(57)【要約】【課題】電子部品を実装する際の高温の条件下でも、熱応力に充分耐え、配線導体の剥がれがなく、電子部品を確実に実装できる配線基板を提供することにある。【解決手段】耐熱性繊維基材１にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２を含浸させて成る絶縁層３に銅箔から成る配線導体４をその表面が絶縁層３の表面と同一面をなすように埋入して成る配線基板において、絶縁層３と配線導体４との間に不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層５を介在させたことを特徴とする。【選択図】　図２
2004119896.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性繊維基材にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂を含浸させて成る絶縁層に銅箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁層の表面と同一面をなすように埋入して成る配線基板において、前記絶縁層と前記配線導体との間に不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層を介在させたことを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するための配線基板に関し、特に絶縁層と配線導体との接着性に優れた配線基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体素子や抵抗器等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板として、耐熱性繊維基材および熱硬化性樹脂から成る絶縁層と銅箔等から成る配線導体とを交互に複数積層して成る配線基板が知られている。このような配線基板は、絶縁層表面に被着した銅箔をパターン状にエッチングして配線導体を形成し、配線導体が形成された絶縁層を熱硬化性樹脂から成る接着材を間に挟んで複数枚積層圧着して多層化することにより製造されている。しかしながらこの配線基板は、絶縁層表面の配線導体が形成された部分とその他の部分との段差により表面が凹凸状態となることから、絶縁層に若干の可塑性を持たせた半硬化の絶縁シートを用い、絶縁シートを積層する際に絶縁シートの配線導体に当接する部位を配線導体の厚みに対応して塑性変形させることにより配線導体を絶縁シート中に埋入させ積層・硬化することにより、配線基板表面に凹凸が形成されないようにしている。
【０００３】
このような配線基板は、銅箔から成る配線導体を耐熱性繊維基材にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂を含浸させた絶縁シートに転写・埋入した後、これを複枚積層するとともに熱硬化することにより製作される。また、配線導体の表面は、絶縁層との接着強度を向上させるために粗化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、配線基板に対する高密度化の要求のため、配線導体の微細化が進んでおり、エッチング精度を向上させるためには配線導体の厚みを薄くするとともに配線導体の表面粗さを小さくする必要がある。ところが、配線導体の表面粗さを小さくすると配線導体と絶縁層との接着強度が低下してしまい、配線基板を半導体素子等の電子部品を実装する際の高温にさらすと、熱応力により配線導体が剥がれてしまい電子部品が実装できなくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、電子部品を実装する際の高温の条件下でも、熱応力に充分耐え、配線導体の剥がれがなく、確実に電子部品を実装できる配線基板を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の配線基板は、耐熱性繊維基材にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂を含浸させて成る絶縁層に銅箔から成る配線導体をその表面が前記絶縁層の表面と同一面をなすように埋入して成る配線基板において、前記絶縁層と前記配線導体との間に不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層を介在させたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の配線基板によれば、絶縁層と配線導体との間に不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層を介在させたので、ポリエーテル化合物がアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂と強固に結合するとともに、不飽和結合を有するカップリング剤がアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂および銅箔から成る配線導体と良好に反応してこれらと強固に結合し、配線導体を絶縁層に強固に接着することが可能となり、その結果、配線基板を半導体素子等の電子部品を実装する際の高温にさらしたとしても、熱応力により配線導体が剥がれてしまうということはなく電子部品を確実に実装することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の配線基板を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図であり、図２はその要部拡大断面図である。これらの図において、１は耐熱性繊維基材、２はアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂、３は耐熱性繊維基材１およびアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２から成る絶縁層、４は配線導体、５は接着材層である。
