JP2006339440A

JP2006339440A - スルービアをもつ基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2006339440A
Application number: JP2005162748A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kurashina; 守倉科; Tomoyuki Abe; 知行阿部
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-06-02
Filing date: 2005-06-02
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】スルービアをもつ基板及びその製造方法に関し、基板特性を損なうことなく絶縁されたスルーホールを形成してスルービアで埋めた低熱膨張率基板をより少ない工程数で且つ低い製造コストで製造できるようにする。
【解決手段】交互に積層された複数の樹脂絶縁層１並びに基材２と、樹脂絶縁層１並びに基材２を貫通するクリアランスホールと、クリアランスホール内壁面に樹脂絶縁層１の一部で形成されたスルービア絶縁膜１Ａと、該スルービア絶縁膜で囲まれたスルーホールを埋めたスルービア５とを備えてなるスルービアをもつ基板。
【選択図】図７

Description

本発明は、壁面が樹脂絶縁膜で覆われたスルーホールを導電性材料で埋めたスルービアをもつ基板及びその製造方法の改良に関する。

例えば、プローブカードなど、ウエーハ検査用ボードは、１０ｐｐｍ／Ｃ°以下の低熱膨張率及び部品実装や配線形成などの２次実装時に基板平坦性が要求されているところである。

前記基板にセラミック材料を用いた場合、機械的特性はクリアできるが、軽量性、加工性特に微細加工性、コストの面で難点があった。また、ガラスクロスや樹脂不織布を複数層重ね合わせ、それらの間を樹脂で含浸することで成形したコア基板については、前記要求や特性を十分に満たすることができない為、より低熱膨張および高弾性率を有する基材であるメタルやカーボンファイバークロスなどをベース基材とし、それらを樹脂で含浸して作製した低熱膨張率コア基板を用いることが必要である。

然しながら、前記した低熱膨張率のベース基材は導電性であるため、コア基板成型後、スルービアを形成した場合には、スルービアを絶縁処理することが必要となる。

スルービア間を絶縁する方法としては、ＣＶＤや蒸着などの気層拡散を利用した絶縁方法、電着樹脂材料を用いた電着塗装法、孔埋め充填性に優れた樹脂を真空雰囲気で充填する方法などが挙げられる。

然しながら、前記何れのプロセスに於いても、既存のプリント基板製造装置では対応することができず、従って、新たな設備投資が必要となり、そして、特殊な特性を持つ材料が必要となるので、材料費が高くなり、しかも、製造工数数も増加する為、結果として基板製造コストの上昇は回避できない。

また、基板の板厚が増大した場合、ビアホールに均一な膜厚でピンホールのない被覆をすることが困難となり、絶縁信頼性を確保する上で問題がある。

ところで、本発明が対象としているスルービアをもつ基板とは無関係であるが、導体層と樹脂絶縁層とを多層に積層する多層回路基板について、興味ある発明が開示されているので概略を説明する（例えば、特許文献１を参照。）。

図１６は工程要所に於ける多層回路基板の要部切断側面図であり、図に於いて、３０は両面銅張積層板、３５Ａ及び３５Ｂは両面銅張積層板３０を上面及び下面から挟み込んだ半硬化状態の絶縁材料、３６は半硬化樹脂層４２を多数の小径部４４が形成されている第１の硬化樹脂層４１及び第２の硬化樹脂層４３で挟み込んだコア材、３７Ａ及び３７Ｂは両面銅張積層板３０に於ける銅箔、４４は小径部（開口）、５１は銅箔３７Ａ及び３７Ｂをエッチングして導体パターンとした為に生成された凹部（溝部）である。

図１６に見られる状態で、プレス機械を用いて加熱並びに加圧すると半硬化状態にある絶縁材料３５Ａと３５Ｂ及びコア材３６に於ける半硬化樹脂層４２が溶融し、第１の硬化樹脂層４１及び第２の硬化樹脂層４３に於ける小径部４４を通って凹部５１に流れ込み、凹部５１を平坦性良く埋め込んで隣接配線間、層間配線間の短絡を防ぐようにしている。尚、この発明ではスルービアについて触れるところはない。
特開２００４−２９６５７０号公報

本発明では、基板特性を損なうことなく絶縁されたスルーホールを形成してスルービアで埋めた低熱膨張率基板をより少ない工程数で且つ低い製造コストで製造できるようにする。

本発明のスルービアをもつ基板及びその製造方法に於いては、交互に積層された複数の樹脂絶縁層並びに基材と、該樹脂絶縁層並びに該基材を貫通するクリアランスホールと、該クリアランスホール内壁面に該樹脂絶縁層の一部で形成されたスルービア絶縁膜と、該スルービア絶縁膜で囲まれたスルーホールを埋めたスルービアとを備えてなるスルービアをもつ基板を実現することが基本になっている。

