JP2004281695A

JP2004281695A - 多層プリント配線板、多層プリント配線板の製造方法、及び実装構造体

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Publication number: JP2004281695A
Application number: JP2003070574A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Hirayama; 久美子平山; Fumio Echigo; 文雄越後
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2003-03-14
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】応力緩和性能の向上。
【解決手段】コア基板１に設けられたビルドアップ層２が、樹脂浸透可能な芯材２ａと、芯材２ａに含浸される絶縁樹脂２ｂとを有している。絶縁樹脂２ｂの弾性率を３．５ＧＰａ以下とする。ビルドアップ層２の２５０℃における面内引っ張り弾性率と３０℃における面内引っ張り弾性率との比（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）を５０％以上とする。ビルドアップ層２の熱膨張係数を７０ｐｐｍ／℃以下とする。これにより、応力緩和性能が向上する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多層プリント配線板、多層プリント配線板を含んだ実装構造体、及び多層プリント配線板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型、軽量、多機能化に伴い高密度実装化が進展する傾向にある。半導体装置の実装においては、ワイヤーボンディング等によるフェイスアップ実装では配線距離が長くなり、高周波領域では信号の減衰、遅延が課題となり、最近ではフェイスダウン実装による短配線化が進んでいる。また、半導体装置の熱膨張係数と実装基板の熱膨張係数との間には大きな差がある。プリント配線板の熱膨張係数は、約１６〜２０ｐｐｍ／℃であり、フェースダウンで実装されるフリップチップ型の半導体装置（以下、フリップチップと略される）の熱膨張係数は約３ｐｐｍ／℃である。そのため、部品実装後の実装界面に熱応力が発生し、温度サイクル等の使用環境においては、基板の絶縁樹脂層や接合部にクラックが発生する場合がある。
【０００３】
例えば、コア層上に内層配線を有するビルドアップ層を備えたプリント配線板の部品接続部にはんだバンプを介してフリップチップが接続されているとする。この状態で温度上昇が発生すると、プリント配線板はフリップチップより大きく膨張する。プリント配線板の熱膨張係数を１８ｐｐｍ／℃、フリップチップの熱膨張係数を３ｐｐｍ／℃、温度上昇６０℃と仮定すると、１０ｍｍ^２の範囲でプリント配線板とフリップチップとの間の膨張差は９μｍ程度となる。このような熱膨張差によってはんだバンプに歪みが与えられ応力が発生する。プリント配線板にフリップチップが実装された実装体は、その使用状態において加熱冷却が繰り返し実施されるが、そうすると、前記バンプに付与される歪みや応力によってはんだ接合部にクラックが発生する場合がある。
【０００４】
そこで従来は、この熱膨張差による応力を軽減するためプリント基板と半導体装置との間にアンダーフィル樹脂を充填し補強する。半田接合部に生じる応力は充填されるアンダーフィル樹脂により軽減され、これにより接続信頼性が向上する。
【０００５】
他の例としては、プリント基板のビルドアップ層上に絶縁樹脂による応力緩和層を形成し、内層導通を微細導体柱にて行う方法が提案されている。また、プリント基板のビルドアップ層を可とう性樹脂で形成し、応力緩和を行う構造が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−２９８２７２号広報（第１〜４項、図１）
【特許文献２】
特開２００１−６０７５５号広報（第１〜４項、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来のアンダーフィル樹脂を充填する構造では樹脂の充填及び硬化の工程が必要となり、工程が煩雑になる。また、ＭＣＭ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＭｏｄｕｌｅｓ）のように実装効率が７０％となる実装構造では、半導体装置は非常に密に実装されるため、樹脂充填注入口さえ確保できなくなる。従って、全ての半導体装置の実装処理と、全てのアンダーフィル樹脂の充填処理とを、それぞれ一度に行うことができず、少量の半導体装置の実装と、実装した半導体装置へのアンダーフィル樹脂充填とを繰り返し実施しなければならず、その分、さらに工程が複雑化する。
【０００８】
また、絶縁樹脂からなる応力緩和層を形成する構造には次のような課題がある。応力緩和層となる低弾性率を有する絶縁樹脂は熱膨張係数が大きく、常温と実装（高温）時との間での弾性率の差が大きく、そのために実装時に大きく弾性率が低下しやすいという特徴を有する。したがって、このような特徴を有する応力緩和層を設けると電子部品の重みなどで基板が歪みやすくなり、このことが初期不良の原因となる。
【０００９】
