JP6096538B2 - 配線基板、これを用いた実装構造体および配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器（たと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）に使用される配線基板、これを用いた実装構造体および配線基板の製造方法に関するものである。

従来、電子部品を配線基板に実装してなる実装構造体が、電子機器に用いられている。

この配線基板として、例えば、特許文献１には、フィラーが分散された樹脂からなる絶縁層とこの絶縁層の上に形成された配線層（導電層）とを備えた配線基板が記載されている。

一般的に、このような配線基板は電子部品よりも熱膨張率が大きいため、電子部品の実装時や作動時に熱が実装構造体に加わると、配線基板と電子部品との熱膨張量の違いに起因した熱応力が配線基板に加わって、配線基板が反ることがある。その結果、配線基板と電子部品との接続部に応力が加わるため、配線基板と電子部品との接続信頼性が低下し、実装構造体の電気的信頼性が低下しやすくなる。

したがって、電子部品との接続信頼性に優れた配線基板を提供することが望まれている。

特開２０１０−１０６３９号公報

本発明は、電子部品との接続信頼性に優れた配線基板、これを用いた実装構造体および配線基板の製造方法を提供することによって上記要求を解決することを目的とするものである。

本発明の一形態における配線基板は、平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有しており、かつ一部が互いに接続した複数の第１無機絶縁粒子、および該複数の第１無機絶縁粒子同士の間隙に配された樹脂部を有する無機絶縁層と、該無機絶縁層上に配された導電層とを備えるとともに、前記第１無機絶縁粒子におけるナトリウムの含有割合が、２０ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下である。

本発明の一形態における実装構造体は、上記配線基板と、該配線基板に実装され、前記導電層に電気的に接続された電子部品とを備える。

本発明の一形態における配線基板の製造方法は、平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを２０ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下の割合で含有した複数の第１無機絶縁粒子、および該第１無機絶縁粒子が分散した溶剤を含むスラリーを支持体上に塗布する工程と、前記スラリーから前記溶剤を蒸発させて、前記複数の第１無機絶縁粒子を前記支持体上に残存させる工程と、前記支持体上に残存した前記複数の第１無機絶縁粒子を加熱して、該複数の第１無機絶縁粒子同士の一部を互いに接続させる工程と、一部が互いに接続した前記第１無機絶縁粒子同士の間隙に樹脂部を形成することによって前記複数の第１無機絶縁粒子および前記樹脂部を有する無機絶縁層を形成する工程と、該無機絶縁層上に導電層を形成する工程とを備える。

本発明の一形態における配線基板によれば、複数の第１無機絶縁粒子の一部が互いに強固に接続することによって、無機絶縁層のヤング率を高め、配線基板の剛性を高めることができる。したがって、配線基板の反りを抑制し、ひいては電子部品との接続信頼性に優れた配線基板を得ることができる。

本発明の一形態における実装構造体によれば、前述した配線基板を備えるため、配線基板と電子部品との接続信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。

本発明の一形態における配線基板の製造方法によれば、複数の第１無機絶縁粒子の一部が互いに強固に接続したヤング率の高い無機絶縁層を形成することによって、剛性が高い配線基板を得ることができる。したがって、配線基板の反りを抑制し、ひいては電子部品との接続信頼性に優れた配線基板を得ることができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態における実装構造体を厚み方向に切断した断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＲ１部分を拡大して示した断面図である。 図１（ｂ）のＲ２部分を拡大して示した断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図であり、（ｃ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する、図１（ｂ）のＲ２部分に相当する部分を拡大して示した断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する、図１（ｂ）のＲ２部分に相当する部分を拡大して示した断面図である。 （ａ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する、図１（ｂ）のＲ２部分に相当する部分を拡大して示した断面図である。 （ａ）ないし（ｄ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する断面図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る配線基板を備えた実装構造体を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１（ａ）に示した実装構造体１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などの電子機器に使用されるものである。この実装構造体１は、電子部品２と、電子部品２が実装された配線基板３とを含んでいる。

