JP2015142061A - 微細なバイアホールを有するプリント配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 プリント配線板におけるコンフォーマル法で困難なバイアホールの小径化、及びレーザーダイレクト法では困難なランドの小径化を同時に解決するプリント配線板、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 少なくとも一面に厚みｔ_０の銅導体を備える積層基板の前記銅導体をレーザーマスクに用い、コンフォーマル法によりレーザー孔加工して複数の非貫通のバイアホールを積層基板に形成した小径化バイアホールを有するプリント配線板であって、その非貫通のバイアホールの配置と合致する箇所に開口径φ_０のレーザーマスク開口部が設けられ、且つレーザーマスク開口部の開口径を厚みｔ_Ａの開口径調製用めっきによる小径化（φ_Ｍ）した後、そのレーザーマスク開口部に保護樹脂を充填してから、前記レーザーマスク又はレーザーマスクと前記開口径調整用めっきからなる層を薄膜・平坦化処理した後に、レーザー孔加工を実施して形成したことを特徴とするプリント配線板。
【選択図】 図１

Description

本発明はレーザー孔加工によりバイアホールを形成するプリント配線板に係り、更に詳しくはレーザーマスク形成後に、バイアホール内部に導通めっきを行うことにより、高い位置精度で、且つ、従来より小径のランドを有するプリント配線板とその製造方法に関する。

近年電子機器の小型化により、使用される電子部品にも高密度化、小面積化が要求されている。これらの状況によりバイアホール及びランドの小径化が要求されているが、コンフォーマル法（例えば特許文献１）では露光機の性能、エッチング特性により、数十μm程度の内径のレーザーマスクを形成する事が困難であった。

他にも、レーザーによる銅箔及び絶縁層、または絶縁層のみを、ダイレクト加工する提案（例えば特許文献２）も報告されているが、レーザー加工機の加工精度の影響を受けることから、バイアホールの小径化に伴い、ランドを小径化することが難しいという問題があった。

特開昭６３−２２４３９０号公報 特許第４７２２９０４号公報

このような状況に鑑み本発明は、プリント配線板におけるコンフォーマル法で困難なバイアホールの小径化、及びレーザーダイレクト法では困難なランドの小径化を同時に解決するプリント配線板、及びその製造方法を提供するものである。

本発明は、プリント配線板におけるコンフォーマル法で困難なバイアホールの小径化、及びレーザーダイレクト法では困難なランドの小径化を同時に解決すべく検討を重ね、コンフォーマル法で形成するレーザーマスクの表面に、レーザー孔加工前に銅めっきを施すことで、レーザーマスク開口部の開口径を、追加の銅めっき厚のおよそ２倍分だけ小さくできる可能性を見出したが、この小径化に伴いめっき性が低下することによりバイアホールの導通めっきにおいて、そのめっき内でのボイド生成、及びめっき未着等が発生し易くなるという問題が新たに現出していた。

そこで、その解消を図るために、開口径調整用めっき（上記、追加の銅めっき）後に、レーザーマスクの開口部に樹脂を充填し、その後バフ等の物理研磨法により、プリント配線板表面の銅導体層や開口径調整用めっきなどの厚みを薄くすることで、開口径を維持しつつめっき品質の低下を防ぎ、かつ研磨による開口部の変形、開口部内詰まり等が回避できることを見出し、本発明の完成に至った。

本発明の第１の発明は、少なくとも一面に厚みｔ_０の銅導体を備える積層基板の前記銅導体をレーザーマスクに用い、コンフォーマル法によりレーザー孔加工して複数の非貫通のバイアホールを前記積層基板に形成した小径化バイアホールを有するプリント配線板であって、その非貫通のバイアホールの配置と合致する箇所に開口径φ_０のレーザーマスク開口部が設けられ、且つレーザーマスク開口部の開口径を厚みｔ_Ａの開口径調製用めっきによる小径化（φ_Ｍ）した後、そのレーザーマスク開口部に保護樹脂を充填してから、レーザーマスク又はレーザーマスクと開口径調整用めっきからなる層を薄膜・平坦化処理した後に、レーザー孔加工を実施して形成したことを特徴とするプリント配線板である。

