JP2006287007A - 多層プリント配線板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 部分的に層数の異なる配線パターン形成層を有する多層プリント配線板において、ビアホールの接続信頼性を向上せしめる。
【解決手段】 配線パターン形成層が、部分的に異なる層数からなると共に、当該配線パターン形成層間が金属めっきからなるビアホールで接続されている多層プリント配線板；下層の配線パターンを形成する工程と、少なくとも当該下層の配線パターンの表側面に当該配線パターンとはエッチング条件の異なるバリア金属層を形成する工程と、上層の配線パターン形成を必要とする領域以外の部分を刳り貫いた絶縁層を介して金属箔を積層する工程と、当該上層の配線パターン形成領域の所望の位置にビアホール形成用の孔を穿孔する工程と、めっき処理により当該孔を導通させる工程と、エッチング処理により上層の配線パターン及びビアホールを形成する工程とを必要層数分繰り返し行う工程からなる多層プリント配線板の製造方法。
【選択図】 図３
【解決手段】 配線パターン形成層が、部分的に異なる層数からなると共に、当該配線パターン形成層間が金属めっきからなるビアホールで接続されている多層プリント配線板；下層の配線パターンを形成する工程と、少なくとも当該下層の配線パターンの表側面に当該配線パターンとはエッチング条件の異なるバリア金属層を形成する工程と、上層の配線パターン形成を必要とする領域以外の部分を刳り貫いた絶縁層を介して金属箔を積層する工程と、当該上層の配線パターン形成領域の所望の位置にビアホール形成用の孔を穿孔する工程と、めっき処理により当該孔を導通させる工程と、エッチング処理により上層の配線パターン及びビアホールを形成する工程とを必要層数分繰り返し行う工程からなる多層プリント配線板の製造方法。
【選択図】 図３
Description
本発明は部分的に異なる数の配線パターン形成層が積層された多層プリント配線板に関し、特に、配線パターン形成層間を接続するビアホールの接続信頼性に優れた多層プリント配線板に関する。
近年、機器の高機能化により、製品内に組み込まれるプリント配線板の構成としては多層プリント配線板の形態が一般的になっており、また、小型・軽量化の要求から如何に多層プリント配線板の小型・高密度配線化を図っていくかが大きな課題となっている。
このような課題を解決する多層プリント配線板として、図５に示した如き構成のリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐａが既に知られている（特許文献１参照）。
即ち、ポリイミドなどの屈曲可能なベースフィルム１、当該ベースフィルム１の表裏に形成された銅箔などからなる配線パターン５、後に配線回路付き基材１５を積層する部位に開口部７ａが形成された当該配線パターン５を保護するためのカバーレイ７からなるフレックス基板９と、一方の面に配線パターン５が形成されたポリイミドなどの絶縁基材１３、当該絶縁基材１３の他方の面に形成された層間接着層１４、当該層間接着層１４の表面から配線パターン５に達する非貫通孔３ａ、当該非貫通孔３ａに導電性ペーストを充填して形成されたビアホール６ａからなる配線回路付き基材１５とからなり、当該カバーレイ７の開口部７ａから露出しているフレックス基板９の配線パターン５と一方の配線回路付き基材１５に形成されたビアホール６ａ、並びに一方の配線回路付き基材１５に形成されている配線パターン５と他方の配線回路付き基材１５のビアホール６ａのそれぞれを位置合わせして積層接着したものである（図５は配線回路付き基材１５を２枚積層する例を示したものであるが、説明の便宜上、各構成を積層する前の配置状況を図示した）。
このように、必要な数の配線パターン形成層を部分的（島状）に積層する構成としたため、従来一般的な構成とされている多層化する必要のない回路ブロックにおいても、配線パターン形成層の層数が多い部分に合わせた数の配線パターン形成層を積層していたものと比較して、材料の無駄を省くことができるとともに、リジッドフレックス多層プリント配線板を薄型化することができる。
しかし、上記リジッドフレックス多層プリント配線板Ｐａの構成では、以下のような不具合があった。
即ち、多層化を図る場合、個別に製造した配線回路付き基材１５を、部分的に層数を変えて積層するのは非常に手間であり、また、配線パターン形成層間を接続する手段として、導電性ペーストを充填したビアホール６ａの圧着により行なっているため、当該ビアホール６ａの接続信頼性が低いというものであった。
特開２００４−２２８１６５号公報
