JP5052808B2 - Composite board and wiring board - Google Patents
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Description
本発明は、複合基板および配線基板に関し、各種AV機器、家電機器、通信機器、コンピュータ装置およびその周辺機器などの電子機器に適用される技術に関する。 The present invention relates to a composite board and a wiring board, and relates to a technique applied to various AV equipment, home appliances, communication equipment, computer devices, and peripheral equipment.
配線導体にチップが電気的にかつ機械的に接続可能に構成される配線基板が実用に供されている(たとえば特許文献1参照)。近年、LSIの高速化・高機能化に伴い、チップ(シリコンチップ)表面に低誘電率材料が用いられる傾向があり、低誘電率の材料の候補として、多くの気泡を含む材料がある。ただしこの材料は強度が低いため、次のような問題が生じうる。気泡を含む低誘電率材料を用いたシリコンチップを従来の基板にフリップチップ実装すると、基板とシリコンチップとの熱膨張率差のため、フリップチップ実装後の冷却過程でシリコンチップ表面の低誘電率材料にクラックが入り、回路が断線する。 A wiring board configured such that a chip can be electrically and mechanically connected to a wiring conductor has been put to practical use (see, for example, Patent Document 1). In recent years, with the increase in speed and function of LSI, a low dielectric constant material tends to be used on the surface of a chip (silicon chip), and there are materials containing many bubbles as candidates for a low dielectric constant material. However, since this material has low strength, the following problems may occur. When a silicon chip using a low dielectric constant material containing bubbles is flip-chip mounted on a conventional substrate, the low dielectric constant on the surface of the silicon chip during the cooling process after flip-chip mounting due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate and the silicon chip The material cracks and the circuit breaks.
そこで、本件出願人は、配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差を解消すべく、配線基板全体を低熱膨張化する技術を提案している。つまりシリコンチップの線膨張係数が3ppm/℃であるのに対し、たとえば少なくとも繊維材料としてマイナスの線膨張係数のものを適用し、かつ繊維束を被覆する樹脂材料として数十ppm/℃のものを適用している。 Therefore, the present applicant has proposed a technique for reducing the thermal expansion of the entire wiring board in order to eliminate the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the silicon chip. In other words, while the silicon chip has a linear expansion coefficient of 3 ppm / ° C., for example, at least a fiber material having a negative linear expansion coefficient is applied, and a resin material for covering the fiber bundle is several tens of ppm / ° C. Applicable.
先行技術において、繊維材料と樹脂材料との線膨張係数の差が大きくなればなる程、温度変化に起因して繊維束と樹脂部との境界面に応力が作用する。このような応力は、樹脂部が繊維束から不所望に剥離させるおそれがあった。そのため、繊維束と樹脂部との境界面に接着剤を塗布することも考えられるが、必要十分な密着強度が得られず、前記境界面に作用する応力によっては、樹脂部が繊維束から剥離するおそれがあった。 In the prior art, the greater the difference in the coefficient of linear expansion between the fiber material and the resin material, the more the stress acts on the interface between the fiber bundle and the resin portion due to the temperature change. Such stress may cause the resin part to undesirably peel from the fiber bundle. For this reason, it is conceivable to apply an adhesive to the boundary surface between the fiber bundle and the resin portion, but the necessary and sufficient adhesion strength cannot be obtained, and the resin portion peels off from the fiber bundle depending on the stress acting on the boundary surface. There was a risk.
本発明の目的は、繊維群、樹脂部間の境界部に与えられるストレスを緩和することができ、繊維群に対する樹脂部の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる複合基板および配線基板を提供することである。 The object of the present invention is to relieve the stress applied to the boundary between the fiber group and the resin part, and to improve the adhesion strength of the resin part to the fiber group compared to that of the prior art. It is to provide a substrate.
本発明は、積層された第1プリプレグおよび第2プリプレグから成るプリプレグ積層体を有する複合基板であって、
前記第1プリプレグは、複数の単繊維から成り、第1方向に沿って配列した複数の第1繊維束と、隣り合う前記第1繊維束間に設けられた樹脂材料から成る第1樹脂部とを有しており、
前記第2プリプレグは、複数の単繊維から成り、前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列した複数の第2繊維束と、隣り合う前記第2繊維束間に設けられた樹脂材料から成る第2樹脂部とを有しており、
積層方向に隣り合う前記第1プリプレグおよび前記第2プリプレグ間に前記第1プリプレグの前記第1繊維束および前記第1樹脂部と前記第2プリプレグの前記第2繊維束および前記第2樹脂部とに接触するように塑性変形されて設けられた、弾性変形可能なフィルム体が位置する複合基板である。
The present invention is a composite substrate having a prepreg laminate comprising a laminated first prepreg and second prepreg,
Before Symbol first prepreg, Ri consists plurality of single fibers, a plurality of first fiber bundles which are arranged along a first direction, the first made of a resin material provided between the adjacent first fiber bundle resin And
The second prepreg is composed of a plurality of single fibers, and a plurality of second fiber bundles arranged along a second direction orthogonal to the first direction, and a resin material provided between the adjacent second fiber bundles. A second resin portion comprising:
Said second fiber bundle and the second resin portion of the second prepreg before Symbol said first fiber bundle and the first resin portion of the first prepreg between the first prepreg and the second prepreg adjoin in the stacking direction preparative provided is plastically deformed so as to be in contact with a composite substrate positioned elastically deformable film body.
