JP2002043751A

JP2002043751A - 多層プリント配線板

Info

Publication number: JP2002043751A
Application number: JP2000221004A
Authority: JP
Inventors: Taro Nagasaka; 太郎長坂
Original assignee: Toshiba Chemical Corp
Current assignee: Kyocera Chemical Corp
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】スルーホール、ビアホールなどの層間接続部
どうしの電気的接続の信頼性の高い多層プリント配線板
を提供する。【解決手段】層間接続のための各ビアホールのうち、
ベース基板の表裏を電気的に接続するスルーホール（第
１のビアホール）への充填材としてはんだ合金を使用す
る。この構成によれば、第１のビアホールに充填された
はんだ合金がその上の導体層と一体化するため、プレッ
シャークッカーテストなどの過酷な高温多湿な条件下で
も界面での剥離が発生しにくくなる。その結果、その導
体層の上に直接、別の層間接続のための第２のビアホー
ルを信頼性良く接続できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層プリント配線
板に関し、特にスルーホール、ビアホールといった層間
接続部どうしの電気的接続の信頼性確保において有効な
多層プリント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型高密度化に伴い、
ビルドアップ基板では、その配線密度を向上させるため
に、べース基板の貫通したスルーホール（以下、インナ
ービアと呼ぶ。）の直上に非貫通のビアホール（以下、
ブラインドビアと呼ぶ。）を形成したり、ブラインドビ
ア上に部品搭載用のパッドを設ける方法が採られる場合
がある。この場合、インナービア、ブラインドビアとも
にビアホールの上面に平滑な導体層を形成することが必
要となるので、一般的には銅めっきでビアの接続を確保
した後に、そのビアホール内を樹脂などで充填する方法
が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の技術
では、インナービアやブラインドビアに充填する材料が
硬化収縮の大きい樹脂を含むものであり、導体層との密
着不良が発生したり、印刷により供給されるため、エア
の巻き込み等によってピンホールや中空のボイドが発生
してしまうという問題があった。また、最近では、その
インナービアやブラインドビアをめっきにより充填する
方法も提案されているが、めっき析出不良などによる導
通不良が未だ解決されていない。

【０００４】本発明は、このような課題を解決するため
のもので、ビアホールどうしの電気的接続の信頼性が高
い多層プリント配線板を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】発明者らは、上記目的の
実現に向け鋭意研究した結果、下記内容を要旨構成とす
る本発明に至った。

【０００６】すなわち、本発明は、べ一ス基板と、この
ベース基板上に絶縁層と交互に積層された複数の導体層
と、複数の前記導体層どうしを電気的に接続する複数の
ビアホールとを有する多層プリント配線板において、前
記複数のビアホールのうち少なくとも一部の前記ビアホ
ールに、はんだ合金が充填されてなることを特徴とす
る。なお、上記ビアホールの充填材であるはんだ合金は
ぺ一スト状態でビアホール内に供給された後、加熱溶融
されたものである。

【０００７】また、本発明は、べ一ス基板と、このベー
ス基板上に絶縁層と交互に積層された複数の導体層と、
複数の前記導体層どうしを電気的に接続する複数のビア
ホールとを有する多層プリント配線板において、前記複
数のビアホールのうち少なくとも前記ベース基板の表裏
を接続するビアホールに、はんだ合金が充填されてなる
ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の多層プリント配線板は、前
記ベース基板の表裏を接続するビアホールを第１のビア
ホールとして、この第１のビアホールの上に導体層を介
して別の層間接続のための第２のビアホールを接続して
なるものである。そして、前記の第２のビアホールの充
填材にもはんだ合金が用いられてもよい。この場合、第
１のビアホールのはんだ合金の融点は第２のビアホール
のはんだ合金の融点より高いことが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明にかかる多層プリント配線
板においては、層間接続のための各ビアホールのうち、
少なくとも、ベース基板の表裏を電気的に接続するスル
ーホール（第１のビアホール）への充填材として、はん
だ合金が使用されている。この構成によれば、第１のビ
アホールのはんだ合金が加熱溶融によって、その上の導
体層と一体化するため、プレッシャークッカーテストな
どの過酷な高温多湿な条件下でも界面での剥離が発生し
にくくなる。その結果、その導体層の上に直接、別の層
間接続のためのビアホール（第２のビアホール）を信頼
性良く接続できるようになり、デッドスペースを少なく
することが可能になる。しかも、第１のビアホールに接
続確保のためのパッドを設ける必要がなくなるので、第
１のビアホールのピッチを小さくすることができる。し
たがって、高温多湿な条件下での、第１のビアホールと
第２のビアホールとの接続信頼性を低下させることな
く、多層プリント配線板における配線、ビアホールの高
密度化を容易に実現できることになる。