本発明は、上記不具合を解消するためになされたもので、部分的に層数の異なる配線パターン形成層を積層する場合においても、ビアホールの接続信頼性の低下を抑制することができるとともに、積層加工を容易に行うことができる多層プリント配線板及びその製造方法を提供することを課題とする。
請求項１に係る本発明は、絶縁層と配線パターン形成層とを交互に積層してなる多層プリント配線板であって、当該配線パターン形成層が、部分的に異なる層数からなるとともに、当該配線パターン形成層間が、金属めっきからなるビアホールにより接続されていることを特徴とする多層プリント配線板により上記課題を解決したものである。
これにより、部分的に層数の異なる配線パターン形成層を積層した多層プリント配線板においても、ビアホールの接続信頼性の低下を抑制することができる。
また、請求項２に係る本発明は、当該ビアホールが、ビアホールの直上にビアホールを形成せしめたスタックドビア構造となっていることを特徴とするものである。
これにより、当該多層プリント配線板の高密度配線化及び信号の高速伝送化を図ることができる。
また、請求項３に係る本発明は、当該部分的に異なる層数からなる配線パターン形成層の少なくとも一箇所が、コネクタ接続端子パターン形成層であることを特徴とするものである。
これにより、多層プリント配線板の板厚に関係なく、コネクタ部の板厚を設定することができる。
また、請求項４に係る本発明は、当該部分的に異なる層数からなる配線パターン形成層が、屈曲可能なフレックス基板の少なくとも片面に積層されていることを特徴とするものである。
これにより、当該多層プリント配線板の形態を薄型のリジッドフレックスプリント多層プリント配線板とすることができるため、元々製品内への配置自由度に優れるリジッドフレックス多層プリント配線板を更に配置自由度に優れたものとすることができる。
また、請求項５に係る本発明は、絶縁層と配線パターン形成層とを交互に積層してなる多層プリント配線板の製造方法であって、下層の配線パターンを形成する工程と、少なくとも当該下層の配線パターンの表側面に当該配線パターンとはエッチング条件の異なりバリア金属層を形成する工程と、上層の配線パターン形成を必要とする領域以外の部分を刳り貫いた絶縁層を介して金属箔を積層する工程と、当該上層の配線パターン形成領域の所望の位置にビアホール形成用の孔を穿孔する工程と、めっき処理により当該孔を導通させる工程と、エッチング処理により上層の配線パターン及びビアホールを形成する工程とを必要層数分繰り返し行なう工程からなることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法により上記課題を解決したしたものである。
これにより、ビアホールの接続信頼性に優れる部分的に異なる層数の配線パターン形成層が積層された多層プリント配線板を容易に得ることができる。
また、請求項６に係る本発明は、当該ビアホールを形成する工程において、ビアホールの直上にビアホールを形成してなるスタックドビアを形成することを特徴とするものである。
これにより、高密度配線化及び信号の高速伝送化を図った当該多層プリント配線板を容易に得ることができる。
また、請求項７に係る本発明は、当該バリア金属層が形成される配線パターンの少なくとも一箇所が、コネクタ接続端子パターンであることを特徴とするものである。
これにより、当該多層プリント配線板に、コネクタ接続端子を容易に形成することができる。
部分的に層数の異なる配線パターン形成層が積層された多層プリント配線板を本発明の構成とすることによって、ビアホールの接続信頼性を向上させることができ、また、本発明の製造方法によれば、当該多層プリント配線板を容易に得ることができる。
本発明の実施の形態を、図１乃至図４に示したリジッドフレックス多層プリント配線板の概略断面製造工程図を用いて説明する。尚、従来技術と同じ部位には、同じ符号を付した。
まず、図１（ａ）に示したように、ポリイミド等の屈曲可能なベースフィルム１の表裏に金属箔２（例えば銅箔）が積層された両面フレキシブル基板を用意する。次いで、図１（ｂ）に示したように、レーザ加工等によって、所望とする位置に非貫通孔３を穿孔する。
次に、図１（ｃ）に示したように、当該非貫通孔３のデスミア処理を行なった後、無電解めっき（例えば無電解銅めっき）、及び電解めっき（例えばフィルドビア用のめっき浴を用いて電解銅めっき）処理を順次行なうことによって、当該非貫通孔３にめっき４を充填するとともに表面にも当該めっき４を析出させる。
ここで、当該図においては、図面を見易くするために、金属箔２とめっき４の境界部を省略して図示しており、以降も同様の部位に関しては、当該境界部を省略して図示する。