また本発明は、前記フィルム体は、芳香族化合物を含む有機材料から成ることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the film body is made of an organic material containing an aromatic compound.
また本発明は、前記フィルム体は、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成ることを特徴とする。 In the invention, it is preferable that the film body is made of a material that plastically deforms when the glass transition temperature is exceeded.
また本発明は、前記複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体と、を有する配線基板である。 Moreover, this invention is a wiring board which has the said composite substrate and the wiring conductor provided in the surface part of this composite substrate.
本発明の複合基板によれば、フィルム体は、弾性変形機能を有し、かつ隣り合う第1プリプレグの第1繊維束および第1樹脂部と第2プリプレグの第2繊維束および第2樹脂部とに接触するように塑性変形されて設けられる。このように、本発明の複合基板では、フィルム体が塑性変形されて設けられるうえ、弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。 According to the composite substrate of the present invention, the film body has an elastic deformation function, and the first fiber bundle and the first resin part of the adjacent first prepreg and the second fiber bundle and the second resin part of the second prepreg. And are plastically deformed so as to be in contact with each other. As described above, in the composite substrate of the present invention, the film body is provided by being plastically deformed, and is elastically deformable, and thus has the following effects.
この複合基板を使用する状態において、単繊維の長手方向の線膨張係数と、樹脂部の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群、樹脂部間の境界部に与えられるストレスを、フィルム体で緩和することができる。換言すれば、フィルム体を、主に基板厚み方向に垂直な方向の応力を緩和するための緩衝材として用いることが可能となるうえ、樹脂部と繊維群との密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。したがって、本発明によれば、樹脂部が複合基板から不所望に剥離することを未然に防止することができる。 Stress applied to the boundary between the fiber group and the resin part due to the difference between the linear expansion coefficient in the longitudinal direction of the single fiber and the linear expansion coefficient of the resin material of the resin part in the state of using this composite substrate Can be relaxed with a film body. In other words, the film body can be used mainly as a cushioning material for relieving stress in a direction perpendicular to the substrate thickness direction, and the adhesion strength between the resin portion and the fiber group is higher than that of the prior art. It becomes possible to raise. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent the resin portion from being undesirably separated from the composite substrate.
また本発明によれば、芳香族化合物を含む有機材料からフィルム体を形成することによって、芳香族有機材料は耐熱性が高いため、高温時における過度な変形が抑制されることから、確実に繊維を保持することができる。また、芳香族有機材料は熱膨張率が低いため、基板全体の熱膨張率の増大を抑制することができる。 Further, according to the present invention, since the aromatic organic material has high heat resistance by forming a film body from an organic material containing an aromatic compound, excessive deformation at high temperatures is suppressed, so that the fiber is surely Can be held. Moreover, since the aromatic organic material has a low coefficient of thermal expansion, an increase in the coefficient of thermal expansion of the entire substrate can be suppressed.
また本発明によれば、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料でフィルム体を形成することが好ましい。このような構成であれば、樹脂部と繊維群との間にフィルム体の前駆体を配設し、ガラス転移温度を超えた状態に加熱するとともに、前記前駆体を挟持すべく圧力を付与することで、密着強度の高い所望のフィルム体を形成することができる。 Moreover, according to this invention, it is preferable to form a film body with the material which plastically deforms when it exceeds glass transition temperature. If it is such a structure, the precursor of a film body will be arrange | positioned between a resin part and a fiber group, and while applying the pressure so that the said precursor may be clamped while heating to the state exceeding glass transition temperature Thus, a desired film body having high adhesion strength can be formed.
