WO2011037260A1 - 構造体およびその製造方法 - Google Patents

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WO2011037260A1
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particles
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林 桂
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Definitions

  • the present invention relates to a structure used for electronic devices (for example, various audio-visual devices, home appliances, communication devices, computer devices and peripheral devices thereof), transportation equipment, buildings, and the like, and a manufacturing method thereof.
  • a wiring board provided with a resin layer and a ceramic layer is known as a wiring board used in an electronic device.
  • a ceramic layer is formed by spraying ceramic on one side of a metal foil, and a prepreg is laminated so as to be in contact with the ceramic layer side of the metal foil and formed by hot pressing.
  • a printed wiring board is described.
  • the ceramic layer has high rigidity but is easily cracked. Therefore, when stress is applied to the wiring board, cracks are likely to occur in the ceramic layer. Therefore, when the crack extends and reaches the wiring, the wiring is likely to be disconnected, and the electrical reliability of the wiring board is likely to be lowered.
  • the present invention solves the above requirements by providing a structure with improved electrical reliability.
  • a structure according to an aspect of the present invention includes a first inorganic insulating particle bonded to each other and a second inorganic insulating particle having a particle size larger than that of the first inorganic insulating particle and bonded to each other via the first inorganic insulating particle. And an inorganic insulating layer having particles.
  • a structure manufacturing method comprising: applying an inorganic insulating sol including first inorganic insulating particles and second inorganic insulating particles having a particle size larger than that of the first inorganic insulating particles; The first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles are heated at a temperature lower than the crystallization start temperature of the first inorganic insulating particles and lower than the crystallization start temperature of the second inorganic insulating particles. And bonding the particles to each other and bonding the second inorganic insulating particles to each other through the first inorganic insulating particles.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a mounting structure including a wiring board according to a first embodiment of the present invention cut in the thickness direction.
  • 2A is an enlarged cross-sectional view of the R1 portion of the mounting structure shown in FIG. 1, and FIG. 2B schematically shows a state in which two first inorganic insulating particles are combined.
  • 3A is an enlarged cross-sectional view of the R2 portion of the mounting structure shown in FIG. 1
  • FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view of the R3 portion of the mounting structure shown in FIG. 2A.
  • 4A and 4B are cross-sectional views cut in the thickness direction for explaining the manufacturing process of the wiring board shown in FIG. 1, and FIG.
  • FIG. 4C is an enlarged cross-sectional view of a portion R4 in FIG. 4B.
  • 5A to 5C are cross-sectional views cut in the thickness direction for explaining the manufacturing process of the wiring board shown in FIG. 6A to 6C are cross-sectional views cut in the thickness direction for explaining the manufacturing process of the wiring board shown in FIG. 7A and 7B are cross-sectional views cut in the thickness direction for explaining the manufacturing process of the wiring board shown in FIG.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the mounting structure including the wiring board according to the second embodiment of the present invention cut in the thickness direction
  • FIG. 8B is an enlarged view of the R5 portion of the mounting structure shown in FIG. 8A. It is sectional drawing shown.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of the mounting structure including the wiring board according to the second embodiment of the present invention cut in the thickness direction
  • FIG. 8B is an enlarged view of the R5 portion of the mounting structure shown in FIG. 8A. It is sectional drawing shown.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 8B, and FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view of the R6 portion of the mounting structure shown in FIG. 8A.
  • 10A is a cross-sectional view taken along the thickness direction for explaining the manufacturing process of the wiring board shown in FIG. 8A
  • FIG. 10B is an enlarged cross-sectional view of the R7 portion of FIG. 10A
  • FIG. It is sectional drawing which expanded and showed the part corresponded to R7 part of FIG. 10A explaining the manufacturing process of the wiring board shown to FIG. 8A.
  • 11A and 11B are cross-sectional views showing, in an enlarged manner, a portion corresponding to the R7 portion of FIG.
  • FIG. 12A is a cross-sectional view of the mounting structure including the wiring board according to the third embodiment of the present invention cut in the thickness direction
  • FIG. 12B is an enlarged view of the R8 portion of the mounting structure shown in FIG. 12A.
  • 13A is a cross-sectional view taken along a line II-II in FIG. 12B
  • FIG. 13B is an enlarged cross-sectional view of the R9 portion of the mounting structure shown in FIG. 12A.
  • 14A and 14B are cross-sectional views cut in the thickness direction for explaining the manufacturing process of the wiring board shown in FIG. 12A, and FIG.
  • FIG. 14C is an enlarged cross-sectional view of a portion R10 in FIG. 14B.
  • FIGS. 15A and 15B are cross-sectional views showing, in an enlarged manner, a portion corresponding to the R10 portion of FIG. 14B for explaining the manufacturing process of the wiring board shown in FIG. 12A.
  • 16A and 16B are photographs obtained by photographing a part of a cross section obtained by cutting the laminated plate of Sample 1 in the thickness direction with a field emission electron microscope.
  • FIG. 17A is an enlarged photograph of the R11 portion of FIG. 16B
  • FIG. 17B is a photograph of a part of a cross section obtained by cutting the laminate of sample 5 in the thickness direction using a field emission electron microscope.
  • FIG. 18A is an enlarged photograph of the R12 portion of FIG.
  • FIG. 17B, and FIG. 18B is a photograph of a part of a cross section obtained by cutting the laminated plate of the sample 6 in the thickness direction using a field emission electron microscope.
  • FIG. 19A is a photograph of a part of a cross section of the laminate of Sample 12 cut in the thickness direction, taken with a field emission electron microscope
  • FIG. 19B is an enlarged photograph of the R13 portion of FIG. 19A.
  • 20A is a photograph of a part of a cross section of the laminate of sample 16 cut in the thickness direction, taken by a field emission electron microscope
  • FIG. 20B is a cut of the inorganic insulating layer of the laminate of sample 16 in the plane direction. It is the photograph which image
  • 21A and 21B are photographs obtained by photographing a part of a cross section obtained by cutting the inorganic insulating layer of the laminate of the sample 16 in the plane direction with a field emission electron microscope.
  • 22A is a photograph of a part of the cross section of the laminate of sample 17 cut in the thickness direction, taken by a field emission electron microscope
  • FIG. 22B is a cross section of the laminate of sample 18 cut in the thickness direction. It is the photograph which image
  • FIG. 23A is a photograph of a part of a cross section obtained by cutting the laminate of sample 19 in the thickness direction using a field emission electron microscope
  • FIG. 23B shows a cross section of the laminate of sample 20 cut in the thickness direction.
  • FIG. 24 is a photograph of a part of a cross section obtained by cutting the laminated plate of the sample 21 in the thickness direction, taken with a field emission electron microscope.
  • FIG. 25A is a photograph of a part of the cross section of the laminate of sample 22 cut in the thickness direction using a field emission electron microscope, and
  • FIG. 25B is a cross section of the laminate of sample 22 cut in the plane direction. It is the photograph which image
  • the wiring board 3 shown in FIG. 1 is used for electronic devices such as various audiovisual devices, home appliances, communication devices, computer devices or peripheral devices thereof.
  • the wiring substrate 3 includes a core substrate 5 and a pair of wiring layers 6 formed on the upper and lower surfaces of the core substrate 5.
  • the wiring substrate 3 supports the electronic component 2 and drives or controls the electronic component 2. It has a function of supplying power and signals to the electronic component 2.
  • the electronic component 2 is a semiconductor element such as an IC or LSI, and is flip-chip mounted on the wiring substrate 3 via bumps 4 made of a conductive material such as solder.
  • the base material of the electronic component 2 is formed of a semiconductor material such as silicon, germanium, gallium arsenide, gallium arsenide phosphorus, gallium nitride, or silicon carbide.
  • the core substrate 5 is intended to increase the rigidity of the wiring substrate 3 while achieving conduction between the pair of wiring layers 6.
  • the core substrate 5 supports the wiring layer 6, the through holes provided in the substrate 7, and the through holes.
  • a cylindrical through-hole conductor 8 that is provided inside and electrically connects the pair of wiring layers 6 to each other, and an insulator 9 surrounded by the through-hole conductor 8 are included.
  • the base body 7 includes a first resin layer 10a and first inorganic insulating layers 11a provided on the upper and lower surfaces of the first resin layer 10a.
  • the first resin layer 10a is a main part of the base 7, and includes, for example, a resin part and a base material covered with the resin part.
  • the first resin layer 10a has a thickness set to, for example, 0.1 mm to 3.0 mm, a Young's modulus set to, for example, 0.2 GPa to 20 GPa, and a thermal expansion coefficient in the plane direction, for example, 3 ppm / ° C. to 20 ppm.
  • the coefficient of thermal expansion in the thickness direction is set to, for example, 30 ppm / ° C. or more and 50 ppm / ° C. or less, and the dielectric loss tangent is set, for example, to 0.01 or more and 0.02 or less.
  • the Young's modulus of the first resin layer 10a is measured by a measurement method according to ISO527-1: 1993 using a commercially available tensile tester.
  • the thermal expansion coefficient of the 1st resin layer 10a is measured by the measuring method according to JISK7197-1991 using a commercially available TMA (Thermo-Mechanical Analysis) device.
  • the dielectric loss tangent of the first resin layer 10a is measured by a resonator method according to JIS R1627-1996.
  • the Young's modulus, thermal expansion coefficient, and dielectric loss tangent of each member including the second resin layer 10b and the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b are measured in the same manner as the first resin layer 10a.
  • the resin portion of the first resin layer 10a can be formed of a thermosetting resin such as an epoxy resin, a bismaleimide triazine resin, a cyanate resin, a polyphenylene ether resin, a wholly aromatic polyamide resin, or a polyimide resin.
  • the resin part has a Young's modulus set to, for example, 0.1 GPa or more and 5 GPa or less, and a coefficient of thermal expansion in a thickness direction or a plane direction is set to, for example, 20 ppm / ° C. or more and 50 ppm / ° C. or less.
  • the base material contained in the first resin layer 10a reduces the thermal expansion coefficient in the planar direction of the first resin layer 10a and increases the rigidity of the first resin layer 10a.
  • the base material can be formed of, for example, a woven or non-woven fabric composed of a plurality of fibers, or a group of fibers in which a plurality of fibers are arranged in one direction.
  • As said fiber, glass fiber, a resin fiber, carbon fiber, a metal fiber etc. can be used, for example.
  • the first resin layer 10a further contains a first filler 12 made of a large number of first filler particles formed of an inorganic insulating material.
  • the first filler particles can be formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum hydroxide, or calcium carbonate.
  • the first filler particles have a particle size of, for example, 0.5 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less, and a coefficient of thermal expansion of, for example, 0 ppm / ° C. or more and 15 ppm / ° C. or less.
  • the ratio of the volume of the first filler 12 to the total volume of the resin portion of the first resin layer 10a and the first filler 12 (hereinafter referred to as “content of the first filler 12”) is, for example, 3 volume% or more and 60 volumes. % Or less is set.
  • the particle size of the first filler particles is measured as follows. First, the polished surface or fractured surface of the first resin layer 10a is observed with a field emission electron microscope, and an enlarged cross-section is photographed so as to include particles of 20 particles or more and 50 particles or less. Next, the maximum diameter of each particle is measured in the enlarged cross section, and the measured maximum particle diameter is taken as the particle diameter of the first filler particles. Further, the content (volume%) of the first filler 12 is obtained by photographing the polished surface of the first resin layer 10a with a field emission electron microscope and using an image analyzer or the like on the resin portion of the first resin layer 10a. It is measured by measuring the area ratio (area%) of the filler 12 occupied in 10 cross-sections, calculating the average value of the measured values, and considering the content (volume%).
  • the first inorganic insulating layer 11a formed on the upper and lower surfaces of the first resin layer 10a is made of an inorganic insulating material such as silicon oxide, aluminum oxide, boron oxide, magnesium oxide, or calcium oxide, and is a resin material. Since the rigidity is higher than that of the substrate 7, it has a function of increasing the rigidity of the base body 7.
  • the thermal expansion coefficient in the planar direction of the first inorganic insulating layer 11a is lower than the thermal expansion coefficient in the planar direction of a general resin material, the thermal expansion coefficient in the planar direction of the wiring board 3 is set to The coefficient of thermal expansion in the planar direction can be approached, and the warp of the wiring board 3 due to thermal stress can be reduced.
  • the substrate 7 Since the thermal expansion coefficient in the thickness direction of the first inorganic insulating layer 11a is smaller than the thermal expansion coefficient in the thickness direction of the resin film having a low thermal expansion coefficient in the plane direction, the substrate 7 is compared with the case where the resin film is used.
  • the thermal expansion coefficient in the thickness direction can be reduced, the thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the base body 7 and the through-hole conductor 8 can be reduced, and the disconnection of the through-hole conductor 8 can be reduced.
  • the first inorganic insulating layer 11a is such that the inorganic insulating material has a lower dielectric loss tangent than the resin material and is disposed closer to the wiring layer 6 than the first resin layer 10a.
  • the signal transmission characteristics of the wiring layer 6 disposed on the upper and lower surfaces of the core substrate 5 can be enhanced.
  • the thickness of the first inorganic insulating layer 11a is set to, for example, 3 ⁇ m to 100 ⁇ m and / or 3% to 10% of the first resin layer 10a.
  • the Young's modulus of the first inorganic insulating layer 11a is set to, for example, 10 GPa or more and 100 GPa or less and / or 10 times or more and 100 times or less of the resin portion of the first resin layer 10a.
  • the first inorganic insulating layer 11a has a coefficient of thermal expansion in the thickness direction and the planar direction set to, for example, 0 ppm / ° C. or more and 10 ppm / ° C. or less, and a dielectric loss tangent set to, for example, 0.0001 or more and 0.001 or less. Yes.
  • the first inorganic insulating layer 11a can be formed of the above-described inorganic insulating material, and silicon oxide is preferably used from the viewpoint of low dielectric loss tangent and low thermal expansion coefficient.
  • the first inorganic insulating layer 11a is formed of an inorganic insulating material in an amorphous state. Since the amorphous inorganic insulating material can reduce the anisotropy of the thermal expansion coefficient due to the crystal structure as compared with the crystalline inorganic insulating material, the wiring substrate 3 is cooled after the wiring substrate 3 is heated. In doing so, the shrinkage of the first inorganic insulating layer 11a can be made more uniform in the thickness direction and the planar direction, and the occurrence of cracks in the first inorganic insulating layer 11a can be reduced.
  • the amorphous inorganic insulating material for example, an inorganic insulating material containing 90% by weight or more of silicon oxide can be used, and among them, an inorganic insulating material containing 99% by weight or more and less than 100% by weight of silicon oxide can be used. desirable.
  • the inorganic insulating material includes an inorganic insulating material such as aluminum oxide, titanium oxide, magnesium oxide or zirconium oxide in addition to silicon oxide. It doesn't matter.
  • the amorphous insulating material in the amorphous state has a crystal phase region set to, for example, less than 10% by volume, and is preferably set to less than 5% by volume.
  • the volume ratio of the crystal phase region of silicon oxide is measured as follows. First, a plurality of comparative samples including different ratios of 100% crystallized sample powder and amorphous powder are prepared, and the comparative sample is measured by an X-ray diffraction method. A calibration curve showing the relative relationship with the volume ratio is created. Next, the measurement sample is measured by the X-ray diffraction method, the measured value is compared with the calibration curve, and the volume ratio of the crystal phase region is calculated from the measured value. The volume ratio of the phase region is measured.
  • the first inorganic insulating layer 11a described above includes a plurality of first inorganic insulating particles 13a and a plurality of second inorganic insulating particles 13b having a particle diameter larger than that of the first inorganic insulating particles 13a.
  • the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b can be formed of an inorganic insulating material such as silicon oxide, aluminum oxide, boron oxide, magnesium oxide, or calcium oxide described above.
  • the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b include 20% by volume or more and 90% by volume or less of the first inorganic insulating particles 13a with respect to the total volume of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b.
  • the second inorganic insulating particles 13b are contained in an amount of 10% by volume to 80% by volume with respect to the total volume.
  • the particle diameter of the first inorganic insulating particles 13a is set to 3 nm or more and 110 nm or less, and the inside of the first inorganic insulating layer 11a is densely formed by bonding to each other as shown in FIG. 2B.
  • the second inorganic insulating particles 13b have a particle size of 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and are bonded to each other through the first inorganic insulating particles 13a by being bonded to the first inorganic insulating particles 13a. Yes.
  • the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b are confirmed by observing the polished surface or fracture surface of the first inorganic insulating layer 11a with a field emission electron microscope.
  • the volume% of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b is calculated as follows. First, the polished surface of the first inorganic insulating layer 11a is photographed with a field emission electron microscope. Next, the area ratio (area%) of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b is measured from the photographed image using an image analyzer or the like.
  • the volume% of the 1st and 2nd inorganic insulating particles 13a and 13b is calculated by calculating the average value of this measured value.
  • the particle diameters of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b are determined by observing the polished surface or fractured surface of the inorganic insulating layer 11 with a field emission electron microscope. It is measured by photographing a cross section enlarged so as to include the particle diameter and measuring the maximum diameter of each particle in the photographed enlarged cross section.
  • the base body 7 is provided with a through-hole that penetrates the base body 7 in the thickness direction and has a cylindrical shape with a diameter of 0.1 mm to 1 mm, for example.
  • a through hole conductor 8 that electrically connects the upper and lower wiring layers 6 of the core substrate 5 is formed in a cylindrical shape along the inner wall of the through hole.
