JP2007227512A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボイド等の欠陥やクラックの発生を低減させて、基板の接続不良を低減させ、かつ基板の機械的強度を向上させるスルーホール構造を有するプリント配線板を提供すること。
【解決手段】絶縁性樹脂基材に設けた貫通孔内にめっき充填してなるスルーホールを有するプリント配線板において、絶縁性樹脂基材の表面および裏面から露出する各スルーホールの重心軸の位置を互いにずらして配置させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、絶縁性材料に形成した貫通孔内にめっき導体が形成されてなるプリント配線板に係り、更に詳しくは、めっき導体の導通不良を改善し、かつ基板強度を向上させたプリント配線板とその製造方法に関する。

従来のプリント配線板において、コアとなる絶縁性樹脂基材の表面および裏面にそれぞれ形成した導体回路を電気的に接続するためのめっきスルーホールとして、絶縁性樹脂基材に形成した貫通孔内に、めっきによって金属を充填してなるフィルドタイプのスルーホールがある。
例えば、特許文献１には、このようなスルーホールを形成する方法が、従来技術として記載されている。スルーホールを形成には、先ず、図９（ａ）に示す様に、絶縁性樹脂基材１に貫通孔２を形成した後、図９（ｂ）に示す様に、貫通孔の内壁面を含む絶縁性樹脂基材２の表面に無電解めっきによって、金属から成るシード層３を形成する。
次いで、シード層３を給電層として電解めっきを施して、シード層３上に電解めっき層４を形成する。この電解めっき層４は、図９（ｃ）に示す様に、貫通孔２の開口部の角部に形成された部分が、貫通孔２の内側部に形成された部分よりも厚くなる。
更に、電解めっき処理を施して、図９（ｄ）に示す様に、貫通孔２を金属で充填してスルーホール６を形成すると共に、電解めっき層４を所望の厚さとすることができる。
その後、この電解めっき層４にパターニングを施すことによって、絶縁性樹脂基材１の表面および裏面に所望の配線パターンを形成し、このような配線パターンを電気的に接続するスルーホール６が形成された配線基板を得ることができる。
しかしながら、このような方法により形成されたスルーホール内には、図９（ｄ）に示すように、内部にボイド８が形成され易いという問題があった。
そこで、ボイド等の欠陥のないスルーホールを形成し得る技術が提案されている（例えば、上記特許文献１参照）。この方法は、図１０（ａ）〜（ｂ）に示すように、絶縁性樹脂基材１に縦断面が鼓型をした貫通孔２を形成した後、貫通孔の内壁面に無電解めっきによって金属から成るシード層３を形成し、次いで、このシード層を給電層として電解めっき処理を施すことにより、鼓型の貫通孔内に金属４を充填し、ボイド等の欠陥が生じることが少ないスルーホール６を形成する方法である。
特開２００４−３１１９１９号公報

ところが、上述したような縦断面が鼓型をしたスルーホールを有するプリント配線板では、めっき充填されてなるスルーホールが、表面開口から中央部に向かうにつれて縮径している、いわゆるネック部分を有すると共に、中心軸を挟んでほぼ対称な形状であるため、絶縁性樹脂基材に反りが発生した場合には、その応力がスルーホールのネック部分周辺に集中しやすくなる。その結果、ネック部分周辺にクラックが発生しやすくなるので、そのクラック発生により接続不良が生じたり、基板が折れやすくなって十分な機械的強度が得られないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、ボイド等の欠陥を低減させるだけでなくクラックの発生をも低減させることによって、基板の接続不良を低減させ、かつ基板の機械的強度を向上させるようなスルーホール構造を有するプリント配線板を提供することにある。

本発明者は前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、めっき充填されてなる断面鼓型のスルーホール構造、例えば、基板の一方の面に露出する第１の開口部と、基板の他方の面に露出する第２の開口部とが、基板の中央部付近に向かうにつれて縮径され、その中央部付近にて一体化されてなる形態、即ち、断面鼓型の形態を有するスルーホール構造において、第１の開口部の重心軸と、第２の開口部の重心軸とが所定範囲内で互いにずれた構造である場合に、めっきの充填性がよいこと及びめっき充填されたスルーホールが受ける応力が効果的に緩和されるということを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、
（１）絶縁性樹脂基材に設けた貫通孔内にめっき充填してなるスルーホールを有するプリント配線板において、
前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面から露出する各スルーホールの重心軸位置が、互いにずれていることを特徴とするプリント配線板である。

また、本発明は、
（２） 絶縁性樹脂基材に設けた貫通孔内にめっき充填してなるスルーホールを有し、かつそのスルーホールによって電気的に接続される内層の導体回路を前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面に有するコア基板と、そのコア基板上に絶縁性樹脂層と外層の導体回路とを交互に形成してなる多層プリント配線板において、
前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面からそれぞれ露出する各スルーホールの重心軸位置が、互いにずれていることを特徴とする多層プリント配線板である。

上記（１）および（２）に記載された発明において、前記ずれ量は、５〜３０μｍの範囲とすることができる。
また、本発明において、前記絶縁性樹脂基材の厚さは、１００〜５００μｍの範囲とすることができる。
また、本発明において、前記スルーホールは、絶縁性樹脂基材の表面および裏面のそれぞれから内部に向かうにつれて縮径されてネック部が形成されてなる形状、即ち、内部にネック部を有するような鼓型に形成することができ、絶縁性樹脂基材の表面および裏面側にそれぞれ露出する開口の直径を７５〜３００μｍとし、絶縁性樹脂基材内部のネック部の直径を５０〜２５０μｍとすることができる。
また、隣接するスルーホール間のピッチは、１００〜４００μｍの範囲とすることができる。
ここで、「重心軸」とは、コア基板の表面（裏面）のスルーホールの開口部の重心点を通り、コア基板の表面（裏面）と実質的に垂直な直線のことを指す。

