(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された絶縁層と、
前記絶縁層の形成面内に形成された導体パターンと、
前記絶縁層よりも線熱膨張係数が小さい材質からなって前記絶縁層の形成面内における前記導体パターンの周囲に前記絶縁層の積層方向に連なる壁として環状に形成された閉曲線状パターンと、を備えたことを特徴とするプリント基板。
【請求項２】
前記閉曲線状パターンは導体パターンと同じ材質よりなる請求項１に記載のプリント基板。
【請求項３】
前記閉曲線状パターンはＣｕよりなる請求項１に記載のプリント基板。
【請求項４】
絶縁層の線熱膨張係数をα１とし、導体パターンの線熱膨張係数をα２とし、閉曲線状パターンの線熱膨張係数をα３とするとき、
α１＞α２≧α３
を満足する請求項１に記載のプリント基板。
【請求項５】
積層された絶縁層と、前記絶縁層の形成面内に形成された導体パターンと、前記絶縁層よりも線熱膨張係数が小さい材質からなって前記絶縁層の形成面内における前記導体パターンの周囲に前記絶縁層の積層方向に連なる壁として環状に形成された閉曲線状パターンとを備えるプリント基板の製造方法であって、
前記導体パターンと前記閉曲線状パターンとを同時に形成することを特徴とするプリント基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はプリント基板およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント基板内の応力を分散する構造が、特開平６−８５００５号公報に開示されている。これは、プリント基板とその基板上に実装する半導体チップの隙間に少なくともプリント基板の線熱膨張係数よりも小さい線熱膨張係数を有する樹脂を充填することにより、充填された樹脂とプリント基板の線熱膨張差でプリント基板の伸縮を抑制してプリント基板内部に発生する熱応力を分散するものである。
【０００３】
しかしながら、この構造によれば、充填する樹脂の組成のバラツキや隙間への充填状態の良否により応力分散効果が左右され、その結果、絶縁層における電極との境界部にクラックが発生するという問題点があった。
【０００４】
より詳しくは、通常のプリント基板は、ガラス繊維とエポキシ樹脂による複合材料（ガラエポ）を多層プレスすることで製造されている。近年、電子部品の小型化の要求に対し、プリント基板には微細配線形成や微少なスルーホールが必要となってきた。これに伴い、１層ずつ積み重ねて微細配線を形成するビルドアッププロセスが開発されてきた。ビルドアッププロセスは、図４に示すように、コア基材５０（多層基板か両面基板、あるいはただの板）の上に絶縁層５１，５２を形成するとともに導体パターン５３を形成する工程を続けて行い、何層もの多層基板を作る技術である。ビルドアップ基板では、１００μｍ程度の小さい層間接続の穴を形成するため、レーザーや光現像を用いる。そのため、ガラス繊維を樹脂に混入することが困難となる。ガラス繊維が樹脂に混入されていないと、応力に対して弱くなる。即ち、樹脂が熱応力等により割れてしまうという問題が出てくる。図４において、熱が加わったときの導体パターン５３の伸びをΔ１で表し、絶縁層５１，５２の伸びをΔ２で表し、クラックを符号５４で示す。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、熱が加わったときに絶縁層における導体パターンとの境界部が割れるのを抑制することができるプリント基板およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のプリント基板は、積層された絶縁層よりも線熱膨張係数が小さい材質からなって前記絶縁層の形成面内における導体パターンの周囲に前記絶縁層の積層方向に連なる壁として環状に形成された閉曲線状パターンを設けたことを特徴としている。
【０００７】
このような構成を採用すると、熱が加わった際には、絶縁層と導体パターンの線熱膨張係数の差により絶縁層における導体パターンとの境界部には熱応力が加わろうとするが、閉曲線状パターンによる静水圧効果によって閉曲線状パターンにて囲まれた領域での熱応力が分散して、絶縁層における導体パターンとの境界部での熱応力は弱いものとなる。
【０００８】
