JP2009099624A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板16の表面に導体層14を被着形成する工程と、前記導体層14をパターンエッチングして、基板16の表面に多数の突起状にアンカーパターン15を形成する工程と、該アンカーパターン15が形成された基板16の配線層を積層する工程とにより、基板16に配線層が強固に接合された配線基板が得られる。
【選択図】図5
Description
すなわち、配線基板において、基板に配線層が積層され、前記配線層が、基板の表面に被着形成された導体層からなるアンカーパターンを介して積層されていることを特徴とする。前記アンカーパターンは、前記基板の表面に、多数の突起を形成したパターンとして形成されていることにより、アンカー作用により配線層を基板に強固に接合することができる。
前記配線基板は、前記基板および前記配線層を厚さ方向に貫通する導通スルーホールが設けられたコア基板として提供することができる。
また、前記下孔の内壁面は、めっき層により被覆され、該下孔に絶縁材が充填されていることにより、導電性を有するコア部と導通スルーホールとが電気的に短絡することが防止される。また、前記下孔の内壁面が、前記めっき層に積層して形成された絶縁被膜によって被覆されていることにより、コア部と導通スルーホールとの電気的短絡がさらに確実に防止される。
前記配線層を積層する工程において、基板にプリプレグを介して配線シートを加圧および加熱し、基板に一体に配線層を積層することにより、容易に基板に配線層を一体的に積層することができる。
また、前記導通スルーホールが形成された基板に配線層を積層して多層配線基板を形成する工程を備えることにより、多層配線基板が得られる。
また、前記下孔の内壁面をめっき層により被覆する工程に続いて、前記めっき層を電源供給層とする電着法により、前記めっき層に積層して前記下孔の内壁面を絶縁被膜により被覆する工程を備えることにより、コア部と導通スルーホールとの電気的短絡がさらに確実に防止される。
また、前記絶縁被膜により被覆された下孔に絶縁材を充填し、該下孔に充填された絶縁材の端面を研磨するとともに、基板の表面に被着形成された絶縁被膜を研磨により除去して基板の表面に導体層を露出させた後、前記導体層を所定パターンにエッチングして、アンカーパターンを形成することができる。
また、前記導体層をエッチングしてアンカーパターンを形成する際に、前記下孔の外周縁部に沿って前記導体層を残留させランドを形成することができる。
以下、本発明に係る製造方法の実施の形態として、導電性を有するコア部を備えたコア基板の製造方法を例に説明する。
図1、2は、コア基板の導通スルーホールを貫通させる下孔を基板に形成し、ガス抜き穴を形成して下孔に絶縁材を充填するまでの工程を示す。
図1(a)は、カーボンファイバ強化プラスチックからなるコア部10の両面にプリプレグ12を介して銅箔14を接合し、平板体に形成した基板16を示す。コア部10は、カーボンクロスにエポキシ樹脂などの高分子材料を含浸させたプリプレグを4枚積層し、加熱および加圧して一体形成される。なお、コア部10を構成するカーボンファイバを含むプリプレグの積層数は任意に選択できる。
カーボンファイバ強化プラスチックからなるコア部10の場合は、カーボンの切粉11が下孔18の内壁面に付着して残留し、この切粉11は導電性を有することから、切粉11が下孔18に充填する絶縁材としての樹脂20に混入すると、樹脂20の絶縁性が阻害され、導通スルーホールとコア部10とが電気的に短絡するという障害が生じる。
また、コア基板の両面にビルドアップ層を形成して配線基板とする場合には、製造工程中に加熱工程があるから、この場合にも、内層のコア部10あるいは基板から発生するガスによって銅箔14あるいはめっき層19が膨れるといった問題が起こり得る。
ガス抜き穴140は、基板16の表面を被覆する銅箔14および銅箔14に積層されためっき層19を部分的に穴あけし、コア部10の外面を被覆するプリプレグ12の表面を露出させてコア部10と外部とを連通させる経路を形成するためのものである。
本実施形態では、ガス抜き穴140と下孔18の開口縁との間隔Dを300〜350μmとしたが、ガス抜き穴140を配置する位置は、ガス抜き穴140をエッチングによって形成する際の側面エッチング量を考慮して決めればよい。
ガス抜き孔140は下孔18の開口縁から距離D、離間した位置に配されている。ガス抜き穴140を下孔18の開口縁から離間させているのは、前述したように、銅箔14とめっき層19をエッチングする際に、下孔18の内壁面のめっき層19が侵されないようにするためである。基板16の表面はめっき層19である。図2(a)は、図3のA−A線断面図である。