加えて、特に昨今は電子機器の薄型化に伴いプリント配線板の薄型化が進展している。これによりプリント配線板のコア層が薄くなる結果、基板構造全体に占めるビルドアップ層の相対的な割合が高くなる傾向にある。そのため、このような傾向を有するプリント配線板に応力緩和層を設けたうえで電子部品を実装すると基板がさらに歪みやすくなり、その結果として初期接続不良の発生率が上昇する。このことはビルドアップ層の割合が高くなるほど顕著になる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の多層プリント配線板は、コア基板と、前記コア基板の少なくとも一方の面に設けられたビルドアップ層とを備えている。前記ビルドアップ層は、樹脂が浸透可能な芯材と、前記芯材に含浸された絶縁樹脂とを有している。前記絶縁樹脂の弾性率が３．５ＧＰａ以下である。前記ビルドアップ層の２５０℃における面内引っ張り弾性率と３０℃における面内引っ張り弾性率との比（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が５０％以上である。前記ビルドアップ層の熱膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下である。
【００１１】
芯材を組み込むことでビルドアップ層の寸法安定性、形状維持をしつつ、実装後の接合部の応力緩和能を有するビルドアップ層を形成した多層プリント配線板となる。芯材としては、織布、不織布、有機樹脂フィルムが使用できる。
【００１２】
上記多層プリント配線板に熱膨張係数１０ｐｐｍ／℃以下の電子部品が搭載された実装構造体は、顕著に応力緩和能を発揮する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態例について、図面を用いて説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
本実施形態の多層プリント配線板は、図１に示すように、コア基板１と、ビルドアップ層２と、ビアホール４，５と、配線層７，８とを備える。ビルドアップ層２は、樹脂浸透可能な芯材２ａに絶縁樹脂２ｂを含浸させて構成される。配線層７はコア基板１の内部やコア基板１の表面部位に配置される。ビアホール（導体ペーストの充填体）４は、コア基板１の内部において配線層７どうしを層間接続する。配線層８は、ビルドアップ層２の内部やビルドアップ層２の表面部位に配置される。ビアホール５は、ビルドアップ層２の内部において配線層８どうしを層間接続する。
【００１５】
芯材２ａは、織布，不織布，有機樹脂フィルム等から構成される。絶縁樹脂２ｂは、エポキシ樹脂や、シアネートエステル等の公知の熱硬化性樹脂から構成される。これら樹脂は、応力を緩和させる特性を有するゴム弾性成分を含むのが望ましい。ゴム弾性成分としては、ブタジエンゴム，イソプレンゴム，ブタジエンスチレンゴム，クロロプレンゴム，ブチルゴム，シリコンゴム，フッ素ゴム等があげられるがこれに限定されない。図２に絶縁樹脂２ｂの構造式の一例が示される。
【００１６】
絶縁樹脂２ｂは、樹脂組成物の特性を損なわない範囲において、難燃剤、無機充填物、着色剤等の各種添加剤を加えることができる。
【００１７】
ビルドアップ層２は、次の条件を備えるように構成される。
・絶縁樹脂２ｂの弾性率は３．５ＧＰａ以下の低弾性率である（以下、第１の条件という）。
・芯材２ａと絶縁樹脂２ｂとを組み合わせてビルドアップ層２を構成した際における面内引っ張り弾性率の保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が５０％以上である（以下、第２の条件という）。
・芯材２ａと絶縁樹脂２ｂとを組み合わせてビルドアップ層２を構成した際における熱膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下である（以下、第３の条件という）。
【００１８】
ビルドアップ層２は、芯材２ａを組み込むことで寸法の安定性が向上しその形状が維持される。さらには、上記第１〜第３の条件を備えることにより、実装後の接合部（配線層７，８と電子部品との間の電気的接合部）の応力緩和性が向上する。
【００１９】
なお、上記した第１〜第３の条件は、さらには、次の条件に絞られるのが好ましい。
【００２０】
絶縁樹脂２ｂの弾性率は０．５ＧＰａ以上であ。ビルドアップ層２の２５０℃における面内引っ張り弾性率と３０℃における面内引っ張り弾性率との比（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が１００％以下である。ビルドアップ層２の熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以上である。
【００２１】
これらの条件は、次の理由により設定されている。弾性率が０．５ＧＰａ以下の樹脂を用いたビルドアップ基板に加圧実装するとき、加圧が十分に接合部にかからず、接続不良になるためである。弾性率差は無い方が好ましく、熱膨張係数は実装する部品の値に近くてもよいが樹脂であるため、１５ｐｐｍ／℃以上になる。
【００２２】
３．５ＧＰａ以下といった低弾性率の絶縁樹脂は、応力緩和能を有するものの、一般に熱膨張係数が大きく、常温と実装（高温）時の弾性率の差も大きい。そのため、高熱状態となる実装時には弾性率が大きく低下する。このような特性を有する絶縁樹脂を備えてビルドアップ層が構成された多層プリント配線板に電子部品が実装されると、配線板と電子部品との間の熱膨張係差に起因して実装時に生じる応力を軽減することはできる。しかしながら、実装時に大きく絶縁樹脂の弾性率が低下する結果、実装される電子部品の重みなどでコア基板１が歪んで電子部品との間で接続が不安定になる可能性がある。したがって、単に、３．５ＧＰａ以下といった低弾性率の特性だけを有する絶縁樹脂でビルドアップ層を形成した場合、安定した接続を実現することは困難となる。
