JP6133689B2 - Wiring board and mounting structure using the same - Google Patents
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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およびこれを用いた実装構造体に関するものである。 The present invention relates to a wiring board used for electronic devices (for example, various audiovisual devices, home appliances, communication devices, computer devices and peripheral devices thereof) and a mounting structure using the same.
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。 Conventionally, a mounting structure in which an electronic component is mounted on a wiring board is used in an electronic device.
この配線基板として、例えば、特許文献1には、セラミック層(無機絶縁層)と、該セラミック層の主面の一部に配された導体パターン(導電層)と、セラミック層の他の部分に配された樹脂層とを備えた複合多層基板(配線基板)が記載されている。 As this wiring board, for example, Patent Document 1 discloses a ceramic layer (inorganic insulating layer), a conductor pattern (conductive layer) disposed on a part of the main surface of the ceramic layer, and other parts of the ceramic layer. A composite multilayer board (wiring board) provided with an arranged resin layer is described.
ところで、無機絶縁層と導電層とは熱膨張率が異なるため、電子部品の実装時や作動時に熱が配線基板に加わると、無機絶縁層と導電層との間に応力が加わり、無機絶縁層と導電層とが剥離することがある。その結果、導電層に断線が生じ、ひいては配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。 By the way, since the coefficient of thermal expansion is different between the inorganic insulating layer and the conductive layer, if heat is applied to the wiring board during mounting or operation of the electronic component, stress is applied between the inorganic insulating layer and the conductive layer, and the inorganic insulating layer And the conductive layer may peel off. As a result, the conductive layer is disconnected, and the electrical reliability of the wiring board is likely to decrease.
したがって、電気的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。 Therefore, it is desired to provide a wiring board having excellent electrical reliability.
本発明は、電気的信頼性に優れた配線基板およびその実装構造体を提供することによって上記要求を解決する。 The present invention solves the above-described demand by providing a wiring board having excellent electrical reliability and a mounting structure thereof.
本発明の一形態における配線基板は、無機絶縁層と、該無機絶縁層の一主面に部分的に配された導電層とを備え、前記無機絶縁層は、一部が互いに接続した複数の第1無機絶縁粒子と、平均粒径が該第1無機絶縁粒子よりも大きく、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無機絶縁粒子とを含んでおり、前記無機絶縁層の前記一主面は、前記第1無機絶縁粒子および前記第2無機絶縁粒子を含む複数の凸部と、隣接する該凸部の間に位置するとともに前記導電層の一部が配された第1凹部とを有する。そして、前記無機絶縁層は、前記第1無機絶縁粒子同士の間隙に配された樹脂部をさらに含んでおり、前記凸部は、前記樹脂部をさらに含んでいる。または前記凸部に含まれる前記第2無機絶縁粒子の表面は、前記第1無機絶縁粒子に覆われている。あるいは、前記凸部に含まれる前記第2無機絶縁粒子の平均粒径は、前記無機絶縁層の他主面の近傍領域に含まれる前記第2無機絶縁粒子の平均粒径よりも大きい。 A wiring board according to an embodiment of the present invention includes an inorganic insulating layer and a conductive layer partially disposed on one main surface of the inorganic insulating layer, and the inorganic insulating layer includes a plurality of interconnected parts. Including the first inorganic insulating particles and a plurality of second inorganic insulating particles having an average particle size larger than that of the first inorganic insulating particles and spaced apart from each other with the first inorganic insulating particles interposed therebetween. The one main surface of the layer is located between a plurality of convex portions including the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles, and the adjacent convex portions, and a part of the conductive layer is disposed. A first recess. The inorganic insulating layer further includes a resin portion disposed in a gap between the first inorganic insulating particles, and the convex portion further includes the resin portion. Or the surface of the said 2nd inorganic insulating particle contained in the said convex part is covered with the said 1st inorganic insulating particle. Or the average particle diameter of the said 2nd inorganic insulating particle contained in the said convex part is larger than the average particle diameter of the said 2nd inorganic insulating particle contained in the vicinity area | region of the other main surface of the said inorganic insulating layer.
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。 A mounting structure in one embodiment of the present invention includes the above wiring board and an electronic component mounted on the wiring board and electrically connected to the conductive layer.
本発明の一形態における配線基板によれば、無機絶縁層と導電層との接着強度を高めることができる。したがって、導電層の断線を低減し、ひいては電気的信頼性に優れた配線基板を得ることができる。 According to the wiring board in one embodiment of the present invention, the adhesive strength between the inorganic insulating layer and the conductive layer can be increased. Therefore, it is possible to obtain a wiring substrate that reduces the disconnection of the conductive layer and thus has excellent electrical reliability.
