JP2014120651A - 積層配線板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】導体層に微細な導体パターンを形成することができ、導体層間の導通が確実で接続信頼性の高い、導電体が充填されたビアホールを有する積層配線板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁樹脂層１１と、絶縁樹脂層１１の一方の面上に形成されたビアランド１２と、絶縁樹脂層１１の一方の面上及びビアランド１２の第１の面上に形成された絶縁樹脂層１３と、ビアランド１２の第１の面上の絶縁樹脂層１３に形成されたビアホールに充填された第１の導電体と、ビアランド１２の第１の面に対向する第２の面上の絶縁樹脂層１１に形成されたビアホールに充填された第２の導電体とを備える。第１の導電体は、ビアランド１２を介して第２の導電体と導通している。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板などに使用される積層配線板及びその製造方法に関する。

従来から、導体層と層間絶縁層とを交互に積層した多層積層配線板においては、微細な回路の実現のため、多層の導体層間の導通構造（以下、導電体が充填されたビアホール）を随所に配置している。この層間の導電体が充填されたビアホールは、ドリル等によるビアホールの形成、及びビアホールへのめっき充填により形成されるのが一般的である。ビアホールは、導体層間を接続するために、層間絶縁層にあける穴をいう。

しかしながら、従来のビアホールの形成方法（層間接続方法）においては次のような問題点があった。プリント配線板の微細化により、ビアホールの穴径はより小さくなっていくが、穴あけ用のドリルの径は、０．１５〜０．２０ｍｍ程度が下限である。このため、ビアホールの周囲に形成するビアランド径が大きくなり、高密度なパターン形成が困難になる。

そのため、導電体が充填された微細なビアホールを形成するには、まず、レーザ加工により開口部を形成し、フィルドめっきによってビアホールを導電体で充填することが行われている。しかし、例えば、積層配線板の板厚が１００μｍより厚い場合、ビアホールをめっき充填すると、充填されるめっきが不十分となり、接続信頼性が低下する恐れがある。

接続信頼性の高い層間接続を行うために、特許文献１では両面銅張積層板の両面からレーザを照射し、積層板の中間部分にビアホール径の最小部分を形成している。これにより、ビアホール内のめっきのつきまわりを改善し、さらに最小部分についためっきを有底とすることでビアホールに導電体を充填している。

特開２００３−４６２４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたビアホール形成方法では、めっき充填の基点が完全に閉じていないため、通常の有底のビアホールに対するフィリングめっきに比べ、ビアホールを充填させるためのめっき量は増加する。このため、表層に析出するめっき量も増加し、導体層に微細な導体パターンを形成するのが困難になる。また、両面から形成したビアホールに位置ズレがある場合、ビアホールによる導通をとることが困難になる。

本発明が解決しようとする課題は、導体層に微細な導体パターンを形成することができ、導体層間の導通が確実で接続信頼性の高いビアホールを有する積層配線板及びその製造方法を提供することにある。

第一の発明は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の一方の面上に形成されたビアランドと、前記第１の絶縁層の前記一方の面上及び前記ビアランドの第１の面上に形成された第２の絶縁層と、前記ビアランドの前記第１の面上の前記第２の絶縁層に形成されたビアホールに充填された第１の導電体と、前記ビアランドの前記第１の面に対向する第２の面上の前記第１の絶縁層に形成されたビアホールに充填された第２の導電体とを具備し、前記第１の導電体は、前記ビアランドを介して前記第２の導電体と導通していることを特徴とする積層配線板である。

第二の発明は、前記第１，第２の導電体の底部が、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする前記第一の発明に記載の積層配線板である。

第三の発明は、前記第１，第２の導電体の最大径が、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする前記第一または第二の発明に記載の積層配線板である。

第四の発明は、前記ビアランドが、前記第１，第２の導電体の底部の直径以上の辺を有する多角形であることを特徴とする前記第一乃至三の発明のいずれかに記載の積層配線板である。

