(57)【要約】【課題】本発明は、単繊維を隣接する単繊維から離れないように繊維層を形成することによって、単繊維の周囲にクラックが発生するのを抑制することができ、製造歩留まりを向上させることが可能な複合基板、配線基板及び実装構造体、並びに複合基板の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】一方向に配列された多数の単繊維８を樹脂で含浸してなる繊維層９と、繊維層９の一主面及び他主面を被覆するように形成され、繊維層９の一主面及び他主面に堆積された多数のフィラー１０を含有する樹脂層１１と、を備え、繊維層９は、単繊維８を一方向に配列してなる単繊維層１２を複数積層したものであって、樹脂層１１と単繊維層１２との間に介在されるフィラー１０の含有量は、単繊維層１２同士の間に介在されるフィラー１０の含有量よりも多いことを特徴とする複合基板５。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に配列された多数の単繊維を樹脂で含浸してなる繊維層と、
前記繊維層の一主面及び他主面を被覆するように形成され、前記繊維層の一主面及び他主面に堆積された多数のフィラーを含有する樹脂層と、を備え、
前記繊維層は、前記単繊維を一方向に配列してなる単繊維層を複数積層したものであって、前記樹脂層と前記単繊維層との間に介在される前記フィラーの含有量は、前記単繊維層同士の間に介在される前記フィラーの含有量よりも多いことを特徴とする複合基板。
【請求項２】
請求項１に記載の複合基板において、
前記繊維層に含まれる複数の前記単繊維層は、第１方向に沿って配列される前記単繊維層の数と、前記第１方向と異なる第２方向に沿って配列される前記単繊維層の数が等しいことを特徴とする複合基板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の複合基板において、
前記繊維層は、前記樹脂層と接する前記単繊維層における隣接する前記単繊維同士が、密接していることを特徴とする複合基板。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の複合基板において、
前記樹脂層の一主面及び他主面のうねりは、３μｍ以下であることを特徴とする複合基板。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の複合基板と、前記複合基板の一主面及び他主面に形成される導電層と、を備えたことを特徴とする配線基板。
【請求項６】
請求項５に記載の配線基板と、前記配線基板にフリップチップ実装された半導体素子と、を備えたことを特徴とする実装構造体。
【請求項７】
多数の単繊維を一方向に配列させた繊維シートと、フィラーを樹脂で含浸した樹脂シートを準備する工程と、
前記繊維シートの上面と前記樹脂シートの下面を対向配置する工程と、
前記樹脂シートを加熱しながら前記繊維体に向かって押圧し、軟化した前記樹脂を前記多数の単繊維同士の間の隙間を通し、前記繊維シートの下面まで流し込むとともに、前記樹脂シートの前記フィラーを、前記繊維シートの上面に堆積する工程と、
前記フィラーが前記繊維シートの上面に堆積している状態で、前記樹脂を硬化する工程と、
を備えていることを特徴とする複合基板の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の複合基板の製造方法において、
前記フィラーが前記繊維シートの上面に堆積している状態で、前記フィラーが前記多数の単繊維を押圧し、前記多数の単繊維同士の間の隙間を小さくする工程と、
を備えたことを特徴とする複合基板の製造方法。
【請求項９】
多数の単繊維を一方向に配列させた繊維シートと、フィラーを第１樹脂で含浸した樹脂シートを準備する工程と、
前記繊維シートの前記単繊維同士の間に第２樹脂を含浸する工程と、
前記第２樹脂を含浸した前記繊維シートと前記樹脂シートを張り合わせた状態で、両者に熱を加えて前記第１樹脂と前記第２樹脂とを接着させ、前記樹脂シートの前記フィラーを前記単繊維に押圧する工程と、
前記フィラーが前記単繊維を押圧している状態で、前記第１樹脂及び第２樹脂を硬化する工程と、
を備えたことを特徴とする複合基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種オーディオビジュアル機器や家電機器、通信機器、コンピュータ機器およびその周辺機器などの電子機器に使用される配線基板およびそれに使用される複合基板に関するものである。本発明はさらに、配線基板に半導体素子を実装した実装構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＣ（Integrated Circuit）又はＬＳＩ（Large Scale Integration）等の半導体素子を実装する配線基板として、樹脂製の配線基板が用いられている。かかる配線基板には、配線基板の剛性を高めるために、剛性の優れた複合基板が使用されている。
【０００３】
また、複合基板は、ガラス繊維から成る織布をエポキシ樹脂によって含浸したものが知られており、さらに、複合基板に、フィラーを含有したものが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
