JP2003179352A

JP2003179352A - 配線基板

Info

Publication number: JP2003179352A
Application number: JP2001380228A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Sugimoto; 康宏杉本; Kazuhiro Suzuki; 一広鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-06-27
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JP3959266B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビア導体とビアランドとの間やビア導体と配
線層との間の抵抗が大きくなりにくく、また、断線を生
じ難くした信頼性の高い配線基板を提供する。【解決手段】配線基板１００では、ビアホール１２１
の中心軸Ｃ２がスルーホール１１１の中心軸Ｃ１と一致
しないように、且つビアホール１２１の中心軸Ｃ２がス
ルーホール１１１内に含まれるようにしている。さら
に、配線層１３２とビアランド１３１との接続位置Ｒ
を、ビアホール１２１の中心軸Ｃ２よりスルーホール１
１１の中心軸Ｃ１側に位置させている。特に、ビアホー
ル１２１のビアランド１３１側の周縁１２１ｆのうち、
配線層１３２とビアランド１３１との接続位置Ｒがビア
ホール１２１の径方向外側に位置する部分である接続側
ビアホール周縁部１２１ｄと、スルーホール１１１の中
心軸Ｃ１とが交わるように配置している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板に関し、
特に筒状のスルーホール導体とこれに接続するビア導体
とを有する配線基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の配線基板としては、図３に示す配
線基板１０のようなものが知られている。配線基板１０
は、図３に示すように、内側絶縁層１７の外側（図中上
方）に外側絶縁層１８及びソルダーレジスト層１９が積
層されている。内側絶縁層１７には、これを貫通するス
ルーホール１２が形成され、このスルーホール１２の内
壁面には筒状のスルーホール導体２１が形成されてい
る。さらに、スルーホール導体２１内には樹脂充填体１
６が形成され、さらに内側絶縁層１７と外側絶縁層１８
との層間には、樹脂充填体１６を覆うように蓋メッキ層
２２が形成されている。外側絶縁層１８には、ビアホー
ル１１が形成され、このビアホール１１内には蓋メッキ
層２２と接続するビア導体１３が形成されている。さら
に、外側絶縁層１８とソルダーレジスト層１９との層間
には、ビア導体１３の周囲を囲んで接続するビアランド
１４と、このビアランド１４と接続する配線層１５とが
形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、樹脂の熱膨張
係数は、金属の熱膨張係数よりも大きい。従って、配線
基板では、内側絶縁層及び樹脂充填体の熱膨張係数が、
スルーホール導体の熱膨張係数より大きい。このため、
配線基板の温度が上下すると、内側絶縁層及び樹脂充填
体がスルーホール導体に比べて大きく伸縮する。ところ
で、図３に示すように、従来の配線基板１０では、ビア
ホール１１とスルーホール１２とが同軸に形成されてい
た。上述のように、配線基板１０の温度が上下すると、
内側絶縁層１７及び樹脂充填体１６がスルーホール導体
２１に比べて大きく伸縮する。このために、配線基板１
０では、ビア導体１３とビアランド１４との境界部１４
ｂに応力が集中して、図３に破断線で示すように、この
境界部１４ｂにクラックが生じることがあった。

【０００４】このため、ビア導体１３とビアランド１４
との間の抵抗が大きくなることがあった。従って、ビア
ランド１４を介してビア導体１３と接続する配線層１５
とビア導体１３との間の抵抗が大きくなることがあっ
た。特に、配線層１５とビア導体１３とを最短距離で結
ぶ経路中に位置する境界部１４ｂにクラックが生じる
と、両者を結ぶ経路が長くなり、また細くなるから、両
者間の抵抗が大きくなりやすい。さらに極端な場合に
は、環状の境界部１４ｂを一周するクラックが生じて、
ビア導体１３とビアランド１４とが断線することがあっ
た。従って、ビア導体１３と配線層１５とが断線してし
まうことがあった。

