JP2001244636A - プリント配線板 - Google Patents
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- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
Abstract
クを防止できるプリント配線板を提案する。 【解決手段】 外層スルーホール36内及び内層スルー
ホール62内に充填する樹脂充填剤の中に、粒子状物質
を含有させる。これにより、樹脂充填剤の熱膨張率と樹
脂製の基板30及び層間樹脂絶縁層44、144の熱膨
張率とを整合させることができ、ヒートサイクルによ
る、外層スルーホール36内及び内層スルーホール62
内でのクラックの発生を防ぐことが可能となる。
Description
介して表裏が電気的接続をされたプリント配線板に関
し、特に、樹脂絶縁層と導体回路層とを交互にビルドア
ップしてなる多層プリント配線板から成り、ICチップ
などの電子部品を載置するパッケージ基板に好適に用い
得るプリント配線板に関するものである。
板の材料は、低誘電率、低誘電正接であることが求めら
れるようになってきている。そのためプリント配線板の
材料は、セラミックから樹脂へとその主流が移りつつあ
る。
層プリント配線板は、コア基板に配線層と層間樹脂絶縁
層とを交互に積層することにより構成され、コア基板に
形成されるスルーホールにより、上層側と下層側との接
続を取る。コア基板は、1mm程度の厚みを有し、層間樹
脂絶縁層は数十μmの厚みに形成される。
基板は、信号線での定在波や反射の低減が求められてい
る。このため、樹脂製の多層プリント配線板において
も、セラミックの積層パッケージ基板と同様に、層間の
配線をマイクロストリップライン構造及びストリップラ
イン構造にして、配線のインピーダンスなどの電気特性
を整合させることにより対応していた。
1を参照して説明する。図21(A)は、同一の層間樹
脂絶縁層上に形成された信号線(Sig)と接地線(GND)
と信号線(Sig)とを示し、図21(B)は、図21
(A)中のB−B断面を示している。ここで、信号線
(Sig)と信号線(Sig)との間に接地線(GND)を配す
ることで、ストリップライン構造とし、配線のインピー
ダンスなどの電気特性を整合させてある。同様に、図2
1(C)は、3層の層間樹脂絶縁層上に配設された信号
線(Sig)と接地線(GND)と信号線(Sig)とを示し、
図21(D)は、図21(C)中のD−D断面を示して
いる。ここで、信号線(Sig)と信号線(Sig)との間に
接地線(GND)を配することで、ストリップライン構造
とし、配線のインピーダンスなどの電気特性を整合させ
てある。
たような配線の取り回しを工夫するだけでは、高周波に
対応できなくなった。この原因を本発明者が検討したと
ころ、厚さ1mmのコア基板を貫通するスルーホールで、
図21を参照して上述したストリップライン構造を取る
ことができないため、定在波や反射が発生し、動作が不
安定になり易いことが判明した。そのため、発明者は、
図22に示すように、外層スルーホール136及び該外
層スルーホール136内に形成された内層スルーホール
162とからなるようにスルーホール166を同軸で形
成することで、インピーダンスなどの電気特性を整合さ
せて、定在波や反射の発生を防ぐことを案出した。
ト配線板においては、同軸スルーホール166に充填す
る樹脂充填材139の熱膨張率と樹脂製の基板30及び
層間樹脂絶縁層44、144の熱膨張率とが相違するた
め、ヒートサイクルによる熱収縮の際に応力が加わり同
軸スルーホール166内にクラックCLが発生した。
なされたものであり、その目的とするところは、同軸構
造のスルーホールでクラックや剥がれが発生しないプリ
ント配線板を提案することにある。
ために、請求項1の発明では、スルーホールを介して表
裏が電気的接続をされたプリント配線板において、前記
スルーホールは、前記基板の通孔の壁面に形成した外層
スルーホールと、前記外層スルーホール内に外層樹脂充
填材を介在させて形成した内層スルーホールと、前記内
層スルーホール内に充填した内層樹脂充填材とから成
り、前記外層樹脂充填材及び内層樹脂充填材は、粒子状
物質を含むことを技術的特徴とする。
て表裏が電気的接続をされたプリント配線板において、
前記スルーホールは、前記基板の通孔の壁面に形成した
外層スルーホールと、前記外層スルーホール内に外層樹
脂充填材を介在させて形成した内層スルーホールとから
成り、前記外層樹脂充填材は、粒子状物質を含むことを
技術的特徴とする。
は、外層スルーホール内及び内層スルーホール内に充填
する樹脂充填材の中に、粒子状物質を含有させている。
これにより、樹脂充填材の熱膨張率と樹脂製の基板及び
