(57)【要約】  【課題】本発明は、コアレス基板の破壊を効果的に防止することにより、信頼性の優れたコアレス基板およびそれを用いた半導体素子の実装構造体を提供することを目的とする。  【解決手段】平面状に形成される第１繊維層６ａを有する第１絶縁体５ａと、第１絶縁体５ａ上に配置され、平面状に形成される第２繊維層６ｂを有する第２絶縁体５ｂと、第１絶縁体５ａと第２絶縁体５ｂの間に介在されてなる導体４と、を備えたことを特徴とするコアレス基板。【選択図】図１
2008085107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状に形成される第１繊維層を有する第１絶縁体と、
前記第１絶縁体上に配置され、平面状に形成される第２繊維層を有する第２絶縁体と、
前記第１絶縁体と前記第２絶縁体の間に介在されてなる導体と、
を備えたことを特徴とするコアレス基板。
【請求項２】
請求項１に記載のコアレス基板において、
前記第１繊維層又は前記第２繊維層は、平面視において第１方向に沿って配置される第１繊維束と、平面視において前記第１方向と異なる第２方向に沿って配置される第２繊維束と、を編み込んで構成されていることを特徴とするコアレス基板。
【請求項３】
請求項１に記載のコアレス基板において、
前記第１繊維層又は前記第２繊維層を構成する繊維束は、平面視において平面方向に沿って配列されていることを特徴とするコアレス基板。
【請求項４】
請求項１に記載のコアレス基板において、
前記第１繊維層は、平面視において第１方向に沿って配置される第１繊維束と、平面視において前記第１方向と異なる第２方向に沿って配置される第２繊維束と、を編み込んで構成されるとともに、
前記第２繊維層は、平面視において平面方向に沿って配列されてなる第３繊維束を備えていることを特徴とするコアレス基板。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のコアレス基板において、
前記第１絶縁体又は前記第２絶縁体は、前記第１繊維層又は前記第２繊維層を複数備え、
前記第１繊維層又は前記第２繊維層が厚み方向に順次積層されていることを特徴とするコアレス基板。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のコアレス基板において、
前記第１繊維層及び前記第２繊維層は、ポリベンゾオキサゾール、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルのいずれかを主成分とすることを特徴とするコアレス基板。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のコアレス基板において、
前記第１絶縁体又は前記第２絶縁体は、前記第１繊維層又は前記第２繊維層を厚み方向の両側より被覆してなる樹脂層を備え、
前記樹脂層は、ポリイミド、アラミド、ポリイミドベンゾオキサゾールのいずれかを主成分とすることを特徴とするコアレス基板。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のコアレス基板と、前記コアレス基板に対して実装される半導体素子を備えたことを特徴とする半導体素子の実装構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス布に樹脂を含浸乾燥させたプリプレグや、金属板等の剛性機能の優れた所謂コア基板を有さないコアレス基板およびそれを用いた半導体素子の実装構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの半導体素子などを上面に実装する配線基板として、樹脂製の配線基板が知られている。
【０００３】
かかる配線基板として、補強材としてのコア基板上に絶縁層及び導体を積層したものが提案されており、近年では電子機器の小型化の要求にともない薄型の配線基板が求められている。
【０００４】
