JP6258347B2 - 配線基板およびこれを用いた実装構造体 - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器（たとえば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ機器およびその周辺機器）に使用される配線基板、およびこれを用いた実装構造体に関するものである。
従来、電子部品を配線基板に実装してなる実装構造体が、電子機器に用いられている。
この配線基板として、例えば、特許文献１には、無機絶縁層（セラミック層）と、無機絶縁層上に配された導電層（ニッケル薄層）とを備えた構成が記載されている。
しかしながら、特許文献１では、例えば、電子部品の実装時や作動時に実装構造体に熱が加わると、配線基板と電子部品の熱膨張率が異なるため、配線基板に応力が加わり、無機絶縁層にクラックが生じることがある。このクラックが伸長して導電層に達すると、導電層に断線が生じる。これにより、配線基板の電気的信頼性が低下することがある。
本発明は、電気的信頼性に優れた配線基板、およびこれを用いた実装構造体を提供することを目的とするものである。
本発明の配線基板は、第１樹脂層と、該第１樹脂層上に配された無機絶縁層と、該無機絶縁層上に配された第２樹脂層と、該第２樹脂層上に配された導電層とを備え、前記無機絶縁層は、一部が互いに接続した粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である複数の第１無機絶縁粒子と、該第１無機絶縁粒子を間に挟んで存在する粒径が３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である複数の第２無機絶縁粒子と、前記複数の第１無機絶縁粒子同士の間隙に配された樹脂部とを含んでおり、前記無機絶縁層は、前記第２樹脂層の近傍に位置する第１領域と、該第１領域の前記第２樹脂層とは反対側に位置する第２領域とを有し、前記第１領域における前記第２無機絶縁粒子の含有割合は、前記第２領域における前記第２無機絶縁粒子の含有割合よりも小さく、かつ前記第１領域は、前記第１無機絶縁粒子および前記第２無機絶縁粒子のうち、前記第１無機絶縁粒子のみを含んでいる。
本発明の実装構造体は、前述した配線基板と、該配線基板に実装され、前記導電層に電気的に接続された電子部品とを備える。
本発明の配線基板によれば、第１領域における第２無機絶縁粒子の含有割合が第２領域における第２無機絶縁粒子の含有割合よりも小さいため、第２樹脂層の近傍に位置する無機絶縁層の第１領域におけるクラックの発生を低減することができる。これにより、電気的信頼性に優れた配線基板を得ることができる。
本発明の実装構造体によれば、前述した配線基板を備えるため、電気的信頼性に優れた配線基板を用いた実装構造体を得ることができる。
以下に、本発明の一実施形態に係る配線基板を備えた実装構造体を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１（ａ）に示した実装構造体１は、例えば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ装置またはその周辺機器などの電子機器に使用されるものである。この実装構造体１は、電子部品２と、電子部品２が実装された配線基板３とを含んでいる。
電子部品２は、例えばＩＣもしくはＬＳＩ等の半導体素子または弾性表面波（ＳＡＷ）装置もしくは圧電薄膜共振器（ＦＢＡＲ）等の弾性波装置等である。この電子部品２は、配線基板３に半田等の導電材料からなるバンプ４を介してフリップチップ実装されている。
配線基板３は、電子部品２を支持するとともに、電子部品２を駆動もしくは制御するための電源や信号を電子部品２へ供給する機能を有するものである。この配線基板３は、コア基板５と、コア基板５の上下面に形成された一対のビルドアップ層６とを含んでいる。
コア基板５は、配線基板３の剛性を高めつつ一対のビルドアップ層６間の導通を図るものである。このコア基板５は、ビルドアップ層６を支持する基体７と、基体７を厚み方向に貫通したスルーホール内に配された筒状のスルーホール導体８と、スルーホール導体８に取り囲まれた柱状の絶縁体９とを含んでいる。
基体７は、配線基板３を高剛性かつ低熱膨張率とするものである。この基体７は、例えば、エポキシ樹脂等の樹脂と樹脂に被覆されたガラスクロス等の基材と樹脂中に分散した酸化ケイ素等からなるフィラー粒子とを含んでいる。
スルーホール導体８は、一対のビルドアップ層６同士を電気的に接続するものである。このスルーホール導体８は、例えば銅等の導電材料を含んでいる。
絶縁体９は、スルーホール導体８に取り囲まれた空間を埋めるものである。この絶縁体９は、例えばエポキシ樹脂等の樹脂を含んでいる。
