JP2016092386A - Insulation sheet, wiring board and mounting structure - Google Patents
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
Description
本発明は、電子機器(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、コンピュータ機器およびその周辺機器)等に使用される絶縁シートおよび配線基板ならびに実装構造体に関する。 The present invention relates to an insulating sheet, a wiring board, and a mounting structure used for electronic devices (for example, various audiovisual devices, home appliances, communication devices, computer devices and peripheral devices).
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。このような配線基板を形成するための絶縁シートとして、支持シート(シート部材)上に、粒径が3nm以上110nm以下の第1無機絶縁粒子と、粒径が0.5μm以上5μm以下の第2無機絶縁粒子とを含有する無機絶縁層を形成したものが記載されている(特許文献1参照)。この特許文献1では、第1無機絶縁粒子同士が互い接着し、第2無機絶縁粒子同士が、第1無機絶縁粒子を介して接着し、3次元網目状構造の骨格を有することが記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a mounting structure in an electronic device, an electronic component mounted on a wiring board is used. As an insulating sheet for forming such a wiring substrate, a first inorganic insulating particle having a particle size of 3 nm to 110 nm and a second particle having a particle size of 0.5 μm to 5 μm are formed on a support sheet (sheet member). What formed the inorganic insulating layer containing an inorganic insulating particle is described (refer patent document 1). This Patent Document 1 describes that the first inorganic insulating particles are bonded to each other, and the second inorganic insulating particles are bonded to each other through the first inorganic insulating particles and have a three-dimensional network structure skeleton. Yes.
特許文献1の絶縁シートでは、第1無機絶縁粒子同士、第1無機絶縁粒子と第2無機絶縁粒子、第2無機絶縁粒子同士の結合力が未だ低く、取扱い時に無機絶縁粒子が脱落する等の問題が発生する虞があり、無機絶縁粒子による骨格のさらなる強度向上が要求されていた。 In the insulating sheet of Patent Document 1, the bonding strength between the first inorganic insulating particles, the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles, and the second inorganic insulating particles is still low, and the inorganic insulating particles fall off during handling. There is a possibility that a problem may occur, and further improvement of the strength of the skeleton by the inorganic insulating particles has been demanded.
本発明は、無機絶縁粒子同士の結合力を向上できる絶縁シートおよび配線基板ならびに実装構造体を提供するものである。 The present invention provides an insulating sheet, a wiring board, and a mounting structure that can improve the bonding strength between inorganic insulating particles.
本発明の絶縁シートは、シート部材と該シート部材上に配された第1絶縁層とを備える絶縁シートであって、前記第1絶縁層は、互いの一部が結合した複数の無機絶縁粒子と、該複数の無機絶縁粒子同士の間に配された第1樹脂部とを有するとともに、前記複数の無機絶縁粒子は、粒径が5〜80nmの第1無機絶縁粒子と、粒径が0.1〜5μmの第2無機絶縁粒子とを含み、前記第1無機絶縁粒子の表面および前記第2無機絶縁粒子の表面に、同じ官能基を有することを特徴とする。 The insulating sheet of the present invention is an insulating sheet comprising a sheet member and a first insulating layer disposed on the sheet member, wherein the first insulating layer includes a plurality of inorganic insulating particles bonded to one another. And a first resin portion disposed between the plurality of inorganic insulating particles, and the plurality of inorganic insulating particles include a first inorganic insulating particle having a particle size of 5 to 80 nm and a particle size of 0. The first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles have the same functional group on the surface of the first inorganic insulating particles.
本発明の配線基板は、第1絶縁層と、該第1絶縁層上に配された第2絶縁層と、該第2絶縁層上に配された導電層とを備えてなる配線基板であって、前記第1絶縁層は、互いの一部が結合した複数の無機絶縁粒子と、該複数の無機絶縁粒子同士の間に配された第1樹脂部とを有するとともに、前記複数の無機絶縁粒子は、粒径が5〜80nmの第1無機絶縁粒子と、粒径が0.1〜5μmの第2無機絶縁粒子とを含み、前記第1無機絶縁粒子の表面および前記第2無機絶縁粒子の表面に、同じ官能基を有することを特徴とする。 A wiring board of the present invention is a wiring board comprising a first insulating layer, a second insulating layer disposed on the first insulating layer, and a conductive layer disposed on the second insulating layer. The first insulating layer includes a plurality of inorganic insulating particles bonded to each other and a first resin portion disposed between the plurality of inorganic insulating particles, and the plurality of inorganic insulating layers. The particles include first inorganic insulating particles having a particle size of 5 to 80 nm and second inorganic insulating particles having a particle size of 0.1 to 5 μm. The surface of the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles It has the same functional group on the surface of this.
本発明の実装構造体は、上記の配線基板と、該配線基板に実装され、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。 A mounting structure according to the present invention includes the above wiring board and an electronic component mounted on the wiring board and electrically connected to the conductive layer.
本発明の絶縁シートによれば、第1無機絶縁粒子の表面および第2無機絶縁粒子の表面に、同じ官能基を有しているので、第1無機絶縁粒子および第2無機絶縁粒子の官能基同士が結合し、もしくは絡み合うことによって、第1無機絶縁粒子同士、第2無機絶縁粒子同士、並びに第1無機絶縁粒子と第2無機絶縁粒子との結合力を向上できる。これにより、第1絶縁層の強度を向上せしめることができ、取扱い時に絶縁粒子が脱落する等の問題が発生する恐れを回避することができる。 According to the insulating sheet of the present invention, since the surface of the first inorganic insulating particle and the surface of the second inorganic insulating particle have the same functional group, the functional group of the first inorganic insulating particle and the second inorganic insulating particle By bonding or intertwining each other, the bonding strength between the first inorganic insulating particles, the second inorganic insulating particles, and the first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles can be improved. Thereby, the intensity | strength of a 1st insulating layer can be improved and the possibility that problems, such as an insulating particle falling off at the time of handling, may be avoided.
