JP2018207081A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板の放熱性の向上。【解決手段】実施形態のプリント配線板１は、内層とされる第１導体層１１と、第１導体層１１の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層１２および第３導体層１３と、第１導体層１１と第２導体層１２および第３導体層１３との間に設けられる第１絶縁層２１および第２絶縁層２２と、第１導体層１１と第２導体層１２とを接続する複数の第１ビア導体４１と、第１導体層１１と第３導体層１３とを接続する複数の第２ビア導体４２とを有する。第２導体層１２に部品実装パッド１２ａが形成され、部品実装パッド１２ａの１つに第１ビア導体４１が複数個接続されており、第１ビア導体４１および第２ビア導体４２は、共に同じ方向に向かって細くなるテーパー形状に形成されており、かつ、第１導体層１１は、第２導体層１２および第３導体層１３よりも厚く形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、プリント配線板およびその製造方法に関する。

特許文献１には、順に積層されている基体、枠体および回路板、ならびに枠体内に収容される導電性部材からなる回路基板が開示されている。回路板上には電子部品が実装される。電子部品から発生する熱は、主に、回路板、導電性部材および基体を介して外部に放熱される。

特開２０１１−１３８８３８号公報

特許文献１の回路基板では、空間内に導電性部材を隙間なく収容することは大変な作業になると推察される。さらに、導電性部材と回路板および基体とは単に互いに接触しているだけなので、熱伝導が十分に行われない可能性がある。

本発明のプリント配線板は、内層とされる第１導体層と、前記第１導体層の一面およびその反対面である他面の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層および第３導体層と、前記第１導体層と前記第２導体層および前記第１導体層と前記第３導体層との間に、それぞれ少なくとも１層設けられる第１絶縁層および第２絶縁層と、前記第１絶縁層および前記第２絶縁層にそれぞれ形成され、前記第１導体層と前記第２導体層および前記第１導体層と前記第３導体層とをそれぞれ接続する、それぞれが複数個の第１ビア導体および第２ビア導体と、を有している。そして、前記第２導体層に部品実装パッドが形成され、前記部品実装パッドの１つに前記第１ビア導体が複数個接続されており、前記第１ビア導体および前記第２ビア導体は、共に同じ方向に向かって細くなるテーパー形状に形成されており、かつ、前記第１導体層は、前記第２導体層および前記第３導体層よりも厚く形成されている。

また、本発明のプリント配線板の製造方法は、支持板に第２金属箔を貼り付けることと、前記第２金属箔の上に第１絶縁層を積層することと、前記第１絶縁層に複数個の第１導通用孔を形成することと、前記第１導通用孔の内部に前記第２金属箔と接続する第１ビア導体を形成すると共に、前記第１絶縁層の表面に第１導体層を形成することと、前記第１導体層および前記第１絶縁層の上に第２絶縁層を積層することと、前記第２絶縁層に複数個の第２導通用孔を形成することと、前記第２導通用孔の内部に前記第１導体層と接続する第２ビア導体を形成すると共に、前記第２絶縁層の表面に第３導体層を形成すること、前記支持板を除去し、その後露出する前記第２金属箔のパターニングをすることで、部品実装用パッドを有する第２導体層を形成することと、を含んでいる。そして、前記第１導体層が前記第２導体層および前記第３導体層のいずれよりも厚く形成されている。

本発明の実施形態によれば、電子部品を実装する実装パッドが形成される第２導体層が、複数のビア導体を介して第２導体層よりも厚い第１導体層に接続されている。その結果、電子部品で発生した熱が容易に第１導体層に伝導して発散すると考えられる。その結果、熱伝導性が向上し、電子部品の信頼性が向上すると共に、応力に対する接合の信頼性も向上すると考えられる。

本発明の一実施形態のプリント配線板の断面図。 図１の上面のパターンを示す平面図。 図１の下面の導体パターンを示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例を示す図。

本発明の一実施形態のプリント配線板およびその製造方法が図面を参照して説明される。図１〜３には、一実施形態のプリント配線板１が示されており、内層とされる第１導体層１１と、第１導体層１１の一面およびその反対面である他面の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層１２および第３導体層１３と、第１導体層１１と第２導体層１２および第１導体層１１と第３導体１３層との間に、それぞれ少なくとも１層設けられる第１絶縁層２１および第２絶縁層２２と、第１絶縁層２１および第２絶縁層２２にそれぞれ形成され、第１導体層１１と第２導体層１２および第１導体層１１と第３導体層１３とをそれぞれ接続する、それぞれが複数個の第１ビア導体４１および第２ビア導体４２と、を有している。そして、第２導体層１２に部品実装パッド１２ａが形成され、部品実装パッド１２ａの１つに第１ビア導体４１が複数個接続されており、第１ビア導体４１および第２ビア導体４２は、共に同じ方向に向かって、たとえば第３導体層１３側から第２導体層１２側に向かって細くなるテーパー形状に形成されており、かつ、第１導体層１１は、第２導体層１２および第３導体層１３よりも厚く形成されている。

