JP2001168531A - 多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents
多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法Info
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Abstract
チップの誤動作を防止させ得る多層プリント配線板及び
該多層プリント配線板の製造方法を提供する。 【解決手段】 外周部の大径スルーホール36Bを信号
線とする。中央部の小径スルーホール36Aを電源線及
び接地線とすることで、多数の電源線及び接地線を配設
できるとともに、ICチップ90からドータボード94
までの配線長を短縮できる。このため、ICチップへの
電源線及び接地線のインダクタンス分が低減し、ICチ
ップの誤動作を防止することが可能となる。
Description
置するパッケージ基板として好適に用い得る多層プリン
ト配線板及び当該多層プリント配線板の製造方法に関す
るものである。
板が広く使用されている。該多層ビルドアップ配線板
は、信号線、電源線及び接地線となるスルーホールを設
けたコア基板に、配線を備える層間樹脂絶縁層を1層ず
つビルドアップしていくことで形成されている。高周波
数のICチップでは、パッケージ基板に引き回される電
源線及び接地線の高周波数特性を高めインピーダンスを
下げないと、電源線を介しての電力供給が追いつかなく
なると共に、接地線を介してのアースレベルが変動して
誤動作の原因となる。高周波数に対応するパッケージ基
板では、多数の接地線及び電源線を配置することで、イ
ンダクタンス分を並列接続したと同様な効果を得て波数
特性を改善している。
を穿設することにより形成されている。しかし、ドリル
では、微細なスルーホールを狭ピッチで形成することが
できず、現在必要とされる数の電源線及び接地線を配設
することが困難になりつつある。このため、コア基板に
レーザを用いて通孔を穿設することが研究されている。
ガラスクロス等の心材の配設され、厚さ約1mmのコア基
板にレーザでスルーホールを形成するためには、1孔毎
にレーザを長時間照射する必要があり、数百の通孔を穿
設するためには加工時間が長くなり、製造コストが嵩
む。一方、小径のスルーホールは、ヒートサイクル等に
於いて断線が生じることがあり、既存のドリルによる大
径のスルーホールと比較して信頼性が低かった。
なされたものであり、その目的は、接地線及び電源線の
高周波特性を改善し、電力供給不足に起因するICチッ
プの誤動作を防止させ得る多層プリント配線板及び該多
層プリント配線板の製造方法を提供することにある。
め、請求項1は、上下面を接続するスルーホールを形成
したコア基板に層間樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積
層してなる多層プリント配線板において前記コア基板に
径の異なるスルーホールを配設したことを技術的特徴と
する。
るスルーホールを配設するため、スルーホールの配線密
度の自由度を高めることができる。ここで、小径のスル
ーホールを電源線及び接地線とすることで、多数の電源
線及び接地線を配設でき、ICチップへの電源線及び接
地線のインダクタンス分を低減し、ICチップの誤動作
を防止することが可能となる。
ルを形成したコア基板に層間樹脂絶縁層と導体回路とを
交互に積層してなる多層プリント配線板において前記コ
ア基板の中央部に主に小径のスルーホールを配設し、外
周部に主に大径のスルーホールを配設したことを技術的
特徴とする。
のスルーホールに、主として電源線及び接地線を配設
し、前記大径のスルーホールに、主として信号線を配設
したことを技術的特徴とする。
部に小径のスルーホールを配設し、外周部に大径のスル
ーホールを配設するため、中央部の配線密度を高めるこ
とができる。中央部の小径のスルーホールを電源線及び
接地線とすることで、多数の電源線及び接地線を配設で
きるとともに、ICチップから外部基板までの配線長を
短縮できる。このため、ICチップへの電源線及び接地
線のインダクタンス分が低減し、ICチップの誤動作を
防止することが可能となる。なお、この場合における中
央部とは、ICチップの直下として置き換えることも可
能である。
(B)の工程を備えることを特徴とする多層プリント配
線板の製造方法にある: (A)コア基板にスルーホールとなる小径の通孔を形成
する工程と、(B)前記コア基板に大径のスルーホール
となる通孔を形成する工程。
ールとなる小径の通孔と、大径のスルーホールとなる通
孔とを形成するため、廉価に配線密度の自由度の高いコ
ア基板を構成することができる。各スルーホールの形成
は、レーザ、ドリルのどちらを用いてもよい。特に、小
径のスルーホールの形成にはレーザを用いることが望ま
しい。レーザとしては、炭酸ガス、エキシマ、YAG、
UVなどを用いることができ、また、通孔を穿設したマ
スクを用いるエリア加工や2種類以上のレーザを用いる
ことも可能である。
(B)の工程を備えることを特徴とする多層プリント配
線板の製造方法にある: (A)コア基板の中央部にレーザを照射し、又はドリル
によりスルーホールとなる小径の通孔を形成する工程
と、(B)前記コア基板の外周部にレーザを照射し、又
はドリルにより大径のスルーホールとなる通孔を形成す
る工程。
のスルーホールに、主として電源線及び接地線を配設
し、前記大径のスルーホールに、主として信号線を配設
したことを技術的特徴とする。
部に小径のスルーホールをレーザ又はドリルで形成し、
外周部に大径のスルーホールをドリル又はレーザで形成
するため、中央部の配線密度の自由度の高いコア基板を
廉価に形成することができる。中央部の小径のスルーホ
ールを電源線及び接地線とすることで、多数の電源線及
び接地線を配設できるとともに、ICチップから外部基
板までの配線長を短縮できる。このため、ICチップへ
の電源線及び接地線のインダクタンス分が低減し、IC
チップの誤動作を防止することが可能となる。更に、接
