JP2007184568A - 回路基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板技術を高め、当該技術分野で知られる従来の処理工程を用いてなされることができ、その実施が比較的容易かつ安価である製造方法を提供すること。
【解決手段】部分的に硬化した絶縁材料の第１の絶縁層とその対向する側面に配置された第１の導電層２３および複数の開口部を備える第２の導電層とを備える第１のサブコンポジットを形成する工程であって、前記部分的に硬化した絶縁材料を完全に硬化するのに十分ではない温度にて、前記部分的に硬化した絶縁材料と前記第１および第２導電層を互いに接合する工程を含む
回路基板の製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、回路基板の製造方法に関し、特に多層プリント回路基板、チップキャリア等に使用される回路基板の製造方法に関する。

（米国における同時係属出願に対する相互参照）
米国特許出願第１０／８８２，１６７号において、回路基板が記載されており、この回路基板は、一部にこの回路基板を含む製品（例えば電気組立体）において層を異なる機能（例えば電源要素およびグラウンド要素として）のために使用することができるように、向かい合う縁部を画定する複数の隣接する開口部を備えている。この基板、この基板を用いる電気組立体、この基板を用いる多層の回路化された組立体、および情報処理システム（例えば、メインフレームコンピュータ）の製造方法も提供されている。

米国特許出願第１０／８８２，１７０号において、少なくとも一つの導電層の側縁部に沿って複数の隣接する開口部を含む回路基板が記載されており、これらの開口部は、例えば積層処理（基板の２つの絶縁層を導電層に接合する）の間、この開口部を実質的に充填する絶縁材料のバリアによって隔離される。この基板、この基板を用いる電気組立体、この基板を用いる多層の回路化された組立体、および情報処理システム（例えば、メインフレームコンピュータ）の製造方法も提供されている。

上記両出願は、本発明の出願人に譲渡されている。

今日の多くの多層プリント回路基板（ＰＣＢ）、積層状チップキャリア等は、その体積、面積ともに小さい多重回路の形成を要求する。これらの構造体は一般的に、絶縁材料の層によって互いに分離されている信号層、グラウンド層および電源層の少なくとも一つからなる複数層の積層からなる。これらの導電層のうち選択された層は、介在する絶縁層を貫通するメッキ（例えば銅で）された孔（開口部）を一般的に用いて、互いに電気的に接触している。メッキされた孔は、内部にある場合は、「バイア」と呼ばれ、基板の外面から内部へ所定の深さに延びている場合は、「ブラインドバイア」と呼ばれ、実質的に基板を貫通している場合は、「メッキスルーホール」（ＰＴＨ）と呼ばれることが多い。本明細書で使用される「スルーホール」という用語は、係る３つのタイプの基板開口部の全てが含まれることを意味する。

プリント回路基板、チップキャリアおよびそれらに類似したものを製造する現在知られている方法は、分割された内部層回路（回路層）の製造を含み、その回路は、銅メッキした内部層基材の銅の層の上に感光性の層または膜（フィルム）でコーティングすることにより形成される。その感光性のコーティングは投影され、現象されて、露出された銅は導電ラインを形成するためにエッチングされる。エッチングの後、その感光性のフィルムは、内部層基材の表面上に回路パターンとして残った銅から剥がされる。この処理はＰＣＢ技術においてフォトリソグラフィーとも呼ばれ、さらなる説明は必要ではないと思われる。

個々の内部層回路が形成された後、多層積層体は、内部層、グランド層、電源層などのレイアップ（積み重ね）によって形成され、これらの層は、不完全に硬化した材料（一般的にはＢ段階エキポシ樹脂）に含浸されるガラス（一般的にガラス繊維）織物の層を一般的に有する絶縁性プリプレグによって互いに隔離されている。係る材料は、「ＦＲ４」絶縁材料（ＦＲはＦｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ（難燃剤）として知られている。積層体の最上層および最下層は、銅で被覆された、ガラス繊維入りのエキポシ平面基板から通常成っており、この銅被覆は積層体の外部面を有する。この積層体は、積層されて、Ｂ段階樹脂を完全に硬化するために加熱および加圧されてモノリシック構造体を形成する。このように形成された積層体は、その両外面に金属（通常は銅）被覆を有する。外部回路層は、内部層回路を形成するのに使用される方法と類似する方法を用いて、銅被覆（クラッディング）において形成される。感光フィルムは、銅被覆に貼り付けられる。このコーティングは、パターン化された活性化用電磁線に露出されて現像される。そしてエッチング液が感光フィルムの現像によって剥き出しになった銅を除去するのに使用される。最後に、残留する感光フィルムが除去され、外部回路層が形成される。

