JP2016046367A

JP2016046367A - プリント配線板の製造方法およびプリント配線板

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Publication number: JP2016046367A
Application number: JP2014169282A
Authority: JP
Inventors: 孔太郎高木; Kotaro Takagi; 浅野　浩二; Koji Asano; 浩二浅野
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2014-08-22
Filing date: 2014-08-22
Publication date: 2016-04-04

Abstract

【課題】ビア導体を介して接続される導体回路間の接続信頼性の低下。【解決手段】プリント配線板の製造方法が、補強材を含む補強層と前記補強層上に形成されていて補強材を含まない樹脂層とからなる絶縁層を準備することと、前記絶縁層の前記樹脂層上に金属箔を積層することと、前記金属箔および前記絶縁層を貫通する貫通孔をレーザで形成することと、前記金属箔を前記絶縁層から除去することと、前記層間樹脂絶縁層の前記樹脂層の表面に粗化処理を施すことと、前記絶縁層の前記樹脂層上に導体層を形成することと、前記貫通孔にビア導体を形成することを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板の製造方法およびプリント配線板に関する。

特許文献１は、回路基板の製造方法を開示している。そして、特許文献１の図１によれば、特許文献１の製造方法は、両面銅張積層板を準備することと、コンフォーマル・マスク法で絶縁基板にビアホールを形成することと、ビアホールにデスミア処理をすることと、銅箔上とビアホール内とにめっき層を形成することを含んでいる。

特開２０１０−２３２５９０号公報

特許文献１の製造方法では、銅張積層板の絶縁基板上に銅箔と銅箔上のめっき層とで導体回路のパターンを形成するのでファインパターンを形成できないと考えられる。

本発明の目的は、絶縁層上に銅箔が積層された銅張積層板の絶縁層上にファインパターンの導体回路を形成することである。

本発明のプリント配線板の製造方法は、補強材を含む補強層と前記補強層上に形成されていて補強材を含まない樹脂層とからなる層間樹脂絶縁層を準備することと、前記層間樹脂絶縁層の前記樹脂層上に金属箔を積層することと、前記金属箔および前記層間樹脂絶縁層を貫通する貫通孔をレーザで形成することと、前記金属箔を前記層間樹脂絶縁層から除去することと、前記層間樹脂絶縁層の前記樹脂層の表面に粗化処理を施すことと、前記層間樹脂絶縁層の前記樹脂層上に導体層を形成することと、前記貫通孔にビア導体を形成することを含む。

尚、補強材を含む補強層が準備され、その補強層に樹脂層を形成することは、補強材を含む補強層と前記補強層上に形成されていて補強材を含まない樹脂層とからなる層間樹脂絶縁層を準備することに含まれる。
また、層間樹脂絶縁層とその層間樹脂絶縁層に積層されている金属箔とからなる金属箔付層間樹脂絶縁層が準備され、その後、金属箔と層間樹脂絶縁層とを貫通する貫通孔が形成されてもよい。

本発明のプリント配線板は、補強材を含む補強層と前記補強層上に形成されていて補強材を含まない樹脂層とからなり、前記樹脂層の表面に粗化処理が施されている絶縁層と、前記樹脂層上に形成されていて第１シード層と第１シード層上の第１電解めっき層とで形成されている第１導体層と、前記絶縁層を貫通していて、前記第１シード層と前記第１電解めっき層とで形成されているビア導体とを具える。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施形態の多層プリント配線板の製造方法における各工程を模式的に示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）は、実施形態の多層プリント配線板の製造方法における各工程を模式的に示す断面図である。

以下に、本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法およびプリント配線板が詳細に説明される。図２（ｄ）は、実施形態の多層プリント配線板を模式的に示す断面図である。

図２（ｄ）に示される多層プリント配線板は、ガラス繊維等の補強材を含む絶縁樹脂等からなる補強層１と補強層１上に形成されていて補強材を含まない絶縁樹脂等からなる樹脂層２とから形成され、樹脂層２の表面に粗化処理が施されている絶縁層３と、樹脂層２上に形成されていて無電解銅めっき等からなるシード層４とシード層４上の電解銅めっき等からなる電解めっき層５とで形成されている第１導体層６と、絶縁層３を貫通していて、シード層４と電解めっき層５とで形成されているビア導体７と、を具えている。

