JP2004047795A - 多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１つのスルーホール内で、各配線層が電気的に接続された複数の接続群を独立して形成し、配線効率の向上を図り、多層配線基板の集積化、小型化を実現する。
【解決手段】スルーホール７は、穴径が次第に大きくなる第１、第２および第３のホール部１１，１２，１３の順に連設された段差状に形成され、第１のホール部１１内に設けられた第１のメッキ膜１６によって第１および第２の配線層５ａ，５ｂ間が電気的に接続された第１の接続群２１と、第３のホール部１３に設けられた第２のメッキ膜１８によって第３および第４の配線層５ｃ，５ｄ間が電気的に接続された第２の接続群２２とが、第２のホール部１２内に設けられた絶縁体１７によって電気的に分断されている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の配線層が絶縁層を介して積層されて、各配線層を電気的に接続するスルーホールを有する多層配線基板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種電子部品が実装されるＰＣＢ（Ｐｒｉｎｔｅｄ−Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ）等の配線基板では、配線効率を高めるため、複数の配線層が絶縁層を介して積層された多層配線基板が知られている。
【０００３】
この種の多層配線基板では、一般的に、所望の各配線層間を電気的に接続するために、各配線層間に跨って貫通するスルーホールが設けられ、例えばスルーホール内に導電性のメッキ膜を被覆して形成することによって、各配線層間が電気的に接続されている。すなわち、従来の多層配線基板では、１つのスルーホール内で、メッキ膜を介して電気的に接続される複数の配線層からなる１つの接続群が構成されている。
【０００４】
従来の多層配線基板では、１つのスルーホール内で１つの接続群を構成しているため、複数の接続群を構成する場合に、複数のスルーホールが必要になり、スルーホールによる配線効率が乏しいという不都合があった。そのため、従来の多層配線基板では、１つのスルーホール内で複数の接続群を独立して構成し、配線効率を向上することが求められている。
【０００５】
そこで、従来、各配線層をＩＶＨ（Ｉｎｎｅｒ　Ｖｉａ　Ｈｏｌｅ）によるコア材を介して電気的に接続する方法がある。例えば図７に示すように、従来の多層配線基板１０１は、各種配線パターンを第１〜第６の配線層１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ，１０５ｅ，１０５ｆと、第１〜第４の接地／電源層１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄと、任意の各配線層間を電気的に接続するための第１、第２、第３のコア材１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃとを備えている。そして、この従来の多層配線基板１０１は、電気的に接続される一組の各配線層１０５ａ，１０５ｂ、配線層１０５ｃ，１０５ｄ、各配線層１０５ｅ，１０５ｆと、第１〜第４の接地／電源層１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ，１０６ｄとが絶縁層１０８を介して交互に積層されて設けられている。
【０００６】
しかしながら、この従来の多層配線基板１０１は、１つのスルーホールに対応する位置で、各コア材１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃが跨いで配設された各配線層間のみが電気的に接続されるため、各接続群毎にコア材が必要になり、製造コストが嵩むという不都合があった。
【０００７】
また、上述したコア部材を用いることなく、１つのスルーホール内で複数の接続群を構成するために、特開平８−１８６３８１号公報には、段付き穴をなすスルーホールを形成し、このスルーホール内の段差部に十字型中子を配置してメッキ処理を施す製造方法が開示されている。この従来の製造方法によれば、スルーホール内に十字型中子を配置した状態でメッキ処理を施した後、スルーホール内から十字中子を除去することによって、スルーホールの内周面の円周方向に、小径スルーホールと大径スルーホールの各導体層が複数に分割されて、独立回路である複数の接続群がスルーホール内に構成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の製造方法は、スルーホール内に十字型中子を配置してメッキ処理を行った際、スルーホールの内周面と十字型中子の外周面との間にメッキ膜が浸透することを完全に防ぐことが困難であった。したがって、この従来の製造方法は、１つのスルーホール内に設けられる各接続群を確実に絶縁する絶縁部分が形成されずに、各接続群の絶縁不良が生じる虞があった。
【０００９】