電子部品２は、例えばＩＣもしくはＬＳＩ等の半導体素子または弾性表面波（ＳＡＷ）装置もしくは圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）等の弾性波装置等である。この電子部品２は、配線基板３に半田等の導電材料からなるバンプ４を介してフリップチップ実装されている。電子部品２の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。また、電子部品２の各方向への熱膨張率は、例えば２ｐｐｍ／℃以上１４ｐｐｍ／℃以下である。なお、電子部品２の熱膨張率は、市販のＴＭＡ（Thermo-Mechanical Analysis）装置を用いて、ＪＩＳ
Ｋ７１９７−１９９１に準じた測定方法により測定される。以下、各部材の熱膨張率は、電子部品２と同様に測定される。

配線基板３は、電子部品２を支持するとともに、電子部品２を駆動もしくは制御するための電源や信号を電子部品２へ供給する機能を有するものである。この配線基板３は、コア基板５と、コア基板５の上下面に形成された一対のビルドアップ層６とを含んでいる。配線基板３の厚みは、例えば０．０５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。配線基板３の主面方向（ＸＹ平面方向）の熱膨張率は、例えば４ｐｐｍ／℃以上２０ｐｐｍ／℃以下である。

コア基板５は、配線基板３の剛性を高めつつ一対のビルドアップ層６間の導通を図るものである。このコア基板５は、ビルドアップ層６を支持する基体７と、基体７を厚み方向に貫通したスルーホール内に配された筒状のスルーホール導体８と、スルーホール導体８に取り囲まれた柱状の絶縁体９とを含んでいる。

基体７は、配線基板３を高剛性かつ低熱膨張率とするものである。この基体７は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂と樹脂に被覆されたガラスクロス等の基材と樹脂中に分散した酸化珪素等からなるフィラー粒子とを含む。

スルーホール導体８は、一対のビルドアップ層６同士を電気的に接続するものである。このスルーホール導体８は、例えば銅等の導電材料を含んでいる。

絶縁体９は、スルーホール導体８に取り囲まれた空間を埋めるものである。この絶縁体９は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂材料を含んでいる。

一方、コア基板５の上下面には、上述した如く、一対のビルドアップ層６が形成されている。一対のビルドアップ層６のうち、一方のビルドアップ層６は、バンプ３を介して電子部品２と接続し、他方のビルドアップ層６は、例えば半田ボール（図示せず）を介して外部回路と接続する。

ビルドアップ層６は、基体７上に積層された複数の絶縁層１０と、基体７上または絶縁層１０上に部分的に配された複数の導電層１１と、絶縁層１０を厚み方向に貫通した複数のビア導体１２とを含んでいる。

絶縁層１０は、厚み方向または主面方向に離れた導電層１１同士の絶縁部材や主面方向に離れたビア導体１２同士の絶縁部材として機能するものである。絶縁層１０の詳細については後述する。

導電層１１は、厚み方向または主面方向に互いに離れており、接地用配線、電力供給用配線または信号用配線等の配線として機能するものである。導電層１１は、例えば銅等の導電材料を含んでいる。また、導電層１１の厚みは、３μｍ以上２０μｍ以下であり、導電層１１の各方向への熱膨張率は、例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下である。また、導電層１１のヤング率は、例えば７０ＧＰａ以上１５０以下ＧＰａである。なお、導電層１１のヤング率は、ＭＴＳ社製ナノインデンターＸＰを用いて、ＩＳＯ１４５７７−１：２００２に準じた方法で測定される。以下、各部材のヤング率は、導電層１１と同様に測定される。

ビア導体１２は、厚み方向に互いに離れた導電層１１同士を電気的に接続するものである。このビア導体１２は、導電層１１と同様の材料からなり、同様の特性を有する。また、ビア導体１２は、コア基板５に向って幅狭となる柱状に形成されている。ビア導体１２の幅は、例えば１０μｍ以上７５μｍ以下である。

次に、絶縁層１０について詳細に説明する。

絶縁層１０は、コア基板５側に配された樹脂層１３と、コア基板５と反対側に配された無機絶縁層１４とを含んでいる。無機絶縁層１４のコア基板５と反対側の一主面の一部には、導電層１１が配されており、無機絶縁層１４の一主面の他の部分には、隣接する絶縁層１０の樹脂層１３の一部が配されている。

