JP2014067974A

JP2014067974A - 多層配線基板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2014067974A
Application number: JP2012214154A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Iizuka; 陽一飯塚; Kiyoo Hattori; 清男服部; Mitsuyasu Ishihara; 光泰石原
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2014-04-17

Abstract

【課題】４層コア基板を出発材料とした製造が容易で信頼性に優れた安価な任意位置層間接続構造の多層配線基板を提供することを目的とする。
【解決手段】絶縁層を介して４層の導体層ｂ、ｃ、ｄ、ｅをこの順番に配置した４層コア基板と、この４層コア基板上に絶縁層を介して配置される導体層とを有する多層配線基板において、前記４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアと、このスキップビアに接続され導体層ｂに形成されるダミーランドと、を有する多層配線基板及びその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、４層コア基板を出発材料とした製造が容易で信頼性に優れた安価な任意位置層間接続構造の多層配線基板に関する。

携帯部品をはじめとする多層配線基板では、電子部品の高機能化に伴い、ますます高密度化や低背化が進んでおり、それに伴って導体層と導体層を接続するビアをどの層にでもどの位置にでも、自由に設けることができる任意位置層間接続構造で、かつ総板厚の薄い配線基板が求められる。

この構造の配線基板を製造するには、全層同じ位置にビアが１列に並ぶフルスタック構造の実現と、コア層もビルドアップ材を使用することが必要であり、そのため製品となる多層配線基板自体を構成するコア材を用いず、ダミーのコア材（製造プロセスでのみ使用され、製品となる多層配線基板自体は構成しない支持基板をいう。以下、「ダミーコア」ということがある。）の上に、１層ずつ多層化するコアレス工法でかつビルドアップ工法が従来から用いられてきた（特許文献１）。なお、このような、製品となる多層配線基板自体を構成するコア材を有しない多層配線基板を、以下、「コアレスビルドアップ配線基板」といい、その工法を、以下、「コアレスビルドアップ工法」ということがある。

特開２００９−２５２８２７号公報

特許文献１のようなコアレスビルドアップ工法は、導体層間を接続するビアを、どの導体層間のどの位置にでも、自由に設けることができる任意位置層間接続構造で、かつ総板厚の薄い配線基板を製造するのに適していることから、従来より用いられているが、１層ずつ多層化、ビア形成、回路形成を行うため、工程がとても長く、リードタイムがかかり製造コストも高価となっている。

電子部品は高機能化し部品数が増える一方、携帯電話などの最終製品は低価格が求められるため、部品数が増えた分、１部品あたりのコストダウン要求は大きく、高密度かつ安価な配線基板が求められるため、高価なコアレスビルドアップ配線基板では市場のコスト要求に合わなくなってきているのが現状である。

一方で、４層シールド板を出発材料とする多層配線基板は、比較的安いコストで製造することができるが、任意位置にビアを形成するのが難しいという問題がある。

本発明は、４層コア基板を出発材料とした製造が容易で信頼性に優れた安価な任意位置層間接続構造の配線基板及びその製造方法を提供する。

本発明は、以下に関する。
１．絶縁層を介して４層の導体層ｂ、ｃ、ｄ、ｅをこの順番に配置した４層コア基板と、この４層コア基板上に絶縁層を介して配置される導体層とを有する多層配線基板において、前記４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアと、このスキップビアに接続され導体層ｂに形成されるダミーランドと、を有する多層配線基板。
２．項１において、４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアの導体層ｂ−ｃ間に形成されたダミービアを有する多層配線基板。
３．項１又は２の多層配線基板の製造方法であって、絶縁層を介して４層の導体層ｂ、ｃ、ｄ、ｅをこの順番に配置し、前記導体層ｂにダミーランドを有する４層コア基板を形成する工程（Ａ）と、前記導体層ｂに形成したダミーランドに接続するように、前記４層コア基板のｂ−ｄ層間にスキップビアを形成する工程（Ｂ）と、前記４層コア基板上に絶縁層を介して配置される導体層を形成する工程（Ｃ）と、を有する多層配線基板の製造方法。

本発明によれば、４層コア基板を出発材料とした製造が容易で信頼性に優れた安価な任意位置層間接続構造の配線基板及びその製造方法を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る多層配線基板の断面図である。本発明の実施の形態に係る多層配線基板の製造工程毎の断面図である。本発明の実施の形態に係る多層配線基板の製造工程毎の断面図である。従来（比較例）のコアレスビルドアップ配線基板の断面図である。