なお、薄型の配線基板として、コア基板を有さないコアレス基板が提案されている（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８１９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上述した従来のコアレス基板の場合、コア基板を有する配線基板よりも剛性が弱いため、コアレス基板に対して力が印加されると、裂け易く破壊されてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、コアレス基板の破壊を効果的に抑制することができ、信頼性の優れたコアレス基板およびそれを用いた半導体素子の実装構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のコアレス基板は、平面状に形成される第１繊維層を有する第１絶縁体と、前記第１絶縁体上に配置され、平面状に形成される第２繊維層を有する第２絶縁体と、前記第１絶縁体と前記第２絶縁体の間に介在されてなる導体と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記コアレス基板において、前記第１繊維層又は前記第２繊維層は、平面視において第１方向に沿って配置される第１繊維束と、平面視において前記第１方向と異なる第２方向に沿って配置される第２繊維束と、を編み込んで構成されていることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記コアレス基板において、前記第１繊維層又は前記第２繊維層を構成する繊維束は、平面視において平面方向に沿って配列されていることを特徴とする。
【００１０】
また本発明は、前記コアレス基板において、請求項１に記載のコアレス基板において、前記第１繊維層は、平面視において第１方向に沿って配置される第１繊維束と、平面視において前記第１方向と異なる第２方向に沿って配置される第２繊維束と、を編み込んで構成されるとともに、前記第２繊維層は、平面視において平面方向に沿って配列されてなる第３繊維束を備えていることを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、前記コアレス基板において、前記第１絶縁体又は前記第２絶縁体は、前記第１繊維層又は前記第２繊維層を複数備え、前記第１繊維層又は前記第２繊維層が厚み方向に順次積層されていることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、前記コアレス基板において、前記第１繊維層及び前記第２繊維層は、ポリベンゾオキサゾール、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルのいずれかを主成分とすることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記コアレス基板において、前記第１絶縁体又は前記第２絶縁体は、前記第１繊維層又は前記第２繊維層を厚み方向の両側より被覆してなる樹脂層を備え、前記樹脂層は、ポリイミド、アラミド、ポリイミドベンゾオキサゾールのいずれかを主成分とすることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の半導体素子の実装構造体は、前記コアレス基板と、前記コアレス基板に対して実装される半導体素子を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、剛性の優れた繊維層を絶縁体の内部に設け絶縁体の剛性を向上させることによって、コアレス基板の破壊を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかるコアレス基板およびそれを用いた半導体素子の実装構造体の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明の半導体素子の実装構造体の第１の実施形態について、図１（ａ）に断面図を、図１（ｂ）に後述する繊維層の平面図を示す。
【００１８】
≪第１の実施形態≫
本実施形態に係る半導体素子の実装構造体は、図１に示すように、コアレス基板１と、コアレス基板１上に搭載されるＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子２とを含んで構成されている。ここでは、半導体素子２は、半田等の接合材３を介してコアレス基板１に実装されている。以下、コアレス基板１を中心に説明する。
