JP2013214568A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半田接合部の応力に対する耐圧性及び長期信頼性が高められる配線基板等を提供する。
【解決手段】配線基板組立体１は、絶縁層１２及び配線層１３を含む複数の絶縁基板１１と、絶縁基板１１上に形成されたパッド１５とを含む配線基板２と、パッド１５上に半田バンプ１６で接合する半導体部品３とを有する。配線基板２は、厚さが絶縁層１２よりも薄く、熱膨張係数が配線層１３及び絶縁層１２の熱膨張係数よりも小さく、高ヤング率の補強部材４０を内蔵した。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。

近年、携帯電話機やノートパーソナルコンピュータ（以下、単にＰＣと称する）等の市場では、様々な電子機器が出回っている。しかしながら、信頼性の配慮がされていない電子機器では、機器使用時の発熱による熱応力歪や外部圧力等による機械的応力が生じた場合、搭載されている配線基板に応力が加わり、配線基板と半導体部品との間を接合する半田接合部に接続不良が生じる。

特に、ノートＰＣや携帯電話機等の携帯型電子機器では、持ち運びや操作環境により外部応力に常にさらされる。外部応力は、電子機器内の配線基板に伝播して配線基板を変形させる場合がある。そして、配線基板の変形は、配線基板に実装される半導体部品との半田接合部に悪影響を及ぼし、半田接合部の剥離を引き起こす場合がある。そして、半田接合部の剥離は、配線基板と半導体部品との間の電気的な接続不良を引き起こす場合があるため、長期信頼性の低下に繋がる。

携帯型電子機器では、特に外部圧力によって配線基板が変形し易く、配線基板の変形応力が半導体部品の実装構造に伝わり易い。そこで、配線基板と半導体部品との間の半田接合部等の実装構造の耐圧性及び長期信頼性を高めるため、配線基板自体を補強して変形し難くすることが知られている。

また、配線基板は、半導体部品との間を半田接合部で電気的に接続する。更に、接続信頼性を確保するために、配線基板では、配線基板と半導体部品との間にエポキシ樹脂等のアンダーフィル材を充填して配線基板と半導体部品との間の半田接合部を周囲から補強した。その結果、配線基板では、半田接合部の応力に対する耐圧性及び長期信頼性を高めた。

しかしながら、半田接合部がアンダーフィル材で補強された場合、例えば、接続不良発生時に配線基板から半導体部品を取り外す際の作業負担が大きくなる。

そこで、アンダーフィル材を用いずに、配線基板と半導体部品との間の半田接合部の応力に対する耐圧性及び長期信頼性を改善し、接続不良発生時に配線基板から半導体部品を簡単に取り外せる、耐圧性及びリペア性に優れた実装構造の開発が望まれている。

そこで、近年の配線基板では、四角形状の半導体部品が実装するＢＧＡ（Ball Grid Array）実装面の裏面に補強部材が配置されることで、半田接合部の応力に対する耐圧性を高くして長期信頼性を高めた。

特開２００７−８８２９３号公報 特開平１１−４０６８７号公報 特開平０２−０７９４５０号公報 特開平１０−５６１１０号公報 特開平１０−１５０１１７号公報 特開２００１−２９８２７２号公報 特開２００８−１５９８５９号公報 特開２０１１−２５８８３６号公報

しかしながら、近年の配線基板では、配線基板の表面及び裏面に対する実装部品の高密度化に伴って、補強部材を配置するためのスペースを確保するのは困難である。従って、配線基板と半導体部品との間を接合する半田接合部の応力に対する耐圧性が低下して長期信頼性も低下してしまう。

一つの側面では、半田接合部の応力に対する耐圧性及び長期信頼性が高められる配線基板及び配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

開示の態様は、少なくとも一層の絶縁層を有する絶縁基板と、前記絶縁基板に保持され、配線が形成された配線層と、前記絶縁基板の厚さの範囲内に配置され、熱膨張係数が前記配線及び前記絶縁基板の熱膨張係数よりも小さい拘束部材とを有することを特徴とする。