【０００５】本発明は、かかる現状に鑑みてなされたも
のであって、ビア導体とビアランドとの間やビア導体と
配線層との間の抵抗が大きくなりにくく、また、断線が
生じ難くした、信頼性の高い配線基板を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】その解決
手段は、１または複数の内側絶縁層と、上記内側絶縁層
を厚さ方向に貫通するスルーホールと、上記スルーホー
ルの内壁面に形成された筒状のスルーホール導体と、上
記スルーホール導体の内側に形成された樹脂充填体と、
上記内側絶縁層の外側に積層された外側絶縁層と、上記
内側絶縁層と上記外側絶縁層との層間に形成され、上記
樹脂充填体を覆うと共に、上記スルーホール導体と接続
する蓋メッキ層と、上記外側絶縁層を厚さ方向に貫通す
る上記スルーホールよりも小径のビアホールと、上記ビ
アホール内に形成され、上記蓋メッキ層と接続するビア
導体と、上記外側絶縁層の外側面に形成され、上記ビア
導体と接続し、その周囲に延在するビアランドと、上記
外側絶縁層の外側面に形成され、上記ビアランドと接続
する配線層と、を備える配線基板であって、上記ビアホ
ールの中心軸が上記スルーホールの中心軸と一致しない
ように、且つ上記ビアホールの中心軸が上記スルーホー
ル内に含まれるようにされ、上記配線層と上記ビアラン
ドとの接続位置は、上記ビアホールの中心軸よりも上記
スルーホールの中心軸側に位置する配線基板である。

【０００７】本発明の配線基板では、ビアホールの中心
軸がスルーホールの中心軸と一致しないように、且つビ
アホールの中心軸がスルーホール内に含まれるようにし
ている。つまり、ビアホールの中心軸をスルーホールの
中心軸からずらし、しかも、これがスルーホール内に含
まれるようにしている。従って、ビアランドとビア導体
との境界部のうち、ビアホールの中心軸よりスルーホー
ルの中心軸側の部分は、その反対側の部分に比してスル
ーホールの中心軸に近づくようになる。ところで、内側
絶縁層及び樹脂充填体とスルーホール導体との熱膨張係
数の違いによる応力は、スルーホール導体を外側絶縁層
側に延ばした筒状の領域で最も高くなり、それよりもス
ルーホールの径方向内側及び外側にずれるにしたがって
減少すると考えられる。このため、本発明の配線基板で
は、ビアランドとビア導体との境界部のうちビアホール
の中心軸よりもスルーホールの中心軸側の部分では、そ
の反対側の部分よりも相対的に応力が低くなる。従っ
て、少なくとも、上記境界部のうちビアホールの中心軸
よりスルーホールの中心軸側の部分では、クラックが生
じにくくなる。

【０００８】しかも、本発明では、配線層とビアランド
との接続位置を、ビアホールの中心軸よりもスルーホー
ルの中心軸側に位置させている。つまり、ビアランドと
ビア導体との境界部のうちクラックが生じにくい部分を
通って、配線層とビア導体とが最短距離で結ばれること
になる。このため、たとえ上記境界部のうち反対側の部
分にクラックが生じたとしても、このクラックが配線層
とビア導体との間の抵抗に及ぼす影響は小さい。また、
クラックが境界部の全周にわたって生じ、断線となるこ
とも防止できる。

【０００９】さらに、上記配線基板であって、前記ビア
ホールの前記ビアランド側の周縁のうち、前記配線層と
前記ビアランドとの接続位置が上記ビアホールの径方向
外側に位置する部分と、前記スルーホールの中心軸とが
交わる配線基板とすると良い。

【００１０】本発明の配線基板では、ビアランドとビア
導体との境界部のうち、配線層とビアランドとの接続位
置がビアホールの径方向外側に位置する部分と、スルー
ホールの中心軸とが交わる。ところで、内側絶縁層及び
樹脂充填体とスルーホール導体との熱膨張係数の違いに
よる応力は、スルーホール導体を外側絶縁層側に延ばし
た筒状の領域よりも内側の領域では、スルーホールの中
心軸上が最も低いと考えられる。このため、上述のよう
に配置することで、ビアランドとビア導体との境界部の
うち配線層とビアランドとの接続位置がビアホールの径
方向外側に位置する部分にかかる応力を最も低くできる
ので、この部分にクラックが生じる危険性を最も低くで
きる。従って、ビア導体と配線層との最短経路にクラッ
クが生じる危険性を最も低くできるので、抵抗安定性が
高く、断線の危険性を最も低くすることができる。な
お、本明細書において、ビアホールの径とは、ビアホー
ルの開口径（直径）のうち最も大きな部分を差す。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図面を参照
しつつ説明する。図１に示す配線基板１００は、コア基
板１１０（内側絶縁層）、コア主面１１０ｂ側に積層さ
れた樹脂絶縁層１２０（外側絶縁層）、及びソルダーレ
ジスト層１３０を有する。さらに、図示しないが、コア
裏面側にも同様に、樹脂絶縁層、及びソルダーレジスト
層が積層されている。コア基板１１０は、厚さ８００μ
ｍのガラス−エポキシ樹脂複合材料からなり、この厚さ
方向を貫通する内径１００μｍのスルーホール１１１が
多数形成されている。さらに、スルーホール１１１内に
は、厚さ１８ｍｍの円筒状のスルーホール導体１１２が
形成されている。さらに、スルーホール導体１１２の貫
通孔１１２ｂ内には樹脂充填体１１３が充填されてい
る。

