JP4689375B2 - 積層基板および該積層基板を有する電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、コア層とこれに積層されたビルドアップ層とを有する積層基板（以下、「ビルドアップ基板」という）に関する。

従来、電子機器の小型化及び軽量化の要請に応えるために、ビルドアップ基板は、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デジタルカメラ、サーバー、携帯電話などに使用されている。ビルドアップ基板は、両面プリント基板又は多層プリント基板をコア（芯材）とし、その両面又は片面にマイクロビア技術によって層間接続されたビルドアップ層（絶縁層と配線層とを積層した層）を積層して製造される（特許文献１参照）。

ところで、ビルドアップ基板のように積層タイプの電子部品においては、接合される複数層間での熱膨張率の差に起因した、層境界部の剥離や割れ（クラック）、および該電子部品の反りが問題となる。

本出願人は、ビルドアップ基板において、各層の熱膨張率、厚さ、縦弾性係数等をコントロールすることで、ビルドアップ基板の反りや層間の剥離等を防止できるようにする技術を提案している。

また、特許文献２には、ビルドアップ基板において、コア層の表面に形成された絶縁層の形成面内に、導電パターンの周囲を囲む閉曲線状パターンを形成することで、絶縁層における導電パターンとの境界部での割れを防止する技術が提案されている。

さらに、特許文献３には、半導体積層モジュールにおいて、基板と半導体チップとを接合する接着剤と、該基板および半導体体チップからなる単体モジュール同士を積層接合する接着剤とを異ならせることにより、単体パッケージ間の剥離や積層モジュールの反り等を防止する技術が開示されている。

なお、特許文献４には、積層タイプの電子部品ではないが、基板に表面実装されるチップ型サーミスタにおいて、基板や該基板上の電極およびはんだ間での熱膨張率の差により生じた応力が、該サーミスタの外部電極を介してサーミスタ素体に作用し、該サーミスタ素体にクラックを生じさせることを防止する技術が開示されている。この技術は、サーミスタ素体と外部電極との間に導電性の樹脂層を形成し、サーミスタ素体に作用する応力を緩和するというものである。
特開２００３−２１８５１９号公報（段落００２０〜００２８、図１等） 特開平１１−１１２１１４号公報（段落００１１〜００２２、図１等） 特開２００３−７９６２号公報（段落０００８〜０００９、図１〜３等） 特開平１０−１４４５０４号公報（段落００２７〜００４０、図１〜３等）

ところで、ビルドアップ基板に対しては、製品として出荷される前に、温度サイクル試験が行われる。温度サイクル試験は、例えば−６５℃での冷却と１５０℃での加熱とを所定回数繰り返した後でも正常な動作が維持されるか否かを試験するものである。

しかしながら、このような温度サイクル試験によって急激な温度変化が加えられると、図１７に示すように、コア層３１０とビルドアップ層３２０との間の熱膨張率の差、つまりは収縮量又は膨張量の差に起因して、コア層３１０にその面内方向への剪断応力Ｆが作用する。この剪断応力Ｆは、主としてコア層３１０の外周端部（面内方向の最も外側の部分、特にコーナー部）に集中し、コア層３１０にクラック３３０を生じさせる場合がある。特に、コア層３１０に、ビルドアップ層３２０に対して著しく熱膨張率が小さいカーボン系材料（例えば、ＣＦＲＰ）やシリコン系材料が使用された場合には、剪断応力がコア層３１０の破壊強度を超える場合が多く、クラックが発生し易くなる。

なお、コア層３１０とビルドアップ層３２０はエポキシ接着剤により接合されており、この接着剤は接合部に発生する応力の緩和作用を有する。しかし、前述したコア層３１０に対する剪断応力の緩和作用をほとんど持たない。

また、前述した本出願人の提案技術や特許文献２〜４に開示された技術によっても、このような剪断応力によるコア層のクラックまで防止することは難しい。

本発明は、ビルドアップ基板（積層基板）において、コア層とビルドアップ層との熱膨張率差に起因する剪断応力によるコア層でのクラック発生を回避できるようにすることを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての積層基板は、コア層と、絶縁部および配線部を有し、コア層に対して積層され、コア層に電気的に接続されたビルドアップ層とを有する積層基板であって、少なくともコア層の外周端面に、該コア層とは異なる層である端面層が設けられており、コア層の外周端面がビルドアップ層の外周端面よりも内側に配置されており、端面層がコア層の外周端面に形成されていることを特徴とする。端面層は、コア層に対して異なる材料又は熱膨張率が異なる材料で形成するとよい。

これにより、ビルトアップ層とコア層との熱膨張率の差に起因して発生した剪断応力は、コア層の外周端面に設けられた端面層に主に集中して作用する。このため、端面層は、コア層に作用する剪断応力を緩和する機能を有する。したがって、温度サイクル試験等において発生した剪断応力によるコア層のクラックを効果的に防止することができる。

ここで、ビルドアップ層は、コア層の表側に積層される第１のビルドアップ層と、コア層の裏側に積層される第２のビルドアップ層とを有し、コア層の外周端面が第１および第２のビルドアップ層の外周端面よりも内側に配置されており、端面層が、コア層の外周端面に、第１および第２のビルドアップ層の間に挟まれるように形成されていてもよい。また、端面層は、樹脂層であってもよい。また、端面層は、コア層の外周全周にわたって形成されてもよい。

また、より効果的にコア層のクラックを防止するために、端面層の熱膨張率を、コア層の熱膨張率より大きく設定する方が好ましい。さらに、端面層の熱膨張率を、ビルドアップ層の熱膨張率以下に設定したり、コア層の熱膨張率よりもビルドアップ層の熱膨張率に近い値に設定することにより、より顕著な応力緩和作用が得られる。