また本発明によれば、前記複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体とを有する配線基板を実現することができる。前記複合基板によって、配線基板全体の低熱膨張率化を図ることができ、よって配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差を解消することが可能となる。したがって前記シリコンチップ表面にクラックが入ることを防止して、回路が断線することを防止することができる。 According to the invention, it is possible to realize a wiring board having the composite board and a wiring conductor provided on the surface portion of the composite board. With the composite substrate, it is possible to reduce the thermal expansion coefficient of the entire wiring board, and thus it is possible to eliminate the difference in thermal expansion coefficient between the wiring board and the silicon chip. Therefore, cracks can be prevented from entering the silicon chip surface, and the circuit can be prevented from being disconnected.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を、複数の形態について説明する。なお、以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。さらに、実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, parts corresponding to the matters described in the preceding forms in each form may be denoted by the same reference numerals, and overlapping description may be omitted. In addition, when only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration are the same as those described in advance. Furthermore, not only the combination of the parts specifically described in each embodiment, but also the embodiments can be partially combined if there is no problem with the combination.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る配線基板1Aの要部の断面図である。図2は、樹脂部2と繊維群7と第2フィルム体8との関係を拡大して表す拡大断面図である。第1の実施形態に係る配線基板1A(第1配線基板1Aと称す)は、たとえば各種AV機器、家電機器、通信機器、コンピュータ装置およびその周辺機器などの電子機器に使用される。ただしこれらの機器、装置に必ずしも限定されるものではない。以下の説明は、複合基板および配線基板の製造方法の説明をも含む。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a
第1配線基板1Aは、繊維群7と樹脂部2と第1フィルム体8とを含む複合基板を有し、該複合基板の表面部に配線導体5,6を備える。
1A of 1st wiring boards have a composite substrate containing the
繊維群7は、ガラス製または樹脂製の複数の単繊維7aから成る繊維束が基板厚み方向に垂直な平面内に配設される。単繊維7aは、たとえばSiO2を64質量%以上66質量%以下、不純物としてMgOが9質量%以上10質量%以下、CaOが0.01質量%以下、Na2OおよびK2Oが0.1質量%以下、ZrO2が1.0質量%以下、残部がAl2O3で構成されるガラス、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、液晶ポリマー、ポリベンズオキサゾールからなる樹脂で形成され、そのヤング率は75GPa以上であれば好適に利用できる。
In the
ここで、複合基板に対する繊維群7の体積比率は、40体積%以上85体積%以下、望ましくは60%以上85%以下に規定されている。もし、仮に複合基板に対する繊維群7の体積比率を40体積%未満にすると、複合基板における樹脂部2の占める割合が増し、基板の低熱膨張化を図ることが困難になる。一方で、仮に繊維群7の体積比率が85体積%を超えると、繊維間および繊維と配線導体間を結合する樹脂部が少なくなるため、繊維間および繊維と配線導体間に剥離や気泡が発生し、配線間のショートなどのような問題が生じ得る可能性がある。したがって複合基板に対する繊維群7の体積比率を40体積%以上85体積%以下望ましくは60%以上85%以下にすることで、前述のような問題を解消すると同時に、基板の低熱膨張化を図ることができるとともに、その剛性強度を高めることが可能となる。
Here, the volume ratio of the
ここで、本発明の複合基板においては、基板厚み方向をz方向と定義し、予め定める層の単繊維7aの長手方向をx方向と定義し、xおよびz方向に垂直な方向をy方向と定義する。図1および図2において、x,y,z方向を矢符x,y,zでそれぞれ表記する。
Here, in the composite substrate of the present invention, the substrate thickness direction is defined as the z direction, the longitudinal direction of the
