(57)【要約】【課題】電子部品を安定的に作動させることが可能な配線基板を提供することを課題とする。【解決手段】積層された複数の第１絶縁層７を含む四角形状の絶縁基板２と、絶縁基板２の上面に区画されており角部を有する実装領域１０と、第１絶縁層７同士の層間に位置している配線導体３と、絶縁基板２の下面に位置している複数の接続パッド４と、第１絶縁層７に位置しており、互いに異なる層間の配線導体３同士、および接続パッド４と配線導体３とを電気的に接続するビアホール導体１４と、平面透視で絶縁基板２の四隅にある接続パッド４が位置している領域、および平面透視で実装領域１０の角部にある接続パッド４が位置している領域の少なくとも一方に対応する絶縁基板２の最下層に、第１絶縁層７のヤング率よりも小さいヤング率の第２絶縁層１２が位置している。【選択図】図１
2020123654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の第１絶縁層を含む四角形状の絶縁基板と、
該絶縁基板の上面に区画されており角部を有する実装領域と、
前記第１絶縁層同士の層間に位置している配線導体と、
前記絶縁基板の下面に位置している複数の接続パッドと、
前記第１絶縁層に位置しており、互いに異なる層間の前記配線導体同士、および前記接続パッドと前記配線導体とを電気的に接続するビアホール導体と、
平面透視で前記絶縁基板の四隅にある前記接続パッドが位置している領域、および平面透視で前記実装領域の角部にある前記接続パッドが位置している領域の少なくとも一方に対応する前記絶縁基板の最下層に、前記第１絶縁層のヤング率よりも小さいヤング率の第２絶縁層が位置していることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記ビアホール導体は、前記第２絶縁層に不存在であるとともに、前記接続パッドは、前記第１絶縁層に位置している前記ビアホール導体により上層の前記配線導体と電気的に接続していることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の配線基板と、
前記実装領域に位置している電子部品と、
前記配線基板の上面において、前記電子部品の少なくとも一部を覆うとともに、前記実装領域の周囲と接続している金属リッドと、
前記配線基板の前記接続パッドと導電材を介して接続している電気基板と、
を有していることを特徴とする実装構造。
【請求項４】
前記金属リッドは、前記電子部品の上部を露出する開口部を有していることを特徴とする請求項３に記載の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板および配線基板を含む実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピューターやゲーム機等に代表される電子機器は、高機能化が進んでいる。このような電子機器に対応して、同時に多くの演算処理を行うことができる半導体チップを実装するための配線基板の開発が行われている（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５１７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
演算処理能力の優れた半導体チップは、作動時に多量の熱を発生する。このため、半導体チップが接続された配線基板を、例えばマザーボードのような電気基板に搭載すると、半導体チップから放出される熱によって電気基板が熱伸縮する。このとき、配線基板との接続部に応力が発生し、接続部にクラックが生じることがある。その結果、半導体チップが安定的に作動しない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の配線基板は、積層された複数の第１絶縁層を含む四角形状の絶縁基板と、絶縁基板の上面に区画されており角部を有する実装領域と、第１絶縁層同士の層間に位置している配線導体と、絶縁基板の下面に位置している複数の接続パッドと、第１絶縁層に位置しており、互いに異なる層間の配線導体同士、および接続パッドと配線導体とを電気的に接続するビアホール導体と、平面透視で絶縁基板の四隅にある接続パッドが位置している領域、および平面透視で実装領域の角部にある接続パッドが位置している領域の少なくとも一方に対応する絶縁基板の最下層に、第１絶縁層のヤング率よりも小さいヤング率の第２絶縁層が位置していることを特徴とするものである。
【０００６】
