(57)【要約】      （修正有）【課題】積層配線基板内において、ビア導体が粗密に配置されたり、ビア導体間の距離が短かったり、更には、素子部品を内蔵している場合においても、寸法精度の良い積層配線基板の供給。【解決手段】配線導体を有する絶縁樹脂からなる配線基板を積層して成る積層配線基板において、各配線基板の絶縁樹脂層の厚みと配線導体の厚みを合算した厚みに対して５０から１００％の粒径を有する球状粒子を少なくともいずれかの配線基板の絶縁樹脂層内に有することを特徴とする積層配線基板。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線導体を有する絶縁樹脂からなる配線基板を積層して成る積層配線基板において、各配線基板の絶縁樹脂層の厚みと配線導体の厚みとを合算した厚みに対して５０から１００％の粒径を有する球状粒子を少なくともいずれかの配線基板の絶縁樹脂層内に有することを特徴とする積層配線基板。
【請求項２】
基板内部に内部素子を有する積層配線基板において、内部素子近傍の絶縁樹脂層内に、絶縁樹脂層の厚みに対して５０から１００％の粒径を有する球状粒子を有することを特徴とする積層配線基板。
【請求項３】
球状粒子の粒径のＣＶ値が１０％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の積層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線導体を形成した絶縁樹脂層からなる配線基板を複数積層し、ビア導体で上下に位置する配線導体間を接続して成る積層配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を搭載するための有機材料系の配線基板として、例えば両面または片面に銅箔から成る配線導体を有し、絶縁樹脂層、接着層を複数積層して成る配線基板が用いられている。
上記のような配線基板には、その上下方向に貫通する貫通孔が設けられ、孔の内壁には上下の配線導体同士を電気的に接続するためビヤホールを形成し、銅めっきや金属ペーストの埋め込み等などによりビア導体を形成、その後配線、ビヤ導体形成を繰り返すことによりビルドアップ積層配線基板が製作されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６８３６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年配線が高密度化しており、そのため積層配線基板内のビア導体の密度に疎密が生ずることがさけられなかった。したがって、基板の面内でビア導体の密度が疎になる部分では、密な部分に比べて、プレス積層時の圧力により、樹脂基板の厚みが薄くなり、積層基板全体としての厚み寸法精度が狂うという問題があった。
また、配線の微細化に伴い、ビア導体の間の距離が短くなったため、プレス積層時の圧力により、隣接するビア導体同士がショートしたりするという問題点があった。特に近年作製のし易さから増加している、特許文献１に開示されている金属ペーストによるビア導体は、プレス時に導電ペーストが流動し、ショートを易いという問題があった。
さらに近年層間内に抵抗、キャパシタ、コイルといった受動素子部品を内蔵しようとする動きがあり、素子部品をうまく搭載できるように素子高さ以上のギャップ材を強制的に維持管理できるような方法が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、配線導体を有する絶縁樹脂からなる配線基板を積層して成る積層配線基板において、各配線基板の絶縁樹脂層の厚みと配線導体の厚みとを合算した厚み（図９中のｔ）に対して５０から１００％の粒径を有する球状粒子を少なくともいずれかの配線基板の絶縁樹脂層内に有する積層配線基板である。
請求項２記載の発明は、基板内部に内部素子を有する積層配線基板において、内部素子近傍の絶縁樹脂層内に、絶縁樹脂層の厚みに対して５０から１００％の粒径を有する球状粒子を有する積層配線基板である。尚、内部素子近傍とは、積層配線基板を構成する絶縁樹脂層の厚みを維持できるような位置を指し、例えば、内部素子の上下左右いずれでも良く、内部素子を有する絶縁層内、内部素子を有しない絶縁層内のいずれでも良い。
請求項３記載の発明は、球状粒子の粒径のＣＶ値が１０％以下である請求項１又は２に記載の積層配線基板である。
【０００６】
本発明の積層配線基板は、樹脂基板の片面もしくは両面に金属などの導体からなる配線を設け、複数層積層された物である。上下の基板間の導通のためにビアホールが設けられ、ビヤ導体を介して各配線基板に形成された配線導体が導通する。基板層内には、ビアの他に球状粒子が埋設される。なお、各配線導体は必要に応じて接着層をはさんで接着してもよい。
【０００７】