第１導体層１１は、図１に示されるように、第１金属箔１１ａとめっき膜１１ｂとの積層体で形成されている。この第１金属箔１１ａは無くても構わない。すなわち、第１導体層１１のメインは、めっき膜１１ｂである。この第１導体層１１は、第２導体層１２または第３導体層１３より遥かに厚く、１０倍程度の厚さに形成されている。第１金属箔１１ａは、一般的に一面がマット面と呼ばれる凹凸面になっている。一方、他面側は比較的滑らかな平坦面に形成されている。この実施形態では、そのマット面と反対側にめっき膜１１ｂが形成されている。めっき膜１１ｂは、無電解めっきによるめっき膜またはスパッタリングもしくは真空蒸着などにより形成される被膜をシード層として電解めっきによって形成されることが好ましい。めっき時間が短縮される。第１金属箔１１ａおよびめっき膜１１ｂの材料は、優れた電気伝導性および熱伝導性を備えている銅であることが好ましい。しかし、これに限定されず、第１金属箔１１ａおよびめっき膜１１ｂの材料はニッケルなどの他の金属材料でもよい。

第１金属箔１１ａのマット面と呼ばれる凹凸面側が第２導体層１２側になるように形成されることが好ましい。すなわち、第１金属箔１１ａの第１絶縁層２１との接合面に凹凸があるので、第１絶縁層２１がその凹凸に食い込んで接合される。一方、第１金属箔１１ａの他面側は比較的滑らかな平坦面になっている。しかし、その面に電解めっきなどによりめっき膜１１ｂが形成されている。そのため、金属膜同士の接合で密着して積層される。一方、めっき膜１１ｂの露出面側には第２絶縁層２２が接合する。そのため、めっき膜１１ｂの露出面には、黒化処理やマイクロエッチングなどにより細かい凹凸が形成されることが好ましい。すなわち、めっき膜１１ｂの第１金属箔１１ａと反対面は粗化面であってもよい。前述の第１絶縁層２１側と同様に凹凸のある方が樹脂などとの食いつきがよく、信頼性のある接合面が得られる。

部品実装パッド１２ａ側（第１絶縁層２１側）に第１金属箔１１ａのマット面が向けられることにより、第１金属箔１１ａと第１絶縁層２１との接触面積が大きくなる。第１導体層１１の部品実装パッド１２ａ側の表面が粗い凹凸面にされている理由は、部品実装パッド１２ａに実装される電子部品Ｅ１の発熱により、第１絶縁層２１側の温度変化の方が、第２絶縁層２２側よりも大きくなるからである。すなわち、大きな応力を受けやすい第１導体層１１と第１絶縁層２１との界面の密着性が、大きな応力でも剥離しないように強化されている。換言すると、第１導体層１１は、第１絶縁層２１側の面が第２絶縁層２２側の面よりも凹凸の粗さが大きい。これにより、接合面の信頼性が向上すると共に、最も温度上昇の大きな部品実装パッド１２ａからの熱放散性も向上すると考えられる。

第１導体層１１には、図２に破線で示されているように、配線パターンが形成されている。すなわち、部品実装パッド１２ａと接続用導体パッド１３ａとの間に内層の導体パッド１１ｃや内層の配線パターン１１ｄが形成されている。内層の配線パターン１１ｄは、その先端で、第３ビア導体４３によって第２導体層１２の第３部品実装パッド１２ｄに接続されている。すなわち、第１導体層１１は、ただ単に放熱用として導体層が埋め込まれているのではなく、第１導体層１１は電気回路の一部として形成されている。このような放熱効果のある厚い導体層がめっき膜１１ｂにより形成されている。また、第１導体層１１と第２導体層１２を接続する第１ビア導体４１および第３導体層１３と第１導体層１１とを接続する第２ビア導体４２の向きがいずれも第２導体層１２側で幅が狭く、熱伝導の下流側に行くほど広くなるテーパー状に形成されている。そのため、熱伝導がより一層スムーズに行われる。

この第１導体層１１は、後述の製造方法に記載されるように、たとえばセミアディティブ法によってめっきが施されることによって、材料の無駄がなく、容易に形成される。しかし、全面にめっきが施され、その後にエッチングによりパターニングされてもよい。従って、第１導体層１１は、基本的に任意の導体パターンを有し得る。すなわち、第２および第３の導体層１２、１３だけでは所望の電気回路が形成され得ない場合に、さらなる導体層の追加をしなくても、第１導体層１１により所望の電気回路を形成し得る。放熱用の導電性部材を回路基板内に埋設する前述の特許文献１の開示と異なり、単純な構造および容易な製法で、より複雑な電気回路を含む放熱性の高いプリント配線板が得られると考えられる。

第１導体層１１の厚さは、たとえば、１５０μｍ以上、３００μｍ以下であり、好ましくは、２００μｍ以上、２５０μｍ以下である。その理由は、第１導体層１１の厚さが薄過ぎると平面方向への熱拡散効果が十分に得られないし、逆に厚過ぎると厚さ方向の熱抵抗が過度に増加するからである。しかし、第１導体層１１の厚さは、これらに限定されない。図１に示されるように、第１導体層１１が二層構造を有する場合は、好ましくは、めっき膜１１ｂは第１導体層１１の厚さの９割以上を占める厚さを有する。第１金属箔１１ａが厚過ぎると、第１導通用孔４４（図４Ｃ参照）を形成するのが困難になるからである。

図１〜３に示されるように、第１導体層１１の両面側の最表層には、第２導体層１２と第３導体層１３とが設けられている。そして、第２導体層１２には、部品実装パッド１２ａが一対で形成されている。この部品実装パッド１２ａは、実装される電子部品Ｅ１の異なる電極にそれぞれ接続されるように形成されている。図２に示される例では、第２導体層１２には、第２部品実装パッド１２ｂが並んで形成されている。しかし、機能的には、部品実装パッド１２ａと同じなので、その説明は省略される。部品実装パッド１２ａは、一対で形成されており、外部の電子部品Ｅ１が、はんだなどの接合材Ｓ（図１参照）によりフリップチップ方式などで実装される。

