JP2003283085A - 配線基板 - Google Patents

配線基板

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JP2003283085A
JP2003283085A JP2002085292A JP2002085292A JP2003283085A JP 2003283085 A JP2003283085 A JP 2003283085A JP 2002085292 A JP2002085292 A JP 2002085292A JP 2002085292 A JP2002085292 A JP 2002085292A JP 2003283085 A JP2003283085 A JP 2003283085A
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wiring board
conductive layer
layer
diameter
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Kenzo Fujii
健三 藤井
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Renesas Semiconductor Manufacturing Co Ltd
Kansai Nippon Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線基板が高温に曝されると絶縁基板に貫通
した導電材とこの導電材に接続される導電層との電気的
接続が比較的短時間で損なわれることがあった。 【解決手段】 絶縁基板11に両端の開口径が異なる異
径貫通孔11aを穿設し、絶縁基板11の両面に前記異
径貫通孔11aと重合する導電層12、13を形成し、
この導電層12上と前記異径貫通孔内に導電体14を充
填して絶縁基板11の両面の導電層12、13を電気的
に接続した配線基板において、上記絶縁基板11の径小
開口端11e側の絶縁基板11と導電層13の間にスパ
ッタ膜または蒸着膜もしくはスパッタ膜または蒸着膜上
に無電解めっき膜を積層した下地導電層12を形成した
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁基板の両面に形
成した導電層を異径貫通孔を通して電気的に接続した配
線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】電子回路装置、例えば携帯電話やパーソ
ナルコンピュータは可搬性を良くするために小型、軽量
化され、また高機能化が要求されるものでは多機能の電
子部品を高集積化している。このように小型、軽量化、
高集積化に対応するため、配線基板上に半導体ペレット
やチップ部品を搭載して電気的に接続し、モジュール化
した電子部品が用いられている。
【0003】このような目的で用いられる配線基板の一
例を図8に示す。図において、1は耐熱性を有する絶縁
基板で、要部に貫通孔2が穿設されている。耐熱性を有
するものとしてセラミックや樹脂があるが、小型化と同
時に薄型化が要求されるものでは、可撓性を有する樹脂
基板が一般的に用いられ、一般的にポリイミド樹脂や液
晶ポリマ樹脂などの耐熱性樹脂が用いられる。3、4は
絶縁基板1の両面に形成された第1,第2導電層で、そ
れぞれの一部3a、4aは貫通孔2を含む領域に重合し
て形成されている。5は貫通孔2内に充填された導電材
で、導電層3a、4aを電気的に接続している。
【0004】一般的に絶縁基板の表面は導電層3、4の
機械的な接着力を高めるため粗面化される。さらにはス
パッタ法や蒸着法により絶縁基板上に導電材料の下地層
を形成したり、絶縁基板に直接的にめっきできるように
めっき触媒を付着させて無電解めっきによる下地層を形
成し、この下地層上に無電解めっきや電解めっきにより
導電層を形成している。
【0005】この配線基板6には図9に示すように第1
導電層3が形成された面側に半導体ペレット7やその他
のチップ部品8が搭載され、それぞれの電極7a、8a
が導電層3、3aに電気的に接続され、電子部品中間構
体を形成する。この部品7、8の電極7a、8aと導電
層3、3aの接続は一般的に熱圧着法、超音波ボンディ
ング法、ホットスポット溶接法などの接続手段により接
続される。そして図10に示すように絶縁基板1の他の
面側の導電層4に外部接続用の突起電極9が形成され
