JP2006237241A - Printed circuit board and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機材料系の配線基板、特に、大規模半導体(LSI)を実装するための配線基板に関し、特に貫通孔内壁と貫通導体との接続信頼性に優れた配線基板及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an organic material-based wiring board, and more particularly to a wiring board for mounting a large-scale semiconductor (LSI), and more particularly to a wiring board excellent in connection reliability between a through-hole inner wall and a through-conductor and a manufacturing method thereof. Is.
従来、半導体素子等の電子部品を搭載するための有機材料系の配線基板として、例えばガラス−エポキシ板から成り、その上面から下面にかけて貫通する貫通孔を有する絶縁基板の上下両面に銅箔およびその上に施しためっき層から成る配線導体を被着させるとともに、前記貫通孔の内面に前記上下両面の配線導体同士を接続するめっき層から成る貫通導体を被着させて成る配線基板が使用されている。 Conventionally, as an organic material-based wiring board for mounting electronic components such as semiconductor elements, copper foil and its upper and lower surfaces of an insulating substrate made of, for example, a glass-epoxy plate and having through holes penetrating from the upper surface to the lower surface thereof A wiring board is used in which a wiring conductor made of a plating layer applied thereon is attached and a through conductor made of a plating layer connecting the wiring conductors on both the upper and lower surfaces is attached to the inner surface of the through hole. Yes.
このような有機材料系の配線基板は、ガラス−エポキシ板から成る絶縁基板の上下両面に銅箔が被着された両面銅張板を準備するとともに、この両面銅張板を上下に貫通する貫通孔をドリル加工により穿孔し、次に前記上下両面の銅箔上および貫通孔内面に銅から成るめっき層を無電解めっき法および電解めっき法により析出させて前記上下両面の銅箔の上にめっき層を被着するとともに貫通孔の内面にめっき層から成る貫通導体を形成し、次に、前記絶縁基板の上下両面に被着された銅箔およびその銅箔に被着しためっき層をフォトリソグラフィー技術を採用して部分的にエッチングして配線導体を形成することによって製作されている。 For such an organic material-based wiring board, a double-sided copper-clad plate having copper foils attached to both upper and lower sides of an insulating substrate made of a glass-epoxy plate is prepared, and a through-hole penetrating through this double-sided copper-clad plate is provided. Holes are drilled, and then plated on the upper and lower copper foils by depositing a copper plating layer on the upper and lower copper foils and on the inner surface of the through holes by electroless plating and electrolytic plating. A through conductor made of a plated layer is formed on the inner surface of the through hole, and then the copper foil deposited on the upper and lower surfaces of the insulating substrate and the plated layer deposited on the copper foil are photolithography. It is manufactured by employing a technique and partially etching to form a wiring conductor.
また、この配線基板の両面にビルドアップ樹脂層およびビルドアップ配線層を形成することによりビルドアップ配線基板が製作される。なお、このような配線基板においては、貫通導体が被着された貫通孔は通常、エポキシ樹脂等の穴埋め樹脂により充填されている。 Moreover, a buildup wiring board is manufactured by forming a buildup resin layer and a buildup wiring layer on both surfaces of the wiring board. In such a wiring board, the through hole to which the through conductor is attached is usually filled with a filling resin such as an epoxy resin.
ところで、このような有機材料系の多層配線基板においては、電子装置の小型・薄型化の要求に対応してその配線密度を高めるために、例えば絶縁基板の厚みを0.2〜1mm程度、貫通孔の直径を75〜130μm程度の小さなものとする試みがなされている。また、このような直径が75〜130μm程度の小さな貫通孔を形成するためには、例えば炭酸ガスレーザによる穿孔方法が採用されている(特許文献1参照)。
しかしながら、このようにレーザ光を用いて貫通孔を形成する場合でも、また、従来のドリル加工で貫通孔を形成する場合でも、貫通孔壁面と貫通導体とが十分な密着強度を有することができないという問題があった。 However, even when the through hole is formed using the laser beam as described above, or when the through hole is formed by a conventional drilling process, the through hole wall surface and the through conductor cannot have sufficient adhesion strength. There was a problem.
特に、絶縁基板中のガラス繊維周辺と貫通導体との密着が弱く、半導体素子実装時の熱履歴等で貫通孔壁面の絶縁基板の樹脂とガラス繊維と貫通導体の間で熱膨張係数の違い、特に3種類の熱膨張の違う材料の3重点となっているところがより大きい応力が発生し貫通導体とガラス繊維の界面で剥離が生じ、それが起点となり貫通孔と貫通導体の間のクラックとなり、配線基板の表裏の導通の為の貫通導体を断線せしめ導通不良を発生させてしまうという問題がある。 In particular, the adhesion between the periphery of the glass fiber and the through conductor in the insulating substrate is weak, the difference in thermal expansion coefficient between the resin and the glass fiber and the through conductor of the insulating substrate on the wall surface of the through hole due to thermal history at the time of mounting the semiconductor element, In particular, the three stress points of the three types of materials with different thermal expansion generate greater stress and peeling occurs at the interface between the through conductor and the glass fiber, which becomes a starting point and a crack between the through hole and the through conductor, There is a problem in that the through conductors for conduction between the front and back sides of the wiring board are disconnected to cause conduction failure.