また、図３に示されるように、第３導体層には、接続用導体パッド１３ａおよび第２接続用導体パッド１３ｂが形成されている。接続用導体パッド１３ａは、接続用導体パッドに接続される電子部品（図示せず）の異なる電極にそれぞれ接続される一対の導体パッドを有している。接続用導体パッド１３ａは、部品実装パッド１２ａと平面視で重なる位置に形成されており、第２接続用導体パッド１３ｂは、第２部品実装パッド１２ｂと平面視で重なる位置に形成されている。接続用導体パッド１３ａなどは、たとえば、マザーボードなどの図示されない外部要素と接続される。すなわち、プリント配線板１では、第１面１Ｆが部品実装面であり、第２面１Ｓ側が、たとえばマザーボードなどの外部要素との接続面である。

しかし、この例に限らず、第３導体層１３側はマザーボード等には接続されないで、図示しない放熱シートが貼り付けられたり、放熱フィンが接続されたりしてもよい。この放熱シートなどは、たとえば第２接続用導体パッド１３ｂだけに形成されてもよい。また、図１に示されるように、プリント配線板１の第１面１Ｆには、電子部品Ｅ１の接続部以外の表面に白色のソルダーレジスト層３１が形成されることが好ましい。電子部品Ｅ１として、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオードなどの発光素子が用いられる場合があり、プリント配線板１側に来た光を正面側に反射させることにより、ＬＥＤなどの光が有効に利用され得る。発光素子は特に発熱しやすいため、本実施形態のプリント配線板１のように放熱性のよいのが好ましい。また、図示されていないが、第２面１Ｓにもソルダーレジスト層が形成されていてもよい。

図２に示されるように、部品実装パッド１２ａは、電子部品Ｅ１の部品実装領域Ｒ（電子部品Ｅ１が実装される領域で、電子部品Ｅ１の第２導体層１２への投影領域に相当）およびその近傍に形成されている。できるだけ大きく形成されることが好ましい。熱が放散され易くなる。すなわち、電子部品Ｅ１の外方に延長して形成されることが好ましい。この電子部品Ｅ１の端部と部品実装パッド１２ａの端部との距離ｄ（図２参照）は、好ましくは、２００μｍ以上で、５００μｍ以下にされ得る。この延長部分の下に、後述される第１ビア導体４１の数を複数個増やすことが可能になり、第１導体層１１側への熱伝導がよくなると考えられる。第１導体層１１の接続用導体パッド１３ａ側は部品実装パッド１２ａ側よりも温度が低下しているが、接続用導体パッド１３ａも同様に、電子部品Ｅ１の部品実装領域Ｒの第３導体層１３への投影領域より外方に大きく形成されることが好ましい。この場合も、外方に延びる量は部品実装パッド１２ａの距離ｄと同程度であることが好ましい。そうすることにより、第２ビア導体４２の数の増加により、熱が伝導しやすい。なお、図２でソルダーレジスト層３１は省略されている。また、図２のＩ−Ｉ断面が図１に示されている。

プリント配線板１は、前述のように、第１導体層１１と第２導体層１２との間の第１絶縁層２１、および第１導体層１１と第３導体層１３との間の第２絶縁層２２を含んでいる。この第１絶縁層２１と第２絶縁層２２は、それぞれ１層とは限らず、導体層を介して積層された複数層を有する絶縁層でもよい。第１および第２の絶縁層２１、２２となる絶縁材は、たとえば、フィルム状に形成されたエポキシ樹脂や、ガラス繊維などの補強材にエポキシ樹脂を含浸してなるプリプレグでもよい。

また、第１および第２の絶縁層２１、２２それぞれには、密集して形成されている複数の第１ビア導体４１および第２ビア導体４２が形成されている。第１ビア導体４１は、第１導体層１１と第２導体層１２の部品実装パッド１２ａとを複数個のビア導体で接続している。第２ビア導体４２は、第１導体層１１と第３導体層１３の接続用導体パッド１３ａとを複数個のビア導体で接続している。第１および第２のビア導体４１、４２は、第１〜第３の各導体層１１、１２、１３間を、高い熱伝導性を備えて熱的に接続する、所謂サーマルビアとして機能する。従って、第１および第２のビア導体４１、４２は、少なくとも熱に関して良好な伝導性を備えていることが好ましい。一方で、第１および第２のビア導体４１、４２は第１〜第３の各導体層１１、１２、１３間をそれぞれ電気的にも接続するので、電気的にも良好な伝導体であることも好ましい。

この第１ビア導体４１は、部品実装パッド１２ａが電子部品Ｅ１の部品実装領域Ｒより外方に延びて形成されている場合には、その部分にも形成されていることが好ましい。第１ビア導体４１の数が多いほど放熱に寄与すると考えられる。その結果、部品実装パッド１２ａの全体に広がった熱は表面からの輻射による放熱のみならず、第１ビア導体４１を介して効率的に第１導体層１１に伝導により放熱される。前述のように、接続用導体パッド１３ａも部品実装領域Ｒの投影領域よりも外方に延びて形成されていることが好ましい。そして、その外方に延びて形成されている部分にも第２ビア導体４２が複数個形成されていることが好ましい。その結果、第１導体層１１に伝導した熱は、この多く形成される第２ビア導体４２を介して接続用導体パッド１３ａに容易に伝導する。そして、接続用導体パッド１３ａに伝導した熱は、接続用導体パッド１３ａでの輻射、および接続用導体パッド１３ａに接続される図示しないマザーボードなどへの伝導により放熱される。または、この接続用導体パッド１３ａに放熱シートや放熱フィンが接続されてもよい。

