JP2011114121A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、電気的信頼性を向上させる要求に応える配線基板を提供するものである。
【解決手段】
本発明の一形態にかかる配線基板は、複数の無機絶縁層５と、該無機絶縁層５同士の間に介された複数の樹脂層６と、無機絶縁層５及び樹脂層６を介して厚み方向に離間した複数の導電層７と、を備え、複数の樹脂層６は、該樹脂層６のうちで最上層に位置する第１樹脂層６ａを有し、第１樹脂層６ａは、厚みが他の樹脂層６よりも小さい。
【選択図】 図１

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、コンピュータ機器及びその周辺機器）等に使用される配線基板に関するものである。

従来、電子機器における実装構造体としては、配線基板上面に電子部品を実装したものが使用されている。

特許文献１には、複数の絶縁基板（樹脂層）と、前記絶縁基板を介して厚み方向に離間した複数の回路（導電層）と、を備えた回路形成基板（配線基板）が記載されている。

ところで、電子部品及び樹脂層は熱膨張率が異なるため、電子部品実装時の加熱や電子部品作動時の発熱により配線基板に熱が印加された場合、電子部品及び樹脂層の熱膨張量の違いに起因して配線基板に反りが生じて導電層に応力が印加され、該導電層にクラックが生じて断線しやすくなり、配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。

特開平８−１１６１７４号公報

本発明は、電気的信頼性を向上させる要求に応える配線基板を提供するものである。

本発明の一形態にかかる配線基板は、複数の無機絶縁層と、該無機絶縁層同士の間に介された複数の樹脂層と、前記無機絶縁層及び前記樹脂層を介して厚み方向に離間した複数の導電層と、を備え、前記複数の樹脂層は、該樹脂層のうちで最上層に位置する第１樹脂層を有し、前記第１樹脂層は、厚みが他の前記樹脂層よりも小さい。

本発明の一形態にかかる配線基板によれば、複数の無機絶縁層と該無機絶縁層同士の間に介された複数の樹脂層とを備え、該複数の樹脂層のうちで最上層に位置する第１樹脂層の厚みが他の樹脂層よりも小さいため、配線基板の上面側領域における熱膨張率を低減することができ、配線基板の上面側領域と電子部品との熱膨張率の差を低減することができる。その結果、配線基板に熱が印加された際に導電層に印加される応力を低減することができ、電気的信頼性に優れた配線基板を得ることができる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図であり、図１（ｂ）は、２つの無機絶縁ナノ粒子が結合した様子を模式的に現したものである。 図１に示す実装構造体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１に示す実装構造体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１に示す実装構造体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５（ａ）は、図１に示す実装構造体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５（ｂ）は、本発明の他の実施形態にかかる実装構造体を厚み方向に切断した断面図である。

以下に、本発明の第１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。

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。この実装構造体１は、電子部品２及び該電子部品２が上面に搭載される配線基板３を含んでいる。

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を含むバンプ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おり、厚みが例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定され、熱膨張率が例えば３ｐｐｍ／℃以上５ｐｐｍ／℃以下に設定されている。なお、厚みは、電子部品２の研摩面若しくは破断面を走査型電子顕微鏡で観察し、厚み方向（Ｚ方向）に沿った長さを１０箇所以上測定し、その平均値を算出することにより測定される。また、熱膨張率は、市販のＴＭＡ装置を用いて、ＪＩＳＫ７１９７‐１９９１に準じた測定方法により測定される。

配線基板３は、複数の無機絶縁層５、該無機絶縁層５同士の間に介された複数の樹脂層６、無機絶縁層５及び樹脂層６を介して厚み方向に離間した複数の導電層７、及び無機絶縁層５及び樹脂層６を厚み方向に貫通し、厚み方向に離間した導電層７同士を電気的に接続するビア導体８を含み、厚みが例えば０．１ｍｍ以上０．８ｍｍ以下に設定されている。なお、厚みは、電子部品２と同様に測定される。

無機絶縁層５は、導電層７を支持する支持部材、及び導電層７同士の短絡を抑制する絶縁部材として機能するものであり、無機絶縁材料を例えば９７体積％以上１００体積％以以下含む。それ故、無機絶縁材料は樹脂材料と比較して剛性が高いため、無機絶縁層５は配線基板３の剛性を高めることができ、樹脂層６として基材を含まないものを用いることができる。また、無機絶縁材料は樹脂材料と比較して分子量が小さく、分子間に水分子が侵入しにくい性質を有しているため、無機絶縁層５は導電層７間の絶縁性を高めることができる。また、無機絶縁材料は樹脂材料と比較して熱膨張率が小さいことから、電子部品２及び樹脂層６の熱膨張率の違いに起因した配線基板３の反りを低減して導電層７の断線を低減できるとともに、樹脂層６とスルーホール導体８との熱膨張率の違いに起因したビア導体８の断線を低減できる。また、無機絶縁層５は、無機絶縁材料は樹脂材料と比較して誘電正接が小さいことから、導電層７の信号伝送特性を高めることができる。なお、無機絶縁層５は、無機絶縁材料以外の残部を含む場合、例えば樹脂材料又は空隙を０体積％より多く３体積％以下含む。