また、複合基板は、ガラス繊維から成る織布をエポキシ樹脂によって含浸したものが知られており、さらに、軽量化、低誘電率化、レーザー加工性の向上などの要望からガラス繊維の代わりに有機繊維を用いたものが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−１９０１７４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、有機繊維は一般に単繊維の直径がガラス繊維よりも大きく、また、有機繊維は、有機繊維の直径方向の熱膨張率が大きい。そのため、有機繊維の一部が隣接する有機繊維から突出して形成された複合基板においては、半田リフロー時や外部から加えられる熱に起因して、突出した有機繊維の外周に沿って、クラックが発生し、複合基板が破壊されることがある。その結果、製品不良が発生し、製造歩留まりが低下するといった問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであって、繊維の外周に沿ってクラックが発生するのを抑制することによって、製造歩留まりを向上させることが可能な複合基板、配線基板及び実装構造体、並びに複合基板の製造方法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】
上記の課題を解決するため、本発明の複合基板は、一方向に配列された多数の単繊維を樹脂で含浸してなる繊維層と、前記繊維層の一主面及び他主面を被覆するように形成され、前記繊維層の一主面及び他主面に堆積された多数のフィラーを含有する樹脂層と、を備え、前記繊維層は、前記単繊維を一方向に配列してなる単繊維層を複数積層したものであって、前記樹脂層と前記単繊維層との間に介在される前記フィラーの含有量は、前記単繊維層同士の間に介在される前記フィラーの含有量よりも多いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の複合基板は、前記繊維層に含まれる複数の前記単繊維層が、第１方向に沿って配列される前記単繊維層の数と、前記第１方向と異なる第２方向に沿って配列される前記単繊維層の数が等しいことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の複合基板は、前記繊維層が、前記樹脂層と接する前記単繊維層における隣接する前記単繊維同士が、密接していることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の複合基板は、前記樹脂層の一主面及び他主面のうねりが、３μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の配線基板は、前記複合基板と、前記複合基板の一主面及び他主面に形成される導電層と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の実装構造体は、前記配線基板と、前記配線基板にフリップチップ実装された半導体素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の複合基板の製造方法は、多数の単繊維を一方向に配列させた繊維シートと、フィラーを樹脂で含浸した樹脂シートを準備する工程と、前記繊維シートの上面と前記樹脂シートの下面を対向配置する工程と、前記樹脂シートを加熱しながら前記繊維体に向かって押圧し、軟化した前記樹脂を前記多数の単繊維同士の間の隙間を通し、前記繊維シートの下面まで流し込むとともに、前記樹脂シートの前記フィラーを、前記繊維シートの上面に堆積する工程と、前記フィラーが前記繊維シートの上面に堆積している状態で、前記樹脂を硬化する工程と、を備えていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の複合基板の製造方法は、前記フィラーが前記繊維シートの上面に堆積している状態で、前記フィラーが前記多数の単繊維を押圧し、前記多数の単繊維同士の間の隙間を小さくする工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の複合基板の製造方法は、多数の単繊維を一方向に配列させた繊維シートと、フィラーを第１樹脂で含浸した樹脂シートを準備する工程と、前記繊維シートの前記単繊維同士の間に第２樹脂を含浸する工程と、前記第２樹脂を含浸した前記繊維シートと前記樹脂シートを張り合わせた状態で、両者に熱を加えて前記第１樹脂と前記第２樹脂とを接着させ、前記樹脂シートの前記フィラーを前記単繊維に押圧する工程と、前記フィラーが前記単繊維を押圧している状態で、前記第１樹脂及び第２樹脂を硬化する工程と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、繊維の外周に沿ってクラックが発生するのを抑制することによって、製造歩留まりを向上させることが可能な複合基板、配線基板及び実装構造体、並びに複合基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明にかかる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。かかる実装構造体は、例えば各種オーディオビジュアル機器、家電機器、通信機器、コンピュータ装置又はその周辺機器などの電子機器に使用されるものである。
【００１８】
図１は本実施形態に係る実装構造体１の平面図、図２は本実施形態に係る実装構造体１の断面図である。本実施形態に係る実装構造体１は、配線基板２と、配線基板２に半田等のバンプ３を介してフリップチップ実装された、ＩＣ又はＬＳＩ等の半導体素子４と、を含んで構成されている。また、配線基板２は、複合基板５と、複合基板５の一主面及び他主面に積層される導電層６と、絶縁層７と、を含んで構成されている。
【００１９】