続不良の発生する蓋然性の低い大径のスルーホールを主
として信号線として用い、接続不良の発生する蓋然性の
高い小径のスルーホールを主として電源線及び接地線と
して用いるため、当該電源線及び接地線側のスルーホー
ルに断線が生じても、多層プリント配線板が正常動作を
継続できる。
層プリント配線板及びその製造方法について図を参照し
て説明する。先ず、本発明の第1実施形態に係る多層プ
リント配線板の構成について、パッケージ基板として用
いられる多層プリント配線板10の断面図を示す図7、
及び、該多層プリント配線板にICチップを搭載しドー
タボードへ取り付けた状態を示す図8を参照して説明す
る。
では、コア基板30の中央側に小径(100μm)のス
ルーホール36A、外周側に大径(300μm)のスル
ーホール36Bが形成され、該コア基板30の両面には
導体回路34が形成されている。また、該コア基板30
の上には、バイアホール60及び導体回路58の形成さ
れた下層側層間樹脂絶縁層50が配設されている。該下
層層間樹脂絶縁層50の上には、バイアホール160及
び導体回路158が形成された上層層間樹脂絶縁層15
0が配置されている。上層層間樹脂絶縁層150の上に
は、ソルダーレジスト層70が配設されている。
ダーレジスト層70の開口に、ICチップへの接続用の
半田バンプ76S、76V、76Gが配設される。一
方、パッケージ基板の底面には、ソルダーレジスト層7
0の開口に、ドータボードへの接続用の半田バンプ76
S、76V、76Gが配設されている。
と、電源用パッド92Vと、接地用パッド92Gとが配
設されている。信号用パッド92Sは、信号用の半田バ
ンプ76Sを介して、層間樹脂絶縁層150のバイアホ
ール160及び層間樹脂絶縁層50のバイアホール60
を通りコア基板30の外周側の大径スルーホール36B
に接続される。そして、該大径スルーホール36Bか
ら、下面側のバイアホール60、160を介して、信号
用半田バンプ76Sからドータボード94側の信号用パ
ッド96Sへ接続される。
Vは、電源用の半田バンプ76V、上面のバイアホール
160、60を介して、コア基板30の中央側の小径ス
ルーホール36Aに接続される。そして、該小径スルー
ホール36Aから、下面側のバイアホール60、160
を介して、電源用半田バンプ76Vからドータボード9
4側の電源用パッド96Vへ接続される。同様に、IC
チップ90の接地用パッド92Gは、接地用の半田バン
プ76G、上面のバイアホール160、60を介して、
コア基板30の中央側の小径スルーホール36Aに接続
される。そして、該小径スルーホール36Aから、下面
側のバイアホール60、160を介して、接地用半田バ
ンプ76Gからドータボード94側の接地用パッド96
Gへ接続される。
回しを図9(A)に示し、コア基板30の上面を図9
(B)に示す。上述した図8は、図示の便宜上、スルー
ホール36A、36Bの数を減らして示してあった点に
注意されたい。図9(B)に示すように、コア基板30
の中央部に小径スルーホール36Aが配設され、基板外
周側に大径スルーホール36Bが配設される。そして、
図9(A)に示すように、ICチップ90の電源パッド
92V及び接地パッド92Gからの線が、コア基板30
の小径スルーホール36Aに主として配設される。そし
て、ICチップ90の信号用パッド92Sからの線が、
コア基板の大径スルーホール36Bに主として配設され
る。後述するように小径スルーホール36Aは、レーザ
により形成され、大径スルーホール36Bは、ドリルに
より形成することが望ましい。この代わりに、小径スル
ーホール36A及び大径スルーホール36Bを共にレー
ザ、又は、ドリルで形成することもできる。
小径スルーホール36Aをレーザで形成し、外周部に大
径のスルーホール36Bをドリルで形成するため、中央
部の配線密度の高いコア基板を廉価に形成することがで
きる。中央部の小径スルーホール36Aを電源線及び接
地線とすることで、多数の電源線及び接地線を配設でき
るとともに、ICチップ90からドータボード94まで
の配線長を短縮できる。このため、ICチップへの電源
線及び接地線のインダクタンス分が低減し、電力を瞬時
に供給し、アースレベルの変動を防ぎ、ICチップの誤
動作を防止することが可能となる。更に、接続不良の発
生する蓋然性の低い大径スルーホール36Bを主として
信号線として用い、接続不良の発生する蓋然性の高い小
径スルーホール36Aを主として電源線及び接地線とし
て用いるため、当該電源線及び接地線側のスルーホール
に断線が生じても、多層プリント配線板が正常動作を継
続できる。
線板10の製造方法について図を参照して説明する。こ
こでは先ず、コア基板30及び層間樹脂絶縁層50に通
孔を穿設する炭酸ガスレーザの概略構成について、図1
0を参照して説明する。実施態様に係るレーザ装置とし
ては、三菱電機製のML505GTを用いる。また、C
O2レーザ発信器180としては、三菱電機製のML5
003D2を用いる。
の焦点を鮮明にするための転写用マスク182を経由し
てガルバノヘッド170へ入射する。ガルバノヘッド1
70は、レーザ光をX方向にスキャンするガルバノミラ
ー174XとY方向にスキャンするガルバノミラー17
4Yとの2枚で1組のガルバノミラーから構成されてお
り、このミラー174X、174Yは制御用のモータ1
72X、172Yにより駆動される。モータ172X、
172Yは図示しない制御装置からの制御指令に応じ
て、ミラー174X、174Yの角度を調整すると共
に、内蔵しているエンコーダからの検出信号を該コンピ
ュータ側へ送出するよう構成されている。
74Yを経由してそれぞれX−Y方向にスキャンされて
f−θレンズ176を通り、コア基板30にスルーホー
ル用通孔33Bを形成する。コア基板30は、X−Y方
向に移動するX−Yテーブル190に載置されている。
層プリント配線板の製造工程について図1乃至図6を参
照して説明する。この第1実施形態では、多層プリント
配線板をセミアディティブ方により形成する。
のガラスエポキシ樹脂またはBT(ビスマレイミドトリ
アジン)樹脂からなる基板30の両面に18μmの銅箔