樹脂層１３は、絶縁層１０において接着部材として機能するものである。また、樹脂層１３は、その一部がコア基板５側に配された導電層１１同士の間に配されており、主面方向に離れた導電層１１同士の絶縁部材として機能するものである。また、樹脂層１３は、無機絶縁層１４よりもヤング率が小さく弾性変形しやすいため、配線基板３におけるクラックの発生を抑制するものである。樹脂層１３の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。樹脂層１３のヤング率は、例えば０．２ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下である。樹脂層１３の各方向への熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下である。

この樹脂層１３は、図１（ｂ）に示すように、樹脂１５と樹脂１５中に分散した複数のフィラー粒子１６とを含んでいる。樹脂層１３におけるフィラー粒子１６の含有割合は、例えば３体積％以上６０体積％以下である。なお、樹脂層１３におけるフィラー粒子１６の含有割合は、配線基板３の厚み方向への断面において、樹脂層１３においてフィラー粒子１６が占める面積の割合を含有割合（体積％）とみなすことによって測定することができる。以下、各部材における各粒子の含有割合は、フィラー粒子１６と同様に測定される。

樹脂１５は、樹脂層１３において接着部材として機能するものである。この樹脂１５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を用いることができる。樹脂１５のヤング率は、例えば０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下である。樹脂１５の各方向への熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下である。

フィラー粒子１６は、樹脂層１３を高剛性かつ低熱膨張率とするものである。このフィラー粒子１６は、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していない。フィラー粒子１６における酸化ケイ素の含有割合は、例えば９９．９質量％（ｗ／ｗ）以上１００質量％以下である。フィラー粒子１６の平均粒径は、例えば０．５μｍ以上５μｍ以下である。フィラー粒子１９のヤング率は、例えば４０ＧＰａ以上９０ＧＰａ以下である。フィラー粒子１６の各方向への熱膨張率は、例えば０ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下である。

なお、フィラー粒子１６におけるナトリウムの含有の有無は、配線基板３の厚み方向への断面に対し、アルバック・ファイ社製飛行時間型二次イオン質量分析計(ＴＯＦ−ＳＩ
ＭＳ)を用いて質量分析を行なうことによって判別することができる。この質量分析によ
って検出された場合にはナトリウムが含有されているとし、検出されない（検出限度以下）場合にはナトリウムが含有されていないとする。また、フィラー粒子１６における酸化ケイ素の含有割合は、例えば、樹脂層１３を樹脂１５の熱分解温度以上の温度で加熱して樹脂１５を分解した後、残存したフィラー粒子１６に対し、日立ハイテクノロジーズ社製原子吸光光度計を用いて原子吸光分析を行なうことによって測定することができる。また、フィラー粒子１６の平均粒径は、配線基板３の厚み方向への断面において、各粒子の粒径の平均値を算出することによって測定することができる。以下、各部材におけるナトリウムの含有の有無は、フィラー粒子１６と同様に判別される。また、各部材における酸化ケイ素の含有割合および各部材の平均粒径は、フィラー粒子１６と同様に測定される。

無機絶縁層１４は、コア基板５と反対側の一主面の一部に導電層１１が配されており、導電層１１の支持部材として機能するものである。また、無機絶縁層１４は、絶縁層１３を高剛性かつ低熱膨張率とすることによって、電子部品２と配線基板３との熱膨張率の差を低減し、電子部品２の実装時や作動時に実装構造体１に熱が加わった際に、電子部品２と配線基板３との熱膨張率の違いに起因した反りを低減するものである。無機絶縁層１４の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。無機絶縁層１４のヤング率は、例えば１０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下である。また、無機絶縁層１４の各方向への熱膨張率は、例えば０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である。

無機絶縁層１４は、図１（ｂ）および図２に示すように、一部が互いに接続した複数の無機絶縁粒子１７と、複数の無機絶縁粒子１７の間隙１８に配された樹脂部１９を有する。すなわち、無機絶縁粒子１７同士が互いに接続することによって三次元網目状構造である多孔質体をなしており、この多孔質体の間隙１８に樹脂部１９が配されている。また、複数の無機絶縁粒子１７同士の接続部２０は、括れ状であり、また、ネック構造をなしている。無機絶縁層１４においては、複数の無機絶縁粒子１７同士が互いに接続して拘束し合うことから、樹脂層１３中に分散したフィラー粒子１６のように流動しないため、無機絶縁層１４を高剛性かつ低熱膨張率とすることができる。