層間樹脂絶縁層の熱膨張率とを整合させることができ
る。よって、ヒートサイクルによる、外層スルーホール
内及び内層スルーホール内でのクラックや剥がれの発生
を防ぐことが可能となる。
2において、前記粒子状物質は、無機粒子、有機樹脂粒
子の中から選ばれるいずれか少なくとも1種類以上から
なることを技術的特徴とする。無機としては、シリカ、
アルミナ、ムライト、ドロマイトがある。有機として
は、熱硬化性樹脂を硬化して球状、砕さい状にさせたも
のをいう。大きさは、0.1〜10μmが望ましい。そ
れ未満ではクラックを誘発しやすい。10μmを越える
と、剥がれを引き起こしてしまう。
と内層スルーホール内とに充填する樹脂充填材に含有さ
せる粒子状物質を無機粒子、有機樹脂粒子の中から選ば
れるいずれか少なくとも1種類以上としている。その理
由として、樹脂との線膨張係数や融点などが調整しやす
く、樹脂との混合した際も分散凝集が起こりにくいから
である。
体回路を形成した多層プリント配線板の製造工程につい
て説明する。コア基板としては、ガラスエポキシ基板、
ポリイミド基板、BT(ビスマレイミド−トリアジン)
樹脂基板等の樹脂絶縁基板、セラミック基板、金属基板
等を用いることができる。ドリル、あるいは炭酸レーザ
等のレーザによってコア基板にスルーホール用貫通孔を
形成させる。コア基板の厚みは、0.4〜1.2mmで
あるのが望ましい。特に、0.6〜1.0mmであること
が望ましい。その理由は、コア基板として強度があり、
スルーホールも加工し易いからである。ただし、樹脂絶
縁基板は、融点が300℃以下であるため、350℃以
上の温度では、溶解、炭化してしまう。
用スルーホール用貫通孔と同軸スルーホールの外層スル
ーホール用貫通孔の2種類が形成される。同軸スルーホ
ールは、外層スルーホールと内層スルーホールから成
る。なお、導通用スルーホール用貫通孔の開口径は、5
0〜400μmで形成される。50μm未満では、導体
層を形成することが困難になり、400μmを越える
と、実用的でなくなる。
ホール内に、有機樹脂フィラー及び無機フィラーのいず
れか少なくとも1種を含有した樹脂充填材を充填させ
る。場合によっては、導通用スルーホール及び外層スル
ーホール内に、粗化層を設ける。粗化層は、酸化−還元
処理、無電解めっき、エッチング処理によって形成され
る。具体例を述べると、酸化−還元処理としては、酸化
浴としてNaOH(10g/L)、NaClO2 (40g/L)、N
a3PO4(6g/L)、還元浴として、NaOH(10g/
L)、NaBH4 (6g/L)を用いて行う。また、無電
解銅めっきでは、Cu−Ni−Pからなる合金で形成す
る。エッチング処理としては、第二銅錯体と有機酸塩か
らなるエッチング液が用いられる。
せることにより、導通用スルーホール内に樹脂絶縁層
を、外層スルーホール内に外層樹脂充填材を形成する。
その後、場合によっては、コア基板の平滑性を出すため
に、バフ、ベルトサンダー、ジェットスクラブなどの物
理的研磨、あるいは酸や酸化剤などによって、スルーホ
ールからはみ出した部分を化学的エッチングによって除
去してもよい。
を施す。導体回路には粗化層を形成させてもよい。層間
樹脂絶縁層としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、熱
硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体あるいは、それらに
感光性を有する基を置換した樹脂でもよい。具体例とし
て、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、
フェノキシ樹脂等のプリント配線板に使用されている樹
脂がある。また、高周波領域において低誘電率である樹
脂を用いてもよい。特に、1GHzにおける誘電率が
3.0以下の樹脂であるポリオレフィン系樹脂、ポリフ
ェニレン系樹脂、フッ素樹脂などを用いるのがよい。層
間樹脂絶縁層の形成には、塗布、あるいはBステージ状
のフィルムを加熱、加圧、もしくは加熱加圧によって貼
り付けるのがよい。
絶縁層(下層)にバイアホールとなる開口を形成する。
そして、外層スルーホール内に、ドリルおよびレーザで
層間樹脂絶縁層(下層)を介して、外層樹脂充填材内に
内層スルーホール用貫通孔を設ける。バイアホールとな
る開口および内層スルーホール用貫通孔をレーザで形成
する場合は、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、UVレ
ーザ、YAGレーザ等を用いることができる。その後、
デスミアなどの化学エッチング処理やプラズマ、コロナ
処理などのドライエッチング処理を行い、内層スルーホ
ール用貫通孔の内壁にある樹脂のスミアを除去し、樹脂