本発明の第２の発明は、第１の発明における薄膜・平坦化処理が、物理研磨法による除去処理であることを特徴とするプリント配線板である。

本発明の第３の発明は、少なくとも一面に銅導体を備える積層基板の銅導体をレーザーマスクに用い、コンフォーマル法によりレーザー孔加工して複数の非貫通孔を積層基板に設けて形成した小径化バイアホールを有するプリント配線板の製造方法であって、以下の（ａ）〜（ｉ）の工程を順に経ることを特徴とする小径化バイアホールを有するプリント配線板の製造方法である。
（ａ）第一銅導体２及び第二銅導体３により絶縁基材１を挟み込んだ両面積層基板１１を準備する。
（ｂ）前記両面積層基板１１の第一銅導体２に、エッチングを用いてバイアホールを形成する位置にレーザーマスク開口部７ａを備えるレーザーマスク７を形成する。
（ｃ）レーザーマスク７上のみに銅めっきを実施して厚みｔ_Ａの開口径調整用めっき４ａを形成し、前記レーザーマスク開口部７ａの開口径を小径化する。
（ｄ）前記レーザーマスク開口部７ａに開口部保護樹脂４ｂを充填する。
（ｅ）前記（ｃ）において施された開口径調製用めっき４ａの前記レーザーマスク開口部７ａの孔壁面を除いた前記第一銅導体２面上からの除去と、前記レーザーマスク開口部７ａに充填されている凸状の開口部保護樹脂４ｂの凸状部Ａの除去を、物理研磨法を用いて行う薄膜・平坦化処理を施す。
（ｆ）（ｅ）工程の「薄膜化処理」、及び「平坦化処理」が施され、レーザーマスク７面と同一平面となる平坦化処理後の開口部保護樹脂４ｄを形成する。
（ｇ）コンフォーマル法によりレーザー孔加工を実施し、前記レーザーマスク開口部７ａに充填されている開口部保護樹脂４ｄ及び前記バイアホール開口部５ａ下の絶縁基材１を除去して未充填非貫通孔状態のバイアホール５ｂを形成する。
（ｈ）導通めっき６を実施し、導通めっき６が充填されたバイアホール５を形成して本発明に係るプリント配線板１０を得る。
（ｉ）既知の工法により回路、レジストの形成、または積層により絶縁層を追加する。

本発明のプリント配線板と、そのプリント配線板の製造方法によれば、プリント配線板に設けられるバイアホールの直径を従来小径化できるため、プリント配線板に搭載される電子部品の高密度化、小面積化に対応可能となり、電子機器の高密度化、小型化に大きく寄与することとなり、工業上顕著な効果を奏するものである。

本発明に係る導通めっき後のプリント配線板の部分断面図である。 本発明に係るプリント配線板の製造フロー（ａ）〜（ｄ）の一例を示す図である。 図２−１に続く本発明に係るプリント配線板の製造フロー（ｅ）〜（ｈ）の一例を示す図である。

プリント配線板におけるコンフォーマル法では困難なバイアホールの小径化、及びレーザーダイレクト法では困難なランドの小径化を同時に達成するために、レーザー孔加工前にコンフォーマル法によるバイアホールの孔加工で使用するレーザーマスクに、銅めっきを施すことで、レーザーマスク径が小径化されて、その結果としてバイアホール径の小径化を実現し、さらに、バイアホールの小径化に伴い、バイアホールに付随するランドの径も小径化を実現した。
また、また、バイアホールの小径化に伴って生じてしまうバイアホール内へ充填される導通めっきにおけるめっき性の低下を防止したプリント配線板の製造方法を実現した。
以下、実施例を用いて本発明の実施の形態を詳細する。