複数の無機絶縁粒子１７は、一部が互いに接続した複数の第１無機絶縁粒子２１と、第１無機絶縁粒子２１よりも粒径が大きく、一部が第１無機絶縁粒子２１と接続しているとともに、第１無機絶縁粒子２１を挟んで互いに離れた複数の第２無機絶縁粒子２２とを含んでいる。複数の無機絶縁粒子１７における第１無機絶縁粒子２１の含有割合は、例えば２０体積％以上９０体積％以下であり、複数の無機絶縁粒子１７における第２無機絶縁粒子２２の含有割合は、例えば１０体積％以上８０体積％以下である。

第１無機絶縁粒子２１は、無機絶縁層１４において接続部材として機能するものである。この第１無機絶縁粒子２１は、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有している。酸化ケイ素は、結晶構造に起因した熱膨張率の異方性を低減するため、アモルファス（非晶質）状態であることが望ましい。第１無機絶縁粒子２１における酸化ケイ素の含有割合は、例えば９９．９質量％以上１００質量％以下である。第１無機絶縁粒子２１におけるナトリウムの含有割合は、例えば２０ｐｐｍ（ｗ／ｗ）以上３００ｐｐｍ以下である。なお、第１無機絶縁粒子２１におけるナトリウムの含有割合は、前述したフィラー粒子１６の酸化ケイ素の含有割合と同様に、日立ハイテクノロジーズ社製原子吸光光度計を用いて原子吸光分析を行なうことによって測定することができる。

第１無機絶縁粒子２１は、例えば球状である。また、第１無機絶縁粒子２１の平均粒径は、３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である。また、第１無機絶縁粒子１４のヤング率は、例えば４０ＧＰａ以上９０ＧＰａ以下である。また、第１無機絶縁粒子１４の各方向への熱膨張率は、例えば０ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下である。

第２無機絶縁粒子２２は、無機絶縁層１４に生じたクラックの伸長を抑制するものである。第２無機絶縁粒子２２は、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していない。第２無機絶縁粒子２２における酸化ケイ素の含有割合は、例えば９９．９質量％以上１００質量％以下である。第２無機絶縁粒子２２は、例えば球状である。また、第２無機絶縁粒子２２の平均粒径は、例えば０．５μｍ以上５μｍ以下である。また、第２無機絶縁粒子２２のヤング率および各方向への熱膨張率は、第１無機絶縁粒子１４と同様である。

間隙１８は、開気孔であり、無機絶縁層１４の一主面および他主面に開口を有する。ま
た、一部が互いに接続した複数の無機絶縁粒子１７が多孔質体をなしているため、間隙１８の少なくとも一部は、無機絶縁層１４の厚み方向への断面において、無機絶縁粒子１７に取り囲まれている。

樹脂部１９は、間隙１８に入り込んだ樹脂層１３の一部であり、さらには樹脂１５の一部である。その結果、弾性変形しやすい樹脂１５によって無機絶縁層１４に加わった応力が緩和されるため、無機絶縁層１４におけるクラックの発生を抑制できる。なお、無機絶縁層１４において樹脂部１９が占める割合は、例えば１０体積％以上５０体積％以下である。

ところで、配線基板３と電子部品２とは熱膨張率が異なるため、電子部品２の実装時や作動時に配線基板３に熱が加わると、配線基板３に熱応力が加わることがある。

一方、本実施形態の配線基板３は、図２に示すように、平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有しており、かつ一部が互いに接続した複数の第１無機絶縁粒子２１を有する無機絶縁層１４を備える。

その結果、第１無機絶縁粒子２１の平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であることから、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部を互いに強固に接続することができる。これは、第１無機絶縁粒子２１が微小であることから、第１無機絶縁粒子２１の原子、特に表面の原子が活発に運動するため、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部が互いに強固に接続すると推測される。さらに、第１無機絶縁粒子２１が酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していることから、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部を互いに強固に接続することができる。これは、ナトリウムが酸化ケイ素の酸素とケイ素との結合を切断することによって、第１無機絶縁粒子２１の酸化ケイ素と他の第１無機絶縁粒子の酸化ケイ素とが結合しやすくなるため、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部が互いに強固に接続すると推測される。