前述したように、下孔18の開口縁の近傍にガス抜き穴140を配置しているのは、下孔18近傍からのガス抜き作用を有効にするためである。下孔18の周囲以外に、基板16の表面に多数個のガス抜き穴140を形成すれば、コア部10からガスが抜けやすくなり、また、基板16の表面に多数の凹凸が形成されるから、基板16の表面に絶縁層を被着形成する際に、絶縁層と基板16との接合強度を増大させるといった作用効果が得られる。
下孔18に樹脂20を充填した後、加熱キュア工程により、樹脂20を硬化させる。本実施形態では、熱硬化型のエポキシ樹脂を使用し、樹脂20を加熱キュアする工程では、160℃程度に加熱する。基板16の表面にガス抜き穴140が形成されているから、加熱工程でコア部10から発生する分解性のガスあるいは水蒸気は、ガス抜き穴140から外部に排出され、めっき層19や銅箔14が膨らむといった障害を防止することができる。
下孔18に樹脂20を充填して熱硬化させた後、下孔18から突出する樹脂20の端面を研磨し、樹脂20の端面を平坦化するとともに、基板16の表面と樹脂20の端面が面一となるように研磨加工する。
図4(b)は、めっき層19を電源供給層とする電着法によって下孔18の内壁面と基板16の表面に被着形成された銅箔14およびめっき層19の表面に絶縁被膜21を形成した状態を示す。めっき層19は下孔18の内壁面と基板16の表面全体に被着しているから、めっき層19を電源供給層とする電着法を適用することによって、下孔18の内面の全面と基板16の表面の全面に絶縁被膜21を被着させることができる。絶縁被膜21は、一例として、エポキシ樹脂の電着液中に基板16を浸漬し、めっき層19を直流電源に接続し、定電流法によって電着することができる。
この絶縁被膜21は、下孔18と導通スルーホールとの電気的短絡をさらに確実に防止するために設けるものである。
絶縁被膜21を基板16の表面および下孔18の内壁面に被着した後、乾燥処理および加熱処理を行って絶縁被膜21を硬化させる。絶縁被膜21の厚さは10〜20μmである。
下孔18に樹脂20を充填して熱硬化させた後、下孔18から突出する樹脂20の端面を研磨して平坦面に加工する。この研磨加工の際に、基板16の表面の絶縁被膜21を研磨して除去し、基板16の表面と樹脂20の端面を面一にする。
カーボンファイバ強化プラスチックからなるコア部10を備える基板16の熱膨張係数が1ppm/℃程度であるのに対して、基板16に積層する配線層の熱膨張係数は15〜30ppm/℃程度もあることがある。このように、基板16とこの基板16に積層する配線層の熱膨張係数に大きな差異があると、基板16と配線層との界面が剥離したり、界面にクラックが生じたりする。
本実施形態においては、このような基板16と配線層との間に生じる熱応力の問題を回避する方法として、基板16の両面に基板16に積層される配線層との間でアンカー作用を生じさせるアンカーパターン15を形成する。
図5は、基板16の両面にアンカーパターン15を形成する工程を示す。
図5(a)は、下孔18に樹脂20を充填した基板16の表面に無電解銅めっきを施した状態を示す。
図5(b)は、無電解銅めっきを施した基板16の表裏面にドライフィルムレジスト(フォトレジスト)をラミネートし、露光および現像してレジストパターン74を形成した状態を示す。レジストパターン74には、下孔18の周囲にランド142を形成するためのパターン部74aと、アンカーパターン15を形成するためのパターン部74bを形成する。
なお、アンカーパターン15は基板16の表面に形成したガス抜き穴140の位置には形成できないから、ガス抜き穴140とは重複しない配置に設ける。
図5(d)は、銅箔14およびめっき層19をエッチングした後、レジストパターン74を溶解して除去した状態である。基板16の表面にランド142とアンカーパターン15が形成されている。アンカーパターン15は基板16の表面に所定間隔に突起状に突出する形態に形成される。
ランド142は下孔18に充填された樹脂20を囲むようにリング状に形成される。
基板16の両面に無電解銅めっきを施さずに、基板16の両面にそのままドライフィルムレジストをラミネートすると、ドライフィルムレジストと樹脂20とは樹脂同士であるために密着力が強く、エッチング後にレジストパターン72を樹脂20から除去することが容易にできない。
