JP2018032651A

JP2018032651A - 配線板及びその製造方法

Info

Publication number: JP2018032651A
Application number: JP2016161660A
Authority: JP
Inventors: 竹中　芳紀; Yoshinori Takenaka; 芳紀竹中; 裕康能登; Hiroyasu NOTO
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2018-03-01
Also published as: US10070511B2; US20180054885A1

Abstract

【課題】導体回路層の断線を抑制することが可能な配線板及びその製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の配線板１０では、４隅と中央との５か所の断面において、第２絶縁樹脂層２３内に、表面から配線パターンの最小幅Ｗの２倍の深さで、かつ、最小幅Ｗの２倍の幅の単位面Ｘをサンプリングすると、各単位面に含まれる全ての無機フィラー２９の断面が０．１μｍ以下で、その上の配線パターンの最小幅Ｗの１５％以下となると共に、各単位面全体の面積のうち無機フィラー２９の断面積の占有率が４５〜６５％となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、絶縁樹脂層の表面に導電回路層が積層されている配線板及びその製造方法に関する。

この種の配線板として、絶縁樹脂層がフィラーを含有しているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２１７０５２号公報（段落［００２４］）

上述した配線板においては、導電回路層の断線の抑制が求められている。

本発明に係る配線基板は、フィラーを含有している絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の表面に積層される導電回路層と、を有する配線板であって、前記絶縁樹脂層における４隅と中央との５か所の断面のうち、前記表面から、前記導電回路層における配線パターンの最小幅の２倍の長さと前記絶縁樹脂層の板厚とのうちで小さい方の深さで、かつ、前記最小幅の２倍の幅の単位範囲に含まれる全ての前記フィラーの断面の径が、前記最小幅の１５％以下である。

本発明の一実施形態に係る配線板の平面図配線板の側断面図配線パターン周辺の拡大側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図配線板の製造工程を示す側断面図変形例に係る配線板の側断面図

以下、本発明の一実施形態を図１〜９に基づいて説明する。図１には、配線板１０の平面図が示され、図２には、その断面構造が示されている。

図２に示すように、配線板１０は、第１絶縁樹脂層２１、第１導電回路層２２、第２絶縁樹脂層２３、第２導電回路層２４、が順に積層されてなる。第１及び第２の絶縁樹脂層２１，２３は、エポキシ樹脂等から形成されたビルドアップフィルムであり、これら絶縁樹脂層２１，２３の厚さは１０〜２０μｍである。

第２絶縁樹脂層２３には、複数のビアホール２３Ｈが形成され、それらビアホール２３Ｈ内にめっきが充填されて複数のビア導体２３Ｄが形成されている。そして、これらビア導体２３Ｄによって、第１導電回路層２２と第２導電回路層２４との間が接続されている。また、ビアホール２３Ｈは、第１絶縁樹脂層２１に向かって徐々に縮径したテーパー状になっている。ビア導体２３Ｄのトップ径は２０〜５０μｍとなっていて、ボトム径は、１５〜４０μｍとなっている。

第２導電回路層２４上には、ソルダーレジスト層２５が積層されている。ソルダーレジスト層２５には、複数のパッド用孔２５Ｈが形成され、第２導電回路層２４のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分がパッド２６になっている。配線板１０全体の表側面１０Ｆでは、図１に示すように、複数のパッド２６が行列状に並べられている。

図３には、第１導電回路層２２及び第２導電回路層２４について説明するための例として、第２導電回路層２４における配線パターンＰ周辺の拡大図が示されている。なお、図３においてはソルダーレジスト層２５は省略されている。同図に示すように、第１及び第２の導電回路層２２，２４は、絶縁樹脂層２１，２３上に形成される無電解めっき層３０とその上の電解めっき層３１とを有している。また、第１及び第２の導電回路層２２，２４の厚さは、５〜１５μｍである。また、第１及び第２の導電回路層２２，２４においては、配線パターンＰの最小幅Ｗ（図２参照）及び配線パターンＰ間の最小距離Ｈ（図２参照）がともに５μｍとなっている。