【００２３】
これに対して、本実施形態の多層プリント配線板は、上述したように、絶縁樹脂２ｂの低弾性率に関する前記第１の条件（３．５ＧＰａ以下）の他、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）に関する前記第２の条件と、熱膨張係数に関する前記第３の条件（７０ｐｐｍ／℃以下）とを設定している。
【００２４】
そのため、このような特性を有するビルドアップ層２は、熱膨張率及び３０℃（常温）と２５０℃（実装）時の弾性率差を低く抑える事が可能となる結果、初期接続特性や温度サイクル特性（熱衝撃特性）において、良好な結果が得られる。
【００２５】
芯材２ａとしては、織布、不織布、フィルムが利用できる。例として以下の無機物及び高耐熱性高分子がそれぞれ挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００２６】
なお、芯材２ａとして用いることが可能な織布としては、ガラス，アラミド，全芳香族ポリエステル，ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール，ポリエーテルスルホン，ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。
【００２７】
芯材２ａとして用いることが可能な不織布としては、ガラス，アラミド，全芳香族ポリエステル，ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール，ポリエーテルスルホン，ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。
【００２８】
芯材２ａとして用いることができるフィルムとしては、ポリイミド，アラミド，全芳香族ポリエステル，ポリエーテルスルホン，ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。
【００２９】
ビルドアップ層２としては、絶縁樹脂２ｂが含浸された芯材２ａと配線層とが交互に積層された構造を有するものを用いることができる。前記配線層の層間接続には、メッキ接続等の公知技術を適用することができる。また、前記層間接続に導電性ペーストの充填物（ビア）を用いることができる。この場合、任意の位置でビアを形成することが可能であり高密度実装に適している。さらには、前記ビアの径の大きさと前記配線層のランド径の大きさとの間には、Ｖ（ビア径）／Ｌ（ランド径）＝１００μｍ／１５０μｍ以下にするのが好ましい。そうすれば、更なる高密度実装が可能となる。応力緩和層として機能するビルドアップ層の厚みは、２０μｍ以上であるのが好ましい。
【００３０】
コア基板１としては、ガラエポ基板を始めとする樹脂基板、セラミック基板など一般に市販品として入手可能な基板を使用することができる。
【００３１】
本実施形態の多層プリント配線板上に、熱膨張率１０ｐｐｍ／℃以下の電子部品を搭載した場合に応力緩和効果が顕著に得られる。
【００３２】
次に、本実施形態の多層プリント配線板の製造方法を説明する。まず、図３（ａ−３）に示すように、ビルドアップ層となるプリプレグ２１が用意される。プリプレグ２１は、樹脂浸透可能な芯材に絶縁樹脂を充填して構成される。図３（ａ−２）に示すように、用意されたプリプレグ２１の所定位置（ビアホール形成位置）にその厚み方向に沿って貫通孔からなるビアホール穴２２が形成される。図３（ａ−３）に示すように、ビアホール穴２２に導電性ペーストを充填することで、ビルドアップ層２のビアホール５が形成される。次に、図示は省略するが、ビアホール５を形成したプリプレグ２１に配線層８が形成され、さらに、ビアホール４と配線層８とが形成されたプリプレグ２１が複数枚積層されて熱圧着されることでビルドアップ層２が形成される。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に示すように、配線層７とビアホール４とを有するコア基板１を用意する。配線層７とビアホール４とは、コア基板１の層内に配置されている。ビアホール４は配線層７を層間接続している。
【００３４】
次に、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）で用意されたコア基板１の表裏面うちの少なくとも一方（図では両面）に図３（ａ）で用意されたプリプレグ２１が積層される。さらにその表面に銅箔２４が積層されて熱圧着される。
【００３５】
銅箔２４をホトリソエッチング法によりパターニングした後、図３（ｄ）に示すように、図３（ｃ）の工程を繰り返すことで多層ビルドアップ層が形成される。
【００３６】
最後に、図３（ｅ）に示すように、銅箔２４をホトリソエッチング法によりパターニングすることで、配線層８が形成される。これにより多層プリント配線板が形成される。
【００３７】
