JP2017069318A

JP2017069318A - 多層配線板

Info

Publication number: JP2017069318A
Application number: JP2015191300A
Authority: JP
Inventors: 雅広加藤; Masahiro Kato
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2017-04-06

Abstract

【課題】貫通孔による層間接続であるスルーホールを用い、内層配線パターンのライン幅を確保しつつ、内層に設けるファンナウト配線の引き回しを容易にすることで、内層配線パターンのピン間本数を増加させて狭ピッチな表面実装への対応を図ることを目的とする。
【解決手段】絶縁層と、この絶縁層と交互に積層され内層となる配線パターンを有する内層配線層と、これらの絶縁層及び内層配線層を厚さ方向に貫通し導電性を有するスルーホールと、このスルーホールの直上に配置される表層ランドと、を備え、前記表層ランドが、前記多層配線板の表面の絶縁層上にマトリックス状に配置される多層配線板であって、前記表層ランドの直下に配置されるスルーホールのピッチが、前記表層ランドのピッチに対して部分的に異ならせて設定される多層配線板。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線板に関するものであり、特には、狭ピッチな表面実装を可能とする多層配線板に関するものである。

表面実装の高密度化の要求から、電子部品を搭載する表層ランドの狭ピッチ化が進んでおり、表面実装用の実装端子に対応するスルーホールによって、内層に設けるファンナウト配線の引き回しが困難な場合がある。配線層の層数を増やす場合は、コストやリードタイムが増加するため、配線層を増やさずに、表層ランドの狭ピッチ化に対応可能な多層配線板が望まれている。

このような要求に対して、非貫通孔による層間接続を有するビルドアップを用いた多層配線板が知られている（特許文献１）。また、表層ランドの高密度化を図った多層配線板が知られている（特許文献２）。

特開平０６−２６８３４５号公報特開２００５−２７７１７７号公報

しかし、特許文献１の多層配線板の場合は、表層ランドの数の増加に対応するためには、ビルドアップ層を多くすることが必要なため、やはりコストやリードタイムが増加する問題がある。また、特許文献２の多層配線板の場合も、表層ランドの数が増加すると、内層に設けるファンナウト配線の引き回しが困難な場合がある。また、内層配線のライン幅を細くして、表層ランド又はスルーホールの間隙に配置可能な内層配線のライン本数（以下、「ピン間本数」ということがある。）を増やす方法が考えられるが、ライン欠陥による歩留まり低下の問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、貫通孔による層間接続であるスルーホールを用いても、内層配線パターンのライン幅を確保しつつ、内層に設けるファンナウト配線の引き回しを容易にすることで、内層配線パターンのピン間本数を増加させて狭ピッチな表面実装への対応を図ることを目的とする。

本発明は、以下に関する。
１．絶縁層と、この絶縁層と交互に積層され内層となる配線パターンを有する内層配線層と、これらの絶縁層及び内層配線層を厚さ方向に貫通し導電性を有するスルーホールと、このスルーホールの直上に配置される表層ランドと、を備える多層配線板であって、前記表層ランドが、前記多層配線板の表面の絶縁層上にマトリックス状に配置され、この表層ランドの直下に配置されるスルーホールのピッチが、前記表層ランドのピッチに対して部分的に変化させて設定される多層配線板。
２．表層ランドの直下に配置されたスルーホールのピッチが、多層配線板の表面の絶縁層上にマトリックス状に配置される表層ランドのピッチに対して、列単位で狭く又は広く変化させて設定される項１に記載の多層配線板。
３．表層ランドの直下に配置されたスルーホールのピッチが、多層配線板の表面の絶縁層上にマトリックス状に配置される表層ランドのうち、最も外側に配置される列の表層ランドのピッチに対して、部分的に変化させて設定される項１に記載の多層配線板。

本発明によれば、貫通孔による層間接続であるスルーホールを用いても、内層配線パターンのライン幅を確保しつつ、内層に設けるファンナウト配線の引き回しを容易にすることで、内層配線パターンのピン間本数を増加させて狭ピッチな表面実装への対応を図ることができる。

本発明の第１の実施形態（実施例１）の多層配線板の概略断面図を表す。（マトリックス状にスルーホールが配置された部分の一部抜き取り）本発明の第１の実施形態（実施例１）の多層配線板の概略平面図を表す。（マトリックス状にスルーホールが配置された部分の一部抜き取り）本発明の第２の実施形態の多層配線板の概略平面図を表す。（マトリックス状にスルーホールが配置された部分の一部抜き取り）