図１に示される例では、複数の第１ビア導体４１は、部品実装パッド１２ａと、内層の導体層である第１導体層１１とを接続しており、複数の第２ビア導体４２は接続用導体パッド１３ａと第１導体層１１とを接続している。このように、本実施形態では、部品実装パッド１２ａと内層の厚い第１導体層１１とが、サーマルビアの機能を有する第１ビア導体４１により接続され、第１導体層１１と接続用導体パッド１３ａとの間もサーマルビアの機能を有する第２ビア導体４２で接続されている。サーマルビアとして機能する各ビア導体４１、４２は、後述のように、銅などの熱伝導率の高い金属で形成され得る。従って、第１面１Ｆ側の部品実装パッド１２ａから第１および第２のビア導体４１、４２および第１導体層１１を介して図示しないマザーボードなどに効率よく熱が伝導し得ると考えられる。

部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａに対してそれぞれ複数個形成される各ビア導体４１、４２は、前述のようにサーマルビアとしての機能を有し得る。第１ビア導体４１の第１導体層１１との接触面積および第２ビア導体４２の第３導体層１３との接触面積に関して、たとえば、２，０００μｍ²以上、７０，６８０μｍ²以下の面積で形成され、好ましくは、１７，６００μｍ²以上の面積で形成される。また、部品実装パッド１２ａに対する、複数の第１ビア導体４１の占有面積率（部品実装パッド１２ａと個々の第１ビア導体４１との接触面積の合計／部品実装パッド１２ａの面積×１００）は、好ましくは、１５％以上、４０％以下である。同様に、接続用導体パッド１３ａに対する第２ビア導体４２の占有面積率も、好ましくは、１５％以上、４０％以下である。部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａと第１導体層１１とが十分に低い熱抵抗で接続され、かつ、第１および第２の絶縁層２１、２２の機械的強度も一定以上に維持されると考えられる。

部品実装パッド１２ａに実装される電子部品Ｅ１は、たとえば、半導体装置のような能動部品や、抵抗やインダクタなどの受動部品である。しかし、電子部品Ｅ１はこれらに限定されない。高い放熱性を有し得る実施形態のプリント配線板は、動作時に発熱を伴う電子部品、たとえば、電力系半導体、電力系抵抗器、および、発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子などの実装に特に適していると考えられる。

図２および図３に示される例では、それぞれ複数個設けられている第１および第２のビア導体４１、４２は、一行ごとに半ピッチずらして並べられ、所謂千鳥配列で配置されている。隣接するビア導体間の間隔についての設計面や製造面からの制約の下で、より高密度に複数のビア導体４１、４２が配置され得ると考えられる。しかし、複数個設けられる各ビア導体の配置は、千鳥配列に限定されない。複数の各ビア導体は、たとえば、格子状（マトリックス状）に配置されてもよく、全くランダムに配置されてもよい。円形の断面を有する断面積の大きいビア導体がマトリックス状に形成され、二行間でそれぞれ隣接する４個の大きなビア導体の中心部に断面積の小さいビア導体が配置されてもよい。そうすることにより、全体として広い断面積のビア導体４１、４２が得られる可能性がある。

部品実装パッド１２ａまたは接続用導体パッド１３ａを含む第２および第３の導体層１２、１３は、たとえば、金属箔およびめっき膜などにより形成される（なお、図１では、第２および第３の導体層１２、１３は、簡略化されて一層構造で示されている）。第２および第３の導体層１２、１３の材料としては、銅やニッケルなどが例示される。しかし、第２および第３の導体層１２、１３の材料はこれらに限定されない。第２および第３の導体層１２、１３は、後述のように、サブトラクティブ法やアディティブ法により任意の導体パターンを有するように形成され得る。図２の例では、第２導体層は、部品実装パッド１２ａ、１２ｂの他に、一対の導体パッドからなる２つの第３部品実装パッド１２ｄ、および第３部品実装パッド１２ｄと第２部品実装パッド１２ｂとを接続する配線パターン１２ｃを含んでいる。

図１に示されるように、第１導体層１１の各導体パターンの間には、絶縁物の充填により層内絶縁体２３が形成されている。層内絶縁体２３により、第１導体層１１の各導体パターン間が確実に絶縁される。第１導体層１１の厚さ方向の両方の表面と層内絶縁体２３の両方の表面とは、それぞれほぼ面一である。層内絶縁体２３により、第１導体層１１と、第２絶縁層２２との界面がほぼ全面的に平坦となり得る。第３導体層１３の導体パターンを第２絶縁層２２の平坦な表面上に形成することができると考えられる。層内絶縁体２３は、たとえば、エポキシ樹脂などにより形成される。しかし、層内絶縁体２３の材料はエポキシ樹脂に限定されず、エポキシ樹脂以外の任意の絶縁性材料が層内絶縁体２３の形成に用いられ得る。なお、層内絶縁体２３は、第２絶縁層２２の一部で形成されてもよい。