なお、上記積層基板を有することを特徴とする電子機器も、本発明の別の側面を構成する。

本発明によれば、コア層とビルドアップ層との熱膨張率差に起因した剪断応力によるコア層でのクラック発生を回避することができる。したがって、温度変動に対して強い構造を有する積層基板、および該積層基板を有する電子機器を実現することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１である積層基板としてのビルドアップ基板の構造例を示している。ビルドアップ基板１００は、プリント基板として機能するコア層（コア基板ともいう）１１０と、該コア層１１０の両側（表側と裏側）に積層された多層ビルドアップ層１４０とを有する。コア層１１０には、その厚み方向に貫通するスルーホールビア（図１では省略）が形成されており、該スルーホールビアは、両側の多層ビルドアップ層１４０を電気的に接続している。両側の多層ビルドアップ層１４０は、それぞれ絶縁部１５２ｄと配線部としての導電部１５２ａとを有するビルドアップ層が複数積層されて構成されている。各ビルドアップ層の導電部１５２ａ間は導体部１５２ｃによって接続されている。コア層１１０に最も近いビルドアップ層の導電部１５２ａは、コア層１１０の表面および裏面に形成された導電パターン１１７に接続されている。

また、コア層１１０およびビルドアップ層１４０の外周端面、すなわち両層の面内方向（図の左右方向）における外端面には、応力緩和層としての端面層１６０が形成されている。

なお、図１には、ビルドアップ基板１００の断面を示しており、その左右端部に端面層１６０が形成されている様子を示しているが、実際には、その外周全周にわたって端面層１６０が形成されている。

図２には、本実施例のビルドアップ基板の製造工程のフローチャートを示している。まず、ステップ１１００において、コア層を製造する。

コア層１１０は、図３に示すように、カーボンファイバ強化樹脂（ＣＦＲＰ）の板材を加工して製造される。ＣＦＲＰ板１１１は、カーボンファイバ材１１１ａとこれを包容して硬化している樹脂組成物１１１ｂとにより構成されている。

このＣＦＲＰ板１１１の製造においては、まず１枚のカーボンファイバ材１１１ａに対して液状の樹脂組成物を含浸させる。次に、未硬化状態を維持しながら樹脂組成物１１１ｂを乾燥させることによって、カーボンファイバ強化プリプレグを作製する。

次に、このようにして作製したプリプレグを所定枚数積層し、加熱下で積層方向に加圧することによって、これら所定枚数のプリプレグを一体化させる。このようにして、ＣＦＲＰ板１１１を作製する。

カーボンファイバ材１１１ａは、カーボンファイバを束ねたカーボンファイバ糸により織られたカーボンファイバクロスであり、ＣＦＲＰ板１１１（コア層１１０）の面内方向に展延するように配向している。本実施例では、複数枚のカーボンファイバ材が厚み方向に積層されて樹脂組成物１１１ｂにより包容されている。カーボンファイバ材１１１ａとしては、カーボンファイバクロスに代えて、カーボンファイバメッシュまたはカーボンファイバ不織布を採用してもよい。

樹脂組成物１１１ｂとしては、例えば、エポキシ、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリレート、ポリスルホンなどが挙げられる。

なお、樹脂組成物１１１ｂに、無機フィラーを分散させてもよい。これにより、コア層の熱膨張率について、面内方向においても厚み方向においても等方的に低減することができる。

絶縁樹脂部１１２は、カーボンファイバ材１１１ａとスルーホール導電部１１５との間の電気的絶縁を確保するために形成される。絶縁樹脂部１１２を構成するための材料としては、樹脂組成物１１２ｂと同様の樹脂を採用することができる。

このように構成されたコア層１１０は、面内方向に展延しているカーボンファイバ材１１１ａを基材とするため、コア層１１０の面内方向での熱膨張率は小さい。そして、コア層１１０におけるカーボンファイバ材１１１ａの含有率を適宜調節することで、コア層１１０の面内方向での熱膨張率を、例えば、０〜１７ｐｐｍ／℃、好ましくは１０ｐｐｍ／℃に設定することができる。

また、本発明は、上述したＣＦＲＰ板１１１を基材とするコア層を有する場合に限らず、シリコン（Ｓｉ）を基材とするコア層（熱膨張率３ｐｐｍ／℃）を用いる場合にも適用することができる。但し、これらコア層の基材やその熱膨張率は例であり、本発明におけるコア層としての基材および熱膨張率はこれ以外でもよい。

なお、本発明は、後述するビルドアップ層の基材であるガラスエポキシ樹脂（熱膨張率１７〜１８ｐｐｍ／℃）に対してかなり小さな熱膨張率を有する基材をコア層に用いる場合に特に効果を奏する。但し、このことは、本発明を、ガラスエポキシ樹脂を基材としたコア層を用いたビルドアップ基板に適用することを排除する意味ではない。

コア層１１０は、本実施例では、表側又は裏側から見て、矩形又は円形の形状を有し、例えば、表裏４箇所（例えば、矩形形状の角部）に位置決め用の孔を有している。コア層１１０は、コアとスルーホールを含み、コアの両側に積層構造を含んでいてもよいし、積層構造を含まなくてもよい。一般に、かかる積層構造のピッチは、多層ビルドアップ層１４０の層間ピッチよりも大きい。