【０００９】
本発明の配線基板は、耐熱性繊維基材１にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２を含浸させて成る絶縁層３に銅箔から成る配線導体４をその表面が絶縁層３の表面と同一面をなすように埋入させて成るものであり、図１にはこのような配線基板を４層積層してなる積層配線基板の例を示している。また、図１には、絶縁層３の上下に位置する配線導体４同士を、絶縁層３に形成した貫通導体７により電気的に接続した例を示している。
【００１０】
絶縁層３は、その厚みが５０〜１５０μｍであり、配線導体４を支持するとともに上下に位置する配線導体４間の絶縁を保持する機能を有し、耐熱性繊維基材１に変性ポリフェニレンエーテル樹脂２を含浸させて成る。このような絶縁層３は、その厚みが５０μｍ未満であると、配線基板の剛性が低下して配線基板が撓みやすくなる傾向があり、１５０μｍを超えると絶縁層３の厚みが不要に厚いものとなり配線基板の軽量化が困難となる傾向がある。従って、絶縁層３は、その厚みを５０〜１５０μｍとすることが好ましい。
【００１１】
絶縁層３を構成する変性ポリフェニレンエーテル樹脂２は、変性ポリフェニレンエーテル樹脂２　１００質量部に対して、通常架橋剤１〜１０質量部と、絶縁層３に可撓性を付与するエラストマー１０〜４０質量部とを含有している。架橋剤は変性ポリフェニレンエーテル樹脂２を硬化させる機能を有し、エラストマーは絶縁層３に配線導体４を埋入させる際に必要な可撓性を付与する機能を有する。なお、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂は、熱硬化し易いようにアリル基を側鎖に有しており、分子量が１００００〜５０００００である。
【００１２】
架橋剤としては、トリアリルイソシアヌレート等のトリアジン化合物が用いられ、その含有率が１〜１０質量部であることが好ましい。架橋剤の含有率が１質量部より少ないと架橋密度が低く吸湿し易くなる傾向にあり、１０質量部より多いと絶縁層３が脆くなる傾向にある。従って、架橋剤の含有率は１〜１０質量部であることが好ましい。
【００１３】
また、エラストマーとしては、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）やスチレン−エチレン−プロピレン−スチレン（ＳＥＰＳ）等の熱可塑性エラストマーが用いられ、その含有率は１０〜４０質量部が好ましい。エラストマーの含有率が１０質量部より少ないと絶縁層３が脆くなる傾向にあり、４０質量部を超えると絶縁層３の剛性が低くなる傾向にある。従って、エラストマーの含有率は１０〜４０質量部が好ましい。
【００１４】
また、耐熱性繊維基材１は、アラミド繊維やガラス繊維等の繊維の不織布または織布から成り、織布の場合その織り方は特に制限されず、一般に用いられる平織・綾織・朱子織等の織布が用いられる。このような耐熱性繊維基材１の含有率は、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２　１００質量部に対して、５０〜１３０質量部が好ましい。耐熱性繊維基材１の含有率が５０質量部より少ないと、絶縁層３の積層・硬化時にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２が流動し、絶縁層３表面の配線導体４が歪んでしまい易くなる傾向があり、１３０質量部より多いと耐熱性繊維基材１にアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２を良好に含浸できなくなる傾向にある。従って、耐熱性繊維基材１の含有率は、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２　１００質量部に対して、５０〜１５０質量部が好ましい。
【００１５】
このような絶縁層３は、アラミド繊維やガラス繊維の不織布または織布を、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２、架橋剤、エラストマーおよび適当な溶剤を混合してなる液状の混合物に浸漬することによって、あるいはこの混合物をアラミド繊維やガラス繊維の不織布または織布に含浸させることによって製作される。
【００１６】
また、絶縁層３の表面には、配線導体４がその表面が絶縁層３の表面と同一面をなすように埋入されている。配線導体４は、配線基板に搭載される電子部品（図示せず）の各電極を外部電気回路基板（図示せず）の配線導体に電気的に接続する導電路の一部としての機能を有し、幅が２０〜２００μｍ、厚みが５〜５０μｍで、銅の金属箔から成る。配線導体４は、その幅が２０μｍ未満となると配線導体４の変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。また、配線導体４は、その厚みが５μｍ未満になると配線導体４の強度が低下し変形や断線が発生しやすくなる傾向があり、５０μｍを超えると絶縁層３への埋入が困難となる傾向がある。従って、配線導体４は、その幅を２０〜２００μｍ、厚みを５〜５０μｍとすることが好ましい。
【００１７】
そして本発明の配線基板では、図２に示すように、絶縁層３と配線導体４との間に不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層５が介在している。また、このことが重要である。