この多層プリント配線板はまた、補強層１の下に配置された第２導体層８を具えている。すなわちこの多層プリント配線板は、樹脂層９上に、金属箔を含む第２導体層８を有するコア基板１０を具えており、補強層１はそのコア基板１０の樹脂層９および第２導体層８上に形成されている。そしてビア導体７は、絶縁層３を貫通し、第１導体層６と第２導体層８とを電気的に接続している。

第１導体層６は、補強材を含まないためＳＡＰ（ＳｅｍｉＡｄｄｉｔｉｖｅＰｒｏｃｅｓｓ）工法によるパターン形成が可能になり、よりファインパターンの回路形成ができる。樹脂層２は、表面に粗化処理が施されて粗面を形成されているので、その粗面のアンカー効果によりシード層４ひいては第１導体層６に対し高い接着力を持つ。

粗化処理は、例えば過マンガン酸等の薬液で行うことができるが、所定の粗度の粗面が得られるように行われる。粗面の所定の粗度は、算術平均粗さＲａで０．３〜１．０μｍが好ましい。０．３μｍ未満では粗面のアンカー効果による無電解銅めっき等のシード層４の接着強度が充分得られず、１．０μｍを超えると粗化処理に時間がかかる。

実施形態の多層プリント配線板を製造するための実施形態の製造方法が図１（ａ）〜（ｄ）および図２（ａ）〜（ｄ）を参照して以下に説明される。

（１）樹脂層９とその上に形成された金属箔を含む第２導体層８とを有するコア基板１０上にたとえば市販のプリプレグと樹脂シートと金属箔１１とが積層される。金属箔１１は樹脂シートを間に挟んでプリプレグ上に積層される。その後、加熱プレスにより、コア基板１０上に絶縁層３が形成される（図１（ａ）参照）。絶縁層３は、補強材を含む補強層１と補強層１上に形成されていて補強材を含まない樹脂層２とで形成される。絶縁層３上に金属箔１１が積層されている。樹脂シートの代りにプリプレグ上に樹脂を塗布して樹脂層２を形成してもよい。金属箔１１としては銅箔が好ましい。

補強層１はガラスクロス等の補強材とエポキシ等の樹脂で形成される。補強層１はさらに、シリカ等の無機粒子を含むことが好ましい。補強層１の厚みは１５〜３５μｍ、好ましくは２０〜３０μｍの範囲とされる。

樹脂層２はエポキシ等の樹脂で形成される。樹脂層２は繊維等の補強材を含まないが、シリカ等の無機粒子を含むことが好ましい。樹脂層２の厚みは３μｍ〜８μｍの範囲であり、樹脂層２の厚みと補強層１の厚みの比（樹脂層２の厚み／補強層１の厚み）は概略１／１２〜１／２（８／１５〜３／３５）である。

補強層１と樹脂層２とで形成される絶縁層３によりプリント配線板の強度と薄さが確保される。絶縁層３の厚みは１５〜３５μｍ、好ましくは２０〜３０μｍの範囲とされる。

樹脂層２には後述される粗化処理により粗面が形成される。このため、樹脂層２上に後述されるシード層を直接形成することができる。樹脂層２を補強層１上に形成することで、絶縁層３の表面が平滑になり、かつ、ＳＡＰ工法が使えるから、ファインパターン形成が可能になる。絶縁層３の表面上にファインパターンの導体回路を形成することができる。絶縁層３に積層されている金属箔１１の厚みは、１〜５μｍである。

（２）次に、金属箔１１に炭酸ガスレーザ等のレーザが直接照射される。金属箔１１と絶縁層３とを貫通し、コア基板１０の第２導体層８上に至るビア導体用開口１２が形成される（図１（ｂ）参照）。実施形態では、ダイレクトレーザ法が用いられている。