図１は本発明に係る導通めっき後のプリント配線板の部分断面図である。
図１において、１は絶縁基材、２は第一銅導体、３は第二銅導体、４ａは開口径調整用めっき、５はバイアホール、６は導通めっき、１０は本発明に係るプリント配線板、ｔ_Ａは開口径調製用めっき厚み、φ_０は第一銅導体２の開口径で開口部調整用めっき４ａを実施する前の直径である。またφ_Ｍはレーザーマスクの開口径（以下、マスク開口部の直径である。）、φ_Ｖはバイアホールの直径である。

本発明に係るプリント配線板１０は、絶縁基材１の両面にそれぞれ第一銅導体２及び第二銅導体３が設けられた両面積層基板の第一銅導体２を、バイアホール形成時のレーザーマスクとして使用する際に、第一銅導体２のバイアホール開口部位置にマスク開口部を設けるが、そのマスク開口部を設けた第一銅導体２上に、厚みｔ_Ａの銅めっき層（開口径調製用めっき４ａ）を設けることで、マスク開口部の側壁にも厚みｔ_Ａの銅めっき層が形成され、マスク開口部の開口径φ_Ｍは、開口部調整用めっき４ａを実施する前の開口径をφ_０とすると、φ_Ｍ＝φ_０−２ｔ_Ａとなり、小径化されたバイアホールの形成が可能となる。

実際に、この開口部からレーザー孔加工により絶縁基材１を除去後、作製した孔に導通めっきを実施して形成したバイアホール５の直径φ_Ｖは、φ_Ｖ≦φ_Ｍとなり、小径化バイアホールが形成されたことがわかる。なお、本発明における小径化の意味するところは、レーザーマスクとして用いた第一銅導体の開口部の開口径φ_０と、バイアホールの直径φ_Ｖとの関係が、φ_Ｖ＜φ_０の関係を示すものである。

このように、本発明によればバイアホールの直径を、小径化することが可能であることから、図１では図示されないが、バイアホールの開口部周囲に設けられる実装用部品を実装するランドの直径も小径化可能となる。

［小径化バイアホールを有するプリント配線板の製造方法］
図２−１、及び図２−２に本発明に係るプリント配線板の製造方法を、絶縁基材を２面の導体で挟んだ両面積層基板に、小径化したバイアホールを形成する製造方法を用いて説明する。この製造方法は、両面基板に限らず、多層基板の内部、多層基板の最外層部に適用することも可能である。
図示はしないが本発明を両面基板、または多層基板中心部のコアに適用する場合には、導通めっき後に既知の方法により回路形成を実施する。さらに両面基板の場合にはレジスト形成等を実施し、多層基板の場合には積層等により更なる絶縁層、導体層の追加を行う。

図２−１、図２−２において、１０は本発明に係るプリント配線板、１１は配線板の製造に用いた両面積層基板、１は絶縁基材、２は第一銅導体、３は第二銅導体、４ａは開口径調整用めっき、４ｂは開口部保護用樹脂、５はバイアホール、５ａはバイアホールの開口部、５ｂは未充填非貫通孔状態のバイアホール、６は導通めっき、７は第一銅導体から形成したレーザーマスク、７ａはレーザーマスク開口部、８は物理研磨である。

本発明に係るプリント配線板の製造方法は、下記工程フロー、（ａ）〜（ｄ）は図２−１、（ｅ）〜（ｈ）は図２−２記載に沿って行われる。
［製造工程フロー］
（ａ）第一銅導体２及び第二銅導体３により絶縁基材１を挟み込んだ両面積層基板１１を準備する。

（ｂ）両面積層基板１１の第一銅導体２に、エッチングを用いてバイアホールを形成する位置に開口径φ_０のレーザーマスク開口部７ａを備えるレーザーマスク７を形成する。

（ｃ）レーザーマスク７上のみに銅めっきを実施して厚みｔ_Ａの開口径調整用めっき４ａを形成する。レーザーマスク開口部７ａの側壁面にも厚みｔ_Ａの開口径調整用めっき４ａが施され、バイアホール開口部５ａ（開口径φ_Ｍ）の開口径を小さくしている。