なお、無機絶縁材料の体積比率は、無機絶縁層５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、無機絶縁層５における無機絶縁材料の面積比率（面積％）を１０個の断面にて測定し、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。

この無機絶縁層５は、例えば平板状に形成されており、厚みが例えば５μｍ以上３０μｍ以下に設定され、厚みが例えば樹脂層６の３０％以上８０％以下に設定され、ヤング率が例えば１０ＧＰａ以上１００ＧＰａ以下に設定され、ヤング率が例えば樹脂層６の１０倍以上１００倍以下に設定され、厚み方向及び平面方向（ＸＹ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。

なお、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、誘電正接は、ＪＩＳＲ１６２７‐１９９６に準じた共振器法により測定される。

このような無機絶縁層５としては、例えば酸化ケイ素、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により形成されたものを用いることができ、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、無機絶縁層５は、無機絶縁材料がアモルファス（非晶質）状態であることが望ましい。その結果、無機絶縁層５において、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に熱が印加された場合、無機絶縁層５の熱膨張量を各方向にてより均一にすることができ、無機絶縁層５におけるクラックの発生を低減できる。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％以上含むものを用いることができ、なかでも、酸化ケイ素を１００重量％含むものを用いることが望ましい。また、酸化ケイ素を１００重量％未満含むものを用いる場合は、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むものを用いても構わない。

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。なお、無機絶縁材料における結晶相領域の体積比は、１００％結晶化した試料粉末を非晶質粉末に混合してX線回折法で測定して検量線を作成し、調査試料のデータと検量線のデータを比較するにより測定される。

また、無機絶縁層５は、図１（ｂ）に示すように、粒径が３ｎｍ以上１１０ｎｍ以下に設定された複数の無機絶縁ナノ粒子５ｎが結合領域５ｎ１を介して互いに結合することにより形成されたものを用いることが望ましい。その結果、無機絶縁層５の内部構造を緻密なものとし、剛性及び絶縁性を高めることができる。この無機絶縁ナノ粒子５ｎは、無機絶縁層５に例えば５体積％以上９０体積％以下含まれる。また、無機絶縁ナノ粒子５ｎは、無機絶縁層５の内部構造を緻密にするため、球状であることが望ましい。

なお、無機絶縁ナノ粒子５ｎは、無機絶縁層５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、無機絶縁ナノ粒子５ｎの粒径は、無機絶縁層５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、該拡大した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、無機絶縁層５における無機絶縁ナノ粒子５ｎの含有量（体積％）は、無機絶縁層５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、無機絶縁層５における無機絶縁ナノ粒子５ｎの面積比率（面積％）を１０個の断面にて測定し、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、樹脂層６は、導電層７を支持する支持部材、及び導電層７同士の短絡を抑制する絶縁部材として機能するものであり、樹脂材料を４０体積％以上１００体積％以下含む。それ故、樹脂材料は無機絶縁材料と比較して剛性が低いため、無機絶縁層５に印加される応力を低減することにより、無機絶縁層５の厚み方向に沿ったクラックを低減し、該クラックに起因した導電層７の断線を低減できる。

この樹脂層６は、厚みが例えば５μｍ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、誘電正接が例えば０．０１以上０．０２以下に設定され、平面方向及び厚み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。

このような樹脂層６としては、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、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、芳香族液晶ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂又はポリエーテルケトン樹脂等の樹脂材料により形成されたものを使用することができる。

また、樹脂層６は、例えば繊維により構成された織布若しくは不織布又は繊維を一方向に配列した基材を含まないことが望ましい。その結果、該基材に起因した厚みの増加を低減して配線基板３を小型化するとともに、該基材に起因した配線基板３上面の凹凸を低減し、配線基板３上面を平坦化することができる。

樹脂層６は、無機絶縁材料により形成された無機絶縁フィラーを含有していることが望ましい。その結果、樹脂層６の熱膨張率を低減するとともに、樹脂層６の剛性を高めることができる。また、樹脂層６と無機絶縁層５との材料特性の違いを低減し、樹脂層６と無機絶縁層５との剥離を低減することができる。無機絶縁フィラーは、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、樹脂層６における含有量が例えば１０体積％以上６０体積％以下に設定されている。このような無機絶縁フィラーとしては、例えば酸化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、又は水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、等の無機絶縁材料により形成されたものを用いることができる。なかでも、無機絶縁層５を構成する無機絶縁材料と同一の無機絶縁材料を用いることが望ましい。その結果、樹脂層６と無機絶縁層５との材料特性の違いをより低減することができる。

