JP2010287879A - 両面回路基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い歩留まりで、貫通孔を有する両面回路基板を製造する。
【解決手段】両面回路基板の製造方法が、絶縁基板１１を準備することと、絶縁基板１１の第１面、第２面側にそれぞれ第１孔１３ａ、第２孔１４ａを形成することと、第１孔１３ａと第２孔１４ａを繋ぐ第３孔１５を絶縁基板１１内に形成することで貫通孔１５０を絶縁基板１１に形成することと、絶縁基板１１の第１面、第２面にそれぞれ導体パターン１２ａ、１２ｂを形成することと、貫通孔１５０を導電性物質で充填することで導体パターン１２ａと導体パターン１２ｂとを電気的に接続するためのスルーホール導体１６０を形成することと、を含む。第１孔１３ａは絶縁基板１１の第１面に径がＲ１である第１開口１３ｂを有し、第２孔１４ａは絶縁基板１１の第２面に径がＲ２である第２開口１４ｂを有し、第３孔１５の径はＲ１及びＲ２より小さい。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、両面回路基板に関し、特に貫通孔を有する両面回路基板に関する。

電気的特性の向上等を図る観点から、両面回路基板に形成された貫通孔（スルーホール）の内部をめっきにより金属で充填する方法が検討されている。例えば特許文献１には、貫通孔の形状を鼓状（砂時計の形状）にすることで、ボイド等の発生を防止する技術が開示されている。

特開２００６−４１４６３号公報

特許文献１に記載の方法において第１孔と第２孔とからなる貫通孔を形成するには、第１孔の位置に対し、第２孔を形成する位置を精度よく合わせる必要があると考えられる。

本発明の実施形態は上記実情に鑑みてなされたもので、高い歩留まりで、貫通孔を有する両面回路基板を製造することができる両面回路基板の製造方法と、その製造方法により製造される両面回路基板を提供することを目的とする。

本発明の第１の観点に係る両面回路基板の製造方法は、表裏面の一方を第１面、他方を第２面とする基板を準備することと、前記基板の第１面側に第１孔を形成することと、前記基板の第２面側に第２孔を形成することと、前記第１孔と前記第２孔を繋ぐ第３孔を前記基板内に形成することで、前記第１孔と前記第２孔と該第３孔とからなる貫通孔を前記基板に形成することと、前記基板の第１面に第１の導体回路を形成することと、前記基板の第２面に第２の導体回路を形成することと、前記貫通孔を導電性物質で充填することで、前記第１の導体回路と前記第２の導体回路とを電気的に接続するためのスルーホール導体を形成することと、を含む両面回路基板の製造方法であって、前記第１孔は前記基板の第１面に径がＲ１である第１開口を有し、前記第２孔は前記基板の第２面に径がＲ２である第２開口を有し、前記第３孔の径は前記Ｒ１及び前記Ｒ２より小さい。

「準備すること」には、材料や部品を購入して自ら製造することのほかに、完成品を購入して使用することなども含まれる。

本発明の第２の観点に係る両面回路基板は、第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有し、スルーホール導体用の貫通孔を有する基板と、前記基板の第１面に形成されている第１の導体回路と、前記基板の第２面に形成されている第２の導体回路と、前記貫通孔に形成され、前記第１の導体回路と前記第２の導体回路とを電気的に接続するスルーホール導体と、からなる両面回路基板であって、前記貫通孔は、前記基板の第１面側に形成されている第１孔と、前記基板の第２面側に形成されている第２孔と、該第１孔と該第２孔とを繋ぎ前記基板内に形成されている第３孔とからなり、前記第１孔は前記基板の第１面に径がＲ１である第１開口を有し、前記第２孔は前記基板の第２面に径がＲ２である第２開口を有し、前記第３孔の径は前記Ｒ１及び前記Ｒ２より小さい。

本発明によれば、高い歩留まりで、貫通孔を有する両面回路基板を製造することができる。

本発明の実施形態に係る両面回路基板の断面図である。 本発明の実施形態に係る両面回路基板の平面図である。 本発明の実施形態に係る両面回路基板の製造方法について、出発基板を用意する工程を説明するための図である。 アライメントマークを形成する工程を説明するための図である。 アライメントマークが形成された基板の平面図である。 第１孔を形成する工程を説明するための図である。 第１孔が形成された基板の断面図である。 第１孔が形成された基板の平面図である。 図５Ａの一部拡大図である。 第１孔の第１面側の開口（第１開口）の第１の別例を示す図である。 第１孔の第１面側の開口（第１開口）の第２の別例を示す図である。 第１孔の形状の第１の別例を示す図である。 第１孔の形状の第２の別例を示す図である。 第１孔を形成する工程の第１の別例を示す図である。 第１孔を形成する工程の第２の別例を示す図である。 第２孔を形成する工程を説明するための図である。 第２孔が形成された基板の断面図である。 第２孔が形成された基板の平面図である。 図１０Ａの一部拡大図である。 第２孔の第２面側の開口（第２開口）の第１の別例を示す図である。 第２孔の第２面側の開口（第２開口）の第２の別例を示す図である。 第２孔の形状の第１の別例を示す図である。 第２孔の形状の第２の別例を示す図である。 第１孔及び第２孔を同時に形成する例を示す図である。 第１孔と第２孔とを連通する第３孔を形成する工程を説明するための図である。 第３孔が形成された基板の断面図である。 第３孔が形成された基板の平面図である。 第３孔の開口の第１の別例を示す図である。 第３孔の開口の第２の別例を示す図である。 第３孔の開口の第３の別例を示す図である。 第３孔の形状の第１の別例を示す図である。 第３孔の形状の第２の別例を示す図である。 比較例に係る基板に、テーパーした貫通孔を形成した様子を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板に、テーパーした第３孔を形成した様子を示す図である。 比較例に係る基板の貫通孔の形態を示す図である。 比較例に係る基板の貫通孔にめっきを充填した様子を示す図である。 無電解めっき膜を形成する工程を説明するための図である。 電解めっき膜を形成する工程を説明するための図である。 本発明の実施形態に係る両面回路基板を用いて製造される多層プリント配線板の断面図である。 多層プリント配線板を製造する第１の工程を説明するための図である。 多層プリント配線板を製造する第２の工程を説明するための図である。 多層プリント配線板を製造する第３の工程を説明するための図である。 多層プリント配線板を製造する第４の工程を説明するための図である。 多層プリント配線板を製造する第５の工程を説明するための図である。 第１孔と第２孔とをずらして（オフセットして）配置した基板の一例を示す図である。 導体層のない絶縁基板を出発基板として製造される基板の一例を示す図である。 スルーホール導体を形成するためのめっき方法の別例の第１の工程を説明するための図である。 スルーホール導体を形成するためのめっき方法の別例の第２の工程を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態に係る両面回路基板及びその製造方法について説明する。なお、図中、矢印Ｚ１、Ｚ２は、それぞれ基板の主面（表裏面）の法線方向（又はコア基板の厚み方向）に相当する基板の積層方向を指す。一方、矢印Ｘ１、Ｘ２及びＹ１、Ｙ２は、それぞれ積層方向に直交する方向（基板の主面に平行な方向）を指す。基板の主面は、Ｘ−Ｙ平面となる。以下、相反する積層方向を向いた２つの主面を、第１面（矢印Ｚ１側の面）、第２面（矢印Ｚ２側の面）という。また、積層方向において、コア（絶縁基板１１）に近い側を下層、コアから遠い側を上層という。

