配線基板およびその実装構造体
【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およびその実装構造体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４は、基体７と、該基体７を厚み方向に貫通するスルーホールＴと、該スルーホールＴの内壁を被覆するスルーホール導体８とを備え、基体７は、複数の繊維１２と該複数の繊維１２の間に配された樹脂１０とをそれぞれ含む第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂと、これら第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂの間に配された、繊維を含まずに樹脂１０を含む樹脂層１５とを有し、スルーホール８Ｔの内壁は、基体７を厚み方向において断面視したとき、樹脂層１５に、第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂとの境界を両端部Ｅ１、Ｅ２とする曲線状の窪み部Ｄを有し、該窪み部Ｄの内側には、スルーホール導体８の一部が充填されている。
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およびその実装構造体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４は、基体７と、該基体７を厚み方向に貫通するスルーホールＴと、該スルーホールＴの内壁を被覆するスルーホール導体８とを備え、基体７は、複数の繊維１２と該複数の繊維１２の間に配された樹脂１０とをそれぞれ含む第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂと、これら第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂの間に配された、繊維を含まずに樹脂１０を含む樹脂層１５とを有し、スルーホール８Ｔの内壁は、基体７を厚み方向において断面視したとき、樹脂層１５に、第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂとの境界を両端部Ｅ１、Ｅ２とする曲線状の窪み部Ｄを有し、該窪み部Ｄの内側には、スルーホール導体８の一部が充填されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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）等に使用される配線基板およびその実装構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器における実装構造体としては、配線基板に電子部品を実装したものが使用されている。
【０００３】
配線基板に関して、特許文献１には、絶縁性骨材および樹脂組成物からなる絶縁層と、該絶縁層を厚み方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔内に形成された導体層と、を備え、絶縁性骨材の一部が貫通孔の内壁から突出した構成が開示されている。
【０００４】
ところで、隣接する貫通孔間に電界が印加されると、絶縁層に含まれる水分に起因して、導体層に含まれる導電材料がイオン化し、隣接する貫通孔の導体層に向って絶縁層に侵入することがある（イオンマイグレーション）。
【０００５】
特に、絶縁性骨材の一部が貫通孔内壁から突出していると、電子部品の実装時や作動時に熱が配線基板に印加された際に生じる熱応力によって、絶縁性骨材と樹脂組成物とが剥離しやすくなり、この剥離箇所には水分が蓄積されやすいため、上述のイオン化した導電材料は該剥離箇所にて伸長しやすい。
【０００６】
その結果、該導電材料が隣接する貫通孔の導体層に達すると、隣接する貫通孔の導体層同士が短絡し、配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２３５５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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およびその実装構造体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態にかかる配線基板は、基体と、該基体を厚み方向に貫通するスルーホールと、該スルーホールの内壁を被覆するスルーホール導体とを備え、前記基体は、複数の繊維と該複数の繊維の間に配された樹脂とをそれぞれ含む第１繊維層および第２繊維層と、これら第１繊維層および第２繊維層の間に配された、繊維を含まずに樹脂を含む樹脂層とを有し、前記スルーホールの内壁は、前記基体を厚み方向において断面視したとき、前記樹脂層に、前記第１繊維層および前記第２繊維層との境界を両端部とする曲線状の窪み部を有し、該窪み部の内側には、前記スルーホール導体の一部が充填されている。
【００１０】
また、本発明の一形態にかかる実装構造体は、上記配線基板と、該配線基板に実装され、前記スルーホール導体に電気的に接続された電子部品とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一形態にかかる配線基板によれば、繊維層と樹脂層との接着強度を高めて剥離
を低減できるため、スルーホール導体の基体に対する侵入を低減することができる。その結果、隣接するスルーホール導体間の短絡を低減し、ひいては電気的信頼性に優れた配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る実装構造体の厚み方向に沿った断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＲ１部分の拡大図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る実装構造体のスルーホールの形状を表す立体図であり、図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る実装構造体のスルーホールの内壁に露出した繊維の表面の図である。
【図３】図３（ａ）ないし（ｄ）は、図１（ａ）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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一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。
【００１４】
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がバンプ３を介してフリップチップ実装された平板状の配線基板４と、を含んでいる。
【００１５】
電子部品２は、例えばＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子であり、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、窒化ガリウムまたは炭化珪素等の半導体材料により形成されている。この電子部品２は、厚みが例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
【００１６】
バンプ３は、例えば鉛、錫、銀、金、銅、亜鉛、ビスマス、インジウムまたはアルミニウム等を含む半田等の導電材料により構成されている。
【００１７】
配線基板４は、平板状のコア基板５と、コア基板５の両側に形成された一対の配線層６と、を含んでいる。この配線基板４は、例えば平面方向への熱膨張率が電子部品２よりも大きく設定されている。
【００１８】
コア基板５は、配線基板４の強度を高めつつ一対の配線層６間の導通を図るものであり、厚み方向に貫通するスルーホールＴが複数形成された平板状の基体７と、複数のスルーホールＴの内壁を被覆する円筒状のスルーホール導体８と、スルーホール導体８に取り囲まれた領域に形成された柱状の絶縁体９と、を含んでいる。
【００１９】
基体７は、コア基板５の剛性を高めるものであり、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、樹脂１０と、該樹脂に被覆された無機絶縁粒子１１と、該樹脂に被覆された、複数の繊維１２からなる平板状の基材１３と、を含んでいる。
【００２０】
この基体７において、基材１３および該基材１３の繊維１２間に配された樹脂１０からなる層を繊維層１４とし、便宜上、隣接する２つの繊維層１４を第１繊維層１４ａ、第２繊維層１４ｂとする。また、各繊維層１４の間に配され、繊維を含まずに、樹脂１０および無機絶縁粒子１１からなる層を樹脂層１５とする。この繊維層１４と樹脂層１５との境界は、繊維層１４の繊維１２と樹脂層１５の樹脂１０との界面によって構成される。なお、繊維層１４は、繊維１２間に無機絶縁粒子１１を含んでも構わない。
【００２１】
また、基体７は、厚みが例えば０．０３ｍｍ以上０．４ｍｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば４ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば１１ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が平面方向への熱膨張率の例えば２倍以上２．８倍以下に設定され、ヤング率が例えば２０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下に設定されている。
