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】本発明の一実施形態に係る配線基板４は、ランド１５と、ランド１５上に形成された樹脂層１０と、該樹脂層１０を厚み方向に貫通してランド１５の一部を露出するビア孔Ｖと、該ビア孔Ｖ内に形成されたビア導体１２とを備え、ランド１５は、導体膜１８と、該導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に形成された被覆膜１９とを有し、ビア導体１２は、ビア孔Ｖの内壁およびビア孔Ｖに露出したランド１５の一部に被着した下地膜１７と、該下地膜１７上に形成された導体部２０とを有し、導体膜１８および導体部２０は、被覆膜１９および下地膜１７よりも導電率が高く、被覆膜１９は、導体膜１８よりもヤング率が大きく、且つ、下地膜１７よりも厚みが大きい。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る配線基板４は、ランド１５と、ランド１５上に形成された樹脂層１０と、該樹脂層１０を厚み方向に貫通してランド１５の一部を露出するビア孔Ｖと、該ビア孔Ｖ内に形成されたビア導体１２とを備え、ランド１５は、導体膜１８と、該導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に形成された被覆膜１９とを有し、ビア導体１２は、ビア孔Ｖの内壁およびビア孔Ｖに露出したランド１５の一部に被着した下地膜１７と、該下地膜１７上に形成された導体部２０とを有し、導体膜１８および導体部２０は、被覆膜１９および下地膜１７よりも導電率が高く、被覆膜１９は、導体膜１８よりもヤング率が大きく、且つ、下地膜１７よりも厚みが大きい。
【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）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、ランドと、該ランド上に形成された有機絶縁層と、該有機絶縁層を厚み方向に貫通して前記ランドに接続したビアスタッドとを備えた構成が記載されている。
【０００４】
ところで、電子部品の実装時や作動時の熱が配線基板に加わると、ビアスタッドと有機絶縁層との熱膨張率の違いに起因して、ランド上に形成されたビアスタッドと有機絶縁層との平面方向の熱膨張が異なるため、ランドとビアスタッドとの接続部の近傍にてランドに引っ張り応力が発生してクラックが生じることがあり、配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。それ故、配線基板の電気的信頼性を向上させることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る配線基板は、ランドと、前記ランド上に形成された樹脂層と、該樹脂層を厚み方向に貫通して前記ランドの一部を露出するビア孔と、該ビア孔内に形成されたビア導体とを備え、前記ランドは、導体膜と、該導体膜における前記ビア導体側の一主面に形成された被覆膜とを有し、前記ビア導体は、前記ビア孔の内壁および前記ビア孔に露出した前記ランドの一部に被着した下地膜と、該下地膜上に形成された導体部とを有し、前記導体膜および前記導体部は、前記被覆膜および前記下地膜よりも導電率が高く、前記被覆膜は、前記導体膜よりもヤング率が大きく、且つ、前記下地膜よりも厚みが大きい。
【０００８】
本発明の一実施形態に係る実装構造体は、上記配線基板と、該配線基板に実装された電子部品とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、ランドが、導体膜と該導体膜におけるビア導体側の主面に形成された被覆膜とを有し、導体膜は被覆膜よりも導電率が高く、被覆膜は導体膜よりもヤング率が高いため、導体膜によってランドの導電率を高めつつ、被覆膜によってランドのビア導体側の主面の強度を高めることができ、ひいては配線基板の電気的信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる実装構造体の断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＲ１部分の拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるランド１５の上面図である。
【図３】図３（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する拡大図である。
【図４】図４（ａ）ないし（ｄ）は、図３（ｂ）のＲ２部分における実装構造体の製造工程を説明する拡大図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態にかかる実装構造体の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施例の対象となる構造を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＲ３部分の拡大図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の実施例のＮｏ．１の構造における歪みの演算結果を示す断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の矢印Ｘが示す箇所における、本発明の実施例のＮｏ．１〜５の歪みおよび寿命比の演算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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１に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１に示す実装構造体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、該電子部品２に接続されたバンプ３と、該バンプ３を介して電子部品２をフリップチップ実装した配線基板４とを含んで構成されている。
【００１３】
電子部品２は、例えばＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子を用いることができる。該半導体素子は、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って形成することができ、厚みが、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
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って形成することができる。
【００１５】
配線基板４は、コア基板５とコア基板５の上下に形成された一対の配線層６とを含んでいる。
【００１６】
コア基板５は、配線基板４の剛性を高めるものであり、基体７と、該基体７を厚み方向に貫通する筒状のスルーホール導体８と、該スルーホール導体８の内部に配された柱状の絶縁体９とを含んでいる。
【００１７】
基体７は、コア基板５の主要部をなして剛性を高めるものであり、例えば、樹脂と該樹脂に被覆された基材と樹脂に被覆された無機絶縁フィラーとを含んでいる。この基体７は、厚みが例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば５ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば１５ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下に設定されている。
【００１８】
なお、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、基体７のヤング率は、ＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。以下、各部材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。
【００１９】
基体７の樹脂は、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を用いることができる。
【００２０】