の残さを取り去ることによって金属層の形成を助長させ
る。
ホールとなる開口内および内層スルーホール用貫通孔の
内壁にCu、Ni、P、Pd、Co、W、Au、Agが
少なくとも1種以上である金属層を1層以上設ける。そ
の厚みは、0.1〜2μmで形成されるのが望ましい。
金属層は、めっき、スパッタあるいは、スパッタで形成
させた上にめっきを形成させた2層構成でもよい。層間
樹脂絶縁層(下層)の表層には粗化面を設けてもよい。
酸や酸化剤などによって層間樹脂絶縁層(下層)の表層
を化学的エッチングにより粗化面を設ける。酸として
は、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸などが、また酸化剤とし
ては、クロム酸、クロム酸塩、過マンガン酸塩などが、
粗化面を形成させるのによい。その上に、前述の金属層
を形成させる。そして、無電解めっきを行い、無電解め
っき膜を金属層上に形成する。
となる開口内および内層スルーホール用貫通孔に無電解
めっきを施した基板に、感光性樹脂フィルム(ドライフ
ィルム)をラミネ−トする。そして、この感光性樹脂フ
ィルム上に、めっきレジストパタ−ンが描画されたフォ
トマスク(ガラス基板がよい)を密着させて載置し、露
光し、現像処理する。それにより、めっきレジストパタ
−ンを配設した非導体部分を形成することができる。
めっきを施し、無電解めっきの導体部分上とバイアホ−
ルとなる開口、内層スルーホール用貫通孔に電解めっき
膜を設ける。電解めっきとしては、電解銅めっきを用い
ることが望ましく、その厚みは、5〜20μmがよい。
アルカリ水溶液などで除去する。その後、さらに、硫酸
と過酸化水素の混合液や過硫酸ナトリウム、過硫酸アン
モニウム、塩化第二鉄、塩化第二銅等のエッチング液に
て非導体回路部分の金属層と無電解めっき膜を除去す
る。これにより層間樹脂絶縁層(下層)上に、無電解め
っき膜と電解めっき膜の2層からなる導体回路とバイア
ホ−ルを得る。また内層スルーホール用貫通孔内には、
金属層、無電解めっき膜、電解めっき膜の3層からなる
内層スルーホールを得る。バイアホールは、平坦なフィ
ールドビアを形成させてもよい。
ールと同様に、有機樹脂フィラー及び無機フィラーのい
ずれか少なくとも1種を含有した樹脂充填材を充填させ
て、内層樹脂充填材を形成する。充填には、前述のよう
な方法で充填させてもよいが、さらに上層をフィルムか
らなる層間樹脂絶縁層(上層)を形成させる際、層間樹
脂絶縁層(上層)と樹脂充填材を同時に形成させてもよ
い。
層上に無電解めっきを施した基板に、更に、電解めっき
膜、無電解めっき膜、あるいは、それらの複合体めっき
膜を積層させる。そのめっき膜を積層した基板に樹脂充
填材を充填させる。その際、硬化あるいは半硬化してか
ら研磨を行って、めっき膜層と樹脂充填材層とを平坦に
させてもよい。エッチングレジストを形成して、配線が
描画されたマスクを載置して露光、現像を経て、レジス
トの配線層を形成させて、硫酸−過酸化水素水、塩化第
二鉄や塩化第二銅、有機塩酸−第二銅錯体からなるエッ
チング液を用いて、めっき膜層を除去してレジストを剥
離させることによって行ってもよい。エッチング液とし
ては、上記以外にもプリント配線板の製造で使用される
ものは全て用いることができる。
とによって、形成する配線を分割させることも可能であ
る。これにより、更に、多くの配線をコア基板に通すこ
とができ、高密度化を達成できる。
導体回路とバイアホールを形成させることにより、多層
プリント配線板が得られる。そして、表層にはソルダー
レジスト層を形成する。ソルダーレジスト層の形成に
は、塗布あるいはフィルムを加熱、加圧、あるいは加熱
加圧によって貼り付けるのがよい。ソルダーレジスト層
は、フォトおよびレーザにより半田パッドを設けて、半
田パッドから露出した部分に、Ni/Au、Ni/Pd
/Auなどの耐食金属層を形成させる。レーザで半田パ
ッドを形成する場合は、炭酸ガスレーザ、エキシマレー
ザ、UVレーザ、YAGレーザ等が用いることができ
る。ICチップ接続の半田バンプが形成させる半田パッ
ドは、開口径100〜200μmで開口させて、外部端
子接続のためBGA/PGAを配設させる半田パッド部
分は開口径300〜650μmで開口させる。
図を参照して説明する。先ず、本発明の第1実施形態に
係るパッケージ基板として用いられるプリント配線板の
構成について、図7及び図8を参照にして説明する。図
7は、本発明の第1実施形態に係るパッケージ基板10
の断面図を示している。図8は、図7中のスルーホール
の構成を拡大して示す説明図である。
面及び裏面にビルドアップ配線層80A、80Bが形成
されている。ビルドアップ配線層80A、80Bは、導
体回路58及びバイアホール60の形成された層間樹脂
