グランド層6aの端部6axにおける端面6ayの一部と接着する接着部9axを有する。これにより、樹脂層9とグランド層6aとの接着面積が増すため、樹脂層9とグランド層6aとの接着力を大きくすることができ、グランド層6aが樹脂層9から剥離することを抑制できる。また、グランド層6aが樹脂層9もしくは接着層7bから剥離することを抑制するため、接着層7bと樹脂層9とが接着している領域に応力が集中することを抑制できる。したがって、接着層7bが樹脂層9から剥離することをより抑制できる。すなわち、導電層6が基体5から剥離することを抑制するとともに、絶縁層7が基体5から剥離することをより抑制でき、配線基板2の信頼性をより向上させることができる。
Further, the raised
また、樹脂層9は、全てのグランド層6aの端部6ax周辺において上述の隆起部9aを有することが好ましい。これにより、樹脂層9と接着層7bとの接着力をより大きくすることができ、接着層7bが樹脂層9から剥離することをより抑制できる。したがって、絶縁層7が基体5から剥離することをより抑制でき、配線基板2の信頼性をより向上させることができる。
Moreover, it is preferable that the
基体5には、両主面間を貫通するスルーホールSが形成されている。スルーホールSの内壁面には、垂直方向に断面視して、突出する凸部8aが形成されている。かかるスルーホールSの内壁面に沿って、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料から成るスルーホール導体6bが形成されている。スルーホールSの内壁面には、スルーホールSの内壁面から突出するように、単繊維の一部が突出している。ここで、スルーホールSの内壁面から突出した単繊維の一部を凸部8aとする。また、凸部8aは、図2に示すように、単繊維がX方向に沿って配列されている場合は、長尺状の単繊維の一端であって、単繊維がY方向に沿って配列されている場合は、単繊維の側面の一部である。
A through hole S is formed in the
凸部8aの表面を被覆するように、スルーホール導体6bの一部が被着しているため、スルーホール導体6bとスルーホールSの内壁面との接触面積を大きくすることができ、両者の接着力を大きくすることができる。これにより、スルーホールSの内壁面からスルーホール導体6bが剥離することを抑制できる。また、スルーホール導体6bとグランド層6aが一体形成された導電層6が、基体5から剥離することを抑制できるため、接着層7bと樹脂層9とが接着している領域に応力が集中することを抑制できる。したがって、導電層6が基体5から剥離することを抑制するとともに、接着層7bが樹脂層9から剥離することをより抑制できる。
Since a part of the through-
基体5は、繊維層8と樹脂層9とが交互に複数積層されており、繊維層8が有する単繊維の一部、凸部8aが、スルーホールSの内壁面から突出し、スルーホールSの内壁面を連続した凹凸状に形成している。凸部8aは、繊維層8と樹脂層9とを交互に積層し、繊維層8に対する単繊維の体積比率や、樹脂層9の厚み寸法を調整することによって、凸部8a同士の間隔を調整することができる。
The
かかる凸部8a同士の間隔は、0.5μm以上、30μm以下であることが好ましい。凸部8a同士の間隔を0.5μm以上とすることにより、凸部8aが形成されやすくなり、外部から基体5に熱が伝わることにより基体5が熱膨張・熱収縮した際に、スルーホールSに加わる熱応力を凸部8aで保持することができるため、スルーホールSに加わる応力を分散させることができる。したがって、スルーホール導体6bにクラックが生じることを抑制できる。また、凸部8a同士の間隔を30μm以下とすることにより、スルーホールS一本当たりの突出部の数を複数以上設けることができるため、スルーホールSに加わる応力を分散させることができる。したがって、スルーホール導体6bにクラックが生じることを抑制できる。なお、スルーホールS一個当たりの突出部の数は、基板の厚さによって異なるが0.2mm程度の薄い基板では2〜5ヵ所、1mm程度の厚い基板では10ヵ所あるいはそれ以上、設けることが有効である。
It is preferable that the space | interval of this
また、凸部8a同士の間隔を規則的にすることによって、外部から基体5に熱が伝わり、基体5が熱膨張・熱収縮した際に、スルーホールSに加わる熱応力を、各凸部8aに略均一に加わることができ、応力を分散させることができ、スルーホールSの内壁面にクラックが発生するのを抑制することができる。その結果、スルーホールSの内壁面に沿って形成されるスルーホール導体6bの断線を有効に抑制することができる。
Further, by making the interval between the
また、スルーホールSの形状を上下対称に形成することによって、スルーホールSに加わる応力を、略均等に分散させることができ、基体5の歪みを効果的に抑制することができる。なお、基体5の厚み寸法は、例えば100μm以上1200μm以下に設定されている。