図４は実施の形態１の多層プリント配線板に電子部品３を実装した実装構造体を示す。電子部品３としては、例えばＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ），ＭＣＭ（ＭｕｌｔｉＣｈｉｐＭｏｄｕｌｅ），ＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ），フリップチップ等のパーケージを有する半導体装置の他、ディスクリート部品などがあるが、特にその種類に限定はない。ただし、熱膨張率１０ｐｐｍ／℃以下の電子部品を搭載した場合に本発明の応力緩和効果が顕著に得られる。
【００３８】
なお、図中、符号６は、電子部品３と配線層８とを接続するはんだ層である。
【００３９】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。各実施例では、本発明の多層プリント配線板が次のように形成される。すなわち、各実施例では、コア基板１及びビルドアップ層２に、それぞれビアホール４，５が形成される。ビルドアップ層２の弾性率と熱膨張係数とを実施例毎の設定値に調整するために、絶縁樹脂２ｂの弾性率と、ビルドアップ層２の樹脂含有量とが適宜調整される。絶縁樹脂２ｂの弾性率の調整は、樹脂２ｂの組成を調整することでなされる。
【００４０】
このような構成上の特徴を有する各実施例において、コア基板１の厚さをＴ_ｃとし、ビルドアップ層の厚さをＴ_ｂとすると、コア基板１とビルドアップ層２との厚み割合（Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃ）が約０．１２５，約０．２，約０．２５，約０．４となる試料が各実施例の試料として形成される。各実施例において、弾性率は、一般的な測定法であるＤＭＡ（周波数１０ｋＨｚ）を用いて測定される。ビルドアップ層の熱膨張係数は、一般的な測定方法であるＴＭＡ（圧縮）を用いて測定される。各実施例において、絶縁樹脂２ｂの面内弾性率の調整は、絶縁樹脂の組成を変更することで実施される。
【００４１】
（実施例１）
実施例１のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：
厚さ２０μｍのガラスクロス（旭シェーベル社製、１０２７ＭＳ）から構成される。
絶縁樹脂２ｂ：
ブタジエンゴムを骨格に持ち、弾性率１．０ＧＰａであるエポキシ樹脂から構成される。
ビルドアップ層２：
厚みＴ_ｂは、５０μｍである。
【００４２】
上記芯材２ａに上記絶縁樹脂２ｂを５０％（重量比）の割合で含有させることで次の特性を有する。
・熱膨張係数が２５ｐｐｍ／℃である。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が２．３であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が１．６であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が約７０％である。
【００４３】
次に、実施例１の多層プリント配線板の製造方法を説明する。図３（ａ−１）に示すように、絶縁樹脂含浸芯材であるプリプレグ２１が用意される。用意されたプリプレグ２１に、図３（ａ−２）に示すように、炭酸ガスレーザを用いてビアホール穴２２が形成される。形成されたビアホール穴２２に、図３（ａ−３）に示すように、導電性ペーストが充填されることでビアホール５が形成される。
【００４４】
図３（ｂ）に示すように、配線層７とビアホール４とを有するコア基板１が用意される。配線層７とビアホール４とは、コア基板１の層内に配置される。ここで、コア基板１としては、厚みＴ_ｃが、１２５μｍ，２００μｍ，２５０μｍ，４００μｍとなったものがそれぞれ用意される。コア基板１としては、ビアホール４や配線層７が無くともよいが、実施例１では有りとする。
【００４５】
次に図３（ｃ）に示すように、コア基板１に図３（ａ）で用意されたプリプレグ２１が積層される。さらにその表面に銅箔（厚さ５μｍ）２４が積層される。そして、真空プレスで２００℃に加熱されることで、コア基板とビルトアップ層の接続を行う。銅箔２４をホトリソエッチング法によりパターニング後、図３（ｄ）に示すように、図３（ｃ）の工程を繰り返し行い、両面各２層の多層ビルドアップ層が形成される。最後に、図３（ｅ）に示すように、銅箔２４をホトリソエッチング法によりパターニングすることで、配線層８が形成される。これにより、多層プリント配線板が形成される。形成された多層プリント配線板においてコア基板１とビルトアップ層２との厚み割合（Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃ）が約０．１２５，約０．２，約０．２５，約０．４となる。
【００４６】
（実施例２）
実施例２のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：
実施例１と同一である。
絶縁樹脂２ｂ：
実施例１と同様にブタジエンゴムを骨格に持つものの、実施例１とは組成を変えることで、弾性率を３．５ＧＰａとしたエポキシ樹脂から構成される。
ビルドアップ層２：
厚みＴ_ｂは実施例１と同一である。芯材２ａの組成と絶縁樹脂２ｂの含有率とを実施例１と同一とするものの、絶縁樹脂２ｂの組成を実施例１から変更することで次の特性を有する。
・熱膨張係数が２０ｐｐｍ／℃である。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が４．２であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が２．９であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が約７０％である。
