複合基板および配線基板
【課題】 繊維群、樹脂部間の境界部に与えられるストレスを緩和することができ、樹脂部に対する繊維群の密着強度を従来技術のものより高め得る複合基板および配線基板を提供する。
【解決手段】 第１フィルム体８が、樹脂部２に対する繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能になっていることで、この複合基板を使用する状態において、単繊維７ａの長手方向の線膨張係数と、樹脂部２の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群７、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを第１フィルム体８で緩和する。
【解決手段】 第１フィルム体８が、樹脂部２に対する繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能になっていることで、この複合基板を使用する状態において、単繊維７ａの長手方向の線膨張係数と、樹脂部２の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群７、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを第１フィルム体８で緩和する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合基板および配線基板に関し、各種ＡＶ機器、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適用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線導体にチップが電気的にかつ機械的に接続可能に構成される配線基板が実用に供されている（たとえば特許文献１参照）。近年、ＬＳＩの高速化・高機能化に伴い、チップ（シリコンチップ）表面に低誘電率材料が用いられる傾向があり、低誘電率の材料の候補として、多くの気泡を含む材料がある。ただしこの材料は強度が低いため、次のような問題が生じうる。気泡を含む低誘電率材料を用いたシリコンチップを従来の基板にフリップチップ実装すると、基板とシリコンチップとの熱膨張率差のため、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、回路が断線する。
【０００３】
そこで、本件出願人は、配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差を解消すべく、配線基板全体を低熱膨張化する技術を提案している。つまりシリコンチップの線膨張係数が３ｐｐｍ／℃であるのに対し、たとえば少なくとも繊維材料としてマイナスの線膨張係数のものを適用し、かつ繊維束を被覆する樹脂材料として数十ｐｐｍ／℃のものを適用している。
【０００４】
【特許文献１】特表平１０−５０８７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術において、繊維材料と樹脂材料との線膨張係数の差が大きくなればなる程、温度変化に起因して繊維束と樹脂部との境界面に応力が作用する。このような応力は、樹脂部が繊維束から不所望に剥離させるおそれがあった。そのため、繊維束と樹脂部との境界面に接着剤を塗布することも考えられるが、必要十分な密着強度が得られず、前記境界面に作用する応力によっては、樹脂部が繊維束から剥離するおそれがあった。
【０００６】
本発明の目的は、繊維群、樹脂部間の境界部に与えられるストレスを緩和することができ、繊維群に対する樹脂部の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる複合基板および配線基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の単繊維から成る繊維束を配列するかまたは編み込んで成る繊維群と、
複数個の繊維群を、基板厚み方向に被覆する樹脂材料から成る樹脂部と、
樹脂部に対する各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能なフィルム体と、を有する複合基板である。
【０００８】
また本発明は、前記フィルム体は、芳香族化合物を含む有機材料から成ることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記フィルム体は、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成ることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記フィルム体のうち基板厚み方向に突出する寸法の平均値は、単繊維の直径寸法の５０％以下に規定されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記複合基板に対する前記繊維群の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体と、を有する配線基板である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合基板によれば、複数個の繊維群は樹脂部によって基板厚み方向に被覆され、フィルム体は、弾性変形機能を有し、かつ樹脂部に対する各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられる。このように、本発明の複合基板では、フィルム体が各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。
【００１４】
この複合基板を使用する状態において、単繊維の長手方向の線膨張係数と、樹脂部の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群、樹脂部間の境界部に与えられるストレスを、フィルム体で緩和することができる。換言すれば、フィルム体を、主に基板厚み方向に垂直な方向の応力を緩和するための緩衝材として用いることが可能となるうえ、樹脂部と繊維群との密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。したがって、本発明によれば、樹脂部が複合基板から不所望に剥離することを未然に防止することができる。
【００１５】
また本発明によれば、芳香族化合物を含む有機材料からフィルム体を形成することによって、芳香族有機材料は耐熱性が高いため、高温時における過度な変形が抑制されることから、確実に繊維を保持することができる。また、芳香族有機材料は熱膨張率が低いため、基板全体の熱膨張率の増大を抑制することができる。
【００１６】
また本発明によれば、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料でフィルム体を形成することが好ましい。このような構成であれば、樹脂部と繊維群との間にフィルム体の前駆体を配設し、ガラス転移温度を超えた状態に加熱するとともに、前記前駆体を挟持すべく圧力を付与することで、密着強度の高い所望のフィルム体を形成することができる。
【００１７】
また本発明によれば、フィルム体のうち基板厚み方向に突出する寸法の平均値は、単繊維の直径寸法の５０％以下であることが好ましい。このような構成であれば、フィルム体が基板厚み方向に突出するので、基板厚み方向に垂直な方向の応力を効果的に緩和することができる。
【００１８】
また本発明によれば、複合基板に対する繊維群の体積比率を４０体積％以上８５体積％以下である繊維群によって形成することが好ましい。このような構成では、基板の低熱膨張化を図ることができるとともに、その剛性強度を高めることが可能となる。しかも前記繊維間および繊維銅箔間に剥離や気泡とそれに起因する基板の剥離や配線間のショートなどの問題を解消することができる。
【００１９】