さらに、本発明は、
（３） 絶縁性樹脂基材を貫通する貫通孔にめっき充填されてなるスルーホールを有し、かつそのスルーホールによって電気的に接続される導体回路を前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面に有するプリント配線板を製造するに当たって、
少なくとも以下の（１）〜（４）の工程、即ち、
（１） 絶縁性樹脂基材の両面に銅箔が貼付されてなる銅張積層板の一方の表面の所定位置にレーザ照射を行って、絶縁性樹脂基材の内部に向かうにつれて縮径されるような形状を有する第１の開口部を形成する工程、
（２） 前記絶縁性樹脂基材を挟んで前記所定位置と対面する前記銅張積層板の他方の表面の箇所から、前記第１の開口部の重心位置と重ならないような位置にレーザ照射を行って、前記絶縁性樹脂基材の内部に向かうにつれて縮径されるような形状を有し、かつ絶縁性樹脂基材の厚み方向中央部付近で前記第１の開口部と連通するような第２の開口部を形成する工程、
（３） 前記基板に対して無電解めっきを施して、前記第１および第２の開口部内壁に無電解めっき膜を形成する工程、
（４） 前記基板に電解めっきを施して、前記無電解めっき膜上に電解めっき膜を形成すると共に、前記第１および第２の開口部内部にめっき充填してスルーホールを形成する工程、
を含んでいることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。
なお、上記（２）の工程と（３）の工程との間に、前記第１および第２の開口部内に残留する樹脂残渣を除去する工程を含んでもよい。

ボイド等の欠陥やクラックの発生を低減させることができるので、基板の接続不良を低減させ、かつ基板の機械的強度を向上させることができる。

本発明にかかるプリント配線板は、絶縁性樹脂基材に設けた貫通孔内にめっき導体を有するプリント配線板、または、そのようなプリント配線板をコア基板とし、そのコア基板上に導体層と樹脂絶縁層とを交互に形成してなる多層プリント配線板において、
前記絶縁性樹脂基材の表面から露出するスルーホールの重心軸位置と、前記絶縁性樹脂基材の裏面から露出するスルーホールの重心軸位置とが互いにずれていることを特徴とするものである。

このように、絶縁性樹脂基材の表面および裏面にそれぞれ露出するスルーホールの重心軸位置を互いにずれた状態に配置することによって、スルーホールのネック部、即ち、絶縁性樹脂基材の表面または裏面に平行な平面によって切断される部分の断面積が最小となるような箇所が、ずれた状態となるため、絶縁性樹脂基材に反りが発生しても、ネック部のずれた分だけその応力が加わる領域が広くなる、もしくは、コア基板の表面と各ネック部の重心をつないでできる面が互いに平行とならないので応力が緩和され、ネック部周辺にクラックが発生しにくくなる。その結果、クラックによる接続不良の発生が生じにくくなると共に、基板の機械的強度を向上させることができる。
また、隣接するスルーホールにおいて、ネック部の重心位置が異なるように形成してもよい。

また、スルーホールのネック部周辺の断面積が大きくなるので、導通抵抗が低下し、基板の電気特性を向上させることができる。

さらに、本発明にかかる多層プリント配線板において、最も外側の導体層の一部を、所定のピッチでバンプ接続用パッドに形成し、前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面から露出する各スルーホールの表面の重心位置を、互いにずれた状態に保持すると共に、隣接するスルーホール間のピッチを、前記バンプ接続用パッドのピッチと同一に形成することが望ましい。

本発明において用いられる絶縁性樹脂基材としては、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材から選ばれる硬質基材が用いることが好ましく、ガラス布エポキシ樹脂基材がより好ましい。
前記絶縁性樹脂基材の厚さは、１００〜５００μｍ程度とすることが望ましい。その理由は、１００μｍ未満の厚さでは、剛性が不十分であり、５００μｍを超えると、スルーホール内にめっきを充填しにくくなり、めっきボイドが生じることがあるからである。

かかる絶縁性樹脂基材の両面に形成される導体回路は、後述するように、スルーホールへのめっき充填の後に、絶縁性樹脂基材の両面に貼付された金属箔およびその上に形成されためっき層をエッチング処理することによって形成さることが望ましい。

前記絶縁性樹脂基材および金属箔にて構成される基板は、特に、エポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させてＢステージとしたプリプレグと、銅箔とを積層して加熱プレスすることにより得られる両面銅張積層板を用いることができる。このような基板は、銅箔がエッチングされた後の取扱中に、配線パターンやビア位置がずれることがなく、位置精度に優れている。

本発明の第１の実施形態によるスルーホールは、例えば、図１に示すように、絶縁性樹脂基材の一方の面から内部に向かうにつれて縮径されるような形状を有する第１の開口部と、絶縁性樹脂基材の他方の面から内部に向かうにつれて縮径されるような形状を有し、かつ前記絶縁性樹脂基材の厚み方向中央部付近で前記第１の開口部に連通している第２の開口部とからなり、第１の開口部と第２の開口部との交わる箇所にネック部が形成された形態である。即ち、全体として鼓型の貫通孔が所定の距離だけ基板表面方向にずれた形態の貫通孔に、めっき充填されてなるものであり、前記絶縁性樹脂基材の一方の面および他方の面にそれぞれ露出する第１の開口部および第２の開口部の重心軸（第１の開口部、第２の開口部の重心点を通り、基板表面（裏面）と実質的に垂直な直線）は、互いにずれた位置に配置されている。

上記スルーホールは、第１の開口部および第２の開口部からなる貫通孔をレーザ加工によって形成した後、それらの貫通孔に金属めっきを充填することによって形成されることが望ましい。
なお、レーザ加工における照射レーザ光の吸収効率を高めるために、予め絶縁性樹脂基板上の金属箔に公知の黒化処理を施しておくことが望ましい。