ここで、コア層１１０の製造工程の詳細について、図４および図５を参照して説明する。ここで、図４は、コア層１１０の製造方法を説明するためのフローチャートであり、図５は、図４の工程の概略断面図である。ここでは、積層構造を有しないコア層１１０の製造方法の例について説明する。

予めＣＦＲＰ板１１１（以下、絶縁性基板１１１という）におけるスルーホール予定位置に、図３に示す貫通孔１１６′がレーザ加工等で形成され、さらに該貫通孔１１６′が絶縁樹脂により塞がれて絶縁樹脂部１１２が形成されているものとする。

図５（ａ）に示すように、絶縁性基板１１１のスルーホール予定位置に、貫通孔１１６′より小さな径の貫通孔１１６をレーザ加工で形成する（ステップ１１０２）。貫通孔１１６は、スルーホールのベース形状として機能する。本実施例で準備した絶縁性基板（ＣＦＲＰ板）１１１は、厚みが２．５ｍｍである。レーザ加工には、例えば、パルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置を使用する。貫通孔１１６は、ドリルによる切削加工やパンチング金型による打ち抜き加工によって形成してもよい。

さらに、貫通穴１１６の内面と絶縁性基板１１１の表裏全面に所定の厚みで無電解メッキを施す。

次に、図５（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１１の表裏面にドライフィルムレジスト１１３を設ける（ステップ１１０４）。このドライフィルムレジスト１１３は、例えば、アルカリ現像タイプであり、感光性を有する。そして、ドライルムレジスト１１３を露光現像して所望するパターンのレジスト膜を得る。

次に、図５（ｃ）に示すように、メッキ処理を行う（ステップ１１０６）。メッキ処理は直流電解メッキ法にて行われ、ステップ１１０２で設けた無電解メッキ層を電極として使用する。メッキ層１１４の材料は銅、スズ、銀、半田、銅とスズの合金、銅と銀の合金等でよく、メッキ可能な金属であれば種類は問わない。

次に、ステップ１１０４で得られたドライフィルムレジスト１１３付きの絶縁性基板１１１をメッキ浴槽に浸漬する。メッキ層１１４は、貫通穴１１６の内面と絶縁性基板１１１の表裏全面共に同時に成長し、メッキ層１１４は厚みを増していく。厚みを増していく途中で、貫通穴１１６の底面部から表層部へ成長して、そしてメッキ層１１４により貫通穴１１６の底面部が閉じられる。

絶縁性基板１１１の表裏面のメッキ層１１４の厚みｔ１が、所定厚になるまでメッキ処理は継続され、貫通穴１１６を含めた絶縁性基板１１１の表裏両面がほぼ平坦化する。

その後に、エッチング及びレジスト剥離が行われる（ステップ１１０８）。絶縁性基板１１１の表裏両面のメッキ層１１４の凸凹を滑らかにするためと、表裏両面のメッキ層１１４の厚み調整のためにエッチングを行う。使用するエッチング液は塩化銅である。

続いて、図５（ｄ）に示すように、絶縁性基板１１１の表裏面に設けられたドライフィルムレジスト１１３を、剥離剤を利用して剥離する。剥離液は、例えば、アルカリ系剥離液である。この結果、ドライフィルムレジスト１１３を剥離した下層からステップ１１０２で設けた無電解メッキが露出する。続いて、この無電解メッキをエッチングする。使用するエッチング液は、例えば、硫酸過水素である。なお、絶縁性基板１１１は、積層構造を有してもよい。

以上のようにして製造されたコア層１１０は、ビルドアップ層１４０と接合される前に良品判定を行い、良品のもののみを、図２に示すステップ１７００に使用する。

次に、多層ビルドアップ層１４０を製造する（ステップ１２００）。ビルドアップ層１４０は、本実施例では、コア層１１０と面内方向のサイズがほぼ同じである矩形又は円形の形状を有し、例えば、４箇所（例えば、矩形形状の角部）に位置決め用の孔を有している。

ビルドアップ層１４０は、前述したように、絶縁部１５２ｄと導電部１５２ａ，１５２ｃとを有し、導電部１５２ａ，１５２ｃはコア層１１０に電気的に接続される。ビルドアップ層１４０は積層構造を有し、内部にコア（芯材）を含んでいてもよいし、含まなくてもよい。

以下、コアを含むビルドアップ層の製法例について、図６から図８を用いて説明する。ここで、図６は、ビルドアップ層１４０の製造方法を説明するためのフローチャートであり、図７は、図６のコア部の作成を説明するための各工程の概略断面図である。図８は、図６の積層部の作成を説明するための各工程の概略断面図である。

まず、ビルドアップ層１４０のコア部を作成する。図７（ａ）に示すように、両側に銅１４２が張られたガラスクロス入りエポキシ樹脂１４１を基材として準備し、図７（ｂ）に示すように、表裏導通を図るためにドリル加工にて貫通孔１４３を形成する（ステップ１２０２）。次に、図７（ｃ）に示すように、貫通孔１４３内に銅メッキ１１４を施す（ステップ１２０４）。

次に、図７（ｄ）に示すように、貫通孔１４３内に樹脂１４５を充填する（ステップ１２０６）。次に、図７（ｅ）に示すように、前面に蓋メッキと称する銅メッキ１４６を施す（ステップ１２０８）。最後に、図７（ｆ）に示すように、サブトラクティブ法を利用してパターン１４７をエッチングにより形成してコア部を完成する（ステップ１２１０）。

次に、コア部の両側に積層部を形成し、ビルドアップ層１４０を完成する。まず、図８（ａ）に示すように、絶縁性基板１５１にコア層１１０のスルーホールに対応する導体部１５２ａと配線用の導体部１５２ｂを銅メッキによって形成する（ステップ１２１２）。