複合基板５は、一方向に配列された多数の単繊維８を樹脂で含浸してなる繊維層９と、繊維層９の一主面及び他主面を被覆するように形成され、繊維層９の一主面及び他主面に堆積された多数のフィラー１０を含有する樹脂層１１と、を備え、繊維層９は、単繊維８を一方向に配列してなる単繊維層１２を複数積層したものであって、樹脂層１１と単繊維層１２との間に介在されるフィラー１０の含有量は、単繊維層１２同士の間に介在されるフィラー１０の含有量よりも多くなるようにして構成されている。
【００２０】
以下に、複合基板５に積層される導電層６及び絶縁層７について説明する。導電層６は、所定の電気信号を伝達する機能を備えたライン状の信号線路６ａと、半導体素子４を共通の電位、例えばアース電位にする機能を備えた平板状のグランド層６ｂとを含んでいる。また、信号線路６ａは、グランド層６ｂに対して、絶縁層７を介して対向するように配置されている。また、導電層６は、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の金属材料からなる。
【００２１】
絶縁層７は、接着層７ａとフィルム層７ｂとから構成されている。フィルム層７ｂは、接着層７ａを介して複合基板５に対して貼り合わされている。接着層７ａは、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂等が使用される。なお、かかる熱硬化性樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコン樹脂又はビスマレイミドトリアジン樹脂のうち少なくともいずれか一つを使用することができる。熱可塑性樹脂としては、半田リフロー時の加熱に耐える耐熱性を有する必要があることから、構成する材料の軟化温度が２００℃以上であることが望ましく、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等を使用することができる。
【００２２】
フィルム層７ｂは、複合基板５の平坦性を確保するために精密に厚さが制御されている。また、フィルム層７ｂは、弾性変形可能であって、耐熱性と硬さに優れた特性の材料であることが望ましい。この様な特性を有するフィルム層７ｂとしては、例えば、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂又は液晶ポリマー樹脂等を用いることができる。なお、フィルム層７ｂの厚みは、例えば１μｍ以上、２０μｍ以下となるように設定されている。
【００２３】
絶縁層７は、複合基板５及び導電層６に対して積層し、例えば加熱プレス装置を用いて加熱しながら加圧した後、冷却することによって硬化する。また、絶縁層７は、厚み寸法が例えば１μｍから１０μｍとなるように設定されている。
【００２４】
絶縁層７には、その上下方向を貫くビア導体１３が形成されている。かかるビア導体１３は、上下位置の異なる導電層６同士を電気的に接続するためのものである。かかるビア導体１３は、複合基板５の一主面側から配線基板２の一主面側（複合基板５の他主面側から配線基板２の他主面側）に向けて幅広な逆テーパー状に形成されており、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料からなる。
【００２５】
次に、複合基板５について詳述する。複合基板５には、複合基板５を上下方向に貫通するスルーホールＳが形成されている。かかるスルーホールＳの内壁面には、導電性を有する銅めっき等からなるスルーホール導体１３が形成されている。また、スルーホールＳには、複合基板５の平坦性を良好にするために絶縁性の樹脂からなる絶縁体１４が充填されている。なお、スルーホール導体１３は、複合基板５の主面又は他主面に形成された導電層６同士を電気的に接続している。また、絶縁体１４をスルーホールＳに充填することによって、スルーホールＳの直上又は直下に後述するビア導体１５を形成することができ、配線基板２の小型化に寄与することができる。かかるビア導体１５は、上下位置の異なる導電層６同士を電気的に接続するためのものである。ビア導体１５は、複合基板５の一主面側から配線基板２の一主面側（複合基板５の他主面側から配線基板２の他主面側）に向けて幅広な逆テーパー状に形成されており、例えば銅、銀、金、アルミニウム、ニッケル又はクロム等の導電材料からなる。
【００２６】
繊維層９は、単繊維８を一方向に配列してなる単繊維層１２を複数積層したものであって、複合基板５の剛性を良好に維持するものである。かかる単繊維層１２には、単繊維８が多数敷き詰められて設けられている。
【００２７】
繊維層９を構成する一方向に配列された多数の単繊維８は、繊維層９の一端から他端にまで延在されている。単繊維８は、例えばポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂、全芳香族ポリアミド樹脂又は全芳香族ポリエステル樹脂等の低熱膨張樹脂から成る。かかる単繊維８の熱膨張率は、繊維の長手方向Ｘに直交する断面方向Ｚの熱膨張率が、繊維の長手方向Ｘの熱膨張率より大きい。その単繊維８の断面方向Ｚの熱膨張率は、４０ｐｐｍ／℃以上、１２０ｐｐｍ／℃以下であって、単繊維８の長手方向Ｘの熱膨張率は、−１０ｐｐｍ／℃以上、１０ｐｐｍ／℃以下である。なお、熱膨張率は、ＪＩＳＫ７１９７に準ずる。また、単繊維８は長尺状に形成されており、その断面方向Ｚの断面が、円形であって、その直径は例えば３μｍ以上１５μｍ以下に形成されている。
【００２８】
