JP4711757B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂層と接着層からなる配線基板に関するものである。

近年、パーソナルコンピュータ、デジタル家電などの電気製品分野や、自動車分野などにおいては、製品の小型化、高機能化、高付加価値化が益々進んでいる。それに伴い、この種の製品における重要な電気的部品であるマザーボードの小型化や高密度化が望まれており、マザーボード上に実装される各種部品の小型化も同様に望まれている。各種部品の小型化を実現するものとしては、例えば、複数のＬＳＩを単一のパッケージに封止してシステム化した、いわゆるシステム・イン・パッケージ（ＳＩＰ）を挙げることができる。なお、このようなパッケージにおいて、ＩＣチップ等の半導体回路素子は、例えば、接着層を介してフレキシブル基板を積層した構造の配線基板などに実装される（例えば、特許文献１，２参照）。なお、特許文献１，２記載の配線基板では、フレキシブル基板の表面粗さＲａを規定することにより、フレキシブル基板と接着層との密着を図っている。
特開２００５−５５６０号公報 特開２００４−１２８３６５号公報

ところで、従来の接着層は、一般に熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）によって形成されているが、配線基板の寸法安定性を高めるために、熱可塑性ポリイミドよりもヤング率が高い熱可塑性樹脂、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を用いて接着層を形成することが考えられている。ところが、接着層がポリエーテルエーテルケトンからなる場合、フレキシブル基板の表面粗さＲａをポリイミドの場合と同じ範囲にて設定したとしても、フレキシブル基板と接着層とを上手く密着させることができない。このため、フレキシブル基板の表面粗さを新たに規定して、接着層との密着性を向上させることが求められている。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、樹脂層（フレキシブル基板）と接着層との密着性に優れた配線基板を提供することにある。

そして、上記課題を解決するための手段（手段１）としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリアミド樹脂のいずれか１つからなる非熱可塑性樹脂を主体とする樹脂層と、前記樹脂層の主面上に接合され、ポリエーテルエーテルケトンを主体とする接着層とを備え、導体パターンが、前記樹脂層と前記接着層との間に形成され、前記樹脂層における前記導体パターンの形成領域及び非形成領域の両方において、前記主面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下であるとともに、前記主面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする配線基板がある。

また、上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリアミド樹脂のいずれか１つからなる非熱可塑性樹脂を主体とするフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に接合され、ポリエーテルエーテルケトンを主体とする接着層とを備え、導体パターンが、前記フレキシブル基板と前記接着層との間に形成され、前記フレキシブル基板における前記導体パターンの形成領域及び非形成領域の両方において、前記接着層と接着する接着面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下であるとともに、前記接着面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする配線基板がある。

従って、上記手段１，２の配線基板によれば、樹脂層の主面またはフレキシブル基板の接着面の表面粗さＲａ，Ｒｚを上記のように設定することにより、ポリエーテルエーテルケトンとの接着に好適な大きさの凹凸部が主面または接着面に形成される。その結果、樹脂層（またはフレキシブル基板）と接着層との接合時に、凹凸部における凹部に接着層の一部が入り込むため、両者の密着性を向上させることができる。よって、高い信頼性を得ることができる。

特に、樹脂層がフレキシブル基板である場合、樹脂層がリジッド基板である場合に比べて可撓性は高いが、寸法安定性は低下する。このため、寸法安定性を高めたいという要望がある。そこで、上記手段１，２では、接着層を、従来用いられてきたポリイミドよりもヤング率の高いポリエーテルエーテルケトンによって形成している。その結果、フレキシブル基板に接着層を接合した際のトータルの寸法安定性を、接着層をポリイミドで形成した場合よりも高くすることができる。

なお、上記手段１，２では、前記主面上にパターン形成された導体パターンが、前記樹脂層と前記接着層との間に形成（埋設）されているため、樹脂層と接着層との接合部分の面積が小さくなる。そこで、樹脂層の主面の表面粗さＲａ，Ｒｚを上記のように設定すれば、接合部分の面積が小さい場合であっても、樹脂層と接着層とを確実に密着させることができる。

ここで、本明細書で述べられている「表面粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている算術平均粗さＲａであり、「表面粗さＲｚ」とは、同じくＪＩＳ Ｂ０６０１で定義されている十点平均粗さＲｚである。なお、表面粗さＲａ，Ｒｚの測定方法はＪＩＳ Ｂ０６５１に準じるものとする。

なお、前記主面（または前記接着面）の表面粗さＲａは０．１μｍ以上である。仮に、表面粗さＲａが０．１μｍ未満であると、ポリエーテルエーテルケトンとの接着に好適な大きさの凹凸部が主面（または接着面）に形成されず、樹脂層（またはフレキシブル基板）と接着層とが確実に密着しないからである。また、表面粗さＲａは、０．１μｍ以上３μｍ以下である。仮に、表面粗さＲａが３μｍを超えてしまうと、凹凸部における凹部が深くなりすぎるため、樹脂層（またはフレキシブル基板）と接着層との接合時に、接着層を形成するポリエーテルエーテルケトンが凹部に入り込みにくくなり、ポリエーテルエーテルケトンの流れ性が不均一になりやすいからである。

また、前記主面（または前記接着面）の表面粗さＲｚは０．５μｍ以上である。仮に、表面粗さＲｚが０．５μｍ未満であると、ポリエーテルエーテルケトンとの接着に好適な大きさの凹凸部が主面（または接着面）に形成されず、樹脂層（またはフレキシブル基板）と接着層とが確実に密着しないからである。また、表面粗さＲｚは、０．５μｍ以上７μｍ以下である。表面粗さＲｚを７μｍ以下とすることで、前記凹凸部における凹部の最大深さが小さく抑えられる。よって、接着層の代わりにエアが凹部に入り込むことに起因したボイドの発生を抑制できる。ゆえに、ボイドを起点として生じた、樹脂層（またはフレキシブル基板）と接着層との密着の不具合を防止できる。