In addition, by forming the shape of the through hole S symmetrically, the stress applied to the through hole S can be distributed substantially evenly, and the distortion of the
また、図4(A)、図4(B)に示すように、スルーホールSの内壁面から突出した凸部8aの側面には、凹部8sが形成されている。例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成る単繊維8bは、長尺状の向きに沿って単繊維8bを構成する分子が配向しているため、長尺状の向きに沿って裂け易い傾向がある。そのため、スルーホールSを形成する際に、単繊維8bの一部が破壊され、凸部8aの側面に凹部8sが形成される。かかる凹部8sには、スルーホール導体6bの一部が充填されており、アンカー効果によって、凸部8aとスルーホール導体6bとの接着力を大きくすることができ、スルーホールSの内壁面からスルーホール導体6bが剥離するのを抑制することができる。なお、凹部8sのX方向の窪みの大きさは、例えば0.1μm以上10μm以下の大きさに形成されている。凹部8sのX方向の窪みの大きさを0.1μm以上とすることにより、凹部8sに充填されたスルーホール導体6bの一部はアンカー効果を奏し、凸部8aとスルーホール導体6bとの接着力を大きくすることができる。また、凹部8sのX方向の窪みの大きさを10μm以下とすることにより、凹部8sを形成する際のレーザー光や薬液による樹脂特性の劣化を抑制することができる。
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, a
また、凹部8sは、単繊維8bの断面に対して放射状に形成され、その放射状に形成された凹部8sにスルーホール導体6bの一部が充填されるため、スルーホール導体6bに対して熱応力がどの方向から印加されたとしても、単繊維8bとスルーホール導体6bとの位置関係が変更しにくく、単繊維8bとスルーホール導体6bとの接着力を有効に維持することができる。
Further, the
さらに、スルーホール導体6bによって囲まれる領域には、基体5の平坦性を良好にするために絶縁性の樹脂からなる絶縁体が充填されている。なお、スルーホール導体6bは、基体5の主面又は他主面に形成された導電層6同士を電気的に接続している。また、絶縁体をスルーホール導体6bによって囲まれる領域に充填することによって、スルーホールSの直上又は直下にビア導体11を形成することができ、配線基板2の小型化に寄与することができる。
Further, the region surrounded by the through-
また、絶縁体には、非金属無機フィラー14が含有されている。非金属無機フィラー14は、球状であって、非金属無機フィラー14の径は、例えば0.05μm以上6μm以下に設定されており、熱膨張率は、例えば−5ppm/℃以上5ppm/℃以下である。なお、非金属無機フィラー14は、例えば酸化珪素(シリカ)、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成る。
Moreover, the non-metallic
絶縁体に低熱膨張である非金属無機フィラー14が含有されていることによって、低熱膨張である繊維層8の熱膨張率に近づけことができる。その結果、スルーホール導体6bの内側からもスルーホール導体6bが膨張及び収縮するのを抑制することができ、スルーホール導体6bが破壊されるのを有効的に防止することができる。
By including the nonmetallic
また、半導体素子4には、絶縁層7の熱膨張率と近似する材料が使用され、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、炭化珪素等を用いることができる。なお、半導体素子4の厚み寸法は、例えば0.1mmから1mmのものを使用することができる。
The
上述したように本実施形態によれば、基体5に、導電層6の端部6ax周辺において隆起した隆起部9aを形成するとともに、隆起部9aと導電層6の端部6axとの間に隙間Gを形成し、絶縁層7を隙間Gに充填することにより、絶縁層7と基体5との接着力を大きくすることができ、絶縁層7が基体5から剥離することを抑制し、信頼性の優れた配線基板2および実装構造体1を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
次に、上述した実装構造体1の製造方法について、図5から図12を用いて説明する。
Next, a method for manufacturing the mounting
