WO2018131465A1 - 回路基板、回路基板の製造方法及び電子装置 - Google Patents
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- H05K2203/0703—Plating
- H05K2203/0723—Electroplating, e.g. finish plating
Definitions
- the present invention relates to a circuit board, a circuit board manufacturing method, and an electronic apparatus.
- circuit board is a multilayer printed wiring board.
- a technique is known that uses vias or through holes using metal or conductive paste for interlayer connection.
- a circuit board in which a metal film is formed on the inner surface of a hole penetrating an insulating hard substrate and an adhesive layer thereon, and a conductive paste is filled in the remaining portion of the hole, and the circuit board is passed through the adhesive layer.
- a technique is known in which a metal film and a substrate surface metal, or metal films are connected to each other.
- a printed wiring board provided with a copper land and a through hole (plating through hole) connected to the copper land is laminated via a prepreg material provided with a conductive paste having a larger diameter than the through hole.
- a technique for connecting lands with a conductive paste is known.
- a via connection between stacked substrates for example, a connection between the metal film and a substrate surface metal or a metal film, or a connection between upper and lower lands via a conductive paste
- Stress can be generated by an external force. If excessive stress is generated in the via connection part of the circuit board, damage such as cracks may occur in the via connection part and its periphery, and such damage may reduce the performance and reliability of the circuit board. There is.
- a circuit board including a hole and a second substrate having a second conductive resin provided in the second through hole and connected to the first conductive resin.
- a manufacturing method is provided.
- an electronic device including the circuit board as described above is provided.
- a circuit board excellent in performance and reliability in which damage caused by stress generated in the via connection portion is suppressed can be realized.
- an electronic device including such a circuit board is realized.
- FIG. (1) which shows an example of the formation method of the circuit board which concerns on 3rd Embodiment.
- FIG. (2) which shows an example of the formation method of the circuit board which concerns on 3rd Embodiment.
- FIG. (3) which shows an example of the formation method of the circuit board which concerns on 3rd Embodiment. It is FIG. (1)
- FIG. 1 is an explanatory diagram of an example of a circuit board.
- FIG. 1A schematically shows a cross section of a main part of a first example of a circuit board.
- FIG. 1B schematically shows a cross section of a main part of a second example of the circuit board.
- FIG. 1C schematically shows a cross section of a main part of a third example of the circuit board.
- a circuit board 100A shown in FIG. 1A includes a substrate 110A in which metal layers 111 to be lands and wirings are formed on the front and back surfaces using copper (Cu) or the like, and a substrate (resin substrate) 120A in which a resin is used. And have a structure in which the layers are alternately stacked.
- Each substrate 110 ⁇ / b> A includes vias (filled vias) 112 that are formed by filling a through-hole penetrating the substrate 110 with Cu or the like and electrically connect the metal layers 111 on the front and back surfaces.
- the electrical connection between the substrates 110A (between the respective metal layers 111) stacked via the resin substrate 120A is performed by placing a conductive paste (resin containing a conductive filler) in a through-hole penetrating the resin substrate 120A. This is performed by a via of the conductive resin 121 formed by filling.
- a circuit board 100A is obtained by, for example, a so-called collective laminating technique, in which a substrate 110A and a resin substrate 120A prepared in advance are alternately overlapped and heated and pressed (hot pressed) by a vacuum hot press or the like. Formed using.
- a circuit board 100B shown in FIG. 1B has a structure in which a substrate 110B in which a metal layer 111 to be lands and wiring is formed on the front and back surfaces using Cu or the like, and a resin substrate 120B are alternately stacked.
- the electrical connection between the substrates 110B stacked between the resin substrates 120B is made of a conductive paste in a through hole penetrating the pair of substrates 110B and the resin substrate 120B. Is performed by a via of the conductive resin 121 formed by being filled.
- Such a circuit board 100B uses, for example, a collective laminating technique in which a set of a substrate 110B and a resin substrate 120B formed with a conductive resin 121 serving as a via is prepared in advance, and these are superposed and hot pressed. Formed.
- a circuit board 100C shown in FIG. 1C has a structure in which a substrate 110C in which metal layers 111 to be lands and wirings are formed on the front and back surfaces using Cu or the like, and a resin substrate 120C are alternately stacked.
- a metal layer 113 made of Cu or the like is formed on the inner wall of the through hole that penetrates the set of the substrate 110C and the resin substrate 120C, and the inside of the metal layer 113 is filled with a conductive paste.
- Conductive resin 121 is formed.
- the metal layer 113 and the conductive resin 121 are used as vias.
- the upper-layer via (metal layer 113 and conductive resin 121) and the lower-layer metal layer 111, or the upper and lower vias (metal layer 113 and conductive resin 121) are connected to each other.
- the substrates 110C stacked through the substrates 120C are electrically connected.
- Such a circuit board 100C is prepared in advance by, for example, preparing a set of a board 110C and a resin board 120C in which a metal layer 113 and a conductive resin 121 to be vias are formed in advance, and then heat-pressing the same. It is formed using a lamination technique.
- the circuit board 100A, the circuit board 100B, and the circuit board 100C as described above may each have the following problems.
- the filled via 112 is formed of a material having a relatively high thermal expansion coefficient and elastic modulus such as Cu.
- the substrate 110A surrounding the filled via 112 is formed. Damage such as the crack 131 may occur.
- vias of the upper and lower metal layers 111 and the conductive resin 121 connecting them are formed by pressure applied during batch lamination by hot pressing and external force applied in the lamination direction after the circuit board 100A is formed. Stress may be generated in the connecting portion 130A. That is, in the circuit board 100A, a force against the pressing force or a force due to its own thermal expansion acts on the conductive resin 121 sandwiched between the upper and lower metal layers 111, and such a force has a relatively elastic modulus. It covers the high metal layer 111 and the filled via 112 connected thereto. The filled via 112 can also be subjected to a force due to thermal expansion or the like as described above. Such various forces act, and stress is generated in the via connection portion 130A. If the stress of the via connection portion 130A becomes excessive, damage such as a crack 131 may occur in the substrate 110A as shown in FIG.
- the resistance value of the conductive resin 121 containing a conductive filler in the resin is significantly higher than Cu or the like used for the metal layer 111 (for example, several hundred times or more of Cu).
- the resistance value is high, so that sufficient performance cannot be obtained depending on the application.
- the circuit board 100B is used for a high frequency, sufficient transmission characteristics of a high frequency signal cannot be obtained, and a high-performance electronic device or electronic device using the circuit board 100B cannot be obtained.
- the metal layer 113 is formed on the inner wall of the through hole, and the inside is filled with the conductive resin 121, A via is formed. Therefore, even if the metal layer 113 is formed of a material having a relatively high thermal expansion coefficient and elastic modulus, the force due to the thermal expansion is suppressed, and the elastic modulus of the conductive resin 121 filled inside is compared. Therefore, it is expected that the force acting on the periphery can be suppressed.
- the board 100A stress is generated in the vicinity of the metal layer 111 sandwiching the conductive resin 121, and the board 110A may be damaged.
- stress may be generated in the vicinity of the metal layer 113 and the metal layer 111 that are in contact with each other or in the vicinity of the metal layers 113 that are in contact with each other, which may cause damage to the substrate 110C.
- it may be difficult to obtain sufficient performance due to the structure of the via connection portion 130B using the conductive resin 121 as a via.
- the circuit board 100A, the circuit board 100B, and the circuit board 100C may be the board 110A, the board 110B, and the board 110C using various insulating materials, respectively.
- a substrate (glass substrate) using glass is used as the substrate 110A, the substrate 110B, and the substrate 110C. May be adopted.
- the glass substrate has a thermal expansion coefficient close to that of silicon (Si) used for electronic parts such as a semiconductor chip to be mounted, or the thermal expansion coefficient can be approximated by adjusting the composition. Therefore, the glass substrate can suppress a mismatch in thermal expansion coefficient between the glass substrate and the electronic component as compared with a substrate using an organic material.
- Si silicon
- the connection part with the electronic component can be reduced in size and pitch can be reduced. Density mounting becomes possible.
- Cu has a higher coefficient of thermal expansion than glass. Therefore, in the circuit board 100A, if a glass substrate is used as the substrate 110A and the filled via 112 is formed of Cu, the glass substrate may be damaged such as cracks 131 due to thermal expansion and contraction of the filled via 112. Furthermore, in the circuit board 100A, when a glass substrate is used as the substrate 110A, a metal layer that sandwiches the conductive resin 121 during heating and pressurization as compared with a case where an organic material substrate having a relatively low elastic modulus is used. There is a possibility that damage is likely to occur due to the stress generated in the vicinity of 111.
- the circuit board 100B that connects the upper and lower metal layers 111 using the conductive resin 121 having a relatively low elastic modulus as a via
- the circuit board 100A and the circuit board 100C are compared.
- the occurrence of damage such as cracks 131 can be suppressed.
- the via connecting the upper and lower metal layers 111 is the conductive resin 121 having a relatively high resistance value, even if the electronic component is mounted with a high density using a glass substrate, it is sufficient. May not be obtained, and high-performance electronic devices and electronic devices may not be obtained.
- a circuit board that adopts a configuration as described below as an embodiment, has excellent electrical characteristics, and suppresses damage such as cracks, and has excellent performance and reliability. To realize.
- a circuit board having a laminated structure of a substrate using glass (glass substrate) and a substrate using resin (resin substrate) will be described as an example.
- FIG. 2A schematically shows a cross-section of the main part of an example of the resin substrate according to the first embodiment.
- FIG. 2B schematically shows a cross section of an essential part of an example of the glass substrate according to the first embodiment.
- FIG. 2C schematically shows a cross-section of the main part of an example of a substrate obtained by bonding the resin substrate and the glass substrate according to the first embodiment.
- FIG. 3 schematically illustrates a cross-section of the main part of an example of the circuit board according to the first embodiment.
- FIG. 4 is an explanatory diagram showing the dimensions of an example of the circuit board according to the first embodiment.
- the circuit board 1 (FIG. 3) includes a resin substrate 10 as shown in FIGS. 3 and 2A and a glass substrate 20 as shown in FIGS. 3 and 2B.
- the resin substrate 10 includes a resin layer 11, a through hole 12 that penetrates the resin layer 11, and a conductive resin 13 provided in the through hole 12.
- a thermosetting resin such as an epoxy resin, a polyimide resin, or a phenol resin is used for the resin layer 11.
- a thermoplastic resin such as polyethylene terephthalate (PET) resin or acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS resin) may be used.
- PET polyethylene terephthalate
- ABS resin acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer
- a through hole 12 is provided so as to penetrate a predetermined position of the resin layer 11.
- the tapered through-hole 12 is illustrated in which the diameter of the opening end 12b on the other surface 11b side is smaller than the diameter of the opening end 12a on the one surface 11a side. Details of the shape and dimensions of the through hole 12 will be described later.
- a conductive paste containing a conductive filler in a resin material is used.
- various resin materials such as the above-described thermosetting resin such as epoxy resin or thermoplastic resin such as PET resin are used.
- the filler of the conductive resin 13 one type or two or more types of metal material particles, or one obtained by coating the surface of a conductive or insulating core particle with one type or two or more types of metal materials, or the like is used. .
- Cu, silver (Ag), tin (Sn), bismuth (Bi), etc. are used for such a filler metal material.
- a material having a lower elastic modulus than a material of a metal layer (a metal layer 24 and a metal layer 25 described later) provided on the glass substrate 20 is used for the conductive paste.
- the conductive resin 13 provided in the tapered through hole 12 is used as a via of the resin substrate 10.
- the glass substrate 20 includes a glass layer 21, a through hole 22 that penetrates the glass layer 21, a metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22, and a through hole 22. And a conductive resin 23 provided inside the metal layer 24.
- the glass substrate 20 further includes a land provided on one surface 21b of the glass layer 21 and a metal layer 25 serving as a wiring.
- the glass layer 21 is made of various glass materials such as quartz glass, borosilicate glass, soda glass, and alkali-free glass.
- a through hole 22 is provided so as to penetrate a predetermined position of the glass layer 21.
- the through hole 22 is provided at a position corresponding to the through hole 12 provided in the resin layer 11. The relationship between the positions, dimensions, and the like of the through holes 22 provided in the glass layer 21 and the through holes 12 provided in the resin layer 11 will be described later.
- metal layers 24 and the metal layer 25 are used for the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22 of the glass layer 21 and the metal layer 25 provided on the surface 21b of the glass layer 21.
- the metal layer 24 and the metal layer 25 are formed using a method such as plating or sputtering.
- a part (land) of the metal layer 25 provided on the surface 21 b of the glass layer 21 is provided so as to close one open end of the through hole 22.
- the metal layer 24 on the inner wall is connected to form a bottomed metal via.
- a conductive paste is used for the conductive resin 23 provided inside the metal layer 24 of the through hole 22.
- various resin materials such as the above-described thermosetting resin such as epoxy resin or thermoplastic resin such as PET resin are used.
- the filler of the conductive resin 23 one or two or more kinds of metal material particles, or one obtained by coating the surface of a conductive or insulating core particle with one or more kinds of metal materials, or the like is used. . Cu, Ag, Sn, Bi, etc. are used for such a filler metal material.
- a material having a lower elastic modulus than the material of the metal layer 24 and the metal layer 25 is used for the conductive paste.
- the conductive resin 23 is provided in a bottomed metal via formed by a part of the metal layer 25 provided on the surface 21 b of the glass layer 21 and the metal layer 24 on the inner wall of the through hole 22. An end surface (upper end surface) is exposed on the surface 21 a side of the glass layer 21.
- the metal layer 24 on the inner wall of the through hole 22, the metal layer 25 on the surface 21 b connected thereto, and the conductive resin 23 provided inside the metal layer 24 of the through hole 22 are formed on the glass substrate 20. Used as a via.