開示の態様では、半田接合部の応力に対する耐圧性及び長期信頼性が高められる。

図１は、実施例１の配線基板組立体の一例を示す略断面図である。 図２は、実施例１の配線基板組立体内の補強部材の配置関係の一例を示す説明図である。 図３Ａは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図３Ｂは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図３Ｃは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図３Ｄは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図４は、実施例２の配線基板組立体の一例を示す略断面図である。 図５は、実施例３の配線基板組立体の一例を示す略断面図である。 図６は、実施例３の配線基板組立体内の補強部材の配置関係の一例を示す説明図である。 図７Ａは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図７Ｂは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図７Ｃは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図７Ｄは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図８Ａは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図８Ｂは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図８Ｃは、配線基板の製造工程の一例を示す説明図である。 図９は、実施例４の配線基板組立体の一例を示す略断面図である。 図１０は、半田バンプの応力に対する耐圧性の構造シミュレーション結果の一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示する配線基板及び配線基板の製造方法の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１は、実施例１の配線基板組立体の一例を示す略断面図である。図１に示す配線基板組立体１は、配線基板２と、半導体部品３と、受動素子４とを有する。半導体部品３は、半導体チップ３１と、複数の電極３２とを有するＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージである。尚、半導体部品３には、例えば、ＭＣＰ（Multi Chip Package）タイプやＣＳＰ（Chip Size Package）タイプ等がある。受動素子４は、例えば、コンデンサや抵抗素子等である。配線基板２の表面２１には、例えば、半導体部品３が実装される。また、配線基板２の裏面２２には、例えば、受動素子４が実装される。尚、配線基板２の表面２１及び裏面２２には高密度の部品実装が可能となる。

配線基板２は、複数の絶縁基板１１が積層された多層型の配線基板である。各絶縁基板１１は、絶縁層１２と、配線層１３とを有する。絶縁層１２は、例えば、ガラスエポキシ樹脂等のＦＲ４（Flame Retardant Type 4）で形成される。配線層１３は、例えば、銅箔で形成される。配線基板２は、異なる配線層１３と配線層１３との間の層間を電気的に接続するビア１４を有する。尚、ビア１４は、その内周壁面に銅メッキが施されることで、配線層１３と配線層１３との間を電気的に接続する。また、配線基板２の表面２１、すなわちＢＧＡ実装面側の配線層１３には、半導体部品３側の電極３２と接続する複数のパッド１５が形成してある。半導体部品３は、その電極３２が配線基板２のＢＧＡ実装面上のパッド１５に半田バンプ１６で接合されることで、配線基板２と電気的に接続する。

また、配線基板２には、複数の絶縁基板１１の基板積層方向に直線上に延びる位置に凹部２０が形成される。配線基板２は、補強部材４０が凹部２０内に配置されることで補強部材４０を内蔵する。補強部材４０は拘束部材である。補強部材４０の厚さＭ１は、絶縁基板１１の総厚よりも薄く、絶縁基板１１の材料の絶縁体に内包される。また、補強部材４０の厚さＭ１は、配線基板２の厚さＭ２よりも薄い。補強部材４０の材質は、絶縁層１２及び配線層１３の材質よりも高ヤング率で熱膨張係数が小さい、例えば、アルミナ等である。

図２は、実施例１の配線基板組立体１内の補強部材４０の配置関係の一例を示す説明図である。配線基板２の凹部２０は、四角形状の半導体部品３の四隅の各角部３３（３３Ａ〜３３Ｄ）にある電極３２と接触するパッド１５の下部に形成される。そして、配線基板２内の各凹部２０には、補強部材４０が配置される。

次に実施例１の配線基板組立体１の配線基板２の製造工程について説明する。図３Ａ〜図３Ｃは、実施例１の配線基板組立体１の配線基板２の製造工程の一例を示す説明図である。図３Ａに示す製造工程では、複数の絶縁基板１１を積層することで、多層型の配線基板２を形成する。図３Ｂに示す製造工程では、レーザ等で配線基板２の表面２１の所定箇所に凹部２０を穿孔する。尚、所定箇所は、半導体部品３を配線基板２に実装する際に当該半導体部品３の四隅の角部３３にある電極３２が接触するパッド１５の下部である。

図３Ｃに示す製造工程では、配線基板２に形成された凹部２０に補強部材４０を配置する。更に、図３Ｄに示す製造工程では、配線基板２に形成された凹部２０に補強部材４０を配置した後、凹部２０内の補強部材４０の表面を覆うように絶縁基板１１を積層する。その結果、製造工程では、単一の補強部材４０を内蔵した配線基板２が完成したことになる。

実施例１の配線基板２は、半導体部品３の四隅の電極３２と半田バンプ１６で接合するパッド１５の下部の凹部２０に、絶縁層１２及び配線層１３と比較して高ヤング率で、熱膨張係数が小さい補強部材４０を内蔵した。その結果、配線基板組立体１は、配線基板２内に補強部材４０を内蔵したので、配線基板２の裏面２２に補強部材を実装するスペースが不要となるため、高密度の部品実装が可能となる。

また、実施例１の配線基板組立体１では、補強部材４０が絶縁層１２及び配線層１３と比較して高ヤング率で、熱膨張係数が小さい材質であるため、半導体部品３の四隅の電極３２に対応した配線基板２側のパッド１５付近が硬くなる。配線基板２側のパッド１５付近が硬くなるため、当該パッド１５と接合する半田バンプ１６に対する応力を抑制できる。その結果、配線基板組立体１は、半田バンプ１６の応力に対する耐圧性を高めて長期信頼性が高められる。