【００２２】
ここで、基体７の熱膨張率は、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。また、ヤング率は、ＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ
Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。
【００２３】
基体７に含まれる樹脂１０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またはポリエーテルケトン樹脂等の樹脂材料により形成することができる。この樹脂１０は、平面方向およ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、ヤング率が例えば３ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下に設定されている。
【００２４】
樹脂１０に被覆された無機絶縁粒子１１は、基体７の熱膨張率を低減するとともに基体７の剛性を高めるものであり、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムまたは酸化ケイ素等の無機絶縁材料を含み、なかでも、熱膨張率やヤング率等の特性がガラス繊維に近い酸化ケイ素を含むことが望ましい。その結果、樹脂層１５の熱膨張率やヤング率を繊維層１４に近づけることができる。無機絶縁粒子１１が酸化ケイ素を含む場合、無機絶縁粒子１１は、酸化ケイ素を６５重量％以上１００重量％以下含有することが望ましく、酸化ケイ素の他に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、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を含有しても構わない。
【００２５】
この無機絶縁粒子１１は、例えば球状に形成されており、粒径が例えば０．５μｍ以上５．０μｍ以下に設定され、各方向への熱膨張率が例えば２．７ｐｐｍ／℃以上６ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が７０ＧＰａ以上８５ＧＰａ以下に設定されている。なお、無機絶縁粒子１１として、繊維を細かく切断して粒子状にしたものを用いても構わない。
【００２６】
また、無機絶縁粒子１１は、樹脂層１５における含有量が４０体積％以上７５体積％以下に設定されていることが望ましい。その結果、無機絶縁粒子１１の含有量が４０体積％以上であることによって、樹脂層１５の熱膨張率およびヤング率を繊維層１４に近づけることができる。また、無機絶縁粒子１１の含有量が７０体積％以上であることによって、スルーホールＴ内壁に位置する無機絶縁粒子１１と樹脂１０との接着強度を高めて、該無機絶縁粒子１１と樹脂１０との剥離を低減し、ひいてはスルーホール導体８と樹脂層１５との剥離を低減できる。
【００２７】
ここで、無機絶縁粒子１１の粒径は、基体７の断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、各粒子の最大径を計測し、その平均値を算出することによって測定される。また、樹脂層１５における無機絶縁粒子１１の含有量(体積％)は、樹脂層１５の断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、樹脂層１５に対して無機絶縁粒子１１の占める面積比率（面積％）を計測し、そ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。
【００２８】
樹脂１０に被覆された基材１３は、基体７の剛性を高めるとともに平面方向への熱膨張率を低減するものであり、例えば、複数の繊維１２が縦横に織り込まれてなる織布を使用することができる。なお、基材１３として、不織布を使用しても構わないし、複数の繊維
１２を長手方向が互いに平行となるように配列したものを使用しても構わない。
【００２９】
基材１３に含まれる繊維１２は、ＴガラスまたはＥガラス等のガラス繊維を使用することができ、長手方向に垂直な断面の径が例えば４μｍ以上９μｍ以下に設定されており、長手方向および幅方向への熱膨張率が２．５ｐｐｍ／℃以上６ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が７０ＧＰａ以上８５ＧＰａ以下に設定されている。
【００３０】
一方、スルーホールＴ内壁に被着されたスルーホール導体８は、コア基板５上下の配線層６同士を電気的に接続するものであり、例えば銅、アルミニウムまたはニッケル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る。このスルーホール導体８は、スルーホールＴ内壁から絶縁体９までの長さが３μｍ以上２０μｍ以下に設定されており、貫通方向および幅方向への熱膨張率が例えば１６ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば６０ＧＰａ以上２１０ＧＰａ以下に設定されている。なお、スルーホール導体８の熱膨張率およびヤング率は、基体７と同様に測定される。
【００３１】
スルーホール導体８に取り囲まれた領域に形成された絶縁体９は、後述するビア導体１８の支持面を形成するものであり、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料により形成することができる。
【００３２】
一方、コア基板５の両側には、上述した如く、一対の配線層６が形成されている。配線層６は、基体７上に積層され、厚み方向に貫通するビア孔Ｖが形成された絶縁層１６と、基体７上または絶縁層１６上に形成された導電層１７と、ビア孔Ｖ内に形成され、導電層１７に電気的に接続されたビア導体１８と、を含んでいる。
【００３３】
絶縁層１６は、導電層１７を支持する支持部材として機能するだけでなく、導電層１７同士の短絡を防ぐ絶縁部材として機能するものであり、樹脂と、該樹脂に被覆された無機絶縁粒子と、を含んでいる。この絶縁層１６は、厚みが例えば５μｍ以上４０μｍ以下に設定され、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば１５ｐｐｍ／℃以上４５ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下に設定されている。なお、絶縁層１６の熱膨張率およびヤング率は、基体７と同様に測定される。
【００３４】
絶縁層１６に含まれる樹脂としては、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またはポリエーテルケトン樹脂等により形成されたものを使用することができる。
【００３５】
絶縁層１６に含まれる無機絶縁粒子としては、基体７に含まれる無機絶縁粒子１１と同様のものを用いることができる。
【００３６】
導電層１７は、例えば接地用配線、電力供給用配線または信号用配線として機能するものであり、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の金属材料により形成されたものを使用することができる。この導電層１７は、厚みが例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定され、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば５ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が５０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下に設定されている。
【００３７】
ビア導体１８は、厚み方向に互いに離間した導電層１７同士を相互に接続するものであり、例えば幅がコア基板５に向って小さくなるテーパー状に形成されており、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロムの導電材料により形成されたものを使用す
ることができる。
【００３８】
ところで、基体７は熱膨張率が異なる繊維層１４および樹脂層１５を含むため、スルーホールＴの内壁は、熱膨張率がスルーホールＴの貫通方向（Ｚ方向）において局所的に異なる。それ故、電子部品２の実装時や作動時に熱が配線基板４に印加された際に、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との間に熱応力が印加されやすい。
【００３９】
一方、本実施形態の配線基板４においては、図１（ｂ）に示すように、スルーホールＴの内壁は、基体７を厚み方向において断面視したとき、樹脂層１５に、第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂとの境界を両端部とする曲線状の窪み部Ｄを有し、該窪み部Ｄの内側には、スルーホール導体８の一部が充填されている。
【００４０】
その結果、窪み部Ｄ内側にスルーホール導体８の一部が充填されているため、スルーホールＴの貫通方向にてアンカー効果が生じて、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができ、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との剥離を低減し、ひいてはスルーホール導体８の断線を低減することができる。