以下、本発明の一実施形態に係る絶縁シートについて、図1および図2を参照しつつ説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限られるものではなく、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。 Hereinafter, an insulating sheet according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The present invention is not limited to the following embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
図1は、絶縁シート1を上下方向(絶縁シートの厚み方向)に切断した断面を模式的に示している。絶縁シート1は、例えば、後述するように配線基板の製造に使用されるものである。この絶縁シート1は、図1に示すように、シート部材2と、シート部材2上に積層されている絶縁層3とを有している。
FIG. 1 schematically shows a cross section of the insulating sheet 1 cut in the vertical direction (thickness direction of the insulating sheet). The insulating sheet 1 is used, for example, for manufacturing a wiring board as will be described later. As shown in FIG. 1, the insulating sheet 1 includes a
シート部材2は、絶縁シート1を取り扱う際に、絶縁層3を支持するものである。シート部材2は、配線基板の製造時には絶縁層3から剥離されたり、配線に加工されたりする。シート部材2は、例えば平板状である。シート部材2は、例えば銅等の金属材料、あるいはポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂またはポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂等の樹脂材料からなる。シート部材2が樹脂材料からなる場合は、シート部材2のしわ等の発生を低減することができる。一方で、シート部材2が金属材料からなる場合は、シート部材2の耐熱性を向上させることができる。
The
シート部材2は、図2(a)に示すように、平坦状のシート部材2の主面に絶縁層3が積層されている。絶縁層3との接着力を向上させるために、図2(c)に示すように、シート部材2の主面に複数の凹部10を形成し、絶縁層3との接触面積を大きくしてもよい。上下方向に沿った断面において凹部10のそれぞれの開口幅は、例えば0.01μm以上10μm以下に設定されている。なお、凹部10の開口幅は、レーザー変位計、原子間力顕微鏡(ASM)または走査型電子顕微鏡(SEM)によって測定することができる。以下、樹脂材料からなるシート部材2上に直接絶縁層3を形成する場合について説明する。
As shown in FIG. 2A, the
樹脂材料からなるシート部材2の厚みは、例えば3μm以上100μm以下に設定されている。シート部材2のヤング率は、例えば0.5GPa以上12GPa以下に設定されている。シート部材2の熱膨張率は、例えば20ppm/℃以上120ppm/℃以下に
設定されている。なお、シート部材2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。また、シート部材2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って測定される。
The thickness of the
絶縁層3は、作製された配線基板の配線間の絶縁を確保するものである。絶縁層3は、シート部材2の表面に積層された第1絶縁層4と、第1絶縁層4上に積層された第2絶縁層5とを有している。絶縁層3の厚みは、例えば5μm以上50μm以下、望ましくは8μm以上20μm以下に設定されている。
The
第1絶縁層4は、配線基板の製造時に表層の一部が除去されて、絶縁層3の表面を粗化する役割を担う場合がある。第1絶縁層4は、例えば層状である。第1絶縁層4の厚みは、例えば1μm以上15μm以下に設定されている。
The first insulating
第1絶縁層4は、図2に示すように、複数の無機絶縁粒子6および第1樹脂部8によって形成されている。具体的に、複数の無機絶縁粒子6が粒子形状を保持したまま互いの一部で結合(接触も含む概念)することによって、第1絶縁層4の主要部である骨格が形成されている。複数の無機絶縁粒子6が粒子形状を保持したまま互いの一部で結合しているため、複数の無機絶縁粒子6同士の間には間隙7が存在している。そして、間隙7には、樹脂が配置されて、第1樹脂部8を形成している。
As shown in FIG. 2, the first
第1絶縁層4の無機絶縁粒子6の一部は、シート部材2に接した接触部9を有しているものがある。また、複数の無機絶縁粒子6は粒子形状を保持したまま互いの一部で結合しているため、間隙7は第1絶縁層4の両主面にわたって貫通した開気孔となっている。そして、間隙7に配置された第1樹脂部8は、単に間隙7内に配されているだけでなく、シート部材2に接している。言い換えれば、第1樹脂部8は、複数の無機絶縁粒子6同士の間に配され、かつ、接触部9以外の部分で、複数の無機絶縁粒子6の表面とシート部材2の一主面に接している。これによって、シート部材2を剥離すると接触部9を有していた無機絶縁粒子6が露出する。その結果、無機絶縁粒子6を溶かすことによって絶縁層3の表面を粗化できるため、無機絶縁粒子6の大きさを制御することによって、粗化処理時の絶縁層3の表面の凹部の大きさを制御することができる。したがって、粗化処理で形成される絶縁層3表面の凹部を小さく形成しやすくすることができ、例えば微細な配線形成を容易にすることができる。
Some of the
また、配線基板を作製する前の絶縁シート1の段階において、シート部材2に第1樹脂部8を接触させることによって、シート部材2と絶縁層3との接着強度を向上させることができる。その結果、シート部材2から絶縁層3が剥離することを低減し、絶縁シート1の取り扱いを容易にすることができる。
In addition, the adhesive strength between the
また、第1絶縁層4は、複数の無機絶縁粒子6同士が結合しているため、単に樹脂中に複数の無機絶縁粒子6が分散されている場合と比較して、第1絶縁層4の剛性を向上させることができる。その結果、第1絶縁層4を含む絶縁層3の変形を低減することができるため、例えばシート部材2を剥がす際に、絶縁層3が歪むことを低減することができる。
Moreover, since the 1st insulating
また、シート部材2に複数の凹部10が形成されている場合、凹部10の内面に、無機絶縁粒子6が接触していてもよい。その結果、配線基板の形成時において、絶縁層3に凹部10に対応した凸部と、その凸部の表面に微細な複数の凹部を形成することができ、絶縁層3と配線、または絶縁層3とこの絶縁層3に積層される他の絶縁層3との接着強度を向上させることができる。
Moreover, when the some recessed
また、無機絶縁粒子6は、シート部材2の凹部10の開口部よりも粒子径が小さい第1
無機絶縁粒子11と、シート部材2の凹部10の開口部よりも粒子径が大きい第2無機絶縁粒子12とを含んでいてもよい。これによって、第1無機絶縁粒子11は、凹部10内に入り込むことができ、第2無機絶縁粒子12は、凹部10内に入り込まないことになる。その結果、第1無機絶縁粒子11によって、絶縁層3の粗化に寄与するとともに、第2無機絶縁粒子12によって絶縁層3の剛性等を向上させることができる。
The inorganic
The inorganic