本発明の実施の形態に係る多層配線基板について、以下、図１を用いて説明する。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る多層配線基板は、絶縁層５を介して４層の導体層６ｂ、ｃ、ｄ、ｅをこの順番に配置した４層コア基板４と、この４層コア基板４上に絶縁層５を介して配置される導体層６とを有する多層配線基板において、前記４層コア基板４の導体層６ｂ−ｄ間に形成されたスキップビア３と、このスキップビア３に接続され導体層６ｂに形成されるダミーランド１０と、を有する。なお、図１の右側に付した記号ａ〜ｆは、導体層６を区別するためのものである（以下の図面でも、同様。）。

４層コア基板とは、４層構造で内層に導体層のある銅張積層板のことを言い、どの導体層にも層間接続ビア（以下、単に「ビア」ということがある。）がないものをいう。表面銅箔は、後工程にて層間接続ビアを形成するための、エッチングによるコンフォーマルマスク径ばらつきを抑えるため、あまり厚い銅箔は望ましくなく、厚み３μｍ〜１２μｍ程度が望ましい。また、銅ダイレクトレーザ法で銅箔表面から穴を開ける場合は、銅箔厚は３μｍ〜７μｍ程度がよい。また、直接表面傷防止などを考えてキャリア付き銅箔が望ましい。４層コア基板の１層の絶縁層厚みは、層間接続ビアのアスペクト比を考えて６０μｍ以下が望ましいが、層間接続ビアとのアスペクト比を考慮し、なるべく薄い方が良い。絶縁材の回路埋め込み性を考慮すると、約３５μｍ程度が最良である。

スキップビアとは、導体層３層以上の層にまたがって形成される電気的に接続するビアのことをいう。穴あけ加工方法は、ＣＯ_２レーザやＹＡＧ（ＹｔｔｒｉｕｍＡｌｕｍｉｎｕｍＧａｒｎｅｔの略。）レーザ穴あけ機を使用して加工が主流であり、コンフォーマルマスク法や銅ダイレクトレーザ加工があるが、これに限るものではない。ビア径は、めっき付き性や接続信頼性を考慮するとビア径は大きい方が有利であるが、ビアとランドの位置ずれも考慮すると、直径６０μｍ〜１５０μｍ程度が望ましい。

また、スキップビアの上にスタック構造としてビアを設けるために、スキップビアのビア内は導電物で充填してビア表面はフラットにする必要がある。導電物とはフィルドビアめっきのような銅めっきを充填するめっきを施しても良いし、導電ペーストを埋めても良いし、あるいは電気銅めっきをしてから穴埋め印刷で非導電インクを埋めても良い。但し、接続信頼性や配線の高密度化を考慮すると、そのまま銅でビアを埋めるフィルドめっきをするのが最良である。

ダミーランドとは、同一の導体層内においては、他の配線パターンとは接続しておらず、電気的に独立なランドのことをいう。ダミーランド１０は、他の導体層とは、ビアによって接続してもよい。本実施の形態では、４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアの導体層ｂ−ｃ間に形成されたダミービアを有する。つまり、図１に示すように、導体層６ｂにダミーランド１０が形成されると、ダミーランド１０は、同じ導体層６ｂの他の配線パターンには接続しておらず、電気的に独立であるが、スキップビア３によって、導体層６ｃ及びｄとは接続している。これにより、導体層６ｂ−ｄに亘ってスキップビア３を形成しても、実質的には、導体層６ｃとｄのみが接続されるので、導体層６ｂ、ｃ、ｄ、ｅを有する４層コア基板４を出発材料としても、最も内層のコア材１５にビアを形成することが可能になる。したがって、任意位置に層間接続が形成できる。

また、スキップビアで接続する導体層数は３層以上で多いほど、製造コストは低減できるが、ビア深さが大きくなるとめっき付きや接続信頼性が悪くなるため、通常３層程度が望ましい。設ける層は６層板の表面の導体層ａから導体層ｃでも良いし、あるいは内層の導体層ｂから導体層ｄ、もしくは導体層ｃから導体層ｅなど、自由に設計して良い。また、例えば導体層ｂから導体層ｄにスキップビアを設ける際に接続する場合は、導体層ｃにランドを設ければ導体層ｂと導体層ｃと導体層ｄと３層分を全て電気的に接続することができる。その場合は中間層にあたる導体層ｃにはスキップビアを穴あけする前に、あらかじめ穴あけ位置にエッチングにより開口を設けておく必要がある。中間層である導体層ｃにランドを設ける場合のエッチングの開口径は、導体層ｂと導体層ｃの位置ずれを考慮し、スキップビア径と同じ、もしくはそれより小さい方が良い。

