JP5132174B2 - 配線基板および実装構造体 - Google Patents

Description

本発明は、各種オーディオビジュアル（略称ＡＶ：Audio Visual)機器や家電機器，通信機器，コンピュータ装置およびその周辺機器などの電子機器に使用される配線基板およびその製造方法に関するものである。

従来、配線基板は、ＩＣ（Integrated Circuit），ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの半導体素子に代表される能動素子および容量素子や抵抗素子などの受動素子を多数搭載して所定の電子回路を構成する混成集積回路に用いられる。この配線基板は、通常、以下のように製作される。（１）ガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させて成る絶縁基板の上下面に銅箔を接着して成る、いわゆる両面銅貼基板をサブトラクティブ法により配線パターン状の配線導体に加工する。（２）その後、ドリルによって配線導体と絶縁基板とを貫通する貫通孔（スルーホール）を形成し、この貫通孔内部にめっき法により導体層を被着して成る貫通導体を形成することによって基体を製作する。（３）その主面にソルダーレジストと呼ばれる絶縁層を積層することによって、配線基板を製作する（たとえば特許文献１、２参照）。
特開２００２−１９８６５８号公報 特開２００２−２１２３９４号公報

近年、ＬＳＩの高速化・高機能化に伴い、シリコン表面に低誘電率材料が用いられる傾向がある。空気は低誘電率であるため、低誘電率材料に多くの気泡を含ませることにより、更なる低誘電率化を図る傾向がある。ところが、多くの気泡を含んだ低誘電率材料は強度が低いため、かかる材料を用いたシリコンチップを従来の配線基板にフリップチップ実装すると、配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差によって生じる熱応力が原因で、フリップチップ実装後の冷却過程でシリコンチップ表面の低誘電率材料にクラックが入り、その結果、シリコンチップの実装構造体の生産性が低下するという問題が生じている。

そのため、気泡を含む低誘電率材料を用いたシリコンチップと、該シリコンチップが実装される配線基板との熱膨張率差をできる限り小さくし、両者間に生じる熱応力を小さくする必要がある。それ故、配線基板の熱膨張率はシリコンチップの熱膨張率に限りなく近いものが求められている。

また、ＬＳＩは同時に多くのデータを処理するため大形化する傾向がある。ＬＳＩが大形化するとデータのインプットとアウトプットを行うＩ／Ｏ（Input/Output)を増やす必要がある。Ｉ／Ｏは現在数千程度であるが、将来は一万に達すると予測されている。そのため、半導体素子と配線基板との接続部分(バンプ)は小形化する傾向があり、現在、直径１００μｍ、ピッチ２２０μｍのバンプが今後は直径５０μｍ以上７５μｍ以下、ピッチ１００μｍ以上１２５μｍ以下に小形化することが求められている。バンプが小形化すると、機械的強度が低下すること、およびシリコンチップと配線基板との距離が縮まることから、配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差が大きい場合、製品使用時の加熱冷却の繰り返しによりバンプが破断するおそれがあることから、配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差を小さくすることは重要である。

従って、従来よりも熱膨張率を低く抑えた高性能の配線基板が求められていた。

本発明の目的は、低熱膨張率化を図ることができる高性能の配線基板およびその製造方法を提供することにある。

本発明は、複数の単繊維を、第１方向及び該第１方向と異なる第２方向にそれぞれ配列し、前記複数の単繊維を互いに交差させて成る織布と、前記織布を被覆する樹脂部と、を有する基板と、前記基板に形成される配線導体と、を備え、前記単繊維は、前記基板の厚み方向に対して垂直な方向の幅が、前記単繊維が交差していない非交差領域よりも前記単繊維が交差する交差領域の方で広く設定されており、前記基板厚み方向から視て、前記交差領域における前記単繊維の外周は円弧状であることを特徴とする配線基板である。

また本発明は、複数の単繊維を、第１方向及び該第１方向と異なる第２方向にそれぞれ配列し、前記複数の単繊維を互いに交差させて成る織布と、前記織布を被覆する樹脂部と、を有する基板と、前記基板に形成される配線導体と、を備え、前記単繊維は、前記基板の厚み方向に平行な方向の厚みが、前記単繊維が交差していない非交差領域よりも前記単繊維が交差する交差領域の方で小さく設定されており、前記基板の厚み方向から視て、前記交差領域における前記単繊維の外周は円弧状であることを特徴とする配線基板である。

また本発明は、複数の単繊維から成る繊維束を、第１方向及び該第１方向と異なる第２方向にそれぞれ配列し、前記複数の繊維束を互いに交差させて成る織布と、前記織布を被覆する樹脂部と、を有する基板と、前記基板に形成される配線導体と、を備え、前記繊維束を構成する単繊維は、前記基板の厚み方向に対して垂直な方向の幅が、前記繊維束が交差していない非交差領域よりも前記繊維束が交差する交差領域の方で広く設定されていることを特徴とする配線基板である。