レーザ加工は、たとえばパルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行われる。加工条件が以下に示される。たとえばパルスエネルギーが０．５〜１００ｍＪであり、パルス幅が１〜１００μｓであり、パルス間隔が０．５ｍｓ以上であり、ショット数が２〜１０の範囲内である。そして、この加工条件のもとで形成されるビア導体用開口１２の径は、５０〜２５０μｍである。

このとき、金属箔１１は絶縁層３よりレーザで加工され難い。この結果、図１（ｂ）に示されるように、金属箔１１に形成される開口１２の径は絶縁層３に形成される開口１２の径より小さくなる。絶縁層３の開口の外周は金属箔１１で覆われている。金属箔１１が絶縁層３の開口１８上に突出している。絶縁層３の開口１２上に突出している金属箔１１はひさしと称される。

（３）次に、開口１２の側壁および底面に存在する樹脂残滓を除去するため、デスミア処理が行われる。デスミア処理は、開口の内壁および底面に存在する樹脂残渣を除去するもので、例えば過マンガン酸等の薬液またはプラズマで行われる。

（４）次に、エッチングによって金属箔１１が除去される（図１（ｃ）参照）。ビア導体用開口１２から露出する第２導体層８の厚みがエッチングで薄くなる。ビア導体と導体層の接続信頼性を高くするため、第２導体層８の厚みは金属箔１１の厚みより厚いことが好ましい。第２導体層８の厚みと金属箔１１の厚みとの比（第２導体層８の厚み／金属箔１１の厚み）が１．３〜１．５であると、接続信頼性が高い。

これにより、図１（ｂ）に示されている絶縁層３の開口１２上に存在する金属箔（ひさし）１１が消失する。ビア導体用開口１２内に電解めっき液が入りやすい。ビア導体用開口１２内のめっき液の入れ替わりが起こりやすい。ビア導体用の開口１２をめっき膜で充填することが容易になる。なお、開口１８内のデスミア処理は、金属箔１１が除去されるエッチングの後で行われてもよい。

（５）次に、金属箔１１が除去された樹脂層２の表面および開口１２の内壁に粗化処理により粗面が形成される。粗化処理は、樹脂層表面に粗面を形成するもので、粗化処理もデスミア処理と同様に例えば過マンガン酸等の薬液で行うことができるが、粗化処理は所定の粗度の粗面が得られるように行われる。祖面の所定の粗度は算術平均粗さＲａで０．３〜１．０μｍが好ましい。０．３μｍ未満では粗面のアンカー効果による後述のシード層４の接着強度が充分得られず、１．０μｍを超えると粗化処理に時間がかかる。

（６）次に、無電解めっき処理により、絶縁層３の樹脂層２と、開口１２の内壁とに、シード層４が形成される（図１（ｄ）参照）。シード層４は無電解銅めっき膜であると好ましい。シード層４の厚みは、例えば０．５μｍ〜２μｍである。シード層４は樹脂層２および開口１２の内壁上に直接形成される。シード層４は樹脂層２の表面および開口１２の内壁の粗面上に形成される。粗面のアンカー効果により、シード層４と各々粗面を有した樹脂層２の表面および開口１２の内壁との接着性が向上する。

（７）次に、シード層４の表面に、感光性ドライフィルムの積層、マスク露光および現像処理によって、所定の回路パターンの開口を持つめっきレジスト層１３が形成される（図２（ａ）参照）。ビア導体用の開口１２は、めっきレジスト層１３の開口内に位置する。
（８）次に、めっきレジスト層１３の開口内のシード層４上に、電解めっきによって電解めっき層５が形成される。この時同時に、ビア導体用の開口１２内にビア導体７が形成される（図２（ｂ）参照）。電解めっきは電解銅めっきであることが好ましい。電解めっき膜の厚みは５μｍ〜２０μｍである。前の工程でひさしが除去されているので、開口１２の底面までめっき液が到達しやすい。また、開口１２内にフレッシュなめっき液を供給することができる。開口１２内でめっき液のよどみが小さくなる。そのため、開口１２は電解めっき膜で充填され、この電解めっき膜でビア導体７が形成される。

