JP2003283135A - 配線基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小径の貫通導体を有する配線基板において、
長期の熱履歴を繰り返し印可しても、熱応力に充分耐え
ることができる接続信頼性の高い配線基板を提供するこ
とにある。 【解決手段】 上面に配線導体２が形成された第一の絶
縁層１ｂと、この第一の絶縁層１ｂ上および配線導体２
上に積層された、配線導体２の上に貫通孔を有する第二
の絶縁層１ｃと、貫通孔３の下に位置する配線導体２の
表面から貫通孔３の内壁にかけて被着された銅めっきか
ら成る貫通導体４とを具備して成る配線基板であって、
配線導体２は貫通孔３の直下の上面に貫通孔３よりも直
径の大きな凹部５がその内側に貫通孔３が位置するよう
に形成されており、その凹部５内は銅めっきにより充填
されている。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子等の電
子部品を搭載するために用いられる配線基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、現在の電子機器は、移動体通信
機器に代表されるように小型・薄型・軽量・高性能・高
機能・高品質・高信頼性が要求されてきており、このよ
うな電子機器に搭載される電子装置も小型・高密度化が
要求されるようになってきている。そのため、電子装置
を構成する配線基板にも小型・薄型・多端子化が求めら
れてきており、それを実現するために信号導体等の配線
導体の幅を細くするとともにその間隔を狭くし、さらに
配線導体の多層化により高密度配線化が図られている。 【０００３】このような高密度配線が可能な配線基板と
して、ビルドアップ法を採用して製作された配線基板が
知られている。このビルドアップ配線基板は、例えば、
ガラスクロスやアラミド不布織等の補強材に耐熱性や耐
薬品性を有するエポキシ樹脂に代表される熱硬化性樹脂
を含浸させて加熱硬化した芯体絶縁層の表面に配線導体
を被着形成するとともに、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹
脂から成る樹脂ワニスを塗布するとともに加熱硬化して
絶縁層を形成した後、配線導体上の絶縁層にレーザで径
が50〜200μｍ程度の貫通孔を穿設し、しかる後、貫通
孔の内部および絶縁層の表面を過マンガン酸カリウム溶
液等の粗化液で化学粗化し、さらにセミアディティブ法
を用いて絶縁層の表面および貫通孔の内壁に銅めっきか
ら成るの導体膜を被着して配線導体および貫通導体を形
成し、その上に絶縁層や貫通導体・配線導体の形成を複
数回繰り返すことによって製作される。なお、貫通導体
は貫通孔の下部で下層の配線導体と電気的に接続されて
いる。 【０００４】しかしながら、レーザで貫通孔を穿設する
際に、絶縁層の熱硬化性樹脂が貫通孔の下部に位置する
配線導体上に残ってしまい、貫通孔の内部を過マンガン
酸カリウム溶液等の粗化液で化学粗化しても、配線導体
上に残った熱硬化性樹脂を完全に除去することができ
ず、貫通導体と配線導体との電気的な接続を阻害してし
まうという問題点があった。 【０００５】この残存する熱硬化性樹脂を完全に除去す
るために、特開2000−244127号公報には、貫通孔の下部
に位置する配線導体の表面をエッチングして、凹部を設
けた配線基板が提案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開20
00−244127号公報に記載された配線基板は、径が50μｍ
以下の小径の貫通導体になると、貫通導体の底面と配線
導体との接続面積が狭くなること、および、銅めっきか
ら成る貫通導体の熱膨張係数が18×10^-6／℃程度である
のに対して絶縁層の厚み方向の熱膨張係数が80〜200×1
0^-6／℃と大きく異なるので、配線基板に長期の熱履歴
を繰り返し印可すると、絶縁層と貫通導体との熱膨張差
による熱応力が両者の接続部に集中して断線不良を発生
させてうという問題点を有していた。 【０００７】本発明はかかる従来技術の問題点に鑑み完
成されたものであり、その目的は、小径の貫通導体を有
する配線基板において、長期の熱履歴を繰り返し印可し
ても、熱応力に充分耐え、断線等が生じない接続信頼性