第五の発明は、前記多角形が、４角形以上８角形未満であることを特徴とする前記第四の発明に記載の積層配線板である。

第六の発明は、前記多角形の頂点の内角が、９０度以上１３５度未満であることを特徴とする前記第五の発明に記載の積層配線板である。

第七の発明は、前記ビアランドの厚さが、３μｍ以上１０μｍ未満であることを特徴とする前記第一乃至六の発明のいずれかに記載の積層配線板である。

第八の発明は、前記ビアホールの最大径が１０μｍ以上１００μｍ以下、前記ビアホールの深さが１００μｍ以下であることを特徴とする前記第一乃至七の発明のいずれかに記載の積層配線板である。

第九の発明は、第１の絶縁層の一方の面上及び前記一方の面に配置されたビアランドの第１の面上に第２の絶縁層と導体層を順に積層して積層板を形成する工程と、前記積層板の表面と裏面から穴をあけ、前記ビアランドの前記第１の面を底部とする第１のビアホールと、前記ビアランドの前記第１の面に対向する第２の面を底部とする第２のビアホールを形成する工程と、前記第１，第２のビアホールに導電体を充填して、前記ビアランドの前記第１，第２の面上に第１，第２の導電体が充填されたビアホールを形成する工程とを具備することを特徴とする積層配線板の製造方法である。

第十の発明は、前記第１，第２のビアホールの底部が、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする前記第九の発明に記載の積層配線板の製造方法である。

第十一の発明は、前記第１，第２のビアホールの最大径が、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする前記第九または十の発明に記載の積層配線板の製造方法である。

第十二の発明は、前記ビアランドが、前記第１，第２のビアホールの底部の直径よりも大きい辺の長さを有することを特徴とする前記第九の発明に記載の積層配線板の製造方法である。

本発明によれば、導体層と層間絶縁層とを交互に積層してなる積層配線板において、導体層に高密度な導体パターンを形成でき、導体層間の接続の信頼性の高い、導電体が充填されたビアホールを有する積層配線板及びその製造方法を提供できる。

本発明に係る実施形態の積層配線板の構造を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の積層配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の積層配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の積層配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の積層配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の積層配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明に係る実施形態の積層配線板のビアホールとビアランドの断面図及び平面図である。 本発明に係る実施形態の積層配線板のビアホールとビアランドの断面図及び平面図である。

以下、図面を参照して実施形態の積層配線板及びその製造方法について説明する。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

まず、本発明の実施形態の積層配線板の構造について説明する。

図１は、実施形態の積層配線板の構造を示す断面図である。

本実施の形態に係る積層配線板１０は、図１に示すような断面構造を有している。絶縁樹脂層１１の一方の面には、ビアランド１２が形成されている。絶縁樹脂層１１の一方の面上及びビアランド１２上には、絶縁樹脂層１３が形成されている。絶縁樹脂層１３上には、導体層、例えば銅箔１４が形成されている。さらに、絶縁樹脂層１１の一方の面に対向する他方の面には、導体層、例えば銅箔１５が形成されている。

絶縁樹脂層１１，１３は厚さが２５μｍ〜１００μｍ程度であり、銅箔１４，１５の厚さは３μｍ〜１８μｍの範囲内である。ビアランドの厚さは、３μｍ以上１０μｍ未満の範囲内とし、さらに５μｍ以上１０μｍ未満の範囲内であることが望ましい。

ビアランド１２の一方の面（第１の面）上の絶縁樹脂層１３内には、ビアホールが形成され、このビアホールに導電体が充填されたビアホール１６が形成されている。さらに、銅箔１４上にはランドや配線などを含む導体パターン１６ａが形成されている。ここでは、めっきにより、ビアホール１６と導体パターン１６ａを同一材料（例えば、銅）で形成している。

また、ビアランド１２の一方の主面に対向する他方の面（第２の面）上の絶縁樹脂層１１内には、ビアホールが形成され、このビアホールに導電体が充填されたビアホール１７が形成されている。ここでは、めっきにより、ビアホール１７と導体パターン１７ａを同一材料（例えば、銅）で形成している。