第１および第２の絶縁層２１、２２は、たとえば樹脂からなる任意の絶縁性材料により形成される。好ましくは、第１および第２の絶縁層２１、２２は、プリプレグのようにガラス繊維などの補強材を含む、または、含まないエポキシ樹脂により形成される。ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）、フェノール樹脂などが、第１および第２の絶縁層２１、２２の材料として用いられてもよい。各絶縁層を形成する樹脂は、シリカなどの無機フィラーを含んでいてもよい。第１および第２の絶縁層２１、２２の厚さは、たとえば、１０μｍ以上、１００μｍ以下であり、好ましくは３０μｍである。

第１〜第３のビア導体４１〜４３は、第１絶縁層２１または第２絶縁層２２に設けられたビアホール（第１および第２の導通用孔４４、４５）内に形成されている。第１および第２のビア導体４１、４２は、金属などの熱伝導性の高い材料で形成され、好ましくは導電性の材料で形成される。また、各ビア導体４１〜４３は、好ましくは、第２導体層１２および第３導体層１３と同じ材料で形成される。各ビア導体４１〜４３の好ましい材料としては、銅のめっき膜が例示される。各ビア導体は、好ましくは、６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは、３５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する材料で形成される。第３ビア導体４３は、熱伝導よりも電気伝導に関して良導体であることが好ましい。第３ビア導体４３は、銅のめっき膜などにより形成される。各ビア導体４１〜４３は、同じ方向、たとえば第３導体層１３側から第２導体層１２側に向かって細くなるテーパー形状を有している。各ビア導体４１〜４３の大きさは、第１および第２の絶縁層２１、２２の厚さや、各ビア導体の配置ピッチなどに応じて任意に選択される。たとえば、ほぼ円形の平面形状を有する第１ビア導体４１の場合、第２導体層１２との界面における第１ビア導体４１の直径は、３０μｍ以上、３００μｍ以下である。好ましくは、各ビア導体４１〜４３の直径は第１導体層１１との界面において１５０μｍ以上である。サーマルビアとして機能する第１および第２のビア導体４１、４２でも十分な熱伝導性が得られると考えられる。

図１に示されるプリント配線板１を例に、一実施形態のプリント配線板の製造方法の一例が、図４Ａ〜４Ｊを参照して以下に説明される。図４Ａ〜４Ｊは、図１に相当する断面を示している。

図４Ａに示されるように、支持板８０の表面に第２導体層１２となる第２金属箔が貼り付けられる。第２金属箔は、両面に銅箔が積層された支持板８０に貼り付けられてもよいし、一面に接着されたキャリア金属箔８１を備えており、キャリア金属箔８１の第２金属箔と反対側の面が支持板８０の一面に熱圧着などにより接合されていてもよい。第２金属箔とキャリア金属箔８１または銅張り支持板とは、たとえば、熱可塑性接着剤などの分離可能な接着剤で接着されている。第２金属箔（第２導体層１２）とキャリア金属箔８１とは、外周付近の余白部分だけで接着されてもよい。その接着部分が切断除去されることによって第２導体層１２がキャリア金属箔８１から分離され得る。支持板８０には、たとえば、ガラス繊維などの芯材にエポキシ樹脂などの樹脂材料を含浸してなるプリプレグが用いられる。このプリプレグは、キャリア金属箔８１との熱圧着時に本硬化され得る。銅などの金属板が支持板８０に用いられてもよい。また、両面銅張積層板が、キャリア金属箔８１を備えた支持板８０として用いられてもよい。第２導体層１２およびキャリア金属箔８１は好ましくは銅箔である。ニッケル箔などの他の金属箔が用いられてもよい。第２導体層１２の厚さは、たとえば３μｍ以上、１０μｍ以下である。なお、図４Ａ〜４Ｊにおいて、各構成要素の厚さの正確な比率を示すことは意図されていない。

図４Ａの例では、支持板８０の表裏両面に第２導体層１２とする第２金属箔が設けられている。支持板８０の両面において、プリント配線板１が同時に形成され得る。プリント配線板１を効率よく製造することができる。しかし、第２導体層１２は、必ずしも支持板８０の表裏両面に設けられていなくてもよい。図４Ｂ〜４Ｇおよび以下の説明では、各図面上、支持板８０の上側で形成されるプリント配線板に関しては、各構成要素の形成工程を示す図面だけにその符号が記載され、その後の工程を示す図面中の符号、およびその説明は適宜省略されている。また、図４Ｂ〜４Ｇには、支持板８０の各面に製造途中のプリント配線板１が１つだけ示されている。しかし、支持板８０の各面において複数のプリント配線板１が並置状態で同時に形成されてもよい。

図４Ｂに示されるように、第２導体層１２の表面上に第１絶縁層２１となる絶縁材が積層される。図４Ｂに示される例では、第１金属箔１１ａが第１絶縁層２１と共に積層されている。この際、第１金属箔１１ａのマット面側が第１絶縁層２１となる絶縁材と対向するように第１金属箔１１ａが重ね合される。そして、第１金属箔１１ａ側から加圧され、さらに加熱されることにより、絶縁材が第２導体層１２および第１金属箔１１ａと接合すると共に、第１絶縁層２１が形成される。なお、この第１金属箔１１ａは無くても構わない。