次に、図８（ｂ）に示すように、レーザ穴加工を施し、導体部（銅メッキ）１５２ａが露出するような穴１５３を形成する（ステップ１２１４）。

次に、図８（ｃ）に示すように、無電解銅メッキ１５４を施す（ステップ１２１６）。次に、図８（ｄ）に示すように、導体部１５２ａ及び１５２ｂに対応した場所に開口部を有するレジスト膜１５５を形成する（ステップ１２１８）。さらに、図８（ｅ）に示すように、銅パターンメッキを施す（ステップ１２２０）。この結果、導体部１５２ａ及び１５２ｂが絶縁性基板１５１の上面に形成されると共に穴１５３が導体部１５２ｃによって塞がれる。

次に、図８（ｆ）に示すように、レジスト剥離／銅エッチングを行う（ステップ１２２２）。次に、図８（ｇ）に示すように、ステップ１２１２からステップ１２２２を繰り返し、必要層数を有するビルドアップ層１４０を形成する（ステップ１２２４）。

最後に、図７（ｇ）に示すように、図７（ｆ）のコア部の表裏に図８の工程を繰り返すことによってビルドアップ層１４０を完成する。ビルドアップ層１４０は、コア層１１０に接合される前に良品判定を行い、良品のもののみをステップ１７００に使用する。

次に、図２のステップ１３００では、図９（ａ）に示すように絶縁性接着シート１７０をパターン加工する。絶縁性接着シート１７０は、例えば、エポキシ樹脂から構成され、様々な種類の絶縁性接着シートが商業的に入手可能である。エポキシ樹脂は熱硬化型接着剤であり、１５０℃で硬化するが、８０℃程度になれば柔らかくなってコア層１１０と密着して仮止め効果を有する。

絶縁性接着シート１７０の高さは、導電性接着剤１８０の量を決定する。コア層１１０とビルドアップ層１４０とが電気的に接続される部位に対応する位置において貫通孔１７２を絶縁性接着シート１７０にドリル１７４により形成する。図９（ａ）においては、一定間隔で貫通孔１７２が設けられているが、かかる配置は例示的である。また、絶縁性接着シート１７０は本実施例では、コア層１１０の形状に合わせて矩形又は円形の形状を有し、例えば、４箇所（例えば、矩形形状の角部）に位置決め用の孔を有している。

次に、図９（ｂ）に示すように、一対の絶縁性接着シート１７０をコア層１１０の両側に位置決めおよび仮止めする（ステップ１４００）。貫通孔１７２はコア層１１０とビルドアップ層１４０とが電気的に接続される部位、すなわち電気接続パッド部に位置決めされている。本実施例においては、コア層１１０と絶縁性接着シート１７０との位置決めは、両者の位置決め用の孔を合わせてピンを挿すことによって行われる。このように本実施例では、機械的な位置合わせ手段を採用するが、位置合わせ手段の方法は問わない。例えば、両者にアライメント用のマークを設けて光学的手段で位置合わせを行ってもよい。

仮止めは、コア層１１０と接着シート１７０とを、例えば、約８０℃に予備加熱することによって行う。加熱後に位置合わせ用のピンを抜く。なお、本実施例では、コア層１１０に接着シート１７０を位置決めして仮止めしたが、ビルドアップ層１４０に仮止めして固定してもよい。

次に、導電性接着剤１８０を調製する（ステップ１５００）。導電性接着剤は、第１の融点を有するフィラーとしての金属粒子の表面に、第１の融点よりも低い第２の融点を有するハンダメッキを施したものを接着剤（例えば、エポキシ樹脂）に含有させたものである。

本実施例の導電性接着剤１８０に含まれる基材としての接着剤は、エポキシ樹脂であるため、熱硬化温度は１５０℃である。金属粒子は、本実施例では高融点金属粒子であり、例えば、Ｃｕ、Ｎｉなどであり、その融点は基材としての接着剤の熱硬化温度よりも高いことが好ましい。ハンダは、本実施例では低温ハンダであり、例えば、Ｓｎ−Ｂｉから構成され、融点は１３８℃である。低温ハンダの融点は基材としての接着剤の熱硬化温度よりも低いことが好ましい。これは、ハンダが溶融する前に接着剤を熱硬化させないためである。

このように、導電性接着剤１８０は、高融点金属粒子をコアとし、表面に低温ハンダをメッキした導電性フィラー入りの接着剤である。いろいろな粒子径の金属粒子の粉末を、商業的に入手することができる。本実施例では、無電解メッキによって金属粒子の表面にメッキを施す。金属粒子の表面のメッキ厚は、例えば、水溶液に浸漬する時間によって制御可能である。もちろん本発明はメッキ方法を限定するものではない。

導電性接着剤１８０は、カルボキシル基、アミン、フェノールのいずれか１種類を含む硬化剤と、アジピン酸、コハク酸、セバシン酸のいずれか１種類のカルボン酸を含む有機酸とを有する。これにより、ハンダの活性化（又は濡れ性）を向上することができ、即ち、酸化を防止してコア層に浸透する性能を向上することができる。

次に、図９（ｃ）に示すように、導電性接着剤１８０を貫通孔１７２に充填する（ステップ１６００）。充填は、本実施例においては、メタルマスクを使用したスクリーン印刷によって行うが、本発明は充填方法を限定するものではない。