次に、図１（ｄ）に示したように、一般的なサブトラクティブ法（金属箔上にエッチングレジストパターンを形成し、次いで、当該エッチングレジストパターンから露出している金属箔をエッチングして配線パターンを形成する方法）により、配線パターン５を形成するとともに表裏の配線パターン間を接続するビアホール６を形成する。
次に、図１（ｅ）に示したように、配線パターン５の内のコネクタ接続端子８を除いた全面に、当該配線パターンを保護する開口部付きカバーレイ７を積層することによって、フレックス基板９とする。次いで、図１（ｆ）に示したように、カバーレイ７の開口部に露出している当該コネクタ接続端子８に、当該配線パターン５（コネクタ接続端子８も含む）とはエッチング条件の異なるバリア金属層１０（例えば、ニッケルめっき、錫めっき、錫−鉛めっき等）を析出させる。
次に、図１（ｇ）に示したように、多層化する部分以外の部分に刳り貫き部１１ａを設けた絶縁接着剤層１１と金属箔２（例えば銅箔）を順次配置し、次いで、積層・接着することによって図１（ｈ）に示した基板を得る。
次に、図２（ａ）に示したように、ビアホール６の形成予定部の金属箔２をエッチング等により除去した後、当該金属箔２から露出している絶縁接着剤層１１にレーザ加工等を行なうことによって、フレックス基板９の配線パターン５に達する非貫通孔３を穿孔する。次いで、図２（ｂ）に示したように、当該非貫通孔３のデスミア処理を行なった後、無電解めっき（例えば無電解銅めっき）及び電解めっき（例えばフィルドビア用の電解銅めっき浴を用いた電解銅めっき）処理を順次行なうことによって、当該非貫通孔３にめっき４を充填するとともに、基板全面にめっき４を析出させる。
次に、図２（ｃ）に示したように、アルカリエッチング処理により、配線パターン５を形成するとともにビアホール６を形成する。次いで、図２（ｄ）に示したように、露出している配線パターン５の表側面に、当該配線パターン５とはエッチング条件の異なるバリア金属層１０を析出させる。
ここで、当該バリア金属層１０の形成方法として、配線パターン５の表側面にのみ形成する例を示したが、図４（ａ）に示したように、バリア金属層１０を形成する必要のない部分にめっきレジスト１６を形成した後、バリア金属層１０を形成する回路ブロック（配線パター形成層）の全面に当該バリア金属層１０を形成し、次いで、図４（ｂ）に示したように、当該めっきレジスト１６を剥離する工程とすることも可能である。
また、上記の例においては、無電解めっき処理にてバリア金属層１０を形成する例を示したが、もちろん、電解めっき処理で形成することも可能であり、この場合の一例を簡単に説明すると、図２（ｃ）の状態の基板全面に無電解めっき（例えば無電解銅めっき）を析出させ、次いで、図４（ａ）と同様に、バリア金属層１０を形成する必要のない部分にめっきレジスト１６を形成した後、電解めっき処理によりバリア金属層１０を形成し、次いで、当該めっきレジスト１６の剥離、及びフラッシュエッチングにて露出している当該無電解めっき（例えば無電解銅めっき）を除去することによって、図４（ｂ）と同様の基板が得られる（ただしこの場合には、後に多層化する部分の配線パターン５を形成した後、バリア金属層１０を剥離し、次いで、当該バリア金属層１０の下地層である無電解めっき（例えば、無電解銅めっき）を除去する必要がある）。
次に、図２（ｅ）に示したように、多層化する部分以外の部分に刳り貫き部１１ａを設けた絶縁接着剤層１１と金属箔２（例えば銅箔）を順次配置し、次いで、積層・接着することによって図２（ｆ）に示した基板を得る。
次に、図３（ａ）に示したように、ビアホール６の形成予定部の金属箔２をエッチング等により除去した後、当該金属箔２から露出している絶縁接着剤層１１にレーザ加工等を行なうことによって、下層の配線パターン５に達する非貫通孔３を穿孔する。次いで、図３（ｂ）に示したように、当該非貫通孔３のデスミア処理を行なった後、無電解めっき（例えば無電解銅めっき）及び電解めっき（例えばフィルドビア用の電解銅めっき浴を用いた電解銅めっき）処理を順次行なうことによって、当該非貫通孔３にめっき４を充填するとともに、基板全面にめっき４を析出させる。
次に、図３（ｃ）に示したように、アルカリエッチング処理により、最外層の配線パターン５を形成するとともに、ビアホール６（ビアホール６の直上にビアホール６を配置するスタックドビア構造を含む）を形成する。次いで、図３（ｄ）に示したように、露出しているバリア金属層１０を剥離する。