また、実施例１の配線基板組立体１では、絶縁層１２の熱膨張係数が半導体部品３の熱膨張係数よりも大きいため、半導体部品３の熱の影響を抑制できる。

尚、実施例１の配線基板２では、複数の絶縁基板１１で形成された凹部２０に単一の補強部材４０を配置したが、単一の補強部材４０に限定されるものではなく、複数の補強部材で構成しても良く、この場合の実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。

図４は、実施例２の配線基板組立体１Ａの一例を示す略断面図である。尚、図１に示す配線基板組立体１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図４に示す配線基板２Ａには、表面２１側の絶縁基板１１と裏面２２側の絶縁基板１１との間の中間の複数の絶縁基板１１内の絶縁層１２毎に凹部２０Ａが形成される。各凹部２０Ａには、補強部材４０Ａが配置される。補強部材４０Ａの厚さＭ３は、絶縁層１２の厚さＭ４よりも薄い。補強部材４０Ａの材質は、絶縁層１２及び配線層１３の材質よりも高ヤング率で、熱膨張係数が小さい、例えば、アルミナ等である。

実施例２の配線基板２Ａは、半導体部品３の四隅の電極３２と半田バンプ１６で接合するパッド１５の下部の各凹部２０Ａに、絶縁層１２及び配線層１３と比較して高ヤング率で、熱膨張係数の小さい材質の補強部材４０Ａを内蔵した。その結果、配線基板組立体１Ａは、中間の絶縁基板１１内の各絶縁層１２内に補強部材４０Ａを内蔵したので、配線基板２Ａの裏面２２に補強部材を実装するスペースが不要となるため、高密度の部品実装が可能となる。

更に、実施例２の配線基板組立体１Ａでは、中間の絶縁基板１１内の各絶縁層１２内に補強部材４０Ａを内蔵したので、半導体部品３の四隅の電極３２に対応した配線基板２Ａ側のパッド１５付近が硬くなる。配線基板２Ａ側のパッド１５付近が硬くなるため、当該パッド１５と接合する半田バンプ１６に対する応力を分散化して抑制できる。その結果、配線基板組立体１Ａは、半田バンプ１６の応力に対する耐圧性を高めて長期信頼性が高められる。

しかも、実施例２の配線基板２Ａは、中間の絶縁基板１１内の絶縁層１２内に補強部材４０Ａを内蔵し、補強部材４０Ａが配線層１３に干渉しない構成とした。補強部材４０の厚さは、一層あたりの絶縁層１２の厚さより薄く、当該絶縁層１２の絶縁体に内包される。従って、配線基板２Ａを備えた配線基板組立体１Ａでは、複数の配線層１３に干渉して単一の補強部材４０を配線基板２内に内蔵した配線基板組立体１と比較して、配線基板２Ａ内の配線の自由度が高められる。しかも、単一の補強部材４０内に貫通する導通孔を形成する製造工程では、事前に補強部材４０に導通孔を形成しておく必要がある。これに対して、実施例２の配線基板２Ａでは、補強部材４０Ａの厚さが薄く、前述したビア１４を形成する方法で補強部材４０Ａ内に導通孔が簡単に形成できる。従って、配線の自由度が高められる。なお、補強部材４０の表面が、絶縁層１２と配線層１３との境界面と同一面内にあってもよく、補強部材４０と配線層１３とが干渉することはない。この形態においては、補強部材４０が電気的絶縁体であれば、補強部材４０上に配線が形成されても電気的特性に影響は少ない。

更に、配線基板組立体１Ａは、絶縁層１２内の凹部２０Ａに補強部材４０Ａを配置したので、単一の補強部材４０を配置した配線基板組立体１と比較して、補強部材４０Ａと絶縁層１２との間に局所的に発生する歪みを補強部材４０Ａの枚数分に分散できる。その結果、配線基板組立体１Ａは、補強部材４０Ａと絶縁層１２との間に局所的に発生する歪みの影響を最小限に抑制できる。

尚、実施例２の配線基板２Ａでは、中間の絶縁基板１１内の絶縁層１２内に補強部材４０Ａを内蔵したが、補強部材４０Ａと絶縁層１２との間で熱膨張係数の差が生じる。例えば、補強部材４０Ａにアルミナを使用した場合、熱膨張係数が約７×１０^-6／℃である。これに対し、配線基板２Ａの絶縁層１２にＦＲ４を使用した場合、ＸＹ方向の熱膨張係数が約１５×１０^-6／℃、Ｚ方向の熱膨張係数が約５０×１０^-6／℃である。従って、補強部材４０Ａと絶縁層１２との間の熱膨張係数の差は大きく、使用環境の変化等で温度変化が生じた場合、補強部材４０Ａ及び絶縁層１２の伸び量が夫々大きく異なる。そこで、補強部材４０Ａと絶縁層１２との間の熱膨張係数の差を吸収する緩衝部材を配置するようにしても良く、この場合の実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。