基体７の基材は、繊維により構成された織布若しくは不織布または繊維を一方向に配列したものを使用することができる。繊維としては、例えばガラス繊維、樹脂繊維、炭素繊維または金属繊維等を用いることができる。
【００２１】
基体７の無機絶縁フィラーは、複数の無機絶縁粒子からなり、該無機絶縁粒子は、例えば酸化ケイ素を含むものを用いることができる。この無機絶縁粒子は、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば０ｐｐｍ／℃以上７ｐｐｍ／℃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】
スルーホール導体８は、コア基板５の上下の配線層６を電気的に接続するものであり、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料によって形成することができる。
【００２３】
絶縁体９は、後述するビア導体１２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って形成することができる。
【００２４】
一方、コア基板５の上下には、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、コア基板５上に積層された複数の樹脂層１０と、コア基板５上、樹脂層１０同士の間および樹脂層１０上に配された複数の導電層１１と、樹脂層１０を厚み方向に貫通して導電層１１の一部を露出したビア孔Ｖと、該ビア孔Ｖ内に形成されて導電層１１に接続したビア導体１２とを含んでいる。
【００２５】
樹脂層１０は、導電層１１を支持する支持部材として機能するだけでなく、導電層１１同士の短絡を防ぐ絶縁部材として機能するものであり、平板状のフィルム層１３と、該フィルム層１３よりもコア基板５側に配された接着層１４とを含んでいる。この樹脂層１０は、厚みが例えば５μｍ以上４０μｍ以下に設定されている。
【００２６】
フィルム層１３は、接着層１４よりもヤング率が高いとともに平面方向の熱膨張率が小さく、これにより、樹脂層１０の剛性を高めるとともに平面方向における熱膨張率を低減するものである。このフィルム層１３は、コア基板５側にて接着層１４に当接して被着されており、コア基板５と反対側にて導電層１１および他の樹脂層１０の接着層１４に当接して被着されており、例えば、樹脂と該樹脂に被覆された無機絶縁フィラーとを含んでいる。また、フィルム層１３は、厚みが例えば２μｍ上２０μｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば０ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば６０ｐｐｍ／℃以上１５０ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば２．５ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下に設定されている。
【００２７】
フィルム層１３の樹脂は、例えばポリイミド樹脂またはポリイミドベンゾオキサゾール樹脂等の熱可塑性樹脂によって形成することができ、各樹脂分子鎖の長手方向がフィルム層１３の平面方向に平行である構造を有するフィルム状である。このような樹脂を用いることにより、フィルム層１３のヤング率を高めるとともに平面方向への熱膨張率を小さくすることができる。
【００２８】
フィルム層１３の無機絶縁フィラーは、複数の無機絶縁粒子からなり、該無機絶縁粒子は、上述した基体７に含まれたものと同様のものを用いることができる。該無機絶縁粒子は、フィルム層１３における含有量が例えば０．５体積％以上３体積％以下に設定されている。
【００２９】
なお、フィルム層１３における無機絶縁粒子の含有量(体積％)は、フィルム層１３の複数の断面それぞれにて、フィルム層１３に対して無機絶縁粒子の占める面積比率（面積％）を測定し、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。以下、各部材における無機絶縁フィラーの含有量は、フィルム層１３と同様に測定される。
【００３０】
接着層１４は、フィルム層１３よりもヤング率が低く、厚み方向に隣接したフィルム層１３それぞれに当接して被着することによって、該フィルム層１３同士を接着するだけでなく、導電層１１の側面およびコア基板５と反対側の一主面に当接して被着することによって、導電層１１を固定するものである。この樹脂層１４は、ヤング率の観点から無機絶縁フィラーを含まないことが望ましいが、無機絶縁フィラーを含んでも構わない。また、接着層１４は、厚みが例えば２μｍ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１４０ｐｐｍ／℃以上２００ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば０．０５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下に設定されている。
【００３１】
接着層１４の樹脂は、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、またはアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００３２】
導電層１１は、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、配線基板４の内層にて基体７または樹脂層１０上に形成され、コア基板５と反対側の一主面にビア導体１２が接続したランド１５と、配線基板４の最外層にて樹脂層１０上に形成され、バンプ３が接続したパッド１６と、を含んでいる。なお、導電層１１は、厚みが例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。
【００３３】
ランド１５は、図２（ａ）に示すように、フィルム層１３のコア基板５と反対側の一主面に当接して被着した下地膜１７と、該下地膜１７上に形成された導体膜１８と、該導体膜１８のコア基板５と反対側の一主面に形成された被覆膜１９とを含んでいる。また、パッド１６は、ランド１５と同様に下地膜１７と導体膜１８とを含んでいるが、被覆膜１９は含んでいない。このランド１５およびパッド１６は、例えば円柱状に形成されている。
【００３４】
下地膜１７は、導電層１１をフィルム層１４に接着させるためのものであり、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金からなる。このような金属材料を用いると、金属粒子がイオン化して遊離しにくいため、下地膜１７とフィルム層１３との接着強度を高めることができる。この下地膜１７は、厚みが例えば２０ｎｍ以上１００ｎｍ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１０ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下に設定され、ヤング率が例えば１７０ＧＰａ以上２１０ＧＰａ以下に設定され、導電率が例えば０．８×１０６／ｍ・Ω以上２０×１０６／ｍ・Ω以下に設定されている。
【００３５】
導体膜１８は、下地膜１７および被覆膜１９よりも導電率が高いとともに厚みが大きく、導電層１１の導電性を高めるものであり、高導電率である銅からなる。この導体膜１８は、厚みが例えば２μｍ以上３０μｍ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１６ｐｐｍ以上１８ｐｐｍ以下に設定され、ヤング率が例えば１００ＧＰａ以上１３０ＧＰａ以下に設定され、導電率が例えば６０×１０６／ｍ・Ω程度に設定されている。
【００３６】
被覆膜１９は、導体膜１８よりもヤング率が高い金属材料によって形成することができ、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金からなる。この被覆膜１９は、厚みが例えば５０ｎｍ以上１５０ｎｍ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７ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ以下に設定され、ヤング率が例えば１７０ＧＰａ以上２１０ＧＰａ以下に設定され、導電率が例えば０．８×１０６／ｍ・Ω以上２０×１０６／ｍ・Ω以下に設定されている。