第1無機絶縁粒子11の粒子径は、5nm以上80nm以下に設定されている。第2無機絶縁粒子12の粒子径は、0.1μm以上5μm以下に設定されている。無機絶縁粒子6(第1無機絶縁粒子11および第2無機絶縁粒子12)の粒子径は、例えば、まず第1絶縁層4の断面を透過型電子顕微鏡(TEM)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、拡大した断面にて各粒子の最大径を測定することによって算出される。
The particle diameter of the first inorganic insulating
第1無機絶縁粒子11は、例えば、複数の無機絶縁粒子6中に10体積%以上40体積%以下含まれており、第2無機絶縁粒子12は、例えば複数の無機絶縁粒子6中に60体積%以上90体積%以下含まれてもよい。上記の通り、複数の無機絶縁粒子6の粒度分布を設定すれば、第1絶縁層4の間隙7が小さくなりすぎることを抑制して、後述する第2絶縁層5の樹脂をシート部2に接触させるまで入り込ませやすくすることができる。また、さらに望ましくは、第1無機絶縁粒子11の粒子径が8nm以上70nm以下に設定され、複数の無機絶縁粒子6中に15体積%以上30体積%以下含まれており、第2無機絶縁粒子12の粒子径が0.15μm以上2μm以下に設定され、複数の無機絶縁粒子6中に70体積%以上85体積%以下含まれているとよい。
For example, the first inorganic insulating
無機絶縁粒子6は、第1絶縁層4の主要部(骨格)を形成している。無機絶縁粒子6の形状は、例えば球状である。無機絶縁粒子6は、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタニウム、酸化マグネシウムまたは酸化ジルコニウム等の無機絶縁材料からなる。また、無機絶縁粒子6は単一の材料からなってもよいし、複数種類の材料からなってもよい。なお、無機絶縁粒子6は、熱膨張率が例えば0.6ppm/℃以上12ppm/℃以下である材料からなる。また、無機絶縁粒子6は、ヤング率が例えば10GPa以上300GPa以下である材料からなる。また、複数の無機絶縁粒子6の第1絶縁層4に対する含有率は、例えば70体積%以上に設定され、望ましくは75体積%以上に設定されている。
The inorganic
第1樹脂部8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、ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂またはポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂等からなり、また、第1樹脂部8は、熱膨張率が例えば30ppm/℃以上60ppm/℃以下である材料からなる。また、第1樹脂部8、ヤング率が例えば2GPa以上10GPa以下である材料からなる。第1樹脂部8は、絶縁シート1において未硬化あるいは半硬化状態である。 The first resin portion 8 is made of, for example, a thermosetting resin such as an epoxy resin, a bismaleimide triazine resin, a cyanate resin, a polyphenylene ether resin, a wholly aromatic polyamide resin, or a polyimide resin, and the first resin portion 8 is For example, it is made of a material having a thermal expansion coefficient of 30 ppm / ° C. or more and 60 ppm / ° C. or less. The first resin portion 8 is made of a material having a Young's modulus of, for example, 2 GPa or more and 10 GPa or less. The first resin portion 8 is uncured or semi-cured in the insulating sheet 1.
第2絶縁層5は、配線基板の製造時に、絶縁層3と配線、または絶縁層3とこの絶縁層3に積層される他の絶縁層3とを接着するものである。第2絶縁層5は、図2(c)に示すように、第2樹脂部13および第2樹脂部13の樹脂内に配されている無機充填材35を有している。
The second
第2絶縁層5の厚みは、第1絶縁層4の厚みよりも小さくてもよい。これにより、第2絶縁層5の熱膨張の影響が小さくなり、第1絶縁層4は、第2絶縁層5の熱膨張量を効果的に低減させることができる。なお、第2絶縁層5の厚みは、例えば1μm以上40μm以下に設定されている。
The thickness of the second insulating
第2絶縁層5の第2樹脂部13は、第1絶縁層4の第1樹脂部8と接触していてもよい。その結果、第2絶縁層5と第1絶縁層4との接着強度を向上させることができ、例えば第1絶縁層4と第2絶縁層5の熱膨張率の違いによる剥離を低減することができる。
The
また、第2絶縁層5の第2樹脂部13は、第1絶縁層4の第1樹脂部8と一体的に形成されてもよい。すなわち、第2絶縁層5を形成する樹脂が、第1絶縁層4の間隙7に入り込んで、第1樹脂部8を形成してもよい。その結果、第2絶縁層5と第1絶縁層4との剥離を効果的に低減することができる。
The
第2樹脂部13は、主に第2絶縁層5を構成するものである。第2樹脂部13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、ポリフェニレンエーテル樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂またはポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂等からなる。また、第2樹脂部13は、熱膨張率が例えば30ppm/℃以上60ppm/℃以下である材料からなる。また、第2樹脂部13は、ヤング率が例えば2GPa以上10GPa以下である材料からなる。第2樹脂部13は、絶縁シート1において未硬化状態あるいは半硬化状態である。
The
無機充填材35は、第2絶縁層5の強度を向上させるものである。無機充填材35の形状は、例えば球状である。無機充填材35の粒子径は、第2無機絶縁粒子12の粒子径以上であってもよい。無機充填材35の粒子径は、例えば0.1μm以上5μm以下に設定される。また、第2絶縁層5に対する無機充填材35の含有率は、第1絶縁層4に対する無機絶縁粒子6の含有率よりも小さくてもよい。無機充填材の第2絶縁層5に対する含有率は、例えば60体積%以下に設定されている。
The inorganic filler 35 improves the strength of the second insulating
そして、第1絶縁層4中の第1無機絶縁粒子11の表面および第2無機絶縁粒子12の表面は、図3に示すように、カップリング処理されており、第1無機絶縁粒子11の表面および第2無機絶縁粒子12の表面に同じ官能基が存在している。官能基は、第1、第2無機絶縁粒子11、12の表面に化学的に結合し存在していることが望ましい。これにより、第1無機絶縁粒子11および第2無機絶縁粒子12の官能基同士が結合し、もしくは絡み合うことによって、第1無機絶縁粒子11同士、第2無機絶縁粒子12同士、並びに第1無機絶縁粒子11と第2無機絶縁粒子12とが強固に結合して、強固な骨格を形成できる。
And the surface of the 1st inorganic insulating
官能基としては、水酸基またはオキサン基以外であり、例えば、炭化水素基、メタクリル基、アクリル基等があり、いわゆる有機官能基である。 The functional group is other than a hydroxyl group or an oxane group, for example, a hydrocarbon group, a methacryl group, an acryl group, or the like, which is a so-called organic functional group.