その結果、絶縁層における導体パターンとの境界部が割れるのを抑制することができる。
ここで、請求項２に記載のように、前記閉曲線状パターンを導体パターンと同じ材質とするとよい。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、前記閉曲線状パターンをＣｕ製（銅製）とするとよい。
あるいは、請求項４に記載のように、絶縁層の線熱膨張係数をα１とし、導体パターンの線熱膨張係数をα２とし、閉曲線状パターンの線熱膨張係数をα３とするとき、α１＞α２≧α３を満足するようにするとよい。
また、積層された絶縁層よりも線熱膨張係数が小さい材質からなって前記絶縁層の形成面内における導体パターンの周囲に前記絶縁層の積層方向に連なる壁として環状に形成された閉曲線状パターンを設けたプリント基板を製造する際には、請求項５に記載のように、導体パターンと閉曲線状パターンとを同時に形成するとよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
図１には、本実施の形態におけるプリント基板１を示し、図１の上にはプリント基板１の平面を示し、図１の下にはＡ−Ａ断面を示す。
【００１１】
本実施の形態のプリント基板１はビルドアップ多層配線板であって、コア層２の上に導体層と絶縁層を交互に積み上げた高密度プリント配線板である。
図１において、プリント基板１はベースとなるコア層２を備えている。コア層２は、任意の導体パターン（電極パターン）を形成したプリント基板でもよいし、ただの板でも構わない。当然、薄い板状のものでも、厚い立体形状を有するものでもよい。コア層２は、本実施形態ではガラスエポキシ樹脂を用いており、線熱膨張係数が１×１０-5／℃である。
【００１２】
コア層２の上には、絶縁層３，４，５，６，７が積層されている。絶縁層３，４，５，６，７はエポキシ樹脂よりなり、エポキシ樹脂製絶縁層３，４，５，６，７の線熱膨張係数は、６×１０-5／℃である。
【００１３】
絶縁層３の形成面内においては、所望の導体パターン（電極パターン）８が形成され、また、絶縁層５の形成面内においては、所望の導体パターン（電極パターン）９が形成されている。さらに、表層の絶縁層７の形成面内においては、所望の導体パターン（電極パターン）１０が形成されている。各導体パターン８，９，１０はＣｕ（銅）よりなり、Ｃｕ導体パターン８，９，１０の線熱膨張係数は、１．７×１０-5／℃である。表層の絶縁層７の上にはフリップチップ（図示略）が実装され、表層の導体パターン（電極パターン）１０を通して当該フリップチップと電気的に接続される。
【００１４】
また、絶縁層３の形成面内においては、導体パターン８の周囲を囲む閉曲線状パターン１１が形成され、また、絶縁層４の形成面内においては、閉曲線状パターン１２が形成されている。同様に、絶縁層５の形成面内においては、導体パターン９の周囲を囲む閉曲線状パターン１３が形成され、また、絶縁層６の形成面内においては、閉曲線状パターン１４が形成されている。さらに、絶縁層７の形成面内においては、導体パターン１０の周囲を囲む閉曲線状パターン１５が形成されている。閉曲線状パターン１５は、図１に示すように四角枠状をなし、四角板状のプリント基板の各辺に沿って延びる形状となっている。他の閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４も同様に四角枠状をなしている。各閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５はその一部が重なった状態で積層（配置）されている。
【００１５】
各閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５は導体パターン８，９，１０と同じ材質のＣｕよりなり、Ｃｕ製閉曲線状パターン１１〜１５の線熱膨張係数は、１．７×１０-5／℃である。このように、閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５は、絶縁層３〜７の形成面内における導体パターン８〜１０の周囲に環状に形成され、かつ、絶縁層３〜７よりも線熱膨張係数が小さい材質よりなる。
【００１６】
