JP2012049165A - プリント配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】層間接続用のバイアホールの構造を部品実装用のランドパターンに適用してもバイアホールの実装面の平坦性を確保して部品実装の信頼性及び実装密度を高める。
【解決手段】プリント配線基板は、絶縁基材１の一方の面側の第１導電層２ａに部品実装用のランドパターン１０が形成され、ランドパターン１０には、その内側に外形円と同心の開口領域５０が形成され、この開口領域５０は、環状の溝（除去部）２０とその内側の残存部４を含む。環状の溝２０は、第１導電層２ａ及び絶縁基材１を環状に除去することにより形成されている。開口領域５０では、溝２０の底部において露出した第２導電層２ｂと第１導電層２ａとが、第１導電層２ａの表面、第２導電層２ｂの露出した表面、及び溝２０の内壁面に形成されためっき層３により層間接続される。
【選択図】図１

Description

この発明は、プリント配線基板及びその製造方法に関し、特に層間接続用のバイアホールの構造を部品実装用のランドパターンに適用したプリント配線基板及びその製造方法に関する。

多層構造のプリント配線基板における層間接続技術として、例えば下記特許文献１に開示されたような非貫通のバイアホール（ビアホール）による層間接続技術や、貫通穴（スルーホール）による層間接続技術が知られている。図７（ａ）に示すように、スルーホールによる層間接続では、絶縁基材９１の両面に配線層９２を形成した両面銅張積層板９３にスルーホール部９５を形成し、このスルーホール部９５に形成されためっき層９４を介して両面の配線層９２を電気的に接続する。

一方、図７（ｂ）に示すように、バイアホールによる層間接続では、絶縁基材９１の片面の配線層９２に開口部を設けてバイアホール部９７を形成し、このバイアホール部９７を含めて配線層９２上に形成されためっき層９４を介して両面の配線層９２を電気的に接続する。近年では、このバイアホール部９７を埋めてフィルドビアを形成し、このフィルドビア上の実装面に半導体チップ等の実装部品を実装することが行われている。特に、下記特許文献１では、バイアホールの開口部を扁平形状或いは楕円形状とすることで、配線ピッチを拡げることなくバイアホールの底部の総面積を増やし、電気的導通信頼性を高めることが行われている。

特開２００２−６４２７４号公報

しかしながら、上述したスルーホール部９５上に実装部品を実装しようとする場合、スルーホール部９５の穴径Ｄが例えば３００μｍ程度であったとすると、半田粒子径が３０μｍ〜５０μｍ程度の半田ペースト９６をスルーホール部９５に搭載しようとしても半田ペースト９６が穴から流れ落ちてしまうこととなり、実装部品を実装することができないという問題がある。

また、上述したバイアホール部９７上に実装部品を実装しようとする場合は、バイアホール部９７の開口部側と反対側の実装面は平坦であるため実装部品１０２を容易に実装することができるが、開口部側の実装面では実装部品１０１のエッジ部が開口部内に落ち込んで傾くことも想定されるため、実装部品を平坦に実装することが困難であるという問題がある。特に、開口部側に平坦に実装できたとしても、バイアホール部９７は空洞であるため、ヒートサイクル試験等では空洞内の空気層が膨張／収縮を繰り返すことにより実装の信頼性が著しく低下することとなる。

更に、バイアホール部９７をめっき層９４で埋めたり半田ペーストにより埋めたりしてフィルドビア構造とした上で実装面に実装部品を実装することも考えられるが、埋めた部分の平坦性を確保することが著しく困難であったり、バイアホール部９７の穴径が微小なものである場合は半田ペーストが上手く入らずに平坦にならないなどの問題も考えられ、実装密度を高めることは困難である。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、層間接続用のバイアホールの構造を部品実装用のランドパターンに適用してもバイアホールの実装面の平坦性を確保して部品実装の信頼性及び実装密度を高めることができるプリント配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るプリント配線基板は、絶縁層、当該絶縁層の一方の面に形成された第１導電層及び当該絶縁層の他方の面に形成された第２導電層を備えたプリント配線基板において、前記第１導電層に形成されたランドパターンと、前記ランドパターン領域内の前記第１導電層及び前記絶縁層の一部を線状に除去することにより形成された除去部と、前記除去部の一部と当該除去部の他の一部との間に残存する残存部と、前記除去部の内部に形成され前記第１導電層と前記第２導電層とを導通させる層間導通手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様に係るプリント配線基板によれば、ランドパターン領域内の第１導電層及び絶縁層の一部を除去することにより除去部を形成し、この除去部の一部と除去部の他の一部との間に第１導電層及び絶縁層の一部が残された平坦な残存部を有する構造としたので、部品実装用のランドパターンの全面に穴をあけるバイアホール構造とは異なり、部品実装に用いられる実装面の平坦性を確保することができる。これにより、部品実装の信頼性及び実装密度を高めることができる。