第1配線基板1Aでは、繊維束がxy平面内においてx方向またはy方向に平行にかつy方向(またはx方向)に一定間隔おきに配設される。繊維束は隣り合うz方向において直交交差状または平行に配設される。なお、繊維束は、xy平面内において必ずしも平行でない場合もあり、また、一定間隔おきではなく適当間隔おきに配設される場合もあり得る。繊維群7は、前記繊維束が前述のようにxy平面内に配設されることより構成されている。この複数個の繊維群7には、z方向に樹脂部2が被覆されている。
In the
樹脂部2を構成する樹脂材料は、ヤング率が0.05GPa以上のものが好適である。また前記樹脂材料は、たとえば非金属無機フィラー(たとえば球状シリカ)を含有するエポキシ樹脂、シアネート樹脂もしくはビスマレイミドトリアジン等の熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂から成る。ただしこれらの材料に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当該第1配線基板1Aと同一の作用効果を奏する材料であれば足りる。
The resin material constituting the
第1フィルム体8は、樹脂部2と各繊維群7との間に配設され、樹脂部2と各繊維群7との境界部形状に沿って塑性変形された状態で設けられている。この第1フィルム体8は、たとえば芳香族化合物(化合物としては、ビスフェノールA反応物、4,4-ジフェニルスルホン反応物、オキシ-1,4-フェニレン-カーボニル-オキシ-1,4-フェニレン誘導体、テレフタル酸誘導体、4-ヒドロキシ安息香酸誘導体、P-フェニレンジアミン誘導体などがあり、これらの誘導体から形成されたフィルムが良好に用いられる。誘導体から形成されるフィルム材料としてはポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、全芳香族ポリアミドなどがある)を含む有機材料から成り、かつガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成る。前述した芳香族化合物を含有する有機材料で第1フィルム8が形成されていれば、芳香族有機材料は耐熱性が高いため、高温時における過度な変形が抑制されることから、確実に繊維を保持することができる。また、芳香族有機材料は熱膨張率が低いため、基板全体の熱膨張率の増大を抑制することができる。
The
図3は、製造前後の第1フィルム体8を表す図であり、図3(a)は製造前の前駆体8A(4A)の斜視図、図3(b)は製造後の第1フィルム体8の斜視図である。図4は、単繊維7a(3a)に対する第1フィルム体8の形状および寸法などを表す拡大断面図である。樹脂部2と各繊維群7との境界部に沿ってつまりxy平面に沿って、第1フィルム体8のシート前駆体8Aが配設される。シート前駆体8Aは、厚さt1が3μm以上50μm以下のものが適用される。この配設状態で、圧力付与手段としてのたとえば真空プレス装置などを用いて、第1配線基板1Aの一表面部および他表面部を挟持するように圧力を付与する。これとともにガラス転移温度を超えた温度150℃以上250℃以下でこの第1配線基板前駆体を加熱することで、連続的な凹凸を有する第1フィルム体8が形成される。特に、繊維の結合に使用している樹脂材料の劣化を抑制するという観点においては、180℃以上220℃以下の温度範囲で調整することが好適である。該第1フィルム体8の一表面部には、該一表面部に配設される単繊維7aの長手方向および基板厚み方向に直交する方向に連続的に凹凸が形成される。また、第1フィルム体8の他表面部には、該他表面部に配設される単繊維7aの長手方向および基板厚み方向に直交する方向に連続的に凹凸が形成される。つまり第1フィルム体8を介していわゆる上下面に配設される単繊維7aは、それらの長手方向が互いに直交するように配設されているので、介在される第1フィルム体8は、表裏で直交状に形成される凹凸が形成されることになる。
3A and 3B are views showing the
第1フィルム体8の形成後、付与した圧力を解除するとともに常温に戻す。これによって第1フィルム体8は、樹脂部2に対する繊維群7の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられる。よって第1フィルム体8は、弾性変形可能なクッション層と称す場合もある。この第1フィルム体8のうちz方向に突出する寸法δの平均値Ave.δは、単繊維7aの直径寸法d1の50%以下に規定されている。なお、単繊維7aの直径寸法d1は、3〜20μm以下のものが好ましい。ここで、直径寸法d1が20μmよりも大きいと樹脂から剥離しやすくなり、また、直径寸法d1が微細なものは製造が難しく、価格が高くなる傾向がある。このため、好適に用いられる直径寸法d1は5μm〜15μmである。仮に、この第1フィルム体8のz方向に突出する寸法δの平均値Ave.δが50%を超えると、50%を超えると繊維底部で樹脂の浸透が不足し、気泡が残留したり、繊維とフィルムとの接着力が低下し、剥離が生じるなどの問題が発生する場合がある。また第2フィルム体8の表面部は、各繊維群7内のx方向(またはy方向)に隣接する単繊維7a間に部分的に突出するように形成されている。この第1フィルム体8のz方向に突出する寸法δの平均値Ave.δの算出方法は、基板をz方向に切断し、断面を研摩して光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡SEMで観察することで得ることができる。
After the formation of the
以下に、複合基板を有する第1配線基板1Aの製造方法について説明する。
本実施形態に係る複合基板の製造方法は、織布あるいはシート作製工程と、ワニス作製工程と、樹脂含浸工程と、加熱および加圧工程と、を有する。前記シート作製工程において、樹脂繊維あるいはガラス繊維3種を含む織布あるいは繊維を一方向に揃えて並べたシート(以後「UDシート」と称す)を作製する。ワニス作製工程において、シート作製工程にて作製した織布あるいはUDシートに含浸する樹脂は、エポキシ系樹脂、シアネート系樹脂およびビスマレイミドトリアジン系樹脂などのいずれか一つが使用できる。含浸方法は公知の方法が使用できる。すなわち、含浸する樹脂と難燃剤、硬化剤などの添加物とをたとえばメチルエチルケトンなどの溶剤に溶解混合し、所定の濃度と粘度とを有するワニスを作製する。
Below, the manufacturing method of 1 A of 1st wiring boards which have a composite substrate is demonstrated.