また本発明は、複数の単繊維から成る繊維束を、第１方向及び該第１方向と異なる第２方向にそれぞれ配列し、前記複数の繊維束を互いに交差させて成る織布と、前記織布を被覆する樹脂部と、を有する基板と、前記基板に形成される配線導体と、を備え、前記繊維束を構成する単繊維は、前記基板の厚み方向に対して平行な方向の厚みが、前記繊維束が交差していない非交差領域よりも前記繊維束が交差する交差領域の方で小さく設定されていることを特徴とする配線基板である。

また本発明は、前記基板に対する前記織布の体積比率は、４５％以上７０％以下であることを特徴とする。

また本発明は、前記織布全体が前記樹脂部内に収容されていることを特徴とする。

また本発明は、前記単繊維の長手方向の線膨張係数（２５℃以上２００℃以下）は−１０ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下で、かつ前記樹脂部を構成する樹脂材料の線膨張係数（２５℃以上２００℃以下）は１０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下であることを特徴とする。

また本発明は、前記単繊維が、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリアミド、ポリベンスオキサゾールのいずれかよりなる有機繊維であることを特徴とする。

また本発明は、前記基板の少なくとも一方主面側に、絶縁層と回路層とを交互に積層してなる配線層が形成されていることを特徴とする。

また本発明は、前記配線基板と、前記配線基板にフリップチップ実装された半導体素子と、を備える実装構造体である。

また本発明は、複数の単繊維、または複数の単繊維から成る複数の繊維束を、第１方向及び該第１方向と異なる第２方向にそれぞれ配列し、前記複数の単繊維または繊維束を互いに交差させて成る面状の織布を準備する工程と、前記織布を、その面に垂直な成分を持った押圧力によって押圧し、前記単繊維の厚みを、前記単繊維が交差していない非交差領域よりも前記単繊維が交差する交差領域の方で小さくする工程と、押圧された前記織布を樹脂材料で被覆する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法である。

本発明によれば、単繊維のうねりを小さく抑え、該単繊維がその長手方向に延びようとすることを良好に抑制することができる。その結果、線膨張係数が大きな樹脂部が単繊維の長手方向に延びようとしても、延びにくい単繊維によって構成される織布でもって良好に抑制することができ、配線基板全体の低熱膨張化を図ることが可能となる。

また、本発明によれば、異なる２つの方向に配列される単繊維同士の接触面積が従来技術のものより大きくなり、単繊維同士の摩擦抵抗が従来技術のものより大きくなる。従って、単繊維の位置ずれを小さく抑えることができる。

また、本発明によれば、単繊維のうねりの大きさが従来技術のものより小さくなるので、樹脂部の厚みを薄くしても織布全体を樹脂部内に安定的に収容することが可能となる。したがって、織布が基板上に形成された配線導体と接触して配線導体が剥がれ易くなることを未然に防止することができる。

また本発明によれば、基板に対する織布の体積比率は、４５％以上７０％以下にすることで、基板全体を低熱膨張率にする効果を高めることができる。

また本発明によれば、単繊維の長手方向の線膨張係数を−１０ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下で、かつ樹脂材料の線膨張係数を１０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下とすることによって、基板全体の熱膨張率を半導体素子などと同等のレベルまで低くすることができる。

〔織布を用いた配線基板の課題〕
そこで、本件出願人は、ガラスクロスに代えて、ガラスクロスよりも低熱膨張係数を有する有機繊維を二方向に編み込んで成る織布を適用し、該織布をエポキシ樹脂等の樹脂材料から成る樹脂部で被覆した基板と、該基板に形成される配線導体と、を有する配線基板を提案している。かかる配線基板は、比較的線膨張係数が大きな樹脂部が延びようとするのを線膨張係数が小さな織布によって、樹脂部の延びを抑え、基板全体としての線膨張係数の低減を図るものであるが、かかる配線基板の織布を構成する単繊維に波形状の大きなうねりが生じると、次のような問題を生じ得ることを発見した。

（１）織布が樹脂部の延びを抑える力が弱まり、配線基板としての線膨張係数が大きくなる傾向にある。

（２）前記二方向に交差する単繊維同士の接触面積が小さくなり、単繊維の位置ずれなどを起こし、単繊維や繊維束の配置分布が不均一になる。

（３）樹脂部によって被覆されるべき織布の一部が該樹脂部から露出してしまい、この露出した織布の一部と銅箔等の配線導体とが接触する。配線導体は織布の一部との接触部分で剥がれ易くなり、配線基板の生産性が低下する。

（４）織布と配線導体との接触を未然に防止するには、被覆する樹脂部を厚くするなどの対策を講じる必要があるが、この場合、樹脂部の体積が大きくなり過ぎて、配線基板全体として低熱膨張率化を図ることが困難となるうえ、配線基板の剛性強度が低くなる傾向にある。

そこで、上述の問題点を改善するため、本発明が案出された。以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

〔配線基板の説明〕
図１は、本発明の実施形態に係る配線基板１の断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る配線基板１の断面図（図４の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図）であり、図２（ａ）は要部の断面図、図２（ｂ）は要部を拡大して示す断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る配線基板１の断面図（図４の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図）であり、図３（ａ）は要部の断面図、図３（ｂ）は要部を拡大して示す断面図である。図４は、二方向に編み込んで成る樹脂織布４の交差領域７などを表す平面図である。