ここで、ポリエーテルエーテルケトンは、概してポリイミドよりもヤング率が高い反面、流れ性はポリイミドなどよりも劣ると考えられる。よって、表面粗さＲａ，Ｒｚを上記の上限値以下に設定することは、ポリイミドよりも流れ性の劣るポリエーテルエーテルケトンを凹凸に入り込ませて密着力を向上させるうえで非常に好ましい。

前記樹脂層は、コスト性、加工性、絶縁性、可撓性、機械的強度などを考慮して適宜選択することができるが、可撓性の高いフレキシブル基板であることが好ましい。このようにすれば、フレキシブル基板が変形するために接着層との密着の維持が困難な配線基板において、表面粗さＲａ，Ｒｚを上記のように設定することによる効果が大きくなるからである。フレキシブル基板を形成する材料は、コスト性、加工性、絶縁性、可撓性、機械的強度などを考慮して、非熱可塑性樹脂の中から適宜選択することができる。このような樹脂を用いた基板であれば、微細な配線層を比較的簡単にかつ正確に形成することができ、端子数の非常に多い半導体回路素子が搭載可能な素子搭載部を容易に形成することができる。即ち、このような基板は半導体回路素子実装用の基板として適している。

また、樹脂層を形成する樹脂材料は耐熱性を有することが好ましい。具体的に言うと、樹脂材料は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が２２０℃以上であることが好ましい。また、樹脂材料は、耐熱性が例えば２６０℃，１０分のレベル以上であることが好ましく、特には耐熱性３００℃，３０分のレベル以上であることがより好ましい。さらに、樹脂材料は、はんだ耐熱性が２５０℃，２０秒のレベル以上であることが好ましく、特には、はんだ耐熱性２６０℃，１２０秒のレベル以上であることが好ましく、さらには、はんだ耐熱性３００℃，１８０秒のレベル以上であることがより好ましい。このようにすれば、例えば熱圧着によって配線基板を形成する場合であっても、樹脂層の変形を防止できるからである。

樹脂層を形成する非熱可塑性樹脂の好適例としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などがある。そのほか、これらの樹脂とガラス繊維（ガラス織布やガラス不織布）やポリアミド繊維等の有機繊維との複合材料を使用してもよい。

一方、前記接着層はポリエーテルエーテルケトンを主体としている。このような材料を使用すれば、高温での信頼性などに優れた配線基板を実現しやすくなる。また、ポリエーテルエーテルケトンはポリイミドよりもヤング率が高いため、樹脂層と接着層とを接合することで、寸法安定性を高めることができる。なお、好適な接着層としては、例えば前記樹脂層と別体で作製された耐熱性樹脂を主体とする接着シートを挙げることができる。さらに、前記接着シートは、前記樹脂層のカバーレイとしても機能することが好ましい。ここでカバーレイとは、通常、導体パターンの一部を除いて樹脂層の表面（主面など）を絶縁被覆する絶縁被覆層（保護膜）のことをいう。このようにすれば、接着シートとは別々に、樹脂層の保護膜を形成しなくても済む。その結果、配線基板を厚み方向（Ｚ方向）に小型化することができる。また、配線基板を構成する部品点数や工数が少なくなり、生産効率の向上及び製造コストの低減が達成しやすくなる。さらに、配線基板の構造を簡単にすることができる。

なお、前記接着層は、第１主面及び第２主面を有するとともに、前記第１主面側及び前記第２主面側を連通させるビア孔内に設けられた導体部を有することが好ましい。このようにすれば、ビア孔が貫通しているため、導体部の端面がビア孔から完全に露出する。よって、接着層を介して樹脂層と他層とを接合する際に、露出した導体部の端面に対して前記樹脂層の導体パターン及び他層の導体部分を直接接触させることができる。よって、導体パターンと導体部分とが導体部を介して確実に導通するため、高い接続信頼性を得ることができる。また、前記接着層は、第１主面及び第２主面を有するとともに、前記第１主面に半導体回路素子が搭載される素子搭載部が設定され、前記半導体回路素子は、一部が前記接着層内に埋設された状態で実装されていることが好ましい。

前記導体パターン、及び、前記接着層の導体部は、例えば導電性金属により形成される。前記導電性金属としては特に限定されないが、例えば銅、金、銀、白金、パラジウム、ニッケル、スズ、鉛、チタン、タングステン、モリブデン、タンタル、ニオブなどから選択される１種または２種以上の金属を挙げることができる。２種以上の金属からなる導電性金属としては、例えば、スズ及び鉛の合金であるはんだ等を挙げることができる。２種以上の金属からなる導電性金属として、鉛フリーのはんだ（例えば、Ｓｎ−Ａｇ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ系はんだ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｂｉ−Ｃｕ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ系はんだ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ系はんだ等）を用いても勿論よい。

なお、前記配線基板は前記樹脂層を複数備えており、前記フレキシブル基板同士が前記接着層を介して接合されるとともに、前記樹脂層の主面上にパターン形成された導体パターン同士が、前記接着層内の導体部を介して互いに電気的に接続されることが好ましい。このようにすれば、樹脂層が１層しかない場合に比べて、内部に複雑な回路を構成することが可能となるため、配線基板の付加価値を高めることができる。
また、配線基板は、前記樹脂層と、前記樹脂層の第１の主面上に接合される第１の接着層と、前記樹脂層の第２の主面上に接合される第２の接着層とからなる積層部を有し、前記積層部がガラスセラミック配線基板によって支持されていてもよい。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図７に基づき詳細に説明する。図１は、フレキシブル配線基板５１（樹脂層、フレキシブル基板）などからなる本実施形態の配線基板１１を示す概略断面図である。図２は、配線基板１１の拡大断面図である。図３は、フレキシブル配線基板５１、接着シート６１，７１（接着層）及びガラスセラミック配線基板３１などからなる構造体の構成を示す分解断面図である。図４は、接着性有機材料シート６０を示す概略断面図である。図５，図６は、接着シート６１，７１を作製するときの状態を示す概略断面図である。図７は、フレキシブル配線基板５１、接着シート６１，７１及びガラスセラミック配線基板３１を接合するときの様子を示す概略断面図である。