上記の導電スルーホール（インターコネクトとも呼ばれる）は、構造体内の個々の回路層を互いにかつ外面に電気的に接続するのに使用され、一般的には積層体の全てまたは一部を通過する。スルーホールは通常、外面に回路を形成する前に適当な箇所に積層体を通して穿孔することによって形成される。いくつかの前処理のステップの後に、ホール壁はメッキ触媒と接触して触媒作用が引き起こされて、一般的に無電解または電解銅メッキ液に接触することによってメッキ金属被覆される。導電スルーホールの形成の後、外部回路または外部層は、上記方法を用いて形成される。

次に、チップもしくは他の電子部品またはこれらの両方が、一般的にプリント回路基板に電子部品を接合するためにはんだマウントパッドを用いて、多層積層体の外部回路層の適当な箇所に搭載される。電子部品は、導電スルーホールを介して構造体内の回路に所望のように電気的に接続していることが多い。はんだパッドは一般的に、外部回路層の上に有機はんだマスクコーティングを施すことによって形成される。はんだマスクは、はんだマウントパッドが形成される領域を画成する開口部を有するスクリーンを用いて、外部回路層の表面の上に液状はんだマスクコーティング材料をスクリーンコーティングすることによって貼り付けられる。あるいは、フォトイメージ可能（ｐｈｏｔｏｉｍａｇｅａｂｌｅ）なはんだマスクが基板上にコーティングされ、露出され、現像され、パッドを画成する開口部のアレイを形成する。次に、この開口部は、ウェーブはんだ付けなどの当該技術分野において公知の方法を使用して、はんだでコーティングされる。

こうした種類の製品の複雑さは、過去数年にわたって著しく増大している。例えば、メインフレーム・コンピュータ用のＰＣＢは、３６層以上もの回路を有することができ、完成した積層体は約０．２５０インチ（２５０ミル）もの厚さを有する。これらの基板は一般に、幅３または５ミルの信号ラインおよび直径１２ミルのスルーホールで設計されている。プリント回路基板、チップキャリア等の現在の製品の多くにおける回路密度の増大に対して、業界では信号ラインの幅を２ミル以下、スルーホールの直径を２ミル以下に低減することを望んでいる。これらの製品のいくつかは、今日入手可能であって、より大きな需要がある。

様々な回路基板の例およびこの回路基板の製造方法が、以下の特許文献１〜１０にて更に詳細に記載されている。

特許文献１において、外部導電層のための電源層を含む多層プリント回路基板の製造方法が記載されている。この外部導電層は、回路（例えば集積回路や表面実装部品）化されるようにパターン化されている。実装パッドは、基板の他の導電層に電気的に相互接続するために、メッキされたスルーバイア（ホール）を備える外部導電層上に形成される。

特許文献２において、金属層を伴うプリント回路基板の製造方法が記載されており、この金属層は、一組のフォトイメージ可能な絶縁層間に挟まれる電源層として機能する。フォト形成された金属を充填されたバイアおよびフォト形成されたメッキスルーホールは、フォトパターン化可能な材料内にあり、信号回路は、各絶縁材料の表面上にあり、バイアおよびメッキスルーホールに接続されている。辺縁は、絶縁層の一つの縁部に、またはここから終端する金属層を含む基板またはカードの回りに存在する。クリアランスホールは銅箔を備える。フォトイメージ可能な硬化可能な絶縁材料の第１および第２の層は、銅の対向する側部に配置されている。金属層を貫通するバイアを現すために第１および第２の層の上にパターンが形成される。銅内のクリアランスホールにて、孔がこれら絶縁層の両方にパターン化される箇所においてスルーホールが形成される。その後、フォトイメージ可能な材料、バイアおよびスルーホールの表面は銅メッキによって金属被覆される。このことは、回路の残部をフォトレジストで保護すると共に、フォトリソグラフィー技術を用いることによってなされることが好ましい。その後、フォトレジストは、除去され、両側を金属で覆われた回路基板またはカード、両側から中心の銅層に延在するバイア、回路化された２つの外部銅層を接続するメッキスルーホールを残す。

特許文献３において、回路基板内の電位および超短波（ＶＨＦ）が、多層からなる静電容量層の回路基板の電源層を選択された幾何学模様にパターニングすることによって制御される。この選択された幾何学模様は、単純なものと複雑なものがあり、特定の積層回路への使用、特定の回路基板を隔離、または集積回路間での共有のために静電容量をチャネリングすることによって電圧および電流を制御する。