【００４７】
実施例２は、ビルドアップ層２を形成する絶縁樹脂２ｂの組成を実施例１とは変えることでその弾性率を３．５ＧＰａとした点に特徴を有する。他の構成は、絶縁樹脂２ｂの組成を変更することで若干ながら実施例１と異なるものの、基本的には実施例１と同様である。製造方法も実施例１と同様である。
【００４８】
（実施例３）
実施例３のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：
実施例１と同一である。
絶縁樹脂２ｂ：
実施例１と同一である。
ビルドアップ層２：
厚みＴ_ｂは実施例１から若干かわり５５μｍである。芯材２ａや絶縁樹脂２ｂの組成を実施例１と同一とするものの絶縁樹脂２ｂの含有率を実施例１から変更して５５％（重量比）とすることで次の特性を有する。
・熱膨張係数が７０ｐｐｍである。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が２．０であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が１．０であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が５０％である。
【００４９】
実施例３は、絶縁樹脂２ｂの含有率を実施例１から変更することで、ビルドアップ層２の熱膨張係数を７０ｐｐｍ／℃にしたことと、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）を５０％とした点に特徴を有する。他の構成は、絶縁樹脂２ｂの含有率等の変更に伴って若干ながら実施例１と異なるものの、基本的には実施例１と同様である。製造方法も実施例１と同様である。
【００５０】
（実施例４）
実施例４のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：厚さ９μｍのアラミドフィルム（旭化成工業社製商品名「アラミカ」）、
絶縁樹脂２ｂ：実施例１と同一である。
ビルドアップ層２：
厚みＴ_ｂは２０．０μｍである。絶縁樹脂２ｂの組成や含有率を実施例１と同一とするものの芯材２ａの材料を実施例１とから変えることで次の特性を有する。
・熱膨張係数が３０ｐｐｍである。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が２．２であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が１．６５であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が約７５％である。
【００５１】
実施例４は、芯材２ａの材料を実施例１から変更した点に特徴を有する。他の構成は、芯材２ａの材料変更に伴って若干ながら実施例１と異なるものの、基本的には実施例１と同様である。製造方法も実施例１と同様である。しかしながら、ビルドアップ層２の厚みＴ_ｂを２０．０μｍにしたことに対応して、コア基板１の厚みＴ_ａをそれぞれ１８０μｍｍ，１００μｍ，９０μｍ，５０μｍとしており、これにより厚み割合（Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃ）を、実施例１等と同一（約０．１２５，約０．２，約０．２５，約０．４）にする。
【００５２】
（実施例５）
実施例５のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：厚さ２０μｍのアラミド不織布から構成される。
絶縁樹脂２ｂ：実施例１と同一である。
ビルドアップ層２：
厚みＴ_ｂは実施例１と同一である。絶縁樹脂２ｂの組成や含有率を実施例１と同一とするものの芯材２ａの材料を実施例１とから変えることで次の特性を有する。
・熱膨張係数が２２ｐｐｍである。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が２．２であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が１．５であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が約７０％である。
【００５３】
実施例５は、芯材５ａを厚さ２０μｍのアラミド不織布とする点に特徴を有している。他の構成は芯材２ａの材料変更に伴い若干ながら実施例１と異なるものの、基本的には実施例１と同様である。製造方法も実施例１と同様である。
（比較例１）
比較例１のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：
実施例１と同一である。
絶縁樹脂２ｂ：
ブタジエンゴムを骨格に持ち、弾性率が５．０ＧＰａ（本発明の範囲外）であるエポキシ樹脂から構成される。
ビルドアップ層２：
厚みＴ_ｂは実施例１と同一である。絶縁樹脂２ｂの含有率や芯材２ａの材質を実施例１と同一とするものの、絶縁樹脂２ｂの組成を変更することで次の特性を有する。
・熱膨張係数が２０ｐｐｍである。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が６．０であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が４．５であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が７５％である。
【００５４】