ここで、絶縁層３〜７の線熱膨張係数をα１とし、導体パターン８〜１０の線熱膨張係数をα２とし、閉曲線状パターン１１〜１５の線熱膨張係数をα３とするとき、本実施形態ではα１＝６×１０-5／℃、α２＝α３＝１．７×１０-5／℃であり、α１＞α２≧α３を満足している。より正確には、α１＞α２＝α３である。
【００１７】
また、プリント基板１における閉曲線状パターン１１〜１５に囲まれた領域は熱応力が加わる場（応力場）となり、この応力場に導体パターン８，９，１０が位置している。
【００１８】
次に、プリント基板１の製造工程を説明する。
まず、コア層２を用意し、その上に絶縁層３を形成するとともにＣｕ導体パターン８を形成する。この時、Ｃｕ製閉曲線状パターン１１を同時に形成する。さらに、その上に絶縁層４を形成するとともにＣｕ製閉曲線状パターン１２を形成する。引き続き、その上に絶縁層５を形成するとともにＣｕ導体パターン９を形成する。この時、Ｃｕ製閉曲線状パターン１３を同時に形成する。さらに、その上に絶縁層６を形成するとともにＣｕ製閉曲線状パターン１４を形成する。そして、その上に絶縁層７を形成するとともにＣｕ導体パターン１０を形成する。この時、Ｃｕ製閉曲線状パターン１５を同時に形成する。
【００１９】
ここで、絶縁層３，４，５，６，７はプレス法やコーティング法等で形成する。また、Ｃｕ導体パターン８〜１０および閉曲線状パターン１１〜１５の形成方法としては、メッキレジストと無電解銅メッキによるアディティブプロセスでも、エッチング法でも構わない。より具体的な例を挙げるならば、メッキ法（電気Ｃｕメッキ法、無電解Ｃｕメッキ法）やぺースト法（金属ペースト法）で形成する。要は、電極となる導体パターンや閉曲線状パターンが形成できればよい。
【００２０】
次に、このプリント基板１に熱が加わった際の作用について説明する。
プリント基板１における閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５にて囲まれた領域（応力場）には導体パターン８，９，１０が形成されており、熱が加わった際には、この領域（応力場）においては絶縁層３，４，５，６，７の線熱膨張係数（６×１０-5／℃）と導体パターン８，９，１０の線熱膨張係数（１．７×１０-5／℃）の差により、絶縁層３，４，５，６，７における導体パターン８，９，１０との境界部に熱応力が発生する。しかしながら、閉曲線状パターン１１，１３，１５が存在するため、静水圧効果によって熱応力が分散する。
【００２１】
つまり、閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５にて囲まれた領域（応力場）は、絶縁層３，４，５，６，７よりも線熱膨張係数が小さい閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５により圧縮場となる。よって、プリント基板１の内部（応力場）に発生する応力を分散することができ、その結果、絶縁層３〜７における導体パターン８，９，１０との境界部が割れるを防止することができる。また、絶縁層３〜７は引っ張りに対しては割れやすいが、圧縮応力が加わった時には割れにくい。
【００２２】
このように、絶縁層３，４，５，６，７における導体パターン８，９，１０との境界部に発生する熱応力を抑制することができ、その結果、熱が加わったときに絶縁層３，４，５，６，７における導体パターン８，９，１０との境界部のクラックの発生を抑制することができる。
【００２３】
つまり、閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５の静水圧効果により閉曲線状パターン１１，１２，１３，１４，１５によって囲まれた領域を圧縮場に変化させることによって安定した応力分散作用を有するプリント基板の構造とすることができる。
【００２４】
図２は、閉曲線状パターン２３の線熱膨張係数が、コア層２０と絶縁層２１と導体パターン２２に対して非常に小さい場合の不具合事例を説明するための図である。
【００２５】
図２に示すように、閉曲線状パターン２３の線熱膨張係数が絶縁層２１に対して非常に小さい場合、絶縁層２１における閉曲線状パターン２３に囲まれた領域で（限られた空間内部で）熱膨張による変形を吸収しようとするので、絶縁層２１の形状が、例えば図２に示すように、表面形状がうねりを持った形状に変形しようとする。このため、基板内部には不均一な応力分布が生じ、その結果として図示するようなコア層２０と絶縁層２１の境界剥離２４、絶縁層２１内部の内部亀裂２５、導体パターン２２と絶縁層２１の境界の亀裂２６、うねり凸部での表面亀裂２７の発生を招く等の不具合がある。