コア基板５の上下面には、前述した如く、一対のビルドアップ層６が形成されている。一対のビルドアップ層６のうち、一方のビルドアップ層６は、バンプ４を介して電子部品２と接続し、他方のビルドアップ層６は、例えば半田ボール（図示せず）を介して外部回路と接続する。
ビルドアップ層６は、厚み方向（Ｚ方向）に貫通したビア孔を有する複数の絶縁層１０と、基体７上または絶縁層１０上に部分的に配された複数の導電層１１と、ビア孔の内壁に被着しているとともに導電層１１に接続した複数のビア導体１２とを含んでいる。
絶縁層１０は、厚み方向または主面方向（ＸＹ平面方向）に離れた導電層１１同士の絶縁部材や主面方向に離れたビア導体１２同士の絶縁部材として機能するものである。絶縁層１０は、第１樹脂層１３と、第１樹脂層１３上に配された無機絶縁層１４と、無機絶縁層１４上に配された第２樹脂層１５とを備えている。
第１樹脂層１３は、絶縁層１０同士の接着部材として機能する。また、第１樹脂層１３の一部は、主面方向に離れた導電層１１同士の間に配されており、この導電層１１同士の絶縁部材として機能する。
第１樹脂層１３の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。第１樹脂層１３のヤング率は、例えば０．２ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下である。第１樹脂層１３の各方向への熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下である。なお、第１樹脂層１３のヤング率は、ＭＴＳ社製ナノインデンターＸＰを用いて、ＩＳＯ１４５７７−１：２００２に準じた方法で測定される。また、第１樹脂層１３の熱膨張率は、市販のＴＭＡ（Thermo-Mechanical Analysis）装置を用いて、ＪＩＳ Ｋ７１９７−１９９１に準じた測定方法により測定される。以下、各部材のヤング率および熱膨張率は、第１樹脂層１３と同様に測定される。
第１樹脂層１３は、図１（ｂ）に示すように、第１樹脂２２と第１樹脂２２中に分散した複数の第１フィラー粒子２３とを含んでいる。第１樹脂層１３における第１フィラー粒子２３の含有割合は、例えば３体積％以上６０体積％以下である。なお、第１樹脂層１３における第１フィラー粒子２３の含有割合は、配線基板３の厚み方向への断面において、第１樹脂層１３の一定面積中における第１フィラー粒子２３が占める面積の割合を含有割合（体積％）とみなすことによって測定することができる。以下、各部材における各粒子の含有割合は、第１フィラー粒子２３と同様に測定される。
第１樹脂２２は、例えばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂またはポリイミド樹脂等の樹脂材料からなり、中でもエポキシ樹脂からなることが望ましい。第１樹脂２２のヤング率は、例えば０．１ＧＰａ以上５ＧＰａ以下である。第１樹脂２２の各方向への熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下である。
第１フィラー粒子２３は、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、水酸化アルミニウムまたは炭酸カルシウム等の無機絶縁材料からなり、なかでも酸化ケイ素からなることが望ましい。第１フィラー粒子２３は、例えば球状である。第１フィラー粒子２３の粒径は、例えば０．５μｍ以上５μｍ以下である。
無機絶縁層１４は、樹脂材料と比較し高剛性かつ低熱膨張率である無機絶縁材料によって構成されていることから、配線基板３を低熱膨張率かつ高剛性とするものである。その結果、配線基板３と電子部品２との熱膨張率の差を低減しつつ、配線基板３の剛性を高めることによって、電子部品２の実装時や作動時に実装構造体１に熱が加わった際に、配線基板３の反りを低減することができる。
無機絶縁層１４の厚みは、例えば３μｍ以上３０μｍ以下である。無機絶縁層１４のヤング率は、第１樹脂層１３および第２樹脂層１５のヤング率よりも大きい。無機絶縁層１４のヤング率は、例えば１０ＧＰａ以上５０ＧＰａ以下である。無機絶縁層１４の各方向への熱膨張率は、第１樹脂層１３および第２樹脂層１５の各方向への熱膨張率よりも小さい。無機絶縁層１４の各方向への熱膨張率は、例えば０ｐｐｍ／℃以上１０ｐｐｍ／℃以下である。
無機絶縁層１４は、図２および図３に示すように、一部が互いに接続した複数の無機絶縁粒子１６と、無機絶縁粒子１６同士の間隙１７の一部に配された樹脂部１８とを含む。無機絶縁層１４は、無機絶縁粒子１６同士が互いに接続することによって三次元網目状構造である多孔質体をなしている。複数の無機絶縁粒子１６同士の接続部は、括れ状であり、ネック構造をなしている。