これに対し、本発明は、貫通孔内壁と貫通導体との接続信頼性に優れた配線基板並びにその製造方法を提供することを目的とする。 On the other hand, an object of this invention is to provide the wiring board excellent in the connection reliability of an inner wall of a through-hole, and a through-conductor, and its manufacturing method.
本発明の配線基板は、少なくとも繊維と樹脂とを含有してなる絶縁基体と、該絶縁基体に形成された貫通孔と、該貫通孔に形成された金属相からなる貫通導体を具備してなる配線基板において、前記繊維と樹脂とが乖離した乖離部が前記貫通孔に開口するように形成されるとともに、前記乖離部に封止導体が形成されてなることを特徴とする。 The wiring board of the present invention comprises an insulating base containing at least fibers and a resin, a through hole formed in the insulating base, and a through conductor made of a metal phase formed in the through hole. In the wiring board, a separation portion where the fiber and the resin are separated is formed so as to open in the through hole, and a sealing conductor is formed in the separation portion.
また、乖離部の経が貫通孔側に向けて大きくなっていることが望ましい。 In addition, it is desirable that the length of the divergence portion increases toward the through hole side.
また、貫通導体と封止導体とが同一の金属相から形成されてなることが望ましい。 Further, it is desirable that the through conductor and the sealing conductor are formed from the same metal phase.
また、封止導体の長さが3〜20μmであることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the length of the sealing conductor is 3 to 20 μm.
また、繊維の線径が15μm以下であることが望ましい。 Further, it is desirable that the fiber has a wire diameter of 15 μm or less.
また、繊維がガラス繊維であることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the fibers are glass fibers.
本発明の配線基板の製造方法は貫通孔をレーザ加工により形成することを特徴とする。 The method for manufacturing a wiring board according to the present invention is characterized in that the through hole is formed by laser processing.
また、本発明の配線基板の製造方法は絶縁基体の貫通穴を粗化液に浸透させることにより、前記繊維と樹脂の乖離部を形成することを特徴とする。 Also, the method for manufacturing a wiring board according to the present invention is characterized in that the dissociation portion between the fiber and the resin is formed by allowing the through hole of the insulating base to penetrate into the roughening solution.
また、本発明の配線基板の製造方法は絶縁基板の貫通穴を粗化液に浸透させるときに超音波振動を製品にかけながら浸透し前記繊維と樹脂部の乖離部を形成することを特徴とする。 The wiring board manufacturing method of the present invention is characterized in that when the through hole of the insulating substrate is infiltrated into the roughening liquid, the ultrasonic wave is permeated while being applied to the product to form a separation portion between the fiber and the resin portion. .
また、本発明の配線基板の製造方法はめっき法により、封止導体を形成することを特徴とする。 Moreover, the manufacturing method of the wiring board of the present invention is characterized in that a sealing conductor is formed by a plating method.
また、本発明の配線基板の製造方法はめっき法により、貫通導体を形成することを特徴とする。 The wiring board manufacturing method of the present invention is characterized in that a through conductor is formed by a plating method.
本発明の配線基板によれば、少なくとも繊維と樹脂とを含有してなる絶縁基体と、該絶縁基体に形成された貫通孔と、該貫通孔に形成された金属相からなる貫通導体を具備してなる配線基板において、前記繊維と樹脂とが乖離した乖離部が前記貫通孔に開口するように形成されるとともに、前記乖離部に封止導体が形成されてなることにより導体と絶縁基体の壁面との接触面積が増え、その上導体がガラス繊維と樹脂の間に挟みこまれる構造となるので、絶縁基体の壁面での貫通導体と絶縁基体の樹脂とガラスクロスの密着強度は大きくなる。 According to the wiring board of the present invention, an insulating base comprising at least fibers and a resin, a through hole formed in the insulating base, and a through conductor made of a metal phase formed in the through hole are provided. In the wiring board, the gap between the fiber and the resin is formed so as to open in the through hole, and the sealing conductor is formed in the gap, thereby forming the wall surface of the conductor and the insulating substrate. The contact area between the through conductor and the insulating substrate is increased, so that the contact strength between the through conductor and the insulating substrate on the wall surface of the insulating substrate is increased.