前記除去部は、例えば開口幅が５μｍ〜４０μｍとなるように形成されていると、層間導通手段が、除去部の内部に充填されて上面が平坦になる。これにより、実装面の平坦性を更に高めることができる。

また、前記層間導通手段は、例えばめっき層である。これにより、容易に層間導通手段を形成することができると共に、その膜厚は１０〜２０μｍ程度であるため、２０〜４０μｍ程度の幅を有する除去部に容易に充填することができる。これにより、従来と同じめっき厚で実装面の平坦性を確保することができる。

本発明の一態様に係るプリント配線基板の製造方法は、絶縁層、当該絶縁層の一方の面に形成された第１導電層及び当該絶縁層の他方の面に形成された第２導電層を備えたプリント配線基板の製造方法において、前記第１導電層にランドパターンを形成する第１工程と、前記ランドパターン領域内の前記第１導電層及び前記絶縁層の一部を線状に除去することにより除去部を形成し且つ前記除去部の一部と当該除去部の他の一部との間に残存する残存部を形成する第２工程と、前記除去部の内壁面に導電性物質を付着形成させる第３工程と、前記除去部の底面に露出した前記第２導電層、前記除去部の内壁面及び前記第１導電層に亘って層間導通手段を形成する第４工程とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様に係るプリント配線基板の製造方法によれば、第２工程にて部品実装用のランドパターン領域内の第１導電層及び絶縁層の一部を除去した除去部を形成し、この除去部の一部と除去部の他の一部との間に第１導電層及び絶縁層の一部が残された残存部を形成するようにしているので、部品実装に用いられる実装面の平坦性を確保したプリント配線基板を製造することができる。これにより、部品実装の信頼性及び実装密度を高めたプリント配線基板を容易に製造することができる。

本発明によれば、層間接続用のバイアホールの構造を部品実装用のランドパターンに適用してもバイアホールの実装面の平坦性を確保して部品実装の信頼性及び実装密度を高めることができる。

本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の部品実装用のランドパターンの構造を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ’断面図である。 同プリント配線基板のランドパターンにおける溝（除去部）の形成工程を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の製造方法による製造処理手順を示すフローチャートである。 同製造方法による製造工程を示す工程図である。 本発明の他の実施形態に係るプリント配線基板の部品実装用のランドパターンの構造を示す平面図である。 従来のプリント配線基板における層間接続技術を説明するための図である。

以下に、添付の図面を参照して、この発明に係るプリント配線基板及びその製造方法の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の部品実装用のランドパターンの構造を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図３は、同プリント配線基板のランドパターンにおける溝（除去部）の形成工程を説明するための図である。図１及び図２に示すように、プリント配線基板は、絶縁基材１の両面に銅箔からなる第１及び第２導電層２ａ，２ｂが形成された銅張積層板からなり、この銅張積層板の絶縁基材１の一方の面側の第１導電層２ａに部品実装用のランドパターン１０が形成された構造からなる。

絶縁基材１は、例えばポリイミド系の絶縁樹脂フィルムからなり、その他、エポキシ系やポリエチレン系の絶縁樹脂材料からなるものでも良い。第１及び第２導電層２ａ，２ｂは、例えば厚さ１８μｍ程度の圧延銅箔や電解銅箔、めっき銅箔などからなる。ランドパターン１０は、部品実装領域に例えば円形に形成され、一部が配線となるライン１１に接続された構造からなる。

このランドパターン１０には、その内側に外形円と同心の開口領域５０が形成されている。この開口領域５０は、環状の溝２０とその内側の残存部４を含む。環状の溝２０は、第１導電層２ａ及び絶縁基材１を環状に除去することにより形成されている。

本例では、開口領域５０の溝２０の開口幅Ｗ１は例えば２０μｍとなるように形成され、開口領域５０の直径Ｗ２は例えば１００μｍ、残存部４の直径Ｗ３は例えば６０μｍとなるようにそれぞれ形成されている。なお、この溝２０の開口幅Ｗ１は、好ましくは５μｍ〜４０μｍとなるように形成されれば良い。

開口領域５０の溝２０は、図３に示すように、図示しないレーザ装置のレーザ照射部１９から照射されるＹＡＧレーザなどのレーザ光Ｌにより形成される。ＹＡＧレーザ光のスポット径（５〜１０μｍ）よりも広い幅（２０μｍ）の溝２０を形成する場合には、具体的には、このレーザ光Ｌを、トレパニングという手法でランドパターン１０上にてレーザ光Ｌの軌跡ＬＴが円を描きながら移動するように複数回にわたって周回照射することで溝２０が形成される。