まず、図5(A)に示すように、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成る単繊維8bを一方向に整列させたシートに、エポキシ樹脂から成る樹脂9dを含浸させた繊維シート15を、作製予定の基体5の厚みに合わせて複数枚準備する。なお、繊維シート15の表面は樹脂9dから成る。図5(A)においては、繊維シート15を6枚準備し、X方向に沿って単繊維8bが配列された繊維シート15と、X方向と直交するY方向に沿って単繊維8bが配列された繊維シート15とを交互に積層するように配置する。なお、繊維シート15の枚数は、基体5の厚みに合わせて準備するので6枚に限定されない。また、図示しないが、繊維シート15の一面には、例えばエポキシ樹脂から成る樹脂材を被着しておく。そして、繊維シート15の端部が一致するように、樹脂材を介して繊維シート15を重ね合わせる。また、樹脂材には、例えばシリカから成るフィラー12が含有されている。フィラー12の含有量を調整することによって、熱硬化後の樹脂層9の厚み寸法を調整することができる。
First, as shown in FIG. 5A, for example, a fiber sheet 15 in which a
そして、図5(B)に示すように、重ね合わせた繊維シート15に、例えば加熱プレス機を用いて、加熱加圧することによって、樹脂材および繊維シート15に含まれる樹脂9dを熱硬化させて、繊維シート15同士を接着させることで、基体5を作製することができる。なお、熱硬化後、繊維シート15に含まれる繊維は繊維層8として機能し、また、樹脂材および繊維シート15に含まれる樹脂9dは樹脂層9として機能する。また、基体5の厚みは、例えば100μmから1200μmに設定されている。
And as shown in FIG.5 (B), the resin material and
次に、作製した基体5の一主面に、図6(A)に示すように、例えば炭酸ガスレーザー装置や、YAGレーザー装置を用いて、レーザー光を照射し、基体5の一部を刳り貫くことによって、円筒状の貫通孔SYを形成する。なお、貫通孔SYを形成するための、レーザー光の強度は、例えば1パルスあたり1μJ(マイクロジュール)以上、50mJ(ミリジュール)以下であって、照射する時間は、例えば1パルスあたり10n(ナノ)秒以上、500n(ナノ)秒以下である。
Next, as shown in FIG. 6 (A), one main surface of the manufactured
貫通孔SYの内壁面には、レーザー光が照射されることによって、単繊維の一部や樹脂の一部等の焼き残り(スミアと呼ばれる)が被着している。そして、図6(B)に示すように、貫通孔SYの焼き残りを除去して貫通孔SZを形成する(デスミアと呼ばれる)。この、デスミアの工程は、例えばマイクロ波を用いたアルゴンガスプラズマ、あるいは酸素ガスプラズマを用いて10分程度のプラズマ処理を行えば良い。また、焼き残りを除去するための第1エッチング液を流入して、この際、第1エッチング液によって、樹脂層9の一部をX方向に0.1μm以下エッチングして、繊維層8を貫通孔SZの内壁面から露出させることができる。なお、第1エッチング液は、例えば蒸留水1リットルに対して、過マンガン酸20〜40g、水酸化ナトリウム35〜45gを加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第1エッチング液を30〜40℃に温めて、貫通孔に2〜4分流入する。プラズマ処理およびこの条件のエッチング液により、ドリルまたはレーザーの熱影響を受けた焼き残り(スミアと呼ばれる)を除去することができる。
By irradiating the inner wall surface of the through hole SY with laser light, unburned residue (referred to as smear) such as a part of a single fiber or a part of a resin is deposited. Then, as shown in FIG. 6 (B), unburned portions of the through holes SY are removed to form the through holes SZ (referred to as desmear). In this desmear process, for example, an argon gas plasma using a microwave or an oxygen gas plasma may be used for a plasma treatment for about 10 minutes. In addition, a first etching solution for removing the unbaked residue is introduced, and at this time, a part of the