（ｄ）開口径調整用めっき４ａを施したレーザーマスク開口部７ａに、開口部保護用樹脂４ｂを充填する。この開口部保護用樹脂４ｂは、レーザーマスク７の表面より凸状に突出した形態に充填される（凸状部Ａ）。

（ｅ）バイアホール開口部深さＤ_Ｖ（図２−１（ｃ）参照、絶縁基材１面から開口径調整用めっき４ａ頂部までの距離）を小さくするために、開口部調整用樹脂４ｂと開口径調整用めっき４ａ、又は開口部調整用樹脂４ｂと開口径調整用めっき４ａと第一銅層体２の表層一部を、物理研磨（符号８）を用いて除去して、絶縁基材１上の導体層（第一銅導体２及び開口径調整用めっき４ａからなる層）を薄くする薄膜化処理及び平坦化処理を行う。
なお、物理研磨は例えばロールバフ研磨等が使用できる。

（ｆ）（ｅ）工程の「薄膜化処理」、及び「平坦化処理」が施され、レーザーマスク７面と同一平面を形成する。（図２−２（ｆ）の符号４ｄ状態：平坦化処理後の開口部保護樹脂４ｄが形成される）

（ｇ）コンフォーマル法によりレーザー孔加工を実施し、バイアホール開口部５ａ下の絶縁基材１を除去して未充填非貫通孔状態のバイアホール５ｂを形成する。

（ｈ）導通めっき６を実施し、導通めっき６が充填されたバイアホール５（直径φ_Ｖ）を形成して本発明に係るプリント配線板１０を得る。

さらに、（ｉ）既知の工法により回路、レジストの形成、または積層により絶縁層を追加（図２には図示せず）して、プリント配線回路が作製される。

上記製造方法により製造される本発明に係るプリント配線板に用いられる各材料を以下に示す。
絶縁基材１には、市販のコア材、プリプレグに加え、シート状、フィルム状、または半硬化の液状の樹脂を使用する。その樹脂成分に指定は無く、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等を単体または複数樹脂を混合したものを使用する。
また、各種添加剤や充填剤を調合したり、補強材としてガラス等の無機繊維、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、各種天然繊維等の有機繊維も絶縁基材に含めても良い。

その絶縁基材１の厚みに指定は無く３０〜５００μｍとすることが可能であるが、めっき性を考慮すると１５０μｍ以下が最適である。

次に、第一銅導体２及び第二銅導体３の導体層における厚みにも指定は無く３〜２００μｍとすることが可能であるが、めっき性を考慮するとレーザー孔加工時の導体の厚みは、５０μｍ未満が最適である。

開口径調整用めっき４ａの銅めっきの厚みｔ_Ａは、露光及びエッチングの性能から生産可能な最少開口径と、必要とする開口径の差のおよそ半分のめっき厚を設定する。
また開口径調整用めっき４ａの銅めっきは、第一銅導体２の材質である銅上のみに析出する方法であれば電解銅めっきでも無電解銅めっきでも可能である。

使用する物理研磨方法に指定は無く、物理研磨により銅が削れる方法であれば、ロール状のバフ研磨、平面状のバフ研磨またはベルト研磨等の方式を選択すれば良い。

レーザー孔加工には、炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザー、エキシマレーザー等が使用出来るが、レーザー光を受ける導体の損傷を防止する為には炭酸ガスレーザーが最適である。

物理研磨による薄膜・平坦化処理の際に、バイアホール開口部５ａを保護する開口部保護樹脂４ｂは、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等を単体または複数樹脂の混合で使用することができる。
樹脂の塗布方法に指定は無く、印刷法、ローラーコーティング法、ドライフィル法等、使用する樹脂に最適な塗布方法を選択すれば良い。