本開示の実装構造は、上記構成の配線基板と、実装領域に位置している電子部品と、配線基板の上面において、電子部品の少なくとも一部を覆うとともに、実装領域の周囲と接続している金属リッドと、配線基板の接続パッドと導電材を介して接続している電気基板と、を有していることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の構造によれば、電子部品を安定的に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。
【０００８】
本開示の構造によれば、電子部品を安定的に作動させることが可能な実装構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示に係る配線基板の一例を示す概略平面図である。
【図２】図２は、本開示に係る配線基板の一例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、本開示に係る配線基板の別の一例を示す概略平面図である。
【図４】図４は、本開示に係る実装構造の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図１〜図３を基にして、本開示の一例である配線基板１について説明する。図１は、配線基板１の下面を示す平面図である。図２は、図１におけるＸ−Ｘ間を通る断面図である。図３は、別の一例における配線基板１の下面を示す平面図である。
【００１１】
配線基板１は、絶縁基板２と、配線導体３と、接続パッド４と、ソルダーレジスト５と、を備えている。
【００１２】
絶縁基板２は、平面視で四角形状をしており、配線基板１の剛性および機械的な強度等を確保する機能を有している。また、絶縁基板２は、配線導体３および複数の接続パッド４を互いに電気的に絶縁して配置するための基体としての機能を有している。
【００１３】
絶縁基板２は、コア基板６および積層用の第１絶縁層７を備えている。コア基板６は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を含浸させて硬化させた絶縁材料を含んでいる。コア基板６は、複数のスルーホール８を有している。スルーホール８の直径は、例えば１００〜２００μｍに設定されている。
【００１４】
第１絶縁層７は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂にシリカやアルミナ等の無機絶縁粒子を分散させて硬化させた絶縁材料を含んでいる。本例では、第１絶縁層７は、コア基板６の上下面にそれぞれ２層ずつ積層されている。第１絶縁層７は、複数のビアホール９を有している。ビアホール９の直径は、例えば１０〜８０μｍに設定されている。
【００１５】
第１絶縁層７の厚さは、例えば５〜２５μｍに設定されている。第１絶縁層７のヤング率は、例えば５〜１５ＧＰａに設定されている。
【００１６】
絶縁基板２の上面には、角部を有する実装領域１０が区画されている。実装領域１０には、例えば半導体チップ等の電子部品２０を実装するための実装パッド１１が、縦横の並びで位置している。言い換えれば、絶縁基板２の上面の中央部に縦横に複数の実装パッド１１が配置された領域があり、この領域が実装領域１０になっている。
【００１７】
実装パッド１１は、電子部品２０と例えば半田を介して接続される。これにより、電子部品２０と配線基板１とが電気的および機械的に接続される。実装パッド１１は、例えば銅めっき等の良導電性金属を含んでいる。実装パッド１１の表面は、金めっき等の薄層を有していても構わない。この場合、実装パッド１１と半田との接続性が向上する。
【００１８】
絶縁基板２の下面には、例えばマザーボード等の電気基板４０と接続するための接続パッド４が、縦横の並びで位置している。接続パッド４は、電気基板４０と例えば半田を介して接続される。これにより、電気基板４０と配線基板１とが電気的および機械的に接続される。この結果、電子部品２０と電気基板４０とが電気的に接続される。接続パッド４は、例えば銅めっき等の良導電性金属を含んでいる。
【００１９】
本開示の配線基板１の一例では、絶縁基板２の最下層には、平面透視で実装領域１０の角部の接続パッド４が位置している領域に、第１絶縁層７のヤング率よりも小さいヤング率の第２絶縁層１２が位置している。言い換えれば、絶縁基板２の最下層において、平面透視で実装領域１０の４つの角部に重なり、接続パッド４が位置している領域に第２絶縁層１２が位置している。
【００２０】
第２絶縁層１２は、例えばシリコン樹脂やポリイミド樹脂等を含んでいる。第２絶縁層１２の厚みは、絶縁基板２の最下層に位置している第１絶縁層７の厚みと同じである。
【００２１】
第２絶縁層１２のヤング率は、第１絶縁層７のヤング率よりも小さく、例えば０．５ＧＰａに設定されている。このため、第２絶縁層１２は、第１絶縁層７よりも弾性力に富んでおり、外部からの応力を分散させる機能を有している。これにより、例えば第２絶縁層１２の下面に位置している接続パッド４に電気基板４０の熱伸縮に伴う応力が加わった場合でも、第２絶縁層１２によって応力を分散することが可能になる。つまり、電気基板４０との接続部である接続パッド４に応力が集中することを回避することが可能になる。第２絶縁層１２のヤング率は、例えば引張試験法等の方法で測定することができる。