このようなカップリング処理としては、例えばシラン系カップリング処理やチタネート系カップリング処理等を用いることができる。 As such a coupling treatment, for example, a silane coupling treatment or a titanate coupling treatment can be used.
特に、過剰のカップリング剤を用いてカップリング処理することにより、第1、第2無機絶縁粒子11、12の表面に、同じ官能基を存在させることができるとともに、過剰分のカップリング剤が第1、第2無機絶縁粒子11、12の間に遊離した状態で存在し、骨格(間隙7)中に樹脂を圧入する際に樹脂中に分散し、間隙7の第1樹脂部8中に、第1、第2無機絶縁粒子11、12の表面に付着した官能基と同じ官能基を含むカップリング剤が存在することになる。これにより、第1樹脂部8に分散した同じ官能基を含むカップリング剤を介して、第1無機絶縁粒子11および第2無機絶縁粒子12を結合させ、或いはカップリング剤同士が絡み合うことにより、第1無機絶縁粒子11同士、第2無機絶縁粒子12同士、並びに第1無機絶縁粒子11と第2無機絶縁粒子12とをさらに強固に結合させ、さらに強固な三次元網目構造の骨格を形成できる。後述する分散剤についても第1、第2無機絶縁粒子11、12の表面のみならず、第1、第2無機絶縁粒子11、12
間に分散していることが望ましい。
In particular, by performing a coupling treatment using an excess coupling agent, the same functional group can be present on the surfaces of the first and second inorganic insulating
It is desirable to be distributed between them.
なお、第1樹脂部8中に官能基を存在させるには、過剰のカップリング剤を用いて無機絶縁粒子6を処理する以外に、第1樹脂部8を構成する樹脂中に、予めカップリング剤を添加しても良い。
In addition, in order to make a functional group exist in the 1st resin part 8, in addition to processing the
同じ官能基が、第1、第2無機絶縁粒子11、12の表面に存在しているか否か、また、第1、第2無機絶縁粒子11、12の表面に存在している官能基と同じ官能基を有するカップリング剤が第1樹脂部8中に存在しているかは、FT−IR(フーリエ変換赤外分光)、MMR(核磁器共鳴)、各種滴定により確認できる。
Whether or not the same functional group is present on the surfaces of the first and second inorganic insulating
なお、上記形態ではカップリング剤による官能基について説明したが、分散剤による官能基であっても良く、さらには、カップリング剤と分散剤による官能基であっても良いことは勿論である。また、カップリング剤による官能基と分散剤による官能基とは異なる官能基であっても良い。 In addition, although the functional group by a coupling agent was demonstrated in the said form, the functional group by a dispersing agent may be sufficient, and of course, the functional group by a coupling agent and a dispersing agent may be sufficient. Moreover, the functional group by a coupling agent and the functional group by a dispersing agent may be different functional groups.
次に、上述した絶縁シート1を用いて製造された配線基板14を、図4を参照しつつ詳細に説明する。図4は、配線基板を上下方向に切断した断面を模式的に示している。
Next, the
配線基板14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等の電子機器に使用されるものである。配線基板14は、例えばビルドアップ多層配線基板であって、図4に示すように、コア基板15とコア基板15の上下に形成された一対の配線層16とを備えている。
The
コア基板15は、配線基板14の剛性を高めつつ一対の配線層16間の導通を図るものである。コア基板15は、樹脂基体17と、樹脂基体17を上下方向に貫通して形成されている筒状のスルーホール導体18と、スルーホール導体18に取り囲まれた領域に配された柱状の絶縁体19とを含んでいる。
The
樹脂基体17は、コア基板15の剛性を高めるものである。この樹脂基体17は、例えば樹脂と、この樹脂に被覆された基材および無機絶縁フィラーとを含んでいる。
The
樹脂基体17に含まれた樹脂は、樹脂基体17の主要部を形成するものである。この樹脂は、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からなる。
The resin contained in the
樹脂基体17に含まれた基材は、樹脂基体17を高剛性化および低熱膨張化するものである。この基材は、繊維によって構成された織布もしくは不織布または繊維を一方向に配列したものからなる。また、この繊維は、例えばガラス繊維または樹脂繊維等からなる。
The base material contained in the
樹脂基体17に含まれた無機絶縁フィラーは、樹脂基体17を高剛性化および低熱膨張化するものである。この無機絶縁フィラーは、例えば酸化珪素、酸化アルミニウム、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の無機絶縁材料からなる複数の粒子により構成されている。
The inorganic insulating filler contained in the
スルーホール導体18は、コア基板15の上下の配線層16を電気的に接続するものである。このスルーホール導体18は、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からなる。
The through-
絶縁体19は、後述するビア導体20の支持面を形成するものである。この絶縁体19は、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からなる。
The
一方、コア基板15の上下には、上述した如く、一対の配線層16が形成されている。配線層16は、厚み方向に沿ったビア孔が形成された絶縁層3と、樹脂基体17上または絶縁層3上に部分的に形成された配線21と、ビア孔内に形成されたビア導体20とを含んでいる。
On the other hand, a pair of wiring layers 16 are formed above and below the