そこで、本発明は、１つのスルーホールによって、各配線層が電気的に接続された複数の接続群を個別に形成することを可能にする多層配線基板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため、本発明に係る多層配線基板は、複数の配線層が絶縁層を介して積層されて、任意の各配線層間が電気的に接続された接続群と、表裏面に貫通して設けられたスルーホールとを有する。スルーホールは、穴径が次第に大きくなる第１、第２および第３のホール部の順に連設された段差状に形成される。そして、このスルーホールは、第１のホール部内に設けられた第１の導電体によって各配線層間が電気的に接続された第１の接続群と、第３のホール部に設けられた第２の導電体によって各配線層間が電気的に接続された第２の接続群とが、第２のホール部内に設けられた絶縁体によって電気的に分断されている。
【００１１】
以上のように構成した本発明に係る多層配線基板によれば、各接続群を構成する第１のホール部と第３のホール部との間に位置する第２のホール部内に絶縁体が設けられることによって、第１のホール部と第３のホール部の各接続群が、第２のホール部内の絶縁体を介して確実に絶縁される。したがって、本発明に係る多層配線基板によれば、１つのスルーホール内で、確実に絶縁された複数の接続群が構成される。
【００１２】
上述した目的を達成するため、本発明に係る多層配線基板の製造方法は、本発明に係る前記多層配線基板の製造方法であって、多層配線基板の表裏面に貫通して第１のホール部を形成する第１の工程と、第１のホール部内に第１の導電体を形成して各配線層間を電気的に接続する第２の工程と、第１のホール部に隣接して第２のホール部を形成することにより第１のホール部内の一端側の第１の導電体を除去する第３の工程とを有する。また、この本発明に係る多層配線基板の製造方法は、第１および第２のホール部内に絶縁性材料を充填する第４の工程と、第２のホール部に隣接して第３のホール部を形成することにより第２のホール部内の一端側の絶縁性材料を除去し第２のホール部内に絶縁体を形成する第５の工程と、第３のホール部内に第２の導電体を形成する第６の工程とを有する。
【００１３】
以上のように構成した本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、第３の工程で、第１のホール部よりも大径の第２のホール部が形成されることによって、第１のホール部内に形成された所望の領域の第１の導電体が除去される。また、この多層配線基板の製造方法によれば、第５の工程で、第２のホール部よりもさらに大径の第３のホール部が形成されることによって、第２のホール部内に充填された所望の領域の絶縁性材料が除去される。したがって、第１のホール部と第３のホール部との間に、絶縁体が充填された第２のホール部が形成されて、第１のホール部と第３のホール部の各接続群は、第２のホール部内の絶縁体を介して確実に絶縁される。
【００１４】
なお、本発明は、１つのスルーホール内で、少なくとも第１および第２のホール部の各接続群が、第２のホール部内の絶縁体によって確実に絶縁されるものであって、例えば第３のホール部に連設された更に他の第４および第５のホール部が設けられるとともに、第５のホール部の他の接続群が、第４のホール部内に設けられた他の絶縁体によって絶縁される構成が採られてもよいことは勿論である。
【００１５】
また、本発明に係る多層配線基板の製造方法において、第１のホール部内の一端側とは、スルーホールの深さ方向の第２のホール部側を指しており、また第２のホール部内の一端側とは、スルーホールの深さ方向の第３のホール部側を指している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施形態について、多層配線基板および多層配線基板の製造方法を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、多層配線基板１は、各種配線パターンを構成する第１、第２、第３および第４の配線層５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、これら各配線層５ａ〜５ｄに対応する第１、第２、第３および第４の接地／電源層６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとを備えており、各配線層５ａ〜５ｄと各接地／電源層６ａ〜６ｄが絶縁層８を介して交互に積層されて設けられている。そして、この多層配線基板１は、第１の配線層５ａと第２の配線層５ｂとを電気的に接続するとともに、第３の配線層５ｃと第４の配線層５ｄとを電気的に接続するためのスルーホール７を備えている。
【００１８】
スルーホール７は、図２に示すように、多層配線基板１の表裏面に貫通して設けられており、穴径が異なる第１、第２及び第３のホール部１１，１２，１３が連設された段差状に形成されている。スルーホール７は、第１、第２、第３のホール部１１，１２，１３の順に穴径が大きくされている。
【００１９】