本実施形態に係る配線基板１は、たとえば各種オーディオビジュアル（略称ＡＶ：
Audio Visual)機器や家電機器，通信機器，コンピュータ装置およびその周辺機器などの電子機器に使用される。ただしこれらの機器、装置に必ずしも限定されるものではない。以下の説明は、配線基板の製造方法の説明をも含む。配線基板１は、基板に配線導体２，３を備えて構成されている。また、配線基板１を構成する基板は、主に、樹脂織布４と、該樹脂織布４を被覆する樹脂部５とを有する。

先ず樹脂織布４について説明する。樹脂織布４は、樹脂製の複数の単繊維４ａを、二方向（第１方向及び第２方向）に配列して、互いに交差させて構成されている。第１方向及び第２方向は、それぞれ配線基板１の厚み方向に垂直な方向であり、第２方向は、前記第１方向と異なる方向である。ここでは、第１方向と第２方向は互いに直交するものとし、第１方向をｘ方向、第２方向をｙ方向とそれぞれ定義し、配線基板１の厚み方向をｚ方向と定義する。また、樹脂織布４を構成する単繊維４ａは、ｚ方向に波形状にうねって配設されるため、樹脂織布４も全体的にうねりを生じている。この樹脂織布４のうねりの大きさを、図１に示すように曲率半径Ｒ４を用いて表現する場合、うねりが小さいほど曲率半径Ｒ４が大きい値となる。

図５は、単繊維４ａ同士が交差している様子を模式的に示す部分平面図である。図６は、図５に示す単繊維４ａ同士の交差部分の断面図である。

図５に示すように、樹脂織布４は、ｘ方向及びｙ方向の単繊維４ａが互いに交差する交差領域７におけるｘ方向の幅ｗｘ１またはｙ方向の幅ｗｙ１が、単繊維４ａが互いに交差していない非交差領域におけるｘ方向の幅ｗｘ２またはｙ方向の幅ｗｙ２よりも大きな形状になっている。また、図６に示すように、樹脂織布４は、ｘおよびｙ方向の単繊維４ａが互いに交差する交差領域７におけるｚ方向の厚みｄ１が、単繊維４ａが互いに交差していない非交差領域におけるｚ方向の厚みｄ２よりも小さい形状になっている。このように樹脂織布４は、その断面形状が非交差領域よりも交差領域７で扁平な形状となっている。

一方、上述したように、単繊維４ａのｚ方向への波形状のうねりは従来技術のものより小さくなっている。単繊維４ａは、うねりが大きければ大きいほど、単繊維４ａが長手方向に延び易くなるという効果、すなわち、‘ばね効果’を示すようになる。その結果、単繊維４ａの材料として低熱膨張材料を用いても、基板全体の熱膨張率を抑える効果が低減してしまう。

このうねりの程度を示す値（以後「うねり値」と称す）は、波形状の一周期分に相当する単繊維４ａの実際の長さＳを一周期の長さＬで除した値（Ｓ／Ｌ）で表される。本実施形態では、ロール状のプレス装置６で樹脂織布４などをプレス成形した状態において、この樹脂織布４のうねり値Ｓ／Ｌは、１倍より大きく１．２０倍以下になっている。うねり値Ｓ／Ｌが「１」の場合は、Ｓ＝Ｌであるため、ｚ方向へのうねりがなく、単繊維４ａが真直ぐになっていることを示している。

本実施形態のようにうねり値Ｓ／Ｌが「１」より大きく「１．２０」以下では、ばね効果が小さいので、界面での樹脂の剥がれもなく、低熱膨張率化の効果も大きい。うねり値Ｓ／Ｌの数値範囲は、最適には「１．０２」以上「１．１０」以下が望ましい。その数値範囲では、ばね効果を極力小さくすることが可能となり、界面での樹脂の剥がれを確実に防止することができ、低熱膨張率化の効果を一層大きくすることができる。

後述するが、織布をプレス成形する押圧力、プレス成形する回数およびプレス成形する際の加熱温度などの条件を満たすことで、うねり値の数値範囲を、最適の「１．０２」以上「１．１０」以下にすることが可能となる。図２および図３に示すように、単繊維４ａが交差する交差領域７では、繊維束をその長手方向に垂直な仮想平面で切断して見た横断面形状が、非交差領域よりもｘ方向（またはｙ方向）に横長の扁平形状となるように、前記繊維束が形成されている。

特に図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、交差領域７におけるｙ方向中間付近に配設される単繊維４ａｃは、交差領域７におけるｙ方向の端部付近に配設される単繊維４ａＬ，４ａＲに比べて、幅広な扁平形状の断面を有しており、ｙ方向に延在する単繊維４ａとの接触面積がｙ方向の端部よりも中央部で大きくなっている。

このため、交差領域７における単繊維４ａの「ばね効果」を一層緩和することが可能となる。また、交差領域７の接触面積が大きくなっているので、ｘ方向に延在する単繊維４ａとｙ方向に延在する単繊維４ａとの密着強度が高まる。更に、多数の単繊維４ａによって構成される樹脂織布４がｘｙ平面において扁平化して分散するので、樹脂織布４と樹脂部５との密着強度が高まる。