さて、第１絶縁樹脂層２１及び第２絶縁樹脂層２３は共に、シリカ、アルミナ又はムライト等の無機フィラー２９を含有している。本実施形態では、これら絶縁樹脂層２１，２３に含まれる無機フィラー２９は、全て、径が０．１μｍ以下になっていて、それらの平均粒径は０．０３〜０．１μｍとなっている。即ち、全ての無機フィラー２９の径は、本実施形態の配線パターンＰの最小幅Ｗ（５μｍ）の２％以下であり、７％以下の数値となっている。なお、第１絶縁樹脂層２１及び第２絶縁樹脂層２３には共にガラスクロスは含有されていない。

また、第１絶縁樹脂層２１及び第２絶縁樹脂層２３を、例えば、高さが配線パターンＰの最小幅Ｗの２倍で、幅が最小幅Ｗの２倍で、奥行きが最小幅Ｗの２倍の単位立体に分割した場合に、それら単位立体における無機フィラー２９の含有率が何れも３０〜８０ｗｔ％となるように、無機フィラー２９は分散している。さらに、無機フィラー２９は、第１絶縁樹脂層２１又は第２絶縁樹脂層２３内に、直径が配線パターンＰの最小幅Ｗの８０％をなしかつ無機フィラー２９の含有率が１％未満の領域が存在しないように、均一に分布している。

上記した含有率により、第１絶縁樹脂層２１又は第２絶縁樹脂層２３の任意の断面のうち、高さが配線パターンＰの最小幅Ｗの２倍で、幅が最小幅Ｗの２倍の単位面全体の面積における無機フィラー２９の断面積の占有率は４５〜６５％となる。

図３に示すように、第１絶縁樹脂層２１及び第２絶縁樹脂層２３の表面は、算術平均粗さが０．０３〜０.１２μｍの粗面になっている。これら表面の一部では、無機フィラー２９の一部が露出していたり、無機フィラー２９が脱離して球面状に凹んでいる部分が存在している。

以上の構成により、第１絶縁樹脂層２１又は第２絶縁樹脂層２３の任意の５か所の断面において、第１絶縁樹脂層２１又は第２絶縁樹脂層２３の上端縁を含む単位面（本発明の「単位範囲」に相当する）をサンプリングすると、各単位面に含まれる全ての無機フィラー２９の断面の径が、０．１μｍ以下で、その上の配線パターンＰの最小幅Ｗの７％以下となると共に、各単位面全体の面積のうち無機フィラー２９の断面積の占有率が４５〜６５％となる。

なお、無機フィラー２９は、第１絶縁樹脂層２１及び第２絶縁樹脂層２３内に無数に含まれているので、この単位面に含まれている無機フィラー２９の断面の最大径が、単位面に断面が現れている無機フィラー２９群の最大径とみなすことが可能である。

次に、本実施形態の配線板１０の製造方法について説明する。

（１）図４（Ａ）及び図５（Ａ）に示すように、第１絶縁樹脂層２１としてのビルドアップフィルムが用意される。

（２）図５（Ｂ）に示すように、第１絶縁樹脂層２１の表面が、薬液（例えば、過マンガン酸塩を含むデスミア液）により粗化される。このとき、第１絶縁樹脂層２１に含まれる無機フィラー２９の一部が露出すると共に、それら無機フィラー２９のうち外周面が半球分以上露出したものが脱離し、第１絶縁樹脂層２１の表面に球面状の窪みが形成される。

（３）無電解めっき処理が行われ、第１絶縁樹脂層２１上に無電解めっき膜（図示せず）が形成される。

（４）図４（Ｂ）に示すように、無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト４０が形成される。

（５）電解めっき処理が行われ、図４（Ｃ）に示すように、第２絶縁樹脂層２１上の無電解めっき膜のうちめっきレジスト４０から露出している部分に電解めっき層３１が形成される。

（６）めっきレジスト４０が剥離されると共に、めっきレジスト４０の下方の無電解めっき膜（図示せず）が除去され、図６（Ａ）に示すように、残された無電解めっき膜（即ち、無電解めっき層３０（図３参照））及び電解めっき層３１により、第１絶縁樹脂層２１上に第１導電回路層２２が形成される。