  • the through-hole conductor 8 can be formed of, for example, a conductive material such as copper, silver, gold, aluminum, nickel, or chromium, and has a coefficient of thermal expansion of, for example, 14 ppm / ° C. or more and 18 ppm / ° C. or less.
  • An insulator 9 is formed in a columnar shape in the hollow portion of the through-hole conductor 8 formed in a cylindrical shape.
  • the insulator 9 can be formed of a resin material such as polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, cyanate resin, fluorine resin, silicon resin, polyphenylene ether resin, or bismaleimide triazine resin.
  • Wiring layer On the other hand, a pair of wiring layers 6 are formed on the upper and lower surfaces of the core substrate 5 as described above.
  • one wiring layer 6 is connected to the electronic component 2 via the solder 3, and the other wiring layer 6 is connected to an external wiring board (not shown) via a bonding material (not shown).
  • Each wiring layer 6 includes a plurality of second resin layers 10b, a plurality of second inorganic insulating layers 11b, a plurality of conductive layers 14, a plurality of via holes, and a plurality of via conductors 15.
  • the conductive layer 14 and the via conductor 15 are electrically connected to each other and constitute a ground wiring, a power supply wiring, and / or a signal wiring.
  • the second resin layer 10b functions as an insulating member that prevents a short circuit between the conductive layers 14.
  • the second resin layer 10b can be formed of a thermosetting resin such as an epoxy resin, a bismaleimide triazine resin, a cyanate resin, a polyphenylene ether resin, a wholly aromatic polyamide resin, or a polyimide resin.
  • the thickness of the second resin layer 10b is set to, for example, 3 ⁇ m to 30 ⁇ m, and the Young's modulus is set to, for example, 0.2 GPa to 20 GPa.
  • the second resin layer 10b has a dielectric loss tangent set to, for example, 0.01 or more and 0.02 or less, and a coefficient of thermal expansion in the thickness direction or the plane direction is set to, for example, 20 ppm / ° C. or more and 50 ppm / ° C. or less. .
  • the second resin layer 10b contains the second filler 12 made of a large number of second filler particles formed of an inorganic insulating material.
  • the second filler 12 can be formed of the same material as the first filler 12, and can reduce the coefficient of thermal expansion of the second resin layer 10b and increase the rigidity of the second resin layer 10b.
  • the second inorganic insulating layer 11b is formed on the second resin layer 10b and, like the first inorganic insulating layer 11a included in the base body 7 described above, has higher rigidity than the resin material and has a high thermal expansion coefficient and dielectric loss tangent. Therefore, the same effect as that of the first inorganic insulating layer 11a included in the base body 7 described above can be obtained.
  • the thickness of the second inorganic insulating layer 11b is, for example, 3 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, and / or 0.5 to 10 times (preferably 0.8 to 1.2 times) the thickness of the second resin layer 10b. Is set to Other configurations are the same as those of the first inorganic insulating layer 11a described above, as shown in FIG. 3A.
  • the plurality of conductive layers 14 are formed on the second inorganic insulating layer 11b, and are separated from each other in the thickness direction via the second resin layer 10b and the second inorganic insulating layer 11b.
  • the conductive layer 14 can be formed of a conductive material such as copper, silver, gold, aluminum, nickel, or chromium.
  • the conductive layer 14 has a thickness set to 3 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, and a thermal expansion coefficient set to, for example, 14 ppm / ° C. or more and 18 ppm / ° C. or less.
  • the via conductor 15 connects the conductive layers 14 that are separated from each other in the thickness direction, and is formed in a column shape that becomes narrower toward the core substrate 5.
  • the via conductor 15 can be formed of a conductive material such as copper, silver, gold, aluminum, nickel, or chromium, and has a coefficient of thermal expansion of, for example, 14 ppm / ° C. or more and 18 ppm / ° C. or less.
  • First and second inorganic insulating particles By the way, for example, when a stress such as a thermal stress or a mechanical stress due to a difference in thermal expansion coefficient between the electronic component 2 and the wiring board 3 is applied to the wiring board 3, the first inorganic insulating particles 13a are separated from each other. The first and second inorganic insulating layers 11a and 11b may crack.
  • the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b include the second inorganic insulating particles 13b having a larger particle diameter than the first inorganic insulating particles 13a. Therefore, even if a crack occurs in the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b, when the crack reaches the second inorganic insulating particle 13b, the extension of the crack is prevented by the second inorganic insulating particle 13b having a large particle size. Alternatively, the crack can be bypassed along the surface of the second inorganic insulating particle.
  • the second inorganic insulating particles have a particle size of 0.5 ⁇ m or more.
  • the second inorganic insulating particles 13b have a large particle size, if the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b are composed of only the second inorganic insulating particles, many other particles are disposed around one second inorganic insulating particle. It is difficult to dispose the second inorganic insulating particles, and as a result, the contact area between the second inorganic insulating particles 13b decreases, and the adhesive strength between the second inorganic insulating particles 13b tends to decrease.
  • the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b are not only the second inorganic insulating particles 13b having a large particle size but also the first inorganic insulating particles having a small particle size. 13a, and the second inorganic insulating particles are bonded to each other via a plurality of first inorganic insulating particles 13a arranged around the second inorganic insulating particles. Therefore, the contact area between the second inorganic insulating particles and the first inorganic insulating particles can be increased, and peeling between the second inorganic insulating particles 13b can be reduced. Such an effect is particularly remarkable when the particle diameter of the first inorganic insulating particles is set to 110 nm or less.
  • the first inorganic insulating particles 13a are set to a minute particle size of 3 nm to 110 nm.
  • the particle size of the first inorganic insulating particles 13a is very small, the first inorganic insulating particles 13a are firmly bonded to each other at a temperature lower than the crystallization start temperature.
  • the first and second inorganic insulating particles themselves remain in an amorphous state, and the particles are bonded to each other, and the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b are in an amorphous state.
  • the anisotropy of the thermal expansion coefficient of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b is reduced.
  • the particle diameter of the first inorganic insulating particle 13a is set to be as small as 3 nm or more and 110 nm or less, the atoms of the first inorganic insulating particle 13a, particularly the atoms on the surface, actively move. It is presumed that the first inorganic insulating particles 13a are firmly bonded even under such a low temperature.
  • the crystallization start temperature is a temperature at which the amorphous inorganic insulating material starts to crystallize, that is, a temperature at which the volume of the crystal phase region increases.
  • each second inorganic insulating particle 13b is covered with a plurality of first inorganic insulating particles 13a so that the second inorganic insulating particles 13b are separated from each other.
  • the contact between the second inorganic insulating particles 13b having low adhesive strength and easy peeling can be prevented, and the peeling of the second inorganic insulating particles 13b can be suppressed.
  • generation of cracks due to the second inorganic insulating particles and Elongation can be reduced.
  • first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b are made of the same material. As a result, in the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b, cracks due to the difference in material characteristics between the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b can be reduced.
  • the first inorganic insulating particles 13 a and the second inorganic insulating particles 13 b are preferably made of the same material as the first and second fillers 12. As a result, the thermal expansion coefficients of the first resin layer 10a and the second resin layer 10b can be made closer to the thermal expansion coefficients of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b.
  • the first inorganic insulating particles 13a are preferably spherical as in the present embodiment. As a result, it becomes easier to fill the gaps between the second inorganic insulating particles with many first inorganic insulating particles 13a, and the volume of the gaps between the first inorganic insulating particles 13a is reduced, and the first and second inorganic insulating layers are reduced.
  • the internal structures of 11a and 11b can be made dense, and the rigidity of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b can be improved.
  • the second inorganic insulating particles 13b are preferably curved as in this embodiment, and more preferably spherical. As a result, the surface of the second inorganic insulating particle 13b becomes smooth, the stress on the surface is dispersed, and cracks of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b starting from the surface of the second inorganic insulating particle 13b start. Generation can be reduced.
  • the second inorganic insulating particles 13b have a higher hardness than the first inorganic insulating particles 13a. In this case, when the crack reaches the second inorganic insulating particle 13b, the crack is prevented from extending into the second inorganic insulating particle 13b, and consequently the crack in the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b. Can be reduced. Further, as will be described later, since the second inorganic insulating particles 13b can easily increase the hardness of the first inorganic insulating particles 13a, the rigidity of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b can be easily increased. Can do. The hardness can be measured by using a nanoindenter device.
  • the first inorganic insulating particles 13a include the third inorganic insulating particles 13c having a particle size set to 3 nm or more and 15 nm or less, and a particle size of 35 nm. And the fourth inorganic insulating particles 13d set to 110 nm or less.
  • the third inorganic insulating particles 13c are very small, the contact area between each of the third inorganic insulating particles 13c and the other third inorganic insulating particles 13c or the fourth inorganic insulating particles 13d is increased.
  • the insulating particles or the third and fourth inorganic insulating particles can be firmly bonded. Even if the third inorganic insulating particles are peeled off and cracks are generated, the extension of the cracks is favorably suppressed by the fourth inorganic insulating particles 13d having a particle diameter larger than that of the third inorganic insulating particles 13c.
  • the adjacent fourth inorganic insulating particles 13d are desirably bonded to each other through the third inorganic insulating particles 13c.
  • the fourth inorganic insulating particles 13d can be firmly bonded to each other by the third inorganic insulating particles 13c.
  • the adjacent second inorganic insulating particles 13b and the fourth inorganic insulating particles 13d are bonded to each other through the third inorganic insulating particles 13c.
  • the second inorganic insulating particles 13b and the fourth inorganic insulating particles 13d which have low adhesive strength and are easily peeled, can be firmly bonded by the third inorganic insulating particles 13c.
  • the individual fourth inorganic insulating particles 13d may be the fourth inorganic insulating particles as long as the second and fourth inorganic insulating particles 11b and 11d are covered with the plurality of third inorganic insulating particles 13c so as to be separated from each other. 13d can be prevented from coming into contact with each other, and the adhesive strength between the second inorganic insulating particles 13b and the fourth inorganic insulating particles 13d can be further improved.
  • the fourth inorganic insulating particles 13d are preferably made of the same material as the third inorganic insulating particles 13c. As a result, in the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b, cracks due to the difference in material characteristics between the third inorganic insulating particles 13c and the fourth inorganic insulating particles 13d can be reduced.
  • the fourth inorganic insulating particles 13d are preferably spherical. As a result, the stress on the surface of the fourth inorganic insulating particle 13d can be dispersed, and the generation of cracks in the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b starting from the surface of the fourth inorganic insulating particle 13d is reduced. be able to.
  • the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b include 10% by volume to 50% by volume of the third inorganic insulating particles 13c with respect to the total volume of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b. It is desirable that the fourth inorganic insulating particle 13d is contained in an amount of 10% by volume to 40% by volume with respect to the total volume of the first inorganic insulating particle 13a and the second inorganic insulating particle 13b.
  • the third inorganic insulating particles 13c are placed in the gaps between the second inorganic insulating particles 13b and in the gaps between the second inorganic insulating particles 13b and the fourth inorganic insulating particles 13d.
  • the third inorganic insulating particles 13c can be bonded to each other with a high density, and the generation and extension of cracks in the gap can be reduced.
  • the fourth inorganic insulating particles 13d can satisfactorily suppress the extension of cracks generated in the gaps between the second inorganic insulating particles 13b.
  • the manufacturing method of the wiring board 3 includes a manufacturing process of the core substrate 5 and a build-up process of the wiring layer 6.
  • An inorganic insulating sol 11x having a solid content including the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b and a solvent is prepared.
  • the inorganic insulating sol 11x includes, for example, a solid content of 10% to 50% by volume and a solvent of 50% to 90% by volume. Thereby, the productivity of the inorganic insulating layer formed from the inorganic insulating sol 11x can be kept high while the viscosity of the inorganic insulating sol 11x is kept low.
  • the solid content of the inorganic insulating sol 11x includes, for example, 20% to 90% by volume of the first inorganic insulating particles 13a and 10% to 80% by volume of the second inorganic insulating particles 13b. Further, the solid content includes, for example, 10% by volume or more and 50% by volume or less of the third inorganic insulating particles 13c constituting the first inorganic insulating particles 13a, and the fourth inorganic insulating particles 13d constituting the first inorganic insulating particles 13a. 10 volume% or more and 40 volume% or less. Thereby, generation
  • the first inorganic insulating particles 13a are made of silicon oxide
  • the first inorganic insulating particles 13a can be produced by purifying a silicate compound such as a sodium silicate aqueous solution (water glass) and chemically depositing silicon oxide. it can.
  • a silicate compound such as a sodium silicate aqueous solution (water glass)
  • the first inorganic insulating particles 14a in an amorphous state can be produced.
  • the particle diameter of the first inorganic insulating particles 13a is adjusted by adjusting the deposition time of silicon oxide. Specifically, the particle diameter of the first inorganic insulating particles 13a increases as the precipitation time increases.
  • the first inorganic insulating particles 13a including the third inorganic insulating particles 13c and the fourth inorganic insulating particles 13d two types of inorganic insulating particles formed with different deposition times of silicon oxide are used. Can be mixed.
  • the second inorganic insulating particles 13b are made of silicon oxide, for example, a silicate compound such as a sodium silicate aqueous solution (water glass) is purified, and a solution in which silicon oxide is chemically deposited is sprayed into the flame. It can be produced by heating to 800 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower while reducing the formation of aggregates. Therefore, since the second inorganic insulating particles 13b have a larger particle size than the first inorganic insulating particles 13a, it is easy to reduce the formation of aggregates at the time of high-temperature heating and can be easily produced by high-temperature heating. And as a result, the hardness can be easily increased.
  • a silicate compound such as a sodium silicate aqueous solution (water glass)
  • a solution in which silicon oxide is chemically deposited is sprayed into the flame. It can be produced by heating to 800 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower while reducing the formation of aggregates. Therefore, since
  • the heating time for producing the second inorganic insulating particles 13b is set to 1 second or more and 180 seconds or less. As a result, by shortening the heating time, the crystallization of the second inorganic insulating particles 13b can be suppressed and the amorphous state can be maintained even when heated to 800 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower.
  • the solvent contained in the inorganic insulating sol 11x is, for example, methanol, isopropanol, n-butanol, ethylene glycol, ethylene glycol monopropyl ether, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, xylene, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, dimethyl
  • An organic solvent containing acetamide and / or a mixture of two or more selected from these may be used.
  • an organic solvent containing methanol, isopropanol or propylene glycol monomethyl ether is desirable.
  • the inorganic insulating sol 11x can be uniformly applied, and the solvent can be efficiently evaporated in the step (3) described later.
  • the inorganic insulating sol 11x is applied to one main surface of the metal foil 14x formed of a conductive material such as copper, and the inorganic insulating sol 11x is formed in layers.
  • the inorganic insulating sol 11x can be applied using, for example, a dispenser, a bar coater, a die coater, or screen printing. At this time, as described above, since the solid content of the inorganic insulating sol 11x is set to 50% by volume or less, the viscosity of the inorganic insulating sol 11x is set low, and the flatness of the coated inorganic insulating sol 11x is increased. can do.
  • the particle diameter of the first inorganic insulating particles 13a is set to 3 nm or more as described above, the viscosity of the inorganic insulating sol 11x is also well reduced by this, and the applied inorganic insulating sol 11x Flatness can be improved.
  • the inorganic insulating sol 11x is dried to evaporate the solvent.
  • the inorganic insulating sol 11x contracts as the solvent evaporates.
  • the solvent is contained in the gap between the first and second inorganic insulating particles 13a and 13b, and the first and second inorganic insulating particles 13a, It is not included in 13b itself.
  • the inorganic insulating sol 11x contains the second inorganic insulating particles 13b having a large particle size, the area filled with the solvent is reduced correspondingly, and the inorganic insulating sol 11x is evaporated when the solvent of the inorganic insulating sol 11x is evaporated. 11x shrinkage is reduced. That is, the contraction of the inorganic insulating sol 11x is regulated by the second inorganic insulating particles 13b.
  • the generation of cracks due to the shrinkage of the inorganic insulating sol 11x can be reduced. Even if a crack occurs, the extension of the crack can be prevented by the second inorganic insulating particles 13b having a large particle diameter.
  • the plurality of first inorganic insulating particles 13a include the fourth inorganic insulating particles 13d having a large particle size and the third inorganic insulating particles 13c having a small particle size, the gaps between the second inorganic insulating particles 13b are included.
  • the shrinkage of the inorganic insulating sol 11x is also regulated by the fourth inorganic insulating particles 13d, and the generation of cracks in the gaps between the second inorganic insulating particles 13b is further reduced.
  • the inorganic insulating sol 11x is dried by, for example, heating and air drying.
  • the drying temperature is set to, for example, 20 ° C. or more and lower than the boiling point of the solvent (the boiling point of the lowest boiling solvent when two or more solvents are mixed), and the drying time is, for example, 20 seconds to 30 minutes.
  • the boiling of the solvent is reduced, and the first and second inorganic insulating particles 13a and 13b are suppressed from being pushed out by the pressure of bubbles generated during the boiling, and the distribution of the particles can be made more uniform. It becomes.
  • the inorganic insulating sol 11x of the present embodiment has the first inorganic insulating particles 13a having a particle size set to 110 nm or less.
  • the heating temperature of the inorganic insulating sol 11x is relatively low, for example, below the crystallization start temperature of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b, the first inorganic insulating particles 13a Can be firmly bonded.
  • bond together firmly is the particle size of the 1st inorganic insulating particle 13a, for example.
  • the crystallization start temperature is about 1300 ° C.