複数の無機絶縁粒子１６は、一部が互いに接続していることから互いに拘束し合って流動しないため、無機絶縁層１４のヤング率を高めるとともに各方向の熱膨張率を低減するものである。この無機絶縁粒子１６は、一部が互いに接続した複数の第１無機絶縁粒子１９と、第１無機絶縁粒子１９よりも粒径が大きく、第１無機絶縁粒子１９を挟んで互いに離れた複数の第２無機絶縁粒子２０と、第１無機絶縁粒子１９および第２無機絶縁粒子２０よりも粒径が大きく、第１無機絶縁粒子１９および第２無機絶縁粒子２０を挟んで互いに離れた複数の第３無機絶縁粒子２１とを含んでいる。
第１無機絶縁粒子１９は、無機絶縁層１４において接続部材として機能するものである。また、第１無機絶縁粒子１９は、粒径が小さいことから後述するように強固に接続するため、無機絶縁層１４を高剛性かつ低熱膨張率にすることができる。この第１無機絶縁粒子１９は、例えば酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等の無機絶縁材料からなり、中でも、低熱膨張率および低誘電正接の観点から、酸化ケイ素を用いることが望ましい。
第１無機絶縁粒子１９は、例えば球状である。第１無機絶縁粒子１９の粒径は、３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である。また、第１無機絶縁粒子１９のヤング率は、例えば４０ＧＰａ以上９０ＧＰａ以下である。また、第１無機絶縁粒子１９の各方向への熱膨張率は、例えば０ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下である。なお、第１無機絶縁粒子１９の粒径は、配線基板３の厚み方向への断面に現れる最大径を測定して求める。以下、各部材の粒径は、第１無機絶縁粒子１９と同様に測定される。
第２無機絶縁粒子２０は、第３無機絶縁粒子２１同士の間の領域において、クラックの伸長を低減するものである。すなわち、第３無機絶縁粒子２１同士の間の領域において、クラックが伸長して第２無機絶縁粒子２０に達すると、平均粒径の大きい第２無機絶縁粒子２０を迂回する必要があるため、クラックの伸長を低減することができる。第２無機絶縁粒子２０は、第１無機絶縁粒子１９と一部が互いに接続しており、複数の第２無機絶縁粒子２０同士は、第１無機絶縁粒子１９を介して互いに接着している。第２無機絶縁粒子２０は、第１無機絶縁粒子１９と同様の材料、特性のものを用いることができる。第２無機絶縁粒子２０は、例えば球状である。第２無機絶縁粒子２０の粒径は、３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である。
第３無機絶縁粒子２１は、無機絶縁層１４におけるクラックの伸長を第２無機絶縁粒子２０よりもさらに低減するものである。すなわち、第３無機絶縁粒子２１の粒径が第２無機絶縁粒子２０の粒径よりも大きいため、第３無機絶縁粒子２１を迂回するために要するエネルギーが第２無機絶縁粒子２０を迂回するために要するエネルギーよりも大きいことから、第３無機絶縁粒子２１は第２無機絶縁粒子２０よりもさらにクラックの伸長を低減することができる。第３無機絶縁粒子２１は、第１無機絶縁粒子１９と一部が互いに接続しており、複数の第３無機絶縁粒子２１同士は、第１無機絶縁粒子１９を介して互いに接着している。第３無機絶縁粒子２１は、第１無機絶縁粒子１９と同様の材料、特性のものを用いることができる。第３無機絶縁粒子２１は、例えば球状である。第３無機絶縁粒子２１の粒径は、例えば０．５μｍ以上５μｍ以下である。
間隙１７は、開気孔であり、無機絶縁層１４の一主面および他主面に開口を有する。また、一部が互いに接続した複数の無機絶縁粒子１６が多孔質体をなしているため、間隙１７の少なくとも一部は、無機絶縁層１４の厚み方向への断面において、無機絶縁粒子１６に取り囲まれている。
樹脂部１８は、無機絶縁材料よりも弾性変形しやすい樹脂材料からなるため、無機絶縁層１４に加わった応力を低減し、無機絶縁層１４におけるクラックの発生を低減するものである。
第２樹脂層１５は、無機絶縁層１４と導電層１１との間に配されており、無機絶縁層１４と導電層１１との接着強度を高めるものである。また、後述するように、無機絶縁層１４におけるクラックの発生を低減するものである。第２樹脂層１５の厚みは、例えば０．１μｍ以上５μｍ以下である。第２樹脂層１５のヤング率は、例えば０．０５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下である。第２樹脂層１５の各方向への熱膨張率は、例えば２０ｐｐｍ／℃以上１００ｐｐｍ／℃以下である。
第２樹脂層１５は、図１（ｂ）に示すように、第２樹脂２４および第２樹脂２４中に分散した複数の第２フィラー粒子２５を含んでいる。第２樹脂層１５における第２フィラー粒子２５の含有割合は、第１樹脂層１３における第１フィラー粒子２３の含有割合よりも小さい。その結果、第２樹脂層１５のヤング率を第１樹脂層１３のヤング率よりも小さくすることができる。第２樹脂層１５における第２フィラー粒子２５の含有割合は、例えば０．０５体積％以上１０体積％以下である。なお、第２樹脂層１５は、第２フィラー粒子２５を含まなくてもよい。