本発明の一形態における実装構造体によれば、上記配線基板を備えるため、電気的信頼性に優れた実装構造体を得ることができる。 According to the mounting structure in one embodiment of the present invention, since the wiring board is provided, a mounting structure having excellent electrical reliability can be obtained.
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。 Hereinafter, a mounting structure including a wiring board according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
The mounting structure 1 shown in FIG. 1A is used for electronic devices such as various audiovisual devices, home appliances, communication devices, computer devices or peripheral devices thereof. The mounting structure 1 includes an
電子部品2は、例えばICまたはLSI等の半導体素子である。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7ppm/℃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。
The
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。
The
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。
The
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ケイ素等からなるフィラー粒子とを含む。基体7の厚みは、例えば0.04mm以上2mm以下である。
The
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、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料によって形成することができる。
The through-
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によって形成することができる。
The
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4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)を介してマザーボード等の外部回路と接続する。
On the other hand, as described above, a pair of
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。
The build-up
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。
The insulating
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、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料からなる。また、導電層11の厚みは、3μm以上20μm以下であり、導電層11の厚み方向および主面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。
The
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。
The via
次に、絶縁層10について詳細に説明する。
Next, the insulating
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。
The insulating
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。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。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の厚み方向および主面方向への熱膨張率は、例えば20ppm/℃以上50ppm/℃以下である。
The
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。
As shown in FIG. 1B, the
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の厚み方向および主面方向への熱膨張率は、例えば20ppm/℃以上50ppm/℃以下である。
The
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、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムまたは炭酸カルシウム等の無機絶縁材料からなる。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16の熱膨張率は、例えば0ppm/℃以上15ppm/℃以下である。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、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。また、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、各部材の平均粒径および含有割合は、フィラー粒子16と同様に測定される。
The
無機絶縁層14は、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配線基板3の反りを低減する。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の厚み方向および主面方向への熱膨張率は、例えば0ppm/℃以上10ppm/℃以下である。
The inorganic insulating
無機絶縁層14は、図1(b)ないし図2(b)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、無機絶縁粒子17同士の間隙18に配された樹脂部19とを含んでいる。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。