次に、本発明の実施形態の積層配線板の製造方法について説明する。

図２〜図６は、実施形態の積層配線板の製造方法を示す断面図である。

まず、図２に示すような、両面銅箔付きの両面銅張積層板２０を準備する。両面銅張積層板２０は、絶縁樹脂層１１と、絶縁樹脂層１１の両面に配置された導体層、例えば銅箔１２ａ，１５を有する。絶縁樹脂層１１は厚さが２５μｍ〜１００μｍ程度であり、銅箔１２ａ，１５の厚さは３μｍ〜１８μｍの範囲内である。

次に、絶縁樹脂層１１上の銅箔１２ａをパターニングして、図３に示すように、ビアランド１２を形成する。ビアランド１２の厚さは、前述したように、３μｍ以上１０μｍ未満の範囲内とし、さらに５μｍ以上１０μｍ未満の範囲内であることが望ましい。厚さが１０μｍ未満であれば、積層される絶縁樹脂層１３に生じる段差を低くすることができる。厚さが３μｍ以上であれば、後述するビアホール形成工程やめっき工程でのビアランド１２の破損等を防ぐことができ、さらに厚さが５μｍ以上であればより確実に破損等を防ぐことができる。

また、後工程でビアランド１２を底部とするビアホールを形成するとき、ビアランド１２が剥離や破損しないように、ビアランド１２の形状は、ビアホール底部の直径以上の辺の長さを有する４角形以上、８角形未満の多角形にする。４角形以上、８角形未満の多角形にすると、多角形の各角と絶縁樹脂層の密着により、より安定した製造が可能となる。なお、ビアランド１２の形状は、正４角形以上、正８角形未満の多角形であることが望ましく、すなわち多角形の頂点の内角は、９０度以上１３５度未満であることが望ましい。

次に、絶縁樹脂層１１のビアランド１２が形成された面上及びビアランド１２上に、絶縁樹脂層１１と同じ厚さの絶縁樹脂層１３と、銅箔１２ａと同じ厚さの銅箔１４を順に積層し、加熱圧着することにより、図４に示すように、複合積層配線板３０を形成する。複合積層配線板３０は、絶縁樹脂層の厚さ方向の中心からビアランド１２の厚さ分ずれた位置にビアランド１２が形成されている構造を持つ。このため、絶縁樹脂層１３の厚さをその分厚くして、ビアランド１２が絶縁樹脂層の厚さ方向の中心付近に位置するようにしてもよい。

次に、図５に示すように、レーザ加工により、複合積層配線板３０の表面と裏面から銅箔１４，１５及び絶縁樹脂層１３，１１に穴をあけ、ビアランド１２に達するビアホール１６ｈ，１７ｈを複合積層配線板３０の表裏面にそれぞれ形成する。ビアホール１６ｈはビアランド１２の第１の面を底とする穴であり、ビアホール１７ｈはビアランド１２の第１の面に対向する第２の面を底とする穴である。例えば、ビアホール１６ｈ，１７ｈの最大径は１０μｍ以上１００μｍ以下であり、前記ビアの深さは１００μｍ以下である。レーザ加工は、ウィンドウ工法、銅ダイレクトレーザ工法のどちらでも可能であり、銅箔の厚さやビアの条件によって変更してよい。

ビアホール１６ｈ，１７ｈの位置は、真上から見て、すなわち複合積層配線板３０の表面に垂直な方向から見て、ビアホール１６ｈ，１７ｈの底部がビアランド１２の領域内にあるとよい。さらに、ビアホール１６ｈ，１７ｈの開口部がビアランド１２の領域内にあると好ましい。これらについては、後で図面を参照して詳述する。

次に、図６に示すように、フィルドめっきにより、複合積層配線板３０の表裏面に形成されたビアホール１６ｈ，１７ｈに導電体が充填されたビアホール１６，１７をそれぞれ形成する。ビアホール１６，１７の形成では、例えば銅メッキが用いられ、ビアホール１６ｈ，１７ｈに銅が埋め込まれると共に、銅箔１４，１５上にランドや配線などの導体パターン１６ａ，１７ａが形成される。このとき、めっきはビアランド１２を底として塞がれていく。これにより、複合積層配線板３０の表裏にビアホールが２つできる。ビアホール１６ｈ，１７ｈを充填するために必要な深さは、複合積層配線板３０の板厚の半分となる。このため、導電体が充填されたビアホールを容易に形成することができる。以上の工程により、積層配線板１０が製造される。