【００１２】コア基板１１０と樹脂絶縁層１２０との層
間には、樹脂充填体１１３を覆いつつスルーホール導体
１１２と接続する、厚さ１５μｍの蓋メッキ層１１５が
形成されている。樹脂絶縁層１２０は、厚さ３０μｍの
エポキシ樹脂からなり、多数のビアホール１２１が形成
されている。さらに、ビアホール１２１内には、蓋メッ
キ層１１５と接続する肉厚１５μｍのビア導体１２２が
形成されている。さらに、樹脂絶縁層１２０とソルダー
レジスト層１３０との層間には、ビア導体１２２の周囲
に位置し、これと接続するビアランド１３１が形成さ
れ、さらに、ビアランド１３１と接続する配線層１３２
が形成されている。さらに、ソルダーレジスト層１３０
には、貫通孔１３３が形成されており、配線層１３２の
一部を露出させてパッド１３２ｂを形成している。配線
基板１００には、このパッド１３２ｂを利用して、図示
しないＩＣチップ等の電子部品が搭載される。

【００１３】さらに、本実施形態の配線基板１００で
は、ビアホール１２１の中心軸Ｃ２がスルーホール１１
１の中心軸Ｃ１と一致しないように、且つビアホール１
２１の中心軸Ｃ２がスルーホール１１１内に含まれるよ
うにしている。つまり、上面視した位置関係を図２に示
すように、ビアホール１２１の中心軸Ｃ２をスルーホー
ル１１１の中心軸Ｃ１からずらし、しかも、中心軸Ｃ２
がスルーホール１１１内に含まれるようにしている。従
って、ビアランド１３１とビア導体１２２との境界であ
るリング状の境界部１３１ｂのうち、ビアホール１２１
の中心軸Ｃ２よりスルーホール１１１の中心軸Ｃ１側
（図中右側）の部分である中心軸Ｃ１側境界部１３１ｆ
は、その反対側の部分である反対側境界部１３１ｇに比
してスルーホール１１１の中心軸Ｃ１の近くに位置する
ようになる。

【００１４】ところで、配線基板１００では、ガラス−
エポキシ樹脂複合材料からなるコア基板１１０の厚さ方
向の熱膨張係数、及びエポキシ樹脂からなる樹脂充填体
１１３の熱膨張係数が約４０ｐｐｍ、銅からなるスルー
ホール導体１１２の熱膨張係数が約１８ｐｐｍとなって
いる。従って、コア基板１１０及び樹脂充填体１１３の
熱膨張係数がスルーホール導体１１２の熱膨張係数より
もおよそ２倍以上大きいために、配線基板１００の温度
が上下すると、コア基板１１０及び樹脂充填体１１３が
スルーホール導体１１２に比べて大きく伸縮する。この
ため、コア基板１１０及び樹脂充填体１１３とスルーホ
ール導体１１２との熱膨張係数の違いによる応力は、ス
ルーホール導体１１２を樹脂絶縁層１２０側に延ばした
筒状の領域で最も高くなり、それよりもスルーホール１
１１の径方向内側及び外側にずれるにしたがって減少す
ると考えられる。このため、中心軸Ｃ１側境界部１３１
ｆは、反対側境界部１３１ｇよりも相対的に応力が低く
なる。従って、少なくとも、中心軸Ｃ１側境界部１３１
ｆでは、クラックが生じにくくなる。

【００１５】さらに、本実施形態の配線基板１００で
は、図２に示すように、配線層１３２とビアランド１３
１との接続位置Ｒを、ビアホール１２１の中心軸Ｃ２よ
りスルーホール１１１の中心軸Ｃ１側に位置させてい
る。つまり、ビアランド１３１とビア導体１２２との境
界部１３１ｂのうち、クラックが生じにくい中心軸Ｃ１
側境界部１３１ｆを通って、配線層１３２とビア導体１
２２とが最短距離で結ばれることになる。このため、た
とえ反対側境界部１３１ｇにクラックが生じたとして
も、このクラックが配線層１３２とビア導体１２２との
間の抵抗に及ぼす影響は小さい。また、クラックが境界
部１３１ｂの全周にわたって生じ、断線となることも防
止できる。