積層配線基板の材料には市販の一般的なものが使用できる。絶縁性樹脂層としては、特に限定されず、例えば、紙フェノール系、ガラスエポキシ系、樹脂フィラーコンポジット系、ポリエステル樹脂系、ポリイミド樹脂系、アラミド樹脂系、アミノ樹脂、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂系などが挙げられる。必要に応じて、着色料、各種カップリング剤、ガラス繊維やアラミド繊維なども使用されて良い。
また、本発明の絶縁樹脂層には、本発明の効果を阻害しない範囲で、球状粒子に比べて小さい粒径のシリカ、アルミナ、ガラス等の無機フィラーが添加されていてもよい。
【０００８】
上記配線及びビア導体を構成する材料としては、特に限定されず一般に使用されている材料が使用でき、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｂｉなどの金属やこれら金属の合金があげられる。
絶縁樹脂層の表面に配線を設ける際には、上記金属や合金等からなる箔が絶縁樹脂層に積層された後に、エッチング等により配線パターンが形成される。また、ビア導体を設ける際には、上記金属や合金からなる微粒子がエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等のバインダー樹脂に分散された導電ペーストとして用いられる。
【０００９】
上記球状粒子は十分な絶縁性、耐熱性、硬度を有していれば、特に限定されず、例えば、ガラス、シリカなどの無機粒子や樹脂粒子が使用される。このうち比重や熱膨張率が基板材料に近い点から樹脂粒子が好ましい。樹脂粒子としては、樹脂製であればとくに限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリフェニレンオキサイド、ポリアセタール等の線状高分子、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体、トリアリルイソシアヌレート重合体、ベンゾグアナミン重合体等の架橋性高分子が挙げられる。なかでも、微粒子の硬さの調整がし易く耐熱性も向上することから樹脂微粒子としては架橋樹脂微粒子であることが好ましく、例えば、ジビニルベンゼン重合体、ジビニルベンゼン−スチレン共重合体、ジビニルベンゼン−アクリル酸エステル共重合体、ジアリルフタレート重合体等の網目構造を有する樹脂が好適に用いられる。
【００１０】
上記球状粒子は、下記式で求められる粒径のＣＶ値が１０％以下であることが好ましく、更に好ましくは５％以下である。
ＣＶ値＝（σ／Ｄｎ）×１００％
（σは粒径の標準偏差を表し、Ｄｎは数平均粒径を表す）
すなわち、球状粒子の粒径のＣＶ値が低く粒子径が揃っているほど絶縁樹脂層の変形を防止する効果が大きくなり好ましい。
【００１１】
上記内部素子とは、基板内部に設けられる素子であり、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、抵抗、コンデンサー、コイル、半導体チップ、アンテナ、水晶振動子、温度、ガス、重力などのセンサー素子、光電変換素子等が挙げられる。
【００１２】
以下に本発明により積層配線基板を作製する一例を示す。
ガラスクロスやアラミド不織布に前述の熱硬化性樹脂を含浸・硬化させて成る絶縁樹脂層をポリエステル等の離形フィルムにラミネートして絶縁基板を作製する。得られた絶縁基板にビアホール及び球状粒子を配置する位置に貫通孔が設けられる。貫通孔を設ける方法としては、一般的に行われているドリル法、パンチング法、レーザー法などが挙げられる。
【００１３】
ビア導体の形成は、球状粒子を入れる孔をマスクするように作製されたスクリーンメッシュを用いて、スクリーン印刷法によりビアホールの部分にのみ導電ペーストが埋め込まれる。
球状粒子を孔に入れる方法としては、スクリーン印刷法を用いる方法、吸引することにより孔の中に入れる方法等が挙げられる。吸引する法の場合は、例えば、離形フィルムが両面についた絶縁基板シートの一方の表面に球状粒子を散布し、反対側から吸引し減圧法により球状粒子を孔の中に吸い込むことができる。また、スクリーン印刷法を用いる場合は、球状粒子をテルピネオールのような媒質に加えてペースト状にした後に、孔のみが露出するようなスクリーンメッシュを用いて、スクリーン印刷機により絶縁基板の孔に球状粒子を埋め込むことができる。
【００１４】
絶縁基板の表面に配線を形成する方法としては、絶縁基板から離形フィルムを剥がし、その片面、もしくは両面に銅箔等の金属箔を貼り合わせ熱圧着する。金属箔表面にフォトレジストを塗布し、露光、現像しレジストパターンを形成する。次ぎに、この金属箔を配線パターン状にエッチング加工して配線導体を形成する。このように作製された表面に配線導体が形成されたした回路基板、絶縁基板、金属箔等を適宜選定して熱圧着して積層配線基板が得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、球状粒子を積層配線基板内に配置することにより、積層基板にビア導体の粗密があっても、積層基板が、熱や圧力で寸法に狂いを生じることない。また、ビア導体が高密度に配置されていてもショートすることないし、内部素子があっても、積層配線基板を安定的に作製することができる。
