JP2008181999A - ビルドアップ基板とその製造方法および検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内層ランドとビアとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することが可能なビルドアップ基板とその製造方法および検査方法を提供することを目的とする。
【解決手段】内層ランドと、その上部に形成されたビアと、前記内層ランドから周囲の方向へ引き出された複数の配線と、前記配線に電気的に接続された検査用ランドで構成され、前記内層ランドは前記ビアによって開口された部分が除去されているという構成を有している。この構成によって、電気検査により検査用ランド間の電気導通の有無を確認することで内層ランドとビアとの合致精度の良否を判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明はパソコン、移動体通信用電話機、ビデオカメラ等の各種電子機器に用いられるビルドアップ基板とその製造方法および検査方法に関するものである。

電子機能の高機能化、高密度化に伴い、電子機器を構成する電子部品は、ますます小型化、高集積化、高速化、高機能化の傾向にあり、これらの要求に対応するために、プリント配線板も様々な形態が提案され、実用化されてきている。特に近年、内層基板の表面に絶縁層を形成し、その絶縁層に非貫通ビアを形成した後にビアを金属めっきすることにより、内層基板の回路パターンと表層の回路パターンとを電気的に接続するビルドアップ基板が普及してきた。

以下に従来のビルドアップ基板について、図４、図５を用いて説明する。図４は従来のビルドアップ基板の断面図である。従来のビルドアップ基板は、内層回路パターン２４が形成された内層基板２３の表面に絶縁層２６および銅箔２７の層を形成し（図４（ａ））、次に銅箔２７の必要な箇所にエッチングにより開口部２８を形成した（図４（ｂ））後に開口部２８にレーザーによりビア２９を加工し（図４（ｃ））、さらにビア２９を含む表面部分に銅めっき３０を施し（図４（ｄ））、再度エッチングを行うことにより外層回路パターン３１を形成した（図４（ｅ））ものである。このように構成されたビルドアップ基板においては、内層回路パターン２４に対してビア２９が位置ずれした場合には、内層回路パターン２４と外層回路パターン３１との間に適切な電気導通が得られなかったり、初期状態において問題が無かったとしても長期的な信頼性に劣るといった課題が発生する。そこで内層回路パターン２４とビア２９との合致精度を確保することが大変重要であり、この合致精度を正確に検査する検査方法を確立することも同様に重要であると言える。

この合致精度を検査するには、従来より、図４に示すようにビルドアップ基板内に検査クーポン２１を付与するか、あるいは製品領域２２内から特定のビア２９を選択し、これをＸ線画像によって確認することにより検査している。検査クーポン２１は円形の内層ランド２５と、この上部に形成され銅めっきが施された円形ビア２９で構成されており、この検査クーポン２１のＸ線画像から内層ランド２５とビア２９の相対位置で確認している。図５は、従来の検査クーポンのＸ線画像を示す図であり、図５（ａ）はずれの無い場合、図５（ｂ）はずれが基準値から外れた場合を示したものである。

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が知られている。
特開２００１−２３７５５０号公報

しかしながら上記の従来のビルドアップ基板では、検査クーポンによって得られるＸ線画像は、内層ランド２５から得られる画像と、底面および壁面に銅めっきが施されたビアから得られる画像とが重なったものであるので、ビア２９の外周部はＸ線画像の微妙な濃淡の差で判断しなければならない。また、ビア２９の壁面は必ずしも平滑ではなくその表面は凹凸を持っているので、この凹凸によって元々不明確な状態のビア２９の外周部を見極めなければならなかった。その結果、ビア２９の外周部を正確に高精度で検出することが極めて困難であり、誤判定が生じる場合もあるという問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、内層ランドとビアとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することが可能なビルドアップ基板とその製造方法および検査方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のビルドアップ基板とその製造方法および検査方法は、内層ランドと、その上部に形成されたビアと、前記内層ランドから周囲の方向へ引き出された複数の配線と、前記配線に電気的に接続された検査用ランドで構成され、前記内層ランドは前記ビアによって開口された部分が除去されているという構成を有している。この構成によって、画像の濃淡の差というような曖昧な差によって検出するのではなく、電気検査により検査用ランド間の電気導通の有無を確認することで内層ランドとビアとの合致精度の良否を判定することができる。