なお、無機絶縁フィラーの粒径は、樹脂層６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、該拡大した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、樹脂層６の樹脂部における無機絶縁フィラーの含有量(体積％)は、樹脂層６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、樹脂層６の樹脂部に占める無機絶縁フィラーの面積比率（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。

導電層７は、接地用配線、電力供給用配線及び／又は信号用配線として機能するものであり、一主面が無機絶縁層５に当接している。導電層７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されたものを使用することができ、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８は、厚み方向に互いに離間した導電層７同士を相互に接続するものであり、配線基板３の下面側から上面側に向って幅狭となる柱状に形成されている。それ故、配線基板３上面にて配線を微細化して配線密度を高めることができる。ビア導体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の導電材料により形成されたものを使用することができ、熱膨張率が例えば１４ｐｐｍ／℃以上１８ｐｐｍ／℃以下に設定されている。

ここで、本実施形態の配線基板３においては、無機絶縁層５は、厚み方向に互いに離間した無機絶縁層５を４層含んでおり、該４層の無機絶縁層５は、配線基板３上面側から下面側に向って、第１無機絶縁層５ａ、第２無機絶縁層５ｂ、第３無機絶縁層５ｃ、第４無機絶縁層５ｄとする。第１無機絶縁層５ａは、配線基板３上面を構成しており、第４無機絶縁層５ｄは、配線基板３下面を構成している。

また、樹脂層６は、厚み方向に互いに離間した樹脂層６を３層含んでおり、該３層の樹脂層６は、配線基板３上面側から下面側に向って、第１樹脂層６ａ、第２樹脂層６ｂ、第３樹脂層６ｃとする。

また、導電層７は、厚み方向に互いに離間した導電層７を４層含んでおり、該４層の導電層７は、配線基板３上面側から下面側に向って、第１導電層７ａ、第２導電層７ｂ、第３導電層７ｃ、第４導電層７ｄとする。第１導電層７ａは、配線基板３上面に形成されており、バンプ４が電気的に接続される電子部品接続パッドとして機能する。また、第２導電層７ｂ及び第３導電層７ｃは、無機絶縁層５同士の間に介されており、無機絶縁層５に一主面が当接するように部分的に形成され、且つ、樹脂層６に側面及び他主面が当接するように取り囲まれており、第１導電層７ａと第４導電層７ｄとを電気的に接続する。また、第４導電層７ｄは、配線基板３下面に形成されており、半田ボールを介して外部回路に電気的に接続される外部回路接続パッドとして機能する。

また、ビア導体８は、厚み方向に互いに離間したビア導体８を３つ含んでおり、該３つのビア導体８は、配線基板３上面側から下面側に向って、第１ビア導体８ａ、第２ビア導体８ｂ、第３ビア導体８ｃとする。

一方、本実施形態の配線基板３においては、複数の樹脂層６のうちで最上層に位置する第１樹脂層６ａは、厚みが他の樹脂層６よりも小さいため、上面側にて隣接する無機絶縁層５に対する厚みの割合を他の樹脂層６よりも低減することができる。その結果、配線基板３の上面側領域における第１無機絶縁層５ａの体積比率を高め、配線基板３の上面側領域における平面方向への熱膨張率を低減することができ、配線基板３の上面側領域と電子部品２との熱膨張率の差を低減することができる。したがって、電子部品２実装時や電子部品作動時に熱が配線基板３に印加された際に、配線基板３の上面側領域と電子部品２との熱膨張量の差を低減することができるため、配線基板３の反りを低減して導電層７に印加される応力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、配線基板３の上面側領域における第１無機絶縁層５ａの体積比率を高めることにより、配線基板３の上面側領域における剛性を高めて配線基板３の反りを低減すること、配線基板３の上面側領域における絶縁性を高めて第１導電層７ａ及び第２導電層７ｂの短絡を低減すること、及び配線基板３の上面側領域における誘電正接を低減して第１導電層７ａの信号伝送特性を高めることができる。

また、第１樹脂層６ａの厚みを小さくすることにより、配線基板３の上面側領域における第１無機絶縁層５ａの体積比率を高めているため、第１無機絶縁層５ａの厚みを小さくすることができ、第１無機絶縁層５ａにて厚み方向に沿ったクラックの発生を低減し、該クラックに起因した第１導電層７ａの断線を低減することができる。