レーザ加工によってスルーホール形成用の貫通孔を形成するには、まず、絶縁性樹脂基材の一方の表面に向けて、所定位置からレーザ照射を行って、絶縁性樹脂基材の一方の表面から内部に向かうにつれて縮径され、かつ絶縁性樹脂基材の一方の表面からその中央部付近まで延長された形態の第１の開口部を形成する。その後、前記所定位置に対向する絶縁性樹脂基材の他方の表面位置から所定の距離だけずれた位置から、その絶縁性樹脂基材の他方の表面に向けてレーザ照射を行って、絶縁性樹脂基材の他方の表面から内部に向かうにつれて縮径され、絶縁性樹脂基材の他方の表面からその中央部付近まで延長された形態の第２の開口部を形成すると共に、絶縁性樹脂基材の中央部付近で第１の開口部と第２の開口部とが連通してスルーホール形成用の貫通孔が形成されることが望ましい。

前記絶縁性樹脂基材にレーザを用いてスルーホール形成用貫通孔を形成させるには、レーザ照射により金属箔と絶縁性樹脂基材を同時に穿孔するダイレクトレーザ法と、金属箔の貫通孔に該当する金属箔部分をエッチングにより除去した後、レーザ照射により絶縁性樹脂基材に穿孔するコンフォーマル法があるが、本発明ではそのどちらを用いてもよい。

上記レーザ加工は、パルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行われることが望ましく、その加工条件は、絶縁性樹脂基材の表面から内部に向かうにつれて縮径されるようなスルーホール形成用貫通孔（第１の開口部および第２の開口部）の形状、即ち、絶縁性樹脂基材の表面と貫通孔の側壁とがなす角度（以下、「テーパ角」という）および貫通孔の深さによって決められる。
たとえば、パルス幅が１０〜２０μｓ、ショット数が１〜５の範囲内とすることによって、スルーホール形成用貫通孔のテーパ角および深さを調整することができる。
そして、前記加工条件のもとで形成され得るスルーホール形成用貫通孔は、絶縁性樹脂基材内部のネック部の直径（図１において符号Ｘで示す）が、５０〜２５０μｍであることが望ましい。直径が５０μｍ未満では、細すぎるため、めっき充填されたスルーホールの接続信頼性が悪いためであり、直径が２５０μｍを超えると、めっき充填されたスルーホール内にボイドが発生しやすくなるからである。したがって、上記範囲内であれば、ボイド発生が少なく接続信頼性に優れたスルーホールを形成することができる。

また、上記スルーホールを形成する貫通孔の重心位置のずれ量は、５〜３０μｍの範囲であることが望ましい。その理由は、ずれ量が５μｍ未満では、応力緩和の効果が小さいからであり、一方、ずれ量が３０μｍを超えると、貫通孔の形状が、図７（ａ）〜（ｂ）に示すような奇形状になりやすいからである。

また、隣接するスルーホール間のピッチは、１００〜４００μｍであることが望ましい。その理由は、ピッチが１００μｍ未満では、絶縁信頼性が低いからであり、ピッチが４００μｍを超えると、ファイン化に適さないからである。

なお、レーザ照射によって形成された貫通孔の側面に残留する樹脂残滓を除去するために、デスミア処理を行うことが好ましい。このデスミア処理は、酸あるいは酸化剤（例えば、クロム酸、過マンガン酸）の薬液処理等の湿式処理や、酸素プラズマ放電処理、コロナ放電処理、紫外線レーザ処理またはエキシマレーザ処理等の乾式処理によって行う。
これらのデスミア処理方法からいずれの方法を選択するかは、絶縁基材の種類、厚み、バイアホールの開口径、レーザ照射条件などに応じて、残留が予想されるスミア量を考慮して選ばれる。

本発明において、前記貫通孔にめっき充填してスルーホールを形成するには、まず、貫通孔内壁に通常の無電解めっき処理によって無電解めっき膜を形成した後、めっき液を噴流にして基板にぶつけるスパージャめっき方法等の電解めっき方法によって、貫通孔内をめっき充填することが望ましい。
上記無電解めっきまたは電解めっきとしては、たとえば、銅、すず、銀、各種はんだ、銅／すず、銅／銀等の金属めっきが好ましく、とくに、無電解銅めっきまたは電解銅めっきが好適である。

本発明において、絶縁性樹脂基材の両面に形成される導体回路は、めっき充填スルーホールの形成と同時に形成された導体層をエッチング処理することによって形成されることが望ましい。
この導体回路形成工程は、先ず、前記導体層の表面に感光性ドライフィルムレジストを貼付した後、所定の回路パターンに沿って露光、現像処理してエッチングレジストを形成し、エッチングレジスト非形成部分の導体層をエッチングして、電極パッドを含んだ導体回路パターンとする。
前記処理工程において、エッチング液としては、硫酸一過酸化水素、過硫酸塩、塩化第二銅、塩化第二鉄の水溶液から選ばれる少なくとも1種の水溶液を用いることができる。
また前記導体層をエッチングして導体回路を形成する前処理として、ファインパターンを形成しやすくするため、あらかじめ、導体層の表面全面をエッチングして厚さを1〜１０μｍ、より好ましくは２〜８μｍ程度まで薄くすることができる。

このようなプリント配線板をコア基板とし、そのコア基板上に、常法によって導体層と樹脂絶縁層とを交互に形成してなるビルドアップ配線層を形成してなる多層プリント配線板を形成することができる。、
このような多層プリント配線板においては、その最も外側の導体層の一部を、所定のピッチでバンプ接続用パッドに形成し、コア基板に形成した隣接するめっき充填スルーホール間のピッチを、前記バンプ接続用パッドのピッチと同一に形成することが望ましい。このような構成によれば、ＰＫＧに実装されるチップを介した配線抵抗を下げることができるので、電源供給確保の点で有利である。