絶縁層3は、コア基板15側に位置している第2絶縁層5と、第2絶縁層5上に積層されている第1絶縁層4とを含んでいる。なお、第1絶縁層4および第2絶縁層5は、上述した絶縁シート1が備えていたものである。また、絶縁シート1上では第1絶縁層4の第1樹脂部8および第2絶縁層5の第2樹脂部13は未硬化であったが、配線基板14では、第1樹脂部8および第2樹脂部13は硬化している。
The insulating
第2絶縁層5は、配線21の側面および上面に接着しつつ、樹脂基体17と絶縁層3とを接着、または積層された絶縁層3同士を接着するものである。第1絶縁層4は、絶縁層3の主要部をなし、厚み方向に沿って離れて配された配線21同士の絶縁部材として機能するものである。第1絶縁層4は、樹脂材料と比較して低熱膨張率および高剛性であるから、絶縁層3の平面方向への熱膨張率を低減することができる。したがって、配線基板14と配線基板14上に実装される電子部品(図示せず)との平面方向への熱膨張率の差を低減し、ひいては配線基板14の反りを低減することができる。
The second
配線21は、平面方向または厚み方向に沿って互いに離れて配されており、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る。この配線21は、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からなる。配線21の厚みは、例えば3μm以上20μm以下に設定されている。配線21の熱膨張率は、例えば14ppm/℃以上18ppm/℃以下に設定されている。配線21のL/S(ライン/スペース)は、例えば3/3μm以上20/20μm以下に設定されている。
The
ビア導体20は、厚み方向に互いに離れて配された配線21同士を電気的に接続するものであり、コア基板15に向って幅狭となる柱状に形成されている。ビア導体20は、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からなる。また、ビア導体20は、熱膨張率が例えば14ppm/℃以上18ppm/℃以下に設定されている。
The via
本発明の実施形態に係る絶縁シート1を用いた配線基板14の製造方法について、図5〜図7を参照しつつ説明する。配線基板の製造方法は、主に準備工程、積層工程、露出工程、粗化工程および配線形成工程を有している。なお、本発明は、以下の実施形態に限られるものではなく、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。なお、図5〜図7は、本発明の一実施形態に係る絶縁シートを使用して製造する配線基板の製造方法の一工程を示した断面図である。
The manufacturing method of the
(1)まず、絶縁シート1を準備する。絶縁シート1は、以下の工程(2)〜(4)を経て準備される。 (1) First, the insulating sheet 1 is prepared. The insulating sheet 1 is prepared through the following steps (2) to (4).
(2)複数の無機絶縁粒子6、および水あるいは有機溶剤、適切な分散剤を準備し、秤量、混合し、無機絶縁粒子6を含有したスラリーを作製する。複数の無機絶縁粒子6であ
る第1、第2無機絶縁粒子11、12はカップリング処理され、その表面に同じ官能基を有している。前記スラリーは、例えば無機絶縁粒子6を10体積%以上60体積%以下含み、水あるいは有機溶剤および分散剤をその合量で40%体積以上90体積%以下含む。前記有機溶剤には、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、ジメチルアセトアミドまたはこれらから選択された2種以上の混合物を含んだ有機溶剤を使用することができる。
(2) A plurality of inorganic
分散剤としては、カチオン系、アニオン系、ノニオン系等の公知の分散剤が例として挙げられる。 Examples of the dispersant include known dispersants such as cationic, anionic and nonionic.
(3)シート部材2を、例えば樹脂を押出成形等によってシート状に成形することによって形成する。シート部材2に凹部10を形成するには、シート部材2が銅箔の場合には、銅箔をメッキで形成する際の条件を制御することにより、シート部材2が樹脂の場合には、過マンガン酸カリウムまたは過マンガン酸ナトリウム等の水溶液で溶解させることにより形成できる。
(3) The
次いで、樹脂材料からなるシート部材2上に直接前記スラリーをシート状に成形(塗布)する。成形方法としては、既存の成形方法、例えばドクターブレード法、ディスペンサー法、バーコーター法、ダイコーター法またはグラビア印刷法等を用いて行い、水あるいは溶剤を乾燥除去することにより行い、第1絶縁層4の骨格を形成することができる。
Next, the slurry is directly formed (coated) into a sheet shape on the
(4)第2絶縁層5を、第1絶縁層4の骨格上に形成する。具体的には、まず、溶剤、無機充填材および未硬化の樹脂の混合物を第1絶縁層4の骨格の主面に塗布する。次いで、第1絶縁層4の主面に塗布された混合物を乾燥させて混合物から溶剤を蒸発させることによって、第2絶縁層5を形成する。混合物の塗布は、既存の成形方法、例えばドクターブレード法、ディスペンサー法、バーコーター法、ダイコーター法またはグラビア印刷法等を用いて行なうことができる。
(4) The second
第2絶縁層5の一部(第2樹脂部13の一部)を第1絶縁層4の骨格の間隙7に入り込ませて第1樹脂部8を形成する。具体的には、シート部材2、第1絶縁層4の骨格および第2絶縁層5を上下方向に加熱加圧することによって、第1絶縁層4の間隙7に第2絶縁層5(第2樹脂部13)の一部を入り込ませる。シート部材2等の加熱温度は、例えば60℃以上160℃以下に設定される。シート部材2等の加圧圧力は、例えば0.1MPa以上2MPa以下に設定される。シート部材2等の加熱加圧時間は、例えば0.5分以上10分以下に設定される。第2絶縁層5の樹脂材料の上記加熱時間における溶融粘度は、例えば10000Pa・s以下に設定される。第1絶縁層4の骨格の厚み、シート部材2等の加圧圧力および第2絶縁層5の樹脂材料の溶融粘度を適宜調整することによって、第1絶縁層5の間隙7に入り込んだ樹脂(第1樹脂部8)をシート部材2に接触させることができる。
A part of the second insulating layer 5 (a part of the second resin part 13) enters the gap 7 of the skeleton of the first insulating
あるいは、第2絶縁層5をシート部材2と同様のキャリアフィルム上に、前述の溶剤、無機充填材および未硬化の樹脂の混合物を、前述と同様の既存の成形方法によりシート状に成形したものを準備し、第2絶縁層5の一部(第2樹脂部13の一部)上に載置し、前述と同様の方法で加熱加圧することによっても、第1絶縁層4の間隙7に第2絶縁層5(第2樹脂部13)の一部を入り込ませることが可能である。