また、その際剥離部の径が貫通孔側に向けて大きくなるように設けることでより強固に導体がガラス繊維と樹脂の間に挟みこまれる構造になるのでさらに貫通孔の壁面での貫通導体と絶縁基体の樹脂とガラスクロスの密着強度は大きくなる。 Moreover, since the conductor is sandwiched between the glass fiber and the resin more firmly by providing the diameter of the peeled portion toward the through hole at that time, the through conductor on the wall surface of the through hole is further provided. In addition, the adhesion strength between the resin of the insulating substrate and the glass cloth increases.
また、この封止導体と貫通導体を同一金属層とすることで封止導体と貫通導体の境界がなくなり、剥離が生じにくくなるために表裏の導通をとる導体の接続信頼性をより高めることができる。 In addition, by making the sealing conductor and the through conductor the same metal layer, there is no boundary between the sealing conductor and the through conductor, and peeling is unlikely to occur, so that the connection reliability of the conductor that conducts the front and back is further improved. it can.
また、封止導体の長さを3〜20μmとすることで貫通孔の壁面での貫通孔の壁面での貫通導体と絶縁基体の樹脂とガラスクロスの密着強度をより大きくでき、同時に絶縁信頼性を確保した配線基板となる。これは封止導体を3μm以上とすることでガラス繊維と導体の接着された面積が大きくなったことにより密着強度大きくなるためである。また封止導体を20μm以下とすることで貫通孔と貫通孔の壁間での絶縁信頼性がより高くなる。20μmより大きい場合は壁間での絶縁信頼性を十分確保できない場合があるためである。 Also, by setting the length of the sealing conductor to 3 to 20 μm, the adhesion strength between the through conductor on the wall surface of the through hole, the resin of the insulating base, and the glass cloth on the wall surface of the through hole can be increased, and at the same time, the insulation reliability It becomes a wiring board that secures. This is because when the sealing conductor is 3 μm or more, the adhesion strength is increased by increasing the area where the glass fiber and the conductor are bonded. Moreover, the insulation reliability between a through-hole and the wall of a through-hole becomes higher by making a sealing conductor into 20 micrometers or less. This is because if it is larger than 20 μm, the insulation reliability between the walls may not be sufficiently secured.
また、繊維の線径を15μm以下とすることで貫通孔を形成するとき、孔加工性を良好とすることができる。 Moreover, when forming a through-hole by making the wire diameter of a fiber into 15 micrometers or less, hole workability can be made favorable.
また、繊維をガラスとすることで絶縁基板が十分な剛性をもたせることができ、基板の反りを小さくすることができる。 Further, when the fiber is made of glass, the insulating substrate can have sufficient rigidity, and the warpage of the substrate can be reduced.
また、貫通孔をレーザ加工で形成することにより絶縁基体のガラス繊維と樹脂を剥離がレーザ加工時の熱作用によるガラス繊維近傍の樹脂の変質でおこるため、乖離したところ以外のガラス繊維と樹脂の密着は弱くならない。樹脂の変質した部分が化学的に除去されるのみなので、乖離させていないガラス繊維と樹脂との間への歪等の応力を作用させないためである。 In addition, by forming the through hole by laser processing, the glass fiber and the resin of the insulating substrate are peeled off due to the alteration of the resin in the vicinity of the glass fiber due to the thermal action during laser processing. Adhesion does not weaken. This is because the altered part of the resin is only chemically removed, so that stress such as strain between the glass fiber and the resin that are not separated does not act.
また、絶縁基体の貫通孔を粗化液に浸透させることにより、前記繊維と樹脂の乖離部を形成できる。これはガラスク繊維と樹脂の間のレーザ加工で変質した樹脂を化学的にとりさることによりガラス繊維近傍の樹脂の変質した残渣をほぼ除去することが可能であり、変質した樹脂残渣の上に封止導体が形成され、その部分での密着力が小さくなるということが無い。 Moreover, the dissociation part of the said fiber and resin can be formed by osmosis | permeating the roughening liquid through the through-hole of an insulation base | substrate. This is because it is possible to remove almost all the denatured residue of the resin near the glass fiber by chemically removing the resin denatured by laser processing between the glass fiber and the resin, and seal it on the denatured resin residue A conductor is formed, and the adhesion force at that portion is not reduced.
また、絶縁基板の貫通孔を粗化液に浸透させるときに超音波振動を製品にかけながら浸透することによりガラス繊維近傍の樹脂の変質した残渣をより除去することが可能であり変質した樹脂残渣の上に封止導体が形成され、その部分での密着力が小さくなるということが無い。 In addition, when the penetration hole of the insulating substrate is infiltrated into the roughening liquid, it is possible to further remove the denatured residue of the resin near the glass fiber by infiltrating while applying ultrasonic vibration to the product. The sealing conductor is formed on the top, and the adhesion force at that portion is not reduced.
