JP2013211502A - フィルドメッキを有する配線基板とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】貫通穴の中間部に導電性境界面BS1を形成した穴を、フィルドメッキ5により充填導通穴とする配線基板で、前記境界面が、樹脂による充填、前記樹脂のレーザー加工による除去、及びメッキによる導通によって形成される。
【選択図】図1
Description
このため基板強度が要な製品、インピーダンス等の電気特性の要求がある製品、及び層間絶縁が必要な製品等で、厚い基材にはメッキの充填能力不足でフィルドメッキ構造が適用出来ないことがある。
しかし、この方法では中間の底面と表層及び表層同士の合わせ精度を考慮した設計が必要となり、高密度化する部品設計の制約となってしまう。また3層基板の構造となることで、製品に反りが発生することが問題となる。
工程1:両面に銅箔が接着された絶縁基材に穴開け加工により貫通穴を形成する工程。
工程2:工程1で作製した貫通穴を設けた絶縁基材の両面にメッキを施し、前記貫通穴から貫通導通穴を形成し、形成した前記貫通導通穴に樹脂を充填して非貫通導通穴を形成する工程。
工程3:工程2で形成された非貫通導通穴の充填された樹脂を加工して、絶縁基板の一面側に凹型陥没部を形成し、前記凹型陥没部の壁面にメッキをする工程。
工程4:前記凹型陥没部と反対面側の充填された樹脂上のメッキを除去し、前記樹脂を露出させた後、前記樹脂を除去して導電性境界部を形成する工程。
工程5:フィルドメッキを行い、充填導通穴を形成する工程。
本発明の配線基板及びその製造方法は、基板に設けた導通用の貫通穴に、良好な熱伝導性を付与するためにフィルドメッキを用いて、その穴内に熱伝導性の高い物質を充填する際、フィルドメッキ前に、その貫通穴内に穴を非貫通とする境界面を有することにより、フィルドメッキの薬液、装置等の変更なしでフィルドメッキにより充填することが出来る充填深さを深く、貫通穴の両側からフィルドメッキを行うため、充填導通穴の深さは、最大でフィルドメッキの限界値の2倍とすることができるものである。また本発明は、メッキ薬液の種類、装置の制約を受けないため、多くの既知のフィルドメッキ工法で応用可能である。
図1において、1は充填導通穴、2は絶縁基材、3a、3bは外層導体(一般に銅箔が用いられる)、4は両面に外層導体を積層した絶縁基板(コア材)、5はフィルドメッキ層(高熱伝導性金属層)、10は配線基板、BSは境界部、BS1は境界部面である。
しかも、この導電性境界部(BS)は、樹脂による貫通穴の充填、充填した樹脂のレーザー加工による除去、及びメッキによる導通の工程によって形成されていることを特徴とするものである。
なお、この図1に見られる基本構造は、多層板のコア材としても利用可能であるため、基本構造の製造方法のみを説明することとする。またサブトラクティブ工法による本発明の製造方法を説明するが、アディティブ工法での製造も可能である。
図2(a)〜(i)は、充填導通穴の形成工程に関するフロー図で、図2(j)は、フィルドメッキにより、境界部の両側の穴に熱伝導性の高い金属を充填した充填導通穴近傍の余分な箇所を除去した状態の配線基板を示す図である。
図2において、1は充填導通穴、2は絶縁基材、3a、3bは外層導体、4は絶縁基板(コア材)、5はフィルドメッキ層(高熱伝導性金属層)、6はメッキ層(金属層)、7はメッキ層(金属層)、9は配線板、10は配線基板、11は貫通穴、12は貫通導通穴、13は非貫通導通穴、14は凹型陥没部、15は有底非貫通導通穴、20は充填材、BSは境界部、BS1は境界部面である。
・充填導通穴の形成方法
[工程1]
(貫通穴の形成)
工程1として、先ず、両面に銅箔(外部導体)3a、3bが接着された絶縁基材2からなる絶縁基板4(以下コア材4)に、充填導通穴(図1符号1参照)となる箇所に穴開け加工して貫通穴11を形成する(図2(a)、(b)参照)。
(貫通導通穴の形成)
次に、穴開け加工が実施されたコア材4の全面または必要な箇所に金属メッキ層6を設け、貫通導通穴12を形成する。(図2(c)参照)この金属メッキ層6は、無くても本発明の実施は可能であるが、内壁の凹凸削減、充填範囲の拡大のためには、この金属メッキ層6を設けることが望ましい。以下、この金属メッキ層6が設けられている状態での説明とする。
貫通導通穴12を充填材20により完全に充填し、非貫通導通穴13を形成する(図2(d)参照)。
この充填作業は、下記の条件を満たす樹脂を印刷法、ローラー法、カーテンコーター法、ディップ法など、各種工法で行うことが可能である。
充填材は、充填作業時には粘性を持ち、熱、UV、光等により硬化する性質が必要であるが、樹脂の種類に制約は無くエポキシ系、メラニン系、アクリル系等が選択可能で、高耐熱性、高剛性を持つ樹脂がより望ましい。
充填材を充填した後に、熱、UV、光等により、充填樹脂を硬化させる。硬化状態については半硬化状態でも、完全硬化状態でも良い。
(凹型陥没形状の形成)
硬化した充填材20を、絶縁基板4(コア材4)の形成する面、若しくは金属メッキ層6の形成する面と平坦となるように研磨する。
続いて充填材20により充填された非貫通導通穴13の一端に凹型陥没部14を形成する(図2(e)参照)。