【００１９】
＜コアレス基板＞
コアレス基板１は、例えば各種オーディオビジュアル機器や家電機器、通信機器、コンピュータ装置およびその周辺機器などの電子機器に使用されるものであり、厚み方向に導体４と第１絶縁体５ａ、第２絶縁体５ｂとを積層して備えている。なお、導体４は、第１絶縁体５ａと第２絶縁体５ｂの間に介在されている。また、第１絶縁体５ａ、第２絶縁体５ｂは、両者を区別しない場合は、絶縁体５と総称する。
【００２０】
導体４は、導電性を有し、電気信号を伝達するための伝達路としての機能を備えている。導体４は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル、クロム等の導電材料からなる。導体４は、平面視において平面上に形成され、配線パターンを形成するために、平面上に部分的に形成され、その導体４の厚みは、３〜１０μｍである。
【００２１】
絶縁体５は、平面視において平面上に形成される繊維層６と、繊維層６を厚み方向の両側より被覆してなる樹脂層７とを含んで備えている。なお、図１に示すように、厚み方向の下部に位置する繊維層６を繊維層６ａ、上部に位置する繊維層６を繊維層６ｂとする。繊維層６は、繊維層６ａ、６ｂの両者を区別しない場合の総称とである。
【００２２】
繊維層６ａ、６ｂは、平面視において第１方向Ｘに沿って配置される第１繊維束６ｐと、平面視において前記第１方向Ｘと異なる第２方向Ｙに沿って配置される第２繊維束６ｑと、を編み込んで平面状に構成されている。
【００２３】
第１繊維束６ｐ及び第２繊維束６ｑは、剛性を有し、例えば、ポリベンゾオキサゾール、全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルのいずれかを主成分として構成されている。ここで、本願明細書における主成分とは、層を構成する複数の物質のうち最も多いモル数を有する物質とする。なお、図１に示す繊維層６は、単体の第１繊維束６ｐ、第２繊維束６ｑを編み込んだ状態であるが、複数の第１繊維束６ｐと、複数の第２繊維束６ｑを編み込んで構成したものであっても構わない。
【００２４】
また、第１繊維束６ｐ及び第２繊維束６ｑは円柱状であって、その直径は５〜１２μｍである。そのため、繊維層６の主面又は他主面は、凹凸に形成されている。
【００２５】
樹脂層７は、固化する前は接着性を有し、例えば、ポリイミド、アラミド、ポリイミドベンゾオキサゾールのいずれかを主成分として構成されている。樹脂層７は、繊維層６に対して積層した状態で、加熱プレス装置を用いて加熱加圧することによって、繊維層６の主面又は他主面に被着する。また、樹脂層７は、乾燥後の厚みが１０〜３０μｍとなるように形成される。
【００２６】
また、樹脂層７は、繊維層６と同様に有機材料から構成されているため、繊維層６と樹脂層７とは、有機材料同士が強固に密着し、両者の界面における隙間を効果的に抑制している。その結果、繊維層６と樹脂層７との剥離を有効に防止することができる。
【００２７】
さらに、樹脂層７は、繊維層６の凹凸面に密着して形成され、凹凸が繊維層６の主面又は他主面よりも少ない所謂平坦な面に被着するよりも、被着する表面積が大きい。その結果、樹脂層７は、所謂平坦な面に被着するよりも、凹凸面に被着する方がより密着性が高く、繊維層６と樹脂層７との界面の剥離を有効に抑制することができる。
【００２８】
また、絶縁体５には、厚み方向に開口８が形成されており、開口８に導電性を有する開口導体９が埋設されている。コアレス基板１には、所望の配線パターンの層数などに応じて、導体４及び絶縁体５が交互に積層されている。そして、導体４及び絶縁体５が複数積層されている場合、層の異なる導体４同士は、開口導体９によって電気的に接続されている。
【００２９】
上記実施の形態によれば、繊維層６の優れた剛性を有する繊維束が、絶縁体５全体の剛性を向上させることによって、コアレス基板１の破壊を効果的に抑制することができる。
【００３０】
＜製造方法＞
本実施形態に係るコアレス基板１は、例えば、以下の工程を経て製作される。
【００３１】