４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアの直上に、スタックビアが配置されてもよい。スタックビアとは、ビア内が導電物で充填されフラットであるビアの上あるいはビア底銅の上にさらにビアが同じ座標位置に設けられた構造をいう。但し、同じ座標位置に設計しても、製造上コンフォーマルマスクの位置ずれやレーザビア加工の位置ずれなどで、全く同じ座標にビアを形成するのは困難であり、通常ビア径の大きさ以下のずれであれば、スタックビアとして機能すると考えてよい。例えば５０μｍのビア径であれば、直上スタック構造であるビア同士の位置ずれは５０μｍ以下が望ましいといえる。またスタックビア内の充填物はスキップビア同様に銅がのぞましく、フィルドビアめっきを行うのが最良であり、ビア凹みあるいは凸量は１０μｍ以下がのぞましい。

４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアを挟んで、全ての導体層を通じて、ビアが直上に配置されたフルスタック構造を有してもよい。全層を通じたフルスタック構造とは、６層板であれば、前述したスタック構造が６層全て同じ座標位置にビアが設けられた構造であり、そのうちの一部分がスキップビアとなっているものをいう。スキップビアはフルスタック構造には１つだけあっても良いし、複数あっても良い。また電気的に接続したい層にはランドを設けてそのランドに配線つなげればよいし、接続したくない層は、ランドのみ設けてそのランドに配線をつながなければ良い。

本実施の形態の多層配線基板の製造方法について、以下、図２及び３を用いて説明する。

図２及び図３に示すように、本実施の形態１の多層配線基板の製造方法は、絶縁層５を介して４層の導体層６ｂ、ｃ、ｄ、ｅをこの順番に配置し、前記導体層６ｂにダミーランド１０を有する４層コア基板４を形成する工程（Ａ）と、前記導体層６ｂに形成したダミーランド１０に接続するように、前記４層コア基板４の導体層６ｂ−ｄ層間にスキップビア３を形成する工程（Ｂ）と、前記４層コア基板４上に絶縁層５を介して配置される導体層６を形成する工程（Ｃ）と、を有する。

本発明のような、４層コア基板を出発材料としスキップビアとダミービアを有する配線基板及びその製造方法は、全層ビルドアップ基板に比べ、１回分の層間接続ビア形成とめっき工程を省くことで、製造リードタイムを短縮し、製造コストを低減することが可能となる。また、配線基板の低背化を求められるものは、ビア形成やめっき工程での薄板のハンドリングの難しさや基板詰まりの発生などにより、３０μｍ以下の厚みの２層コア基板を出発材料としたビルドアップ基板の製造は困難であり、製造リードタイム、コスト共に大きくなる片側にビルドアップしていく全層ビルドアップ基板のコアレス工法を用いることが多い。しかし、本発明の配線基板及びその製造方法であれば、４層コア基板が出発材料であるので、２層板状態でのビア形成、めっき作業を行う必要はなく、３０μｍ以下の厚みの２層板（銅張積層板）を回路形成のみすることで、４層コア基板を作製することが容易にできる。

前述の様に、４層コア基板を出発材料としたスキップビアとダミービアを有し、フィルドビアでスタック構造の配線基板は、６層板で総板厚０．３ｍｍ以下の様な薄板で、設計自由度が高く、より安価な配線基板及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。

図２＜Ａ−１＞に示すような、板厚０．０３ｍｍ、ワークサイズ５１０ｍｍ×４１０ｍｍ、銅箔厚１２μｍの銅張り積層板１３（日立化成工業株式会社製ＭＣＬ−Ｅ−６７９ＦＧ）を用意し、ドライフィルムＳＬ−１３２９（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して、基板上全面にラミネートを行い、配線パターン形成用のレジストを形成する。そのレジスト上に直描機（オルボテック社製パラゴン８８００）により回路を焼付け、現像・塩化鉄によるエッチング・アルカリ性剥離液を用いてレジストの剥離の各処理をおこなうフォト法にて、配線パターン形成を行い、内層材を形成した。スキップビア３の中間層となる部分（導体層６ｃ）には、パターンニングと同時に開口径６０μｍのエッチング開口７を形成した。

次に、内層材の銅表面に凹凸をつけるため、ＣＺ処理（メックエッチボンドＣＺ−８１００、メック株式会社製商品名、「メックエッチボンド」は登録商標。）を行い、表面粗さが３〜５μｍの凹凸を設けた。その処理後の内層材に、厚み２５μｍのプリプレグ（日立化成工業株式会社製ＧＥＡ−６７９ＦＧ）とその上層に配線用の厚み５μｍの銅箔（三井金属鉱業株式会社製ＭＴ１８Ｓ５ＤＨ）とを積層一体化して図２＜Ａ−２＞に示すような、４層コア基板４を作製した。