The method for manufacturing a composite substrate according to the present embodiment includes a woven fabric or sheet manufacturing process, a varnish manufacturing process, a resin impregnation process, and a heating and pressing process. In the sheet manufacturing process, a sheet (hereinafter referred to as “UD sheet”) in which woven fabrics or fibers including three types of resin fibers or glass fibers are aligned in one direction is prepared. In the varnish production process, as the resin impregnated in the woven fabric or UD sheet produced in the sheet production process, any one of an epoxy resin, a cyanate resin, a bismaleimide triazine resin, and the like can be used. A known method can be used as the impregnation method. That is, an impregnating resin and an additive such as a flame retardant and a curing agent are dissolved and mixed in a solvent such as methyl ethyl ketone to produce a varnish having a predetermined concentration and viscosity.
次に、樹脂含浸工程に移行し、上記の織布あるいは繊維を一方向に並べたUDシートを、作製したワニスに浸漬して樹脂を含浸させ、その後、該樹脂を含浸させた織布あるいはUDシートを乾燥機で乾燥させ、プリプレグとすることができる。 Next, the process proceeds to a resin impregnation step, and the UD sheet in which the woven fabric or fiber is arranged in one direction is immersed in the produced varnish to impregnate the resin, and then the woven fabric or UD impregnated with the resin. The sheet can be dried with a dryer to form a prepreg.
次に、加熱および加圧工程に移行し、該プリプレグとプリプレグの間にフィルム(シート前駆体)を挿入しながら所定枚数かさね、100℃以上200℃以下の間に加熱して、4.0MPa以上20.0MPa以下の圧力で、5分以上20分以下の時間加圧することで、当該フィルムに凹部つまり連続的に凹凸を形成することができる。 Next, the process proceeds to a heating and pressurizing step, and a predetermined number of sheets are inserted while the film (sheet precursor) is inserted between the prepregs and heated between 100 ° C. and 200 ° C. to 4.0 MPa or more. By pressurizing at a pressure of 20.0 MPa or less for a period of 5 minutes or more and 20 minutes or less, a concave portion, that is, a concave and convex portion can be continuously formed on the film.
本工程における加熱温度は、高い程凹部形成の効果は大きいが、含浸した樹脂が加熱硬化するため200℃以下が望ましい。好適には150℃以下の加熱温度が用いられる。加圧工程での圧力は、極力高い方が望ましいが、大きな加圧装置が必要となるため、20.0MPa以下の圧力を用いることが望ましい。具体的には4.0MPa以上10.0MPa以下の圧力に設定することで、加圧装置の小形化を図ることができる。したがって、工場内における加圧装置の設置空間を低減することができるうえ、設備導入費用自体の低減を図ることができる。加圧時間は5分以上であれば良い。加圧時間が長いと含浸した樹脂が硬化する傾向があり、また、加圧時間が短いと凹部が充分に形成されない。好適には8分以上15分以下が用いられる。8分以上15分以下の加圧時間を適用することで、含浸した樹脂が硬化することがなく、かつ所望の凹部形状にすることができる。 The higher the heating temperature in this step, the greater the effect of forming recesses, but 200 ° C. or lower is desirable because the impregnated resin is cured by heating. A heating temperature of 150 ° C. or lower is preferably used. The pressure in the pressurizing step is preferably as high as possible. However, since a large pressurizing device is required, it is desirable to use a pressure of 20.0 MPa or less. Specifically, the pressure device can be reduced in size by setting the pressure to 4.0 MPa or more and 10.0 MPa or less. Therefore, it is possible to reduce the installation space of the pressurizing device in the factory and to reduce the facility introduction cost itself. The pressurization time may be 5 minutes or more. When the pressing time is long, the impregnated resin tends to be hardened, and when the pressing time is short, the recesses are not sufficiently formed. Preferably, 8 minutes or more and 15 minutes or less are used. By applying a pressurization time of 8 minutes or more and 15 minutes or less, the impregnated resin is not cured and can have a desired concave shape.
所望により基板の上下面に銅箔を設けて、該基板を硬化する工程(基板硬化工程)に移行する。本工程において、たとえば真空プレス装置などの圧力付加手段を用いて、加熱温度200℃、加熱時間60分、圧力3.5MPaの条件で、当該基板を加圧して硬化させる。これにより、両面に銅箔のついた基板を作製できる。なお、この工程は、先の凹部形成処理と連続して行っても良い。前記加熱温度、加熱時間、圧力条件は、必要に応じて変更され得る。 If desired, copper foil is provided on the upper and lower surfaces of the substrate, and the process proceeds to a step of curing the substrate (substrate curing step). In this step, the substrate is pressed and cured using a pressure applying means such as a vacuum press device under the conditions of a heating temperature of 200 ° C., a heating time of 60 minutes, and a pressure of 3.5 MPa. Thereby, the board | substrate with copper foil on both surfaces can be produced. This step may be performed continuously with the previous recess formation process. The heating temperature, heating time, and pressure conditions can be changed as necessary.