Alternatively, the second insulating
以上のようにして、シート部材2、第1絶縁層4および第2絶縁層5を備える絶縁シート1を作製する。
As described above, the insulating sheet 1 including the
(5)コア基板15(基板)を作製する。コア基板15の作製には、まず、例えば金属箔上に複数の樹脂層が積層された樹脂基体17を形成する。次いで、例えばドリル加工やレーザー加工等によって樹脂基体17にスルーホールを形成した後、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筒状のスルーホール導体18を形成する。次いで、スルーホール導体18に取り囲まれた領域に樹脂材料を充填することによって絶縁体19を形成し、導電材料を絶縁体19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またはエッチング等により、金属箔をパターニングして配線21を形成する。
(5) The core substrate 15 (substrate) is produced. For production of the
以上のようにして、コア基板15を準備する。
The
(6)図5に示すように、絶縁シート1をコア基板15上に積層する。具体的には絶縁シート1の積層は、絶縁シート1の第2絶縁層5がコア基板15に接触するように行なう。
(6) As shown in FIG. 5, the insulating sheet 1 is laminated on the
(7)第1樹脂部8および第2樹脂部13を熱硬化させる。具体的には、絶縁シート1およびコア基板15を、第1樹脂部8および第2樹脂部13の熱硬化開始温度以上加熱することによって、絶縁シート1中の未硬化状態の第1樹脂部8および第2樹脂部13を熱硬化させる。絶縁シート1等の加熱温度は、例えば80℃以上180℃以下に設定される。
(7) The first resin portion 8 and the
(8)シート部材2をコア基板15に積層した絶縁シート1から除去する。シート部材2の除去は、例えば機械的に引き剥がすことによって行なう。シート部材2を剥がすことによって、図6に示すように、シート部材2に積層されていた第1絶縁層4が表面に露出する。
(8) The
(9)図7に示すように、第1絶縁層4の表面から第1絶縁層4および第2絶縁層5を厚み方向に貫通する貫通穴を形成する。貫通穴の形成は、例えばYAGレーザー装置または炭酸ガスレーザー装置を用いて第1絶縁層4の上面にレーザー光を照射することによって行なう。
(9) As shown in FIG. 7, a through-hole penetrating the first insulating
(10)第1絶縁層4の表層の一部(無機絶縁粒子6の一部)を除去する。第1絶縁層4の一部の表面を除去することによって、絶縁層3の表面を粗化することができる。第1絶縁層4の一部の表面の除去は、例えば無機絶縁粒子6が酸化珪素からなる場合であれば、無機絶縁粒子6を溶かす強アルカリ性の水溶液によって行なう。第1絶縁層4の一部の表面の除去と同時に、貫通穴の表面処理を行う。強アルカリ性の水溶液としては、例えば過マンガン酸カリウムまたは過マンガン酸ナトリウム等の水溶液である。なお、第1絶縁層4の無機絶縁粒子6の一部が除去される一方で、第2絶縁層5は残存させることから、第2絶縁層5は上記水溶液には溶けにくい材料で形成する。なお、このとき、無機絶縁粒子6を複数の材料から形成することによって、粗化の度合いを調整することができる。また、複数の無機絶縁粒子6中に、例えば、酸化アルミニウム等の異なる単一の材料からなる無機絶縁粒子6を混ぜることによっても粗化の度合いを調整することができる。
(10) A part of the surface layer of the first insulating layer 4 (a part of the inorganic insulating particles 6) is removed. By removing a part of the surface of the first insulating
(11)貫通穴にビア導体20を形成する。ビア導体20は、例えば無電解めっき、蒸着法、CVD法またはスパッタリング法を用いて、貫通穴内に導電材料を埋めることによって形成される。
(11) The via
(12)表面が粗化された第1絶縁層4の粗化面に配線21を形成する。具体的には、まず、例えば無電解めっき法等を用いて第1絶縁層4上に導電材料を被着させる。次いで
、例えばフォトリソグラフィー技術またはエッチング技術等を用いて第1絶縁層4上に被着した導電材料をパターニングすることにより、第1絶縁層4上に配線21を形成することができる。
(12) The
以上のようにして、図4に示したような、配線基板14を製造する。
As described above, the
なお、上記形態では、樹脂材料からなるシート部材2の表面に直接第1絶縁層4を形成したが、シート部材2と第1絶縁層4との間に樹脂層を形成した場合であっても、複数の無機絶縁粒子6同士の結合力を向上できるという本発明の効果を有する。
In the above embodiment, the first insulating
また、上記形態では、樹脂材料からなるシート部材2を用い、このシート部材2を剥離して別途配線21を形成した場合について説明したが、本発明は、金属材料(銅箔)からなるシート部材2を用い、このシート部材2の一部をエッチング等によって除去し、シート部材2自体を配線21とする場合であっても、複数の無機絶縁粒子6同士の結合力を向上できるという本発明の効果を有することは勿論である。
In the above embodiment, the
銅箔からなるシート部材2を用いる場合の絶縁シート、配線基板について説明する。先ず、シート部材2の表面に、第1絶縁層4の骨格を形成するための上記スラリーを塗布し、この第1絶縁層4の骨格の上に、第2絶縁層5を構成する樹脂を塗布し、この樹脂の一部を第1絶縁層4の骨格の間隙7に入り込ませるとともに、第1絶縁層4上に第2絶縁層5を形成して、絶縁シートを作製する。
The insulating sheet and wiring board when using the
この場合、無機絶縁粒子6の表面に、同じ官能基を存在させることができるとともに、官能基を無機絶縁粒子6の間に遊離した状態で存在させ、無機絶縁粒子6とシート部材2とを結合させることにより、第1絶縁層4の第1無機絶縁粒子11とシート部材2の接合強度を向上できる。
In this case, the same functional group can be present on the surface of the inorganic insulating
そして、この絶縁シートを、絶縁シートの第2絶縁層5がコア基板15に接触するように積層する。この後、シート部材2の表面からシート部材2、第1絶縁層4および第2絶縁層5を厚み方向に貫通する貫通穴を形成し、貫通穴の表面処理を行う、例えば無機絶縁粒子6が酸化珪素からなる場合であれば、無機絶縁粒子6を溶かす強アルカリ性の水溶液によって行なう。