【００２２】
このように、平面透視で実装領域１０の角部の接続パッド４が位置している領域に、第１絶縁層７のヤング率よりも小さいヤング率の第２絶縁層１２が位置しているときには、特に、電子部品２０と配線基板１との熱伸縮差が大きい場合に、接続パッド４に応力が集中することを回避することに有利である。
【００２３】
つまり、例えば熱伸縮量の小さな電子部品２０が実装された実装領域１０と、電子部品２０が実装されず熱伸縮量が大きな領域と、の境界を含み応力が最も集中する角部において、第２絶縁層１２によって応力を回避することで接続パッド４と電気基板４０との間にクラックが発生することを抑制することができる。
【００２４】
なお、図３に示すように、絶縁基板２の四隅の接続パッド４が位置している領域に第２絶縁層１２が位置しているときには、特に、配線基板１と電気基板４０との熱伸縮差が大きい場合に、接続パッド４に応力が集中することを回避することに有利である。
【００２５】
つまり、例えば熱伸縮量の小さな配線基板１と、熱伸縮量が大きな電気基板４０と、の接続領域において応力が最も集中する絶縁基板２の四隅について、第２絶縁層１２によって応力を回避することで接続パッド４と電気基板４０との間にクラックが発生することを抑制することができる。
【００２６】
なお、第２絶縁層１２には、後述するビアホール導体１４が不存在であり、第２絶縁層１２の下面に位置している接続パッド４は、第１絶縁層７に位置しているビアホール導体１４により上層の配線導体３と電気的に接続していても構わない。
【００２７】
言い換えれば、第２絶縁層１２の下面に位置している接続パッド４は、絶縁基板２の最下層の第１絶縁層７に位置しているビアホール導体１４によって接続パッド４よりも上層に位置している配線導体３と電気的に接続される。
【００２８】
ヤング率の小さい第２絶縁層１２に位置しているビアホール導体１４と、ヤング率の大きい第１絶縁層７に位置している配線導体３とが接続している場合、例えば配線基板１に熱が加わったときに、第１絶縁層７の熱変形量と第２絶縁層１２の熱変形量との差が大きくなり、ビアホール導体１４と配線導体３との接続部に大きな応力が生じクラックが生じるおそれがある。
【００２９】
上記のように、第２絶縁層１２にビアホール導体１４を設けない場合には、ビアホール導体１４と配線導体３との接続部に生じる応力を回避することが可能になることから、接続信頼性の向上に有利である。
【００３０】
第２絶縁層１２の大きさは、平面視で例えば１辺の長さが３〜１５ｍｍ程度に設定されている。３ｍｍよりも小さい場合には、応力の分散が不十分になり、接続パッド４と電気基板４０との間のクラックを抑制する効果が小さくなるおそれがある。１５ｍｍよりも大きい場合には、ビアホール導体１４を形成しない領域が大きくなり配線の自由度が小さく
なるおそれがある。ビアホール導体１４の形成領域の確保に影響がなければ、第２絶縁層１２の領域を上記以上に大きくしても構わない。
【００３１】
配線導体３は、例えば銅めっきや銅箔等の良導電性金属を含んでいる。配線導体３は、コア基板６の上下面、スルーホール８の内部、第１絶縁層７の上面または下面、およびビアホール９の内部に位置している。スルーホール８内部の配線導体３は、スルーホール導体１３として機能する。ビアホール９内部の配線導体３は、ビアホール導体１４として機能する。
【００３２】
コア基板６の上面および下面に位置している配線導体３は、スルーホール導体１３を介して導通される。第１絶縁層７の上面または下面に位置している配線導体３とコア基板６の上下面に位置している配線導体３とは、ビアホール導体１４を介して導通されている。
【００３３】
実装パッド１１および接続パッド４は、スルーホール導体１３およびビアホール導体１４を含む配線導体３によって電気的に接続されている。
【００３４】
ソルダーレジスト５は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料を含んでいる。ソルダーレジスト５は、本開示において必須の要件ではないが、例えば配線基板１と電子部品２０とを半田を介して接続する場合に、半田を溶融する時の熱から配線導体３を保護する点で有利である。
【００３５】
ソルダーレジスト５は、実装領域１０を一括して露出させる開口部５ａを有している。また、絶縁基板２の下面に位置しているソルダーレジスト５は、それぞれの接続パッド４を個別に露出させる開口部５ｂを有している。
【００３６】