本実施形態に係る両面回路基板は、図１Ａに示すようなプリント配線板１０である。プリント配線板１０は、絶縁基板１１と、導体パターン（導体回路）１２ａ、１２ｂと、スルーホール導体１６０と、を備える。導体パターン（導体回路）１２ａは第１の導体パターン（導体回路）であり、導体パターン（導体回路）１２ｂは第２の導体パターン（導体回路）である。

絶縁基板１１には、絶縁基板１１を貫通する貫通孔１５０及びアライメントマーク１０００（貫通孔）が形成される。アライメントマーク１０００は、プリント配線板１０を製造する際に、位置決めに使用される。なお、アライメントマーク１０００は、必要がなければ割愛してもよい。

貫通孔１５０は、第１孔１３ａと第２孔１４ａと第３孔１５とからなる。第１孔１３ａは、絶縁基板１１の第１面側に形成されている。第１孔１３ａは、絶縁基板１１の第１面に第１孔１３ａの第１開口１３ｂを有している。第１孔１３ａの第１開口１３ｂの幅（径）はＲ１である。第２孔１４ａは、絶縁基板１１の第２面側に形成されている。第２孔１４ａは、絶縁基板１１の第２面に第２孔１４ａの第２開口１４ｂを有している。第２孔１４ａの第２開口１４ｂの幅（径）はＲ２である。第３孔１５は、第１孔１３ａと第２孔１４ａとを連通する。第３孔１５と第１孔１３ａとの境界（第３孔１５と第１孔１３ａが繋がっている部分）に、第３孔１５の第３開口１５ａが形成される。

第１面から第３孔１５と第１孔１３ａが接合している第１接合部までの距離はＤ１である。第１接合部は、第１孔１３ａの内壁と第３孔１５の内壁が交差している部分である。第３孔１５の第３開口１５ａの径はＲ１１である。Ｒ１は、Ｒ１１より大きい。Ｒ１は、Ｄ１より大きいことが好ましい。また、Ｄ１は、絶縁基板１１の厚さＤ１１未満であることが好ましい。Ｄ１がこの範囲内であれば、第１孔１３ａは、絶縁基板１１を貫通しない。

一方、第３孔１５と第２孔１４ａとの境界（第３孔１５と第２孔１４ａが繋がっている部分）には、第３孔１５の第４開口１５ｂが形成される。第２面から第３孔１５と第２孔１４ａが接合している第２接合部までの距離はＤ２である。第２接合部は第２孔１４ａの内壁と第３孔１５の内壁が交差している部分である。第３孔１５の第４開口１５ｂの径はＲ１２である。Ｒ２は、Ｒ１２より大きい。Ｒ２は、Ｄ２よりも大きいことが好ましい。また、Ｄ２は、絶縁基板１１の厚さＤ１１未満であることが好ましい。Ｄ２がこの範囲内であれば、第２孔１４ａは、絶縁基板１１を貫通しない。

第３孔１５の径はＲ１１とＲ１２のうち、大きい方の値である。また、第１接合部から第２接合部までの距離が第３孔１５の深さｄ３である。

第１接合部、第２接合部が第１面、第２面と平行でない場合のＤ１、Ｄ２、ｄ３については、後述する（図２４参照）。

本実施形態では、第１孔１３ａと第２孔１４ａは、例えば互いに同一の形状及び同一の寸法を有し、互いに対向するように配置される。第１孔１３ａと第２孔１４ａとが対称的な構造を有することで、応力やボイドの発生等が抑制される。Ｄ１及びＤ２は、それぞれ絶縁基板１１の厚さＤ１１の半分（１／２）未満であることが好ましい。Ｄ１、Ｄ２がこの範囲内であれば、第１孔１３ａと第２孔１４ａとが対向する位置に形成されても、絶縁基板１１を貫通することはない。なお、第１孔１３ａと第２孔１４ａとは、非対称の構造であってもよい。

本実施形態では、Ｒ１はＲ１２及びＲ１１より大きく、Ｒ２はＲ１２及びＲ１１より大きい。このため、第１孔１３ａを形成する位置と第２孔１４ａを形成する位置がずれても、貫通孔１５０を形成することができる。つまり、第１孔１３ａの第１開口１３ｂの重心を通り、絶縁基板１１の第１面に垂直な直線Ｌ１（図５Ｃ参照）と、第２孔１４ａの第２開口１４ｂの重心を通り、絶縁基板１１の第１面に垂直な直線Ｌ２（図１０Ｃ参照）とが一致しなくても、貫通孔１５０を形成することができる。

第１孔１３ａ、第２孔１４ａ、及び第３孔１５には、それぞれ導体（例えば銅のめっき膜）が充填される。スルーホール導体１６０は、第１孔１３ａを充填している導体１６ａと第２孔１４ａを充填している導体１６ｂと第３孔１５を充填している導体１６とからなる。また、本実施形態では、アライメントマーク１０００にも、導体１６ｃが充填される。スルーホール導体１６０は、第１面の導体パターン（第１の導体回路）１２ａと絶縁基板１１の第２面の導体パターン（第２の導体回路）１２ｂとを電気的に接続する。