の高い配線基板を提供することにある。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、上
面に配線導体が形成された第一の絶縁層と、この第一の
絶縁層上および配線導体上に積層された、配線導体の上
に貫通孔を有する第二の絶縁層と、貫通孔の下に位置す
る配線導体の表面から貫通孔の内壁にかけて被着された
銅めっきから成る貫通導体とを具備して成る配線基板で
あって、配線導体は貫通孔の直下の上面に貫通孔よりも
直径の大きな凹部がその内側に貫通孔が位置するように
形成されており、その凹部内は銅めっきにより充填され
ていることを特徴とするものである。 【０００９】本発明の配線基板によれば、配線導体の貫
通孔の直下の上面に貫通孔よりも直径の大きな凹部をそ
の内側に貫通孔が位置するように形成し、この凹部内を
銅めっきにより充填したことから、銅めっきの配線導体
の凹部内に形成された部位がくさびとなって貫通導体と
配線導体とを強固に接続することが可能となるので、半
導体素子等の実装部品を配線基板に搭載した状態で、長
期の熱履歴を繰り返し印可しても、熱応力からくる縦方
向の引張応力に耐え、断線等が生じない接続信頼性の高
い配線基板とすることができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】次に、本発明の配線基板を添付の
図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の配線
基板をビルドアップ配線基板に適用した場合の実施の形
態の一例を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大
断面図である。 【００１１】これらの図において、１は絶縁層、２は配
線導体、３は貫通孔、４は貫通導体、５は貫通孔３の下
に位置する領域に形成された凹部で、主にこれらで本発
明の配線基板が構成される。なお、本例では芯体と成る
芯体絶縁層１ａの上下面にそれぞれ第一の絶縁層１ｂと
第二の絶縁層１ｃとを積層した例を示している。 【００１２】芯体絶縁層１ａは、第一および第二の絶縁
層１ｂ・１ｃの支持体としての機能を有するとともに配
線基板に強度を付与する機能を有し、厚みが0.3〜1.5ｍ
ｍ程度の板状である。このような芯体絶縁層１ａは、例
えばガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロスにエポ
キシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性
樹脂を含浸させて成り、その上面から下面にかけて直径
が0.1〜1.0ｍｍ程度の複数のスルーホール11を有してい
る。そして、その上下面には配線導体２が、各スルーホ
ール11の内壁にはスルーホール導体12が被着されてお
り、上下面の配線導体２同士がスルーホール11の内壁に
形成されたスルーホール導体12を介して電気的に接続さ
れている。 【００１３】このような芯体絶縁層１ａには、未硬化の
芯体絶縁層用のシートの上下全面に厚みが３〜50μｍの
銅箔を被着するとともにこの銅箔をシートの硬化後にエ
ッチング加工して所定のパターンに形成することにより
配線導体２が、また、上記シートを熱硬化させた後、こ
れに上面から下面にかけてドリル加工を施すことにより
スルーホール11が、さらに、スルーホール11の内壁にめ
っき法により厚みが３〜50μｍ程度の銅めっきを析出さ
せて被着することによりスルーホール導体12が形成され
る。なお、配線導体２は、スルーホール11の内壁にスル
ーホール導体12を被着形成する際に、めっき法によりス
ルーホール導体12と一体的に形成してもよい。 【００１４】さらに、芯体絶縁層１ａは、スルーホール
11の内部にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹
脂等の熱硬化性樹脂から成る樹脂柱13が充填されてい
る。樹脂柱13は、スルーホール11を塞ぐことによりスル
ーホール11の直上および直下に第一および第二の絶縁層
１ｂ・１ｃを形成可能とするためのものであり、未硬化
のペースト状の熱硬化性樹脂をスルーホール11内にスク
リーン印刷法により充填し、これを熱硬化させた後、そ