図１〜図３に示されるように、本実施形態の配線基板１１は、フレキシブル配線基板５１と、同フレキシブル配線基板５１と別体で作製された接着シート６１，７１とを交互に積層した積層部を有している。

フレキシブル配線基板５１は、耐熱性の非熱可塑性樹脂（本実施形態ではポリイミド）からなる絶縁基材を主体として形成されている。本実施形態において、フレキシブル配線基板５１は、銅張積層板（新日鐵化学株式会社製 エスパネックスＳ）を用いて形成されている。また、かかる絶縁基材の平面方向における熱膨張係数は約１７ｐｐｍ／℃、ヤング率は約６．５ＧＰａ、伸び率は約４５％である。なお、フレキシブル配線基板５１のガラス転移温度（Ｔｇ）は、２７０℃であって、配線基板１１を形成する際の加熱温度よりも高くなっている。また、耐熱性（長期耐熱性）は３００℃，３０分であって、はんだ耐熱性は３００℃，１８０秒である。

また、フレキシブル配線基板５１は、基板上面５２（主面、接着面）及び基板下面５３（主面、接着面）を有している。基板上面５２の略全域及び基板下面５３の略全域には、凹凸部５８（図２参照）が形成されている。本実施形態では、フレキシブル配線基板５１の厚さは約３０μｍに設定されている。また、凹凸部５８の形成により、基板上面５２及び基板下面５３の表面粗さＲａ（算術平均粗さＲａ）は０．２４９μｍとなり、基板上面５２及び基板下面５３の表面粗さＲｚ（十点平均粗さＲｚ）は０．７９３μｍとなっている。基板上面５２には、基板平面方向に延びる上面側配線層５４（導体パターン）が形成され、基板下面５３には、同じく基板平面方向に延びる下面側配線層５５（導体パターン）が形成されている。なお、本実施形態における上面側配線層５４及び下面側配線層５５の厚さは、１８μｍに設定されている。また、フレキシブル配線基板５１には、基板上面５２及び基板下面５３を貫通する複数のビア導体５７が設けられている。各ビア導体５７の上端面は上面側配線層５４に電気的に接続され、各ビア導体５７の下端面は下面側配線層５５に電気的に接続されている。これにより、上面側配線層５４及び下面側配線層５５はビア導体５７と導通するようになっている。

図１〜図３に示されるように、接着シート６１，７１は、耐熱性の熱可塑性樹脂からなる絶縁基材を主体として形成されている。本実施形態において、かかる絶縁基材は、ポリエーテルエーテルケトン（三菱樹脂株式会社製 ＩＢＵＫＩ）によって形成されている。また、かかる絶縁基材の平面方向における熱膨張係数は約１５ｐｐｍ／℃、ヤング率は約９ＧＰａ、伸び率は約５％である。また、接着シート６１，７１は、上面側配線層５４や下面側配線層５５よりも肉厚に形成されており、厚さ２０〜３０μｍ程度に設定されている。なお、接着シート６１，７１のガラス転移温度（Ｔｇ）は２５０℃であり、フレキシブル配線基板５１のガラス転移温度よりも低くなっている。

接着シート７１を構成する接着シート本体７３は、上面７４（第１主面）を有するとともに、基板上面５２上に接着する下面７５（第２主面）を有している。また、接着シート７１には、上面７４及び下面７５を連通する複数のビア孔７６（図５参照）が格子状に形成されている。そして、ビア孔７６内には、表面に銀をコートした銅粉を含む導電ペーストの充填により形成された導体柱７２（導体部）が設けられている。導体柱７２の下端面は、フレキシブル配線基板５１の上面側配線層５４に直接接合されている。これにより、上面側配線層５４は、フレキシブル配線基板５１と接着シート７１との間に埋設される。また、接着シート６１は、接着シート７１と同様の構成をなしている。即ち、接着シート６１を構成する接着シート本体６３は、基板下面５３上に接着する上面６４（第１主面）を有するとともに、下面６５（第２主面）を有している。また、接着シート６１には、上面６４及び下面６５を連通する複数のビア孔６６（図５参照）が格子状に形成されている。そして、ビア孔６６内には、導体柱７２と同じ材料からなる導体柱６２（導体部）が設けられている。導体柱６２の上端面は、フレキシブル配線基板５１の下面側配線層５５に直接接合されている。これにより、下面側配線層５５は、フレキシブル配線基板５１と接着シート６１との間に埋設される。

図１〜図３に示されるように、接着シート７１は、フレキシブル配線基板５１の基板上面５２上に接合されており、基板上面５２側を覆っている。また、接着シート６１は、フレキシブル配線基板５１の基板下面５３上に接合されており、基板下面５３側を覆っている。よって、接着シート６１，７１は、上面側配線層５４や下面側配線層５５を埃や水分から保護している。このため、接着シート６１，７１における接着部分、即ち、導体柱６２，７２を除いた部分は、フレキシブル配線基板５１のカバーレイとしても機能している。

また、接着シート６１において、各導体柱６２の下端面は、ガラスセラミック配線基板３１の上側端子電極３６に電気的に接続されている。ガラスセラミック配線基板３１は、上面３２と、同上面３２の反対側に位置する下面３３とを有している。ガラスセラミック配線基板３１は、複数のセラミック層３０と複数の配線層（図示略）とを交互に積層した構造を有している。セラミック層３０は、ガラス及びアルミナを主成分とするグリーンシートを焼成することによって形成され、配線層は、銀（または銅）を主成分として形成されている。