以下、本発明にかかるプリント配線板を製造する方法の一例について、具体的に説明する。
（１）本発明にかかるプリント配線板を製造するに当たって、絶縁性樹脂基材の両面に銅箔が貼付されたものを出発材料として用いることができる。
この絶縁性樹脂基材は、たとえば、ガラス布エポキシ樹脂基材、ガラス布ビスマレイミドトリアジン樹脂基材、ガラス布ポリフェニレンエーテル樹脂基材、アラミド不織布−エポキシ樹脂基材、アラミド不織布−ポリイミド樹脂基材から選ばれる硬質な積層基材が使用され、特に、ガラス布エポキシ樹脂基材が最も好ましい。

前記絶縁性樹脂基材の厚さは、１００〜５００μｍ程度の範囲であることが望ましい。その理由は、厚さが１００μｍ未満では、剛性が不十分なためであり、厚さが５００μｍを越えると、貫通孔内にめっき充填することが難しく、ボイドが発生することがあるからである。

前記絶縁性樹脂基材にレーザを用いてスルーホール形成用貫通孔を形成させるには、レーザ照射により銅箔と絶縁基材を同時に穿孔するダイレクトレーザ法と、銅箔の貫通孔に該当する部分をエッチングにより除去した後、レーザ照射により絶縁基材に穿孔するコンフォーマル法があるが、本発明ではそのどちらを用いてもよい。
この銅箔は、ハーフエッチングによってその厚みを調整してもよい。

前記絶縁性樹脂基材および銅箔としては、特に、エポキシ樹脂をガラスクロスに含潰させてＢステージとしたプリプレグと、銅箔とを積層して加熱プレスすることにより得られる両面銅張積層板を用いることが好ましい。

その理由は、銅箔がエッチングされた後の製造工程中で、配線パターンの位置がずれることがなく、位置精度に優れるからである。

（２） 次に、レーザ加工によって絶縁性樹脂基材にスルーホール形成用貫通孔を設ける。
回路基板の形成に両面銅張積層板を用いる場合には、まず、絶縁性樹脂基材の一方の表面に貼付した金属箔に向けて、所定位置からレーザ照射を行って、金属箔を貫通すると共に、絶縁性樹脂基材の一方の表面から内部に向かうにつれて縮径され、かつ絶縁性樹脂基材の一方の表面からその中央部付近まで延長された形態の第１の開口部を形成する、あるいは、絶縁性樹脂基材に貼付された一方の銅箔表面の所定位置に、スルーホールの表面における径とほぼ同等な径の孔を予めエッチングにより形成（レーザ用マスク）した後、その孔を照射マークとして炭酸ガスレーザ照射を行って、絶縁性樹脂基材の内部に向かうにつれて縮径され、かつ絶縁性樹脂基材の一方の表面からその中央部付近まで延長された形態の第１の開口部を形成する。

次に、前記所定位置に対向する絶縁性樹脂基材の他方の表面位置から所定の距離だけずれた位置から、その絶縁性樹脂基材の他方の表面に貼付した金属箔に向けてレーザ照射を行って、絶縁性樹脂基材の他方の表面から内部に向かうにつれて縮径され、絶縁性樹脂基材の他方の表面からその中央部付近まで延長された形態の第２の開口部を形成する、あるいは、絶縁性樹脂基材に貼付された他方の銅箔表面の所定位置に、スルーホールの表面における径とほぼ同等な径の孔を予めエッチングにより形成（レーザ用マスク）した後、その孔を照射マークとして炭酸ガスレーザ照射を行って、絶縁性樹脂基材の内部に向かうにつれて縮径され、かつ絶縁性樹脂基材の他方の表面からその中央部付近まで延長された形態の第２の開口部を形成する。

この第２の開口部を形成する際に、絶縁性樹脂基材の中央部付近で第１の開口部と第２の開口部とが連通してスルーホール形成用の貫通孔が形成され、かつ、ネック部を結んだ線で囲まれる平面領域が基板表面と平行にならないように（図２参照）、第１の開口部と第２の開口部の重心間距離（ずれ量）をレーザ照射位置に応じて調整する。

上記レーザ加工は、パルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行われ、その加工条件は、絶縁性樹脂基材の表面から内部に向かうにつれて縮径されるようなスルーホール形成用貫通孔の形状によって決められ、たとえば、パルス幅が１０〜２０μｓ、ショット数が１〜５とする。

このようなレーザ加工条件にて、スルーホール形成用貫通孔の開口径（第１の開口部および第２の開口部の開口径）を７５〜３００μｍとし、ネック部の最短径を５０〜２５０μｍとし、スルーホールを形成する貫通孔の重心位置のずれ量を５〜３０μｍの範囲とすることができる。

（３） 前記（２）の工程で形成された貫通孔の側壁に残留する樹脂残滓を除去するためのデスミア処理を行う。
このデスミア処理は、酸あるいは酸化剤（例えば、クロム酸、過マンガン酸）の薬液処理等の湿式処理や酸素プラズマ放電処理、コロナ放電処理、紫外線レーザ処理またはエキシマレーザ処理等の乾式処理によって行われる。

（４） 次いで、無電解めっき処理を施して、スルーホール用貫通孔の内壁および銅箔上に、無電解めっき膜を形成する。この場合、無電解めっき膜は、銅、ニッケル、銀等の金属を用いてもよい。

（５） さらに、上記（４）で形成した無電解めっき膜をリードとして、電解めっき処理を施して、基板の銅箔を被覆している無電解めっき膜上に電解めっき膜を形成すると共に、貫通孔内壁面に付着形成されるめっき層を次第に厚くして、貫通孔内に電解めっき膜を充填することによって鼓型のスルーホールを形成する。

（６）次いで、上記（５）において、基板上に形成された電解銅めっき膜上に、エッチングレジスト層を形成する。エッチングレジスト層は、レジスト液を塗布する方法あるいは予めフィルム状にしたものを貼付する方法のいずれの方法でもよい。このレジスト層上に予め回路が描画されたマスクを載置して、露光、現像処理することによってエッチングレジスト層を形成し、エッチングレジスト非形成部分の金属層をエッチングして、スルーホールランドを含んだ導体回路パターンを形成する。