図４Ｃに示されるように、第１ビア導体４１（図１参照）および図示しない第３ビア導体４３（図２参照）の形成場所に第１金属箔１１ａおよび第１絶縁層２１を貫通する第１導通用孔４４が形成される。この第１ビア導体４１の形成場所は、部品実装領域Ｒ（図２参照）よりも電子部品Ｅ１の外方にも延びて形成されることが好ましい。そうすることにより、熱伝導による熱放散が向上する。しかし、部品実装領域Ｒの下側部分のみに形成されてもよい。図４Ｃには図示されていないが、第３ビア導体４３（図２参照）の形成場所にも同様に第１導通用孔が形成される。第１導通用孔４４の形成は、たとえば、第１金属箔１１ａ上の所定の位置へのＣＯ₂レーザー光の照射により行われる。第１金属箔１１ａの第２導体層１２と反対側からのレーザー光の照射により、第２導体層１２に向って縮径するテーパー形状の第１導通用孔４４が第２導体層１２に向かって第１絶縁層２１に形成される。

続いて、図４Ｄに示されるように、第１導通用孔４４内および第１金属箔１１ａの表面上に、無電解めっきもしくはスパッタリングなどにより、図示されない金属膜が形成される。そして、この金属膜をシード層として電解めっきが行われ、第１導通用孔４４内および第１金属箔１１ａの上に電解めっきなどのめっき膜１１ｂが形成される。電解めっきは、第１導通用孔４４の穴径や深さおよび数に応じた適切なめっき時間をかけて行われる。電解めっき工程は、めっき液の特性やめっき条件などに応じて複数回にわたって行われてもよい。その結果、図４Ｄに示されるように、第１導通用孔４４内に第１ビア導体４１および第１絶縁層２１上に第１導体層１１が形成される。この際、セミアディティブ法により電解めっきが施されることにより、図４Ｄに示されるような内層の導体パターン１１ｃを有する第１導体層１１が形成される。しかし、全面にめっき膜が形成されてからパターニングするサブトラクト法により形成されてもよい。第１導体層１１は、第１金属箔１１ａの他に、第１金属箔１１ａ上に形成されて、電解めっき時のシード層とされる金属膜を有しているが、各図では省略されている。

その結果、図４Ｄに示されるように、第１導体層１１は、内層の導体パッド１１ｃおよび内層の配線パターン１１ｄ（図２参照）などの個々の導体パターンに分離されて形成される。サブトラクト法によるエッチングによってパターニングされる場合には、エッチング液の特性やエッチングの条件によって、分離溝が図４Ｄに示されるように、第１絶縁層２１側に向かって狭小となるテーパー形状を有し得る。しかし、ドライエッチングやサンドブラストなどによりほぼ垂直に第１導体層１１がエッチングされてもよい。なお、前述のセミアディティブ法によるめっき法によれば、ほぼ垂直な側面を有する各導体パターンが形成され得る。

第１導体層１１の形成後、好ましくは、第１導体層１１の各導体パターンの側面を含む第１導体層１１の露出面が粗化処理される。粗化処理としては、たとえば、強アルカリ性溶液への浸漬による黒化処理や、有機酸系のエッチング剤への浸漬によるマイクロエッチングが例示される。粗化処理により、後述の層内絶縁体２３（図４Ｅ参照）と第１導体層１１との密着性が向上すると考えられる。

図４Ｅに示されるように、第１導体層１１の各導体パターン１１ｃ間に層内絶縁体２３が形成される。たとえば、エポキシ樹脂が第１導体層１１上に印刷される。印刷されたエポキシ樹脂のうち各導体パターン１１ｃの間に入り込んだ樹脂により層内絶縁体２３が形成される。必要に応じて、加熱などによりエポキシ樹脂が硬化される。前述のように、層内絶縁体２３は、エポキシ以外の任意の絶縁性材料を用いて形成されてもよい。また、第１導体層１１がそれほど厚くない場合には、次の第２絶縁層２２を形成する際に、その第２絶縁層２２の絶縁材料が埋め込まれてもよい。

図４Ｅに示されるように、第１導体層１１および層内絶縁体２３の露出面上に、第２絶縁層２２となる絶縁材が積層され、さらにその絶縁材上に第３導体層１３（図１参照）となる第３金属箔１３ｃが積層される。第３金属箔１３ｃ側から加圧され、さらに加熱されることにより、絶縁材が第１導体層１１、層内絶縁体２３および第３金属箔１３ｃと接合すると共に、第２絶縁層２２が形成される。第２絶縁層２２となる絶縁材は、たとえば、フィルム状に成形されたエポキシ樹脂やプリプレグであり、好ましくは、前述の第１絶縁層２１となる絶縁材と同じものである。第３金属箔１３ｃは、銅箔やニッケル箔などの任意の金属箔であり、好ましくは、第２導体層１２となる第２金属箔と同じ材料およびほぼ同じ厚さの金属箔が、第３金属箔１３ｃに用いられる。

その後、図４Ｆに示されるように、第２ビア導体４２（図１参照）の形成場所に第３金属箔１３ｃおよび第２絶縁層２２を貫通する第２導通用孔４５が形成される。第２ビア導体４２も、前述の第１ビア導体４１と同様に、部品実装領域Ｒよりも外方まで延びて形成されることが好ましい。この第２導通用孔４５の形成も、前述の第１導通用孔４４の形成と同様に、第３金属箔１３ｃ上の所定の位置へのＣＯ₂レーザー光の照射により行われる。その結果、第１導体層１１に向って縮径するテーパー形状の第２導通用孔４５が第３金属箔１３ｃから第２絶縁層２２に形成される。