図５は、実施例３の配線基板組立体１Ｂの一例を示す略断面図、図６は、実施例３の配線基板組立体１Ｂ内の補強部材４０Ｂの配置関係の一例を示す説明図である。尚、図４に示す配線基板２Ａと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図５に示す配線基板２Ｂには、中間の絶縁基板１１内の絶縁層１２内に凹部２０Ｂが形成される。各凹部２０Ｂには、補強部材４０Ｂが配置される。更に、配線基板２Ｂには、図６に示す通り、補強部材４０Ｂと凹部２０Ｂの内壁面（絶縁層１２）との間に低ヤング率の緩衝部材１７が配置される。尚、緩衝部材１７は、例えば、耐熱のシリコンゴム等である。緩衝部材１７は、補強部材４０Ｂ及び絶縁層１２の伸び量の差を吸収する。

次に実施例３の配線基板組立体１Ｂ内の配線基板２Ｂの製造工程について説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、配線基板２Ｂの製造工程の一例を示す説明図である。図８Ａ〜図８Ｃは、配線基板２Ｂの製造工程の一例を示す説明図である。図７Ａに示す製造工程では、絶縁層１２のプリプレグ１２Ａに配線層１３の銅箔１３Ａを貼り合せる。図７Ｂに示す製造工程では、レーザ等でプリプレグ１２Ａの所定箇所に凹部２０Ｂを穿孔する。尚、所定箇所は、半導体部品３を配線基板２に実装する際に当該半導体部品３の四隅の角部３３にある電極３２が接触するパッド１５の下部である。

図７Ｃに示す製造工程では、プリプレグ１２Ａに形成された凹部２０Ｂ内に緩衝部材１７となる低ヤング率の接着剤を塗布した後、凹部２０Ｂに高ヤング率の補強部材４０Ｂを配置して接着する。図７Ｄに示す製造工程では、凹部２０Ｂ内に高ヤング率の補強部材４０Ｂを接着した後、表面２１側に銅箔１３Ａを貼着してプレス加工で一体化する。

図８Ａに示す製造工程では、レジスト印刷で配線基板２Ｂの銅箔１３Ａをエッチングして必要箇所にビア１４を形成することで絶縁基板１１が完成したことになる。図８Ｂに示す製造工程では、絶縁基板１１上にプリプレグ１２Ａを貼着して、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ及び図８Ａの工程を繰り返す。その結果、複数の絶縁基板１１が積層されたことになる。

図８Ｃに示す製造工程では、複数の絶縁基板１１を積層することで多層の配線基板２Ｂが完成したことになる。その結果、中間の絶縁基板１１内の絶縁層１２内の凹部２０Ｂには、緩衝部材１７及び補強部材４０Ｂが配置されたことになる。緩衝部材１７は、補強部材４０Ｂと絶縁層１２との間に配置されるため、補強部材４０Ｂと絶縁層１２との間の熱膨張係数の差を吸収し、環境温度の変化等で補強部材４０Ｂ及び絶縁層１２の伸び量の差を吸収できる。

実施例３の配線基板２Ｂには、中間の絶縁基板１１の絶縁層１２内に形成された凹部２０Ｂ内に補強部材４０Ｂが配置され、補強部材４０Ｂと絶縁層１２との間に緩衝部材１７が配置される。更に、緩衝部材１７は、補強部材４０Ｂと絶縁層１２との間の熱膨張係数の差で生じる補強部材４０Ｂ及び絶縁層１２の伸び量の差を吸収できる。

実施例３の配線基板２Ｂでは、半導体部品３の四隅の電極３２と半田バンプ１６で接合するパッド１５の下部の各凹部２０Ｂに、絶縁層１２及び配線層１３と比較して高ヤング率で、熱膨張係数の小さい材質の補強部材４０Ｂを内蔵した。その結果、配線基板組立体１Ｂは、中間の絶縁基板１１内の各絶縁層１２内に補強部材４０Ｂを内蔵したので、配線基板２Ｂの裏面２２に補強部材を実装するスペースが不要となるため、高密度の部品実装が可能となる。