32がラミネートされている銅張積層板30Aを出発材
料とした。まず、この銅張積層板30AをNaOH(1
0g/l)、NaClO2 (40g/l)、Na3 PO
4 (6g/l)を含む水溶液を黒化浴(酸化浴)とする
黒化処理、および、NaOH(10g/l)、NaBH
4 (6g/l)を含む水溶液を還元浴とする還元処理を
行い、銅箔32の全表面に粗化面32βを形成する(図
1(B)参照)。ここでは、黒化還元処理で粗化面を形
成したが、後述するエッチング、又は、無電解めっきに
より粗化面を設けることもできる。
述した炭酸レーザ装置のX−Yテーブル190に載置
し、波長10.4μmのCO2 ガスレーザにて、ビーム
径5mm、トップハットモード、パルス幅50μ秒、1
0ショットの条件で、直径100μmの通孔33Aを3
00μmピッチで基板30の中央に穿設する(図1
(C)及び図9(B)参照)。
の外周部に直径300μmの通孔33Bを600μmピ
ッチで穿設する(図1(D)及び図9(B)参照)。
33A、33Bの側壁に銅めっき膜を析出することでス
ルーホール36A、36Bを形成してから(図2
(A))、常法に従いパターン状にエッチングにより基
板の両面に内層銅パターン(下層導体回路)34を形成
する(図2(B))。
洗いし、乾燥した後、エッチング液を基板の両面にスプ
レイで吹きつけて、下層導体回路34の表面とスルーホ
ール36A、36Bのランド36a表面と内壁とをエッ
チングすることにより、下層導体回路34の全表面に粗
化面34βと、スルーホール36A、36Bのランド3
6a及び内壁に粗化面36βを形成した(図2(C)参
照)。黒化、還元処理で粗化面を形成することができ
る。この場合には、NaOH(10g/l)、NaCl
O2 (40g/l)、Na3 PO4 (6g/l)を含む
水溶液を黒化浴(酸化浴)とする黒化処理、および、N
aOH(10g/l)、NaBH4 (6g/l)を含む
水溶液を還元浴とする還元処理を行う。
と硫酸からなるエッチング液に浸漬、あるいはスプレー
することで粗化面を形成することもできる。また、無電
解めっきにより粗化面を形成することもできる。無電解
めっきにより粗化面を形成する場合には、導体回路34
を形成した基板30にアルカリ脱脂してソフトエッチン
グして、次いで、塩化パラジウウムと有機酸からなる触
媒溶液で処理して、Pd触媒を付与し、この触媒を活性
化した後、硫酸銅3.2×10−2mol/l、硫酸ニ
ッケル3.9×10−3mol/l、錯化剤5.4×1
0−2mol/l、次亜りん酸ナトリウム3.3×10
−1mol/l、ホウ酸5.0×10− 1mol/l、
界面活性剤(日信化学工業製、サーフィール465)
0.1g/l、PH=9からなる無電解めっき液に浸積
し、浸漬1分後に、4秒当たり1回に割合で縦、およ
び、横振動させて、導体回路34及びスルーホール36
のランド36a表面にCu−Ni−Pからなる針状合金
の被覆層と粗化層を設ける。
キシ系樹脂を主成分とする樹脂充填材40を、基板の両
面に印刷機を用いて塗布することにより、下層導体回路
34間またはスルーホール36A、36B内に充填し、
加熱乾燥を行った。即ち、この工程により、樹脂充填材
40が下層導体回路34の間あるいはスルーホール36
A、36B内に充填される(図2(D)参照)。
ベルト研磨紙(三共理化学社製)を用いたベルトサンダ
ー研磨により、下層導体回路34の表面やスルーホール
36A、36Bのランド36a表面に樹脂充填材40が
残らないように研磨し、ついで、上記ベルトサンダー研
磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行った。このよ
うな一連の研磨を基板の他方の面についても同様に行っ
た。そして、充填した樹脂充填材40を加熱硬化させた
(図3(A)参照)。
填された樹脂充填材40の表層部および下層導体回路3
4上面の粗化層34βを除去して基板両面を平滑化し、
樹脂充填材40と下層導体回路34の側面とが粗化面3
4βを介して強固に密着し、またスルーホール36の内
壁面と樹脂充填材40とが粗化面36βを介して強固に
密着した配線基板を得る。
面に、上記(4) で用いたエッチング液と同じエッチン
グ液をスプレイで吹きつけ、一旦平坦化された下層導体
回路34の表面とスルーホール36のランド36a表面
とをエッチングすることにより、下層導体回路34の全
表面に粗化面34βを、スルーホールのランド36a表
面に粗化層36βを形成した(図3(B)参照)。な
お、この工程ではエッチングにより粗化面を形成してい
るが、この代わりに、無電解めっきにより粗化層を形成
することもできる。
厚さ50μmの熱硬化型シクロオレフィン系樹脂シート
を温度50〜150℃まで昇温しながら圧力5kg/c
m2 で真空圧着ラミネートし、シクロオレフィン系樹脂
からなる層間樹脂絶縁層50を設ける(図3(C)参
照)。なお、真空圧着時の真空度は、10mmHgに調
整する。
レーザにて、ビーム径5mm、トップハットモード、パ
ルス幅15μ秒、マスクの穴径0.5mm、5ショット
の条件でシクロオレフィン系樹脂からなる層間樹脂絶縁
層50に直径80μmのバイアホール用開口48を設け
た(図3(D)参照)。この後、酸素プラズマを用いて
デスミア処理を行った。
V−4540を用いてプラズマ処理を行い、層間樹脂絶
縁層50の表面を粗化した(図4(A)参照)。この
際、不活性ガスとしてはアルゴンガスを使用し、電力2
00W、ガス圧0.6Pa、温度70℃の条件で、2分
間プラズマ処理を実施した。
ゴンガスを交換した後、Niスパッタ後、Cuスパッタ
を、気圧0.6Pa、温度80℃、電力200W、時間
5分間の条件で行い、Ni−Cu合金層52をポリオレ
フィン系層間樹脂絶縁層50の表面に形成した。このと
き、形成されたNi/Cu金属層52の厚さは、Ci層
(0.05μm)とCu層(0.15μm)との0.2
μmであった(図4(B)参照)。
の感光性ドライフィルムを貼り付け、フォトマスクフィ
ルムを載置して、100mJ/cm2 で露光した後、