【実施例】
【００１６】
以下に模式図を参考にして本発明の実施の形態を説明する。
（両面に配線導体を有する回路基板の作成）
図１に作成例の模式図を示す。
絶縁樹脂としてエポキシ樹脂を用いガラスクロスに含浸して、ポリエステルの離形シートにラミネートして絶縁基板を作製した（図１ａ）。炭酸ガスレーザーでビアホールと球状粒子の埋め込み位置に貫通孔を設けた（図１ｂ）。球状粒子の埋め込み位置をマスクするスクリーンを用いて、スクリーン印刷機でビアホールに導電ペーストを埋め込んだ（図１ｃ）。同様にジビニルベンゼンからなる球状粒子にテルピネオールを加えてペースト化し、スクリーン印刷で基板の孔に埋め込んだ（図１ｄ）。離形フィルムを絶縁基板から剥離し、銅箔（厚さ２０μｍ）を貼り合わせた（図１ｅ）。銅箔にレジストを塗布し、露光、現像、エッチングにより配線パターンを形成し、両面に配線導体を有する回路基板を作製した（図１ｆ）。基板厚みは１００μｍで、球形粒子は粒径が９０μｍのものを使用した。
【００１７】
（積層配線の作成）
図２ａ〜ｃに積層配線の作成例の模式図を示す。
上記と同様な手順で作製した両面に配線導体を有する回路基板の上下に、表面に回路を形成していない絶縁基板を積層し、上下に銅箔を重ね合わせ、温度１９０℃、真空度５０００Ｐａ、圧力４ＭＰａで真空プレスを行い、積層基板を作製した。
【００１８】
（実施例１）
図３は、上記と同様な手順で作製した、層内に球状粒子を有する積層配線基板上に半導体を実装した例の模式図である。チップをダイボンディングペーストにより加熱、圧着し、配線をワイヤーボンディングにより行ったが問題なく実装できた。
【００１９】
（比較例１）
図４は、球状粒子を配置しない以外は実施例１と同様に作製した積層配線基板の例の模式図である。半導体チップ実装時に熱圧着すると、熱と圧力により基板のビア導体が疎な部分の変形が大きく、チップが基板と平行にならずワイヤーボンディングができなかった。
【００２０】
（実施例２）
図５はビア導体が高密度に配線され、球状粒子を絶縁樹脂層内に有する積層配線基板の例の模式図である。基板厚みが１２０μｍでビア径が１２５μｍ、ビア導体間の最も狭いところが１２０μｍであった。熱圧着してもショートすることはなかった。
【００２１】
（比較例２）
図６は、球状粒子を使用しない以外は、実施例３と同様に作成した積層配線基板の例の模式図である。ビア導体間の最も狭いところでショートが起こった。
【００２２】
（実施例３）
図７は、内部素子としてコンデンサーを基板内に有する積層配線基板の例の模式図である。コンデンサーを支える位置に球状粒子を埋設した。基板上の半導体チップをハンダボールとアンダーフィル樹脂を用いてフリップチップ実装したが問題なく実装できた。
【００２３】
（比較例３）
図８は、球状粒子を配置しない以外は実施例３と同様に作製した内部素子を有する積層配線基板の例の模式図である。真空プレス時に内部素子がある部分が沈み込んでしまい、積層基板が設計通りに作製できなかった。
【００２４】
（比較例４）
実施例１において、基板厚みが１００μｍで、球形粒子径が４０μｍである以外は実施例１と同様にして積層配線基板を作成したが、積層配線基板の寸法に狂いが生じた。
【００２５】
（比較例５）
実施例１において、基板厚みが１００μｍで、球形粒子径が１３０μｍである以外は実施例１と同様にして積層基板を作製した。積層配線基板の真空プレス時に、粒子が層間を突き破り、配線を切断するという不具合を生じた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１に両面に配線導体を有する回路基板の作成例の模式図を示す。
【図２】図２に多層配線基板の作成例の模式図を示す。
【図３】図３は、絶縁樹脂層内に球状粒子を有する積層配線基板上に半導体を実装した例の模式図である。
【図４】図４は、絶縁樹脂層内に球状粒子を有しない積層配線基板上に半導体を実装した例の模式図である。
【図５】図５は、ビア導体が高密度に配線され、球状粒子を絶縁樹脂層内に有する積層配線基板の例の模式図である。
【図６】図６は、ビア導体が高密度に配線され、球状粒子を絶縁樹脂層内に有しない積層配線基板の例の模式図である。
【図７】図７は、内部素子を積層配線基板に有し、球状粒子を絶縁樹脂層内に有する積層配線基板の例の模式図である。
【図８】図８は、内部素子を積層配線基板に有し、球状粒子を絶縁樹脂層内に有しない積層配線基板の例の模式図である。
【図９】図９は、絶縁樹脂層中に球状粒子を有し、配線導体が形成された回路基板の模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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