本発明のビルドアップ基板とその製造方法および検査方法によれば、内層ランドとビアとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるビルドアップ基板の検査クーポンを示す図である。図１において、図１（ａ）は本発明のビルドアップ基板の検査クーポンの中心を通る断面図であり、図１（ｂ）は本発明のビルドアップ基板の検査クーポンの内層を示す平面図であり、図１（ｃ）は本発明のビルドアップ基板の検査クーポンの外層を示す平面図である。図１を用いて本発明のビルドアップ基板に設置する検査クーポンの構造と検査方法について説明する。

本発明のビルドアップ基板の検査クーポンは、内層ランドとその上部に形成されたビアとの合致精度を検査するものである。すなわち、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ずれを検査する円形の内層ランド２ｉと、内層ランド２ｉの上部に形成された円形のビア１ｉと、ビア１ｉによって開口された部分をエッチング除去して形成した円形の除去部３によって構成され、内層ランド２ｉに対する除去部３の合致精度によって検査するものである。内層ランド２ｉの円周からは、内層ランド２ｉの中心から放射状の方向に角度４５°の間隔で８方向に配線が引き出され、各配線はそれぞれ内層ランド２ａ〜２ｈへと接続され、さらに各内層ランド２ａ〜２ｈからビア１ａ〜１ｈを介して外層に設けられた検査用ランド４ａ〜４ｈへと接続されるものである。

以上のように構成された検査クーポンを次のように検査することができる。検査クーポン内において、内層ランド２ｉとビア１ｉは設計値上は同位置に配置してあるので、製造工程上のずれが全く無い場合は図１（ｂ）のような状態が得られる。この場合、内層ランド２ａ〜２ｈは外層部に設けられた検査用ランド４ａ〜４ｈに接続されているので、各検査用ランド４ａ〜４ｈは、内層ランド２ｉの外周と除去部３の外周とによって挟まれたドーナツ状の部分の銅箔もしくは銅めっきからなる残存部分によってお互いに電気的に繋がっている。一方、内層ランド２ｉとビア１ｉのずれ量が大きければ図２に示すようにビア１ｉによる除去部３の一部が内層ランド２ｉからはみ出した状態、所謂「座切れ」が発生する。この場合、内層ランド２ｉとそこから引き出された配線との接続部分が除去部３と重なって、内層ランド２ｉと内層ランド２ａおよび検査用ランド４ａとは断線状態になる。その結果、検査用ランド４ａは他のいずれの検査用ランド４ｂ〜４ｈとの間にも導通しない断線状態となる。

上記のような現象を利用し、異なる２つの検査用ランド４ａ〜４ｈ間の電気導通を系統立てて検査することにより、合致精度の良否およびずれの方向を検査することができる。例えば、良否のみの判定だけならば、異なる２つの検査用ランド４ａ〜４ｈ間の全ての組合せを検査しなくとも、図２において２ａ−２ｂ間、２ｃ−２ｄ間、２ｅ−２ｆ間、２ｇ−２ｈ間の４つの組合せを検査するだけでよい。ずれ不良品ならばいずれかの組合せが断線状態になり、良品ならば４つの組合せが導通状態になるからである。ずれ不良品が発見されれば、次に他のいずれの検査用ランドとも導通していない検査用ランドを特定することによりずれの方向を特定することができる。図２において上記の４つの組合せを検査すれば内層ランド２ａ−２ｂ間が断線状態であることが検出され、さらに内層ランド２ａおよび２ｂのこれ以外の検査用ランドとの組合せを検査すれば、内層ランド２ａはいずれの検査用ランドとの組合せにおいても断線状態であることが検出され、こうしてビア１ｉのずれの方向は図２の左方向であることが分かる。