また、めっき法により、封止導体と貫通導体を形成することすることにより乖離部内部までめっき液が浸透しやすくなる。液体は隙間にくまなく入り込むことができるために封止導体でガラス繊維と樹脂の隙間を埋めることができ封止導体めっきと貫通導体の密着を十分に保つことができるようになる。 Further, by forming the sealing conductor and the through conductor by plating, the plating solution can easily penetrate into the dissociated portion. Since the liquid can enter all the gaps, the gap between the glass fiber and the resin can be filled with the sealing conductor, and the adhesion between the sealing conductor plating and the through conductor can be sufficiently maintained.
本発明の配線基板は、例えば、図1に示すように、繊維1であるガラスクロス1と、樹脂3とを含有してなる絶縁基体5と、絶縁基体5を貫通して形成された貫通孔7と、貫通孔7内に形成された貫通導体9と、貫通孔7の内壁のガラス繊維1と樹脂3との剥離部Aに入り込む封止導体11と、絶縁基体5の両面に形成されたコア配線層13と、絶縁基体5の主面に形成された絶縁層15と、絶縁層15を貫通して形成されたビア導体17と、絶縁層15の主面に形成された配線導体層19とで構成されている。
For example, as shown in FIG. 1, the wiring board of the present invention includes an
このような配線基板21において、絶縁基体5、絶縁層15は、それぞれを挟持するように配置されたコア配線層13、配線導体層19並びに、それぞれを貫通して設けられた貫通導体9、ビア導体17と、を支持し、電気的に絶縁する機能を有している。
In such a
そして、コア配線層13、配線導体層19、貫通導体9、ビア導体17は、それぞれが任意に接続され、配線回路を形成している。
The
本発明の配線基板21においては、貫通孔7の内壁の繊維1と樹脂3との間に形成された乖離部Aに、封止導体11を形成することが重要であり、従来、貫通孔7の壁面で貫通導体9が剥離しやすく、配線基板21の信頼性を低下させる大きな要因の一つであった貫通孔7の内壁において繊維1と樹脂3との乖離部Aに封止導体11を形成することで、封止導体11並びに貫通導体9と、繊維1と樹脂3とを含有する絶縁基体5との接触面積が増え、その上、封止導体11が繊維1と樹脂3との間に挟みこまれる構造となるので、絶縁基体5の壁面での封止導体11並びに貫通導体9と、繊維1と樹脂3とを含有する絶縁基体5との密着強度は格段に大きくなり、配線基板21の信頼性は格段に向上するのである。また、封止導体11並びに貫通導体9と、繊維1と樹脂3とを含有する絶縁基体5との密着強度が向上することにより、両者の間に剥離が発生しにくくなり、繊維1と樹脂3を起点とする貫通孔と貫通導体クラックの発生を減らすことができ、配線基板の表裏の導通上の接続信頼性を向上することができる。
In the
この乖離部Aに封止導体11を形成するため、また、封止導体11と絶縁基体5との接着強度を向上させるために乖離部Aの径は貫通孔7に向けて大きくなるように開口させることが望ましい。
In order to form the sealing
また、封止導体11と貫通導体9の境界をなくし、半導体チップ実装での熱衝撃等で剥離を生じにくくするために、この封止導体11と貫通導体9とは同一の金属相により形成することが望ましい。
Further, in order to eliminate the boundary between the sealing
また、封止導体11と絶縁基体5との密着強度を向上させるためには、封止導体11の貫通孔7からの侵入深さを3μm以上とすることが望ましく、特に、5μm以上、さらに、7μm以上とすることが望ましい。また、隣り合う、他の貫通導体7との絶縁信頼性を向上させるためには、封止導体11の貫通孔7からの侵入深さを20μm以下とすることが望ましく、特に、15μm以下、さらに、10μm以下とすることが望ましい。
Further, in order to improve the adhesion strength between the sealing
また、繊維1の線径を15μm以下とすることで、容易に貫通孔7を形成することができるとともに、繊維1の周囲に容易に所望の形状の乖離部Aを形成することができる。
In addition, when the
また、絶縁基体5に十分な剛性をもたせ、配線基板21の反りを小さくすることができることから、繊維1をガラスにより形成し、繊維1として、いわゆるガラスクロス1を用いることが望ましい。即ち、図1では、直線的に繊維1を表現しているが、繊維1として、ガラス繊維1を布のように編み込んだガラスクロス1を用いる場合には、ガラス繊維1は波状に、しかも、互いに交差して絶縁基体5を構成するのである。また、繊維1は、図1では、長繊維1として表現しているが短繊維であってもよいことは言うまでもない。
Further, since the insulating