図１，図３に示されるように、ガラスセラミック配線基板３１には、下面３３にて開口する略矩形状の凹部１３０が形成されている。この凹部１３０内の奥側には、板状をなすキャパシタ１３１が配置されている。このキャパシタ１３１は、接着剤１３３により凹部１３０内に固定されている。キャパシタ１３１のビア導体１３４は、ガラスセラミック配線基板３１における電源用のビア導体１３５と電気的に接続されている。このキャパシタ１３１は、ノイズを除去してＩＣチップ２１に供給すべき電源を安定化させる機能を有している。また、凹部１３０の開口部付近には、板状をなすメモリＩＣ１３２が接着剤１３３により固定されている。メモリＩＣ１３２の図示しない接続端子は、ガラスセラミック配線基板３１におけるビア導体と電気的に接続されている。このようにすれば、メモリＩＣ１３２と、配線基板１１の上面に搭載されたＩＣチップ２１とを繋ぐ配線長が短縮されるため、高速でデータの伝送を行うのに好適となる。

また、ガラスセラミック配線基板３１には、上面３２及び下面３３を貫通する複数のビア孔３４が格子状に形成されている。そして、かかるビア孔３４内には、銀（または銅）を主材料とするビア導体３５が設けられている。各ビア導体３５の上端面には、銀（または銅）からなる上側端子電極３６が設けられている。これにより、上側端子電極３６はビア導体３５と導通するようになっている。一方、各ビア導体３５の下端面には、マザーボード８１の複数の端子８２との電気的な接続を図るための複数のはんだバンプ４９が格子状に配設されている。はんだバンプ４９は、９０Ｐｂ／１０Ｓｎという組成の錫鉛はんだからなっている。

そして、各はんだバンプ４９により、図１に示される配線基板１１はマザーボード８１上に実装される。なお、配線基板１１はＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）である。配線基板１１の形態は、ＢＧＡのみに限定されず、例えばＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）やＰＧＡ（ピングリッドアレイ）等であってもよい。

図１に示されるように、接着シート７１の上面７４における所定領域（具体的には、ガラスセラミック配線基板３１の真上の領域）には、上面側配線層５４の一部である複数のフリップチップ接続パッドが配置された素子搭載部５６が設定されている。このような素子搭載部５６には、ＭＰＵとしての機能を有するＩＣチップ２１がフリップチップ実装されている。ＩＣチップ２１は、下側部分が接着シート７１内に埋設された状態で実装されている（図２参照）。本実施形態のＩＣチップ２１は、縦１２．０ｍｍ×横１０．０ｍｍ×厚さ０．７ｍｍの矩形平板状であって、シリコンからなる。かかるＩＣチップ２１の下面側表層には、図示しない回路素子が形成されている。また、ＩＣチップ２１の下面には、複数の面接続端子２２が格子状に設けられている。ＩＣチップ２１の下面は、接着シート７１の上面７４に直接接着されている。この際、各面接続端子２２は、接着シート７１の導体柱７２を介してフレキシブル配線基板５１の上面側配線層５４（即ちフリップチップ接続パッド）に電気的に接続されている。なお、フレキシブル配線基板５１においては、素子搭載部５６を中心としてその周囲にファンアウトする複数の微細な上面側配線層５４がパターン形成されている。また、素子搭載部５６には、メモリなどの電子部品がさらに実装されていてもよい。

従って、このような構造の配線基板１１では、フレキシブル配線基板５１のビア導体５７は、下面側配線層５５、接着シート６１の導体柱６２及び上側端子電極３６を介して、ガラスセラミック配線基板３１のビア導体３５に電気的に接続されている。そして、素子搭載部５６にＩＣチップ２１を実装した場合には、ＩＣチップ２１の面接続端子２２が、上面側配線層５４（フリップチップ接続パッド）を介して、フレキシブル配線基板５１のビア導体５７に電気的に接続される。ゆえに、ガラスセラミック配線基板３１−ＩＣチップ２１間で信号の入出力が行われるとともに、ＩＣチップ２１をＭＰＵとして動作させるための電源が供給されるようになっている。

次に、上記の配線基板１１を製造する手順について説明する。

まず、フレキシブル配線基板作製工程を実施して、フレキシブル配線基板５１を個別に作製する。フレキシブル配線基板５１の作製は、基本的には従来周知の手法によって行われる。ここでは、表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下、表面粗さＲｚが０．５μｍ以上７μｍ以下となる絶縁基材の両面に銅箔が貼付された銅張積層板を準備する。次に、銅張積層板に対してメカニカルドリル、ＹＡＧレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いて孔あけ加工を行い、銅張積層板を貫通するビア孔（図示略）を所定位置にあらかじめ形成しておく。そして、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことでビア孔内にビア導体５７を形成する。さらに、銅張積層板の両面のエッチングを行って上面側配線層５４及び下面側配線層５５を形成する。その結果、フレキシブル配線基板５１を得る。

また、接着シート作製工程において接着シート６１，７１を作製する。具体的には、接着シート６１となる接着性有機材料シート６０（図４参照）に対してメカニカルドリル、ＹＡＧレーザー、ＣＯ_２レーザー、パンチング装置等を用いて孔あけ加工を行い、接着性有機材料シート６０を貫通するビア孔６６（図５参照）を所定位置にあらかじめ形成しておく。また、接着シート７１となる接着性有機材料シート６０に対しても同様に孔あけ加工を行い、接着性有機材料シート６０を貫通するビア孔７６を所定位置にあらかじめ形成しておく。なお、ビア孔６６（またはビア孔７６）は、上側開口部の直径が約１１７μｍとなり、下側開口部の直径が約１１３μｍとなる。

