特開 2023-43320 プリント配線板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023043320

(43)【公開日】2023-03-29

(54)【発明の名称】プリント配線板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20230322BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021150860

(22)【出願日】2021-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095795

【弁理士】

【氏名又は名称】田下 明人

(72)【発明者】

【氏名】川合 悟

(72)【発明者】

【氏名】丹野 克彦

(72)【発明者】

【氏名】籠橋 進

(72)【発明者】

【氏名】和田 健太郎

【テーマコード（参考）】

5E316

【Ｆターム（参考）】

5E316AA02

5E316AA12

5E316AA43

5E316CC09

5E316CC10

5E316CC32

5E316DD25

5E316FF07

5E316FF15

5E316HH40

(57)【要約】

【課題】 適切な露出面を有する樹脂絶縁層で形成されているプリント配線板の提供
【解決手段】 プリント配線板は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有する樹脂絶縁層５０と、樹脂絶縁層５０の第１面Ｆ上に形成されている第１導体層５８、とを有する。樹脂絶縁層５０は樹脂５０αと粒子７０で形成されている。粒子７０は樹脂５０αに部分的に埋まっている第１粒子７０Ａと樹脂５０αに完全に埋まっている第２粒子７０Ｂを含む。第１粒子７０Ａの表面は外に露出する面（第１露出面）７０Ａｏと樹脂５０αで覆われる面（被覆面）７０Ａｉで形成される。第１面Ｆは第１粒子７０Ａの露出面７０Ａｏを含む。第１粒子７０Ａの露出面７０Ａｏの面積を合算することで得られる面積（第２面積）と第１面Ｆの面積（第１面積）との第１比（第２面積／第１面積）は０．１以上、０．２５以下である。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、
前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されている導体層、とからなるプリント配線板であって、
前記樹脂絶縁層は樹脂と粒子で形成されていて、前記粒子は前記樹脂に部分的に埋まっている第１粒子と前記樹脂に完全に埋まっている第２粒子を含み、前記第１粒子の表面は外に露出する面（第１露出面）と前記樹脂で覆われる面（被覆面）で形成され、前記第１面は前記第１露出面を含み、前記第１粒子の前記第１露出面の面積を合算することで得られる面積（第２面積）と前記第１面の面積（第１面積）との第１比（第２面積／第１面積）は０．１以上、０．２５以下である。

【請求項2】

請求項１のプリント配線板であって、前記第１面は、さらに、外に露出している前記樹脂の面（第２露出面）を含み、前記第１面は前記第１露出面と前記第２露出面で形成されている。

【請求項3】

請求項２のプリント配線板であって、前記第１露出面の表面積（第１表面積）と前記被覆面の表面積（第２表面積）との第２比（第１表面積／第２表面積）は０．５未満である。

【請求項4】

請求項３のプリント配線板であって、前記第２比は０．３５以下である。

【請求項5】

請求項３のプリント配線板であって、前記第２比は０．２以下である。

【請求項6】

請求項１のプリント配線板であって、前記第１比を求めることは、前記第１面の画像を撮影することと、前記画像内の前記第１面積と前記第２面積を求めることを含む。

【請求項7】

請求項６のプリント配線板であって、前記画像の倍率は１０、０００倍である。

【請求項8】

請求項６のプリント配線板であって、前記画像の数は１０であって、前記第１比は各前記画像から求められる値の平均値である。

【請求項9】

請求項６のプリント配線板であって、前記画像の数は１０であって、前記画像から求められる前記第１比のそれぞれが０．１以上、０．２５以下である。

【請求項10】

請求項６のプリント配線板であって、前記第２面積は、前記画像内の前記第１粒子の前記第１露出面の面積を合算することで代表される。

【請求項11】

請求項１０のプリント配線板であって、前記第１面積は、前記画像から測定される面積で代表される。

【請求項12】

請求項１１のプリント配線板であって、前記画像は２次元の画像であって、前記第１面積と前記第２面積は表面積でなく、前記第１面積と前記第２面積は前記２次元の画像を用いて求められる。