まず、絶縁体５を作製する。繊維束は、単繊維を束ねて糸状に形成されている。そして、繊維束を織機で平織りし、平織りしたものをプレス装置等を用いて厚み方向に加熱プレスすることで、繊維層６を形成する。
【００３２】
次に、樹脂材料（例えばエポキシ樹脂の前駆体）を準備し、これに予めシランカップリング処理を行った球状シリカ粉末と溶剤を混合することでワニスを作製する。そして、作製したワニスを繊維層６に含浸させ、繊維層６を厚み方向の両側より樹脂７で被覆した絶縁体５を作製しておく。
【００３３】
そして、低熱膨張の基板１０を準備する。基板１０は、例えば、Ｆｅ―Ｎｉ―Ｃｏ系コバール、Ｆｅ―Ｎｉ系インバー、パーマロイ、モリブデン、タングステン、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）等から構成されている。また、基板１０の厚みは、例えば、０．１〜１．５ｍｍである。
【００３４】
図２−１（ａ）に示すように、基板１０上に、例えばスピンコート法、印刷法等によって、カバーフィルム１１を形成する。カバーフィルム１１は、例えば、銅、銀、金等から構成されており、厚みは、例えば０．１μｍ〜１μｍである。
【００３５】
次に、カバーフィルム１１を乾燥させて固化した後、カバーフィルム１１上に、例えばスピンコート法、ダイコート法、カーテンコート法、印刷法、ラミネート等によって、銅めっき４aを形成する。
【００３６】
銅めっき４ａを乾燥後、図２−１（ｂ）に示すように、銅めっき４ａ上にレジスト１２を塗布し、レジスト１２をフォトリソプロセス等によりパターニングする。なお、レジスト１２は、銅めっきを残す領域のみに形成し、レジスト１２で被覆していない領域をエッチングする。そして、残留しているレジスト１２を剥離し、カバーフィルム１１上に導体４を形成することができる。さらに、レジスト１２を剥離した後、導体４上を洗浄する。なお、導体４は、カバーフィルム１１上にめっきレジストをパターニングし、電鋳法によって、銅を析出して形成するものであってもよい。
【００３７】
図２−１（ｃ）に示すように、カバーフィルム１１上に形成された導体２上に、用意しておいた絶縁体５を積層する。そして、絶縁体５を、例えばラミネート法等によって、温度を印加しつつ、高圧力でカバーフィルム１１に対して固着する。このとき、絶縁体５の樹脂層７は、熱膨張率が繊維層６及び基板１０よりも大きいため、加熱により膨張する。その後、絶縁体５を冷却すると、樹脂層７は、上述したように熱膨張率が大きいため、収縮しようとする力も大きいが、繊維層６と基板１０は熱膨張率が小さいため収縮しにくい。この結果、樹脂層７は、収縮しにくい繊維層６と基板１０に挟まれたまま冷却されるため、樹脂層７中に、収縮しようとする引張り応力が働いている状態で固化し、絶縁体５内には残留応力が備わる。
【００３８】
次に、図２−２（ｄ）に示すように、絶縁体５には、レーザーやドリル等によって、開口８が形成する。ここで、繊維層６及び樹脂層７は、融点が５００度程度である。一方、ガラス繊維の場合、融点が１０００度以上である。そのため、繊維層６をガラス繊維で構成した場合は、ガラス繊維は融点が樹脂層７よりも非常に大きいために、高温で開口８を形成しようとすると、樹脂が必要以上に溶融し、開口８を所望の大きさに形成することが難しく、低温で開口８を形成しようとすると、ガラス繊維を十分に焼切ることができない。そのため、繊維層６は、熱硬化性樹脂と融点が近く、加工が容易なポリベンゾオキサゾール等から構成することが望ましい。
【００３９】
そして、図２−２（ｅ）に示すように、形成された開口８に対して、無電解めっきや電気めっき等により、開口導体９を設け、絶縁体５上に銅箔４ｂを形成する。
【００４０】
さらに、銅箔４ｂをフォトリソグラフィー及びエッチングにより所定のパターンに加工し、絶縁体５上に新たな導体４’を形成する。そして、図２−２（ｆ）に示すように、基板１０とカバーフィルム１１との間を分離する。
【００４１】