次に、従来周知の印刷法により、導電ペーストをビア孔６６（またはビア孔７６）に充填し導体柱６２（または導体柱７２）を形成する。具体的には、接着性有機材料シート６０を支持台（図示略）に載置する。次に、ビア孔６６（またはビア孔７６）に対応した位置に開口部を有する印刷マスクを用い、印圧を２ｋｇｆ／ｃｍ^２、印刷スピードを５０ｍｍ／ｓｅｃに設定して、表面に銀をコートした銅粉を含む導電ペーストを印刷し、ペースト充填層を形成する。そして、印刷装置から取り外した後、導電ペーストを加熱して溶剤等を蒸発させ、固形化させる。次いで、１００℃程度の温度で約３０分間加熱して仮硬化を行う。これにより、導電ペーストからなる導体柱６２（または導体柱７２）が少しだけ硬化し、接着シート６１（接着シート７１）が完成する。その結果、ビア孔７６内に導体柱７２が形成され、ビア孔６６内に導体柱６２が形成される。このとき、導体柱６２（導体柱７２）の先端部分が、接着性有機材料シート６０の上面から突出する（図６参照）。このような構造にすれば、フレキシブル配線基板５１にガラスセラミック配線基板３１を接合する際に、導体柱６２の先端部分とガラスセラミック配線基板３１の上側端子電極３６とが圧接する。また、フレキシブル配線基板５１にＩＣチップ２１を接合する際に、導体柱７２の先端部分とＩＣチップ２１の面接続端子２２とが圧接する。よって、例えば先端部分がフラットである場合に比べて他部材の導体部分との接合強度が高くなり、導体同士の接続信頼性の向上が図りやすくなる。

また、ガラスセラミック配線基板３１の作製も、基本的には従来周知の手法によって行われる。例えば、周知のセラミックグリーンシート形成技術によって、ガラス及びアルミナを主成分とするグリーンシートを複数枚作製する。そして、各グリーンシートの所定位置に、表裏両面を貫通するビア孔をパンチング等により形成する。また、各グリーンシートの所定位置に、後に凹部１３０となる貫通孔をパンチングなどにより形成する。即ち、貫通孔の形成は、焼結後のセラミック層３０に対して行われるのではなく、焼結前の柔らかいグリーンシートに対して行われるため、凹部１３０の形成が容易になる。さらに、各グリーンシートのビア孔内に銀ペースト（または銅ペースト）を充填して、後にビア導体３５となるペースト充填層を形成しておく。そして、これらのグリーンシートを積層、圧着した後、還元雰囲気中にて所定温度で焼成（同時焼成）を行って、アルミナと銀ペースト（または銅ペースト）とを焼結させる。その結果、ビア導体３５及び凹部１３０を有する複数のセラミック層３０の積層体が作製される。次に、凹部１３０内の奥側にキャパシタ１３１を実装した後、凹部１３０の開口部付近にメモリＩＣ１３２を実装する。さらに、凹部１３０とキャパシタ１３１との隙間に接着剤１３３を充填してキャパシタ１３１を固定し、凹部１３０とメモリＩＣ１３２との隙間に接着剤１３３を充填してメモリＩＣ１３２を固定する。なお、メモリＩＣ１３２を、配線基板１１の完成後に取り付けてもよい。その結果、図３に示すガラスセラミック配線基板３１が完成する。

次に、電気検査工程を実施し、完成したフレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１に対する電気検査を個別に行う。それとともに、完成したガラスセラミック配線基板３１に対する電気検査も行う。なお、本実施形態における電気検査とは、例えば、インサーキットテスタを用いて行う一般的なインサーキットテストを指す。さらに、完成したフレキシブル配線基板５１、接着シート６１，７１及びガラスセラミック配線基板３１に対し、この時点で併せて外観検査を個別に行ってもよい。このとき、不良品を発見した場合には、その不良品を事前に除去する。そして、電気検査や外観検査に合格したフレキシブル配線基板５１、接着シート６１，７１及びガラスセラミック配線基板３１のみを用いて位置決め工程以降の工程を行う。従って、配線基板１１が不良品となる確率が低くなり、歩留まりの向上につながる。

そして、位置決め工程では、まず、平板状の下治具１０１上に、接着シート７１、フレキシブル配線基板５１、接着シート６１、ガラスセラミック配線基板３１を順番に重ねる。これにより、互いに対向した接着シート６１，７１間に、フレキシブル配線基板５１が位置するようになる。そして、下治具１０１の上にスペーサ１０２を載置する。なお、スペーサ１０２の板厚は、ガラスセラミック配線基板３１の高さと略等しくなっている。また、スペーサ１０２には、下治具１０１に突設された複数の位置決めピン１０５が挿通される。このため、スペーサ１０２及びガラスセラミック配線基板３１の平面方向への位置ずれが防止される。その後、ガラスセラミック配線基板３１及びスペーサ１０２上に平板状の上治具１０４を載置する（図７参照）。なお、上記の下治具１０１は、同下治具１０１の上面側に、クッション材１０３を貼り付けた構造となっている。従って、接着シート７１から突出する導体柱７２は、弾性体であるクッション材１０３に接触するようになっている。このとき、クッション材１０３は弾性変形して接着シート７１側の凹凸形状に追従する。これにより、接着シート７１に対して均等に押圧力を付加することができる。なお、上記のような治具を用いて位置決めを行う代わりに、基板などの位置を検出する画像認識装置を有する、いわゆるダイマウンタ装置を用いて位置決めを行うことも可能である。

