JP7352328B2 - 配線基板およびそれを用いた電子部品実装構造体 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板およびそれを用いた電子部品実装構造体に関する。

近年、大容量のデータを高速で通信可能な光通信網が拡大しており、このような光通信網を利用した種々の光通信機器が存在する。このような機器は、例えば特許文献１に記載されるように、基板に半導体チップが搭載され、光ファイバーが接続された構造を有している。

米国特許第８４７５０５６号明細書

本開示に係る配線基板は、コア基板と、コア基板に位置するビルドアップ層とを備え、ビルドアップ層は、コア基板側から順に位置する下層導体層、下層絶縁層、上層導体層及び上層絶縁層を有するとともに、表面に開口する窪みを有しており、窪みの底部が、複数の凹部又は複数の凸部を有した凹凸形状である。

本開示に係る電子部品実装構造体は、上記の配線基板に電子部品が実装されている。

本開示の一実施形態に係る配線基板に電子部品が実装された電子部品実装構造体の断面を示す模式図である。 （Ａ）は、図１に記載された配線基板の斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の領域Ｘの拡大説明図であり、（Ｃ）は、（Ａ）の領域Ｘの他の形態の拡大説明図である。 図１に記載された配線基板の窪みの変形例を示す模式図である。 （Ａ）は、本開示の他の実施形態に係る配線基板の斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の領域Ｙの拡大説明図である。 本開示の他の実施形態に係る電子部品実装構造体の断面を示す模式図である。

配線基板に光ファイバーや電子部品などを接続する場合、光ファイバーや電子部品を固定するための樹脂が使用されることがある。しかし、このような固定樹脂は、例えば衝撃や応力などによって配線基板から剥離することがある。その結果、配線基板の信頼性が低下する。

本開示に係る配線基板は、窪みの底部が、複数の凹部又は複数の凸部を有した凹凸形状である。このような構造を有することによって、本開示に係る配線基板は、光ファイバーや電子部品などを固定するための樹脂と基板との接触面積が広くなり、光ファイバーや電子部品などの接合強度を向上させることができる。

本開示の一実施形態に係る配線基板を、図１および２に基づいて説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る配線基板２に、電子部品３および光ファイバー４が実装された電子部品実装構造体１の断面を示す模式図である。

一実施形態に係る配線基板２は、コア基板２１と、コア基板２１の両面に積層されたビルドアップ層２２とを含む。コア基板２１は、絶縁層２１１を含んでいる。絶縁層２１１は、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド－トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などの樹脂が挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。絶縁層２１１の厚みは特に限定されず、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下である。

絶縁層２１１には、補強材が含まれていてもよい。補強材としては、例えば、ガラス繊維、ガラス不織布、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維などの絶縁性布材が挙げられる。補強材は２種以上を併用してもよい。さらに、絶縁層２１１には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機絶縁性フィラーが分散されていてもよい。

絶縁層２１１の上面および下面には導体層２２２が位置している。さらに、絶縁層２１１には、コア基板２１の上下面を電気的に接続するために、スルーホール導体が形成されている。スルーホール導体は、絶縁層２１１の上下面を貫通するスルーホール内に形成されている。スルーホール導体は、例えば、銅めっきなどの金属めっきからなる導体で形成されている。スルーホール導体は、絶縁層２１１の両面に形成された導体層２２２に接続されている。スルーホール導体は、スルーホールの内壁面のみに形成されていてもよく、スルーホール内に充填されていてもよい。

コア基板２１の両面には、ビルドアップ層２２が積層されている。ビルドアップ層２２は、絶縁層２２１と導体層２２２とが交互に積層された構造を有している。絶縁層２２１は、コア基板２１側から順に位置する下層絶縁層２２１ａ、及び上層絶縁層２２１ｂを有している。導体層２２２は、コア基板側から順に位置する下層導体層２２２ａ、および上層導体層２２２ｂを有している。

ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１は、コア基板２１と同様、絶縁性を有する素材で形成されていれば特に限定されない。絶縁性を有する素材としては、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミド－トリアジン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂などの樹脂が挙げられる。これらの樹脂は２種以上を混合して用いてもよい。ビルドアップ層２２に絶縁層２２１が２層以上存在する場合、それぞれの絶縁層２２１は、同じ樹脂で形成されていてもよく、異なる樹脂で形成されていてもよい。ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１とコア基板２１とは、同じ樹脂で形成されていてもよく、異なる樹脂で形成されていてもよい。

さらに、ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１には、シリカ、硫酸バリウム、タルク、クレー、ガラス、炭酸カルシウム、酸化チタンなどの無機絶縁性フィラーが、分散されていてもよい。ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１の厚みは特に限定されず、例えば１０μｍ以上１００μｍ以下である。ビルドアップ層２２に絶縁層２２１が２層以上存在する場合、それぞれの絶縁層２２１は同じ厚みを有していてもよく、異なる厚みを有していてもよい。

導体層２２２は、例えば銅箔や銅めっきから成る導体で形成されている。導体層２２２の厚みは特に限定されず、例えば５μｍ以上５０μｍ以下である。

ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１には、層間を電気的に接続するためのビアホール導体が形成されている。ビアホール導体は、ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１の上下面を貫通するビアホール内に形成されている。ビアホール導体は、例えば、銅めっきなどの金属めっきからなる導体で形成されている。ビアホール導体は、ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１の両面に位置する導体層２２２に接続されている。ビアホール導体は、ビアホールの内壁面のみに形成されていてもよく、ビアホール内に充填されていてもよい。

一実施形態に係る配線基板２の両表面の一部には、ソルダーレジストが形成されている。ソルダーレジストは、例えば、アクリル変性エポキシ樹脂で形成されている。

図２（Ａ）に示すように、一実施形態に係る配線基板２は、表面の一部に窪み２３が位置している。図２（Ａ）では、窪み２３は、表面の周縁部に位置している。一実施形態に係る配線基板２において、窪み２３の底部は、図２（Ｂ）に示すように、平面状の下層導体層２２２ａの表面に、下層絶縁層２２１ａが積層され、下層絶縁層２２１ａの上部に上層導体層２２２ｂが積層された凸部を有している。なお、凸部の頂部の形態は特に限定されないが、図２（Ｂ）に示すように、頂部の形態が平坦な場合には、例えば窪み２３に接続する光ファイバーや電子部品等の位置決めが容易になる点で有利である。

平面状の下層導体層２２２ａは、ビルドアップ層２２に含まれる導体層２２２の一部である。凸部を構成する下層絶縁層２２１ａは、ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１のうち、最もコア基板２１側に位置する絶縁層２２１の一部である。凸部を構成する上層導体層２２２ｂは、ビルドアップ層２２に含まれる導体層２２２のうち、下層絶縁層２２１ａの上面に位置する導体層２２２の一部である。

図２（Ｂ）では、凸部の高さが同じである場合を示したが、図２（Ｃ）に示すように高さの異なる第１の凸部２４ａおよび第２の凸部２４ｂが混在していても構わない。第２の凸部２４ｂの下層導体層２２２ａからの高さは、第１の凸部２４ａの下層導体層２２２ａからの高さよりも高い。このように高さの異なる凸部がある場合、例えば窪み２３に接続する光ファイバーや電子部品等の形状に対応することが可能になるため、位置決めがより容易になる点で有利である。

図２（Ｂ）では、窪み２３において、上層導体層２２２ｂが存在しない部分の下層導体層２２２ａの表面は露出している。しかし、図３に示すように、上層導体層２２２ｂが存在しない部分の下層導体層２２２ａの表面は、必ずしも露出していなくてもよい。すなわち、上層導体層２２２ｂが存在しない部分の下層導体層２２２ａの表面の少なくとも一部に、凸部よりも低い絶縁層２２１が存在していてもよい。このような構造によって、窪み２３に固定樹脂５を充填した際に、固定樹脂５と樹脂で形成された絶縁層２２１とが接合する。すなわち、樹脂同士が接合するため、接合強度（固定力）がより向上する。