次に、導電体が充填されたビアホール１６，１７（またはビア１６ｈ，１７ｈ）とビアランド１２との位置関係について説明する。

図７（ａ）及び図８（ａ）は積層配線板における導電体が充填されたビアホール（またはビアホール）とビアランドの位置関係を示す断面図であり、図７（ｂ）及び図８（ｂ）はビアホールとビアランドの位置関係を示す平面図である。

導電体が充填されたビアホール１６，１７（または、ビアホール１６ｈ，１７ｈ）の位置は、図７（ａ），（ｂ）に示すように、導電体が充填されたビアホール１６，１７の底部１６ｂ，１７ｂがビアランド１２の領域内に配置されるようにする。これにより、導電体が充填されたビアホール１６，１７間の導通を確実なものにでき、積層配線板１０両面に配置された銅箔１４，１５間における接続の信頼性を高めることができる。

さらに、図８（ａ），（ｂ）に示すように、導電体が充填されたビアホール１６，１７の最大径（または最上部）１６ｃ，１７ｃ（または、ビアホール１６ｈ，１７ｈの開口部）がビアランド１２の領域内に配置されるようにする。このようにすれば、ビアホールによる導通部分の面積を小さくでき、微細な配線形成が可能となる。

以上説明したように本実施の形態では、まず、絶縁樹脂層１１の両面に銅箔１２ａ，１５を有する両面銅張積層板２０の片面にビアランド１２を形成した後、絶縁樹脂層１３と銅箔１４をビアランド１２上に積層し、熱圧着を行うことで複合積層配線板３０を形成する。その後、ビアランド１２に達するビアホール１６ｈ，１７ｈを表裏面から形成し、めっきによりビアホール１６ｈ，１７ｈに導電体を充填することにより、導電体が充填されたビアホール１６，１７を形成する。これにより、積層配線板の表裏面の導体層（銅箔１４，１５など）が導電体が充填されたビアホール１６，１７及びビアランド１２によって層間接続された積層配線板１０を形成する。

また、フィルドめっき工程において、ビアホール１６ｈ，１７ｈの実質的な深さは、積層配線板１０の厚さのおよそ半分になっている。このため、めっき量は少なくてすみ、表層に析出するめっき層である導体パターン１６ａもあまり厚くならない。これにより、積層配線板の表裏面に微細なパターンを形成することが可能である。

本実施の形態では、絶縁樹脂層の厚さ方向の中間付近にビアランド１２を形成することにより、通常のめっきで充填が困難である厚さ、例えば１００μｍより厚く２００μｍ以下の絶縁樹脂層における両面導体の接続をめっきによって形成することができる。また、ビアホールの形成をレーザ加工によって行っている。このため、ビアホール１６ｈ，１７ｈの開口穴径は１００μｍ程度とすることができる。これらにより、高密度なパターン形成が可能な積層配線板及びその製造方法を実現することが可能である。

本実施の形態の積層配線板における層間接続構造は、ビアランドが厚さ方向の中央に形成された複合積層配線板において、複合積層配線板の表裏の導体層の導通をとる層間接続構造である。この層間接続構造は、表裏に形成された２つのビアホールのテーパー形状の頂部がビアランドに接続した形状である。さらに、ビアホールはめっきで充填されたものである。この場合、めっきにて導電体を充填するときの穴の深さは、表裏にそれぞれ形成されたテーパー形状のビアホールの高さとなる。このため、ビアホールへの導電体の充填量も少なくて済み、ビアホールへの導電体の充填が容易になる。さらに、表層へ析出する導体も少なくできる。また、ビアホールの頂部の加工精度はビアランドの大きさによって調節できるため、レーザ加工によるビアホールの位置精度が緩和できる。

なお、本実施の形態では、両面に銅箔１４，１５を付けた絶縁樹脂層を使用したが、両面に銅箔のない絶縁樹脂層を使用し、銅箔１４，１５及び導体パターン１６ａ，１７ａに相当する導体部をめっきのみで形成してもよい。また、出発材料である両面銅張積層板２０は、銅箔なしの絶縁樹脂層もしくは片面に銅箔を付けた絶縁樹脂層でもよい。また、めっきには、無電解めっきを用いてもよいし、電解めっきを用いてもよい。