また、繊維層９に対する単繊維８の体積比率が、３０体積％以上、８０体積％以下に設定されている。繊維層９に対する単繊維８の体積比率が３０体積％以上だと、繊維層９に含有される単繊維８が十分に確保され、単繊維８の優れた剛性が繊維層９に影響を及ぼし、複合基板５全体の反りを少なくすることができる。また、繊維層９に対する単繊維８の体積比率が８０体積％を超えると、繊維層９を作製する際に、繊維層９の単繊維層１２同士の間に空気が多く混入することがある。気泡が多いと、樹脂の硬化後は、その気泡が空隙となって、空隙に導電層等から導電材料が析出し、複合基板５の電気的信頼性が低下する。そのため、繊維層９に対する単繊維８の体積比率を８０体積％以下にすることで、複合基板５内の気泡を低減することができる。なお、繊維層９に含まれる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂又はポリフェニレエーテル樹脂等から成る。
【００２９】
樹脂層１１は、多数のフィラー１０を含有しており、例えば、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂又はポリフェニレンエーテル樹脂等から成る。フィラー１０は、球状であって、樹脂層１１に対する体積比率が、２５％以上、６０％以下であることが好ましい。このような、樹脂層１１の熱膨張率は、１５ｐｐｍ／℃以上、３０ｐｐｍ／℃以下に設定されている。なお、フィラー１０の径は、例えば０．０５μｍ以上、６μｍ以下に設定されており、かかるフィラー１０の熱膨張率は、例えば−５ｐｐｍ／℃以上、５ｐｐｍ／℃以下である。
【００３０】
樹脂層１１に対するフィラー１０の体積比率が２５％未満だと、樹脂層１１の熱膨張率が大きくなってしまい、その樹脂層１１にスルーホールＳを形成した場合、熱膨張・熱収縮によって、スルーホールＳの内壁面にクラックが発生しやすくなる。そのため、樹脂層１１に対するフィラー１０の体積比率が２５％以上にすることで、スルーホールＳにクラックが発生するのを抑制することができる。一方、樹脂層１１に対するフィラー１０の体積比率が６０％を超えると、未硬化の樹脂にフィラー１０を混ぜ合わせる際、フィラー１０と共に未硬化の樹脂に空気が混入しやすく、このような未硬化の樹脂によって多数の単繊維８を含浸させると、単繊維８同士の間に気泡が多く混入する。そして、その気泡が樹脂層１１の絶縁性を低下させる原因となるため、樹脂層１１に対するフィラー１０の体積比率を６０％以下にすることで、樹脂層１１に気泡が混入する問題を低減することができる。
【００３１】
フィラー１０は、例えば酸化珪素（シリカ）、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム又は水酸化アルミニウム等から成り、樹脂層９に対する体積比率が、６０％以上、９０％以下であることが好ましい。なお、フィラー１０の熱伝導率は、例えば１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
【００３２】
図３は、繊維層９と樹脂層１１との界面を示し、図２Ａの拡大図である。多数のフィラー１０は、繊維層９と樹脂層１１との間であって、繊維層９上に堆積して設けられている。敷き詰められた単繊維８上に多数のフィラー１０が、単繊維８と接するように配置されており、フィラー１０は熱膨張率が単繊維８の断面方向Ｚの熱膨張率より小さいため、外部から熱が加わり単繊維８が断面方向Ｚに熱膨張しようとしても、フィラー１０が熱膨張しにくいため、単繊維８が断面方向Ｚに熱膨張するのを抑制することができる。その結果、単繊維８が断面方向Ｚに熱膨張しにくいため、繊維層９や樹脂層１１を構成する樹脂にクラックが発生するのを効果的に抑制することができる。
【００３３】
樹脂層１１の一主面及び他主面のうねりは、３μｍ以下に形成されている。このように、多数のフィラー１０によって押圧された樹脂層１１を形成することにより、単繊維８ａが隣接する単繊維８ｂ、８ｃから樹脂層１１側に向かって離れて形成されない。そのため、単繊維８ａ上の樹脂層１１を比較的平坦にすることができ、樹脂層１１の一主面及び他主面のうねりを３μｍ以下にすることができる。
【００３４】
また、樹脂層１１の一主面及び他主面のうねりを３μｍ以下にすることによって、樹脂層１１上に形成する導電層６及び絶縁層７のうねりも小さくすることができ、シリコンチップをフリップチップ実装する場合の、実装歩留りを高くすることができる。なお、うねりの測定及び算出は、ＪＩＳ−Ｂ０６１０におけるＷEM（転がり円最大高さうねり）に準じて行い、転がり円半径は０．０８ｍｍ、基準長さは０．２５ｍｍで算出する。
【００３５】
また、樹脂層１１の厚みは、４μｍ以上に形成される。ここで、４μｍ以上とは、単繊維８の上部から樹脂層１１の上面までの距離である。樹脂層１１の厚みを厚くすることで、単繊維８の周囲にクラックが発生するのを抑制することができる。また、樹脂層１１の厚みを厚くしたことで、複合基板５の一主面及び他主面の平坦性を良好にすることができ、半導体素子４を実装する際に、半導体素子４の下面を複合基板５又は配線基板２に密接させて接合することができる。
【００３６】