続いて、第２導通用孔４５内および第３金属箔１３ｃの表面上に、無電解めっきもしくはスパッタリングなどにより、図示されない金属膜が形成される。そして、この金属膜をシード層として電解めっきが行われ、第２導通用孔４５内および第３金属箔１３ｃの上に電解めっき膜が形成される。電解めっきは、前述の第１導体層１１の場合と同様に、第２導通用孔４５の穴径や深さおよび数に応じた適切なめっき時間をかけて行われる。電解めっき工程は、めっき液の特性やめっき条件などに応じて複数回にわたって行われてもよい。その結果、図４Ｇに示されるように、第２導通用孔４５内に第２ビア導体４２が形成されると共に、第２ビア導体４２の形成領域を覆うように、第２絶縁層２２上に第３導体層１３が形成される。この際、セミアディティブ法によって電解めっきが行われる場合には、直接接続用導体パッド１３ａ（図１参照）が形成される。なお、第３導体層１３は、第３金属箔１３ｃ（図４Ｆ参照）、無電解めっきなどにより形成された金属膜、およびその金属膜をシード層として形成された電解めっき膜により構成され得る。しかし、図４Ｇ〜４Ｊでは、第３導体層１３は、それぞれ、便宜上、単層構造で示されている。

第３導体層１３の形成後、キャリア金属箔８１と第２導体層１２の第２金属箔とが分離される。その結果、製造工程中のプリント配線板と支持板８０とが分離される。たとえば、第２導体層１２の第２金属箔とキャリア金属箔８１とを接着している熱可塑性接着剤が加熱されることにより軟化し、その状態で、第２金属箔とキャリア金属箔８１とが引き離される。第２金属箔とキャリア金属箔８１とが外周部分だけで接着されている場合は、接着部分が除去されるように、その接着部分よりも内周側で第２導体層１２の第２金属箔およびキャリア金属箔８１それぞれが切断されてもよい。

なお、キャリア金属箔８１と第２導体層１２との分離後、好ましくは、表面の平坦化のために、第２および第３の導体層１２、１３が過酸化水素や硫酸などからなる薬液を用いてソフトエッチングされる。

その後、第２および第３の導体層１２、１３が所望の導体パターンにパターニングされる。すなわち、部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａ（図１参照）などの第２および第３の導体層１２、１３の各導体パターンが形成される。図４Ｉに示されるように、第２導体層１２および第３導体層１３それぞれの導体パターンとなる領域上を覆うエッチングレジスト膜８２が形成される。部品実装パッド１２ａおよび接続用導体パッド１３ａ（図１参照）の形成領域などが、エッチングレジスト膜８２によりマスクされる。そして、第２および第３の導体層１２、１３のうちのエッチングレジスト膜８２に覆われずに露出している部分がエッチングにより除去される。そしてエッチングレジスト膜８２が除去される。その結果、図４Ｊに示されるように、第２導体層１２および第３の導体層１３が所望の導体パターンを有するようにパターニングされる。すなわち、部品実装パッド１２ａは、第１ビア導体４１の形成領域を覆うように形成されている。接続用導体パッド１３ａは第２ビア導体４２の形成領域を覆うように形成されている。

この後、図１に示されるように、部品実装パッド１２ａの少なくとも電子部品Ｅ１との接続部の周囲にソルダーレジスト層３１が形成されることにより、図１〜３に示されるプリント配線板１が完成する。このソルダーレジスト層３１は、白色の光反射性絶縁部材であることが好ましい。電子部品Ｅ１として発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子が搭載される場合に、下側に向かう光も上方に反射されて利用できるからである。すなわち、そのような場合は、部品実装パッド１２ａとして、発光素子搭載パッドが形成され、発光素子搭載パッドの発光素子との接続部の周囲に、好ましくは、光反射性絶縁部材が形成される。ソルダーレジスト層３１は、図示されていないが、第３導体層１３側にも形成されてもよい。また、第３導体層１３側に熱放射シートが形成される場合には、ソルダーレジスト層３１は形成されないで、全面に熱放射シートが設けられてもよい。ソルダーレジスト層３１が設けられる場合、たとえば、感光性のエポキシ樹脂などを第１面１Ｆおよび第２面１Ｓのほぼ全面に印刷や吹き付けなどにより塗布することにより形成され得る。そして、ソルダーレジスト層３１には、フォトリソグラフィ技術を用いて部品実装パッド１２ａなどの接続部（ハンダ付け部）を露出させる開口３２が設けられる。

さらに、部品実装パッド１２ａなどのソルダーレジスト層３１の開口３２から露出する表面上に、ニッケルやパラジウムまたは金などの無電解めっきにより表面保護層が必要に応じて形成されてもよい。

また、内層の厚い第１導体層１１の両面側それぞれに２つ以上の絶縁層および導体層を有するプリント配線板が製造されてもよい。この場合、たとえば第２導体層１２側にビルドアップ層が形成される場合には、図４Ｃの工程の後、図４Ｇの工程と同様に、導体層が形成され、さらに、図４Ｂ〜４Ｃに示される工程と同様に絶縁層および導通用孔の形成が行われる。この工程が必要なビルドアップ層の層数だけ繰り返されて、図４Ｄの工程に進むことにより、第２導体層１２側に必要な数のビルドアップ層が形成される。また、第３導体層１３側にビルドアップ層が形成される場合には、図４Ｇの工程の後に、図４Ｂ〜４Ｃ、４Ｇの工程を必要な数のビルドアップ層の形成まで繰り返すことによって、所望のビルドアップ層が第３導体層１３側に形成される。これらの場合も、ビア導体（サーマルビア）が多数個形成されることによって、ビルドアップ層が多くなっても、電子部品Ｅ１で発生する熱は効率よく放散され得る。