As shown in FIGS. 1B and 2B, the inorganic insulating
複数の無機絶縁粒子17は、互いに接続することによって間隙18が形成された多孔質体または三次元網目状構造を構成している。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、ネック構造を構成している。
The plurality of inorganic insulating
この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17aと、第1無機絶縁粒子17aよりも平均粒径が大きく、一部が第1無機絶縁粒子17aと接続しているとともに、第1無機絶縁粒子17aを挟んで互いに離れた複数の第2無機絶縁粒子17b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17a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17bの含有割合は、例えば10体積%以上80体積%以下であ
る。
The plurality of inorganic insulating
第1無機絶縁粒子17aは、一部が互いに接続するとともに第2無機絶縁粒子17b同士を接続することによって無機絶縁粒子17における接続部材として機能し、無機絶縁層14を高剛性かつ低熱膨張率とするものである。この第1無機絶縁粒子17aは、例えば酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等の無機絶縁材料からなり、中でも、低熱膨張率および低誘電正接の観点から、酸化ケイ素を用いることが望ましい。この場合、第1無機絶縁粒子17aは、酸化ケイ素を90質量%以上含んでいればよい。また、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。
The first inorganic insulating
第1無機絶縁粒子17aは、例えば球状である。また、第1無機絶縁粒子17aの平均粒径は、例えば3nm以上110nm以下である。このように第1無機絶縁粒子17aの粒径が微小であるため、無機絶縁層14を緻密なものとして高剛性かつ低熱膨張率とすることができるとともに、後述するように、無機絶縁層14を作製する際に第1無機絶縁粒子17a同士を容易に接続することができる。
The first inorganic insulating
第2無機絶縁粒子17bは、その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ものである。第2無機絶縁粒子17bは、第1無機絶縁粒子17aと同様の材料を用いることができ、中でも、第1無機絶縁粒子17aと材料特性を近づけるため、第1無機絶縁粒子17aと同じ材料を用いることが望ましい。この第2無機絶縁粒子17bは、例えば球状である。また、第2無機絶縁粒子17bの平均粒径は、例えば0.5μm以上5μm以下である。このように第2無機絶縁粒子17bの粒径が大きいため、無機絶縁層14に生じたクラックの伸長を良好に抑制できる。
Since the second inorganic insulating
間隙18は、開気孔であり、無機絶縁層14の他主面に開口を有する。また、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。
The
樹脂部19は、間隙18にて弾性変形することによって、無機絶縁層14に加わった応力を緩和し、無機絶縁層14におけるクラックの発生を抑制するものである。本実施形態の樹脂部19は、樹脂層13の一部、特に樹脂15の一部が間隙18に入り込んでなるものである。なお、無機絶縁層14のうち樹脂部19が占める割合は、例えば10体積%以上50体積%以下である。
The
ところで、無機絶縁層14と導電層11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、無機絶縁層14と導電層11との間に応力が加わることがある。
By the way, since the thermal expansion coefficient differs between the inorganic insulating
一方、本実施形態の配線基板3は、図1(b)ないし図2(b)に示すように、無機絶縁層14と、無機絶縁層14の一主面に部分的に配された導電層11とを備え、無機絶縁層14は、一部が互いに接続した複数の第1無機絶縁粒子17aと、平均粒径が第1無機絶縁粒子17aよりも大きく、かつ第1無機絶縁粒子17aを挟んで互いに離れた複数の第2無機絶縁粒子17bとを含んでおり、無機絶縁層14の一主面は、第1無機絶縁粒子17aおよび第2無機絶縁粒子17bを含む複数の凸部21と、隣接する凸部21の間に位置するとともに導電層11の一部が配された第1凹部22aとを有する。
On the other hand, the
その結果、第1凹部22aに導電層11の一部が配されているため、アンカー効果によって、導電層11と無機絶縁層14との接着強度を高めることができ、導電層11と無機
絶縁層14との剥離を抑制できる。
As a result, since a part of the
さらに、凸部21が第2無機絶縁粒子17bを含んでいるため、この第2無機絶縁粒子17bによって凸部21におけるクラックの発生を抑制することができる。また、凸部21が第1無機絶縁粒子17aを含んでいるため、この第1無機絶縁粒子17aによって凸部21に含まれる第2無機絶縁粒子17bと無機絶縁層14の主要部23(無機絶縁層14の凸部21以外の領域)との接続強度を高めることができる。したがって、無機絶縁層14と導電層11との間に応力が加わった際に凸部21の破壊を抑制できるため、前述したアンカー効果を維持し、導電層11と無機絶縁層14との接着強度を維持することができる。
Furthermore, since the
また、凸部21が、第1無機絶縁粒子17aと比較して耐薬品性および耐プラズマ性が高い第2無機絶縁粒子17bを含んでいるため、導電層11の形成時における凸部21の損傷を抑制し、凸部21の破壊を抑制できる。
Moreover, since the
また、凸部21が第1無機絶縁粒子17aを含んでいるため、第1無機絶縁粒子17aによって凸部21の表面に微細な凹凸が生じやすい。その結果、アンカー効果によって、凸部21と導電層11との接着強度を高めることができ、ひいては導電層11と無機絶縁層14との接着強度を高めることができる。
Moreover, since the
また、本実施形態の配線基板3においては、図2(a)および(b)に示すように、無機絶縁層14は、第1無機絶縁粒子17a同士の間隙18に配された樹脂部19をさらに含んでおり、凸部21は、樹脂部19をさらに含んでいる。その結果、凸部21において第1無機絶縁粒子17a同士の間隙18に配された樹脂部19が弾性変形することによって、凸部21に加わった応力を緩和し、凸部21の破壊を抑制できる。
In the
また、図1(b)および図2(a)に示すように、凸部21に含まれる第2無機絶縁粒子17bの表面は、第1無機絶縁粒子17aに覆われている。その結果、凸部21の表面に微細な凹凸が生じやすくなるため、凸部21と導電層11との接着強度を高めることができる。