第２樹脂２４は、例えば第１樹脂２２と同様の材料、特性を有するものを用いることができる。第２フィラー粒子２５は、第１フィラー粒子２３と同様の材料、特性を有するものを用いることができる。また、第２フィラー粒子２５の粒径は、第１フィラー粒子２３の粒径よりも小さい。その結果、第２樹脂層１５のヤング率を第１樹脂層１３のヤング率よりも小さくすることができる。第２フィラー粒子２５の粒径は、例えば０．０５μｍ以上０．７μｍ以下である。
導電層１１は、厚み方向または主面方向に互いに離れており、接地用配線、電力供給用配線または信号用配線等の配線として機能するものである。導電層１１は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料からなり、中でも銅を用いることが望ましい。導電層１１の厚みは、例えば３μｍ以上２０μｍ以下である。導電層１１の各方向への熱膨張率は、例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下である。導電層１１のヤング率は、例えば７０ＧＰａ以上１５０ＧＰａ以下である。
ビア導体１２は、厚み方向に互いに離れた導電層１１同士を電気的に接続するものであり、導電層１１とともに配線として機能するものである。ビア導体１２は、ビア孔内に充填されている。ビア導体１２は、導電層１１と同様の材料からなり、同様の特性を有する。
本実施形態において、図１に示すように、配線基板３は、第１樹脂層１３と、第１樹脂層１３上に配された無機絶縁層１４と、無機絶縁層１４上に配された、第１樹脂層１３よりもヤング率が小さい第２樹脂層１５と、第２樹脂層１５上に配された導電層１１とを備えている。
その結果、第２樹脂層１５は、第１樹脂層１３よりもヤング率が小さいため、第１樹脂層１３よりも弾性変形しやすい。このため、例えば配線基板３の反りなどによって配線基板３の内部に応力が加わった際に、無機絶縁層１４と導電層１１との間に配された第２樹脂層１５が弾性変形し、無機絶縁層１４に加わる応力を低減できる。したがって、無機絶縁層１４におけるクラックの発生を低減できる。
また、図２に示すように、無機絶縁層１４は、第２樹脂層１５の近傍に位置する第１領域２６と、第１領域２６の第２樹脂層１５とは反対側に位置する第２領域２７とを有する。第１領域２６における第２無機絶縁粒子２０の含有割合は、第２領域２７における第２無機絶縁粒子２０の含有割合よりも小さい。第２樹脂層１５の近傍とは、例えば第２樹脂層１５と無機絶縁層１４との境界から無機絶縁層１４内への厚さ３μｍまでの領域をいう。
その結果、第１領域２６における第２無機絶縁粒子２０の含有割合が第２領域２７における第２無機絶縁粒子２０の含有割合よりも小さいため、第１領域２６における樹脂部１８の含有割合を第２領域２７における樹脂部１８の含有割合よりも大きくすることができる。このため、第２樹脂層１５の近傍に位置する第１領域２６が弾性変形しやすい。したがって、配線基板３の内部に応力が加わった際に、弾性変形しやすい第２樹脂層１５と弾性変形しにくい無機絶縁層１４との間に生じる応力を低減できるため、無機絶縁層１４におけるクラックの発生を低減できる。それ故、このクラックに起因した導電層１１の断線を低減し、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２領域２７における第２無機絶縁粒子２０の含有割合が第１領域２６における第２無機絶縁粒子２０の含有割合よりも大きいため、第１領域２６の第２樹脂層１５とは反対側に位置する第２領域２７においては、第２無機絶縁粒子２０によってクラックの伸長を低減することができる。また、第１樹脂層１３のヤング率が第２樹脂層１５のヤング率よりも大きいため、配線基板３の剛性を高めることができる。なお、第１領域２６における樹脂部１８の含有割合と、第２領域２７における樹脂部１８の含有割合との大小関係は、無機絶縁層１４の厚み方向への断面を、透過型電子顕微鏡を用いたＥＤＳ分析によって判定することができる。
本実施形態において、第１領域２６における第２無機絶縁粒子２０の含有割合は、０体積％以上１０体積％以下である。第２領域２７における第２無機絶縁粒子２０の含有割合は、１０体積％より多く３５体積％以下である。第１領域２６および第２領域２７における第１無機絶縁粒子１９の含有割合は、１５体積％以上４５体積％以下である。第１領域２６および第２領域２７における第３無機絶縁粒子２１の含有割合は、４０体積％以上７０体積％以下である。
第１、第２領域２６、２７における第１、第２、第３無機絶縁粒子１９、２０、２１の含有割合は、第１樹脂層１３の第１フィラー粒子２３の含有割合と同様に、配線基板３の厚み方向への断面において、第１、第２領域２６、２７の一定面積中における第１、第２、第３無機絶縁粒子１９、２０、２１が占める面積の割合を含有割合（体積％）とみなすことができる。
