JP2018117082A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微細で高密度な配線回路を備えることで、小型で高機能な電子機器に対応することが可能な配線基板、およびその製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】互いに反対側に位置する一対の表面を有し、一対の表面の間を貫通する複数の第１貫通孔１４を有するコア基板１０と、コア基板１０のそれぞれの表面に位置するとともに、第１貫通孔１４に連通する複数の第２貫通孔１５を有し、複数の第２貫通孔１５の開口が位置する表面を有する絶縁層１１と、第１貫通孔１４および第２貫通孔１５の壁面を連続的に覆う金属層１７と、コア基板１０の表面および絶縁層１１の表面に位置する配線導体１２と、を備えており、第１貫通孔１４の開口径が、第２貫通孔１５の開口径よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本開示は、小径な開口の貫通孔を有する配線基板およびその製造方法に関するものである。

現在、携帯型の通信機器や音楽プレーヤー等に代表される電子機器は、小型化、高機能化が進んでいる。このような電子機器に対応して、微細で高密度な配線回路を備えた配線基板が開発されている。このような配線基板は、複数の貫通孔を有する絶縁板を備えている。絶縁板の両表面および貫通孔の内部は、配線回路を有している（特許文献１を参照）。

特開平６−２７５９５９号公報

配線基板は、配線回路の微細化および高密度化が要求されている。それに伴って貫通孔の開口径も小径化が進んでおり、貫通孔の内部に配線回路を連続的に形成することが難しくなってきている。このため、配線基板が、微細で高密度な配線回路を備えることが難しくなる傾向があり、小型で高機能な電子機器に対応できない虞がある。

本開示の配線基板は、互いに反対側に位置する一対の表面を有し、一対の表面の間を貫通する複数の第１貫通孔を有するコア基板と、コア基板のそれぞれの表面に位置するとともに、第１貫通孔に連通する複数の第２貫通孔を有し、複数の第２貫通孔の開口が位置する表面を有する絶縁層と、第１貫通孔および第２貫通孔の壁面を連続的に覆う金属層と、コア基板の表面および絶縁層の表面に位置する配線導体と、を備えており、第１貫通孔の開口径が、第２貫通孔の開口径よりも大きいことを特徴とするものである。

本開示の配線基板の製造方法は、互いに反対側に位置する一対の表面を有し、一対の表面の間を貫通する複数の第１貫通孔を有するコア基板を準備する工程と、コア基板の表面に、第１貫通孔に連通する複数の貫通パターンを有するめっきレジストを形成する工程と、第１貫通孔および貫通パターンをめっき金属で充填する工程と、めっきレジストを除去することで、第１貫通孔から外部に向かって延びる金属柱を形成する工程と、表面を有する絶縁層を、絶縁層の表面から金属柱の先端が露出するようにコア基板の表面に積層する工程と、金属柱を含むめっき金属をエッチングにより除去することで、第１貫通孔に連通する第２貫通孔を絶縁層に形成する工程と、第１貫通孔の壁面および第２貫通孔の壁面に、第１および第２貫通孔の両壁面を連続的に覆う金属層を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。

本開示の配線基板およびその製造方法によれば、微細で高密度な配線回路を備えることで、小型で高機能な電子機器に対応できる配線基板、およびそのような配線基板を製造する方法を提供することができる。

図１（ａ）および（ｂ）は、本開示の配線基板の実施形態例を示す概略平面図および概略断面図である。 図２（ａ）〜（ｅ）は、本開示の配線基板の製造方法の実施形態例を示す概略断面図である。 図３（ｆ）〜（ｊ）は、本開示の配線基板の製造方法の実施形態例を示す概略断面図である。

次に、図１を基にして本開示の実施形態に係る配線基板Ａについて説明する。

図１（ａ）は、本開示の配線基板Ａの実施形態例を示す上面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すＸ−Ｘ間を通る断面図である。

配線基板Ａは、コア基板１０と、絶縁層１１と、配線導体１２と、ソルダーレジスト層１３とを備えている。配線基板Ａの厚みは、例えば１００〜１５０μｍであっても構わない。

コア基板１０は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の絶縁材料が含浸されて構成されている。コア基板１０は、互いに反対側に位置する一対の表面を有している。図１に示す例において、コア基板１０は平板状であり、一対の表面は、そのコア基板１０の上面および下面である。コア基板１０は、上面から下面にかけて貫通する複数の第１貫通孔１４を有している。第１貫通孔１４は、上面視において縦横の並びに位置している。第１貫通孔１４の開口径は、２０〜５０μｍ程度であっても構わない。第１貫通孔１４の上側の開口径と下側の開口径とは、図１（ｂ）に示す例では異なる大きさであるが、同じ大きさであっても構わない。