このように形成された溝２０においては、第１導電層２ａ及び絶縁基材１が除去されて、溝２０の底部にて第２導電層２ｂが露出した状態となる。そして、この開口領域５０における溝２０の内壁面（底面を含む）、及び第１導電層２ａの表面にはめっき層３が形成される。このめっき層３により、第１導電層２ａと第２導電層２ｂとが電気的に接続される。

めっき層３は、その厚みＴ１が例えば１０μｍ程度となるように形成されている。なお、本例では溝２０の開口幅Ｗ１が２０μｍであるため、溝２０はめっき層３により完全に平坦に塞がれた状態となっている。従って、ランドパターン１０が部品実装部としての機能を有すると共にバイアホール構造の層間接続部としての機能も有するように構成されている。

このように、本実施形態に係るプリント配線基板によれば、部品実装用のランドパターン１０において、開口領域５０内に残存部４が形成され、且つ溝２０内にて第１導電層２ａ及び第２導電層２ｂが導通される。これと共に、残存部４上のめっき層３が電極としても作用する。

これにより、全面が開口した状態の従来のバイアホール構造と比べて、実装部品が実装される実装面の平坦性を十分に確保することができる。また、第１及び第２導電層２ａ，２ｂの接続信頼性に関しては、上記条件の開口領域５０における溝２０の底部での第２導電層２ｂとめっき層３との接触面積が、例えば（１００／２）^２×π−（６０／２）^２×πとなるので、直径８０μｍで円形に形成したバイアホールにおける上記接触面積と面積的には同等となり、高い電気的接続信頼性を実現することができる。

そして、従来のバイアホールと異なり溝２０の開口側においても十分に平坦性を確保したまま実装部品の実装を行うことができるので、部品実装の信頼性及び実装密度を高めることが可能となる。また、開口領域５０を形成する工程は従来と同様のものとすることができるので、コストアップとならずに部品実装の信頼性等を高めることができる。

図４は、本発明の一実施形態に係るプリント配線基板の製造方法による製造処理手順を示すフローチャートである。また、図５は、この製造方法による製造工程を示す工程図である。まず、銅張積層板を準備して絶縁基材１の一方の面側の第１導電層２ａ上にスクリーン印刷等によりエッチングレジストパターンを形成する（ステップＳ１００）。

次に、図５（ａ）に示すように、エッチングを行って第１導電層２ａの一部を溝２０の開口部となるように除去して開口部５を形成し（ステップＳ１０２）、図５（ｂ）に示すように、その開口部５を介してレーザ光Ｌを照射することにより絶縁基材１を除去する（ステップＳ１０４）。これにより、第２導電層２ｂが露出すると共に残存部４（図示せず）が形成される。

このとき、レーザ光Ｌの特性上、開口部５の開口幅が２０μｍとすると、底部の露出幅は、その８０〜９０％の１６〜１８μｍとなるので、開口側から底部側にかけて狭くなるテーパ状に絶縁基材１が除去されることとなる。そして、図５（ｃ）に示すように、開口部５内で露出した絶縁基材１の表面（すなわち、溝２０となる部分の内壁面）に、例えばダイレクトプレーティング処理を行ってパラジウム（Ｐｄ）やカーボン（Ｃ）などの導電性物質６を付着形成する（ステップＳ１０８）。この導電性物質６は、上記絶縁基材１の表面に微細な凹凸を有するように形成される。

なお、図示は省略するが、ダイレクトプレーティング処理の後には、第１導電層２ａ及び第２導電層２ｂに付着した導電性物質６を除去するために酸などで洗浄が行われる。これにより、導電性物質６との密着力が強い絶縁基材１の表面にのみ導電性物質６が付着形成されることとなる。

最後に、図５（ｄ）に示すように、例えばパネルめっき法により、開口部５及び残存部４を含む銅張積層板の第１導電層２ａ側の全面に電解銅めっきを施して、第１導電層２ａの表面上及び第２導電層２ｂの露出面上にめっき層３を形成すると共に、溝２０の内壁面に層間導通手段である導電体（めっき層３の一部）を形成し（ステップＳ１１０）、第１及び第２導電層２ａ，２ｂを電気的に接続して、本フローチャートによる一連の処理を終了する。