  • the heating temperature of the inorganic insulating sol 11x is higher than the boiling point of the solvent in order to evaporate the remaining solvent.
  • the heating temperature is preferably set to be lower than the crystallization start temperature of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b.
  • crystallization of the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b can be reduced, and the proportion of the amorphous state can be increased.
  • the crystallized first inorganic insulating layer 11a can be prevented from shrinking due to phase transition, and the occurrence of cracks in the first inorganic insulating layer 11a can be reduced.
  • the temperature of the inorganic insulating sol 11x is set to, for example, 100 degrees or more and less than 600 degrees, and the time is, for example, 0.5 hours to 24 hours. For example, it is performed in an air atmosphere.
  • the heating temperature is set to 150 ° C. or higher
  • the inorganic insulating sol 11 x is preferably heated in an inert atmosphere such as vacuum or argon or a nitrogen atmosphere in order to suppress oxidation of the metal foil 14 x.
  • a first resin precursor sheet 10ax as shown in FIG. 5A is prepared, and a laminated sheet 16 is laminated on the upper and lower surfaces of the first resin precursor sheet 10ax.
  • seat 10ax can be produced by laminating
  • the uncured state is an A-stage or B-stage according to ISO 472: 1999.
  • the laminated sheet 16 is laminated such that the first inorganic insulating layer 11a is interposed between the metal foil 14x and the first resin precursor sheet 10ax.
  • the first resin precursor sheet 10ax is cured to form the first resin layer 10a as shown in FIG. 5B by heating and pressing the laminate in the vertical direction.
  • the heating temperature of the laminate is set to be equal to or higher than the curing start temperature of the first resin precursor sheet 10ax and lower than the thermal decomposition temperature.
  • the heating temperature is set to 170 ° C. or higher and 230 ° C. or lower, for example.
  • the pressure of the said laminated body is set, for example to 2 MPa or more and 3 MPa or less, and the heating time and pressurization time are set to 0.5 hours or more and 2 hours or less, for example.
  • the curing start temperature is a temperature at which the resin becomes a C-stage according to ISO 472: 1999.
  • the thermal decomposition temperature is a temperature at which the mass of the resin is reduced by 5% in thermogravimetry according to ISO11358: 1997.
  • a through-hole conductor 8 that penetrates the base body 7 in the thickness direction and an insulator 9 is formed inside the through-hole conductor 8, and then connected to the through-hole conductor 8 on the base body 7.
  • the conductive layer 14 to be formed is formed.
  • the through-hole conductor 8 and the insulator 9 are formed as follows. First, a plurality of through holes penetrating the base body 7 and the metal foil 14x in the thickness direction are formed by, for example, drilling or laser processing. Next, a cylindrical through-hole conductor 8 is formed by depositing a conductive material on the inner wall of the through-hole by, for example, electroless plating, vapor deposition, CVD, sputtering, or the like. Next, the insulator 9 is formed by filling the inside of the cylindrical through-hole conductor 8 with a resin material or the like.
  • the conductive layer 14 is formed on the insulator 9 and the through-hole conductor 8 exposed from the through-hole formed in the metal foil 14x by, for example, an electroless plating method, a vapor deposition method, a CVD method, a sputtering method, or the like. A metal layer made of the same metal material is applied.
  • the conductive layer 14 is formed by patterning the metal foil 14x and / or the metal layer using a photolithography technique, etching, or the like.
  • the conductive layer 14 may be formed by forming a metal layer on the substrate 7 and patterning the metal layer.
  • the core substrate 5 can be manufactured as described above.
  • the second resin precursor sheet 10bx is formed of the above-described uncured thermosetting resin constituting the second resin layer 10b.
  • the laminated sheet 16 is placed on the second resin precursor sheet 10bx so that the second inorganic insulating layer 11b is interposed between the second resin precursor sheet 10bx and the metal foil 14x.
  • the laminated sheet 16 is laminated on the upper and lower surfaces of the core substrate 5 via the second resin precursor sheet 10bx.
  • thermosetting resin of the second resin precursor sheet 10bx is cured as shown in FIG.
  • the precursor sheet 10bx is used as the second resin layer 10b.
  • the heating and pressurization of the laminate can be performed, for example, in the same manner as the step (6).
  • the metal foil 14x is removed from the second inorganic insulating layer 11b by an etching method using, for example, a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, a ferric chloride solution, or a cupric chloride solution. To peel off.
  • the via conductor 15 penetrating the second resin layer 10b and the second inorganic insulating layer 11b in the thickness direction is formed, and the conductive layer 14 is formed on the second inorganic insulating layer 11b.
  • the via conductor 15 and the conductive layer 14 are specifically formed as follows. First, via holes that penetrate the second resin layer 10b and the second inorganic insulating layer 11b are formed by, for example, a YAG laser device or a carbon dioxide gas laser device. Next, the conductive layer 14 is formed by forming a via conductor 15 in the via hole and depositing a conductive material on the second inorganic insulating layer 11b by, for example, a semi-additive method, a subtractive method, or a full additive method. The conductive layer 14 may be formed by patterning the metal foil 13 without peeling off the metal foil 13 in the step (11).
  • the wiring layers 6 are formed above and below the core substrate 5 by repeating the steps (8) to (12). Note that the wiring layer 6 can be made more multilayered by repeating this step.
  • the wiring board 3 can be manufactured as described above.
  • the mounting structure 1 shown in FIG. 1 can be produced by flip-mounting the electronic component 2 on the obtained wiring board 3 via the bumps 4.
  • the electronic component 2 may be electrically connected to the wiring board 3 by wire bonding, or may be incorporated in the wiring board 3.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that the first inorganic insulating layer 11a is located on one main surface side (first resin layer 10a side) as shown in FIGS. 8A, 8B, and 9B.
  • the second inorganic insulating particles 13b suppress the growth of cracks in the second inorganic insulating portion 17b of the first inorganic insulating layer 11a, and the conductive starting from the cracks.
  • the disconnection of the layer 14 can be reduced, and the wiring board 3 excellent in electrical reliability can be obtained.
  • the first inorganic insulating portion 17a does not have the second inorganic insulating particles 13b
  • the second inorganic insulating portion 17b has the second inorganic insulating particles 13b.
  • the boundary B between the first inorganic insulating portion 17a and the second inorganic insulating portion 17b is constituted by the surface of the second inorganic insulating particle 13b that is located closest to one main surface of the inorganic insulating layer 11 in the thickness direction. .
  • the thickness of the first inorganic insulating portion 17a is set to, for example, 10% or more and 65% or less of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b.
  • the thickness of the second inorganic insulating portion 17b is set to 35% or more and 90% or less of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b, for example, and the second inorganic insulating particle is 55% to 75% by volume, for example. % Or less.
  • the thickness of the 1st inorganic insulation part 17a and the 2nd inorganic insulation part 17b is measured by calculating the average value of thickness in the field emission electron micrograph of the cut surface to the thickness direction.
  • the second inorganic insulating portion 17b includes a first protruding portion 18a including a plurality of second inorganic insulating particles 11a protruding toward the first inorganic insulating portion 17a.
  • the first protrusion 18a has a length in the protruding direction set to, for example, 2.5 ⁇ m to 10 ⁇ m, and a length in the width direction set to, for example, 5 ⁇ m and 30 ⁇ m.
  • the first inorganic insulating layer 11a has a groove portion G along the thickness direction having an opening only on one main surface side, and the groove portion G includes one of the first resin layers 10a. Part (first filling part 19a) is filled.
  • the first filling portion 19 a having a low Young's modulus relieves the stress applied to the first inorganic insulating layer 11 a in the groove portion G. Cracks in the layer 11a can be reduced.
  • the groove part G has an opening only on one main surface side of the first inorganic insulating layer 11a, and the conductive layer 14 is formed on the other main surface side of the first inorganic insulating layer 11a without the opening of the groove part G.
  • the disconnection of the conductive layer 14 due to the peeling of the first filling portion 19a can be reduced.
  • arranged to the groove part G is higher than an inorganic insulating material, in the other main surface side of the 1st inorganic insulating layer 11a, a thermal expansion coefficient is made low and the conductive layer 14 is.
  • the thermal expansion coefficient can be increased on the one main surface side of the first inorganic insulating layer 11a while approaching the thermal expansion coefficient of the first resin layer 10a.
  • the first resin layer 10a is in contact with one main surface of the first inorganic insulating layer 11a, and the first filling portion is disposed in the groove portion G.
  • the adhesive strength between the first resin layer 10a and the first inorganic insulating layer 11a can be increased, and the peeling between the first resin layer 10a and the first inorganic insulating layer 11a can be reduced.
  • the bottom of the groove G is in contact with the second inorganic insulating particles 13b, particularly the second inorganic insulating particles 13b constituting the boundary B between the second inorganic insulating portion and the first inorganic insulating portion.
  • the first filling portion 19a in the groove portion G is in close contact with the second inorganic insulating particles 13b.
  • the groove part G is formed to extend in a plurality of different directions in plan view, and the width orthogonal to the longitudinal direction is set to, for example, 0.3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the width of the groove part G is set to 0.3 ⁇ m or more, the first filling part 19a can be easily arranged in the groove part G.
  • the ratio of the 1st inorganic insulating layer 11a with respect to the sum total of the 1st inorganic insulating layer 11a and the 1st filling part 19a can be raised because the width
  • the coefficient of thermal expansion and the dielectric loss tangent can be reduced.
  • the width of the groove part G decreases from the one main surface side of the first inorganic insulating layer toward the second inorganic insulating part 17b.
  • the amount of the first filling portion 19a is reduced toward the second inorganic insulating portion 17b, and the first inorganic insulating portion 17a is near the boundary B between the first inorganic insulating portion 17a and the second inorganic insulating portion 17b.
  • the thermal expansion coefficient is lowered to approach the thermal expansion coefficient of the second inorganic insulating portion 17b
  • the first inorganic insulating portion 17a has a higher thermal expansion coefficient on the one main surface side of the first inorganic insulating layer 11a.
  • the thermal expansion coefficient of the resin layer 10a can be approached.
  • the width of the bottom of the groove G is preferably set to be not less than 0.5 times and not more than 0.97 times the opening of the groove G.
  • the second inorganic insulating layer 11 b is one main surface side of the first inorganic insulating layer 10 in the same manner as the first inorganic insulating layer 11 a disposed on the first resin layer 10 a described above.
  • a groove portion G along the thickness direction having an opening only is provided, and a second filling portion 19b which is a part of the second resin layer 10b is disposed in the groove portion G.
  • the second filling portion 19b desirably has the same configuration as the first filling portion 19a described above.
  • the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b of the present embodiment described above can be formed as follows.
  • the second inorganic insulating particles 13b of the inorganic insulating sol 11x are separated from the first inorganic insulating by gravity and / or centrifugal force.
  • a large amount of the second inorganic insulating particles 13b is contained on the metal foil 14x side of the first inorganic insulating layer 11a by being settled on the metal foil 14x side of the layer 11a.
  • This sedimentation is performed, for example, by placing the inorganic insulating sol 11x in a sealed container and maintaining the inorganic insulating sol 11x in a state where it is difficult to dry, thereby keeping the viscosity of the inorganic insulating sol 11x low for a long time.
  • the settling time of the second inorganic insulating particles 13b is set to, for example, 3 minutes or more and 30 minutes or less when settling by gravity.
  • the sedimentation time can be further shortened.
  • the second inorganic insulating particles 13b By appropriately adjusting conditions such as the density, temperature, viscosity of the inorganic insulating sol 11x, centrifugal force, or sedimentation time of the solvent vapor in the sealed container when the second inorganic insulating particles 13b are settled, the second inorganic insulating particles 13b
  • the thickness of the first and second inorganic insulating parts can be controlled by adjusting the amount of sedimentation.
  • the sedimentation time and the viscosity of the inorganic insulating sol 11x tend to affect the sedimentation amount of the second inorganic insulating particle 13b.
  • the longer the sedimentation time the greater the sedimentation amount of the second inorganic insulating particle 13b, and the viscosity of the inorganic insulating sol 11x.
  • the density of the 1st inorganic insulating particle 13a in the metal foil 14x side can be increased. it can.
  • the first protruding portion 18a described above it is only necessary to form unevenness on the surface thereof by making the coating amount of the inorganic insulating sol 11x non-uniform.
  • the solvent of the inorganic insulating sol 11x is evaporated in the same manner as the step (3) in the first embodiment.
  • the first and second inorganic insulating layers contain a large amount of the second inorganic insulating particles 13b on the metal foil 14x side, when the solvent of the inorganic insulating sol 11x is evaporated. Furthermore, the amount of contraction in the one plane direction of the first inorganic insulating layer 11a is larger on the one principal surface side than on the other principal surface side. As a result, the groove part G along the thickness direction can be formed in the region on the one main surface side of the first inorganic insulating layer 11a. Such a groove part G tends to decrease in width from the opening of the groove G toward the bottom.
  • the groove portion G further extends toward the other main surface, when the groove portion G reaches the second inorganic insulating particle 13b, the extension is suppressed by the second inorganic insulating particle 13b. As a result, the bottom surface of the groove part G contacts the second inorganic insulating particles 13b.
  • the first resin precursor sheet is heated and pressed on the laminate of the first resin precursor sheet and the laminate sheet. Is filled in the groove G.
  • a part of the second resin layer 10b is filled in the groove G when the laminated body of the second resin precursor sheet and the laminated sheet is heated and pressurized as in the step (10) in the first embodiment. To do.
  • the wiring board 3 of the present embodiment can be formed.
  • the third embodiment is different from the first embodiment and the second embodiment, and the wiring board 3 includes the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b and the conductive layer 14 as shown in FIGS. 12A, 12B, and 13B.
  • the third resin layer 10c is provided between the two.
  • the third resin layer 10c is caused by the function of relaxing the thermal stress between the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b and the conductive layer 14, and the crack of the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b.
  • the first main surface is in contact with the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b, and the other main surface is in contact with the conductive layer 14, for example, a resin portion. And a filler coated on the resin part.
  • the third resin layer 10c has a thickness set to, for example, 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, a Young's modulus set to, for example, 0.05 GPa to 5 GPa, and a thermal expansion coefficient in the thickness direction and the planar direction, for example, 20 ppm /
  • the dielectric loss tangent is set, for example, to 0.005 or more and 0.02 or less.
  • the third resin layer 10c is set to have a smaller thickness than the first resin layer 10a, the second resin layer 10b, and the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b, as in the present embodiment, and It is desirable that the Young's modulus is set low. In this case, the thermal stress resulting from the difference in thermal expansion between the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b and the conductive layer 14 is relieved by the third resin layer 10c that is thin and easily elastically deformed. Therefore, peeling of the conductive layer 14 from the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b is suppressed, and disconnection of the conductive layer 14 can be reduced. As a result, the wiring substrate 3 excellent in electrical reliability is obtained. It becomes possible.
  • the resin part included in the third resin layer 10c is a main part of the third resin layer 10c, and is made of a resin material such as epoxy resin, bismaleimide triazine resin, cyanate resin or polyimide resin.
  • the third filler contained in the third resin layer 10c has a function of increasing the flame retardancy of the third resin layer 10c and a function of suppressing the adhesion of the laminated sheets to each other during handling described later.
  • silicon oxide It can form with inorganic insulating materials, such as.
  • the particle size of the third filler is set to, for example, 0.05 ⁇ m or more and 0.7 ⁇ m or less, and the content in the third resin layer 10c is set to, for example, 0 volume% or more and 10 volume% or less.
  • the third embodiment is different from the first and second embodiments, and the first inorganic insulating layer 11a disposed on the first resin layer 10a has a thickness direction as shown in FIGS. 12B and 13A. In the cut section along, it has a plurality of voids V surrounded by the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b, and the voids V are partially filled with the first resin layer 10a. (Third filling portion 19c).
  • the extension of the crack can be prevented or detoured by the third filling portion 19c. Therefore, the disconnection of the conductive layer 14 due to the crack can be reduced, and the wiring board 3 excellent in electrical reliability can be obtained.
  • the 3rd filling part 19c contains more resin materials whose Young's modulus is lower than the 1st inorganic insulating layer 11a compared with an inorganic insulating material, when a stress is applied to the wiring board 3, the 1st inorganic The stress applied to the first inorganic insulating layer 11a can be relieved by the third filling portion 19c arranged in the gap in the insulating layer 11a, and the occurrence of cracks in the first inorganic insulating layer 11a due to the stress can be reduced. Can be reduced.
  • the gap V is preferably set such that the height in the thickness direction of the first inorganic insulating layer 11a in the cross section is set to 0.3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and the width in the planar direction of the first inorganic insulating layer 11a in the cross section. Is preferably set to 0.3 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the gap V is surrounded by the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b in the section cut along the thickness direction, but in the three-dimensional shape, a part thereof is a cross section.
  • the first resin of the first inorganic insulating layer 11a extends along the direction perpendicular to (Y direction) and the other part extends along the thickness direction (Z direction) of the first inorganic insulating layer 11a. It is connected to an opening O formed on one main surface in contact with the layer 10a to form an open pore. Therefore, a part of the first resin layer 10 a is filled in the gap V through the opening O.
  • this opening O it is desirable that the width along the plane direction is set to 1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less.
  • the opening O is filled with a part of the first resin layer 10a
  • the opening O may be filled with a part of the third resin layer 10c instead of the first resin layer 10a.
  • a part of both the layer 10a and the third resin layer 10c may be filled. In the latter case, it is preferable that the first resin layer 10a is filled more in the opening O than the third resin layer 10c.