比較例１は、ビルドアップ層２を形成する絶縁樹脂２ｂの組成を変更することで、その弾性率を本発明の範囲外である５．０ＧＰａにした点に特徴を有している。他の構成は若干実施例１と異なるものの、基本的には実施例１と同様である。製造方法も実施例１と同様である。
（比較例２）
比較例２のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：
実施例１と同一である。
絶縁樹脂２ｂ：
実施例１と同一である。
ビルドアップ層２：
厚みＴ_ｂは実施例１から若干変わり６０μｍである。絶縁樹脂２ｂの含有率を６５％（重量比）に設定することで、次の特性を有する。
・熱膨張係数が７５ｐｐｍ（本発明の範囲外）である。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が２．２であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が１．５であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が約７０％である。
【００５５】
比較例２は、絶縁樹脂２ｂの含有率を６５％とすることで、ビルドアップ層２の熱膨張係数を本発明の範囲外である７５ｐｐｍ／℃にした点に特徴を有している。他の構成は、絶縁樹脂２ｂの含有率の変更に伴って若干ながら実施例１と異なるものの、基本的には実施例１と同様である。製造方法も実施例１と同様である。
【００５６】
（比較例３）
比較例３のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。
芯材２ａ：
実施例１と同一である。
絶縁樹脂２ｂ：
ブタジエンゴムを骨格に持ち、弾性率が１．０ＧＰａであるエポキシ樹脂から構成されこの点においては実施例１同様である。
ビルドアップ層２：
厚みＴｂは実施例１と同一である。絶縁樹脂２ｂの含有率や芯材２ａの材料を実施例１と同一とするものの、絶縁樹脂２ｂの組成を実施例１から変えることにより次の特性を有する。
・熱膨張係数が２５ｐｐｍである。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が２．０であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が０．５であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が約２５％（本発明の範囲外）である。
【００５７】
比較例３は、絶縁樹脂２ａの組成を実施例１から変更することで、ビルドアップ層２の弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）を本発明の範囲外（２５％）にした。他の構成は、絶縁樹脂２ｂの組成変更に伴って若干ながら実施例１と異なるものの、基本的には実施例１と同様である。製造方法も実施例１と同様である。
【００５８】
（比較例４）
比較例４のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。比較例４においては、一般的なビルドアップ層２を形成した。
ビルドアップ層２：
ビルドアップ基板用銅箔付き絶縁シート（住友ベークライト株式会社製ＡＰＬ−４００１）から構成される。厚みＴ_ｂは、４００μｍである。材料を変更することで次の特性を有する。
・熱膨張係数が８０ｐｐｍ／℃である。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が２．８であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が０．０１であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が約０．００３５％である。
【００５９】
以上の構成を備えたビルドアップ層２を、それぞれ厚み４００μｍ，２５０μｍ，２００μｍ，１２５μｍ（これらの値は実施例１と同一）を備えたコア基板１（ビアホール４及び配線層７の有無は何れも可、本例では有り）の表面に積層して多層プリント配線板とした。
【００６０】
（比較例５）
比較例５のビルドアップ層２の構成材料を以下に示す。比較例５においては、他の一般的なビルドアップ層２を形成した。
ビルドアップ層２：
高弾性ビルドアップ材料（住友ベークライト株式会社製ＡＰＬ−４６０１）から構成される。厚みＴ_ｂは４００μｍである。ビルドアップ層２はその材質が変更することで次の特性を有する。
・熱膨張係数が３０ｐｐｍ／℃である。
・３０℃における面内引っ張り弾性率が６．２であり、２５０℃における面内引っ張り弾性率が２．３であり、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が本発明の範囲外（４０％）である。
【００６１】
以上の構成を備えたビルドアップ層２を、比較例４と同様それぞれ厚み４００μｍ，２５０μｍ，２００μｍ，１２５μｍを備えたコア基板１（ビアホール４及び配線層７の有無は何れも可、本例では有り）表面に積層して多層プリント配線板とした。
【００６２】
以上説明した実施例１〜５，比較例１〜５の特性一覧を表１に示す。
【００６３】
【表１】

上記実施例及び比較例の多層プリント配線板について次の実装信頼性評価を行った。すなわち、多層プリント基板上にシリコンチップ（チップサイズ１０ｍｍ□）を半田実装することで実装体を形成する。形成した実装体（その構造については図４参照）に、−６５℃〜１５０℃温度サイクル試験を１０００時間実施し、導通評価を行った。導通評価回路は、シリコンチップとビルドアップ層の内層間のチェーン配線とした。抵抗値が初期値より３０％以上増加した場合を不良とした。