ここで、図５（ｄ）においては、溝２０がめっき層３により完全に塞がれた状態とはなっていないが、開口領域５０においては残存部４が形成されているため、実装部品を傾かない平坦に実装することについては何ら問題のない構造とすることができる。勿論、めっき層３の厚みが溝２０の幅の１／２よりも厚ければ、溝２０内にめっき層３が完全に充填されることになり、この場合には、更に平坦性が向上する。このように、本実施形態に係るプリント配線基板の製造方法によれば、ランドパターン１０の全面に穴をあけることなく、また、半田ペーストや他の導電性ペーストで別途穴を充填することなく、部品実装に用いられる実装面の平坦性を確保することができ、部品実装の信頼性及び実装密度を高めることができる。

なお、上述した実施形態においては、残存部４に第１導電層２ａが残った構成としたが、ステップＳ１０２で、残存部４も含めた開口領域５０内の全ての第１導電層２ａをエッチング等で除去し、その開口の周縁部の絶縁基材１のみをレーザ光で除去するようにしても、絶縁基材１による残存部４が形成されているので、平坦性は確保することができる。また、上記ステップＳ１０２にて第１導電層２ａをエッチングにより除去して開口部５を形成し、ステップＳ１０４にてレーザ加工により絶縁基材１を除去して溝２０を形成することとしたが、ダイレクトレーザ加工により開口部５形成と絶縁基材１除去とを同時に行うようにしても良い。この場合には、第１導電層２ａに対するレーザ光の照射パワーよりも絶縁基材１に対する照射パワーを低減させるような段階的なパワー制御を行えば良い。

図６は、本発明の他の実施形態に係るプリント配線基板の部品実装用のランドパターンの構造を示す平面図である。なお、以降において、既に説明した部分と重複する箇所には同一の符号を附して説明を割愛する。上述した実施形態では、ランドパターン１０の所定領域内において開口領域５０を円形の溝２０と円柱状の残存部４とで構成したが、開口領域は次のような構成であっても良い。なお、以下において、開口領域は、ランドパターン１０上における溝２０の最外側を囲んだ領域であるとし、めっき層３は不図示とする。

すなわち、開口領域は、図６（ａ）に示すように、螺旋状に形成された溝２０とこの溝２０に挟まれた状態の残存部とを有するように形成されたり、図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように、蛇腹状に形成された溝２０とこの溝２０に挟まれた状態の残存部とを有するように形成されたりしても良い。

また、開口領域は、図６（ｄ）に示すように、スリット状に複数形成された溝２０とこれら溝２０に挟まれた状態の残存部とを有するように形成されたり、図６（ｅ）に示すように、波状に複数形成された溝２０とこれら溝２０に挟まれた状態の残存部とを有するように形成されたりしても良い。これら種々の形状の溝２０及び残存部で開口領域を構成するようにしても、上述した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

１ 絶縁基材
２ａ 第１導電層
２ｂ 第２導電層
３ めっき層
４ 残存部
５ 開口部
６ 導電性物質
１０ ランドパターン
１１ ライン
２０ 溝（除去部）
５０ 開口領域

Claims (4)

1. 絶縁層、当該絶縁層の一方の面に形成された第１導電層及び当該絶縁層の他方の面に形成された第２導電層を備えたプリント配線基板において、
   前記第１導電層に形成されたランドパターンと、
   前記ランドパターン領域内の前記第１導電層及び前記絶縁層の一部を線状に除去することにより形成された除去部と、
   前記除去部の一部と当該除去部の他の一部との間に残存する残存部と、
   前記除去部の内部に形成され前記第１導電層と前記第２導電層とを導通させる層間導通手段とを備えた
   ことを特徴とするプリント配線基板。
2. 前記除去部は、開口幅が５μｍ〜４０μｍとなるように形成され、前記層間導通手段は、前記除去部の内部に充填されている
   ことを特徴とする請求項１記載のプリント配線基板。
3. 前記層間導通手段は、めっき層である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のプリント配線基板。
4. 絶縁層、当該絶縁層の一方の面に形成された第１導電層及び当該絶縁層の他方の面に形成された第２導電層を備えたプリント配線基板の製造方法において、
   前記第１導電層にランドパターンを形成する第１工程と、
   前記ランドパターン領域内の前記第１導電層及び前記絶縁層の一部を線状に除去することにより除去部を形成し且つ前記除去部の一部と当該除去部の他の一部との間に残存する残存部を形成する第２工程と、
   前記除去部の内壁面に導電性物質を付着形成させる第３工程と、
   前記除去部の底面に露出した前記第２導電層、前記除去部の内壁面及び前記第１導電層に亘って層間導通手段を形成する第４工程とを備えた
   ことを特徴とするプリント配線基板の製造方法。

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