繊維層９と樹脂層１１との間、すなわち樹脂層１１と単繊維層１２との間、に介在されるフィラー１０の含有量は、単繊維層１２同士の間に介在されるフィラー１０の含有量よりも多くなるように構成されている。フィラー１０の含有量が少ない領域においては、フィラー１０の含有量が多い領域に比べて、軟化時の樹脂の粘性係数が例えば１Ｐａ・ｓ以上、１００Ｐａ・ｓ以下と小さく、軟化時の樹脂の流れが大きいため、外力を加えられると単繊維８が移動しやすい。一方、フィラー１０の含有量が多い領域においては、軟化時の樹脂の粘性係数が例えば１００Ｐａ・ｓ以上、５０００Ｐａ・ｓ以下と大きく、軟化時の樹脂の流れが小さいため、外力を加えられても単繊維８が移動しにくい。単繊維８ａは、隣接する単繊維８ｂ、８ｃから離れて突出するように設けられると、外部から熱が加えられ、隣接する単繊維８ｂ、８ｃが熱膨張・熱収縮を起こし、図９に示すように、単繊維８ａが隣接する単繊維８ｂ、８ｃから応力を受け、単繊維８ａの周囲にクラックが発生することがある。そのため、繊維層９と樹脂層１１との間に、フィラー１０の含有量を多くすることによって、単繊維８の移動を抑制することができ、隣接する単繊維８から離れるのを有効的に防止することができる。その結果、単繊維８の周囲にクラックが発生するのを効果的に抑制し、複合基板５の製造歩留まりを向上させることができる。なお、樹脂層９と単繊維層１２との間に介在されるフィラー１０の含有量及び単繊維層１２同士の間に介在されるフィラー１０の含有量の測定及び算出は、次の方法で行なう。測定する基板を切断し断面を鏡面状態に研摩する。研摩した断面を走査電子顕微鏡で写真撮影を行う。例えば１０枚の写真を撮影し、得られた写真の画像解析を行って、写真で得られた樹脂層１１の面積に対するフィラー１０の占める面積の比率を計算する。フィラー１０は硬化前の樹脂層中に偏りなく均一に混合されているので、フィラー１０の面積比率はフィラー１０の体積比率と等しくなる。撮影する倍率はフィラー１０の面積を測定しやすい倍率を適宜選択する。通常１０００倍程度が、適当である。さらに、写真の撮影枚数を増やして測定精度を高めることができる。
【００３７】
また、樹脂層１１にクラックが発生すると、その上面に形成された導電層６にまでクラックが伝達することがある。そして、導電層６が樹脂層１１から剥離しやすくなり、しいては導電層６が破壊されることがある。本発明の実施形態のように、繊維層９における単繊維８の隣接する単繊維８からの突出を抑制することによって、単繊維８の周囲にクラックが発生するのを抑制することができ、しいては導電層６の破壊も効果的に防止することができる。
【００３８】
繊維層９は、樹脂層８と接する単繊維層１２における隣接する単繊維８同士が密接して形成されていることによって、単繊維８同士の間の隙間を低減することができ、外から加えられる熱によって単繊維８の一部が隣接する単繊維８から離れて熱膨張・熱収縮することがないので、その隙間にクラックが発生するのを抑制することができ、複合基板５の製造歩留まりを向上させることができる。また、単繊維層１２と樹脂層８との隙間を低減することもできるため、しいては複合基板５を小型化することができる。
【００３９】
また、半導体素子４には、絶縁層７の熱膨張率と近似する材料が使用され、例えばシリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム砒素リン、窒化ガリウム、炭化珪素等を用いることができる。なお、半導体素子４の厚み寸法は、例えば０．１ｍｍから１ｍｍのものを使用することができる。
【００４０】
上述したように本実施形態によれば、繊維層９上に繊維層９と接する多数のフィラー１０を含有する樹脂層１１を形成したことによって、単繊維８の熱膨張・熱収縮をフィラー１０が応力によって効果的に抑制し、単繊維８が隣接する単繊維８から離れて、その周囲にクラックが発生するのを防止することができる。
【００４１】
また、複合基板５が変形すると、配線基板２と半導体素子４との電気的接続が不安定になることがあるが、多数の単繊維８を一方向に配列して設けることによって、複合基板５の変形を抑制し、しいては配線基板２と半導体素子４との電気的接続を良好に維持することができ、電気的信頼性に優れた複合基板、配線基板および実装構造体を提供することができる。
【００４２】
次に、上述した実装構造体１の製造方法について、図４から図７を用いて説明する。まず、実装構造体１を作製する前段階として、複合基板５を準備する。複合基板５は、以下の工程を得て作製することができる。まず、図４（ａ）に示すように、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成る単繊維８を、一方向に沿って配列した繊維シート１６と、フィラー１０を樹脂で含浸した樹脂シート１７を準備する。なお、繊維シート１６は、単繊維層１２が三層構造となるように設定したものを用いることができる。
【００４３】
繊維シート１６は、樹脂を含浸させずに多数の単繊維８を、一方向に沿って配列して敷き詰めたものであって、単繊維８同士がバラバラにならないように、単繊維８の端部を枠体にて固定したものを用いる。また、樹脂シート１７は、例えばエポキシ樹脂にシリカから成る球状のフィラー１０を多数含有したものであって、半硬化したものを用いる。なお、単繊維８同士の間の隙間は、フィラー１０の径よりも小さくなるように設定されており、単繊維８が撓まないように、単繊維８の端部は、その長手方向に引っ張られた状態で保持されている。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように、繊維シート１６の上面に樹脂シート１７の下面を対向配置する。そして、図４（ｃ）に示すように、繊維シート１６及び樹脂シート１７を対向配置して、両者を接触させた状態で、例えば加熱プレス機を用いて、エポキシ樹脂が軟化する温度以上の熱を印加し加圧する。その結果、樹脂シート１７を構成するエポキシ樹脂を軟化して、繊維シート１６の単繊維８同士の間の隙間に流れ込むとともに、樹脂シート１７に含有されるフィラー１０が、繊維シート１６の上面に堆積する。これは、繊維シート１６における単繊維８同士の間の隙間がフィラー１０の径よりも小さくなるように設定されているため、フィラー１０は、繊維シート１６上に堆積し、樹脂シート１７を構成する軟化したエポキシ樹脂は、単繊維８同士の間の隙間から下方に流れる。さらに、図４（ｄ）に示すように、エポキシ樹脂が繊維シート１６の下端まで達し、その状態で、エポキシ樹脂が繊維シート１６から流出しなくなるように、繊維シート１６及び樹脂シート１７に熱を加えて、エポキシ樹脂を半硬化させ、プリプレグシート１８を作製する。かかるプリプレグシート１８を作製する工程において、フィラー１０が繊維シート１６の上面に堆積している状態で、加熱加圧によってフィラーが多数の単繊維８を押圧し、多数の単繊維８同士の間の隙間を小さくする。その結果、単繊維８が隣接する単繊維８から離れて突出するのを抑制することができる。なお、プリプレグシート１８は、厚みが例えば０．１ｍｍから１．５ｍｍに設定されている。