特許文献４において、回路基板の製造方法が記載されており、この方法は、絶縁表面を備える基板を形成する工程と、この基板に金属箔および剥離可能な膜を積層する工程と、この剥離可能な膜および箔を通して基板に孔を形成する工程と、からなる。有機塩基を備える充填剤は、導電性粒子または絶縁性熱伝導粒子で満たされることができる。この充填剤は、剥離可能な膜上に十分な熱および圧力で積層されることによって、孔を充填する。孔は、この孔を介して電気的接続が得られるように十分に熱伝導性充填剤で充填される。この充填剤は、箔の高さまで研磨され、次に銅メッキを施される。この銅は、配線層を形成するようにパターン化される。永久的な絶縁性フォトレジスト層は、配線層の上に形成され、バイアホールは、フォトイメージ可能な絶縁層を通してパッドおよび配線層の導体の上に形成される。孔は、基板およびフォトイメージ可能な絶縁体を貫通して形成され、バイアホールの壁およびスルーホールの壁が銅メッキされる。フォトイメージ可能な絶縁体上の銅メッキは、外側の配線層を形成するようにパターン化される。部品もしくはピンまたはこれらの両方が、はんだ接合部を伴って回路基板の表面に取り付けられ、高密度回路基板組立体を形成する。

特許文献５において、少なくとも一つの電源コアとこの電源コアに隣接する少なくとも一つの信号層と電気的接続を得るためのメッキスルーホールとを備えるチップを直接取り付けるための回路基板またはカードの製造方法を記載する。更に、絶縁材料の層は、電源コアに隣接しており、回路導電層は絶縁材料に隣接しており、この導電層に隣接する感光性絶縁材料の層が続く。電源コアへの後続する接続のための現像されたブラインドバイアと、信号層への後の接続のための穿孔されたブラインドバイアが供給される。

特許文献６において、制御されたインピーダンス・フレックス回路を形成する（対向する第１および第２の表面とこの第１の表面から第２の表面に延在するスルーホールとを備える絶縁性の可撓性基板の形成を含む）システムおよび方法が記載されている。導電トレースのパターンが可撓性基板の第１の表面上に形成される。導電接着剤の膜は、第２表面およびスルーホールに施される。このスルーホールは、グラウンドトレースを第１の表面上に導電トレースのパターンに接触するように配列される。従って、グラウンド層は、高周波信号伝達のための環境を創るために形成される。導電接着剤は、Ｂ段階エキポシまたは熱可塑性材料であってもよい。好適な実施例において、ＴＡＢ（テープによる自動ボンディング）フレームが製造される。

特許文献７において、少なくとも一つの電源コアと、この電源コアに隣接する少なくとも一つの信号層と、電気的接続を得るためのメッキスルーホールとを備えるチップの直接取り付けのためのプリント回路基板の製造方法が記載されている。更に、絶縁材料の層は電源コアに隣接しており、回路導電層は絶縁材料に隣接しており、導電層に隣接する感光性絶縁材料の層が続く。

特許文献８において、第１および第２の表面に配置された部品実装ホールを備える導電性パッドのアレーを有するプリント回路基板の製造方法を記載する。第１および第２の接続ランドの組に配置された導電性接続ランドのアレーは、第１および第２の表面上に配置される。第１および第２の接続ランドは、互いから絶縁されており、前記回路基板の第１および第２の表面上の標準的な大きさの部品の接続（取り付け）を可能にするために選択された距離に隔離される。第１および第２の導電性配電層は、第１および第２の表面上に配置されており、導電性パッドおよびその上に配置された第２の接続ランドから絶縁されている。

特許文献９において、前記絶縁材料および係る基板を通る開口部またはバイアへのアクセスを伴って絶縁材料上に導電材料のパターンを形成する方法が記載されている。回路化されるべき導電材料のシートは、第１のフォトイメージ可能な絶縁材料の層をその一面に備える。従来のフォトレジスト材料といった第２のフォトイメージ可能な材料の層は、導電材料の先の面に対向する面に備えられる。前記第１のフォトイメージ可能な材料の層は、前記第２の材料の層を現像する現像剤によって現像されないように選択される。フォトイメージ可能な材料の２つの層は、放射線にパターン的に露出される。材料の第２の層が現像され、現された下部の導電材料は、所望の回路パターンを形成するためにエッチングされる。次に第１の層は、回路パターンに通じる開口部またはバイアを形成するために現像され、はんだといった導電材料で充填される。

特許文献１０において、高密度回路基板の構成および製造方法が記載されている。回路化された電源コアの上の感光性絶縁材料または他の絶縁材用を用いることによって、バイアおよびランドが開口され、接続金属で充填され、次の高さに整合されて、高密度複合体の積み重ねにおいて位置合わせの問題を解消し、製造工程においてステップの数を減少させる。