Further, as shown in FIGS. 1B and 2A, the surface of the second inorganic insulating
また、図1(b)および図2(a)に示すように、凸部21の表面には第1無機絶縁粒子17aが露出している。その結果、凸部21の表面に微細な凹凸が生じやすくなるため、凸部21と導電層11との接着強度を高めることができる。
Further, as shown in FIGS. 1B and 2A, the first inorganic insulating
また、図1(b)に示すように、凸部21に含まれる第2無機絶縁粒子17bの平均粒径は、無機絶縁層14の他主面の近傍領域24に含まれる前記第2無機絶縁粒子の平均粒径よりも大きい。その結果、凸部21に含まれる第2無機絶縁粒子17bの平均粒径を大きくすることによって、凸部21の強度をより高めるとともに凸部21におけるクラックの発生をより抑制することができる。また、近傍領域24に含まれる第2無機絶縁粒子17bの平均粒径を小さくすることによって、第1無機絶縁粒子17aが高密度に充填されて緻密化しやすくなるため、近傍領域24を高剛性かつ低熱膨張率とすることができる。
Further, as shown in FIG. 1B, the average particle size of the second inorganic insulating
この凸部21に含まれる第2無機絶縁粒子17bの平均粒径は、例えば1μm以上5μm以下であり、近傍領域24に含まれる第2無機絶縁粒子17bの平均粒径は、例えば0.1μm以上2μm以下である。なお、近傍領域24とは、無機絶縁層14の他主面から2μm以下の距離である層状の領域をいう。
The average particle size of the second inorganic insulating
また、図1(b)に示すように、無機絶縁層14の第2無機絶縁粒子17bの平均粒径は、他主面側の領域から凸部21側の領域に向かって大きくなっている。その結果、無機
絶縁層14の内部の材料特性が、他主面側の領域から凸部21側の領域に向かって緩やかに変化するため、例えば無機絶縁層14に熱が加わった際に無機絶縁層14の一部に応力が集中してクラックが生じることを抑制することができる。
Moreover, as shown in FIG.1 (b), the average particle diameter of the 2nd inorganic insulating
また、図1(b)に示すように、凸部21は、複数の第2無機絶縁粒子17bを含んでいる。その結果、凸部21の強度をより高めるとともに凸部21におけるクラックの発生をより抑制することができる。
Moreover, as shown in FIG.1 (b), the
また、図1(b)に示すように、凸部21は、凸部21の幅方向(無機絶縁層14の主面方向に沿った方向)に沿って並んだ複数の第2無機絶縁粒子17bを含んでいる。その結果、凸部21の幅方向における強度を高めることによって、無機絶縁層14の主面方向に沿った応力に起因した凸部21の破壊を抑制することができる。
Moreover, as shown in FIG.1 (b), the
また、図1(b)に示すように、凸部21において凸部21の幅方向に沿って並んだ第2無機絶縁粒子17bの数は、凸部21において凸部21の高さ方向(無機絶縁層14の主面方向に直交する方向)に沿って並んだ第2無機絶縁粒子17bの数よりも多い。その結果、凸部21の幅方向における強度を高めることによって、無機絶縁層14の主面方向に沿った応力に起因した凸部21の破壊を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 1B, the number of second inorganic insulating
また、図1(b)に示すように、凸部21の幅(無機絶縁層14の主面方向に沿った幅)は、凸部21の高さ(無機絶縁層14の主面方向に直交する高さ)よりも大きい。その結果、凸部21の幅方向における強度を高めることによって、無機絶縁層14の主面方向に沿った応力に起因した凸部21の破壊を抑制することができる。
Further, as shown in FIG. 1B, the width of the convex portion 21 (width along the main surface direction of the inorganic insulating layer 14) is orthogonal to the height of the convex portion 21 (main surface direction of the inorganic insulating layer 14). Larger than the height to be. As a result, by increasing the strength of the
この凸部21の幅は、例えば1μm以上10μm以下である。また、凸部21の高さは、例えば0.5μm以上5μm以下である。また、第1凹部22aの幅は、例えば0.5μm以上5μm以下である。なお、凸部21の幅および高さは、配線基板3の厚み方向への断面において、凸部21の幅および高さ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。第1凹部22aおよびその他の部材の幅は、凸部21の幅と同様に測定される。
The width of the
また、図1(b)に示すように、配線基板3は、無機絶縁層14の一主面上において導電層11とは異なる領域に配された樹脂層13をさらに備え、無機絶縁層14の一主面は、隣接する凸部21の間に位置するとともに樹脂層13の一部が配された第2凹部22bをさらに有する。その結果、第2凹部22bに樹脂層13の一部が配されているため、アンカー効果によって、樹脂層13と無機絶縁層14との接着強度を高めることができ、樹脂層13と無機絶縁層14との剥離を抑制できる。したがって、この剥離に起因した膨れやマイグレーションの発生を抑制し、配線基板3の電気的信頼性を高めることができる。
In addition, as shown in FIG. 1B, the
また、図1(b)に示すように、第2凹部22bに配された樹脂層13の一部は、フィラー粒子16を含む。その結果、第2凹部22bに配された樹脂層13の一部と無機絶縁層14との熱膨張率の差を低減し、樹脂層13と無機絶縁層14との接着強度を高めることができる。
Moreover, as shown in FIG. 1B, a part of the
次に、上述した実装構造体1の製造方法を、図3ないし図11に基づいて説明する。 Next, the manufacturing method of the mounting structure 1 mentioned above is demonstrated based on FIG. 3 thru | or FIG.