【００１０】また、ベース基板の表裏を電気的に接続す
る第１のビアホールのみならず、別の層間接続のための
第２のビアホールへの充填材として、はんだ合金を用い
てもよい。この場合の構成において、多層プリント配線
板はベ一ス基板より順次層間樹脂絶縁層と導体層を交互
に積み重ねて構成されることから、外層側の第２のビア
ホールのはんだ合金の融点が、内層側の第１のビアホー
ルのはんだ合金の融点よりも低いことが好ましい。これ
は、外層側の第２のビアホールのはんだ合金の融点が内
層側の第１のビアホールのはんだ合金の融点よりも高い
と、第２のビアホールに供給されたぺ一スト状はんだ合
金を加熱溶融される際に、第１のビアホールに充填され
ているはんだ合金が再融解し、そのはんだの膨張により
内層導通に不具合が生じることを防止するためである。

【００１１】本発明において、べ一ス基板としては、ガ
ラスエポキシ基板、ポリイミド基板、ビスマレイミドト
リアジン（ＢＴ）基板、フッ素（ポリテトラフルオロエ
チレン）基板、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）基板
などの樹脂基板、あるいはこれら樹脂基板の銅箔付積層
基板、セラミック基板、金属基板などを用いることがで
きる。

【００１２】また本発明において、層間絶縁層として
は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂の複合化合物を用いることができ、樹
脂状、フィルム状、銅箔付樹脂フィルム状、また、ガラ
ス繊維布などに含浸させたシート状などの形態のものが
用いられる。

【００１３】さらに本発明において、はんだ合金には、
錫銀合金、錫銀ビスマス合金、錫銀銅合金、錫銀ビスマ
ス銅合金、錫銀銅インジウム合金、錫亜鉛合金、錫亜鉛
ビスマス合金、錫亜鉛銅合金、錫ビスマス合金、錫鉛合
金、インジウム銀合金、錫銅合金など公知公用のはんだ
合金化合物が融点を考慮して用いられる。

【００１４】次に、本多層プリント配線板を製造する方
法を説明する。

【００１５】（１）べ一ス基板のスルーホール（第１の
ビアホール）作成 1) まず、両面銅箔付き基板にドリルで貫通孔を明け、
貫通孔の壁面および銅箔表面に無電解銅めっきを施しス
ルーホールを形成する。 2) 次に、厚付けのために電解銅めっきを行う。

【００１６】（２）はんだ合金の充填 1) 前記（１）で形成したスルーホール部分にはんだ合
金を充填する。この際、はんだ合金は、ぺ一スト状態で
当該スルーホールに供給される。この場合の供給方法は
印刷法やでディスペンス法が考えられるが、その作業の
簡便さから印刷法が好ましい。具体的には、ぺ一スト状
態のはんだ合金は、スルーホール部分に開口部を設けた
マスクを載置した基板上に、印刷にて塗布することによ
りスルーホールに供給され、その後、加熱溶融される。

【００１７】2) 次に、スルーホールからはみ出たはん
だ合金および基板のめっき表面を研磨により平坦化す
る。研磨は、バフ磨やベルトサンダー研磨が好ましい。

【００１８】（３）導体層の形成 1) 前記（２）で平坦化した基板の表面に電解めっきを
施し、さらにエッチングレジスト膜を形成し、基板表面
露出部分をエッチング除去することにより、はんだ合金
により充填された部分を覆う導体層部分を含む導体回路
を形成する。この場合のエッチング液としては、塩化第
二鉄水溶液、塩化第二銅水溶液や硫酸過酸化水素水溶液
など公知公用のエッチング液を使用することができる。