そして、図7(A)に示すように、貫通孔SZに、第2エッチング液を流入して、樹脂層9の一部をさらにX方向に0.5μm以上、30μm以下エッチングして貫通孔Sを形成する。なお、第2エッチング液は、例えば蒸留水1リットルに対して、過マンガン酸50〜100g、水酸化ナトリウム35〜45gを加えた過マンガン酸水溶液である。かかる第2エッチング液を50〜70℃に温めて、貫通孔SZに5〜6分流入する。第2エッチング液は、第1エッチング液に比べて、濃度および処理温度が高いため、樹脂層9をエッチングすることができる。単繊維は耐薬品性や耐熱性、化学的、機械的特性に優れた樹脂より形成されているので、繊維層8は第2エッチング液によってもほとんどエッチングされることがない。この際、第2エッチング液によって、上下方向から単繊維に加わっていた樹脂による応力が取り除かれ、レーザー光の熱衝撃によって単繊維を構成する分子の配列方向に沿って生じていたクラックが開いて、凹部8sが形成される。
Then, as shown in FIG. 7A, the second etching solution is introduced into the through hole SZ, and a part of the
このようにして、貫通孔Sの内壁面から、単繊維の一部である凸部8aを突出させることにより、スルーホールSの内壁面から、凸部8aを突出させることができる。
Thus, by projecting the
そして、図7(B)に示すように、無電界めっき等により、基体5の表面にメッキを被着させ、スルーホールSの内壁面に沿ってスルーホール導体6bを形成する。スルーホール導体6bは、スルーホールSの内壁面の凹部8sに被着するメッキが成長し、スルーホールS中央部分にも適当な膜厚を形成することができる。
Then, as shown in FIG. 7B, plating is applied to the surface of the
次に、図8(A)に示すように、スルーホール導体6bによって囲まれる領域に、例えばポリイミド等の樹脂を充填し、熱硬化することによって、絶縁体を形成する。なお、絶縁体を構成する樹脂には、予め非金属無機フィラー14を混ぜ合わせておくことが好ましい。絶縁体に非金属無機フィラー14が含有されていることで、絶縁体の熱膨張率を下げて、基体5を構成する繊維層8の熱膨張率に近づけることができ、基体5全体の歪みを抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 8A, a region surrounded by the through-
さらに、図8(B)に示すように、絶縁体の直上及び直下を被覆するように、従来周知の蒸着法、CVD法又はスパッタリング法等によって、導電層6を構成する材料を被着する。
Further, as shown in FIG. 8B, the material constituting the
そして、図9(A)に示すように、基体5の一主面及び他主面に、レジストを塗布し、露光現像を行った後、エッチング処理をして、グランド層6aを形成する。なお、スルーホール導体6bは、基体5の両主面上にまで形成されており、両主面上において形成されたスルーホール導体6bは、グランド層6aでもある。以上より、樹脂からなる基体5を貫通するとともに、基体5の両主面上にまで形成されたスルーホール導体6bを有する基板16を準備することができる。
Then, as shown in FIG. 9A, a resist is applied to one main surface and the other main surface of the
次に、図9(B)に示すように、例えばステンレス板である板体17を2枚準備する。そして、図10(A)に示すように、板体17それぞれを基体5の一主面及び他主面に形成されたグランド層6aに当接させ、基体5の一主面及び他主面のグランド層6aの高さ位置を固定する。
Next, as shown in FIG. 9B, two
そして、図10(B)に示すように、基板16を加熱し、基体5の主面に位置する樹脂を膨張させることによって、樹脂層9を基体5の主面の高さ位置よりも突出させる。ここで、両主面のグランド層6aの高さ位置を固定しているため、樹脂層9の膨張によりグランド層6aの高さ位置が変化することを抑制し、樹脂層9の突出量を増加させることができる。また、樹脂層9を基体5の主面の高さ位置よりも突出させる際、グランド層6aの端部6ax周辺においては、グランド層6aの端部6axの端面6ayから離れるに従い、樹脂層9は高く突出する。したがって、突出した樹脂層9とグランド層6aの端部6axとの間に隙間Gを形成することができる。
Then, as shown in FIG. 10B, the