このエッチング液としては、硫酸−過酸化水素、過硫酸塩、塩化第二銅、塩化第二鉄の水溶液から選ばれる少なくとも1種の水溶液が望ましい。

前記エッチング処理によって導体回路を形成する前処理として、ファインパターンを形成しやすくするため、あらかじめ、電解銅めっき膜の表面全面をエッチングすることによって厚さを調整してもよい。

前記（１）〜（６）の工程にしたがって作製された本発明にかかるプリント配線板をコアとして、そのコア基板の片面または両面に、絶縁性樹脂層と導体回路層とを交互に積層させてなるビルドアップ配線層を形成することによって、多層プリント配線板を形成することができる。
この多層プリント配線板においては、ビルドアップ配線層の最外層、即ち、最も外側の導体回路が形成された絶縁樹脂層の表面にソルダーレジスト層をそれぞれ形成する。この場合、基板の最外層表面全体にソルダーレジスト組成物を塗布し、その塗膜を乾燥した後、この塗膜に、接続パッドの開口部を描画したフォトマスクフィルムを載置して露光、現像処理することにより、接続パッド部分を露出させる。この場合、ソルダーレジスト層をドライフィルム化したものを貼り付けて、露光・現像もしくはレーザにより開口を形成させてもよい。

ソルダーレジスト層から露出した接続パッド上に、ニッケル−金などの耐食層を形成する。このとき、ニッケル層の厚みは、１〜７μｍが望ましく、金層の厚みは０．０１〜０．１μｍが望ましい。これらの金属以外にも、ニッケル−パラジウム−金、金（単層）、銀（単層）等を形成してもよい。

その後、接続パッド上に、半田体を供給し、この半田体の溶融・固化によって半田バンプを形成して、多層回路基板が形成される。

上述したような工程により形成した多層プリント配線板においては、その最も外側の導体層の一部が所定のピッチで接続パッドとして形成され、この接続パッドのピッチをコア基板に形成した隣接するめっき充填スルーホール間のピッチと同一に形成することが、ＰＫＧに実装されるチップを介した配線抵抗を下げることができるので、電源供給確保という観点から有利である。

（実施例１−１）
（１） まず、多層プリント配線板を構成する一つの単位としての回路基板(コア)を製作する。この回路基板は積層されるべき複数の絶縁層のうち積層中心となるべき基板であり、エポキシ樹脂をガラスクロスに含浸させてＢステージとしたプリプレグと銅箔とを積層して加熱プレスすることにより得られる両面銅張積層板１０を出発材料として用いる（図４（ａ）参照）。

前記絶縁性樹脂基材１２の厚さは３００μｍ、銅箔１４の厚さは３μｍである。この積層板の銅箔を３μｍよりも厚いものを用いて、エッチング処理により、銅箔の厚みを３μｍに調整してもよい。

（２） 両面回路基板１０の一方の表面の所定位置に対して炭酸ガスレーザ照射を行って、一方の銅箔１４を貫通し、かつ絶縁性樹脂基材１２の厚み方向の中央部から他方の表面に近い部分に至る第１の開口部１６を形成する（図４（ｂ）参照）と共に、両面回路基板１０の他方の表面の前記所定位置に対応する位置から１５μｍずれた位置に炭酸ガスレーザ照射を行って、他方の銅箔１４を貫通し、かつ絶縁性樹脂基材１２の厚み方向の中央部から一方の表面に近い部分に至って、前記第１の開口部１６に連通するような第２の開口部１８を形成する。結果として、第１および第２の開口部１６、１８が連通することによってスルーホール形成用の貫通孔２０を形成する。

なお、この実施例においては、スルーホール形成用の貫通孔２０の形成には、例えば、日立ビア社製の高ピーク短パルス発振型炭酸ガスレーザ加工機を使用し、パルス幅：１０〜２０μｓ、ショット数：１〜５のレーザ加工条件にて行う。第１の開口部１６および第２の開口部１８の開口径がほぼ１５０μｍであると共に、基板の厚み方向のほぼ中央部付近でのネック部の口径、即ち、最も縮径された部分の最短距離（図１中、Ｘで示される）がほぼ８７μｍであり、第１および第２の開口部１６，１８の重心軸のずれ量が１５μｍであるような貫通孔２０を、ピッチ１５０μｍで形成する。

このような条件で形成された貫通孔２０は、中心軸が互いにずれて配置された第１および第２の開口部１６，１８が、その内壁が絶縁性樹脂基材１２の表面に対してテーパ（内角）をなすような円錐台形の一部から形成され、基材の厚み方向の中央部付近で、共通の接合断面で接合された形態に形成されている。

この接合断面（図２参照）は、絶縁性樹脂基材の表面と平行ではない。また、隣り合う接合断面の重心位置は、絶縁性樹脂基材の断面方向においてずれていることが好ましい（図３参照）。

（３） その後、レーザ加工により形成した貫通孔２０内を、Ｏ_２プラズマや、ＣＦ_４プラズマ等の物理的方法によって、内壁に残存する樹脂や粒子の残渣を除去するデスミア処理を施す。さらに、デスミア処理を終えた基板を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチング処理を施してもよい。

（４） 次に、デスミア処理を施した基板を、以下のような組成の無電解銅めっき水溶液中に浸漬して、基板の両面に貼付した銅箔１４の表面全体および貫通孔２０の内壁に、厚さ０．６μｍの無電解銅めっき膜２２を形成した。（図４（ｄ））。
（無電解銅めっき液）
硫酸銅： ０．０３ｍｏｌ／ｌ
ＥＤＴＡ： ０．２００ｍｏｌ／ｌ
ＨＣＨＯ： ０．１８ｇ／ｌ
NaＯＨ： ０．１００ｍｏｌ／Ｌ
α、α'−ビピリジル： １００ｍｇ／ｌ
ポリエチレングリコール： ０．１０ｇ／ｌ
（めっき条件）
液温：３０〜５０℃
時間：４０〜６０分