【００１９】2) エッチングレジストを除去し、完全な
導体層が完成される。 3) さらに、2)の導体層表面の粗化処理を行う。これ
は、層間樹脂絶縁層との密着性の向上などを目的として
いる。この場合の粗化処理としては、黒化処理や硫酸過
酸化水素系の化学処理などの方法がある。

【００２０】（４）層間樹脂絶縁層のビアホール（第２
のビアホール）形成 1) このようにして作製した配線基板上に、層間樹脂絶
縁層を形成する。層間樹脂絶縁層としては、前述のよう
に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは熱硬化性樹
脂と熱可塑性樹脂の複合化合物を用いることができ、樹
脂状、フィルム状、銅箔付フィルム状、また、ガラス繊
維布などに含浸させたシート状などの形態のものが用い
られる。層間樹脂絶縁層は、これらの樹脂を塗布した
り、フィルム状やシート状の樹脂を熱圧着して形成され
る。

【００２１】2) 次に、前述の如く作製した配線基板と
電気的に接続をとるビアホールを形成するために、この
層間樹脂絶縁層に開口部を開ける。この開口部の加工
は、層間樹脂絶縁層が感光性樹脂の場合には、露光、現
像処理を行い、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂からなる場
合は、レーザー光で行う。また、銅箔付樹脂フィルムの
場合には、予め表面の銅箔部分のビアホールを形成する
場所をエッチングにより除去しておき、その後にレーザ
ー光により加工する。このとき使用されるレーザー光と
しては、炭酸ガスレーザー、紫外線レーザーやエキシマ
レーザーなどがある。このようにして孔明けを実施した
場合には、クロム酸塩、過マンガン酸塩などの水溶液か
らなる酸化剤を用いてデスミア処理を行うことが好まし
い。

【００２２】（５）ビアホールヘのはんだ合金の充填 1) 前記（４）で形成したビアホールにはんだ合金を充
填する。この際、はんだ合金はまず、ぺ一スト状態で当
該ビアホールに供給される。この場合の供給方法は印刷
法やディスペンス法が考えられるが、その作業の簡便さ
から印刷法が好ましい。具体的には、ぺ一スト状態のは
んだ合金は、ビアホール部分に開口部を設けたマスクを
載置した基板上に、印刷にて塗布することによりビアホ
ールに供給され、その後、加熱溶融される。

【００２３】2) 次に、ビアホールからはみ出たはんだ
合金および基板の表面を研磨により平坦化する。研磨
は、バフ磨やベルトサンダー研磨が好ましい。

【００２４】（６）導体層の形成 1) 前記（５）で平坦化した基板の表面に銅めっきを施
し、さらにエッチングレジスト膜を形成し、基板表面露
出部分をエッチング除去することにより、はんだ合金に
より充填された部分を覆う導体層部分を含む導体回路を
形成する。この場合のエッチング液としては、塩化第二
鉄水溶液、塩化第二銅水溶液や硫酸過酸化水素水溶液な
ど公知公用のエッチング液を使用することができる。

【００２５】2) エッチングレジストを除去し、完全な
導体層が完成される。 3) さらに、層間絶縁樹脂層を積層する場合には、2)の
導体層表面の粗化処理を行う。これは、層間樹脂絶縁層
との密着性の向上などを目的としている。この場合の粗
化処理としては、黒化処理や硫酸過酸化水素系の化学処
理などの方法がある。（３）〜（６）の工程を繰り返し
て、多層化する。

【００２６】

【実施例】（実施例１） 1) 厚さ０．８ｍｍのガラスエポキシ基板１の両面に１
８μｍの銅箔２がラミネートされた銅箔付積層板を出発
材料とした（図１（ａ）参照）。まず、この銅箔付積層
板にドリルにて貫通孔をあけ、市販の無電解銅めっき液
を用いて、貫通孔の壁面および銅箔表面に無電解銅めっ
きを施し、０.２μｍの無電解めっき膜を基板全面に形
成した。

【００２７】2) さらに、厚付けのために市販の電解銅
めっき液を用いて、電解銅めっきを施し、１５μｍの電
解めっき膜を基板全面に形成し、スルーホール３を完成
させた（図１（ｂ）参照）。