ここで、加熱時の温度は、ガラス転移温度以上熱分解温度未満である。ここで、熱分解温度とは、樹脂が固化した状態において該樹脂に熱を加えることによって、樹脂の一部が分解、蒸発又は昇華などにより消滅し、その樹脂の重量が5%減少する温度をいう。なお、例えば樹脂層9の樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合、ガラス転移温度は170度であり、熱分解温度は290度である。加熱時の温度をガラス転移温度以上とすることにより、樹脂は熱膨張する際に塑性変形をする。したがって、基板16を冷やしたとしても、樹脂層9が熱膨張により突出した状態を維持することができる。また、加熱時の温度を熱分解温度未満とすることにより、樹脂の変性を抑制し、基板16の信頼性を向上させることができる。なお、熱分解温度とは、樹脂が固化した状態において該樹脂に熱を加えることによって、樹脂の一部が分解、蒸発又は昇華などにより消滅し、その樹脂の重量が5%減少する温度をいう。
Here, the temperature at the time of heating is not lower than the glass transition temperature and lower than the thermal decomposition temperature. Here, the thermal decomposition temperature is a temperature at which a part of the resin disappears due to decomposition, evaporation or sublimation by applying heat to the resin in a solidified state, and the weight of the resin is reduced by 5%. Say. For example, when an epoxy resin is used as the resin of the
また、加熱時においては、当接させた板体17により弱い圧力をグランド層6aに加えるとよい。弱い圧力とは、例えば0.5Kg/cm2以上2Kg/cm2以下である。当接させた板体17により0.5Kg/cm2以上の圧力をグランド層6aに加えることにより、板体17とグランド層6aとを隙間無く当接することができるため、加熱により基板16が熱膨張する際に、グランド層6aの高さ位置を均一に固定することができ、基板16に歪みが生じることを抑制できる。また、当接させた板体17により2Kg/cm2以下の圧力をグランド層6aに加えることにより、両主面のグランド層6aの高さ位置が変化して、グランド層6aが樹脂を圧縮してしまうことを抑制できるため、基体5とスルーホールSとの間に圧縮による残留応力が生じることを抑制できる。したがって、配線基板2に外部から熱を加えたときに、基体5とスルーホール導体6bとの間の応力が圧縮による残留応力によって大きくなることを抑制し、スルーホール導体6bの破壊を抑制できる。
Further, at the time of heating, it is preferable to apply a weak pressure to the
また、基体5の主面に位置する樹脂層9が熱可塑性樹脂であると、加熱時の流動性が高いため、樹脂層9をより突出させることができる。かかる熱可塑性樹脂としては、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等を使用することができる。そして、基体5に含まれる他の樹脂層9も熱可塑性樹脂であると、加熱時の流動性が高いため、基体5をより膨張させることができ、樹脂層9をより突出させることができる。
Moreover, since the fluidity | liquidity at the time of a heating is high when the
また、基体5は単繊維が多数敷き詰められている繊維層8を含むと、加熱時に、樹脂が繊維層8の単繊維の間を移動する。これにより、樹脂は繊維層8を通過するため、基体5の主面に位置する樹脂をより膨張させることができ、樹脂層9をより突出させることができる。なお、基体5が繊維層8ではなくフィルム層7aを含む場合は、フィルム層7aに貫通する孔を形成することにより、フィルム層7aを通過する樹脂の量を増加させ、樹脂層9をより突出させることができる。
Further, when the
次に、図11(A)に示すように、基板16を冷やし、樹脂が基体5の主面の高さ位置よりも突出した状態を維持しつつ硬化させる。これにより、室温においても、突出した樹脂層9からなる隆起部9aを基体5に形成することができるとともに、隆起部9aとグランド層6aの端部6axとの間に隙間Gを形成することができる。そして、このように基体5を熱膨張させるとともに塑性変形させて、室温においても膨張させた状態を維持させることにより、基体5における樹脂の密度を低下させる。これにより、スルーホール導体6bをめっき法により基体5の内壁面に形成する際に、基体5とスルーホール導体6bとの間に生じた残留応力を低減することができる。したがって、外部から熱を加えたときに、基体5とスルーホール導体6bとの間に生じる応力を低減することができるため、スルーホール導体6bの破壊を抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 11A, the