る。この突起電極9は一般的に半田を溶融し球状に形成
したもので、外部の印刷配線基板(図示せず)に対して
リフロー接続される。このような集積化された電子部品
10は電子回路の主要部分を集積してモジュール化でき
るため、電子回路装置の小型、軽量化、高集積化に対応
出来る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで図8に示す配
線基板6に搭載される部品7は小型であるため電極7a
と導電層3との間の熱伸縮差はわずかであるが、突起電
極9の配列領域は部品7の面積より大きく、それにとも
なって突起電極9と導電層4との間の熱伸縮差は大きく
なる。特に部品7が電力用半導体ペレットのように動作
開始後の温度上昇が著しいものではオン・オフ動作の繰
返しにより上記ストレスが導電層4と絶縁基板1の間に
繰返しかかり導電層4が剥離し易いという問題があっ
た。
【0007】また無電解めっきにより導電層3、4を絶
縁基板1の表裏両面に一括して形成することができ作業
性が良好であるが、耐熱性を有する樹脂製絶縁基板1は
無電解めっきの密着性が劣り、特に400℃を超える温
度にも耐えるポリイミド樹脂、例えばビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物とジアミンの縮重合体からなる超耐
熱性ポリイミド樹脂(商品名「ユーピレックス」宇部興
産株式会社)ではピール強度が300g/cm程度で接
着強度としては不充分で、上記剥離の問題が顕著であっ
た。
【0008】また絶縁基板1に蒸着やスパッタにより下
地層を形成し、この下地層上に電解めっきによる導電層
を積層することにより絶縁基板に対する導電層の密着強
度を高めることができるが、蒸着やスパッタによる下地
層は絶縁基板の両面に一括して形成できないという問題
もあった。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、絶縁基板に両端の開口
径が異なる異径貫通孔を穿設し、絶縁基板の両面に前記
異径貫通孔と重合する導電層を形成し、この導電層の形
成と同時に前記異径貫通孔内に導電体を充填して絶縁基
板の両面の導電層を電気的に接続した配線基板におい
て、上記絶縁基板の径小開口端側の絶縁基板と導電層の
間にスパッタまたは蒸着による下地導電層を形成したこ
とを特徴とする配線基板を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明による配線基板は絶縁基板
に穿設した異径貫通孔の径小開口端側と配線パターンを
構成する導電層の間にスパッタ膜または蒸着膜もしくは
スパッタ膜または蒸着膜上に無電解めっき膜を積層した
下地導電層を形成したことを特徴とするが、異径貫通孔
の径小開口端の直径は5〜35μmが最適である。また
下地導電層は、銅単体またはクロムもしくはチタンの層
またはこれらの層に銅の層を積層して形成する。また導
電層は無電解銅めっき層で形成し、その上に電解銅めっ
き層を形成することができる。
【0011】また導電層の一部又は全部に電解または無
電解ニッケルめっき層を形成しニッケルめっき層上に電
解または無電解金めっき層を積層形成して外装すること
ができる。
【0012】絶縁基板の径大開口端側の表面はウェット
ブラスト法もしくは液体ホーニング法により表面粗度を
1〜5μmとし、この粗面上に無電解めっきによる導電
層を形成する。この粗面化は多角形のアルミナ砥粒を水
に混合し、混合液の水圧及びエアー圧により噴出した砥
粒により粗面化することができる。
【0013】絶縁基板としてポリイミド樹脂、液晶ポリ
マ樹脂などの無電解めっきの密着性が劣るフィルムを用
いることができる。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を図1から説明する。
図において、11は耐熱性を有する樹脂製絶縁基板で、
要部に両端の開口径が異なる異径貫通孔11aが穿設さ
れている。絶縁基板11の一方の主面11bに径大開口
端11cを開口させ、この面11bと貫通孔11aの漏
斗状内周面11dを粗面加工している。12は第1の導
電層で、貫通孔11aの径小開口端11eが開口した絶
縁基板11の他の面11fの貫通孔11aを含む領域に
形成されている。この第1の導電層12はスパッタまた
は蒸着により形成され、平坦な面11f上に密着形成さ
れている。13は貫通孔11aの内周面11dを含む絶
縁基板11の一方の面11bの粗面上に形成した無電解