- the resin substrate 10 as shown in FIG. 2 (A) and the glass substrate 20 as shown in FIG. 2 (B), for example, as shown in FIG. are bonded so as to face each other, and a bonded substrate 30 is obtained.
- the lower end surface of the conductive resin 13 provided in the through hole 12 of the resin substrate 10 (the surface on the opening end 12 b side where the diameter of the through hole 12 is small) is the inner wall of the through hole 22 of the glass substrate 20. It is located in the area
- the circuit board 1 as shown in FIG. 3 is obtained by laminating the laminated substrate 30 as shown in FIG. Alternatively, a plurality of resin substrates 10 as shown in FIG. 2 (A) and a plurality of glass substrates 20 as shown in FIG. 2 (B) are arranged so that the through holes 12 and the through holes 22 face each other.
- the circuit board 1 as shown in FIG. 3 is obtained by alternately superposing and hot pressing.
- the resin substrate 10 (resin layer 11) sandwiched between the upper and lower glass substrates 20 is pressed in the laminating direction, and the conductive resin 13 of the resin substrate 10 is the metal of the upper glass substrate 20.
- the layer 25 is connected to the conductive resin 23 of the glass substrate 20 on the lower layer side.
- the resin component contained in the conductive resin 13 of the resin substrate 10 and the resin component contained in the conductive resin 23 of the glass substrate 20 are melted and integrated by hot pressing.
- the resin substrate 10 and the glass substrate 20 are electrically connected by the conductive filler contained in the conductive resin 13 and the conductive resin 23, and the metal layer 24 and the metal layer 25 of the glass substrate 20.
- the resin substrate 10 has an opening end 12b facing the lower glass substrate 20 rather than the diameter d2 of the opening end 12a facing the upper glass substrate 20.
- a through hole 12 having a small diameter d1 is provided.
- Such a through hole 12 is filled with a conductive resin 13.
- the opening end 12a side of the through hole 12 having a large diameter d2 is opposed to the surface 21b side of the upper glass substrate 20, and the through hole 12 has a small diameter.
- the opening end 12b side of d1 is opposed to the surface 21a side of the glass substrate 20 on the lower layer side.
- the conductive resin 13 provided in the through hole 12 of the resin substrate 10 is exposed to the surface 21a of the glass substrate 20 on the lower layer side, and the conductive resin 23 inside the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22. And melted together.
- the diameter d4 of the inside (conductive resin 23) of the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22 of the glass substrate 20 is the opening end 12b (conductive resin 13) of the through hole 12 of the resin substrate 10 before and after hot pressing.
- the diameter d1 (FIG. 4A) and the diameter d3 (FIG. 4B) are larger.
- the open end 12b of the through-hole 12 of the resin substrate 10 is located in the area
- the conductive resin 13 provided in the through hole 12 of the resin substrate 10 is connected not to the metal layer 24 of the glass substrate 20 on the lower layer side but to the conductive resin 23 inside the glass substrate 20 on the lower layer side during hot pressing.
- the conductive resin 13 and the conductive resin 23 to be connected have a relatively low elastic modulus. And a metal layer is not provided in the position which opposes the metal layer 25 of the glass substrate 20 of the upper layer side of the glass substrate 20 of the lower layer side. Therefore, compared with the case where hot pressing is performed with the conductive resin 13 interposed between the metal layer 25 and the metal layer facing the metal layer 25, the force pressing the conductive resin 13 is lower than that of the glass substrate 20 on the lower layer side. It escapes to the conductive resin 23 side and is relaxed.
- the through hole 12 of the resin substrate 10 is opposed to the upper glass substrate 20, and the diameter d2 of the opening end 12a before hot pressing is opposed to the lower glass substrate 20.
- the value is larger than the diameter d1 of the front opening end 12b.
- the value is larger than the diameter d4 of the inner side (conductive resin 23). In this way, during transmission of the high-frequency signal, the high-frequency signal that is relatively easily transmitted through the metal layer 24 out of the metal layer 24 and the conductive resin 23 in the through hole 22 of the glass substrate 20 passes through the metal layer 25. Therefore, it becomes easy to flow between the metal layer 24 and the conductive resin 13 of the resin substrate 10. Thereby, the transmission characteristic of the circuit board 1 is improved.
- the conductive resin 13 of the resin substrate 10 is connected to the conductive resin 23 of the glass substrate 20 on the lower layer side, and the upper and lower glass substrates 20 are mutually metallized.
- the layer 24 and the metal layer 25 are not in contact with each other.
- produces in the via connection part (The conductive resin 13, the conductive resin 23, the metal layer 24, and the metal layer 25) of the resin substrate 10 and the glass substrate 20 of the upper and lower layers is suppressed, and the glass layer 21 is suppressed.
- the occurrence of damage such as cracks can be suppressed.
- the glass substrate 20 is configured such that the via includes not only the conductive resin 23 but also the metal layer 24 on the inner wall of the through hole 22. Thereby, an increase in the resistance value of the via is suppressed, and an increase in the resistance value of the via connection portion (the conductive resin 13, the conductive resin 23, the metal layer 24, and the metal layer 25) in the circuit board 1 is suppressed.
- FIG. 5 to 8 are diagrams showing an example of a circuit board forming method according to the first embodiment.
- 5A to FIG. 5C, FIG. 6A to FIG. 6C, FIG. 7A to FIG. 7C, FIG. 8A, and FIG. FIG. 2 schematically illustrates a cross section of a main part of each step of an example of circuit board formation according to the first embodiment.
- a metal layer 25a is formed on one surface or both surfaces of the glass layer 21, here, as an example, the surface 21b.
- a seed layer is formed on the surface 21b of the glass layer 21 by electroless plating or sputtering, and the metal layer 25a is formed by electrolytic plating using the seed layer as a power feeding layer.
- the metal layer 25a for example, a Cu layer having a thickness of 5 ⁇ m is formed.
- the through hole 22 is formed in the glass layer 21, as shown in FIG.
- the through hole 22 is formed by, for example, laser processing using a carbon dioxide (CO 2 ) laser or excimer laser, etching, sand blasting, or drilling.
- CO 2 carbon dioxide
- a through hole 22 having a diameter of 80 ⁇ m is formed in the glass layer 21.
- a metal layer 24a is formed on the surface 21a of the glass layer 21 and the inner wall of the through hole 22 as shown in FIG.
- the metal layer 24a is formed by formation of a seed layer by electroless plating or sputtering and electrolytic plating using the seed layer.
- the metal layer 24a can also be formed on the previously formed metal layer 25a, but here, for convenience, the metal layer formed on the front and back surfaces of the glass layer 21 and the through hole 22 is referred to as the metal layer 24a.
- a metal layer 25a is schematically illustrated.
- a resist 40 is formed as shown in FIG.
- a dry film resist is bonded to both sides of the glass layer 21.
- the resist 40 is exposed and developed to form an opening 40a in a region where the metal layer 24a and the metal layer 25a are removed.
- the metal layer 24a and the metal layer 25a are patterned by etching using the resist 40 in which the opening 40a is formed as a mask.
- FIG. 6B a metal layer 24 serving as a via on the inner wall of the through hole 22 and a metal layer 25 serving as a land and wiring on the surface 21b are formed.
- the resist 40 is removed.
- a metal layer 25 can be formed.
- a through hole 12 for example, a through hole 12 in which the diameter of one opening end 12b is smaller than the diameter of the other opening end 12a is formed in the resin layer 11.
- the through-hole 12 is formed by laser processing using a carbon dioxide laser or the like, for example.
- the conductive paste is printed, and the conductive resin 13 is filled into the through hole 12 of the resin layer 11, as shown in FIG. Thereby, the resin substrate 10 as shown in FIG. 7B is formed.
- the glass substrate 20 and the resin substrate 10 formed as described above are aligned and bonded so that the through holes 22 and the through holes 12 face each other. Bonded substrate 30 is formed.
- the conductive resin 13 provided in the through hole 12 of the resin substrate 10 (on the side of the opening end 12b having a small diameter of the through hole 12) and the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22 of the glass substrate 20 are used.
- the inner conductive resin 23 is connected.
- substrate 30 it is not necessarily required that the conductive resin 13 and the conductive resin 23 are integrated or melted and integrated.
- a plurality of (here, two) bonded substrates 30 and the uppermost single-layer glass substrate 20 are shown in FIG. And then hot-pressed as shown in FIG. 8 (B).
- hot pressing is performed under the conditions of 200 ° C., 90 minutes, 30 kg / cm 2 .
- the conductive resin 23 of the glass substrate 20 of each bonded substrate 30 and the conductive resin 13 of the resin substrate 10 are connected by melting and integrating the resin components of each other.
- the molten conductive resin 13 of the resin substrate 10 is connected to the metal layer 25 of the glass substrate 20 laminated on the upper side. Thereby, the circuit board 1 as shown in FIG. 8B is formed.
- the force applied to the metal layer 24 and the metal layer 25 of the upper and lower glass substrates 20 by connecting the conductive resin 13 of the resin substrate 10 to the conductive resin 23 of the lower glass substrate 20. Is suppressed.
- produces in the via
- FIG. 9 is a diagram illustrating an example of an analysis result of stress generated in the glass substrate.
- FIG. 9A shows the results of stress analysis under the hot press conditions of the circuit board 100A shown in FIG. 1A
- FIG. 9C shows the hot press of the circuit board 100C
- FIG. 9B shows the result of stress analysis under the conditions.
- FIG. 9C shows the stress analysis result under the hot press condition of the circuit board 1 according to the first embodiment shown in FIG.
- glass substrates are used for the substrate 110A of the circuit substrate 100A and the substrate 110C of the circuit substrate 100C, as with the circuit substrate 1.
- 9A shows only the upper and lower substrate 110A using the glass substrate
- FIG. 9B shows only the upper and lower substrate 110C using the glass substrate. Only the upper and lower glass substrates 20 are shown in (C).
- the upper and lower layers 110A using a glass substrate are compared with a through-hole portion 140A where the filled via 112 is provided over a wide range. Large stress is generated. This is because the thermal expansion coefficient of the filled via 112 itself is high, and the force acting on the conductive resin 121 sandwiched and pressed between the metal layers 111 of the upper and lower substrates 110A is connected to the upper and lower metal layers 111 and them. This is because the filled via 112 is applied.
- a relatively large stress is locally generated in the facing portion 140C of the upper and lower layers 110C using the glass substrate.
- This is a structure in which the metal layer 111 on the surface of the substrate 110C and the metal layer 113 on the inner wall of the through-hole are continuously connected in the vertical direction. This is because the metal layer 113 is applied.
- the stress generated in the portion 140 of the glass substrate 20 compared to the circuit board 100A and the circuit board 100C. is suppressed. This is because the conductive resin 13 of the resin substrate 10 sandwiched between the upper and lower glass substrates 20 is connected to the conductive resin 23 of the lower glass substrate 20 as described above. This is because the force applied to the metal layer 24 and the metal layer 25 of the glass substrate 20 is suppressed.
- the stress generated in the glass substrate 20 can be effectively suppressed. Thereby, damage, such as a crack of the glass substrate 20, is suppressed, and the circuit board 1 excellent in performance and reliability is realized.
- FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a transmission characteristic analysis result. 10, the analysis result of the transmission characteristics for the circuit board 1 according to the first embodiment shown in FIG. For comparison, FIG. 10 shows a transmission characteristic analysis result for the circuit board 100B shown in FIG. In FIG. 10, the horizontal axis represents the frequency [GHz], and the vertical axis represents the S parameter (log
- the circuit board 1 can obtain good transmission characteristics while suppressing the stress generated in the glass substrate 20. Thereby, the circuit board 1 excellent in performance and reliability is realized. Next, a second embodiment will be described.
- FIG. 11 is an explanatory diagram of an example of a circuit board according to the second embodiment.
- FIG. 11A schematically illustrates a cross section of an essential part of an example of the glass substrate according to the second embodiment.
- FIG. 11B schematically shows a cross section of an essential part of an example of a circuit board according to the second embodiment.
- the upper end surface and the lower end surface of the conductive resin 23 provided inside the metal layer 24 of the through-hole 22 are exposed on the surface 21a side and the surface 21b side of the glass layer 21, respectively. It has the composition to do. That is, the glass substrate 20A is different from the glass substrate 20 described in the first embodiment in that the lower end surface of the conductive resin 23 is not blocked by the metal layer 25.
- a glass substrate 20A as shown in FIG. 11 (A) and a resin substrate 10 are hot-pressed in a state of being alternately stacked, and a circuit substrate as shown in FIG. 11 (B). 1A is obtained.
- the conductive resin 13 of the resin substrate 10 includes the conductive resin 23 inside the metal layer 24 exposed on the surface 21a side of the lower glass substrate 20A, and the surface 21b side of the upper glass substrate 20A. It is connected to the conductive resin 23 and the metal layer 25 exposed to the surface. The connected conductive resin 13 and conductive resin 23 are fused and integrated.
- the conductive resin 13 of the resin substrate 10 is connected to the conductive resin 23 of the lower glass substrate 20A and to the conductive resin 23 of the upper glass substrate 20A.
- the conductive resin 13 and the conductive resin 23 having a relatively low elastic modulus have a structure in which the conductive resin 13 and the conductive resin 23 are continuous in the stacking (up and down) direction, and the force applied to the metal layer 24 and the metal layer 25 from the conductive resin 13 and the conductive resin 23 is suppressed. It is done.
- produces in the via connection part (The conductive resin 13, the conductive resin 23, the metal layer 24, and the metal layer 25) of the resin substrate 10 and the glass substrate 20A of the upper and lower layers is suppressed, and the glass layer 21 is suppressed.
- the occurrence of damage such as cracks can be suppressed.