絶縁層１１は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、あるいはポリイミド樹脂等の絶縁材料から成り、コア基板１０の両表面（上面および下面）にそれぞれ積層されている。各々の絶縁層１１は、最表面（露出表面）からコア基板１０側の表面にかけて貫通する複数の第２貫通孔１５を有している。第２貫通孔１５は、第１貫通孔１４と上下につながっている。すなわち、絶縁層１１は、第１貫通孔１４にかけて連通する第２貫通孔１５を有している。第２貫通孔１５は、それぞれ、第１貫通孔１４の直上および直下に位置している。第２貫通孔１５の開口径は、第１貫通孔１４の開口径よりも小さい。第２貫通孔１５の開口径は、１０〜３０μｍ程度であっても構わない。また、隣接する第２貫通孔１５同士の間隔は、４５〜５０μｍ程度であっても構わない。絶縁層１１は、コア基板１０の表面に位置する配線導体１２を底面とする複数のビアホール１６を有している。なお、第１貫通孔１４上側の開口径と下側の開口径とが互いに異なるときは、そのうち小さい方の開口径よりも第２貫通孔１５の開口径が小さい。

第１貫通孔１４の壁面および第２貫通孔１５の壁面は、両壁面を連続的に覆う金属層１７を有している。金属層１７は、上側の第２貫通孔１５の開口から、下側の第２貫通孔１５の開口にかけて位置している。この間、金属層１７は、第１貫通孔１４の上下の開口のそれぞれと第２貫通孔１５との接続部分および第１貫通孔１４の壁面も含めて、連続して覆っている。金属層１７は、第１貫通孔１４および第２貫通孔１５のいずれをも充填、または閉栓することはなく、上側の第２貫通孔１５の開口から下側の第２貫通孔１５の開口にかけて、少なくとも直線的に通じる連通孔１８を確保している。金属層１７は、両壁面の凹凸に沿って位置していても構わない。あるいは、金属層１７の内壁面が、上側の第２貫通孔１５の開口から下側の第２貫通孔１５の開口にかけて円筒状あるいは円錐台状の側面になる状態に位置していても構わない。金属層１７は、例えば銅等から成る。金属層１７の厚みは、１〜５μｍであっても構わない。金属層１７に覆われた第２貫通孔１５の上側の開口および下側の開口の内径は、１０〜１５μｍ程度であっても構わない。

連通孔１８における金属層１７の長さ（上下方向の寸法）は、上側の第２貫通孔１５の開口と下側の第２貫通孔１５の開口との間の距離に相当する。この長さの半分以上が、第１貫通孔１４の壁面に位置する金属層１７の長さで占められている。第１貫通孔１４は開口が比較的大きいため、その壁面に金属層１７を配置することが容易である。これによって、金属層１７の長さ方向における導電性を高めることができる。

配線導体１２は、例えば銅めっきや銅箔等の良導電性材料から成る。配線導体１２は、コア基板１０の表面、絶縁層１１の表面およびビアホール１６の内側に位置している。配線導体１２が位置する絶縁層１１の表面は、コア基板１０と反対側の最表面（露出表面）であり、以下、単に表面ともいう。上側の絶縁層１１の表面に形成された配線導体１２の一部は、例えば電子部品（不図示）と半田を介して接続される電極として機能する。下側の絶縁層１１の表面に形成された配線導体１２の一部は、例えば外部電気基板（不図示）と半田を介して接続される電極として機能する。

ソルダーレジスト層１３は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する電気絶縁材料から成る。ソルダーレジスト層１３は、例えば配線基板Ａと電子部品、あるいは外部電気基板とを半田介して接続する場合に、半田を溶融する時の熱から配線導体１２を保護するために設けられる。ソルダーレジスト層１３は、最表面に位置する配線導体１２の一部を露出させる開口部１３ａを有している。ソルダーレジスト層１３の厚みは、５〜５０μｍ程度であっても構わない。開口部１３ａの平面形状は、円形状、四角形状、長円形状であっても構わない。

なお、配線基板Ａは、第１貫通孔１４、第２貫通孔１５および金属層１７を用いて次のように用いられる場合がある。例えば、第２貫通孔１５の開口が位置する絶縁層１１の表面付近に指等の被検知物を載置する。そして金属層１７を壁面とする連通孔１８内に光を透過させて被検知物の凹凸（指の指紋等）に照射し、その反射光を指紋等の被検知物の表面の凹凸状態を検知（指紋認証等）するための情報として読み取ることに利用できる。この情報は、例えば金属板等の物品の表面状態でもよい。このとき、第１貫通孔１４の内壁および第２貫通孔１５の内壁が、金属層１７により連続的に被覆されていることから、金属層１７で連続的に光を反射させて光の損失を抑制することができる。このように利用する場合は、連通孔１８の壁面が、平滑な曲面から成る反射面であっても構わない。これにより、光の透過性の向上を図り、被検知物の検出精度や検出速度の向上に資することができる。