一実施形態に係る配線基板２を製造する方法は限定されない。例えば、一般的な手順でビルドアップ構造を有する配線基板を作製し、その後、レーザ加工などによって窪み２３を形成すればよい。

本開示の一実施形態に係る電子部品実装構造体１は、本開示の一実施形態に係る配線基板２と電子部品３とが電気的に接続された構造を有している。一実施形態に係る電子部品実装構造体１は、一実施形態に係る配線基板２の窪み２３に光ファイバー４が接続されている。

一実施形態に係る配線基板２に実装される電子部品３としては限定されず、例えば、半導体素子、コンデンサ、シリコンフォトニクスなどが挙げられる。一実施形態に係る電子部品実装構造体１には、例えば、半導体素子３１およびシリコンフォトニクス３２が含まれている。シリコンフォトニクス３２は、光ファイバー４との間で光信号の授受を行う部材である。

一実施形態に係る電子部品実装構造体１では、光ファイバー４は、一実施形態に係る配線基板２に固定樹脂５で固定されている。固定樹脂５としては限定されず、光ファイバーや電子部品を配線基板に固定するために一般的に使用される樹脂が挙げられる。

一実施形態に係る配線基板２において、窪み２３には、上述のように、平面状の下層導体層２２２ａの表面に、頂面が平坦な複数の凸部を有する下層絶縁層２２１ａが積層され、凸部の頂面に上層導体層２２２ｂが積層された構造を有している。このような構造を有することによって、光ファイバー４を固定するための固定樹脂５と配線基板２との接触面積、特に樹脂同士の立体的な接触面積が広くなり、光ファイバー４の接合強度を向上させることができる。

本開示の配線基板は、上述の一実施形態に限定されない。例えば、上述の配線基板２では、窪み２３には、平面状の下層導体層２２２ａの表面に、頂面が平坦な凸部を有する下層絶縁層２２１ａが積層され、凸部の頂面に上層導体層２２２ｂが積層された構造を有している。

しかし、窪み２３は、必ずしも上述のような構造を有していなくてもよい。例えば、本開示の配線基板において、窪みは、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すような構造であってもよい。具体的には、図４（Ａ）および（Ｂ）に示す配線基板２’では、窪み２３’には、平面状の下層導体層２２２ａ’と下層絶縁層２２１ａ’と複数の開口部を有する穴開き状の上層導体層２２２ｂ’とが、コア基板２１’側から順に積層され、下層絶縁層２２１ａ’が各々の開口部下方に凹部２５を有している構造を有している。

窪み２３’の底部が、上記の構造を有する場合、凹部２５において、下層導体層２２２ａ’は露出していてもよく、下層導体層２２２ａ’の少なくとも一部は絶縁層２２１’によって被覆されていてもよい。下層導体層２２２ａ’の少なくとも一部が絶縁層２２１’によって被覆されている場合、上述のように、窪み２３’に固定樹脂５を充填した際に、固定樹脂５と樹脂で形成された絶縁層２２１’とが接合する。すなわち、樹脂同士が接合するため、接合強度（固定力）がより向上する。なお、穴開き状の上層導体層２２２ｂ’は、窪み２３’に接続する光ファイバーや電子部品等の形状に応じて、凹凸形状を有していても構わない。

本開示の配線基板２’は、窪み２３’が上記構造を有していても、光ファイバーや電子部品などを固定するための樹脂と基板との接触面積が広くなり、光ファイバーや電子部品などの接合強度を向上させることができる。