【００３７】
ビア孔Ｖは、コア基板５に向って幅が狭いテーパー状に形成されており、ビア導体１２が充填されている。
【００３８】
ビア導体１２は、樹脂層１０を介して厚み方向に離間した導電層１１同士を相互に接続するものであり、コア基板５に向って幅が狭いテーパー状のビア孔Ｖ内に充填されている。このビア導体１２は、ビア孔Ｖの内壁（樹脂層１０の一部）およびビア孔Ｖの底面（導電層１１の一部）に当接して被着した下地膜１７と、該下地膜１７上に形成された導体部２０とを含んでいる。なお、ビア導体１２は、例えば、厚み方向に複数重なるように配列したスタックビアをなしている。
【００３９】
ビア導体１２の下地膜１７は、該ビア導体１２のコア基板５と反対側に配された導電層１１の下地膜１７と一体的に形成されており、該導電層１１の下地膜１７と同様の機能、材料および厚みを有する。
【００４０】
ビア導体１２の導体部２０は、ビア孔Ｖ内の下地膜１７に取り囲まれた領域に充填されているとともに、該ビア導体１２のコア基板５と反対側に配された導電層１１の導体膜１８と一体的に形成されており、該導電層１１の導体膜１８と同様の機能および材料を有する。
【００４１】
ところで、樹脂層１０の接着層１４は、平面方向の熱膨張率がビア導体１２よりも大きい。それ故、電子部品２の実装時や作動時の熱が配線基板４に印加されると、ビア導体１２と接着層１４との熱膨張率の違いに起因して、ランド１５上に形成されたビア導体１２と接着層１４との平面方向の熱膨張が異なるため、ランド１５とビア導体１２との接続部の近傍にてランド１５に引っ張り応力が印加されやすい。
【００４２】
一方、本実施形態においては、ランド１５が、導体膜１８と導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に形成された被覆膜１９とを有し、導体膜１８は被覆膜１９よりも導電率が高く、被覆膜１９は導体膜１８よりもヤング率が高いため、導体膜１８によってランド１５の導電率を高めつつ、被覆膜１９によってランド１５におけるビア導体１２側の一主面の強度を高めることができる。それ故、ランド１５の導電性を担保しつつ、上述した引っ張り応力に対するランド１５の強度を高めることができるため、配線基板４の電気的信頼性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、被覆膜１９の厚みが下地膜１７の厚みよりも大きいため、導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に形成された被覆膜１９の厚みを大きくして、ランド１５の上述した引っ張り応力に対する強度を高めつつ、ビア孔Ｖに露出したランド１５の一部に被着した下地膜１７の厚みを小さくして、ランド１５とビア導体１２との接続部における導電性を高めることができる。なお、被覆膜１９の厚みは、下地膜１７の厚みの例えば１．５倍以上３倍以下に設定されている。
【００４４】
また、ビア導体１２は、導体部２０よりもヤング率の高い下地膜１７を有するため、下地膜１７の厚みを小さくすることによって、ビア導体１２とビア孔Ｖの内壁との間の応力を低減し、ビア導体１２とビア孔Ｖとの剥離を低減できる。
【００４５】
また、被覆膜１９は、下地膜１７と同一の金属からなることが望ましい。その結果、被覆膜１９と下地膜１７との接続強度を高めることができ、ひいては、ランド１５とビア導体１２との接続信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、本実施形態において、被覆膜１９は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に部分的に形成されており、導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面の端部は、被覆膜１９から露出して露出部２１をなしている。その結果、ランド１５と接着層１４との熱膨張率の違いに起因した応力が集中しやすい導電層１１の端部に、被覆膜１９よりもヤング率の小さい導体膜１８を配することによって、該応力による接着層１４のクラックを低減することができる。
【００４７】
露出部２１は、図２（ｂ）に示すように、ランド１５の外周に沿って形成されており、外周全体に渡って形成されていることが望ましいが、ランド１５の外周の少なくとも一部に形成されていても構わない。なお、露出部２１は、平面視におけるランド１５の縁からの幅が例えば２μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。
【００４８】
また、後述する実施例に示したように、ランド部１５においては、応力が集中する領域がテーパー状であるビア孔Ｖの内壁の直下に位置すると推測されるため、被覆膜１９は、少なくともビア孔Ｖの内壁の直下に形成されていることが望ましい。
【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から図４に基づいて説明する。
【００５１】
（１）図３（ａ）に示すように、コア基板５を準備する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００５２】
まず、例えば未硬化の樹脂シートを複数積層するとともに最外層に銅箔を積層し、該積層体を加熱加圧して硬化させることにより、基体７を作製する。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。次に、例えばドリル加工やレーザー加工等により、基体７を厚み方向に貫通したスルーホールを形成する。次に、例えば無電解めっき法、電気めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等により、スルーホールの内壁に導電材料を被着させて、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の内部に、樹脂材料等を充填し、絶縁体９を形成する。次に、導電材料を絶縁体９の露出部に被着させた後、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、銅箔をパターニングして導電層１１を形成する。
【００５３】
以上のようにして、コア基板５を作製することができる。
【００５４】
（２）図３（ｂ）に示すように、コア基板５の上下に配線層６を形成し、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。
【００５５】
まず、未硬化の接着層前駆体を介して、フィルム層１３を導電層１１上に配置して積層体を形成した後、該積層体を加熱加圧することによって、接着層前駆体を硬化させて接着層１４としつつ、導電層１１上に樹脂層１０を形成する。次に、例えばＹＡＧレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置により、樹脂層１０にビア孔Ｖを形成し、ビア孔Ｖ内に導電層１１の少なくとも一部を露出させる。次に、スパッタリング装置、蒸着装置またはＣＶＤ装置等を用いて、フィルム層１３の一主面とビア孔Ｖの内壁および底面に下地膜１７を被着させた後、電気めっき法を用いたセミアディティブ法によって、ビア導体１２および導電層１１を形成する。なお、下地膜１７を被着させた後、スパッタリング装置、蒸着装置またはＣＶＤ装置等を用いて銅からなる膜を下地膜１７に被着させてから、電気めっき法を用いたセミアディティブ法によって、ビア導体１２および導電層１１を形成することが望ましい。
【００５６】
このようにして、樹脂層１０、導電層１１およびビア導体１２を形成することができる。かかる工程を繰り返すことによって、樹脂層１０および導電層１１を複数層有する配線層６を形成することができる。
【００５７】
ここで、本実施形態において、ランド１５および該ランド１５のコア基板５と反対側の一主面に接続したビア導体１２の形成方法について、以下、詳細に説明する。
【００５８】