絶縁層44と、導体回路158及びバイアホール160
の形成された層間樹脂絶縁層144とからなる。ビルド
アップ配線層80Aとビルドアップ配線層80Bとは、
コア基板30に形成された信号線として用いられる同軸
スルーホール66と、主としてアース線・電源線として
用いられる導通用スルーホール34とを介して接続され
ている。層間樹脂絶縁層144の上にはソルダーレジス
ト層70が形成されており、ソルダーレジスト70の開
口部71を介して、導体回路158及びバイアホール1
60に半田バンプ76U、76Dが形成されている。上
面の半田バンプ76Uは、ICチップ90のパッド92
に接続されている。一方、下面の半田バンプ76Dは、
ドータボード94のパッド96に接続されている。
は、外層スルーホール36及び内層スルーホール62か
ら成る。外層スルーホール36及び内層スルーホール6
2は、それぞれビルドアップ配線層80Aとビルドアッ
プ配線層80Bとを接続している。外層スルーホール3
6は、コア基板30の貫通孔33の壁面に金属膜38が
形成されて成る。そして、外層スルーホール36の内側
には、外層樹脂充填材42が充填されている。外層樹脂
充填材42の内側には、内層スルーホール62が形成さ
れている。
電解めっき膜52、電解めっき膜56の3層からなる。
あるいは、各2層で形成されてもよい。また、内層スル
ーホール62の内側には、内層樹脂充填材64が充填さ
れている。信号線として用いられるスルーホール66を
外層スルーホール36と内層スルーホール62とを同軸
構造とすることにより、スルーホール66内での定在波
や反射の発生を防ぐことが可能となる。
の外層樹脂充填材42及び内層スルーホール62内の内
層樹脂充填材64の中に、粒子状物質を含有させてあ
る。これにより、外層樹脂充填材及び内層樹脂充填材の
熱膨張率と樹脂製の基板30及び層間樹脂絶縁層44、
144の熱膨張率とを整合させることができる。よっ
て、ヒートサイクルによる外層スルーホール36内及び
内層スルーホール62内でのクラックの発生を防ぐこと
が可能となる。なお、外層樹脂充填材及び内層樹脂充填
材に含有させる粒子状物質は、無機フィラー、有機樹脂
フィラーの中から選ばれるいずれか少なくとも1種類以
上がよい。その理由として、樹脂との線膨張係数や融点
などが調整しやすく、樹脂との混合した際も分散凝集が
起こり難いからである。
ージ基板10の製造方法について説明する。ここでは、
先ず、該パッケージ基板の製造方法に用いるA.樹脂充
填材の組成について説明する。
(油化シェル製、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 1.6μmのSiO2 球状粒子(アドマテック製、CRS
1101−CE、ここで、最大粒子の大きさは後述する内層銅
パターンの厚み(15μm)以下とする) 170重量部、レ
ベリング剤(サンノプコ製、ペレノールS4)1.5 重量
部を攪拌混合することにより、その混合物の粘度を23±
1℃で45,000〜49,000cps に調整して得た。 〔硬化剤組成物〕イミダゾール硬化剤(四国化成製、
2E4MZ-CN)6.5 重量部。
板10の製造方法について図1〜図7を参照にして説明
する。
(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12μmの銅箔31がラミネートされている銅
張積層板30Aを出発材料とする(図1(A))。ま
ず、この銅張積層板30Aをドリルで削孔し、直径35
0μmの導通用スルーホール貫通孔32と直径350μ
mの外層スルーホール用貫通孔33を形成する(図1
(B))。
処理を施し、導通用スルーホール34及び外層スルーホ
ール36を形成する(図1(C))。さらに、銅箔31
を常法に従いパターン上にエッチングすることにより、
基板30の両面に内層銅パターン(金属膜)38を形成
する(図1(D))。
び導通用スルーホール34、外層スルーホール36を形
成した基板30を水洗いし、乾燥させる。その後、酸化
浴(黒化浴)として、NaOH(10g/l),NaClO2 (4
0g/l),Na3PO4(6g/l)、還元浴として、NaO
H(10g/l),NaBH4 (6g/l)を用いた酸化−
還元処理により、内層銅パターン(金属膜)38および
導通用スルーホール34、外層スルーホール36の表面
に粗化層34α、36α、38αを設ける。実施形態中
では粗化層を設けたが、樹脂の密着が確保できれば粗化
層を設ける必要はない(図1(E))。
ルーホール36に、上記Aで調整した樹脂充填材39を
印刷で充填させる(図2(A))。樹脂充填材39の中
には、有機樹脂フィラー、無機フィラーの中から選ばれ
るいずれか少なくとも1種類以上の粒子状物質が含有さ
れている。樹脂充填材39の粘度は、30〜50Pa.