そして次に、下記の要領で接合工程を実施する。本実施形態において具体的には、２０Ｔｏｒｒ（≒２６６６Ｐａ）以下の真空下で２６０℃以上の温度となるように加熱を行いながら積層方向（接合方向）に押圧力（４ＭＰａ）を加える（真空熱プレス）。これに伴い、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１が積層方向に沿って押圧されるとともに、熱により接着シート６１，７１の可塑性が大きくなる。そして、フレキシブル配線基板５１の基板上面５２上に接着シート７１の下面７５が接着（熱圧着）され、フレキシブル配線基板５１の基板下面５３上に接着シート６１の下面６５が接着（熱圧着）される。この際、基板上面５２の凹凸部５８における凹部に、接着シート７１の一部が入り込むとともに、基板下面５３の凹凸部５８における凹部に、接着シート６１の一部が入り込む。よって、フレキシブル配線基板５１と接着シート６１，７１とが確実に密着する。また、フレキシブル配線基板５１の下面側配線層５５が接着シート６１の導体柱６２に圧接するとともに、フレキシブル配線基板５１の上面側配線層５４が接着シート７１の導体柱７２に圧接する。よって、導体柱６２，７２、ビア導体５７、上面側配線層５４及び下面側配線層５５が互いに電気的に接続され、配線基板１１が形成される。即ち、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１の接合は真空雰囲気下での接合となるため、エアの巻き込みによるボイドの発生を効果的に抑制できる。

次に、ガラスセラミック配線基板３１の下面３３側に対するはんだペースト印刷を行い、はんだバンプ４９を形成する。このようにすれば、接合工程を実施する際にはんだバンプ４９が邪魔にならなくて済む。また、前記接合工程後にはんだバンプ形成を行うと、前記接合工程前にはんだバンプ形成を行う場合とは異なり、はんだバンプ４９が２６０℃以上の高温に遭遇しにくくなる。従って、必ずしも高融点はんだを選択しなくてもよくなり、はんだ材料の選択の自由度が大きくなる。

もっとも、ガラスセラミック配線基板３１を作製する時点で、はんだバンプ４９を同時に形成し、その後で接合工程を実施するようにしてもよい。このようにすれば、電気検査工程にてガラスセラミック配線基板３１を検査する際に、はんだバンプ４９も含めて検査できるため、はんだバンプ４９に不良が生じた状態で配線基板１１が製造されることを防止できる。

その後、フレキシブル配線基板５１の素子搭載部５６にＩＣチップ２１を載置する。このとき、ＩＣチップ２１側の面接続端子２２と、フレキシブル配線基板５１側の上面側配線層５４とを位置合わせするようにする。そして、加熱を行いながら積層方向（接合方向）に押圧力を加える。これに伴い、ＩＣチップ２１及び接着シート７１が積層方向に沿って押圧されるとともに、熱により接着シート７１の可塑性が大きくなる。そして、接着シート７１の上面７４上にＩＣチップ２１の下面が接着（熱圧着）される。この際、ＩＣチップ２１の下側部分が接着シート７１内に埋設されるとともに、面接続端子２２と上面側配線層５４とが接着シート７１の導体柱７２を介して電気的に接続される。

さらに、ガラスセラミック配線基板３１のはんだバンプ４９と、マザーボード８１側の端子８２とを位置合わせして、マザーボード８１上に配線基板１１を載置する。そして、加熱して各はんだバンプ４９をリフローすることにより、はんだバンプ４９と端子８２とを接合する。これにより、配線基板１１がマザーボード８１上に搭載される。

次に、フレキシブル配線基板５１の密着性についての評価方法及びその結果について述べる。

まず、ＪＩＳ Ｂ０６５１に倣って表面粗さＲａ（算術平均粗さＲａ）及び表面粗さＲｚ（十点平均粗さＲｚ）を測定した。まず測定用サンプルを次のように準備した。絶縁基材が非熱可塑性のポリイミドからなり、両面に銅箔を有する銅張積層板を準備した。そして、銅張積層板のエッチングを行って銅箔を除去（剥離）し、これを測定用サンプルとした。なお、銅箔の厚さが１８μｍとなる銅張積層板（新日鐵化学株式会社製 エスパネックスＳ）から形成した測定用サンプルを、実施例１とした。また、銅箔の厚さが１８μｍとなる銅張積層板（新日鐵化学株式会社製 エスパネックスＭ）から形成した測定用サンプルを、実施例２とし、銅箔の厚さが１２μｍとなる銅張積層板（新日鐵化学株式会社製 エスパネックスＭ）から形成した測定用サンプルを、実施例３とした。さらに、銅張積層板（東レ・デュポン株式会社製 カプトン１００Ｈ）から形成した測定用サンプルを、比較例１とした。また、銅張積層板の銅箔を剥離した後、銅箔を除去した面をブラストで粗化することにより形成した測定用サンプルを、比較例２とした。

次に、各測定用サンプル（実施例１〜３、比較例１，２）の銅箔を除去した面に対して、表面粗度計（株式会社東京精密製）を用いて表面粗さＲａ，Ｒｚの測定を行い、それぞれの表面粗さＲａ，Ｒｚを得た（図８参照）。

また、各測定用サンプルの銅箔を除去した面に対して、接着シート６１（または接着シート７１）を接合して積層体を形成し、ＪＩＳ Ｃ６４８１に倣ってピール強度を評価した。ピール強度の測定は、接着シート６１（接着シート７１）の一端を、測定用サンプルの上面に対して垂直な方向に引き上げることにより行った。

このように測定した結果、比較例１では、接着シート６１（接着シート７１）と測定用サンプルとの界面が剥離した。一方、実施例１〜３、比較例２では、接着シート６１（接着シート７１）と測定用サンプルとの界面は剥離しなかった。なお、実施例１〜３でのピール強度は、０．４〜１．０ｋｇｆ／ｃｍであった。また、比較例２のピール強度は実施例１〜３のピール強度よりも低く、０．１ｋｇｆ／ｃｍ以下であった。従って、表面粗さＲａを比較例１の値（０．０７２μｍ）よりも大きくし、表面粗さＲｚを比較例１の値（０．２０５μｍ）よりも大きくすれば、接着シート６１，７１とフレキシブル配線基板５１との密着状態が良好となることが証明された。