（９）次に、めっきレジスト層１３が剥離され、めっきレジスト層１３で覆われていた部分のシード層４が露出する（図２（ｃ）参照）。
（１０）その後、露出した部分のシード層４がエッチングによって除去される。
上記ＳＡＰ工法によって、絶縁層３の樹脂層２上に第１導体層６が形成され、開口１２にビア導体７が形成される。
コア基板１０上にビルドアップ層が形成された実施形態の多層プリント配線板が完成する（図２（ｄ）参照）。

絶縁層３の樹脂層２上に第１導体層６が形成され、絶縁層３の下に第２導体層８が形成される。開口１２に第１導体層６と第２導体層８とを接続するビア導体７が形成される。第１導体層６は、複数の導体回路と、ビア導体７を覆っている導体と、ビア導体７の周りに形成されているランドとを含む。ランドはビア導体７の径より大きく、ランドの径は７５μｍ〜３５０μｍである。第１導体層６は無電解銅めっき膜等からなるシード層４と電解銅めっき膜等からなる電解めっき層５とで形成されている。

第２導体層８は、複数の導体回路と、ビア導体７を覆っている導体と、ビア導体７の周りに形成されているランドとを含む。ランドはビア導体７の径より大きく、ランドの径は７５μｍ〜３５０μｍである。第２導体層８は、絶縁層９上に銅箔とシード層としての無電解銅めっき膜と電解銅めっき膜とが積層されて形成されている。

第２導体層８は銅箔等の金属箔を含むが第１導体層６は金属箔を含まない。そのため、第１導体層６の厚みは第２導体層８の厚みより薄くなる。第1導体層６にファインピッチの導体回路を形成することができる。従って、第１導体層６は主として信号層として機能することが好ましい。第１導体層６が信号線とそれ以外の回路（例えば、電源層）を含む場合、絶縁層３の樹脂層２上に形成されている導体層の面積の内、信号線として機能する配線の面積が５５％以上であると、第１導体層６は主として信号層として機能している。信号線が複数存在する場合、それぞれの信号線の面積を足すことで、信号層の面積は算出される。

第２導体層８は銅箔と無電解銅めっき膜と電解銅めっき膜とで形成されていて第２導体層８の厚みは厚いので、第２導体層８の抵抗は低い。従って、第２導体層８は主として電源層またはグランド層として機能することが好ましい。第２導体層８が電源層とそれ以外の回路（例えば、信号線）を含む場合、絶縁層３の下に形成されている導体層の面積の内、電源として機能する配線の面積が５５％以上であると、第２導体層８は主として電源層として機能している。電源回路が複数存在する場合、それぞれの電源回路の面積を足すことで、電源層の面積は算出される。同様に、グランド層の面積が５５％以上であると、第２導体層８は主としてグランド層として機能している。

第１導体層６はビア導体７と同時に形成される。第１導体層６はビア導体７から延びている電解めっき層を含んでいる。開口１２は電解めっきで充填される。そのため、絶縁層３の樹脂層２上に形成される電解めっき層５の厚みは絶縁層３の下に位置するコア基板１０の、金属箔を含む第２導体層８の厚みより厚くなりやすい。しかしながら、実施形態では、第１導体層６は金属箔を含まないので、第１導体層６の厚みは薄くなる。

第１導体層６の電解めっき層５が仮に金属箔上に形成されると、絶縁層３の樹脂層２上のシード層４は金属箔と無電解めっき層を含み、開口１２内のシード層は無電解めっき層で形成される。そのため、第１導体層６用のシード層（樹脂層２上のシード層）の抵抗値は、ビア導体７用のシード層（開口１２内の無電解めっき層）の抵抗値より低い。絶縁層３の樹脂層２上のシード層と開口１２内の無電解めっき層は繋がっているので、第１導体層６を形成するための抵抗値は場所により異なりやすい。第１導体層６の厚みのバラツキが大きくなりやすい。

しかしながら、実施形態では、ビア導体７と第１導体層６を形成するためのシード層４は何れも無電解めっき層である。シード層４が金属箔を含んでいない。そのため、第１導体層６を形成する電解めっき層の膜厚のバラツキが小さくなる。