Then, this insulating sheet is laminated so that the second insulating
この後、貫通穴にビア導体20を形成し、銅箔からなるシート部材2を、例えばフォトリソグラフィー技術を用いてエッチング加工することにより、第1絶縁層4上に配線層21を形成する。
Thereafter, the via
なお、絶縁層3の表面を粗化する場合には、シート部材2の一部をエッチングして除去して露出した第1絶縁層4の表層の一部(無機絶縁粒子6の一部)を除去し、絶縁層3の表面を粗化することができる。第1絶縁層4の一部の表面の除去は、例えば無機絶縁粒子6が酸化珪素からなる場合であれば、無機絶縁粒子6を溶かす強アルカリ性の水溶液によって行なう。次に、絶縁層3を複数層形成すべく、表面が粗化された第1絶縁層4の粗化面、および配線層21の表面に、さらに、絶縁シート1の未硬化の第2絶縁層5を積層し、絶縁層3を複数層形成する。第1絶縁層4の粗化面に、未硬化の第2絶縁層5がアンカー効果により、強固に接合できる。
When the surface of the insulating
なお、銅箔からなるシート部材2を用いる場合に、シート部材2の表面に樹脂層を形成した後、第1絶縁層4を形成する場合には、シート部材2と第1絶縁層との接合強度を向上できる。
In addition, when using the
このようにして形成された配線基板14の上面に電子部品を配置し、配線21にバンプや半田等の接合部材を介して電子部品を実装することによって、実装構造体を作製する。
An electronic component is arranged on the upper surface of the
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、組合せ等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes, improvements, combinations, and the like can be made without departing from the spirit of the present invention.
上述した本発明の実施形態は、シート部材2が樹脂材料からなる場合には、絶縁層3を1層のみ積層した構成を、シート部材2が銅箔からなる場合には、絶縁層3を2層積層した構成を例に説明したが、絶縁層3は何層積層しても構わない。
In the embodiment of the present invention described above, when the
また、上述した本発明の実施形態は、第1樹脂部8と第2樹脂部13を一体的に形成する例を説明したが、第1樹脂部8と第2樹脂部13は別々に形成しても構わない。この場合、第1樹脂部8を間隙7に配した後に、第2絶縁層5(第2樹脂部)を形成することになる。
Moreover, although embodiment of this invention mentioned above demonstrated the example which forms the 1st resin part 8 and the
また、上述した本発明の実施形態は、絶縁シート1を用いてビルドアップ多層配線基板を製造した構成を例に説明したが、絶縁シート1を用いて製造する配線基板は他のものでも構わない。他の配線基板としては、例えばインターポーザー基板、コアレス基板または単層基板が挙げられる。ここで、インターポーザー基板とは、1層の絶縁層3と、絶縁層3を貫通する貫通導体と、絶縁層3上に配され、貫通導体に電気的に接続する配線21とを備えている配線基板である。また、コアレス基板とは、絶縁層3と、絶縁層3を貫通するビア導体20と、絶縁層3上に配され、ビア導体20に電気的に接続する配線21とを備え、絶縁層3と配線21とが交互に複数積層されてなるものであって、コア基板15を有していない配線基板である。
Moreover, although embodiment of this invention mentioned above demonstrated the structure which manufactured the buildup multilayer wiring board using the insulating sheet 1 as an example, the wiring board manufactured using the insulating sheet 1 may be another. . Examples of the other wiring substrate include an interposer substrate, a coreless substrate, and a single layer substrate. Here, the interposer substrate includes one insulating
また、上記実施形態では、第1絶縁層4は、配線基板の製造時に表層の一部が除去されて、絶縁層3の表面を粗化する場合について説明したが、配線基板の製造時に第1絶縁層4の表層の一部を除去しない場合であっても良い。
In the above embodiment, the first insulating
さらに、上記形態では、第1絶縁層4に第1、第2無機絶縁粒子11、12を含む場合について説明したが、第1、第2無機絶縁粒子11、12以外の無機絶縁粒子を含有していても良い。この無機絶縁粒子についてもカップリング処理されていることが望ましい。
Furthermore, although the said form demonstrated the case where the 1st, 2nd inorganic insulating
シート部材として厚さ18μmの銅箔と、表1に示す平均粒径とシランカップリング処理を施すことにより粒子表面に表1に示す官能基を導入した第1、2無機絶縁粒子を準備した。この後、表1に示す組成で第1、2無機絶縁粒子と、溶剤としてMEK(メチルエチルケトン)とを混合しスラリーを作製した。 As the sheet member, first and second inorganic insulating particles having a functional surface shown in Table 1 introduced on the particle surface were prepared by applying a copper foil having a thickness of 18 μm and an average particle size shown in Table 1 and a silane coupling treatment. Thereafter, the first and second inorganic insulating particles having the composition shown in Table 1 and MEK (methyl ethyl ketone) as a solvent were mixed to prepare a slurry.