Sが好ましい。また、樹脂充填材39に含有する粒子状
物質は、0.1〜20vol%の割合で配合させるとよ
い。これにより、樹脂充填材39の熱膨張率と樹脂製の
基板30の熱膨張率とを整合させることができる。よっ
て、ヒートサイクルによる、外層スルーホール36内で
のクラックの発生を防ぐことが可能となる。
の片面をベルト研磨紙(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(内層銅パター
ン)38の表面や導通用スルーホール34、外層スルー
ホール36のランド34a、36a表面に樹脂充填材3
9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う。この
ような一連の工程を基板の他方の面についても同様に行
う。そして、充填した樹脂充填材39を加熱硬化させ
て、導通用スルーホール34内に樹脂絶縁層40を、外
層スルーホール36内に外層樹脂充填材42を形成する
(図2(B))。
板30の両面に、上記(3)と同様に一旦平坦化された
下層導体回路38の表面と導通用スルーホール34及び
外層スルーホール36のランド34a、36a表面とを
酸化−還元処理を施すことにより、下層導体回路38の
表面及びランド34a、36a表面に粗化面34β、3
6β、38βを形成する(図2(C))。
両面に、厚さ50μmの熱硬化型ポリオレフィン系樹脂
シートを温度50〜150℃まで昇温しながら圧力5k
g/cm2で真空圧着ラミネートし、ポリオレフィン系
樹脂からなる層間樹脂絶縁層44を設ける(図2
(D))。層間樹脂絶縁層としては、熱硬化性樹脂、熱
可塑性樹脂からなる樹脂あるいは、それらに感光性を有
する基を置換した樹脂でもよい。具体例として、エポキ
シ樹脂、ポリフェノール樹脂、ポリイミド樹脂等のプリ
ント配線板に使用されている樹脂がある。また、高周波
領域において低誘電率である樹脂を用いてもよい。樹脂
の真空圧着時の真空度は、10mmHgである。
ホールとなる開口46を形成する(図3(A))。ここ
では、炭酸(CO2)ガスレーザにて、ビーム径5m
m、パルス幅15μ秒、マスクの穴径0.8mm、1シ
ョットの条件で、ポリオレフィン系樹脂あるいはエポキ
シ系樹脂からなる層間樹脂絶縁層44に直径80μmの
バイアホール用開口を設ける。
ルーホール用貫通孔48をドリル又はレーザ等によって
形成する(図3(B))。レーザの場合、炭酸(C
O2)ガスレーザにて、ビーム径5mm、シングルモー
ド、パルス幅60μ秒で、コア基板30の外層スルーホ
ール36の外層樹脂充填材42及び層間樹脂絶縁層44
を貫通する内層スルーホール用貫通孔48を形成する。
必要に応じて、内層スルーホール用貫通孔48内のスミ
アを過マンガン酸などのウェットプロセスあるいはプラ
ズマ、コロナ処理などのドライエッチング処理で除去す
る。また、内層スルーホール用貫通孔48の径は、50
〜200μmで形成されるのがよい。
となる開口46を設けた基板30にプラズマ処理を行
い、層間樹脂絶縁層44の表層を粗化し、粗化層44α
を形成する(図3(C))。この際、不活性ガスとして
アルゴンガスを使用し、電力200W、ガス圧0.6P
a、温度70℃の条件で(プラズマ装置日本真空技術株
式会社製 SV−4540)、2分間プラズマ処理を実
施する。
内層スルーホール用貫通孔48にスパッタリングでCu
(Ni、P、Pd、Co、W)の合金をターゲットした
金属層50を形成する(図3(D))。形成条件とし
て、気圧0.6Pa、温度80℃、電力200W、時間
5分(プラズマ装置日本真空技術株式会社製 SV−4
540)で実施する。これにより、層間樹脂絶縁層44
の表層と内層スルーホール用貫通孔48に合金層を形成
させることができる。このときの金属層50の厚みは、
0.2μmである。金属層50の厚みとしては、0.1
〜2μmがよい。スパッタ以外にも、蒸着、スパッタを
行わないでめっき層を形成させてもよい。あるいは、そ
れらの複合体でもよい。
ディショニングし、アルカリ触媒液中で触媒付与を5分
間行う。基板30を活性化処理し、ロッシェル塩タイプ
の化学銅めっき浴で厚さ0.5μmの無電解めっき膜5
2を付ける(図4(A))。 化学銅メッキのメッキ条件: CuSO4 ・5H2O 10g/l HCHO 8g/l NaOH 5g/l ロッシェル塩 45g/l 添加剤 30ml/l 温度 30℃ メッキ時間 18分
感光性フィルム(ドライフィルム)を貼り付けて、マス
クを載置して、100 mJ/cm2 で露光、0.8 %炭酸ナト
リウムで現像処理し、厚さ20μmのめっきレジスト5
4を設ける(図4(B))。
ジスト54の非形成部に下記条件で電解めっきを施し、
電解めっき膜56を形成する(図4(C))。電解めっ
き膜56の厚みとしては、5〜20μmがよい。 電解めっきのめっき条件 CuSO4 ・5H2O 140g/l H2SO4 120g/l Cl- 50mg/l 添加剤 300mg/l スルホン酸アミン 100mg/l 温度 25℃ 電流密度 0,8A/dm2 メッキ時間 30分 膜厚 18μm