上述の配線基板２では、下層導体層２２２ａは、コア基板２１の上面に位置する導体層２２２の一部である。しかし、本開示の配線基板２において、下層導体層２２２ａは、必ずしもコア基板２１の上面に位置する導体層２２２の一部でなくてもよい。例えば、ビルドアップ層２２の層数や配線基板２の大きさなどに応じて、ビルドアップ層２２に含まれる絶縁層２２１の上面に位置する導体層２２２の一部を、下層導体層２２２ａとしてもよい。

上述の配線基板２では、ビルドアップ層２２は、絶縁層２２１および導体層２２２がそれぞれ３層交互に積層された構造を有している。しかし、本開示の配線基板２においてビルドアップ層２２の層数は限定されない。ビルドアップ層２２は、絶縁層２２１および導体層２２２がそれぞれ２層以上交互に積層された構造を有していればよい。

上述の図１に示す電子部品実装構造体１において、窪み２３は、配線基板２の辺に沿った端部に形成されている。しかし、窪み２３は、必ずしも配線基板２の辺に沿った端部に形成されていなくてもよい。例えば、図５に示す電子部品実装構造体１０のように、窪み２３０は、配線基板２０の中央付近に形成されていてもよい。

さらに、上述の図１に示す電子部品実装構造体１において、窪み２３には光ファイバー４が接続されている。しかし、窪みには、必ずしも光ファイバーが接続されていなくてもよい。例えば、図５に示す電子部品実装構造体１０のように、半導体素子、コンデンサ、シリコンフォトニクスなどの電子部品３０が搭載されていてもよい。

１、１０ 電子部品実装構造体
２、２０ 配線基板
２１ コア基板
２１１ 絶縁層
２２ ビルドアップ層
２２１ 絶縁層
２２２ 導体層
２３、２３０ 窪み
３、３０ 電子部品
４ 光ファイバー
５ 固定樹脂

Claims (8)

1. コア基板と、該コア基板に位置するビルドアップ層とを備え、
   前記ビルドアップ層は、前記コア基板側から順に位置する下層導体層、下層絶縁層、上層導体層及び上層絶縁層を有するとともに、前記ビルドアップ層の表面に開口して底部に光ファイバーまたは電子部品を固定樹脂により固定する窪みを、少なくとも前記上層絶縁層を貫通して有しており、
   前記窪みの底部は、前記下層導体層の表面に位置する複数の凸部を有した凹凸形状であるとともに、
   前記複数の凸部は、それぞれ、前記下層導体層の表面から順に位置する前記下層絶縁層と前記上層導体層とを有する、
   配線基板。
2. 前記複数の凸部の頂部は、平坦面であるとともに、互いに同一面上に位置している請求項１に記載の配線基板。
3. 前記複数の凸部は、少なくとも第１の凸部と第２の凸部とを有しており、
   前記第２の凸部の頂部の高さは、前記第１の凸部の頂部の高さよりも高い請求項１に記載の配線基板。
4. コア基板と、該コア基板に位置するビルドアップ層とを備え、
   前記ビルドアップ層は、前記コア基板側から順に位置する下層導体層、下層絶縁層、上層導体層及び上層絶縁層を有するとともに、前記ビルドアップ層の表面に開口して底部に光ファイバーまたは電子部品を固定樹脂により固定する窪みを、少なくとも前記上層絶縁層を貫通して有しており、
   前記窪みの底部は、前記上層導体層に開口する複数の凹部を有した凹凸形状であるとともに、
   前記複数の凹部の壁面は、それぞれ、前記ビルドアップ層の表面から順に位置する前記上層導体層と前記下層絶縁層とを有する、
   配線基板。
5. 前記複数の凹部の底面は、前記下層導体層である請求項４に記載の配線基板。
6. 前記窪みが、平面視した場合に、前記ビルドアップ層の表面の周縁部に位置している請求項１～５のいずれかに記載の配線基板。
7. 請求項１～６のいずれかに記載の配線基板に、電子部品が実装されている電子部品実装構造体。
8. 前記窪みに、光ファイバーが位置している請求項７に記載の電子部品実装構造体。

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