（実施形態１）
本発明の多層配線板の第１の実施形態を、図１、図２を用いて説明する。本実施の形態の多層配線板は、絶縁層１１と、この絶縁層１１と交互に積層され内層となる配線パターン３を有する内層配線層１５と、これらの絶縁層１１及び内層配線層１５を厚さ方向に貫通し導電性を有するスルーホール２と、このスルーホール２の直上に配置される表層ランド１と、を備える多層配線板であって、前記表層ランド１が、前記多層配線板の表面の絶縁層１１上にマトリックス状に配置され、この表層ランド１の直下に配置されるスルーホール２のピッチが、前記表層ランド１のピッチに対して部分的に変化させて設定される。

本実施の形態において、表層ランドとは、ＢＧＡパッケージ部品などの表面実装部品を実装する端子として用いられるもので、表面実装部品の端子ピッチと同じピッチで基板上にマトリックス状に配置されるものであり、サブトラクティブ法などを用いて形成することができる。

スルーホールとは、表層ランドと内層配線層又は絶縁層を挟んで積層された異なる内層配線層同士を電気的に接続するものであり、ドリル等を用いて多層配線板の厚さ方向全体を貫通するように孔を加工し、その孔の内壁に電解銅めっきや無電解銅めっきによってめっき被覆を行うことで形成される。

内層配線層とは、内層となる配線パターンを有する配線層であり、内層となる配線パターンとしては、ファンナウト配線となる内層配線パターン、スルーホールと接続する内層ランド、電源、グランド等が配置される。内層配線層は、例えば、絶縁層に銅箔を張り合わせた銅張積層板を用いて、表面の銅箔を回路加工することにより作製することができる。

図１、図２に示すように、本実施の形態において、スルーホール２の直上には、表層ランド１が配置されている。スルーホール２の直上とは、多層配線板の表面のスルーホール２に対応する領域と、表層ランド１の少なくとも一部とが、平面視において重なることをいう。このように、スルーホール２の直上には、表層ランド１が配置されるようにする方法としては、スルーホール２の開口に孔埋め樹脂１３を充填した後、スルーホール２の開口から飛び出した孔埋め樹脂１３を研磨して平坦化し、いわゆる蓋めっき１４を形成し、回路形成によって表層ランド１を形成する方法、スルーホール２を形成する際の孔の内壁へのスルーホールめっき１２を、孔をめっきで充填可能なフィルドめっきを用いて行い、回路形成によって表層ランド１を形成する方法等が挙げられる。

図１、図２に示すように、本実施の形態において、表層ランド１が、多層配線板の表面の絶縁層１１上にマトリックス状に配置される。マトリックス状に配置とは、縦方向と横方向のそれぞれに、表層ランド１が列を作るように格子状に配置されることをいう。

図１、図２に示すように、本実施の形態においては、スルーホール２のピッチが、表層ランド１のピッチに対して、部分的に異ならせて配置される。スルーホール２のピッチとは、隣り合うスルーホール２同士の中心線７間の距離のことである。

従来技術においては、スルーホールは表層ランドと同じ位置に配置されており、内層配線層に配置されるスルーホールからのファンナウト配線は、マトリックス状に並んだスルーホール間の間隙に設置される。この際、スルーホール間の間隙が小さい場合には、設置する配線本数を増加することは困難であった。

しかし、本実施の形態によれば、一部のスルーホール間の間隙が拡大するので、その部分では内層配線層においてスルーホール間に設置される配線本数を増加することができ、より少ない内層配線層数でファンナウト配線を収容することができる。したがって、貫通孔による層間接続であるスルーホールを用いても、内層配線パターンのライン幅を確保しつつ、内層に設けるファンナウト配線の引き回しを容易にすることで、内層配線パターンのピン間本数を増加させて狭ピッチな表面実装への対応を図ることができる。

図２に示すように、本実施の形態においては、表層ランド１の直下に配置されたスルーホール２のピッチが、多層配線板の表面の絶縁層１１上にマトリックス状に配置される表層ランド１のピッチに対して、列単位で狭く又は広く変化させて設定される。

本実施の形態では、表層ランドのピッチよりもピッチを広く変化させて配置されたスルーホールの間隙には、前記表層ランドのピッチよりもピッチを狭く変化させて配置されたスルーホールの間隙よりも、多くの本数の内層配線パターンが配置される。