（５） 次いで、基板を５０℃の水で洗浄して脱脂し、２５℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解めっきを施し、電解めっき膜２４を形成した（図５（ａ）参照）。
〔電解銅めっき液〕
硫酸 ２．２４ｍｏｌ／ｌ
硫酸銅 ０．２６ｍｏｌ／ｌ
添加剤 １９．５ｍｌ／ｌ
レベリング剤 ５０ｍｇ／ｌ
光沢剤 ５０ｍｇ／ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 １．０Ａ／ｄｍ²
時間 ３０〜９０分
温度 ２２±２ ℃

（６） なお、図５においては、無電解めっき膜２２の表示を簡単化のために省略した。前記電解銅めっき膜を形成した基板に、フィルム状レジスト膜を貼り付け、このレジスト膜上に予め回路が描画されたマスクを載置して、露光、現像処理することによってエッチングレジスト層２８を形成した（図５（ｂ）参照）。その後、エッチングレジスト非形成部分の金属層をエッチングして、絶縁性樹脂基材の表面および裏面に厚さが２０〜３０μｍの内層の導体回路３０を形成すると共に、スルーホール２６の真上に位置してスルーホールランド３２を形成することによって、コア基板を作製した（図５（ｃ）参照）。
なお、導体回路３０や、スルーホールランド３２を介してスルーホールが１００個連結した配線を形成してある。
次いで、コア基板上に層間樹脂絶縁層と導体層とを交互に積層してビルドアップ配線層を形成することによって多層化されたプリント配線板を形成する。

（７） 上記基板を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹きつけて、内層導体回路３０（スルーホールランド３２を含む）の表面をエッチングすることにより、内層導体回路３０（スルーホールランド３２を含む）の全表面に粗化面（図示を省略）を形成した。
エッチング液としては、イミダゾール銅（ＩＩ）錯体１０重量部、グリコール酸７重量部、塩化カリウム５重量部からなるエッチング液（メック社製、メックエッチボンド）を使用した。

（８） 基板の両面に、基板より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルム（例えば、味の素社製のＡＢＦ）を基板上に載置し、圧力０．４ＭＰａ、温度８０℃、圧着時間１０秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以下の方法により真空ラミネーター装置を用いて貼り付けることにより層間樹脂絶縁層３６を形成した。
すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に、真空度６７Ｐａ、圧力０．４ＭＰａ、温度８０℃、圧着時間６０秒の条件で本圧着し、その後、１７０℃で３０分間熱硬化させた。

（９） 次に、層間樹脂絶縁層３６に、厚さ１．２ｍｍの貫通孔が形成されたマスクを介して、波長１０．４μｍのＣＯ₂ ガスレーザにて、ビーム径４．０ｍｍ、トップハットモード、パルス幅８．０μ秒、マスクの貫通孔の径１．０ｍｍ、１〜３ショットの条件で層間樹脂絶縁層に、直径６０μｍのバイアホール用開口３８を形成した（図５（ｄ）参照）。

（１０） バイアホール用開口３８を形成した基板を、６０ｇ／ｌの過マンガン酸を含む８０℃の溶液に１０分間浸漬し、層間樹脂絶縁層３６の表面に存在する粒子を除去することにより、バイアホール用開口３８の内壁を含む層間樹脂絶縁層３６の表面を粗化面（図示を省略）とした。

（１１） 次に、上記処理を終えた基板を、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬してから水洗いした。
さらに、粗面化処理（粗化深さ３μｍ）した該基板の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層３６の表面およびバイアホール用開口３８の内壁面に触媒核を付着させた（図示せず）。すなわち、上記基板を塩化パラジウム（ＰｄＣｌ₂ ）と塩化第一スズ（ＳｎＣｌ₂ ）とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム金属を析出させることにより触媒を付与した。

（１２） 次に、以下の組成の無電解銅めっき水溶液中に、触媒を付与した基板を浸漬して、粗面全体に厚さ０．６〜３．０μｍの無電解銅めっき膜を形成し、バイアホール用開口３８の内壁を含む層間樹脂絶縁層３６の表面に無電解銅めっき膜（図示を省略）が形成された基板を得た。
〔無電解銅めっき水溶液〕
硫酸銅： ０．０３ｍｏｌ／ｌ
ＥＤＴＡ： ０．２００ｍｏｌ／ｌ
ＨＣＨＯ： ０．１８ｇ／ｌ
NaＯＨ： ０．１００ｍｏｌ／Ｌ
α、α'−ビピリジル： １００ｍｇ／ｌ
ポリエチレングリコール： ０．１０ｇ／ｌ
（めっき条件）
液温：３０〜５０℃
時間：４０〜６０分

（１３） 無電解銅めっき膜が形成された基板に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、１００ｍＪ／ｃｍ² で露光し、０．８％炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、厚さ２０μｍのめっきレジスト（図示を省略）を設けた。

（１４） 次いで、基板を５０℃の水で洗浄して脱脂し、２５℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解めっきを施し電解めっき膜を形成した。
〔電解めっき液〕
硫酸 ２．２４ ｍｏｌ／ｌ
硫酸銅 ０．２６ ｍｏｌ／ｌ
添加剤 １９．５ ｍｌ／ｌ
レベリング剤 ５０ ｍｇ／ｌ
光沢剤 ５０ ｍｇ／ｌ
〔電解めっき条件〕
電流密度 １ Ａ／ｄｍ²
時間 ６５ 分
温度 ２２±２ ℃

このめっき処理においては、めっきレジスト非形成部に、厚さ２０μｍの電解銅めっき膜を形成すると共に、バイアホール用開口３８に電解めっき膜を充填した。

（１５） さらに、めっきレジストを５％ＫＯＨで剥離除去した後、そのめっきレジスト下の無電解めっき膜を硫酸と過酸化水素との混合液でエッチング処理して溶解除去し、ビアランドを含んだフィルドビア４０および独立の外層の導体回路４４を形成した（図６（ａ）参照）。