第１のホール部１１は、第１の配線層５ａと第２の配線層５ｂとに跨って形成されている。この第１のホール部１１内には、内周面上に、導電性の第１のメッキ膜１６が被覆されて形成されるとともに、絶縁性樹脂材料（松下電工株式会社製：エポキシマルチ「Ｒ−１７６６」）が充填されている。したがって、第１のホール部１１は、第１のメッキ膜１６を介して第１の配線層５ａと第４の配線層５ｂとが電気的に接続された第１の接続群２１を構成している。
【００２０】
第２のホール部１２は、第２の配線層５ｂと第３の配線層５ｃとの間に位置して、各配線層５ａ〜５ｄに跨らないように形成されている。この第２のホール部１２は、穴径が第１のホール部１１の穴径より大とされており、内部に、絶縁性樹脂材料（松下電工株式会社製：エポキシマルチ「Ｒ−１７６６」）が充填されて形成された絶縁体１７が設けられている。この絶縁体１７は、第１のホール部１１内に充填された絶縁性樹脂材料と連続して形成されている。
【００２１】
第３のホール部１３は、第３の配線層５ｃと第４の配線層５ｄとに跨って形成されている。この第３のホール部１３は、穴径が第２のホール部１２の穴径より大とされており、内周面上に、導電性の第２のメッキ膜１８が被覆されて形成されている。したがって、第３のホール部１３は、第２のメッキ膜１８を介して第３の配線層５ｃと第４の配線層５ｄとが電気的に接続された第２の接続群２２を構成している。
【００２２】
すなわち、スルーホール７は、第１のホール部１１内の第１のメッキ膜１６と、第３のホール部１３内の第２のメッキ膜１８とが、第２のホール部１２内の絶縁体１７によって確実に絶縁されている。
【００２３】
以上のように構成された多層配線基板１の製造方法について図面を参照して説明する。
【００２４】
多層配線基板１の製造方法は、多層配線基板１の表裏面に貫通する第１のホール部１１を形成する第１の工程と、第１のホール部１１内にメッキ処理を施す第２の工程と、第１のホール部１１に隣接して第２のホール部１２を形成することによって第１のホール部１１内に被覆された第１のメッキ膜１６の一端側を除去する第３の工程とを有している。
【００２５】
また、この多層配線基板１の製造方法は、第１および第２のホール部１１，１２内に絶縁性樹脂材料を充填する第４の工程と、第２のホール部１２に隣接して第３のホール部１３を形成することによって第２のホール部１２内の一端側の絶縁性樹脂材料を除去する第５の工程と、第３のホール部１３内にメッキ処理を施す第６の工程とを有している。
【００２６】
なお、本実施形態の多層配線基板１の製造方法では、各工程で外径が異なるドリルをそれぞれ用いて穴あけ加工を行うが、各第１、第２、第３のホール部１１，１２，１３を加工する各ドリルを、外径が大きくなる順に、小径ドリル、中径ドリル、大径ドリルとそれぞれ称する。
【００２７】
第１の工程では、図３の示すように、小径ドリルを用いた穴あけ加工によって、多層配線基板１の表裏面に貫通する第１のホール部１１を形成する。第１のホール部１１が形成された後、第２の工程は、第１のホール部１１の内周面上に第１のメッキ膜１６を形成することによって、第１〜第４の配線層５ａ〜５ｄをそれぞれ電気的に接続する。したがって、この第１の工程では、多層配線基板１において電気的に接続されない第１および第２の配線層５ａ，５ｂと、第３および第４の配線層５ｃ，５ｄとが一時的に接続される。
【００２８】
第３の工程では、図４に示すように、第３および第４の配線層１３，１４に対応する第１のホール部１１の範囲である一端側を、小径ドリルによる加工軸線と一致させて中径ドリルを用いて穴あけ加工することによって、第３および第４の配線層５ｃ，５ｄを電気的に接続している第１のメッキ膜１６が部分的に除去される。したがって、多層配線基板１には、穴径が異なる第１および第２のホール部１１，１２が段差状に連続して形成される。
【００２９】
第４の工程では、図５に示すように、第１および第２のホール部１１，１２内に、溶融された絶縁性樹脂材料を充填して冷却固化する。
【００３０】
第５の工程では、図６に示すように、絶縁性樹脂材料が充填された第２のホール部１２内に、小径ドリルによる加工軸線と一致させた大径ドリルを用いて穴あけ加工することによって、第３のホール部１３が形成されるとともに、第１の配線層５ａと第２の配線層５ｂを電気的に接続している第１のメッキ膜１６との間に、絶縁体１７が位置されて残されるように、絶縁性樹脂材料の一部が除去される。
【００３１】
第６の工程では、図１に示したように、第３のホール部１３内に、第３の接続層５ｃと第４の接続層５ｄとを電気的に接続する第２のメッキ膜１８が形成される。
【００３２】
なお、上述した各工程において、各ドリルを用いて穴あけ加工する位置（Ｘ−Ｙ座標）および穴あけ加工の深さ（Ｚ座標）は、例えば多層配線基板１の設計データに基づいて自動制御されて加工される。
【００３３】
上述した多層配線基板１および製造方法によれば、１つのスルーホール７内で、第１のホール部１１による第１の接続群２１と、第３のホール部１３による第２の接続群２１とが、第２のホール１２部内の絶縁体１７によって確実に絶縁することができる。すなわち、多層配線基板１によれば、各配線層が電気的に接続された複数の接続群を、絶縁体１７によって確実に電気的に分離することができる。したがって、この多層配線基板１によれば、１つのスルーホール７内で、複数の接続群を構成することにより、配線効率を向上することができる。したがって、多層配線基板１によれば、集積化、小型化を図ることができる。