【００４５】
ここで、プリプレグシート１８について説明する。プリプレグシート１８は、フィラー１０が堆積された単繊維８が一方向に沿って配列された状態で、半硬化して保持されたものである。フィラー１０の含有量が多い領域においては、粘度が大きいため、単繊維８が移動しにくくなり、また、単繊維８は多数のフィラー１０に押圧されて移動が抑制される。そのため、単繊維８が隣接する単繊維８から離れるように突出するのが効果的に防止され、フィラー１０と接する単繊維８は、一方向に沿って敷き詰められた状態で保持されやすい。
【００４６】
次に、予め単繊維８に例えばエポキシ樹脂を含浸させた未硬化のプリプレグ１９を準備しておく。なお、プリプレグ１９は、単繊維層１２が三層構造となるように設定したものを用いることができる。
【００４７】
そして、図４（ｅ）に示すように、プリプレグ１９を挟むように、プリプレグシート１８を、プリプレグ１９に対して上下に配置する。プリプレグ１９をプリプレグシート１８で挟持して、例えば加熱プレス機を用いて、エポキシ樹脂が熱硬化する温度まで、プリプレグシート１８及びプリプレグ１９に熱を加える。その結果、図５（ａ）に示すように、複合基板５を作製することができる。
【００４８】
次に、作製した複合基板５に、図５（ｂ）に示すように、ドリル加工によって、上下方向に貫通したスルーホールＳを形成する。かかるスルーホールＳは、複数個形成され、その直径が例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。そして、図５（ｃ）に示すように、無電界めっき等により、複合基板５の表面にメッキを被着させ、スルーホールＳの内壁面にスルーホール導体１３を形成する。
【００４９】
そのあと、図６（ａ）に示すように、スルーホール導体１３によって囲まれる領域Ｈに、例えばポリイミド等の樹脂を充填し、絶縁体１４を形成する。さらに、図６（ｂ）に示すように、絶縁体１４の直上を被覆するように、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等によって、導電層を構成する材料を被着する。
【００５０】
次に、図６（ｃ）に示すように、複合基板５の一主面及び他主面に、レジストを塗布し、露光現像を行った後、エッチング処理をして、グランド層６ｂを形成する。さらに、図７（ａ）に示すように、グランド層６ｂ上に、ポリイミド樹脂等を介してフィルム層７ｂを貼り合わせる。そして、例えば加熱プレス機を用いて、加熱・加圧することで、フィルム層７ｂを複合基板５に固着する。なお、フィルム層７ｂに接着させた樹脂は、硬化後に接着層７ａとなる。このようにして、接着層７ａとフィルム層７ｂとから成る絶縁層７を形成することができる。
【００５１】
そして、図７（ｂ）に示すように、絶縁層７に、例えばＹＡＧレーザー装置又はＣＯ２レーザー装置を用いて、ビア孔Ｂを形成する。ビア孔Ｂは、絶縁層７の一主面に対して垂直方向から、絶縁層７の一主面に向けてレーザー光が照射されることによって形成される。なお、ビア孔Ｂは、レーザーの出力を調整することによって、上部よりも下部が幅狭な逆テーパー状に形成することができる。さらに、図７（ｃ）に示すように、ビア孔Ｂに、従来周知のめっき処理を施し、導電材料を充填することによってビア導体１５を形成する。
【００５２】
次に、絶縁層７の上面に対して、従来周知の蒸着法、ＣＶＤ法又はスパッタリング法等によって、信号線路６ａを構成する材料を被着させる。そして、その表面にレジストを塗布し、露光現像を行った後、エッチング処理をして信号線路６ａを形成する。信号線路６ａは、絶縁層７を介してグランド層６ｂと対向する箇所に形成される。このようにして、配線基板２を作製することができる。
【００５３】
さらに、上述した絶縁層７及び導電層６の積層工程を繰り返すことで、多層配線の配線基板も作製することができる。そして、配線基板２に対してバンプ３を介して半導体素子４をフリップチップ実装することによって、実装構造体１を作製することができる。
【００５４】
なお、本発明は上述の形態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において種々の変更、改良等が可能である。
【００５５】
上述した実施形態に係る図２においては、複合基板５は、プリプレグシート１８を二枚、プリプレグ１９を一枚使用したため、Ｙ軸方向に沿った単繊維８を有する単繊維層１２の数が、Ｘ軸方向に沿った単繊維８を有する単繊維層１２の数よりも多いため、両方の数が合わず複合基板５の剛性に歪みが生じることもある。そのため、図８に示すように、第１方向であるＸ軸方向に沿った単繊維８を有する単繊維層１２及び第２方向であるＹ軸方向に沿った単繊維８を有する単繊維層１２の数を近づけるように、複合基板５の中央に位置する単繊維層１２の数を調整することで、複合基板５のＸ軸方向及びＹ軸方向の剛性を適切に合わせることができる。また、単繊維層１２は、Ｘ軸方向の数と、Ｙ軸方向の数が一致しているときが、向きが異なる単繊維８同士の応力を緩和することができ、複合基板５の歪みを効果的に抑制することができる。なお、図８に示す実装構造体１の複合基板５は、予め作製したプリプレグシート１８を二つ準備し、上述した実施形態におけるプリプレグ１９の代わりに、使用することで作製することができる。