また、内層ランド２ｉとその上部に形成されたビア１ｉ開口部からの除去部との間のクリアランスの大きさからずれ量を知ることが出来る。例えば、内層ランド２ｉ径が３００μｍ、ビア１ｉ開口部からの除去部の径すなわちビア１ｉ底面の径が１５０μｍによって構成された検査クーポンにおいてずれ不良品を検出した場合は、そのずれ量は７５μｍ以上であるということが分かる。内層ランド２ｉ径とビア１ｉの底面の径の関係としては少なくともビア１ｉ底面の径のほうが小さくなければならない。一般に製品領域部における座切れが起こる限界のずれ量をずれの許容値とされるが、座切れが起こる限界のずれ量とは別の値をずれの許容値とする場合も有り得る。その場合は製品領域の設計仕様とは別に、検査クーポン部のみ個別に内層ランド２ｉ径およびビア１ｉ底面の径を設定し、ずれの許容値と検査クーポン部における座切れが起こる限界値を一致させておけば良い。この場合、内層ランド２ｉ径はビア１ｉ底面の直径にずれの許容値の２倍を加えた値に設定しておけば良い。また、クリアランスが異なる複数の検査クーポンを設置しておき、導通しない検査用ランドが存在する検査クーポンの内でクリアランスの最大値をずれ量とすることにより、より精度の高いずれ量を求めることができる。ここで設定するクリアランスの間隔を小さくすることにより、より精度の高いずれ量を求めることができるのは言うまでもない。

なお、本実施の形態１では、内層ランド２ｉの円周からは、内層ランド２ｉの中心から放射状の方向に角度４５°の間隔で８方向に配線が引き出される例を示したが、８方向に拘るものではなく配線やランドを設けるスペースの関係や、必要とするずれ精度によって決定すればよい。内層ランド２ｉから引き出される配線数が多い程、ずれの方向を精度良く求めることができる。また、各配線が接続される内層ランド２ａ〜２ｈ、およびさらにこの内層ランドが接続される外層に設けられた検査用ランド４ａ〜４ｈは、内層ランド２ｉの周囲に配置した例を示したが、スペースの形状に応じて適当に配列し直しても良い。

次に図３を用いて本発明のビルドアップ基板をその製造工程に沿って説明する。図３は本発明の実施の形態１におけるビルドアップ基板の断面図であり、特に検査クーポン部を示したものである。

始めに図３（ａ）に示すように、表面に内層ランドおよび配線からなる銅箔あるいは銅めっきによって形成された内層回路パターン８を有する内層基板５を準備する。製品部および検査クーポン部の内層回路パターン８は、ドライフィルムレジストに対して回路パターンが作画された露光フィルムを介して同時に露光され、以下、現像、エッチングによって形成されたものである。検査クーポン用の内層ランド２ｉの形状および大きさとしては直径３００μｍの円形とするのが標準である。この内層基板５に絶縁層６として厚さ６０μｍのプリプレグと、厚さ１２μｍの銅箔７を重ねた後、熱プレスで加熱加圧することにより図３（ａ）の状態を得る。

次に図３（ｂ）に示すように、表面の銅箔７の所定箇所にエッチングにより開口部９を設ける。開口部の形状、大きさは、２００μｍの円形とするのが標準である。ここでも検査クーポン部と製品領域部の各々の開口部９は、ドライフィルムレジストに対して露光フィルムを介して同時に露光され、以下、現像、エッチングによって形成されたものである。

次に図３（ｃ）に示すように、表面の開口部９を有する銅箔７をマスクとし、開口部９よりも大きい径のレーザーを照射することにより、絶縁層６に底面部の直径が１５０μｍの層間接続用のビア１を形成する。検査クーポン用の内層ランド２ｉとビア１ｉは設計値上は同位置に設置するものとしておく。

次に図３（ｄ）に示すように、ビア１内部を含む表面部全面に銅めっき１０処理を施すことで、内層回路パターン８と表面部とを電気的に接続する。

最後に図３（ｅ）に示すように、エッチングにより所定形状に外層回路パターン１１を形成して所望のビルドアップ基板が完成する。この時、検査クーポン部のビア１ｉ内部もエッチングすることにより、ビア１ｉの内壁および底部にある銅めっきおよび内層ランド２ｉの一部も除去される。ここで内層ランド２ｉは図示したとおりビア１ｉによって開口され表面に露出した部分のみが除去されることとなる。検査クーポン部の内層ランド２ｉおよびビア１ｉは、製品領域部の内層回路パターンおよびビアと同時に形成されたものであるので、それぞれの相対位置関係は保たれており、したがって検査クーポン部の合致精度によって製品領域部の合致精度を推定することができる。