- the glass substrate 20A includes the metal layer 24 having a relatively low resistance value in the via, so that the via connection portion (the conductive resin 13, the conductive resin 23, the metal layer 24, and the metal layer 25) in the circuit board 1A. An increase in the resistance value of is suppressed.
- FIG. 3 schematically illustrates a cross section of a main part of each step in an example of circuit board formation according to the third embodiment.
- a through hole 22 is formed in the glass layer 21.
- the through holes 22 are formed by laser processing using a carbon dioxide laser.
- a seed layer 26a is formed on the surface 21a, the surface 21b of the glass layer 21 and the inner wall of the through hole 22 by electroless plating or sputtering. .
- a resist 41 is formed as shown in FIG.
- a dry film resist is bonded to both sides of the glass layer 21.
- the resist 41 After the formation of the resist 41, as shown in FIG. 13A, the resist 41 is exposed and developed, and an opening 41a is formed in a region where the metal layer 24 and the metal layer 25 are formed.
- a metal layer 26b is formed on the seed layer 26a exposed from the resist 41 by electrolytic plating using the seed layer 26a as a power feeding layer.
- the resist 41 is removed, and the seed layer 26a exposed after the removal of the resist 41 is removed by etching. Thereby, the metal layer 24 is formed on the inner wall of the through hole 22, and the metal layer 25 is formed on the surface 21 a and the surface 21 b of the glass layer 21.
- the metal layer 26b is formed by electrolytic plating, and then predetermined portions of the seed layer 26a and the metal layer 26b are removed by etching. As shown in (C), the metal layer 24 and the metal layer 25 may be formed.
- the resin layer 11 is formed as shown in FIG.
- a resin film is bonded to both sides of the glass layer 21.
- the diameter of the opening end 12b on the glass layer 21 side is the opposite side of the resin layer 11 at a position corresponding to the through hole 22 of the glass layer 21.
- a tapered through-hole 12 is formed so as to be smaller than the opening end 12a.
- the formation of the through hole 12 is performed by laser processing using a carbon dioxide laser.
- a conductive paste containing a conductive filler in the resin is printed.
- FIG. 14C the through hole 12 in the resin layer 11 and the glass layer 21 are penetrated.
- a conductive paste is filled inside the metal layer 24 formed on the inner wall of the hole 22.
- the conductive resin 13 is formed in the through hole 12 of the resin layer 11, and the conductive resin 23 is formed inside the metal layer 24 formed on the inner wall of the through hole 22 of the glass layer 21.
- a substrate (bonding substrate) 30B in which the resin substrate 10B is provided on both surfaces of the glass substrate 20B as shown in FIG. 14C is formed.
- the glass substrate 20B includes a glass layer 21 having a through hole 22, a metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22, a conductive resin 23 provided inside the metal layer 24 of the through hole 22, and a glass layer. 21 and the metal layer 25 provided on the surface 21b.
- the resin substrate 10 ⁇ / b> B includes a resin layer 11 having a through hole 12 and a conductive resin 13 provided in the through hole 12.
- the conductive resin 23 of the glass substrate 20B and the conductive resin 13 of the resin substrate 10B are integrally formed.
- surface of the glass substrate 20B is obtained.
- Bonded substrate 30B in which resin substrate 10B is provided on both surfaces or one surface of glass substrate 20B, and single-layer glass substrate 20B in the uppermost layer and lowermost layer (here, one in which metal layer 25 is formed on one surface of glass layer 21) Example) is overlaid as shown in FIG. 15 (A) and hot pressed as shown in FIG. 15 (B).
- hot pressing is performed under the conditions of 200 ° C., 90 minutes, 30 kg / cm 2 .
- the conductive resin 23 and the conductive resin 13 are connected by melting and integrating the resin components of each other. Thereby, a circuit board 1B as shown in FIG. 15B is formed.
- produces in the via connection part (The conductive resin 13, the conductive resin 23, the metal layer 24, and the metal layer 25) of the resin substrate 10B and the glass substrate 20B is suppressed, and damages, such as a crack of the glass layer 21, are carried out. Is suppressed.
- the glass substrate 20B includes the metal layer 24 having a relatively low resistance value in the via, the via connection portion (the conductive resin 13, the conductive resin 23, the metal layer 24, and the metal layer 25) in the circuit board 1B. An increase in the resistance value of is suppressed.
- the circuit board 1B having excellent performance and reliability is realized.
- a fourth embodiment will be described.
- a modified example of the resin substrate will be described as a fourth embodiment.
- FIG. 16 is an explanatory diagram of an example of a resin substrate according to the fourth embodiment.
- FIG. 16A schematically shows a cross-section of the main part of the first example of the resin substrate according to the fourth embodiment.
- FIG. 16B schematically shows a cross section of a main part of a second example of the resin substrate according to the fourth embodiment.
- FIG. 16C schematically shows a cross-section of the main part of a third example of the resin substrate according to the fourth embodiment.
- a resin substrate 10C shown in FIG. 16A communicates with a hole 12Ca provided with a constant diameter in the upper part on the surface 11a side of the resin layer 11 and a hole 12Ca in the lower part on the surface 11b side of the resin layer 11. And a through-hole 12C having a hole 12Cb provided with a constant diameter smaller than that.
- the conductive resin 13 is filled in the through hole 12C.
- the surface 11b side (opening end 12b side) where the hole 12Cb of the through hole 12C is provided is opposed to the surface 21a side of the glass substrates 20, 20A, 20B.
- the through hole 12C is provided at a position corresponding to the through hole 22 of the glass substrate 20, 20A, 20B.
- the diameter of the hole 12Cb (open end 12b) is smaller than the inner diameter of the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22 of the glass substrate 20, 20A, 20B (the outer diameter of the conductive resin 23 provided on the inner side). Value.
- the resin substrate 10D shown in FIG. 16B communicates with the tapered hole 12Da provided in the upper part on the surface 11a side of the resin layer 11 and the hole 12Da in the lower part on the surface 11b side of the resin layer 11.
- a through hole 12D having a hole 12Db provided with a constant diameter.
- the hole 12Da is provided such that the diameter decreases downward, and the hole 12Db is provided with a constant diameter continuously from the hole 12Da.
- Such a through hole 12D is filled with the conductive resin 13.
- the surface 11b side (opening end 12b side) on which the hole 12Db of the through hole 12D is provided is opposed to the surface 21a side of the glass substrates 20, 20A, 20B.
- the through hole 12D is provided at a position corresponding to the through hole 22 of the glass substrate 20, 20A, 20B.
- the diameter of the hole 12Db (open end 12b) is smaller than the inner diameter of the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22 of the glass substrate 20, 20A, 20B (the outer diameter of the conductive resin 23 provided on the inner side). Value.
- the resin substrate 10E shown in FIG. 16C has a hole 12Ea provided with a constant diameter at the upper part on the surface 11a side of the resin layer 11, and a hole 12Ea at the lower part on the surface 11b side of the resin layer 11.
- a through hole 12E having a tapered hole portion 12Eb provided in communication is provided.
- the hole 12Eb has a diameter that decreases continuously from the hole 12Ea.
- Such a through hole 12E is filled with the conductive resin 13.
- the surface 11b side (opening end 12b side) provided with the hole 12Eb of the through hole 12E is opposed to the surface 21a side of the glass substrates 20, 20A, 20B.
- the through hole 12E is provided at a position corresponding to the through hole 22 of the glass substrate 20, 20A, 20B.
- the diameter of the hole 12Eb (open end 12b) is smaller than the inner diameter of the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22 of the glass substrate 20, 20A, 20B (the outer diameter of the conductive resin 23 provided on the inner side). Value.
- Such a resin substrate 10C, resin substrate 10D or resin substrate 10E can be laminated with the glass substrate 20, the glass substrate 20A or the glass substrate 20B to obtain a circuit substrate. Even if such a resin substrate 10C, resin substrate 10D or resin substrate 10E is used, the stress generated in the via connection portion and the resulting damage such as cracks in the glass layer 21 can be suppressed, and the performance and reliability are excellent. A circuit board is realized.
- FIG. 17 is an explanatory diagram of an example of a circuit board according to the fifth embodiment.
- FIG. 17A schematically shows a cross section of an essential part of an example of a resin substrate according to the fifth embodiment.
- FIG. 17B schematically illustrates a cross-section of an essential part of an example of a bonded substrate obtained by bonding a resin substrate and a glass substrate according to the fifth embodiment.
- FIG. 17C schematically shows a cross section of an essential part of an example of a circuit board according to the fifth embodiment.
- the resin substrate 10F has an inner diameter of the metal layer 24 provided on the inner wall of the through hole 22 of the glass substrate 20 (outside of the conductive resin 23 provided on the inner side thereof).
- a through hole 12F provided with a constant diameter smaller than (diameter) is provided.
- Such a through hole 12F is filled with the conductive resin 13.
- a laminated substrate 30F as shown in FIG. 17B in which the resin substrate 10F is bonded to the glass substrate 20 is overlaid and hot pressed, or the resin substrate 10F and the glass substrate 20 are alternately overlapped to be hot pressed.
- a circuit board 1F as shown in FIG. 17C is obtained.
- the resin substrate 10F may be provided with a through hole 12F having a certain diameter. Therefore, the resin substrate 10F, the bonding substrate 30F using the resin substrate 10F, and the circuit substrate 1F can be more easily formed.
- the resin substrate 10F is laminated with the glass substrate 20
- the resin substrate 10F can be laminated with another glass substrate 20A or a glass substrate 20B.
- a sixth embodiment will be described.
- FIG. 18A schematically shows a cross-section of the main part of the first example of the resin substrate according to the sixth embodiment.
- FIG. 18B schematically illustrates a cross-section of a main part of a first example of a bonded substrate obtained by bonding a resin substrate and a glass substrate according to the sixth embodiment.
- FIG. 19A schematically shows a cross section of a main part of a second example of the resin substrate according to the sixth embodiment.
- FIG. 19B schematically illustrates a cross-section of a main part of a second example of a bonded substrate in which a resin substrate and a glass substrate according to the sixth embodiment are bonded together.
- the resin substrate 10G shown in FIG. 18A has a configuration in which a metal layer 14G is provided on the inner wall of the through hole 12 of the resin layer 11, and a conductive resin 13 is provided on the inner side of the metal layer 14G. This is different from the resin substrate 10 described in the first embodiment.
- the metal layer 14G is formed on the inner wall of the through hole 12 using a method such as plating or sputtering, and a conductive paste is formed. It is formed by printing and filling the conductive resin 13 inside the metal layer 14G.
- the resin substrate 10G is bonded to the glass substrate 20 is overlaid and hot pressed, or the resin substrate 10G and the glass substrate 20 are alternately stacked and hot pressed.
- a circuit board is obtained.
- the metal layer 14G provided on the inner wall of the through hole 12 of the resin layer 11 can be bent or bent.
- the metal layer 14G may enter (embedded) into the through hole 22 of the glass layer 21.
- the metal layer 14G exists around the conductive resin 13 of the resin layer 11, thereby reducing the resistance of the via of the resin substrate 10G and the resistance of the via connection portion in the circuit board. Can be achieved. Even when the metal layer 14G is bent or bent during the hot pressing, or the glass layer 21 is buried in the through hole 22, the presence of the metal layer 14G around the conductive resin 13 The resistance of the via of the resin substrate 10G can be reduced and the resistance of the via connection portion in the circuit board can be reduced.
- a metal layer 14H is provided on the inner wall of a through hole 12H provided in the resin layer 11 with a constant diameter, and a conductive resin 13 is provided inside the metal layer 14H.
- a metal layer 14H is formed on the inner wall of the through hole 12H using a method such as plating or sputtering, and a conductive paste is used. It is formed by printing and filling the conductive resin 13 inside the metal layer 14H.
- the metal layer 14H exists around the conductive resin 13 of the resin layer 11, thereby reducing the resistance of the via of the resin substrate 10H and the resistance of the via connection portion in the circuit board. Can be achieved. Even when the metal layer 14H is bent or bent during hot pressing, or the glass layer 21 is buried in the through hole 22, the presence of the metal layer 14H around the conductive resin 13 The resistance of the via of the resin substrate 10H can be reduced and the resistance of the via connection portion in the circuit board can be reduced.
- the bonded substrate 30G and the bonded substrate 30H in which the resin substrate 10G and the resin substrate 10H are bonded to the glass substrate 20 are illustrated, but the other glass substrate 20A is illustrated.
- a bonded substrate bonded to the glass substrate 20B can be obtained.
- Various electronic components such as a semiconductor device such as a semiconductor chip and a semiconductor package can be mounted on the circuit board as described in the first to sixth embodiments.
- FIG. 20 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the seventh embodiment.
- FIG. 20 schematically illustrates a cross-section of an essential part of an example of an electronic device according to the seventh embodiment.
- the circuit board 1 described in the first embodiment is taken as an example.
- An electronic device 50 shown in FIG. 20 includes a circuit board 1, an electronic component 60 and an electronic component 70 mounted on the circuit board 1.
- the electronic component 60 is, for example, a semiconductor chip or a semiconductor package including the semiconductor chip, and its terminal 61 is bonded to the metal layer 25 (terminal) of the circuit board 1 through bumps 80 using solder or the like. .
- the electronic component 70 is, for example, a chip component such as a chip capacitor, and its terminal 71 is bonded to the metal layer 25 (terminal) of the circuit board 1 using a bonding material 81 such as solder. As shown in FIG. 20, the electronic device 50 is further connected to another electronic component on the metal layer 25 (terminal) provided on the surface of the circuit board 1 opposite to the mounting surface of the electronic component 60 and the electronic component 70. Bumps 83 used for connection to (a circuit board or the like) may be provided.
- the force applied to the metal layer 24 and the metal layer 25 of the upper and lower glass substrates 20 by connecting the conductive resin 13 of the resin substrate 10 to the conductive resin 23 of the lower glass substrate 20. Is suppressed.