【００４１】
さらに、窪み部Ｄは、樹脂層１５と第１繊維層１４ａとの境界、および樹脂層１５と第２繊維層１４ｂとの境界に両端部Ｅ１、Ｅ２を有する曲線状であるため、それぞれの境界において、繊維層１４の繊維１２に対する樹脂層１５の樹脂１０の被覆領域を維持しつつ、窪み部Ｄを形成することができる。その結果、窪み部Ｄ内側に対する繊維１２側面（基体７の平面方向に平行な面）の露出領域を低減し、該露出領域を起点とした繊維１２と樹脂１０との剥離を低減することによって、スルーホール導体８のマイグレーションを低減して隣接するスルーホール導体８間の短絡を低減し、ひいては電気的信頼性に優れた配線基板４を得ることができる。
【００４２】
この窪み部Ｄは、両端部Ｅ１、Ｅ２を結ぶ仮想直線Ｌからの深さが、１μｍ以上５μｍ以下に設定されていることが望ましい。その結果、該深さが１μｍ以上であることによって、窪み部Ｄのアンカー効果を高めることができる。また、該深さが５μｍ以下であることによって、該窪み部Ｄの底部にて隣接するスルーホールＴ間の絶縁性を高めつつ、繊維１２の側面の窪み部Ｄに対する露出を低減するとともに、繊維１２と樹脂１０との剥離を低下することができる。
【００４３】
また、窪み部Ｄの両端部Ｅ１、Ｅ２は、それぞれ第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂの縁に位置することが望ましい。その結果、樹脂層１５と繊維層１４との境界に位置する繊維１２の側面を、基体７側からスルーホールＴ側（ＸＹ平面方向）に渡って、樹脂層１５の樹脂１０で被覆することができ、窪み部Ｄ内側に対する繊維１２側面の露出をなくし、繊維１２と樹脂１０との剥離を低減することができる。
【００４４】
また、窪み部Ｄは、図２（ａ）に示すように、スルーホールＴの周回方向に渡って形成されていることが望ましい。その結果、スルーホールＴの貫通方向（Ｚ方向）におけるアンカー効果を高めることができる。
【００４５】
一方、本実施形態の配線基板４においては、図１（ｂ）に示すように、第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂの繊維１２は、スルーホールＴ内壁に露出した面（スルーホールＴの貫通方向に平行な面）が凹凸を有しており、該凹凸の凹部Ｃの内側には、スルーホール導体８の一部が充填されている。その結果、スルーホール導体８と比較して熱膨張率が小さいガラス繊維からなる繊維１２においてもアンカー効果が生じるため、スルーホールＴ内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができる。
【００４６】
繊維１２のスルーホールＴ内壁に露出した面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば０．３μｍ以上３μｍ以下に設定されている。なお、繊維１２の樹脂層１５と繊維層１４との境界に位置する側面（基体７の平面方向に平行な面）の算術平均粗さは、例えば０．１μｍ以下に設定されており、繊維１２のスルーホールＴ内壁に露出した面の算術平均粗さよりも小さい。
【００４７】
また、凹部Ｃは、図２（ｂ）に示すように、細長形状であって、基体７の厚み方向に沿った溝状であることが望ましい。その結果、スルーホール導体８と比較して平面視における熱膨張量が小さい繊維１２において、スルーホールＴの周回方向におけるアンカー効果を生じるため、スルーホールＴ内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができる。
【００４８】
この凹部Ｃは、伸長方向の長さが例えば３μｍ以上８μｍ以下に設定され、幅が例えば２μｍ以上５μｍ以下に設定され、深さが例えば０．５μｍ以上３μｍ以下に設定されている。また、凹部Ｃは、伸長方向の長さに対する幅の割合が例えば４０％以上８０％以下に設定されている。
【００４９】
かくして、上述した実装構造体１は、配線基板４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。
【００５０】
次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図３に基づいて説明する。
【００５１】
（基体の準備）
（１）図３（ａ）に示すように、基体７と該基体７の上下に配された銅箔１７ｘとからなる銅張積層板５ｘを準備する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００５２】
まず、未硬化の樹脂１０および無機絶縁粒子１１を含むワニスを準備し、該ワニスを基材１２に含浸させて樹脂シートを形成する。このようにワニスを基材１２に含浸させる際に、無機絶縁粒子１１が基材１３の繊維１２間に侵入しにくいため、基材１３外の領域（樹脂層１５となる領域）に濃縮される。なお、未硬化は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ‐ステージまたはＢ‐ステージの状態である。
【００５３】
次に、該樹脂シートを積層して基体前駆体を形成するとともに、該基体前駆体の上下に銅箔１７ｘを積層して積層体を形成した後、該積層体を厚み方向に加熱加圧することにより、該樹脂１０を熱硬化させて基体７を形成するとともに、上述した銅張積層板５ｘを作製する。このように基体７を形成する際に、樹脂シートの基材１３およびその繊維１２間の樹脂が繊維層１４となり、隣接する樹脂シートの基材１３外の領域同士が接着して樹脂層１５となる。
【００５４】
（スルーホールの形成）
（２）図３（ｂ）に示すように、サンドブラスト法を用いて銅張積層板５ｘにスルーホールＴを形成する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００５５】
まず、銅張板積層板５ｘの両面に、スルーホールＴの形成箇所に開口を有するレジストを形成する。このレジストは、例えば感光性樹脂の露光、現像によって形成することができる。次に、サンドブラスト装置のノズルから、銅張板積層板５ｘの一主面に微粒子を噴射することによって、該レジストの開口を介して、スルーホールＴの一部分（非貫通）を形成する。次に、銅張板積層板５ｘの他主面に微粒子を噴射することによって、基体７を貫通するスルーホールＴを形成する。なお、基体７を貫通するスルーホールＴは、銅張板積層板５ｘの一主面のみに微粒子を噴射することによって形成しても構わない。次に、レ
ジストを例えば1ｗｔ％水酸化ナトリウム溶液等で除去する。次に、スルーホールＴの内
壁を高圧水洗することによって、残存した微粒子やスルーホールＴの加工屑を除去する。
【００５６】
このように、本実施形態の配線基板４の製造方法においては、サンドブラスト法によって、繊維層１４および樹脂層１５を含む基体７にスルーホールＴを形成している。ここで、基体７の繊維層１４は、ガラスからなる繊維１２を含むため、樹脂層１５と比較して、サンドブラスト法によって切削されにくい。それ故、噴射した微粒子同士が衝突して散乱すると、基体７の内部側に向かって樹脂層１５を繊維層１４よりも大きく切削するため、樹脂層１５におけるスルーホールＴの内壁に窪み部Ｄを形成することができる。
【００５７】
さらに、この窪み部Ｄは、基体７の厚み方向における断面にて、曲線状に形成される。これは、サンドブラスト法で基体７を切削する際に、樹脂層１５直上の第１繊維層１４ａがスルーホールＴ側に張り出すため、サンドブラスト装置から噴射された微粒子が、第１繊維層１４ａから離れるにつれて基体７の内部側に達しやすくなり、窪み部Ｄを深く形成しやすくなる一方で、樹脂層１５直下の第２繊維層１４ｂがスルーホールＴ側に張り出すため、切削時の底部で反射した微粒子が、第２繊維層１４ｂから離れるにつれて基体７の内部側に達しやすくなり、窪み部Ｄを深く形成しやすくなることから、曲線状の窪み部Ｄが形成されると推測される。
【００５８】
また、基体７の厚み方向に沿って噴射された微粒子によって、スルーホールＴの内壁に露出した繊維層１２の面が部分的に切削されるため、厚み方向に沿った溝状の凹部Ｃを形成することができる。
【００５９】
また、レジストを使用していることから、微粒子を広範に噴射して複数のスルーホールＴを同時に加工できるため、ドリル加工やレーザー加工と比較して、スルーホールＴを効率良く形成できる。特に、基体７の厚みが０．０３ｍｍ以上０．４ｍｍ以下と薄く設定されていると、サンドブラスト法を用いて効率良くスルーホールＴを形成することができる。
【００６０】
また、微粒子によってスルーホールＴを形成するため、ドリル加工と比較して、繊維１２と樹脂１０との境界に印加される応力および熱（ドリル加工の摩擦熱）を低減することができ、さらに、レーザー加工と比較して、繊維１２と樹脂１０との境界に印加される熱を低減することができるため、繊維１２と樹脂１０との剥離を低減することができる。
【００６１】
また、サンドブラスト法を用いると、基体７における無機絶縁フィラー１１の含有量を増加させた場合に、ドリル加工のようにドリルが摩耗することがなく、また、レーザー加工よりも容易にスルーホールＴを形成することができる。
【００６２】
以上のようにサンドブラスト法でスルーホールＴおよび窪み部Ｄを形成するため、サンドブラスト法は以下の条件で行うことができる。
【００６３】