更に、実施例３の配線基板組立体１Ｂでは、中間の絶縁基板１１内の各絶縁層１２内に補強部材４０Ｂを内蔵したので、半導体部品３の四隅の電極３２に対応した配線基板２Ａ側のパッド１５付近が硬くなる。従って、配線基板２Ａ側のパッド１５付近が硬くなるため、当該パッド１５と接合する半田バンプ１６に対する応力を分散化して抑制できる。その結果、配線基板組立体１Ｂは、半田バンプ１６の応力に対する耐圧性を高めて長期信頼性を高められる。

しかも、実施例３の配線基板２Ｂは、中間の絶縁基板１１内の絶縁層１２内に補強部材４０Ｂを内蔵し、補強部材４０Ｂが配線層１３に干渉しない構成とした。従って、配線基板組立体１Ｂでは、複数の配線層１３に干渉して単一の補強部材４０を配線基板２内に内蔵した配線基板組立体１と比較して、配線基板２Ｂ内の配線の自由度が高められる。しかも、単一の補強部材４０内に貫通する導通孔を形成する工程では、事前に補強部材４０に導通孔を形成しておく必要がある。これに対して、実施例３の配線基板２Ｂでは、補強部材４０Ｂの厚さが薄く、前述したビア１４を形成する方法で補強部材４０Ｂ内に導通孔が簡単に形成できる。従って、配線の自由度が高められる。

尚、上記実施例３の配線基板２Ｂでは、補強部材４０Ｂと絶縁層１２との間の緩衝部材１７として低ヤング率のシリコンゴムを使用したが、例えば、湿気を考慮しながら空洞等にしても良い。

また、前述した実施例２の配線基板２Ａでは、絶縁基板１１の絶縁層１２内に補強部材４０Ａを配置したが、絶縁基板１１の配線層１３の内、配線層１３と非導通の銅箔１３Ａの配線を補強部材として使用しても良い。そこで、この場合の実施の形態につき、実施例４として以下に説明する。

図９は、実施例４の配線基板組立体１Ｃの一例を示す略断面図である。尚、図４に示す配線基板１Ａと同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。図９に示す配線基板２Ｃでは、表面２１側の絶縁基板１１と裏面２２側の絶縁基板１１との間の中間の複数の絶縁基板１１内の配線層１３毎に、配線層１３として非導通の銅箔配線１３Ｂをレジストで残して補強部材４０Ｃとして代用した。尚、非導通の銅箔配線１３Ｂとは、配線層１３として使用せず、配線層１３と導通しない非導通の配線である。補強部材４０Ｃは、銅箔配線１３Ｂであるため、絶縁層１２の材質よりも高ヤング率で熱膨張係数が小さい材質である。補強部材４０Ｃが銅箔配線１３Ｂの場合、その熱膨張係数は、約１７×１０^-6／℃である。これに対して、絶縁層１２がＦＲ４の場合、その熱膨張係数は、約１５×１０^-6／℃である。補強部材４０Ｃと絶縁層１２との間の熱膨張係数の差は小さい。

実施例４の配線基板２Ｃでは、半導体部品３の四隅の電極３２と半田バンプ１６で接合するパッド１５の下部の中間の絶縁基板１１内の配線層１３で残した、非導通の銅箔配線１３Ｂを補強部材４０Ｃとして代用した。その結果、配線基板２Ｃは、非導通の銅箔配線１３Ｂを補強部材４０Ｃとして代用したので、半導体部品３の四隅の電極３２に対応した配線基板２Ｃ側のパッド１５付近が硬くなる。従って、配線基板２Ｃ側のパッド１５付近が硬くなるため、パッド１５と接合する半田バンプ１６に対する応力を分散化して抑制できる。その結果、配線基板組立体１Ｃは、半田バンプ１６の応力に対する耐圧性を高めて長期信頼性が高められる。

実施例４の配線基板組立体１Ｃは、補強部材４０Ｃを配線基板２Ｃ内に内蔵したので、配線基板２Ｃの裏面２２に補強部材を実装するスペースが不要となるため、高密度の部品実装が可能となる。

次に実施例１〜実施例４まで配線基板組立体１（１Ａ、１Ｂ，１Ｃ）の半田バンプ１６の応力に対する耐圧性の構造シミュレーションを実行した。図１０は、半田バンプ１６の応力に対する耐圧性の構造シミュレーション結果の一例を示す説明図である。尚、シミュレーションの条件として、半導体部品３の形状は、２３ｍｍ角の正方形とする。絶縁基板１１は、厚さ１．０ｍｍの１１０ｍｍ角の正方形とし、ＦＲ４で構成する。半田バンプ１６は直径０．４ｍｍ、厚さ０．４ｍｍとし、ＳＡＣ（SnAgCu）半田で構成する。半田バンプ１６のピッチ間隔は０．８ｍｍとする。補強部材４０の形状は、３．５ｍｍ角の正方形とする。