導体パターン１２ａ及び１２ｂは、例えば図１Ｂに示すように、同一基板（絶縁基板１１）における複数のスルーホール導体１６０間を電気的に接続する。ただしこれに限定されず、導体パターン１２ａ及び１２ｂのパターンは任意である。

なお、プリント配線板１０における各部の材質、形状、寸法等の詳細については、後述の製造方法の説明の中で説明する。

プリント配線板１０は、以下の工程を経て製造される。

まず、例えば図２に示すように、出発基板として導体層付基板１００を用意する。導体層付基板１００は、例えばエポキシ樹脂とガラスクロス等の心材とからなる絶縁基板１１と、例えば銅箔からなる導体層１００１及び１００２と、を有する。絶縁基板１１は第１面と第１面とは反対側の第２面とを有している。導体層１００１は、絶縁基板１１の第１面に形成され、導体層１００２は、絶縁基板１１の第２面に形成される。

絶縁基板１１の厚さＤ１１は０．１ｍｍ〜０．８ｍｍが好ましい。この厚さであれば、後工程で貫通孔１５０（図１Ａ）をレーザで形成しやすい。絶縁基板１１の厚さＤ１１は、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍであることがより好ましい。絶縁基板１１の強度を確保することができるとともに、後工程で貫通孔１５０（図１Ａ）をレーザで形成しやすい。導体層１００１の厚さＤ１２ａ、導体層１００２の厚さＤ１２ｂは、それぞれ例えば１２μｍである。

導体層１００１及び１００２の材料としては、銅のほか、ニッケルなどの他の金属、又は金属以外の導体も用いることができる。ただし、導体層１００１及び１００２としては銅箔が好ましく、導体層付基板１００としては銅張積層板が好ましい。本実施形態では、銅張積層板（導体層付基板１００）を出発材料に用いている。

絶縁基板１１は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、アリル化ファニレンエーテル樹脂（Ａ−ＰＰＥ樹脂）等の絶縁性材料からなる。絶縁基板１１は、硬化済みの樹脂と補強材とからなる絶縁基板であってもよい。補強材としては、ガラスクロス、ガラス不織布、又はアラミド不織布が好ましい。

続けて、図３Ａに示すように、例えばドリル又はレーザ等により、導体層付基板１００（銅張積層板）にアライメントマーク１０００を形成する。その後、導体層１００１及び１００２を黒化処理する。アライメントマーク１０００が形成される位置は、図３Ｂに示すように、導体層付基板１００の４隅が好ましい。なお、アライメントマーク１０００は絶縁基板１１を貫通する孔が好ましい。ただしこれに限定されず、アライメントマーク１０００は非貫通の孔であってもよい。

続けて、導体層付基板１００をレーザ加工機にセットする。そして、例えば図４に示すように、導体層１００１にレーザを照射する。これにより、図５Ａに示すように、絶縁基板１１の第１面側に第１孔１３ａが形成される。レーザの照射位置は、アライメントマーク１０００を基準にして位置決めされる。そして、レーザは、後工程で貫通孔１５０（図１Ａ）を形成する予定の位置（以下、貫通孔形成予定位置という）に照射される。

第１孔１３ａは、図５Ｂに示すように、例えば複数の貫通孔形成予定位置に形成される。ただし、貫通孔形成予定位置の数は任意であり、１つであってもよい。第１孔１３ａの第１開口１３ｂの形状は、例えば円形である。図５Ａは第１孔１３ａの第１開口１３ｂの重心を通り、絶縁基板１１の第１面に垂直な平面で基板を切断することで得られる断面図である。図５Ａに示すように、第１孔１３ａの深さはｄ１である。第１孔１３ａの深さｄ１は、絶縁基板１１の厚さＤ１１の半分未満であることが好ましい。第１孔１３ａの深さｄ１は、Ｄ１１／３０〜Ｄ１１／３であることが好ましい。第１開口１３ｂの幅Ｒ１（径）は、例えば８０μｍである。幅Ｒ１は、６０〜１００μｍであることが好ましい。

第１孔１３ａの内壁は、図５Ｃに示すように、テーパーする。本実施形態における第１孔１３ａの壁面は、絶縁基板１１の第１面から第２面に向けて第１孔１３ａの幅（径）が徐々に（例えば指数関数的に）小さくなる曲面である。すなわち、絶縁基板１１の第１面から第２面に向かって第１孔１３ａがテーパーすることは、絶縁基板１１の第１面から第２面に向けて第１孔１３ａの内壁が徐々に細くなることを含んでいる。

第１孔１３ａの第１開口１３ｂの形状は、円形に限定されず任意である。例えば図６Ａに示すように、第１開口１３ｂの形状は楕円形であってもよい。この場合、第１開口１３ｂの幅Ｒ１は、長径に相当する。また、例えば図６Ｂに示すように、第１開口１３ｂの形状は四角形であってもよい。この場合、第１開口１３ｂの幅Ｒ１は、対角の距離に相当する。その他、第１開口１３ｂの形状は三角形又は六角形等の多角形であってもよい。

第１孔１３ａの壁面は、図５Ｃに示した曲面に限られず、例えば図７Ａに示すように、斜面であってもよい。すなわち、導体層付基板１００の第１面から第２面に向かって第１孔１３ａがテーパーすることは、第１面から第２面に向かって第１孔１３ａが直線的に縮径することを含んでいる。また、第１孔１３ａがテーパーしていることも必須ではなく、例えば図７Ｂに示すように、第１孔１３ａの壁面は、導体層付基板１００の第１面に垂直であってもよい。

テーパーする第１孔１３ａを形成する方法を以下に例示する。

例えば先の図４に示したように、導体層１００１に直接レーザを照射することで、先の図５Ｃに示したようなテーパーする第１孔１３ａを形成することができる。図４中に、レーザ強度（エネルギー）を模式的に示す。この図４の例では、レーザ強度が略均一である。