（７）図６（Ｂ）に示すように、第１導電回路層２２上に第２絶縁樹脂層２３としてのビルドアップフィルムが積層されて、加熱プレスされる。

（８）（２）と同様に、第２絶縁樹脂層２３の表面が粗化される。

（９）図７（Ａ）に示すように、第２絶縁樹脂層２３にＣＯ２レーザ又はＵＶレーザが照射されて、ビアホール２３Ｈが形成される。

（１０）無電解めっき処理が行われ、第２絶縁樹脂層２３上と、ビアホール２３Ｈ内とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。

（１１）図７（Ｂ）に示すように、無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジスト４０が形成される。

（１２）電解めっき処理が行われ、図８（Ａ）に示すように、めっきがビアホール２３Ｈ内に充填されてビア導体２３Ｄが形成され、さらには、第２絶縁樹脂層２３上の無電解めっき膜（図示せず）のうちめっきレジスト４０から露出している部分に電解めっき層３１が形成される。

（１３）めっきレジスト４０が剥離されると共に、めっきレジスト４０の下方の無電解めっき膜（図示せず）が除去され、図８（Ｂ）に示すように、残された無電解めっき膜（即ち、無電解めっき層３０（図３参照））及び電解めっき層３１により、第２絶縁樹脂層２３上に第２導電回路層２４が形成される。そして、第２絶縁樹脂層２３の表裏の第１導電回路層２２と第２導電回路層２４とがビア導体２３Ｄによって接続される。

（１４）図９（Ａ）に示すように、第２導電回路層２４上にソルダーレジスト層２５が積層される。

（１５）図９（Ｂ）に示すように、ソルダーレジスト層２５の所定箇所にテーパー状のパッド用孔２５Ｈが形成され、第２導電回路層２４のうちパッド用孔２５Ｈから露出した部分がパッド２６になる。

（１６）パッド２６上に、ニッケル層、パラジウム層、金層の順に積層されて図２に示された金属膜４１が形成される。以上で配線板１０が完成する。なお、上述した第１及び第２の導電回路層２２，２４の形成方法は、セミアディティブ法と呼ばれている。

配線板１０について検査するときは、例えば、図１に示すように、配線板１０を対角線Ａ上で切断し、配線板１０の４隅と中央の５か所（図１中の符号Ｘ）の断面において、第２絶縁樹脂層２３内に、表面から配線パターンＰの最小幅Ｗの２倍の深さで、かつ、最小幅Ｗの２倍の幅の単位面Ｘ（図２参照）を設定する。この単位面は、最小幅Ｗをなす配線パターンＰの直下領域（特に、最小幅Ｗの配線パターンＰの中央と単位面の中央とが並ぶ位置）に定めることが好ましい。なお、第２絶縁樹脂層２３の板厚が配線パターンＰの最小幅Ｗの２倍よりも小さい場合は、単位面積の深さを、第２絶縁樹脂層２３の板厚全体とする。

そして、各単位面に含まれる無機フィラー２９の断面の最大径が配線パターンＰの最小幅Ｗの７％以下であるかを判定し、最小幅Ｗの７％より大きいものを不良とみなす。また、各単位面全体の面積のうち無機フィラー２９の断面積の占有率が４５〜６５％となっているかを判定し、４５〜６５％以外のものも不良とみなしてもよい。無機フィラー２９の断面の径及び無機フィラー２９の断面積の占有率は、例えば、市販の画像解析ソフトを用いて、第２絶縁樹脂層２３の断面の顕微鏡写真を二値化することにより測定することができる。

本実施形態の配線板１０の構造及び製造方法に関する説明は以上である。次に配線板１０の使用例と作用効果とを説明する。本実施形態の配線板１０は、パッド２６上に、半田バンプが形成されて、その上にＣＰＵ等の電子部品が搭載されて半田付けされることで使用される。

ここで、一般的に、無機フィラー２９の表面は滑らかであるため、絶縁樹脂層２１，２３の表面に大きい無機フィラー２９が配されていると、導電回路層２２，２４の密着性が低下して剥離することが考えられるところ、本実施形態の配線板１０では、第１及び第２の絶縁樹脂層２１，２３に含まれる無機フィラー２９の径が配線パターンＰの最小幅Ｗの７％以下と十分小さくなっているので、導電回路層２２，２４の密着性の低下が抑制され、導電回路層２２，２４の剥離が防がれる。これにより、導電回路層２２，２４の断線が防がれる。