また、本実施の形態では、ビアランド１２を４角形以上、８角形未満の多角形としているが、その角は厳密な角である必要はなく、パターニングで形成可能な多角形でよい。また、ビアランドの厚さを３μｍ以上１０μｍ未満の範囲内としているが、この厚さより厚い場合、ビアランドの厚さ方向の位置が絶縁樹脂層の中心付近から外れ、めっきによりビアホール１６ｈ，１７ｈに充填されるめっき厚さに表裏差ができてしまう。

以上説明したように本発明によれば、導体層に微細な導体パターンを形成することができ、導体層間の導通が確実で接続信頼性の高い、導電体が充填されたビアホールを有する積層配線板及びその製造方法を提供することができる。本発明では、従来においてめっきによる充填が困難な厚さの絶縁樹脂層間の導通を、少ないめっき量で接続することができる。また、ビアホールの形成時にビアホールがずれた場合でも確実な導通を確保することができる。

なお、上述した本発明の実施の形態は、単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって、本発明は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。

１０…積層配線板、１１…絶縁樹脂層、１２ａ…銅箔、１２…ビアランド、１３…絶縁樹脂層、１４…銅箔、１５…銅箔、１６…導電体が充填されたビアホール、１６ａ…導体パターン、１６ｈ…ビアホール、１７…導電体が充填されたビアホール、１７ａ…導体パターン、１７ｈ…ビアホール、２０…両面銅張積層板、３０…複合積層配線板。

Claims (12)

1. 第１の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層の一方の面上に形成されたビアランドと、
   前記第１の絶縁層の前記一方の面上及び前記ビアランドの第１の面上に形成された第２の絶縁層と、
   前記ビアランドの前記第１の面上の前記第２の絶縁層に形成されたビアホールに充填された第１の導電体と、
   前記ビアランドの前記第１の面に対向する第２の面上の前記第１の絶縁層に形成されたビアホールに充填された第２の導電体とを具備し、
   前記第１の導電体は、前記ビアランドを介して前記第２の導電体と導通していることを特徴とする積層配線板。
2. 前記第１，第２の導電体の底部は、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の積層配線板。
3. 前記第１，第２の導電体の最大径は、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の積層配線板。
4. 前記ビアランドは、前記第１，第２の導電体の底部の直径以上の辺を有する多角形であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の積層配線板。
5. 前記多角形は、４角形以上８角形未満であることを特徴とする請求項４に記載の積層配線板。
6. 前記多角形の頂点の内角は、９０度以上１３５度未満であることを特徴とする請求項５に記載の積層配線板。
7. 前記ビアランドの厚さは、３μｍ以上１０μｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の積層配線板。
8. 前記ビアホールの最大径は、１０μｍ以上１００μｍ以下、前記ビアホールの深さは１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の積層配線板。
9. 第１の絶縁層の一方の面上及び前記一方の面に配置されたビアランドの第１の面上に第２の絶縁層と導体層を順に積層して積層板を形成する工程と、
   前記積層板の表面と裏面から穴をあけ、前記ビアランドの前記第１の面を底部とする第１のビアホールと、前記ビアランドの前記第１の面に対向する第２の面を底部とする第２のビアホールを形成する工程と、
   前記第１，第２のビアホールに導電体を充填して、前記ビアランドの前記第１，第２の面上に第１，第２の導電体が充填されたビアホールを形成する工程と、
   を具備することを特徴とする積層配線板の製造方法。
10. 前記第１，第２のビアホールの底部は、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする請求項９に記載の積層配線板の製造方法。
11. 前記第１，第２のビアホールの最大径は、前記ビアランドの前記第１の面の真上から見たとき、前記ビアランドの領域内に配置されていることを特徴とする請求項９または１０に記載の積層配線板の製造方法。
12. 前記ビアランドは、前記第１，第２のビアホールの底部の直径よりも大きい辺の長さを有することを特徴とする請求項９に記載の積層配線板の製造方法。

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