また本発明によれば、前記複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体とを有する配線基板を実現することができる。前記複合基板によって、配線基板全体の低熱膨張率化を図ることができ、よって配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差を解消することが可能となる。したがって前記シリコンチップ表面にクラックが入ることを防止して、回路が断線することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、複数の形態について説明する。なお、以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。さらに、実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板１Ａの要部の断面図である。図２は、樹脂部２と繊維群７と第２フィルム体８との関係を拡大して表す拡大断面図である。第１の実施形態に係る配線基板１Ａ（第１配線基板１Ａと称す）は、たとえば各種ＡＶ機器、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、複合基板および配線基板の製造方法の説明をも含む。
【００２２】
第１配線基板１Ａは、繊維群７と樹脂部２と第１フィルム体８とを含む複合基板を有し、該複合基板の表面部に配線導体５，６を備える。
【００２３】
繊維群７は、ガラス製または樹脂製の複数の単繊維７ａから成る繊維束が基板厚み方向に垂直な平面内に配設される。単繊維７ａは、たとえばＳｉＯ２を６４質量％以上６６質量％以下、不純物としてＭｇＯが９質量％以上１０質量％以下、ＣａＯが０．０１質量％以下、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏが０．１質量％以下、ＺｒＯ２が１．０質量％以下、残部がＡｌ２Ｏ３で構成されるガラス、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、ポリベンズオキサゾールからなる樹脂で形成され、そのヤング率は７５ＧＰａ以上であれば好適に利用できる。
【００２４】
ここで、複合基板に対する繊維群７の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下、望ましくは６０％以上８５％以下に規定されている。もし、仮に複合基板に対する繊維群７の体積比率を４０体積％未満にすると、複合基板における樹脂部２の占める割合が増し、基板の低熱膨張化を図ることが困難になる。一方で、仮に繊維群７の体積比率が８５体積％を超えると、繊維間および繊維と配線導体間を結合する樹脂部が少なくなるため、繊維間および繊維と配線導体間に剥離や気泡が発生し、配線間のショートなどのような問題が生じ得る可能性がある。したがって複合基板に対する繊維群７の体積比率を４０体積％以上８５体積％以下望ましくは６０％以上８５％以下にすることで、前述のような問題を解消すると同時に、基板の低熱膨張化を図ることができるとともに、その剛性強度を高めることが可能となる。
【００２５】
ここで、本発明の複合基板においては、基板厚み方向をｚ方向と定義し、予め定める層の単繊維７ａの長手方向をｘ方向と定義し、ｘおよびｚ方向に垂直な方向をｙ方向と定義する。図１および図２において、ｘ，ｙ，ｚ方向を矢符ｘ，ｙ，ｚでそれぞれ表記する。
【００２６】
第１配線基板１Ａでは、繊維束がｘｙ平面内においてｘ方向またはｙ方向に平行にかつｙ方向（またはｘ方向）に一定間隔おきに配設される。繊維束は隣り合うｚ方向において直交交差状または平行に配設される。なお、繊維束は、ｘｙ平面内において必ずしも平行でない場合もあり、また、一定間隔おきではなく適当間隔おきに配設される場合もあり得る。繊維群７は、前記繊維束が前述のようにｘｙ平面内に配設されることより構成されている。この複数個の繊維群７には、ｚ方向に樹脂部２が被覆されている。
【００２７】
樹脂部２を構成する樹脂材料は、ヤング率が０．０５ＧＰａ以上のものが好適である。また前記樹脂材料は、たとえば非金属無機フィラー（たとえば球状シリカ）を含有するエポキシ樹脂、シアネート樹脂もしくはビスマレイミドトリアジン等の熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂から成る。ただしこれらの材料に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当該第１配線基板１Ａと同一の作用効果を奏する材料であれば足りる。
【００２８】
第１フィルム体８は、樹脂部２と各繊維群７との間に配設され、樹脂部２と各繊維群７との境界部形状に沿って塑性変形された状態で設けられている。この第１フィルム体８は、たとえば芳香族化合物（化合物としては、ビスフェノールＡ反応物、４,４-ジフェニルスルホン反応物、オキシ-1,4-フェニレン-カーボニル-オキシ-1,4-フェニレン誘導体、テレフタル酸誘導体、４-ヒドロキシ安息香酸誘導体、P-フェニレンジアミン誘導体などがあり、これらの誘導体から形成されたフィルムが良好に用いられる。誘導体から形成されるフィルム材料としてはポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、全芳香族ポリアミドなどがある）を含む有機材料から成り、かつガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成る。前述した芳香族化合物を含有する有機材料で第１フィルム８が形成されていれば、芳香族有機材料は耐熱性が高いため、高温時における過度な変形が抑制されることから、確実に繊維を保持することができる。また、芳香族有機材料は熱膨張率が低いため、基板全体の熱膨張率の増大を抑制することができる。
【００２９】
図３は、製造前後の第１フィルム体８を表す図であり、図３（ａ）は製造前の前駆体８Ａ（４Ａ）の斜視図、図３（ｂ）は製造後の第１フィルム体８の斜視図である。図４は、単繊維７ａ（３ａ）に対する第１フィルム体８の形状および寸法などを表す拡大断面図である。樹脂部２と各繊維群７との境界部に沿ってつまりｘｙ平面に沿って、第１フィルム体８のシート前駆体８Ａが配設される。シート前駆体８Ａは、厚さｔ１が３μｍ以上５０μｍ以下のものが適用される。この配設状態で、圧力付与手段としてのたとえば真空プレス装置などを用いて、第１配線基板１Ａの一表面部および他表面部を挟持するように圧力を付与する。これとともにガラス転移温度を超えた温度１５０℃以上２５０℃以下でこの第１配線基板前駆体を加熱することで、連続的な凹凸を有する第１フィルム体８が形成される。特に、繊維の結合に使用している樹脂材料の劣化を抑制するという観点においては、１８０℃以上２２０℃以下の温度範囲で調整することが好適である。該第１フィルム体８の一表面部には、該一表面部に配設される単繊維７ａの長手方向および基板厚み方向に直交する方向に連続的に凹凸が形成される。また、第１フィルム体８の他表面部には、該他表面部に配設される単繊維７ａの長手方向および基板厚み方向に直交する方向に連続的に凹凸が形成される。つまり第１フィルム体８を介していわゆる上下面に配設される単繊維７ａは、それらの長手方向が互いに直交するように配設されているので、介在される第１フィルム体８は、表裏で直交状に形成される凹凸が形成されることになる。
【００３０】
第１フィルム体８の形成後、付与した圧力を解除するとともに常温に戻す。これによって第１フィルム体８は、樹脂部２に対する繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられる。よって第１フィルム体８は、弾性変形可能なクッション層と称す場合もある。この第１フィルム体８のうちｚ方向に突出する寸法δの平均値Ａｖｅ．δは、単繊維７ａの直径寸法ｄ１の５０％以下に規定されている。なお、単繊維７ａの直径寸法ｄ１は、３〜２０μｍ以下のものが好ましい。ここで、直径寸法ｄ１が２０μｍよりも大きいと樹脂から剥離しやすくなり、また、直径寸法ｄ１が微細なものは製造が難しく、価格が高くなる傾向がある。このため、好適に用いられる直径寸法ｄ１は５μｍ〜１５μｍである。仮に、この第１フィルム体８のｚ方向に突出する寸法δの平均値Ａｖｅ．δが５０％を超えると、５０％を超えると繊維底部で樹脂の浸透が不足し、気泡が残留したり、繊維とフィルムとの接着力が低下し、剥離が生じるなどの問題が発生する場合がある。また第２フィルム体８の表面部は、各繊維群７内のｘ方向（またはｙ方向）に隣接する単繊維７ａ間に部分的に突出するように形成されている。この第１フィルム体８のｚ方向に突出する寸法δの平均値Ａｖｅ．δの算出方法は、基板をｚ方向に切断し、断面を研摩して光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡ＳＥＭで観察することで得ることができる。
【００３１】