本実施形態に係る配線基板１において、ヤング率が１０ＧＰａ以上の単繊維４ａが適用される。しかも単繊維４ａの長手方向の線膨張係数（２５℃以上２００℃以下）は、−１０ｐｐｍ／℃以上０ｐｐｍ／℃以下のものが適用される。基板に対する樹脂織布４の体積比率を４５％以上７０％以下にしている。樹脂織布４の体積比率が４５％未満であると、樹脂部がｘ方向またはｙ方向に延びようとするのを樹脂織布４が抑制する力が小さくなり、基板全体を低熱膨張率化させる効果が小さくなる。一方、樹脂織布４の体積比率が７０％を超えると、樹脂部の体積が不足するため、単繊維と単繊維との間に生じる空隙を樹脂で十分に充填させることが困難となり、単繊維間に気泡が生じ、その結果、気泡にめっき液等が残留することによる絶縁不良、または基板の膨れなどが生じ、不良の原因となり易くなる。従って、樹脂織布４の体積比率％は、４５％以上７０％以下がよく、最適な範囲は４５％以上５５%以下が望ましい。

ヤング率が１０ＧＰａ以上で、長手方向の線膨張係数（２５℃以上２００℃以下）が−１０ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下の単繊維４ａを構成する繊維材料としては、全芳香族ポリエステル繊維、全芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、液晶ポリマーを主成分とする有機繊維が良好に用いられる。織布を樹脂以外の材料で形成する場合、ヤング率が１０ＧＰａ以上で、長手方向の線膨張係数（２５℃以上２００℃以下）が−１０ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下の材料として、Ｓガラス、Ｔガラスを適用することも可能である。Ｅガラスも適用可能であるが、線膨張係数がＳガラス、Ｔガラスよりも大きいため、Ｓガラス、Ｔガラスを適用することが好ましい。なお、ヤング率、線膨張係数、うねり値および基板に対する樹脂織布４の体積比率については、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールで適用した数値範囲と同一の数値範囲が好適な範囲である。

単繊維４ａの長手方向の線膨張係数は低いほど、樹脂部の延びを抑制する効果が大きくなるため良く、線膨張係数は５ｐｐｍ／℃以下であれば好適に用いられる。線膨張係数が５ｐｐｍ／℃よりも大きくなると基板全体を低熱膨張率にする効果が小さくなるため、線膨張係数は５ｐｐｍ／℃以下である方が好ましい。

樹脂織布４を被覆する樹脂部５は、例えば、非金属無機フィラー（たとえば球状シリカ）を２０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下含有するエポキシ樹脂により形成されている。かかる構成により、２０ｐｐｍ／℃〜６０ｐｐｍ／℃の線膨張係数、２ＧＰａ〜５ＧＰａのヤング率を実現できる。

樹脂部５の線膨張係数は低いほど良いが、１０ｐｐｍ／℃よりも小さい線膨張係数を有するものは市販されていないため試験ができていない。従って、現時点では、樹脂部５の線膨張係数は１０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃以下のものが好適に用いられる。樹脂部５の線膨張係数が６０ｐｐｍ／℃を超えると、配線基板１全体の熱膨張率をシリコンと同等にすることが困難となるためである。また、樹脂部５は、ヤング率が小さいほど単繊維４ａによって樹脂部５の膨張が抑制されやすくなるため、ヤング率は５ＧＰａ以下が好ましい。また、樹脂部５のヤング率が小さすぎると、配線基板の剛性が不足気味になる傾向にあるため、樹脂部５のヤング率は０．０５ＧＰａ以上のものが好ましい。

本実施形態では、樹脂部５の材料としてエポキシ樹脂を使用しているが、勿論、エポキシ樹脂だけに限定されるものではない。たとえば、シアネート樹脂、ビスマレイミドトリアジンなどの樹脂材料を樹脂部の材料として適用可能である。ただし、ヤング率、線膨張係数については、前記エポキシ樹脂で適用した数値範囲と同一の数値範囲が好適な範囲である。非金属無機フィラーの量は、樹脂部５を構成する樹脂材料の種類に応じて適宜変更する。また、非金属無機フィラーとしては、シリカ以外には、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等の材料を使用することができる。

〔ヤング率及び線膨張係数の測定方法〕
単繊維４ａおよび樹脂部５のヤング率は、次のような方法で計測可能である。

まず、単繊維４ａの場合、繊維束を引張り試験機により測定して得られた単位断面積あたりの引張り応力を繊維の伸び量で割ることで計測できる。

また、樹脂部５の場合、配線基板を作製するときと同条件で硬化して作成したフィルムを矩形状の試験片に切り出し、この試験片を引張り試験機で測定して得られた単位断面積あたりの引張り応力を樹脂の伸び量で割ることにより計測できる。また従来より周知のナノインデンテーション法を用いて計測することもできる。