- the stress generated in the via connection portion between the resin substrate 10 and the upper and lower glass substrates 20 and the resulting damage such as cracks in the glass layer 21 can be suppressed, and the circuit substrate 1 excellent in performance and reliability can be realized. Is done.
- the electronic device 50 excellent in performance and reliability is realized.
- the electronic device 50 using the circuit board 1 described in the first embodiment is illustrated, but the other circuit boards 1A, 1B, 1F, etc. described in the second to sixth embodiments are exemplified. An electronic device using can be similarly realized.
- the circuit board as described in the first to sixth embodiments or an electronic device obtained using such a circuit board can be mounted on various electronic devices.
- it can be mounted on various electronic devices such as computers (personal computers, supercomputers, servers, etc.), smartphones, mobile phones, tablet terminals, sensors, cameras, audio devices, measuring devices, inspection devices, and manufacturing devices.
- FIG. 21 is an explanatory diagram of an electronic apparatus according to the eighth embodiment.
- FIG. 21 schematically illustrates an example of an electronic device.
- the electronic device 50 (FIG. 20) as described in the seventh embodiment is mounted (built in) various electronic devices 90.
- the electronic device 50 is bonded to the terminal 91 a of the circuit board 91 via the bump 83 and mounted on the circuit board 91 in the electronic device 90.
- the force applied to the metal layer 24 and the metal layer 25 of the upper and lower glass substrates 20 by connecting the conductive resin 13 of the resin substrate 10 to the conductive resin 23 of the lower glass substrate 20. Is suppressed, and damage such as cracks in the glass layer 21 due to stress is suppressed.
- the electronic device 50 excellent in performance and reliability is realized, and the electronic device 90 excellent in reliability and performance equipped with such an electronic device 50 is realized.
- the electronic device 90 on which the electronic device 50 using the circuit board 1 described in the seventh embodiment is mounted is exemplified.
- the other circuit boards 1A, 1B, 1F, etc. described in the second to sixth embodiments and electronic devices using them can be similarly mounted on various electronic devices.
- the above method is not limited to the glass substrate, and the substrate using various materials such as an organic material, a semiconductor material, and a ceramic material is used as the resin substrate.
- stacking with various substrates, such as the glass substrate 20, and various resin substrates, such as the resin substrate 10, is not limited.
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Abstract
回路基板の,ビア接続部に発⽣する応力に起因した損傷を抑え,性能及び信頼性の低下を抑える。例えば,回路基板(1)は,積層されたガラス基板(20)と樹脂基板(10)とを有する。ガラス基板(20)は,貫通孔(22)と,その貫通孔(22)の内壁に設けられた金属層(24)と,その金属層(24)の内側に設けられた導電性樹脂(23)とを有する。樹脂基板(10)は,ガラス基板(20)の貫通孔(22)と対向する開口端(12b)が金属層(24)の内側に位置する貫通孔(12)と,貫通孔(12)内に設けられてガラス基板(20)の導電性樹脂(23)と接続された導電性樹脂(13)とを有する。これにより,ガラス基板(20)と樹脂基板(10)とのビア接続部に発⽣する応力を抑え,その応力に起因したガラス基板(20)のクラック,それによる回路基板(1)の性能及び信頼性の低下を抑える。
Description
本発明は、回路基板、回路基板の製造方法及び電子装置に関する。
回路基板の一種に、多層プリント配線板がある。多層プリント配線板に関し、その層間接続に、金属、導電性ペーストを用いたビア又はスルーホールを利用する技術が知られている。例えば、絶縁性硬質基板とその上の接着剤層とを貫通する穴の内面に金属皮膜を形成し、穴の残部に導電性ペーストを充填した回路基板、及び、それをその接着剤層を介して積層し、互いの金属皮膜と基板表面金属、又は金属皮膜同士を接続する技術が知られている。また、銅のランドとそれに接続されるスルーホール(めっき貫通孔)を設けたプリント配線板を、そのスルーホールよりも大径の貫通する導電性ペーストを設けたプリプレグ材を介して積層し、上下ランド間を導電性ペーストで接続する技術が知られている。
回路基板の、積層される基板間のビア接続部、例えば、上記の金属皮膜と基板表面金属又は金属皮膜同士の接続部や、導電性ペーストを介した上下ランド間の接続部には、熱や外力によって応力が発生し得る。回路基板のビア接続部に過大な応力が発生すると、ビア接続部やその周辺にクラック等の損傷が発生する可能性があり、このような損傷は、回路基板の性能及び信頼性を低下させる恐れがある。
一観点によれば、第1貫通孔と、前記第1貫通孔の内壁に設けられた第1金属層と、前記第1貫通孔の前記第1金属層の内側に設けられた第1導電性樹脂とを有する第1基板と、前記第1基板と積層され、前記第1貫通孔と対向し前記第1貫通孔側の第1開口端が前記第1金属層の内側に位置する第2貫通孔と、前記第2貫通孔内に設けられ前記第1導電性樹脂と接続された第2導電性樹脂とを有する第2基板とを含む回路基板が提供される。
また、一観点によれば、第1貫通孔と、前記第1貫通孔の内壁に設けられた金属層と、前記第1貫通孔の前記金属層の内側に設けられた第1導電性樹脂とを有する第1基板と、第2貫通孔と、前記第2貫通孔内に設けられた第2導電性樹脂とを有する第2基板とを積層する工程を含み、前記第2貫通孔は、前記第1貫通孔と対向し前記第1貫通孔側の開口端が前記金属層の内側に位置するように設けられ、前記第1導電性樹脂と前記第2導電性樹脂とが接続される回路基板の製造方法が提供される。
また、一観点によれば、上記のような回路基板を備える電子装置が提供される。
ビア接続部に発生する応力に起因した損傷が抑えられる、性能及び信頼性に優れた回路基板が実現される。また、そのような回路基板を備える電子装置が実現される。
はじめに、回路基板の一例について述べる。
図1は回路基板の一例の説明図である。図1(A)には、回路基板の第1の例の要部断面を模式的に図示している。図1(B)には、回路基板の第2の例の要部断面を模式的に図示している。図1(C)には、回路基板の第3の例の要部断面を模式的に図示している。
図1は回路基板の一例の説明図である。図1(A)には、回路基板の第1の例の要部断面を模式的に図示している。図1(B)には、回路基板の第2の例の要部断面を模式的に図示している。図1(C)には、回路基板の第3の例の要部断面を模式的に図示している。
図1(A)に示す回路基板100Aは、銅(Cu)等を用いてランド及び配線となる金属層111が表裏面に形成された基板110Aと、樹脂が用いられた基板(樹脂基板)120Aとが、交互に積層された構造を有する。各基板110Aは、それを貫通する貫通孔にCu等が充填されて形成されて表裏面の金属層111間を電気的に接続するビア(フィルドビア)112を備える。樹脂基板120Aを介して積層される基板110A間(各々の金属層111間)の電気的な接続は、樹脂基板120Aを貫通する貫通孔に導電性ペースト(導電性のフィラーを含有する樹脂)を充填することで形成される導電性樹脂121のビアによって行われる。このような回路基板100Aは、例えば、予め準備された基板110Aと樹脂基板120Aとを交互に重ね合わせ、それを真空熱プレス等で加熱及び加圧(熱プレス)する方法、いわゆる一括積層技術を用いて形成される。
また、図1(B)に示す回路基板100Bは、Cu等を用いてランド及び配線となる金属層111が表裏面に形成された基板110Bと、樹脂基板120Bとが、交互に積層さ
れた構造を有する。回路基板100Bでは、樹脂基板120Bを介して積層される基板110B間(各々の金属層111間)の電気的な接続が、一組の基板110B及び樹脂基板120Bを貫通する貫通孔に導電性ペーストが充填されて形成される導電性樹脂121のビアによって行われる。このような回路基板100Bは、例えば、一組の基板110B及び樹脂基板120Bにビアとなる導電性樹脂121を形成したものを予め準備し、これを重ね合わせて熱プレスする、一括積層技術を用いて形成される。
れた構造を有する。回路基板100Bでは、樹脂基板120Bを介して積層される基板110B間(各々の金属層111間)の電気的な接続が、一組の基板110B及び樹脂基板120Bを貫通する貫通孔に導電性ペーストが充填されて形成される導電性樹脂121のビアによって行われる。このような回路基板100Bは、例えば、一組の基板110B及び樹脂基板120Bにビアとなる導電性樹脂121を形成したものを予め準備し、これを重ね合わせて熱プレスする、一括積層技術を用いて形成される。
また、図1(C)に示す回路基板100Cは、Cu等を用いてランド及び配線となる金属層111が表裏面に形成された基板110Cと、樹脂基板120Cとが、交互に積層された構造を有する。回路基板100Cでは、一組の基板110C及び樹脂基板120Cを貫通する貫通孔の内壁にCu等の金属層113が形成され、その金属層113の内側に導電性ペーストを充填することで形成される導電性樹脂121が形成される。この金属層113及び導電性樹脂121がビアとして用いられる。回路基板100Cでは、上層側のビア(金属層113及び導電性樹脂121)と下層側の金属層111、又は上下層のビア同士(金属層113同士及び導電性樹脂121同士)が接続され、樹脂基板120Cを介して積層される基板110C間が電気的に接続される。このような回路基板100Cは、例えば、一組の基板110C及び樹脂基板120Cにビアとなる金属層113及び導電性樹脂121を形成したものを予め準備し、これを重ね合わせて熱プレスする、一括積層技術を用いて形成される。
上記のような回路基板100A、回路基板100B及び回路基板100Cではそれぞれ、次のような問題が発生する可能性がある。
例えば、回路基板100Aでは、Cu等の比較的熱膨張率及び弾性率の高い材料でフィルドビア112が形成される。この場合、熱プレスによる一括積層時や回路基板100Aの形成後に加えられる熱によってフィルドビア112に熱膨張及び熱収縮が発生した際、図1(A)に示すように、フィルドビア112を囲む基板110Aにクラック131等の損傷が発生する可能性がある。
例えば、回路基板100Aでは、Cu等の比較的熱膨張率及び弾性率の高い材料でフィルドビア112が形成される。この場合、熱プレスによる一括積層時や回路基板100Aの形成後に加えられる熱によってフィルドビア112に熱膨張及び熱収縮が発生した際、図1(A)に示すように、フィルドビア112を囲む基板110Aにクラック131等の損傷が発生する可能性がある。
更に、回路基板100Aでは、熱プレスによる一括積層時に加えられる圧力や、回路基板100Aの形成後にその積層方向に加えられる外力により、上下層の金属層111とこれらを接続する導電性樹脂121のビア接続部130Aに応力が発生し得る。即ち、回路基板100Aでは、上下層の金属層111に挟まれた導電性樹脂121にその押圧に対する力やそれ自体の熱膨張等による力が働き、また、このような力が比較的弾性率の高い金属層111とこれに接続されたフィルドビア112にかかる。このフィルドビア112には、上記のように熱膨張等による力も働き得る。このような様々な力が働き、ビア接続部130Aに応力が発生する。このビア接続部130Aの応力が過大になると、図1(A)に示すように、基板110Aにクラック131等の損傷が発生する可能性がある。