また、貫通孔7をレーザ加工で形成した場合には、絶縁基体5のガラス繊維1と樹脂3の乖離はレーザ加工時の熱作用によるガラス繊維近傍の樹脂の変質により、形成することができ、乖離部以外のガラス繊維1と樹脂3の密着性を維持することが容易となる。このレーザ加工条件は、貫通孔7の周辺においてガラス繊維1の周辺の樹脂3を変質させて、除去しやすくするためにエネルギーの出力とショット数を調整することが望ましい。具体的には炭酸ガスレーザを使い、1ショットあたりの出力を10〜25mJとし、ショット数を3〜20ショットとすることでガラス繊維1近傍の樹脂3の変質を調整することが可能である。
Further, when the through-
レーザ加工した絶縁基体5の貫通孔7を粗化液に浸透させることにより、前記繊維と樹脂の乖離部Aを形成できる。これはガラス繊維1と樹脂3の間のレーザ加工で変質した樹脂3を化学的にとりさることによりガラス繊維1の近傍の樹脂3の変質した残渣をほぼ除去することが可能であり、変質した樹脂残渣の上に封止導体11が形成され、その部分での密着力が小さくなるということが無い。これは樹脂3のレーザ加工時に変質し、除去しやすくなった部分のみを化学的に除去しているだけなので、レーザ加工時に変質していない部分の樹脂3とガラス繊維1とを新たに乖離させることはない。
By allowing the through
また、絶縁基板1の貫通孔5を粗化液に浸透させるときに超音波振動を製品にかけながら浸透することによりガラス繊維近傍の樹脂の変質した残渣をより速やかに除去することが可能であり変質した樹脂残渣の上に封止導体が形成され、その部分での密着力が小さくなるということが無い。
In addition, when the through-
また、めっき法により、封止導体と貫通導体を形成した場合には、乖離部A内部までめっき液が浸透しやすくなり、封止導体でガラス繊維と樹脂の隙間を容易に埋めることができ、封止導体めっきと貫通導体の密着を十分に保つことができるようになる。 In addition, when the sealing conductor and the through conductor are formed by plating, the plating solution can easily penetrate into the gap A, and the sealing conductor can easily fill the gap between the glass fiber and the resin. Adhesion between the sealing conductor plating and the through conductor can be sufficiently maintained.
以下に、図1を用いて説明した本発明の配線基板21を製造するための本発明の配線基板21の製造方法について、詳細に説明する。なお、本実施例においても、直径が75〜130μmと微細な貫通孔7を有するとともに、厚みが0.2〜0.8mmの薄型の配線基板を製造する場合の例を示している。
Below, the manufacturing method of the
まず、図2(a)に示すように、例えば、ガラスクロス1にエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂3を含浸させた厚みが0.2〜0.8mmの絶縁基体5の両面に厚みが5〜20μmの金属箔23である銅箔23が被着形成された両面銅張板25を準備する。この時にガラスクロス1は繊維の直径が15μm以下のガラス繊維1を用いることが望ましい。
First, as shown in FIG. 2A, for example, an insulating
なお、絶縁基体5は、その厚みを0.2mm以上とすることで、絶縁基体5および銅箔23を貫通して複数の貫通孔7を形成したり、さらには穴埋め樹脂38を形成する際等に印加される熱や外力等の影響で配線基板21に反りや変形が発生して配線基板に要求される平坦度を確保できなくなってしまう危険性を小さくすることができ、また、その厚みを0.8mm以下とすることで、後述するように貫通孔7の内壁にめっきを被着して貫通導体9を形成するとき、貫通孔7内にめっき液が浸入しにくくなり、貫通導体9に断線が発生しやすくなるということがない。したがって、厚みが0.2〜0.8mmの絶縁基板1を用いることが好ましい。また、ガラスクロス1は、その繊維1の直径を15μm以下とすることでレーザ加工により貫通孔7を形成する時の加工が容易となり所定の孔径を加工しやすくなり、形状も良好となる。
The insulating
また、銅箔23は、その厚みを5μm以上とすることで、貫通孔7形成後のめっきの前処理として行なわれるマイクロエッチング時に銅箔23がエッチングされて銅箔23にピンホールまたは欠損を生じることがなくなり、銅箔23へのめっきの付き周り性や密着力を強くすることができる。
Further, by setting the thickness of the
また、銅箔23の厚みを20μm以下とすることで、貫通孔7をレーザ加工により穿孔する場合に、直径が75〜130μmの貫通孔7を安定して形成することが可能となる。したがって、5〜20μmの厚みの銅箔23を用いることが望ましい。
Moreover, when the thickness of the
このような銅箔23は、例えば、絶縁基体5の上下全面に厚みが8〜40μm程度の銅箔23を貼着するとともに、この銅箔23を硫酸−過酸化水素水などの銅エッチング液で膜厚が均一となるようにエッチングし、厚みが5〜20μmとなるように加工して形成される。
For example, the
次に、図2(b)に示すように、レーザ加工により両面銅張板25を貫通する直径が75〜130μmの貫通孔7を穿孔する。