導電層７のうちで最上層に位置する第１導電層７ａは、第１無機絶縁層５ａ上面に形成されており、該第１導電層７ａに第１導電層７ａ下面側で隣接する第２導電層７ｂは、第２無機絶縁層５ｂ下面に形成されており、第１無機絶縁層５ａ、第１樹脂層６ａ及び第２無機絶縁層５ｂを介して第１導電層７ａと離間している。それ故、第１無機絶縁層５ａ及び第２無機絶縁層５ｂの間に第１樹脂層６ａを介在させた構造を第１導電層７ａ及び第２導電層７ｂの間に有するため、第１導電層７ａ及び第２導電層７ｂの間において、無機絶縁層５にて生じやすいクラックの伸長を第１樹脂層６ａにて抑制し、該クラックに起因した第１導電層７ａ及び第２導電層７ｂの断線を低減することができる。

また、第１樹脂層６ａは、導電層７に当接せず、厚みが導電層７よりも小さいことが望ましい。すなわち、第１無機絶縁層５ａ及び第２無機絶縁層５ｂの間には導電層７が形成されておらず、第１樹脂層６ａの厚みが導電層７よりも小さいことが望ましい。その結果、第１樹脂層６ａは、導電層７に当接しないことから、後述する第２樹脂層６ｂ及び第３樹脂層６ｃのように導電層７の他主面及び側面に当接させるために厚みを大きくする必要が無く、厚みを導電層７よりも小さくすることが容易にできるため、配線基板３の上面側領域における第１無機絶縁層５ａの体積比率を効率良く高めることができる。

第１ビア導体８ａは、第１無機絶縁層５ａ、第１樹脂層６ａ及び第２無機絶縁層５ｂを厚み方向に貫通し、第１導電層７ａ及び第２導電層７ｂを電気的に接続している。それ故、第１樹脂層６ａの厚みを小さくすることにより、配線基板３の上面側領域における第１無機絶縁層５ａの体積比率を高め、厚み方向への熱膨張率を低減することができるため、第１無機絶縁層５ａ、第１樹脂層６ａ及び第２無機絶縁層５ｂからなる第１絶縁層とビア導体８との厚み方向への熱膨張率の差を低減し、第１ビア導体８ａにおけるクラックの発生を低減することができる。

また、第１導電層７ａ下面及び第１ビア導体８ａ側面の間に形成された第１角部Ｃ１には、第１無機絶縁層５ａが当接し、第２導電層７ｂ上面及び第１ビア導体８ａ側面の間に形成された第２角部Ｃ２には、第２無機絶縁層５ｂが当接している。それ故、配線基板３に熱が印加された際に電子部品２と配線基板３との熱膨張率の差に起因した平面方向への応力が印加されやすい最上層に位置する第１ビア導体８ａにおいて、該応力の集中しやすい第１角部Ｃ１及び第２角部Ｃ２に低熱膨張率且つ高剛性の第１無機絶縁層５ａ及び第２無機絶縁層５ｂを当接させることにより、第１ビア導体８ａと第１導電層７ａ及び第２導電層７ｂとの接続部において、第１角部Ｃ１及び第２角部Ｃ２を起点にしたクラックを低減することができる。

また、第１ビア導体８ａは、平面方向への断面積が第２導電層７ｂから第１導電層７ａに向って小さくなっていることが望ましい。その結果、配線基板３上面にて、配線を微細化して配線密度を高めることができる。さらに、上述のように第１角部Ｃ１に第１無機絶縁層５ａが当接しているため、配線基板３上面側に位置するとともに鋭角であることから応力が第２角部Ｃ２よりも集中しやすい第１角部Ｃ１におけるクラックを低減することができる。

第２導電層７ｂは、上面が第２無機絶縁層５ｂ下面に当接し、側面及び下面が第２樹脂層６ｂに当接するように、第２無機絶縁層５ｂ及び第２樹脂層６ｂに取り囲まれている。その結果、第２導電層７ｂとの接着強度の高い第２樹脂層６ｂによって第２導電層７ｂの側面及び下面を取り囲むことにより、第２導電層７ｂ上面と第２無機絶縁層５ｂ下面との剥離を低減し、第２導電層７ｂの断線を低減することができる。このように導電層７が無機絶縁層５及び樹脂層６に取り囲まれる構成は、第１導電層７ａ及び第４導電層７ｄ以外の全ての導電層７に形成されていることが望ましい。

また、第２導電層７ｂは、厚みが隣接する第２樹脂層６ｂよりも小さい。その結果、第２樹脂層６ｂを第２導電層７ｂの他主面及び側面に十分に当接させることができ、第２導電層７ｂ上面と第２無機絶縁層５ｂ下面との剥離を低減することができる。このように導電層７の厚みが隣接する樹脂層６よりも小さい構成は、第１導電層７ａ及び第４導電層７ｄ以外の全ての導電層７に形成されていることが望ましい。