あるいは、配線導体１２の一部を、金属層１７の一部と接続しても構わない。これにより、上側の絶縁層１１上面の配線導体１２と下側の絶縁層１１下面の配線導体１２との導通用の配線回路を水平方向に展開する必要がない。このため、配線回路用のスペースが少なくても済むことから、配線回路を高密度に位置させることができる。この場合、上側の絶縁層１１の表面に形成された配線導体１２と下側の絶縁層１１の表面に形成された配線導体１２の一配線導体１２が、金属層１７を介して互いに電気的に接続されていても構わない。この電気的な接続により、電子部品と外部電気基板との電気的な接続が可能になる。

上述のように、本例の配線基板Ａは、第１貫通孔１４の直上および直下に各々位置する第２貫通孔１５を有しているとともに、第１貫通孔１４の壁面および第２貫通孔１５の壁面を連続的に覆う金属層１７を有している。このため、配線基板Ａは、上側の絶縁層１１から下側の絶縁層１１にかけて、水平方向に配線回路を展開する必要がなく、連続した微細な配線回路を垂直方向に高密度に位置させることが可能になる。これにより、小型で高機能な電子機器に対応できる配線基板Ａを提供することができる。

このときに、第１貫通孔１４の開口径が、第２貫通孔１５の開口径よりも大きいので、より微細な第２貫通孔１５と第１貫通孔１４との連通（位置合せ等）が容易である。また、上記のように、第１貫通孔１４の開口径が比較的大きいため連通孔１８の長さ方向における導電性の向上が容易である。また、第２貫通孔１５の開口径が比較的小さいため、配線基板Ａの最表面（絶縁層１１の露出表面）における連通孔１８の開口径の微細化が容易である。

次に、本開示の配線基板の製造方法の一態様を、図２および図３を用いて説明する。なお、図１と同じ部材については、同じ符号を付すとともに詳細な説明は省略する。

まず、図２（ａ）に示すように、複数の第１貫通孔１４を有するコア基板１０を準備する。第１貫通孔１４は、上記のようにコア基板１０の上面から下面にかけて（一対の表面間を）貫通している。コア基板１０は、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂を含浸させて半硬化させたプリプレグを複数枚積層し、上下面に銅箔（不図示）を配置して平板で加熱プレスすることで形成される。第１貫通孔１４は、例えばレーザー加工やドリル加工、ブラスト加工等により形成される。銅箔は、例えばレーザー加工時のマスクとして使用し、レーザー加工後は除去しても構わない。

次に、図２（ｂ）に示すように、コア基板１０の上下表面に配線導体１２を形成する。配線導体１２は、例えばセミアディティブ法やサブトラクティブ法により形成される。

次に、図２（ｃ）に示すように、コア基板１０の表面に各々の第１貫通孔１４に連通する複数の貫通パターン１９を有するめっきレジスト２０を形成する。めっきレジスト２０は、感光性を有するめっきレジスト用の樹脂シートをコア基板１０の表面に被着した後、露光および現像することで貫通パターン１９を有する状態に形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、第１貫通孔１４内および貫通パターン１９内を、めっき工法を用いてめっき金属２１で充填する。めっき金属２１は、例えば銅めっき金属が用いられる。

次に、図２（ｅ）に示すように、めっきレジスト２０を除去することで、第１貫通孔１４から外部に向かって延びる金属柱２２を形成する。金属柱２２は、めっき金属２１の一部である。

次に、図３（ｆ）に示すように、絶縁層１１を、コア基板１０の上下表面に形成する。それぞれの絶縁層１１は、コア基板１０の表面（上面または下面）に接する表面（内部表面）と、それとは反対側の表面（上記の露出表面）とを有している。この反対側の表面は、以下、単に表面ともいう。絶縁層１１は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、あるいはポリイミド樹脂等を含む熱硬化性の絶縁層用の樹脂シートを、真空下でコア基板１０の表面に被着させて熱硬化することで形成される。このとき、金属柱２２の先端が、絶縁層１１の表面から露出するように絶縁層１１を形成する。

次に、図３（ｇ）に示すように、金属柱２２を含むめっき金属２１を、エッチングにより除去する。これにより、絶縁層１１に各々の第１貫通孔１４に連通する第２貫通孔１５を形成する。