ここで、第１領域２６と第２領域２７との境界は、配線基板３の厚み方向への断面において、第２樹脂層１５と無機絶縁層１４との境界から厚さ０．２μｍピッチで幅２μｍの層状の測定領域を規定し、その測定領域における全面積に対する第２無機絶縁粒子２０の面積の割合を含有割合とし、前記境界から厚み方向に順次測定していき、１０体積％以下の測定領域までを第１領域２６とし、１０体積％を超える領域を第２領域２７とする。
第１領域２６は、第１無機絶縁粒子１９および第２無機絶縁粒子２０のうち、第１無機絶縁粒子１９のみを含んでいることが望ましい。その結果、第１領域２６が第２無機絶縁粒子２０を含まないため、第１領域２６をより弾性変形しやすくして、無機絶縁層１４におけるクラックの発生を低減できる。第１領域２６が第１無機絶縁粒子１９および第２無機絶縁粒子２０のうち第１無機絶縁粒子１９のみを含むことは、無機絶縁層１４の厚み方向への断面を５箇所観察することによって確認できる。
さらに、第１領域２６は、第３無機絶縁粒子２１を含むことが望ましい。その結果、第１領域２６におけるクラックの伸長を低減することができる。
本実施形態において、第２樹脂層１５の厚みは、第１樹脂層１３の厚みよりも小さい。その結果、ヤング率の小さい第２樹脂層１５の厚みを小さくすることによって、配線基板３の剛性を高めることができる。また、ヤング率の大きい第１樹脂層１３の厚みを大きくすることによって、配線基板３の剛性を高めることができる。また、第１樹脂層１３が主面方向に離れた導電層１１同士の間に容易に充填されるため、この導電層１１同士の絶縁性を高めることができる。本実施形態の第２樹脂層１５の厚みは、無機絶縁層１４および導電層１１の厚みよりも小さい。
本実施形態において、樹脂部１８は、第１領域２６に配された第１樹脂部２８と、第２領域２７に配された第２樹脂部２９とを有する。第１樹脂部２８は、第２樹脂層１５を構成する樹脂から構成され、この樹脂は第２樹脂２４の一部である。その結果、第２樹脂層１５の一部が第１領域２６の間隙１７に入り込んでいるため、アンカー効果によって第１領域２６と第２樹脂層１５との接着強度を高めることができる。
また、第２樹脂部２９は、第１樹脂層１３を構成する樹脂から構成され、この樹脂は第１樹脂２２の一部である。その結果、第１樹脂層１３の一部が第２領域２７の間隙１７に入り込んでいるため、アンカー効果によって第２領域２７と第１樹脂層１３との接着強度を高めることができる。
本実施形態において、第１領域２６の厚みは、第２領域２７の厚みよりも小さい。その結果、その結果、無機絶縁層１４の剛性を高め、配線基板３の剛性を高めることができる。第１領域２６の厚みは、例えば０．２μｍ以上３μｍ以下である。第２領域２７の厚みは、例えば３μｍ以上２５μｍ以下である。
次に、前述した実装構造体１の製造方法を、図４乃至図６を参照しつつ説明する。
（１）図４（ａ）に示すように、コア基板５を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。
プリプレグを硬化させてなる基体７と基体７の両主面に配された銅箔等の金属箔とからなる積層板を準備する。次に、レーザー加工またはドリル加工等を用いて、積層板にスルーホールを形成する。次に、例えば無電解めっき法、電解めっき法、蒸着法またはスパッタリング法等を用いて、スルーホール内に導電材料を被着させて筒状のスルーホール導体８を形成する。次に、スルーホール導体８の内側に未硬化樹脂を充填して硬化させることによって、絶縁体９を形成する。次に、例えば無電解めっき法および電解めっき法等を用いて、絶縁体９上に導電材料を被着させた後、基体７上の金属箔および導電材料をパターニングして導電層１１を形成する。以上のようにして、コア基板５を作製することができる。
（２）図４（ｂ）乃至図６（ａ）に示すように、銅箔などの金属箔またはＰＥＴフィルムなどの樹脂フィルムなどからなる支持シート３０と、支持シート３０上に配された第２未硬化樹脂層３１と、第２未硬化樹脂層３１上に配された無機絶縁層１４と、無機絶縁層１４上に配された第１未硬化樹脂層３２とを備えた積層シート３３を作製する。具体的には、例えば以下のように行なう。
まず、図４（ｂ）に示すように、支持シート３０と、支持シート３０上に配された第２未硬化樹脂層３１を有する樹脂付き支持シート３４を準備する。第２未硬化樹脂層３１は、第２樹脂２４となる未硬化樹脂および第２フィラー粒子２５を含んでいる。
次に、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示すように、無機絶縁粒子１６と無機絶縁粒子１６が分散した溶剤３５とを有するスラリー３６を準備し、スラリー３６を第２未硬化樹脂層３１の一主面に塗布する。次に、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、スラリー３６から溶剤３５を蒸発させて、支持シート３０上に無機絶縁粒子１６を残存させて、残存した無機絶縁粒子１６からなる粉末層３７を形成する。この粉末層３７において、第１無機絶縁粒子１９は近接箇所で互いに接触している。次に、図５（ｃ）および図５（ｄ）に示すように、粉末層３７を加熱して、隣接する第１無機絶縁粒子１９同士を近接箇所で接続させることによって、無機絶縁層１４を形成する。