まず、図４（ａ）に示すように、樹脂層１０を厚み方向に貫通するビア導体１２を形成する際に、該樹脂層１０の露出した一主面に、ビア導体１２と一体的に下地膜１７および導体膜１８を形成する。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタリング装置、蒸着装置またはＣＶＤ装置等を用いて、導体膜１８の露出した一主面に被覆膜１９を被着させることによって、ランド１５を形成する。なお、被覆膜１９を形成する際に、所望の形状のマスクを用いることによって、露出部２１を形成することができる。
【００６０】
次に、図４（ｃ）に示すように、上述した如く、樹脂層１０をランド１５上に形成した後、該樹脂層１０にビア孔Ｖを形成し、該ビア孔Ｖ内にランド１５の被覆膜１９を露出させる。
【００６１】
次に、図４（ｄ）に示すように、上述した如く、フィルム層１３の一主面とビア孔Ｖの内壁および底面に下地膜１７を被着させた後、セミアディティブ法によって、ビア導体１２およびパッド１６を形成する。なお、下地膜１７を形成する際に、成膜時の出力および時間を調整することによって、下地膜１７を被覆膜１９よりも薄く形成することができる。
【００６２】
以上のようにして、配線基板４を作製することができる。
【００６３】
（３）配線基板４にバンプ３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に示す実装構造体１を作製することができる。
【００６４】
本発明は上述の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、改良等が可能である。
【００６５】
例えば、上述した本発明の実施形態においては、配線層が樹脂層を２層有する構成を例に説明したが、配線層が樹脂層を１層または３層以上有していても構わない。また、樹脂層は、フィルム層と接着層とを有するものに限定されない。例えば、樹脂層は、液状の樹脂のコーティングまたはフィルム状の樹脂の圧着により形成された１層の樹脂層であってもよい。このような樹脂層は、例えばエポキシ樹脂またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂によって形成することができ、低熱膨張化の観点から無機絶縁フィラーを含むことが望ましい。
【００６６】
また、上述した本発明の実施形態においては、電子部品を配線基板の上面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の上面にワイヤボンディング実装しても構わない。
【００６７】
また、上述した本発明の実施形態においては、被覆膜を有するランドが、基体上および樹脂層上に形成された構成を例に説明したが、ランドは、少なくとも１つが被覆膜を有していればよい。例えば、電子部品２の実装による応力が集中しやすいパッドに隣接するランドのみが、被覆膜を有していても構わないし、スタックビアにしたときに応力が集中しやすい基体上に形成されたランドのみが、被覆膜を有していても構わない。
【００６８】
また、上述した本発明の実施形態においては、下地膜のヤング率が導体部よりも大きい構成を例に説明したが、下地膜のヤング率が導体部よりも小さくても構わない。この場合、ビア導体と導電層との接続部の近傍に印加される応力を低下することができる。このような下地膜は、例えばチタンによって形成することができる。
【００６９】
また、上述した本発明の実施形態においては、ビア孔内に被覆膜が露出した構成を例に説明したが、図５に示すように、被覆膜１９Ａは、導体膜１８Ａにおけるビア導体１２Ａの主面に部分的に形成されており、導体膜１８Ａにおけるビア導体１２Ａ側の一主面は、ビア孔ＶＡ内にて被覆膜１９Ａから露出してビア導体１２Ａと接続していても構わない。この場合、導電層１１Ａとビア導体１２Ａとの接続部に被覆膜１９Ａを介在させないことによって、導電層１１Ａとビア導体１２Ａとの接続部における導電性を高めることができる。なお、被覆膜１９Ａは、例えば導電層１１Ａとビア導体１２Ａとの接続部の外周に沿って形成される。
【００７０】
このような導電層１１Ａおよびビア導体１２Ａを形成する方法として、ビア孔ＶＡを形成する際にレーザー照射によって樹脂層１０Ａとともに被覆膜１９Ａも除去して導体膜１８Ａをビア孔ＶＡ内に露出させた後にビア導体１２Ａを形成する方法を用いても構わないし、エッチングによって被覆膜１９Ａの一部を除去した後にこの部分にビア孔ＶＡを形成する方法を用いても構わない。
【実施例】
【００７１】
本実施例では、被覆膜の有無が、ランドの歪みとその歪みによって生じたクラックでランドが断線するまでの時間に与える影響を検討した。
【００７２】
ランドの歪みおよびランドが断線するまでの時間は、図６（ａ）、（ｂ）および表１に示したＮｏ．１〜５について、それぞれシミュレーションによって演算した。この演算は、「Ａｎｓｙｓ」という市販のソフトを用いて行い、ランドが断線するまでの時間は、相対値（以下、寿命比という）として出力した。なお、ランドの歪みは、各部位の寸法および物性（線膨張係数、ヤング率、ポアソン比）によって演算され、寿命比は、算出された歪の値をＣｏｆｆｉｎ Ｍａｎｓｏｎの式によって演算されたものである。
【００７３】
【表１】
【００７４】
まず、Ｎｏ．１について、図７（ａ）に示すように、ランド１５´の歪みを演算したところ、矢印Ｘの示す箇所、すなわちランド１５´におけるビア導体１２´との接続部近傍において、最も大きく歪む結果が得られた。このように大きく歪む箇所に最も大きい応力が負荷されると推測される。なお、図７（ａ）において、矢印Ｘの示す箇所は、テーパー状であるビア孔Ｖ´の内壁の直下に配されている。
【００７５】
次に、Ｎｏ．１〜５それぞれについて、矢印Ｘの示す箇所における歪みおよび配線基板の寿命を演算して比較した。
【００７６】
その結果、図７（ｂ）に示すように、被覆膜１９´を形成したＮｏ．２〜５は、被覆膜１９´を形成していないＮｏ．１と比較して、ランド１５´の歪みが低減し、配線基板の寿命が増加していた。
【００７７】
さらに、Ｎｏ．２よりも被覆膜１９Ｂの厚みを大きくしたＮｏ．３は、Ｎｏ．２と比較して、ランド１５´の歪みが低減し、配線基板の寿命が増加していた。
【００７８】
さらに、被覆膜１９´の材料をチタンとしたＮｏ．４、５は、被覆膜１９´の材料をニッケルクロム合金としたＮｏ．２、３と比較して、ランド１５´の歪みが低減し、配線基板の寿命が増加していた。
【００７９】
以上、ランド１５´に被覆膜１９´を形成することによって、ランド１５´のクラックを低減し、配線基板の電気的信頼性を向上させることができると推測される。
【符号の説明】
【００８０】
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 樹脂層
１１ 導電層
１２ ビア導体
１３ フィルム層
１４ 接着層
１５ ランド
１６ パッド
１７ 下地膜
１８ 導体膜
１９ 被覆膜
２０ 導体部
２１ 露出部
Ｖ ビア孔
【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）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、ランドと、該ランド上に形成された有機絶縁層と、該有機絶縁層を厚み方向に貫通して前記ランドに接続したビアスタッドとを備えた構成が記載されている。
【０００４】
ところで、電子部品の実装時や作動時の熱が配線基板に加わると、ビアスタッドと有機絶縁層との熱膨張率の違いに起因して、ランド上に形成されたビアスタッドと有機絶縁層との平面方向の熱膨張が異なるため、ランドとビアスタッドとの接続部の近傍にてランドに引っ張り応力が発生してクラックが生じることがあり、配線基板の電気的信頼性が低下しやすくなる。それ故、配線基板の電気的信頼性を向上させることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２３０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る配線基板は、ランドと、前記ランド上に形成された樹脂層と、該樹脂層を厚み方向に貫通して前記ランドの一部を露出するビア孔と、該ビア孔内に形成されたビア導体とを備え、前記ランドは、導体膜と、該導体膜における前記ビア導体側の一主面に形成された被覆膜とを有し、前記ビア導体は、前記ビア孔の内壁および前記ビア孔に露出した前記ランドの一部に被着した下地膜と、該下地膜上に形成された導体部とを有し、前記導体膜および前記導体部は、前記被覆膜および前記下地膜よりも導電率が高く、前記被覆膜は、前記導体膜よりもヤング率が大きく、且つ、前記下地膜よりも厚みが大きい。