一方、配線基板１となった状態から単繊維４ａおよび樹脂部５のヤング率を計測することもできる。

単繊維４ａの場合、樹脂部５を除去して繊維束を取り出し、この繊維束を引っ張り試験機により測定して得られた単位断面積あたりの引っ張り応力を繊維の伸び量で割ることで計測できる。あるいは、上記のように薄片状に切り出した樹脂部５から予め樹脂部５のヤング率を測定しておき、樹脂部５と単繊維４ａとの複合体の状態でヤング率を測定し、この複合体のヤング率と樹脂部５のみのヤング率とから、シミュレーションにより単繊維４ａのヤング率を計測することもできる。

樹脂部５の場合、樹脂部５を薄片状に切り出し、四角柱や三角錐などの圧子を薄片表面に押し込み、その時の圧子にかかる荷重と圧子の下の射影面積から求める。

また、単繊維４ａの長手方向の線膨張係数及び樹脂部５の線膨張係数は、次のような方法で計測可能である。

単繊維４ａの場合、繊維束を寸法測定用のプローブに取り付け、繊維束を引っ張る方向に加重を加えながら温度を上げ、温度変化による寸法変化を測定することにより計測できる。

樹脂部５の場合、たとえば２ｍｍ×３ｍｍ×１５ｍｍの試験片を切り出し、この試験片に寸法測定用のプローブを接触させつつ温度を上げ、温度変化による寸法変化を測定することにより計測できる。

一方、配線基板１となった状態から単繊維４ａ及び樹脂部５の線膨張係数を計測することもできる。

単繊維４ａの場合、樹脂部５を除去して繊維束を取り出し、繊維束を寸法測定用のプローブに取り付け、繊維束を引っ張る方向に加重を加えながら温度を上げ、温度変化による寸法変化を測定することにより計測できる。あるいは、上記のように薄片状に切り出した樹脂部５から予め樹脂部５の熱膨張係数を測定しておき、樹脂部５と単繊維４ａとの複合体の状態で熱膨張係数を測定し、この複合体の熱膨張係数と樹脂部５のみの熱膨張係数とから、シミュレーションにより単繊維４ａの熱膨張係数を計測することもできる。

樹脂部５の場合、樹脂部５を適当な大きさの薄片状に切り出し、この薄片を試験片として寸法測定用のプローブに取り付け、試験片を引っ張る方向に加重を加えながら温度を上げ、温度変化による寸法変化を測定することにより計測できる。

図９は本発明の実施形態にかかる配線基板１の変形例、および本発明の実装構造体２０の例を示す断面図である。

図９に示す配線基板１は、基板の両主面に絶縁層１４と回路層１５とを交互に積層してなる配線層１３が形成されているものである。

絶縁層１４は、厚み寸法が１２μｍ以上５０μｍ以下程度となるように設定された樹脂フィルムから成る。基板全体の熱膨張率を半導体素子と同等のレベルまで低くするためには、樹脂フィルムのヤング率１０ＧＰａ以上、線膨張係数３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。その材料としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、ポリイミドベンゾオキサゾール、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステル、液晶ポリマーが使用できる。この樹脂フィルムには、熱膨張係数の調整や、機械的強度の向上のために、フィラが含有される。無機フィラとして用いられるセラミック材料には、シリカ（二酸化珪素）、酸化アルミニウムなどが用いられる。フィラの粒子形状は、略球状、針状およびフレーク状などがあり、充填性の観点からは略球状が好ましい。

一方、回路層１５は、銅などの金属材料をめっきすることにより形成され、その厚みは、例えば３〜１８μｍに設定される。回路層１５同士は、絶縁層１４に設けたビア導体１８により接続されている。ビア導体１８は回路層１５と同様に銅めっきなどにより形成される。

絶縁層１４と回路層１５との間、または絶縁層１４同士の間には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂のいずれか一つを主成分とする接着剤１７が介在されており、この接着剤により絶縁層１４と回路層１５、または絶縁層同士がそれぞれ接着されている。絶縁層１４と接着剤１７との材質の組み合わせは、絶縁層１４と接着剤１７との接着性が良好であり、かつ耐熱性が高くなるように選択される。これによって配線基板１を外部の別の基板に半田等を用いて実装する際、耐熱性が良好なものとなる。また絶縁層１４と接着剤１７との材質の組み合わせは、絶縁層１４と接着剤１７との熱膨張係数の差が小さくなるように選択される。これによって熱膨張係数の差による応力を低くすることができ、回路層１５と絶縁層１４との界面における剥離を防止することができる。また、配線基板１の全体の反りを低減することができ、その表面に実装される半導体素子の端子の狭ピッチ化にもよりよく対応可能な配線基板となすことができる。

なお、基板の一主面側の配線層１３における回路層１５と他主面側の配線層１３における回路層１５とは基板の厚み方向に貫く貫通孔の内壁面に設けられたスルーホール導体１６を介して電気的に接続されている。