実施形態の製造方法および、その方法で製造される実施形態の多層プリント配線板によれば、ビア導体７を形成する電解めっき層がボイドを含み難い。これにより、ビア導体７を形成する電解めっき層の断面積が局所的に小さくなり難い。ビア導体７内で局部的に電気抵抗が高くなり難い。そのため、例えば第１導体層６と第２導体層８とに含まれる導体回路と絶縁層３を貫通するビア導体７でインダクタが形成されても、所望のインダクタンスやＱ値を得ることができる。

その理由として、以下の理由が考えられる。第１導体層６は金属箔を含むことなく、第２導体層８は金属箔を含む。ビア導体７の抵抗が低い。第１導体層６の膜厚と第２導体層８の膜厚のバラツキが小さい。第１導体層６の膜厚と第２導体層８の膜厚の差が金属箔の厚み未満である。金属箔１１および第２導体層８に含まれる金属箔の厚みは１μｍ〜５μｍである。第１導体層６の厚みと第２導体層８の厚みとの差を小さくするため、第２導体層８に含まれる金属箔の厚みは３μｍ以下であることが好ましい。

なお、上述した実施形態の多層プリント配線板は、第２導体層８を有する通常のコア基板１０上にビルドアップ層として絶縁層３と第１導体層６とが積層され、その絶縁層３を貫通する貫通孔にビア導体７が形成されて第１導体層６と第２導体層８とが電気的に接続されて構成されているが、多層コア基板あるいは、ビルドアップ層のみからなる多層プリント配線板が本発明に従い、絶縁層３の上下に第１導体層６と第２導体層８とが積層され、その絶縁層３を貫通する貫通孔にビア導体７が形成された層を一又は複数層含んで構成されてもよい。

また多層コア基板あるいは、多層コア基板を含む多層プリント配線板が、たとえば特許第５０２１２１６号に記載のものの如き、スルーホール導体を有する両面プリント配線板からなる中央コア基板の第２導体層８を持つ片面または両面に、本発明の実施形態としてのビルドアップ層として絶縁層３と第１導体層６とが一又は複数層積層され、各絶縁層３を貫通するバイアホールにビア導体７が形成されて構成されてもよい。

１補強層
２樹脂層
３絶縁層
４シード層
５電解めっき層
６第１導体層
７ビア導体
８第２導体層
９樹脂層
１０コア基板
１１金属箔
１２開口
１３めっきレジスト層

Claims

補強材を含む補強層と前記補強層上に形成されていて補強材を含まない樹脂層とからなる絶縁層を準備することと、
前記絶縁層の前記樹脂層上に金属箔を積層することと、
前記金属箔および前記絶縁層を貫通する貫通孔をレーザで形成することと、
前記金属箔を前記絶縁層から除去することと、
前記層間樹脂絶縁層の前記樹脂層の表面に粗化処理を施すことと、
前記絶縁層の前記樹脂層上に導体層を形成することと、
前記貫通孔にビア導体を形成することと、
を含むプリント配線板の製造方法。
請求項１のプリント配線板の製造方法であって、
前記絶縁層を準備することは、前記補強層上に前記樹脂層を形成することを含む。
請求項１のプリント配線板の製造方法であって、さらに、
前記金属箔を前記絶縁層から除去することの前に、前記絶縁層を貫通する貫通孔内のデスミア処理を行うこと、を含む。
請求項１のプリント配線板の製造方法であって、さらに、
前記金属箔を前記絶縁層から除去することの後に、前記絶縁層を貫通する貫通孔内のデスミア処理を行うこと、を含む。
補強材を含む補強層と前記補強層上に形成されていて補強材を含まない樹脂層とからなり、前記樹脂層の表面に粗化処理が施されている絶縁層と、
前記樹脂層上に形成されていてシード層とシード層上の電解めっき層とで形成されている第１導体層と、
前記絶縁層を貫通していて、前記シード層と前記電解めっき層とで形成されているビア導体とを具えるプリント配線板。
請求項５のプリント配線板であって、
前記補強層の下に第２導体層を具え、
前記ビア導体は、前記絶縁層を貫通し、前記第１導体層と前記第２導体層とを接続している。