また、ピール強度測定に用いた測定用サンプルとは別の測定用サンプルを準備した。そして、ピール強度測定と同様の前記積層体を形成して積層方向に切断し、その切断面を顕微鏡で観察した。

このように観察した結果、比較例２では、接着シート６１（接着シート７１）と測定用サンプルとの界面にボイドが確認された。一方、実施例１〜３、比較例１では、接着シート６１（接着シート７１）と測定用サンプルとの界面にボイドは確認されなかった。従って、表面粗さＲａを比較例２の値（４．１８３μｍ）よりも小さくし、表面粗さＲｚを比較例２の値（７．５１１μｍ）よりも小さくすれば、接着シート６１（接着シート７１）とフレキシブル配線基板５１との界面にボイドが発生しないことが証明された。

従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の配線基板１１では、フレキシブル配線基板５１の基板上面５２及び基板下面５３の表面粗さＲａを０．２４９μｍとし、基板上面５２及び基板下面５３の表面粗さＲｚを０．７９３μｍとしている。これにより、ポリエーテルエーテルケトンとの接着に好適な大きさの凹凸部５８が基板上面５２及び基板下面５３に形成される。その結果、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１の接合時に、凹凸部５８における凹部に接着シート６１，７１の一部が入り込むため、アンカー効果により両者の密着性を向上させることができる。よって、フレキシブル配線基板５１と接着シート６１，７１との界面の信頼性を向上させることができる。

しかも、フレキシブル配線基板５１と接着シート６１，７１との密着に伴い、上面側配線層５４と導体柱７２とが密着し、下面側配線層５５と導体柱６２とが密着する。このため、導体柱７２と導体柱６２とが、上面側配線層５４、下面側配線層５５及びビア導体５７を介して確実に導通するため、導体同士の接続信頼性も向上する。このことは、配線基板１１全体の低抵抗化にもつながる。

（２）本実施形態では、上面側配線層５４が、フレキシブル配線基板５１と接着シート７１との間に埋設されているため、上面側配線層５４が存在しない場合に比べて、フレキシブル配線基板５１の基板上面５２と接着シート７１との接触面積が小さくなる。同様に、下面側配線層５５が、フレキシブル配線基板５１と接着シート６１との間に埋設されているため、下面側配線層５５が存在しない場合に比べて、フレキシブル配線基板５１の基板下面５３と接着シート６１との接触面積が小さくなる。しかし、基板上面５２及び基板下面５３の表面粗さＲａ，Ｒｚが上記のように設定されているため、接触面積が小さくても、フレキシブル配線基板５１と接着シート６１，７１とを確実に密着させることができる。

（３）本実施形態のフレキシブル配線基板５１は非熱可塑性樹脂を主体とするため、配線基板１１を形成する際などに熱が加わったとしても塑性変形しにくい。よって、寸法安定性の高い配線基板１１を得ることができる。しかも、熱が加わった際に凹凸部５８が変形しないため、表面粗さＲａ，Ｒｚの値が上記好適範囲内に維持される。よって、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１の密着性を維持することができる。

（４）本実施形態のフレキシブル配線基板５１は、基板上面５２及び基板下面５３の両方に導体パターン（上面側配線層５４、下面側配線層５５）が形成されている。このため、導体パターンが何ら形成されていない接着シート６１，７１を用いたとしても、多くの回路を内部に構成すること等が可能となり、付加価値を高めることができる。

（５）本実施形態の接着シート６１，７１は、熱可塑性樹脂であるポリエーテルエーテルケトンを主体として形成されている。よって、例えば、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１が互いに位置ずれした状態で接合されたとしても、接着シート６１，７１を再度加熱すれば、フレキシブル配線基板５１から接着シート６１，７１を剥離できる。このため、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１を容易に接合し直すことが可能となる。しかも、接合し直す場合であっても、凹凸部５８における凹部に接着シート６１，７１の一部が入り込むため、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１を確実に密着させることができる。さらに、ＩＣチップ２１が接着シート７１に対して位置ずれした状態で接合されたとしても、接着シート７１を再度加熱すれば、接着シート７１からＩＣチップ２１を剥離できる。このため、ＩＣチップ２１を容易に接合し直すことが可能となる。この場合、比較的高価なＩＣチップ２１が無駄にならずに済む。

（６）本実施形態では、ＩＣチップ２１が、ヤング率の高いポリエーテルエーテルケトンからなる接着シート６１，７１に支持されるため、ＩＣチップ２１を安定的に支持できる。しかも、ＩＣチップ２１を支持するフレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１の一部が、高剛性のガラスセラミック配線基板３１によって支持される。よって、ガラスセラミック配線基板３１によって支持される領域においては、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１が変形しにくくなるため、ＩＣチップ２１をより安定的に支持できる。また、上記領域においてフレキシブル配線基板５１及び接着シート６１，７１が互いに剥離しにくくなるため、信頼性を維持しやすくなる。

（７）本実施形態では、表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下、表面粗さＲｚが０．５μｍ以上０．７μｍ以下となる絶縁基材を備えた銅張積層板を用いて、フレキシブル配線基板５１を形成している。即ち、実施例１では、表面粗さＲａが０．２４９μｍ、表面粗さＲｚが０．７９３μｍとなる絶縁基材を備え、実施例２では、表面粗さＲａが０．４３８μｍ、表面粗さＲｚが１．７５μｍとなる絶縁基材を備え、実施例３では、表面粗さＲａが０．４９７μｍ、表面粗さＲｚが１．６５μｍとなる絶縁基材を備えた銅張積層板を用いている。このため、フレキシブル配線基板５１を作製するにあたり、ブラストなどを用いて基板上面５２及び基板下面５３を粗化させる粗化工程が不要となる。よって、粗化工程を行うことで上面側配線層５４及び下面側配線層５５の表面が荒れてしまうことも防止できる。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。

