JP2007280996A

JP2007280996A - 多層プリント配線基板

Info

Publication number: JP2007280996A
Application number: JP2006101749A
Authority: JP
Inventors: Fumio Echigo; 文雄越後; Shogo Hirai; 昌吾平井; Sadashi Nakamura; 禎志中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25
Also published as: CN101361414A

Abstract

【課題】本発明は、微細な配線パターンや半導体実装等のより高い信頼性基準を満足する必要のある半導体パッケージや小型モジュール部品等の実装基板に使用する多層プリント配線基板を実現することを目的とする。
【解決手段】ビアホール１２内に形成された層間接続材料１３の厚さ方向の熱膨張係数が、絶縁材料からなる電気絶縁性基材１１の厚さ方向の熱膨張係数よりも低く、層間接続形成温度が使用温度より高く、かつ常温において前記層間接続材料１３の厚さ方向の寸法が、同一の配線層における前記層間接続材料１３の厚さよりも厚いことを特徴とする多層プリント配線基板である。
【選択図】図１

Description

本発明は、インナービアホールにて層間接続を行う多層プリント配線基板に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、産業用にとどまらず、広く民生用機器の分野においても、ＬＳＩ等の半導体チップを高密度に実装できる多層配線基板が安価に供給されることが強く要望されてきている。このような多層配線基板では微細な配線ピッチで形成された複数層の配線パターン間を高い接続信頼性で電気的に接続できることが重要である。

このような市場の要望に対して、高密度配線化に対応し易いインターステシャルビアホール構造（以下、ＩＶＨ構造と略記する）を有する多層プリント配線基板が提案されている。

このＩＶＨ構造を有する多層プリント配線基板とは、積層体を構成する各層間絶縁層に、内層導体回路パターン相互間あるいは内層導体回路パターンと外層導体回路パターン間を電気的に接続するビアホール、および最外層導体パターン間を電気的に接続するスルーホールが、無電解めっき、および電解めっきによって設けられている構造のプリント配線基板である。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、非特許文献１が知られている。
特開昭５９−１７５７９６号公報「電気鍍金研究会」編「日刊工業新聞社」出版「次世代めっき技術」Ｐ３８

しかしながら、従来の多層プリント配線基板では、絶縁材料と層間金属との間の熱膨張差により内部応力が発生し、特に厚さ１ｍｍ以上の基板におけるスルーホール、ビアホールめっきでは断線が起きることがある。めっきによる層間接続は形成温度が２０〜６０℃であり、高温環境や冷熱ストレスにより疲労限界に至る。熱膨張差を軽減させるために絶縁樹脂に無機フィラーを充填して低熱膨張化させる取り組みがなされているが、層間接続材料の熱膨張係数より低くすることは困難である。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、層間接続材料の厚さ方向の熱膨張係数が、絶縁材料からなる電気絶縁性基材の厚さ方向の熱膨張係数よりも低い組み合わせにおいて、その接続形成が使用温度より高い温度で実施され、使用温度における前記層間接続材料の厚さ方向の寸法が、同一の配線層の前記絶縁材料の厚さよりも厚いことを特徴とする多層プリント配線基板の構成としている。

以上のように、本発明によれば、使用温度より高い温度で形成されたビアホール内に、厚さ方向の熱膨張係数が絶縁材料よりも低い層間接続材料が形成されることにより、使用環境下において配線基板の厚さ方向の材料熱膨張差が発生するため、常時層間接続部に圧縮の内部応力が働き、結果として層間接続部が圧縮され、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得ることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の多層プリント基板の製造工程を示す断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、電気絶縁性基材１１の相対向する両側面、すなわち薄肉板状のガラス織布とエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂の複合材からなる絶縁材料の板面をなす表裏両側面に、保護フィルム１０をラミネート加工によって貼り付ける。

続いて、図１（ｂ）に示すように、電気絶縁性基材１１と保護フィルム１０の全てを貫通するビアホール１２をレーザー等によって形成する。

次に、図１（ｃ）に示すように、ビアホール１２内に、電気絶縁性基材１１を形成する絶縁材料（熱膨張係数４０〜７０ｐｐｍ／℃）よりも厚さ方向の熱膨張係数が低い層間接続材料１３（熱膨張係数１６〜３５ｐｐｍ／℃）を形成する。

その後、両側の保護フィルム１０を剥離し、この状態で両側から箔状の配線材料１４を、図１（ｄ）に示すように、積層配置する。

次に、図１（ｅ）に示す工程で配線材料１４を１８０〜２００℃、３〜５ＭＰａで加熱加圧することにより、電気絶縁性基材１１、層間接続材料１３に接着させる。この加熱加圧工程によって、導電性ペーストからなる層間接続材料１３は厚さ方向に圧縮され、同時に配線材料１４と層間接続材料１３の電気的接続も実現されることとなる。