ただしこの方法に限定されず、例えば図８Ａに示すように、導体層１００１に開口１００１ａを形成し、その開口１００１ａから露出する絶縁基板１１にレーザを照射することで、先の図５Ｃに示したようなテーパーする第１孔１３ａを形成することができる。この方法は、いわゆるコンフォーマルマスク法である。図８Ａ中に、レーザ強度（エネルギー）を模式的に示す。この図８Ａの例では、レーザ強度が略均一である。

また、例えば図８Ｂに示すように、中心部のエネルギーが周辺部のエネルギーより高いレーザを導体層付基板１００や絶縁基板１１に照射することによっても、先の図５Ｃに示したようなテーパーする第１孔１３ａを形成することができる。図８Ｂ中に、レーザ強度（エネルギー）を模式的に示す。この図８Ｂの例では、中心部のエネルギーが周辺部のエネルギーより強い。レーザの強度が中心から周辺に向かって指数関数的にエネルギーが弱くなっている。テーパーする第１孔１３ａを形成する上では、こうしたレーザ強度の分布が好ましい。

複数のパルスのレーザを照射して、第１孔１３ａを形成してもよい。この場合、最終のパルスのレーザの径は第１のパルスのレーザの径より小さくすることが好ましい。最終のパルスのレーザに中心部のエネルギー密度が周辺部のエネルギー密度より高いレーザを使用することで、テーパーする第１孔１３ａを容易に形成することができる。

レーザの照射回数は１回でも複数回でもよい。ただし、複数回のレーザ照射であれば、第１孔１３ａの形状や深さｄ１を制御し易い。

レーザ加工装置のマスクやコンフォーマルマスク法のマスクの大きさを調整することで、Ｒ１の大きさを調整することができる。

次に、導体層付基板１００を裏返し、導体層付基板１００をレーザ加工機にセットする。そして、例えば図９に示すように、導体層付基板１００の導体層１００２にレーザを照射する。これにより、図１０Ａに示すように、第１孔１３ａに対向する位置に第２孔１４ａが形成される。第２孔１４ａは絶縁基板１１の第２面側に形成される。レーザの照射位置は、アライメントマーク１０００を基準にして、貫通孔形成予定位置に位置決めされる。すなわち、レーザは、第１孔１３ａに対向する位置に照射される。これにより、第２孔１４ａは、図１０Ｂに示すように、貫通孔形成予定位置に形成される。第１孔１３ａと第２孔１４ａとが互いに同一のアライメントマーク１０００を基準にして形成されることで、両者の位置精度は高くなる。

第２孔１４ａの第２開口１４ｂの形状は、例えば円形である。図１０Ａは第２孔１４ａの第２開口の重心を通り、絶縁基板１１の第１面に垂直な平面で基板を切断することで得られる断面図である。図１０Ａに示すように、第２孔１４ａの深さはｄ２である。第２孔１４ａの深さｄ２は、絶縁基板１１の厚さＤ１１の半分（１／２）未満であることが好ましい。第２孔１４ａの深さｄ２は、Ｄ１１／３０〜Ｄ１１／３であることが好ましい。幅Ｒ２（径）は、例えば８０μｍである。幅Ｒ２は、６０〜１００μｍであることが好ましい。

第２孔１４ａは、図１０Ｃに示すように、テーパーする。本実施形態における第２孔１４ａの壁面は、絶縁基板１１の第２面から第１面に向けて第２孔１４ａの幅（径）が徐々に（例えば指数関数的に）小さくなる曲面である。すなわち、絶縁基板１１の第２面から第１面に向かって第２孔１４ａがテーパーすることは、絶縁基板１１の第２面から第１面に向けて第２孔１４ａの内壁が徐々に細くなることを含んでいる。

第２孔１４ａの第２開口１４ｂの形状は、円形に限定されず任意である。例えば図１１Ａに示すように、第２開口１４ｂの形状は楕円形であってもよい。この場合、第２開口１４ｂの幅Ｒ２は、長径に相当する。また、例えば図１１Ｂに示すように、第２開口１４ｂの形状は四角形であってもよい。この場合、第２開口１４ｂの幅Ｒ２は、対角の距離に相当する。その他、第２開口１４ｂの形状は三角形又は六角形等の多角形であってもよい。

第２孔１４ａの壁面は、図１０Ｃに示した曲面に限られず、例えば図１２Ａに示すように、斜面であってもよい。すなわち、絶縁基板１１の第２面から第１面に向かって第２孔１４ａがテーパーすることは、第２面から第１面に向かって第２孔１４ａが直線的に縮径することを含んでいる。また、第２孔１４ａがテーパーしていることも必須ではなく、例えば図１２Ｂに示すように、第２孔１４ａの壁面は、導体層付基板１００の第２面に垂直であってもよい。

テーパーする第２孔１４ａの形成方法は、基本的には、第１孔１３ａの場合と同様である。すなわち、例えば先の図９に示したように導体層１００２に直接レーザを照射することで、テーパーする第２孔１４ａを形成することができる。その他、図８Ａ、図８Ｂに例示した方法によっても、導体層付基板１００の第２面側に、テーパーする第２孔１４ａを形成することができる。

本実施形態では、第１孔１３ａを形成（図４）してから導体層付基板１００を裏返し、続けて第２孔１４ａを形成（図９）している。しかしながら、これに限定されない。例えば図１３に示すように、導体層付基板１００の第１面と第２面との両方からレーザを照射して、第１孔１３ａと第２孔１４ａとを同時に形成してもよい。

続けて、図１４に示すように、絶縁基板１１の第２面側から第２孔１４ａの第２開口１４ｂにより露出している絶縁基板１１にレーザを照射する。レーザが照射される位置は第１孔１３ａの第１開口１３ｂ内であり、レーザはアライメントマーク１０００を基準にして照射されている。レーザとしては、例えばＣＯ_２レーザ又はＵＶ−ＹＡＧ（Ultraviolet-Visible−Yttrium-Aluminum-Garnet）レーザ等を使用することができる。これにより、図１５Ａに示すように、第３孔１５が形成される。