  • the third filling portion 19c does not need to be completely filled in the gap V, and it is sufficient that a part of the first resin layer is disposed in the gap V.
  • the first inorganic insulating particles 13a are included in the first inorganic insulating layer 11a by 20% by volume to 40% by volume, and the second inorganic insulating particles 13b are, for example, 60% by volume in the first inorganic insulating layer 11a. More than 80 volume% is contained.
  • the reason why the upper limit value of the first inorganic insulating particles 13a and the lower limit value of the second inorganic insulating particles 13b are different from the first embodiment is that the more the second inorganic insulating particles 13b are, the more the second inorganic insulating particles 13b are. This is because the void V can be easily formed in this region.
  • the first inorganic insulating layer 11a preferably has a three-dimensional network structure by bonding the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b to each other. As a result, the crack reduction effect of the inorganic insulating layer 11 by the 3rd filling part 19c can be heightened.
  • the first inorganic insulating particles 13a be interposed between the second inorganic insulating particles 13b and the third filling portion 19c.
  • the third filling part 19c on the surface of the first inorganic insulating layer 11a by the first inorganic insulating particle 13a can be efficiently filled in the gap V.
  • the 1st inorganic insulating layer 11a is the 2nd protrusion containing at least one part of one 2nd inorganic insulating particle 13b protruded toward the 3rd filling part 19c from the inner wall of the space
  • the second protrusion 18b has a length in the protruding direction set to, for example, 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m, and a width set to, for example, 0.1 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the second protruding portion 18b may include a plurality of second inorganic insulating particles 13b.
  • the 2nd protrusion part 18b has a pair of wide part 20a and the narrow part 20b provided between it like this embodiment, and comprises the recessed part D by the side surface of the narrow part 20b and the wide part 20a. It is desirable to do.
  • the adhesive strength between the first inorganic insulating layer 11a and the third filling portion 19c can be increased by the anchor effect of the recess D.
  • the concave portion D includes first inorganic insulating particles such that the first inorganic insulating particles 13 a having a small particle size are interposed between a pair of second inorganic insulating particles 13 b having a large particle size. It is formed by combining 11b and the second inorganic insulating particles.
  • the first inorganic insulating layer 11a preferably has a third protruding portion 18c including at least a part of one second inorganic insulating particle 13b protruding toward the first resin layer 10a.
  • a third protruding portion 18c including at least a part of one second inorganic insulating particle 13b protruding toward the first resin layer 10a.
  • the gap V has an elongated shape in a cross section cut along the plane direction, and the third filling portion 19c is also elongated in the same manner.
  • the third filling portion 19c is deformed so as to extend along the plane direction, whereby the tensile stress applied to the first inorganic insulating layer 11a is increased. It can reduce, and by extension, the crack of the 1st inorganic insulating layer 11a can be reduced.
  • this gap V desirably has a bent portion V1 in a cross-sectional view in the plane direction.
  • the third filling portion 19c is easily deformed so as to extend along the plane direction by the spring effect of the bent portion V1, and the first inorganic insulating layer The tensile stress applied to 11a can be reduced more effectively.
  • the 3rd filling part 19c has the 3rd filler which consists of a 3rd filler particle formed with the inorganic insulating material, and this 3rd filler is contained rather than the 1st filler 12 contained in the 1st resin layer 10a. A small amount is desirable. As a result, the content of the resin material in the third filling portion 19c can be increased, and the crack reducing effect of the first inorganic insulating layer 11a by the third filling portion 19c can be enhanced.
  • the content of the third filler 12 in the third filling portion 19c is set to, for example, 0 volume% or more and 10 volume% or less, and is, for example, 0% to 30% of the content of the first filler 12 in the first resin layer 10A. % Or less is set.
  • the second inorganic insulating layer 11b disposed on the second resin layer 10b also has the same structure as the first inorganic insulating layer 11a as shown in FIG. 13B.
  • the gap V is partially filled with the second resin layer 10b (fourth filling portion 19d).
  • the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b of the present embodiment described above can be formed as follows.
  • a resin-attached metal foil having a third resin layer 10c and a metal foil 14x is prepared, and shown in FIGS. 14B and 14C.
  • the inorganic insulating sol 11x is applied to one main surface of the third resin layer 10c.
  • the solid content of the inorganic insulating sol 11x includes the first inorganic insulating particles 13a including 20% by volume to 40% by volume and the second inorganic insulating particles 13b including 60% by volume to 80% by volume.
  • the metal foil with resin can be formed by applying a resin varnish to the metal foil 14x using a bar coater, die coater, curtain coater or the like and drying.
  • the third resin layer 10c formed in this step is, for example, a B stage or a C stage.
  • the inorganic insulating sol 11x contains 60% by volume or more of the second inorganic insulating particles 13b having a particle size of 0.5 ⁇ m or more
  • the second inorganic insulating particles 13b approach each other, and the second inorganic insulating particles Many regions surrounded by 13b are formed.
  • the solvent filled in the gap between the second inorganic insulating particles 13b is evaporated in this state, the first inorganic insulating particles 13a contract in the gap, and the void V is formed.
  • a void V surrounded by the first inorganic insulating particles 13a and the second inorganic insulating particles 13b can be formed.
  • the second inorganic insulating particles 13b having a particle diameter of 0.5 ⁇ m or more are included by 60% by volume or more, the second inorganic insulating particles 13b are likely to be close to each other.
  • the solvent tends to remain in the facing region between the second inorganic insulating particles 13b, and the remaining solvent contains many first inorganic insulating particles 13a.
  • the first inorganic insulating particles 13a contained in the solvent are aggregated in the opposing region of the second inorganic insulating particles as the solvent evaporates. As a result, the first inorganic insulating particles 13a can be interposed between the second inorganic insulating particles 13b.
  • the solid content of the inorganic insulating sol 11x preferably includes 20% by volume or more of the first inorganic insulating particles 13a.
  • the particle diameter or content of the first inorganic insulating particles 13a or the second inorganic insulating particles 13b, the type or amount of the solvent of the inorganic insulating sol 11x, the drying time, the drying temperature, the air volume or the air speed during drying, or after drying By appropriately adjusting the heating temperature or heating time, the gap V can be formed in a desired shape.
  • the heating temperature of the inorganic insulating sol 11x is set to the boiling point of the solvent or higher and lower than the thermal decomposition start temperature of the third resin layer 10c.
  • the thermal decomposition start temperature is about 280 degreeC.
  • the thermal decomposition starting temperature is a temperature at which the mass of the resin is reduced by 5% in thermogravimetry according to ISO11358: 1997.
  • the first and second inorganic insulating layers 11a and 11b of the present embodiment can be formed.
  • the present invention is not limited to the wiring board, and all the inorganic insulating layers including the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles described above are included. Applicable to structures.
  • the present invention can be applied to a housing of an electronic device such as a mobile phone.
  • the inorganic insulating layer is used as a wear-resistant protective film that protects the casing.
  • this invention can be used also for the window used for a motor vehicle or a house.
  • the inorganic insulating layer can be used as a translucent wear-resistant film covering the window surface, and as a result, it is possible to suppress the reduction in transparency due to scratches on the window material surface.
  • the present invention can also be applied to a mold used for die casting.
  • the inorganic insulating layer can be used as an abrasion-resistant film or an insulating film that covers the mold surface.
  • the inorganic insulating layer in the third embodiment can be used as a filter porous body that covers the filter surface formed of resin fibers or the like.
  • the inorganic insulating layer in 3rd Embodiment can be used for the catalyst support
  • the build-up multilayer substrate including the core substrate and the wiring layer is cited as an example of the wiring substrate according to the present invention.
  • an interposer substrate, a coreless substrate, or a single layer substrate made of only a core substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, and a core substrate including a metal plate are also included.
  • the inorganic insulating layer includes the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles.
  • the inorganic insulating layer includes the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles.