これらシミュレーション条件の下、４Ｋｇの外力を配線基板組立体１の配線基板２に加え、その応力が半導体部品３の四隅の角部３３の電極３２と接合する半田バンプ１６に伝播するように設定し、四隅の半田バンプ１６に対して応力を観察した。この条件下で、半田バンプ１６に対して許容できる目標のバンプ応力は８００ＭＰａ以下とした。

図１０においてシミュレーションＮｏ．１は、補強部材無しの配線基板組立体のシミュレーション結果である。半導体部品３の四隅の半田バンプ１６に伝播した各応力は次の通りである。第１の角部３３Ａのバンプ応力は１２５７．０Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は１３１４．０Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は１０４６．０Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は１０７６．０ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．１の配線基板組立体のバンプ応力の平均値は、１１７３．３Ｍｐａとなる。

シミュレーションＮｏ．２は、厚さ１ｍｍのＳＵＳの補強部材を配線基板の裏面に配置した配線基板組立体のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は５９４．８Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は６１８．４Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は６５０．３Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は５８１．６ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．２の配線基板組立体のバンプ応力の平均値は、６１１．３Ｍｐａのため、目標８００Ｍｐａ以下に抑制できる。

シミュレーションＮｏ．３は、厚さ０．２５ｍｍのＳＵＳの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心部位に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は９６０．６Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は９７２．７Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は９２２．６Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は９４９．２ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．３の配線基板組立体１のバンプ応力の平均値は、９５１．３Ｍｐａである。

シミュレーションＮｏ．４は、厚さ０．５０ｍｍのＳＵＳの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心部位に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は７８５．２Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は６９２．２Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は７８３．４Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は７７４．０ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．４の配線基板組立体１のバンプ応力の平均値は、７５８．７Ｍｐａのため、目標８００ＭＰａ以下に抑制できる。尚、シミュレーションＮｏ．４の配線基板組立体１では、シミュレーションＮｏ．２の配線基板組立体に比較して補強部材が半分の厚さで目標８００Ｍｐａ以下に抑制できる。

シミュレーションＮｏ．５は、厚さ０．７５ｍｍのＳＵＳの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心部位に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は５７０．５Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は５８８．１Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は５８２．１Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は５４８．２ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．５の配線基板組立体１のバンプ応力の平均値は、５７２．２Ｍｐａのため、目標８００Ｍｐａ以下に抑制できる。しかも、配線基板の裏面に補強部材を配置した配線基板組立体のシミュレーションＮｏ．２に比較しても応力抑制効果が得られる。

シミュレーションＮｏ．６は、厚さ０．２５ｍｍのアルミナの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心部位に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は８７８．６Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は８４９．０Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は１１２４．０Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は８９６．６ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．６の配線基板組立体１のバンプ応力の平均値は、９３７．１Ｍｐａである。

シミュレーションＮｏ．７は、厚さ０．５０ｍｍのアルミナの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心部位に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は６７５．１Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は７３７．７Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は６７３．５Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は７６５．８ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．７の配線基板組立体１のバンプ応力の平均値は、７１３．０Ｍｐａのため、目標８００ＭＰａ以下に抑制できる。

シミュレーションＮｏ．８は、厚さ０．７５ｍｍのアルミナの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心部位に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は４５２．０Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は４６２．３Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は４６０．１Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は４３４．４ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．８の配線基板組立体１のバンプ応力の平均値は、４５２．２Ｍｐａのため、目標８００ＭＰａ以下に抑制できる。

シミュレーションＮｏ．９は、厚さ０．２５ｍｍのアルミナの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心位置から裏面２２側の方向へ０．２５ｍｍ離間した位置に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は８９９．９Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は９６９．２Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は９９６．０Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は８８１．２ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．９の配線基板組立体１のバンプ応力の平均値は、９３６．６Ｍｐａである。

シミュレーションＮｏ．１０は、厚さ０．２５ｍｍのアルミナの単一の補強部材４０を配線基板２内の中心位置から表面２１側の方向へ０．２５ｍｍ離間した位置に内蔵した配線基板組立体１のシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は７６１．０Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は７４３．６Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は７２４．９Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は７８４．０ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．１０の配線基板組立体１の各バンプ応力の平均値は、７５３．４Ｍｐａのため、目標８００ＭＰａ以下に抑制できる。

シミュレーションＮｏ．１１は、厚さ０．１ｍｍのアルミナの５個の補強部材４０Ａを配線基板２Ａ内に均等配置した実施例２の配線基板組立体１Ａのシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は５００．７Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は５８６．７Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は５７１．９Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は５９５．７ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．１１の配線基板組立体１Ａのバンプ応力の平均値は、５６３．８Ｍｐａのため、目標８００ＭＰａ以下に抑制できる。