実装構造体２０は、配線基板１と配線基板１に実装される半導体素子とを含んで構成されるものである。半導体素子はシリコンチップ２１であり、配線基板１にフリップチップ実装されている。より具体的には、配線基板１の一主面に形成されたパッド２３と、シリコンチップの実装面に設けた接続電極２４とを、半田や金などの導電性材料からなるバンプ２２により接続することによりシリコンチップ２１が配線基板１に実装されることとなる。シリコンチップ２１は、所定の電気信号を制御する機能、あるいは所定の情報を保持しておく機能を備え、例えば、ダイヤモンドライクカーボンなどの低誘電率材料（Ｌｏｗ ｋ材料）を用いて作製されたものである。このようなＬｏｗ ｋ材料を用いることにより信号を高速に処理することができる一方で、Ｌｏｗ ｋ材料からなるシリコンチップ２１は強度が低い。それ故、従来の配線基板では、かかるシリコンチップを実装した場合、シリコンチップと配線基板との熱膨張率の不整合によりシリコンチップが破損しやすいという不都合があった。これに対し、本発明に係る配線基板１にシリコンチップ２１を実装した場合、配線基板１が低熱膨張化されていることによりシリコンチップ２１と配線基板１との熱膨張率の差が小さくなる。その結果、熱膨張率の差に起因して発生する応力も小さくなり、シリコンチップ２１の破損を抑えることができる。

〔配線基板の製造方法〕
図７は、プレス装置６で樹脂織布４または樹脂シートをプレス成形する状態を表す図である。図８は、配線基板１の製造方法を表すフローチャートである。

本実施形態に係る配線基板１の製造方法は、樹脂織布４を準備する工程（ステップａ１）と、樹脂織布４を押圧する工程（ステップａ２）と、押圧された樹脂織布４を樹脂材料で被覆する工程（ステップａ３）とを含む。

樹脂織布４を準備する工程において、樹脂製の単繊維から成る樹脂織布を用意した。この樹脂織布４は、複数の単繊維４ａをｘ方向およびｙ方向にそれぞれ配列し、前記複数の単繊維４ａを互いに交差させて成る面状の織布である。この時点で、樹脂織布４のうねり値Ｓ／Ｌは、「１．２０」よりも大きい値になっていることが多い。

次に樹脂織布４を押圧する工程に移行し、準備した樹脂織布４を、圧力付加手段としてのプレス装置６を用いて樹脂織布４の面に垂直な方向に加熱プレスを行う。これによって、単繊維４ａの幅を、単繊維４ａが交差していない非交差領域よりも単繊維４ａが交差する交差領域７の方で広くするとともに、単繊維４ａの厚みを、単繊維４ａが交差していない非交差領域よりも単繊維４ａが交差する交差領域７の方で小さくする。この押圧工程によって、樹脂織布４のうねり値Ｓ／Ｌが１倍より大きく１．２０倍以下になる。

プレス装置６は、予め定める間隔δ１を空けて平行に配設される一対のローラ部材６ａ，６ｂと、これらローラ部材６ａ，６ｂを回動駆動する駆動源と、準備した樹脂織布４を加熱し得る加熱手段と、駆動源を駆動制御し加熱手段の温度を制御する制御手段とを有する。準備した樹脂織布４が当該プレス装置６の搬送方向上流側から一対のローラ部材６ａ，６ｂ間に送られ、前記駆動源によってローラ部材６ａ，６ｂを回動させるとともに加熱手段でもって樹脂織布４を加熱する。これによって、押圧工程前の樹脂織布４のｚ方向厚さの６４％以上８３％以下の厚さの樹脂織布４を作製した。このように樹脂織布４を圧縮することで、その後の樹脂材料被覆工程において、樹脂織布４全体が樹脂部５内に収容される（図１参照）。なお、プレス装置６では、ローラ部材６ａ，６ｂが加熱手段を兼ねている。

なお、プレス装置６としては、例えば、ローラ部材６ａ，６ｂのロール幅（図７に示すローラ部材６ａ，６ｂのｙ方向寸法）が５００ｍｍ、最高荷重が４５ｔｏｎ／ｃｍ、送り速度１ｍ／分間の装置を使用できる。表１は、かかるプレス装置６を用いた加工前後の樹脂織布厚さなどを表す図表である。

表１において、「温度」とは、押圧対象の樹脂織布４の加熱温度であり、「線圧力」とは、ロール幅のｙ方向の単位長さあたりの荷重である。「回数」とは、当該プレス装置６を用いて樹脂織布４を押圧した回数であり、測定点（１），（２），（３）は、互いに異なる測定箇所とした。「加工前厚さ」とは、プレス装置６で押圧する前の樹脂織布４の厚みであり、測定点（１）〜（３）における樹脂織布４の厚みがそれぞれ計測される。「加工後厚さ」とは、プレス装置６で押圧された後の樹脂織布４の厚みであり、測定点（１）〜（３）における樹脂織布４の厚みがそれぞれ計測される。「圧縮厚さ」とは、各測定点における「加工前厚さ」から「加工後厚さ」を減じた厚さである。たとえば樹脂織布４の測定点（１）の加工前厚さ９２μｍに対し、樹脂織布４の温度を常温としプレス装置６の線圧力を５００ｋｇ／ｃｍに調整したうえで該樹脂織布４を１回押圧したとき、その樹脂織布４の測定点（１）の加工後厚さが７１μｍとなった。前記加工前厚さ９２μｍから加工後厚さ７１μｍを減じた「２１μｍ」が圧縮厚さとして求められる。「平均」とは、測定点（１），（２），（３）における圧縮厚さの平均値である。