(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。
(1) As shown in FIG. 3A, the
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、レーザー加工またはドリル加工等を用いて、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。
A laminated plate made of a
(2)図3(b)ないし図7(a)に示すように、例えば銅箔等の金属箔またはPETフィルム等の樹脂フィルム等からなる支持体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の樹脂層前駆体26とを含む積層シート27を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。
(2) As shown in FIGS. 3B to 7A, for example, a
まず、図3(b)ないし図4(a)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とを有する無機絶縁ゾル29を準備し、無機絶縁ゾル29を支持体25の一主面に塗布する。次に、無機絶縁ゾル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を残存させる。この残存した無機絶縁粒子17は、近接箇所で互いに接触している。次に、図4(b)ないし図5(b)に示すように、この無機絶縁粒子17を加熱して、隣接する無機絶縁粒子17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)ないし図7(a)に示すように、無機絶縁層14上に樹脂層前駆体26を積層し、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。
First, as shown in FIGS. 3B to 4A, an inorganic insulating
ここで、本実施形態において、支持体25の無機絶縁ゾル29が塗布される一主面は、複数の突出部30とこの突出部30同士の間に位置する窪み部31とを有し、窪み部31の幅は、第2無機絶縁粒子17bの平均粒径よりも大きい。この支持体25の一主面に無機絶縁ゾル29を塗布した後、重力または遠心力によって無機絶縁粒子17を支持体25の一主面上に沈降させる。この際に、第1無機絶縁粒子17aおよび第2無機絶縁粒子17bが沈降して窪み部31に配される。そして、溶剤28を蒸発させた後、無機絶縁粒子17同士を接続させて無機絶縁層14を形成することによって、突出部30に対応した形状の第1凹部22aおよび第2凹部22bを形成しつつ、窪み部31に対応した形状の凸部21を形成する。その結果、窪み部31に配されていた第1無機絶縁粒子17aおよび第2無機絶縁粒子17bを含む凸部21を形成することができる。
Here, in the present embodiment, one main surface of the
また、例えば支持体25として電解銅箔を用いる場合には電解めっき条件を適宜調節して、支持体25の窪み部31の形状を適宜調節することによって、幅方向に沿って並んだ複数の第2無機絶縁粒子17bを含む凸部21を形成することができる。また、幅方向に沿って並んだ第2無機絶縁粒子17bの数が高さ方向に沿って並んだ第2無機絶縁粒子17bの数よりも多い凸部21を形成することができる。また、幅が高さよりも大きい凸部21を形成することができる。
For example, in the case of using an electrolytic copper foil as the
また、粒径が均一ではない第2無機絶縁粒子17bを支持体25の一主面上に沈降させることによって、凸部21に含まれる第2無機絶縁粒子17bの平均粒径を無機絶縁層14の他主面の近傍領域24に含まれる前記第2無機絶縁粒子の平均粒径よりも大きくすることができる。また、無機絶縁層14の第2無機絶縁粒子17bの平均粒径は、他主面側の領域から凸部21側の領域に向かって大きくすることができる。このような第2無機絶縁粒子17bの粒径の標準偏差は例えば0.1以上2以下である。
Further, the second inorganic insulating
無機絶縁ゾル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、無機絶縁ゾル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。
The content ratio of the inorganic insulating
無機絶縁ゾル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。
The inorganic insulating
無機絶縁粒子17同士を接続させる際の加熱温度は、溶剤28の沸点以上、無機絶縁粒子17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。第1無機絶縁粒子17aは、上述した如く、平均粒径が3nm以上110nm以下と微小であるため、このような低温であっても、第1無機絶縁粒子17a同士および第1無機絶縁粒子17aと第2無機絶縁粒子17bとを強固に接続することができる。これは、第1無機絶縁粒子17aが微小であることから、第1無機絶縁粒子17aの原子、特に表面の原子が活発に運動するため、このような低温下でも第1無機絶縁粒子17a同士および第1無機絶縁粒子17aと第2無機絶縁粒子17bとが強固に接続すると推測される。
The heating temperature at the time of connecting the inorganic insulating
さらに、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17aおよび第2無機絶縁粒子17bの粒子形状を保持しつつ、第1無機絶縁粒子17a同士および第1無機絶縁粒子17aと第2無機絶縁粒子17b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17a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17aの平均粒径を110nm以下に設定した場合は250℃程度であり、第1無機絶縁粒子17aの平均粒径を15nm以下に設定した場合は150℃程度である。
Further, by heating at such a low temperature as described above, the first inorganic insulating
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0.5MPa以上2MPa以下であり、加圧時間は、例えば60秒以上10分以下であり、加熱温度は、例えば80℃以上140℃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。