このように、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部が互いに強固に接続していることから、無機絶縁層１４のヤング率を高めることができる。この無機絶縁層１４によって配線基板３の剛性を高めることができるため、配線基板３に熱応力が加わった際に配線基板３の反りを抑制し、この反りによって加わる応力に起因した配線基板３と電子部品２との接続部の破壊を抑制することができる。それ故、配線基板３と電子部品２との接続信頼性を高め、ひいては実装構造体１の電気的信頼性を高めることができる。

本実施形態の配線基板３は、図１（ｂ）に示すように、平均粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有しておらず、かつ第１無機絶縁粒子２１を挟んで互いに離れた複数の第２無機絶縁粒子２２を有する。

その結果、第２無機絶縁粒子２２は、平均粒径が大きいことから、無機絶縁層１４に生じたクラックが迂回するためのエネルギーを増加させるため、このクラックの伸長を抑制することができる。したがって、このクラックに起因した導電層１１の断線を抑制することができ、配線基板３の電気的信頼性を高めることができる。

また、第２無機絶縁粒子２２は酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していないため、ビア導体１２に含まれる銅等の導電材料がイオン化して隣接するビア導体１２に向かって伸長すること（イオンマイグレーション）に起因したビア導体１２同士の短絡を抑制することができる。

第１無機絶縁粒子２１におけるナトリウムの含有割合は、２０ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ
以下であることが望ましい。ナトリウムの含有割合が２０ｐｐｍ以上であることによって、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部を互いに強固に接続することができる。また、ナトリウムの含有割合が３００ｐｐｍ以下であることによって、イオンマイグレーションに起因したビア導体１２同士の短絡を抑制することができる。

本実施形態の樹脂層１３は、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有しておらず、かつ樹脂１５中に分散した複数のフィラー粒子１６を有する。その結果、フィラー粒子１６が酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していないため、イオンマイグレーションに起因したビア導体１２同士の短絡を抑制することができる。

本実施形態の第１無機絶縁粒子２１は、図２に示すように、平均粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である複数の第１粒子２３、および平均粒径が３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である複数の第２粒子２４を含んでおり、第１粒子２３におけるナトリウムの含有割合は、第２粒子２４におけるナトリウムの含有割合よりも大きい。

その結果、第１粒子２３は、第２粒子２４よりも平均粒径が小さいことから、互いに強固に接続するため、無機絶縁層１４のヤング率を高めることができる。また、第２粒子２４は、第１粒子２３よりも平均粒径が大きいため、無機絶縁層１４に生じたクラックが迂回するためのエネルギーを増加させるため、このクラックの伸長を抑制することができる。さらに、第１粒子２３におけるナトリウムの含有割合が第２粒子２４におけるナトリウムの含有割合よりも大きいため、第１粒子２３同士の接続をさらに強固にすることができる。

第２粒子２４は、第２無機絶縁粒子２２同士の間に配されていることが望ましい。その結果、第２無機絶縁粒子２２同士の間の領域において、クラックの伸長を抑制することができる。

次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図３ないし図６に基づいて説明する。

（１）図３（ａ）に示すように、コア基板５を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

プリプレグを硬化させてなる基体７と基体７の上下に配された銅等の金属箔とからなる積層板を準備する。次に、サンドブラスト加工、レーザー加工またはドリル加工を用いて、積層板にスルーホールを形成する。次に、例えば無電解めっき法、電解めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて、スルーホール内に導電材料を被着させてスルーホール導体８を形成する。次に、スルーホール導体８の内側に未硬化樹脂を充填して硬化させることによって、絶縁体９を形成する。次に、例えば無電解めっき法、電解めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて、絶縁体９上に導電材料を被着させた後、フォトリソグラフィー法およびエッチング法等を用いて、基体７上の金属箔および導電材料をパターニングして導電層１１を形成する。その結果、コア基板５を作製することができる。