本明細書で記載されるように、本発明は、プリント回路基板といった多層の回路基板の製造において用いられる公知の処理工程（上記記載のものを含む）を著しく改良したものであることを明らかにする。本発明の特に顕著な特徴の一つは、２つの向かい合うサブコンポジット（ｓｕｂ−ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の使用であって、このサブコンポジットは、互いに接合されるときに、絶縁材料で充填された開口部を備える共通の導電層を形成する。次に、これらの充填された開口部は、穿孔され、導電性開口部に形成することができる。本発明の他の非常に有益な特徴は、以下の記載によって認識される。係る発明は当該技術分野において顕著な進歩を示すと考えられる。
米国特許第６，２８８，９０６号 米国特許第６，２０４，４５３号 米国特許第５，９１２，８０９号 米国特許第５，８２２，８５６号 米国特許第５，６８５，０７０号 米国特許第５，４４８，０２０号 米国特許第５，４１８，６８９号 米国特許第５，３８４，４３３号 米国特許第５，３３４，４８７号 米国特許第５，２２９，５５０号

本発明の主な目的は、回路基板技術を高めることにある。

本発明の別の目的は、当該技術分野で知られる従来の処理工程を用いてなされることができ、その実施が比較的容易かつ安価である製造方法を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、本明細書において教示される方法によって形成される基板を利用できるように構成され、本明細書において教示される顕著な効果を備える様々な構造体を提供することにある。

本発明の一態様において、回路基板の製造方法であって、
部分的に硬化した絶縁材料の第１の絶縁層とその対向する側面に配置された第１の導電層２３および複数の開口部を備える第２の導電層とを備える第１のサブコンポジットを形成する工程であって、前記部分的に硬化した絶縁材料を完全に硬化するのに十分ではない温度にて、前記部分的に硬化した絶縁材料と前記第１および第２導電層を互いに接合する工程を含む工程と、
第３の導電層をその上に配置する第２の絶縁層を備える第２のサブコンポジットを形成する工程と、
前記複数の開口部を備える前記第１のサブコンポジットの前記第２の導電層が前記第２のサブコンポジットの前記第２の絶縁層に対向するように、前記第１および第２のサブコンポジットを整合する工程と、
前記第１の絶縁層の前記部分的に硬化した絶縁材料を実質的に完全に硬化するためと、前記絶縁材料で前記第２の導電層内の前記複数の開口部を実質的に満たすために、十分な圧力および熱を用いて前記第１および第２のサブコンポジットを互いに接合する工程と、
前記第１、第２および第３の導電層の選択されたものの間に電気接続を提供するために、接合された前記第１および第２のサブコンポジット内に導電性開口部を形成する工程と、
を備えることを特徴とする回路基板の製造方法が提供される。

以上のような主たる構成を有した本発明に係る製造方法によれば、
（１）回路基板技術を高めることができる。
（２）当該技術分野で知られる従来の処理工程を用いてなされることができ、その実施が比較的容易かつ安価である製造方法を提供することができる。
（３）本発明に係る方法によって形成される基板を利用できるように構成され、本明細書において教示される顕著な効果を備えた様々な構造体を製造することができる。

本発明ならびに他の更なる目的、利点および機能のより良好な理解のために、図面を参照にしつつ、下記の開示内容および請求項を参照する。これら全ての図において、同一の要素には同一の参照番号を使用する。

本明細書において使用する「回路基板」という用語は、少なくとも２つ（好ましくは３つ以上）の絶縁層と、少なくとも３つ（好ましくは、４つ以上）の金属導電層を有する基板を含むものとする。例としては、ファイバガラス強化エポキシ樹脂（例えば、「ＦＲ−４」絶縁材料と称するものもある）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリアミド、シアン酸樹脂、感光することで像を形成する樹脂（フォトイメージ可能な樹脂：ｐｈｏｔｏｉｍａｇｅａｂｌｅ ｒｅｓｉｎ）などの絶縁体から形成される構造が挙げられる。ここで、導電層は、それぞれ銅などの適切な金属材料で構成された金属層（例えば、電源、信号及び／またはグラウンド）であるが、更に金属（例えば、ニッケル、アルミニウムなど）またはその合金を含んでもよい。更なる例を挙げて、以下に詳細を記述する。回路基板の例としては、プリント回路基板（またはカード）とチップキャリアがある。本発明の技術は「フレックス」回路（ポリイミドのような絶縁材料を使用）として知られるものに適用することもできることが理解されよう。

本明細書において使用する「サブコンポジット」という用語は、少なくとも一つの絶縁層および、一例において、少なくとも２つの外部導電層からなる構造体を含むものとする。最も単純な形態において、係るサブコンポジットは、わずか一つの導電層を含んでいてもよい。

本明細書で使用する「情報処理システム」という用語は、ビジネス、科学、制御、または他の目的のための任意の形式の情報、知能、またはデータの、計算、分類、処理、送信、受信、検索、発信、切替、保存、表示、明示、測定、検出、記録、再生、処理、または利用を主に実行するように設計された、任意の手段または手段の集合体を意味するものとする。例としては、パソコン、サーバー、メインフレームなどの大型プロセッサがある。係る製品は一般的に、一または複数の回路基板を内部に配置する公知の適切な筐体を備える。公知のものの一例として、「マザーボード」（例えばより大きなプリント回路基板）が利用され、これに連結される一または複数のより小さな回路基板またはカードを備えており、各カードまたは各基板は、係るシステムの動作要件によって、抵抗、コンデンサ、モジュールなどの選択された電子部品を備える。