このような基板110Aに発生する損傷は、回路基板100Aの性能及び信頼性を低下させる恐れがある。
また、回路基板100Bでは、樹脂に導電性のフィラーを含有した導電性樹脂121の抵抗値が、金属層111に用いられるCu等に比べると大幅に高い(例えばCuの数百倍以上)。図1(B)に示すような、導電性樹脂121のみで上下の金属層111間が接続されるビア接続部130Bでは、その抵抗値が高いために、用途によっては十分な性能が得られない場合がある。例えば、回路基板100Bを高周波用途とする場合、高周波信号の十分な伝送特性が得られず、回路基板100Bを用いた高性能の電子装置や電子機器が得られないことが起こり得る。
また、回路基板100Bでは、樹脂に導電性のフィラーを含有した導電性樹脂121の抵抗値が、金属層111に用いられるCu等に比べると大幅に高い(例えばCuの数百倍以上)。図1(B)に示すような、導電性樹脂121のみで上下の金属層111間が接続されるビア接続部130Bでは、その抵抗値が高いために、用途によっては十分な性能が得られない場合がある。例えば、回路基板100Bを高周波用途とする場合、高周波信号の十分な伝送特性が得られず、回路基板100Bを用いた高性能の電子装置や電子機器が得られないことが起こり得る。
また、回路基板100Cでは、上記回路基板100Aのフィルドビア112とは異なり、貫通孔の内壁に金属層113が形成され、その内側に導電性樹脂121が充填されて、
ビアが形成される。そのため、比較的熱膨張率及び弾性率の高い材料で金属層113が形成されても、その熱膨張等による力が抑えられ、また、その内側に充填される導電性樹脂121の弾性率が比較的低いため、その周辺に働く力も抑えられることが期待される。
ビアが形成される。そのため、比較的熱膨張率及び弾性率の高い材料で金属層113が形成されても、その熱膨張等による力が抑えられ、また、その内側に充填される導電性樹脂121の弾性率が比較的低いため、その周辺に働く力も抑えられることが期待される。
しかし、回路基板100Cでは、一括積層時の圧力やその後の外力により、上側のビア内壁の金属層113と下側の金属層111、又は上下のビア内壁の金属層113同士が接続されるビア接続部130Cに応力が発生し得る。即ち、比較的高い弾性率を有する材料で形成される部位同士を当接させて加圧した時に働く力がその部位に集中すると共にその周辺に及び、ビア接続部130Cに応力が発生する。このビア接続部130Cの応力が過大になると、図1(C)に示すように、基板110Cにクラック131等の損傷が発生する可能性があり、このような損傷は、回路基板100Cの性能及び信頼性を低下させる恐れがある。
このように、回路基板100Aでは、導電性樹脂121を挟む金属層111の付近に応力が発生し、基板110Aに損傷が発生する場合がある。回路基板100Cでは、接触する金属層113と金属層111の付近又は接触する金属層113同士の付近に応力が発生し、基板110Cに損傷が発生する場合がある。また、回路基板100Bでは、導電性樹脂121をビアとするビア接続部130Bの構造上、十分な性能を得ることが難しい場合がある。
ところで、回路基板100A、回路基板100B及び回路基板100Cにはそれぞれ、各種絶縁材料を用いた基板110A、基板110B及び基板110Cを用いることができる。回路基板100A、回路基板100B及び回路基板100Cでは、各種絶縁材料のうち、例えば電子部品の高密度実装の観点から、基板110A、基板110B及び基板110Cに、ガラスを用いた基板(ガラス基板)が採用される場合がある。
ガラス基板は、実装される半導体チップ等の電子部品に用いられるシリコン(Si)と熱膨張率が近い、或いは組成を調整して熱膨張率を近似させることができる。そのため、ガラス基板は、有機材料を用いた基板に比べて、電子部品との間の熱膨張率のミスマッチを抑えることができる。ガラス基板を用いると、その熱膨張及び熱収縮による電子部品との接続部の損傷を抑えることができ、電子部品との接続部を小型化し、狭ピッチ化することができるため、電子部品の高密度実装が可能になる。
しかし、例えばCuはガラスよりも熱膨張率が高い。そのため、回路基板100Aにおいて、その基板110Aにガラス基板を用い、フィルドビア112をCuで形成すると、フィルドビア112の熱膨張及び熱収縮により、ガラス基板にクラック131等の損傷が発生する恐れがある。更に、回路基板100Aにおいて、その基板110Aにガラス基板を用いると、比較的弾性率の低い有機材料の基板を用いた場合に比べて、加熱及び加圧の際、導電性樹脂121を挟む金属層111の付近に発生する応力により、損傷が発生し易くなる恐れがある。
回路基板100Cでも、その基板110Cにガラス基板を用いると、有機材料の基板を用いた場合に比べて、加熱及び加圧の際、接触する金属層113と金属層111、又は接触する金属層113同士の付近に発生する応力により、損傷が発生し易くなる恐れがある。
一方、比較的弾性率の低い導電性樹脂121をビアとして上下の金属層111間を接続する回路基板100Bでは、その基板110Bにガラス基板を用いても、回路基板100A及び回路基板100Cに比べて、クラック131等の損傷の発生は抑えられ得る。しかし、上記のように、上下の金属層111間を接続するビアが、比較的抵抗値の高い導電性
樹脂121であるために、ガラス基板を用いて電子部品を高密度実装しても、十分な性能が得られず、高性能の電子装置や電子機器が得られないことが起こり得る。
樹脂121であるために、ガラス基板を用いて電子部品を高密度実装しても、十分な性能が得られず、高性能の電子装置や電子機器が得られないことが起こり得る。
以上のような点に鑑み、ここでは以下に実施の形態として示すような構成を採用し、良好な電気特性を有し、且つクラック等の損傷が抑えられる、性能及び信頼性に優れた回路基板を実現する。
まず、第1の実施の形態について説明する。
ここでは、ガラスが用いられた基板(ガラス基板)と、樹脂が用いられた基板(樹脂基板)との積層構造を備える回路基板を例にして説明する。
ここでは、ガラスが用いられた基板(ガラス基板)と、樹脂が用いられた基板(樹脂基板)との積層構造を備える回路基板を例にして説明する。
図2~図4は第1の実施の形態に係る回路基板の一例の説明図である。ここで、図2(A)には、第1の実施の形態に係る樹脂基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図2(B)には、第1の実施の形態に係るガラス基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図2(C)には、第1の実施の形態に係る樹脂基板及びガラス基板を貼り合わせた基板の一例の要部断面を模式的に図示している。また、図3には、第1の実施の形態に係る回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図4には、第1の実施の形態に係る回路基板の一例の寸法についての説明図を示している。
回路基板1(図3)には、図3及び図2(A)に示すような樹脂基板10、並びに図3及び図2(B)に示すようなガラス基板20が含まれる。
図2(A)に示すように、樹脂基板10は、樹脂層11と、樹脂層11を貫通する貫通孔12と、貫通孔12内に設けられた導電性樹脂13とを有する。
図2(A)に示すように、樹脂基板10は、樹脂層11と、樹脂層11を貫通する貫通孔12と、貫通孔12内に設けられた導電性樹脂13とを有する。
樹脂層11には、各種樹脂材料が用いられる。例えば、樹脂層11には、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられる。樹脂層11には、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)等の熱可塑性樹脂が用いられてもよい。また、樹脂層11には、ガラスファイバーやガラスクロス等の補強材に各種樹脂材料を含浸したものが用いられてもよい。
このような樹脂層11の所定の位置を貫通するように、貫通孔12が設けられる。ここでは一例として、一方の面11a側の開口端12aの径よりも、他方の面11b側の開口端12bの径を小さくした、テーパー状の貫通孔12を例示している。貫通孔12の形状、寸法等の詳細は後述する。
貫通孔12内に設けられる導電性樹脂13には、樹脂材料に導電性のフィラーを含有させた導電性ペーストが用いられる。導電性樹脂13には、上記のようなエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、又はPET樹脂等の熱可塑性樹脂といった、各種樹脂材料が用いられる。導電性樹脂13のフィラーには、1種若しくは2種以上の金属材料の粒子、又は導電性若しくは絶縁性のコア粒子の表面を1種若しくは2種以上の金属材料でコーティングしたもの等が用いられる。このようなフィラーの金属材料には、Cu、銀(Ag)、スズ(Sn)、ビスマス(Bi)等が用いられる。例えば、導電性ペーストには、ガラス基板20に設けられる金属層(後述の金属層24及び金属層25)の材料よりも弾性率の低い材料が用いられる。
樹脂基板10では、テーパー状の貫通孔12内に設けられた導電性樹脂13が、樹脂基板10のビアとして用いられる。
また、図2(B)に示すように、ガラス基板20は、ガラス層21と、ガラス層21を貫通する貫通孔22と、貫通孔22の内壁に設けられた金属層24と、貫通孔22の金属
層24の内側に設けられた導電性樹脂23とを有する。ガラス基板20は更に、ガラス層21の一方の面21bに設けられたランド及び配線となる金属層25を有する。
また、図2(B)に示すように、ガラス基板20は、ガラス層21と、ガラス層21を貫通する貫通孔22と、貫通孔22の内壁に設けられた金属層24と、貫通孔22の金属
層24の内側に設けられた導電性樹脂23とを有する。ガラス基板20は更に、ガラス層21の一方の面21bに設けられたランド及び配線となる金属層25を有する。
ガラス層21には、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス、アルカリフリーガラス等の各種ガラス材料が用いられる。このようなガラス層21の所定の位置を貫通するように、貫通孔22が設けられる。貫通孔22は、上記樹脂層11に設けられる貫通孔12と対応する位置に設けられる。ガラス層21に設けられる貫通孔22と、樹脂層11に設けられる貫通孔12との位置、寸法等の関係については後述する。
ガラス層21の貫通孔22の内壁に設けられる金属層24、及びガラス層21の面21bに設けられる金属層25には、各種金属材料、例えばCuが用いられる。金属層24及び金属層25は、メッキやスパッタ等の方法を用いて形成される。ガラス層21の面21bに設けられた金属層25の一部(ランド)は、貫通孔22の一方の開口端を閉塞するように設けられ、この金属層25の一部と、貫通孔22の内壁の金属層24とが接続され、有底の金属ビアが形成される。
貫通孔22の金属層24の内側に設けられる導電性樹脂23には、導電性ペーストが用いられる。導電性樹脂23には、上記のようなエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、又はPET樹脂等の熱可塑性樹脂といった、各種樹脂材料が用いられる。導電性樹脂23のフィラーには、1種若しくは2種以上の金属材料の粒子、又は導電性若しくは絶縁性のコア粒子の表面を1種若しくは2種以上の金属材料でコーティングしたもの等が用いられる。このようなフィラーの金属材料には、Cu、Ag、Sn、Bi等が用いられる。例えば、導電性ペーストには、金属層24及び金属層25の材料よりも弾性率の低い材料が用いられる。
導電性樹脂23は、ガラス層21の面21bに設けられた金属層25の一部と、貫通孔22の内壁の金属層24とで形成される有底の金属ビア内に設けられ、一方の端面(上端面)がガラス層21の面21a側に露出する。
ガラス基板20では、貫通孔22の内壁の金属層24とそれに接続された面21b上の金属層25、及び貫通孔22の金属層24の内側に設けられた導電性樹脂23が、ガラス基板20のビアとして用いられる。
図2(A)に示すような樹脂基板10と、図2(B)に示すようなガラス基板20とは、例えば、図2(C)に示すように、互いの貫通孔12と貫通孔22とが対向するように貼り合わせられ、貼合基板30とされる。貼合基板30において、樹脂基板10の貫通孔12に設けられた導電性樹脂13の下端面(貫通孔12の径の小さい開口端12b側の面)は、ガラス基板20の貫通孔22の内壁に設けられた金属層24の内側の領域(導電性樹脂23の上端面の領域)に位置する。
この図2(C)に示すような貼合基板30が重ね合わされて熱プレスされることで、図3に示すような回路基板1が得られる。或いは、図2(A)に示すような樹脂基板10と、図2(B)に示すようなガラス基板20とが、それぞれ複数枚、互いの貫通孔12と貫通孔22とが対向するように交互に重ね合わされて熱プレスされることで、図3に示すような回路基板1が得られる。
この熱プレスの際、上下層のガラス基板20に挟まれた樹脂基板10(樹脂層11)は、積層方向に押圧され、樹脂基板10の導電性樹脂13は、上層側のガラス基板20の金属層25と、下層側のガラス基板20の導電性樹脂23とに接続される。樹脂基板10の導電性樹脂13に含まれる樹脂成分と、ガラス基板20の導電性樹脂23に含まれる樹脂
成分とは、熱プレスにより溶融され、一体化される。導電性樹脂13及び導電性樹脂23に含まれる導電性のフィラー、並びにガラス基板20の金属層24及び金属層25により、樹脂基板10及びガラス基板20が電気的に接続される。
成分とは、熱プレスにより溶融され、一体化される。導電性樹脂13及び導電性樹脂23に含まれる導電性のフィラー、並びにガラス基板20の金属層24及び金属層25により、樹脂基板10及びガラス基板20が電気的に接続される。
ここで、図4(A)に示すように、樹脂基板10には、上層側のガラス基板20と対向する開口端12aの径d2よりも、下層側のガラス基板20と対向する開口端12bの径d1が小さい貫通孔12が設けられている。このような貫通孔12に導電性樹脂13が充填される。熱プレスの際には、図4(B)に示すように、貫通孔12の大きい径d2の開口端12a側が、上層側のガラス基板20の面21b側と対向され、貫通孔12の小さい径d1の開口端12b側が、下層側のガラス基板20の面21a側と対向される。樹脂基板10の貫通孔12内に設けられた導電性樹脂13は、下層側のガラス基板20の面21aに露出する、貫通孔22の内壁に設けられた金属層24の内側の導電性樹脂23と接触され、溶融一体化される。