（１６） 次いで、上記（８）と同様の処理を行い、外層の導体回路４４の表面、フィルドビア４０の表面に粗化面（図示を省略）を形成した。

（１７） 上記（８）〜（１５）の工程を繰り返すことにより、さらに外層の層間絶縁層４６、外層の導体回路４８、フィルドビア５０を形成し、多層配線板を得た（図６（ｂ）参照）。

（１８） 次に、多層配線基板の両面に、市販のソルダーレジスト組成物を２０μｍの厚さで塗布し、７０℃で２０分間、７０℃で３０分間の条件で乾燥処理を行った後、ソルダーレジスト開口部のパターンが描画された厚さ５ｍｍのフォトマスクをソルダーレジスト層に密着させて１０００ｍＪ／ｃｍ² の紫外線で露光した後、現像処理して、６０μｍの直径の開口５４を形成した（図６（ｃ）参照）。

そして、さらに、８０℃で１時間、１００℃で１時間、１２０℃で１時間、１５０℃で３時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化させ、開口を有し、その厚さが２０μｍのソルダーレジストパターン層５２を形成した。

（１９）次に、ソルダーレジスト層５２を形成した基板を、塩化ニッケル（２．３×１０^-1ｍｏｌ／ｌ）、次亜リン酸ナトリウム（２．８×１０^-1ｍｏｌ／ｌ）、クエン酸ナトリウム（１．６×１０^-1ｍｏｌ／ｌ）を含むｐＨ＝４．５の無電解ニッケルめっき液に２０分間浸漬して、開口部５４に厚さ５μｍのニッケルめっき層（図示を省略）を形成した。さらに、その基板をシアン化金カリウム（７．６×１０^-3ｍｏｌ／ｌ）、塩化アンモニウム（１．９×１０^-1ｍｏｌ／ｌ）、クエン酸ナトリウム（１．２×１０^-1ｍｏｌ／ｌ）、次亜リン酸ナトリウム（１．７×１０^-1ｍｏｌ／ｌ）を含む無電解金めっき液に８０℃の条件で７．５分間浸漬して、ニッケルめっき層上に、厚さ０．０３μｍの金めっき層（図示を省略）を形成した。

（２０）さらに、基板のＩＣチップを載置する面のソルダーレジスト層５２の開口５４に、スズ−鉛を含有するはんだペーストを印刷し、さらに他方の面のソルダーレジスト層５２の開口５４にスズ−アンチモンを含有するはんだペーストを印刷した後、２３０℃でリフローすることによりはんだバンプ５６を形成して、多層プリント配線板とした（図６（ｄ）参照）。

（実施例１−２）
第１の開口部１６および第２の開口部１８の重心軸のずれ量が５μｍ、ネック部の口径が７６μｍであるような貫通孔２０をレーザビーム照射によって形成した以外は、実施例１−１と同様にして多層プリント配線板を製造した。

（実施例１−３）
第１の開口部１６および第２の開口部１８の重心軸のずれ量が１０μｍ、ネック部の口径が８０μｍであるような貫通孔２０をレーザビーム照射によって形成した以外は、実施例１−１と同様にして多層プリント配線板を製造した。

（実施例１−４）
第１の開口部１６および第２の開口部１８の重心軸のずれ量が２０μｍ、ネック部の口径が９１μｍであるような貫通孔２０をレーザビーム照射によって形成した以外は、実施例１−１と同様にして多層プリント配線板を製造した。

（実施例１−５）
第１の開口部１６および第２の開口部１８の重心軸のずれ量が２５μｍ、ネック部の口径が９７μｍであるような貫通孔２０をレーザビーム照射によって形成した以外は、実施例１−１と同様にして多層プリント配線板を製造した。

（実施例１−６）
第１の開口部１６および第２の開口部１８の重心軸のずれ量が３０μｍ、ネック部の口径が１１０μｍであるような貫通孔２０をレーザビーム照射によって形成した以外は、実施例１−１と同様にして多層プリント配線板を製造した。

（参考例１−１）
第１の開口部１６および第２の開口部１８の重心軸のずれ量が３μｍ、ネック部の口径が７４μｍであるような貫通孔２０をレーザビーム照射によって形成した以外は、実施例１−１と同様にして多層プリント配線板を製造した。

（参考例１−２）
第１の開口部１６および第２の開口部１８の重心軸のずれ量が３５μｍ、ネック部の口径が９５μｍであるような貫通孔２０をレーザビーム照射によって形成した以外は、実施例１−１と同様にして多層プリント配線板を製造した。

実施例１−１〜１−６および参考例１−１〜１−２において、絶縁性樹脂基材の厚さが１００μｍであるような両面銅張積層板を用い、レーザ用マスクの開口径、炭酸ガスレーザ照射条件を変えて、第１の開口部１６および第２の開口部１８の直径を７５μｍとする以外は、同様にして多層プリント配線板を製造し、これらを実施例２−１〜２−６および参考例２−１〜２−２とする。
このときの重心軸のずれ量とネック部の口径を表１、表２に記載する。

同様に、実施例１−１〜１−６および参考例１−１〜１−２において、絶縁性樹脂基材の厚さが５００μｍであるような両面銅張積層板を用い、レーザ用マスクの開口径、炭酸ガスレーザ照射条件を変えて第１の開口部１６および第２の開口部１８の直径を３００μｍとする以外は、同様にして多層プリント配線板を製造し、これらを実施例３−１〜３−６および参考例３−１〜３−２とする。
このときの重心軸のずれ量とネック部の口径を表２に記載する。

上記実施例１−１〜３−６および参考例１−１〜３−２にしたがって製造された多層プリント配線板について、以下のＡのような評価試験を行った。それらの評価試験の結果を、表１および表２に示す。