Next, as shown in FIG.2 (b), the through-
このように、貫通孔7の直径が75〜130μmと微細な場合には、貫通導体9および配線導体13を形成する際に貫通導体9および配線導体13を高密度で配置することができ、それにより高密度な配線基板を得ることができる。なお、貫通孔7の孔径が75μm以上の場合、貫通孔7の内層にめっき金属を被着して貫通導体9を形成する際に、貫通導体9を形成するためのめっき液が貫通孔7の内部に良好に入り込み、貫通孔7の内部に貫通導体9を良好に形成することが可能となり、他方、130μm以下では、貫通導体9および配線導体13を高密度で配置することが可能となる。したがって、貫通孔7の直径は、75〜130μmの範囲が好ましい。
Thus, when the diameter of the through
なお、絶縁基板1および銅箔23に貫通孔7を形成するには、銅箔23上に例えばレーザ光のエネルギーを良好に吸収する黒色もしくは黒色に近い色を有する樹脂から成るレーザ加工用シートを貼着し、このレーザ加工用シートの上から炭酸ガスレーザ光を照射する方法、もしくは銅箔23の表面を算術平均粗さRaで0.2〜2μmの範囲で表面を粗化した後、その銅箔23に酸化雰囲気150℃で30分程度の熱処理を施し、その表面をレーザ光のエネルギーを良好に吸収する黒色もしくは茶色等の黒色に近い色を有する色として炭酸ガスレーザ光を照射する方法のどちらかの方法を使用し、8〜30mJの出力の炭酸ガスレーザ光を40〜240μ秒のパルス幅で所定の位置に照射して貫通孔7を穿孔する方法が採用される。
In order to form the through-
このとき、炭酸ガスレーザ光の出力を8mJ以上とすることで、貫通孔7を十分な大きさに穿孔することが可能となる。また、30mJ以下とすることで絶縁基板1における貫通孔7の孔径を精度よく形成することができる。したがって、照射する炭酸ガスレーザ光は、その出力が8〜30mJでパルス幅が40〜240μ秒の範囲ですることが好ましい。
At this time, by setting the output of the carbon dioxide laser beam to 8 mJ or more, the through
なお、貫通孔7を上下両面側に向けて拡径する形状とするには、レーザ加工により穿孔する場合、レーザ光の1パルス当たりのエネルギーやショット数を調整すればよい。
In addition, in order to make the through-
このような工程でレーザ光を用いて貫通孔7を形成した場合には、貫通孔7の内壁には熱により炭化層(図示せず)が形成される。また、炭化していなくとも貫通孔7の壁面、貫通孔7の壁面近傍の繊維3の周囲の樹脂は熱により変質し、除去されやすくなる。
When the through
そして、貫通孔7の内壁に形成された炭化層や変質層を例えば過マンガン酸カリウム溶液や過マンガン酸ナトリウム溶液から成る粗化液を用いて粗化して除去することにより、図2(c)の部分断面図に示す炭化層、変質層が除去された両面銅張板25が得られる。
Then, the carbonized layer and the altered layer formed on the inner wall of the through-
この両面銅張板25の貫通孔7の内壁に接する繊維1の周囲は除去されて、乖離部Aが形成される。
The periphery of the
次に、図3(d)に示すように、炭化層並びに変質層を除去した後に、貫通孔7の内部、金属箔23の表面に無電解めっき銅めっき(図示せず)および電解銅めっき層(図示せず)を順次析出させて、乖離部Aに封止導体11を形成するとともに、貫通孔7に貫通導体9を形成し、あわせて、銅箔23の表面にも厚みが1〜3μmの無電解銅めっき層および厚みが20〜30μmの電解銅めっき層を順次析出させて、めっき層を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (d), after removing the carbonized layer and the altered layer, the inside of the through
このように、封止導体11と貫通導体9とを同時に形成することで、両者を同一の金属により形成することができるため、封止導体11と貫通導体9との間で熱膨張係数の差による応力が発生することが無く、信頼性に優れた配線基板となる。また、工程がひとつですむため、プロセスコストを低くすることができる。
Thus, since the sealing
このとき、貫通孔7の内壁から炭化層17を除去し、さらに、貫通孔周縁部の金属箔23、貫通孔周縁部の絶縁基板1の密着強度の低下した表層の極薄い部分とをあらかじめ除去したことで、貫通導体9と貫通孔7、並びに貫通孔周縁配線層14と絶縁基板1とを強固に結合させることができる。
At this time, the carbonized
なお、無電解銅めっき層を析出させるには、例えば、塩化アンモニウム系酢酸パラジウムを含有するパラジウム活性液を使用して貫通孔7内壁、貫通孔周縁部のの絶縁基板1が露出した部分ならびに銅箔23の表面にパラジウム触媒を付着させるとともに、その上に硫酸銅系の無電解銅めっき液を用いて無電解銅めっき層を被着させればよい。このとき、貫通孔7は、両面銅張板15の開口部において外側に向けて拡径していることから、貫通孔7内に無電解銅めっき液が良好に浸入し、その結果、無電解銅めっき層を略均一な厚みに良好に被着させることができる。