【請求項13】

請求項１２のプリント配線板であって、前記画像の形が矩形の場合、前記第１面積は前記矩形の面積であり、前記第１露出面の形状が円で代表される場合、前記第１露出面の面積は前記円の面積である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂絶縁層と導体層とからなるプリント配線板に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１は半導体パッケージ基板に用いられるビルドアップ材料を開示している。ビルドアップ材料の例として表２にＡＢＦが紹介されている。そして、非特許文献１は銅めっきとの密着を確保するため、絶縁樹脂の表面を化学的にエッチングしている。絶縁樹脂の表面を過マンガン酸でエッチングすることで、非特許文献１は絶縁樹脂の表面に凹凸を形成している。
特許文献１は充填剤と絶縁層の材料として味の素ファインテクノ株式会社製のＡＢＦ－ＧＸ１３ＧＣを使用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【非特許文献1】半導体パッケージ基板用ビルドアップ材料 出展：日本ゴム協会誌 第８４巻 第１０号（２０１１）https://www.jstage.jst.go.jp/article/gomu/84/10/84_10_321/_pdf

【特許文献1】特開２０１２－１８６４４０号公報

【発明の概要】

【0004】

[先行技術の課題]
特許文献１の１７９段落によれば、充填剤はガラス粒子を含んでいる。そのため、ＡＢＦ－ＧＸ１３ＧＣはガラス粒子を有していると考えられる。また、味の素ファインテクノ株式会社製のＡＢＦは樹脂絶縁層として広く使用されている。従って、ガラス粒子を含んでいるＡＢＦが樹脂絶縁層に広く使われていると考えられる。非特許文献１は、高い親和性を有する樹脂について、以下の傾向があると述べている。高い親水性を有する樹脂は選択的にエッチングされる。ガラス粒子を含んでいるＡＢＦがエッチングされると、高い親水性を有する樹脂が選択的にエッチングされると考えられる。そして、ガラス粒子はほぼエッチングされないと考えられる。そのため、めっき膜と樹脂間の密着強度とめっき膜とガラス粒子間の密着強度が比較されると、後者は低いと予測される。従って、ガラス粒子はめっき膜と樹脂絶縁層間の密着強度に影響を与えると考えられる。樹脂絶縁層に含まれるガラス粒子が多すぎると、めっき膜が樹脂絶縁層から剥がれると考えられる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係るプリント配線板は、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されている導体層、とからなる。そして、前記樹脂絶縁層は樹脂と粒子で形成されていて、前記粒子は前記樹脂に部分的に埋まっている第１粒子と前記樹脂に完全に埋まっている第２粒子を含み、前記第１粒子の表面は外に露出する面（第１露出面）と前記樹脂で覆われる面（被覆面）で形成され、前記第１面は前記第１露出面を含み、前記第１粒子の前記第１露出面の面積を合算することで得られる面積（第２面積）と前記第１面の面積（第１面積）との第１比（第２面積／第１面積）は０．１以上、０．２５以下である。

【0006】

[実施形態の効果]
本発明の実施形態のプリント配線板によれば、第１比（第２面積／第１面積）は０．１以上、０．２５以下である。第１面の大部分が樹脂で形成される。そのため、第１面上の導体回路が樹脂絶縁層から剥がれ難い。例えば、第１比が０．１未満であると、導体回路と接する第１面の熱膨張係数が大きい。熱ストレスで導体回路が第１面から剥がれやすい。第１比が０．２５を超えると、第１面を形成する樹脂の量が小さい。熱ストレスで導体回路が第１面から剥がれやすい。

【0007】

樹脂の比誘電率と粒子の比誘電率は異なる。従って、第１面の比誘電率は均一でないと考えられる。第１面の比誘電率は場所によって異なると考えられる。第１面上に形成されている導体層が複数の信号配線を含むと、各信号配線は第１面に接している。第１面の比誘電率が均一でないと、信号配線間で伝送速度の差が大きいと考えられる。信号配線の長さが５ｍｍを越えると、伝送速度の差はプリント配線板上に実装されるＩＣチップの誤動作に影響すると考えられる。信号配線の長さが１０ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であると、誤動作の頻度が大きいと予測される。しかしながら、実施形態では、第１比が０．１以上、０．２５以下であるので、伝送速度の差が小さい。誤動作の発生頻度を小さくすることができる。

【0008】

第１比が０．１以上、０．２５以下であると、導体層を形成する化学銅の厚みが薄くても、導体層と樹脂絶縁層間の密着を確保することができる。信号配線の幅が小さくても、信号配線と樹脂絶縁層間の密着強度が目標値を満足する。信号配線の幅が８μｍ以下であっても、信号配線は樹脂絶縁層から剥がれ難い。信号配線の幅が３μｍ以上であれば、信号配線は樹脂絶縁層から剥がれ難い。
第１比が０．１以上、０．２５以下であると、第１面を形成する樹脂の粗さを小さくすることができる。第１面と接する導体回路の伝送損失を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係るプリント配線板の断面図