めっきによる第2の導電層で、絶縁基板11を無電解め
っき液に浸漬することにより、粗面上だけでなく第1の
導電層12上にも積層形成される。14は電解めっきに
より第2の導電層13上を被覆した第3の導電層を示
す。この導電層14は絶縁基板11をめっき液に浸漬す
ることにより第1,第2の導電層12、13上を被覆
し、さらに貫通孔11a内に充実される。
【0015】この配線基板15の製造方法の一例を以下
に説明する。先ず図2に示すように絶縁基板11を用意
する。次に図3に示すように絶縁基板11の他の面11
fにスパッタまたは蒸着により下地導電層となる第1の
導電層12を形成する。 そして図4に示すようにこの
絶縁基板11に貫通孔11aを穿設する。この貫通孔1
1aはエッチングやレーザ光により内周壁が傾斜し両端
の径が異なる異径の貫通孔とし、径小開口端が前記第1
の導電層12を形成した面に開口させている。貫通孔1
1aの開口径は絶縁基板11の厚みとも関連し、径小側
開口端11eの開口径を5μmより小さくすると、後述
する粗面化処理で目詰まりして貫通孔11a内周面11
dの粗面化が不完全となり、35μmより大きくする
と、径大開口端の開口径が大きくなり過ぎて導電パター
ンを形成する上で障害となり貫通孔11aの容積が増大
し、めっき作業に時間を要するという問題もあるため、
径小開口径は5〜35μmが最適である。次に絶縁基板
11は図5に示すように異径貫通孔11aの径大開口端
側の絶縁基板11の面11bをウエットブラストまたは
液体ホーニング法により粗面化する。多角状で粒径10
〜100μmのアルミナ砥粒を水に5〜40ボリウム%
分散させたスラリーを用い、このスラリーを1〜5Kg
/cmに加圧し、さらに1〜6Kg/cmに加圧さ
れた圧縮空気と混合させて絶縁基板11上に高圧噴射さ
せる。これによりエポキシ樹脂などの絶縁基板では表面
粗度が1〜5μmの粗面に加工される。そして図5に示
す処理が完了した絶縁基板11を図示省略するがめっき
触媒に接触させめっき材料の析出を可能にする。この触
媒付与作業が完了した絶縁基板11を無電解めっき液に
浸漬し、めっき処理し図6に示すように、絶縁基板11
の両面に第2の導電層13を形成する。これにより一方
の面11b側では、粗面上に第2の導電層13が形成さ
れ、他の面11f側では第1の導電層12上に第2の導
電層13が積層形成される。さらに絶縁基板11を電解
めっき液に浸漬してめっき処理し図7に示すように、絶
縁基板11の両面の第1、第2の導電層12、13上に
第3の導電層14を積層する。
【0016】このようにして両面に導電層を形成した絶
縁基板11の表裏両面にめっきレジストを貼り付け、露
光プロセスにより所定の配線パターン部及び貫通孔を覆
うレジストを除去し、露出された配線パターン部及び貫
通孔の部分に導電層をめっき電源線として電解めっきに
より配線層及び貫通孔の導電層を形成し、さらにレジス
トを除去して露出した面に残留した導電層をエッチング
除去して配線の形成を完了して図1に示す配線基板15
を得る。
【0017】この配線基板15は異径貫通孔11aを形
成した絶縁基板11の径大開口端11c側に絶縁基板1
1の面11bから鈍角をなして貫通孔11aの内壁に連
続する粗面を形成し、無電解めっきによる第2の導電層
13を形成し、しかもこの導電層13は径大の開口端1
1cに充填された第3の導電層14によって保持されて
いるため剥離しにくく、径小開口端11e側はスパッタ
等による下地導電層12を形成し、この下地導電層12
を第2の導電層13と貫通孔11aを通した第3の導電
層14によって2重に被覆したから、径小開口端11e
の開口面積が小さく、主面11fと貫通孔11a内壁の
なす角が鋭角であっても絶縁基板11に対する密着性を
良好にできる。400℃を超える温度に耐えるポリイミ
ド樹脂表面に直接、無電解めっきによる導電膜を形成し
てピール強度800g/cm以上の密着力が得られ、長
期間にわたって安定な信頼性の高い配線基板を実現する
ことができ、熱膨張、熱収縮が繰り返しかかるような接
続部の信頼性を高めることができる。また絶縁基板11
の一方の面にスパッタや蒸着処理し、他の面に粗面化す
ればよいから製造が容易である。
【0018】尚、絶縁基板11の平坦面に蒸着又はスパ
ッタにより形成する第1の導電層12は銅だけでなくク
ロム又はチタンでもよく、この層を下地層として銅をめ
っき被覆してもよい。また第2、第3の導電層13、1
4は無電解めっきか電解めっきかの相異はあるが、いず