第２導電層７ｂに第２導電層７ｂ下面側で隣接する第３導電層７ｃは、第３無機絶縁層５ｃの下面に形成されており、第２樹脂層６ｂ及び第３無機絶縁層５ｃを介して第２導電層７ｂと離間している。その結果、第２樹脂層６ｂを介して第２無機絶縁層５ｂ及び第３無機絶縁層５ｃを接着させるとともに、第２導電層７ｂ及び第３導電層７ｃの間に第３無機絶縁層５ｃを介在させることにより、第２無機絶縁層５ｂ及び第３無機絶縁層５ｃから成る第２絶縁層の熱膨張率を低減し、配線基板３全体として厚み方向における熱膨張率をより均一とし、配線基板３の反りを低減することができる。また、第２導電層７ｂ及び第３導電層７ｃの間の絶縁性を高め、第３導電層７ｃの誘電正接を低減することができる。このように導電層７同士の間に樹脂層６及び無機絶縁層５から成る絶縁層を介在させた構成は、第２導電層７ｂよりも下方に位置する全ての導電層７同士の間に形成されていることが望ましい。その結果、配線基板３全体として厚み方向における熱膨張率をより均一とすることができる。

なお、第１樹脂層６ａの厚みは、１μｍ以上７μｍ以下に設定され、他の樹脂層６の０．０５倍以上０．５倍以下に設定され、無機絶縁層５の０．０５倍以上０．５倍以下に設定されていることが望ましい。また、第１樹脂層６ａ以外の樹脂層６の厚みは、５μｍ以上３０μｍ以下に設定され、無機絶縁層５の０．５倍以上２倍以下に設定され、導電層７の厚さの１．０５倍以上３倍以下に設定されていることが望ましい。また、各無機絶縁層５は、厚みが例えば同一に設定されており、最大厚みを有する無機絶縁層５の厚みは、最小厚みを有する無機絶縁層５の１．２倍以下に設定されている。

かくして、上述した実装構造体１は、配線基板３を介して供給される電源や信号に基づいて電子部品２を駆動若しくは制御することにより、所望の機能を発揮する。

次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図２から図５（ａ）に基づいて説明する。

（１）下面に第１銅箔７ａｘが形成された支持体９を準備し、第１銅箔７ａｘの下面に第１無機絶縁層５ａを形成する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、図２（ａ）に示すように、下面に第１銅箔７ａｘが形成された支持体９を準備する。次に、無機絶縁ナノ粒子５ｎ及び溶剤を含む無機絶縁ゾルを第１銅箔７ａｘの下面に塗布する。次に、溶剤を蒸発させた後、加熱して無機絶縁ナノ粒子５ｎ同士を結合させることにより、図２（ｂ）に示すように、第１無機絶縁層５ａを形成することができる。

支持体９は、銅箔、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させた樹脂板、又は紙にフェノール樹脂を含浸させた樹脂板等を含む支持部と、樹脂又はニッケルを含む接着材と、を備えており、該接着材を介して第１銅箔７ａｘと接着したものを用いることが望ましい。

無機絶縁ゾルは、無機絶縁ナノ粒子５ｎを１０％体積以上５０体積％以下含み、溶剤を５０％体積以上９０体積％以下含むことが望ましい。その結果、溶剤を無機絶縁ゾルの５０体積％以上含むことにより、無機絶縁ゾルの粘度を低減し、無機絶縁層５の上面の平坦性を向上させて、配線基板３上面の平坦性を向上させることができる。また、溶剤を無機絶縁ゾルの９０体積％以下含むことにより、無機絶縁ゾルの固形物成分量を増加させることにより、無機絶縁層５の生産性を向上させることができる。また、無機絶縁ナノ粒子５ｎを無機絶縁ゾルの１０体積％以上含むことにより、無機絶縁層５の内部構造を緻密にし、且つ厚みを大きく形成することができる。

無機絶縁ナノ粒子５ｎとして酸化ケイ素により形成されたものを用いる場合、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、アモルファス状態の無機絶縁ナノ粒子５ｎを作製することができる。また、無機絶縁ナノ粒子５ｎは、粒径が３ｎｍ以上に設定されていることが望ましい。その結果、無機絶縁ゾルの粘度を低減し、無機絶縁層５の上面の平坦性を向上させることができる。

溶剤としては、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、又はジメチルアセトアミド等の有機溶剤を含むものを使用することができる。なかでも、メタノール、イソプロパノール及び／又はプロピレングリコールモノメチルエーテルを含むものを使用することが望ましい。その結果、無機絶縁ゾルを均一に塗布することができ、且つ、溶剤を効率良く蒸発させることができる。