このように、列単位でスルーホール間の間隙が拡大するので、列単位で内層配線層においてスルーホール間に設置される配線本数を増加することができ、より少ない内層配線層数でファンナウト配線を収容することができる。例えば、図２に示すように、スルーホール２のピッチを列単位で狭くした部分では、ピッチを狭くする前のピン間１本を維持しつつ、スルーホール２のピッチを列単位で広くした部分では、ピッチを広くする前のピン間１本からピン間２本に増やすことができる。また、列単位でスルーホール２間の間隙が拡大することにより、差動伝送用の２本ペア配線をマトリックス状に並んだスルーホール２領域内にも配置できるようにすることもできる。

（実施形態２）
本発明の多層配線板の第２の実施形態を、図３を用いて説明する。本実施の形態の多層配線板は、表層ランド１の直下に配置されたスルーホール２のピッチが、多層配線板の表面の絶縁層１１上にマトリックス状に配置される表層ランド１のうち、最も外側に配置される列の表層ランドのピッチに対して、部分的に変化させて設定される。

これにより、最も外側に配置されるスルーホール間の間隙が拡大するので、最も外側のスルーホール間に設置される配線本数を増加することができ、より少ない内層配線層数でファンナウト配線を収容することができる。例えば、図３に示すように、最も右側の列の上から２番目の表層ランドを下方向へ、上から４番目の表層ランドを上方向へずらして配置して、最も外側（右端）のスルーホール２間に設置される配線本数を増加することで、外側（右端）から３列目の表層ランド１の直下に配置されたスルーホール２からのファンナウト配線も可能になる。

（実施形態３）
本発明の多層配線板の第２の実施形態を、図３を用いて説明する。本実施の形態の多層配線板は、表層ランド１の直下に配置されたスルーホール２が、表層ランド１からはみ出さないように配置される。

表層ランドからその直下に接続するスルーホールがはみ出すと、スルーホールの内壁に施されたスルーホールめっきの断面が露出し、隣接する表層ランドとの距離が近づく心配がある。しかし、このように、表層ランドの範囲内に、その直下に接続するスルーホールが配置されることにより、隣接する表層ランドとスルーホールとの距離を確保できるので、絶縁を保つことができる。

以下、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。

樹脂層厚み０．１ｍｍ、銅箔厚み１８μｍ、サイズが縦５１０ｍｍ、横５１０ｍｍの銅張積層板（日立化成株式会社製、ＭＣＬ−Ｅ−６７９、「ＭＣＬ」は登録商標）の一方の面にファンナウト配線となる回路、他方の面にグラウンドとなる回路を形成した内層配線層となる内層基板（図示しない。）を作製した。

このとき、後の工程にてマトリックス状のスルーホールが配置されるエリアの内層配線層の内層配線パターンは、図２に示すように、上から１列目と２列目の表層ランド１間は、スルーホール２間に２本の内層配線パターン３を設置し（ピン間２本）、ライン幅０．０７ｍｍ、ライン間のスペース０．０８ｍｍの差動ペア配線４を設置した。また、上から２列目と３列目の表層ランド１間、及び、上から３列目と４列目の表層ランド１間は、スルーホール２間に１本の内層配線パターン３を設置し、ライン幅は０．０７ｍｍとした。上から４列目と５列目の表層ランド１間は、スルーホール間に２本の内層配線パターン３を設置し、ライン幅は０．０７ｍｍとした。また、内層配線層１５の内層ランド５は直径３５０μｍとした。内層配線層１５の他方の面のグラウンドの内層配線パターン３は、後の工程にて加工されるスルーホール２がグラウンドに接続する部分はベタパターンとし、スルーホール２がグラウンドに接続しない部分は、スルーホール２が配置される位置に直径０.５ｍｍのクリアランスを設置した。

次に、樹脂層厚み０．１ｍｍ、銅箔厚み１８μｍ、サイズが縦５１０ｍｍ、横５１０ｍｍの銅張積層板（日立化成株式会社製、ＭＣＬ−Ｅ−６７９、「ＭＣＬ」は登録商標）に、電源またはグラウンドとなる内層パターンを形成した内層配線層（図示しない。）を作製した。各層のパターンは後の工程にて加工されるスルーホールと接続が必要な部分はベタ接続とし、接続が不要な部分には、スルーホールが配置される位置に直径０.５ｍｍのクリアランスを設置した。