aOH水溶液中でめっきレジスト54を剥離除去する。
その後、硫酸―過酸化水素水溶液を用い、エッチングに
より、レジスト54下の金属層50及び無電解めっき膜
52を除去して、層間樹脂絶縁層44上に導体回路58
(バイアホール60を含む)を形成し、外層スルーホー
ル36内に内層スルーホール62を形成し、導体回路5
8、バイアホール60、外層スルーホール36表面に粗
化処理を施す(図4(D))。
と同様に、内層スルーホール62内にも上記Aで調製し
た樹脂充填材を充填し、加熱硬化させて、内層樹脂充填
材64を形成する。これにより、外層スルーホール36
及び内層スルーホール62から成る同軸スルーホール6
6を形成することができる(図5(A))。信号線とし
て用いられるスルーホール66を外層スルーホール36
と内層スルーホール62とを同軸構造とすることによ
り、スルーホール66内での定在波や反射の発生を防ぐ
ことが可能となる。内層スルーホール62に充填する樹
脂充填材の粘度は、30〜50Pa.Sで、外層スルー
ホール36に充填するときより、粘度を低くさせて充填
性を上げておくのが好ましい。なお、樹脂充填材を内層
スルーホールへ充填する際に、上述のような方法で充填
させる代わりに、後述するように層間絶縁樹脂層144
を形成させる際、層間樹脂絶縁層と内層樹脂充填材64
を同時に形成さることもできる。
には、有機樹脂フィラー、無機フィラーの中から選ばれ
るいずれか少なくとも1種類以上の粒子状物質が0.1
〜20vol%の割合で含有されている。このため、樹
脂充填材39の熱膨張率と層間樹脂絶縁層44、144
の熱膨張率とを整合させることができる。よって、ヒー
トサイクルによる、内層スルーホール62内でのクラッ
クの発生を防ぐことが可能となる。
44を形成し、前述(8)〜(14)の工程を経て、導
体回路158(スルーホール160を含む)を形成し、
6層からなるパッケージ基板を得る(図5(B))。
量%のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬
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)を 46.67g、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(油化シェル製、エピコート1001)15.0g、イミダ
ゾール硬化剤(四国化成製、商品名:2E4MZ−C
N)16g、感光性モノマーである多価アクリルモノマー
(日本化薬製、R604 )3g、同じく多価アクリルモノ
マー(共栄社化学製、DPE6A ) 1.5g、に分散系消泡剤
(サンノプコ社製、S−65)0.71gを混合し、さらにこ
の混合物に対して光開始剤としてのベンゾフェノン(関
東化学製)を2g、光増感剤としてのミヒラーケトン
(関東化学製)を 0.2g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を得る。なお、粘
度測定は、B型粘度計(東京計器、 DVL-B型)で 60rpm
の場合はローターNo.4、6rpm の場合はローターNo.3に
よる。
ジ基板の両面に、上記ソルダーレジスト組成物を20μm
の厚さで塗布する。次いで、70℃で20分間、70℃で30分
間の乾燥処理を行った後、円パターン(マスクパター
ン)が描画された厚さ5mmのフォトマスクフィルムを密
着させて載置し、1000mJ/cm2 の紫外線で露光し、DM
TG現像処理する。そしてさらに、80℃で1時間、 100℃
で1時間、 120℃で1時間、 150℃で3時間の条件で加
熱処理し、半田パッド部分(バイアホールとそのランド
部分を含む)に開口部71U、71Dを有するソルダー
レジスト層70(厚み20μm)を形成する(図5
(C))。ICチップ接続の半田バンプを形成させる半
田パッドは、開口径100〜170μmで開口させるの
がよい。また外部端子接続のためBGA/PGAを配設
させる半田パッドは開口径300〜650μmで開口さ
せるのがよい。
−1mol/l、次亜リン酸ナトリウム2.8 ×10−1m
ol/l、クエン酸ナトリウム1.6 ×10−1mol/
l、からなるpH=4.5の無電解ニッケルめっき液
に、20分間浸漬して、開口部71U、71Dに厚さ5μ
mのニッケルめっき層72を形成する。その後、表層に
は、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からなる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を形成する(図5
(D))。
の開口部71U、71Dに、低融点金属として半田ペー
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(半田体)76U、76Dを形成し、パッケー
ジ基板10を完成する(図6参照)。
76Uに、ICチップ90のパッド92が対応するよう