前記手段を採ることに依り、金属やカーボンファイバなどを基材に用いた導電性基板に於けるスルービア内をピンホールがない絶縁膜で確実に覆うことが可能であり、また、絶縁材料と基材の組み合わせ及び配合率により１０ｐｐｍ／Ｃ°の低熱膨張率コア基板を作製することが可能であり、更にまた、材料の組み合わせ如何に依らず、同一のプロセスを適用して基板を作製することが可能である。

図１乃至図７は本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。

図１参照
（１）
樹脂絶縁層１と基材２とを交互に、且つ、最表面が樹脂絶縁層１となるように重ね合わせ、加熱プレス機を用い、温度を１３０Ｃ°、圧力を０．８ＭＰａの条件で仮接着して積層板３を作製する。

樹脂絶縁層１としては液晶ポリマ、熱可塑性樹脂などを用いることができ、ここでは熱硬化性エポキシ樹脂シート（ＧＸ−１３味の素製）を用いた。また、基材２としては金属、炭素繊維、ガラス繊維などを用いることができ、ここではカーボン繊維シート（ＣＯＲ８１１２東レ製）を用いた。

図２参照
（２）
積層板３のスルービア形成予定部分にドリル加工を施して直径１５０μｍのクリアランスホール３Ａを形成する。

図３参照
（３）
積層板３の表裏両面に厚さ１８μｍの電解銅箔からなるカバー膜４をプレス機を用いて温度１３０Ｃ°、圧力０．８ＭＰａの条件で仮接着する。

図４参照
（４）
温度１５０Ｃ°、圧力２ＭＰａの条件で３０分の真空プレスを行うことでクリアランスホール３Ａ内に樹脂絶縁層１から供給される樹脂を充填し、次いで、温度１８０Ｃ°、圧力２ＭＰａの条件で１時間の真空プレスを行なうことでクリアランスホール３Ａ内を埋めた樹脂を硬化させる。図では、クリアランスホール３Ａ内で硬化した樹脂を記号１Ａで指示してある。

図５参照
（５）
厚さ１８μｍの電解銅箔からなるカバー膜４をエッチングによって除去する。

図６参照
（６）
クリアランスホールを埋めた樹脂１Ａをドリル加工して直径１００μｍのスルーホール３Ｂを形成する。この場合、クリアランスホール３Ａの直径が１５０μｍで、スルーホール３Ｂの直径が１００μｍであるからドリル加工後はスルーホール３Ｂの周面には厚さが２５μｍの樹脂１Ａが残留してスルービア絶縁膜となる。

図７参照
（７）
最後に、スルーホールめっきを行なって銅からなるスルービア５を形成する。尚、スルービア５はスルーホールめっきに依って作製する他、導電ペーストを充填することで作製しても良い。

前記説明した一実施の形態に於いて、樹脂絶縁層１の材料として、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリイミドから選択された少なくとも１つの熱可塑性樹脂材料、若しくは、全芳香族ポリアミド及び全芳香族ポリエステルから選択された液晶ポリマ材料、若しくは、アクリルゴム、ブタジエンゴム、ポリイソブチレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴムから選択された少なくとも１つのゴム材料、若しくは、前記熱可塑性樹脂材料、液晶ポリマ材料、ゴム材料を架橋もしくは変性させた絶縁性材料の何れかを用いることができる。

また、同じく、前記説明した一実施の形態に於いて、基材２として、金属、炭素繊維、ガラス繊維の他にアラミド繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリイミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、フッ素樹脂繊維などを用いることができる。

（比較例）
図８乃至図１５は比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。

図８参照
（１）
樹脂絶縁層１１と基材１２とを交互に、且つ、最表面が樹脂絶縁層１１となるように重ね合わせ、真空プレス機を用い、温度を１３０Ｃ°、圧力を０．８ＭＰａの条件で仮接着及び熱硬化して積層板１３を作製する。

この場合、樹脂絶縁層１１としては熱硬化性エポキシ樹脂シート（ＧＸ−１３味の素製）を用い、そして、基材１２としてはカーボンファイバーシート（ＣＯＲ８１１２東レ製）を用いた。