まず、サンドブラスト法は、ドライブラストにより行われる。その結果、ウェットブラストと比較して、微粒子に対する抵抗が小さいため、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、切削時の加工屑の残留を低減し、該加工屑による切削阻害を低減できる。
【００６４】
また、噴射に用いられる微粒子は、アルミナ、ガラスまたは炭化ケイ素等の無機絶縁材料からなる球状粒子または破砕粒子を用いることができる。なかでも、アルミナ等のガラス繊維より硬度の高い破砕粒子を用いることが望ましい。その結果、硬い破砕粒子の尖った端部によって、スルーホールＴの内壁に露出した繊維１２の面が部分的に切削されるため、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、凹部Ｃを良好に形成することができる
。なお、破砕粒子は、例えば、無機絶縁材料からなる構造体を破砕することによって、形成することができる。
【００６５】
また、微粒子の粒径は、１０μｍ以上３０μｍ以下に設定されている。その結果、粒径を１０μｍ以上にすることによって、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、樹脂層１５の切削効率を高めて、窪み部Ｄを良好に形成することができる。また、粒径を３０μｍ以下にすることによって、１つの微粒子による繊維１２の切削量を低減して、窪み部Ｄを良好に形成することができる。なお、微粒子の粒径は、各粒子の最大径の平均値である。
【００６６】
また、微粒子を噴射する圧力は、０．１５ＭＰa以上０．２２ＭＰa以下に設定されている。その結果、圧力を０．１５ＭＰa以上にすることによって、スルーホールＴの切削効
率を高めるとともに、微粒子同士が衝突して散乱することによって、基体７の内部側に向かって樹脂層１５を大きく切削して、窪み部Ｄを良好に形成することができる。また、圧力を０．２２ＭＰa以下にすることによって、１つの微粒子による繊維１２の切削量を低
減して、窪み部Ｄを良好に形成することができる。
【００６７】
また、１つのスルーホールＴに対して微粒子を噴射する回数（スキャン回数）は、基体７の厚みに応じて設定され、例えばコア基板５の厚みが８０μｍ以上４００μｍ以下の場合には４回以上２０回以下に設定されている。
【００６８】
また、微粒子を噴射する基体７の樹脂層１５は、無機絶縁粒子１１の含有量が４０体積％以上７５体積％以下に設定されている。その結果、無機絶縁粒子１１の含有量を４０体積％以上とすることによって、サンドブラスト法による樹脂層１５の切削効率を高めることができるため、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、窪み部Ｄを良好に形成することができる。また、無機絶縁粒子１１の含有量を７５体積％以下とすることによって、無機絶縁粒子１１の脱粒を低減して、窪み部Ｄが過剰に深くなることを低減することができる。
【００６９】
以上説明した条件でサンドブラスト法を行なうことによって、スルーホールＴおよび窪み部Ｄを良好に形成することができる。
【００７０】
また、上述した（１）の工程にて、基体７の上下面に銅箔１７ｘを形成している。その結果、銅箔１７ｘが繊維層１４および樹脂層１５よりもサンドブラスト法によって切削しにくいため、該銅箔１７ｘによって、スルーホールＴの開口径を小さくすることができる。
【００７１】
ここで、サンドブラスト法で形成したスルーホールＴの内壁は、デスミア処理を行わないことが望ましい。サンドブラスト法でスルーホールＴを形成すると、ドリル加工やレーザー加工と比較して、スルーホールＴの内壁に印加される熱を低減して炭化した樹脂の残滓を低減できるとともに、物理的に分子間の結合が切断されるため、スルーホールＴ内壁の反応活性を高めることができる。それ故、デスミア処理を行わなくとも、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができる。このようにデスミア処理を行わないことによって、樹脂１０のみが選択的にエッチングされて繊維１２の側面が大きく露出することを低減し、樹脂１０と繊維１２との剥離を低減できる。さらに、デスミアを行なわないことによって、窪み部Ｄの形状を維持することができ、（３）の工程にて、スルーホール導体８の一部を窪み部Ｄに充填することができる。
【００７２】
（スルーホール導体の形成）
（３）図３（ｃ）に示すように、基体７にスルーホール導体８、絶縁体９および導電層
１７を形成し、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う。
【００７３】
まず、例えば無電解めっき法、電解めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等により、スルーホールＴの内壁に導電材料を被着させて、円筒状のスルーホール導体８を形成する。この際、該導電材料は、スルーホールＴ内壁の窪み部Ｄに充填される。次に、円筒状のスルーホール導体８によって取り囲まれた領域に樹脂材料等を充填し、絶縁体９を形成する。次に、絶縁体９の露出部に導電材料を被着させた後、従来周知のフォトリソグラフィー技術、エッチング等により、銅箔１７ｘをパターニングして導電層１７を形成する。
【００７４】
以上のようにして、コア基板５を作製することができる。
【００７５】
（配線層の形成）
（４）図３（ｄ）に示すように、コア基板５の両側に一対の配線層６を形成することにより、配線基板４を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００７６】
まず、未硬化の樹脂を導電層１７上に配置し、樹脂を加熱して流動密着させつつ、更に加熱して樹脂を硬化させることにより、導電層１７上に絶縁層１６を形成する。次に、レーザー加工でビア孔Ｖを形成し、ビア孔Ｖ内に導電層１７の少なくとも一部を露出させる。このように、レーザー加工でビア孔Ｖを形成することによって、サンドブラスト法と比較して、ビア孔Ｖ内に露出させる導電層１７の損傷を低減することができる。次に、例えばセミアディティブ法、サブトラクティブ法またはフルアディティブ法等により、ビア孔Ｖにビア導体１８を形成するとともに絶縁層１６の上面に導電層１７を形成する。
【００７７】
以上のようにして、配線基板４を作製することができる。なお、本工程を繰り返すことにより、配線層６において絶縁層１６および導電層１７を多層化させることができる。
【００７８】
（電子部品の実装）
（５）最上層の導電層１７上面にバンプ３を形成するとともにバンプ３を介して配線基板４に電子部品２をフリップチップ実装する。
【００７９】
以上のようにして、図１（ａ）に示した実装構造体１を作製することができる。
【００８０】
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。
【００８１】
例えば、上述した実施形態において、電子部品に半導体素子を用いた構成を例に説明したが、電子部品としてはコンデンサ等を用いても構わない。
【００８２】
また、上述した実施形態において、電子部品を配線基板上にフリップチップ実装した構成を例に説明したが、電子部品を配線基板にワイヤボンディング実装しても構わないし、電子部品を配線基板の内部に実装しても構わない。
【００８３】
また、上述した実施形態において、配線層が絶縁層を１層含む構成を例に説明したが、配線層は絶縁層を何層含んでも構わない。
【００８４】
また、上述した実施形態において、基体が繊維層を３層含む構成を例に説明したが、基体は繊維層を何層含んでも構わない。
【００８５】
また、上述した実施形態において、繊維層の樹脂と樹脂層の樹脂とが同一のものである
構成を例に説明したが、繊維層の樹脂と樹脂層の樹脂とは異なるものでも構わない。
【００８６】
また、上述した実施形態において、（１）の工程にて銅箔を用いた構成を例に説明したが、銅箔の代わりに、例えば鉄ニッケル合金または鉄ニッケルコバルト合金等の金属材料からなる金属箔を用いても構わない。
【符号の説明】
【００８７】
１ 実装構造体
２ 電子部品
３ バンプ
４ 配線基板
５ コア基板
６ 配線層
７ 基体
８ スルーホール導体
９ 絶縁体
１０ 樹脂
１１ 無機絶縁粒子
１２ 繊維
１３ 基材
１４ 繊維層
１５ 樹脂層
１６ 絶縁層
１７ 導電層
１８ ビア導体
Ｔ スルーホール
Ｖ ビア孔
Ｄ 窪み部
Ｅ１、Ｅ２ 端部
Ｌ 仮想曲線
Ｃ 凹部
【技術分野】
【０００１】
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）等に使用される配線基板およびその実装構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器における実装構造体としては、配線基板に電子部品を実装したものが使用されている。
【０００３】
配線基板に関して、特許文献１には、絶縁性骨材および樹脂組成物からなる絶縁層と、該絶縁層を厚み方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔内に形成された導体層と、を備え、絶縁性骨材の一部が貫通孔の内壁から突出した構成が開示されている。
【０００４】
ところで、隣接する貫通孔間に電界が印加されると、絶縁層に含まれる水分に起因して、導体層に含まれる導電材料がイオン化し、隣接する貫通孔の導体層に向って絶縁層に侵入することがある（イオンマイグレーション）。
【０００５】