以下に、複合基板を有する第１配線基板１Ａの製造方法について説明する。
本実施形態に係る複合基板の製造方法は、織布あるいはシート作製工程と、ワニス作製工程と、樹脂含浸工程と、加熱および加圧工程と、を有する。前記シート作製工程において、樹脂繊維あるいはガラス繊維３種を含む織布あるいは繊維を一方向に揃えて並べたシート(以後「ＵＤシート」と称す)を作製する。ワニス作製工程において、シート作製工程にて作製した織布あるいはＵＤシートに含浸する樹脂は、エポキシ系樹脂、シアネート系樹脂およびビスマレイミドトリアジン系樹脂などのいずれか一つが使用できる。含浸方法は公知の方法が使用できる。すなわち、含浸する樹脂と難燃剤、硬化剤などの添加物とをたとえばメチルエチルケトンなどの溶剤に溶解混合し、所定の濃度と粘度とを有するワニスを作製する。
【００３２】
次に、樹脂含浸工程に移行し、上記の織布あるいは繊維を一方向に並べたＵＤシートを、作製したワニスに浸漬して樹脂を含浸させ、その後、該樹脂を含浸させた織布あるいはＵＤシートを乾燥機で乾燥させ、プリプレグとすることができる。
【００３３】
次に、加熱および加圧工程に移行し、該プリプレグとプリプレグの間にフィルム（シート前駆体）を挿入しながら所定枚数かさね、１００℃以上２００℃以下の間に加熱して、４．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下の圧力で、５分以上２０分以下の時間加圧することで、当該フィルムに凹部つまり連続的に凹凸を形成することができる。
【００３４】
本工程における加熱温度は、高い程凹部形成の効果は大きいが、含浸した樹脂が加熱硬化するため２００℃以下が望ましい。好適には１５０℃以下の加熱温度が用いられる。加圧工程での圧力は、極力高い方が望ましいが、大きな加圧装置が必要となるため、２０．０ＭＰａ以下の圧力を用いることが望ましい。具体的には４．０ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下の圧力に設定することで、加圧装置の小形化を図ることができる。したがって、工場内における加圧装置の設置空間を低減することができるうえ、設備導入費用自体の低減を図ることができる。加圧時間は５分以上であれば良い。加圧時間が長いと含浸した樹脂が硬化する傾向があり、また、加圧時間が短いと凹部が充分に形成されない。好適には８分以上１５分以下が用いられる。８分以上１５分以下の加圧時間を適用することで、含浸した樹脂が硬化することがなく、かつ所望の凹部形状にすることができる。
【００３５】
所望により基板の上下面に銅箔を設けて、該基板を硬化する工程（基板硬化工程）に移行する。本工程において、たとえば真空プレス装置などの圧力付加手段を用いて、加熱温度２００℃、加熱時間６０分、圧力３．５ＭＰａの条件で、当該基板を加圧して硬化させる。これにより、両面に銅箔のついた基板を作製できる。なお、この工程は、先の凹部形成処理と連続して行っても良い。前記加熱温度、加熱時間、圧力条件は、必要に応じて変更され得る。
【００３６】
本実施形態に係る配線基板の製造方法は、スルーホール作製工程と、回路形成工程とを有する。前記両面に銅箔のついた基板を作製後、スルーホール作製工程に移行する。該工程において、たとえばドリル加工装置などの工具を用いて前記基板に貫通孔を加工した。加工後の孔は再度クリーニングし、無電解めっきと電解めっきとを行ってスルーホールを作製できる。さらに、回路形成工程において、前記基板に感光性レジストを塗布して、所望の回路の露光現像を行い、エッチングを行って銅の回路を形成し、最後にレジストを剥離して、片面に１層づつ回路を有する配線基板を作製することができる。
【００３７】
さらに、コア基板の表裏にビルドアップ法で形成した基板も作製することができる。ビルドアップは、セミアディティブ法を用いて行った。すなわち、前記コア基板にエポキシ系絶縁材料を塗布し、レーザー加工によりビアの孔を形成し、前面に無電解めっきを行った後、表面に感光性レジストを塗布し、回路の露光と現像とを行った後、無電解めっき層に通電して、電気めっきによって回路を形成する。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、回路を形成することができる。これにより、片面当たり回路が２層形成された基板を作製することができる。さらに、この工程を繰り返すことにより、片面当たり回路が３層以上形成された基板を作製できる。
【００３８】
以上説明した第１配線基板１Ａによれば、第１フィルム体８が各繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。第１配線基板１Ａを使用する状態において、単繊維７ａの長手方向の線膨張係数と、樹脂部２の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群７、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを、第１フィルム体８で緩和することができる。
【００３９】
図５は、ナノインデンテーション法による測定部位を表す図であり、図５（ａ）は配線基板１Ａをｘｚ平面で切断してみた断面図、図５（ｂ）は第１フィルム体８に圧痕が付された状態を表す断面図である。図６は、ナノインデンテーション法における、圧子と第１フィルム体８との関係を表す断面図であり、図６（ａ）は圧子圧入前段階を表す断面図、図６（ｂ）は圧子の最大圧入時を表す断面図、図６（ｃ）は圧子除荷後、圧痕が形成された段階を表す断面図である。図７は、ナノインデンテーション法における圧入荷重と圧入深さとの関係を図である。
【００４０】
第１フィルム体８の弾性率の評価方法について説明する。先ず図５に示すように、第１配線基板１Ａをｘｚ平面で切断または研磨したうえで洗浄するなどして、露出する側面部から研磨屑などの異物を除去する。次に、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、試料としての第１フィルム体８の表面部にたとえばダイヤモンド製の圧子を、予め定める荷重Ｐｍａｘまで押し込む。その後図６（ｃ）に示すように、前記圧子を取り除く（除荷）までの荷重と変位との関係（圧入−除荷曲線）を測定する。図７に示すように、圧入曲線は材料の弾塑性的な変形挙動を反映し、前記除荷曲線は弾性的な回復挙動によって得られる。
【００４１】
ナノインデンテーション法では、除荷曲線の初期の傾きから複合弾性率Ｅｒを算出する。複合弾性率Ｅｒは、式（１）に示すように除荷曲線の初期の傾きＳおよび圧痕の射影面積Ａから求められる。つまり初期の傾きＳを圧痕の射影面積Ａの平方根で除した値に、πの平方根を「２」で除した値を乗じることで、複合弾性率Ｅｒを算出し得る。
Ｅｒ＝（√π／２）・（Ｓ／√Ａ） …（１）
【００４２】
複合弾性率Ｅｒは、試料と圧子のヤング率Ｅ、ポアソン比νが複合している弾性率であり、その関係式は式（２）で表される。
１／Ｅｒ＝｛（１−ν２）／Ｅ｝ｓａｍｐｌｅ＋｛（１−ν２）／Ｅ｝indenter
…（２）
【００４３】
前述のナノインデンテーション法を用いて、第１フィルム体８の弾性率を測定した、所望の１ＧＰａ以上１８ＧＰａ以下の範囲に収めることができたことが確認された。換言すれば、第１フィルム体８が各繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、前記１ＧＰａ以上１８ＧＰａ以下の弾性率に収めることで、繊維群７、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを、第１フィルム体８で緩和することができるとともに、繊維群７に対する樹脂部２の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。仮に第１フィルム体８の弾性率が１ＧＰａ未満になれば、フィルムに形成した凹凸部の変形が大きくなり、繊維がこの部分から外れやすくなり、繊維とフィルム間に剥離が生じやすくなるなどのような問題が発生する。逆に第１フィルム体８の弾性率が１８ＧＰａを超えるとフィルムの変形が少なくなるため縦糸と横糸の間で生じる応力を吸収できなくなり、フィルムと繊維の間で剥離が生じやすくなるような問題が発生する。
【００４４】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る配線基板１の要部の断面図である。図９は、樹脂部２と樹脂織布３と第２フィルム体４との関係を拡大して表す拡大断面図である。第２の実施形態に係る配線基板１（第２配線基板１と称す）は、基板に配線導体５，６および絶縁層を備える配線基板であり、主に、樹脂織布３と樹脂部２と第２フィルム体４とを含む複合基板を有する。