（２）図３（ｂ）ないし図６（ａ）に示すように、銅箔等の金属箔またはＰＥＴフィルム等の樹脂シートからなる支持体２５と、支持体２５上に配された無機絶縁層１４と、無機絶縁層１４上に配された未硬化樹脂を含む樹脂層前駆体２６とを有する積層シート２７を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、無機絶縁粒子１７と無機絶縁粒子１７が分散した溶剤２８とを有するスラリー２９を準備し、スラリー２９を支持体２５の一主面に塗布する。次に、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、スラリー２９から溶剤２８を蒸発させて、支持体２５上に無機絶縁粒子１７を残存させて、残存した無機絶縁粒子１７からなる粉末層３０を形成する。この粉末層３０において、第１無機絶縁粒子２１は近接箇所で互いに接触している。次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、粉末層３０を加熱して、隣接する第１無機絶縁粒子２１同士を近接箇所で接続させることによって、無機絶縁層１４を形成する。次に、図６（ａ）に示すように、樹脂１５となる未硬化樹脂およびフィラー粒子１６を含む樹脂層前駆体２６を無機絶縁層１４上に積層し、積層された無機絶縁層１４および樹脂層前駆体２６を厚み方向に加熱加圧することによって、樹脂層前駆体２６の一部を間隙１８内に充填する。その結果、積層シート２７を作製することができる。

スラリー２９における無機絶縁粒子１７の含有割合は、例えば１０％体積以上５０体積％以下であり、スラリー２９における溶剤２８の含有割合は、例えば５０％体積以上９０体積％以下である。溶剤２８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等を用いることができる。

スラリー２９の乾燥は、例えば加熱および風乾により行なわれる。乾燥温度は、例えば２０℃以上溶剤２８の沸点未満であり、乾燥時間は、例えば２０秒以上３０分以下である。

粉末層３０を加熱する際の加熱温度は、溶剤２８の沸点以上、第１無機絶縁粒子２１の結晶化開始温度未満であり、さらには、１００℃以上２５０℃以下である。また、加熱時間は、例えば０．５時間以上２４時間以下である。

積層された無機絶縁層１４および樹脂層前駆体２６を加熱加圧する際の加圧圧力は、例えば０．０５ＭＰａ以上０.５ＭＰａ以下であり、加圧時間は、例えば２０秒以上５分以
下であり、加熱温度は、例えば５０℃以上１００℃以下である。なお、この加熱温度は、樹脂層前駆体２６の硬化開始温度未満であるため、樹脂層前駆体２６を未硬化の状態で維持することができる。

ここで、本実施形態の配線基板３の製造方法は、平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有した複数の第１無機絶縁粒子２１、およびこの第１無機絶縁粒子２１が分散した溶剤２８を含むスラリー１９を支持体２５上に塗布する工程と、スラリー１９から溶剤２９を蒸発させて、複数の第１無機絶縁粒子２１を支持体２５上に残存させる工程と、支持体２５上に残存した複数の第１無機絶縁粒子２１を加熱して、複数の第１無機絶縁粒子２１同士の一部を互いに接続させる工程とを備える。

その結果、第１無機絶縁粒子２１の平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であることから、低温条件下においても、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部を互いに強固に接続することができる。これは、第１無機絶縁粒子２１が微小であることから、第１無機絶縁粒子２１の原子、特に表面の原子が活発に運動するため、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部が互いに強固に接続する温度を低減すると推測される。さらに、第１無機絶縁粒子２１が酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していることから、低温条件下においても、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部を互いに強固に接続する温度を低減することができる。これは、ナトリウムが酸化ケイ素の酸素とケイ素との結合を切断することによって、第１無機絶縁粒子２１の酸化ケイ素と他の第１無機絶縁粒子の酸化ケイ素とが結
合しやすくなるため、複数の第１無機絶縁粒子２１の一部が互いに強固に接続する温度を低減すると推測される。

したがって、第１無機絶縁粒子２１の結晶化開始温度未満、さらには２５０℃以下といった低温条件下で複数の第１無機絶縁粒子２１同士を強固に接続させることができる。また、このように低温で加熱することによって、第１無機絶縁粒子２１および第２無機絶縁粒子２２の粒子形状を保持しつつ、第１無機絶縁粒子２１同士および第１無機絶縁粒子２１と第２無機絶縁粒子２２とを近接領域のみで接続することができる。その結果、接続部２０においてネック構造を形成するとともに、開気孔の間隙１８を容易に形成することができる。なお、第１無機絶縁粒子２１同士を強固に接続することができる温度は、例えば、第１無機絶縁粒子２１の平均粒径を１１０ｎｍに設定した場合は２５０℃程度であり、第１無機絶縁粒子２１の平均粒径を１５ｎｍに設定した場合は１５０℃程度である。