【０００８】
本発明の一実施形態に係る実装構造体は、上記配線基板と、該配線基板に実装された電子部品とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
上記構成によれば、ランドが、導体膜と該導体膜におけるビア導体側の主面に形成された被覆膜とを有し、導体膜は被覆膜よりも導電率が高く、被覆膜は導体膜よりもヤング率が高いため、導体膜によってランドの導電率を高めつつ、被覆膜によってランドのビア導体側の主面の強度を高めることができ、ひいては配線基板の電気的信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態にかかる実装構造体の断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１のＲ１部分の拡大図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるランド１５の上面図である。
【図３】図３（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示す実装構造体の製造工程を説明する拡大図である。
【図４】図４（ａ）ないし（ｄ）は、図３（ｂ）のＲ２部分における実装構造体の製造工程を説明する拡大図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態にかかる実装構造体の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施例の対象となる構造を示す断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＲ３部分の拡大図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の実施例のＮｏ．１の構造における歪みの演算結果を示す断面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の矢印Ｘが示す箇所における、本発明の実施例のＮｏ．１〜５の歪みおよび寿命比の演算結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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１に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１に示す実装構造体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、該電子部品２に接続されたバンプ３と、該バンプ３を介して電子部品２をフリップチップ実装した配線基板４とを含んで構成されている。
【００１３】
電子部品２は、例えばＩＣまたはＬＳＩ等の半導体素子を用いることができる。該半導体素子は、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って形成することができ、厚みが、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
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って形成することができる。
【００１５】
配線基板４は、コア基板５とコア基板５の上下に形成された一対の配線層６とを含んでいる。
【００１６】
コア基板５は、配線基板４の剛性を高めるものであり、基体７と、該基体７を厚み方向に貫通する筒状のスルーホール導体８と、該スルーホール導体８の内部に配された柱状の絶縁体９とを含んでいる。
【００１７】
基体７は、コア基板５の主要部をなして剛性を高めるものであり、例えば、樹脂と該樹脂に被覆された基材と樹脂に被覆された無機絶縁フィラーとを含んでいる。この基体７は、厚みが例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば５ｐｐｍ／℃以上３０ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば１５ｐｐｍ／℃以上５０ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば５ＧＰａ以上３０ＧＰａ以下に設定されている。
【００１８】
なお、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、基体７のヤング率は、ＭＴＳシステムズ社製Ｎａｎｏ Ｉｎｄｅｎｔｏｒ ＸＰ／ＤＣＭを用いて測定される。以下、各部材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。
【００１９】
基体７の樹脂は、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を用いることができる。
【００２０】
基体７の基材は、繊維により構成された織布若しくは不織布または繊維を一方向に配列したものを使用することができる。繊維としては、例えばガラス繊維、樹脂繊維、炭素繊維または金属繊維等を用いることができる。
【００２１】
基体７の無機絶縁フィラーは、複数の無機絶縁粒子からなり、該無機絶縁粒子は、例えば酸化ケイ素を含むものを用いることができる。この無機絶縁粒子は、平面方向および厚み方向への熱膨張率が例えば０ｐｐｍ／℃以上７ｐｐｍ／℃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】
スルーホール導体８は、コア基板５の上下の配線層６を電気的に接続するものであり、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケルまたはクロム等の導電材料によって形成することができる。
【００２３】
絶縁体９は、後述するビア導体１２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って形成することができる。
【００２４】
一方、コア基板５の上下には、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、コア基板５上に積層された複数の樹脂層１０と、コア基板５上、樹脂層１０同士の間および樹脂層１０上に配された複数の導電層１１と、樹脂層１０を厚み方向に貫通して導電層１１の一部を露出したビア孔Ｖと、該ビア孔Ｖ内に形成されて導電層１１に接続したビア導体１２とを含んでいる。
【００２５】
樹脂層１０は、導電層１１を支持する支持部材として機能するだけでなく、導電層１１同士の短絡を防ぐ絶縁部材として機能するものであり、平板状のフィルム層１３と、該フィルム層１３よりもコア基板５側に配された接着層１４とを含んでいる。この樹脂層１０は、厚みが例えば５μｍ以上４０μｍ以下に設定されている。
【００２６】
フィルム層１３は、接着層１４よりもヤング率が高いとともに平面方向の熱膨張率が小さく、これにより、樹脂層１０の剛性を高めるとともに平面方向における熱膨張率を低減するものである。このフィルム層１３は、コア基板５側にて接着層１４に当接して被着されており、コア基板５と反対側にて導電層１１および他の樹脂層１０の接着層１４に当接して被着されており、例えば、樹脂と該樹脂に被覆された無機絶縁フィラーとを含んでいる。また、フィルム層１３は、厚みが例えば２μｍ上２０μｍ以下に設定され、平面方向への熱膨張率が例えば０ｐｐｍ／℃以上１５ｐｐｍ／℃以下に設定され、厚み方向への熱膨張率が例えば６０ｐｐｍ／℃以上１５０ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば２．５ＧＰａ以上１０ＧＰａ以下に設定されている。
【００２７】
フィルム層１３の樹脂は、例えばポリイミド樹脂またはポリイミドベンゾオキサゾール樹脂等の熱可塑性樹脂によって形成することができ、各樹脂分子鎖の長手方向がフィルム層１３の平面方向に平行である構造を有するフィルム状である。このような樹脂を用いることにより、フィルム層１３のヤング率を高めるとともに平面方向への熱膨張率を小さくすることができる。
【００２８】
フィルム層１３の無機絶縁フィラーは、複数の無機絶縁粒子からなり、該無機絶縁粒子は、上述した基体７に含まれたものと同様のものを用いることができる。該無機絶縁粒子は、フィルム層１３における含有量が例えば０．５体積％以上３体積％以下に設定されている。