【００２８】3) 次に、融点２０９℃、溶融範囲１８６
〜２１７℃の錫銀銅ビスマス系はんだ合金の粉末を含む
はんだ合金ぺ一ストを、スルーホール３内に印刷によっ
て供給し、その後加熱溶融させた。そして、導体上面お
よび、スルーホール３からはみ出たはんだ合金４をバフ
研磨し、基板表面を平坦化した（図１（Ｃ）参照)。

【００２９】4) 前記3)で平坦化した基板表面に市販の
電解銅めっき液を用いて電解銅めっきを施し、１０μｍ
の電解めっき膜５を形成した（図１（ｄ）参照）。

【００３０】5) 次に、前記4)の電解めっき膜５面に、
市販の感光性ドライフィルムを貼り付け、露光、現像工
程を経てエッチングレジスト膜６を形成した（図２
（ｅ）参照）。

【００３１】6) そして、エッチングレジスト膜６の非
形成部分の電解めっき膜５を、塩化第二鉄溶液を用いた
エッチングにて溶解除去し、その後エッチングレジスト
膜６を剥離しはんだ合金４により充填された部分を覆う
導体層部分７と、独立した導体回路８を形成した。さら
に、導体部分の全面には黒化処理を施した（図２（ｆ）
参照)。

【００３２】7) 次に、基板の両面に、厚さ８０μｍの
樹脂９と厚さ１２μｍの銅箔１０からなる銅箔付樹脂フ
ィルムを積層した（図２（ｇ）参照）。

【００３３】8) 次に、基板の両面に市販の感光性ドラ
イフィルムを貼り付け、露光、現像工程を経てエッチン
グレジスト膜１１を形成した（図３（ｈ）参照）。

【００３４】9) そして、エッチングレジスト膜１１の
非形成部分の銅箔１０を、塩化第二鉄溶液を用いたエッ
チングにて溶解除去し、その後エッチングレジスト層１
１を剥離し、ビアホールを形成する場所の銅箔１０が除
去されたパターンを形成した（図３（ｉ）参照）。

【００３５】10) 炭酸ガスレーザーにて、9)の銅箔１
０が除去された位置にビアホール用開口孔１２を設け
た。さらに、過マンガン酸ナトリウム水溶液などからな
る酸化剤を用いたデスミア処理により清浄化を行い、ビ
アホール１２を完成させた（図３（ｊ）参照）。

【００３６】11) 次に、融点１８４℃、溶融範囲１８
４〜１８６℃の錫鉛系はんだ合金の粉末を含むはんだ合
金ぺ一ストを、ビアホール１２内に印刷によって供給
し、その後加熱溶融させた。そして、導体１０の上面お
よび、ビアホール１２からはみ出たはんだ合金１３をバ
フ研磨し、基板表面を平坦化した（図４（ｋ）参照）。

【００３７】12) 11)で平坦化した基板表面に市販の電
解銅めっき液を用いて、電解銅めっきを施し、１５μｍ
の電解めっき膜１４を形成した（図４（ｌ）参照）。

【００３８】13) 次に、12)の電解めっき膜１４面に、
市販の感光性ドライフィルムを貼り付け、露光、現像工
程を経てエッチングレジスト膜を形成し、エッチングレ
ジスト膜の非形成部分の電解めっき膜１４を、塩化第二
鉄溶液を用いたエッチングにより溶解除去し、エッチン
グレジスト膜を剥離し、はんだ合金１３により充填され
た部分を覆う導体層部分を含む導体回路１５を形成し、
多層プリント配線板を完成させた（図４（ｍ）参照）。

【００３９】（実施例２)実施例１の3)のはんだ合金を
融点２２３℃、溶融範囲２１９〜２３１℃の錫銀系はん
だ合金に、また、実施例１の11)のはんだ合金を融点１
８６℃、溶融範囲１５８〜１９３℃の錫亜鉛ビスマス系
はんだ合金に変更し、その他は実施例１と同様にして多
層プリント配線板を製造した。