【００３４】
なお、上述した多層配線基板１は、スルーホール７が、第１、第２および第２のホール部１１，１２，１３を有する構成にされたが、必要に応じて更に他のホール部が絶縁体を介して連設される構成にされてもよいことは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
上述したように本発明に係る多層配線基板によれば、第２のホール部内に絶縁体が設けられることによって、この絶縁体を介して第１および第２の接続群を確実に絶縁することが可能になり、１つのスルーホール内で、複数の接続群を構成することができる。したがって、この多層配線基板によれば、配線効率を向上し、多層配線基板の集積化、小型化を図ることができる。
【００３６】
また、本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、第５の工程で、絶縁性材料が充填された第２のホール部に隣接して第３のホール部を形成することにより、第２のホール部内の一端側の絶縁性材料を除去し、第２のホール部内に絶縁体を形成することによって、第２のホール部内に絶縁体を容易かつ確実に形成することが可能になり、第１のホール部による第１の接続群と、第３のホール部による第２の接続群とを、第２のホール部内の絶縁体によって確実に絶縁することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多層配線基板を示す断面図である。
【図２】スルーホールを説明するための断面図である。
【図３】前記多層配線基板を製造する第１および第２の工程を説明するための断面図である。
【図４】前記多層配線基板を製造する第３の工程を説明するための断面図である。
【図５】前記多層配線基板を製造する第４の工程を説明するための断面図である。
【図６】前記多層配線基板を製造する第５の工程を説明するための断面図である。
【図７】従来の多層配線基板を示す断面図である。
【符号の説明】
１　多層配線基板
５ａ　第１の配線層
５ｂ　第２の配線層
５ｃ　第３の配線層
５ｄ　第４の配線層
６ａ　第１の接地／電源層
６ｂ　第２の接地／電源層
６ｃ　第３の接地／電源層
６ｄ　第４の接地／電源層
７　スルーホール
８　絶縁層
１１　第１のホール部
１２　第２のホール部
１３　第３のホール部
１６　第１のメッキ膜
１７　絶縁体
１８　第２のメッキ膜
２１　第１の接続群
２２　第２の接続群

Claims (8)

1. 複数の配線層が絶縁層を介して積層されて、任意の各配線層間が電気的に接続された接続群と、表裏面に貫通して設けられたスルーホールとを有する多層配線基板において、
   前記スルーホールは、穴径が次第に大きくなる第１、第２および第３のホール部の順に連設された段差状に形成され、前記第１のホール部内に設けられた第１の導電体によって前記各配線層間が電気的に接続された第１の接続群と、前記第３のホール部に設けられた第２の導電体によって前記各配線層間が電気的に接続された第２の接続群とが、前記第２のホール部内に設けられた絶縁体によって電気的に分断されていることを特徴とする多層配線基板。
2. 前記第１および第２の導電体は、メッキ膜である請求項１に記載の多層配線基板。
3. 前記絶縁体は、前記第２のホール部内に充填された樹脂材料からなる請求項１または２に記載の多層配線基板。
4. 前記絶縁体は、前記第２および第３のホール部内に連続して設けられている請求項３に記載の多層配線基板。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の多層配線基板の製造方法であって、
   前記多層配線基板の表裏面に貫通して前記第１のホール部を形成する第１の工程と、
   前記第１のホール部内に前記第１の導電体を形成して、前記各配線層間を電気的に接続する第２の工程と、
   前記第１のホール部に隣接して前記第２のホール部を形成することにより、前記第１のホール部内の一端側の前記第１の導電体を除去する第３の工程と、
   前記第１および第２のホール部内に絶縁性材料を充填する第４の工程と、
   前記第２のホール部に隣接して前記第３のホール部を形成することにより、前記第２のホール部内の一端側の前記絶縁性材料を除去し、前記第２のホール部内に前記絶縁体を形成する第５の工程と、
   前記第３のホール部内に前記第２の導電体を形成する第６の工程とを有する多層配線基板の製造方法。
6. 前記第１、第２の導電体および前記絶縁性材料の少なくともいずれか１つは、ドリルを用いた穴あけ加工によって除去される請求項５に記載の多層配線基板の製造方法。
7. 前記第２および第６の工程では、メッキ処理によって前記第１および第２の導電体を形成する請求項５に記載の多層配線基板の製造方法。
8. 前記第４の工程は、絶縁性樹脂材料を充填する請求項５に記載の多層配線基板の製造方法。

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