上記のように、本開示の配線基板１の一例によれば、積層された複数の第１絶縁層７を含む絶縁基板２と、絶縁基板２の上面に区画されており角部を有する実装領域１０と、第１絶縁層７同士の層間に位置している配線導体３と、絶縁基板２の下面に位置している複数の接続パッド４と、第１絶縁層７に位置しており、互いに異なる層間の配線導体３同士、および接続パッド４と配線導体３とを電気的に接続するビアホール導体１４と、平面透視で絶縁基板２の四隅にある接続パッド４が位置している領域、および平面透視で実装領域１０の角部にある接続パッド４が位置している領域の少なくとも一方に対応する絶縁基板２の最下層に、第１絶縁層７のヤング率よりも小さいヤング率の第２絶縁層１２が位置している。
【００３７】
第２絶縁層１２のヤング率は、第１絶縁層７のヤング率よりも小さいため、第２絶縁層１２は、第１絶縁層７よりも弾性力に富んでいる。これにより、例えば第２絶縁層１２の下面に位置している接続パッド４に電気基板４０の熱伸縮に伴う応力が加わった場合でも、第２絶縁層１２によって応力を分散することが可能になる。
【００３８】
その結果、本開示の構造によれば、接続パッド４に応力が集中することを回避して接続パッド４と電気基板４０との間にクラックが発生することを抑制することができ、電子部品２０を安定的に作動させることが可能な配線基板１を提供することができる。
【００３９】
なお、このような配線基板１は、例えば次のように形成される。
【００４０】
まず、複数のスルーホール８を有するコア基板６を用意する。コア基板６は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂を含浸させて半硬化させたプリプレグを複数枚積層し、上下面に銅箔（不図示）を配置して平板で加熱プレスすることで形成される。スルーホール８は、例えばドリル加工、レーザー加工、あるいはブラスト
加工等により形成される。
【００４１】
次に、コア基板６の上下面およびスルーホール８内に、例えばセミアディティブ法を用いて銅めっき金属を含む配線導体３を形成する。
【００４２】
次に、コア基板６の上下面に第１絶縁層７を形成する。第１絶縁層７は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、あるいはポリイミド樹脂等を含む熱硬化性の絶縁層用の樹脂シートを、真空下でコア基板６の上下面に被着させて熱硬化することで形成される。
【００４３】
次に、第１絶縁層７にビアホール９を形成する。ビアホール９は、例えばレーザー加工、あるいはブラスト加工により形成される。ビアホール９は、底部に配線導体３が露出している。
【００４４】
次に、第１絶縁層７の上面または下面、およびビアホール９内に、例えばセミアディティブ法を用いて銅めっき金属を含む配線導体３を形成する。このような方法を繰り返すことで、必要な層数の第１絶縁層７および配線導体３を形成することができる。
【００４５】
次に、上記第２絶縁層１２を形成する領域に対応する最下層の第１絶縁層７を除去する。第１絶縁層７の除去は、例えばレーザー加工またはプラズマ加工により行う。
【００４６】
次に、第１絶縁層７を除去した領域に第２絶縁層用のフィルムを被着して硬化し、第１絶縁層７の下面と第２絶縁層１２の下面とが同じ高さになるようにブラスト加工を行う。
【００４７】
次に、最上層の第１絶縁層７に実装パッド１１、および最下層の第１絶縁層７および第２絶縁層１２に接続パッド４を同時に形成する。実装パッド１１および接続パッド４は、例えばセミアディティブ法を用いて形成する。
【００４８】
最後に、感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムを絶縁基板２の上下面に貼着して、所定のパターンに露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることによりソルダーレジスト５を形成する。これにより、図１および図２に示すような配線基板１が形成される。
【００４９】
次に、図４を基にして、本開示の配線基板１を有する実装構造５０の実施形態例を説明する。なお、上述の配線基板１に関しては詳細な説明を省略する。
【００５０】
実装構造５０は、配線基板１と、電子部品２０と、金属リッド３０と、電気基板４０とを有している。
【００５１】
電子部品２０は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の集積回路素子が挙げられ、主に演算機能を有している。電子部品２０は、例えばシリコンやゲルマニウムを含んでいる。
【００５２】
電子部品２０は、配線基板１の実装領域１０に位置している実装パッド１１と半田１５を介して実装されている。これにより、電子部品２０と配線基板１とが、電気的および機械的に接続されている。
【００５３】