の上下面を略平坦に研磨することにより形成される。そ
して、この樹脂柱13を含む芯体絶縁層１ａの上下面に絶
縁層１ｂ・１ｃが積層されている。 【００１５】第一および第二の絶縁層１ｂ・１ｃは、そ
れぞれの厚みが20〜60μｍ程度で、エポキシ樹脂や変性
ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂と粒径が
0.01〜２μｍで含有量が10〜50重量％のシリカやアルミ
ナ・窒化アルミニウム等の無機絶縁フィラーとから成
る。 【００１６】第一および第二の絶縁層１ｂ・１ｃは、配
線導体２を高密度に配線するための絶縁間隔を提供する
ためのものであり、そして、上下の配線導体２を貫通孔
３の内壁に被着形成した貫通導体４を介して電気的に接
続することにより高密度配線を立体的に形成可能として
いる。このような第一および第二の絶縁層１ｂ・１ｃ
は、未硬化の熱硬化性樹脂と無機絶縁フィラーから成る
フィルムを、それぞれ芯体絶縁層１ａ上下面に順番に積
層し、これらを熱硬化することにより形成される。な
お、配線導体２は第一の絶縁層１ｂを形成した後にその
表面に、厚みが３〜50μｍ程度の銅めっき膜を従来公知
のセミアディティブ法やサブトラクティブ法のパターン
形成法により所定のパターンに被着させることによって
形成される。 【００１７】また、第一の絶縁層１ｂ上に形成された配
線導体２上の第二の絶縁層１ｃには、貫通孔３が形成さ
れている。貫通孔３は、その開孔径が20〜100μｍ程度
であり、第二の絶縁層１ｃを積層後、従来周知の炭酸ガ
スレーザやＵＶ−ＹＡＧレーザ・エキシマレーザ等を用
いて加工することにより形成される。 【００１８】なお、配線導体２は、搭載される半導体素
子等の電子部品（図示せず）の各電極を外部電気回路基
板（図示せず）に接続するための導電路としての機能を
有し、配線導体２の厚みが３〜50μｍ程度であることが
好ましく、高速の信号を伝達させるという観点から３μ
ｍ以上であることが、配線導体２と絶縁層１ｂ・１ｃと
の熱膨張差による剥離を防止するという観点からは50μ
ｍ以下であることが好ましい。 【００１９】そして本発明の配線基板においては、配線
導体２の貫通孔３の直下の上面に、貫通孔３よりも直径
の大きな凹部５がその内側に貫通孔３が位置するように
形成されており、この凹部５内が銅めっきにより充填さ
れている。また、本発明の配線基板においては、このこ
とが重要である。 【００２０】本発明の配線基板によれば、配線導体２の
貫通孔３の直下の上面に、貫通孔３よりも直径の大きな
凹部５をその内側に貫通孔３が位置するように形成し、
この凹部５内を銅めっきにより充填したことから、銅め
っきの凹部５内に形成された部位がくさびとなって貫通
導体４と配線導体２とを強固に接続することが可能とな
り、半導体素子等の電子部品を配線基板に搭載した状態
で、長期の熱履歴を繰り返し印可しても、熱応力からく
る縦方向の引張応力に耐え、断線等が生じない接続信頼
性の高い配線基板とすることができる。 【００２１】このような配線導体２・貫通孔３および貫
通導体４は、次の方法により形成される。まず、表面に
配線導体２を被着形成した第一の絶縁層１ｂ上に第二の
絶縁層１ｃを被着するとともに、配線導体２上の第二の
絶縁層１ｃにレーザで貫通孔３を穿設し、配線導体２の
一部を露出させる。次に、第二の絶縁層１ｃの表面・貫
通孔３の内壁、貫通孔３の内部に露出した配線導体２を
過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に60℃で略15分間浸
漬し粗化し、その後、硫酸・過酸化水素水等からなるエ
ッチング液に25℃で数分間浸漬し、貫通孔３の内部に露
出した配線導体２をエッチングして貫通孔３内に露出す
る部位に貫通孔３の直径よりも径の大きな凹部５を形成
する。次に、硫酸銅・ロッセル塩・ホルマリン・ＥＤＴ
Ａナトリウム塩・安定剤等から成る無電解銅めっき液に
40℃で略30分間浸漬し、絶縁層１ｃ表面および貫通孔３
の内壁、凹部５の全面に１〜２μｍ程度の無電解銅めっ
きを析出させる。さらに、無電解銅めっき層上に配線パ
ターン状の開口部を有する耐めっき樹脂層を被着し、硫
酸・硫酸５水和物・塩素・光沢剤から成る電解銅めっき