次に、図11(B)に示すように、グランド層6a上に、例えばポリイミド樹脂等を介してフィルム層7aを貼り合わせる。そして、例えば加熱プレス機を用いて、加熱・加圧することで、フィルム層7aを基体5に固着する。これにより、接着層7bとフィルム層7aとから成る絶縁層7を形成することができる。ここで、加圧するときの圧力は、例えば1Kg/cm2以上50Kg/cm2以下である。1Kg/cm2以上の圧力を加えてフィルム層7aを基体5に固着することにより、接着層7bを隆起部9aとグランド層6aの端部6axとの間の隙間Gに充填することができる。これにより、樹脂層9と接着層7bとの接着面積が増すとともにアンカー効果が生じるため、樹脂層9と接着層7bとの接着力を大きくすることができ、絶縁層7が基体5から剥離することを抑制することができる。また、50Kg/cm2以下の圧力を加えてフィルム層7aを基体5に固着することにより、加圧時に基体5の繊維層8もしくは絶縁層7にクラックもしくは歪みが生じることを抑制できる。また、グランド層6a上にポリイミド樹脂を介してフィルム層7aを貼り合わせる際に、隆起部9aとグランド層6aの端部6axとの間の隙間Gにおいて、ポリイミド樹脂の量を増やすと、接着層7bを隆起部9aとグランド層6aの端部6axとの間の隙間Gに充填するとともに、絶縁層7および基体5の歪みを抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 11B, a
そして、図12(A)に示すように、絶縁層7に、例えばYAGレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて、ビア孔Bを形成する。ビア孔Bは、絶縁層7の一主面に対して垂直方向から、絶縁層7の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。なお、ビア孔Bは、レーザーの出力を調整することによって、上部よりも下部が幅狭な逆テーパー状に形成することができる。さらに、図12(B)に示すように、ビア孔Bに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体11を形成する。
Then, as shown in FIG. 12A, via holes B are formed in the insulating
次に、絶縁層7の上面に対して、従来周知の蒸着法、無電解めっき法又はスパッタリング法等によって、信号線路10を構成する材料を被着させる。そして、その表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、エッチング処理をして信号線路10を形成する。信号線路10は、絶縁層7を介してグランド層6aと対向する箇所に形成される。このようにして、配線基板2を作製することができる。
Next, the material constituting the
上述したように、本実施の形態によれば、上述の実施の形態の配線基板2を作製することができる製造方法を提供することができる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a manufacturing method capable of manufacturing the
さらに、本実施の形態によれば、樹脂からなる基体5を貫通するとともに、基体5の両主面上にまで形成されたスルーホール導体6bを有する基板16を準備する工程と、基体5の両主面上にまで形成されたスルーホール導体6b上に板体17を当接させ、両主面のスルーホール導体6bの高さ位置を固定する工程と、基板16に熱を加えて、基体の主面に位置する樹脂を膨張させることによって、樹脂を基体5の主面の高さ位置よりも突出させる工程と、基板16を冷やし、樹脂が基体5の主面の高さ位置よりも突出した状態を維持しつつ硬化させる工程と、基体5の主面上に絶縁層7を被着させるとともに、絶縁層7と樹脂とを接着させる工程とを含んでいるため、絶縁層7が基体5から剥離することを抑制するとともに、加熱時に生じるスルーホール導体6bの破壊を抑制した、信頼性の優れた配線基板2を作製することができる製造方法を提供することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the step of preparing the
また、上述した絶縁層7及び信号線路10の積層工程を繰り返すことで、多層配線の配線基板2も作製することができる。そして、配線基板2に対してバンプ3を介して半導体素子4をフリップチップ実装することによって、実装構造体1を作製することができる。
Further, by repeating the above-described lamination process of the insulating