ガラス基板20の貫通孔22の内壁に設けられる金属層24の内側(導電性樹脂23)の径d4は、樹脂基板10の貫通孔12の、熱プレス前後の開口端12b(導電性樹脂13)の径d1(図4(A))及び径d3(図4(B))よりも大きな値とされる。これにより、熱プレスの際、樹脂基板10の貫通孔12の開口端12bは、下層側のガラス基板20の、金属層24の内側の領域に位置する。樹脂基板10の貫通孔12に設けられる導電性樹脂13は、熱プレスの際、下層側のガラス基板20の金属層24ではなく、その内側の導電性樹脂23と接続される。接続されるこれらの導電性樹脂13及び導電性樹脂23は、比較的弾性率が低い。そして、下層側のガラス基板20の、上層側のガラス基板20の金属層25と対向する位置には、金属層が設けられない。そのため、金属層25とそれに対向する金属層との間に導電性樹脂13を介在させた状態で熱プレスした場合と比べて、導電性樹脂13を押圧する力が、下層側のガラス基板20の導電性樹脂23側に逃げて緩和される。樹脂基板10とガラス基板20の互いのこのような構成により、熱プレスの際に下層側のガラス基板20の金属層24(及びそれに接続される金属層25)に加わる力、及び上層側のガラス基板20の金属層25(及びそれに接続される金属層24)に加わる力が抑えられる。
また、上記のように、樹脂基板10の貫通孔12は、上層側のガラス基板20と対向する、熱プレス前の開口端12aの径d2が、下層側のガラス基板20と対向する、熱プレス前の開口端12bの径d1よりも大きな値とされる。これにより、樹脂基板10の貫通孔12に設けられる導電性樹脂13の、上層側のガラス基板20の面21bに設けられる金属層25との、熱プレス後の接続面積が確保され、抵抗値の増大が抑えられる。この場合、樹脂基板10の貫通孔12の、熱プレス後の開口端12a(導電性樹脂13)の径d5は、上層側のガラス基板20の、その貫通孔22の内壁に設けられる金属層24の内側(導電性樹脂23)の径d4よりも大きな値とされることが好ましい。このようにすると、高周波信号の伝送時に、ガラス基板20の貫通孔22内の金属層24と導電性樹脂23のうち、比較的金属層24の方を伝送され易い高周波信号が、金属層25を介して、金属層24と樹脂基板10の導電性樹脂13との間を流れ易くなる。これにより、回路基板1の伝送特性の向上が図られる。
樹脂基板10及びガラス基板20は、熱プレスの際、樹脂基板10の導電性樹脂13が、下層側のガラス基板20の導電性樹脂23と接続され、上下層のガラス基板20の、互いの金属層24及び金属層25が接触しない構成となる。このような構成により、熱プレス時の圧力が加わる状況下のほか、熱プレス後の外力が加わるような状況下においても、樹脂基板10の上下に積層されるガラス基板20の金属層24及び金属層25に加わる力が抑えられる。これにより、樹脂基板10とその上下層のガラス基板20とのビア接続部(導電性樹脂13、導電性樹脂23、金属層24及び金属層25)に発生する応力が抑え
られ、ガラス層21にクラック等の損傷が発生することが抑えられる。
られ、ガラス層21にクラック等の損傷が発生することが抑えられる。
また、ガラス基板20は、そのビアが、導電性樹脂23のみではなく、貫通孔22の内壁の金属層24を含む構成とされる。これにより、ビアの抵抗値の増大が抑えられ、回路基板1内のビア接続部(導電性樹脂13、導電性樹脂23、金属層24及び金属層25)の抵抗値の増大が抑えられる。
上記のような構成により、性能及び信頼性に優れた回路基板1が実現される。
続いて、上記のような構成を有する回路基板1の形成方法について説明する。
図5~図8は第1の実施の形態に係る回路基板の形成方法の一例を示す図である。図5(A)~図5(C)、図6(A)~図6(C)、図7(A)~図7(C)、図8(A)及び図8(B)にはそれぞれ、第1の実施の形態に係る回路基板形成の一例の各工程の要部断面を模式的に図示している。
続いて、上記のような構成を有する回路基板1の形成方法について説明する。
図5~図8は第1の実施の形態に係る回路基板の形成方法の一例を示す図である。図5(A)~図5(C)、図6(A)~図6(C)、図7(A)~図7(C)、図8(A)及び図8(B)にはそれぞれ、第1の実施の形態に係る回路基板形成の一例の各工程の要部断面を模式的に図示している。
まず、図5(A)に示すように、ガラス層21の片面又は両面、ここでは一例として面21bに、金属層25aが形成される。例えば、ガラス層21の面21b上に、無電解メッキ又はスパッタによってシード層が形成され、そのシード層を給電層に用いた電解メッキによって金属層25aが形成される。金属層25aとして、例えば、厚さ5μmのCu層が形成される。金属層25aの形成後、図5(A)に示すように、ガラス層21に貫通孔22が形成される。貫通孔22の形成は、例えば、炭酸ガス(CO2)レーザーやエキ
シマレーザー等を用いたレーザー加工、エッチング、サンドブラスト又はドリル加工によって行われる。例えば、ガラス層21に、径が80μmの貫通孔22が形成される。
シマレーザー等を用いたレーザー加工、エッチング、サンドブラスト又はドリル加工によって行われる。例えば、ガラス層21に、径が80μmの貫通孔22が形成される。
貫通孔22の形成後、図5(B)に示すように、ガラス層21の面21a上及び貫通孔22の内壁に、金属層24aが形成される。金属層24aは、金属層25aと同様に、無電解メッキ又はスパッタによるシード層の形成、及びそれを用いた電解メッキによって形成される。尚、金属層24aは、先に形成されている金属層25a上にも形成され得るが、ここではガラス層21の表裏面及び貫通孔22内に形成される金属層を、便宜上、金属層24a及び金属層25aとして模式的に図示している。
金属層24aの形成後、図5(C)に示すように、レジスト40が形成される。例えば、レジスト40として、ドライフィルムレジストがガラス層21の両面側に貼り合わされる。
レジスト40の形成後、図6(A)に示すように、レジスト40の露光及び現像が行われ、金属層24a及び金属層25aを除去する領域に開口部40aが形成される。
開口部40aが形成されたレジスト40をマスクにしたエッチングにより、金属層24a及び金属層25aがパターニングされる。これにより、図6(B)に示すような、貫通孔22の内壁のビアとなる金属層24、及び面21b上のランド及び配線となる金属層25が形成される。パターニングによる金属層24及び金属層25の形成後、レジスト40は除去される。
開口部40aが形成されたレジスト40をマスクにしたエッチングにより、金属層24a及び金属層25aがパターニングされる。これにより、図6(B)に示すような、貫通孔22の内壁のビアとなる金属層24、及び面21b上のランド及び配線となる金属層25が形成される。パターニングによる金属層24及び金属層25の形成後、レジスト40は除去される。
尚、後述する図8(A)及び図8(B)に示すような最上層のガラス基板20のように、ガラス層21の面21b上のほか、面21a上にも同様に、ランド及び配線となる金属層25を形成することができる。
次いで、樹脂に導電性のフィラーを含有させた導電性ペーストの印刷が行われ、図6(C)に示すように、ガラス層21の貫通孔22の内壁に形成された金属層24の内側に、導電性樹脂23が充填される。これにより、図6(C)に示すようなガラス基板20が形成される。
また、図7(A)に示すように、樹脂層11に貫通孔12、例えば一方の開口端12bの径が他方の開口端12aの径よりも小さい貫通孔12が形成される。貫通孔12の形成は、例えば、炭酸ガスレーザー等を用いたレーザー加工により行われる。
貫通孔12の形成後、導電性ペーストの印刷が行われ、図7(B)に示すように、樹脂層11の貫通孔12内に、導電性樹脂13が充填される。これにより、図7(B)に示すような樹脂基板10が形成される。
上記のようにして形成されたガラス基板20及び樹脂基板10が、図7(C)に示すように、互いの貫通孔22と貫通孔12とが対向するように位置合わせされて貼り合わせられ、貼合基板30が形成される。この時、樹脂基板10の貫通孔12に設けられた導電性樹脂13(貫通孔12の径の小さい開口端12b側)と、ガラス基板20の貫通孔22の内壁に設けられた金属層24の内側の導電性樹脂23とが接続される。尚、貼合基板30では、必ずしも導電性樹脂13と導電性樹脂23とが一体化、又は溶融されて一体化されていることを要しない。
複数枚(ここでは2枚)の貼合基板30、及び最上層の単体のガラス基板20(ここではガラス層21の両面に金属層25が形成されたものを例示)が、図8(A)に示すように重ね合わされ、図8(B)に示すように熱プレスされる。例えば、200℃、90分、30kg/cm2の条件で熱プレスが行われる。熱プレスにより、各貼合基板30のガラ
ス基板20の導電性樹脂23及び樹脂基板10の導電性樹脂13が、互いの樹脂成分が溶融一体化されて接続される。更に、樹脂基板10の、溶融された導電性樹脂13が、上側に積層されるガラス基板20の金属層25と接続される。これにより、図8(B)に示すような回路基板1が形成される。
ス基板20の導電性樹脂23及び樹脂基板10の導電性樹脂13が、互いの樹脂成分が溶融一体化されて接続される。更に、樹脂基板10の、溶融された導電性樹脂13が、上側に積層されるガラス基板20の金属層25と接続される。これにより、図8(B)に示すような回路基板1が形成される。
回路基板1では、樹脂基板10の導電性樹脂13が、下層側のガラス基板20の導電性樹脂23と接続されることで、上下層のガラス基板20の金属層24及び金属層25に加わる力が抑えられる。これにより、樹脂基板10とその上下層のガラス基板20とのビア接続部(導電性樹脂13、導電性樹脂23、金属層24及び金属層25)に発生する応力が抑えられ、ガラス層21のクラック等の損傷が抑えられる。
続いて、上記のような構成を有する回路基板1についての解析結果について説明する。
図9はガラス基板に発生する応力の解析結果の一例を示す図である。
ここでは比較のため、上記図1(A)に示した回路基板100Aの熱プレス条件での応力解析結果を図9(A)に、上記図1(C)に示した回路基板100Cの熱プレス条件での応力解析結果を図9(B)に、それぞれ示している。上記図3に示した、第1の実施の形態に係る回路基板1の熱プレス条件での応力解析結果は図9(C)に示している。応力解析において、回路基板100Aの基板110A、及び回路基板100Cの基板110Cには、回路基板1と同様に、ガラス基板を用いている。尚、図9(A)には、ガラス基板を用いた上下層の基板110Aのみが示され、図9(B)には、ガラス基板を用いた上下層の基板110Cのみが示され、図9(C)には、上下層のガラス基板20のみが示されている。
図9はガラス基板に発生する応力の解析結果の一例を示す図である。
ここでは比較のため、上記図1(A)に示した回路基板100Aの熱プレス条件での応力解析結果を図9(A)に、上記図1(C)に示した回路基板100Cの熱プレス条件での応力解析結果を図9(B)に、それぞれ示している。上記図3に示した、第1の実施の形態に係る回路基板1の熱プレス条件での応力解析結果は図9(C)に示している。応力解析において、回路基板100Aの基板110A、及び回路基板100Cの基板110Cには、回路基板1と同様に、ガラス基板を用いている。尚、図9(A)には、ガラス基板を用いた上下層の基板110Aのみが示され、図9(B)には、ガラス基板を用いた上下層の基板110Cのみが示され、図9(C)には、上下層のガラス基板20のみが示されている。
図9(A)に示すように、回路基板100A(図1(A))では、ガラス基板を用いた上下層の基板110Aの、フィルドビア112が設けられる貫通孔の部位140Aに、広範囲にわたって、比較的大きな応力が発生する。これは、フィルドビア112自体の熱膨張率が高いこと、上下層の基板110Aの金属層111間に挟まれて押圧される導電性樹脂121に働く力が上下の金属層111及びそれらに接続されるフィルドビア112にかかること等によるものである。
また、図9(B)に示すように、回路基板100C(図1(C))では、ガラス基板を用いた上下層の基板110Cの対向する部位140Cに局所的に、比較的大きな応力が発生する。これは、基板110Cの表面の金属層111、及び貫通孔の内壁の金属層113が、上下方向に連続して接続される構造であるため、熱プレス時の力が、接触する金属層111及び金属層113にかかること等によるものである。
一方、図9(C)に示すように、第1の実施の形態に係る回路基板1(図3)では、回路基板100A及び回路基板100Cに比べて、ガラス基板20の部位140に発生する応力が抑えられる。これは、前述の通り、上下層のガラス基板20に挟まれる樹脂基板10の導電性樹脂13が、下層側のガラス基板20の導電性樹脂23に接続される構成としたことで、上下層のガラス基板20の金属層24及び金属層25にかかる力が抑えられること等によるものである。
このように回路基板1では、ガラス基板20に発生する応力が効果的に抑えられる。これにより、ガラス基板20のクラック等の損傷が抑えられ、性能及び信頼性に優れた回路基板1が実現される。
図10は伝送特性の解析結果の一例を示す図である。
図10には、上記図3に示した、第1の実施の形態に係る回路基板1についての伝送特性の解析結果を実線Pで示している。図10には比較のため、上記図1(B)に示した回路基板100Bについての伝送特性の解析結果を点線Qで示している。図10において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はSパラメータ(log|S|)[dB]を表している。
図10には、上記図3に示した、第1の実施の形態に係る回路基板1についての伝送特性の解析結果を実線Pで示している。図10には比較のため、上記図1(B)に示した回路基板100Bについての伝送特性の解析結果を点線Qで示している。図10において、横軸は周波数[GHz]を表し、縦軸はSパラメータ(log|S|)[dB]を表している。
図10より、回路基板100B(図1(B))のように上下の金属層111間を導電性樹脂121のビアのみで接続するものの伝送特性(点線Q)に比べて、第1の実施の形態に係る回路基板1(図3)の伝送特性(実線P)は良好となる。これは、回路基板100Bでは上下層の金属層111間が比較的抵抗値の高い導電性樹脂121のみで接続されること、一方、回路基板1では上下層の金属層25間が導電性樹脂13及び導電性樹脂23と更に金属層24を用いて接続されること等によるものである。
このように回路基板1では、ガラス基板20に発生する応力を抑えつつ、良好な伝送特性が得られる。これにより、性能及び信頼性に優れた回路基板1が実現される。
次に、第2の実施の形態について説明する。
次に、第2の実施の形態について説明する。
図11は第2の実施の形態に係る回路基板の一例の説明図である。ここで、図11(A)には、第2の実施の形態に係るガラス基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図11(B)には、第2の実施の形態に係る回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。