無電解銅めっき層の厚さは0.5μm〜1μm程度でよい。ドライフィルムレジストの剥離に用いる無電解めっき層としては、無電解銅めっき以外の金属めっきによることが可能であるが、めっきの容易性、エッチングの容易性から無電解銅めっきが有効である。
レジストパターン74を除去する際に、レジストパターン74の下地層である無電解銅めっき層80も除去される。
下孔18に樹脂20が充填され、樹脂20の周囲にリング状にランド142が形成されている。アンカーパターン15は、隣り合ったランド142の中間領域に多数個形成されている。本実施形態では、アンカーパターン15の平面形状を正方形とし、矩形の小突起が多数個突出する形態にアンカーパターン15を形成した。アンカーパターン15は、平面形状が矩形に限らず、円形、三角形、ひし形、星形等の任意の形状に形成することができる。また、アンカーパターン15の大きさ、配置密度等についても適宜設定することができる。
図7、8は、表面にアンカーパターン15が形成され、下孔18の外周縁にランド142が形成された基板16の両面に配線層を形成し、次いで導通スルーホールを形成してコア基板を形成するまでの工程を示す。
図7(a)は、プリプレグ40、配線シート42、プリプレグ44、銅箔46を基板16の両面に位置合わせして配置した状態を示す。配線シート42は絶縁樹脂シート41の両面に配線パターン42aを形成したものである。配線シート42は、たとえばガラスクロスからなる絶縁樹脂シートの両面に銅箔を被着した両面銅張り基板の銅箔層を所定パターンにエッチングして形成される。
本実施形態においては、基板16の表面にアンカーパターン15を形成しているから、配線層48を基板16に圧着した際に、アンカーパターン15がアンカーとして作用し、基板16に配線層48が堅固に密着して一体化される。
コア基板58の表裏面に形成された配線パターン56は、導通スルーホール52を介して電気的に接続される。また、配線層48の内層に形成された配線パターン42aが適宜位置において導通スルーホール52に接続する。
コア基板58は、コア部10を含む基板16に形成した下孔18の内壁面にめっき層19が被着形成されたことにより、コア部10と導通スルーホール52とが電気的に短絡することが防止されている。
この場合も、図7、8に示した配線層48の形成方法とまったく同様に、基板16の両面に配線層48を積層して一体化することによってコア基板58を形成することができる。コア基板58の両面に配線パターン56が形成され、コア基板58の両面に形成された配線パターン56は導通スルーホール52を介して電気的に接続されている。
配線基板はコア基板58の両面に、たとえばビルドアップ法により配線層を積層して形成することによって得られる。
図10は、図8(b)に示した、基板16の両面に、2層のビルドアップ層60a、60bを積層したビルドアップ層60を備える配線基板を示す。
1層目のビルドアップ層60aは、絶縁層61aおよび配線パターン62aと、下層の配線パターン56と配線パターン62aとを電気的に接続するビア63aとを備える。2層目のビルドアップ層60bは絶縁層61bおよび配線パターン62bとビア63bとを備える。
コア基板58の両面に形成されたビルドアップ層60の配線パターン62a、62bは導通スルーホール52およびビア63a、63bを介して電気的に導通される。
次に、デスミア処理によりビア穴の内面を粗化し、無電解銅めっきを施してビア穴の内面および絶縁層61aの表面に無電解銅めっき層を形成する。
次に、無電解銅めっき層の表面にフォトレジストを被着し、露光および現像操作により、無電解銅めっき層の配線パターン62aとなる部位を露出させたレジストパターンを形成する。
次に、レジストパターンを除去し、無電解銅めっき層の露出領域をエッチングして除去することにより、絶縁層61aの表面に配線パターン62aが形成される。
配線層の最上層では、半導体素子を接続するための電極、あるいは外部接続端子を接合するための接続パッドをパターン形成し、外部に露出する電極あるいは接続パッドを除いて保護膜によって被覆する。外部に露出する電極あるいは接続パッドについては、金めっき等の所要の保護めっきが施される。
配線基板の製造方法には種々の方法がある。コア基板58の両面に形成する配線層の形成方法も上述した方法に限定されるものではない。
11 切粉
12 プリプレグ
14 銅箔
15 アンカーパターン
16 基板
18 下孔
19 めっき層
20 樹脂
21 絶縁被膜
40、44 プリプレグ
41 絶縁樹脂シート
42 配線シート
42a 配線パターン
46 銅箔
48 配線層