次に、図６（ａ）に示すように、第１樹脂２２となる未硬化樹脂および第１フィラー粒子２３を含む第１未硬化樹脂層３２を無機絶縁層１４上に積層し、積層された無機絶縁層１４および第１未硬化樹脂層３２を厚み方向に加熱加圧することによって、第１未硬化樹脂層３２の一部を間隙１７内に充填する。以上のようにして、積層シート３３を作製することができる。
この積層シート３３は、支持シート３０と、支持シート３０上に配された第２未硬化樹脂層３１と、第２未硬化樹脂層３１上に配された無機絶縁層１４とを備えている。無機絶縁層１４は、一部が互いに接続した粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である複数の第１無機絶縁粒子１９と、第１無機絶縁粒子１９を間に挟んで互いに離れた粒径が３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である複数の第２無機絶縁粒子２０とを含んでいる。
本実施形態の積層シート３３において、無機絶縁層１４は、第２未硬化樹脂層３１の近傍に位置する第１領域２６と、第１領域２６の第２未硬化樹脂層３１とは反対側に位置する第２領域２７とを有する。第１領域２６における第２無機絶縁粒子２０の含有割合は、第２領域２７における第２無機絶縁粒子２０の含有割合よりも小さい。第２未硬化樹脂層３１の第２樹脂２４の一部は、第１領域２６の第１無機絶縁粒子１９同士の間隙１７に配されている。
その結果、第１領域２６における第２無機絶縁粒子２０の含有割合が第２領域２７における第２無機絶縁粒子２０の含有割合よりも小さいため、第１領域２６における間隙１７の体積を増加させることができる。したがって、第１領域２６における第２未硬化樹脂層３１の第２樹脂２４の含有割合を増加させることができるため、第２未硬化樹脂層３１と無機絶縁層１４との接着強度を高めることができる。それ故、積層シート３３における第２未硬化樹脂層３１と無機絶縁層１４との剥離を低減し、積層シート３３を用いた配線基板３の生産効率を高めることができる。
本実施形態においては、第２未硬化樹脂層３１にスラリー３６を塗布する際に、スラリー３６中の溶剤３５によって第２未硬化樹脂層３１の未硬化樹脂の一部が溶解または膨潤する。その結果、未硬化樹脂に３〜１５ｎｍ程度の大きさの隙間が生じる。そして、溶剤３５を乾燥させる際に、スラリー３６中の粒径の小さい第１無機絶縁粒子１９が沈降して未硬化樹脂の隙間に侵入しやすいが、粒径の大きい第２無機絶縁粒子２０は未硬化樹脂の隙間に侵入しにくい。したがって、第１無機絶縁粒子１９同士を接続させて無機絶縁層１４を形成した際に、第１領域２６における第２無機絶縁粒子２０の含有割合を、第２領域２７における第２無機絶縁粒子２０の含有割合よりも小さくすることができる。
なお、第２未硬化樹脂層３１にスラリー３６を塗布する際に、未硬化樹脂の硬化度を適宜調節することによって、溶剤３５によって生じる未硬化樹脂の隙間の大きさを調節し、第２無機絶縁粒子２０による隙間への侵入量を調節することができる。また、未硬化樹脂の硬化度を適宜調節することによって、第１領域２６の厚みを適宜調節することができる。
また、第３無機絶縁粒子２１は、当初から第２未硬化樹脂層３１中に第２フィラーとして存在しているため、第３無機絶縁粒子２１を含む第１領域２６を形成することができる。
本実施形態においては、粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である複数の第１無機絶縁粒子１９、およびこの第１無機絶縁粒子１９が分散した溶剤３５を含むスラリー３６を支持シート３０上に塗布している。その結果、第１無機絶縁粒子１９の粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることから、低温条件下においても、複数の第１無機絶縁粒子１９の一部を互いに強固に接続することができる。これは、第１無機絶縁粒子１９が微小であることから、第１無機絶縁粒子１９の原子、特に表面の原子が活発に運動するため、複数の第１無機絶縁粒子１９の一部が互いに強固に接続する温度を低減すると推測される。
したがって、第１無機絶縁粒子１９の結晶化開始温度未満、さらには２５０℃以下といった低温条件下で複数の第１無機絶縁粒子１９同士を強固に接続させることができる。また、このように低温で加熱することによって、無機絶縁粒子１６の粒子形状を保持しつつ、第１無機絶縁粒子１９同士を近接領域のみで接続することができる。その結果、接続部においてネック構造を形成するとともに、開気孔の間隙１７を容易に形成することができる。なお、第１無機絶縁粒子１９同士を強固に接続することができる温度は、例えば、第１無機絶縁粒子１９の平均粒径を１５ｎｍに設定した場合は１５０℃程度である。