【００４５】
先ず樹脂織布３について説明する。樹脂織布３（繊維群に相当する）は、たとえば樹脂製の単繊維３ａまたは複数の単繊維３ａから成る繊維束を二方向に配列して相互に編み込んで成る。前記二方向のうちの一方向は、第１配線基板１の厚み方向（基板厚み方向に相当する）に垂直な一方向を意味する。二方向のうちの他方向は、前記一方向および前記厚み方向に垂直な方向を意味する。ここで二方向のうち、一方向をｘ方向、他方向をｙ方向と定義し、前記厚み方向をｚ方向と定義する。図１および図２において、ｘ，ｙ，ｚ方向を矢符ｘ，ｙ，ｚでそれぞれ表記する。
【００４６】
樹脂織布３において、その樹脂の線膨張係数は、当該第１配線基板１に搭載すべきシリコンチップの材料であるシリコンよりも低い線膨張係数に規定されている。単繊維３ａは、ｘ方向（またはｙ方向）に向かうに従って、ｚ方向一方および他方に波形状にうねって配設されるうえ、この樹脂繊維を編み込むピッチに対応した波形状を成している。単繊維３ａの樹脂材料は、たとえば全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルもしくはポリベンズオキサゾールから成る。ただしこれらの材料に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当該第２配線基板１と同一の作用効果を奏する材料であれば足りる。
【００４７】
複数の単繊維３ａから成る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は、ｘ方向中間付近でｚ方向寸法が最大で、ｘ方向一方または他方に向かうに従って先細状となるように、繊維束が形成されている。ただしｘ方向中間付近のｚ方向寸法を圧縮したような扁平状であって、繊維束の横断面形状を横長の扁平状にすることも可能である。複数の樹脂織布３は、樹脂部２によってｚ方向にたとえば数十ミクロン間隔おきに被覆されている。第２配線基板１において、ヤング率が１０ＧＰａ以上の単繊維３ａが適用されている。また複合基板に対する樹脂織布３の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下、望ましくは６０体積％以上８５％体積％以下に規定されている。
【００４８】
第２フィルム体４は前記第１フィルム体８と同一の有機材料で、かつガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成る。樹脂部２と各樹脂織布３との境界部に沿ってつまりｘｙ平面に沿って、第１フィルム体４のシート状前駆体４Ａが配設される。シート状前駆体４Ａは、厚さｔ１（ｔ１は３μｍ以上５０μｍ以下）のシート状のものが適用される。
【００４９】
この配設状態で、圧力付与手段としてのたとえば真空プレス装置などを用いて、第２配線基板１の一表面部および他表面部を挟持するように圧力を付与する。これとともに前記ガラス転移温度を超えた温度でこの第２配線基板の前駆体を加熱することで、凹凸を有する第２フィルム体４が形成される。該第２フィルム体形成後、付与した圧力を解除するとともに常温に戻す。これによって第２フィルム体４は、樹脂部２に対する樹脂織布３の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能になっている。よって第２フィルム体４を、弾性変形可能なクッション層と称す場合もある。
【００５０】
以上説明した第２配線基板１によれば、複数個の樹脂織布３は樹脂部２によってｚ方向に被覆される。第２フィルム体４は、樹脂部２に対する各樹脂織布３の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、弾性変形可能になっている。このように第２フィルム体４が、各樹脂織布３の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。
【００５１】
第２配線基板１を使用する状態において、単繊維３ａの長手方向の線膨張係数と、樹脂部２の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、樹脂織布３、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを、第２フィルム体４で緩和することができる。換言すれば、第２フィルム体４を、主にｘ方向に垂直なｘｙ方向の応力を緩和するための緩衝材として用いることが可能となるうえ、樹脂織布３に対する樹脂部２の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。
【００５２】
したがって樹脂部２が複合基板から不所望に剥離することを未然に防止することができる。第２配線基板１によれば、芳香族化合物を含む有機材料から第２フィルム体４を実現することができる。またガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から第２フィルム体４を実現することができる。前記複合基板によって、第２配線基板１全体の低熱膨張率化を図ることができ、よって第２配線基板１とシリコンチップとの熱膨張率差を解消することが可能となる。したがって前記シリコンチップ表面にクラックが入ることを防止して、回路が断線することを防止することができる。
【００５３】
従来技術のものでは、単繊維のｚ方向一方および他方への「うねり」の大きさの程度によっては、繊維を積層した界面で樹脂が剥がれ易くなる。本第２の実施形態では、第２フィルム体４を前述のように介在させたので、「うねり」の大きさに影響されることなく樹脂織布３に対する樹脂部２の密着強度を強固にすることができる。よって、複合基板に対する樹脂織布３の汎用性を高めることが可能となり、第２配線基板１の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線基板１Ａの要部の断面図である。
【図２】樹脂部２と繊維群７と第２フィルム体８との関係を拡大して表す拡大断面図である。
【図３】製造前後の第１フィルム体８を表す図であり、図３（ａ）は製造前の前駆体８Ａ（４Ａ）の斜視図、図３（ｂ）は製造後の第１フィルム体８の斜視図である。
【図４】単繊維７ａ（３ａ）に対する第１フィルム体８の形状および寸法などを表す拡大断面図である。
【図５】ナノインデンテーション法による測定部位を表す図であり、図５（ａ）は配線基板１Ａをｘｚ平面で切断してみた断面図、図５（ｂ）は第１フィルム体８に圧痕が付された状態を表す断面図である。
【図６】ナノインデンテーション法における、圧子と第１フィルム体８との関係を表す断面図であり、図６（ａ）は圧子圧入前段階を表す断面図、図６（ｂ）は圧子の最大圧入時を表す断面図、図６（ｃ）は圧子除荷後、圧痕が形成された段階を表す断面図である。
【図７】ナノインデンテーション法における圧入荷重と圧入深さとの関係を図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る配線基板１の要部の断面図である。
【図９】樹脂部２と樹脂織布３と第２フィルム体４との関係を拡大して表す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ，１ 第１，第２配線基板
２ 樹脂部
３ 樹脂織布
３ａ 単繊維
８，４ 第１，第２フィルム体
５，６ 配線導体
７ 繊維群
７ａ 単繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合基板および配線基板に関し、各種ＡＶ機器、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適用される技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線導体にチップが電気的にかつ機械的に接続可能に構成される配線基板が実用に供されている（たとえば特許文献１参照）。近年、ＬＳＩの高速化・高機能化に伴い、チップ（シリコンチップ）表面に低誘電率材料が用いられる傾向があり、低誘電率の材料の候補として、多くの気泡を含む材料がある。ただしこの材料は強度が低いため、次のような問題が生じうる。気泡を含む低誘電率材料を用いたシリコンチップを従来の基板にフリップチップ実装すると、基板とシリコンチップとの熱膨張率差のため、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、回路が断線する。