この表１の結果から、加熱温度は、１００℃〜２００℃とすることが好ましいことが分かる。また線圧については、８００ｋｇ／ｃｍ〜１０００ｋｇ／ｃｍが好ましいことが分かる。

樹脂織布４を押圧した後は、樹脂織布４を樹脂材料で被覆する工程に移行する。この工程においては、まず、樹脂部５を構成する樹脂材料を準備し、これに予めシランカップリング処理を行った球状シリカ粉末と溶剤を混合することでワニスを作製する。そして、作製したワニスを前記織布に含浸させ、樹脂シート（プリプレグ）を作製する。

続いて、得られた樹脂シートを複数積層して、その表裏に銅箔を重ねることで樹脂積層体１Ａを形成し、これをプレス装置６を用いて基板厚み方向に加熱プレスを行い、両面銅張り基板１を作製する。

両面銅張り基板１を作製後、レーザー装置またはドリルなどの工具で貫通孔を加工し、貫通孔内に無電解めっき及び電気めっきを行ってスルーホール導体を形成する。さらに、フォトリソグラフィー及びエッチングを用いて銅箔を所定パターンに加工することにより、配線基板が完成する。

この後、得られた配線基板上に配線層１３を形成してもよい。配線層１３をビルドアップ法のうち、セミアディティブ法により作製する場合について説明する。まず前記基板に絶縁層１３となるエポキシ系絶縁材料を塗布し、レーザー加工によりビア導体用の孔を形成する。続いて基板の全面に無電解めっきを行い、無電解めっき層の表面に感光性レジストを塗布する。次に、露光と現像を行い、無電解めっき層に通電して、電気めっきによって回路パターンを形成する。その後、レジストを剥離して、無電解銅めっきの層をエッチングで除去することにより、回路層１５を形成する。この工程を所定の回数だけ繰り返すことにより、片面当たり配線層１３が３層形成された図９に示す配線基板を作製することができる。

ビルドアップ加工した場合の基板厚さは、たとえば４００μｍ以上５００μｍ以下である。また、回路層１５の厚さは、たとえば１０μｍ以上１２μｍ以下であり、回路層１５の材料として用いた銅の線膨張係数はたとえば１６ｐｐｍ／℃である。また、絶縁層１４の厚さはたとえば２０μｍである。

多層基板厚さは、たとえば４００μｍ以上５００μｍ以下であり、配線層の厚さは、たとえば５μｍ以上１８μｍ以下である。また配線層の線膨張係数は、配線層として銅を用いる場合、１６ｐｐｍ／℃となる。この場合、絶縁樹脂の熱膨張係数は、たとえば２０ｐｐｍ／℃以上４０ｐｐｍ／℃以下が好ましい。

以上説明した配線基板１によれば、複数の単繊維４ａを、ｘおよびｙ方向に配列し、互いに交差させて成る樹脂織布４を樹脂材料から成る樹脂部５で被覆している。単繊維４ａは、単繊維４ａの交差領域７が非交差領域よりも横長の扁平形状である。すなわち、単繊維４ａは、ｘ方向またはｙ方向の幅が、前記単繊維４ａが交差していない非交差領域よりも前記単繊維４ａが交差する交差領域７の方で広く設定されている。また、単繊維４ａは
、ｙ方向の厚みが、前記単繊維４ａが交差していない非交差領域よりも前記単繊維４ａが交差する交差領域７の方で小さく設定されている。それ故、次のような効果を奏する。

単繊維４ａの波形状のうねりが小さくなり、該樹脂織布４が単繊維４ａの長手方向に延びようとすることを極力防止することができる。その結果、樹脂部５がｘ方向またはｙ方向に膨張しようとすることを樹脂織布４によって良好に抑制することができる。

また、ｘおよびｙ方向に延在する単繊維４ａ同士の接触面積が従来技術のものより大きくなり、単繊維４ａ同士の摩擦抵抗が大きくなり、単繊維４ａのｘ方向またはｙ方向への位置ずれを極力防止することができるうえ、基板全体に対する繊維束の均一化を図ることができる。

樹脂織布４を、ワニスに含浸させる前にプレス装置６で押圧することで、樹脂織布４のうねりが従来技術のものより小さくなるので、樹脂部５の厚みを薄くしても樹脂織布４を樹脂部５から露出させず、樹脂織布４を樹脂部５内に収容することが可能となる。したがって、樹脂織布４が配線導体と接触して配線導体が剥がれ易くなることを未然に防止することができる。

また、樹脂部５の層を極力薄くすることができるので、基板全体に対する樹脂織布４の割合を極力大きくすることができる。したがって、配線基板全体の低熱膨張化を図ることができるうえ、配線基板の剛性強度を高めることが可能となる。