次に、ピンラミネーション方式にて、内層配線層間の構成位置合わせをし、最外層に厚み１８μｍ、サイズ縦５４０ｍｍ、横５４０ｍｍの電解銅箔（日本電解株式会社製、ＹＧＰ−１８）、その内層側に前記の内層配線層および樹脂層の公称厚み０．０８ｍｍまたは０．１ｍｍ、サイズ縦５１０ｍｍ、横５１０ｍｍのプリプレグ（日立化成株式会社製、ＧＥＡ−６７９Ｎ）（図示しない。）を交互に積層した後、真空プレス機（株式会社名機製作所製）にて加熱・加圧プレスを行って一体化し、板厚５．０ｍｍの多層配線板を形成した。

次に、直径０．２０ｍｍ、刃長４．０ｍｍのドリルで多層配線板の一方の面から内層配線パターンの位置に合わせて深さ２．８ｍｍの孔をあけ、また、他方の面から一方の面の孔位置に合わせて深さ２．８ｍｍの孔明を行った。この際、図２に示すように、一列ごとに異なるピッチでマトリックス状にスルーホール２を配置し、ピッチ拡大部のスルーホールピッチ９は０．７２５ｍｍ、ピッチ縮小部のスルーホールピッチ１０は０．５７５ｍｍとした。

次に、過マンガン酸処理で孔内のスミアを除去した後、厚付け無電解銅めっきでスルーホールめっき１２を形成した。

次に、孔埋め樹脂（太陽インキ製造株式会社製、ＴＨＰ−１００ＤＸ１）を用いて真空印刷機による印刷法にてスルーホール内の樹脂埋めを行った後、厚付け無電解銅めっきによる蓋めっきを行った。

次に、テンティング法にて、表層に回路を形成した。この際、表層ランドのピッチは０．６５ｍｍの一定とし、図２の上から１列目、３列目、５列目のスルーホール２の真上に表層ランド１が配置されるようにした。

本実施例の多層配線板によれば、図２に示すように、スルーホール２のピッチを列単位で狭くした部分では、ピッチを狭くする前のピン間１本を維持しつつ、スルーホール２のピッチを列単位で広くした部分では、ピッチを広くする前のピン間１本からピン間２本に増やすことができた。その結果、ファンナウト配線のために必要な内層配線層１５の層数を低減することができ、大幅にコストを低減することができた。また、列単位でスルーホール２間の間隙が拡大することにより、差動伝送用の２本ペア配線４をマトリックス状に並んだスルーホール２領域内にも配置できた。

１…表層ランド
２…スルーホール
３…内層配線パターン
４…差動ペア配線
５…内層ランド
６…表層ランドの中心線
７…スルーホールの中心線
８…表層ランドのピッチ
９…ピッチ拡大部のスルーホールピッチ
１０…ピッチ縮小部のスルーホールピッチ
１１…絶縁層
１２…スルーホールめっき
１３…孔埋め樹脂
１４…蓋めっき
１５…内層配線層

Claims

絶縁層と、この絶縁層と交互に積層され内層となる配線パターンを有する内層配線層と、これらの絶縁層及び内層配線層を厚さ方向に貫通し導電性を有するスルーホールと、このスルーホールの直上に配置される表層ランドと、を備え、前記表層ランドが、前記多層配線板の表面の絶縁層上にマトリックス状に配置される多層配線板であって、
前記表層ランドの直下に配置されるスルーホールのピッチが、前記表層ランドのピッチに対して部分的に異ならせて設定される多層配線板。
表層ランドの直下に配置されたスルーホールのピッチが、多層配線板の表面の絶縁層上にマトリックス状に配置される表層ランドのピッチに対して、列単位で狭く又は広く変化させて設定される請求項１に記載の多層配線板。
表層ランドの直下に配置されたスルーホールのピッチが、多層配線板の表面の絶縁層上にマトリックス状に配置される表層ランドのうち、最も外側に配置される列の表層ランドのピッチに対して、部分的に変化させて設定される請求項１に記載の多層配線板。
表層ランドのピッチよりもピッチを広く変化させて配置されたスルーホールの間隙には、前記表層ランドのピッチよりもピッチを狭く変化させて配置されたスルーホールの間隙よりも、多くの本数の内層配線パターンが配置される請求項１から３の何れかに一項に記載の多層配線板。
表層ランドの直下に配置されたスルーホールが、表層ランドからはみ出さないように配置される請求項１から４の何れか一項に記載の多層配線板。