【図2】図２（Ａ）は樹脂絶縁層の断面の模式図であり、図２（Ｂ）は第１面のＳＥＭ像である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明の実施形態に係るプリント配線板１０の断面図である。
プリント配線板１０は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓを有する樹脂絶縁層５０と樹脂絶縁層５０の第１面Ｆ上に形成されている導体層（第１導体層）５８とを有する。第１導体層５８は第１面Ｆと接する。図２（Ａ）に示されるように、樹脂絶縁層５０は樹脂５０αと粒子７０で形成されている。樹脂５０αの例はエポキシ樹脂やポリイミドである。粒子７０は無機粒子である。粒子７０の例はシリカやアルミナである。粒子７０の形状は球である。例えば、樹脂絶縁層５０は、コア基板３０とコア基板３０上の第２導体層３４上に形成されている。第１導体層５８と第２導体層３４は、樹脂絶縁層５０を貫通するビア導体６０を介して接続されている。

【0011】

樹脂絶縁層５０中の粒子７０の量は６０ｗｔ％以上、９０ｗ％以下である。粒子７０の平均粒子径は０．２μｍ以上、５．０μｍ以下である。

【0012】

図２（Ａ）は樹脂絶縁層５０の第１面Ｆ付近の拡大図である。図２（Ａ）には、樹脂５０αと粒子７０が示されている。粒子７０は、樹脂５０αに部分的に埋まっている第１粒子７０Ａと樹脂５０αに完全に埋まっている第２粒子７０Ｂを含む。第１粒子７０Ａの一部は外に露出している。第１粒子７０Ａの内、外に露出している部分は露出部分７Ｏであり、樹脂５０α内に埋まっている部分は埋め込み部分７Ｉである。第１粒子７０Ａの表面は外に露出する面（第１露出面）７０Ａｏと樹脂５０αで覆われる面（被覆面）７０Ａｉで形成されている。第１露出面７０Ａｏは露出部分７Ｏの表面である。被覆面７０Ａｉは埋め込み部分７Ｉの表面である。樹脂５０αは、外に露出している樹脂の面（第２露出面）５０αｏを有する。第１面Ｆは第１露出面７０Ａｏと第２露出面５０αｏで形成される。

【0013】

実施形態では、各第１粒子７０Ａの第１露出面７０Ａｏの面積が測定される。各第１粒子７０Ａの第１露出面７０Ａｏの面積（第１露出面積）を合算することで得られる値は第２面積である。第２面積は各第１粒子７０Ａの第１露出面７０Ａｏの面積を合算することで代表される。
実施形態では、第１面Ｆの面積が測定される。第１面Ｆの面積は第１面積である。第１面積は第２面積と第２露出面５０αｏの面積（第２露出面積）を合算することで得られる。

【0014】

例えば、第１露出面積と第２露出面積は第１面Ｆの二次元の画像を用いて求められる。あるいは、第１露出面積と第２露出面積は第１面Ｆの三次元形状を用いて求められる。二次元の画像の例は、ＳＥＭ像や顕微鏡写真である。三次元形状は三次元測定器を用いて求められる。例えば、レーザ変位センサを用いて三次元形状を測定することができる。
二次元の画像を用いて第１面積と第２面積が求められる場合、第１面積と第２面積は平面積で代表される。
三次元形状を用いて第１面積と第２面積が求められる場合、第１面積と第２面積は表面積で代表される。

【0015】

ＳＥＭ像を用いて面積を求める方法が次に示される。
図２（Ｂ）は樹脂絶縁層５０の第１面ＦのＳＥＭ像である。図２（Ｂ）に示されるＳＥＭ像の倍率は１００００倍である。図２（Ｂ）は第１面Ｆの上面図である。
図２（Ｂ）に示されるＳＥＭ像中の各第１粒子７０Ａの第１露出面７０Ａｏの面積（第１露出面積）が求められる。その後、各第１露出面積を合算することで、第２面積が求められる。各第１露出面７０Ａｏは平面として認識される。例えば、各第１露出面７０Ａｏの形状は円として認識される。その場合、各第１露出面７０Ａｏの面積は円の面積である。
例えば、図２（Ｂ）に示されるＳＥＭ像を用いて、第１面Ｆの面積（第１面積）が求められる。ＳＥＭ像を用いて求められる第１面Ｆの面積が第１面積の代表値である。第１面Ｆは平面として認識される。例えば、第１面Ｆの形状は矩形として認識される。その場合、第１面Ｆの面積は矩形の面積である。