シミュレーションＮｏ．１２は、厚さ０．１ｍｍのアルミナの５個の補強部材４０Ｂを配線基板２Ｂ内に均等配置した。更に、シミュレーションＮｏ．１２は、絶縁層１２と補強部材４０Ｂとの間に５Ｍｐａのシリコンゴムの緩衝部材１７を配置した実施例３の配線基板組立体１Ｂのシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は５４４．４Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は５１１．７Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は６５２．９Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は４２０．５ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．１２の配線基板組立体１Ｂのバンプ応力の平均値は、４１７．４Ｍｐａのため、目標８００ＭＰａ以下を抑制できる。

シミュレーションＮｏ．１３は、厚さ０．０５ｍｍの配線層１３として使用しない銅箔配線１３Ｂを補強部材４０Ｃとし、これら６個の補強部材４０Ｃを配線基板２Ｃ内に均等配置した実施例４の配線基板組立体１Ｃのシミュレーション結果である。第１の角部３３Ａのバンプ応力は６１３．１Ｍｐａ、第２の角部３３Ｂのバンプ応力は６０１．３Ｍｐａ、第３の角部３３Ｃのバンプ応力は６７６．０Ｍｐａ、第４の角部３３Ｄのバンプ応力は５７１．０ＭＰａである。従って、シミュレーションＮｏ．１３の配線基板組立体１Ｃのバンプ応力の平均値は、６１５．４Ｍｐａのため、目標８００ＭＰａ以下に抑制できる。

シミュレーション結果によると、シミュレーションＮｏ．４（Ｎｏ．５）とシミュレーションＮｏ．７（Ｎｏ．８）とを比較した場合に、ＳＵＳに比較して高ヤング率のアルミナを補強部材４０に使用した方が応力の抑制効果が大きいことが確認できる。

また、シミュレーションＮｏ．９の配線基板組立体１とＮｏ．１０の配線基板組立体１とを比較した場合に、半導体部品３と実装するＢＧＡ実装面（表面２１）に近い位置に補強部材４０を配置した方が応力の抑制効果が大きいことが確認できる。

また、シミュレーションＮｏ．７の配線基板組立体１とＮｏ．１１の配線基板組立体１Ａとを比較した場合に、５個の補強部材４０Ａの厚さと単一の補強部材４０の厚さとは、０．５０ｍｍと同一である。しかし、５個の補強部材４０Ａを絶縁基板１１内に均等配置したシミュレーションＮｏ．１１の方が応力の抑制効果が大きいことが確認できる。

また、シミュレーションＮｏ．１１の配線基板組立体１ＡとＮｏ．１２の配線基板組立体１Ｂとを比較した場合に、シミュレーションＮｏ．１２の方が応力の抑制効果の大きいことが確認できる。

図１０のシミュレーションＮｏ．４、Ｎｏ．５、Ｎｏ．７，Ｎｏ．８及びＮｏ．１０の結果に着目した場合、実施例１の配線基板組立体１では、半田バンプ１６の応力に対する十分な耐圧性が確認できた。また、シミュレーションＮｏ．１１の結果に着目した場合、実施例２の配線基板組立体１Ａでは、半田バンプ１６の応力に対する十分な耐圧性が確認できた。また、シミュレーションＮｏ．１２の結果に着目した場合、実施例３の配線基板組立体１Ｂでは、半田バンプ１６の応力に対する十分な耐圧性が確認できた。また、シミュレーションＮｏ．１３の結果に着目した場合、実施例４の配線基板組立体１Ｃでは、半田バンプ１６の応力に対する十分な耐圧性が確認できた。

尚、上記実施例では、補強部材４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）として高ヤング率材料のＳＵＳ（ヤング率：約２００ＧＰａ）やアルミナ（Al₂O₃:ヤング率：約４００ＧＰａ）を例示した。しかしながら、補強部材４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ）として、炭化珪素（SiC：ヤング率：約４３０ＧＰａ）、窒化珪素（Si₃N₄：ヤング率：約２８０ＧＰａ）、窒化アルミ（AlN：ヤング率：約３５０ＧＰａ）、ニッケル（ヤング率：約２２０ＧＰａ）や錫（ヤング率：約５００ＧＰａ）等を使用しても良い。

また、上記実施例では、緩衝部材１７として低ヤング率材料のシリコンゴム（ヤング率：約４〜４０ＭＰａ）を例示した。しかしながら、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂（ヤング率：約２０００ＭＰａ）やポリイミド（ヤング率：約３０００ＭＰａ）等を使用しても良い。

また、上記実施例では具体的な数値を例示したが、これら数値に限定されるものでないことは言うまでもない。

以上、本実施例を含む実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）少なくとも一層の絶縁層を有する絶縁基板と、
前記絶縁基板に保持され、配線が形成された配線層と、
前記絶縁基板の厚さの範囲内に配置され、熱膨張係数が前記配線及び前記絶縁基板の熱膨張係数よりも小さい拘束部材と
を有することを特徴とする配線基板。