また、無機フィラーを含有している絶縁樹脂層においては、電子部品から受ける熱等の影響により絶縁樹脂層が膨張・収縮を繰り返すと、絶縁樹脂層の表面から露出している無機フィラーが脱離することが起こり得る。このとき、脱離した無機フィラーの上方に配線パターンＰが配されていると、その配線パターンＰが断線してしまうことが考えられる。

これに対して、本実施形態の配線板１０では、上述したように、第１及び第２の絶縁樹脂層２１，２３に含まれる無機フィラー２９の径が十分小さくなっているため、仮に無機フィラー２９が脱離したとしても、配線パターンＰの断線が抑制される。

また、絶縁樹脂においては、無機フィラー２９の含有率が大きくなる程、熱膨張係数が小さくなるため、絶縁樹脂層２１，２３内に無機フィラー２９の含有率が極端に小さい部分があると、絶縁樹脂層２１，２３内の熱膨張係数の差が大きくなり、導電回路層２２，２４の配線パターンＰにひずみが生じ、配線パターンＰが断線してしまうことが考えられる。

これに対して、本実施形態では、任意に設定される単位立体における無機フィラー２９の含有率が何れも３０〜８０ｗｔ％となるように、無機フィラー２９が均一に分散しているため、絶縁樹脂層２１，２３内の熱膨張係数の差を軽減することができ、配線パターンＰの断線が防がれる。また、絶縁樹脂層２１，２３内の熱膨張係数の差を軽減することにより、無機フィラー２９の脱離も軽減することができると考えられる。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）図１０に示すように、コア基板５０を有し、その表裏の両面に絶縁樹脂層２１，２３及び導電回路層２２，２４がそれぞれ積層される構成であってもよい。

（２）上記実施形態では、絶縁樹脂層２１，２３と導電回路層２２，２４とが２層ずつ設けられていたが、１層ずつであってもよいし、３層以上ずつであってもよい。

（３）上記実施形態では、絶縁樹脂層２１，２３全体に含まれる全ての無機フィラー２９が０．１μｍ以下となっていたが、絶縁樹脂層２１，２３のうち導電回路層２２，２４が形成される上側部分（表面から配線パターンＰの最小幅Ｗの２倍の深さ）に含まれる無機フィラー２９が０．１μｍ以下であればよく、下側部分に含まれる無機フィラー２９は０.１μｍより大きくなっていてもよい。

（４）上記実施形態では、絶縁樹脂層２１，２３に含まれる無機フィラー２９が０．１μｍ以下となっていたが、これに限られるものではなく、その上の導電回路層２２，２４の配線パターンＰの最小幅Ｗの１５％以下であればよい。無機フィラー２９が配線パターンＰの最小幅Ｗの１５％以下であれば、配線パターンＰの断線が十分に抑制されると考えられる。なお、無機フィラー２９は０．５μｍ以下となっていて、それらの平均径が、０．０３〜０．３μｍとなっていることが好ましい。

また、上記実施形態では、配線板１０の検査において、各単位面に含まれる無機フィラー２９の断面の最大径が配線パターンＰの最小幅Ｗの７％以下であるかを判定していたが、１５％であるかを判定する構成であってもよい。

（５）上記実施形態では、導電回路層２２，２４における配線パターンＰの最小幅Ｗが、５μｍであったが、８μｍ以下であれば他の数値であってもよい。

（６）上記実施形態では、本発明の「フィラー」が無機フィラー２９であったが、有機フィラーであってもよい。

（７）絶縁樹脂層２１，２３に含まれるほぼ全ての無機フィラー２９の径が配線パターンＰの最小幅Ｗの１５％以下であるが、例外的に（例えば、１／１０００００以下の確率で）それよりも大きい無機フィラー２９が含有されている場合、即ち、絶縁樹脂層２１，２３に含まれる無機フィラー２９が、実質的に全て、配線パターンＰの最小幅Ｗの１５％以下である場合も本発明の技術的範囲に含まれる。この場合、例外的に含有される無機フィラー２９の径が、２μｍ以下で、配線パターンＰの最小幅Ｗの５０％以下であることが好ましい。