【０００３】
そこで、本件出願人は、配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差を解消すべく、配線基板全体を低熱膨張化する技術を提案している。つまりシリコンチップの線膨張係数が３ｐｐｍ／℃であるのに対し、たとえば少なくとも繊維材料としてマイナスの線膨張係数のものを適用し、かつ繊維束を被覆する樹脂材料として数十ｐｐｍ／℃のものを適用している。
【０００４】
【特許文献１】特表平１０−５０８７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
先行技術において、繊維材料と樹脂材料との線膨張係数の差が大きくなればなる程、温度変化に起因して繊維束と樹脂部との境界面に応力が作用する。このような応力は、樹脂部が繊維束から不所望に剥離させるおそれがあった。そのため、繊維束と樹脂部との境界面に接着剤を塗布することも考えられるが、必要十分な密着強度が得られず、前記境界面に作用する応力によっては、樹脂部が繊維束から剥離するおそれがあった。
【０００６】
本発明の目的は、繊維群、樹脂部間の境界部に与えられるストレスを緩和することができ、繊維群に対する樹脂部の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる複合基板および配線基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の単繊維から成る繊維束を配列するかまたは編み込んで成る繊維群と、
複数個の繊維群を、基板厚み方向に被覆する樹脂材料から成る樹脂部と、
樹脂部に対する各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能なフィルム体と、を有する複合基板である。
【０００８】
また本発明は、前記フィルム体は、芳香族化合物を含む有機材料から成ることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記フィルム体は、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成ることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記フィルム体のうち基板厚み方向に突出する寸法の平均値は、単繊維の直径寸法の５０％以下に規定されることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記複合基板に対する前記繊維群の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体と、を有する配線基板である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の複合基板によれば、複数個の繊維群は樹脂部によって基板厚み方向に被覆され、フィルム体は、弾性変形機能を有し、かつ樹脂部に対する各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられる。このように、本発明の複合基板では、フィルム体が各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。
【００１４】
この複合基板を使用する状態において、単繊維の長手方向の線膨張係数と、樹脂部の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群、樹脂部間の境界部に与えられるストレスを、フィルム体で緩和することができる。換言すれば、フィルム体を、主に基板厚み方向に垂直な方向の応力を緩和するための緩衝材として用いることが可能となるうえ、樹脂部と繊維群との密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。したがって、本発明によれば、樹脂部が複合基板から不所望に剥離することを未然に防止することができる。
【００１５】
また本発明によれば、芳香族化合物を含む有機材料からフィルム体を形成することによって、芳香族有機材料は耐熱性が高いため、高温時における過度な変形が抑制されることから、確実に繊維を保持することができる。また、芳香族有機材料は熱膨張率が低いため、基板全体の熱膨張率の増大を抑制することができる。
【００１６】
また本発明によれば、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料でフィルム体を形成することが好ましい。このような構成であれば、樹脂部と繊維群との間にフィルム体の前駆体を配設し、ガラス転移温度を超えた状態に加熱するとともに、前記前駆体を挟持すべく圧力を付与することで、密着強度の高い所望のフィルム体を形成することができる。
【００１７】
また本発明によれば、フィルム体のうち基板厚み方向に突出する寸法の平均値は、単繊維の直径寸法の５０％以下であることが好ましい。このような構成であれば、フィルム体が基板厚み方向に突出するので、基板厚み方向に垂直な方向の応力を効果的に緩和することができる。
【００１８】
また本発明によれば、複合基板に対する繊維群の体積比率を４０体積％以上８５体積％以下である繊維群によって形成することが好ましい。このような構成では、基板の低熱膨張化を図ることができるとともに、その剛性強度を高めることが可能となる。しかも前記繊維間および繊維銅箔間に剥離や気泡とそれに起因する基板の剥離や配線間のショートなどの問題を解消することができる。
【００１９】
また本発明によれば、前記複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体とを有する配線基板を実現することができる。前記複合基板によって、配線基板全体の低熱膨張率化を図ることができ、よって配線基板とシリコンチップとの熱膨張率差を解消することが可能となる。したがって前記シリコンチップ表面にクラックが入ることを防止して、回路が断線することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、複数の形態について説明する。なお、以下の説明においては、各形態で先行する形態で説明している事項に対応している部分には同一の参照符を付し、重複する説明を略する場合がある。また、構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、先行して説明している形態と同様とする。さらに、実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る配線基板１Ａの要部の断面図である。図２は、樹脂部２と繊維群７と第２フィルム体８との関係を拡大して表す拡大断面図である。第１の実施形態に係る配線基板１Ａ（第１配線基板１Ａと称す）は、たとえば各種ＡＶ機器、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、複合基板および配線基板の製造方法の説明をも含む。
【００２２】
第１配線基板１Ａは、繊維群７と樹脂部２と第１フィルム体８とを含む複合基板を有し、該複合基板の表面部に配線導体５，６を備える。
【００２３】
繊維群７は、ガラス製または樹脂製の複数の単繊維７ａから成る繊維束が基板厚み方向に垂直な平面内に配設される。単繊維７ａは、たとえばＳｉＯ２を６４質量％以上６６質量％以下、不純物としてＭｇＯが９質量％以上１０質量％以下、ＣａＯが０．０１質量％以下、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏが０．１質量％以下、ＺｒＯ２が１．０質量％以下、残部がＡｌ２Ｏ３で構成されるガラス、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、ポリベンズオキサゾールからなる樹脂で形成され、そのヤング率は７５ＧＰａ以上であれば好適に利用できる。
【００２４】