【0016】

第１面積と第２面積を求めるためのＳＥＭ像の数は複数であることが好ましい。例えば、ＳＥＭ像の数は１０である。例えば、第１面積は各ＳＥＭ像から得られる値を平均することで代表される。第２面積は各ＳＥＭ像から得られる値を平均することで代表される。

【0017】

三次元形状を用いて第１面積と第２面積が求められる場合、測定対象の数は１０である。第１面積と第２面積は１０個のデータの平均値である。

【0018】

第２面積を第１面積で割ること得られる値は第１比（第２面積／第１面積）である。第１比は０．１以上、０．２５以下である。画像の数が複数の場合、各画像から求められる第１比が０．１以上、０．２５以下であることが好ましい。第１面Ｆの大部分が樹脂５０αで形成される。そのため、第１導体層５８が樹脂絶縁層５０の第１面Ｆから剥がれ難い。例えば、第１比が０．１未満であると、第１導体層５８と接する第１面Ｆの熱膨張係数が大きい。熱ストレスで第１導体層５８が第１面Ｆから剥がれやすい。第１比が０．２５を超えると、第１面Ｆを形成する樹脂５０αの量が小さい。熱ストレスで第１導体層５８が樹脂絶縁層５０の第１面Ｆから剥がれやすい。
樹脂５０αの比誘電率と粒子７０の比誘電率は異なる。従って、第１面Ｆの比誘電率は均一ではないと考えられる。第１面Ｆの比誘電率は場所によって異なると考えられる。第１面Ｆ上に形成されている第１導体層５８が複数の信号配線５８１、５８２を含むと、各信号配線５８１、５８２は第１面Ｆに接している。第１面Ｆの比誘電率が均一でないと、信号配線５８１、５８２間で伝送速度の差が大きいと考えられる。信号配線５８１、５８２の長さが５ｍｍを越えると、伝送速度の差はプリント配線板１０上に実装されるＩＣチップの誤動作に影響すると考えられる。信号配線５８１、５８２の長さが１０ｍｍ以上、２５ｍｍ以下であると、誤動作の頻度が大きいと予測される。しかしながら、実施形態では、第１比が０．１以上、０．２５以下であるので、伝送速度の差が小さい。誤動作の発生頻度を小さくすることができる。

【0019】

樹脂絶縁層５０の第１面Ｆの算術平均粗さＲａは０．０１μｍ以上、０．５μｍ以下である。樹脂絶縁層５０の第１面Ｆの十点平均粗さＲｚは２．０μｍ以下である。樹脂絶縁層５０の第１面Ｆの粗度が小さくても、第１比が０．１以上、０．２５以下であるので、第１導体層５８を形成する化学銅５２の厚みを薄くすることができる。高密度な配線を有する第１導体層５８が得られる。第１面Ｆの粗度が小さいので、第１導体層５８内の信号配線５８１、５８２の伝送損失を小さくすることができる。粗度の例は算術平均粗さＲａや十点平均粗さＲｚである。第１導体層５８は化学銅５２と化学銅５２上の電気銅５６で形成されていて、化学銅５２は第１面Ｆに接している。

【0020】

実施形態のプリント配線板では、第１露出面７０Ａｏの表面積（第１表面積）と被覆面７０Ａｉの表面積（第２表面積）との第２比（第１表面積／第２表面積）が０．５未満である。第２比は０．３５以下であることが更に望ましい。第２比は０．２以下であることが最適である。第２比は図２（Ａ）に示される断面図から推測される。図２（Ａ）を用いて、一つの第１粒子７０Ａの露出部分７Ｏの面積と埋め込み部分７Ｉの面積が求められる。第２比と比（露出部分７Ｏの面積／埋め込み部分７Ｉの面積）はほぼ等しい。第２比は比（露出部分７Ｏの面積／埋め込み部分７Ｉの面積）で代表される。

【0021】

第１比は樹脂絶縁層５０中の無機粒子７０の量で制御することができる。ＣＦ４ガスが樹脂絶縁層５０に照射されると、樹脂絶縁層５０中の樹脂５０αが選択的に除去される。無機粒子７０の表面の一部が第１面Ｆを形成する。例えば、ガスを照射する時間を調整することで、第１比と第２比を制御することができる。ガスの濃度を調整することで、第１比と第２比を制御することができる。第１面Ｆを酸化剤で荒らすことができる。

【符号の説明】

【0022】

５０ 樹脂絶縁層
５０α 樹脂
３４ 第２導体層
５８ 第１導体層
６０ ビア導体
７０ 粒子
７０Ａ 第１粒子
７０Ｂ 第２粒子

【図1】

【図2】