【００５６】
以下に、上述した実装構造体１の第２の製造方法について、図１０及び図１１を用いて説明する。まず、実装構造体１を作成する前段階として、複合基板５を準備する。複合基板５は、以下の工程を得て作製することができる。まず、図１０（ａ）に示すように、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂からなる単繊維８を、一方向に沿って配列した繊維シート１６を準備する。
【００５７】
繊維シート１６は、単繊維層１２が三層構造となるように設定したものを用いることができる。繊維シート１６は、単繊維８をドラムや枠体に巻いてシート状に作製することができる。かかる繊維シート１６は、樹脂を含浸させずに多数の単繊維８を、一方向に沿って配列して敷き詰めたものであって、単繊維８同士がバラバラにならないように、単繊維８の端部が固定されている。なお、単繊維８は、ドラムや枠体に巻いた後で、例えばアーク放電処理、プラズマ処理又は紫外線処理等により、単繊維８表面の付着物が除去される。
【００５８】
さらに、図１０（ｂ）に示すように、繊維シート１６に含浸させる第２樹脂としての未硬化樹脂の樹脂フィルム２０を準備する。なお、第２樹脂は、例えばエポキシ樹脂を使用することができる。樹脂フィルム２０は、熱硬化性樹脂を溶剤に溶かし、離型性フィルム上に塗布して乾燥させたものである。かかる乾燥方法は、塗布方法が、例えばドクターブレード法、ダイコート法又はバーコート法等であって、乾燥温度が、例えば４０度以上８０度以下であって、乾燥時間が、例えば２０分以上４０分以下である。
【００５９】
そして、図１０（ｃ）に示すように、繊維シート１６と樹脂フィルム２０とを重ね合わせる。さらに、図１０（ｄ）に示すように、繊維シート１６と樹脂フィルム２０に対し、例えば加熱プレス機を用いて、加熱加圧することによって、繊維シート１６の単繊維８同士の間に樹脂を充填させることができる。真空中にて、例えば７０度以上１１０度以下の熱を加えながら、例えば０．１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力を、例えば２０分以上４０分以下の時間加えることで、樹脂を半硬化した状態にすることができる。その結果、半硬化した樹脂を含浸した繊維シート１６を作製することができる。なお、半硬化した樹脂とは、樹脂の溶融粘度が例えば３０００Ｐａ・ｓ以上６０００Ｐａ・ｓ以下の状態のものをいう。
【００６０】
次に、図１１（ａ）に示すように、樹脂を含浸した繊維シート１６に貼り合わせる、樹脂シート１７を事前に準備する。樹脂シート１７は、第１樹脂としての例えばエポキシ樹脂にシリカから成る球状のフィラー１０を多数含有したものであって、半硬化したものを用いる。ここで、第１樹脂と第２樹脂とは同一材料の樹脂を用いることが好ましい。同一材料の樹脂を用いることによって、両樹脂を同一温度で溶融させることができ、両者を効率良く接着させることができる。また、使用するフィラー１０は、単繊維８同士の間に埋没しないように、フィラー１０の径が、事前に設定した繊維シート１６における単繊維８同士の間の隙間の長さよりも大きなものを用いる。
【００６１】
そして、図１１（ｂ）に示すように、樹脂を含浸させた繊維シート１６の一主面と樹脂シート１７の他主面とを張り合わせる。その状態で、例えば加熱プレス機を用いて、両者に例えば１００度以上１４０度以下の温度で、例えば２０分以上４０分以下の時間、例えば１．０ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の圧力で、熱を加えながらプレスする。そして、第１樹脂と第２樹脂とを溶融させることによって、まず両者を接着させることができ、さらに第１樹脂と第２樹脂とが溶融している状態で、プレスを行うことで、樹脂シート１７に含まれるフィラー１０を単繊維８に押圧することができる。ここで、繊維シート１６の単繊維８同士の間には、樹脂が埋まっているので、樹脂シート１７の樹脂は適度に軟化するが、樹脂シート１７の樹脂が単繊維８同士の間には進入することがなく、繊維シート１６の厚みを保って、繊維シート１６と樹脂シート１７とを接着させることができる。この工程により、図１１（ｃ）に示すように、繊維シート１６及び樹脂シート１７とから成る基体２１が得られる。この状態では、製品として使用できるまで樹脂は、硬化し終わっていないが、単繊維８は、一方向に沿って整列して配列されており、フィラー１０で押圧されることで、単繊維８が隣接する単繊維８から離れて突出するのを抑制することができ、フィラー１０と接する単繊維８は、一方向に沿って敷き詰められた状態で保持することができる。なお、かかる状態における樹脂の溶融粘度は、例えば１００００Ｐａ・ｓ以上である。
【００６２】
次に、図１１（ｄ）に示すように、貼り合わせて樹脂を硬化させた繊維シート１６及び樹脂シート１７から成る基体２１を複数積層し、この状態で例えば加熱プレス機を用いて加熱加圧することによって樹脂を硬化させ、複合基板５を作製することができる。絶縁層の間には例えばエポキシ樹脂等の接着剤を介してもよい。貼り合わせた繊維シート１６と樹脂シート１７に対して、例えば１８０度以上２２０度以下の温度で、例えば５０分以上７０分以下の時間、例えば２．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の圧力で、熱を加えながらプレスすることで樹脂を硬化させ、各絶縁層を一体化することができる。単繊維８は、一方向に沿って整列して配列されており、フィラー１０で押圧しながら樹脂を硬化させることで、単繊維８が隣接する単繊維８から離れて突出するのを抑制することができ、単繊維８をフィラー１０で押圧した状態で樹脂を硬化させることができる。なお、図１１（ｄ）においては、単繊維層１２が三層構造となるように設定したプリプレグ１９を、基体２１同士の間に介在させたものを示しているが、作製する複合基板５の厚みに応じて、適宜積層構造を変更しても構わない。