また、本実施形態においては、粒径が０．５μｍ以上５μｍ以下である複数の第３無機絶縁粒子２１をさらに含むスラリー３６を支持シート３０上に塗布している。その結果、粒径が第１無機絶縁粒子１９および第２無機絶縁粒子２０よりも大きい第３無機絶縁粒子２１によって、スラリー３６における無機絶縁粒子１６の隙間を低減できるため、溶剤３５を蒸発させて形成する粉末層３７の収縮を低減できる。したがって、主面方向へ大きく収縮しやすい平板状である粉末層３７の収縮を低減することで、粉末層３７における厚み方向に沿ったクラックの発生を低減することができる。
また、本実施形態においては、粒径が３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である複数の第２無機絶縁粒子２０をさらに含むスラリー３６を支持シート３０上に塗布している。その結果、粒径が第１無機絶縁粒子１９よりも大きく、第３無機絶縁粒子２１よりも小さい第２無機絶縁粒子２０によって、スラリー３６の第３無機絶縁粒子２１同士の間の領域における無機絶縁粒子１６の隙間を低減できる。したがって、粉末層３７の第３無機絶縁粒子２１同士の間の領域におけるクラックの発生を低減することができる。
スラリー３６における無機絶縁粒子１６の含有割合は、例えば１０％体積以上５０体積％以下であり、スラリー３６における溶剤３５の含有割合は、例えば５０％体積以上９０体積％以下である。溶剤３５は、例えばメタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、キシレン、またはこれらから選択された２種以上の混合物を含んだ有機溶剤等を用いることができる。中でも、溶剤３５としてメチルイソブチルケトンを用いることが望ましい。その結果、第２樹脂層１５を適度に溶解または膨潤させることができ、所望の第１領域２６を得ることができる。
粉末層３７を加熱する際の加熱温度は、溶剤３５の沸点以上、第１無機絶縁粒子１９の結晶化開始温度未満であり、さらには、１００℃以上２５０℃以下である。また、加熱時間は、例えば０．５時間以上２４時間以下である。
積層された無機絶縁層１４および第１未硬化樹脂層３２を加熱加圧する際の加圧圧力は、例えば０．０５ＭＰａ以上０.５ＭＰａ以下であり、加圧時間は、例えば２０秒以上５分以下であり、加熱温度は、例えば５０℃以上１００℃以下である。なお、この加熱温度は、第１未硬化樹脂層３２の硬化開始温度未満であるため、第１未硬化樹脂層３２を未硬化の状態で維持することができる。
（３）図６（ｂ）ないし図６（ｃ）に示すように、コア基板５上に積層シート３３を積層して絶縁層１０を形成し、絶縁層１０上に配された導電層１１および絶縁層１０を厚み方向に貫通するビア導体１２を形成する。具体的には、例えば以下のように行なう。
まず、第１未硬化樹脂層３２をコア基板５側に配しつつ、コア基板５上に積層シート３３を積層する。次に、積層されたコア基板５および積層シート３３を厚み方向に加熱加圧することによって、コア基板５に積層シート３３を接着させる。次に、図６（ｂ）に示すように、第１未硬化樹脂層３２および第２未硬化樹脂層３１を加熱することによって、未硬化樹脂を硬化させて、第１未硬化樹脂層３２を第１樹脂層１３とし、第２未硬化樹脂層３１を第２樹脂層１５とする。その結果、第１樹脂層１３、無機絶縁層１４および第２樹脂層１５を有する絶縁層１０を形成することができる。この際に、間隙１７に入り込んでいた第１未硬化樹脂層３２の一部が第２樹脂部２９となり、間隙１７に入り込んでいた第２未硬化樹脂層３１の一部が第１樹脂部２８となる。
次に、機械的または化学的に支持シート３０を絶縁層１０から除去する。次に、レーザー加工を用いて、絶縁層１０を厚み方向に貫通するビア孔を形成する。この際に、ビア孔の底面に導電層１１を露出させる。次に、図６（ｃ）に示すように、無電解めっき法および電解めっき法を用いて、ビア孔の内壁および絶縁層１０の露出した一主面に導電材料を被着させることによって、導電層１１およびビア導体１２を形成する。
コア基板５に積層シート３３を接着させる際の加熱加圧は、工程（２）と同様の条件を用いることができる。未硬化樹脂を硬化させる際の加熱温度は、例えば未硬化樹脂の硬化開始温度以上、熱分解温度未満であり、加熱時間は、例えば１０分以上１２０分以下である。
（４）図６（ｄ）に示すように、工程（２）および（３）を繰り返すことによって、コア基板５上にビルドアップ層６を形成し、配線基板３を作製する。なお、本工程を繰り返すことにより、ビルドアップ層６をより多層化することができる。
（５）配線基板３に対してバンプ４を介して電子部品２をフリップチップ実装することにより、図１（ａ）に示した実装構造体１を作製する。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よいし、あるいは、配線基板３に内蔵させてもよい。