無機絶縁ゾルの塗布は、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。

無機絶縁ゾルの加熱は、温度が溶剤の沸点以上無機絶縁ナノ粒子５ｎ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。具体的には、無機絶縁ゾルの加熱は、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いる。その結果、該加熱温度が溶剤の沸点以上であることにより、残存した溶剤を効率良く蒸発させることができる。また、該加熱温度が、無機絶縁ナノ粒子５ｎの結晶化開始温度未満であることにより、無機絶縁ナノ粒子５ｎ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、結晶化した無機絶縁層５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５ａにおけるクラックの発生を低減できる。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。

ここで、無機絶縁ナノ粒子５ｎは、粒径が１１０ｎｍ以下に設定されているため、無機絶縁ゾルの加熱温度が無機絶縁ナノ粒子５ｎの結晶化開始温度未満と低温であっても、無機絶縁ナノ粒子５ｎ同士を強固に結合させることができる。これは、無機絶縁ナノ粒子５ｎの粒径が１１０ｎｍ以下と超微小に設定されているため、無機絶縁ナノ粒子５ｎの原子、特に表面の原子が活発に運動するため、かかる低温でも無機絶縁ナノ粒子５ｎ士が強固に結合すると推測される。なお、無機絶縁ナノ粒子５ｎとして酸化ケイ素により形成されたものを用いる場合、無機絶縁ナノ粒子５ｎ同士を強固に結合させることができる温度は、例えば、かかる粒径を１１０ｎｍ以下に設定した場合は２５０℃程度であり、かかる粒径を１５ｎｍ以下に設定した場合は１５０℃程度である。

無機絶縁ゾルの加熱は、例えば大気雰囲気中で行うことができる。また、温度を１５０℃以上に上げる場合、第１銅箔７ａｘの酸化を抑制するため、無機絶縁ゾルの加熱は、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。

（２）第１無機絶縁層５ａの下面に、第１樹脂層６ａ、第２無機絶縁層５ｂ及び第２銅箔７ｘを形成する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、図２（ｃ）に示すように、未硬化の樹脂を含む第１樹脂シート６ａｘと、第２銅箔７ｂｘ及び第２無機絶縁層５ｂを含む第１積層シート１０ａと、を準備する。次に、第１無機絶縁層５ａ下面に第１樹脂シート６ａｘを当接させ、第１樹脂シート６ａｘ下面に第２無機絶縁層５ｂを当接させて、支持体９、第１樹脂シート６ａｘ及び第１積層シート１０ａを積層する。次に、該積層体を加熱加圧して第１樹脂シート６ａｘを硬化させることにより、図２（ｄ）に示すように、第１樹脂層６ａを形成し、該第１樹脂層６ａを介して第１無機絶縁層５ａ及び第２無機絶縁層５ｂを接着させる。

第１樹脂シート６ａｘは、その厚みを適宜調整することにより、第１樹脂層６ａを所望の厚みとすることができる。また、未硬化の樹脂は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ‐ステージ又はＢ‐ステージの状態である。

第１積層シート１０ａは、例えば以下のように作製することができる。まず、第２銅箔７ｂｘを準備する。次に、（１）の工程と同様に、無機絶縁ゾルを第２銅箔７ｂｘの下面に塗布する。次ぎに、溶剤を蒸発させた後、加熱して無機絶縁ナノ粒子５ｎ同士を結合させることにより、第２無機絶縁層５ｂを形成して、第１積層シート１０ａを作製することができる。

該積層体の加熱加圧は、温度が第１樹脂層６ａに含まれる樹脂の硬化開始温度以上熱分解温度未満に設定されていることが望ましい。具体的には、該積層体の加熱加圧は、温度が例えば１７０℃以上２３０℃以下に設定され、圧力が例えば２ＭＰａ以上３ＭＰａ以下に設定され、時間が例えば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。

（３）第１無機絶縁層５ａ、第１樹脂層１０ａ及び第２無機絶縁層５ｂを厚み方向に貫通する第１ビア導体８ａを形成し、第２無機絶縁層５ｂ下面に第２導電層７ｂを形成する。具体的には、例えば以下のように行う。

まず、例えばＹＡＧレーザー装置又は炭酸ガスレーザー装置を用いて第２銅箔７ｂｘ下面にレーザー光を照射することにより、図３（ａ）に示すように、第１無機絶縁層５ａ、第１樹脂層１０ａ及び第２無機絶縁層５ｂを貫通するビア孔Ｖを形成し、該ビア孔Ｖ内に第１銅箔７ａｘの少なくとも一部を露出させる。次に、例えば無電解めっき法、電気めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等を用いてビア孔Ｖ内壁に導電材料を被着させることにより、図３（ｂ）に示すように、柱状の第１ビア導体８ａを形成することができる。次に、例えばフォトリソグラフィー技術、エッチング法等を用いて第２銅箔７ｂｘをパターニングすることにより、図３（ｃ）に示すように、第２無機絶縁層５ｂ下面に第２導電層７ｂを形成することができる。