結果を表２〜９に示す。
【００６４】
【表２】

【００６５】
【表３】

【００６６】
【表４】

【００６７】
【表５】

【００６８】
【表６】

【００６９】
【表７】

【００７０】
【表８】

【００７１】
【表９】

厚み比率Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃがいずれの場合であっても、以下に説明する測定結果となった。
【００７２】
芯材２ａを有するビルドアップ層２を備えた実施例１〜５，比較例３は弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が、本発明で規定する下限値（＝５０％）より高いために、初期接続において良好な結果が得られた。
【００７３】
実施例１〜５，比較例２，３は、温度サイクル（信頼性）において優れた応力緩和特性を示し、良好な実装信頼性が得られた。
【００７４】
このように、実施例１〜５は、初期接続特性においても温度サイクル（信頼性）特性においても良好な結果が得られた。
【００７５】
比較例１は、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が、本発明で規定する下限値（＝５０％）より高いために、初期接続において良好な結果が得られた。しかしながら、絶縁樹脂２ｂの弾性率が本発明で規定する上限値（＝３．５ＧＰａ）より高い（＝５．０ＧＰａ）ために、熱膨張差に起因する界面応力によりはんだにクラックが発生した。
【００７６】
比較例２は、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が、本発明で規定する下限値（＝５０％）より高いために、初期接続において良好な結果が得られた。しかしながら、ビルドアップ層２の熱膨張係数が本発明の上限値（７０ｐｐｍ／℃）より大きい（＝７５ｐｐｍ／℃）。本発明では、ビルドアップ層２の配線層８を構成する銅の熱膨張係数に基づいて、ビルドアップ層２の熱膨張係数の上限値（７０ｐｐｍ／℃）を設定している。ビルドアップ層２の熱膨張係数が本発明の上限値（７０ｐｐｍ／℃）より大きい比較例２は、ビルドアップ層２の配線層８に断線が生じて接続不良が発生した。これは、コア基板１に対するビルドアップ層２の割合が高くなるに連れてビルドアップ層２の熱膨張を抑制できなくなることに起因していると思われる。
【００７７】
比較例３は、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が、本発明で規定する下限値（＝５０％）より低い（＝２５％）ために、チップ実装時の温度（２５０℃程度）では弾性率が非常に小さくなり、その結果、電子部品と基板との接合部位に接続不良が生じた。このような傾向は、ビルドアップ層２の厚みがコア基板１に対して相対的に厚くなる（Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃが大きくなる）に連れて顕著になっている。
【００７８】
比較例４，５は、比較例３と同様、弾性率保持率（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が本発明で規定した下限値（＝５０％）より低い（０．００３５％，４０％）ため、チップ実装時の温度（２５０℃程度）では弾性率が極めて小さくなり、その結果、電子部品と基板との接合部位に接続不良が生じた。特に、比較例４は、上記弾性率保持率が本発明で規定した上限値より著しく小さいために、実装時の歪みが顕著になり、すべての配線層８において初期不良を示した。また、比較例５は、ビルドアップ層２を構成する絶縁樹脂２ｂの弾性率が、本発明で規定する上限値（＝３．５ＧＰａ）より高い（＝６．２ＧＰａ）ために、熱膨張差に起因する界面応力によってはんだにクラックが発生した。
【００７９】
また、以上の測定結果から明らかなように、本発明の効果は、ビルドアップ層２の厚みＴ_ｂがコア基板１の厚みＴ_ｃに対して相対的に厚くなる（Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃが大きくなる）に連れて効果が顕著になる。具体的にいえば、Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃが０．１２５の場合では、それ程効果が明瞭に現れないものの、Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃが０．２以上となると、その効果が明瞭に現れる。このことからわかるように、本発明は、特に、Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃが０．２以上となった多層プリント配線板においてその効果がはっきりと現れる。
【００８０】
【発明の効果】
本発明の多層プリント基板は、フリップチップ型の半導体装置等の電子部品を実装した状態で温度を加えた場合、ビルドアップ層（応力緩和層）が変形してプリント基板のコア層と電子部品の熱膨張差で生じた応力を吸収し、これにより、優れた実装信頼性を実現する。
【００８１】
また、本発明は、ビルドアップ層に芯材を含有することで、実装時の極度の弾性率低下を防止することが可能となる。そのため、実装時の接続不良を抑制できる。