この凹型陥没部14の形成には、レーザー加工をすることが好ましい。加工レーザーの種類は炭酸ガスレーザー、UVレーザー等、有機物にエネルギーが吸収される波長であればその種類に制約は無い。
表裏で要求平坦度が異なる場合には、よりへ平坦度が必要な面から加工することが望ましい。
表裏で回路密度が表裏で異なる場合には、より粗な面から加工することが望ましい。
レーザー加工が実施されたコア材4の全面または必要な箇所に金属層7を設けるメッキを実施する(図2(f)参照)。
ここでのメッキは、一般的な被覆メッキでもフィルドメッキでも可能であるが、一般的には生産コストの面から被覆メッキを採用することが望ましい。
メッキ加工が実施されたコア材のレーザー加工実施済みの面は、ほぼ全面をエッチングレジストで被覆する。
またレーザー加工未実施の面は、ほぼ全面を被覆しない状態としてから、エッチングにより金属導体を除去する(図2(g)参照)。
その金属導体の除去量は、非貫通導通穴13に充填した樹脂が確認出来る量を最小とするが、最終の回路密度に合わせてさらに除去量を増やすことは可能である。
この時の加工レーザーの種類は、炭酸ガスレーザー、UVレーザー等、有機物にエネルギーが吸収される波長であればその種類に制約は無い。
レーザー加工終了状態は、穴内にメッキにより形成された境界部の面(BS1)上の残留樹脂状態が、使用するデスミア、プラズマ等の残留樹脂除去方法により除去可能なレベルとする。
工程4を経て形成された中間に境界部(BS)が備える有底非貫通導通穴15を有するコア材4に、フィルドメッキを実施することで、その有底非貫通導通穴15の境界部(BS)両側の穴部を熱伝導性の高い金属で充填した本発明の充填導通穴1を有する配線板9を形成する(図2(i)参照)。なお、5は穴部に充填された高熱伝導性の金属である。
この配線板9の余分な箇所をエッチングなどにより除去して図1に示す本発明の配線基板10を製造する。
以上の工程を経て得られた充填導通穴1の深さは、従来よりも倍化することが可能となり、従ってフィルドメッキが適用できる配線基板の厚みが倍化する。
なお、フィルドメッキによる充填可能な条件は、メッキ薬液、装置及び設計の影響を受けるため、その評価結果は特定のメッキ薬液、装置の結果であり、他の条件ではより厚く、より大面積でのフィルドメッキが可能となる場合もある。また、フィルドメッキによる充填の健全性を明確に評価するために、配線基板ではなく、その前段階の配線板におけるフィルドメッキによる充填の状態を評価したものである。
10μm未満の凹みの場合を「○」、20μm未満の凹みの場合を「△」、20μm以上の凹みの場合を「×」とし、その結果を表1に示した。
厚み0.060mm、0.105mm、0.210mmの両面に銅箔が接着された絶縁基材を用い、各々の貫通穴の径を0.120mmとして、上記工程1〜工程5を経て形成した充填導通穴(図2の符号1参照)を有する図2(i)に示す配線板9を作製して、供試材とした。
厚み0.060mm、0.105mm、0.210mmの両面に銅箔が接着された絶縁基材を用い、各々にレーザーで片側の外層導体まで穴の径を0.120mmでレーザー加工し、フィルドメッキを行い、図3に示す充填導通穴51を有する配線板50を作製して供試材とした。
2 絶縁基材
3a、3b 外層導体
4 絶縁基板(コア材)
5 フィルドメッキ層(高熱伝導性金属層)
6、7 メッキ層(金属層)
9、50 配線板
10 配線基板
11 貫通穴
12 貫通導通穴
13 非貫通導通穴
14 凹型陥没部
15 有底非貫通導通穴
20 充填材
BS 境界部
BS1 境界部面
Claims (4)
- 貫通穴の中間部に導電性境界部を設けて、両端が開口した非貫通穴を形成し、前記非貫通穴をフィルドメッキにより充填して充填導通穴とすることを特徴とする配線基板。
- 前記境界部が、貫通穴の樹脂による充填、前記樹脂のレーザー加工による除去、及びメッキによる導通によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。
- 以下に示す工程1〜5により充填導通穴を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
工程1:両面に銅箔が接着された絶縁基材に穴開け加工により貫通穴を形成する工程。
工程2:工程1で作製した貫通穴を設けた絶縁基材の両面にメッキを施し、前記貫通穴から貫通導通穴を形成し、形成した前記貫通導通穴に樹脂を充填して非貫通導通穴を形成する工程。
工程3:工程2で形成された非貫通導通穴の充填された樹脂を加工して、絶縁基板の一面側に凹型陥没部を形成し、前記凹型陥没部の壁面にメッキをする工程。
工程4:前記凹型陥没部と反対面側の充填された樹脂上のメッキを除去し、前記樹脂を露出させた後、前記樹脂を除去して導電性境界部を形成する工程。
工程5:フィルドメッキを行い、充填導通穴を形成する工程。 - 工程4における前記樹脂の除去が、レーザー加工により行われることを特徴とする請求項3に記載の配線基板の製造方法。
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