図１において、本発明の一実施例による回路基板を製造する工程が示されている。この工程において、図示されるような実質的に平坦かつ長方形の第１の導電層２３（好ましくは銅または銅合金）と、上記のような絶縁材料からなる絶縁層２５と、第２の導電層２７（これも好ましくは銅または銅合金）と、を備える「サブコンポジット」部材２１が形成される。本発明において使用することができる絶縁材料の別の例は、 ２００４年３月３１日に出願された米国特許出願第１０／８１２，８８９号 （発明の名称「回路基板用の絶縁層を形成するための絶縁組成物」、発明者「Ｒジャップ」他）に記載されている。絶縁層２５に使用することができる更に別の材料は、ドリクラッド絶縁材料として当該産業で知られる高分子材料であって、この材料は、本発明の譲受人によって製造販売される。（ドリクラッドは、エンディコット インターコネクト テクノロジーズ インクの登録商標である。）一例において、第１の導電層２３は、厚さ０．５ミルであることができ（１ミルは、１インチの１０００分の１）、絶縁層２５は、厚さ３．０ミルであることができ、第２の導電層２７は、厚さ０．５ミルであることができる。注目すべきことは、絶縁層２５の絶縁材料は、完全に硬化していないことであって、一例において「Ｂ段階」の状態として当該産業では知られる。この部分的に硬化した段階は、絶縁材料の多くの例において知られており、特に、係る材料がプリント回路基板製造において使用される場合に、「ＦＲ４」材料としても知られるガラス繊維で強化されたエキポシ樹脂である。更に重要なことは、導電層２３および２７の両方は、低温積層処理または真空積層処理を用いて中間絶縁層２５に接合される。どちらの場合においても、その処理の温度は、Ｂ段階の材料の流動性に影響（更なる硬化）しない程度に低い。すなわち、絶縁材料が部分的に硬化している状態を保つように、この流動性を顕著に進行させない。一例において、この積層は、摂氏約７５度〜約１３０度の低温度において、わずか約５ｐ．ｓ．ｉ．から約５０ｐ．ｓ．ｉ．の圧力で起こり得る。よって、この構造は、従来の積層プレスおよびそれによる高温、高圧をかけることなく互いに接合される。

図２において、第２の導電層２７は、複数の開口部３１を備えて示されている。一実施例において、この開口部は、「クリアランス」開口部であって、この開口部を通して導電性スルーホール（下記を参照）を形成することができ、かつ導電層に電気的に接触しない。このことは、第２の導電層２７が、本明細書において示される実施例の場合と同様、最終的な回路基板内の電源層であるならば望ましい。一例において、それぞれ１０ミルの直径を有する合計２０，０００個の開口部３１を、第２の導電層２７に形成することができ、約５ミル〜約２０ミルの範囲の間隔が置かれている。開口部３１を形成する好適な手段は、層の露出した表面にフォトレジストを置き、所望の開口パターンに基づき露出され、現像される（開口部を形成するためにエッチングされる銅を露出するために除去される）、公知のフォトリソグラフィー処理の使用である。任意の適したエッチング剤を使用することができ、一例としては塩化第二銅であって、プリント回路基板に使用される従来のエッチング装置を用いて滴下される。

上記のように、小型化は今日の回路基板の多くにおいて強く求められており、より高密度の回路ライン、メッキスルーホール等が小型化するように求められる。その一部として、現行のプリント回路基板および他の回路基板製品で通常用いられる構成よりも薄い第２の導電層２７といった電源層および他の内部層を形成することが望まれる。しかしながら、係る層のこうした厚みの減少は、困難を極めるのであって、なぜなら、その後の処理、つまり、最終的な多層構造（例えば、プリント回路基板）を形成するために、このサブコンポジットを他のサブコンポジットに整合させて接合する積層処理において高温、高圧の極限状態に晒されるからである。これまでは、電源層またはこれに類似する内部層用の典型的な層は、「１オンス」と呼ばれる、少なくとも約１．４ミルの厚みを有するものである必要がある。上記から理解されるように、本発明の第２の導電層２７はその厚みがより薄く、本発明のユニークな特長により、より容易に処理することができる（当該技術分野で現在用いられるような高温および高圧積層処理の使用を含む）。このことは、「Ｂ段階」絶縁層および接合された第１の導電層２３が、以下に詳細に記載されるように第２の導電層２７を支持することによって可能となる。