The pressure applied when the laminated inorganic insulating
(3)図7(b)ないし図10(b)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。
(3) As shown in FIGS. 7B to 10B, the
まず、図7(b)に示すように、樹脂層前駆体26をコア基板5に接しつつ、コア基板5上に積層シート27を積層し、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を接着させた後、積層シート27の樹脂層前駆体26を硬化開始温度以上、熱分解温度未満の温度で加熱することによって、樹脂層前駆体26を硬化させて樹脂層13とする。その結果、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。
First, as shown in FIG. 7B, a
次に、図8(a)および(b)に示すように、塩化第二鉄溶液または塩化銅溶液等を用いて、無機絶縁層14から支持体15を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、レーザー加工によってビア孔内に生じたスミア(樹脂の残渣)を除去する(デスミア処理)。次に、図9(a)および(b)に示すように、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、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。この際、導電層11は、絶縁層10における無機絶縁層14の一主面の一部に配される。
Next, as shown in FIGS. 8A and 8B, the
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、本工程で間隙18に入り込んだ樹脂層13の一部となり、樹脂部19となる。なお、積層されたコア基板5および積層シート27を加熱加圧する際の各条件は、工程(2)の加熱加圧と同様である。
A part of the
ここで、本実施形態においては、無機絶縁層14から支持体15を剥離することによって、工程(2)で形成した凸部21、第1凹部22aおよび第2凹部22bが露出する。そして、無機絶縁層14の第1凹部22aが露出した一主面上で導電層11を形成すると、この第1凹部22aにめっき液が入り込むため、導電層11の一部が第1凹部22aに配された状態となる。
Here, in this embodiment, the
また、デスミア処理は、プラズマデスミア法を用いることが望ましい。その結果、無機絶縁層14の一主面において、無機絶縁層14の表面およびその間隙18に配された樹脂部19が除去されにくいため、無機絶縁層14の一主面に第1凹部22aおよび第2凹部22bを残すことができる。このプラズマデスミア法は、例えば酸素、窒素、アルゴンまたは四フッ化炭素(CF4)等を原料ガスとした、RFプラズマまたはマイクロ波プラズマによって行われ、処理時間が例えば2分以上30分以下である。
Further, it is desirable to use a plasma desmear method for the desmear treatment. As a result, since the
(4)図10(a)ないし図11に示すように、絶縁層10上に積層シート27を積層してさらに絶縁層10を形成し、この絶縁層10に導電層11およびビア導体12を形成することによって、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。具体的には、例えば以下のように行なう。ここで、便宜上、本工程で形成する絶縁層10を第1絶縁層10aとし、工程(3)で形成した絶縁層10を第2絶縁層10bとする。
(4) As shown in FIGS. 10A to 11, a
まず、図10(a)および(b)に示すように、樹脂層前駆体26を第2絶縁層10bに接しつつ、第2絶縁層10b上に積層シート27を積層し、積層された第2絶縁層10b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、第2絶縁層10bに積層シート27を接着させた後、積層シート27の樹脂層前駆体26を硬化開始温度以上、熱分解温度未満の温度で加熱することによって、樹脂層前駆体26を硬化させて樹脂層13とする。その結果、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とを有する第1絶縁層10aを第2絶縁層10b上に形成することができる。次に、図11に示すように、工程(3)と同様の方法で、第1絶縁層10aに導電層11およびビア導体12を形成する。なお、本工程を繰り返すことによって、ビルドアップ層6をより多層化することができる。
First, as shown in FIGS. 10A and 10B, a
第2絶縁層10bに積層シート27を接着させる際に、樹脂層前駆体26は流動するため、樹脂層前駆体26は無機絶縁層14の一主面の他の部分に配されるとともに導電層11の側面および一主面を被覆する。したがって、第1絶縁層10aの樹脂層13は、無機絶縁層14の一主面に配された導電層11の側面および一主面を被覆する。なお、積層された第2絶縁層10bおよび積層シート27を加熱加圧する際の各条件は、工程(2)の
加熱加圧と同様である。
Since the
ここで、本実施形態において、積層された第2絶縁層10bおよび積層シート27を厚み方向に加熱加圧する際に、第2絶縁層10bの無機絶縁層14の一主面に露出した第2凹部22bに樹脂層前駆体26の一部が入り込み、この樹脂層前駆体26の一部が硬化することによって、樹脂層13の一部が第2凹部22bに配された状態となる。
Here, in the present embodiment, when the laminated second insulating
(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。
(5) The
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。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes, improvements, combinations, and the like can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、上述した本発明の実施形態においては、電子部品2としてICまたはLSI等の半導体素子を用いた構成を例に説明したが、電子部品2は、CMOSイメージセンサ等の固体撮像素子、LED等の発光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)等の弾性波装置を用いても構わない。