なお、本発明は上述の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、改良等が可能である。例えば、単繊維の方向や、繊維層の向きは配線基板の設計に応じて適宜選択してもよい。また、基体にはスルーホールが形成されているとしたが、穴部が形成されていればよく、穴部は基体を貫通していなくてもよい。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned form, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the direction of the single fiber and the direction of the fiber layer may be appropriately selected according to the design of the wiring board. Further, although the through hole is formed in the base body, it is sufficient that a hole is formed, and the hole does not have to penetrate the base body.
1 実装構造体
2 配線基板
3 バンプ
4 半導体素子
5 基体
6 導電層
6a グランド層
6b スルーホール導体
7 絶縁層
7a フィルム層
7b 接着層
8 繊維層
8a 凸部
8b 単繊維
9 樹脂層
9a 隆起部
9d 樹脂
10 信号線路
11 ビア導体
12 フィラー
13 絶縁体
14 非金属無機フィラー
15 繊維シート
16 基板
17 板体
S スルーホール
G 隙間
DESCRIPTION OF
15
Claims (3)
前記導電層の端部周辺に位置する前記基体の一部が隆起しているとともに、隆起した隆起部の頂点が前記導電層の下面高さ位置と前記導電層の上面高さ位置との間に位置しており、
前記隆起部と前記導電層の端部との間に隙間が形成されているとともに、前記絶縁層の一部が前記隆起部と前記導電層の端部との間の隙間に充填されていることを特徴とする配線基板。 In a wiring board comprising a base, a conductive layer formed on the base, and an insulating layer covering the conductive layer,
A portion of the base located around the edge of the conductive layer is raised, and the peak of the raised raised portion is between the lower surface height position of the conductive layer and the upper surface height position of the conductive layer. Located
A gap is formed between the raised portion and the end of the conductive layer, and a part of the insulating layer is filled in the gap between the raised portion and the end of the conductive layer. A wiring board characterized by.
前記基体が、穴部を有するとともに、該穴部の内壁面に突出する凸部を有し、
前記導電層が、前記穴部の内壁面から前記基体上にかけて形成されていることを特徴とする配線基板。 The wiring board according to claim 1,
The base body has a hole and a protrusion protruding on the inner wall surface of the hole,
The wiring board, wherein the conductive layer is formed from an inner wall surface of the hole to the base.
前記配線基板に実装され、前記導電層と電気的に接続されている半導体素子と、
を備えた実装構造体。 The wiring board according to claim 1 or 2,
A semiconductor element mounted on the wiring board and electrically connected to the conductive layer;
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