【００１８】
本発明の配線基板によれば、絶縁層３と配線導体４との間に不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層５を介在させたことから、ポリエーテル化合物がアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２と強固に結合するとともに、不飽和結合を有するカップリング剤がアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２および銅箔から成る配線導体４と良好に反応してこれらと強固に結合し、配線導体４を絶縁層３に強固に接着することが可能となり、その結果、配線基板を半導体素子等の電子部品を実装する際の高温にさらしたとしても、熱応力により配線導体４が剥がれてしまうということはなく電子部品を確実に実装することができる。
【００１９】
このような接着材層５は、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２と親和性の高いポリエーテル化合物と、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂および銅箔からなる配線導体４と反応する官能基を有するカップリング剤とから成り、不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物との架橋体である。
【００２０】
このようなポリエーテル化合物は、ポリエチレングリコールやポリテトラメチレングリコール・ポリブチレングリコール等のグリコールやその誘導体からなり、エーテル基を有するためアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２と親和性があり、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂２と強固に結合することができる。また、不飽和結合を有するカップリング剤は、ビニルトリメトキシシランカップリング剤やγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤等のトリメトキシシランを含むカップリング剤からなり、不飽和結合がアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂と反応するとともに、トリメトキシシランが銅と反応することにより、絶縁層３と配線導体４とを強固に接着するすることができる。
【００２１】
このような接着材層５は、その厚みを０．０５〜０．８μｍとすることが好ましい。接着材層５の厚みが０．０５μｍより薄いと、絶縁層３と配線導体４とを強固に接着することが困難となり、電子部品を実装する際の高温の条件下で配線導体４が剥がれてしまう危険性があり、厚みが０．８μｍより厚いとポリエーテル化合物の吸湿性のために銅のイオンマイグレーションを生じ、配線導体４間の絶縁性が低下してしまう傾向にある。従って、接着材層５の厚みは、０．０５〜０．８μｍとすることが好ましい。
【００２２】
なお、このような接着材層５は、絶縁層３に埋入される配線導体４の表面にあらかじめ不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層５を被着させておくことにより形成される。
【００２３】
さらに、絶縁層３には、その上面から下面にかけて貫通導体７が形成されている。貫通導体７は、絶縁層３の上下に位置する配線導体４間を電気的に接続する機能を有し、その直径が３０〜２００μｍであり、絶縁層３に設けた貫通孔６に金属粉末とトリアジン系熱硬化性樹脂等とから成る導電性材料を埋め込み熱硬化することにより形成されている。なお、貫通導体７は、その直径が３０μｍ未満になると加工が困難となる傾向があり、２００μｍを超えると高密度配線が形成できなくなる傾向がある。従って、貫通導体７は、その直径を３０〜２００μｍとすることが好ましい。
【００２４】
また、貫通導体７を形成する導電性材料の金属粉末の含有量は８０〜９５質量％が好ましい。金属粉末の含有量が８０質量％より少ないと、トリアジン系熱硬化性樹脂により金属粉末同士の接続が妨げられ導通抵抗が上昇してしまう傾向があり、９５質量％を超えると導電性材料の粘度が上がり過ぎて良好に埋め込みできない傾向がある。従って、導電性材料の金属粉末の含有量は８０〜９５質量％が好ましい。
【００２５】
このような金属粉末は、錫・銀・ビスマス・銅等の合金から成り、錫を７０〜９０質量％含有している。また、金属粉末の平均粒径は５〜１０μｍが好ましい。平均粒径が５μｍより小さいと導電性材料の粘度が上がり過ぎて良好に埋め込みできない傾向があり、１０μｍより大きいと金属粉末が高充填できず導通抵抗が高くなってしまう傾向がある。従って、金属粉末の平均粒径は５〜１０μｍが好ましい。
【００２６】
さらに、貫通導体７の熱硬化性樹脂は、トリアリルシアヌレートやトリアリルイソシアヌレート・トリスエポキシプロピルイソシアヌレート・トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート等のトリアジン系熱硬化性樹脂が好ましい。
【００２７】
また、絶縁層３の一方の最外層表面に形成された配線導体４の一部は、電子部品の各電極に導体バンプ８ａを介して接合される電子部品接続用の実装用電極９ａを形成し、絶縁層３の他方の最外層表面に形成された配線導体４の一部は、外部電気回路基板（図示せず）の各電極に導体バンプ８ｂを介して接続される外部接続用の実装用電極９ｂを形成している。
【００２８】