0.8%炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ15μmの
めっきレジスト54のパターンを形成した(図4(C)
参照)。
て、厚さ15μmの電気めっき膜56を形成した(図5
(A)参照)。なお、この電気めっき膜56により、後
述する工程で導体回路58となる部分の厚付けおよびバ
イアホール60となる部分のめっき充填等が行われたこ
とになる。なお、電気めっき水溶液中の添加剤は、アト
テックジャパン社製のカパラシドHLである。
aOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト54の下
に存在していたNi−Cu合金層52を硝酸および硫酸
と過酸化水素との混合液を用いるエッチングにて溶解除
去し、電気銅めっき膜56等からなる厚さ16μmの導
体回路58(バイアホール60を含む)を形成した(図
5(B)参照)。
返すことにより、さらに上層の層間樹脂絶縁層150、
導体回路158及びバイアホール160を形成した(図
5(C)参照)。
エーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるように
溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日
本化薬社製)のエポキシ基50%をアクリル化した感光
性付与のオリゴマー(分子量:4000)46.67重
量部、メチルエチルケトンに溶解させた80重量%のビ
スフェノールA型エポキシ樹脂(油化シェル社製、商品
名:エピコート1001)15重量部、イミダゾール硬
化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)1.
6重量部、感光性モノマーである多官能アクリルモノマ
ー(日本化薬社製、商品名:R604)3重量部、同じ
く多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:DP
E6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ社
製、商品名:S−65)0.71重量部を容器にとり、
攪拌、混合して混合組成物を調製し、この混合組成物に
対して光重合開始剤としてベンゾフェノン(関東化学社
製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケトン
(関東化学社製)0.2重量部を加えて、粘度を25℃
で2.0Pa・sに調整したソルダーレジスト組成物
(有機樹脂絶縁材料)を得た。なお、粘度測定は、B型
粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60rpmの
場合はローターNo.4、6rpmの場合はローターN
o.3によった。
ルダーレジスト組成物を20μmの厚さで塗布し、70
℃で20分間、70℃で30分間の条件で乾燥処理を行
った後、ソルダーレジスト開口部のパターンが描画され
た厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト層に密
着させて1000mJ/cm2 の紫外線で露光し、DM
TG溶液で現像処理し、200μmの直径の開口71を
形成した。そして、さらに、80℃で1時間、100℃
で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件
でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化
させ、はんだパッド部分が開口した、その厚さが20μ
mのソルダーレジスト層(有機樹脂絶縁層)70を形成
した(図6(A))。ソルダーレジストを半硬化した樹
脂フィルムを張り付け、露光・現像あるいはレーザで半
田パッドを開口させてもよい。
絶縁層)70を形成した基板を、塩化ニッケル(2.3
×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(2.8
×10 -1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×
10-1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケ
ルめっき液に20分間浸漬して、開口71に厚さ5μm
のニッケルめっき層72を形成した(図6(B))。さ
らに、その基板をシアン化金カリウム(7.6×10-3
mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10 -1mo
l/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol
/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol
/l)を含む無電解めっき液に80℃の条件で7.5分
間浸漬して、ニッケルめっき層72上に、厚さ0.03
μmの金めっき層74を形成した。
口にはんだペーストを印刷して、200℃でリフローす
ることにより半田バンプ(はんだ体)76S、76V、
76Gを形成し、多層プリント配線板10を完成する
(図7参照)。 (20)最後に、多層プリント配線板10の半田バンプ76
S、76V、76Gにパッド92S、92V、92G対
応するようICチップ90を載置し、リフローを行うこ
とでICチップ90を取り付ける。そして、当該パッケ
ージ基板10をドータボード94に載置し、リフローを
行うことで当該ドータボードへ載置する(図8)。
層プリント配線板及びその製造方法について説明する。
図17は、パッケージ基板に適用した第2実施形態に係
る多層プリント配線板の断面を示している。この第2実
施形態の多層プリント配線板110は、図7を参照して
上述した第1実施形態と同様である。但し、第1実施形
態では、多層プリント配線板の下面に半田バンプ76
S、76V、76Gが配設されたが、この第2実施形態
では、導電性接続ピン78が配設されている。
線板の製造方法について説明する。ここではまず、A.