For example, in the above-described embodiments of the present invention, the configuration using a semiconductor element such as an IC or LSI as the
また、上述した本発明の実施形態においては、電子部品2を配線基板3にフリップチップ実装した構成を例に説明したが、電子部品2を配線基板3にワイヤボンディング実装しても構わないし、電子部品2を配線基板3に内蔵させても構わない。
In the embodiment of the present invention described above, the configuration in which the
また、上述した本発明の実施形態においては、配線基板3の例としてコア基板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挙げたが、配線基板3の例としては、ビルドアップ多層基板以外にも、例えば、コアレス基板も含まれる。
Further, in the above-described embodiment of the present invention, the build-up multilayer substrate including the
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をビルドアップ層6に適用した構成を例に説明したが、無機絶縁層14を基体7に適用しても構わない。この場合には、基体7は、樹脂層13および無機絶縁層14を有しており、ビルドアップ層6は、無機絶縁層14上に配された導電層11および樹脂層13を有しており、無機絶縁層14の第1凹部22aに導電層11の一部が入り込んでいる。
In the above-described embodiment of the present invention, the configuration in which the inorganic insulating
また、上述した本発明の実施形態においては、1つのビルドアップ層6が絶縁層10を2層含む構成を例に説明したが、1つのビルドアップ層6は絶縁層10を3層以上含んでいても構わない。この場合は、各絶縁層10において、無機絶縁層14の第1凹部22aに導電層11の一部が入り込んでいても構わない。
Further, in the above-described embodiment of the present invention, the configuration in which one
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の蒸発と無機絶縁粒子17の加熱とを別々に行なっていたが、これらを同時に行なっても構わない。
Further, in the above-described embodiment of the present invention, the evaporation of the solvent 28 and the heating of the inorganic insulating
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
17a 第1無機絶縁粒子
17b 第2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 凸部
22a 第1凹部
22b 第2凹部
23 無機絶縁層の主要部
24 無機絶縁層の他主面の近傍領域
25 支持体
26 樹脂層前駆体
27 積層シート
28 溶剤
29 無機絶縁ゾル
30 突出部
31 窪み部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
17a 1st inorganic insulating
Claims (9)
前記無機絶縁層は、一部が互いに接続した複数の第1無機絶縁粒子と、平均粒径が該第1無機絶縁粒子よりも大きく、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無機絶縁粒子とを含んでおり、
前記無機絶縁層の前記一主面は、前記第1無機絶縁粒子および前記第2無機絶縁粒子を含む複数の凸部と、隣接する該凸部の間に位置するとともに前記導電層の一部が配された第1凹部とを有し、
前記無機絶縁層は、前記第1無機絶縁粒子同士の間隙に配された樹脂部をさらに含んでおり、
前記凸部は、前記樹脂部をさらに含んでいることを特徴とする配線基板。 An inorganic insulating layer, and a conductive layer partially disposed on one main surface of the inorganic insulating layer,
The inorganic insulating layer includes a plurality of first inorganic insulating particles partially connected to each other and a plurality of first inorganic insulating particles having an average particle size larger than that of the first inorganic insulating particles and spaced apart from each other with the first inorganic insulating particles interposed therebetween. Second inorganic insulating particles,
The one principal surface of the inorganic insulating layer is located between a plurality of convex portions including the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles and the adjacent convex portions, and a part of the conductive layer is It possesses a arranged first recess has,
The inorganic insulating layer further includes a resin portion disposed in a gap between the first inorganic insulating particles,
The wiring board , wherein the convex portion further includes the resin portion .