ビア孔Ｖは、第２銅箔７ｂｘ下面にレーザー光を照射することにより形成しているため、該レーザー光の照射量又は照射時間を適宜調整することにより、ビア孔Ｖを第２銅箔７ｂｘから第１銅箔７ａｘに向って断面積が大きくなるように形成することができる。

（４）第２無機絶縁層５ｂの下面に、第２樹脂層６ｂ、第３無機絶縁層５ｃ及び第３銅箔７ｘ３を形成する。具体的には、例えば図３（ｄ）及び図４（ａ）に示すように、未硬化の樹脂を含む第２樹脂シート６ｂｘと、第３銅箔７ｃｘ及び第３無機絶縁層５ｃを含む第２積層シート１０ｂと、を用いて、（２）の工程と同様に行う。

第２樹脂シート６ｂｘは、厚みが第２導電層７ｂよりも大きく設定されたものを用いることにより、第２導電層７ｂの下面及び側面に当接する第２樹脂層６ｂを形成することができ、第２無機絶縁層５ｂ及び第３無機絶縁層５ｃの接着強度を高めることができる。

（５）第２無機絶縁層５ｂ、第２樹脂層１０ｂ及び第３無機絶縁層５ｃを厚み方向に貫通する第２ビア導体８ｂを形成し、第３無機絶縁層５ｃ下面に第３導電層７ｃを形成する。具体的には、例えば図４（ｂ）に示すように、（３）の工程と同様に行う。

（６）第３無機絶縁層５ｃの下面に、第３樹脂層６ｃ、第４無機絶縁層５ｄ、第３ビア導体８ｃ及び第４導電層７ｄを形成する。具体的には、例えば図４（ｃ）に示すように、（４）及び（５）の工程と同様に行う。

（７）図４（ｄ）に示すように、支持体９から第１銅箔７ａｘを剥離する。具体的には、例えば、支持体９が上方に位置するように配線基板３を多孔質のテーブル上に載置し、真空ポンプを用いて吸引することにより配線基板３を固定し、支持体９を上方に引っ張ることにより、支持体９から第１銅箔７ａｘを剥離することができる。

（８）例えばフォトリソグラフィー技術、エッチング法等を用いて第１銅箔７ａｘをパターニングすることにより、図５（ａ）に示すように、第１無機絶縁層５ａ上面に第１導電層７ａを形成する。

以上のようにして、配線基板３を作製することができる。

（９）バンプ４を介して配線基板３に電子部品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を作製することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、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、組み合わせ等が可能である。

例えば、上述した本発明の実施形態は、無機絶縁層を４層含む構成を例に説明したが、無機絶縁層は３層以上であれば何層積層しても構わない。

また、上述した本発明の実施形態は、樹脂層を３層含む構成を例に説明したが、無機絶縁層は２層以上であれば何層積層しても構わない。

また、上述した本発明の実施形態は、導電層を４層含む構成を例に説明したが、導電層は２層以上であれば何層積層しても構わない。

また、上述した本発明の実施形態は、配線基板上下面に無機絶縁層が配されている構成を例に説明したが、配線基板上下面に樹脂層が配されていても構わない。

また、上述した本発明の実施形態は、ソルダーレジスト層についての説明を省略したが、配線基板は上下面に樹脂材料を含むソルダーレジスト層を有していても構わない。

また、上述した本発明の実施形態は、各無機絶縁層の厚みが同一である構成を例に説明したが、各無機絶縁層の厚みは異なっていても構わない。なかでも、図５（ｂ）に示すように、無機絶縁層５Ａのうちで最下層に位置する第４無機絶縁層５ｄＡは、厚みが他の無機絶縁層５Ａ（第１無機絶縁層５ａＡ、第２無機絶縁層５ｂＡ及び第３無機絶縁層５ｃＡ）よりも大きいことが望ましい。その結果、配線基板３Ａ下面の剛性を高めることにより、配線基板３Ａの反りを低減することができる。また、配線基板３Ａ下面の熱膨張率を低減することにより、配線基板３Ａの反りを低減することができる。この場合、第４無機絶縁層５ｄＡは、厚みが他の無機絶縁層５Ａの１．５倍以上２．５倍以下に設定されていることが望ましい。

また、上述した本発明の実施形態においては、無機絶縁層が無機絶縁材料を主成分とする構成を例に説明したが、無機絶縁層は、厚み方向に沿って形成された溝部を有し、該溝部に樹脂層の一部である樹脂部が配されていても構わない。この場合、無機絶縁層は、溝部を取り囲み、無機絶縁材料を主成分とする無機絶縁部を有し、該無機絶縁部は、無機絶縁材料を例えば９７体積％以上含む。