第３孔１５を形成することで、第１孔１３ａと第２孔１４ａと第３孔１５とからなる貫通孔１５０が形成される。第１孔１３ａと第２孔１４ａを第３孔１５で繋ぐため、第１孔１３ａの深さｄ１と第２孔１４ａの深さｄ２の和は絶縁基板１１の厚さより小さいことが好ましい。第１孔１３ａと第２孔１４ａと第３孔１５とからなる貫通孔１５０を形成するため、第１孔１３ａの深さと第２孔１４ａの深さと第３孔１５の深さの和は絶縁基板１１の厚さより大きいことが好ましい。

その後、デスミア処理をする。これにより、貫通孔１５０等に残るスミアが除去される。なお、この穴あけ（第３孔１５の形成）は、第１面側から行ってもよい。

レーザの照射位置は、アライメントマーク１０００を基準にして、貫通孔形成予定位置に位置決めされる。すなわち、レーザは、第２孔１４ａと第１孔１３ａを繋ぐように照射される。これにより、第１孔１３ａと第２孔１４ａは第３孔１５により繋がり、導体層付基板１００を貫通する貫通孔１５０が形成される。第１孔１３ａ、第２孔１４ａ、及び第３孔１５が、互いに同一のアライメントマーク１０００を基準にして形成されることで、それら３つの位置精度は高くなる。

第３孔１５の第３開口１５ａ及び第４開口１５ｂの形状は、図１５Ｂ（平面図）に示すように、それぞれ例えば円形である。第３開口１５ａの幅Ｒ１１（径）は２０〜３０μｍであり、第４開口１５ｂの幅Ｒ１２（径）は、４０〜７０μｍであることが好ましい。Ｒ１１とＲ１の比（Ｒ１／Ｒ１１）は１．５〜５が好ましい。Ｒ１２とＲ２の比（Ｒ２／Ｒ１２）は１．１〜２.５が好ましい。この範囲であると、第１孔１３ａと第２孔１４ａが第３孔１５により連結されやすい。

第３孔１５は、先の図１５Ａに示されるように、テーパーする。本実施形態における第３孔１５の壁面は、斜面である。すなわち、絶縁基板１１の第２面から第１面に向かって第３孔１５がテーパーすることは、第２面から第１面に向かって第３孔１５が直線的に縮径されることを含んでいる。

第３孔１５の第３開口１５ａ及び第４開口１５ｂの形状は、図１５Ｂに例示した円形に限定されず任意である。例えば図１６Ａに示すように、第３孔１５の第３開口１５ａ及び第４開口１５ｂの形状は楕円形であってもよい。この場合、第３開口１５ａの幅Ｒ１１及び第４開口１５ｂの幅Ｒ１２は、長径に相当する。また、例えば図１６Ｂに示すように、第３開口１５ａ及び第４開口１５ｂの形状は四角形であってもよい。この場合、第３開口１５ａの幅Ｒ１１及び第４開口１５ｂの幅Ｒ１２は、対角の距離に相当する。その他、第３開口１５ａ及び第４開口１５ｂの形状は三角形又は六角形等の多角形であってもよい。さらに、図１６Ｃに示すように、第３開口１５ａの形状と第４開口１５ｂの形状とは、互いに異なっていてもよい。

第３孔１５の壁面は、図１５Ａに示した斜面に限られず、例えば図１７Ａに示すように、絶縁基板１１の第２面から第１面に向けて第３孔１５の幅（径）が徐々に小さくなる曲面であってもよい。すなわち、絶縁基板１１の第２面から第１面に向かって第３孔がテーパーすることは、絶縁基板１１の第２面から第１面に向けて第３孔１５の幅が徐々に細くなることを含んでいる。また、第３孔１５がテーパーしていることも必須ではなく、例えば図１７Ｂに示すように、第３孔１５の壁面は、絶縁基板１１の第１面及び第２面の各々に垂直であってもよい。この場合、第３開口１５ａの幅Ｒ１１と第４開口１５ｂの幅Ｒ１２とは等しくなる。

上述のように、本実施形態では、第１孔１３ａ及び第２孔１４ａを形成してから、これらを連通する第３孔１５を形成する。このため、導体層付基板１００の両面からレーザを照射することで、導体層付基板１００を貫通する貫通孔１５０を形成する場合において、第１孔１３ａ及び第２孔１４ａが形成されていない導体層付基板１００ａ（図１８Ａ）よりも、本実施形態は、貫通孔１５０を容易に形成することができる。本実施形態の方法によれば、第１孔１３ａと第２孔１４ａを第１孔１３ａと第２孔１４ａより細い第３孔１５で繋ぐので、図１８Ｂに示すように、貫通孔１５０の径（Ｒ１とＲ２の内、大きい方の径）を小さくできる。そのため、貫通孔１５０間のピッチを小さくできるので、本実施形態のプリント配線板はインピーダンスが小さくなる。同様に、絶縁基板１１の第１面と第２面からレーザを照射することで、絶縁基板１１を貫通する貫通孔１５０を形成する場合において、第１孔１３ａ及び第２孔１４ａが形成されていない絶縁基板１１よりも、本実施形態は、貫通孔１５０を容易に形成することができる。

また、第１孔１３ａ及び第２孔１４ａを有さない貫通孔１５０ａ（図１９Ａ参照）は、図１９Ｂに示すように、スルーホール導体内にボイドが残りやすい。すなわち、ボイドが発生し易い。これに対し、本実施形態では、第３孔１５より大きな第１孔１３ａと第２孔１４ａが絶縁基板１１の第１面側と第２面側に形成されているので、貫通孔１５０ａに比べ、本実施形態の貫通孔１５０はめっきで充填しやすい。

第３孔１５を形成する方法として、導体層付基板１００の両面（第１面及び第２面）からそれぞれ穴あけ（例えばレーザ照射）を行って第３孔１５を形成する手法も考えられる。しかしこの場合、第１面からレーザを照射する位置と第２面からレーザを照射する位置とを高い精度で一致させる必要があるため、穴あけの位置決めに厳しい精度が要求される。この点、本実施形態では、片面のみから穴あけを行うため、それほど高い位置精度が要求されない。