バイアホール内の導通のめっき方法及び厚みにも指定は無く、設計仕様、製品仕様に合わせ充填めっきまたは非充填めっきを選択し、必要なめっき厚を選択すれば良い。

１ 絶縁基材
２ 第一銅導体
３ 第二銅導体
４ａ 開口径調整用めっき
４ｂ 開口部保護樹脂
４ｄ 平坦化処理後の開口部保護樹脂
５ バイアホール
５ａ バイアホールの開口部
５ｂ 未充填非貫通孔状態のバイアホール
６ 導通めっき
７ レーザーマスク
７ａ レーザーマスク開口部
８ 物理研磨（例えば、ロールバフ研磨）
１０ 本発明に係るプリント配線板
１１ 両面積層基板
ｔ_Ａ 開口径調整用めっき厚み
φ_Ｍ レーザーマスク開口部の開口径
φ_０ 開口部調整用めっきを実施する前の開口径
φ_Ｖ バイアホールの直径
Ａ 凸状部
Ｄ_Ｖ バイアホール開口部深さ

Claims (3)

1. 少なくとも一面に厚みｔ_０の銅導体を備える積層基板の前記銅導体をレーザーマスクに用い、コンフォーマル法によりレーザー孔加工して複数の非貫通のバイアホールを前記積層基板に形成した小径化バイアホールを有するプリント配線板であって、
   前記非貫通のバイアホールの配置と合致する箇所に開口径φ_０のレーザーマスク開口部が設けられ、且つ前記レーザーマスク開口部の開口径を厚みｔ_Ａの開口径調製用めっきによる小径化（φ_Ｍ）した後、前記レーザーマスク開口部に保護樹脂を充填してから、前記レーザーマスク又はレーザーマスクと前記開口径調整用めっきからなる層を薄膜・平坦化処理した後に、レーザー孔加工を実施して形成したことを特徴とするプリント配線板。
2. 前記薄膜・平坦化処理が、物理研磨法による除去処理であることを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
3. 少なくとも一面に銅導体を備える積層基板の前記銅導体をレーザーマスクに用い、コンフォーマル法によりレーザー孔加工して複数の非貫通孔を前記積層基板に設けて形成した小径化バイアホールを有するプリント配線板の製造方法であって、
   下記（ａ）〜（ｉ）の工程を順に経ることを特徴とする小径化バイアホールを有するプリント配線板の製造方法。
   記
   （ａ）第一銅導体２及び第二銅導体３により絶縁基材１を挟み込んだ両面積層基板１１を準備する。
   （ｂ）前記両面積層基板１１の第一銅導体２に、エッチングを用いてバイアホールを形成する位置にレーザーマスク開口部７ａを備えるレーザーマスク７を形成する。
   （ｃ）レーザーマスク７上のみに銅めっきを実施して厚みｔ_Ａの開口径調整用めっき４ａを形成し、前記レーザーマスク開口部７ａの開口径を小径化する。
   （ｄ）前記レーザーマスク開口部７ａに開口部保護樹脂４ｂを充填する。
   （ｅ）前記（ｃ）において施された開口径調製用めっき４ａの前記レーザーマスク開口部７ａの孔壁面を除いた前記第一銅導体２面上からの除去と、前記レーザーマスク開口部７ａに充填されている凸状の開口部保護樹脂４ｂの凸状部Ａの除去を、物理研磨法を用いて行う薄膜・平坦化処理を施す。
   （ｆ）（ｅ）工程の「薄膜化処理」、及び「平坦化処理」が施され、レーザーマスク７面と同一平面となる平坦化処理後の開口部保護樹脂４ｄを形成する。
   （ｇ）コンフォーマル法によりレーザー孔加工を実施し、前記レーザーマスク開口部７ａに充填されている開口部保護樹脂４ｄ及び前記バイアホール開口部５ａ下の絶縁基材１を除去して未充填非貫通孔状態のバイアホール５ｂを形成する。
   （ｈ）導通めっき６を実施し、導通めっき６が充填されたバイアホール５を形成して本発明に係るプリント配線板１０を得る。
   （ｉ）既知の工法により回路、レジストの形成、または積層により絶縁層を追加する。

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