50 貫通孔
52 導通スルーホール
52a めっき層
54 樹脂
56 配線パターン
58 コア基板
60、60a、60b ビルドアップ層
63a、63b ビア
70、72、74 レジストパターン
74a パターン部
74b パターン部
80 無電解銅めっき層
Claims (18)
- 基板に配線層が積層され、
前記配線層が、基板の表面に被着形成された導体層からなるアンカーパターンを介して積層されていることを特徴とする配線基板。 - 前記アンカーパターンは、前記基板の表面に、多数の突起を形成したパターンとして形成されていることを特徴とする請求項1記載の配線基板。
- 前記基板および前記配線層を厚さ方向に貫通する導通スルーホールが設けられたコア基板として形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の配線基板。
- 前記基板は導電性を有するコア部を備え、該コア部には、前記導通スルーホールを貫通させる下孔が設けられていることを特徴とする請求項3記載の配線基板。
- 前記下孔の内壁面は、めっき層により被覆され、該下孔に絶縁材が充填されていることを特徴とする請求項4記載の配線基板。
- 前記下孔の内壁面は、前記めっき層に積層して形成された絶縁被膜により被覆されていることを特徴とする請求項5記載の配線基板。
- 前記コア基板に配線層が積層された多層配線基板として形成されていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか一項記載の配線基板。
- 前記コア部は、カーボンファイバ強化プラスチックからなることを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項記載の配線基板。
- 基板の表面に導体層を被着形成する工程と、
前記導体層をパターンエッチングして、基板の表面に多数の突起状にアンカーパターンを形成する工程と、
該アンカーパターンが形成された基板の配線層を積層する工程を備えていることを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記配線層を積層する工程において、
基板にプリプレグを介して配線シートを加圧および加熱し、基板に一体に配線層を積層することを特徴とする請求項9記載の配線基板の製造方法。 - 基板に配線層を積層した後、配線層が積層された基板に貫通孔を形成し、貫通孔の内壁面にめっきを施して導通スルーホールを形成する工程を備えることを特徴とする請求項9または10記載の配線基板の製造方法。
- 前記導通スルーホールが形成された基板に配線層を積層して多層配線基板を形成する工程を備えることを特徴とする請求項11記載の配線基板の製造方法。
- 前記基板は導電性を有するコア部を備え、
前記導通スルーホールを貫通させる下孔を前記コア部に形成する工程と、
該下孔が形成された基板にめっきを施し、前記下孔の内壁面をめっき層により被覆するとともに、前記基板の表面に前記導体層を被着形成する工程を備えることを特徴とする請求項11または12記載の配線基板の製造方法。 - 前記下孔の内壁面をめっき層により被覆する工程に続いて、前記めっき層を電源供給層とする電着法により、前記めっき層に積層して前記下孔の内壁面を絶縁被膜により被覆する工程を備えることを特徴とする請求項13記載の配線基板の製造方法。
- 前記下孔の内壁面をめっき層により被覆した後、前記下孔に絶縁材を充填し、
前記基板の表面に被着形成された導体層を所定パターンにエッチングしてアンカーパターンを形成することを特徴とする請求項13記載の配線基板の製造方法。 - 前記絶縁被膜により被覆された下孔に絶縁材を充填し、
該下孔に充填された絶縁材の端面を研磨するとともに、基板の表面に被着形成された絶縁被膜を研磨により除去して基板の表面に導体層を露出させた後、前記導体層を所定パターンにエッチングして、アンカーパターンを形成することを特徴とする請求項14記載の配線基板の製造方法。 - 前記導体層をエッチングしてアンカーパターンを形成する際に、前記下孔の外周縁部に沿って前記導体層を残留させランドを形成することを特徴とする請求項15または16記載の配線基板の製造方法。
- 前記コア部を形成する工程として、カーボンファイバを含有するプリプレグを複数枚重ね合わせ、加圧および加熱して平板体に形成する工程を備えることを特徴とする請求項13〜17のいずれか一項記載の配線基板の製造方法。
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