特に、絶縁性骨材の一部が貫通孔内壁から突出していると、電子部品の実装時や作動時に熱が配線基板に印加された際に生じる熱応力によって、絶縁性骨材と樹脂組成物とが剥離しやすくなり、この剥離箇所には水分が蓄積されやすいため、上述のイオン化した導電材料は該剥離箇所にて伸長しやすい。
【０００６】
その結果、該導電材料が隣接する貫通孔の導体層に達すると、隣接する貫通孔の導体層同士が短絡し、配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２３５５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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およびその実装構造体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態にかかる配線基板は、基体と、該基体を厚み方向に貫通するスルーホールと、該スルーホールの内壁を被覆するスルーホール導体とを備え、前記基体は、複数の繊維と該複数の繊維の間に配された樹脂とをそれぞれ含む第１繊維層および第２繊維層と、これら第１繊維層および第２繊維層の間に配された、繊維を含まずに樹脂を含む樹脂層とを有し、前記スルーホールの内壁は、前記基体を厚み方向において断面視したとき、前記樹脂層に、前記第１繊維層および前記第２繊維層との境界を両端部とする曲線状の窪み部を有し、該窪み部の内側には、前記スルーホール導体の一部が充填されている。
【００１０】
また、本発明の一形態にかかる実装構造体は、上記配線基板と、該配線基板に実装され、前記スルーホール導体に電気的に接続された電子部品とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一形態にかかる配線基板によれば、繊維層と樹脂層との接着強度を高めて剥離
を低減できるため、スルーホール導体の基体に対する侵入を低減することができる。その結果、隣接するスルーホール導体間の短絡を低減し、ひいては電気的信頼性に優れた配線基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る実装構造体の厚み方向に沿った断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＲ１部分の拡大図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の一実施形態に係る実装構造体のスルーホールの形状を表す立体図であり、図２（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る実装構造体のスルーホールの内壁に露出した繊維の表面の図である。
【図３】図３（ａ）ないし（ｄ）は、図１（ａ）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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の一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。
【００１４】
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がバンプ３を介してフリップチップ実装された平板状の配線基板４と、を含んでいる。
【００１５】
電子部品２は、例えばＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子であり、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、窒化ガリウムまたは炭化珪素等の半導体材料により形成されている。この電子部品２は、厚みが例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
【００１６】
バンプ３は、例えば鉛、錫、銀、金、銅、亜鉛、ビスマス、インジウムまたはアルミニウム等を含む半田等の導電材料により構成されている。
【００１７】
配線基板４は、平板状のコア基板５と、コア基板５の両側に形成された一対の配線層６と、を含んでいる。この配線基板４は、例えば平面方向への熱膨張率が電子部品２よりも大きく設定されている。
【００１８】
コア基板５は、配線基板４の強度を高めつつ一対の配線層６間の導通を図るものであり、厚み方向に貫通するスルーホールＴが複数形成された平板状の基体７と、複数のスルーホールＴの内壁を被覆する円筒状のスルーホール導体８と、スルーホール導体８に取り囲まれた領域に形成された柱状の絶縁体９と、を含んでいる。
【００１９】
基体７は、コア基板５の剛性を高めるものであり、図１（ａ）および（ｂ）に示すように、樹脂１０と、該樹脂に被覆された無機絶縁粒子１１と、該樹脂に被覆された、複数の繊維１２からなる平板状の基材１３と、を含んでいる。
【００２０】
この基体７において、基材１３および該基材１３の繊維１２間に配された樹脂１０からなる層を繊維層１４とし、便宜上、隣接する２つの繊維層１４を第１繊維層１４ａ、第２繊維層１４ｂとする。また、各繊維層１４の間に配され、繊維を含まずに、樹脂１０および無機絶縁粒子１１からなる層を樹脂層１５とする。この繊維層１４と樹脂層１５との境界は、繊維層１４の繊維１２と樹脂層１５の樹脂１０との界面によって構成される。なお、繊維層１４は、繊維１２間に無機絶縁粒子１１を含んでも構わない。
【００２１】
また、基体７は、厚みが例えば０．０３ｍｍ以上０．４ｍｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば４ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば１１ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が平面方向への熱膨張率の例えば２倍以上２．８倍以下に設定され、ヤング率が例えば２０ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下に設定されている。
【００２２】
ここで、基体７の熱膨張率は、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。また、ヤング率は、ＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ
Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。
【００２３】
基体７に含まれる樹脂１０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またはポリエーテルケトン樹脂等の樹脂材料により形成することができる。この樹脂１０は、平面方向およ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、ヤング率が例えば３ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下に設定されている。
【００２４】
樹脂１０に被覆された無機絶縁粒子１１は、基体７の熱膨張率を低減するとともに基体７の剛性を高めるものであり、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムまたは酸化ケイ素等の無機絶縁材料を含み、なかでも、熱膨張率やヤング率等の特性がガラス繊維に近い酸化ケイ素を含むことが望ましい。その結果、樹脂層１５の熱膨張率やヤング率を繊維層１４に近づけることができる。無機絶縁粒子１１が酸化ケイ素を含む場合、無機絶縁粒子１１は、酸化ケイ素を６５重量％以上１００重量％以下含有することが望ましく、酸化ケイ素の他に、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、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を含有しても構わない。
【００２５】
この無機絶縁粒子１１は、例えば球状に形成されており、粒径が例えば０．５μｍ以上５．０μｍ以下に設定され、各方向への熱膨張率が例えば２．７ｐｐｍ／℃以上６ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が７０ＧＰａ以上８５ＧＰａ以下に設定されている。なお、無機絶縁粒子１１として、繊維を細かく切断して粒子状にしたものを用いても構わない。
【００２６】
また、無機絶縁粒子１１は、樹脂層１５における含有量が４０体積％以上７５体積％以下に設定されていることが望ましい。その結果、無機絶縁粒子１１の含有量が４０体積％以上であることによって、樹脂層１５の熱膨張率およびヤング率を繊維層１４に近づけることができる。また、無機絶縁粒子１１の含有量が７０体積％以上であることによって、スルーホールＴ内壁に位置する無機絶縁粒子１１と樹脂１０との接着強度を高めて、該無機絶縁粒子１１と樹脂１０との剥離を低減し、ひいてはスルーホール導体８と樹脂層１５との剥離を低減できる。
【００２７】
ここで、無機絶縁粒子１１の粒径は、基体７の断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、各粒子の最大径を計測し、その平均値を算出することによって測定される。また、樹脂層１５における無機絶縁粒子１１の含有量(体積％)は、樹脂層１５の断面を電界放出型電子顕微鏡で観察し、樹脂層１５に対して無機絶縁粒子１１の占める面積比率（面積％）を計測し、そ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。