【００２９】
なお、フィルム層１３における無機絶縁粒子の含有量(体積％)は、フィルム層１３の複数の断面それぞれにて、フィルム層１３に対して無機絶縁粒子の占める面積比率（面積％）を測定し、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。以下、各部材における無機絶縁フィラーの含有量は、フィルム層１３と同様に測定される。
【００３０】
接着層１４は、フィルム層１３よりもヤング率が低く、厚み方向に隣接したフィルム層１３それぞれに当接して被着することによって、該フィルム層１３同士を接着するだけでなく、導電層１１の側面およびコア基板５と反対側の一主面に当接して被着することによって、導電層１１を固定するものである。この樹脂層１４は、ヤング率の観点から無機絶縁フィラーを含まないことが望ましいが、無機絶縁フィラーを含んでも構わない。また、接着層１４は、厚みが例えば２μｍ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１４０ｐｐｍ／℃以上２００ｐｐｍ／℃以下に設定され、ヤング率が例えば０．０５ＧＰａ以上５ＧＰａ以下に設定されている。
【００３１】
接着層１４の樹脂は、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、またはアミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００３２】
導電層１１は、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、配線基板４の内層にて基体７または樹脂層１０上に形成され、コア基板５と反対側の一主面にビア導体１２が接続したランド１５と、配線基板４の最外層にて樹脂層１０上に形成され、バンプ３が接続したパッド１６と、を含んでいる。なお、導電層１１は、厚みが例えば３μｍ以上２０μｍ以下に設定されている。
【００３３】
ランド１５は、図２（ａ）に示すように、フィルム層１３のコア基板５と反対側の一主面に当接して被着した下地膜１７と、該下地膜１７上に形成された導体膜１８と、該導体膜１８のコア基板５と反対側の一主面に形成された被覆膜１９とを含んでいる。また、パッド１６は、ランド１５と同様に下地膜１７と導体膜１８とを含んでいるが、被覆膜１９は含んでいない。このランド１５およびパッド１６は、例えば円柱状に形成されている。
【００３４】
下地膜１７は、導電層１１をフィルム層１４に接着させるためのものであり、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金からなる。このような金属材料を用いると、金属粒子がイオン化して遊離しにくいため、下地膜１７とフィルム層１３との接着強度を高めることができる。この下地膜１７は、厚みが例えば２０ｎｍ以上１００ｎｍ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１０ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下に設定され、ヤング率が例えば１７０ＧＰａ以上２１０ＧＰａ以下に設定され、導電率が例えば０．８×１０６／ｍ・Ω以上２０×１０６／ｍ・Ω以下に設定されている。
【００３５】
導体膜１８は、下地膜１７および被覆膜１９よりも導電率が高いとともに厚みが大きく、導電層１１の導電性を高めるものであり、高導電率である銅からなる。この導体膜１８は、厚みが例えば２μｍ以上３０μｍ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１６ｐｐｍ以上１８ｐｐｍ以下に設定され、ヤング率が例えば１００ＧＰａ以上１３０ＧＰａ以下に設定され、導電率が例えば６０×１０６／ｍ・Ω程度に設定されている。
【００３６】
被覆膜１９は、導体膜１８よりもヤング率が高い金属材料によって形成することができ、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金からなる。この被覆膜１９は、厚みが例えば５０ｎｍ以上１５０ｎｍ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７ｐｐｍ以上２０ｐｐｍ以下に設定され、ヤング率が例えば１７０ＧＰａ以上２１０ＧＰａ以下に設定され、導電率が例えば０．８×１０６／ｍ・Ω以上２０×１０６／ｍ・Ω以下に設定されている。
【００３７】
ビア孔Ｖは、コア基板５に向って幅が狭いテーパー状に形成されており、ビア導体１２が充填されている。
【００３８】
ビア導体１２は、樹脂層１０を介して厚み方向に離間した導電層１１同士を相互に接続するものであり、コア基板５に向って幅が狭いテーパー状のビア孔Ｖ内に充填されている。このビア導体１２は、ビア孔Ｖの内壁（樹脂層１０の一部）およびビア孔Ｖの底面（導電層１１の一部）に当接して被着した下地膜１７と、該下地膜１７上に形成された導体部２０とを含んでいる。なお、ビア導体１２は、例えば、厚み方向に複数重なるように配列したスタックビアをなしている。
【００３９】
ビア導体１２の下地膜１７は、該ビア導体１２のコア基板５と反対側に配された導電層１１の下地膜１７と一体的に形成されており、該導電層１１の下地膜１７と同様の機能、材料および厚みを有する。
【００４０】
ビア導体１２の導体部２０は、ビア孔Ｖ内の下地膜１７に取り囲まれた領域に充填されているとともに、該ビア導体１２のコア基板５と反対側に配された導電層１１の導体膜１８と一体的に形成されており、該導電層１１の導体膜１８と同様の機能および材料を有する。
【００４１】
ところで、樹脂層１０の接着層１４は、平面方向の熱膨張率がビア導体１２よりも大きい。それ故、電子部品２の実装時や作動時の熱が配線基板４に印加されると、ビア導体１２と接着層１４との熱膨張率の違いに起因して、ランド１５上に形成されたビア導体１２と接着層１４との平面方向の熱膨張が異なるため、ランド１５とビア導体１２との接続部の近傍にてランド１５に引っ張り応力が印加されやすい。
【００４２】
一方、本実施形態においては、ランド１５が、導体膜１８と導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に形成された被覆膜１９とを有し、導体膜１８は被覆膜１９よりも導電率が高く、被覆膜１９は導体膜１８よりもヤング率が高いため、導体膜１８によってランド１５の導電率を高めつつ、被覆膜１９によってランド１５におけるビア導体１２側の一主面の強度を高めることができる。それ故、ランド１５の導電性を担保しつつ、上述した引っ張り応力に対するランド１５の強度を高めることができるため、配線基板４の電気的信頼性を向上させることができる。
【００４３】
さらに、被覆膜１９の厚みが下地膜１７の厚みよりも大きいため、導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に形成された被覆膜１９の厚みを大きくして、ランド１５の上述した引っ張り応力に対する強度を高めつつ、ビア孔Ｖに露出したランド１５の一部に被着した下地膜１７の厚みを小さくして、ランド１５とビア導体１２との接続部における導電性を高めることができる。なお、被覆膜１９の厚みは、下地膜１７の厚みの例えば１．５倍以上３倍以下に設定されている。
【００４４】
また、ビア導体１２は、導体部２０よりもヤング率の高い下地膜１７を有するため、下地膜１７の厚みを小さくすることによって、ビア導体１２とビア孔Ｖの内壁との間の応力を低減し、ビア導体１２とビア孔Ｖとの剥離を低減できる。
【００４５】
また、被覆膜１９は、下地膜１７と同一の金属からなることが望ましい。その結果、被覆膜１９と下地膜１７との接続強度を高めることができ、ひいては、ランド１５とビア導体１２との接続信頼性を高めることができる。
【００４６】
また、本実施形態において、被覆膜１９は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面に部分的に形成されており、導体膜１８におけるビア導体１２側の一主面の端部は、被覆膜１９から露出して露出部２１をなしている。その結果、ランド１５と接着層１４との熱膨張率の違いに起因した応力が集中しやすい導電層１１の端部に、被覆膜１９よりもヤング率の小さい導体膜１８を配することによって、該応力による接着層１４のクラックを低減することができる。