また、上述した本発明の実施形態は、樹脂層が基材を含まない構成を例に説明したが、樹脂層は基材を含んでも構わない。また、配線基板は、基材を含まない樹脂層と、基材を含む樹脂層と、を備えていても構わない。この場合、第１樹脂層は基材を含まないことが望ましい。

また、上述した本発明の実施形態は、（１）の工程にて溶剤を蒸発させた後、無機絶縁ゾルを加熱する構成を例に説明したが、溶剤の蒸発と無機絶縁ゾルの加熱と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は、未硬化の樹脂シートを硬化させて樹脂層を形成する構成を例に説明したが、未硬化の液状樹脂を硬化させて樹脂層を形成しても構わない。

また、上述した本発明の実施形態は、銅箔を用いて導電層を形成する構成を例に説明したが、導電材料層を用いて導電層が形成されていればよく、例えば導電材料層として銅箔以外の金属箔を用いても構わない。

１ 実装構造体
２ 電子部品
３ 配線基板
４ バンプ
５ 無機絶縁層
５ｎ 無機絶縁ナノ粒子
６ 樹脂層
７ 導電層
８ ビア導体
９ 支持体
Ｃ１ 第１角部
Ｃ２ 第２角部
Ｖ ビア孔

Claims (10)

1. 複数の無機絶縁層と、該無機絶縁層同士の間に介された複数の樹脂層と、前記無機絶縁層及び前記樹脂層を介して厚み方向に離間した複数の導電層と、を備え、
   前記複数の樹脂層は、該樹脂層のうちで最上層に位置する第１樹脂層を有し、
   前記第１樹脂層は、厚みが他の前記樹脂層よりも小さいことを特徴とする配線基板。
2. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記複数の無機絶縁層は、前記第１樹脂層上面に形成され、該無機絶縁層のうちで最上層に位置する第１無機絶縁層と、前記第１樹脂層下面に位置する第２無機絶縁層と、を有し、
   前記複数の導電層は、前記第１無機絶縁層上面に形成され、該導電層のうちで最上層に位置する第１導電層と、該第１導電層と該第１導電層下面側で隣接する第２導電層と、を有し、
   前記第２導電層は、前記第２無機絶縁層下面に形成され、且つ、前記第１無機絶縁層、前記第１樹脂層及び前記第２無機絶縁層を介して前記第１導電層と離間していることを特徴とする配線基板。
3. 請求項２に記載の配線基板において、
   前記無機絶縁層及び前記樹脂層を厚み方向に貫通し、厚み方向に離間した前記導電層同士を電気的に接続するビア導体を更に備え、
   前記ビア導体は、前記第１無機絶縁層、前記第１樹脂層及び前記第２無機絶縁層を厚み方向に貫通し、前記第１及び第２導電層を電気的に接続する第１ビア導体を有することを特徴とする配線基板。
4. 請求項３に記載の配線基板において、
   前記第１導電層下面及び前記第１ビア導体側面の間に形成された第１角部には、前記第１無機絶縁層が当接し、
   前記第２導電層上面及び前記第１ビア導体側面の間に形成された第２角部には、前記第２無機絶縁層が当接していることを特徴とする配線基板。
5. 請求項３に記載の配線基板において、
   前記第１ビア導体は、平面方向への断面積が前記第２導電層側から前記第１導電層側に向って小さくなっていることを特徴とする配線基板。
6. 請求項３に記載の配線基板において、
   前記複数の樹脂層は、前記第２無機絶縁層下面に形成された第２樹脂層を更に有し、
   前記第２導電層は、上面が前記第２無機絶縁層下面に当接し、側面及び下面が前記第２樹脂層に当接するように、前記第２無機絶縁層及び前記第２樹脂層に取り囲まれていることを特徴とする配線基板。
7. 請求項４に記載の配線基板において、
   前記複数の無機絶縁層は、前記第２樹脂層下面に形成された第３無機絶縁層を更に有し、
   前記複数の導電層は、前記第２導電層と該第２導電層下面側で隣接する第３導電層を更に有し、
   前記第３導電層は、前記第３無機絶縁層下面に形成され、且つ、前記第２樹脂層及び前記第３無機絶縁層を介して前記第１導電層と離間していることを特徴とする配線基板。
8. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記複数の無機絶縁層は、該無機絶縁層のうちで最下層に形成された第４無機絶縁層を有し、
   前記第４無機絶縁層は、厚みが他の前記無機絶縁層よりも大きいことを特徴とする配線基板。
9. 請求項１に記載の配線基板において、
   前記樹脂層は、基材を含まないことを特徴とする配線基板。
10. 請求項１に記載の配線基板と、
    前記配線基板上に形成され、前記導電層と電気的に接続されたバンプと、
    前記配線基板上に搭載され、前記バンプを介して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。