In order to deposit the electroless copper plating layer, for example, a palladium active solution containing ammonium chloride-based palladium acetate is used to expose the inner wall of the through-
また、電解銅めっき層を被着させるための電解銅めっき液としては、例えば、硫酸銅系の電解銅めっき液を用いればよい。このとき、貫通孔7は、両面銅張板25の開口部において外側に向けて拡径していることから、貫通孔7内に電解銅めっき液が良好に浸入し、その結果、貫通孔7内を電解銅めっきで良好に充填することができる。
Moreover, as an electrolytic copper plating solution for depositing the electrolytic copper plating layer, for example, a copper sulfate-based electrolytic copper plating solution may be used. At this time, since the diameter of the through
次に、図3(e)に示すように、貫通孔7に形成された貫通導体9により形成された貫通孔7aの内部に埋込樹脂27を充填し、硬化させた後に、図4(g)に示すように、穴埋め樹脂27を埋め込んだ両面銅張板25の表面を研磨し、平坦化する。
Next, as shown in FIG. 3 (e), the embedded
この研磨により穴埋め樹脂27の不要部分を除去するとともに、両面銅張板25の表面に形成された導体層の厚みを所定の厚みにすることができる。また研磨工程においては、研磨と銅のエッチングとを交互に複数回繰り返して穴埋め樹脂27の不要部分を除去するとともに両面銅張板25の表面に形成された導体層の厚みを所定の厚みにする。研磨のみで穴埋め樹脂27の不要部分の除去と両面銅張板25の表面に形成された導体層の厚みを所定の厚みにするよりも、研磨と銅のエッチングを交互に行ったほうが、総計の作業時間が短縮され、両面銅張板25の表面に形成された導体層の厚みがより均一となる。また銅のエッチング液としては硫酸−過酸化水素水の混合溶液や過硫酸アンモニウム水溶液が望ましく、銅厚みの均一なエッチングを行うことができる。
By this polishing, unnecessary portions of the
次に、例えば、図4(f)に示すように、平坦化された両面銅張板25の表面に、めっきにより導体29を形成し、最後に、図5(g)に示すように、従来周知のサブトラクト法、セミアディティブ法などにより、両面銅張板25の表面に形成された導体層の不要な部分を除去し、配線導体13を形成する。
Next, for example, as shown in FIG. 4 (f), a
さらに、このような配線基板の主面にビルドアップ樹脂層およびビルドアップ配線層を積層してビルドアップ配線基板を製作した場合には、図1に示すような配線基板を得ることができる。 Furthermore, when a buildup wiring board is manufactured by laminating a buildup resin layer and a buildup wiring layer on the main surface of such a wiring board, a wiring board as shown in FIG. 1 can be obtained.
すなわち、本発明によれば、貫通孔壁面と貫通導体とが強固に接続された信頼性の高い配線基板を容易に作製することができるのである。 That is, according to the present invention, a highly reliable wiring board in which the through hole wall surface and the through conductor are firmly connected can be easily manufactured.
なお、上述の実施例では貫通孔7の直径が75〜130μm、厚みが0.2〜0.8mmの配線基板を例にとって示したが、本発明は上述の実施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、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
In the above-described embodiment, the through
また、上述の実施例では、レーザー加工により貫通孔7を形成したが、ドリル加工で貫通孔7を形成した場合にも、同様の効果が得られることはいうまでもない。
Moreover, in the above-mentioned Example, although the through-
なお、穴埋め樹脂27を形成する例について説明したが、貫通孔7の内部をめっきにより完全に充填した場合には、穴埋め樹脂27を形成する必要がないことは言うまでもない。
In addition, although the example which forms the
本発明の配線基板を評価するために、サンプルを作製し、次の評価を行なった。 In order to evaluate the wiring board of the present invention, a sample was prepared and the following evaluation was performed.