また、本実施形態の配線基板３の製造方法においては、スラリー１９を支持体２５上に塗布する工程で、平均粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下である複数の第２無機絶縁粒子２２をさらに含むスラリー１９を支持体２５上に塗布している。その結果、平均粒径が第１無機絶縁粒子２１よりも大きい第２無機絶縁粒子２２によって、スラリー２９における無機絶縁粒子１７の隙間を低減できるため、溶剤２８を蒸発させて形成する粉末層３０の収縮を低減できる。したがって、主面方向へ大きく収縮しやすい平板状である粉末層３０の収縮を低減することで、粉末層３０における厚み方向に沿ったクラックの発生を低減することができる。

また、本実施形態の配線基板３の製造方法においては、スラリー１９を支持体２５上に塗布する工程で、平均粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である第１粒子２３、平均粒径が３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である第２粒子２４を含む第１無機絶縁粒子２１を含むスラリー１９を支持体２５上に塗布している。その結果、平均粒径が第１粒子２３よりも大きい第２粒子２４によって、スラリー２９における第２無機絶縁粒子２２の間の隙間を低減できるため、溶剤２８を蒸発させて形成する粉末層３０の収縮を低減できる。したがって、第２無機絶縁粒子２２の間の領域におけるクラックの発生を低減することができる。

（３）図６（ｂ）ないし図６（ｄ）に示すように、コア基板５上に積層シート２７を積層して絶縁層１０を形成し、絶縁層１０に導電層１１およびビア導体１２を形成する。具体的には、例えば以下のように行なう。

まず、樹脂層前駆体２６をコア基板５側に配しつつ、コア基板５上に積層シート２７を積層する。次に、積層されたコア基板５および積層シート２７を厚み方向に加熱加圧することによって、コア基板５に積層シート２７を接着させる。次に、樹脂層前駆体２６を加熱することによって、未硬化樹脂を硬化させて樹脂１５として、樹脂層前駆体２６を樹脂層１３とする。その結果、図６（ｂ）に示すように、この樹脂層１３と積層シート２７に含まれていた無機絶縁層１４とを有する絶縁層１０をコア基板５上に形成することができる。また、工程（２）で間隙１８に入り込んでいた樹脂層前駆体２６の一部が本工程で樹脂部１９となる。

次に、無機絶縁層１４から支持体１５を機械的または化学的に剥離した後、レーザー加工等を用いて、絶縁層１０を厚み方向に貫通するとともに導電層１１を露出したビア孔を形成する。次に、無電解めっき法および電解めっき法等を用いたセミアディティブ法、サブトラクティブ法またはフルアディティブ法等によって、図６（ｃ）に示すように、絶縁層１０上に所望のパターンの導電層１１を形成するとともに、ビア孔内にビア導体１２を形成する。

コア基板５に積層シート２７を接着させる際の加熱加圧は、工程（２）と同様の条件を用いることができる。

未硬化樹脂を硬化させて樹脂１５とする際の加熱温度は、例えば未硬化樹脂の硬化開始温度以上、熱分解温度未満であり、加熱時間は、例えば２０秒以上５分以下である。

（４）図６（ｄ）に示すように、工程（２）および（３）を繰り返すことによって、コア基板５上にビルドアップ層６を形成し、配線基板３を作製する。なお、本工程を繰り返すことにより、ビルドアップ層６をより多層化することができる。

（５）配線基板３に対してバンプ４を介して電子部品２をフリップチップ実装することにより、図１（ａ）に示した実装構造体１を作製する。なお、電子部品２は、ワイヤボンディングにより配線基板３と電気的に接続してもよいし、あるいは、配線基板３に内蔵させてもよい。

本発明は、上述の実施形態に限定されず、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。

例えば、上述した本発明の実施形態においては、ビルドアップ層６が無機絶縁層１４を有する構成を例に説明したが、コア基板５が無機絶縁層１４を有していても構わない。この場合には、上述した基体７の両主面に無機絶縁層１４が配されることが望ましい。