作製した４層コア基板表裏面のスキップビアあるいは通常ビアを設ける箇所に、表面銅箔をエッチングにより除去することで開口し、レーザ穴あけ用のコンフォーマルマスクを形成した。開口径はスキップビアは直径９０μｍで通常ビアは直径５０μｍとした。その銅箔を除去し、樹脂が露出しているコンフォーマルマスクの部分へ、炭酸ガスレーザ（日立ビアメカニクス株式会社製レーザ加工条件１０００Ｈｚ、パルス幅１５μｍ、サイクル数７回あるいは３回）を照射し、樹脂を熱分解して除去することにより、直径９０μｍのスキップビア及び直径５０μｍの通常ビアを同時に加工した。デスミア処理は、膨潤部にスウェリングディップセキュリガントＰ（アドテックジャパン株式会社製商品名、「セキュリガント」は登録商標。）約５００ｍｌ／ｌと苛性ソーダ（信越化学工業株式会社製）ｐＨ９．５〜１１．８を使用、エッチング部にＮａＭｎＯ_４約６０ｇ／ｌを使用、還元部にリダクションセキュリガントＰ（アドテックジャパン株式会社製商品名）約７０ｍｌ／ｌと９８％Ｈ_２ＳＯ_４（古河機械金属株式会社製）約５０ｍｌ／ｌを使用したアトテック社製デスミア水平ラインをライン速度１．０ｍ／ｍｉｎ．で、２ｐａｓｓ処理（ラインを２回通す処理）を行った。

次に、銅箔上及びブラインドビア用の穴内部に、パラジウムコロイド触媒であるＨＳ２０１Ｂ（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して触媒核を付与後、ＣＵＳＴ２０００（日立化成工業株式会社製、商品名、「ＣＵＳＴ」は登録商標。）を使用して厚さ０．５μｍの下地無電解めっき層を穴内及び表面銅箔上に形成した。

次に、電解フィルドめっき（メルテックス株式会社製）により、厚み約３０μｍのめっきを下地無電解めっき層上に行った。その後、化学エッチング液（メック株式会社製ＨＥ−７０００Ｙ）により、銅部分の厚さが２０μｍのハーフエッチングを行い、銅厚を薄くし、図２＜Ｂ−１＞に示すような、スキップビア３を有する４層コア基板４を作製した。

次に、フィルドビアめっき表面フラットな４層コア基板にドライフィルムＳＬ−１３２９（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して、基板上全面にラミネートを行い、配線パターン形成用のレジストを形成する。そのレジスト上に直描機（オルボテック社製パラゴン８８００）により回路を焼付け、現像・塩化鉄によるエッチング・アルカリ性剥離液を用いてレジストの剥離の各処理をおこなうフォト法にて、配線パターン形成を行い、図２＜Ｂ−２＞に示すような、４層コア基板４を形成した。２層の内層材と同様スキップビア３の中間層（導体層６ｅ）となる部分には、パターンニングと同時に開口径６０μｍの窓穴７を形成した。また、スキップビア３の中間層となる導体層６の一部は、ダミーランド１０とした。

２層の内層材と同様に４層内層材も銅表面に凹凸をつけるため、ＣＺ処理（メックエッチボンドＣＺ−８１００、メック株式会社製商品名）を行い、表面粗さが３〜５μｍの凹凸を設けた。その処理後の内層材に、厚み２５μｍのプリプレグ（日立化成工業株式会社製ＧＥＡ−６７９ＦＧ）とその上層に配線用の厚み５μｍの銅箔（三井金属鉱業株式会社製ＭＴ１８Ｓ５ＤＨ）とを積層一体化して図３＜Ｃ−１＞に示すような、６層基板１２を作製した。