【００４０】（比較例１)実施例１の3)のはんだ合金の
代わりに、市販の樹脂ぺ一ストを使用した以外は、実施
例１と同様にして多層プリント配線板を製造した。この
ようにして製造した実施例１および比較例１の多層プリ
ント配線板について、湿度１００％、温度１２１℃、２
気圧の条件下で、２００時間のプレッシャークッカーテ
スト（ＰＣＴ）を行い、充填されたはんだ合金上の導体
層の剥離の有無を確認した。また、−６５℃×３０分
間、常温×１０分間、１２５度×３０分間で６００回の
サーマルサイクル試験（ＴＣＴ）を行い、同様に充填さ
れたはんだ合金上の導体層の剥離の有無を確認した。表
１にその試験結果を示す。

【００４１】

【表１】その結果、実施例１の多層プリント配線板によれば、ス
ルーホールの直上にビアホールを形成できるので、配線
などの高密度化を容易に実現でき、しかも、高温多湿条
件下（ＰＣＴ下）においても、充填はんだ合金とスルー
ホール側壁の導体層、スルーホールから露出するはんだ
合金を覆う導体層とはんだ合金との剥離は確認されず、
スルーホールとビアホールの電気的接続が完壁に確保で
きた。これに対し、比較例１の多層プリント配線板で
は、高温多湿条件下（ＰＣＴ下）において、充填樹脂と
導体層との剥離が発生し、スルーホールとビアホールの
電気的接続が確保できなかった。

【００４２】また、実施例１の多層プリント配線板で
は、サーマルサイクル試験（ＴＣＴ）においても、スル
ーホールから露出するはんだ合金と導体層との剥離が発
生せず、導体の破断も発生しなかった。それに対し、比
較例１の多層プリント配線板ではスルーホールの充填樹
脂と導体層とで界面剥離が発生した。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高温多湿条件下でのビアホールどうしの電気的接続の信
頼性を向上させることができ、多層プリント配線板にお
けるビアホールの高密度化および配線の高密度化を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる多層プリント配線板の製造工程
を示す図である。

【図２】本発明にかかる多層プリント配線板の図１に続
く製造工程を示す図である。

【図３】本発明にかかる多層プリント配線板の図２に続
く製造工程を示す図である。

【図４】本発明にかかる多層プリント配線板の図３に続
く製造工程を示す図である。

【符号の説明】

１基板２銅箔３スルーホール（第１のビアホール）４はんだ合金５電解めっき膜６エッチングレジスト膜７導体層部分８導体回路９樹脂１０銅箔１１エッチングレジスト膜１２ビアホール（第２のビアホール）１３はんだ合金１４電解めっき膜１５導体回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E317 AA24 BB01 BB18 CC25 CC52 CC53 CD21 GG11 GG14 5E346 AA02 AA12 AA15 AA32 AA42 AA43 CC04 CC09 CC10 CC16 CC32 CC40 CC52 DD13 DD23 DD32 EE13 EE18 EE19 EE20 FF01 FF06 FF07 FF14 FF19 FF27 GG10 GG15 GG17 GG26 GG27 GG28 HH07 HH11 HH25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】べ一ス基板と、このベース基板上に絶縁
層と交互に積層された複数の導体層と、複数の前記導体
層どうしを電気的に接続する複数のビアホールとを有す
る多層プリント配線板において、前記複数のビアホールのうちの少なくとも一部の前記ビ
アホールに、はんだ合金が充填されていることを特徴と
する多層プリント配線板。
【請求項２】べ一ス基板と、このベース基板上に絶縁
層と交互に積層された複数の導体層と、複数の前記導体
層どうしを電気的に接続する複数のビアホールとを有す
る多層プリント配線板において、前記複数のビアホールのうちの少なくとも前記ベース基
板の表裏を接続するビアホールに、はんだ合金が充填さ
れていることを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項３】前記ベース基板の表裏を接続するビアホ
ールを第１のビアホールとして、この第１のビアホール
に前記導体層を介して、別の層間接続のための第２のビ
アホールが接続されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の多層プリント配線板。
【請求項４】前記第２のビアホールに、はんだ合金が
充填されていることを特徴とする請求項３記載の多層プ
リント配線板。
【請求項５】前記第１のビアホールのはんだ合金の融
点が、前記第２のビアホールのはんだ合金の融点よりも
高いことを特徴とする請求項４記載の多層プリント配線
板。