この後、カバーフィルム１１をエッチング等によって除去し、コアレス基板１を得ることができる。また、得られたコアレス基板１上にビルドアップ法で更に絶縁体５及び導体４を積層し、多層のコアレス基板を作製することができる。さらに、コアレス基板１上にＩＣやＬＳＩ等の半導体素子２を実装し、半導体素子の実装構造体が完成する。このとき、コアレス基板１に半導体素子２を実装する際に、半田等によってコアレス基板１に半導体素子２を固着するため、コアレス基板１に半田等の熱が印加される。通常、基板に熱が印加されると熱膨張率に応じて基板が膨張するが、コアレス基板１の絶縁体５は、熱が印加されると、絶縁体５の縮まろうとする残留応力が緩和されてなくなるまで、絶縁体５の膨張が起きにくく、配線基板１全体の膨張量を低減することができる。
【００４２】
≪第２の実施形態≫
以下では、図３を参照して、上記実施形態に係る半導体素子の実装構造体の第２の実施形態ついて説明する。なお、上述の図１に示す構成については、同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる箇所について説明する。
【００４３】
第２の実施形態に係る繊維層６を構成する繊維束６ｒは、平面視において平面方向に沿って配列されている。ここで、繊維束６ｒは、上述した第１繊維束６ｐ、第２繊維束６ｑと同様の材料からなり、繊維束６ｒを平面視において平面方向に沿った状態で配列し、その後、上述したように繊維束６ｒを厚み方向の両側より樹脂層を７で被覆することによって、形成することができる。
【００４４】
また、厚み方向に積層された一対の絶縁体５の下方に位置する絶縁体の繊維束６ｒと、上方に位置する絶縁体の繊維束６ｒ’は、平面視において直交するように配列されていてもよい。その場合、樹脂層７は、繊維束６ｒ、６ｒ’の沿った向きに膨張しにくいため、平面視において上下左右の膨張を低減し、コアレス基板全体の膨張を効果的に抑制することができる。
【００４５】
繊維束６ｒからなる繊維層６ｃは、第１繊維束６ｐ、第２繊維束６ｑを編みこんで形成したものに比べて、厚みを薄くすることができる。繊維束を編み込んだ繊維層６ａ、６ｂは、厚み方向に少なくとも２本分の繊維束を形成しなければならないのに対して、繊維束を編み込まずに単に平面方向に沿って配列した繊維層６ｃは、１本分の繊維束の厚みまで薄くすることができるため、絶縁体５ｃの厚みをより薄くすることができる。その結果、電子機器の小型化に十分対応したコアレス基板１を実現することができる。
【００４６】
また、繊維層６ａ、６ｂは、繊維束を湾曲して形成するため、弾性変形可能に形成される。その結果、繊維層６ａ、６ｂは、繊維層６ｃよりも熱膨張による収縮が大きいため、残留応力が小さくなる。このため、繊維層６ｃの方が、繊維層６ａ、６ｂよりも、絶縁体５ｃの残留応力を大きくすることができる。
【００４７】
≪第３の実施形態≫
以下では、図４を参照して、上記実施形態に係る半導体素子の実装構造体の第３の実施形態ついて説明する。なお、上述の図１及び図２に示す構成については、同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる箇所について説明する。
【００４８】
第３の実施形態に係る繊維層６ｄは、平面視において平面方向に沿って配列された繊維層が複数積層された構造である。繊維束は円柱状であって、配列された繊維束のどれもが略同一の大きさであるため、繊維束を配列した場合、配列した繊維層はその主面及び他主面に凹凸が形成される。そして、第１繊維層６ｌの主面の凹凸と、第１繊維層６ｌ上に形成された第２繊維層６ｍの他主面の凹凸とを嵌合するように配置する。さらに、第２繊維層６ｍの主面の凹凸と、第２繊維層６ｍ上に形成された第３繊維層６ｎの他主面とを嵌合するように配置することが望ましい。
【００４９】
繊維層６ｄは、その厚み方向における厚みが、３本分の繊維束の厚みではなく、上述したように嵌合した部分の厚みだけ薄くすることができる。そのため、絶縁体５の剛性を向上させるとともに、コアレス基板１が厚くなるのを効果的に抑制することができる。なお、繊維層６ｄの層数は、上述した３層に限らず、コアレス基板１の剛性と厚みの関係より適宜選択することができる。
【００５０】
≪第４の実施形態≫
以下では、図５を参照して、上記実施形態に係る半導体素子の実装構造体の第４の実施形態について説明する。なお、上述の図１、図２、図３に示す構成については、同一の参照符号を付して説明を省略し、異なる箇所について説明する。
【００５１】