に載置し、リフローを行いICチップ90を搭載する。
このICチップ90を搭載したパッケージ基板10を、
ドータボード94側のバンプ96に対応するように載置
してリフローを行い、ドータボード94へ取り付ける
(図7参照)。これにより、BGAが配設されている、
配線を高密度化し、電気特性に優れ、なおかつスルーホ
ールでクラックが発生しないパッケージ基板を得ること
が可能となる。
板10の製造方法について、BGAを配設した場合を例
示したが、図9に示すようにPGAを配設してもよい。
PGAを配設した場合も(1)〜(19)までの工程は
同様である。それ以降の工程について説明する。まず、
基板の下面側(ドータボード、マザーボードとの接続
面)となる開口部71D内に導電性接着剤78として半
田ペーストを印刷する。次に、導電性接続ピン90を適
当なピン保持装置に取り付けて支持し、導電性接続ピン
90の固定部92を開口部71D内の導電性接着剤78
に当接させる。そしてリフローを行い、導電性接続ピン
90を導電性接着剤78に固定する。また、導電性接続
ピン90の取り付け方法としては、導電性接着剤78を
ボール状等に形成したものを開口部71D内に入れる、
あるいは、固定部92に導電性接着剤78を接合させて
導電性接続ピン90を取り付け、その後にリフローさせ
てもよい。なお、上面の開口部71Uには、半田バンプ
76を設ける。これにより、PGAが配設されている配
線を高密度化し、電気特性に優れ、なおかつスルーホー
ルでクラックが発生しないパッケージ基板を得ることが
できる。
ント配線板の構成を図11に示し、図12中に図11中
のスルーホールを拡大して示す。第2実施形態のプリン
ト配線板は、第1実施形態とほぼ同様である。但し、第
2実施形態では、内層スルーホール62の真上に蓋めっ
き部94を形成し、蓋めっき部94を介して内層スルー
ホール62と上層の導体回路158とを接続をしてい
る。蓋めっき部94を介在させることで、内層スルーホ
ール62と上層の導体回路158との接続性が向上す
る。なお、蓋めっき部94を配設した場合も(1)〜
(15)までの製造工程は第1実施形態と同様である。
それ以降の製造工程を図10を参照して説明する。
解めっき膜68を形成する(図10(A))。
ジスト67を形成した後、電解めっきを施して、電解め
っき膜69を形成する(図10(B))。その後、レジ
スト67を剥離後、レジスト67下の無電解めっき膜6
8をライトエッチングで除くことにより、内層スルーホ
ール62上に無電解めっき膜68及び電解めっき膜69
からなる蓋めっき部94を形成する(図10(C))。
44を形成し、第1実施形態で前述した(8)〜(1
4)の工程を経て、導体回路158(スルーホール16
0を含む)を形成し、6層からなるパッケージ基板を得
る(図10(D))。なお、以後の製造工程は、第1実
施形態の(17)〜(20)と同様である。
ント配線板の構成を図13に示し、図14中に図13中
のスルーホールを拡大して示す。第3実施形態のプリン
ト配線板は、第1実施形態とほぼ同様である。但し、第
1実施形態では、内層スルーホール62内に樹脂充填材
が充填されたが、第3実施形態では、内層スルーホール
62がめっきにより充填されている。
ーホール62内に、樹脂充填材を充填し加熱硬化させて
内層樹脂充填材64を形成することで、内層スルーホー
ル62に発生した応力を内層樹脂充填材64側へ逃がす
ことができる。これに対して、第3実施形態では、内層
スルーホール62を銅めっきで充填するため、小径に構
成可能であると共に、製造コストを低減できる。
であるが、第4実施形態では同軸スルーホール66が2
つに分割され、2つの配線路36A、36B及び62
A、62Bが形成されている(図15及び図15中のス
ルーホールを拡大して示す図16参照)。1つのスルー
ホールに複数の配線路が配設してあるので、スルーホー
ルの数倍の配線路をコア基板に通すことができ、より高
密度のプリント配線板を得ることが可能となる。なお、
図17(A)は図15中のA−A断面、即ち、コア基板
30の表面に配設された同軸スルーホール66の開口部
の平面図である。また、図17(B)は、同軸スルーホ
ール66を斜視図的に示した説明図である。
ント配線板のスルーホールについて図18を参照して説
明する。図17を参照して上述した第4実施形態では同
軸スルーホール66が2つに分割され、2つの配線路3
6A、36B及び62A、62Bが形成されていた。こ
れに対して、第5実施形態では、スルーホール66が、
グランド線として使用される内層スルーホール62C
と、信号線として使用される2分割された外層スルーホ
ール36A、36Bからなる。このグランド線として使
用される内層スルーホール62Cと、信号線として使用
される外層スルーホール36A、36Bとがマイクロス
トリップラインを形成している。
ント配線板の製造工程を図18及び図19を参照して説
明する。 (1)厚さ0.8mm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12μmの銅箔31がラミネートされている銅