れも同じ金属、例えば導電性が良好な銅をめっきするこ
とができる。また本発明は、表面に直接、めっきによる
導電層の形成が困難で、導電層を形成できても良好な密
着性を得ることができなかったエポキシ樹脂、ポリイミ
ド樹脂、液晶ポリマ樹脂などの絶縁基板材料に適用する
ことができる。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、樹脂製絶
縁基板に対して導電層の密着強度を高め、製造が容易な
配線基板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す配線基板の要部側断面
【図2】 図1配線基板の製造方法を示す絶縁基板の側
断面図
【図3】 一方の面に第1の導電層を形成した絶縁基板
の側断面図
【図4】 第1の導電層が形成された絶縁基板に異径貫
通孔を穿設した状態を示す側断面図
【図5】 図4に示す絶縁基板の他の面に粗面を形成し
た状態を示す側断面図
【図6】 図5に示す絶縁基板の両面に第2の導電層を
形成した状態を示す側断面図
【図7】 図6に示す絶縁基板の両面に第3の導電層を
形成した状態を示す側断面図
【図8】 本発明の前提となる従来の配線基板の一例を
示す側断面図
【図9】 図7配線基板を用いた電子部品中間構体を示
す側断面図
【図10】 図8中間構体に突起電極を形成した電子部
品の側断面図
【符号の説明】
11 絶縁基板 11a 異径貫通孔 11c 径大開口端 11e 径小開口端 12 下地導電層 13 導電層 14 導電層 15 配線基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4E351 AA01 BB01 BB23 BB24 BB32 BB33 BB35 BB49 CC03 CC06 CC07 DD04 DD06 DD11 DD17 DD19 GG01 GG08 5E317 AA24 BB03 BB11 BB12 BB13 BB15 CC31 CC32 CC33 CC52 CD05 CD27 CD32 GG03 5E343 AA02 AA07 AA12 AA18 BB18 BB23 BB24 BB35 BB38 BB44 BB71 DD25 DD33 DD43 EE33 GG04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基板に両端の開口径が異なる異径貫通
    孔を穿設し、絶縁基板の両面に前記異径貫通孔と重合す
    る導電層を形成し、この導電層の形成と同時に前記異径
    貫通孔内に導電体を充填して絶縁基板の両面の導電層を
    電気的に接続した配線基板において、上記絶縁基板の径
    小開口端側の絶縁基板と導電層の間にスパッタまたは蒸
    着による下地導電層を形成したことを特徴とする配線基
    板。
  2. 【請求項2】径小開口端の大きさが直径5〜35μmで
    あることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
  3. 【請求項3】下地導電層が、銅単体またはクロムもしく
    はチタンの層またはこれらの層に銅の層を積層して形成
    したことを特徴する請求項1に記載の配線基板。
  4. 【請求項4】導電層が無電解銅めっき層であることを特
    徴とする請求項1に記載の配線基板。
  5. 【請求項5】無電解銅めっき層上に電解銅めっき層を形
    成したことを特徴とする請求項4に記載の配線基板。
  6. 【請求項6】導電層の一部又は全部に電解または無電解
    ニッケルめっき層を形成しニッケルめっき層上に電解ま
    たは無電解金めっき層を積層形成したことを特徴とする
    請求項4に記載の配線基板。
  7. 【請求項7】絶縁基板の径大開口端側の表面をウェット
    ブラスト法もしくは液体ホーニング法により表面粗度を
    1〜5μmとし、この粗面上に無電解めっきによる導電
    層を形成したことを特徴とする請求項1に記載の配線基
    板、
  8. 【請求項8】多角形のアルミナ砥粒を水に混合し、混合
    液の水圧及びエアー圧により噴出した砥粒によりの粗面
    化したことを特徴とする請求項7に記載の配線基板。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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