なお、実装用電極９ａ・９ｂの表面には、その酸化腐蝕を防止するとともに導体バンプ８ａ・８ｂとの接続を良好とするために、半田との濡れ性が良好で耐腐蝕性に優れたニッケル−金等のめっき層が被着されている。
【００２９】
かくして、本発明の配線基板によれば、絶縁層３と配線導体４との接触面にポリエーテル化合物と不飽和結合を有するカップリング剤とから成る接着材層５を介在させたことから、ポリエーテル組成物と不飽和結合を有するカップリング剤との反応物が、絶縁層３と配線導体４とを強力に接着し、電子部品を実装する際の高温の条件下でも、熱応力に充分耐え、配線導体４の剥がれがなく、確実に電子部品を実装できる配線基板とすることができる。
【００３０】
このような配線基板は、以下に述べる方法により製作される。まず、例えばガラスクロス等の耐熱性繊維基材１にアリル変性ポリフェニレン樹脂１００質量部、トリアリルイソシアヌレート５質量部、ＳＥＢＳ２０質量部および適当な溶剤から成る混合物を含浸させて半硬化することにより絶縁シートを製作し、次に、絶縁シートの所定の位置に炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザ等の従来周知の方法を採用して直径が３０〜２００μｍの貫通孔６を穿設する。そして、貫通孔６に従来周知のスクリーン印刷法を採用して金属粉末およびトリアジン系樹脂等の熱硬化性樹脂前駆体を含む導電性材料をスクリーン印刷法（圧入）で充填することによって貫通導体７を形成する。
【００３１】
その後、別途準備した、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂等の耐熱性樹脂から成る転写シート基材上に、銅箔から成る配線導体４を所定のパターンに被着形成し、しかる後、ポリテトラメチレングリコールおよびγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランカップリング剤の１％水溶液中に配線導体４を浸漬した後に水洗・乾燥することにより、転写シート上の配線導体４表面に接着材層５を形成する。次に、転写シートを絶縁シートに、所定の貫通導体７と配線導体４とが接続するように位置合わせして重ね合わせ、これらを熱プレス機を用いて１００〜１５０℃の温度で数分間プレスすることにより転写シートを絶縁シートに圧接して配線導体４を絶縁シートに転写埋入し、その後転写シートを絶縁シートから剥離し、さらに１５０〜２００℃の温度で数時間加熱することにより本発明の配線基板が製作される。なお、必要に応じて、転写シートを剥離した絶縁シートを複数枚上下に重ね合わせ、熱プレス機を用いて１５０〜２００℃の温度で数時間加熱プレスすることにより、積層配線基板が得られる。
【００３２】
また、最外層の絶縁層３および実装用電極９ａ・９ｂには、必要に応じて実装用電極９ａ・９ｂの中央部を露出させる開口を有する耐半田樹脂層１０が被着形成してもよい。耐半田樹脂層１０は、その厚みが１０〜５０μｍであり、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性樹脂と光開始剤等とから成る混合物に３０〜７０質量％のシリカやタルク等の無機粉末フィラーを含有させた絶縁材料から成り、隣接する実装用電極９ａ・９ｂ同士が導体バンプ８ａ・８ｂにより電気的に短絡することを防止するとともに、実装用電極９ａ・９ｂと絶縁層３との接合強度を向上させる機能を有する。
【００３３】
このような耐半田樹脂層１０は、感光性樹脂と光開始剤と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂フィルムを最外層の絶縁層３表面に被着させる、あるいは、熱硬化性樹脂と無機粉末フィラーとから成る未硬化樹脂ワニスを最外層の絶縁層３表面に塗布するとともに乾燥し、しかる後、露光・現像により開口部を形成し、これをＵＶ硬化および熱硬化させることにより形成される。
【００３４】
なお、本発明は上述の実施例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であれば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施例では配線導体４を絶縁層３の上下面に形成し、これらを貫通導体７で接続した例を示したが、配線導体４が上下面のいずれか一方の面に形成された配線基板にも適用可能である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の配線基板によれば、絶縁層と配線導体との間に不飽和結合を有するカップリング剤とポリエーテル化合物とから成る接着材層を介在させたので、ポリエーテル化合物がアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂と強固に結合するとともに、不飽和結合を有するカップリング剤がアリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂および銅箔から成る配線導体と良好に反応してこれらと強固に結合し、配線導体を絶縁層に強固に接着することが可能となり、その結果、配線基板を半導体素子等の電子部品を実装する際の高温にさらしたとしても、熱応力により配線導体が剥がれてしまうということはなく電子部品を確実に実装することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１・・・・・・耐熱性繊維基材
２・・・・・・アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂
３・・・・・・絶縁層
４・・・・・・配線導体
５・・・・・・接着材層
【図１】
2004119896.tif 000003
【図２】
2004119896.tif 000004