樹脂織布４は、単繊維４ａの交差領域７が前述したような扁平形状であるので、基板にドリルでもってスルーホールを形成する際、ドリルの刃先の位置ずれ（いわゆる刃先の逃げ）を防止することが可能となり、生産性を向上させることができる。また、樹脂織布４は、単繊維４ａのうねり値が従来技術よりも小さいため、ばね効果を小さく緩和することができ、低熱膨張係数の繊維を用いる効果を大きく生かすことができる。

本発明は、上述の実施形態に特に限定されるものではなく、種々の変更・改良が可能である。

例えば、本発明の実施の他の形態として、加熱手段の付加されていないプレス装置を用いる場合もある。樹脂積層体を加熱炉で予め定める温度まで加熱しておき、加熱手段の付加されていないプレス装置でこの樹脂積層体に圧力を付加してもよい。上型と下型とを含む金型を用いて樹脂積層体を基板厚み方向に押圧してもよい。この場合には、加工後の基板の厚み方向の寸法精度を、ロール状のプレス装置を用いる場合より高めることが可能となる。

本実施形態では、配線基板の製造方法において、樹脂シートを所定枚数重ねたうえでプレスしているが、たとえば単一の樹脂シート毎にプレスした後、複数枚の樹脂シートを重ねたうえで再度、プレスしても良い。この場合には、配線基板における各層の単繊維のうねり値を最適値である「１．０２」以上「１．１０」以下に容易にすることができる。

本実施形態においては、繊維束をｘおよびｙ方向の二方向に配列しているが、この配列方向は二方向だけに限定されるものではない。たとえば繊維束を三方向以上に配列して相互に編み込んで形成する場合もあり得る。この場合には、配線基板の剛性強度を、二方向に配列しているものに比べて高めることができる。また二方向に配列される繊維束は、ｚ方向に対しては垂直に規定されるものの、垂直に交差しない場合もある。

本実施形態においては、複数の単繊維４ａによって繊維束を構成するようにしたが、必ずしも、繊維束を構成する必要はなく、単繊維４ａをｘ方向及びｙ方向に配列して織布を構成するようにしても構わない。

本発明の実施形態に係る配線基板１の断面図である。 本発明の実施形態に係る配線基板１の断面図（図４の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図）であり、図２（ａ）は要部の断面図、図２（ｂ）は要部を拡大して示す断面図である。 本発明の実施形態に係る配線基板１の断面図（図４の切断面線ＩＩＩ−ＩＩＩから見た断面図）であり、図３（ａ）は要部の断面図、図３（ｂ）は要部を拡大して示す断面図である。 二方向に編み込んで成る樹脂織布４の交差領域７などを表す平面図である。 単繊維同士が交差している様子を模式的に示す部分平面図である。 図５に示す単繊維４ａ同士の交差部分の断面図である。 プレス装置６で樹脂織布４または樹脂シートをプレス成形する状態を表す図である。 配線基板１の製造方法を表すフローチャートである。 本発明の実施形態の変形例を示す図である。

符号の説明

１ 配線基板
４ 樹脂織布
４ａ 単繊維
５ 樹脂部

Claims (8)

1. 樹脂からなる複数の単繊維を、第１方向及び該第１方向と異なる第２方向にそれぞれ配列し、前記複数の単繊維を互いに交差させて成る織布と、
   前記織布を被覆する樹脂部と、を有する基板と、
   前記基板に形成される配線導体と、を備え、
   前記単繊維は、前記基板の厚み方向に対して垂直な方向の幅が、前記単繊維が交差していない非交差領域よりも前記単繊維が交差する交差領域の方で広く設定されており、
   前記基板の厚み方向から視て、前記交差領域における前記単繊維の外周は円弧状であることを特徴とする配線基板。
2. 樹脂からなる複数の単繊維を、第１方向及び該第１方向と異なる第２方向にそれぞれ配列し、前記複数の単繊維を互いに交差させて成る織布と、
   前記織布を被覆する樹脂部と、を有する基板と、
   前記基板に形成される配線導体と、を備え、
   前記単繊維は、前記基板の厚み方向に平行な方向の厚みが、前記単繊維が交差していない非交差領域よりも前記単繊維が交差する交差領域の方で小さく設定されており、
   前記基板の厚み方向から視て、前記交差領域における前記単繊維の外周は円弧状であるいることを特徴とする配線基板。
3. 前記基板に対する前記織布の体積比率は、４５％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
4. 前記織布全体が前記樹脂部内に収容されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板。
5. 前記単繊維の長手方向の線膨張係数（２５℃以上２００℃以下）は−１０ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下で、かつ前記樹脂部の線膨張係数（２５℃以上２００℃以下）は１０ｐｐｍ／℃以上６０ｐｐｍ／℃ 以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載の配線基板。
6. 前記単繊維が、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾールのいずれかよりなる有機繊維であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の配線基板。
7. 前記基板の少なくとも一方主面側に、絶縁層と回路層とを交互に積層してなる配線層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の配線基板。
8. 請求項１乃至９のいずれかに記載の配線基板と、
   前記配線基板にフリップチップ実装された半導体素子と、を備える実装構造体。

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