・上記実施形態のフレキシブル配線基板５１は、ポリイミド（新日鐵化学株式会社製 エスパネックスＳ）を絶縁基材として形成されていた。しかし、フレキシブル配線基板５１は、基板上面５２及び基板下面５３の表面粗さＲａが０．１μｍ以上、表面粗さＲｚが０．５μｍ以上となる他の材料を絶縁基材として形成されていてもよい。

例えば、フレキシブル配線基板５１は、ポリイミド（新日鐵化学株式会社製 エスパネックスＭ）などを絶縁基材として形成されていてもよい。なお、上面側配線層５４及び下面側配線層５５の厚さが１８μｍである場合、表面粗さＲａは０．４３８μｍ、表面粗さＲｚは１．７５μｍである（図８の実施例２参照）。また、上面側配線層５４及び下面側配線層５５の厚さが１２μｍである場合、表面粗さＲａは０．４９７μｍ、表面粗さＲｚは１．６５μｍである（図８の実施例３参照）。また、ポリイミド以外の樹脂を絶縁基材としてフレキシブル配線基板５１を形成してもよいが、絶縁基材は、耐熱性を有する非熱可塑性樹脂であることがよい。

・図９に示されるように、接着シート６１は、複数層の接着シート本体６３を有する積層接着シートであってもよい。このようにすれば、接着シート本体６３が単層である場合に比べて、内部に複雑な回路を構成することが可能となるため、付加価値を高めることができる。

・上記実施形態の配線基板１１は、１枚のフレキシブル配線基板５１、１枚の接着シート６１、及び、１枚の接着シート７１を備えていた。しかし、配線基板１１は、複数枚のフレキシブル配線基板５１と複数枚の接着シート６１とを備えていてもよい。例えば図１０に示されるように、配線基板１１は、４枚のフレキシブル配線基板５１と５枚の接着シート６１とを備えていてもよい。このようにすれば、フレキシブル配線基板５１が１層しかない場合に比べて、さらに多くの回路を内部に構成すること等が可能となり、付加価値を高めることができる。また、配線基板１１が厚くなるため、フレキシブル配線基板５１及び接着シート６１からなる積層体に、キャパシタ１３１を埋設するためのキャビティを形成できる。

次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

（１）非熱可塑性樹脂を主体とする樹脂層と、前記樹脂層の主面上に接合され、ポリエーテルエーテルケトンを主体とする接着層とを備え、前記主面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下であるとともに、前記主面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする配線基板。

（２）非熱可塑性樹脂を主体とするフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に接合され、ポリエーテルエーテルケトンを主体とする接着層とを備え、前記フレキシブル基板において、前記接着層と接着する接着面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下であるとともに、前記接着面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上７μｍ以下であることを特徴とする配線基板。

本実施形態において、フレキシブル配線基板などからなる配線基板を示す概略断面図。 配線基板を示す拡大断面図。 フレキシブル配線基板及び接着シート及びガラスセラミック配線基板などからなる構造体の構成を示す分解断面図である。 接着シートの作製過程において、接着性有機材料シートを示す概略断面図。 接着シートの作製過程において、接着性有機材料シートにビア孔を形成する工程を示す概略断面図。 接着シートの作製過程において、ビア孔内に導体柱を形成する工程を示す概略断面図。 配線基板の製造過程において、フレキシブル配線基板、接着シート及びガラスセラミック配線基板を接合するときの様子を示す概略断面図。 実施例１〜３及び比較例１，２における表面粗さＲａ，Ｒｚの値を示す表。 他の実施形態における配線基板を示す拡大断面図。 他の実施形態における配線基板を示す概略断面図。

符号の説明

１１…配線基板
５１…樹脂層及びフレキシブル基板としてのフレキシブル配線基板
５２…主面及び接着面としての基板上面
５３…主面及び接着面としての基板下面
５４…導体パターンとしての上面側配線層
５５…導体パターンとしての下面側配線層
６１，７１…接着層としての接着シート
６２，７２…導体部としての導体柱
６４，７４…接着層の第１主面としての上面
６５，７５…接着層の第２主面としての下面
６６，７６…ビア孔

Claims (6)

1. ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリアミド樹脂のいずれか１つからなる非熱可塑性樹脂を主体とする樹脂層と、
   前記樹脂層の主面上に接合され、ポリエーテルエーテルケトンを主体とする接着層とを備え、
   導体パターンが、前記樹脂層と前記接着層との間に形成され、
   前記樹脂層における前記導体パターンの形成領域及び非形成領域の両方において、前記主面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下であるとともに、前記主面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上７μｍ以下である
   ことを特徴とする配線基板。
2. 前記樹脂層と、前記樹脂層の第１の主面上に接合される第１の接着層と、前記樹脂層の第２の主面上に接合される第２の接着層とからなる積層部を有し、
   前記積層部がガラスセラミック配線基板によって支持される
   ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂及びポリアミド樹脂のいずれか１つからなる非熱可塑性樹脂を主体とするフレキシブル基板と、
   前記フレキシブル基板上に接合され、ポリエーテルエーテルケトンを主体とする接着層とを備え、
   導体パターンが、前記フレキシブル基板と前記接着層との間に形成され、
   前記フレキシブル基板における前記導体パターンの形成領域及び非形成領域の両方において、前記接着層と接着する接着面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上３μｍ以下であるとともに、前記接着面の表面粗さＲｚが０．５μｍ以上７μｍ以下である
   ことを特徴とする配線基板。
4. 前記接着層は、第１主面及び第２主面を有するとともに、前記第１主面に半導体回路素子が搭載される素子搭載部が設定され、
   前記半導体回路素子は、一部が前記接着層内に埋設された状態で実装されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板。
5. 前記接着層は、第１主面及び第２主面を有するとともに、前記第１主面側及び前記第２主面側を連通させるビア孔内に設けられた導体部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板。
6. 前記非可塑性樹脂はポリイミドであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配線基板。

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