  • the inorganic insulating layer may contain inorganic insulating particles having a particle diameter different from that of the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles.
  • the first inorganic insulating particles include the third inorganic insulating particles and the fourth inorganic insulating particles.
  • the first inorganic insulating particles are the third inorganic insulating particles or the fourth inorganic insulating particles. Only one of the insulating particles may be included. In this case, from the viewpoint of bond strength, it is desirable to include only the third inorganic insulating particles.
  • the first resin layer and the second resin layer are formed of a thermosetting resin. However, at least one of the first resin layer and the second resin layer or both of them are heated. It may be formed of a plastic resin.
  • this thermoplastic resin for example, a fluorine resin, an aromatic liquid crystal polyester resin, a polyether ketone resin, a polyphenylene ether resin, a polyimide resin, or the like can be used.
  • both the core substrate and the wiring layer are provided with the inorganic insulating layer.
  • at least one of the core substrate and the wiring layer is provided with the inorganic insulating layer. It ’s fine.
  • the uncured second resin precursor sheet is placed on the second inorganic insulating layer in the step (6).
  • the precursor may be applied to the second inorganic insulating layer.
  • core substrate and the wiring layer of the first to third embodiments described above may be combined in any way.
  • a laminated plate provided with a metal foil, a first inorganic insulating layer made of inorganic insulating particles, and a first resin layer, and a cross section obtained by cutting and polishing the laminated plate in the thickness direction is a field emission electron. Photographs were taken using a microscope (JEOL JSM-7000F), and the presence or absence of cracks in the inorganic insulating layer was observed.
  • first inorganic insulating sol containing first inorganic insulating particles and a second inorganic insulating sol containing second inorganic insulating particles were prepared.
  • the second inorganic insulating sol either “Quortron SP-1B” manufactured by Fuso Chemical Industry Co., Ltd. or “High Plessica FQ N2N” manufactured by Ube Nitto Kasei Co., Ltd. was used.
  • the first inorganic insulating sol and the second inorganic insulating sol were mixed in predetermined amounts, put into a plastic container, stirred using a plastic ball, and mixed uniformly.
  • inorganic insulating sols of Samples 1 to 22 were prepared.
  • the inorganic insulating sols of Samples 1 to 22 include first inorganic insulating particles and second inorganic insulating particles having a particle size and a solid content ratio (volume% in the solid content) shown in Table 1 as solid contents, and a solvent is added to 45 to 71. Contains weight percent.
  • the inorganic insulating sols of Samples 1 to 22 were applied on the metal foil or the third resin layer of the metal foil with resin.
  • the third resin layer was formed of an epoxy resin.
  • the laminated sheet was produced by heating the inorganic insulating sol and evaporating the solvent under the conditions of temperature: 150 ° C., time: 2 hours, atmosphere: air.
  • a laminated sheet is laminated on each of the upper and lower surfaces of the first resin precursor sheet containing an uncured thermosetting resin, and the laminated body under the conditions of time: 1 hour, pressure: 3 MPa, temperature: 180 ° C.
  • the first resin precursor sheet was used as the first resin layer to produce a laminate.
  • Sample 1 In Sample 1, as shown in FIGS. 16A and 16B, a first inorganic insulating layer 11a ′ is formed, and as shown in FIGS. 16B and 17A, the first inorganic insulating particles 13a ′ are bonded to each other. The situation was observed.
  • the sample 16 contains more second inorganic insulating particles 13b ′ on the upper surface side (metal foil 14x ′ side) than on the lower surface side (first resin layer 10a ′ side). It was.
  • the sample 17 had an opening only on the lower surface side (first resin layer 10a ′ side), and a groove portion G ′ filled with a part of the first resin layer 10a ′ was formed.
  • the sample 17 was formed with a bubble V ′′ in which a part of the first resin layer 10a ′ was not disposed, but a void in which a part of the first resin layer 10a ′ was disposed. V 'was not formed.
  • the samples 18 to 22 are bonded to each other through the first inorganic insulating particles 13a ′ and the first inorganic insulating particles 13b ′ are bonded to each other along the thickness direction.
  • the gap V ′ in which a part of the first resin layer 10a ′ is arranged increases and becomes larger, and the shape becomes complicated. .

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Abstract

 配線基板3は、互いに結合した第1無機絶縁粒子13aと、該第1無機絶縁粒子13aよりも粒径が大きく、第1無機絶縁粒子13aを介して互いに結合した第2無機絶縁粒子13bと、を有する第1無機絶縁層11aを備えている。また、配線基板3の製造方法は、第1無機絶縁粒子13a及び該第1無機絶縁粒子13aよりも粒径が大きい第2無機絶縁粒子13bを含む無機絶縁ゾル13xを塗布する工程と、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bを、第1無機絶縁粒子13aの結晶化開始温度未満及び第2無機絶縁粒子13bの結晶化開始温度未満の温度で加熱して、第1無機絶縁粒子13aを互いに結合させるとともに、第1無機絶縁粒子13aを介して第2無機絶縁粒子13bを互いに結合させる工程と、を備えている。

Description

構造体およびその製造方法
 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、コンピュータ機器及びその周辺機器)や輸送機、建物等あらゆる物に使用される構造体およびその製造方法に関するものである。
 従来、電子機器に用いられる配線基板として、樹脂層と、セラミック層とを備えた配線基板が知られている。
 例えば、特開平2-253941号公報には、金属箔の片面にセラミックを溶射してセラミック層を形成し、該金属箔のセラミック層側と接するようにプリプレグを積層して熱圧成形して形成された配線基板が記載されている。
 しかしながら、一般的に、セラミック層は剛性が高いが割れやすいため、配線基板に応力が印加された場合、クラックがセラミック層に生じやすくなる。それ故、該クラックが伸長して配線に達すると、該配線に断線が生じやすくなり、ひいては配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。
 従って、電気的信頼性を改良した配線基板を提供することが望まれている。
 本発明は、電気的信頼性を改善した構造体を提供することによって上記要求を解決する。
 本発明の一形態にかかる構造体は、互いに結合した第1無機絶縁粒子と、該第1無機絶縁粒子よりも粒径が大きく、前記第1無機絶縁粒子を介して互いに結合した第2無機絶縁粒子と、を有する無機絶縁層を備えている。
 本発明の一形態にかかる構造体の製造方法は、第1無機絶縁粒子及び該第1無機絶縁粒子よりも粒径が大きい第2無機絶縁粒子を含む無機絶縁ゾルを塗布する工程と、前記第1無機絶縁粒子及び前記第2無機絶縁粒子を、前記第1無機絶縁粒子の結晶化開始温度未満及び前記第2無機絶縁粒子の結晶化開始温度未満の温度で加熱して、前記第1無機絶縁粒子を互いに結合させるとともに、前記第1無機絶縁粒子を介して前記第2無機絶縁粒子を互いに結合させる工程と、を備えている。
図1は、本発明の第1実施形態にかかる配線基板を備えた実装構造体を厚み方向に切断した断面図である。 図2Aは、図1に示した実装構造体のR1部分を拡大して示した断面図であり、図2Bは、2つの第1無機絶縁粒子が結合した様子を模式的に現したものである。 図3Aは、図1に示した実装構造体のR2部分を拡大して示した断面図であり、図3Bは、図2Aに示した実装構造体のR3部分を拡大して示した断面図である。 図4A及び図4Bは、図1に示す配線基板の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図であり、図4Cは、図4BのR4部分を拡大して示した断面図である。 図5A乃至図5Cは、図1に示す配線基板の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図である。 図6A乃至図6Cは、図1に示す配線基板の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図である。 図7A及び図7Bは、図1に示す配線基板の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図である。 図8Aは、本発明の第2実施形態にかかる配線基板を備えた実装構造体を厚み方向に切断した断面図であり、図8Bは、図8Aに示した実装構造体のR5部分を拡大して示した断面図である。 図9Aは、図8BのI-I線に沿う平面方向に切断した断面図であり、図9Bは、図8Aに示した実装構造体のR6部分を拡大して示した断面図である。 図10Aは、図8Aに示す配線基板の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図であり、図10Bは、図10AのR7部分を拡大して示した断面図であり、図10Cは、図8Aに示す配線基板の製造工程を説明する、図10AのR7部分に相当する部分を拡大して示した断面図である。 図11A及び図11Bは、図8Aに示す配線基板の製造工程を説明する、図10AのR7部分に相当する部分を拡大して示した断面図である。 図12Aは、本発明の第3実施形態にかかる配線基板を備えた実装構造体を厚み方向に切断した断面図であり、図12Bは、図12Aに示した実装構造体のR8部分を拡大して示した断面図である。 図13Aは、図12BのII-II線に沿う平面方向に切断した断面図であり、図13Bは、図12Aに示した実装構造体のR9部分を拡大して示した断面図である。 図14A及び図14Bは、図12Aに示す配線基板の製造工程を説明する厚み方向に切断した断面図であり、図14Cは、図14BのR10部分を拡大して示した断面図である。 図15A及び図15Bは、図12Aに示す配線基板の製造工程を説明する、図14BのR10部分に相当する部分を拡大して示した断面図である。 図16A及び図16Bは、試料1の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図17Aは、図16BのR11部分を拡大した写真であり、図17Bは、試料5の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図18Aは、図17BのR12部分を拡大した写真であり、図18Bは、試料6の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図19Aは、試料12の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を、電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真であり、図19Bは、図19AのR13部分を拡大した写真である。 図20Aは、試料16の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真であり、図20Bは、試料16の積層板の無機絶縁層を平面方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図21A及び図21Bは、試料16の積層板の無機絶縁層を平面方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図22Aは、試料17の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真であり、図22Bは、試料18の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図23Aは、試料19の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真であり、図23Bは、試料20の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図24は、試料21の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。 図25Aは、試料22の積層板を厚み方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真であり、図25Bは、試料22の積層板を平面方向に切断した断面の一部を電界放出型電子顕微鏡により撮影した写真である。
 (第1実施形態)
  以下に、本発明の第1実施形態に係る配線基板を、図面に基づいて詳細に説明する。
 図1に示した配線基板3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。
 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配線層6とを含んでおり、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。
 なお、電子部品2は、例えばIC又はLSI等の半導体素子であり、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。この電子部品2は、母材が、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、窒化ガリウム又は炭化珪素等の半導体材料により形成されている。
 以下、配線基板3の構成について詳細に説明する。
 (コア基板)
  コア基板5は、配線基板3の剛性を高めつつ一対の配線層6間の導通を図るものであり、配線層6を支持する基体7と、基体7に設けられたスルーホールと、該スルーホール内に設けられ、一対の配線層6同士を電気的に接続する筒状のスルーホール導体8と、該スルーホール導体8に取り囲まれた絶縁体9を含んでいる。
 基体7は、第1樹脂層10aと該第1樹脂層10a上下面に設けられた第1無機絶縁層11aとを有する。
 第1樹脂層10aは、基体7の主要部をなすものであり、例えば樹脂部と該樹脂部に被覆された基材を含む。第1樹脂層10aは、厚みが例えば0.1mm以上3.0mm以下に設定され、ヤング率が例えば0.2GPa以上20GPa以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば3ppm/℃以上20ppm/℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば30ppm/℃以上50ppm/℃以下に設定され、誘電正接が例えば0.01以上0.02以下に設定されている。
 ここで、第1樹脂層10aのヤング率は、市販の引張り試験機を用いて、ISO527‐1:1993に準じた測定方法により測定される。また、第1樹脂層10aの熱膨張率は、市販のTMA(Thermo-Mechanical Analysis)装置を用いて、JISK7197‐1991に準じた測定方法により測定される。また、第1樹脂層10aの誘電正接は、JISR1627‐1996に準じた共振器法により測定される。以下、第2樹脂層10bや第1及び第2無機絶縁層11a、11bをはじめとする各部材のヤング率、熱膨張率及び誘電正接は、第1樹脂層10aと同様に測定される。
 第1樹脂層10aの樹脂部は、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又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂により形成することができる。前記樹脂部は、ヤング率が例えば0.1GPa以上5GPa以下に設定され、厚み方向及び平面方向への熱膨張率が例えば20ppm/℃以上50ppm/℃以下に設定されている。
 第1樹脂層10aに含まれる前記基材は、第1樹脂層10aの平面方向の熱膨張率を低減するとともに、第1樹脂層10aの剛性を高めるものである。前記基材は、例えば、複数の繊維からなる織布若しくは不織布又は複数の繊維を一方向に配列した繊維群により形成することができる。前記繊維としては、例えばガラス繊維、樹脂繊維、炭素繊維又は金属繊維等を使用することができる。