次に、図９（ｄ）に示すように、多重ビルドアップ層１４０をコア層１１０の両側に位置合わせをして、加熱及び加圧をすることによって接合する（ステップ１７００）。位置合わせは、本実施例では、コア層１１０と接着シート１７０との位置合わせと同様に行われる。すなわち、接着シート１７０に設けられた位置合わせ用の孔とビルドアップ層１４０に設けられた位置合わせ用の孔とを合わせてピンで留めることによって行う。加熱及び加圧は真空環境でプレスを行うこと（「真空ラミネート」ともいう。）により行う。これにより、図９（ｅ）に示すように、コア層１１０およびビルドアップ層１４０を有し、端面層１６０が形成される前のビルドアップ基板１００が完成する。

本実施例では、コア層１１０とビルドアップ層１４０の接合前に、コア層１１０が良品かどうか、また、ビルドアップ層１４０が良品かどうかを判定し、良品と判定されたコア層１１０およびビルドアップ層１４０のみを使用して、ステップ１７００において接合を行う。良品判定をビルドアップ基板１００の製造完了前に行うことにより、歩留まりを向上することができる。

本実施例では、低温ハンダを使用しているので、通常のハンダを利用するよりも低い融点でハンダは溶融する。このため、加熱時の温度から常温に戻る際にコア層１１０とビルドアップ層１４０との間に作用する熱応力・熱歪を低減し、両層並びに接合層における破壊を防止することができる。一方、高融点金属粒子が導電性接着剤１８０の融点を低温ハンダの融点よりも高くすることによって再溶融の温度を上げることができる。この結果、後工程で回路素子を搭載しても導電性接着剤１８０が再溶融して接着の信頼性が低下することを防止することができる。金属粒子によりコア層１１０とビルドアップ層１４０との間の導通性を確保することができる。

次に、図９（ｆ）に示すように、コア層１０およびビルドアップ層２０の外周端面に、所定の厚みでエポキシ樹脂をディスペンサー１９０により塗布し、硬化させて、端面層１６０を形成する（ステップ１８００）。本実施例において塗布されるエポキシ樹脂の硬化後の熱膨張率は、２０ｐｐｍ／℃である。すなわち、コア層１１０の熱膨張率よりも大きな熱膨張率を有する。また、後述する実験結果からも分かるように、端面層１６０の熱膨張率は、ビルドアップ層１４０の熱膨張率以下とするのが好ましい。但し、端面層１６０の熱膨張率がビルドアップ層１４０の熱膨張率より大きくてもある程度の応力緩和効果が得られる場合は、本発明において、ビルドアップ層１４０より大きい熱膨張率の端面層１６０を設けてもよい。

なお、端面層１６０は、上述した方法のみならず、広く樹脂層を形成する方法を用いて設けることができる。例えば、コア層１０およびビルドアップ層２０の外周端面にシートタイプの接着樹脂を貼り付けたり、ガラスエポキシ樹脂（ＦＲ４）等の有機材料を塗布して硬化させたり、該有機材料のシートを接着したりすることができる。

図１０に本実施例のビルドアップ基板１００を適用したＬＳＩウェハ用のテスタ基板（電子機器）２００の上面図を示す。

完成したビルドアップ基板１００に対して又はテスタ基板２００として組み立てられたビルドアップ基板１００に対して、図２に示すように、温度サイクル試験が行われる（ステップ１９００）。温度サイクル試験は、例えば、−６５℃の冷却炉内での数分〜３０分間程度の冷却と、１５０℃の加熱炉内での同時間の加熱を１サイクルとし、このサイクルを１００〜数百回、もしくは１０００回程度繰り返す。

ここで、前述したようにコア層１１０の面内方向の熱膨張率は小さい（０〜１７ｐｐｍ／℃、望ましくは１０ｐｐｍ／℃以下）のに対し、ビルドアップ層１４０は、ガラスエポキシ樹脂を基材としているため、面内方向の熱膨張率は、２０ｐｐｍ／℃前後とコア層１１０に比べて大きい。この場合、温度サイクル試験において、先に説明したようにコア層とビルドアップ層との間の熱膨張率の差に起因して、コア層に大きな剪断応力が作用する。特に、例えばコア層１１０の熱膨張率が１ｐｐｍ／℃で、ビルドアップ層１４０の熱膨張率に比べて著しく小さい場合は、発生する剪断応力がコア層１１０の破壊応力を超えるほどに大きくなる。

しかし、本実施例では、この剪断応力が、主として端面層１６０に集中して作用する。したがって、コア層１１０には大きな剪断応力は加わらない。すなわち、端面層１６０の応力緩和機能によって、コア層１１０に作用する剪断応力が緩和される。したがって、コア層１１０の熱膨張率がビルドアップ層１４０の熱膨張率に比べて著しく小さい場合でも、コア層１１０にクラックが発生することを防止することができる。

図１１中のＣａｓｅ Ａは、本実施例における端面層１６０の幅（ビルドアップ基板における面内方向での厚さ）ｗと、コア層１１０に作用する剪断応力との関係を示している。図１１において、横軸が端面層１６０の幅、縦軸がコア層１１０に作用する最大の剪断応力を示す。

ここでは、コア層１１０の厚さを２．５ｍｍ、熱膨張率を１ｐｐｍ／℃とし、ビルドアップ層１４０の厚さを０．３ｍｍ、熱膨張率を２０ｐｐｍ／℃とし、さらに端面層１６０の熱膨張率を２０ｐｐｍ／℃とした場合において、−６５℃でコア層に作用する剪断応力を確認した実験（シミュレーション）結果を示している。図中のＥは、コア層単体でクラックが発生する剪断応力（破壊応力）を示している。なお、コア層１１０およびビルドアップ層１４０は、サイズが５００ｍｍ四方の矩形であり、該コア層１１０およびビルドアップ層１４０の外周端面の全周にわたって端面層１６０を設けた。