張積層板30Aを出発材料とする(図18(A))。ま
ず、この銅張積層板30Aをドリルで削孔し、直径35
0μmの導通用スルーホール貫通孔32と直径350μ
mの外層スルーホール用貫通孔33を形成する(図18
(B))。
処理を施し無電解めっき膜37aを形成する(図18
(C))。 (3)無電解めっき膜37aを介して電流を流し、電解
めっき膜37bを形成し、これにより、導通用スルーホ
ール貫通孔32に導通用スルーホール34を、外層スル
ーホール用貫通孔33に外層スルーホール36を形成す
る(図18(D))。
ーホール36に樹脂充填剤39を充填させる。(図19
(A))。
共理化学社製)を用いたベルトサンダー研磨により、コ
ア基板30の表面に充填剤39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う(図19(B))。
の描画された図示しないマスクを載置して露光、現像を
経て、レジスト層43を形成させる(図19(C))。
塩化第二銅、有機塩酸−第二銅錯体からなるエッチング
液を用いて、レジスト層43の被覆されていないめっき
膜37a、37b、銅箔31を除去する。その後、レジ
スト層43を剥離する(図16(D))。なお、エッチ
ング液としては、上記以外にもプリント配線板の製造で
使用されるものは全て用いることができる。以降の工程
は、図1(C)〜図5を参照して上述した第1実施形態
と同様であるため説明を省略する。
スルーホール66を同軸としたが、スルーホール66の
外層スルーホール36と内層スルーホール66とを別々
の信号線として用いることも可能である。この場合に
は、コア基板の配線密度を高めることができる。同様
に、第4実施形態の配線路36A、36B及び62A、
62Bを別々の信号線として用いることもできる。
貫通孔内にマイクロストリップラインを形成することが
でき、定在波や反射の発生をより低減することができ
る。また、より高度化されたプリント配線板を形成する
ことができる。そのため、GND、Vccなどの配線数
をより多く配設させることが可能となり、信号遅延など
も防止することができる。また、外層スルーホール、内
層スルーホール、絶縁基板において、その熱膨張係数が
調和されているので、界面におけるクラックや剥がれが
なく、スルーホール上に形成される層間絶縁層やソルダ
ーレジスト層なども平坦化されるので、その部分におけ
る剥がれもなくなる。
本発明の第1実施形態に係るパッケージ基板の製造工程
図である。
第1実施形態に係るパッケージ基板の製造工程図であ
る。
第1実施形態に係るパッケージ基板の製造工程図であ
る。
第1実施形態に係るパッケージ基板の製造工程図であ
る。
第1実施形態に係るパッケージ基板の製造工程図であ
る。
断面図である。
ICチップを搭載し、ドータボードに取り付けた状態を
示す断面図である。
明図である。
ジ基板の断面図である。
の第2実施形態に係るパッケージ基板の製造工程図であ
る。
の断面図である。
す説明図である。
の断面図である。
す説明図である。
の断面図である。
す説明図である。
ーホールを示す説明図である。(B)は、同軸スルーホ
ールを斜視図的に示した説明図である。
板のスルーホールを示す説明図である。(B)は、図1
8(A)のスルーホールを斜視図的に示した説明図であ
る。
の第6実施形態に係るプリント配線板の製造工程図であ
る。
の第6実施形態に係るプリント配線板の製造工程図であ
る。
ストリップライン構造の説明図であり、(B)は、図2
1(A)のB−B断面を示す説明図であり、(C)は、
層間に配設された信号線のストリップライン構造の説明
図であり、(D)は、図21(C)のD−D断面を示す
説明図である。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 スルーホールを介して表裏が電気的接続
をされたプリント配線板において、 前記スルーホールは、前記基板の通孔の壁面に形成した
外層スルーホールと、 前記外層スルーホール内に外層樹脂充填材を介在させて
形成した内層スルーホールと、 前記内層スルーホール内に充填した内層樹脂充填材とか
ら成り、 前記外層樹脂充填材及び内層樹脂充填材は、粒子状物質
を含むことを特徴とするプリント配線板。 - 【請求項2】 スルーホールを介して表裏が電気的接続
をされたプリント配線板において、 前記スルーホールは、前記基板の通孔の壁面に形成した
外層スルーホールと、 前記外層スルーホール内に外層樹脂充填材を介在させて
形成した内層スルーホールとから成り、 前記外層樹脂充填材は、粒子状物質を含むことを特徴と
するプリント配線板。 - 【請求項3】 前記粒子状物質は、無機粒子、有機樹脂
粒子の中から選ばれるいずれか少なくとも1種類以上か
らなることを特徴とする請求項1又は2に記載のプリン
ト配線板。
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