前記無機絶縁層は、一部が互いに接続した複数の第1無機絶縁粒子と、平均粒径が該第1無機絶縁粒子よりも大きく、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無機絶縁粒子とを含んでおり、
前記無機絶縁層の前記一主面は、前記第1無機絶縁粒子および前記第2無機絶縁粒子を含む複数の凸部と、隣接する該凸部の間に位置するとともに前記導電層の一部が配された第1凹部とを有し、
前記凸部に含まれる前記第2無機絶縁粒子の表面は、前記第1無機絶縁粒子に覆われていることを特徴とする配線基板。 An inorganic insulating layer, and a conductive layer partially disposed on one main surface of the inorganic insulating layer,
The inorganic insulating layer includes a plurality of first inorganic insulating particles partially connected to each other and a plurality of first inorganic insulating particles having an average particle size larger than that of the first inorganic insulating particles and spaced apart from each other with the first inorganic insulating particles interposed therebetween. Second inorganic insulating particles,
The one principal surface of the inorganic insulating layer is located between a plurality of convex portions including the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles and the adjacent convex portions, and a part of the conductive layer is A first recess disposed,
The wiring board, wherein the surface of the second inorganic insulating particle contained in the convex portion is covered with the first inorganic insulating particle.
前記無機絶縁層は、一部が互いに接続した複数の第1無機絶縁粒子と、平均粒径が該第1無機絶縁粒子よりも大きく、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無機絶縁粒子とを含んでおり、
前記無機絶縁層の前記一主面は、前記第1無機絶縁粒子および前記第2無機絶縁粒子を含む複数の凸部と、隣接する該凸部の間に位置するとともに前記導電層の一部が配された第1凹部とを有し、
前記凸部に含まれる前記第2無機絶縁粒子の平均粒径は、前記無機絶縁層の他主面の近傍領域に含まれる前記第2無機絶縁粒子の平均粒径よりも大きいことを特徴とする配線基板。 An inorganic insulating layer, and a conductive layer partially disposed on one main surface of the inorganic insulating layer,
The inorganic insulating layer includes a plurality of first inorganic insulating particles partially connected to each other and a plurality of first inorganic insulating particles having an average particle size larger than that of the first inorganic insulating particles and spaced apart from each other with the first inorganic insulating particles interposed therebetween. Second inorganic insulating particles,
The one principal surface of the inorganic insulating layer is located between a plurality of convex portions including the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles and the adjacent convex portions, and a part of the conductive layer is A first recess disposed,
An average particle size of the second inorganic insulating particles included in the convex portion is larger than an average particle size of the second inorganic insulating particles included in a region near the other main surface of the inorganic insulating layer. Wiring board.
前記無機絶縁層の前記第2無機絶縁粒子の平均粒径は、前記他主面側の領域から前記凸部側の領域に向かって大きくなっていることを特徴とする配線基板。 The wiring board according to claim 3 ,
The wiring board according to claim 1, wherein an average particle diameter of the second inorganic insulating particles of the inorganic insulating layer increases from the region on the other principal surface side toward the region on the convex portion side.
前記凸部は、複数の前記第2無機絶縁粒子を含んでいることを特徴とする配線基板。 The wiring board according to claim 1,
The said convex part contains the said some 2nd inorganic insulating particle, The wiring board characterized by the above-mentioned.
前記凸部は、該凸部の幅方向に沿って並んだ複数の前記第2無機絶縁粒子を含んでいることを特徴とする配線基板。 The wiring board according to claim 5 ,
The wiring board, wherein the convex part includes a plurality of the second inorganic insulating particles arranged along the width direction of the convex part.
前記凸部において該凸部の幅方向に沿って並んだ前記第2無機絶縁粒子の数は、前記凸部において該凸部の高さ方向に沿って並んだ前記第2無機絶縁粒子の数よりも多いことを特徴とする配線基板。 The wiring board according to claim 6 ,
The number of the second inorganic insulating particles arranged in the convex portion along the width direction of the convex portion is larger than the number of the second inorganic insulating particles arranged in the convex portion along the height direction of the convex portion. A wiring board characterized by a large number.
前記無機絶縁層の前記一主面上において前記導電層とは異なる領域に配された樹脂層をさらに備え、
前記無機絶縁層の前記一主面は、隣接する該凸部の間に位置するとともに前記樹脂層の一部が配された第2凹部をさらに有することを特徴とする配線基板。 The wiring board according to any one of claims 1 to 7 ,
A resin layer disposed on a region different from the conductive layer on the one principal surface of the inorganic insulating layer;
The one main surface of the inorganic insulating layer further includes a second concave portion that is located between the adjacent convex portions and in which a part of the resin layer is disposed.
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