電子部品２０と配線基板１との間は、絶縁性の封止樹脂２２で充填されている。封止樹脂２２は、電子部品２０と配線基板１との機械的な接続を補強する機能を有している。封止樹脂２２の材料としては、例えばエポキシ樹脂等が用いられる。
【００５４】
金属リッド３０は、配線基板１の上面において、電子部品２０を覆うとともに、実装領域１０の周囲の領域と接着剤により接続している。電子部品２０の上部と金属リッド３０の被覆部とは、放熱用のグリスを介して接触している。
【００５５】
金属リッド３０は、例えば銅またはアルミニウム等の金属を含んでいる。金属リッド３０は、主に配線基板１の変形を抑制する機能を有している。
【００５６】
電気基板４０は、例えばマザーボード等が挙げられる。電気基板４０は、絶縁板４１と、導体層４２と、を有している。
【００５７】
絶縁板４１は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を含浸させて硬化させた絶縁材料を含んでいる。絶縁板４１は、複数のスルーホール４３を有している。
【００５８】
導体層４２は、絶縁板４１の上面、下面およびスルーホール４３の内部に位置している。導体層４２は、銅等の良導電性金属を含んでいる。上面および下面に位置している導体層４２の一部は、スルーホール４３内の導体層４２によって導通している。
【００５９】
絶縁板４１の上面に位置している導体層４２の一部は、配線基板１と接続する第１電極４４として機能する。絶縁板４１の下面に位置している導体層４２の一部は、例えば電子機器と接続する第２電極４５として機能する。
【００６０】
このような実装構造５０は、上記のように電気基板４０の熱伸縮に伴う応力が接続パッド４に加わった場合でも、応力を分散することが可能な第２絶縁層１２を有する配線基板１が実装されていることから、配線基板１と電気基板４０との間の接続信頼性に優れている。
【００６１】
このように、本開示の構造によれば、電子部品２０を安定的に作動させることが可能な実装構造５０を提供することができる。
【００６２】
なお、本開示の配線基板１は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。
【００６３】
図１において、平面視で第２絶縁層１２の形状が四角形状である一例を示したが、平面視における第２絶縁層１２の形状は、Ｌ字形状、長方形状、多角形状であっても構わない。外部からの応力が集中する接続パッド４の位置に合わせて適宜形状を設計することで、配線設計の自由度の向上が可能になる。
【００６４】
さらに、上述の一例では、４つの第２絶縁層１２の形状および大きさが同じである一例を示したが、第２絶縁層１２の形状および大きさが、それぞれ異なる形状および大きさであっても構わない。外部からの応力が集中する接続パッド４の位置に合わせて第２絶縁層１２の形状および大きさを設定することで、より応力の分散に優れた配線基板１とすることが可能になる。
【００６５】
また、上述の実装構造５０の一例においては、配線基板１上に一つの電子部品２０が実装されている場合を示したが、例えば電子部品２０の周囲に複数の電子部品が実装されていても構わない。このような電子部品は、例えばＨＢＭ（Ｈｉｇｈ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ
Ｍｅｍｏｒｙ）等の広帯域メモリ等が挙げられる。このようなＨＢＭ、および先述のＡＳＩＣを有する実装構造５０は、多くの情報を高速で処理することが可能になる。
【００６６】
また、実装構造５０に接続される金属リッド３０は、電子部品２０の上部を露出する開口部を有していても構わない。言い換えれば、上面視で、電子部品２０の上部が開口部の内側に見える状態で位置している。電子部品２０の上部は、金属リッド３０の上部よりも高くても構わないし低くても構わない。このような場合、例えば発熱量の大きい先述のＡＳＩＣの上部に冷却部材を接続させることが可能になり、実装構造５０が受ける熱の影響を低減することが可能になる。
【符号の説明】
【００６７】
１              配線基板
２              絶縁基板
３              配線導体
４              接続パッド
７              第１絶縁層
１０            実装領域
１２            第２絶縁層
１４            ビアホール導体
２０            電子部品
３０            金属リッド
４０            電気基板
５０            実装構造
【図１】
2020123654.tif 000003
【図２】
2020123654.tif 000004
【図３】
2020123654.tif 000005
【図４】
2020123654.tif 000006