本実施形態に係る配線基板の製造方法は、スルーホール作製工程と、回路形成工程とを有する。前記両面に銅箔のついた基板を作製後、スルーホール作製工程に移行する。該工程において、たとえばドリル加工装置などの工具を用いて前記基板に貫通孔を加工した。加工後の孔は再度クリーニングし、無電解めっきと電解めっきとを行ってスルーホールを作製できる。さらに、回路形成工程において、前記基板に感光性レジストを塗布して、所望の回路の露光現像を行い、エッチングを行って銅の回路を形成し、最後にレジストを剥離して、片面に1層づつ回路を有する配線基板を作製することができる。 The manufacturing method of the wiring board according to the present embodiment includes a through hole manufacturing process and a circuit forming process. After producing a substrate with copper foil on both sides, the process proceeds to a through-hole production process. In this step, a through hole was formed in the substrate using a tool such as a drilling device. The processed hole can be cleaned again, and through holes can be produced by electroless plating and electrolytic plating. Further, in the circuit forming step, a photosensitive resist is applied to the substrate, exposure and development of a desired circuit is performed, etching is performed to form a copper circuit, and finally the resist is peeled off, and one layer is formed on one side. A wiring board having circuits can be manufactured.
さらに、コア基板の表裏にビルドアップ法で形成した基板も作製することができる。ビルドアップは、セミアディティブ法を用いて行った。すなわち、前記コア基板にエポキシ系絶縁材料を塗布し、レーザー加工によりビアの孔を形成し、前面に無電解めっきを行った後、表面に感光性レジストを塗布し、回路の露光と現像とを行った後、無電解めっき層に通電して、電気めっきによって回路を形成する。その後、レジストを剥離して、無電解銅めっきの層をエッチングで除去することにより、回路を形成することができる。これにより、片面当たり回路が2層形成された基板を作製することができる。さらに、この工程を繰り返すことにより、片面当たり回路が3層以上形成された基板を作製できる。 Furthermore, the board | substrate formed by the buildup method on the front and back of a core board | substrate is also producible. Build-up was performed using the semi-additive method. That is, an epoxy insulating material is applied to the core substrate, a via hole is formed by laser processing, electroless plating is performed on the front surface, a photosensitive resist is applied to the surface, and circuit exposure and development are performed. After being performed, the electroless plating layer is energized to form a circuit by electroplating. Then, a circuit can be formed by removing the resist and removing the electroless copper-plated layer by etching. Thereby, a substrate on which two layers of circuits per side are formed can be manufactured. Furthermore, by repeating this process, a substrate on which three or more layers of circuits per side are formed can be manufactured.
以上説明した第1配線基板1Aによれば、第1フィルム体8が各繊維群7の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。第1配線基板1Aを使用する状態において、単繊維7aの長手方向の線膨張係数と、樹脂部2の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群7、樹脂部2間の境界部に与えられるストレスを、第1フィルム体8で緩和することができる。
According to the
図5は、ナノインデンテーション法による測定部位を表す図であり、図5(a)は配線基板1Aをxz平面で切断してみた断面図、図5(b)は第1フィルム体8に圧痕が付された状態を表す断面図である。図6は、ナノインデンテーション法における、圧子と第1フィルム体8との関係を表す断面図であり、図6(a)は圧子圧入前段階を表す断面図、図6(b)は圧子の最大圧入時を表す断面図、図6(c)は圧子除荷後、圧痕が形成された段階を表す断面図である。図7は、ナノインデンテーション法における圧入荷重と圧入深さとの関係を図である。
FIG. 5 is a view showing a measurement site by the nanoindentation method, FIG. 5A is a cross-sectional view of the
第1フィルム体8の弾性率の評価方法について説明する。先ず図5に示すように、第1配線基板1Aをxz平面で切断または研磨したうえで洗浄するなどして、露出する側面部から研磨屑などの異物を除去する。次に、図6(a)および図6(b)に示すように、試料としての第1フィルム体8の表面部にたとえばダイヤモンド製の圧子を、予め定める荷重Pmaxまで押し込む。その後図6(c)に示すように、前記圧子を取り除く(除荷)までの荷重と変位との関係(圧入−除荷曲線)を測定する。図7に示すように、圧入曲線は材料の弾塑性的な変形挙動を反映し、前記除荷曲線は弾性的な回復挙動によって得られる。
A method for evaluating the elastic modulus of the
ナノインデンテーション法では、除荷曲線の初期の傾きから複合弾性率Erを算出する。複合弾性率Erは、式(1)に示すように除荷曲線の初期の傾きSおよび圧痕の射影面積Aから求められる。つまり初期の傾きSを圧痕の射影面積Aの平方根で除した値に、πの平方根を「2」で除した値を乗じることで、複合弾性率Erを算出し得る。
Er=(√π/2)・(S/√A) …(1)
In the nanoindentation method, the composite elastic modulus Er is calculated from the initial slope of the unloading curve. The composite elastic modulus Er is obtained from the initial slope S of the unloading curve and the projected area A of the indentation as shown in the equation (1). That is, the composite elastic modulus Er can be calculated by multiplying the value obtained by dividing the initial slope S by the square root of the projected area A of the indentation by the value obtained by dividing the square root of π by “2”.