 本実施形態においては、第1樹脂層10aは、さらに、無機絶縁材料により形成された多数の第1フィラー粒子から成る第1フィラー12を含有している。その結果、第1樹脂層10aの熱膨張率を低減するとともに、第1樹脂層10aの剛性を高めることができる。第1フィラー粒子は、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又は炭酸カルシウム等の無機絶縁材料により形成することができる。第1フィラー粒子は、粒径が例えば0.5μm以上5.0μm以下に設定され、熱膨張率が例えば0ppm/℃以上15ppm/℃以下に設定される。また、第1樹脂層10aの樹脂部と第1フィラー12の体積の合計に対する第1フィラー12の体積の割合(以下、「第1フィラー12の含有量」という)が例えば3体積%以上60体積%以下に設定されている。
 ここで、第1フィラー粒子の粒径は、次のように測定される。まず、第1樹脂層10aの研摩面若しくは破断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、20粒子数以上50粒子数以下の粒子を含むように拡大した断面を撮影する。次に、該拡大した断面にて各粒子の最大径を測定し、該測定された最大粒径を第1フィラー粒子の粒径とする。また、第1フィラー12の含有量(体積%)は、第1樹脂層10aの研摩面を電界放出型電子顕微鏡で撮影し、画像解析装置等を用いて、第1樹脂層10aの樹脂部に占めるフィラー12の面積比率(面積%)を10箇所の断面にて測定し、その測定値の平均値を算出して含有量(体積%)とみなすことにより、測定される。
 一方、第1樹脂層10aの上下面に形成された第1無機絶縁層11aは、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム又は酸化カルシウム等の無機絶縁材料により構成されており、樹脂材料と比較して剛性が高いことから、基体7の剛性を高める機能を有する。
 第1無機絶縁層11aの平面方向の熱膨張率は、一般的な樹脂材料の平面方向の熱膨張率と比較して低いため、配線基板3の平面方向への熱膨張率を電子部品2の平面方向への熱膨張率に近づけることができ、熱応力に起因した配線基板3の反りを低減できる。
 第1無機絶縁層11aの厚み方向の熱膨張率は、平面方向の熱膨張率が低い樹脂フィルムの厚み方向の熱膨張率よりも小さいため、樹脂フィルムを用いた場合に比較して、基体7の厚み方向の熱膨張率を低減することができ、基体7とスルーホール導体8との熱膨張率の違いに起因した熱応力を小さくし、スルーホール導体8の断線を低減できる。
 第1無機絶縁層11aは、一般的に、無機絶縁材料は樹脂材料よりも誘電正接の低く、しかも、第1樹脂層10aよりも配線層6に対して近接して配置されていることから、コア基板5の上下面に配置された配線層6の信号伝送特性を高めることができる。
 第1無機絶縁層11aの厚みは、例えば3μm以上100μm以下、及び/又は第1樹脂層10aの3%以上10%以下に設定される。また、第1無機絶縁層11aのヤング率は、例えば10GPa以上100GPa以下、及び/又は、第1樹脂層10aの樹脂部の10倍以上100倍以下に設定される。また、第1無機絶縁層11aは、厚み方向及び平面方向への熱膨張率が例えば0ppm/℃以上10ppm/℃以下に設定され、誘電正接が例えば0.0001以上0.001以下に設定されている。
 この第1無機絶縁層11aは、上述した無機絶縁材料により形成することができるが、なかでも、低誘電正接及び低熱膨張率の観点から、酸化ケイ素を用いることが望ましい。
 また、本実施形態においては、第1無機絶縁層11aは、アモルファス(非晶質)状態の無機絶縁材料により形成されている。アモルファス状態の無機絶縁材料は、結晶状態の無機絶縁材料と比較して、結晶構造に起因した熱膨張率の異方性を低減することができるため、配線基板3の加熱後配線基板3が冷却される際に、第1無機絶縁層11aの収縮を厚み方向及び平面方向にてより均一にすることができ、第1無機絶縁層11aにおけるクラックの発生を低減できる。
 このアモルファス状態の無機絶縁材料としては、例えば酸化ケイ素を90重量%以上含む無機絶縁材料を用いることができ、なかでも、酸化ケイ素を99重量%以上100重量%未満含む無機絶縁材料を用いることが望ましい。酸化ケイ素を90重量%以上100重量%未満含む無機絶縁材料を用いる場合は、該無機絶縁材料は酸化ケイ素の他に、例えば酸化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化マグネシウム又は酸化ジルコニウム等の無機絶縁材料を含んでも構わない。なお、アモルファス状態である無機絶縁材料は、結晶相の領域が例えば10体積%未満に設定されており、なかでも5体積%未満に設定されていることが望ましい。
 ここで、酸化ケイ素の結晶相領域の体積比は、以下のように測定される。まず、100%結晶化した試料粉末と非晶質粉末とを異なる比率で含む複数の比較試料を作製し、該比較試料をX線回折法で測定することにより、該測定値と結晶相領域の体積比との相対的関係を示す検量線を作成する。次に、測定対象である調査試料をX線回折法で測定し、該測定値と検量線とを比較して、該測定値から結晶相領域の体積比を算出することにより、調査試料の結晶相領域の体積比が測定される。
 上述した第1無機絶縁層11aは、図2Aに示すように、複数の第1無機絶縁粒子13aと該第1無機絶縁粒子13aよりも粒径が大きい複数の第2無機絶縁粒子13bとを含む。この第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bは、例えば、上述した酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウム又は酸化カルシウム等の無機絶縁材料により形成することができる。また、第1及び第2無機絶縁層11a、11bは、第1無機絶縁粒子13aと第2無機絶縁粒子13bの合計体積に対して第1無機絶縁粒子13aを20体積%以上90体積%以下含み、前記合計体積に対して第2無機絶縁粒子13bを10体積%以上80体積%以下含んでいる。
 第1無機絶縁粒子13aは、粒径が3nm以上110nm以下に設定されており、図2Bに示すように、互いに結合することにより、第1無機絶縁層11aの内部が緻密に形成されている。
 また、第2無機絶縁粒子13bは、粒径が0.5μm以上5μm以下に設定されており、第1無機絶縁粒子13aと結合することによって、第1無機絶縁粒子13aを介して互いに接着している。
 ここで、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bは、第1無機絶縁層11aの研摩面若しくは破断面を電界放出型電子顕微鏡で観察することにより確認される。また、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bの体積%は、次のように算出される。まず、第1無機絶縁層11aの研摩面を電界放出型電子顕微鏡で撮影する。次に、撮影した画像から画像解析装置等を用いて、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bの面積比率(面積%)を測定する。そして、該測定値の平均値を算出することにより第1及び第2無機絶縁粒子13a、13bの体積%が算出される。また、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bの粒径は、無機絶縁層11の研摩面若しくは破断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、20粒子数以上50粒子数以下の粒子を含むように拡大した断面を撮影し、該撮影した拡大断面にて各粒子の最大径を測定することにより、測定される。
 また、基体7には、該基体7を厚み方向に貫通し、例えば直径が0.1mm以上1mm以下の円柱状であるスルーホールが設けられている。スルーホールの内部には、コア基板5の上下の配線層6を電気的に接続するスルーホール導体8がスルーホールの内壁に沿って筒状に形成されている。このスルーホール導体8としては、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により形成することができ、熱膨張率が例えば14ppm/℃以上18ppm/℃以下に設定されている。
 筒状に形成されたスルーホール導体8の中空部には、絶縁体9が柱状に形成されている。絶縁体9は、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料により形成することができる。
 (配線層)
  一方、コア基板5の上下面には、上述した如く、一対の配線層6が形成されている。
 一対の配線層6のうち、一方の配線層6は電子部品2に対して半田3を介して接続され、他方の配線層6は、図示しない接合材を介して図示しない外部配線基板と接続される。
 各配線層6は、複数の第2樹脂層10b、複数の第2無機絶縁層11b、複数の導電層14、複数のビア孔及び複数のビア導体15を含んでいる。導電層14及びビア導体15は、互いに電気的に接続されており、接地用配線、電力供給用配線及び/又は信号用配線を構成している。
 第2樹脂層10bは、導電層14同士の短絡を防止する絶縁部材として機能するものである。第2樹脂層10b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又はポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂により形成することができる。
 第2樹脂層10bは、厚みが例えば3μm以上30μm以下に設定され、ヤング率が例えば0.2GPa以上20GPa以下に設定される。また、第2樹脂層10bは、誘電正接が例えば0.01以上0.02以下に設定され、厚み方向及び平面方向への熱膨張率が例えば20ppm/℃以上50ppm/℃以下に設定されている。
 また、本実施形態においては、第2樹脂層10bは、無機絶縁材料により形成された多数の第2フィラー粒子から成る第2フィラー12を含有している。この第2フィラー12は、第1フィラー12と同様の材料により形成することができ、第2樹脂層10bの熱膨張率を低減するとともに、第2樹脂層10bの剛性を高めることができる。
 第2無機絶縁層11bは、第2樹脂層10b上に形成され、上述した基体7に含まれる第1無機絶縁層11aと同様に、樹脂材料と比較して剛性が高く熱膨張率及び誘電正接が低い無機絶縁材料により構成されていることから、上述した基体7に含まれる第1無機絶縁層11aと同様の効果を奏する。
 第2無機絶縁層11bの厚みは、例えば3μm以上30μm以下、及び/又は、第2樹脂層10bの厚みの0.5倍以上10倍以下(好ましくは0.8倍以上1.2倍以下)に設定されている。その他の構成は、図3Aに示すように、上述した第1無機絶縁層11aと同様の構成である。
 複数の導電層14は、第2無機絶縁層11b上に形成され、第2樹脂層10b及び第2無機絶縁層11bを介して厚み方向に互いに離間している。導電層14は、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により形成することができる。また、導電層14は、その厚みが3μm以上20μm以下に設定され、熱膨張率が例えば14ppm/℃以上18ppm/℃以下に設定されている。
 ビア導体15は、厚み方向に互いに離間した導電層14同士を相互に接続するものであり、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15は、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により形成することができ、熱膨張率が例えば14ppm/℃以上18ppm/℃以下に設定されている。
 (第1及び第2無機絶縁粒子)
  ところで、例えば電子部品2と配線基板3の熱膨張率の違いに起因した熱応力や機械的応力等の応力が配線基板3に印加された場合、第1無機絶縁粒子13a同士が剥離することにより、第1及び第2無機絶縁層11a、11bのクラックが生じることがある。
 一方、本実施形態の配線基板3においては、第1及び第2無機絶縁層11a、11bは、第1無機絶縁粒子13aよりも粒径の大きい第2無機絶縁粒子13bを含む。従って、第1及び第2無機絶縁層11a、11bにクラックが生じても、クラックが第2無機絶縁粒子13bに達した際に、粒径の大きい第2無機絶縁粒子13bによってクラックの伸長を阻止したり、あるいは、第2無機絶縁粒子の表面に沿ってクラックを迂回させたりすることができる。その結果、クラックが第1または第2無機絶縁層11a、11bを貫通して導電層14に達することが抑制され、該クラックを起点とした導電層14の断線を低減することができ、ひいては電気的信頼性に優れた配線基板3を得ることができる。クラックの伸長を阻止したり、クラックを迂回させたりするには、第2無機絶縁粒子の粒径が0.5μm以上である場合が特に好ましい。
 また、第2無機絶縁粒子13bは粒径が大きいため、第1及び第2無機絶縁層11a、11bを第2無機絶縁粒子のみで構成すると、1つの第2無機絶縁粒子の周囲に多くの他の第2無機絶縁粒子を配置することが困難となり、結果的に、第2無機絶縁粒子13b同士の接触面積が小さくなり、第2無機絶縁粒子13b同士の接着強度は小さくなりやすい。これに対して、本実施形態の配線基板3においては、第1及び第2無機絶縁層11a、11bは、粒径の大きな第2無機絶縁粒子13bのみならず粒径の小さい第1無機絶縁粒子13aを含み、第2無機絶縁粒子同士は、該第2無機絶縁粒子の周囲に配置された複数の第1無機絶縁粒子13aを介して接合している。それ故、第2無機絶縁粒子と第1無機絶縁粒子との接触面積を大きくすることができ、第2無機絶縁粒子13b同士の剥離を低減することができる。かかる効果は、第1無機絶縁粒子の粒径が110nm以下に設定されている場合に特に顕著となる。
 一方、本実施形態の配線基板3においては、第1無機絶縁粒子13aは、粒径が3nm以上110nm以下と微小に設定されている。このように、第1無機絶縁粒子13aの粒径が非常に小さいため、第1無機絶縁粒子13a同士が結晶化開始温度未満にて互いに強固に結合する。その結果、第1及び第2無機絶縁粒子自体がアモルファス状態のままで該粒子同士が結合し、第1及び第2無機絶縁層11a、11bがアモルファス状態となる。それ故、上述した如く、第1及び第2無機絶縁層11a、11bの熱膨張率の異方性が小さくなる。なお、第1無機絶縁粒子13aの粒径が3nm以上110nm以下と微小に設定されていると、第1無機絶縁粒子13aの原子、特に表面の原子が活発に運動するため、結晶化開始温度未満といった低温下でも第1無機絶縁粒子13a同士が強固に結合すると推測される。なお、結晶化開始温度は、非晶質の無機絶縁材料が結晶化を開始する温度、すなわち、結晶相領域の体積が増加する温度である。
 また、本実施形態においては、第2無機絶縁粒子13b同士が互いに離間するように、個々の第2無機絶縁粒子13bは複数の第1無機絶縁粒子13aによって被覆されている。その結果、接着強度が低く且つ剥離しやすい第2無機絶縁粒子13b同士の接触が防止され、第2無機絶縁粒子13bの剥離を抑制でき、ひいては、第2無機絶縁粒子に起因したクラックの発生及び伸長を低減することができる。
 第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bは、同一材料からなることが望ましい。その結果、第1及び第2無機絶縁層11a、11bにおいて、第1無機絶縁粒子13aと第2無機絶縁粒子13bとの材料特性の違いに起因したクラックを低減することができる。また、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bは、第1及び第2フィラー12と同一材料からなることが望ましい。その結果、第1樹脂層10a及び第2樹脂層10bの熱膨張率を第1及び第2無機絶縁層11a、11bの熱膨張率により近づけることができる。
 第1無機絶縁粒子13aは、本実施形態のように球状であることが望ましい。その結果、第2無機絶縁粒子間の空隙に多くの第1無機絶縁粒子13aを充填しやすくなる上、第1無機絶縁粒子13a間の空隙の体積が低減され、第1及び第2無機絶縁層11a、11bの内部構造を緻密にでき、第1及び第2無機絶縁層11a、11bの剛性を向上させることができる。
 また、第2無機絶縁粒子13bは、本実施形態のように、曲面状であることが望ましく、さらには球状であることがより望ましい。その結果、第2無機絶縁粒子13bの表面が滑らかになり、該表面における応力が分散され、第2無機絶縁粒子13bの表面を起点とした第1及び第2無機絶縁層11a、11bのクラックの発生を低減することができる。
 第2無機絶縁粒子13bは、第1無機絶縁粒子13aよりも硬度が高いことが望ましい。この場合、クラックが第2無機絶縁粒子13bに達した際に、該クラックが第2無機絶縁粒子13bの内部へ伸長することを低減し、ひいては第1及び第2無機絶縁層11a、11bにおけるクラックの伸長を低減することができる。また、後述するように、第2無機絶縁粒子13bは第1無機絶縁粒子13aよりも硬度を容易に高めることができるため、第1及び第2無機絶縁層11a、11bの剛性を容易に高めることができる。なお、硬度は、ナノインデンター装置を用いることにより、測定することができる。
 (第3及び第4無機絶縁粒子)
  また、本実施形態の配線基板3においては、図3Bに示すように、第1無機絶縁粒子13aは、粒径が3nm以上15nm以下に設定された第3無機絶縁粒子13cと、粒径が35nm以上110nm以下に設定された第4無機絶縁粒子13dと、を含む。
 この場合、第3無機絶縁粒子13cが非常に小さいため、該各第3無機絶縁粒子13cと他の第3無機絶縁粒子13cまたは第4無機絶縁粒子13dとの接触面積が大きくなり、第3無機絶縁粒子同士もしくは第3及び第4無機絶縁粒子同士を強固に結合することができる。また、仮に第3無機絶縁粒子が剥離し、クラックが発生したとしても、第3無機絶縁粒子13cよりも粒径が大きな第4無機絶縁粒子13dによってクラックの伸長が良好に抑制される。
 隣接する第4無機絶縁粒子13d同士は、第3無機絶縁粒子13cを介して互いに接着していることが望ましい。その結果、第4無機絶縁粒子13d同士を、第3無機絶縁粒子13cによって強固に接着することができる。
 また、隣接する第2無機絶縁粒子13b及び第4無機絶縁粒子13dは、第3無機絶縁粒子13cを介して互いに接着していることが望ましい。その結果、接着強度が低く且つ剥離しやすい第2無機絶縁粒子13b及び第4無機絶縁粒子13dを、第3無機絶縁粒子13cによって強固に接着することができる。さらに、個々の第4無機絶縁粒子13dは、第2及び第4無機絶縁粒子11b、11dが互いに離間するように、複数の第3無機絶縁粒子13cによって被覆されていれば、第4無機絶縁粒子13d同士の接触することが防止され、より一層第2無機絶縁粒子13bと第4無機絶縁粒子13dとの接着強度を向上させることができる。
 第4無機絶縁粒子13dは、第3無機絶縁粒子13cと同一材料からなることが望ましい。その結果、第1及び第2無機絶縁層11a、11bにおいて、第3無機絶縁粒子13cと第4無機絶縁粒子13dとの材料特性の違いに起因したクラックを低減することができる。
 また、第4無機絶縁粒子13dは、球状であることが望ましい。その結果、第4無機絶縁粒子13dの表面における応力を分散させることができ、第4無機絶縁粒子13dの表面を起点とした第1及び第2無機絶縁層11a、11bのクラックの発生を低減することができる。
 第1及び第2無機絶縁層11a、11bは、第1無機絶縁粒子13aと第2無機絶縁粒子13bの合計体積に対して第3無機絶縁粒子13cを10体積%以上50体積%以下含み、第1無機絶縁粒子13aと第2無機絶縁粒子13bの合計体積に対して第4無機絶縁粒子13dを10体積%以上40体積%以下含むことが望ましい。第3無機絶縁粒子13cを10体積%以上含むことにより、第2無機絶縁粒子13b同士の間隙、及び第2無機絶縁粒子13bと第4無機絶縁粒子13dとの間隙に第3無機絶縁粒子13cを高い密度で配置させ、第3無機絶縁粒子13c同士を互いに結合させることができ、かかる間隙におけるクラックの発生及び伸長を低減することができる。また、第4無機絶縁粒子13dを10体積%以上含むことにより、第2無機絶縁粒子13b同士の間隙で発生したクラックの伸長を第4無機絶縁粒子13dによって良好に抑制できる。
 <配線基板3の製造方法>
  次に、上述した配線基板3の製造方法を、図4から図7に基づいて説明する。
 配線基板3の製造方法は、コア基板5の作製工程と、配線層6のビルドアップ工程と、からなっている。
 (コア基板5の作製工程)
  (1)第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bを含む固形分と、溶剤とを有する無機絶縁ゾル11xを準備する。
 無機絶縁ゾル11xは、例えば、固形分を10%体積以上50体積%以下含み、溶剤を50%体積以上90体積%以下含む。これにより、無機絶縁ゾル11xの粘度を低く保持しつつ、無機絶縁ゾル11xより形成される無機絶縁層の生産性を高く維持できる。
 無機絶縁ゾル11xの固形分は、例えば、第1無機絶縁粒子13aを20体積%以上90体積%以下含み、第2無機絶縁粒子13bを10体積%以上80体積%以下含む。さらに、前記固形分は、例えば、第1無機絶縁粒子13aを構成する第3無機絶縁粒子13cを10体積%以上50体積%以下含み、第1無機絶縁粒子13aを構成する第4無機絶縁粒子13dを10体積%以上40体積%以下含む。これにより、後述する(3)の工程にて第1無機絶縁層11aにおけるクラックの発生を効果的に低減できる。
 なお、第1無機絶縁粒子13aは、酸化ケイ素から成る場合、例えば、ケイ酸ナトリウム水溶液(水ガラス)等のケイ酸化合物を精製し、化学的に酸化ケイ素を析出させることにより、作製することができる。この場合、低温条件下で第1無機絶縁粒子14aを作製することができるため、アモルファス状態である第1無機絶縁粒子14aを作製することができる。また、第1無機絶縁粒子13aの粒径は、酸化ケイ素の析出時間を調整することによって調整され、具体的には、析出時間を長くするほど第1無機絶縁粒子13aの粒径は大きくなる。それ故、第3無機絶縁粒子13cおよび第4無機絶縁粒子13dを含んだ第1無機絶縁粒子13aを作製するには、酸化ケイ素の析出時間を互いに異ならせて形成された2種類の無機絶縁粒子を混合すれば良い。
 一方、第2無機絶縁粒子13bは、酸化ケイ素から成る場合、例えばケイ酸ナトリウム水溶液(水ガラス)等のケイ酸化合物を精製し、化学的に酸化ケイ素を析出させた溶液を火炎中に噴霧し、凝集物の形成を低減しつつ800℃以上1500℃以下に加熱することにより、作製することができる。それ故、第2無機絶縁粒子13bは、第1無機絶縁粒子13aと比較して粒径が大きいことから、高温加熱時における凝集体の形成を低減しやすく、高温加熱で容易に作製することができ、ひいては硬度を容易に高めることができる。