次に、図３（ｈ）に示すように、絶縁層１１に複数のビアホール１６を形成する。ビアホール１６は、コア基板１０の表面に形成された配線導体１２を底面としている。ビアホール１６は、例えばレーザー加工により形成される。

次に、図３（ｉ）に示すように、第１貫通孔１４の壁面、第２貫通孔１５の壁面に金属層１７を形成するとともに、絶縁層１１の上下表面およびビアホール１６の内側に配線導体１２を形成する。金属層１７は、上側の第２貫通孔１５の開口から、下側の第２貫通孔１５の開口にかけて連続的に形成されている。金属層１７は、第１貫通孔１４および第２貫通孔１５のいずれをも充填または閉栓しないように形成される。そして、上側の第２貫通孔１５の開口から、下側の第２貫通孔１５の開口にかけて、少なくとも直線的に通じる連通孔１８が形成される。金属層１７および配線導体１２は、例えばセミアディティブ法により形成される。なお、上述のように連通孔１８の壁面を平滑な曲面から成る反射面に仕上げるために、連通孔１８の壁面を例えばブラストやソフトエッチング等による表面処理を行っても構わない。

最後に、図３（ｊ）に示すように、絶縁層１１の最表面にソルダーレジスト１３を形成する。ソルダーレジスト層１３は、第２貫通孔１５の開口周辺、および絶縁層１１表面の配線導体１２の一部を露出させる開口部１３ａを有するものとして形成する。ソルダーレジスト層１３は、例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性を有する熱硬化性樹脂のフィルムを絶縁層１１の最表面に貼着するとともに、開口部１３ａを有するパターンに露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。これにより、図１に示すような配線基板Ａが形成される。

上述のように、本例の配線基板Ａの製造方法によれば、第１貫通孔１４の直上および直下における絶縁層１１に、各々第２貫通孔１５が形成される。さらに。第１貫通孔１４の壁面および第２貫通孔１５の壁面が、金属層１７によって連続的に覆われている。このため、配線基板Ａは、上側の絶縁層１１から下側の絶縁層１１にかけて、水平方向に配線回路を展開する必要がなく、連続した微細な配線回路を垂直方向に高密度に形成することが可能になる。これにより、小型で高機能な電子機器に対応できる配線基板Ａを提供することができる。

また、このような実施形態の製造方法によれば、上記の実施形態の配線基板を容易に、高い精度で製作することができる。この場合の精度は、例えば第１貫通孔１４と第２貫通孔１５との連通における互いの位置精度である。例えば、連通孔１８において、第１貫通孔１４と上下の第２貫通孔１５との間で金属層１７に凹凸が生じるような可能性を効果的に低減することができる。

１０ コア基板
１１ 絶縁層
１２ 配線導体
１４ 第１貫通孔
１５ 第２貫通孔
１７ 金属層
Ａ 配線基板

Claims (2)

1. 互いに反対側に位置する一対の表面を有し、前記一対の表面の間を貫通する複数の第１貫通孔を有するコア基板と、
   該コア基板のそれぞれの前記表面に位置するとともに、前記第１貫通孔に連通する複数の第２貫通孔を有し、該複数の第２貫通孔の開口が位置する露出表面を有する絶縁層と、
   前記第１貫通孔および前記第２貫通孔の壁面を連続的に覆う金属層と、
   前記コア基板の表面および前記絶縁層の表面に位置する配線導体と、
   を備えており、
   前記第１貫通孔の開口径が、前記第２貫通孔の開口径よりも大きいことを特徴とする配線基板。
2. 互いに反対側に位置する一対の表面を有し、前記一対の表面の間を貫通する複数の第１貫通孔を有するコア基板を準備する工程と、
   前記コア基板の表面に、前記第１貫通孔に連通する複数の貫通パターンを有するめっきレジストを形成する工程と、
   前記第１貫通孔および前記貫通パターンをめっき金属で充填する工程と、
   前記めっきレジストを除去することで、前記第１貫通孔から外部に向かって延びる金属柱を形成する工程と、
   露出表面を有する絶縁層を、該絶縁層の露出表面から前記金属柱の先端が露出するように前記コア基板の表面に積層する工程と、
   前記金属柱を含む前記めっき金属をエッチングにより除去することで、前記第１貫通孔に連通する第２貫通孔を前記絶縁層に形成する工程と、
   前記第１貫通孔の壁面および前記第２貫通孔の壁面に、前記第１および第２貫通孔の両壁面を連続的に覆う金属層を形成する工程と、
   を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。

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