【００２８】
樹脂１０に被覆された基材１３は、基体７の剛性を高めるとともに平面方向への熱膨張率を低減するものであり、例えば、複数の繊維１２が縦横に織り込まれてなる織布を使用することができる。なお、基材１３として、不織布を使用しても構わないし、複数の繊維
１２を長手方向が互いに平行となるように配列したものを使用しても構わない。
【００２９】
基材１３に含まれる繊維１２は、ＴガラスまたはＥガラス等のガラス繊維を使用することができ、長手方向に垂直な断面の径が例えば４μｍ以上９μｍ以下に設定されており、長手方向および幅方向への熱膨張率が２．５ｐｐｍ／℃以上６ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が７０ＧＰａ以上８５ＧＰａ以下に設定されている。
【００３０】
一方、スルーホールＴ内壁に被着されたスルーホール導体８は、コア基板５上下の配線層６同士を電気的に接続するものであり、例えば銅、アルミニウムまたはニッケル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る。このスルーホール導体８は、スルーホールＴ内壁から絶縁体９までの長さが３μｍ以上２０μｍ以下に設定されており、貫通方向および幅方向への熱膨張率が例えば１６ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば６０ＧＰａ以上２１０ＧＰａ以下に設定されている。なお、スルーホール導体８の熱膨張率およびヤング率は、基体７と同様に測定される。
【００３１】
スルーホール導体８に取り囲まれた領域に形成された絶縁体９は、後述するビア導体１８の支持面を形成するものであり、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の樹脂材料により形成することができる。
【００３２】
一方、コア基板５の両側には、上述した如く、一対の配線層６が形成されている。配線層６は、基体７上に積層され、厚み方向に貫通するビア孔Ｖが形成された絶縁層１６と、基体７上または絶縁層１６上に形成された導電層１７と、ビア孔Ｖ内に形成され、導電層１７に電気的に接続されたビア導体１８と、を含んでいる。
【００３３】
絶縁層１６は、導電層１７を支持する支持部材として機能するだけでなく、導電層１７同士の短絡を防ぐ絶縁部材として機能するものであり、樹脂と、該樹脂に被覆された無機絶縁粒子と、を含んでいる。この絶縁層１６は、厚みが例えば５μｍ以上４０μｍ以下に設定され、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば１５ｐｐｍ／℃以上４５ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下に設定されている。なお、絶縁層１６の熱膨張率およびヤング率は、基体７と同様に測定される。
【００３４】
絶縁層１６に含まれる樹脂としては、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またはポリエーテルケトン樹脂等により形成されたものを使用することができる。
【００３５】
絶縁層１６に含まれる無機絶縁粒子としては、基体７に含まれる無機絶縁粒子１１と同様のものを用いることができる。
【００３６】
導電層１７は、例えば接地用配線、電力供給用配線または信号用配線として機能するものであり、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の金属材料により形成されたものを使用することができる。この導電層１７は、厚みが例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定され、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば５ｐｐｍ／℃以上２５ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が５０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下に設定されている。
【００３７】
ビア導体１８は、厚み方向に互いに離間した導電層１７同士を相互に接続するものであり、例えば幅がコア基板５に向って小さくなるテーパー状に形成されており、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロムの導電材料により形成されたものを使用す
ることができる。
【００３８】
ところで、基体７は熱膨張率が異なる繊維層１４および樹脂層１５を含むため、スルーホールＴの内壁は、熱膨張率がスルーホールＴの貫通方向（Ｚ方向）において局所的に異なる。それ故、電子部品２の実装時や作動時に熱が配線基板４に印加された際に、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との間に熱応力が印加されやすい。
【００３９】
一方、本実施形態の配線基板４においては、図１（ｂ）に示すように、スルーホールＴの内壁は、基体７を厚み方向において断面視したとき、樹脂層１５に、第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂとの境界を両端部とする曲線状の窪み部Ｄを有し、該窪み部Ｄの内側には、スルーホール導体８の一部が充填されている。
【００４０】
その結果、窪み部Ｄ内側にスルーホール導体８の一部が充填されているため、スルーホールＴの貫通方向にてアンカー効果が生じて、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができ、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との剥離を低減し、ひいてはスルーホール導体８の断線を低減することができる。
【００４１】
さらに、窪み部Ｄは、樹脂層１５と第１繊維層１４ａとの境界、および樹脂層１５と第２繊維層１４ｂとの境界に両端部Ｅ１、Ｅ２を有する曲線状であるため、それぞれの境界において、繊維層１４の繊維１２に対する樹脂層１５の樹脂１０の被覆領域を維持しつつ、窪み部Ｄを形成することができる。その結果、窪み部Ｄ内側に対する繊維１２側面（基体７の平面方向に平行な面）の露出領域を低減し、該露出領域を起点とした繊維１２と樹脂１０との剥離を低減することによって、スルーホール導体８のマイグレーションを低減して隣接するスルーホール導体８間の短絡を低減し、ひいては電気的信頼性に優れた配線基板４を得ることができる。
【００４２】
この窪み部Ｄは、両端部Ｅ１、Ｅ２を結ぶ仮想直線Ｌからの深さが、１μｍ以上５μｍ以下に設定されていることが望ましい。その結果、該深さが１μｍ以上であることによって、窪み部Ｄのアンカー効果を高めることができる。また、該深さが５μｍ以下であることによって、該窪み部Ｄの底部にて隣接するスルーホールＴ間の絶縁性を高めつつ、繊維１２の側面の窪み部Ｄに対する露出を低減するとともに、繊維１２と樹脂１０との剥離を低下することができる。
【００４３】
また、窪み部Ｄの両端部Ｅ１、Ｅ２は、それぞれ第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂの縁に位置することが望ましい。その結果、樹脂層１５と繊維層１４との境界に位置する繊維１２の側面を、基体７側からスルーホールＴ側（ＸＹ平面方向）に渡って、樹脂層１５の樹脂１０で被覆することができ、窪み部Ｄ内側に対する繊維１２側面の露出をなくし、繊維１２と樹脂１０との剥離を低減することができる。
【００４４】
また、窪み部Ｄは、図２（ａ）に示すように、スルーホールＴの周回方向に渡って形成されていることが望ましい。その結果、スルーホールＴの貫通方向（Ｚ方向）におけるアンカー効果を高めることができる。
【００４５】
一方、本実施形態の配線基板４においては、図１（ｂ）に示すように、第１繊維層１４ａおよび第２繊維層１４ｂの繊維１２は、スルーホールＴ内壁に露出した面（スルーホールＴの貫通方向に平行な面）が凹凸を有しており、該凹凸の凹部Ｃの内側には、スルーホール導体８の一部が充填されている。その結果、スルーホール導体８と比較して熱膨張率が小さいガラス繊維からなる繊維１２においてもアンカー効果が生じるため、スルーホールＴ内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができる。
【００４６】
繊維１２のスルーホールＴ内壁に露出した面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば０．３μｍ以上３μｍ以下に設定されている。なお、繊維１２の樹脂層１５と繊維層１４との境界に位置する側面（基体７の平面方向に平行な面）の算術平均粗さは、例えば０．１μｍ以下に設定されており、繊維１２のスルーホールＴ内壁に露出した面の算術平均粗さよりも小さい。
【００４７】
また、凹部Ｃは、図２（ｂ）に示すように、細長形状であって、基体７の厚み方向に沿った溝状であることが望ましい。その結果、スルーホール導体８と比較して平面視における熱膨張量が小さい繊維１２において、スルーホールＴの周回方向におけるアンカー効果を生じるため、スルーホールＴ内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができる。