そして最後に、図３（ｅ）に示したように、表面に露出している配線パターン５を保護するためのソルダーレジスト１２を形成した後、外形加工を行なうことによって、コネクタ接続端子８等の部分的に（回路ブロック毎に）層数の異なる配線パターン形成層が積層されたリジッドフレックス多層プリント配線板Ｐを得る。
このように、部分的に層数の異なる配線パターン形成層が積層されたリジッドフレックス多層プリント配線板の層間接続手段として、孔内にめっきを析出させたビアホールを形成する構成としたため、導電ペーストを充填したビアホールに比して、接続信頼性を向上させることができ、また、当該リジッドフレックス多層プリント配線板を本発明の製造方法により製造することによって、予め別に作製した回路付き基材を積層する従来の方法に比して容易に製造することができる。
本発明を説明するに当たって、層間接続手段として、非貫通孔内にめっきを充填したビアホール（フィルドビアホール）を例にして説明したが、非貫通孔の内壁にめっきを析出させてなる通常のビアホール（ブラインドバイアホール）、あるいは表裏を貫通して所望の配線パターン形成層間を接続するビアホール（貫通スルーホール）を形成することももちろん可能である。
また、部分的に屈曲可能なリジッドフレックス多層プリント配線板を例にして説明したが、構成としてはこの限りでなく、屈曲部を有しないリジッド部のみからなる多層プリント配線板においても同様の効果が得られることはいうまでもない。
１：ベースフィルム
２：金属箔
３、３ａ：非貫通孔
４：めっき
５：配線パターン
６、６ａ：ビアホール
７：カバーレイ
８：コネクタ接続端子
９：フレックス基板
１０：バリア金属層
１１：絶縁接着剤層
１１ａ：刳り貫き部
１２：ソルダーレジスト
１３：絶縁基材
１４：層間接着層
１５：配線回路付き基材
１６：めっきレジスト
Ｐ、Ｐａ：リジッドフレックス多層プリント配線板
２：金属箔
３、３ａ：非貫通孔
４：めっき
５：配線パターン
６、６ａ：ビアホール
７：カバーレイ
８：コネクタ接続端子
９：フレックス基板
１０：バリア金属層
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１１ａ：刳り貫き部
１２：ソルダーレジスト
１３：絶縁基材
１４：層間接着層
１５：配線回路付き基材
１６：めっきレジスト
Ｐ、Ｐａ：リジッドフレックス多層プリント配線板
Claims (7)
- 絶縁層と配線パターン形成層とを交互に積層してなる多層プリント配線板であって、当該配線パターン形成層が、部分的に異なる層数からなるとともに、当該配線パターン形成層間が、金属めっきからなるビアホールにより接続されていることを特徴とする多層プリント配線板。
- 当該ビアホールが、ビアホールの直上にビアホールを形成せしめたスタックドビア構造となっていることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
- 当該部分的に異なる層数からなる配線パターン形成層の少なくとも一箇所が、コネクタ接続端子パターン形成層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層プリント配線板。
- 当該部分的に異なる層数からなる配線パターン形成層が、屈曲可能なフレックス基板の少なくとも片面に積層されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の多層プリント配線板。
- 絶縁層と配線パターン形成層とを交互に積層してなる多層プリント配線板の製造方法であって、下層の配線パターンを形成する工程と、少なくとも当該下層の配線パターンの表側面に当該配線パターンとはエッチング条件の異なるバリア金属層を形成する工程と、上層の配線パターン形成を必要とする領域以外の部分を刳り貫いた絶縁層を介して金属箔を積層する工程と、当該上層の配線パターン形成領域の所望の位置にビアホール形成用の孔を穿孔する工程と、めっき処理により当該孔を導通させる工程と、エッチング処理により上層の配線パターン及びビアホールを形成する工程とを必要層数分繰り返し行う工程からなることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
- 当該ビアホールを形成する工程において、ビアホールの直上にビアホールを形成してなるスタックドビアを形成することを特徴とする請求項５に記載の多層プリント配線板の製造方法。
- 当該バリア金属層が形成される配線パターンの少なくとも一箇所が、コネクタ接続端子パターンであることを特徴とする請求項５又は６に記載の多層プリント配線板の製造方法。
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