Ａ．ヒートサイクル試験
多層プリント配線板のコア基板の表裏の導体回路で、スルーホールを１００個連結した配線の接続抵抗を測定し（初期値）、その後、−５５℃×５分⇔１２５℃×５分を１サイクルとするヒートサイクル条件下で、１０００回のサイクル試験を繰り返して行ない、再度、接続抵抗を測定する。
ここで、接続抵抗の変化量（１００×（ヒートサイクル後の接続抵抗値−初期値の接続抵抗値）／初期値の接続抵抗値）が１０％以内ならば、合格（○で示す）とし、１０％を越えたものを不良（×で示す）とする。
測定結果は、各実施例では全て合格であり、各参考例では全て不合格である。

各参考例の多層プリント配線板のコア基板について、貫通孔に充填されためっき（スルーホール）内にボイドが存在するかどうかを、Ｘ線テレビシステム（島津製作所製、商品名「ＳＭＸ−１００」）を用いて観察した。スルーホールはランダムに１００個選んで観察した。
各参考例のコア基板では、ボイドの存在が多数確認された。ずれ量が少ないと、ボイドが発生するのは、コア基板の表裏からスルーホール内に入ってくるめっき液が、正面衝突するからではないかと推察している。一方、ずれ量が３０μｍを超えると、ずれ量が大きすぎるため、貫通孔が図７（ａ）〜（ｂ）に示すような奇形状となり易いからではないかと推察している。

上記評価試験Ａの結果から、各実施例にしたがって製造されたプリント配線板では、めっき充填スルーホールの縮径された中央部周辺でのクラック発生が阻止され、良好な電気的接続性や機械的強度が得られることが確認された。

上記各実施例では、絶縁性樹脂基材（コア基板）に設けた貫通孔内にめっき充填しているが、貫通孔の内壁にスルーホール導体を形成し、さらにスルーホール導体で囲まれた空隙に充填材を充填してなるスルーホール（図８参照）としても、ずれ量に対するヒートサイクル試験結果は同様である。

以上説明したように、本発明は、ボイド等の欠陥やクラックの発生を低減させて、基板の接続不良を低減させ、かつ基板の機械的強度の向上に有利なプリント配線板を提供する。

本発明のプリント配線板におけるスルーホールの形状を説明するための概略図である。 スルーホールのネック部の接合断面を示す概略図である。 隣接するスルーホールの重心位置が異なる例を示す概略図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例にかかるプリント配線板を製造する工程の一部を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例にかかるプリント配線板を製造する工程の一部を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例にかかるプリント配線板を製造する工程の一部を示す図である。 （ａ）〜（ｂ）は、スルーホールの重心位置のずれ量が大きい場合の奇形状を示す概略図である。 貫通孔の内壁にスルーホール導体を形成し、さらにスルーホール導体で囲まれた空隙に充填材を充填してなるスルーホールを示す概略図である。 （ａ）〜（ｄ）は、従来技術にかかるプリント配線板の製造工程を示す図である。 （ａ）〜（ｂ）は、従来技術にかかる他のプリント配線板のスルーホール形状を説明するための図である。

符号の説明

１０ 両面銅張積層板
１２ 絶縁性樹脂基材
１４ 銅箔
１６ 第１の開口部
１８ 第２の開口部
２０ 貫通孔
２２ 無電解めっき膜
２４ 電解めっき膜
２６ めっき充填スルーホール
３０ 内層の導体回路
３２ スルーホールランド
３６ 層間樹脂絶縁層
４０ ビアホール
４４ 外層の導体回路
４６ 層間樹脂絶縁層
５０ ビアホール
５２ ソルダーレジスト層
５６ バンプ

Claims (7)

1. 絶縁性樹脂基材に設けた貫通孔内にめっき充填してなるスルーホールを有するプリント配線板において、
   前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面から露出する各スルーホールの重心軸の位置が、互いにずれていることを特徴とするプリント配線板。
2. 絶縁性樹脂基材に設けた貫通孔内にめっき充填してなるスルーホールを有し、かつそのスルーホールによって電気的に接続される内層の導体回路を前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面に有するコア基板と、そのコア基板上に樹脂絶縁層と外層の導体回路とを交互に形成してなる多層プリント配線板において、
   前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面から露出する各スルーホールの重心軸の位置が、互いにずれていることを特徴とする多層プリント配線板。
3. 前記ずれ量は、５〜３０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
4. 前記絶縁性樹脂基材の厚さは、１００〜５００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
5. 前記スルーホールは、前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面からそれぞれ内部に向かうにつれて縮径されてなるネック部を有する形状であり、前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面側にそれぞれ露出する開口の直径が７５〜３００μｍであり、前記絶縁性樹脂基材の内部のネック部の直径が５０〜２５０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
6. 隣接するスルーホール間のピッチは、１００〜４００μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のプリント配線板。
7. 絶縁性樹脂基材を貫通する貫通孔にめっき充填されてなるスルーホールを有し、かつそのスルーホールによって電気的に接続される導体回路を前記絶縁性樹脂基材の表面および裏面に有するプリント配線板を製造するに当たって、
   少なくとも以下の（１）〜（４）の工程、即ち、
   （１） 絶縁性樹脂基材の両面に銅箔が貼付されてなる銅張積層板の一方の表面の所定位置にレーザ照射を行って、絶縁性樹脂基材の内部に向かうにつれて縮径されるような形状を有する第１の開口部を形成する工程、
   （２） 前記絶縁性樹脂基材を挟んで前記所定位置と対面する前記銅張積層板の他方の表面の箇所から、前記第１の開口部の重心位置と重ならないような位置にレーザ照射を行って、前記絶縁性樹脂基材の内部に向かうにつれて縮径されるような形状を有し、かつ絶縁性樹脂基材の厚み方向中央部付近で前記第１の開口部と連通するような第２の開口部を形成する工程、
   （３） 前記基板に対して無電解めっきを施して、前記第１および第２の開口部の内壁に無電解めっき膜を形成する工程、
   （４） 前記基板に電解めっきを施して、前記無電解めっき膜上に電解めっき膜を形成すると共に、前記第１および第２の開口部内部にめっき充填してスルーホールを形成する工程、
   を含んでいることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
   

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