【００１６】特に、本実施形態の配線基板１００では、
図２に示すように、ビアホール１２１のビアランド１３
１側の周縁１２１ｆのうち、配線層１３２とビアランド
１３１との接続位置Ｒがビアホール１２１の径方向外側
に位置する部分である接続側ビアホール周縁部１２１ｄ
と、スルーホール１１１の中心軸Ｃ１とが交わるように
配置している。従って、境界部１３１ｂのうち接続位置
Ｒがビアホール１２１の径方向外側に位置する部分であ
る接続側境界部１３１ｄが、スルーホール１１１の中心
軸Ｃ１と交わるようになる。

【００１７】ところで、コア基板１１０及び樹脂充填体
１１３とスルーホール導体１１２との熱膨張係数の違い
による応力は、スルーホール導体１１２を樹脂絶縁層１
２０側に延ばした筒状の領域よりもスルーホール１１１
の径方向内側の領域では、スルーホール１１１の中心軸
Ｃ１上が最も低いと考えられる。このため、上記のよう
に配置することで、接続側境界部１３１ｄにかかる応力
を最も低くできるので、接続側境界部１３１ｄにクラッ
クが生じる危険性を最も低くできる。従って、ビア導体
１２２と配線層１３２との最短経路にクラックが生じる
危険性を最も低くできるので、抵抗安定性が高くなり、
断線の危険性を最も低くした信頼性の高い配線基板とす
ることができる。なお、コア裏面側にもビア導体、ビア
ランド、配線層等が、コア主面１１０ｂ側と同様に形成
されている。

【００１８】このような配線基板１００は、次のように
して製造する。なお、ここではコア裏面側についての説
明を省略するが、コア裏面側についてもコア主面１１０
ｂ側と同様に形成するものとする。まず、ガラス−エポ
キシ樹脂複合材料からなり、両面に銅箔を張り付けた、
厚さ約１．０ｍｍのコア基板１１０を用意する。そし
て、コア基板１００の所定の位置に、ドリルまたはレー
ザによって、これを貫通する多数のスルーホール１１１
を穿孔する。その後、公知の無電解Ｃｕメッキ、電解Ｃ
ｕメッキ及びエッチングによって、スルーホール１１１
内にスルーホール導体１１２を形成する。次いで、スル
ーホール導体１１２の貫通孔１１２ｂ内に樹脂ペースト
を印刷充填し、熱硬化させて樹脂充填体１１３を形成す
る。次に、コア主面１１０ｂ上に、樹脂充填体１１３を
覆いつつスルーホール導体１１２と接続するような、直
径２００μｍ、厚さ１５μｍの蓋メッキ層１１５を形成
する。

【００１９】次いで、コア主面１１０ｂ及び蓋メッキ層
１１５上に、ビアホール１２１を有する樹脂絶縁層１２
０を形成する。具体的には、未硬化感光性樹脂を貼り付
け、フォトリソグラフィ技術により、露光・現像・硬化
させて、ビアホール１２１を有する樹脂絶縁層１２０を
形成する。なお、ビアホール１２１は、中心軸Ｃ２をス
ルーホール１１１の中心軸Ｃ１から３０μｍずらし、樹
脂絶縁層１２０の主面１２０ｂ側の内径を６０μｍとし
て、蓋メッキ層１１５に近づくにつれて内径が小さくな
るテーパ状に形成する。このとき、図２に示すように、
ビアホール１２１のうち樹脂絶縁層１２０の主面１２０
ｂ側の周縁１２１ｆと、スルーホール１１１の中心軸Ｃ
１とが交わる。

【００２０】その後、公知の無電解Ｃｕメッキ、電解Ｃ
ｕメッキ及びエッチングによって、ビアホール１２１内
に肉厚１５μｍのビア導体１２２を形成し、樹脂絶縁層
１２０の主面１２０ｂにビアランド１３１及び配線層１
３２を形成する。ビアランド１３１は、外径１００μ
ｍ、厚さ１５μｍのリング形状で、ビア導体１２２の周
囲に位置してこれと接続する。配線層１３２は、幅３０
μｍで形成され、ビアランド１３１と接続する。なお、
図２に示すように、配線層１３２とビアランド１３１と
の接続位置Ｒの中心点Ｓが、スルーホール１１１の中心
軸Ｃ１及びビアホール１２１の中心軸Ｃ２と一直線上に
並ぶように、配線層１３２を形成する。次いで、ソルダ
ーレジスト層１３０を積層し、露光・現像して所定の位
置に貫通孔１３１を形成する。これにより、配線層１３
２の一部が貫通孔１３１から露出して、パッド１３２ｂ
が形成される。このようにして、配線基板１００が完成
する。