 また、第2無機絶縁粒子13bを作製する際の加熱時間は、1秒以上180秒以下に設定されていることが望ましい。その結果、該加熱時間を短縮することにより、800℃以上1500℃以下に加熱した場合においても、第2無機絶縁粒子13bの結晶化を抑制し、アモルファス状態を維持することができる。
 一方、無機絶縁ゾル11xに含まれる溶剤は、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、及び/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を使用することができる。なかでも、メタノール、イソプロパノール又はプロピレングリコールモノメチルエーテルを含んだ有機溶剤が望ましい。その結果、無機絶縁ゾル11xを均一に塗布することができる上、後述する(3)の工程にて、溶剤を効率良く蒸発させることができる。
 (2)次に、図4Aに示すように、銅等の導電材料により形成された金属箔14xの一主面に無機絶縁ゾル11xを塗布し、無機絶縁ゾル11xを層状に形成する。
 無機絶縁ゾル11xの塗布は、例えば、ディスペンサー、バーコーター、ダイコーター又はスクリーン印刷を用いて行うことができる。このとき、上述した如く、無機絶縁ゾル11xの固形分が50体積%以下に設定されていることから、無機絶縁ゾル11xの粘度が低く設定され、塗布された無機絶縁ゾル11xの平坦性を高くすることができる。
 また、第1無機絶縁粒子13aの粒径は、上述したように、3nm以上に設定されているため、これによっても無機絶縁ゾル11xの粘度が良好に低減され、塗布された無機絶縁ゾル11xの平坦性を向上させることができる。
 (3)続いて、無機絶縁ゾル11xを乾燥させて溶剤を蒸発させる。
 ここで、溶剤の蒸発に伴って無機絶縁ゾル11xが収縮するが、かかる溶剤は第1及び第2無機絶縁粒子13a、13bの間隙に含まれており、第1及び第2無機絶縁粒子13a、13b自体には含まれていない。このため、無機絶縁ゾル11xが粒径の大きい第2無機絶縁粒子13bを含んでいると、その分、溶剤が充填される領域が少なくなり、無機絶縁ゾル11xの溶剤の蒸発時、無機絶縁ゾル11xの収縮量が小さくなる。すなわち、第2無機絶縁粒子13bによって無機絶縁ゾル11xの収縮が規制されることとなる。その結果、無機絶縁ゾル11xの収縮に起因するクラックの発生を低減することができる。また、仮にクラックが生じても、粒径の大きい第2無機絶縁粒子13bによって該クラックの伸長を妨げることができる。
 さらに、複数の第1無機絶縁粒子13aは、粒径の大きい第4無機絶縁粒子13dと、粒径が小さい第3無機絶縁粒子13cとを含んでいるため、第2無機絶縁粒子13bの間隙における無機絶縁ゾル11xの収縮は、第4無機絶縁粒子13dによっても規制されることとなり、第2無機絶縁粒子13bの間隙におけるクラックの発生が更に低減される。
 無機絶縁ゾル11xの乾燥は、例えば加熱及び風乾により行われる。乾燥温度が、例えば、20℃以上溶剤の沸点(二種類以上の溶剤を混合している場合には、最も沸点の低い溶剤の沸点)未満に設定され、乾燥時間が、例えば20秒以上30分以下に設定される。その結果、溶剤の沸騰が低減され、沸騰の際に生じる気泡の圧力によって第1及び第2無機絶縁粒子13a、13bが押し出されることが抑制され、該粒子の分布をより均一にすることが可能となる。
 (4)残存した無機絶縁ゾル11xの固形分を加熱し、無機絶縁ゾル11xから第1無機絶縁層11aを形成する。その結果、図4Bおよび図4Cに示すような金属箔14xと第1無機絶縁層11aを有する積層シート16が得られる。
 ここで、本実施形態の無機絶縁ゾル11xは、粒径が110nm以下に設定された第1無機絶縁粒子13aを有している。その結果、無機絶縁ゾル11xの加熱温度が比較的低温、例えば、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bの結晶化開始温度未満と低温であっても、第1無機絶縁粒子13a同士を強固に結合させることができる。なお、第1無機絶縁粒子13aとして酸化ケイ素により形成されたものを用いる場合、第1無機絶縁粒子13a同士を強固に結合させることができる温度は、例えば、第1無機絶縁粒子13aの粒径を110nm以下に設定した場合は250℃程度であり、前記粒径を15nm以下に設定した場合は150℃程度である。また、第1及び第2無機絶縁粒子13a、13bが酸化ケイ素から成る場合、その結晶化開始温度は1300℃程度である。
 無機絶縁ゾル11xの加熱温度は、残存した溶剤を蒸発させるため、溶剤の沸点以上で行うことが望ましい。また、前記加熱温度は、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bの結晶化開始温度未満に設定されていることが望ましい。この場合、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bの結晶化を低減し、アモルファス状態の割合を高めることができる。その結果、結晶化した第1無機絶縁層11aが相転移によって収縮することを低減し、第1無機絶縁層11aにおけるクラックの発生を低減できる。なお、無機絶縁ゾル11xの加熱は、第1及び第2無機絶縁粒子13a、13bが酸化ケイ素から成る場合、温度が例えば100度以上600度未満に設定され、時間が例えば0.5時間以上24時間以下に設定されており、例えば大気雰囲気中で行われる。なお、加熱温度を150℃以上にする場合、金属箔14xの酸化を抑制するため、無機絶縁ゾル11xの加熱は、真空、アルゴン等の不活性雰囲気又は窒素雰囲気にて行われることが望ましい。
 (5)図5Aに示すような第1樹脂前駆体シート10axを準備し、第1樹脂前駆体シート10axの上下面に積層シート16を積層する。
 第1樹脂前駆体シート10axは、例えば、未硬化の熱硬化性樹脂と基材とを含む複数の樹脂シートを積層することにより作製することができる。なお、未硬化は、ISO472:1999に準ずるA‐ステージ又はB‐ステージの状態である。
 積層シート16は、金属箔14xと第1樹脂前駆体シート10axとの間に第1無機絶縁層11aが介在されるように積層される。
 (6)次に、前記積層体を上下方向に加熱加圧することにより、図5Bに示すように、第1樹脂前駆体シート10axを硬化させて第1樹脂層10aを形成する。
 前記積層体の加熱温度は、第1樹脂前駆体シート10axの硬化開始温度以上熱分解温度未満に設定されている。具体的には、第1樹脂前駆体シートがエポキシ樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂からなる場合、前記加熱温度が例えば170℃以上230℃以下に設定される。また、前記積層体の圧力は、例えば2MPa以上3MPa以下に設定され、加熱時間及び加圧時間は、例えば0.5時間以上2時間以下に設定されている。なお、硬化開始温度は、樹脂が、ISO472:1999に準ずるC‐ステージの状態となる温度である。また、熱分解温度は、ISO11358:1997に準ずる熱重量測定において、樹脂の質量が5%減少する温度である。
 (7)図5Cに示すように、基体7を厚み方向に貫通するスルーホール導体8及びスルーホール導体8の内部に絶縁体9を形成し、しかる後、基体7上にスルーホール導体8に接続される導電層14を形成する。
 スルーホール導体8及び絶縁体9は、次のように形成される。まず、例えばドリル加工やレーザー加工等により、基体7及び金属箔14xを厚み方向に貫通したスルーホールを複数形成する。次に、例えば無電解めっき、蒸着法、CVD法又はスパッタリング法等により、スルーホールの内壁に導電材料を被着させることにより、円筒状のスルーホール導体8を形成する。次に、円筒状のスルーホール導体8の内部に、樹脂材料等を充填することにより、絶縁体9を形成する。
 また導電層14は、金属箔14xに形成されたスルーホール内より露出する絶縁体9及びスルーホール導体8上に、例えば無電解めっき法、蒸着法、CVD法又はスパッタリング法等により、金属箔14xと同じ金属材料からなる金属層を被着させる。次に、フォトリソグラフィー技術、エッチング等を用いて金属箔14x及び/または金属層をパターニングすることにより、導電層14を形成する。なお、金属箔14xを一旦剥離させた後、金属層を基体7上に形成し、該金属層をパターニングして導電層14を形成しても良い。
 以上のようにして、コア基板5を作製することができる。
 (配線層6のビルドアップ工程)
  (8)第2樹脂前駆体シート10bxと、第2無機絶縁層11bおよび金属箔14xを有する積層シート16を新たに準備した後、図6Aに示すように、第2樹脂前駆体シート10bx上に積層シート16を積層する。
 第2樹脂前駆体シート10bxは、第2樹脂層10bを構成する上述した未硬化の熱硬化性樹脂により形成される。
 また積層シート16は、第2樹脂前駆体シート10bxと金属箔14xの間に第2無機絶縁層11bが介在されるように第2樹脂前駆体シート10bx上に載置する。
 (9)次に、コア基板5の上下面それぞれに第2樹脂前駆体シート10bxを介して積層シート16を積層する。
 (10)コア基板5と積層シート16との積層体を上下方向に加熱加圧することにより、図6Bに示すように、第2樹脂前駆体シート10bxの熱硬化性樹脂を硬化させて第2樹脂前駆体シート10bxを第2樹脂層10bにする。
 なお、前記積層体の加熱加圧は、例えば(6)の工程と同様に行うことができる。
 (11)図6Cに示すように、例えば硫酸及び過酸化水素水の混合液、塩化第二鉄溶液又は塩化第二銅溶液等を用いたエッチング法により、第2無機絶縁層11bから金属箔14xを剥離する。
 (12)図7Aに示すように、第2樹脂層10b及び第2無機絶縁層11bを厚み方向に貫通するビア導体15を形成するとともに、第2無機絶縁層11b上に導電層14を形成する。
 ビア導体15及び導電層14は、具体的に次のように形成される。まず、例えばYAGレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置により、第2樹脂層10b及び第2無機絶縁層11bを貫通するビア孔を形成する。次に、例えばセミアディティブ法、サブトラクティブ法又はフルアディティブ法等により、ビア孔にビア導体15を形成するとともに第2無機絶縁層11b上に導電材料を被着させて導電層14を形成する。なお、この導電層14は、工程(11)において金属箔13を剥離せず、該金属箔13をパターニングすることにより形成しても良い。
 (13)図7Bに示すように、(8)乃至(12)の工程を繰り返すことにより、コア基板5の上下に配線層6を形成する。なお、本工程を繰り返すことにより、配線層6をより多層化することができる。
 以上のようにして、配線基板3を作製することができる。なお、得られた配線基板3に対してバンプ4を介して電子部品2をフリップ実装することにより、図1に示した実装構造体1を作製することができる。
 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良いし、あるいは、配線基板3に内蔵させても良い。
 (第2実施形態)
  次に、本発明の第2実施形態に係る配線基板を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、上述した第1実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略することがある。
 第2実施形態は第1実施形態と異なり、第1無機絶縁層11aは、図8A、図8B及び図9Bに示すように、その一主面側(第1樹脂層10a側)に位置する第1無機絶縁部17aと、他主面側(導電層14側)に位置する第2無機絶縁部17bと、を有し、該第2無機絶縁部17bは第1無機絶縁部17aよりも第2無機絶縁粒子13bを多く含む。その結果、応力が配線基板3に印加された場合、第1無機絶縁層11aの第2無機絶縁部17bにて第2無機絶縁粒子13bがクラックの成長を抑制し、かかるクラックを起点とした導電層14の断線を低減することができ、電気的信頼性に優れた配線基板3を得ることができる。
 なお、本実施形態においては、第1無機絶縁部17aは第2無機絶縁粒子13bを有さず、第2無機絶縁部17bが第2無機絶縁粒子13bを有する。この場合、第1無機絶縁部17aと第2無機絶縁部17bとの境界Bは、厚み方向において最も無機絶縁層11の一主面側に位置する第2無機絶縁粒子13bの表面によって構成される。
 この第1無機絶縁部17aは、厚みが例えば第1及び第2無機絶縁層11a、11bの10%以上65%以下に設定されている。また、第2無機絶縁部17bは、厚みが例えば第1及び第2無機絶縁層11a、11bの35%以上90%以下に設定されており、第2無機絶縁粒子を例えば55体積%以上75体積%以下含む。なお、第1無機絶縁部17a及び第2無機絶縁部17bの厚みは、厚み方向への切断面の電界放出型電子顕微鏡写真において、厚みの平均値を算出することにより測定される。
 また、本実施形態においては、第2無機絶縁部17bは、第1無機絶縁部17aに向って突出した、複数の第2無機絶縁粒子11aを含む第1突出部18aを有する。なお、第1突出部18aは、突出方向への長さが例えば2.5μm以上10μm以下に設定されており、幅方向への長さが例えば5μm以上30μm以下に設定されている。
 さらに、第1無機絶縁層11aは、図8Bに示すように、一主面側のみに開口を有する厚み方向に沿った溝部Gを有し、該溝部Gには、第1樹脂層10aの一部(第1充填部19a)が充填されている。その結果、配線基板3に応力が印加された際に、ヤング率の低い第1充填部19aが溝部G内にて第1無機絶縁層11aに印加される応力を緩和するため、第1無機絶縁層11aのクラックを低減できる。
 また、溝部Gが第1無機絶縁層11aの一主面側のみに開口を有し、導電層14は溝部Gの開口がない第1無機絶縁層11aの他主面側に形成されているため、第1充填部19aの剥離を起因とした導電層14の断線を低減することができる。
 また、溝部Gに配された第1充填部19aの熱膨張率が無機絶縁材料よりも高いことから、第1無機絶縁層11aの他主面側においては熱膨張率を低くして導電層14の熱膨張率に近づけつつ、第1無機絶縁層11aの一主面側においては熱膨張率を高くして第1樹脂層10aの熱膨張率に近づけることができる。
 また、第1樹脂層10aは、第1無機絶縁層11aの一主面に当接し、且つ第1充填部が溝部G内に配されている。その結果、アンカー効果により、第1樹脂層10aと第1無機絶縁層11aとの接着強度を高め、第1樹脂層10aと第1無機絶縁層11aとの剥離を低減することができる。
 この溝部Gの底部は、第2無機絶縁粒子13bに、特に第2無機絶縁部と第1無機絶縁部との境界Bを構成する第2無機絶縁粒子13bに当接していることが望ましい。この場合、溝部Gの底部と第2無機絶縁粒子13bとの間に間隔がある場合と比較して、第1充填部19aの剥離に起因としたクラックが第1無機絶縁層11a内で伸長しにくい。また、この場合、溝部G内の第1充填部19aが第2無機絶縁粒子13bに密着していることが望ましい。
 また、溝部Gは、図9Aに示す如く、平面視で異なる複数方向に伸長するように形成されており、長手方向に直交する幅が、例えば0.3μm以上5μm以下に設定されている。溝部Gの幅を0.3μm以上とすることにより、溝部G内に第1充填部19aを容易に配することができる。また、溝部Gの幅を5μm以下とすることで、第1無機絶縁層11aと第1充填部19aとの合計に対する第1無機絶縁層11aの割合を高めることができ、第1無機絶縁層11aの剛性を高め、熱膨張率及び誘電正接を低減することができる。
 また、溝部Gの幅は、第1無機絶縁層の一主面側から第2無機絶縁部17bに向って小さくなっていることが望ましい。その結果、第2無機絶縁部17bに向って第1充填部19aの量が減少され、第1無機絶縁部17aと第2無機絶縁部17bとの境界B付近においては第1無機絶縁部17aの熱膨張率を低くして第2無機絶縁部17bの熱膨張率に近づけつつ、第1無機絶縁層11aの一主面側においては第1無機絶縁部17aの熱膨張率を高くして第1樹脂層10aの熱膨張率に近づけることができる。なお、溝部Gの底部の幅は、溝部Gの開口部の0.5倍以上0.97倍以下に設定されていることが望ましい。
 一方、第2無機絶縁層11bは、図9Bに示すように、上述した第1樹脂層10a上に配された第1無機絶縁層11aと同様に、第1無機絶縁層10の一主面側のみに開口を有する厚み方向に沿った溝部Gを有し、該溝部Gには、第2樹脂層10bの一部である第2充填部19bが配されている。この第2充填部19bは、上述した第1充填部19aと同様の構成を有することが望ましい。
 上述した本実施形態の第1及び第2無機絶縁層11a、11bは、以下のようにして形成することができる。
 (1A)図10A乃至図10Cに示すように、第1実施形態における(3)の工程の前に、無機絶縁ゾル11xの第2無機絶縁粒子13bを重力及び/又は遠心力によって第1無機絶縁層11aの金属箔14x側に沈降させて、第2無機絶縁粒子13bを第1無機絶縁層11aの金属箔14x側に多く含有させる。
 この沈降は、例えば、無機絶縁ゾル11xを密閉容器内に配置し、無機絶縁ゾル11xが乾燥しにくい状態を維持することにより、無機絶縁ゾル11xの粘度を長時間低く保持することで行われる。
 また、第2無機絶縁粒子13bの沈降時間は、重力によって沈降させる場合、例えば3分以上30分以下に設定される。また、遠心力を用いて沈降させた場合、該沈降時間をより短くすることができる。
 第2無機絶縁粒子13bの沈降時における密閉容器内の溶剤蒸気の密度、温度、無機絶縁ゾル11xの粘度、遠心力又は沈降時間等の条件を適宜調整することにより、第2無機絶縁粒子13bの沈降量を調整し、第1及び第2無機絶縁部の厚みを制御できる。特に、沈降時間と無機絶縁ゾル11xの粘度が第2無機絶縁粒子13bの沈降量に影響しやすく、沈降時間が長いほど第2無機絶縁粒子13bの沈降量が増加し、無機絶縁ゾル11xの粘度が低いほど第2無機絶縁粒子13bの沈降量が増加する。
 なお、第2無機絶縁粒子13bの沈降量を増加させた場合、第1無機絶縁粒子13aも金属箔14x側に沈降するため、金属箔14x側における第1無機絶縁粒子13aの密度を高めることができる。
 また、上述の第1突出部18aを形成するには、無機絶縁ゾル11xの塗布量を不均一にすることでその表面に凹凸を形成させれば良い。
 (2A)図11Aに示すように、第1実施形態における(3)の工程と同様に、無機絶縁ゾル11xの溶剤を蒸発させる。
 ここで、(1A)の工程にて、第1及び第2無機絶縁層は、金属箔14x側に第2無機絶縁粒子13bを多く含ませているため、無機絶縁ゾル11xの溶剤を蒸発させる際に、第1無機絶縁層11aの一平面方向の収縮量が、他主面側よりも一主面側で大きくなる。その結果、第1無機絶縁層11aの一主面側の領域で厚み方向に沿った溝部Gを形成することができる。このような溝部Gは、その幅が溝Gの開口部から底部に向かって小さくなりやすい。なお、溝部Gが他主面側に向ってさらに伸長しても、この溝部Gが第2無機絶縁粒子13bに達すると、該第2無機絶縁粒子13bによって伸長が抑制される。その結果、溝部Gの底面は、第2無機絶縁粒子13bに当接する。
 (3A)図11Bに示すように、第1実施形態における(6)の工程と同様、第1樹脂前駆体シートと積層シートとの積層体を加熱加圧の際に、第1樹脂前駆体シートの一部を溝部Gに充填する。また同様に、第1実施形態における(10)の工程と同様、第2樹脂前駆体シートと積層シートとの積層体を加熱加圧の際に第2樹脂層10bの一部を溝部Gに充填する。
 以上のようにして、本実施形態の配線基板3を形成することができる。
 (第3実施形態)
  次に、本発明の第3実施形態に係る配線基板を含む実装構造体を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、上述した第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成に関しては、記載を省略する。
 第3実施形態は第1実施形態及び第2実施形態と異なり、配線基板3は、図12A、図12B及び図13Bに示すように、第1及び第2無機絶縁層11a、11bと導電層14との間に介された第3樹脂層10cを備えている。
 この第3樹脂層10cは、第1及び第2無機絶縁層11a、11bと導電層14との間の熱応力を緩和する機能、及び第1及び第2無機絶縁層11a、11bのクラックに起因した導電層14の断線を低減する機能を有するものであり、一主面が第1及び第2無機絶縁層11a、11bと、他主面が導電層14と当接しており、例えば樹脂部と該樹脂部に被覆されたフィラーとを含む。
 また、第3樹脂層10cは、厚みが例えば0.1μm以上5μm以下に設定され、ヤング率が例えば0.05GPa以上5GPa以下に設定され、厚み方向及び平面方向への熱膨張率が例えば20ppm/℃以上100ppm/℃以下に設定され、誘電正接が例えば0.005以上0.02以下に設定されている。
 この第3樹脂層10cは、本実施形態のように、第1樹脂層10a、第2樹脂層10b及び第1及び第2無機絶縁層11a、11bと比較して、厚みが小さく設定され、且つヤング率が低く設定されていることが望ましい。この場合、薄く弾性変形しやすい第3樹脂層10cによって、第1及び第2無機絶縁層11a、11bと導電層14との熱膨張量の違いに起因した熱応力が緩和される。したがって、第1及び第2無機絶縁層11a、11bより導電層14が剥離することが抑制され、導電層14の断線を低減することができ、ひいては電気的信頼性に優れた配線基板3を得ることが可能となる。
 第3樹脂層10cに含まれる樹脂部は、第3樹脂層10cの主要部をなすものであり、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂又はポリイミド樹脂等の樹脂材料からなる。
 第3樹脂層10cに含まれる第3フィラーは、第3樹脂層10cの難燃性を高める機能や後述する取り扱い時に積層シート同士が接着してしまうことを抑制する機能を有し、例えば酸化ケイ素等の無機絶縁材料により形成することができる。この第3フィラーは、粒径が例えば0.05μm以上0.7μm以下に設定されており、第3樹脂層10cにおける含有量が例えば0体積%以上10体積%以下に設定されている。
 一方、第3実施形態は第1実施形態及び第2実施形態と異なり、第1樹脂層10a上に配された第1無機絶縁層11aは、図12B及び図13Aに示すように、厚み方向に沿った切断した断面において、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bに取り囲まれた複数の空隙Vを有し、該空隙Vには、第1樹脂層10aの一部が充填されている(第3充填部19c)。その結果、配線基板3に応力が印加され、第1無機絶縁層11aにクラックが生じたとしても、該クラックの伸長を第3充填部19cによって阻止したり、迂回させたりすることができる。従って、該クラックに起因した導電層14の断線を低減することができ、電気的信頼性に優れた配線基板3を得ることができる。