続けて、貫通孔１５０の壁面を含む基板表面にめっきを析出させるためのＰｄ等の触媒を形成する。続けて、図２０Ａに示すように、例えば無電解めっきにより、貫通孔１５０の壁面を含む基板表面に無電解めっき膜１００３を形成する。無電解めっき膜１００３の材料としては、銅やニッケル、チタン、クロム等を採用することができる。無電解めっき膜以外に、スパッタ膜やＣＶＤ膜を例示することができる。スパッタ膜やＣＶＤ膜の場合、触媒は不要である。本実施形態では、貫通孔１５０の壁面を含む基板表面に無電解銅めっきにより無電解銅めっき膜が形成されている。

次に、無電解めっき膜１００３をシード層として、例えば電解めっき処理を行う。これにより、図２０Ｂに示すように、例えば電解めっき膜１００４が形成される。電解めっき膜１００４の材料としては、銅や、ニッケル、半田等を採用することができる。本実施形態では、シード層上に電解銅めっきにより電解銅めっき膜が形成されている。触媒がシードとして機能する場合、無電解めっき膜やスパッタ膜などのシード層は必要ない。貫通孔１５０の壁面を含む基板表面に電解めっき膜を触媒を介して形成することができる。

電解めっき膜１００４は、第１孔１３ａ、第２孔１４ａ、及び第３孔１５に充填される。同時に、絶縁基板１１の第１面と第２面上に電解めっき膜１００４などの導体膜が形成される。絶縁基板１１の第１面上に形成されている導体膜が第１の導体膜であり、絶縁基板１１の第２面上に形成されている導体膜が第２の導体膜である。本実施形態では、電解めっき膜１００４は導体層１００１、１００２とシード層を介して絶縁基板１１の第１面と第２面に形成されている。

スルーホール導体１６０は第１孔１３ａと第２孔１４ａ、第３孔１５を充填する導体からなる。本実施形態では、スルーホール導体１６０が電解銅めっきからなっている。スルーホール導体１６０としては、めっき以外に導電性ペーストを例示することができる。導電性ペーストの場合、シード層は不要である。導電性ペースト内に分散されている導電性材料として、半田被覆されている銅や銀などの導電性粒子が好ましい。スルーホール導体１６０は、絶縁基板１１の第１面の導体パターンと絶縁基板１１の第２面の導体パターンとの導通などに用いられる。また、アライメントマーク１０００（貫通孔）にも導体１６ｃが形成される。

続けて、例えばエッチングにより、絶縁基板１１表面の電解めっき膜１００４等をパターニングする。これにより、絶縁基板１１の第1面、第２面に、それぞれ導体パターン１２ａ、１２ｂが形成され、プリント配線板１０が完成する（図１Ａ参照）。第1面の導体パターン１２ａと第２面の導体パターン１２ｂとは、スルーホール導体１６０を介して電気的に接続される。

プリント配線板１０は、例えば外形加工、反り修正、通電検査、外観検査、及び最終検査等を経ることにより、製品となる。

（応用例）
プリント配線板１０をコア基板として用いることで、ビルドアッププリント配線板を製造することができる。この場合、絶縁基板１１の材料や寸法等は、ビルドアップ層及び部品を支持することが可能な強度、上層を形成する際に必要な耐熱性、熱膨張性、寸法安定性、さらには反りやねじれに対する耐久性等が得られるように選定することが好ましい。図２１に、プリント配線板１０を用いて製造される多層プリント配線板２０を示す。

多層プリント配線板２０は、プリント配線板１０と、プリント配線板１０の第１面、第２面に積層されている絶縁層２０１、２０２と、絶縁層２０１、２０２上に形成されている導体パターン２０３、２０４と、導体パターン１２ａと導体パターン２０３とを電気的に接続するビア導体２０１ｂと、導体パターン１２ｂと導体パターン２０４とを電気的に接続するビア導体２０２ｂと、半田パッド２０１ｃ、２０２ｃ（導体パターン２０３、２０４の一部）を露出する開口２０５ａ、２０６ａを有するソルダーレジスト層２０５、２０６と、半田パッド２０１ｃ、２０２ｃ上に形成されている半田バンプ２０５ｂ、２０６ｂと、を備える。導体パターン２０３、２０４は、例えば回路として機能する。

多層プリント配線板２０の製造方法を以下に示す。

まず、プリント配線板１０をコア基板として用い、図２２Ａに示すように、プリント配線板１０の両面（第１面及び第２面）上に絶縁層２０１、２０２を形成する。プリント配線板１０の第１面と第２面は対向する面である。具体的には、例えばプリント配線板１０の両面上に絶縁フィルム（味の素ファインテクノ株式会社製のＡＢＦシリーズ）を積層し、その後、その絶縁フィルムを熱硬化することで絶縁層２０１、２０２が形成される。

次に、図２２Ｂに示すように、絶縁層２０１、２０２に例えばレーザを照射し、導体パターン１２ａ、１２ｂやスルーホール導体１６０に至るビアホール２０１ａ、２０２ａを形成する。続けて、ビアホール２０１ａ、２０２ａの壁面と絶縁層２０１、２０２上とに、例えば銅からなる無電解めっき膜２１１、２１２を形成する。無電解めっきの材料としては、銅のほか、例えばニッケル等を使用することができる。無電解めっきの代わりにスパッタ膜を使用してもよい。無電解めっき膜やスパッタ膜はシード層として機能する。

続けて、図２２Ｃに示すように、無電解めっき膜２１１、２１２上に開口２１３ａ、２１４ａを有するめっきレジスト２１３、２１４を形成する。続けて、開口２１３ａ、２１４ａから露出している無電解めっき膜２１１、２１２上に、例えば銅からなる電解めっき膜２１５、２１６を形成する。電解めっきの材料としては、銅のほか、ニッケル等を使用することができる。その後、めっきレジスト２１３、２１４を除去する。

続けて、電解めっき膜２１５、２１６から露出している無電解めっき膜２１１、２１２を、例えばエッチングにより除去する。これにより、図２３Ａに示すように、無電解めっき膜２１１、２１２及び電解めっき膜２１５、２１６からなる導体パターン２０３、２０４及びビア導体２０１ｂ、２０２ｂが形成される。ビア導体２０１ｂ、２０２ｂは、ビアホール２０１ａ、２０２ａにめっき膜が充填されているフィルドビアであることが好ましい。ちなみに、シード層としてスパッタ膜を使用する場合には、スパッタ膜とスパッタ膜上の電解めっき膜とからなる導体パターン２０３、２０４及びビア導体２０１ｂ、２０２ｂが形成される。