Er = (√π / 2) · (S / √A) (1)
複合弾性率Erは、試料と圧子のヤング率E、ポアソン比νが複合している弾性率であり、その関係式は式(2)で表される。
1/Er={(1−ν2)/E}sample+{(1−ν2)/E}indenter
…(2)
The composite elastic modulus Er is an elastic modulus in which the Young's modulus E and the Poisson's ratio ν of the sample and the indenter are combined, and the relational expression is expressed by the equation (2).
1 / E r = {(1-ν 2 ) / E} sample + {(1-ν 2 ) / E} indenter
... (2)
前述のナノインデンテーション法を用いて、第1フィルム体8の弾性率を測定した、所望の1GPa以上18GPa以下の範囲に収めることができたことが確認された。換言すれば、第1フィルム体8が各繊維群7の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、前記1GPa以上18GPa以下の弾性率に収めることで、繊維群7、樹脂部2間の境界部に与えられるストレスを、第1フィルム体8で緩和することができるとともに、繊維群7に対する樹脂部2の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。仮に第1フィルム体8の弾性率が1GPa未満になれば、フィルムに形成した凹凸部の変形が大きくなり、繊維がこの部分から外れやすくなり、繊維とフィルム間に剥離が生じやすくなるなどのような問題が発生する。逆に第1フィルム体8の弾性率が18GPaを超えるとフィルムの変形が少なくなるため縦糸と横糸の間で生じる応力を吸収できなくなり、フィルムと繊維の間で剥離が生じやすくなるような問題が発生する。
Using the nanoindentation method described above, the elastic modulus of the
図8は、本発明の第2の実施形態に係る配線基板1の要部の断面図である。図9は、樹脂部2と樹脂織布3と第2フィルム体4との関係を拡大して表す拡大断面図である。第2の実施形態に係る配線基板1(第2配線基板1と称す)は、基板に配線導体5,6および絶縁層を備える配線基板であり、主に、樹脂織布3と樹脂部2と第2フィルム体4とを含む複合基板を有する。
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of the
先ず樹脂織布3について説明する。樹脂織布3(繊維群に相当する)は、たとえば樹脂製の単繊維3aまたは複数の単繊維3aから成る繊維束を二方向に配列して相互に編み込んで成る。前記二方向のうちの一方向は、第1配線基板1の厚み方向(基板厚み方向に相当する)に垂直な一方向を意味する。二方向のうちの他方向は、前記一方向および前記厚み方向に垂直な方向を意味する。ここで二方向のうち、一方向をx方向、他方向をy方向と定義し、前記厚み方向をz方向と定義する。図1および図2において、x,y,z方向を矢符x,y,zでそれぞれ表記する。
First, the resin woven
樹脂織布3において、その樹脂の線膨張係数は、当該第1配線基板1に搭載すべきシリコンチップの材料であるシリコンよりも低い線膨張係数に規定されている。単繊維3aは、x方向(またはy方向)に向かうに従って、z方向一方および他方に波形状にうねって配設されるうえ、この樹脂繊維を編み込むピッチに対応した波形状を成している。単繊維3aの樹脂材料は、たとえば全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルもしくはポリベンズオキサゾールから成る。ただしこれらの材料に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当該第2配線基板1と同一の作用効果を奏する材料であれば足りる。
In the resin woven
複数の単繊維3aから成る繊維束をその長手方向に垂直な仮想平面で切断して見た横断面形状は、x方向中間付近でz方向寸法が最大で、x方向一方または他方に向かうに従って先細状となるように、繊維束が形成されている。ただしx方向中間付近のz方向寸法を圧縮したような扁平状であって、繊維束の横断面形状を横長の扁平状にすることも可能である。複数の樹脂織布3は、樹脂部2によってz方向にたとえば数十ミクロン間隔おきに被覆されている。第2配線基板1において、ヤング率が10GPa以上の単繊維3aが適用されている。また複合基板に対する樹脂織布3の体積比率は、40体積%以上85体積%以下、望ましくは60体積%以上85%体積%以下に規定されている。
The cross-sectional shape seen by cutting a fiber bundle composed of a plurality of
第2フィルム体4は前記第1フィルム体8と同一の有機材料で、かつガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成る。樹脂部2と各樹脂織布3との境界部に沿ってつまりxy平面に沿って、第1フィルム体4のシート状前駆体4Aが配設される。シート状前駆体4Aは、厚さt1(t1は3μm以上50μm以下)のシート状のものが適用される。
The
この配設状態で、圧力付与手段としてのたとえば真空プレス装置などを用いて、第2配線基板1の一表面部および他表面部を挟持するように圧力を付与する。これとともに前記ガラス転移温度を超えた温度でこの第2配線基板の前駆体を加熱することで、凹凸を有する第2フィルム体4が形成される。該第2フィルム体形成後、付与した圧力を解除するとともに常温に戻す。これによって第2フィルム体4は、樹脂部2に対する樹脂織布3の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能になっている。よって第2フィルム体4を、弾性変形可能なクッション層と称す場合もある。
In this arrangement, a pressure is applied so as to sandwich the one surface portion and the other surface portion of the