【００４７】
露出部２１は、図２（ｂ）に示すように、ランド１５の外周に沿って形成されており、外周全体に渡って形成されていることが望ましいが、ランド１５の外周の少なくとも一部に形成されていても構わない。なお、露出部２１は、平面視におけるランド１５の縁からの幅が例えば２μｍ以上１０μｍ以下に設定されている。
【００４８】
また、後述する実施例に示したように、ランド部１５においては、応力が集中する領域がテーパー状であるビア孔Ｖの内壁の直下に位置すると推測されるため、被覆膜１９は、少なくともビア孔Ｖの内壁の直下に形成されていることが望ましい。
【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から図４に基づいて説明する。
【００５１】
（１）図３（ａ）に示すように、コア基板５を準備する。具体的には、例えば以下のように行う。
【００５２】
まず、例えば未硬化の樹脂シートを複数積層するとともに最外層に銅箔を積層し、該積層体を加熱加圧して硬化させることにより、基体７を作製する。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。次に、例えばドリル加工やレーザー加工等により、基体７を厚み方向に貫通したスルーホールを形成する。次に、例えば無電解めっき法、電気めっき法、蒸着法、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等により、スルーホールの内壁に導電材料を被着させて、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の内部に、樹脂材料等を充填し、絶縁体９を形成する。次に、導電材料を絶縁体９の露出部に被着させた後、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、銅箔をパターニングして導電層１１を形成する。
【００５３】
以上のようにして、コア基板５を作製することができる。
【００５４】
（２）図３（ｂ）に示すように、コア基板５の上下に配線層６を形成し、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。
【００５５】
まず、未硬化の接着層前駆体を介して、フィルム層１３を導電層１１上に配置して積層体を形成した後、該積層体を加熱加圧することによって、接着層前駆体を硬化させて接着層１４としつつ、導電層１１上に樹脂層１０を形成する。次に、例えばＹＡＧレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置により、樹脂層１０にビア孔Ｖを形成し、ビア孔Ｖ内に導電層１１の少なくとも一部を露出させる。次に、スパッタリング装置、蒸着装置またはＣＶＤ装置等を用いて、フィルム層１３の一主面とビア孔Ｖの内壁および底面に下地膜１７を被着させた後、電気めっき法を用いたセミアディティブ法によって、ビア導体１２および導電層１１を形成する。なお、下地膜１７を被着させた後、スパッタリング装置、蒸着装置またはＣＶＤ装置等を用いて銅からなる膜を下地膜１７に被着させてから、電気めっき法を用いたセミアディティブ法によって、ビア導体１２および導電層１１を形成することが望ましい。
【００５６】
このようにして、樹脂層１０、導電層１１およびビア導体１２を形成することができる。かかる工程を繰り返すことによって、樹脂層１０および導電層１１を複数層有する配線層６を形成することができる。
【００５７】
ここで、本実施形態において、ランド１５および該ランド１５のコア基板５と反対側の一主面に接続したビア導体１２の形成方法について、以下、詳細に説明する。
【００５８】
まず、図４（ａ）に示すように、樹脂層１０を厚み方向に貫通するビア導体１２を形成する際に、該樹脂層１０の露出した一主面に、ビア導体１２と一体的に下地膜１７および導体膜１８を形成する。
【００５９】
次に、図４（ｂ）に示すように、スパッタリング装置、蒸着装置またはＣＶＤ装置等を用いて、導体膜１８の露出した一主面に被覆膜１９を被着させることによって、ランド１５を形成する。なお、被覆膜１９を形成する際に、所望の形状のマスクを用いることによって、露出部２１を形成することができる。
【００６０】
次に、図４（ｃ）に示すように、上述した如く、樹脂層１０をランド１５上に形成した後、該樹脂層１０にビア孔Ｖを形成し、該ビア孔Ｖ内にランド１５の被覆膜１９を露出させる。
【００６１】
次に、図４（ｄ）に示すように、上述した如く、フィルム層１３の一主面とビア孔Ｖの内壁および底面に下地膜１７を被着させた後、セミアディティブ法によって、ビア導体１２およびパッド１６を形成する。なお、下地膜１７を形成する際に、成膜時の出力および時間を調整することによって、下地膜１７を被覆膜１９よりも薄く形成することができる。
【００６２】
以上のようにして、配線基板４を作製することができる。
【００６３】
（３）配線基板４にバンプ３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に示す実装構造体１を作製することができる。
【００６４】
本発明は上述の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、改良等が可能である。
【００６５】
例えば、上述した本発明の実施形態においては、配線層が樹脂層を２層有する構成を例に説明したが、配線層が樹脂層を１層または３層以上有していても構わない。また、樹脂層は、フィルム層と接着層とを有するものに限定されない。例えば、樹脂層は、液状の樹脂のコーティングまたはフィルム状の樹脂の圧着により形成された１層の樹脂層であってもよい。このような樹脂層は、例えばエポキシ樹脂またはシアネート樹脂等の熱硬化性樹脂によって形成することができ、低熱膨張化の観点から無機絶縁フィラーを含むことが望ましい。
【００６６】
また、上述した本発明の実施形態においては、電子部品を配線基板の上面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の上面にワイヤボンディング実装しても構わない。
【００６７】
また、上述した本発明の実施形態においては、被覆膜を有するランドが、基体上および樹脂層上に形成された構成を例に説明したが、ランドは、少なくとも１つが被覆膜を有していればよい。例えば、電子部品２の実装による応力が集中しやすいパッドに隣接するランドのみが、被覆膜を有していても構わないし、スタックビアにしたときに応力が集中しやすい基体上に形成されたランドのみが、被覆膜を有していても構わない。
【００６８】
また、上述した本発明の実施形態においては、下地膜のヤング率が導体部よりも大きい構成を例に説明したが、下地膜のヤング率が導体部よりも小さくても構わない。この場合、ビア導体と導電層との接続部の近傍に印加される応力を低下することができる。このような下地膜は、例えばチタンによって形成することができる。
【００６９】
また、上述した本発明の実施形態においては、ビア孔内に被覆膜が露出した構成を例に説明したが、図５に示すように、被覆膜１９Ａは、導体膜１８Ａにおけるビア導体１２Ａの主面に部分的に形成されており、導体膜１８Ａにおけるビア導体１２Ａ側の一主面は、ビア孔ＶＡ内にて被覆膜１９Ａから露出してビア導体１２Ａと接続していても構わない。この場合、導電層１１Ａとビア導体１２Ａとの接続部に被覆膜１９Ａを介在させないことによって、導電層１１Ａとビア導体１２Ａとの接続部における導電性を高めることができる。なお、被覆膜１９Ａは、例えば導電層１１Ａとビア導体１２Ａとの接続部の外周に沿って形成される。
【００７０】
このような導電層１１Ａおよびビア導体１２Ａを形成する方法として、ビア孔ＶＡを形成する際にレーザー照射によって樹脂層１０Ａとともに被覆膜１９Ａも除去して導体膜１８Ａをビア孔ＶＡ内に露出させた後にビア導体１２Ａを形成する方法を用いても構わないし、エッチングによって被覆膜１９Ａの一部を除去した後にこの部分にビア孔ＶＡを形成する方法を用いても構わない。
【実施例】
【００７１】
本実施例では、被覆膜の有無が、ランドの歪みとその歪みによって生じたクラックでランドが断線するまでの時間に与える影響を検討した。
【００７２】