本発明は、前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。
例えば、前述した本発明の実施形態においては、ビルドアップ層６が第１樹脂層１３、無機絶縁層１４および第２樹脂層１５を有する構成を例に説明したが、コア基板５が第１樹脂層１３、無機絶縁層１４および第２樹脂層１５に相当する構成を有していても構わない。
また、前述した本発明の実施形態においては、配線基板３としてコア基板５およびビルドアップ層６からなるビルドアップ多層基板を用いた例について説明したが、配線基板３として他のものを用いてもよく、例えば、コア基板５のみの単層基板またはビルドアップ層６のみのコアレス基板を用いても構わない。
また、前述した本発明の実施形態においては、無機絶縁粒子１６が第３無機絶縁粒子２１を含む構成を例に説明したが、無機絶縁粒子１６は、第３無機絶縁粒子２１を含まなくても構わない。
前述した本発明の実施形態においては、ビア導体１２をビア孔の内壁に被着して構成した例について説明したが、ビア導体１２はビア孔内に充填された構成であっても良い。
また、前述した本発明の実施形態においては、工程（２）において溶剤３５の蒸発と粉末層３７の加熱とを別々に行なった構成を例に説明したが、これらを同時に行なっても構わない。
１ 実装構造体
２ 電子部品
３ 配線基板
１３ 第１樹脂層
１４ 無機絶縁層
１５ 第２樹脂層
１６ 無機絶縁粒子
１７ 間隙
１８ 樹脂部
１９ 第１無機絶縁粒子
２０ 第２無機絶縁粒子
２１ 第３無機絶縁粒子
２２ 第１樹脂
２３ 第１フィラー粒子
２４ 第２樹脂
２５ 第２フィラー粒子
２６ 無機絶縁層の第１領域
２７ 無機絶縁層の第２領域
２８ 第１樹脂部
２９ 第２樹脂部
３０ 支持シート
３１ 第２未硬化樹脂層
３２ 第１未硬化樹脂層
３３ 積層シート
２ 電子部品
３ 配線基板
１３ 第１樹脂層
１４ 無機絶縁層
１５ 第２樹脂層
１６ 無機絶縁粒子
１７ 間隙
１８ 樹脂部
１９ 第１無機絶縁粒子
２０ 第２無機絶縁粒子
２１ 第３無機絶縁粒子
２２ 第１樹脂
２３ 第１フィラー粒子
２４ 第２樹脂
２５ 第２フィラー粒子
２６ 無機絶縁層の第１領域
２７ 無機絶縁層の第２領域
２８ 第１樹脂部
２９ 第２樹脂部
３０ 支持シート
３１ 第２未硬化樹脂層
３２ 第１未硬化樹脂層
３３ 積層シート
Claims (7)
- 第１樹脂層と、該第１樹脂層上に配された無機絶縁層と、該無機絶縁層上に配された第２樹脂層と、該第２樹脂層上に配された導電層とを備え、
前記無機絶縁層は、一部が互いに接続した粒径が３ｎｍ以上１５ｎｍ以下である複数の第１無機絶縁粒子と、該第１無機絶縁粒子を間に挟んで存在する粒径が３５ｎｍ以上１１０ｎｍ以下である複数の第２無機絶縁粒子と、前記複数の第１無機絶縁粒子同士の間隙に配された樹脂部とを含んでおり、
前記無機絶縁層は、前記第２樹脂層の近傍に位置する第１領域と、該第１領域の前記第２樹脂層とは反対側に位置する第２領域とを有し、
前記第１領域における前記第２無機絶縁粒子の含有割合は、前記第２領域における前記第２無機絶縁粒子の含有割合よりも小さく、かつ前記第１領域は、前記第１無機絶縁粒子および前記第２無機絶縁粒子のうち、前記第１無機絶縁粒子のみを含んでいることを特徴とする配線基板。 - 請求項１に記載の配線基板において、
前記第２樹脂層は、前記第１樹脂層よりもヤング率が小さいことを特徴とする配線基板。 - 請求項１または２に記載の配線基板において、
前記樹脂部は、前記第１領域に配された第１樹脂部を有し、
該第１樹脂部は、前記第２樹脂層を構成する第２樹脂と同じ樹脂からなることを特徴とする配線基板。 - 請求項１乃至３のうちいずれかに記載の配線基板において、
前記樹脂部は、前記第２領域に配された第２樹脂部を有し、
該第２樹脂部は、前記第１樹脂層を構成する第１樹脂と同じ樹脂からなることを特徴とする配線基板。 - 請求項１乃至４のうちいずれかに記載の配線基板において、
前記第１樹脂層は、第１樹脂と該第１樹脂中に分散した複数の第１フィラー粒子とを含んでおり、
前記第２樹脂層は、第２樹脂と該第２樹脂中に分散した複数の第２フィラー粒子とを含んでおり、
前記第２樹脂層における前記第２フィラー粒子の含有割合は、前記第１樹脂層における前記第１フィラー粒子の含有割合よりも小さいことを特徴とする配線基板。 - 請求項１乃至５のうちいずれかに記載の配線基板において、
前記第１領域の厚みは、前記第２領域の厚みよりも小さいことを特徴とする配線基板。 - 請求項１乃至６のいずれかに記載の配線基板と、該配線基板に実装され、前記導電層に電気的に接続された電子部品とを備えたことを特徴とする実装構造体。
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