そして、加熱加圧工程後に冷却することによって、厚さ方向の材料熱膨張差が発生し、これによって層間接続材料１３が圧縮されるように内部応力が働き、ビアホール１２内において接続信頼性が向上する。

次に、図１（ｆ）に示すように、配線材料１４をパターニングすることによって、両面配線基板１５が完成する。

さらに、図１（ｇ）に示すように、両面配線基板１５の両側に、図１（ａ）〜（ｄ）に示したのと同様の工程で形成した層間接続材料１３が充填された電気絶縁性基材１１と配線材料１４を積層配置させ、図１（ｈ）に示す工程で配線材料１４を加熱加圧する。

そして、図１（ｅ）と同様に、加熱加圧工程後に冷却することによって、厚さ方向の材料熱膨張差が発生し、これによって層間接続材料１３が圧縮されるように内部応力が働き、ビアホール１２内において接続信頼性が向上する。

そして表層の配線材料１４をパターニングすることによって、図１（ｉ）に示す多層プリント配線基板１６が完成する。このとき、常温において、多層プリント配線基板１６における層間接続材料１３の厚さ方向の寸法は、同一の配線層の絶縁材料からなる電気絶縁性基材１１の厚さよりも厚くなっている。

ここでは、多層プリント配線基板として４層基板の例を示したが、多層プリント配線基板の層数は４層に限定されるものではなく、少なくとも２層以上のものであって、同様の工程で５層以上にさらに多層化することができる。

完成後、多層プリント配線基板１６は、図１（ｅ）における加熱温度よりも低い温度にて使用されるので、厚さ方向の材料熱膨張差によって層間接続材料１３が圧縮されるように内部応力が常に働くこととなり、ビアホール１２内において接続信頼性が向上するのである。

なお、本実施の形態において、絶縁材料を、ガラス織布とエポキシ系樹脂の複合材としたが、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布のいずれか一つとエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂との複合材、またはガラス織布、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布のいずれか一つとガラス転移温度が１８０℃以上の熱可塑性樹脂（例えば、全芳香族ポリエステル樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等）との複合材、あるいはフィルム材料を用いて絶縁材料を形成してもよい。

また、ビアホール１２内に導電性ペーストを充填して層間接続材料１３を形成しているが、ビアホール１２内にフィルドめっき、コンフォーマルめっき、蒸着、スパッタによって層間接続材料１３を形成してもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、ビアホール内に、厚さ方向の熱膨張係数が絶縁材料よりも低い層間接続材料を形成し、前記多層プリント配線基板の使用環境温度より高い温度にて層間接続を形成することにより、使用環境下においてプリント配線板の厚さ方向の材料熱膨張差が発生するため、常時層間接続部に圧縮の内部応力が働き、結果として層間接続部が圧縮され、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得ることができる。

本発明にかかる多層プリント配線基板の層間接続構造は、高い層間接続信頼性を得ることができるため、微細な配線パターンや半導体実装等のより高い信頼性基準を満足する必要のある半導体パッケージや小型モジュール部品等の実装基板に関する用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における多層プリント配線基板の製造工程を示す断面図

符号の説明

１０保護フィルム
１１電気絶縁性基材
１２ビアホール
１３層間接続材料
１４配線材料
１５両面配線基板
１６多層プリント配線基板

Claims

複数の配線層を有する多層プリント配線基板において、ビアホール内に形成された層間接続材料の厚さ方向の熱膨張係数が、絶縁材料からなる電気絶縁性基材の厚さ方向の熱膨張係数よりも低く、基板の使用温度より高い温度で層間接続を形成し、使用温度において前記層間接続材料の厚さ方向の寸法が、同一の配線層の前記絶縁材料の厚さよりも厚いことを特徴とする多層プリント配線基板。
絶縁材料は、ガラス織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、ガラス不織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、アラミド織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、アラミド不織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
熱硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂である請求項２〜５のいずれか一つに記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、ガラス織布と熱可塑性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、ガラス不織布と熱可塑性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、アラミド織布と熱可塑性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、アラミド不織布と熱可塑性樹脂の複合材からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
熱可塑性樹脂のガラス転移温度が１８０℃以上である請求項７〜１０のいずれか一つに記載の多層プリント配線基板。
絶縁材料は、フィルム材料からなる請求項１に記載の多層プリント配線基板。
層間接続材料は、導電性ペーストにより形成されている請求項１に記載の多層プリント配線基板。
層間接続材料は、コンフォーマルめっきにより形成されている請求項１に記載の多層プリント配線基板。
層間接続材料は、フィルドビアめっきにより形成されている請求項１に記載の多層プリント配線基板。
層間接続材料は、蒸着により形成されている請求項１に記載の多層プリント配線基板。
層間接続材料は、スパッタにより形成されている請求項１に記載の多層プリント配線基板。