ここで、複合基板に対する繊維群７の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下、望ましくは６０％以上８５％以下に規定されている。もし、仮に複合基板に対する繊維群７の体積比率を４０体積％未満にすると、複合基板における樹脂部２の占める割合が増し、基板の低熱膨張化を図ることが困難になる。一方で、仮に繊維群７の体積比率が８５体積％を超えると、繊維間および繊維と配線導体間を結合する樹脂部が少なくなるため、繊維間および繊維と配線導体間に剥離や気泡が発生し、配線間のショートなどのような問題が生じ得る可能性がある。したがって複合基板に対する繊維群７の体積比率を４０体積％以上８５体積％以下望ましくは６０％以上８５％以下にすることで、前述のような問題を解消すると同時に、基板の低熱膨張化を図ることができるとともに、その剛性強度を高めることが可能となる。
【００２５】
ここで、本発明の複合基板においては、基板厚み方向をｚ方向と定義し、予め定める層の単繊維７ａの長手方向をｘ方向と定義し、ｘおよびｚ方向に垂直な方向をｙ方向と定義する。図１および図２において、ｘ，ｙ，ｚ方向を矢符ｘ，ｙ，ｚでそれぞれ表記する。
【００２６】
第１配線基板１Ａでは、繊維束がｘｙ平面内においてｘ方向またはｙ方向に平行にかつｙ方向（またはｘ方向）に一定間隔おきに配設される。繊維束は隣り合うｚ方向において直交交差状または平行に配設される。なお、繊維束は、ｘｙ平面内において必ずしも平行でない場合もあり、また、一定間隔おきではなく適当間隔おきに配設される場合もあり得る。繊維群７は、前記繊維束が前述のようにｘｙ平面内に配設されることより構成されている。この複数個の繊維群７には、ｚ方向に樹脂部２が被覆されている。
【００２７】
樹脂部２を構成する樹脂材料は、ヤング率が０．０５ＧＰａ以上のものが好適である。また前記樹脂材料は、たとえば非金属無機フィラー（たとえば球状シリカ）を含有するエポキシ樹脂、シアネート樹脂もしくはビスマレイミドトリアジン等の熱硬化性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂から成る。ただしこれらの材料に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当該第１配線基板１Ａと同一の作用効果を奏する材料であれば足りる。
【００２８】
第１フィルム体８は、樹脂部２と各繊維群７との間に配設され、樹脂部２と各繊維群７との境界部形状に沿って塑性変形された状態で設けられている。この第１フィルム体８は、たとえば芳香族化合物（化合物としては、ビスフェノールＡ反応物、４,４-ジフェニルスルホン反応物、オキシ-1,4-フェニレン-カーボニル-オキシ-1,4-フェニレン誘導体、テレフタル酸誘導体、４-ヒドロキシ安息香酸誘導体、P-フェニレンジアミン誘導体などがあり、これらの誘導体から形成されたフィルムが良好に用いられる。誘導体から形成されるフィルム材料としてはポリアミドイミド、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、全芳香族ポリアミドなどがある）を含む有機材料から成り、かつガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成る。前述した芳香族化合物を含有する有機材料で第１フィルム８が形成されていれば、芳香族有機材料は耐熱性が高いため、高温時における過度な変形が抑制されることから、確実に繊維を保持することができる。また、芳香族有機材料は熱膨張率が低いため、基板全体の熱膨張率の増大を抑制することができる。
【００２９】
図３は、製造前後の第１フィルム体８を表す図であり、図３（ａ）は製造前の前駆体８Ａ（４Ａ）の斜視図、図３（ｂ）は製造後の第１フィルム体８の斜視図である。図４は、単繊維７ａ（３ａ）に対する第１フィルム体８の形状および寸法などを表す拡大断面図である。樹脂部２と各繊維群７との境界部に沿ってつまりｘｙ平面に沿って、第１フィルム体８のシート前駆体８Ａが配設される。シート前駆体８Ａは、厚さｔ１が３μｍ以上５０μｍ以下のものが適用される。この配設状態で、圧力付与手段としてのたとえば真空プレス装置などを用いて、第１配線基板１Ａの一表面部および他表面部を挟持するように圧力を付与する。これとともにガラス転移温度を超えた温度１５０℃以上２５０℃以下でこの第１配線基板前駆体を加熱することで、連続的な凹凸を有する第１フィルム体８が形成される。特に、繊維の結合に使用している樹脂材料の劣化を抑制するという観点においては、１８０℃以上２２０℃以下の温度範囲で調整することが好適である。該第１フィルム体８の一表面部には、該一表面部に配設される単繊維７ａの長手方向および基板厚み方向に直交する方向に連続的に凹凸が形成される。また、第１フィルム体８の他表面部には、該他表面部に配設される単繊維７ａの長手方向および基板厚み方向に直交する方向に連続的に凹凸が形成される。つまり第１フィルム体８を介していわゆる上下面に配設される単繊維７ａは、それらの長手方向が互いに直交するように配設されているので、介在される第１フィルム体８は、表裏で直交状に形成される凹凸が形成されることになる。
【００３０】
第１フィルム体８の形成後、付与した圧力を解除するとともに常温に戻す。これによって第１フィルム体８は、樹脂部２に対する繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられる。よって第１フィルム体８は、弾性変形可能なクッション層と称す場合もある。この第１フィルム体８のうちｚ方向に突出する寸法δの平均値Ａｖｅ．δは、単繊維７ａの直径寸法ｄ１の５０％以下に規定されている。なお、単繊維７ａの直径寸法ｄ１は、３〜２０μｍ以下のものが好ましい。ここで、直径寸法ｄ１が２０μｍよりも大きいと樹脂から剥離しやすくなり、また、直径寸法ｄ１が微細なものは製造が難しく、価格が高くなる傾向がある。このため、好適に用いられる直径寸法ｄ１は５μｍ〜１５μｍである。仮に、この第１フィルム体８のｚ方向に突出する寸法δの平均値Ａｖｅ．δが５０％を超えると、５０％を超えると繊維底部で樹脂の浸透が不足し、気泡が残留したり、繊維とフィルムとの接着力が低下し、剥離が生じるなどの問題が発生する場合がある。また第２フィルム体８の表面部は、各繊維群７内のｘ方向（またはｙ方向）に隣接する単繊維７ａ間に部分的に突出するように形成されている。この第１フィルム体８のｚ方向に突出する寸法δの平均値Ａｖｅ．δの算出方法は、基板をｚ方向に切断し、断面を研摩して光学顕微鏡あるいは走査型電子顕微鏡ＳＥＭで観察することで得ることができる。
【００３１】
以下に、複合基板を有する第１配線基板１Ａの製造方法について説明する。
本実施形態に係る複合基板の製造方法は、織布あるいはシート作製工程と、ワニス作製工程と、樹脂含浸工程と、加熱および加圧工程と、を有する。前記シート作製工程において、樹脂繊維あるいはガラス繊維３種を含む織布あるいは繊維を一方向に揃えて並べたシート(以後「ＵＤシート」と称す)を作製する。ワニス作製工程において、シート作製工程にて作製した織布あるいはＵＤシートに含浸する樹脂は、エポキシ系樹脂、シアネート系樹脂およびビスマレイミドトリアジン系樹脂などのいずれか一つが使用できる。含浸方法は公知の方法が使用できる。すなわち、含浸する樹脂と難燃剤、硬化剤などの添加物とをたとえばメチルエチルケトンなどの溶剤に溶解混合し、所定の濃度と粘度とを有するワニスを作製する。
【００３２】
次に、樹脂含浸工程に移行し、上記の織布あるいは繊維を一方向に並べたＵＤシートを、作製したワニスに浸漬して樹脂を含浸させ、その後、該樹脂を含浸させた織布あるいはＵＤシートを乾燥機で乾燥させ、プリプレグとすることができる。
【００３３】
次に、加熱および加圧工程に移行し、該プリプレグとプリプレグの間にフィルム（シート前駆体）を挿入しながら所定枚数かさね、１００℃以上２００℃以下の間に加熱して、４．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下の圧力で、５分以上２０分以下の時間加圧することで、当該フィルムに凹部つまり連続的に凹凸を形成することができる。
【００３４】
本工程における加熱温度は、高い程凹部形成の効果は大きいが、含浸した樹脂が加熱硬化するため２００℃以下が望ましい。好適には１５０℃以下の加熱温度が用いられる。加圧工程での圧力は、極力高い方が望ましいが、大きな加圧装置が必要となるため、２０．０ＭＰａ以下の圧力を用いることが望ましい。具体的には４．０ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下の圧力に設定することで、加圧装置の小形化を図ることができる。したがって、工場内における加圧装置の設置空間を低減することができるうえ、設備導入費用自体の低減を図ることができる。加圧時間は５分以上であれば良い。加圧時間が長いと含浸した樹脂が硬化する傾向があり、また、加圧時間が短いと凹部が充分に形成されない。好適には８分以上１５分以下が用いられる。８分以上１５分以下の加圧時間を適用することで、含浸した樹脂が硬化することがなく、かつ所望の凹部形状にすることができる。