作製した６層基板表裏面のスキップビアあるいは通常ビアを設ける箇所に、表面銅箔をエッチングにより除去することで開口し、レーザ穴あけ用のコンフォーマルマスクを形成した。開口径はスキップビアは直径９０μｍで通常ビアは直径５０μｍとした。その銅箔を除去し、樹脂が露出しているコンフォーマルマスクの部分へ、炭酸ガスレーザ（日立ビアメカニクス株式会社製レーザ加工条件１０００Ｈｚ、パルス幅１５μｍ、サイクル数７回あるいは３回）を照射し、樹脂を熱分解して除去することにより、直径９０μｍのスキップビア及び直径５０μｍの通常ビアを同時に加工した。デスミア処理は、膨潤部にスウェリングディップセキュリガントＰ（アドテックジャパン株式会社製）約５００ｍｌ／ｌと苛性ソーダ（信越化学工業株式会社製）ｐＨ９．５〜１１．８を使用、エッチング部にＮａＭｎＯ_４約６０ｇ／ｌを使用、還元部にリダクションセキュリガントＰ（アトテックジャパン株式会社製）約７０ｍｌ／ｌと９８％Ｈ２ＳＯ４（古河機械金属株式会社製）約５０ｍｌ／ｌを使用したアトテック社製デスミア水平ラインをライン速度１．０ｍ／ｍｉｎ．で、２ｐａｓｓ処理を行った。

次に、銅箔上及びブラインドビア用の穴内部に、パラジウムコロイド触媒であるＨＳ２０１Ｂ（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して触媒核を付与後、ＣＵＳＴ２０００（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して厚さ０．５μｍの下地無電解めっき層を穴内及び表面銅箔上に形成した。

次に、電解フィルドめっき（メルテックス株式会社製）により、厚み約３０μｍのめっきを下地無電解めっき層上に行った。その後、化学エッチング液（メック株式会社製ＨＥ−７０００Ｙ）により、銅部分の厚さが２０μｍのハーフエッチングを行い、銅厚を薄くし、図３＜Ｃ−２＞に示すような、スキップビア３とダミービア１１を有する６層基板１２を作製した。

次に、フィルドビアめっき表面フラットな６層基板に、ドライフィルムＳＬ−１３２９（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して、基板上全面にラミネートを行い、配線パターン形成用のレジストを形成する。そのレジスト上に直描機（オルボテック社製パラゴン８８００）により回路を焼付け、現像・塩化鉄によるエッチング・アルカリ性剥離液を用いてレジストの剥離の各処理をおこなうフォト法にて、配線パターン形成を行い、図３＜Ｃ−３＞に示すような、スキップビア３とダミービア１１を有する６層スタック構造基板を作製した。

作製した６層スタック基板にＣＺ処理（メックエッチボンドＣＺ−８１００）により、表面粗さが１μｍ〜２μｍの凹凸を設けた。ロールコーターによりソルダレジスト（太陽インキＰＳＲ３０００−ＡＵＳ３０８ＲＣ、太陽インキ製造株式会社）を塗布し、８０℃３０分仮乾燥を行ったのち、自動露光機を使用して露光量５５０ｍＪ／ｃｍ^２で焼付けを行い、現像機により、厚さ約５０μｍのソルダレジスト形成を行った。次に、露出したランド表面に、５μｍ程度のニッケルめっき後、０．１μｍ程度の金めっき処理を行い、外形加工で各製品基板に切り分けた。

下記表１に、本発明の実施例と従来のコアレスビルドアップ工法との各項目の比較を示す。本発明によって、薄板対応可能な安価な任意位置層間接続構造の配線基板を提供することができた。

（符号の説明）

１…ビルドアップ層
２…スタックビア
３…スキップビア
４…４層コア又は４層コア基板
５…絶縁層
６…導体層
７…エッチング開口又は窓穴
８…銅箔
９…ノーマルビア又はビア
１０…ダミーランド
１１…ダミービア
１２…多層配線基板又は６層基板
１３…銅張り積層板
１５…コア材又は内層材

Claims

絶縁層を介して４層の導体層ｂ、ｃ、ｄ、ｅをこの順番に配置した４層コア基板と、この４層コア基板上に絶縁層を介して配置される導体層とを有する多層配線基板において、
前記４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアと、このスキップビアに接続され導体層ｂに形成されるダミーランドと、を有する多層配線基板。
請求項１において、４層コア基板の導体層ｂ−ｄ間に形成されたスキップビアの導体層ｂ−ｃ間に形成されたダミービアを有する多層配線基板。
請求項１又は２の多層配線基板の製造方法であって、
絶縁層を介して４層の導体層ｂ、ｃ、ｄ、ｅをこの順番に配置し、前記導体層ｂにダミーランドを有する４層コア基板を形成する工程（Ａ）と、
前記導体層ｂに形成したダミーランドに接続するように、前記４層コア基板のｂ−ｄ層間にスキップビアを形成する工程（Ｂ）と、
前記４層コア基板上に絶縁層を介して配置される導体層を形成する工程（Ｃ）と、
を有する多層配線基板の製造方法。