【００４８】
この凹部Ｃは、伸長方向の長さが例えば３μｍ以上８μｍ以下に設定され、幅が例えば２μｍ以上５μｍ以下に設定され、深さが例えば０．５μｍ以上３μｍ以下に設定されている。また、凹部Ｃは、伸長方向の長さに対する幅の割合が例えば４０％以上８０％以下に設定されている。
【００４９】
かくして、上述した実装構造体１は、配線基板４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。
【００５０】
次に、上述した実装構造体１の製造方法を、図３に基づいて説明する。
【００５１】
（基体の準備）
（１）図３（ａ）に示すように、基体７と該基体７の上下に配された銅箔１７ｘとからなる銅張積層板５ｘを準備する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００５２】
まず、未硬化の樹脂１０および無機絶縁粒子１１を含むワニスを準備し、該ワニスを基材１２に含浸させて樹脂シートを形成する。このようにワニスを基材１２に含浸させる際に、無機絶縁粒子１１が基材１３の繊維１２間に侵入しにくいため、基材１３外の領域（樹脂層１５となる領域）に濃縮される。なお、未硬化は、ＩＳＯ４７２：１９９９に準ずるＡ‐ステージまたはＢ‐ステージの状態である。
【００５３】
次に、該樹脂シートを積層して基体前駆体を形成するとともに、該基体前駆体の上下に銅箔１７ｘを積層して積層体を形成した後、該積層体を厚み方向に加熱加圧することにより、該樹脂１０を熱硬化させて基体７を形成するとともに、上述した銅張積層板５ｘを作製する。このように基体７を形成する際に、樹脂シートの基材１３およびその繊維１２間の樹脂が繊維層１４となり、隣接する樹脂シートの基材１３外の領域同士が接着して樹脂層１５となる。
【００５４】
（スルーホールの形成）
（２）図３（ｂ）に示すように、サンドブラスト法を用いて銅張積層板５ｘにスルーホールＴを形成する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００５５】
まず、銅張板積層板５ｘの両面に、スルーホールＴの形成箇所に開口を有するレジストを形成する。このレジストは、例えば感光性樹脂の露光、現像によって形成することができる。次に、サンドブラスト装置のノズルから、銅張板積層板５ｘの一主面に微粒子を噴射することによって、該レジストの開口を介して、スルーホールＴの一部分（非貫通）を形成する。次に、銅張板積層板５ｘの他主面に微粒子を噴射することによって、基体７を貫通するスルーホールＴを形成する。なお、基体７を貫通するスルーホールＴは、銅張板積層板５ｘの一主面のみに微粒子を噴射することによって形成しても構わない。次に、レ
ジストを例えば1ｗｔ％水酸化ナトリウム溶液等で除去する。次に、スルーホールＴの内
壁を高圧水洗することによって、残存した微粒子やスルーホールＴの加工屑を除去する。
【００５６】
このように、本実施形態の配線基板４の製造方法においては、サンドブラスト法によって、繊維層１４および樹脂層１５を含む基体７にスルーホールＴを形成している。ここで、基体７の繊維層１４は、ガラスからなる繊維１２を含むため、樹脂層１５と比較して、サンドブラスト法によって切削されにくい。それ故、噴射した微粒子同士が衝突して散乱すると、基体７の内部側に向かって樹脂層１５を繊維層１４よりも大きく切削するため、樹脂層１５におけるスルーホールＴの内壁に窪み部Ｄを形成することができる。
【００５７】
さらに、この窪み部Ｄは、基体７の厚み方向における断面にて、曲線状に形成される。これは、サンドブラスト法で基体７を切削する際に、樹脂層１５直上の第１繊維層１４ａがスルーホールＴ側に張り出すため、サンドブラスト装置から噴射された微粒子が、第１繊維層１４ａから離れるにつれて基体７の内部側に達しやすくなり、窪み部Ｄを深く形成しやすくなる一方で、樹脂層１５直下の第２繊維層１４ｂがスルーホールＴ側に張り出すため、切削時の底部で反射した微粒子が、第２繊維層１４ｂから離れるにつれて基体７の内部側に達しやすくなり、窪み部Ｄを深く形成しやすくなることから、曲線状の窪み部Ｄが形成されると推測される。
【００５８】
また、基体７の厚み方向に沿って噴射された微粒子によって、スルーホールＴの内壁に露出した繊維層１２の面が部分的に切削されるため、厚み方向に沿った溝状の凹部Ｃを形成することができる。
【００５９】
また、レジストを使用していることから、微粒子を広範に噴射して複数のスルーホールＴを同時に加工できるため、ドリル加工やレーザー加工と比較して、スルーホールＴを効率良く形成できる。特に、基体７の厚みが０．０３ｍｍ以上０．４ｍｍ以下と薄く設定されていると、サンドブラスト法を用いて効率良くスルーホールＴを形成することができる。
【００６０】
また、微粒子によってスルーホールＴを形成するため、ドリル加工と比較して、繊維１２と樹脂１０との境界に印加される応力および熱（ドリル加工の摩擦熱）を低減することができ、さらに、レーザー加工と比較して、繊維１２と樹脂１０との境界に印加される熱を低減することができるため、繊維１２と樹脂１０との剥離を低減することができる。
【００６１】
また、サンドブラスト法を用いると、基体７における無機絶縁フィラー１１の含有量を増加させた場合に、ドリル加工のようにドリルが摩耗することがなく、また、レーザー加工よりも容易にスルーホールＴを形成することができる。
【００６２】
以上のようにサンドブラスト法でスルーホールＴおよび窪み部Ｄを形成するため、サンドブラスト法は以下の条件で行うことができる。
【００６３】
まず、サンドブラスト法は、ドライブラストにより行われる。その結果、ウェットブラストと比較して、微粒子に対する抵抗が小さいため、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、切削時の加工屑の残留を低減し、該加工屑による切削阻害を低減できる。
【００６４】
また、噴射に用いられる微粒子は、アルミナ、ガラスまたは炭化ケイ素等の無機絶縁材料からなる球状粒子または破砕粒子を用いることができる。なかでも、アルミナ等のガラス繊維より硬度の高い破砕粒子を用いることが望ましい。その結果、硬い破砕粒子の尖った端部によって、スルーホールＴの内壁に露出した繊維１２の面が部分的に切削されるため、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、凹部Ｃを良好に形成することができる
。なお、破砕粒子は、例えば、無機絶縁材料からなる構造体を破砕することによって、形成することができる。
【００６５】
また、微粒子の粒径は、１０μｍ以上３０μｍ以下に設定されている。その結果、粒径を１０μｍ以上にすることによって、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、樹脂層１５の切削効率を高めて、窪み部Ｄを良好に形成することができる。また、粒径を３０μｍ以下にすることによって、１つの微粒子による繊維１２の切削量を低減して、窪み部Ｄを良好に形成することができる。なお、微粒子の粒径は、各粒子の最大径の平均値である。
【００６６】
また、微粒子を噴射する圧力は、０．１５ＭＰa以上０．２２ＭＰa以下に設定されている。その結果、圧力を０．１５ＭＰa以上にすることによって、スルーホールＴの切削効
率を高めるとともに、微粒子同士が衝突して散乱することによって、基体７の内部側に向かって樹脂層１５を大きく切削して、窪み部Ｄを良好に形成することができる。また、圧力を０．２２ＭＰa以下にすることによって、１つの微粒子による繊維１２の切削量を低
減して、窪み部Ｄを良好に形成することができる。
【００６７】
また、１つのスルーホールＴに対して微粒子を噴射する回数（スキャン回数）は、基体７の厚みに応じて設定され、例えばコア基板５の厚みが８０μｍ以上４００μｍ以下の場合には４回以上２０回以下に設定されている。
【００６８】
また、微粒子を噴射する基体７の樹脂層１５は、無機絶縁粒子１１の含有量が４０体積％以上７５体積％以下に設定されている。その結果、無機絶縁粒子１１の含有量を４０体積％以上とすることによって、サンドブラスト法による樹脂層１５の切削効率を高めることができるため、スルーホールＴの切削効率を高めるとともに、窪み部Ｄを良好に形成することができる。また、無機絶縁粒子１１の含有量を７５体積％以下とすることによって、無機絶縁粒子１１の脱粒を低減して、窪み部Ｄが過剰に深くなることを低減することができる。
【００６９】
以上説明した条件でサンドブラスト法を行なうことによって、スルーホールＴおよび窪み部Ｄを良好に形成することができる。
【００７０】
また、上述した（１）の工程にて、基体７の上下面に銅箔１７ｘを形成している。その結果、銅箔１７ｘが繊維層１４および樹脂層１５よりもサンドブラスト法によって切削しにくいため、該銅箔１７ｘによって、スルーホールＴの開口径を小さくすることができる。
【００７１】
ここで、サンドブラスト法で形成したスルーホールＴの内壁は、デスミア処理を行わないことが望ましい。サンドブラスト法でスルーホールＴを形成すると、ドリル加工やレーザー加工と比較して、スルーホールＴの内壁に印加される熱を低減して炭化した樹脂の残滓を低減できるとともに、物理的に分子間の結合が切断されるため、スルーホールＴ内壁の反応活性を高めることができる。それ故、デスミア処理を行わなくとも、スルーホールＴの内壁とスルーホール導体８との接着強度を高めることができる。このようにデスミア処理を行わないことによって、樹脂１０のみが選択的にエッチングされて繊維１２の側面が大きく露出することを低減し、樹脂１０と繊維１２との剥離を低減できる。さらに、デスミアを行なわないことによって、窪み部Ｄの形状を維持することができ、（３）の工程にて、スルーホール導体８の一部を窪み部Ｄに充填することができる。