主面に厚み10μmの銅箔23を具備する全体の厚みが0.4mmの両面銅張板25に炭酸ガスレーザにより貫通孔7を形成した。なお、炭酸ガスレーザの穿孔条件はパルス幅が160μsで出力を10mJから25mJの条件とショット数を4ショットから6ショットに変動させる条件で組み合わせた。
The through-
なお、作製した貫通孔3の直径は90μmとし、貫通孔3同士のピッチは200μmとした。その後、炭酸ガスレーザ加工された両面銅張板15を過マンガン酸カリウム溶液からなる80℃の粗化液で5〜8分処理した。その後、無電解銅めっき層および電解銅めっき層によりガラスクロスと樹脂の間の封止導体および貫通孔3の壁面に貫通導体を形成する。その際、レーザ条件の出力とショット数を変化させる組み合わせにより、乖離部の形状を変化させ、封止導体の長さが表1にしめす値となるサンプルを得た。
In addition, the diameter of the produced through-
その後、貫通孔3の内部に穴埋め樹脂27を埋め込み、この穴埋め樹脂27を硬化した後、研磨により穴埋め樹脂27の不要部分を除去し、従来周知のサブトラクト法により配線パターンを形成し、コア基板としての試験片を得た。
Thereafter, the
封止導体の長さの違うサンプルはそれぞれ10個ずつ作製し、それぞれに400の貫通孔を形成した。半導体素子実装およびプリント基板への実装を想定した耐熱試験後に温度サイクルテストと、印加耐湿絶縁性信頼性テストを行った。耐熱試験と温度サイクル試験後、電気導通テストで断線の有無を確認し、断線しているものは貫通孔近傍にクラックが発生していないか観察した。また印加耐湿絶縁信頼性テスト後には絶縁抵抗を測定し、その絶縁抵抗により合否を判断した。なお、絶縁抵抗値が108Ω以上の試料を合格とした。 Ten samples each having a different length of the sealing conductor were prepared, and 400 through-holes were formed in each sample. A temperature cycle test and an applied moisture resistance insulation reliability test were conducted after a heat resistance test assuming mounting on a semiconductor device and printed circuit board. After the heat resistance test and the temperature cycle test, the presence or absence of a disconnection was confirmed by an electrical continuity test, and the disconnection was observed for cracks in the vicinity of the through hole. Further, after the applied moisture resistance insulation reliability test, the insulation resistance was measured, and pass / fail was judged by the insulation resistance. A sample having an insulation resistance value of 10 8 Ω or higher was accepted.
なお、半導体素子実装およびプリント基板への実装を想定した耐熱試験はピーク温度が260℃で200℃以上保持時間が60秒以上のリフロー条件に3回通して行った。また、温度サイクルテストの条件は温度サイクル試験は−55℃/125℃で1000サイクルの条件で行った。印加耐湿絶縁信頼性テストはHASTと呼ばれる、印加電圧が5.5Vで耐湿環境条件として温度130℃湿度85%で168時間の条件で行った。 The heat resistance test assuming semiconductor device mounting and mounting on a printed circuit board was performed three times under reflow conditions in which the peak temperature was 260 ° C. and the holding time was 200 ° C. or more and 60 seconds or more. The temperature cycle test was conducted at a temperature cycle of −55 ° C./125° C. under 1000 cycles. The applied moisture resistant insulation reliability test was called HAST, and the applied voltage was 5.5V and the moisture resistant environment condition was a temperature of 130 ° C. and a humidity of 85% for 168 hours.
また、乖離部の形状、すなわち、封止導体の形状は、上記の試験を行った試料の断面観察を行って測定した。
本発明の範囲外である封止導体が形成されていない試料No.1では、耐熱試験と温度サイクル後の電気導通テストで断線不良が3/10個発生し、そのいずれもが貫通孔近傍のクラックで、その起因がガラスクロスと貫通導体との間の剥離であり、信頼性に劣ることが確認された。 Sample No. in which a sealed conductor which is outside the scope of the present invention is not formed. In No. 1, 3/10 disconnection failures occurred in the heat resistance test and the electrical continuity test after the temperature cycle, all of which were cracks in the vicinity of the through hole, and the cause was peeling between the glass cloth and the through conductor. It was confirmed that the reliability was inferior.
一方、本発明の封止導体を設けた試料No.2〜9では耐熱試験と温度サイクル後の電気導通テストで断線不良の発生がなく、また絶縁信頼性テスト後の絶縁不良も全く確認されなかった。 On the other hand, Sample No. provided with the sealing conductor of the present invention. In Nos. 2 to 9, no disconnection failure occurred in the heat resistance test and the electrical continuity test after the temperature cycle, and no insulation failure after the insulation reliability test was confirmed.
また、本発明の本発明の封止導体を設けた試料のうち、封止導体の長さが25μmの試料No.10では、隣り合う貫通導体で一部にマイグレーションが確認された。 Further, among the samples provided with the sealing conductor of the present invention, the sample No. 2 having a sealing conductor length of 25 μm was used. 10, migration was partially confirmed in adjacent through conductors.
なお、これらの試料を観察したところ、乖離部は、貫通導体側に向けて、径が大きくなるように開口していた。 In addition, when these samples were observed, the divergence part was opened so that a diameter might become large toward the penetration conductor side.
1・・・繊維、ガラスクロス
3・・・樹脂
5・・・絶縁基体
7・・・貫通孔
9・・・貫通導体
11・・封止導体
21・・配線基板
A・・・乖離部
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