図５に示すように、絶縁体５の層を三層としたコアレス基板は、厚み方向の下部に位置し、繊維束を編み込んだ繊維層６ｘを有する絶縁体５ｘと、厚み方向の中部に位置し、繊維束を平面視において第１方向Ｘに沿って配列した繊維層６ｙを有する絶縁体５ｙと、厚み方向の上部に位置し、繊維束を平面視において第２方向Ｙに沿って配列した繊維層６ｚを有する絶縁体５ｚとを含んで構成されている。なお、繊維層６ｘの有する繊維束は、第１方向Ｘに沿って配置される第１繊維束６ｐと、第２方向Ｙに沿って配置される第２繊維束６ｑを含んでいる。
【００５２】
絶縁体５を積層してなるコアレス基板は、絶縁体５の層が四層以下であって、絶縁体５に繊維束を編み込んだ繊維層が一層もない場合、コアレス基板の厚みが薄く且つ剛性が小さいため、コアレス基板全体を平面状に維持することが困難で、コアレス基板全体が撓むことがある。そのため、絶縁体の層が四層以下の場合は、少なくともどれか一層は繊維束を編み込んだ繊維層６ｘを有する絶縁体５ｘを備えることが望ましい。
【００５３】
さらに、絶縁体５の層を三層とした場合は、図５に示すように厚み方向の下部に位置する絶縁体５ｘは、繊維束を編み込んだ繊維層６ｘを有し、絶縁体５ｘの上部に位置する絶縁体５ｙ、５ｚは、繊維層６ｙ、６ｚの有する繊維束を、平面視において直交するように配列されていることが望ましい。コア基板の主面又は他主面に位置するどちらかの絶縁体５は、第１繊維束６ｐ、第２繊維束６ｑを編み込んだ繊維層６ｘを有することで、繊維束に沿った方向に剛性が優れているため、平面視において上下左右の収縮を抑制することができる。
【００５４】
また、厚み方向の中部及び上部に位置する絶縁体５ｙ及び５ｚは、繊維束６ｙ、６ｚが平面方向に沿って配列されており、上述したように繊維束に沿った向きには熱膨張しにくいが、通常は、平面視において繊維束と直交する向きは、繊維束同士の結合力は小さいため、熱が印加された場合、熱膨張を起こしやすい。ところが、絶縁体５ｙと絶縁体５ｚの間には、一部導体４が形成されているが、導体４が形成されている箇所以外は、直接絶縁体５ｙと絶縁体５ｚが接触して固着しているため、絶縁体５ｙ及び絶縁体５ｚが相互に収縮しようとする力をお互いの繊維束の剛性によって、低減することができる。
【００５５】
なお、図５においては、半導体素子２の実装側とは反対側に繊維束を編み込んだ繊維層６ｘを形成したが、絶縁体５の積層構造を上下反転させて、半導体素子２の実装側に繊維層６ｘを形成したものであっても構わない。
【００５６】
上述したように第４の実施形態によれば、絶縁体を薄くするとともに、ある程度の剛性を有するコアレス基板を形成することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の変更・改良が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の半導体そしの実装構造体に係る第１の実施形態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は繊維層の平面図である。
【図２−１】本発明の半導体素子の実装構造体に係る製造方法の一例を示す。
【図２−２】本発明の半導体素子の実装構造体に係る製造方法の一例を示す。
【図３】本発明の半導体素子の実装構造体に係る第２の実施形態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は繊維層の平面図である。
【図４】本発明の半導体素子の実装構造体に係る第３の実施形態の断面図を示す。
【図５】本発明の半導体素子の実装構造体に係る第４の実施形態の断面図を示す。
【符号の説明】
【００５９】
１    コアレス基板
２    半導体素子
３    接合材
４    導体
５    絶縁体
６    繊維層
７    樹脂層
８    開口
９    開口導体
１０    基板
１１    カバーフィルム
１２    レジスト
【図１】
2008085107.tif 000003
【図２−１】
2008085107.tif 000004
【図２−２】
2008085107.tif 000005
【図３】
2008085107.tif 000006
【図４】
2008085107.tif 000007
【図５】
2008085107.tif 000008