図11(A)に示すガラス基板20Aは、貫通孔22の金属層24の内側に設けられる導電性樹脂23の上端面及び下端面が、それぞれガラス層21の面21a側及び面21b側に露出する構成を有する。即ち、このガラス基板20Aは、導電性樹脂23の下端面が金属層25で閉塞されない構成を有している点で、上記第1の実施の形態で述べたガラス基板20と相違する。
図11(A)に示すようなガラス基板20Aと、樹脂基板10(図2(A)等)とが、交互に重ね合わされた状態で熱プレスされ、図11(B)に示すような回路基板1Aが得られる。熱プレスの際、樹脂基板10の導電性樹脂13は、下層側のガラス基板20Aの
面21a側に露出する金属層24の内側の導電性樹脂23、並びに上層側のガラス基板20Aの面21b側に露出する導電性樹脂23及び金属層25と接続される。接続された導電性樹脂13及び導電性樹脂23は、溶融一体化される。
面21a側に露出する金属層24の内側の導電性樹脂23、並びに上層側のガラス基板20Aの面21b側に露出する導電性樹脂23及び金属層25と接続される。接続された導電性樹脂13及び導電性樹脂23は、溶融一体化される。
このように回路基板1Aでは、樹脂基板10の導電性樹脂13が、下層側のガラス基板20Aの導電性樹脂23と接続されると共に、上層側のガラス基板20Aの導電性樹脂23と接続される。比較的弾性率の低い導電性樹脂13及び導電性樹脂23が積層(上下)方向に連続する構造となり、導電性樹脂13及び導電性樹脂23から、金属層24及び金属層25に加わる力が抑えられる。これにより、樹脂基板10とその上下層のガラス基板20Aとのビア接続部(導電性樹脂13、導電性樹脂23、金属層24及び金属層25)に発生する応力が抑えられ、ガラス層21にクラック等の損傷が発生することが抑えられる。
また、ガラス基板20Aがそのビアに比較的抵抗値の低い金属層24を含むことで、回路基板1A内のビア接続部(導電性樹脂13、導電性樹脂23、金属層24及び金属層25)の抵抗値の増大が抑えられる。
上記のような構成により、性能及び信頼性に優れた回路基板1Aが実現される。
次に、第3の実施の形態について説明する。
図12~図15は第3の実施の形態に係る回路基板の形成方法の一例を示す図である。図12(A)~図12(C)、図13(A)~図13(C)、図14(A)~図14(C)、図15(A)及び図15(B)にはそれぞれ、第3の実施の形態に係る回路基板形成の一例の各工程の要部断面を模式的に図示している。
次に、第3の実施の形態について説明する。
図12~図15は第3の実施の形態に係る回路基板の形成方法の一例を示す図である。図12(A)~図12(C)、図13(A)~図13(C)、図14(A)~図14(C)、図15(A)及び図15(B)にはそれぞれ、第3の実施の形態に係る回路基板形成の一例の各工程の要部断面を模式的に図示している。
まず、図12(A)に示すように、ガラス層21に貫通孔22が形成される。貫通孔22の形成は、炭酸ガスレーザーを用いたレーザー加工等で行われる。
貫通孔22の形成後、図12(B)に示すように、ガラス層21の面21a上、面21b上及び貫通孔22の内壁に、無電解メッキ又はスパッタにより、シード層26aが形成される。
貫通孔22の形成後、図12(B)に示すように、ガラス層21の面21a上、面21b上及び貫通孔22の内壁に、無電解メッキ又はスパッタにより、シード層26aが形成される。
シード層26aの形成後、図12(C)に示すように、レジスト41が形成される。例えば、レジスト41として、ドライフィルムレジストがガラス層21の両面側に貼り合わされる。
レジスト41の形成後、図13(A)に示すように、レジスト41の露光及び現像が行われ、金属層24及び金属層25を形成する領域に開口部41aが形成される。
次いで、図13(B)に示すように、レジスト41から露出するシード層26a上に、それを給電層に用いた電解メッキにより、金属層26bが形成される。
次いで、図13(B)に示すように、レジスト41から露出するシード層26a上に、それを給電層に用いた電解メッキにより、金属層26bが形成される。
金属層26bの形成後、図13(C)に示すように、レジスト41を除去し、レジスト41の除去後に露出するシード層26aをエッチングにより除去する。これにより、貫通孔22の内壁に金属層24が形成され、ガラス層21の面21a上及び面21b上に金属層25が形成される。
尚、図12(B)に示すようなシード層26aの形成後、電解メッキによって金属層26bの形成を行い、その後、シード層26a及び金属層26bの所定の部位をエッチングにより除去し、図13(C)に示すように金属層24及び金属層25を形成してもよい。
金属層24及び金属層25の形成後、図14(A)に示すように、樹脂層11が形成される。例えば、樹脂層11として、樹脂フィルムがガラス層21の両面側に貼り合わされ
る。
る。
樹脂層11の形成後、図14(B)に示すように、その樹脂層11の、ガラス層21の貫通孔22と対応する位置に、ガラス層21側の開口端12bの径がその反対側の開口端12aよりも小さくなるように、テーパー状の貫通孔12が形成される。貫通孔12の形成は、炭酸ガスレーザーを用いたレーザー加工等で行われる。
貫通孔12の形成後、樹脂に導電性のフィラーを含有させた導電性ペーストの印刷が行われ、図14(C)に示すように、樹脂層11の貫通孔12、及びガラス層21の貫通孔22の内壁に形成された金属層24の内側に、導電性ペーストが充填される。これにより、樹脂層11の貫通孔12に導電性樹脂13が形成され、ガラス層21の貫通孔22の内壁に形成された金属層24の内側に導電性樹脂23が形成される。
以上のような工程により、図14(C)に示すような、ガラス基板20Bの両面に樹脂基板10Bが設けられた基板(貼合基板)30Bが形成される。ガラス基板20Bは、貫通孔22を有するガラス層21と、貫通孔22の内壁に設けられた金属層24と、貫通孔22の金属層24の内側に設けられた導電性樹脂23と、ガラス層21の面21a及び面21bに設けられた金属層25とを有する。樹脂基板10Bは、貫通孔12を有する樹脂層11と、貫通孔12内に設けられた導電性樹脂13とを有する。貼合基板30Bでは、ガラス基板20Bの導電性樹脂23と、樹脂基板10Bの導電性樹脂13とが、一体で形成されている。
また、以上のような工程の例に従い、ガラス基板20Bの片面に樹脂基板10Bが設けられた貼合基板30Bが得られる。
ガラス基板20Bの両面又は片面に樹脂基板10Bが設けられた貼合基板30B、及び最上層と最下層の単体のガラス基板20B(ここではガラス層21の片面に金属層25が形成されたものを例示)が、図15(A)に示すように重ね合わされ、図15(B)に示すように熱プレスされる。例えば、200℃、90分、30kg/cm2の条件で熱プレ
スが行われる。熱プレスにより、導電性樹脂23及び導電性樹脂13が、互いの樹脂成分が溶融一体化されて接続される。これにより、図15(B)に示すような回路基板1Bが形成される。
ガラス基板20Bの両面又は片面に樹脂基板10Bが設けられた貼合基板30B、及び最上層と最下層の単体のガラス基板20B(ここではガラス層21の片面に金属層25が形成されたものを例示)が、図15(A)に示すように重ね合わされ、図15(B)に示すように熱プレスされる。例えば、200℃、90分、30kg/cm2の条件で熱プレ
スが行われる。熱プレスにより、導電性樹脂23及び導電性樹脂13が、互いの樹脂成分が溶融一体化されて接続される。これにより、図15(B)に示すような回路基板1Bが形成される。
回路基板1Bでは、樹脂基板10Bの導電性樹脂13が、下層側のガラス基板20Bの導電性樹脂23と接続されることで、上下層のガラス基板20Bの金属層24及び金属層25に加わる力が抑えられる。これにより、樹脂基板10Bとガラス基板20Bとのビア接続部(導電性樹脂13、導電性樹脂23、金属層24及び金属層25)に発生する応力が抑えられ、ガラス層21のクラック等の損傷が抑えられる。
また、ガラス基板20Bがそのビアに比較的抵抗値の低い金属層24を含むことで、回路基板1B内のビア接続部(導電性樹脂13、導電性樹脂23、金属層24及び金属層25)の抵抗値の増大が抑えられる。
上記のような構成により、性能及び信頼性に優れた回路基板1Bが実現される。
次に、第4の実施の形態について説明する。
ここでは、樹脂基板の変形例を、第4の実施の形態として説明する。
次に、第4の実施の形態について説明する。
ここでは、樹脂基板の変形例を、第4の実施の形態として説明する。
図16は第4の実施の形態に係る樹脂基板の一例の説明図である。ここで、図16(A)には、第4の実施の形態に係る樹脂基板の第1の例の要部断面を模式的に図示している。図16(B)には、第4の実施の形態に係る樹脂基板の第2の例の要部断面を模式的に図示している。図16(C)には、第4の実施の形態に係る樹脂基板の第3の例の要部断
面を模式的に図示している。
面を模式的に図示している。
図16(A)に示す樹脂基板10Cは、樹脂層11の面11a側の上部に一定の径で設けられた孔部12Caと、樹脂層11の面11b側の下部に孔部12Caと連通して且つそれよりも小さな一定の径で設けられた孔部12Cbとを有する貫通孔12Cを備える。このような貫通孔12C内に導電性樹脂13が充填される。貫通孔12Cの孔部12Cbが設けられた面11b側(開口端12b側)が、上記ガラス基板20,20A,20Bの面21a側と対向される。貫通孔12Cは、ガラス基板20,20A,20Bの貫通孔22と対応する位置に設けられる。孔部12Cb(開口端12b)の径は、ガラス基板20,20A,20Bの貫通孔22の内壁に設けられる金属層24の内径(その内側に設けられる導電性樹脂23の外径)よりも小さい値とされる。
また、図16(B)に示す樹脂基板10Dは、樹脂層11の面11a側の上部に設けられたテーパー状の孔部12Daと、樹脂層11の面11b側の下部に孔部12Daと連通して且つ一定の径で設けられた孔部12Dbとを有する貫通孔12Dを備える。孔部12Daは、下に向かって径が小さくなるように設けられ、孔部12Dbは、その孔部12Daから連続して一定の径で設けられる。このような貫通孔12Dに導電性樹脂13が充填される。貫通孔12Dの孔部12Dbが設けられた面11b側(開口端12b側)が、上記ガラス基板20,20A,20Bの面21a側と対向される。貫通孔12Dは、ガラス基板20,20A,20Bの貫通孔22と対応する位置に設けられる。孔部12Db(開口端12b)の径は、ガラス基板20,20A,20Bの貫通孔22の内壁に設けられる金属層24の内径(その内側に設けられる導電性樹脂23の外径)よりも小さい値とされる。
また、図16(C)に示す樹脂基板10Eは、樹脂層11の面11a側の上部に一定の径で設けられた孔部12Eaと、樹脂層11の面11b側の下部に孔部12Eaと連通して設けられたテーパー状の孔部12Ebとを有する貫通孔12Eを備える。孔部12Ebは、孔部12Eaから連続して下に向かって径が小さくなる。このような貫通孔12Eに導電性樹脂13が充填される。貫通孔12Eの孔部12Ebが設けられた面11b側(開口端12b側)が、上記ガラス基板20,20A,20Bの面21a側と対向される。貫通孔12Eは、ガラス基板20,20A,20Bの貫通孔22と対応する位置に設けられる。孔部12Eb(開口端12b)の径は、ガラス基板20,20A,20Bの貫通孔22の内壁に設けられる金属層24の内径(その内側に設けられる導電性樹脂23の外径)よりも小さい値とされる。
このような樹脂基板10C、樹脂基板10D又は樹脂基板10Eを、上記ガラス基板20、ガラス基板20A又はガラス基板20Bと積層し、回路基板を得ることもできる。このような樹脂基板10C、樹脂基板10D又は樹脂基板10Eを用いても、上記同様、ビア接続部に発生する応力、それによるガラス層21のクラック等の損傷が抑えられ、性能及び信頼性に優れた回路基板が実現される。
次に、第5の実施の形態について説明する。
図17は第5の実施の形態に係る回路基板の一例の説明図である。ここで、図17(A)には、第5の実施の形態に係る樹脂基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図17(B)には、第5の実施の形態に係る樹脂基板及びガラス基板を貼り合わせた貼合基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図17(C)には、第5の実施の形態に係る回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。
図17は第5の実施の形態に係る回路基板の一例の説明図である。ここで、図17(A)には、第5の実施の形態に係る樹脂基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図17(B)には、第5の実施の形態に係る樹脂基板及びガラス基板を貼り合わせた貼合基板の一例の要部断面を模式的に図示している。図17(C)には、第5の実施の形態に係る回路基板の一例の要部断面を模式的に図示している。
図17(A)及び図17(B)に示すように、樹脂基板10Fは、ガラス基板20の貫通孔22の内壁に設けられる金属層24の内径(その内側に設けられる導電性樹脂23の
外径)よりも小さい一定の径で設けられた貫通孔12Fを備える。このような貫通孔12Fに導電性樹脂13が充填される。樹脂基板10Fをガラス基板20と貼り合わせた図17(B)に示すような貼合基板30Fが重ね合わされて熱プレスされ、或いは、樹脂基板10Fとガラス基板20とが交互に重ね合わされて熱プレスされて、図17(C)に示すような回路基板1Fが得られる。
外径)よりも小さい一定の径で設けられた貫通孔12Fを備える。このような貫通孔12Fに導電性樹脂13が充填される。樹脂基板10Fをガラス基板20と貼り合わせた図17(B)に示すような貼合基板30Fが重ね合わされて熱プレスされ、或いは、樹脂基板10Fとガラス基板20とが交互に重ね合わされて熱プレスされて、図17(C)に示すような回路基板1Fが得られる。
回路基板1Fでは、その樹脂基板10Fについて、一定の径を有する貫通孔12Fを設ければよい。そのため、樹脂基板10F、それを用いた貼合基板30F及び回路基板1Fを、より簡便に形成することが可能になる。
ここでは樹脂基板10Fをガラス基板20と積層する例を示したが、他のガラス基板20A又はガラス基板20Bと積層することもできる。
次に、第6の実施の形態について説明する。
次に、第6の実施の形態について説明する。
図18及び図19は第6の実施の形態に係る回路基板の一例の説明図である。ここで、図18(A)には、第6の実施の形態に係る樹脂基板の第1の例の要部断面を模式的に図示している。図18(B)には、第6の実施の形態に係る樹脂基板及びガラス基板を貼り合わせた貼合基板の第1の例の要部断面を模式的に図示している。また、図19(A)には、第6の実施の形態に係る樹脂基板の第2の例の要部断面を模式的に図示している。図19(B)には、第6の実施の形態に係る樹脂基板及びガラス基板を貼り合わせた貼合基板の第2の例の要部断面を模式的に図示している。