【００７２】
（スルーホール導体の形成）
（３）図３（ｃ）に示すように、基体７にスルーホール導体８、絶縁体９および導電層
１７を形成し、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う。
【００７３】
まず、例えば無電解めっき法、電解めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等により、スルーホールＴの内壁に導電材料を被着させて、円筒状のスルーホール導体８を形成する。この際、該導電材料は、スルーホールＴ内壁の窪み部Ｄに充填される。次に、円筒状のスルーホール導体８によって取り囲まれた領域に樹脂材料等を充填し、絶縁体９を形成する。次に、絶縁体９の露出部に導電材料を被着させた後、従来周知のフォトリソグラフィー技術、エッチング等により、銅箔１７ｘをパターニングして導電層１７を形成する。
【００７４】
以上のようにして、コア基板５を作製することができる。
【００７５】
（配線層の形成）
（４）図３（ｄ）に示すように、コア基板５の両側に一対の配線層６を形成することにより、配線基板４を作製する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００７６】
まず、未硬化の樹脂を導電層１７上に配置し、樹脂を加熱して流動密着させつつ、更に加熱して樹脂を硬化させることにより、導電層１７上に絶縁層１６を形成する。次に、レーザー加工でビア孔Ｖを形成し、ビア孔Ｖ内に導電層１７の少なくとも一部を露出させる。このように、レーザー加工でビア孔Ｖを形成することによって、サンドブラスト法と比較して、ビア孔Ｖ内に露出させる導電層１７の損傷を低減することができる。次に、例えばセミアディティブ法、サブトラクティブ法またはフルアディティブ法等により、ビア孔Ｖにビア導体１８を形成するとともに絶縁層１６の上面に導電層１７を形成する。
【００７７】
以上のようにして、配線基板４を作製することができる。なお、本工程を繰り返すことにより、配線層６において絶縁層１６および導電層１７を多層化させることができる。
【００７８】
（電子部品の実装）
（５）最上層の導電層１７上面にバンプ３を形成するとともにバンプ３を介して配線基板４に電子部品２をフリップチップ実装する。
【００７９】
以上のようにして、図１（ａ）に示した実装構造体１を作製することができる。
【００８０】
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。
【００８１】
例えば、上述した実施形態において、電子部品に半導体素子を用いた構成を例に説明したが、電子部品としてはコンデンサ等を用いても構わない。
【００８２】
また、上述した実施形態において、電子部品を配線基板上にフリップチップ実装した構成を例に説明したが、電子部品を配線基板にワイヤボンディング実装しても構わないし、電子部品を配線基板の内部に実装しても構わない。
【００８３】
また、上述した実施形態において、配線層が絶縁層を１層含む構成を例に説明したが、配線層は絶縁層を何層含んでも構わない。
【００８４】
また、上述した実施形態において、基体が繊維層を３層含む構成を例に説明したが、基体は繊維層を何層含んでも構わない。
【００８５】
また、上述した実施形態において、繊維層の樹脂と樹脂層の樹脂とが同一のものである
構成を例に説明したが、繊維層の樹脂と樹脂層の樹脂とは異なるものでも構わない。
【００８６】
また、上述した実施形態において、（１）の工程にて銅箔を用いた構成を例に説明したが、銅箔の代わりに、例えば鉄ニッケル合金または鉄ニッケルコバルト合金等の金属材料からなる金属箔を用いても構わない。
【符号の説明】
【００８７】
１ 実装構造体
２ 電子部品
３ バンプ
４ 配線基板
５ コア基板
６ 配線層
７ 基体
８ スルーホール導体
９ 絶縁体
１０ 樹脂
１１ 無機絶縁粒子
１２ 繊維
１３ 基材
１４ 繊維層
１５ 樹脂層
１６ 絶縁層
１７ 導電層
１８ ビア導体
Ｔ スルーホール
Ｖ ビア孔
Ｄ 窪み部
Ｅ１、Ｅ２ 端部
Ｌ 仮想曲線
Ｃ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、該基体を厚み方向に貫通するスルーホールと、該スルーホールの内壁を被覆するスルーホール導体とを備え、
前記基体は、複数の繊維と該複数の繊維の間に配された樹脂とをそれぞれ含む第１繊維層および第２繊維層と、これら第１繊維層および第２繊維層の間に配された、繊維を含まずに樹脂を含む樹脂層とを有し、
前記スルーホールの内壁は、前記基体を厚み方向において断面視したとき、前記樹脂層に、前記第１繊維層および前記第２繊維層との境界を両端部とする曲線状の窪み部を有し、該窪み部の内側には、前記スルーホール導体の一部が充填されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板において、
前記窪み部は、前記両端部を結ぶ仮想直線からの深さが１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項１に記載の配線基板において、
前記窪み部の前記両端部は、それぞれ前記第１繊維層および前記第２繊維層の縁に位置していることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項１に記載の配線基板において、
前記第１繊維層および前記第２繊維層の前記繊維は、前記スルーホールの内壁に露出した面が凹凸を有しており、
該凹凸の凹部の内側には、前記スルーホール導体の一部が充填されていることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項４に記載の配線基板において、
前記第１繊維層および前記第２繊維層の前記繊維は、前記スルーホールの内壁に露出した面の算術平均粗さが０．３μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
請求項４に記載の配線基板において、
前記凹部は、前記基体の厚み方向に沿った溝状であることを特徴とする配線基板。
【請求項７】
請求項１に記載の配線基板と、
該配線基板に実装され、前記スルーホール導体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。
【請求項１】
基体と、該基体を厚み方向に貫通するスルーホールと、該スルーホールの内壁を被覆するスルーホール導体とを備え、
前記基体は、複数の繊維と該複数の繊維の間に配された樹脂とをそれぞれ含む第１繊維層および第２繊維層と、これら第１繊維層および第２繊維層の間に配された、繊維を含まずに樹脂を含む樹脂層とを有し、
前記スルーホールの内壁は、前記基体を厚み方向において断面視したとき、前記樹脂層に、前記第１繊維層および前記第２繊維層との境界を両端部とする曲線状の窪み部を有し、該窪み部の内側には、前記スルーホール導体の一部が充填されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板において、
前記窪み部は、前記両端部を結ぶ仮想直線からの深さが１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項１に記載の配線基板において、
前記窪み部の前記両端部は、それぞれ前記第１繊維層および前記第２繊維層の縁に位置していることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項１に記載の配線基板において、
前記第１繊維層および前記第２繊維層の前記繊維は、前記スルーホールの内壁に露出した面が凹凸を有しており、
該凹凸の凹部の内側には、前記スルーホール導体の一部が充填されていることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項４に記載の配線基板において、
前記第１繊維層および前記第２繊維層の前記繊維は、前記スルーホールの内壁に露出した面の算術平均粗さが０．３μｍ以上３μｍ以下であることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
請求項４に記載の配線基板において、
前記凹部は、前記基体の厚み方向に沿った溝状であることを特徴とする配線基板。
【請求項７】
請求項１に記載の配線基板と、
該配線基板に実装され、前記スルーホール導体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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１３４４５６（Ｐ２０１２−１３４４５６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４５０４（Ｐ２０１１−２３４５０４）
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２６日（２０１１．１０．２６）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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