なお、本実施の形態１では説明を簡便にするために、内層基板３の最上層のみを示したが、実際には４層、６層などの多層基板の場合もあり、また、反対面にも同様にビルドアップ層を形成する場合もある。両面にビルドアップ層を形成する場合も、表面の検査クーポンと裏面の検査クーポンとをそれぞれ設けることができ、同様に検査することができる。また、ビルドアップ層は１層のみの場合を示したが、２層以上形成する場合も本実施の形態と同様の方法により、１層目の検査クーポン１と２層目以上の検査クーポンとを別々に形成することができる。また、製造工程において本発明の態様に影響を及ぼさない置き換え、例えば、回路パターンは銅箔または銅めっき以外にその他の金属とすること、あるいは、絶縁層６はプリプレグの代わりに絶縁インクを塗布するかもしくは金属箔と組合せた樹脂付金属箔とすること、あるいは、金属めっきは表面全面に行う代わりに必要な箇所のみ行うこと、あるいは、パターン形成においてドライフィルムの代わりにスクリーン印刷によってレジスト形成すること、などは適宜行ったとしても本発明と同様の効果が得られる。また、内層ランド２ｉの形状は円形としたが正多角形としても同様の方法によりずれの検査を行うことができる。

また、ビア１形成の前に表面の銅箔７を全てエッチングによって除去する方法や、初めから銅箔７の層を形成せずに、内層基板５の表面に絶縁層６のみを形成する方法も採用することができる。さらに、銅めっき１０は図３（ｄ）において、ビア１の内部を含む表面全面に行うこととしたが、必要な箇所にのみ銅めっきを行う所謂パターンめっき法を用いることも可能である。この工法では、検査クーポンのビア１ｉはめっきレジストで被覆し、ビア１ｉ内部には銅めっきしないという方法をとることもできる。その場合でもビア１ｉによって露出した内層ランド部はエッチングによって除去しなければならない。

検査クーポンの設置箇所に関しては、製品の大きさ、形態によって適宜選択すれば良い。一般にビルドアップ基板を含むプリント配線板は、部品をはんだ付け実装する際の実装ラインを流すために、製品領域とその周囲または周囲の一部に設けられた補強用の捨て基板部とによって構成されている。この捨て基板部に設置することにより、製品領域の邪魔になることなく、製品１枚毎に合致精度を保証するための検査に使用することができる。製品領域内のスペースに余裕があれば、製品領域内に設置しても良い。

またビルドアップ基板の製造工程においては、通常、複数の製品部からなる集合基板の状態で製造されていく。前記の製品領域および捨て基板部のどちらにも検査クーポンを設置することができない場合は、集合基板の状態において、製品部の間および周囲の余白部に設置することができる。この場合は、個々の製品に切断した後は検査クーポンも余白部と一緒に除去されることを考慮して、切断前の集合基板の状態で製品を保証しなければならない。製品部の４隅に設置した検査クーポンを検査することによって、４隅の検査クーポンの検査結果がＯＫの場合にのみこれに囲まれた製品部を良品と判定するなどの方法で対応することができる。

また連続生産が行われるビルドアップ基板の製造工程の途中において先行検査を行って、この検査結果を製造工程にフィードバックさせることにより生産品の合致精度を向上させることも有効である。本実施の形態１によれば、ビア１の加工位置は図３（ｂ）、（ｃ）に示されるように、表面の銅箔７に設けられた開口部９の加工位置によって決定される。さらに開口部９の加工位置はエッチングレジストとして用いるドライフィルムを露光する時の露光フィルムの合せ位置によって決定されるので、結局、ビア１の加工位置は露光フィルムの合せ位置によって決定されることになる。そこで、図３（ｅ）で示した外層回路パターン１１形成まで先行基板を作製した後に検査クーポンを検査することにより、内層ランド２ｉに対するビア１ｉのずれ量およびずれ方向をそれぞれ求め、この結果を図３（ｂ）の露光工程にフィードバックし露光工程での露光フィルムの合せ位置を補正すれば、高精度な合致精度を有する製品を生産することができる。