この図から分かるように、端面層１６０を設けることによって、端面層がない（ｗ＝０）場合に比べて、コア層１１０に作用する剪断応力を低減させることができる。端面層１６０の幅が１ｍｍを超えると、コア層１１０に作用する剪断応力が破壊応力Ｅを下回った。特に、端面層１６０の幅が２ｍｍ以上（例えば、コア層１１０の厚さの半分以上）になると、十分な応力緩和効果が得られた。

また、図１２中のＣａｓｅ Ｃには、本実施例における端面層１６０の熱膨張率（ここでは、端面層１６０の熱膨張率からビルドアップ層の熱膨張率を引いた熱膨張率差で示す）と、−６５℃でコア層１１０に作用する剪断応力との関係を検討したシミュレーション結果を示している。図１２において、横軸が熱膨張率差、縦軸がコア層１１０に作用する最大の剪断応力を示す。

ここでも、コア層１１０の厚さを２．５ｍｍ、熱膨張率を１ｐｐｍ／℃とし、ビルドアップ層１４０の厚さを０．３ｍｍ、熱膨張率を２０ｐｐｍ／℃としている。また、端面層１６０の幅は２ｍｍに固定した。図中のＥは、破壊応力である。なお、コア層１１０およびビルドアップ層１４０は、サイズが５００ｍｍ四方の矩形であり、該コア層１１０およびビルドアップ層１４０の外周端面の全周にわたって端面層１６０を設けた。

この図から分かるように、端面層１６０の熱膨張率がビルドアップ層１４０の熱膨張率に対して同じか若干大きい場合（熱膨張率差が０〜＋２ｐｐｍ／℃の場合）と、端面層１６０の熱膨張率がビルドアップ層１４０の熱膨張率よりも小さい場合（熱膨張率差がマイナスの場合）において、コア層１１０に作用する剪断応力が破壊応力Ｅを下回った。このことから、端面層１６０の熱膨張率がビルドアップ層１４０の熱膨張率以下の場合に、コア層に対する十分な応力緩和効果が得られることが分かる。実用上は、端面層１６０の熱膨張率を、コア層１１０の熱膨張率に比べてビルドアップ層１４０の熱膨張率に近い値（同じ値も含む）に設定することで、十分な応力緩和効果が得られる。

図１３中のＣａｓｅ Ｄには、本実施例におけるコア層１１０の厚さｔと、コア層１１０に作用する剪断応力との関係を示している。図１３において、横軸がコア層の厚さ、縦軸がコア層１１０に作用する最大の剪断応力を示す。ここでは、コア層１１０の熱膨張率を１ｐｐｍ／℃とし、ビルドアップ層１４０の厚さを０．３ｍｍ、熱膨張率を２０ｐｐｍ／℃とし、さらに端面層１６０の幅を２ｍｍ、熱膨張率を２０ｐｐｍ／℃とした場合において、−６５℃でコア層に作用する剪断応力を検討した実験（シミュレーション）の結果を示している。図中のＥは、コア層単体の破壊応力を示している。なお、コア層１１０およびビルドアップ層１４０は、サイズが５００ｍｍ四方の矩形であり、該コア層１１０およびビルドアップ層１４０の外周端面の全周にわたって端面層１６０を設けた。

この図から分かるように、コア層１１０の厚さが小さいほど、コア層１１０に作用する剪断応力が大きくなる。したがって、上記Ｃａｓｅ Ａ，Ｃの結果から、コア層１１０の厚さが小さいほど端面層１６０の幅を大きくするか、端面層１６０の熱膨張率を小さくすれば、コア層１１０でのクラックの発生が回避されることが推測できる。

以上説明したように、本実施例によれば、コア層１１０およびビルドアップ層１４０の外周端面に端面層１６０を設けることで、コア層１１０とビルドアップ層１４０の熱膨張率が大きく異なる場合でも、端面層１６０による応力緩和機能によって、コア層１１０に作用する剪断応力を低減させ、コア層１１０でのクラックの発生を回避することができる。これにより、ビルドアップ基板およびこれを用いた電子機器の寿命を従来に比べてより長くすることができる。

図１４には、本発明の実施例２であるビルドアップ基板１００′の構造を示している。実施例１では、コア層１１０の外周端面とビルドアップ層１４０の外周端面とがほぼ１つの面を形成するように両層のサイズを合わせて、コア層１１０とビルドアップ層１４０の両方の外周端面に端面層１６０を設けた場合について説明した。これに対し、本実施例では、コア層１１０の面内方向のサイズをビルトアップ層１４０のサイズよりも小さくすることによって又はビルトアップ層１４０のサイズをコア層１１０のサイズよりも大きくすることによって、コア層１１０の外周端面をビルドアップ層１４０の外周端面よりも面内方向内側に配置している。そして、コア層１１０の外周端面に面し、両側のビルドアップ層１４０の間に挟まれた空間に、エポキシ樹脂をディスペンサーで塗布する等、実施例１にて説明した方法と同様の方法によってコア層１１０の外周端面のみに端面層１６０′を設けている。

なお、本実施例のコア層１１０、ビルドアップ層１４０の材料、構成および端面層１６０′の材料（熱膨張率等）は、基本的に実施例１と同様である。また、本実施例のビルドアップ基板の製造工程についても、実施例１のビルドアップ基板と基本的に同様である。