（付記２）前記絶縁基板上に部品が搭載されるパッドを有し、
前記拘束部材は、
前記パッドから前記絶縁基板の厚さ方向に延びる直線上に配置されることを特徴とする付記１に記載の配線基板。

（付記３）前記絶縁基板の熱膨張係数は、
前記部品の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする付記１又は２に記載の配線基板。

（付記４）前記拘束部材は、
多角形状の前記部品の角部から前記絶縁基板の厚さ方向に延びる直線上に配置されることを特徴とする付記１〜３の何れか一つに記載の配線基板。

（付記５）前記絶縁基板は、前記配線層により複数の絶縁層に分割され、
前記拘束部材は、
前記複数の絶縁層の内、少なくとも一層の絶縁層内に、当該絶縁層の厚さの範囲内に配置されることを特徴とする付記１〜３の何れか一つに記載の配線基板。

（付記６）前記拘束部材と当該拘束部材が内部に配置された前記絶縁基板との間に、前記拘束部材のヤング率よりも低いヤング率の緩衝部材を配置したことを特徴とする付記４に記載の配線基板。

（付記７）前記絶縁基板は、前記配線層により複数の絶縁層に分割され、
前記拘束部材は、
前記複数の絶縁層に亘って配置されることを特徴とする付記１〜３の何れか一つに記載の配線基板。

（付記８）前記拘束部材のヤング率は、
前記絶縁基板及び前記配線のヤング率よりも高いことを特徴とする付記１〜６の何れか一つに記載の配線基板。

（付記９）絶縁基板に凹部を形成し、
前記凹部内に前記絶縁基板よりも熱膨張係数が小さく、厚さが前記凹部の深さ以下の拘束部材を配置し、
前記絶縁基板上に前記熱膨張係数が前記拘束部材よりも大きい配線を形成する
ことを特徴とする配線基板の製造方法。

（付記１０）前記拘束部材の厚さは前記凹部の深さよりも小さく、前記拘束部材を配置した後、前記拘束部材の表面を絶縁体で覆うことを特徴とする付記９に記載の配線基板の製造方法。

（付記１１）前記絶縁基板の表面の前記拘束部材上の領域に部品を搭載するパッドを形成することを特徴とする付記９又は１０に記載の配線基板の製造方法。

（付記１２）少なくとも一層の絶縁層を有する絶縁基板と、
前記絶縁基板に保持され、配線が形成された配線層と、
前記絶縁基板上に形成されたパッドと、
前記絶縁基板の厚さの範囲内に配置され、熱膨張係数が前記配線及び前記絶縁基板の熱膨張係数よりも小さい拘束部材と
を有する配線基板と、
前記パッドに搭載される部品と
を有することを特徴とする配線基板組立体。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 配線基板組立体
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 配線基板
３ 半導体部品
１１ 絶縁基板
１２ 絶縁層
１３ 配線層
１５ パッド
１６ 半田バンプ
１７ 緩衝部材
２０，２０Ａ，２０Ｂ 凹部
４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ 補強部材

Claims (8)

1. 少なくとも一層の絶縁層を有する絶縁基板と、
   前記絶縁基板に保持され、配線が形成された配線層と、
   前記絶縁基板の厚さの範囲内に配置され、熱膨張係数が前記配線及び前記絶縁基板の熱膨張係数よりも小さい拘束部材と
   を有することを特徴とする配線基板。
2. 前記絶縁基板上に部品が搭載されるパッドを有し、
   前記拘束部材は、
   前記パッドから前記絶縁基板の厚さ方向に延びる直線上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記絶縁基板の熱膨張係数は、
   前記部品の熱膨張係数よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
4. 前記拘束部材は、
   多角形状の前記部品の角部から前記絶縁基板の厚さ方向に延びる直線上に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の配線基板。
5. 前記絶縁基板は、前記配線層により複数の絶縁層に分割され、
   前記拘束部材は、
   前記複数の絶縁層の内、少なくとも一層の絶縁層内に、当該絶縁層の厚さの範囲内に配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の配線基板。
6. 絶縁基板に凹部を形成し、
   前記凹部内に前記絶縁基板よりも熱膨張係数が小さく、厚さが前記凹部の深さ以下の拘束部材を配置し、
   前記絶縁基板上に配線を形成する
   ことを特徴とする配線基板の製造方法。
7. 前記拘束部材の厚さは前記凹部の深さよりも小さく、前記拘束部材を配置した後、前記拘束部材の表面を絶縁体で覆うことを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。
8. 前記絶縁基板の表面の前記拘束部材上の領域に部品を搭載するパッドを形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の配線基板の製造方法。

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