【００３５】
所望により基板の上下面に銅箔を設けて、該基板を硬化する工程（基板硬化工程）に移行する。本工程において、たとえば真空プレス装置などの圧力付加手段を用いて、加熱温度２００℃、加熱時間６０分、圧力３．５ＭＰａの条件で、当該基板を加圧して硬化させる。これにより、両面に銅箔のついた基板を作製できる。なお、この工程は、先の凹部形成処理と連続して行っても良い。前記加熱温度、加熱時間、圧力条件は、必要に応じて変更され得る。
【００３６】
本実施形態に係る配線基板の製造方法は、スルーホール作製工程と、回路形成工程とを有する。前記両面に銅箔のついた基板を作製後、スルーホール作製工程に移行する。該工程において、たとえばドリル加工装置などの工具を用いて前記基板に貫通孔を加工した。加工後の孔は再度クリーニングし、無電解めっきと電解めっきとを行ってスルーホールを作製できる。さらに、回路形成工程において、前記基板に感光性レジストを塗布して、所望の回路の露光現像を行い、エッチングを行って銅の回路を形成し、最後にレジストを剥離して、片面に１層づつ回路を有する配線基板を作製することができる。
【００３７】
さらに、コア基板の表裏にビルドアップ法で形成した基板も作製することができる。ビルドアップは、セミアディティブ法を用いて行った。すなわち、前記コア基板にエポキシ系絶縁材料を塗布し、レーザー加工によりビアの孔を形成し、前面に無電解めっきを行った後、表面に感光性レジストを塗布し、回路の露光と現像とを行った後、無電解めっき層に通電して、電気めっきによって回路を形成する。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、回路を形成することができる。これにより、片面当たり回路が２層形成された基板を作製することができる。さらに、この工程を繰り返すことにより、片面当たり回路が３層以上形成された基板を作製できる。
【００３８】
以上説明した第１配線基板１Ａによれば、第１フィルム体８が各繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。第１配線基板１Ａを使用する状態において、単繊維７ａの長手方向の線膨張係数と、樹脂部２の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、繊維群７、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを、第１フィルム体８で緩和することができる。
【００３９】
図５は、ナノインデンテーション法による測定部位を表す図であり、図５（ａ）は配線基板１Ａをｘｚ平面で切断してみた断面図、図５（ｂ）は第１フィルム体８に圧痕が付された状態を表す断面図である。図６は、ナノインデンテーション法における、圧子と第１フィルム体８との関係を表す断面図であり、図６（ａ）は圧子圧入前段階を表す断面図、図６（ｂ）は圧子の最大圧入時を表す断面図、図６（ｃ）は圧子除荷後、圧痕が形成された段階を表す断面図である。図７は、ナノインデンテーション法における圧入荷重と圧入深さとの関係を図である。
【００４０】
第１フィルム体８の弾性率の評価方法について説明する。先ず図５に示すように、第１配線基板１Ａをｘｚ平面で切断または研磨したうえで洗浄するなどして、露出する側面部から研磨屑などの異物を除去する。次に、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、試料としての第１フィルム体８の表面部にたとえばダイヤモンド製の圧子を、予め定める荷重Ｐｍａｘまで押し込む。その後図６（ｃ）に示すように、前記圧子を取り除く（除荷）までの荷重と変位との関係（圧入−除荷曲線）を測定する。図７に示すように、圧入曲線は材料の弾塑性的な変形挙動を反映し、前記除荷曲線は弾性的な回復挙動によって得られる。
【００４１】
ナノインデンテーション法では、除荷曲線の初期の傾きから複合弾性率Ｅｒを算出する。複合弾性率Ｅｒは、式（１）に示すように除荷曲線の初期の傾きＳおよび圧痕の射影面積Ａから求められる。つまり初期の傾きＳを圧痕の射影面積Ａの平方根で除した値に、πの平方根を「２」で除した値を乗じることで、複合弾性率Ｅｒを算出し得る。
Ｅｒ＝（√π／２）・（Ｓ／√Ａ） …（１）
【００４２】
複合弾性率Ｅｒは、試料と圧子のヤング率Ｅ、ポアソン比νが複合している弾性率であり、その関係式は式（２）で表される。
１／Ｅｒ＝｛（１−ν２）／Ｅ｝ｓａｍｐｌｅ＋｛（１−ν２）／Ｅ｝indenter
…（２）
【００４３】
前述のナノインデンテーション法を用いて、第１フィルム体８の弾性率を測定した、所望の１ＧＰａ以上１８ＧＰａ以下の範囲に収めることができたことが確認された。換言すれば、第１フィルム体８が各繊維群７の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、前記１ＧＰａ以上１８ＧＰａ以下の弾性率に収めることで、繊維群７、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを、第１フィルム体８で緩和することができるとともに、繊維群７に対する樹脂部２の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。仮に第１フィルム体８の弾性率が１ＧＰａ未満になれば、フィルムに形成した凹凸部の変形が大きくなり、繊維がこの部分から外れやすくなり、繊維とフィルム間に剥離が生じやすくなるなどのような問題が発生する。逆に第１フィルム体８の弾性率が１８ＧＰａを超えるとフィルムの変形が少なくなるため縦糸と横糸の間で生じる応力を吸収できなくなり、フィルムと繊維の間で剥離が生じやすくなるような問題が発生する。
【００４４】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る配線基板１の要部の断面図である。図９は、樹脂部２と樹脂織布３と第２フィルム体４との関係を拡大して表す拡大断面図である。第２の実施形態に係る配線基板１（第２配線基板１と称す）は、基板に配線導体５，６および絶縁層を備える配線基板であり、主に、樹脂織布３と樹脂部２と第２フィルム体４とを含む複合基板を有する。
【００４５】
先ず樹脂織布３について説明する。樹脂織布３（繊維群に相当する）は、たとえば樹脂製の単繊維３ａまたは複数の単繊維３ａから成る繊維束を二方向に配列して相互に編み込んで成る。前記二方向のうちの一方向は、第１配線基板１の厚み方向（基板厚み方向に相当する）に垂直な一方向を意味する。二方向のうちの他方向は、前記一方向および前記厚み方向に垂直な方向を意味する。ここで二方向のうち、一方向をｘ方向、他方向をｙ方向と定義し、前記厚み方向をｚ方向と定義する。図１および図２において、ｘ，ｙ，ｚ方向を矢符ｘ，ｙ，ｚでそれぞれ表記する。
【００４６】
樹脂織布３において、その樹脂の線膨張係数は、当該第１配線基板１に搭載すべきシリコンチップの材料であるシリコンよりも低い線膨張係数に規定されている。単繊維３ａは、ｘ方向（またはｙ方向）に向かうに従って、ｚ方向一方および他方に波形状にうねって配設されるうえ、この樹脂繊維を編み込むピッチに対応した波形状を成している。単繊維３ａの樹脂材料は、たとえば全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルもしくはポリベンズオキサゾールから成る。ただしこれらの材料に必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当該第２配線基板１と同一の作用効果を奏する材料であれば足りる。
【００４７】
複数の単繊維３ａから成る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は、ｘ方向中間付近でｚ方向寸法が最大で、ｘ方向一方または他方に向かうに従って先細状となるように、繊維束が形成されている。ただしｘ方向中間付近のｚ方向寸法を圧縮したような扁平状であって、繊維束の横断面形状を横長の扁平状にすることも可能である。複数の樹脂織布３は、樹脂部２によってｚ方向にたとえば数十ミクロン間隔おきに被覆されている。第２配線基板１において、ヤング率が１０ＧＰａ以上の単繊維３ａが適用されている。また複合基板に対する樹脂織布３の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下、望ましくは６０体積％以上８５％体積％以下に規定されている。