以上説明した第2配線基板1によれば、複数個の樹脂織布3は樹脂部2によってz方向に被覆される。第2フィルム体4は、樹脂部2に対する各樹脂織布3の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、弾性変形可能になっている。このように第2フィルム体4が、各樹脂織布3の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。
According to the
第2配線基板1を使用する状態において、単繊維3aの長手方向の線膨張係数と、樹脂部2の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、樹脂織布3、樹脂部2間の境界部に与えられるストレスを、第2フィルム体4で緩和することができる。換言すれば、第2フィルム体4を、主にx方向に垂直なxy方向の応力を緩和するための緩衝材として用いることが可能となるうえ、樹脂織布3に対する樹脂部2の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。
Due to the difference between the linear expansion coefficient in the longitudinal direction of the
したがって樹脂部2が複合基板から不所望に剥離することを未然に防止することができる。第2配線基板1によれば、芳香族化合物を含む有機材料から第2フィルム体4を実現することができる。またガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から第2フィルム体4を実現することができる。前記複合基板によって、第2配線基板1全体の低熱膨張率化を図ることができ、よって第2配線基板1とシリコンチップとの熱膨張率差を解消することが可能となる。したがって前記シリコンチップ表面にクラックが入ることを防止して、回路が断線することを防止することができる。
Therefore, it is possible to prevent the
従来技術のものでは、単繊維のz方向一方および他方への「うねり」の大きさの程度によっては、繊維を積層した界面で樹脂が剥がれ易くなる。本第2の実施形態では、第2フィルム体4を前述のように介在させたので、「うねり」の大きさに影響されることなく樹脂織布3に対する樹脂部2の密着強度を強固にすることができる。よって、複合基板に対する樹脂織布3の汎用性を高めることが可能となり、第2配線基板1の製造コストの低減を図ることができる。
In the prior art, the resin is easily peeled off at the interface where the fibers are laminated depending on the degree of the “swell” in one direction and the other direction of the single fiber in the z direction. In the second embodiment, since the
1A,1 第1,第2配線基板
2 樹脂部
3 樹脂織布
3a 単繊維
8,4 第1,第2フィルム体
5,6 配線導体
7 繊維群
7a 単繊維
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1プリプレグは、複数の単繊維から成り、第1方向に沿って配列した複数の第1繊維束と、隣り合う前記第1繊維束間に設けられた樹脂材料から成る第1樹脂部とを有しており、
前記第2プリプレグは、複数の単繊維から成り、前記第1方向と直交する第2方向に沿って配列した複数の第2繊維束と、隣り合う前記第2繊維束間に設けられた樹脂材料から成る第2樹脂部とを有しており、
積層方向に隣り合う前記第1プリプレグおよび前記第2プリプレグ間に前記第1プリプレグの前記第1繊維束および前記第1樹脂部と前記第2プリプレグの前記第2繊維束および前記第2樹脂部とに接触するように塑性変形されて設けられた、弾性変形可能なフィルム体が位置する複合基板。 A composite substrate having a prepreg laminate comprising a first prepreg and a second prepreg laminated,
Before Symbol first prepreg, Ri consists plurality of single fibers, a plurality of first fiber bundles which are arranged along a first direction, the first made of a resin material provided between the adjacent first fiber bundle resin And
The second prepreg is composed of a plurality of single fibers, and a plurality of second fiber bundles arranged along a second direction orthogonal to the first direction, and a resin material provided between the adjacent second fiber bundles. A second resin portion comprising:
Said second fiber bundle and the second resin portion of the second prepreg before Symbol said first fiber bundle and the first resin portion of the first prepreg between the first prepreg and the second prepreg adjoin in the stacking direction composite substrate provided to be plastically deformed, the elastically deformable film body is positioned to contact the and.
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