液に略１時間浸漬し、耐めっき樹脂層の開口部に電解銅
めっきを被着させた後、耐めっき樹脂層を剥離し、エッ
チングすることにより配線導体２および貫通導体４が形
成される。 【００２２】凹部５は、断面形状が長方形・台形等の多
角形や半円形等であり、その開口の直径が底部の直径に
対して５〜20％程度大きいことが好ましい。凹部５の直
径が貫通孔３の底部の直径より５％未満大きいと、くさ
び状の食込みが少なく配線導体２と貫通導体４とを強固
に接続することができず、長期の熱履歴を繰り返し印可
すると断線してしまう傾向にあり、20％を超えて大きい
と、銅めっき液が凹部５の奥に十分に浸透することがで
きず、良好な形状の貫通導体４を形成できない傾向にあ
る。従って、凹部５の直径は貫通孔３の底部の径に対し
て５〜20％程度大きいことが好ましい。 【００２３】また、凹部５の深さは、配線導体２の厚み
に対して５〜50％程度であることが好ましい。深さが配
線導体２の厚みの５％未満では配線導体２上に残った熱
硬化性樹脂を完全に除去することができず、貫通導体４
と配線導体２との電気的な接続を阻害してしまう傾向に
あり、深さが50％を超えると配線導体２が薄くなり、電
気抵抗が高くなってしまう傾向がある。従って、凹部５
の深さは、配線導体２の厚みに対して５〜50％程度であ
ることが好ましい。 【００２４】かくして、本発明の配線基板によれば、配
線導体２の貫通孔３の下に位置する領域にこの貫通孔３
の直径よりも径の大きな凹部５を形成し、凹部５内を銅
めっきにより充填したことから、配線導体２の貫通導体
４の下に位置する部分に銅めっきがくさび状に食い込み
強固な接続部を形成することができるので、半導体素子
等の実装部品を配線基板に搭載した状態で、長期の熱履
歴を繰り返し印可した場合の熱応力からくる縦方向の引
張応力に充分耐え、断線等のない接続信頼性の高い配線
基板とすることができる。 【００２５】なお、本発明は、上述の実施の形態の一例
に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない
範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば、上述の
実施例では、第一の絶縁層１ｃに貫通導体４を形成した
例を示したが、第二の絶縁層１ｂに貫通導体４を形成し
ても良い。さらに、最外層の絶縁層１ｃの表面に、半田
リフローの際の耐熱性を向上させるために、耐半田樹脂
層６を被着形成してもよい。 【００２６】 【発明の効果】本発明の配線基板によれば、配線導体の
貫通孔の直下の上面に貫通孔よりも直径の大きな凹部を
その内側に貫通孔が位置するように形成し、この凹部内
を銅めっきにより充填したことから、銅めっきの配線導
体の凹部内に形成された部位がくさびとなって貫通導体
と配線導体とを強固に接続することが可能となるので、
半導体素子等の実装部品を配線基板に搭載した状態で、
長期の熱履歴を繰り返し印可しても、熱応力からくる縦
方向の引張応力に耐え、断線等が生じない接続信頼性の
高い配線基板とすることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す断
面図である。 【図２】図１の配線基板の要部拡大断面図である。 【符号の説明】 １・・・・・・・・・・絶縁層 １ａ・・・・・・・・・芯体絶縁層 １ｂ・・・・・・・・・第一の絶縁層 １ｃ・・・・・・・・・第二の絶縁層 ２・・・・・・・・・・配線導体 ３・・・・・・・・・・貫通孔 ４・・・・・・・・・・貫通導体 ５・・・・・・・・・・凹部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 上面に配線導体が形成された第一の絶縁
   層と、該第一の絶縁層上および前記配線導体上に積層さ
   れた、前記配線導体の上に貫通孔を有する第二の絶縁層
   と、前記貫通孔の下に位置する前記配線導体の表面から
   前記貫通孔の内壁にかけて被着された銅めっきから成る
   貫通導体とを具備して成る配線基板であって、前記配線
   導体は前記貫通孔の直下の上面に前記貫通孔よりも直径
   の大きな凹部がその内側に前記貫通孔が位置するように
   形成されており、該凹部内は前記銅めっきにより充填さ
   れていることを特徴とする配線基板。