層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製、及び、B.樹脂
充填材の調製について説明する。 A.層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製 ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量46
9、油化シェルエポキシ社製エピコート1001)30
重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキ
シ当量215、大日本インキ化学工業社製 エピクロン
N−673)40重量部、トリアジン構造含有フェノー
ルノボラック樹脂(フェノール性水酸基当量120、大
日本インキ化学工業社製 フェノライトKA−705
2)30重量部をエチルジグリコールアセテート20重
量部、ソルベントナフサ20重量部に攪拌しながら加熱
溶解させ、そこへ末端エポキシ化ポリブタジエンゴム
(ナガセ化成工業社製 デナレックスR−45EPT)
15重量部と2−フェニル−4、5−ビス(ヒドロキシ
メチル)イミダゾール粉砕品1.5重量部、微粉砕シリ
カ2重量部、シリコン系消泡剤0.5重量部を添加しエ
ポキシ樹脂組成物を調製した。得られたエポキシ樹脂組
成物を厚さ38μmのPETフィルム上に乾燥後の厚さ
が50μmとなるようにロールコーターを用いて塗布し
た後、80〜120℃で10分間乾燥させることによ
り、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製した。
製、分子量:310、YL983U)100重量部、表
面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒
径が1.6μmで、最大粒子の直径が15μm以下のS
iO2 球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−
CE)170重量部およびレベリング剤(サンノプコ社
製 ペレノールS4)1.5重量部を容器にとり、攪拌
混合することにより、その粘度が23±1℃で45〜4
9Pa・sの樹脂充填材を調製した。なお、硬化剤とし
て、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−
CN)6.5重量部を用いた。
(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる基板30の
両面に18μmの銅箔32がラミネートされている銅張
積層板30Aを出発材料とした(図11(A)参照)。
まず、この銅張積層板30AをNaOH(10g/
l)、NaClO2 (40g/l)、Na3 PO 4 (6
g/l)を含む水溶液を黒化浴(酸化浴)とする黒化処
理、および、NaOH(10g/l)、NaBH4 (6
g/l)を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行い、
銅箔32の全表面に粗化面32βを形成した(図11
(B)参照)。
述した炭酸レーザ装置のテーブルに載置し、炭酸ガスレ
ーザを照射することで、直径100μmの通孔33Aを
300μmピッチで基板30の中央に穿設する(図11
(C)及び図9(B)参照)。
の外周部に直径300μmの通孔33Bを600μmピ
ッチで穿設する(図11(D)及び図9(B)参照)。
その後、無電解めっき液に浸漬して、通孔33A、33
Bの側壁に銅めっき膜を析出することでスルーホール3
6A、36Bを形成してから(図12(A))、常法に
従いパターン状にエッチングにより基板の両面に内層銅
パターン(下層導体回路)34を形成した(図12
(B))。
洗いし、乾燥した後、エッチング液を基板の両面にスプ
レイで吹きつけて、下層導体回路34の表面とスルーホ
ール36A、36Bのランド36a表面と内壁とをエッ
チングすることにより、下層導体回路34の全表面に粗
化面34βを、スルーホール36A、36Bのランド3
6a表面及び内壁に粗化層36βを形成した(図12
(C)参照)。エッチング液として、イミダゾール銅
(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カ
リウム5重量部およびイオン交換水78重量部を混合し
たものを使用した。
した後、下記の方法により調整後24時間以内に、スル
ーホール36A、36B、及び、基板30の片面の導体
回路非形成部と導体回路34の外縁部とに樹脂充填材4
0の層を形成した(図12(D)参照)。すなわち、ま
ず、スキージを用いてスルーホール36A、36B内に
樹脂充填材40を押し込んだ後、100℃、20分の条
件で乾燥させた。次に、導体回路非形成部に相当する部
分が開口したマスクを基板上に載置し、スキージを用い
て凹部となっている導体回路非形成部に樹脂充填材40
の層を形成し、100℃、20分の条件で乾燥させた。
を、#600のベルト研磨紙(三共理化学製)を用いた
ベルトサンダー研磨により、内層銅パターン4の表面や
スルーホール36A、36Bのランド36a表面に樹脂
充填材40が残らないように研磨し、次いで、上記ベル
トサンダー研磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行
った。このような一連の研磨を基板の他方の面について
も同様に行った。次いで、100℃で1時間、150℃
で1時間の加熱処理を行って樹脂充填材40を硬化し
た。
6Bや導体回路非形成部に形成された樹脂充填材40の
表層部および下層導体回路34の表面を平坦化し、樹脂
充填材40と下層導体回路34の側面とが粗化面34β
を介して強固に密着し、またスルーホール36A、36
Bの内壁面と樹脂充填材40とが粗化面36βを介して
強固に密着した絶縁性基板を得た(図13(A)参
照)。すなわち、この工程により、樹脂充填材40の表
面と下層導体回路34の表面とが同一平面となる。
フトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面
にスプレイで吹きつけて、下層導体回路34の表面とス
ルーホール36A、36Bのランド36a表面と内壁と
をエッチングすることにより、下層導体回路34の全表
面に粗化面34βを、スルーホールのランド36a表面
に粗化層36βを形成した(図13(B)参照)。エッ
チング液としては、イミダゾール銅(II)錯体10重
量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部か
らなるエッチング液(メック社製、メックエッチボン
ド)を使用した。
より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板
上に載置し、圧力4kgf/cm2 、温度80℃、圧着
時間10秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以
下の方法により真空ラミネーター装置を用いて貼り付け
ることにより層間樹脂絶縁層50を形成した(図13
(C)参照)。すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィル
ムを基板上に、真空度0.5Torr、圧力4kgf/
cm2 、温度80℃、圧着時間60秒の条件で本圧着
し、その後、170℃で30分間熱硬化させた。
mmの貫通孔49aが形成されたマスク49を載置す
る。そして、波長10.4μmのCO2 ガスレーザに
て、ビーム径4.0mm、トップハットモード、パルス
幅5.0μ秒、マスクの貫通孔の径1.0mm、1ショ
ットの条件で、層間樹脂絶縁層50に直径80μmのバ
イアホール用開口48を形成した(図13(D)参
照)。
基板30を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の
溶液に10分間浸漬し、層間樹脂絶縁層50の表面に存
在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、バ
イアホール用開口48の内壁を含む層間樹脂絶縁層50
の表面を粗面とした(図14(A)参照)。
和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした。さ
らに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板の表面
に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶
縁層50の表面およびバイアホール用開口48の内壁面
に触媒核を付着させた。
溶液中に基板を浸漬して、粗面全体に厚さ0.6〜3.