ランドの歪みおよびランドが断線するまでの時間は、図６（ａ）、（ｂ）および表１に示したＮｏ．１〜５について、それぞれシミュレーションによって演算した。この演算は、「Ａｎｓｙｓ」という市販のソフトを用いて行い、ランドが断線するまでの時間は、相対値（以下、寿命比という）として出力した。なお、ランドの歪みは、各部位の寸法および物性（線膨張係数、ヤング率、ポアソン比）によって演算され、寿命比は、算出された歪の値をＣｏｆｆｉｎ Ｍａｎｓｏｎの式によって演算されたものである。
【００７３】
【表１】
【００７４】
まず、Ｎｏ．１について、図７（ａ）に示すように、ランド１５´の歪みを演算したところ、矢印Ｘの示す箇所、すなわちランド１５´におけるビア導体１２´との接続部近傍において、最も大きく歪む結果が得られた。このように大きく歪む箇所に最も大きい応力が負荷されると推測される。なお、図７（ａ）において、矢印Ｘの示す箇所は、テーパー状であるビア孔Ｖ´の内壁の直下に配されている。
【００７５】
次に、Ｎｏ．１〜５それぞれについて、矢印Ｘの示す箇所における歪みおよび配線基板の寿命を演算して比較した。
【００７６】
その結果、図７（ｂ）に示すように、被覆膜１９´を形成したＮｏ．２〜５は、被覆膜１９´を形成していないＮｏ．１と比較して、ランド１５´の歪みが低減し、配線基板の寿命が増加していた。
【００７７】
さらに、Ｎｏ．２よりも被覆膜１９Ｂの厚みを大きくしたＮｏ．３は、Ｎｏ．２と比較して、ランド１５´の歪みが低減し、配線基板の寿命が増加していた。
【００７８】
さらに、被覆膜１９´の材料をチタンとしたＮｏ．４、５は、被覆膜１９´の材料をニッケルクロム合金としたＮｏ．２、３と比較して、ランド１５´の歪みが低減し、配線基板の寿命が増加していた。
【００７９】
以上、ランド１５´に被覆膜１９´を形成することによって、ランド１５´のクラックを低減し、配線基板の電気的信頼性を向上させることができると推測される。
【符号の説明】
【００８０】
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 樹脂層
１１ 導電層
１２ ビア導体
１３ フィルム層
１４ 接着層
１５ ランド
１６ パッド
１７ 下地膜
１８ 導体膜
１９ 被覆膜
２０ 導体部
２１ 露出部
Ｖ ビア孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランドと、前記ランド上に形成された樹脂層と、該樹脂層を厚み方向に貫通して前記ランドの一部を露出するビア孔と、該ビア孔内に形成されたビア導体とを備え、前記ランドは、導体膜と、該導体膜における前記ビア導体側の一主面に形成された被覆膜とを有し、前記ビア導体は、前記ビア孔の内壁および前記ビア孔に露出した前記ランドの一部に被着した下地膜と、該下地膜上に形成された導体部とを有し、前記導体膜および前記導体部は、前記被覆膜および前記下地膜よりも導電率が高く、前記被覆膜は、前記導体膜よりもヤング率が大きく、且つ、前記下地膜よりも厚みが大きい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、前記下地膜は、前記導体部よりもヤング率が大きいことを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項２に記載の配線基板において、前記被覆膜は、前記下地膜と同一の金属からなることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項２に記載の配線基板において、前記導体膜および前記導体部は、銅からなり、前記被覆膜および前記下地膜は、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金からなることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項１に記載の配線基板において、前記被覆膜は、前記導体膜における前記一主面に部分的に形成されており、前記導体膜における前記一主面の端部は、前記被覆膜から露出していることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
請求項１に記載の配線基板において、前記被覆膜は、前記導体膜における前記一主面に部分的に形成されており、前記導体膜における前記一主面の一部は、ビア孔内にて前記被覆膜から露出して前記ビア導体と接続していることを特徴とする配線基板。
【請求項７】
請求項１に記載の配線基板において、前記下地膜は、前記導体部よりもヤング率が低いことを特徴とする配線基板。
【請求項８】
請求項７に記載の配線基板において、前記導体膜および前記導体部は、銅からなり、前記被覆膜は、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金をからなり、前記下地膜は、チタンからなることを特徴とする配線基板。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の配線基板と、該配線基板に実装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】
ランドと、前記ランド上に形成された樹脂層と、該樹脂層を厚み方向に貫通して前記ランドの一部を露出するビア孔と、該ビア孔内に形成されたビア導体とを備え、前記ランドは、導体膜と、該導体膜における前記ビア導体側の一主面に形成された被覆膜とを有し、前記ビア導体は、前記ビア孔の内壁および前記ビア孔に露出した前記ランドの一部に被着した下地膜と、該下地膜上に形成された導体部とを有し、前記導体膜および前記導体部は、前記被覆膜および前記下地膜よりも導電率が高く、前記被覆膜は、前記導体膜よりもヤング率が大きく、且つ、前記下地膜よりも厚みが大きい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、前記下地膜は、前記導体部よりもヤング率が大きいことを特徴とする配線基板。
【請求項３】
請求項２に記載の配線基板において、前記被覆膜は、前記下地膜と同一の金属からなることを特徴とする配線基板。
【請求項４】
請求項２に記載の配線基板において、前記導体膜および前記導体部は、銅からなり、前記被覆膜および前記下地膜は、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金からなることを特徴とする配線基板。
【請求項５】
請求項１に記載の配線基板において、前記被覆膜は、前記導体膜における前記一主面に部分的に形成されており、前記導体膜における前記一主面の端部は、前記被覆膜から露出していることを特徴とする配線基板。
【請求項６】
請求項１に記載の配線基板において、前記被覆膜は、前記導体膜における前記一主面に部分的に形成されており、前記導体膜における前記一主面の一部は、ビア孔内にて前記被覆膜から露出して前記ビア導体と接続していることを特徴とする配線基板。
【請求項７】
請求項１に記載の配線基板において、前記下地膜は、前記導体部よりもヤング率が低いことを特徴とする配線基板。
【請求項８】
請求項７に記載の配線基板において、前記導体膜および前記導体部は、銅からなり、前記被覆膜は、ニッケル、クロムまたはニッケルクロム合金をからなり、前記下地膜は、チタンからなることを特徴とする配線基板。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の配線基板と、該配線基板に実装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４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−８８７３（Ｐ２０１３−８８７３Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４１０７７（Ｐ２０１１−１４１０７７）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（３０４０２４８９８）京セラＳＬＣテクノロジー株式会社 (213)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（３０４０２４８９８）京セラＳＬＣテクノロジー株式会社 (213)
【Ｆターム（参考）】
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