１０配線板
２１第１絶縁樹脂層
２１第２絶縁樹脂層
２２第１導電回路層
２３第２絶縁樹脂層
２３Ｄビア導体
２４第２導電回路層
２９無機フィラー

Claims

フィラーを含有している絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層の表面に積層される導電回路層と、を有する配線板であって、
前記絶縁樹脂層における４隅と中央との５か所の断面のうち、前記表面から、前記導電回路層における配線パターンの最小幅の２倍の長さと前記絶縁樹脂層の板厚とのうちで小さい方の深さで、かつ、前記最小幅の２倍の幅の単位範囲に含まれる全ての前記フィラーの断面の径が、前記最小幅の１５％以下である。
請求項１に記載の配線板であって、
前記単位範囲全体の面積のうち前記フィラーの断面積の占有率は、４５〜６５％である。
請求項１又は２に記載の配線板であって、
前記単位範囲に含まれる全ての前記フィラーの断面の径が、前記最小幅の７％以下である。
請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記表面から、前記最小幅の２倍の長さと前記絶縁樹脂層の板厚とのうちで小さい方の深さの範囲に、直径が前記最小幅の８０％をなしかつ前記フィラーの含有率が１％未満の領域が存在しない。
請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記最小幅及び前記配線パターン間の最小距離がともに８μｍ以下である。
請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記単位範囲に含まれる全ての前記フィラーの断面の径は、０．５μｍ以下である。
請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記絶縁樹脂層の前記表面は粗化されている。
請求項１乃至７の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記絶縁樹脂層の前記表面の算術平均粗さは、０．０３〜０.１２μｍである。
請求項１乃至８の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記導電回路層の厚さは５〜１５μｍである。
請求項１乃至９の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記絶縁樹脂層の厚さは１０〜２０μｍである。
請求項１乃至１０の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記絶縁樹脂層と前記導電回路層とが交互に積層され、
前記絶縁樹脂層を貫通して上下の前記導電回路層を接続するビア導体を有し、
前記ビア導体のトップ径は、２０〜５０μｍである。
請求項１乃至１１の何れか１の請求項に記載の配線板であって、
前記単位範囲は、前記最小幅の前記配線パターンの下方に位置している。
フィラーを含有している絶縁樹脂層を用意することと、
前記絶縁樹脂層の表面に導電回路層を形成することと、を行う配線板の製造方法であって、
前記絶縁樹脂層として、４隅と中央との５か所の断面をサンプリングすると、前記表面から前記導電回路層における配線パターンの最小幅の２倍の長さと前記絶縁樹脂層の板厚とのうちで小さい方の深さで、かつ、前記最小幅の２倍の幅の単位範囲に含まれる全ての前記フィラーの断面の径が、前記最小幅の１５％以下であるものを使用する。
請求項１３に記載の配線板の製造方法であって、
前記絶縁樹脂層として、前記単位範囲全体の面積のうち前記フィラーの断面積の占有率が４５〜６５％であるものを使用する。
請求項１３又は１４に記載の配線板の製造方法であって、
前記絶縁樹脂層として、前記単位範囲に含まれる全ての前記フィラーの断面の径が、前記最小幅の７％以下であるものを使用する。
請求項１３乃至１５の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記絶縁樹脂層として、前記表面から、前記最小幅の２倍の長さと前記絶縁樹脂層の板厚とのうちで小さい方の深さの範囲に、直径が前記最小幅の８０％をなしかつ前記フィラーの含有率が１％未満の領域が存在しないものを使用する。
請求項１３乃至１６の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記絶縁樹脂層として、前記フィラーの含有率が３０〜８０質量％であるものを使用する。
請求項１３乃至１７の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記最小幅及び前記配線パターン間の最小距離をともに８μｍ以下にする。
請求項１３乃至１８の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記絶縁樹脂層として、前記表面の算術平均粗さが０．０３〜０.１２μｍであるものを使用する。
請求項１３乃至１９の何れか１の請求項に記載の配線板の製造方法であって、
前記導電回路層をセミアディティブ法により形成する。