図３において、サブコンポジット２１は、導電層４３およびこれに接合された絶縁層４５からなる第２のサブコンポジット４１に整合され、サブコンポジット２１の第２の導電層２７は絶縁層４５に面して接触している。サブコンポジット４１の導電層４３も、好ましくは銅であって、約０．５ミルの厚さを有する。絶縁層４５は、絶縁層２５と同じ材料から形成されてもよく、「Ｂ段階」の状態であってもよい（但し、本明細書において記載した利点を得るのに必要というわけではない）。

図３において、これら両方のサブコンポジットは、互いに接合され、好ましくは、従来のプリント回路基板積層装置および処理を用いてなされる。一例において、摂氏約１８０度〜約２２０度の範囲の温度および約１００ｐ．ｓ．ｉ．〜約１２００ｐ．ｓ．ｉ．の範囲の圧力が用いられる。これらの値は、サブコンポジット２１の前記接合処理の温度および圧力よりもはるかに大きいことが分かる。注目すべきことは、これらの比較的高温によって、次の２つの事項を達成できることである。（１）絶縁層２５の絶縁材料（および、絶縁層４５がこの時点で「Ｂ段階」であるならばこの絶縁層４５の絶縁材料）が第２の導電層２７の開口部３１に流入し、実質的にこれらの開口部を充填する。（２）絶縁材料を完全に硬化する。絶縁層４５がこうした比較的高温でこの積層の時点で完全に硬化している場合、流出はせず、元の場所に留まり（図３に示されている）、これは、絶縁層２５の絶縁材料のみが開口部３１を充填するからである。しかしながら、絶縁層４５の材料が「Ｂ段階」である場合、開口部３１は、その対向する両側から実質的に充填される。
図４に示される分画線は、この双方からの充填をより良く示している。（係る充填は、続いて図５および６に記載される実施例にも示される。）双方から充填された場合、こうした分画線はできない。なぜなら、特にそれらが類似する組成物であるために、２つ絶縁材料が「混合（ブレンディング）」するからである。したがって、実施例中の分画線は、例示目的のみとして示される。

一例において、図３に示される最終的な接合された複合構造体は、約４ミル〜約１０ミルの全体の厚さを有する。この時点では、この複合構造体の全ての絶縁材料は完全に硬化していることが理解されよう。

サブコンポジット２１および４１の上記積層の前に、絶縁材料への接合を促進するために、第２の導電層２７の外面に処理を施すことが好ましい。こうした処理の一例は、露出した外面を酸、ペルオキシドおよび金属（好ましくは銅）を含有する溶液に晒す、化学処理であって、公知の溶液の一例は、アトテック ドイチュラント社（Ａｔｏｔｅｃｈ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ）（米国住所‐サウスキャロライナ、ロックヒル、１７５０オーバービュードライブ（１７５０ Ｏｖｅｒｖｉｅｗ Ｄｒｉｖｅ， Ｒｏｃｋ Ｈｉｌｌ， Ｓｏｕｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ））から現在入手可能な「ボンドフィルム」溶液である（「ボンドフィルム」は、アトテック ドイチュラント社の登録商標である）。このボンドフィルム溶液は、主に（１）硫酸、（２）過酸化水素、および（３）銅の３つの要素からなっており、アトテック ドイチュラント社専売の付加的な成分を更に含有する。この処理は、「オキシド別法（ｏｘｉｄｅ ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ ｐｒｏｃｅｓｓ）」とも呼ばれ、それは、処理を施された材料に酸化膜を形成しないからである。第２の導電層２７は、例えば約摂氏２５度〜４５度の溶液温度で約３０秒〜２００秒間、このボンドフィルム溶液に浸漬することによって処理される。この処理の一部として、導電層２７はまず、清浄され、脱脂されて、次に活性化ステップに移り、露出した表面のマイクロ・エッチングが施される。最後に、極薄の有機層（またはコーティング）（図示されず）が貼り付けられる。注目すべきことは、この有機薄膜層は、サブコンポジット４１に接合される時に導電層に残ることである。一例において、この層の好適な有機材料は、ベンゾトリアゾールであって、僅か約５０オングストローム〜約５００オングストロームの厚みを有する。上記処理を用いた銅層の処理によって、導電層の外部表面のＲＭＳ粗度が約０．１ミクロン〜約０．５ミクロンに増加し、上記絶縁層への後の積層時において導電層と絶縁層との間の強固な接着を可能にする。