なお、上述した絶縁層２０１、２０２の形成からパターニングまでの工程を、積層する層の数だけ繰り返すことで、図２１に示した多層プリント配線板２０よりも多層のプリント配線板を製造することもできる。

続けて、基板の両面（第１面及び第２面）に、液状又はドライフィルム状の感光性レジスト（ソルダーレジスト）を塗布又はラミネートする。そして、所定のパターンを有するマスクフィルムを感光性レジストの表面に密着させ、紫外線で露光し、アルカリ水溶液で現像する。その結果、図２３Ｂに示すように、導体パターン２０３、２０４の一部に相当する半田パッド２０１ｃ、２０２ｃを露出させるための開口２０５ａ、２０６ａを有するソルダーレジスト層２０５、２０６が形成される。開口２０５ａ、２０６ａはビア導体の少なくとも一部を露出してもよい。なお、熱硬化型のソルダーレジストを用いてもよい。

続けて、半田パッド２０１ｃ、２０２ｃ上に、半田ペーストを印刷する。半田ペーストの代わりに、半田ボールを半田パッド上に搭載してもよい。その後、リフローを行って、先の図２１に示したような、半田バンプ２０５ｂ、２０６ｂを形成する。これにより、多層プリント配線板２０が完成する。多層プリント配線板２０は、半田バンプ２０５ｂ、２０６ｂを介して、例えばＩＣチップ等の電子部品又はドータボード等と電気的に接続される。

以上、本発明の実施形態に係る導体層付基板及びその製造方法について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば以下のように変形して実施することもできる。

上記実施形態において、各孔の位置、サイズ、又は形状、あるいは各層の材質、サイズ、パターン、又は層数等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変更可能である。

例えば上記実施形態では、第１孔１３ａと第２孔１４ａとを、互いに同一の形状及び同一の寸法で、互いに対向するように配置している。しかしながら、これに限定されない。第１孔１３ａと第２孔１４ａとは、異なる形状であってもよく、また、異なる寸法であってもよい。

さらに、第１孔１３ａと第２孔１４ａとを、ずらして（オフセットして）配置してもよい。図２４に、直線Ｌ１と直線Ｌ２が一致しない貫通孔１５０ｂを示す。貫通孔１５０ｂでは、第１接合部が第１面と平行でないため、Ｄ１は第１面と第１面から最も近い第１接合部との距離となり、第２接合部が第２面と平行でないため、Ｄ２は第２面と第２面から最も近い第２接合部との距離となる。また、ｄ３は、第１接合部と第２接合部との距離の最大値である。第１孔１３ａと第２孔１４ａとがオフセットされることで、第１孔１３ａの位置と第２孔１４ａの位置とが一致している貫通孔１５０（直線Ｌ１と直線Ｌ２が一致している例）に比べ、貫通孔１５０ｂは、第１孔１３ａや第２孔１４ａより細い第３孔１５の長さが長くなりやすい。そのため、スルーホール導体１６０の信頼性が高くなると考えられる。第３孔１５は細いので、プリント配線板の反りが発生してもスルーホール導体１６０が基板の反りに追従しやすくなると考えられる。その結果、スルーホール導体１６０が破損し難くなると考えられる。

上記実施形態の工程は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に順序を変更することができる。また、用途等に応じて、必要ない工程を割愛してもよい。

上記実施形態では、出発基板として導体層付基板１００を使用している。しかしながら、これに限定されず、例えば導体層のない絶縁基板１１を出発基板としてもよい。絶縁基板１１を出発材料とする場合、導体層付基板１００を出発材料とする工法と同様な方法でプリント配線板１０を形成することができる。絶縁基板１１を出発材料とする場合、絶縁基板１１上に形成される導体パターンはシード層と電解めっき膜とからなる。触媒がシードとして機能する場合、絶縁基板１１上に形成される導体パターンは電解めっき膜とからなる。

また、図２５に示すように、導体層のない状態で、絶縁基板１１に直接レーザを照射して、第１孔１３ａ、第２孔１４ａ、及び第３孔１５を形成してもよい。この場合、中心部のエネルギーが周辺部のエネルギーより高いレーザを絶縁基板１１に照射する手法（図８Ｂ参照）が特に有効である。こうした手法によれば、テーパーしている第１孔１３ａ、第２孔１４ａ、及び第３孔１５を容易に形成することができる。

第１孔１３ａ、第２孔１４ａ、及び第３孔１５の形成手法はレーザに限られず任意である。例えばドリル等によって、これらを形成してもよい。ただし、第１孔１３ａ、第２孔１４ａ、及び第３孔１５を高い精度で形成する上では、レーザが好ましい。

めっき方法も、上記実施形態に示した方法に限られず任意である。以下、めっき方法の別例を示す。

図２〜図４、図９、図１４、図２０Ａ等の工程を経て、貫通孔１５０を有する絶縁基板１１を電解めっき液１００４ａに浸漬する。絶縁基板１１は貫通孔１５０の内壁を含む表面にシード層が形成されていることが好ましい。但し、触媒がシードとして機能する場合、シード層は不要である。電解めっき液１００４ａとしては、例えば市販の電解銅めっき液を使用することができる。

その後、図２６Ａに示すように、絶縁基板１１の第１面に絶縁体２０００を押し当てる。また、絶縁基板１１の第２面には絶縁体３０００を押し当てる。絶縁体２０００、３０００としては、スポンジやハケなどを利用することができる。図２６Ａでは、スポンジ（絶縁体２０００、３０００）はシード層に押し当てられている。触媒がシードとして機能する場合、出発材料が導体層付基板１００ならスポンジは銅箔などの導体層に押し当てられ、出発材料が絶縁基板１１ならスポンジは絶縁基板に押し当てられる。