【００２６】
このように閉曲線状パターン２３の線熱膨張係数が絶縁層２１に対して非常に小さいと剥離や亀裂の発生を招く等の不具合があるが、本実施形態ではこの事を考慮して閉曲線状パターン１１〜１５にＣｕを用い、線熱膨張係数が６×１０-5／℃である絶縁層３〜７に対し閉曲線状パターン１１〜１５の線熱膨張係数が１．７×１０-5／℃としており、上述した不具合の発生を未然に防止している。
【００２７】
このように本実施の形態は、下記の特徴を有する。
（イ）絶縁層３〜７の形成面内における導体パターン８〜１０の周囲において環状をなし、かつ、絶縁層３〜７よりも線熱膨張係数が小さい材質よりなる閉曲線状パターン１１〜１５を設けたので、熱が加わった際には、絶縁層３〜７と導体パターン８〜１０の線熱膨張係数の差により絶縁層３〜７における導体パターン８〜１０との境界部には熱応力が加わろうとするが、閉曲線状パターン１１〜１５による静水圧効果によって閉曲線状パターン１１〜１５にて囲まれた領域での熱応力が分散して、絶縁層３〜７における導体パターン８〜１０との境界部での熱応力は弱いものとなる。その結果、絶縁層３〜７における導体パターン８〜１０との境界部が割れるのを抑制することができることとなる。
【００２８】
このようにして熱が加わる環境下において信頼性を向上することができる。
（ロ）ここで、閉曲線状パターン１１〜１５を導体パターン８〜１０と同じ材質とすると、実用上好ましいものとなる。つまり、閉曲線状パターン１１〜１５をＣｕ製とすることにより、Ｃｕ導体パターン形成工程において閉曲線状パターン１１〜１５を形成することができる。
（ハ）絶縁層３〜７の線熱膨張係数をα１とし、導体パターン８〜１０の線熱膨張係数をα２とし、閉曲線状パターン１１〜１５の線熱膨張係数をα３とするとき、α１＞α２≧α３を満足するようにすると、実用上好ましいものとなる。
【００２９】
これまで説明したものの他にも、下記のようにしてもよい。
閉曲線状パターン１１〜１５は、絶縁層３〜７より線熱膨張係数が小さい材質であればよく、Ｃｕ以外にも、例えば絶縁層３〜７よりも線熱膨張係数が低い樹脂材料でもよい。あるいは、閉曲線状パターン１１〜１５は、銅やニッケルなどの金属、さらには、非金属材料でもよい。
【００３０】
また、閉曲線状パターンは、全部の絶縁層に形成したが、最表面のみ、あるいは最表層と第２層、あるいは、最表層と第２層と第３層、最表層と第２層と第３層と第４層としてもよい。要は、製品の要求品質との兼ね合いで決定する。つまり、基板を構成する樹脂材料の熱膨張によって発生するクラックを防止することを最重要視するならば、全部の層に閉曲線状パターンを形成し、また、高い耐久性を要求されない場合は最表面だけ閉曲線状パターンを形成すればよい。
【００３１】
また、図１においては一層毎に閉曲線状パターンを配置したが、図３に示すように、ぺースト又はメッキにより溝３０，３１、３２，３３を埋めることにより閉曲線状パターン３４，３５を配置してもよい。つまり、絶縁層３内に閉曲線状パターン３６を形成するとともに、絶縁層４に溝３０を、絶縁層５に溝３１を形成した状態で閉曲線状パターン３４を形成して溝３０，３１を充填する。さらに、絶縁層６に溝３２を、絶縁層７に溝３３を形成した状態で閉曲線状パターン３５を形成して溝３２，３３を充填する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態におけるプリント基板を示す図。
【図２】  閉曲線状パターンの線熱膨張係数がコア層と絶縁層と導体パターンに対して非常に小さい場合の不具合事例を説明するための図。
【図３】  別例のプリント基板を示す図。
【図４】  従来のプリント基板を示す図。
【符号の説明】
３，４，５，６，７…絶縁層、８，９，１０…導体パターン、１１，１２，１３，１４，１５…閉曲線状パターン、３４，３５…閉曲線状パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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