このスラリーを、シート部材の表面にドクターブレード法を用いて厚み5μmとなるように成形乾燥し、第1絶縁層の骨格を作製した。なお、試料No.6は、樹脂材料からなるシート部材を用いた。第1絶縁層は、粒径が5〜80nmの第1無機絶縁粒子と、粒径が0.1〜5μmの第2無機絶縁粒子を有しており、第1無機絶縁粒子と第2無機絶縁粒子の表面には、表1に示す官能基を有していた。 This slurry was shaped and dried on the surface of the sheet member using a doctor blade method so as to have a thickness of 5 μm, and a skeleton of the first insulating layer was produced. Sample No. No. 6 used a sheet member made of a resin material. The first insulating layer includes first inorganic insulating particles having a particle diameter of 5 to 80 nm and second inorganic insulating particles having a particle diameter of 0.1 to 5 μm. The first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles The surface of the particles had the functional groups shown in Table 1.
この第1絶縁層の骨格と銅箔とを挟み込むように粘着テープを貼り付け、粘着テープを引き剥がすときのピール強度をオートグラフにて測定した。粘着テープは、第1絶縁層の骨格側の粘着テープが、骨格を構成する無機絶縁粒子の一部をもっていくように剥離した。結果を表1に示す。 An adhesive tape was applied so as to sandwich the skeleton of the first insulating layer and the copper foil, and the peel strength when the adhesive tape was peeled off was measured with an autograph. The pressure-sensitive adhesive tape was peeled off so that the pressure-sensitive adhesive tape on the skeleton side of the first insulating layer carried a part of the inorganic insulating particles constituting the skeleton. The results are shown in Table 1.
この表1から、第1、2無機絶縁粒子の表面に同じ官能基を有する場合には、第1、2無機絶縁粒子同士の結合力が向上し、第1絶縁層の骨格の強度が大きくなることがわかる。 From Table 1, when the surfaces of the first and second inorganic insulating particles have the same functional group, the bonding strength between the first and second inorganic insulating particles is improved, and the strength of the skeleton of the first insulating layer is increased. I understand that.
シート部材として厚さ18μmの銅箔と、表2に示す平均粒径とシランカップリング処理を施すことにより粒子表面に表2に示す官能基を導入した第1、2無機絶縁粒子を準備した。この後、表2に示す組成で第1、2無機絶縁粒子と、溶剤としてMEK(メチルエチルケトン)と、表2に示す官能基を有する分散剤とを混合しスラリーを作製した。 First and second inorganic insulating particles having a functional group shown in Table 2 introduced on the particle surface by applying a copper foil having a thickness of 18 μm as a sheet member and an average particle size and silane coupling treatment shown in Table 2 were prepared. Thereafter, first and second inorganic insulating particles having the composition shown in Table 2, MEK (methyl ethyl ketone) as a solvent, and a dispersant having a functional group shown in Table 2 were mixed to prepare a slurry.
このスラリーをシート部材の表面にドクターブレード法を用いて厚み5μmとなるように成形乾燥し、第1絶縁層の骨格を作製した。なお、試料No.13は、樹脂材料からなるシート部材を用いた。第1絶縁層は、粒径が5〜80nmの第1無機絶縁粒子と、粒径が0.1〜5μmの第2無機絶縁粒子を有しており、第1無機絶縁粒子と第2無機絶縁粒子の表面には、表2に示すシランカップリング剤と分散剤による官能基を有していた。 This slurry was shaped and dried on the surface of the sheet member using a doctor blade method so as to have a thickness of 5 μm, and a skeleton of the first insulating layer was produced. Sample No. No. 13 used a sheet member made of a resin material. The first insulating layer includes first inorganic insulating particles having a particle diameter of 5 to 80 nm and second inorganic insulating particles having a particle diameter of 0.1 to 5 μm. The first inorganic insulating particles and the second inorganic insulating particles The surface of the particles had functional groups based on the silane coupling agent and dispersant shown in Table 2.
この第1絶縁層の骨格と銅箔とを挟み込むように粘着テープを貼り付け、粘着テープを引き剥がすときのピール強度をオートグラフにて測定した。粘着テープは、第1絶縁層の骨格側の粘着テープが、骨格を構成する無機絶縁粒子の一部をもっていくように剥離した。結果を表2に示す。 An adhesive tape was applied so as to sandwich the skeleton of the first insulating layer and the copper foil, and the peel strength when the adhesive tape was peeled off was measured with an autograph. The pressure-sensitive adhesive tape was peeled off so that the pressure-sensitive adhesive tape on the skeleton side of the first insulating layer carried a part of the inorganic insulating particles constituting the skeleton. The results are shown in Table 2.
この表2から、第1、2無機絶縁粒子の表面に同じ官能基を有する場合には、第1、2無機絶縁粒子同士の結合力が向上し、第1絶縁層の骨格の強度が大きくなることがわかる。さらに、シランカップリング剤と分散剤による官能基を有する場合には、シランカップリング剤による官能基を有する実施例1の場合よりも、第1絶縁層の骨格の強度が大きくなることがわかる。 From Table 2, when the surfaces of the first and second inorganic insulating particles have the same functional group, the bonding strength between the first and second inorganic insulating particles is improved, and the strength of the skeleton of the first insulating layer is increased. I understand that. Further, it can be seen that the strength of the skeleton of the first insulating layer is greater in the case of having the functional group by the silane coupling agent and the dispersant than in the case of Example 1 having the functional group by the silane coupling agent.
1 絶縁シート
2 シート部材
3 絶縁層
4 第1絶縁層
5 第2絶縁層
6 無機絶縁粒子
7 間隙
8 第1樹脂部
11 第1無機絶縁粒子
12 第2無機絶縁粒子
13 第2樹脂部
14 配線基板
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