図４において、図３のサブコンポジットに示されるものに類似するコンポジット基板５１を示す（上記したように、この実施例では、下側のサブコンポジット絶縁材料が内部導電層２７’の開口部３１’に侵入することが示されており、中心部に示す分画の僅かな違いがあることが分かる。）基板５１は、複数の開口部３１’を備える内部導電層２７’と、外部導電層２３’と４３’と、中間にある接合された絶縁材料２５’と４５’とを有している。ここで、基板５１は、外部導電層を含む基板の全厚みを貫通する開口部５３を形成するために穿孔されている。注目すべきことは、これらの開口部５３は第２の導電層２７’の内部導電層に接触しておらず、よって、絶縁層が開口部の壁となっている。或いは、中間層２７’に接触し、最終的にこれに電気的な接続を形成することも可能であって、例えば、第２の導電層２７’が信号層として使用される場合、または基板の回路の一または複数の部分を接地することが望ましいグラウンド層として使用される場合などがある。

一旦開口部５３（一例として、直径僅か２ミル）が形成されると、好適には少なくとも一つの導電層５５で内部表面をメッキすることによって導電性が与えられる。係る層のための好適な導体は、銅であって、従来の無電解メッキ処理を用いて施される。この層を施すために他の手段を用いることも可能である（例えば、電解メッキ）。導電層５５は、図５に示されている。

係るメッキは、後続するフォトリソグラフィー処理で施されてもよく、外部導電層２３’および４５’が「回路化」され、所望のライン、パッド等（符号５６で示される）を形成し、この場合メッキは、開口部５３の端部に隣接する第１の導電層２３’および４５’の外部導電性部分に形成される「ランド」となる。

こうして、係る回路化およびメッキ処理によって、対向する各外部表面上に、それぞれ隣接する「副層（ｓｕｂ−ｌａｙｅｒ）」２３’および５７、ならびに４５’および５７の２組が形成される。この場合、第３の副層（絶縁体上にある）は、上記の銅または銅合金材料からなることが好ましい。第２の副層も、銅または銅合金であることが好ましい。ニッケルおよび金の第３および第４の副層（図を簡潔にするために図示されない）は、導電性を高める目的で追加されてもよい。

図５に示される構造体は、完成した回路基板であって、この基板は、電気組立体を形成するために、またはパソコン、メインフレーム、サーバといった情報処理システムにおいて、またはこれの一部として実装されるために構成される。この基板は、もちろん情報処理システムに限定されず、他の多くのシステムでも使用されるために構成可能である。注目すべきことは、この基板は、他の類似する基板もしくは導電性・絶縁性層またはこれらの両方に接合（例えば積層）され、多層構造（例えば、一部として多くの導電層を有するプリント回路基板）形成するように構成されてもよい。

より複雑な最終製品として、本明細書の教示によって製造された回路基板は、その一部として３以上の導電層を備えることもできる。本発明の教示を用いて、その一部として内部信号層、電源層およびグラウンド層の少なくとも一つからなる複数の層を備える単一の回路基板を製造することも可能である。係る実施例において、図５において示されるように形成された構造体は、各外部導電層の上に形成された付加的な絶縁層を備えていてもよい。よって、図５の実施例は、例示目的であって、本発明を限定するものではない。

図６の実施例において、基板５１の外部導電層は、より大きなプリント回路基板６１と電子部品６３（例えば、半導体チップまたは、内部に一以上のチップを備えるチップキャリア）といった、一組の電子構造を相互接続するために用いられることができる。基板５１は、その上に実装され、これに電気的に接続された半導体チップまたはチップキャリア（その一部として一または複数のチップを備える）といった一または複数の電子部品を備える場合、電気組立体を形成すると理解される。基板がチップキャリア（一または複数のチップをその上に備える）の形態であって、下側にあるプリント回路基板６１といった基板に接続される場合も同様である。
これらの構造体を接続するための公知の手段の一つは、図示されるように複数の半田球６５を用いることである。係るチップキャリアは、本発明の譲受人によって製造販売されており、係る製品の一つは、「ハイパーＢＧＡ（Ｈｙｐｅｒ−ＢＧＡ）」チップキャリアとして称される（「Ｈｙｐｅｒ−ＢＧＡ」は、エンディコットテクノロジーズインクの登録商標である）。

第２の電子部品６１の一例としては、前記したように、プリント回路基板であってもよく、このうちの幾つかの種類も、本発明の譲受人によって製造販売される。このようにして形成された電気組立体は、係るパソコン、メインフレームまたはサーバ、更にはこのシステムの電子システムの一部を形成する当該産業で知られる他のシステムの好適な筐体（図示されず）内に配置されるように構成される。この電気組立体を所定の位置に配置するための手段は、その組立技術において周知であるものであって、更なる説明はここでは省略する。