 また、第3充填部19cは、無機絶縁材料と比較してヤング率の低い樹脂材料を第1無機絶縁層11aよりも多く含むことから、配線基板3に応力が印加された場合、第1無機絶縁層11a内の空隙に配された第3充填部19cにより第1無機絶縁層11aに印加される応力を緩和することができ、該応力に起因した第1無機絶縁層11aにおけるクラックの発生を低減することができる。この空隙Vは、前記断面における第1無機絶縁層11aの厚み方向の高さが0.3μm以上5μm以下に設定されていることが望ましく、前記断面における第1無機絶縁層11aの平面方向の幅が0.3μm以上5μm以下に設定されていることが望ましい。
 上述したように、空隙Vは、厚み方向に沿った切断した断面においては、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bに取り囲まれているが、3次元形状においては、一部が断面に対する直交方向(Y方向)に沿って伸長するとともに、他の一部が第1無機絶縁層11aの厚み方向(Z方向)に沿って伸長することによって、第1無機絶縁層11aの第1樹脂層10aに接する一主面に形成された開口Oに接続されて開気孔となっている。それ故、第1樹脂層10aの一部は、開口Oを介して空隙Vに充填されている。この開口Oは、平面方向に沿った幅が1μm以上20μm以下に設定されていることが望ましい。
 なお、開口Oに第1樹脂層10aの一部を充填するようにしたが、第1樹脂層10aに代えて第3樹脂層10cの一部を充填するようにしても構わないし、第1樹脂層10aおよび第3樹脂層10cの双方の一部を充填するようにしても構わない。後者の場合、第3樹脂層10cよりも第1樹脂層10aの方が多く開口Oに充填されるのが好ましい。
 また、第3充填部19cは、空隙Vに完全に充填されている必要はなく、空隙Vに第1樹脂層の一部が配置されていれば良い。
 本実施形態において、第1無機絶縁粒子13aは、第1無機絶縁層11aに20体積%以上40体積%以下含まれ、第2無機絶縁粒子13bは、第1無機絶縁層11aに例えば60体積%以上80体積%以下含まれる。第1無機絶縁粒子13aの上限値及び第2無機絶縁粒子13bの下限値が第1実施形態と異なる理由は、第2無機絶縁粒子13bがある程度多いほど、複数の第2無機絶縁粒子13bの間の領域に空隙Vを容易に形成することができるからである。
 第1無機絶縁層11aは、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bが互いに接着することにより、3次元網目状構造を有することが望ましい。その結果、第3充填部19cによる無機絶縁層11のクラック低減効果を高めることができる。
 また、第1無機絶縁層11aは、第2無機絶縁粒子13bと第3充填部19cとの間に第1無機絶縁粒子13aが介されていることが望ましい。その結果、第2無機絶縁粒子13bの表面と第3充填部19cとが直接当接している場合と比較して、第1無機絶縁粒子13aによって第1無機絶縁層11a表面の第3充填部19cに対する濡れ性を高めることができ、空隙V内に第3充填部19cを効率良く充填することができる。
 また、第1無機絶縁層11aは、本実施形態のように、空隙Vの内壁より第3充填部19cに向かって突出した、1つの第2無機絶縁粒子13bの少なくとも一部を含む第2突出部18bを有することが望ましい。この場合、空隙Vの内壁の表面に大きな凹凸を形成し、アンカー効果により第1無機絶縁層11aと第3充填部19cとの接着強度を高め、第1無機絶縁層11aと第3充填部19cとの剥離を低減することができる。この第2突出部18bは、突出方向への長さが例えば0.1μm以上2μm以下に設定され、幅が例えば0.1μm以上2μm以下に設定されている。なお、第2突出部18bは、複数の第2無機絶縁粒子13bが含まれていても構わない。
 また、第2突出部18bは、本実施形態のように、一対の幅広部20aとその間に設けられる幅狭部20bとを有し、幅狭部20b及び幅広部20aの側面で凹部Dを構成することが望ましい。この場合、凹部Dのアンカー効果により第1無機絶縁層11aと第3充填部19cとの接着強度を高めることができる。この凹部Dは、例えば、図12Bに示すように、粒径の大きい一対の第2無機絶縁粒子13bの間に粒径の小さい第1無機絶縁粒子13aが介在されるように第1無機絶縁粒子11bと第2無機絶縁粒子とを結合させることにより形成される。
 また、第1無機絶縁層11aは、第1樹脂層10aに向かって突出した、1つの第2無機絶縁粒子13bの少なくとも一部を含む第3突出部18cを有することが望ましい。その結果、第3突出部18cのアンカー効果により、第1樹脂層10aと第1無機絶縁層11aとの接着強度を高め、第1樹脂層10aと第1無機絶縁層11aとの剥離を低減することができる。
 また、空隙Vは、図13Aに示すように、平面方向に沿って切断した断面において、細長形状であり、且つ、第3充填部19cも同様に細長形状であることが望ましい。この場合、配線基板3に熱が印加されて反りが生じても、第3充填部19cが平面方向に沿って伸びるように変形することにより、第1無機絶縁層11aに印加される引っ張り応力を低減することができ、ひいては第1無機絶縁層11aのクラックを低減できる。
 この空隙Vは、図13Bに示すように、平面方向への断面視にて屈曲部V1を有することが望ましい。その結果、配線基板3に熱が印加されて反りが生じた場合、屈曲部V1のばね効果により、第3充填部19cが平面方向に沿って伸びるように変形しやすくなり、第1無機絶縁層11aに印加される引っ張り応力をより効果的に低減することができる。
 また、第3充填部19cは無機絶縁材料により形成された第3フィラー粒子から成る第3フィラーを有しており、該第3フィラーは第1樹脂層10aに含まれる第1フィラー12よりも含有量が少ないことが望ましい。その結果、第3充填部19cにおける樹脂材料の含有量を高め、第3充填部19cによる第1無機絶縁層11aのクラック低減効果を高めることができる。この第3充填部19cにおける第3フィラー12の含有量は、例えば0体積%以上10体積%以下に設定されており、第1樹脂層10Aにおける第1フィラー12の含有量の例えば0%以上30%以下に設定されている。
 なお、第2樹脂層10b上に配された第2無機絶縁層11bについても、図13Bに示すように、第1無機絶縁層11aと同様の構造を有している。また、第2無機絶縁層11bにおいて、空隙Vには、第2樹脂層10bの一部が充填されている(第4充填部19d)。
 上述した本実施形態の第1及び第2無機絶縁層11a、11bは、以下のようにして形成することができる。
 (1B)図14Aに示すように、第1実施形態における(2)の工程にて、第3樹脂層10cと金属箔14xとを有する樹脂付き金属箔を準備し、図14B,図14Cに示すように、第3樹脂層10cの一主面に無機絶縁ゾル11xを塗布する。
 ここで、無機絶縁ゾル11xの固形分としては、第1無機絶縁粒子13aを20体積%以上40体積%以下含み、第2無機絶縁粒子13bを60体積%以上80体積%以下含むものを用いる。
 樹脂付き金属箔は、金属箔14xにバーコーター、ダイコーター、カーテンコーターなどを用いて樹脂ワニスを塗布し、乾燥することにより、形成することができる。本工程にて形成された第3樹脂層10cは、例えばBステージ又はCステージである。
 (2B)図15Aに示すように、第1実施形態における(3)の工程にて、無機絶縁ゾル11xの溶剤を蒸発させる。
 ここで、無機絶縁ゾル11xは、粒径が0.5μm以上の第2無機絶縁粒子13bを60体積%以上含ませると、第2無機絶縁粒子13b同士が互いに接近し、この第2無機絶縁粒子13bに取り囲まれた領域が数多く形成される。この状態で第2無機絶縁粒子13b間の間隙に充填された溶剤を蒸発させると、該間隙内で第1無機絶縁粒子13aの収縮が起きて、空隙Vが形成される。その結果、第1無機絶縁粒子13a及び第2無機絶縁粒子13bに取り囲まれた空隙Vを形成することができる。
 また、粒径が0.5μm以上の第2無機絶縁粒子13bを60体積%以上含ませると、第2無機絶縁粒子13b同士が近接しやすい。一方、溶剤は第2無機絶縁粒子13b同士の対向領域に残留しやすく、該残留した溶剤中には多くの第1無機絶縁粒子13aが含まれている。そして、残留した溶剤を蒸発させると、溶剤の蒸発に伴って溶剤中に含まれていた第1無機絶縁粒子13aが第2無機絶縁粒子の対向領域で凝集する。その結果、第2無機絶縁粒子13b同士の間に第1無機絶縁粒子13aを介在させることができる。第1無機絶縁粒子13aを良好に第2無機絶縁粒子13b同士の間に介在させるには、無機絶縁ゾル11xの固形分は、第1無機絶縁粒子13aを20体積%以上含むことが望ましい。
 また、第2無機絶縁粒子13bを含む領域と比較して、第1無機絶縁粒子13aを含む領域にて溶剤が多く蒸発して大きく収縮するため、第3突出部18cが形成される。
 なお、第1無機絶縁粒子13a若しくは第2無機絶縁粒子13bの粒径若しくは含有量、無機絶縁ゾル11xの溶剤の種類若しくは量、乾燥時間、乾燥温度、乾燥時の風量若しくは風速、又は、乾燥後の加熱温度若しくは加熱時間を適宜調整することにより、空隙Vを所望の形状に形成することができる。
(3B)第1実施形態における(4)の工程において、無機絶縁ゾル11xの加熱温度を、溶剤の沸点以上第3樹脂層10cの熱分解開始温度未満に設定する。
 その結果、第3樹脂層10cの特性低下を抑制することができる。なお、第3樹脂層10cがエポキシ樹脂から成る場合、その熱分解開始温度は280℃程度である。また、熱分解開始温度は、ISO11358:1997に準ずる熱重量測定において、樹脂の質量が5%減少する温度である。
 (4B)図15Bに示すように、第1実施形態における(6)の工程にて、加熱加圧の際に第1樹脂層10aの一部を空隙Vに充填する。また同様に、第1実施形態における(10)の工程にて、加熱加圧の際に第2樹脂層10bの一部を空隙Vに充填する。
 以上のようにして、本実施形態の第1及び第2無機絶縁層11a、11bを形成することができる。
 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。
 上述した実施形態においては、本発明を配線基板に適用した例について説明したが、配線基板に限らず、上述した第1無機絶縁粒子と第2無機絶縁粒子を含んだ無機絶縁層を有する全ての構造体に適用可能である。例えば、本発明は、携帯電話等の電子機器の筐体にも適用可能である。この場合、無機絶縁層は筐体を保護する耐摩耗性の保護膜として用いられる。また、本発明は、自動車や家屋に用いられる窓にも使用可能である。この場合、無機絶縁層は窓表面を被覆す透光性の耐摩耗性皮膜として使用することができ、その結果、窓材料表面の傷によって透明性が低減することを抑制できる。また、本発明は、ダイキャストに用いる金型にも適用可能である。この場合、無機絶縁層は、金型表面を被覆する耐摩耗性皮膜もしくは絶縁膜として使用することができる。また、特に第3実施形態における無機絶縁層は、樹脂繊維等で形成したフィルター表面を被覆するフィルター用多孔体として使用できる。この場合、第3実施形態における無機絶縁層は、ガソリンエンジンの触媒担体やディーゼルエンジン用の粉塵除去フィルターに使用することができる。
 また、上述した本発明の実施形態においては、本発明に係る配線基板の例としてコア基板及び配線層からなるビルドアップ多層基板を挙げたが、本発明に係る配線基板の例としては、ビルドアップ多層基板以外にも、例えば、インターポーザー基板、コアレス基板又はコア基板のみからなる単層基板やセラミック基板、金属基板、金属板を含んだコア基板も含まれる。
 また、上述した本発明の実施形態においては、無機絶縁層に第1無機絶縁粒子及び第2無機絶縁粒子を含んでいたが、無機絶縁層には第1無機絶縁粒子及び第2無機絶縁粒子が含まれていればよく、第1無機絶縁粒子及び第2無機絶縁粒子とは粒径の異なる無機絶縁粒子が無機絶縁層に含ま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、第1無機絶縁粒子が第3無機絶縁粒子及び第4無機絶縁粒子を含んでいたが、第1無機絶縁粒子は第3無機絶縁粒子又は第4無機絶縁粒子のいずれか一方のみを含んでいても構わない。この場合、結合強度の観点から、第3無機絶縁粒子のみを含むことが望ましい。
 また、上述した本発明の実施形態においては、第1樹脂層及び第2樹脂層が熱硬化性樹脂により形成されていたが、第1樹脂層及び第2樹脂層の少なくとも一方、もしくは双方が熱可塑性樹脂により形成されていても構わない。この熱可塑性樹脂としては、例えばフッ素樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂又はポリイミド樹脂等を用いることができる。
 また、上述した本発明の実施形態においては、コア基板及び配線層の双方が無機絶縁層を備えていたが、配線基板はコア基板又は配線層の少なくともいずれか一方が無機絶縁層を備えていれば良い。
 また、上述した本発明の実施形態においては、工程(3)における溶剤の蒸発と工程(4)における溶剤の加熱を別々に行っていたが、工程(3)と工程(4)を同時に行っても構わない。
 また、上述した本発明の実施形態においては、(6)の工程にて未硬化の第2樹脂前駆体シートを第2無機絶縁層上に載置したが、未硬化で液状の第2樹脂層前駆体を第2無機絶縁層に塗布しても構わない。
 また、上述した第1乃至第3の実施形態のコア基板および配線層を如何に組み合わせても構わない。
 さらに、上述した第3の実施形態における第3樹脂層を、第1及び第2実施形態に係る配線基板に追加しても構わない。
 以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は、下記実施例によって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の変更、実施の態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。
 (評価方法)
  金属箔と、無機絶縁粒子からなる第1無機絶縁層と、第1樹脂層と、を備えた積層板を作製し、該積層板を厚み方向に切断して研磨した断面を、電界放出型電子顕微鏡(日本電子製JSM‐7000F)を用いて撮影し、無機絶縁層内部におけるクラックの有無を観察した。
 (積層板の作製条件)
  まず、第1無機絶縁粒子を含む第1無機絶縁ゾル及び第2無機絶縁粒子を含む第2無機絶縁ゾルを準備した。
 第1無機絶縁ゾルとしては、日産化学工業株式会社製「PGM‐ST」、「IPA‐ST‐ZL」、及び「IPA‐ST‐L」のいずれかを用いた。
 また、第2無機絶縁ゾルとしては、扶桑化学工業株式会社製「クォートロンSP‐1B」と、宇部日東化成株式会社製「ハイプレシカFQ N2N」と、のいずれかを用いた。
 次に、第1無機絶縁ゾル及び第2無機絶縁ゾルを所定量に調合し、プラスチック容器に入れ、プラスチックボールを用いて攪拌し、均一に混合した。
 この方法で、試料1~22の無機絶縁ゾルを準備した。試料1~22の無機絶縁ゾルは、固形分として表1に示す粒径及び固形分比(固形分における体積%)の第1無機絶縁粒子及び第2無機絶縁粒子を含み、溶剤を45~71重量%含む。
 次に、試料1~22の無機絶縁ゾルを金属箔上又は樹脂付き金属箔の第3樹脂層上に塗布した。第3樹脂層は、エポキシ樹脂により形成した。
 次に、試料16の無機絶縁ゾルの表面を蓋で覆って20分間放置して、第2無機絶縁粒子を沈降させた。
 次に、温度:150℃、時間:2時間、雰囲気:大気の条件下で、無機絶縁ゾルを加熱するとともに溶剤を蒸発させて、積層シートを作製した。
 次に、未硬化の熱硬化性樹脂を含む第1樹脂前駆体シートの上下面それぞれに積層シートを積層し、時間:1時間、圧力:3MPa、温度:180℃の条件下で、該積層体を加熱加圧することにより、第1樹脂前駆体シートを第1樹脂層にして、積層板を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 (実施例)
  試料1は、図16A及び図16Bに示すように、第1無機絶縁層11a′が形成されており、図16B及び図17Aに示すように、第1無機絶縁粒子13a′が互いに結合している様子が観察された。
 試料5、6は、図17B乃至図18Bに示すように、試料1と比較して、第1無機絶縁層11a′内部における厚み方向に沿ったクラックの伸長が低減していた。また、試料2~4、7~10は、試料5及び6と同様に、試料1と比較して、第1無機絶縁層11a′内部における厚み方向に沿ったクラックの伸長が低減していた。
 また、試料5は、図17B乃至図18Bに示すように、試料6と比較して、第2無機絶縁粒子13b′間におけるクラックの伸長が低減していた。
 試料12は、図19A及び図19Bに示すように、試料5、6と比較して、第2無機絶縁粒子13b′間におけるクラックの伸長が低減していた。また、試料11、13~15は、試料12と同様に、試料5、6と比較して、第2無機絶縁粒子13b′間におけるクラックの伸長が低減していた。
 一方、試料16は、図20A乃至図21Bに示すように、下面側(第1樹脂層10a′側)よりも上面側(金属箔14x′側)に第2無機絶縁粒子13b′を多く含んでいた。また、試料17は、下面側(第1樹脂層10a′側)のみに開口を有し、第1樹脂層10a′の一部が充填された溝部G′が形成されていた。
 試料17は、図22Aに示すように、第1樹脂層10a′の一部が配されていない気泡V′′が形成されていたが、第1樹脂層10a′の一部が配された空隙V′は形成されていなかった。
 試料18~22は、図22B乃至図25Bに示すように、第2無機絶縁粒子13b′同士が第1無機絶縁粒子13a′を介して接着するとともに、厚み方向に沿った断面にて第1無機絶縁粒子13a′及び第2無機絶縁粒子13b′に取り囲まれ、第1樹脂層10a′の一部が配された空隙V′が形成されていた。また、第2無機絶縁粒子13b′の固形分比が増加するにつれて、第1樹脂層10a′の一部が配された空隙V′が増加するとともに大きくなり、形状が複雑なものとなっている。
 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    配線層
 7    基体
 8    スルーホール導体       
 9    絶縁体
 10a  第1樹脂層
 10ax 第1樹脂前駆体シート
 10b  第2樹脂層
 10bx 第2樹脂前駆体シート
 11a  第1無機絶縁層
 11b  第2無機絶縁層
 11x  無機絶縁ゾル
 12   フィラー
 13a  第1無機絶縁粒子
 13b  第2無機絶縁粒子
 13c  第3無機絶縁粒子
 13d  第4無機絶縁粒子
 14   導電層
 14x  金属箔
 15   ビア導体
 16   積層シート
 17a  第1無機絶縁部
 17b  第2無機絶縁部
 18a  第1突出部
 18b  第2突出部
 18c  第3突出部
 19a  第1充填部
 19b  第2充填部
 19c  第3充填部
 19d  第4充填部
 20a  幅広部
 20b  幅狭部
 G    溝部
 O    開口
 V    空隙
 D    凹部

Claims (14)

  1.  互いに結合した第1無機絶縁粒子と、該第1無機絶縁粒子よりも粒径が大きく、前記第1無機絶縁粒子を介して互いに接着した第2無機絶縁粒子と、を有する無機絶縁層を備えたことを特徴とする構造体。
  2.  請求項1に記載の構造体において、
     前記第1無機絶縁粒子の粒径は、3nm以上110nm以下であり
     前記第2無機絶縁粒子の粒径は、0.5μm以上5μm以下であることを特徴とする構造体。
  3.  請求項2に記載の構造体において、
     前記第1無機絶縁粒子及び前記第2無機絶縁粒子は、アモルファス状態であることを特徴とする構造体。
  4.  請求項2に記載の構造体において、
     前記第1無機絶縁粒子は、粒径が3nm以上15nm以下に設定された第3無機絶縁粒子と、粒径が35nm以上110nm以下に設定された第4無機絶縁粒子と、を更に有し、
     前記第3無機絶縁粒子及び第4無機絶縁粒子は、前記第2無機絶縁粒子同士の間に配されていることを特徴とする構造体。
  5.  請求項4に記載の構造体において、
     前記第4無機絶縁粒子同士は、前記第3無機絶縁粒子を介して互いに接着していることを特徴とする構造体。
  6.  請求項5に記載の構造体において、
     前記第2無機絶縁粒子及び前記第4無機絶縁粒子は、前記第3無機絶縁粒子を介して互いに接着していることを特徴とする構造体。
  7.  請求項1に記載の構造体において、
     導電層を更に備え、
     前記無機絶縁層は、第1無機絶縁部と、第1無機絶縁部よりも前記導電層に近接する第2無機絶縁部と、を有し、前記第2無機絶縁部の前記第2無機絶縁粒子の含有量は、前記第1無機絶縁部の前記第2無機絶縁粒子の含有量よりも多いことを特徴とする構造体。
  8.  請求項1に記載の構造体において、
     導電層を更に備え、
     前記無機絶縁層は、第1無機絶縁部と該第1無機絶縁部よりも前記導電層に隣接した前記第2無機絶縁部とからなり、前記第2無機絶縁部は前記第2無機絶縁粒子を有し、前記第1無機絶縁部は、前記第2無機絶縁粒子を有しないことを特徴とする構造体。
  9.  請求項8に記載の構造体において、
     前記第2無機絶縁部は、前記第1無機絶縁部に向って突出した、前記第2無機絶縁粒子を含む第1突出部を有することを特徴とする構造体。
  10.  請求項1に記載の構造体において、
     前記無機絶縁層の一主面上に設けられた樹脂層と、を更に備え、
     前記無機絶縁層は、前記一主面に開口を有する溝部を備え、前記溝部には、前記樹脂層の一部が配されていることを特徴とする構造体。
  11.  請求項1に記載の構造体において、
     前記無機絶縁層上に樹脂層を更に備え、
     前記無機絶縁層は、空隙を有し、前記樹脂層は、その一部が前記空隙内に配されていることを特徴とする構造体。
  12.  請求項11に記載の構造体において、
     前記無機絶縁層は、前記空隙に向って突出した、前記第2無機絶縁粒子を含む第2突出部を有することを特徴とする構造体。
  13.  請求項1に記載の構造体において、
     前記無機絶縁層上に樹脂層を更に備え、
     前記無機絶縁層は、前記樹脂層に向って突出した、前記第2無機絶縁粒子を含む第3突出部を有することを特徴とする構造体。
  14.  第1無機絶縁粒子及び該第1無機絶縁粒子よりも粒径が大きい第2無機絶縁粒子を含む無機絶縁ゾルを塗布する工程と、
     前記第1無機絶縁粒子及び前記第2無機絶縁粒子を、前記第1無機絶縁粒子の結晶化開始温度未満及び前記第2無機絶縁粒子の結晶化開始温度未満の温度で加熱して、前記第1無機絶縁粒子を互いに結合させるとともに、前記第1無機絶縁粒子を介して前記第2無機絶縁粒子を互いに結合させる工程と、
     を備えたことを特徴とする構造体の製造方法。
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