続けて、図２６Ｂに示すように、絶縁基板１１と絶縁体２０００、３０００との少なくとも一方を移動させる。すなわち、絶縁基板１１と絶縁体２０００、３０００とは、互いに反対方向に移動する。こうすることで、無電解めっき膜１００３あるいは触媒がシード層となり、絶縁基板１１上に電解めっき膜１００４（図２０Ｂ）が形成される。

こうした方法によれば、絶縁体２０００、３０００を使わない電解めっきに比べて、第１面上又は第２面上に形成される導体膜（導体パターン１２ａ、１２ｂ）の厚みが薄くなる。また、絶縁体２０００、３０００を絶縁基板１１に押し当てながら電解めっき膜１００４を形成するため、絶縁基板１１と導体層との間の密着力が高くなりやすい。貫通孔１５０内が電解めっき膜で充填されやすい。

めっきに先立ち、めっき膜の形成面に、グラフトポリマー等による表面処理を施してもよい。特に、出発材料が絶縁基板１１の場合、絶縁基板１１とめっき膜との密着強度が高くなる。

各導体層の形成方法は任意である。ただし、導体回路等の導体パターンを形成する上では、プリント配線板の分野で周知のセミアディティブ法又はサブトラクティブ法により形成することが好ましい。

上記実施形態における第１面と第２面とを逆にしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、設計上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、「請求項」に記載されている発明や「発明を実施するための形態」に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれると理解されるべきである。

本発明の両面回路基板は、電子機器の回路基板に適している。また、本発明の両面回路基板の製造方法は、電子機器の回路基板の製造に適している。

１０ プリント配線板（両面回路基板）
１１ 絶縁基板
１２ａ 導体パターン（第１の導体回路）
１２ｂ 導体パターン（第２の導体回路）
１３ａ 第１孔
１３ｂ 第１開口
１４ａ 第２孔
１４ｂ 第２開口
１５ 第３孔
１５ａ 第３開口
１５ｂ 第４開口
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ 導体
２０ 多層プリント配線板（両面回路基板）
１００ 導体層付基板
１５０ 貫通孔（スルーホール）
１６０ スルーホール導体
２０１、２０２ 絶縁層
２０１ａ、２０２ａ ビアホール
２０１ｂ、２０２ｂ ビア導体
２０１ｃ、２０２ｃ 半田パッド
２０３ 導体パターン（第１の導体回路）
２０４ 導体パターン（第２の導体回路）
２０５、２０６ ソルダーレジスト層
２０５ｂ、２０６ｂ 半田バンプ
１０００ アライメントマーク

Claims (14)

1. 表裏面の一方を第１面、他方を第２面とする基板を準備することと、
   前記基板の第１面側に第１孔を形成することと、
   前記基板の第２面側に第２孔を形成することと、
   前記第１孔と前記第２孔を繋ぐ第３孔を前記基板内に形成することで、前記第１孔と前記第２孔と該第３孔とからなる貫通孔を前記基板に形成することと、
   前記基板の第１面に第１の導体回路を形成することと、
   前記基板の第２面に第２の導体回路を形成することと、
   前記貫通孔を導電性物質で充填することで、前記第１の導体回路と前記第２の導体回路とを電気的に接続するためのスルーホール導体を形成することと、
   を含む両面回路基板の製造方法であって、
   前記第１孔は前記基板の第１面に径がＲ１である第１開口を有し、前記第２孔は前記基板の第２面に径がＲ２である第２開口を有し、前記第３孔の径は前記Ｒ１及び前記Ｒ２より小さい、
   ことを特徴とする両面回路基板の製造方法。
2. さらに、前記基板の第１面に第１の導体膜を形成することと、前記基板の第２面に第２の導体膜を形成することを有し、前記第１の導体膜を形成することと前記第２の導体膜を形成することと前記スルーホール導体を形成することは同時である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の両面回路基板の製造方法。
3. 前記第１孔の深さと前記第２孔の深さとの和は前記基板の厚さより小さい、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の両面回路基板の製造方法。
4. 前記第１孔は、前記基板の前記第１面から前記第２面に向かってテーパーする、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の両面回路基板の製造方法。
5. 前記第２孔は、前記基板の前記第２面から前記第１面に向かってテーパーする、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の両面回路基板の製造方法。
6. 前記第３孔は、前記基板の前記第２面から前記第１面に向かってテーパーしている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の両面回路基板の製造方法。
7. 前記第３孔は、前記基板の前記第１面から前記第２面に向かってテーパーしている、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の両面回路基板の製造方法。
8. 前記第１孔と前記第２孔と前記第３孔はレーザにより形成されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の両面回路基板の製造方法。
9. 前記第１孔の深さ及び前記第２孔の深さは、それぞれ前記基板の厚さの半分未満である、
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の両面回路基板の製造方法。
10. 第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有し、スルーホール導体用の貫通孔を有する基板と、
    前記基板の第１面に形成されている第１の導体回路と、
    前記基板の第２面に形成されている第２の導体回路と、
    前記貫通孔に形成され、前記第１の導体回路と前記第２の導体回路とを電気的に接続するスルーホール導体と、
    からなる両面回路基板であって、
    前記貫通孔は、前記基板の第１面側に形成されている第１孔と、前記基板の第２面側に形成されている第２孔と、該第１孔と該第２孔とを繋ぎ前記基板内に形成されている第３孔とからなり、前記第１孔は前記基板の第１面に径がＲ１である第１開口を有し、前記第２孔は前記基板の第２面に径がＲ２である第２開口を有し、前記第３孔の径は前記Ｒ１及び前記Ｒ２より小さい、
    ことを特徴とする両面回路基板。
11. 前記第１孔の深さと前記第２孔の深さとの和は前記基板の厚さより小さい、
    ことを特徴とする請求項１０に記載の両面回路基板。
12. 前記第１孔の深さ及び前記第２孔の深さは、それぞれ前記基板の厚さの半分未満であり、前記第１孔の深さと前記第２孔の深さと前記第３孔の深さの和は前記基板の厚さより大きい、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の両面回路基板。
13. 前記第１孔は前記基板の前記第１面から前記第２面に向かってテーパーしている、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の両面回路基板。
14. 前記第２孔は前記基板の前記第２面から前記第１面に向かってテーパーしている、
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載の両面回路基板。

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