以上のように、従来のビルドアップ基板では、検査クーポンによって得られるＸ線画像は、内層ランド２５から得られる画像と、底面および壁面に銅めっきが施されたビアから得られる画像とが重なったものであるので、ビア２９の外周部はＸ線画像の微妙な濃淡の差で判断しなければならなかったが、本発明の実施の形態１によれば、画像の濃淡の差というような曖昧な差によって検出するのではなく、電気検査により検査用ランド間の電気導通の有無を確認することで内層ランドとビアとの合致精度の良否を判定することができる。したがって、本発明のビルドアップ基板とその製造方法および検査方法によれば、内層ランド２ｉとビア１ｉとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することができる。

以上のように本発明のビルドアップ基板とその製造方法および検査方法によれば、内層ランドとビアとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することが可能になるので、パソコン、移動体通信用電話機、ビデオカメラ等の各種電子機器用として有用である。

本発明の実施の形態１におけるビルドアップ基板の検査クーポンを示す図 本発明の実施の形態１におけるビルドアップ基板検査クーポンの内層を示す図 本発明の実施の形態１におけるビルドアップ基板の断面図 従来のビルドアップ基板の断面図 従来の検査クーポンのＸ線画像を示す図

符号の説明

１ａ〜１ｉ ビア
２ａ〜２ｉ 内層ランド
３ 除去部
４ａ〜４ｈ 検査用ランド
５ 内層基板
６ 絶縁層
７ 銅箔
８ 内層回路パターン
９ 開口部
１０ 銅めっき
１１ 外層回路パターン

Claims (13)

1. 内層回路パターンと外層回路パターンとを非貫通のビアを介して電気的に接続されるビルドアップ基板において、内層ランドと、その上部に形成されたビアと、前記内層ランドから周囲の方向へ引き出された複数の配線と、前記配線に電気的に接続された検査用ランドで構成され、前記内層ランドは前記ビアによって開口された部分が除去されている検査クーポンを備えたことを特徴とするビルドアップ基板。
2. 検査用ランドは、外層に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板。
3. 内層ランドは円形または正多角形であることを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板。
4. ビア径は内層ランドに内接する円の直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板。
5. 内層ランドを円形とし、前記内層ランド径はビア底面の直径に前記内層ランドと前記ビアとのずれの許容値の２倍を加えた値に設定することを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板。
6. 検査クーポンが製品領域の周囲または周囲の一部に形成された捨て基板部に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板。
7. 検査クーポンが製品領域内に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板。
8. 複数の製品部の集合によって構成され、検査クーポンが製品部の間もしくは周囲に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板。
9. 検査クーポンが製品部の４隅に配置されたことを特徴とする請求項８に記載のビルドアップ基板。
10. 請求項１のビルドアップ基板の検査クーポンに設けられた複数の検査用ランドの内、異なる２つの前記検査用ランド間の電気導通の有無により内層ランドとビアとの合致精度の良否を判定することを特徴とするビルドアップ基板の検査方法。
11. 検査クーポンに設けられた複数の検査用ランドの内の異なる２つの前記検査用ランド間の電気導通の有無を検査し、他のいずれの検査用ランドとも導通しない検査用ランドを特定し、特定した検査用ランドの配線がずれを検査する内層ランドから引き出された方向をずれ方向とすることを特徴とする請求項１０に記載のビルドアップ基板の検査方法。
12. ずれを確認する内層ランドと、その上部に形成されたビア開口部からの除去部との間のクリアランスが異なる複数の検査クーポンを設置し、導通しない検査用ランドが存在する検査クーポンの内で、前記クリアランスの最大値をずれ量とすることを特徴とする請求項１０に記載のビルドアップ基板の検査方法。
13. 内層基板に回路パターンの形成と同時に検査クーポン用の内層ランドを形成する工程と、前記内層基板の上面に少なくとも絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に対して表層と電気的に接続する内層の前記回路パターン部および前記検査クーポン用の内層ランド部にビア形成する工程と、前記検査クーポン部の内層ランドの前記ビアによる開口部から露出した部分を除去する工程からなり、検査クーポンによって内層ランドに対するビアのずれ量を確認し、前記ずれ量の分だけビア加工位置を補正することを特徴とするビルドアップ基板の製造方法。

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