【００６３】
以下に、上述した実装構造体１の第３の製造方法を説明する。図１２（ａ）に示すように、樹脂シート１７上に、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール樹脂から成る単繊維８を、一方向に沿って配列した繊維シート１６を載置する。具体的には、樹脂シート１７は例えば加熱プレス機を用いて、両者に例えば１００度以上１４０度以下の温度で、例えば２０分以上４０分以下の時間、例えば１．０ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の圧力で、熱を加えながらプレスし、半硬化状態にする。この状態では、製品として使用できるまで樹脂は、硬化し終わっていない。さらに、台上に樹脂シート１７を設け、その上に、枠体に単繊維８を巻く等の方法で作製した繊維シート１６を重ねる。重ねた後で、例えばアーク放電処理、プラズマ処理又は紫外線処理等により単繊維８の表面の付着物を除去することができる。
【００６４】
そして、図１２（ｂ）に示すように、繊維シート１６上に樹脂フィルム２０を載置する。なお、樹脂フィルム２０に代えて、繊維シート１６上にワニス状態の樹脂を塗布してもよい。ワニスは、熱硬化性樹脂の原料を溶剤に溶かし、液状としたものである。
【００６５】
次に、図１２（ｃ）に示すように、重ねた樹脂シート１７、繊維シート１６及び樹脂フィルム２０に対し、第２の製造方法と同様に、樹脂フィルム２０を溶かして、繊維シート１７の単繊維８同士の間に樹脂を進入させて、樹脂を半硬化させることができる。具体的には、真空中にて、例えば７０度以上１１０度以下の熱を加えながら、例えば０．１ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下の圧力を、例えば２０分以上４０分以下の時間加えることで、繊維シート１６の単繊維８同士の間に樹脂を充填させることができる。その結果、半硬化した樹脂を含浸した繊維シート１６を作製することができる。
【００６６】
さらに、図１２（ｄ）に示すように、設計する厚みに応じて、接着した繊維シート１６及び樹脂シート１７を複数重ね合わせて、第２の製造方法と同様に、例えば２．５ＭＰａ以上３．５ＭＰａ以下の圧力で、熱を加えながらプレスすることで、各絶縁層を一体化し樹脂を硬化させて、複合基板５を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の実施形態に係る実装構造体の平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る繊維層と樹脂層との界面を示す拡大断面図である。
【図４】図４（ａ）から図４（ｅ）は、本発明の実施形態に係る複合基板の製造工程を説明する断面図である。
【図５】図５（ａ）から図５（ｃ）は、本発明の実施形態に係る複合基板の製造工程を説明する断面図である。
【図６】図６（ａ）から図６（ｃ）は、本発明の実施形態に係る複合基板の製造工程を説明する断面図である。
【図７】図７（ａ）から図７（ｃ）は、本発明の実施形態に係る複合基板の製造工程を説明する断面図である。
【図８】本発明のその他の実施形態に係る実装構造体の断面図である。
【図９】従来技術を説明する繊維を含有する樹脂の断面図である。
【図１０】図１０（ａ）から図１０（ｃ）は、本発明の実施形態に係る複合基板の第２の製造工程を説明する断面図である。
【図１１】図１１（ａ）から図１１（ｄ）は、本発明の実施形態に係る複合基板の第２の製造工程を説明する断面図である。
【図１２】図１２（ａ）から図１２（ｄ）は、本発明の実施形態に係る複合基板の第３の製造工程を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
１    実装構造体
２    配線基板
３    バンプ
４    半導体素子
５    複合基板
６    導電層
６ａ  信号線路
６ｂ  グランド層
７    絶縁層
７ａ  接着層
７ｂ  フィルム層
８    単繊維
９    繊維層
１０    フィラー
１１    樹脂層
１２    単繊維層
１３    スルーホール導体
１４    絶縁体
１５    ビア導体
１６    繊維シート
１７    樹脂シート
１８    プリプレグシート
１９    プリプレグ
Ｓ    スルーホール
Ｈ    領域
Ｂ    ビア孔
【図１】
2009045915.tif 000003
【図２】
2009045915.tif 000004
【図３】
2009045915.tif 000005
【図４】
2009045915.tif 000006
【図５】
2009045915.tif 000007
【図６】
2009045915.tif 000008
【図７】
2009045915.tif 000009
【図８】
2009045915.tif 000010
【図９】
2009045915.tif 000011
【図１０】
2009045915.tif 000012
【図１１】
2009045915.tif 000013
【図１２】
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