【００２１】以上において、本発明を実施形態に即して
説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適
用できることはいうまでもない。例えば、内側絶縁層を
１層のコア基板１１０として、これらを貫通するスルー
ホール１１１を形成したが、内側絶縁層を複数の絶縁層
として、この複数の絶縁層を貫通するスルーホールを形
成しても良い。また、コア基板１１０の両面に樹脂絶縁
層１２０、ビア導体１２２等を形成したが、コア基板１
１０の主面１１０ｂ側のみに形成しても良い。また、ビ
ア導体１２２としては、ビアホール１２１を充填しない
非充填ビア導体としたが、ビアホール１２１を導体によ
り完全に充填する充填ビア導体としても良い。

【００２２】また、コア主面１１０ｂ側の外側絶縁層を
樹脂絶縁層１２０の１層としているが、樹脂絶縁層１２
０の外側にさらに１層外側絶縁層を形成し、これに形成
したビア導体とビア導体１２２とを配線層１３２で接続
するようにしても良い。さらに、配線層１３２は真っ直
ぐに伸びている必要はなく、途中で曲がっていても良
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態にかかる配線基板１００の要部を示す
部分断面図である。

【図２】実施形態にかかる配線基板１００の要部を示す
上面透視図である。

【図３】従来の配線基板１０の要部を示す部分断面図で
ある。

【符号の説明】

１０，１００配線基板１７，１１０コア基板（内側絶縁層）１２，１１１スルーホール２１，１１２スルーホール導体１６，１１３樹脂充填体２２，１１５蓋メッキ層１８，１２０樹脂絶縁層（外側絶縁層）１１，１２１ビアホール１２１ｄ接続側ビアホール周縁部（ビアホールのビア
ランド側の周縁部のうち、配線層とビアランドとの接続
位置がビアホールの径方向外側に位置する部分）１３，１２２ビア導体１４，１３１ビアランド１４ｂ，１３１ｂ境界部１３１ｃ接続部１３１ｄ接続側境界部１５，１３２配線層Ｃ１スルーホール１１１の中心軸Ｃ２ビアホール１２１の中心軸Ｒ配線層とビアランドとの接続位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5E314 AA32 BB06 CC06 DD06 FF05 FF08 FF19 GG09 5E346 AA12 AA15 AA43 BB11 CC04 CC09 CC32 DD02 DD12 DD25 DD32 DD33 DD44 EE33 FF07 FF15 GG15 GG17 GG18 GG19 GG22 GG28 HH07 HH18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１または複数の内側絶縁層と、上記内側絶縁層を厚さ方向に貫通するスルーホールと、上記スルーホールの内壁面に形成された筒状のスルーホ
ール導体と、上記スルーホール導体の内側に形成された樹脂充填体
と、上記内側絶縁層の外側に積層された外側絶縁層と、上記内側絶縁層と上記外側絶縁層との層間に形成され、
上記樹脂充填体を覆うと共に、上記スルーホール導体と
接続する蓋メッキ層と、上記外側絶縁層を厚さ方向に貫通する、上記スルーホー
ルよりも小径のビアホールと、上記ビアホール内に形成され、上記蓋メッキ層と接続す
るビア導体と、上記外側絶縁層の外側面に形成され、上記ビア導体と接
続し、その周囲に延在するビアランドと、上記外側絶縁層の外側に形成され、上記ビアランドと接
続する配線層と、を備える配線基板であって、上記ビアホールの中心軸が上記スルーホールの中心軸と
一致しないように、且つ上記ビアホールの中心軸が上記
スルーホール内に含まれるようにされ、上記配線層と上記ビアランドとの接続位置は、上記ビア
ホールの中心軸よりも上記スルーホールの中心軸側に位
置する配線基板。
【請求項２】請求項１に記載の配線基板であって、前記ビアホールの前記ビアランド側の周縁のうち、前記
配線層と前記ビアランドとの接続位置がこのビアホール
の径方向外側に位置する部分と、前記スルーホールの中
心軸とが交わる配線基板。