【００４８】
第２フィルム体４は前記第１フィルム体８と同一の有機材料で、かつガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成る。樹脂部２と各樹脂織布３との境界部に沿ってつまりｘｙ平面に沿って、第１フィルム体４のシート状前駆体４Ａが配設される。シート状前駆体４Ａは、厚さｔ１（ｔ１は３μｍ以上５０μｍ以下）のシート状のものが適用される。
【００４９】
この配設状態で、圧力付与手段としてのたとえば真空プレス装置などを用いて、第２配線基板１の一表面部および他表面部を挟持するように圧力を付与する。これとともに前記ガラス転移温度を超えた温度でこの第２配線基板の前駆体を加熱することで、凹凸を有する第２フィルム体４が形成される。該第２フィルム体形成後、付与した圧力を解除するとともに常温に戻す。これによって第２フィルム体４は、樹脂部２に対する樹脂織布３の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能になっている。よって第２フィルム体４を、弾性変形可能なクッション層と称す場合もある。
【００５０】
以上説明した第２配線基板１によれば、複数個の樹脂織布３は樹脂部２によってｚ方向に被覆される。第２フィルム体４は、樹脂部２に対する各樹脂織布３の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ、弾性変形可能になっている。このように第２フィルム体４が、各樹脂織布３の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられるうえ弾性変形可能になっているので、次のような効果を奏する。
【００５１】
第２配線基板１を使用する状態において、単繊維３ａの長手方向の線膨張係数と、樹脂部２の樹脂材料の線膨張係数との差に起因して、樹脂織布３、樹脂部２間の境界部に与えられるストレスを、第２フィルム体４で緩和することができる。換言すれば、第２フィルム体４を、主にｘ方向に垂直なｘｙ方向の応力を緩和するための緩衝材として用いることが可能となるうえ、樹脂織布３に対する樹脂部２の密着強度を従来技術のものより高めることが可能となる。
【００５２】
したがって樹脂部２が複合基板から不所望に剥離することを未然に防止することができる。第２配線基板１によれば、芳香族化合物を含む有機材料から第２フィルム体４を実現することができる。またガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から第２フィルム体４を実現することができる。前記複合基板によって、第２配線基板１全体の低熱膨張率化を図ることができ、よって第２配線基板１とシリコンチップとの熱膨張率差を解消することが可能となる。したがって前記シリコンチップ表面にクラックが入ることを防止して、回路が断線することを防止することができる。
【００５３】
従来技術のものでは、単繊維のｚ方向一方および他方への「うねり」の大きさの程度によっては、繊維を積層した界面で樹脂が剥がれ易くなる。本第２の実施形態では、第２フィルム体４を前述のように介在させたので、「うねり」の大きさに影響されることなく樹脂織布３に対する樹脂部２の密着強度を強固にすることができる。よって、複合基板に対する樹脂織布３の汎用性を高めることが可能となり、第２配線基板１の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配線基板１Ａの要部の断面図である。
【図２】樹脂部２と繊維群７と第２フィルム体８との関係を拡大して表す拡大断面図である。
【図３】製造前後の第１フィルム体８を表す図であり、図３（ａ）は製造前の前駆体８Ａ（４Ａ）の斜視図、図３（ｂ）は製造後の第１フィルム体８の斜視図である。
【図４】単繊維７ａ（３ａ）に対する第１フィルム体８の形状および寸法などを表す拡大断面図である。
【図５】ナノインデンテーション法による測定部位を表す図であり、図５（ａ）は配線基板１Ａをｘｚ平面で切断してみた断面図、図５（ｂ）は第１フィルム体８に圧痕が付された状態を表す断面図である。
【図６】ナノインデンテーション法における、圧子と第１フィルム体８との関係を表す断面図であり、図６（ａ）は圧子圧入前段階を表す断面図、図６（ｂ）は圧子の最大圧入時を表す断面図、図６（ｃ）は圧子除荷後、圧痕が形成された段階を表す断面図である。
【図７】ナノインデンテーション法における圧入荷重と圧入深さとの関係を図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る配線基板１の要部の断面図である。
【図９】樹脂部２と樹脂織布３と第２フィルム体４との関係を拡大して表す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１Ａ，１ 第１，第２配線基板
２ 樹脂部
３ 樹脂織布
３ａ 単繊維
８，４ 第１，第２フィルム体
５，６ 配線導体
７ 繊維群
７ａ 単繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単繊維から成る繊維束を配列するかまたは編み込んで成る繊維群と、
複数個の繊維群を、基板厚み方向に被覆する樹脂材料から成る樹脂部と、
樹脂部に対する各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能なフィルム体と、を有する複合基板。
【請求項２】
前記フィルム体は、芳香族化合物を含む有機材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記フィルム体は、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成ることを特徴とする請求項１または２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記フィルム体のうち基板厚み方向に突出する寸法の平均値は、単繊維の直径寸法の５０％以下に規定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合基板。
【請求項５】
前記複合基板に対する前記繊維群の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載の複合基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体と、を有する配線基板。
【請求項１】
複数の単繊維から成る繊維束を配列するかまたは編み込んで成る繊維群と、
複数個の繊維群を、基板厚み方向に被覆する樹脂材料から成る樹脂部と、
樹脂部に対する各繊維群の境界部形状に沿って塑性変形されて設けられ、弾性変形可能なフィルム体と、を有する複合基板。
【請求項２】
前記フィルム体は、芳香族化合物を含む有機材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の複合基板。
【請求項３】
前記フィルム体は、ガラス転移温度を超えると塑性変形する材料から成ることを特徴とする請求項１または２に記載の複合基板。
【請求項４】
前記フィルム体のうち基板厚み方向に突出する寸法の平均値は、単繊維の直径寸法の５０％以下に規定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合基板。
【請求項５】
前記複合基板に対する前記繊維群の体積比率は、４０体積％以上８５体積％以下であることを特徴とする請求項１に記載の複合基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の複合基板と、該複合基板の表面部に設けられる配線導体と、を有する配線基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２７３５３０（Ｐ２００７−２７３５３０Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９４２７９（Ｐ２００６−９４２７９）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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