このように、それぞれ少なくとも一つの絶縁層と少なくとも一つの導電層とからなる一組の接合されたサブコンポジット構造体（この一組の構造体のいずれかは少なくとも一つの第２の導電層を備える）を用いる回路基板を記載してきた。接合の前の中間導電層を備えるサブコンポジットの支持的な構成のため、形成された複合体は、比較的薄い中間導電層（例えば、最終構造体において電源層となり得る）を使用することを比類なく可能にする。この製品は、上述したように、従来のプリント回路基板製造装置および処理を用いて製造することができる。接合された構造体は、それ自体回路基板となることができ、または、更に大きな構造体を形成するために、他の導電体および絶縁体に接合される（例えば「積み重ねられる（ｓｔａｃｋ ｕｐ）」）ように構成されたサブコンポジットを形成することもできる。本発明の、現在のところ好適な実施例と考えられるものを示し、記述してきたが、当業者には、添付される請求項により定義される本発明の適用範囲から逸脱することなく、種々の変更もしくは修正がなしえるということは明白である。

第１コンポジットの部分拡大断面図である。 第１コンポジットの第２導電層に開口部を形成したしたときの部分拡大断面図である。 第１コンポジットに第２コンポジットを一体化したときの部分拡大断面図である。 複数の貫通開口部を有するコンポジット基板の部分拡大断面図である。 一部に内部信号層、電源層およびグラウンド層の少なくとも一つからなる複数の層を備える単一の回路基板の部分拡大断面図である。 図１〜５に示される回路基板を備えた電気組立体を例示する縦断側面図である。

符号の説明

２１ サブコンポジット部材
２３ 第１の導電層
２５ 絶縁層
２７ 第２の導電層
３１ 開口部
４１ 第２のサブコンポジット
４３ 導電層
４５ 絶縁層
５１ コンポジット基板
５３ 開口部
５５ 導電層
５６ パッド
５７ 副層（アブアレイ）
６１ プリント回路基板
６３ 電子部品
６５ 半田球

Claims (12)

1. 回路基板の製造方法であって、
   部分的に硬化した絶縁材料の第１の絶縁層とその対向する側面に配置された第１の導電層２３および複数の開口部を備える第２の導電層とを備える第１のサブコンポジットを形成する工程であって、前記部分的に硬化した絶縁材料を完全に硬化するのに十分ではない温度にて、前記部分的に硬化した絶縁材料と前記第１および第２導電層を互いに接合する工程を含む工程と、
   第３の導電層をその上に配置する第２の絶縁層を備える第２のサブコンポジットを形成する工程と、
   前記複数の開口部を備える前記第１のサブコンポジットの前記第２の導電層が前記第２のサブコンポジットの前記第２の絶縁層に対向するように、前記第１および第２のサブコンポジットを整合する工程と、
   前記第１の絶縁層の前記部分的に硬化した絶縁材料を実質的に完全に硬化するためと、前記絶縁材料で前記第２の導電層内の前記複数の開口部を実質的に満たすために、十分な圧力および熱を用いて前記第１および第２のサブコンポジットを互いに接合する工程と、
   前記第１、第２および第３の導電層の選択されたものの間に電気接続を提供するために、接合された前記第１および第２のサブコンポジット内に導電性開口部を形成する工程と、
   を備えることを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 前記第２の絶縁層は、前記第１および第２のサブコンポジットを接合する前記工程の前は部分的に硬化した絶縁材料であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記第２の導電層にある前記開口部は、エッチング処理を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
4. 前記第１および第２のサブコンポジットを互いに接合する前記工程は、積層処理を用いてなされることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
5. 前記積層処理は、約１００ｐ．ｓ．ｉ．〜約１２００ｐ．ｓ．ｉ．の範囲の圧力および摂氏約１８０度〜約２２０度の範囲の温度でなされることを特徴とする請求項４に記載の回路基板の製造方法。
6. 前記第１および第３の導電層を回路化する工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
7. 前記回路化は、フォトリソグラフィー処理を用いてなされることを特徴とする請求項６に記載の回路基板の製造方法。
8. 前記第１の導電層２３上に電子部品を配置する工程と、電気組立体を形成するためにこの電子部品を前記第１の導電層に電気的に接続する工程と、を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の回路基板の製造方法。
9. 筐体を提供する工程と、情報処理システムを形成するためにこの筐体内に前記電気組立体を配置する工程と、を更に含むことを特徴とする請求項８に記載の回路基板の製造方法。
10. 接合された前記第１および第２のサブコンポジットを第２の回路基板に配置する工程と、前記接合されたサブコンポジットをこの第２の回路基板に電気的に接続する工程と、更に含むことを特徴とする請求項８に記載の回路基板の製造方法。
11. 前記第１、第２および第３の導電層の選択されたものの間に電気接続を提供するために、接合された前記第１および第２のサブコンポジット内に導電性開口部を形成する前記工程は、めっき処理を用いてなされることを特徴とする請求項１に記載の回路基板の製造方法。
12. 前記めっき処理は、無電解メッキ処理であることを特徴とする請求項１１に記載の回路基板の製造方法。

Images