0μmの無電解銅めっき膜51を形成した(図14
(B)参照)。 〔無電解めっき水溶液〕 NiSO4 0.003 mol/l 酒石酸 0.200 mol/l 硫酸銅 0.030 mol/l HCHO 0.050 mol/l NaOH 0.100 mol/l α、α′−ビピリジル 40 mg/l ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l 〔無電解めっき条件〕 35℃の液温度で40分
銅めっき膜51に貼り付け、マスクを載置して、100
mJ/cm2 で露光し、0.8%炭酸ナトリウム水溶液
で現像処理することにより、厚さ30μmのめっきレジ
スト54を設けた(図14(C)参照)。
脱脂し、25℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してか
ら、以下の条件で電解銅めっきを施し、厚さ20μmの
電解銅めっき膜56を形成した(図15(A)参照)。 〔電解めっき水溶液〕 硫酸 2.24 mol/l 硫酸銅 0.26 mol/l 添加剤 19.5 ml/l (アトテックジャパン社製、カパラシドHL) 〔電解めっき条件〕 電流密度 1 A/dm2 時間 65 分 温度 22±2 ℃
剥離除去した後、そのめっきレジスト54下の無電解め
っき膜51を硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処
理して溶解除去し、無電解銅めっき膜51と電解銅めっ
き膜56からなる厚さ18μmの導体回路(バイアホー
ル60を含む)58を形成した(図15(B)参照)。
と有機酸とを含有するエッチング液によって、粗化面6
2を形成した(図15(C)参照)。
により、さらに上層の層間樹脂絶縁層160、導体回路
158及びバイアホール160を形成し、多層配線板を
得た(図16(A)参照)。
施形態と同様のソルダーレジスト組成物を20μmの厚
さで塗布し、70℃で20分間、70℃で30分間の条
件で乾燥処理を行った後、ソルダーレジスト開口部のパ
ターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダ
ーレジスト層に密着させて1000mJ/cm2 の紫外
線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、200μmの
直径の開口71を形成した。そしてさらに、80℃で1
時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃
で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレ
ジスト層を硬化させ、開口を有し、その厚さが20μm
のソルダーレジストパターン層70を形成した(図16
(B))。上記ソルダーレジスト組成物としては、市販
のソルダーレジスト組成物やソルダーレジストの樹脂フ
ィルムを使用することもできる。
した基板を、塩化ニッケル(2.3×10-1mol/
l)、次亜リン酸ナトリウム(2.8×10-1mol/
l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10-1mol/
l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液に2
0分間浸漬して、開口71に厚さ5μmのニッケルめっ
き層72を形成した。さらに、その基板をシアン化金カ
リウム(7.6×10-3mol/l)、塩化アンモニウ
ム(1.9×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム
(1.2×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム
(1.7×10-1mol/l)を含む無電解金めっき液
に80℃の条件で7.5分間浸漬して、ニッケルめっき
層72上に、厚さ0.03μmの金めっき層74を形成
した(図16(C))。
面のソルダーレジスト層70の開口に、スズ−鉛を含有
するはんだペーストを印刷し、さらに他方の面のソルダ
ーレジスト層70の開口にスズ−アンチモンを含有する
はんだペーストを印刷した後、200℃でリフローする
ことにより上面にはんだバンプ76S、76V、76G
を設けた。そして、下面に導電性接続ピン78を配設
し、プリント基板110を製造した(図17参照)。
説明する。上述した第1、第2実施形態では、銅貼り積
層板に貫通孔33A、33Bを穿設した。これに対し
て、第3実施形態では、銅貼り積層板に樹脂層を形成し
た後、貫通孔33A、34Bを形成する。
ついて、図18を参照して説明する。 (1) 厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂、BT、FR
−4,FR−5樹脂からなる基板30の両面に18μm
の銅箔32がラミネートされている銅張積層板30Aを
出発材料とした(図18(A)参照)。常法に従いパタ
ーン状にエッチングして基板の両面に内層銅パターン
(下層導体回路)31を形成した(図18(B))。
F樹脂絶縁フィルムを張り付け、樹脂層35を形成する
(図18(C))。(3)基板30を第1実施形態と同様
な炭酸レーザ装置のテーブルに載置し、炭酸ガスレーザ
を照射することで、直径100μmの通孔33Aを30
0μmピッチで基板30の中央に穿設する(図18
(D)参照)。
の外周部に直径300μmの通孔33Bを600μmピ
ッチで穿設する(図18(E)参照)。 (4)その後、無電解めっき液に浸漬して、通孔33A、
33Bの側壁に銅めっき膜を析出することでスルーホー
ル36A、36Bを形成してから、エッチングを行い導
体回路34を形成する(図18(F)参照)。以降の工
程は上述した第1、第2実施形態と同様であるため、図
示及び説明を省略する。
難溶性樹脂、可溶性粒子、硬化剤、その他の成分が含有
されている。それぞれについて以下に説明する。
ィルムは、酸または酸化剤に可溶性の粒子(以下、可溶
性粒子という)が酸または酸化剤に難溶性の樹脂(以
下、難溶性樹脂という)中に分散したものである。な
お、本発明で使用する「難溶性」「可溶性」という語
は、同一の酸または酸化剤からなる溶液に同一時間浸漬
した場合に、相対的に溶解速度の早いものを便宜上「可
溶性」と呼び、相対的に溶解速度の遅いものを便宜上
「難溶性」と呼ぶ。
は酸化剤に可溶性の樹脂粒子(以下、可溶性樹脂粒
子)、酸または酸化剤に可溶性の無機粒子(以下、可溶
性無機粒子)、酸または酸化剤に可溶性の金属粒子(以
下、可溶性金属粒子)等が挙げられる。これらの可溶性
粒子は、単独で用いても良いし、2種以上併用してもよ
い。
球状、破砕状等が挙げられる。また、上記可溶性粒子の
形状は、一様な形状であることが望ましい。均一な粗さ
の凹凸を有する粗化面を形成することができるからであ
る。
1〜10μmが望ましい。この粒径の範囲であれば、2
種類以上の異なる粒径のものを含有してもよい。すなわ
ち、平均粒径が0.1〜0.5μmの可溶性粒子と平均
粒径が1〜3μmの可溶性粒子とを含有する等である。
これにより、より複雑な粗化面を形成することができ、
導体回路との密着性にも優れる。なお、本発明におい
て、可溶性粒子の粒径とは、可溶性粒子の一番長い部分
の長さである。
脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、酸あるい