【００８２】
さらに、アンダーフィル樹脂充填を必要としないため、工程の簡略化が可能となり、コストダウンにもつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の多層プリント基板を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態のビルドアップ層に含有される絶縁樹脂の構造式である。
【図３】本発明の一実施形態の製造工程の説明に供する断面図である。
【図４】本発明の一実施形態の多層プリント基板にフリップチップ半導体装置を実装した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１コア基板２ビルドアップ層
３シリコンチップ４，５ビアホール
６はんだ７，８配線層
９多層プリント配線板２１プリプレグ

Claims

コア基板と、前記コア基板の少なくとも一方の面に設けられたビルドアップ層とを備え、
前記ビルドアップ層は、樹脂が浸透可能な芯材と、前記芯材に含浸された絶縁樹脂とを有し、
前記絶縁樹脂の弾性率が３．５ＧＰａ以下であり、
前記ビルドアップ層の２５０℃における面内引っ張り弾性率と３０℃における面内引っ張り弾性率との比（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が５０％以上であり、
前記ビルドアップ層の熱膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下である、
ことを特徴とする多層プリント配線板。
前記絶縁樹脂の弾性率が０．５ＧＰａ以上であり、
前記ビルドアップ層の２５０℃における面内引っ張り弾性率と３０℃における面内引っ張り弾性率との比（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が１００％以下であり、
前記ビルドアップ層の熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
前記芯材が織布もしくは不織布である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多層プリント配線板。
前記芯材が有機樹脂フィルムである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の多層プリント配線板。
前記コア基板は、絶縁層と配線層とが交互に積層されるとともに前記絶縁層を挟んで対向配置された前記配線層どうしが前記絶縁層に設けられた導電体により電気的に接続された構造を有し、
前記コア基板の厚みをＴ_ｃとし、前記ビルドアップ層の厚みをＴ_ｂとすると、両者の厚み比Ｔ_ｂ／Ｔ_ｃが０．２以上である、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の多層プリント配線板。
前記ビルドアップ層は、前記絶縁樹脂が含浸された前記芯材（以下、絶縁樹脂含浸芯材という）と配線層とが交互に積層されているとともに、前記絶縁樹脂含浸芯材を挟んで対向配置された前記配線層どうしが前記絶縁樹脂含浸芯材に設けられた導電体により電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の多層プリント配線板。
前記ビルドアップ層の厚みが２０μｍ以上である、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の多層プリント配線板。
請求項１〜７のいずれかに記載の多層プリント配線板上に、熱膨張係数１０ｐｐｍ／℃以下の電子部品が搭載されている、
ことを特徴とする実装構造体。
コア基板と、前記コア基板の少なくとも一方の面に設けられたビルドアップ層とを備えた多層プリント配線板の製造方法であって、
前記コア基板を用意する工程と、
樹脂浸透可能な芯材、および弾性率が３．５ＧＰａ以下の絶縁樹脂を用意する工程と、
前記芯材に前記絶縁樹脂を含浸させることで、２５０℃における面内引っ張り弾性率と３０℃における面内引っ張り弾性率との比（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が５０％以上であり、熱膨張係数が７０ｐｐｍ／℃以下である絶縁樹脂含浸芯材を形成する工程と、
前記絶縁樹脂含浸芯材の所望の位置にビアホール穴を形成する工程と、
前記ビアホール穴に導電性ペーストを充填する工程と、
前記絶縁樹脂含浸芯材を、前記ビルドアップ層として前記コア基板の少なくとも一方の面に積層する工程と、
を含むことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
前記絶縁樹脂含浸芯材として、
前記絶縁樹脂の弾性率が０．５ＧＰａ以上であり、
前記ビルドアップ層の２５０℃における面内引っ張り弾性率と３０℃における面内引っ張り弾性率との比（２５０℃弾性率／３０℃弾性率）が１００％以下であり、
前記ビルドアップ層の熱膨張係数が１５ｐｐｍ／℃以上である、
ものを形成する、
ことを特徴とする請求項９に記載の多層プリント配線板の製造方法。
積層配置された複数の前記絶縁樹脂含浸芯材と、前記絶縁樹脂含浸芯材の層間に配置された複数の配線層とから前記ビルドアップ層を構成し、このビルドアップ層を前記コア基板に積層する、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の多層プリント配線板の製造方法。