図９参照
（２）
積層板１３のスルービア形成予定部分にドリル加工を施して直径１５０μｍのクリアランスホール１３Ａを形成する。

図１０参照
（３）
真空ラミネータを用い、積層板１３の一方の面に樹脂付き銅箔（ＲＣＣ：ｒｅｓｉｎｃｏａｔｅｄｏｎｃｏｐｐｅｒ松下製Ｒ０８８０）１４を温度を１１０℃、圧力を０．８ＭＰａとして貼付してから熱硬化する。尚、１４Ａは銅箔、１４Ｂは樹脂をそれぞれ示している。

図１１参照
（４）
真空穴埋め機を用い、穴埋め樹脂（ＦＰ−Ｒ１３０−Ａ５アサヒ化研製）１５をクリアランスホール１３Ａ内に充填し、温度を１８０℃、圧力を２ＭＰａとして１時間の真空プレスを行うことで樹脂を硬化させる。尚、この穴埋め樹脂１５を充填する工程のコストは大変高価である。

図１２参照
（５）
塩化第二鉄水溶液からなる銅エッチング液中に浸漬して樹脂付き銅箔１４に於ける銅箔１４Ａをエッチングして除去する。尚、この工程を経ることで銅箔１４Ａは除去されるのであるが樹脂１４Ｂはそのまま残ることになる。

図１３参照
（６）
クリアランスホールを埋めた穴埋め樹脂１５をドリル加工して直径１００μｍのスルーホール１３Ｂを形成する。穴埋め樹脂１５の直径は１５０μｍであるから、スルーホール１３Ｂの周面には厚さが２５ｎｍの穴埋め樹脂が残留するので、図では、これを記号１５Ａで指示してある。

図１４参照
（７）
スルーホールめっきを行なって銅からなるスルービア１６を形成する。尚、スルービア１６はスルーホールめっきに依って作製する他、導電ペースト等の導電性材料を充填することで作製しても良い。

図１５参照
（８）
最後に、ＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を適用することに依り、樹脂付き銅箔１４のうち、残留していた樹脂１４Ｂを研磨除去してスルービアをもつ基板が完成する。

以上説明した本発明に依る実施の形態と比較例とを対比検討したところ、基板形成に要する工程数、材料、製造コストの点で、本発明に依る実施の形態は比較例に対して半減することが確認されている。

本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。本発明に於ける一実施の形態を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。比較例を説明する為の工程要所に於ける基板を表す要部切断側面図である。工程要所に於ける多層回路基板の要部切断側面図である。

符号の説明

１樹脂絶縁層
１Ａクリアランスホールを埋めた樹脂
２基材
３積層板
３Ａクリアランスホール
３Ｂスルーホール
４カバー膜
５スルービア

Claims

交互に積層された複数の樹脂絶縁層並びに基材と、該樹脂絶縁層並びに該基材を貫通するクリアランスホールと、
該クリアランスホール内壁面に該樹脂絶縁層の一部で形成されたスルービア絶縁膜と、該スルービア絶縁膜で囲まれたスルーホールを埋めたスルービアと
を備えてなることを特徴とするスルービアをもつ基板。
基材が金属、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、液晶ポリエステル繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリイミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリビニルアルコール繊維、フッ素樹脂繊維から選択された１つ以上の材料からなること
を特徴とする請求項１記載のスルービアをもつ基板。
樹脂絶縁層がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリスチレン、ポリイミドから選択された少なくとも１つの熱可塑性樹脂材料、若しくは、全芳香族ポリアミド及び全芳香族ポリエステルから選択された液晶ポリマ材料、若しくは、アクリルゴム、ブタジエンゴム、ポリイソブチレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、フッ素系ゴム、シリコーン系ゴムから選択された少なくとも１つのゴム材料、若しくは、該熱可塑性樹脂材料、液晶ポリマ材料、ゴム材料を架橋或いは変性させた絶縁性材料の何れかからなること
を特徴とする請求項１或いは請求項２記載のスルービアをもつ基板。
基材用材料と温度及び圧力の印加で流動性を現す樹脂絶縁層材料とを交互に複数層を重ね合わせて仮接着する工程と、
該重ね合わされた基材と樹脂絶縁層とを穿孔加工を施して表裏を貫通するクリアランスホールを形成する工程と、
該温度及び該圧力で加熱及びプレスして該クリアランスホール内に該樹脂絶縁層から樹脂を流し込む工程と、
該樹脂絶縁層及び該クリアランスホール内の樹脂を硬化する工程と、
該クリアランスホール内の樹脂に穿孔加工を施して該クリアランスホールの内側にスルーホールを形成すると共にクリアランスホール内壁面にスルービア絶縁膜を生成させる工程と、
該スルーホールを導電性材料で埋めスルービアを形成する工程と
が含まれてなることを特徴とするスルービアをもつ基板の製造方法。