は酸化剤からなる溶液に浸漬した場合に、上記難溶性樹
脂よりも溶解速度が速いものであれば特に限定されな
い。上記可溶性樹脂粒子の具体例としては、例えば、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフ
ェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等から
なるものが挙げられ、これらの樹脂の一種からなるもの
であってもよいし、2種以上の樹脂の混合物からなるも
のであってもよい。
からなる樹脂粒子を用いることもできる。上記ゴムとし
ては、例えば、ポリブタジエンゴム、エポキシ変性、ウ
レタン変性、(メタ)アクリロニトリル変性等の各種変
性ポリブタジエンゴム、カルボキシル基を含有した(メ
タ)アクリロニトリル・ブタジエンゴム等が挙げられ
る。これらのゴムを使用することにより、可溶性樹脂粒
子が酸あるいは酸化剤に溶解しやすくなる。つまり、酸
を用いて可溶性樹脂粒子を溶解する際には、強酸以外の
酸でも溶解することができ、酸化剤を用いて可溶性樹脂
粒子を溶解する際には、比較的酸化力の弱い過マンガン
酸塩でも溶解することができる。また、クロム酸を用い
た場合でも、低濃度で溶解することができる。そのた
め、酸や酸化剤が樹脂表面に残留することがなく、後述
するように、粗化面形成後、塩化パラジウム等の触媒を
付与する際に、触媒が付与されなたかったり、触媒が酸
化されたりすることがない。
ルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合
物、マグネシウム化合物およびケイ素化合物からなる群
より選択される少なくとも一種からなる粒子等が挙げら
れる。
ば、アルミナ、水酸化アルミニウム等が挙げられ、上記
カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、
水酸化カルシウム等が挙げられ、上記カリウム化合物と
しては、炭酸カリウム等が挙げられ、上記マグネシウム
化合物としては、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸
マグネシウム等が挙げられ、上記ケイ素化合物として
は、シリカ、ゼオライト等が挙げられる。これらは単独
で用いても良いし、2種以上併用してもよい。
銅、ニッケル、鉄、亜鉛、鉛、金、銀、アルミニウム、
マグネシウム、カルシウムおよびケイ素からなる群より
選択される少なくとも一種からなる粒子等が挙げられ
る。また、これらの可溶性金属粒子は、絶縁性を確保す
るために、表層が樹脂等により被覆されていてもよい。
る場合、混合する2種の可溶性粒子の組み合わせとして
は、樹脂粒子と無機粒子との組み合わせが望ましい。両
者とも導電性が低くいため樹脂フィルムの絶縁性を確保
することができるとともに、難溶性樹脂との間で熱膨張
の調整が図りやすく、樹脂フィルムからなる層間樹脂絶
縁層にクラックが発生せず、層間樹脂絶縁層と導体回路
との間で剥離が発生しないからである。
に酸または酸化剤を用いて粗化面を形成する際に、粗化
面の形状を保持できるものであれば特に限定されず、例
えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの複合体等
が挙げられる。また、これらの樹脂に感光性を付与した
感光性樹脂であってもよい。感光性樹脂を用いることに
より、層間樹脂絶縁層に露光、現像処理を用いてバイア
ホール用開口を形成することできる。これらのなかで
は、熱硬化性樹脂を含有しているものが望ましい。それ
により、めっき液あるいは種々の加熱処理によっても粗
化面の形状を保持することができるからである。
ば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂
等が挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよい
し、2種以上を併用してもよい。さらには、1分子中
に、2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂がより
望ましい。前述の粗化面を形成することができるばかり
でなく、耐熱性等にも優れてるため、ヒートサイクル条
件下においても、金属層に応力の集中が発生せず、金属
層の剥離などが起きにくいからである。
ゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型
エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェ
ノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノール
ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールF型エポキシ
樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエ
ン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基
を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、
トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂
等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種
以上を併用してもよい。それにより、耐熱性等に優れる
ものとなる。
記可溶性粒子は、上記難溶性樹脂中にほぼ均一に分散さ
れていることが望ましい。均一な粗さの凹凸を有する粗
化面を形成することができ、樹脂フィルムにバイアホー
ルやスルーホールを形成しても、その上に形成する導体
回路の金属層の密着性を確保することができるからであ
る。また、粗化面を形成する表層部だけに可溶性粒子を
含有する樹脂フィルムを用いてもよい。それによって、
樹脂フィルムの表層部以外は酸または酸化剤にさらされ
ることがないため、層間樹脂絶縁層を介した導体回路間
の絶縁性が確実に保たれる。
に分散している可溶性粒子の配合量は、樹脂フィルムに
対して、3〜40重量%が望ましい。可溶性粒子の配合
量が3重量%未満では、所望の凹凸を有する粗化面を形
成することができない場合があり、40重量%を超える
と、酸または酸化剤を用いて可溶性粒子を溶解した際
に、樹脂フィルムの深部まで溶解してしまい、樹脂フィ
ルムからなる層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の絶縁
性を維持できず、短絡の原因となる場合がある。
記難溶性樹脂以外に、硬化剤、その他の成分等を含有し
ていることが望ましい。上記硬化剤としては、例えば、
イミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤、グアニジン系
硬化剤、これらの硬化剤のエポキシアダクトやこれらの
硬化剤をマイクロカプセル化したもの、トリフェニルホ
スフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェ
ニルボレート等の有機ホスフィン系化合物等が挙げられ
る。
して0.05〜10重量%であることが望ましい。0.