本実施例でも、コア層１１０とビルドアップ層１４０との熱膨張率差により生じた剪断応力が端面層１６０′に最も集中するため、コア層１１０に作用する剪断応力は軽減される。したがって、コア層１１０でのクラックの発生を回避することができる。端面層１６０′のコア層１１０に対する応力緩和の特性も、実施例１にて図１１〜１３を用いて説明した特性と同等である。

上記実施例１では、端面層１６０の幅だけビルドアップ基板の面内方向サイズが増加した。これに対し、本実施例によれば、コア層１１０の面内方向端部にビルドアップ層１４０との電気的接続に使用しない余裕領域がある場合には、コア層１１０をその面内方向サイズがビルドアップ層１４０より小さくなるように作成することで、端面層１６０′の外周端面をビルドアップ層１４０の外周端面にほぼ合わせることができる。このため、ビルドアップ基板のサイズ増加を回避することができる。但し、本発明において、ビルドアップ層１４０の面内方向サイズをコア層１１０よりも大きくするように作成することや、端面層１６０′がビルドアップ層１４０の外周端面よりも面内方向外側に延出することを妨げない。

なお、上記実施例１，２では、端面層１６０，１６０′の熱膨張率とコア層１１０およびビルドアップ層１４０の熱膨張率との好ましい関係について言及したが、本発明においては、コア層１１０とビルドアップ層１４０との熱膨張率差に起因してコア層１１０に作用する剪断応力を緩和する作用を有すれば、端面層の熱膨張率や材料に制限はない。

図１５には、本発明の実施例３であるビルドアップ基板１００″の構造を示している。実施例１および２では、コア層１１０の外周端面に、該コア層１１０とは異なる層としての端面層１６０を設け、これによりコア層１１０に対する応力緩和効果が得られるようにした。しかし、端面層１６０を新たに設けず、図１５に示すように、コア層１１０がビルドアップ層１４０の外周端面よりも面内方向外側に延出するようにしても、同様の応力緩和効果が得られる。

なお、本実施例のコア層１１０、ビルドアップ層１４０の材料および構成は、基本的に実施例１と同様である。また、本実施例のビルドアップ基板の製造工程については、実施例１のビルドアップ基板の製造工程から端面層の形成（ステップ１８００）を除いたものと同様である。

図１１中のＣａｓｅ Ｂは、本実施例におけるコア層１１０のビルドアップ層１４０の外周端面からの延出量ｗと、コア層１１０に作用する剪断応力との関係を示している。図１１において、横軸がコア層の延出量、縦軸がコア層１１０に作用する最大の剪断応力を示す。

ここでは、コア層１１０の厚さを２．５ｍｍ、熱膨張率を１ｐｐｍ／℃とし、ビルドアップ層１４０の厚さを０．３ｍｍ、熱膨張率を２０ｐｐｍ／℃とした場合において、−６５℃でコア層に作用する剪断応力を確認した実験（シミュレーション）結果を示している。図中のＥは、コア層単体の破壊応力である。なお、コア層１１０はサイズが５００ｍｍ四方の矩形であり、ビルドアップ基板の外周全周にわたってコア層１１０をビルドアップ層１４０の外周端面から延出させた。

この図から分かるように、コア層１１０をビルドアップ層１４０の外周端面から延出させることによって、延出させない（ｗ＝０）場合に比べて、コア層１１０に作用する剪断応力を低減させることができる。延出量が０．７ｍｍを超えると、コア層１１０に作用する剪断応力が破壊応力Ｅを下回った。特に、延出量ｗが１．３ｍｍ以上（例えば、コア層の厚さの半分以上）になると、十分な応力緩和効果が得られた。

本実施例によれば、コア層１１０をビルドアップ層１４０の外周端面から延出させることで、コア層１１０とビルドアップ層１４０の熱膨張率が大きく異なる場合でも、該延出部による応力緩和機能によって、コア層１１０に作用する剪断応力を低減させ、コア層１１０でのクラックの発生を回避することができる。

最後に、図１６に、実施例１〜実施例３のビルドアップ基板および従来のビルドアップ基板のコア層に作用する剪断応力を比較する図を示す。図１６（Ａ）には、従来のビルドアップ基板に作用する剪断応力を示している。また、図１６（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）にはそれぞれ、実施例１〜３のビルドアップ基板に作用する剪断応力を示している。

図１６において、ハッチング部分が最大剪断応力が作用する領域であり、ハッチングが密であるほど剪断応力が大きいことを示す。例えば、図１１，１３に示した実施例１，３の実験結果および実施例２について同じ条件で別途行った実験結果によれば、図１６（Ｂ），（Ｃ）における端面層の幅および図１６（Ｄ）におけるコア層の延出量をそれぞれ２ｍｍとした場合の最大剪断応力はそれぞれ、３０ＭＰａ、２９．８５ＭＰａおよび２８．２３ＭＰａであった。これに対し、図１６（Ａ）に示した従来のビルドアップ基板では、３３．５３ＭＰａであった。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、ＬＳＩウェハ用のテスタ基板だけでなく、ノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、デジタルカメラ、サーバー、携帯電話等の電子機器に用いられるビルドアップ基板に広く適用することができる。

本願は、さらに以下の事項を開示する。

（付記１）プリント基板として機能するコア層と、絶縁部および配線部を有し、前記コア層に対して積層され、前記コア層に電気的に接続されたビルドアップ層とを有する積層基板であって、少なくとも前記コア層の外周端面に、該コア層とは異なる層である端面層が設けられていることを特徴とする積層基板。（１）
請求項６
（付記２）前記端面層は、前記コア層およびビルドアップ層の外周端面に形成されていることを特徴とする付記１に記載の積層基板。