また、上述した本発明の実施形態においては、配線基板３としてコア基板５およびビルドアップ層６からなるビルドアップ多層基板を用いた例について説明したが、配線基板３として他のものを用いてもよく、例えば、コア基板５のみの単層基板またはビルドアップ層６のみのコアレス基板を用いても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、無機絶縁粒子１７が酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していない第２無機絶縁粒子２２を含む構成を例に説明したが、無機絶縁粒子１７は、第２無機絶縁粒子２２を含んでいなくても構わないし、他の材料からなる第２無機絶縁粒子２２を含んでいても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、第１無機絶縁粒子２１が第１粒子２３および第２粒子２４を含む構成を例に説明したが、第１無機絶縁粒子２１は、第１粒子２３および第２粒子２４のいずれか一方のみを含んでいても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、樹脂層１３が酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有していないフィラー粒子１６を含む構成を例に説明したが、樹脂層１３は、フィラー粒子１６を含んでいなくても構わないし、他の材料からなるフィラー粒子１６を含んでいても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、無機絶縁層１４の一主面に導電層１１が接した構成を例に説明したが、無機絶縁層１４上に導電層１１を配されていればよく、無機絶縁層１４の一主面と導電層１１との間に樹脂層等が介在されていても構わない。

また、上述した本発明の実施形態においては、工程（２）において溶剤２８の蒸発と粉末層３０の加熱とを別々に行なった構成を例に説明したが、これらを同時に行なっても構わない。

１ 実装構造体
２ 電子部品
３ 配線基板
４ バンプ
５ コア基板
６ ビルドアップ層
７ 基体
８ スルーホール導体
９ 絶縁体
１０ 絶縁層
１１ 導電層
１２ ビア導体
１３ 樹脂層
１４ 無機絶縁層
１５ 樹脂
１６ フィラー粒子
１７ 無機絶縁粒子
１８ 間隙
１９ 樹脂部
２０ 複数の無機絶縁粒子同士の接続部
２１ 第１無機絶縁粒子
２２ 第２無機絶縁粒子
２３ 第１粒子
２４ 第２粒子
２５ 支持体
２６ 樹脂層前駆体
２７ 積層シート
２８ 溶剤
２９ スラリー
３０ 粉末層

Claims (6)

1. 平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有しており、かつ一部が互いに接続した複数の第１無機絶縁粒子、および該複数の第１無機絶縁粒子同士の間隙に配された樹脂部を有する無機絶縁層と、該無機絶縁層上に配された導電層とを備えるとともに、前記第１無機絶縁粒子におけるナトリウムの含有割合が、２０ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下であることを特徴とする配線基板。
2. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記無機絶縁層は、平均粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有しておらず、かつ前記第１無機絶縁粒子を挟んで互いに離れた複数の第２無機絶縁粒子を有することを特徴とする配線基板。
3. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記無機絶縁層の前記導電層とは反対側の主面に配された樹脂層をさらに備え、
   該樹脂層は、樹脂、および酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを含有しておらず、かつ前記樹脂中に分散した複数のフィラー粒子を有することを特徴とする配線基板。
4. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記複数の第１無機絶縁粒子は、平均粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である複数の第１粒子、および平均粒径が３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である複数の第２粒子を含んでおり、前記第１粒子におけるナトリウムの含有割合は、前記第２粒子におけるナトリウムの含有割合よりも大きいことを特徴とする配線基板。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の配線基板と、該配線基板に実装され、前記導電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。
6. 平均粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であり、酸化ケイ素を主成分として含有しつつナトリウムを２０ｐｐｍ以上３００ｐｐｍ以下の割合で含有した複数の第１無機絶縁粒子、および該第１無機絶縁粒子が分散した溶剤を含むスラリーを支持体上に塗布する工程と、前記スラリーから前記溶剤を蒸発させて、前記複数の第１無機絶縁粒子を前記支持体上に残存させる工程と、
   前記支持体上に残存した前記複数の第１無機絶縁粒子を加熱して、該複数の第１無機絶縁
   粒子同士の一部を互いに接続させる工程と、
   一部が互いに接続した前記第１無機絶縁粒子同士の間隙に樹脂部を形成することによって前記複数の第１無機絶縁粒子および前記樹脂部を有する無機絶縁層を形成する工程と、
   該無機絶縁層上に導電層を形成する工程とを備えたことを特徴とする配線基板の製造方法。

Images