05重量%未満では、樹脂フィルムの硬化が不十分であ
るため、酸や酸化剤が樹脂フィルムに侵入する度合いが
大きくなり、樹脂フィルムの絶縁性が損なわれることが
ある。一方、10重量%を超えると、過剰な硬化剤成分
が樹脂の組成を変性させることがあり、信頼性の低下を
招いたりしてしまうことがある。
面の形成に影響しない無機化合物あるいは樹脂等のフィ
ラーが挙げられる。上記無機化合物としては、例えば、
シリカ、アルミナ、ドロマイト等が挙げられ、上記樹脂
としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアクリル樹
脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、メラ
ニン樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられる。これらの
フィラーを含有させることによって、熱膨脹係数の整合
や耐熱性、耐薬品性の向上などを図りプリント配線板の
性能を向上させることができる。
ていてもよい。上記溶剤としては、例えば、アセトン、
メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、
酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテートやトル
エン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。こ
れらは単独で用いてもよいし、2種類以上併用してもよ
い。
径のスルーホールを配設し、外周部に大径スルーホール
を配設したが、本発明は、これに限定されず、配線密度
を高める必要がある箇所に小径のスルーホールを適宜配
設することができる。
ザにより全て径100μmで形成した以外には第1実施
形態と同様である。 [比較例2]コア基板のスルーホールをドリルにより全て
径300μmで形成した以外には第1実施形態と同様で
ある。 [比較例3]コア基板のスルーホールをレーザにより全て
径100μmで形成した以外には第2実施形態と同様で
ある。 [比較例4]コア基板のスルーホールをドリルにより全て
径300μmで形成した以外には第2実施形態と同様で
ある。
第1、第2、第3実施形態の多層プリント配線板、及
び、比較例1,2、3、4の多層プリント配線板に実装
し、比較試験を行った。その結果、比較例2、4では、
ICチップのエラーが頻繁に発生した。これは、電源線
及びアース線の数が少ないため、電源の供給が追いつか
なくなっていることによるものと推測される。これに対
して、第1、第2、第3実施形態の多層プリント配線
板、比較例1、3は安定した動作を提供できた。但し、
比較例1、3の多層プリント配線板は、全てのスルーホ
ールをレーザで形成するため、第1〜第3実施形態の多
層プリント配線板に対して、製造コストが非常に高くな
っているし、スルーホールの断線する確率が高くなる。
明の第1実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程
図である。
明の第1実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程
図である。
明の第1実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程
図である。
実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図であ
る。
実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図であ
る。
に係る多層プリント配線板の製造工程図である。
板の断面図である。
板の断面図である。
す説明図であり、図9(B)は、コア基板の平面図であ
る。
である。
本発明の第2実施形態に係る多層プリント配線板の製造
工程図である。
本発明の第2実施形態に係る多層プリント配線板の製造
工程図である。
第2実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図で
ある。
第2実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図で
ある。
第2実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図で
ある。
第2実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程図で
ある。
線板の断面図である。
線板のコア基板の断面図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 上下面を接続するスルーホールを形成し
たコア基板に層間樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積層
してなる多層プリント配線板において前記コア基板に径
の異なるスルーホールを配設したことを特徴とする多層
プリント配線板。 - 【請求項2】 上下面を接続するスルーホールを形成し
たコア基板に層間樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積層
してなる多層プリント配線板において前記コア基板の中
央部に小径のスルーホールを配設し、外周部に大径のス
ルーホールを配設したことを特徴とする多層プリント配
線板。 - 【請求項3】 前記小径のスルーホールに、主として電
源線及び接地線を配設し、前記大径のスルーホールに、
主として信号線を配設したことを特徴とする請求項2の
多層プリント配線板。 - 【請求項4】 少なくとも以下の(A)〜(B)の工程
を備えることを特徴とする多層プリント配線板の製造方
法: (A)コア基板にスルーホールとなる小径の通孔を形成
する工程と、(B)前記コア基板に大径のスルーホール
となる通孔を形成する工程。 - 【請求項5】 少なくとも以下の(A)〜(B)の工程
を備えることを特徴とする多層プリント配線板の製造方
法: (A)コア基板の中央部にレーザを照射し、又はドリル
によりスルーホールとなる小径の通孔を形成する工程
と、(B)前記コア基板の外周部にレーザを照射し、又
はドリルにより大径のスルーホールとなる通孔を形成す
る工程。 - 【請求項6】 前記小径のスルーホールに、主として電
源線及び接地線を配設し、前記大径のスルーホールに、
主として信号線を配設したことを特徴とする請求項5の
多層プリント配線板の製造方法。
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