（付記３）前記コア層の外周端面が前記ビルドアップ層の外周端面よりも内側に配置されており、前記端面層が前記コア層の外周端面に形成されていることを特徴とする付記１に記載の積層基板。（２）
（付記４）前記ビルドアップ層は、前記コア層の表側に積層される第１のビルドアップ層と、前記コア層の裏側に積層される第２のビルドアップ層とを有することを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記５）前記コア層の外周端面が前記第１および第２のビルドアップ層の外周端面よりも内側に配置されており、前記端面層が、前記コア層の外周端面に、前記第１および第２のビルドアップ層の間に挟まれるように形成されていることを特徴とする付記４に記載の積層基板。

（付記６）前記端面層の熱膨張率が、前記コア層の熱膨張率より大きいことを特徴とする付記１から５のいずれか１つに記載の積層基板。（３）
（付記７）前記端面層の熱膨張率が、前記ビルドアップ層の熱膨張率以下であることを特徴とする付記１から６のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記８）前記端面層の熱膨張率が、前記コア層に比べて前記ビルドアップ層の熱膨張率に近いことを特徴とする付記１から７のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記９） 前記コア層の熱膨張率が、前記ビルドアップ層の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする付記１から８のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記１０）前記端面層は、樹脂層であることを特徴とする付記１から９のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記１１）前記端面層は、前記コア層の外周全周にわたって形成されていることを特徴とする付記１から１０のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記１２）プリント基板として機能するコア層と、絶縁部および配線部を有し、前記コア層に対して積層され、前記コア層に電気的に接続されるビルドアップ層とを有し、前記コア層が、前記ビルドアップ層の外周端面よりも外方に延出していることを特徴とする積層基板。（４）
（付記１３） 前記ビルドアップ層は、前記コア層の表側に積層される第１のビルドアップ層と、前記コア層の裏側に積層される第２のビルドアップ層とを有し、前記コア層が、前記第１および第２のビルドアップ層の外周端面よりも外方に延出していることを特徴とする付記１２に記載の積層基板。

（付記１４）前記コア層が、該積層基板の外周全周にわたって前記ビルドアップ層の外周端面より外方に延出していることを特徴とする付記１２又は１３のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記１５）前記コア層の熱膨張率が、前記ビルドアップ層の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする付記１２から１４のいずれか１つに記載の積層基板。

（付記１６）付記１から１５のいずれか１つに記載の積層基板を有することを特徴とする電子機器。（５）
（付記１７）積層基板の製造方法であって、プリント基板として機能するコア層を製造するステップと、絶縁部および配線部を有し、前記コア層に対して積層され、前記コア層に電気的に接続されたビルドアップ層を製造するステップと、少なくとも前記コア層の外周端面に、該コア層とは異なる層である端面層を設けるステップとを有することを特徴とする積層基板の製造方法。

本発明の実施例１であるビルドアップ基板の断面図。 実施例１のビルドアップ基板の製造工程を示すフローチャート。 実施例１のビルドアップ基板に用いられるコア層の詳細構成を示す断面図。 実施例１のコア層の製造工程を示すフローチャート。 実施例１のコア層の製造工程を示す概略図。 実施例１のビルドアップ基板に用いられるビルドアップ層の製造工程を示すフローチャート。 実施例１のビルドアップ層の製造工程を示す概略図。 実施例１のビルドアップ層の製造工程を示す概略図。 実施例１のビルドアップ基板の製造工程を示す概略図。 実施例１のビルドアップ基板を用いたＬＳＩ用テスタ基板を示す平面図。 実施例１および本発明の実施例３のビルドアップ基板における端面層の幅又はコア層延出部の延出量とコア層に作用する剪断応力との関係を示すグラフ。 実施例１のビルドアップ基板における端面層の熱膨張率（ビルドアップ層との熱膨張率差）とコア層に作用する剪断応力との関係を示すグラフ。 実施例１のビルドアップ基板におけるコア層の幅とコア層に作用する剪断応力との関係を示すグラフ。 本発明の実施例２であるビルドアップ基板の断面図。 本発明の実施例３であるビルドアップ基板の断面図。 実施例のビルドアップ基板における剪断応力の分布を示す概略図。 従来のビルドアップ基板の端面図。

符号の説明

１００，１００′，１００″ ビルドアップ基板
１１０ コア層
１４０ ビルドアップ層
１６０，１６０′ 端面層
２００ 電子機器（テスタ基板）

Claims (6)

1. コア層と、
   絶縁部および配線部を有し、前記コア層に対して積層され、前記コア層に電気的に接続されたビルドアップ層とを有する積層基板であって、
   少なくとも前記コア層の外周端面に、該コア層とは異なる層である端面層が設けられており、
   前記コア層の外周端面が前記ビルドアップ層の外周端面よりも内側に配置されており、
   前記端面層が前記コア層の外周端面に形成されていることを特徴とする積層基板。
2. 前記端面層の熱膨張率が、前記コア層の熱膨張率より大きいことを特徴とする請求項１に記載の積層基板。
3. 前記ビルドアップ層は、前記コア層の表側に積層される第１のビルドアップ層と、前記コア層の裏側に積層される第２のビルドアップ層とを有し、
   前記コア層の外周端面が前記第１および第２のビルドアップ層の外周端面よりも内側に配置されており、前記端面層が、前記コア層の外周端面に、前記第１および第２のビルドアップ層の間に挟まれるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層基板。
4. 前記端面層は、樹脂層であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の積層基板。
5. 前記端面層は、前記コア層の外周全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の積層基板。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の積層基板を有することを特徴とする電子機器。