図18(A)に示す樹脂基板10Gは、樹脂層11の貫通孔12の内壁に金属層14Gが設けられ、その金属層14Gの内側に導電性樹脂13が設けられた構成を有する点で、上記第1の実施の形態で述べた樹脂基板10と相違する。このような樹脂基板10Gは、樹脂層11にレーザー加工等で貫通孔12を形成した後、メッキやスパッタ等の方法を用いて貫通孔12の内壁に金属層14Gを形成し、導電性ペーストを印刷して金属層14Gの内側に導電性樹脂13を充填することで形成される。樹脂基板10Gをガラス基板20と貼り合わせた図18(B)に示すような貼合基板30Gが重ね合わされて熱プレスされ、或いは、樹脂基板10Gとガラス基板20とが交互に重ね合わされて熱プレスされることで、回路基板が得られる。尚、熱プレスの際には、樹脂層11の貫通孔12の内壁に設けた金属層14Gに湾曲や屈曲が発生し得る。また、熱プレスの際には、ガラス層21の貫通孔22内への金属層14Gの進入(埋没)が発生し得る。
樹脂基板10Gを含む回路基板では、樹脂層11の導電性樹脂13の周りに金属層14Gが存在することで、樹脂基板10Gのビアの低抵抗化、回路基板内のビア接続部の低抵抗化を図ることが可能になる。尚、熱プレスの際に金属層14Gの湾曲や屈曲、ガラス層21の貫通孔22内への埋没が発生している場合でも、導電性樹脂13の周りに金属層14Gが存在することで、樹脂基板10Gのビアの低抵抗化、回路基板内のビア接続部の低抵抗化が図られる。
図19(A)に示す樹脂基板10Hは、樹脂層11に一定の径で設けられた貫通孔12Hの内壁に金属層14Hが設けられ、その金属層14Hの内側に導電性樹脂13が設けられた構成を有する点で、上記第5の実施の形態で述べた樹脂基板10Fと相違する。このような樹脂基板10Hは、樹脂層11にレーザー加工等で貫通孔12Hを形成した後、メッキやスパッタ等の方法を用いて貫通孔12Hの内壁に金属層14Hを形成し、導電性ペーストを印刷して金属層14Hの内側に導電性樹脂13を充填することで形成される。樹脂基板10Hをガラス基板20と貼り合わせた図19(B)に示すような貼合基板30Hが重ね合わされて熱プレスされ、或いは、樹脂基板10Hとガラス基板20とが交互に重ね合わされて熱プレスされることで、回路基板が得られる。尚、熱プレスの際には、樹脂
層11の貫通孔12Hの内壁に設けた金属層14Hに湾曲や屈曲が発生し得る。また、熱プレスの際には、ガラス層21の貫通孔22内への金属層14Hの進入(埋没)が発生し得る。
層11の貫通孔12Hの内壁に設けた金属層14Hに湾曲や屈曲が発生し得る。また、熱プレスの際には、ガラス層21の貫通孔22内への金属層14Hの進入(埋没)が発生し得る。
樹脂基板10Hを含む回路基板では、樹脂層11の導電性樹脂13の周りに金属層14Hが存在することで、樹脂基板10Hのビアの低抵抗化、回路基板内のビア接続部の低抵抗化を図ることが可能になる。尚、熱プレスの際に金属層14Hの湾曲や屈曲、ガラス層21の貫通孔22内への埋没が発生している場合でも、導電性樹脂13の周りに金属層14Hが存在することで、樹脂基板10Hのビアの低抵抗化、回路基板内のビア接続部の低抵抗化が図られる。
図18(B)及び図19(B)にはそれぞれ、樹脂基板10G及び樹脂基板10Hを、ガラス基板20と貼り合わせた貼合基板30G及び貼合基板30Hを例示したが、他のガラス基板20A又はガラス基板20Bと貼り合わせた貼合基板を得ることもできる。
次に、第7の実施の形態について説明する。
上記第1~第6の実施の形態で述べたような回路基板の上には、半導体チップや半導体パッケージ等の半導体装置をはじめ、各種電子部品を搭載することができる。
上記第1~第6の実施の形態で述べたような回路基板の上には、半導体チップや半導体パッケージ等の半導体装置をはじめ、各種電子部品を搭載することができる。
図20は第7の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図20には第7の実施の形態に係る電子装置の一例の要部断面を模式的に図示している。
ここでは、上記第1の実施の形態で述べた回路基板1を例にする。図20に示す電子装置50は、回路基板1と、回路基板1上に搭載された電子部品60及び電子部品70とを含む。電子部品60は、例えば、半導体チップ、又は半導体チップを含む半導体パッケージであり、その端子61が、半田等を用いたバンプ80を介して、回路基板1の金属層25(端子)と接合される。また、電子部品70は、例えば、チップコンデンサ等のチップ部品であり、その端子71が、半田等の接合材81を用いて、回路基板1の金属層25(端子)と接合される。図20に示すように、回路基板1の、電子部品60及び電子部品70の搭載面と反対側の面に設けられた金属層25(端子)には、この電子装置50を更に別の電子部品(回路基板等)と接続するのに用いるバンプ83が設けられてもよい。
ここでは、上記第1の実施の形態で述べた回路基板1を例にする。図20に示す電子装置50は、回路基板1と、回路基板1上に搭載された電子部品60及び電子部品70とを含む。電子部品60は、例えば、半導体チップ、又は半導体チップを含む半導体パッケージであり、その端子61が、半田等を用いたバンプ80を介して、回路基板1の金属層25(端子)と接合される。また、電子部品70は、例えば、チップコンデンサ等のチップ部品であり、その端子71が、半田等の接合材81を用いて、回路基板1の金属層25(端子)と接合される。図20に示すように、回路基板1の、電子部品60及び電子部品70の搭載面と反対側の面に設けられた金属層25(端子)には、この電子装置50を更に別の電子部品(回路基板等)と接続するのに用いるバンプ83が設けられてもよい。
回路基板1では、樹脂基板10の導電性樹脂13が、下層側のガラス基板20の導電性樹脂23と接続されることで、上下層のガラス基板20の金属層24及び金属層25に加わる力が抑えられる。これにより、樹脂基板10とその上下層のガラス基板20とのビア接続部に発生する応力、それによるガラス層21のクラック等の損傷が抑えられ、性能及び信頼性に優れた回路基板1が実現される。このような回路基板1が用いられることで、性能及び信頼性に優れた電子装置50が実現される。
ここでは、上記第1の実施の形態で述べた回路基板1を用いた電子装置50を例示したが、上記第2~第6の実施の形態で述べた他の回路基板1A,1B,1F等を用いた電子装置も同様に実現可能である。
次に、第8の実施の形態について説明する。
上記第1~第6の実施の形態で述べたような回路基板、又はそのような回路基板を用いて得られる電子装置は、各種電子機器に搭載することができる。例えば、コンピュータ(パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等)、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置といった、各種電子機器に搭載することができる。
上記第1~第6の実施の形態で述べたような回路基板、又はそのような回路基板を用いて得られる電子装置は、各種電子機器に搭載することができる。例えば、コンピュータ(パーソナルコンピュータ、スーパーコンピュータ、サーバ等)、スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、センサ、カメラ、オーディオ機器、測定装置、検査装置、製造装置といった、各種電子機器に搭載することができる。
図21は第8の実施の形態に係る電子機器の説明図である。図21には、電子機器の一
例を模式的に図示している。
図21に示すように、例えば上記第7の実施の形態で述べたような電子装置50(図20)が、各種電子機器90に搭載(内蔵)される。例えば、電子装置50は、そのバンプ83を介して回路基板91の端子91aと接合され、回路基板91上に実装された状態で電子機器90に内蔵される。
例を模式的に図示している。
図21に示すように、例えば上記第7の実施の形態で述べたような電子装置50(図20)が、各種電子機器90に搭載(内蔵)される。例えば、電子装置50は、そのバンプ83を介して回路基板91の端子91aと接合され、回路基板91上に実装された状態で電子機器90に内蔵される。
電子装置50では、樹脂基板10の導電性樹脂13が、下層側のガラス基板20の導電性樹脂23と接続されることで、上下層のガラス基板20の金属層24及び金属層25に加わる力が抑えられ、応力によるガラス層21のクラック等の損傷が抑えられる。これにより、性能及び信頼性に優れた電子装置50が実現され、そのような電子装置50を搭載する、信頼性及び性能に優れた電子機器90が実現される。
ここでは、上記第7の実施の形態で述べた、回路基板1を用いた電子装置50を搭載する電子機器90を例示した。このほか、上記第2~第6の実施の形態で述べた他の回路基板1A,1B,1F等、及びそれらを用いた電子装置も同様に、各種電子機器に搭載することが可能である。
以上の説明では、ガラス基板を樹脂基板と積層する場合を例示したが、上記の手法は、ガラス基板に限らず、有機材料をはじめ半導体材料やセラミック材料といった各種材料が用いられた基板を樹脂基板と積層する場合にも、同様に適用することが可能である。上記の手法を用いることで、各種基板とそれに積層される樹脂基板とのビア接続部に発生する応力を抑え、各種基板についてその応力に起因した損傷を抑えることが可能である。
尚、以上説明した回路基板1等をはじめとする各種回路基板について、ガラス基板20等の各種基板と、樹脂基板10等の各種樹脂基板との積層数は、限定されるものではない。
1,1A,1B,1F,91,100A,100B,100C 回路基板
10,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H,120A,120B,120C 樹脂基板
11 樹脂層
11a,11b,21a,21b 面
12,12C,12D,12E,12F,12H,22 貫通孔
12a,12b 開口端
12Ca,12Cb,12Da,12Db,12Ea,12Eb 孔部
13,23,121 導電性樹脂
14G,14H,24,24a,25,25a,26b,111,113 金属層
20,20A,20B ガラス基板
21 ガラス層
26a シード層
30,30B,30F,30G,30H 貼合基板
40,41 レジスト
40a,41a 開口部
50 電子装置
60,70 電子部品
61,71,91a 端子
80,83 バンプ
81 接合材
90 電子機器
110A,110B,110C 基板
112 フィルドビア
130A,130B,130C ビア接続部
131 クラック
140,140A,140C 部位
d1,d2,d3,d4,d5 径
10,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H,120A,120B,120C 樹脂基板
11 樹脂層
11a,11b,21a,21b 面
12,12C,12D,12E,12F,12H,22 貫通孔
12a,12b 開口端
12Ca,12Cb,12Da,12Db,12Ea,12Eb 孔部
13,23,121 導電性樹脂
14G,14H,24,24a,25,25a,26b,111,113 金属層
20,20A,20B ガラス基板
21 ガラス層
26a シード層
30,30B,30F,30G,30H 貼合基板
40,41 レジスト
40a,41a 開口部
50 電子装置
60,70 電子部品
61,71,91a 端子
80,83 バンプ
81 接合材
90 電子機器
110A,110B,110C 基板
112 フィルドビア
130A,130B,130C ビア接続部
131 クラック
140,140A,140C 部位
d1,d2,d3,d4,d5 径
Claims (9)
- 第1貫通孔と、前記第1貫通孔の内壁に設けられた第1金属層と、前記第1貫通孔の前記第1金属層の内側に設けられた第1導電性樹脂とを有する第1基板と、
前記第1基板と積層され、前記第1貫通孔と対向し前記第1貫通孔側の第1開口端が前記第1金属層の内側に位置する第2貫通孔と、前記第2貫通孔内に設けられ前記第1導電性樹脂と接続された第2導電性樹脂とを有する第2基板と
を含むことを特徴とする回路基板。 - 前記第1基板は、ガラス基板であり、
前記第2基板は、樹脂基板であることを特徴とする請求項1に記載の回路基板。 - 前記第1基板は、前記第2基板と対向する第1面とは反対側の第2面に、前記第1貫通孔を閉塞し前記第1金属層と接続された第2金属層を更に有することを特徴とする請求項1又は2に記載の回路基板。
- 前記第2貫通孔は、前記第1開口端とは反対側の第2開口端が、前記第1開口端よりも大きい内径を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の回路基板。
- 前記第2基板の前記第1基板とは反対側に積層され、前記第2貫通孔と対向する第3貫通孔と、前記第3貫通孔の内壁に設けられた第3金属層と、前記第3貫通孔の前記第3金属層の内側に設けられた第3導電性樹脂とを有する第3基板を更に含み、
前記第3金属層の内縁よりも外側に、前記第2導電性樹脂の外縁が位置することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の回路基板。 - 前記第3基板は、前記第2基板と対向する第3面に、前記第3貫通孔を閉塞し前記第3金属層と接続された第4金属層を更に有し、
前記第4金属層に、前記第2導電性樹脂が接続されることを特徴とする請求項5に記載の回路基板。 - 前記第3導電性樹脂は、前記第2導電性樹脂と接続されることを特徴とする請求項5に記載の回路基板。
- 第1貫通孔と、前記第1貫通孔の内壁に設けられた金属層と、前記第1貫通孔の前記金属層の内側に設けられた第1導電性樹脂とを有する第1基板と、
第2貫通孔と、前記第2貫通孔内に設けられた第2導電性樹脂とを有する第2基板とを積層する工程を含み、
前記第2貫通孔は、前記第1貫通孔と対向し前記第1貫通孔側の開口端が前記金属層の内側に位置するように設けられ、
前記第1導電性樹脂と前記第2導電性樹脂とが接続されることを特徴とする回路基板の製造方法。 - 回路基板と、
前記回路基板に搭載された電子部品と
を備え、
前記回路基板は、
第1貫通孔と、前記第1貫通孔の内壁に設けられた金属層と、前記第1貫通孔の前記金属層の内側に設けられた第1導電性樹脂とを有する第1基板と、
前記第1基板と積層され、前記第1貫通孔と対向し前記第1貫通孔側の開口端が前記金属層の内側に位置する第2貫通孔と、前記第2貫通孔内に設けられ前記第1導電性樹脂と
接続された第2導電性樹脂とを有する第2基板と
を含むことを特徴とする電子装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/430,735 US11057996B2 (en) | 2017-01-16 | 2019-06-04 | Circuit board, method of manufacturing circuit board, and electronic device |
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