なお、実施形態のプリント配線板の製造方法は、図４Ａ〜４Ｊを参照して説明された方法に限定されない。実施形態のプリント配線板の製造方法には、前述の各工程以外に任意の工程が追加されてもよく、前述の説明の工程のうちの一部が省略されてもよい。

１ プリント配線板
１Ｆ 第１面
１Ｓ 第２面
４１ 第１ビア導体
４２ 第２ビア導体
４３ 第３ビア導体
４４ 第１導通用孔
４５ 第２導通用孔
１１ 第１導体層
１１ａ 第１金属箔
１１ｂ めっき膜
１１ｃ 内層の導体パッド
１１ｄ 内層の配線パターン
１２ 第２導体層
１２ａ 部品実装パッド
１３ 第３導体層
１３ａ 接続用導体パッド
２１ 第１絶縁層
２２ 第２絶縁層
２３ 層内絶縁体
３１ ソルダーレジスト層
８０ 支持板
８２ エッチングレジスト膜
Ｒ 部品実装領域
Ｅ１ 電子部品

Claims (16)

1. 内層とされる第１導体層と、
   前記第１導体層の一面およびその反対面である他面の両面側の最表層にそれぞれ形成される第２導体層および第３導体層と、
   前記第１導体層と前記第２導体層および前記第１導体層と前記第３導体層との間に、それぞれ少なくとも１層設けられる第１絶縁層および第２絶縁層と、
   前記第１絶縁層および前記第２絶縁層にそれぞれ形成され、前記第１導体層と前記第２導体層および前記第１導体層と前記第３導体層とをそれぞれ接続する、それぞれが複数個の第１ビア導体および第２ビア導体と、
   を有するプリント配線板であって、
   前記第２導体層に部品実装パッドが形成され、前記部品実装パッドの１つに前記第１ビア導体が複数個接続されており、前記第１ビア導体および前記第２ビア導体は、共に同じ方向に向かって細くなるテーパー形状に形成されており、かつ、
   前記第１導体層は、前記第２導体層および前記第３導体層よりも厚く形成されている。
2. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記部品実装パッドが、前記部品実装パッドに実装される電子部品の前記第２導体層への投影領域である部品実装領域よりも前記電子部品の外側に延びて形成されており、前記複数の第１ビア導体が、前記部品実装領域の前記外側にも複数個形成されている。
3. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記部品実装パッドが、実装される電子部品の異なる電極にそれぞれ接続される一対の導体パッドを有している。
4. 請求項１記載のプリント配線板であって、
   前記第３導体層に接続用導体パッドが形成されており、前記接続用導体パッドが、前記部品実装領域の前記第３導体層への投影領域よりも外側に延びて形成され、前記部品実装領域の前記第３導体層への投影領域の他に、前記部品実装領域の投影領域より外側にも前記第２ビア導体が複数個形成されている。
5. 請求項４記載のプリント配線板であって、前記接続用導体パッドが、前記接続用導体パッドに接続される電子部品の異なる電極にそれぞれ接続される一対の導体パッドを有している。
6. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第１ビア導体および前記第２ビア導体が、共に前記第３導体層側から前記第２導体層側に向かって細くなるテーパー形状に形成されている。
7. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第１導体層に配線パターンが形成されている。
8. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第１導体層が第１金属箔とめっき膜とを含んでおり、前記第１金属箔が前記第１絶縁層と接しており、前記第１絶縁層との接触面がマット面である。
9. 請求項８記載のプリント配線板であって、前記第１導体層の前記めっき膜が前記第１金属箔より厚く形成されている。
10. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記部品実装パッドに搭載される電子部品が発光素子である。
11. 請求項１０記載のプリント配線板であって、前記部品実装パッドの少なくとも電子部品との接続部の周囲に光反射性絶縁部材が形成されている。
12. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第１導体層と前記第２導体層との間、および／または前記第１導体層と前記第３導体層との間にさらに他の絶縁層と導体層とを含んでいる。
13. プリント配線板の製造方法であって、前記方法は、
    支持板に第２金属箔を貼り付けることと、
    前記第２金属箔の上に第１絶縁層を積層することと、
    前記第１絶縁層に複数個の第１導通用孔を形成することと、
    前記第１導通用孔の内部に前記第２金属箔と接続する第１ビア導体を形成すると共に、前記第１絶縁層の表面に第１導体層を形成することと、
    前記第１導体層および前記第１絶縁層の上に第２絶縁層を積層することと、
    前記第２絶縁層に複数個の第２導通用孔を形成することと、
    前記第２導通用孔の内部に前記第１導体層と接続する第２ビア導体を形成すると共に、前記第２絶縁層の表面に第３導体層を形成することと、
    前記支持板を除去し、その後露出する前記第２金属箔のパターニングをすることで、部品実装パッドを有する第２導体層とすることと
    を含み、前記第１導体層が前記第２導体層および前記第３導体層のいずれよりも厚く形成されている。
14. 請求項１３記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第１導体層を形成することは、前記支持板の前記第２金属箔の表面に第１絶縁層と第１金属箔とを積層して圧着することにより前記第１絶縁層を積層することと、前記第１金属箔側から前記第１絶縁層に前記導通用孔を形成することと、前記導通用孔の内部および前記第１金属箔の上にめっき膜を積層すること、とを含んでいる。
15. 請求項１３記載のプリント配線板の製造方法であって、前記部品実装パッドとして、発光素子が搭載される発光素子搭載パッドを形成することと、前記発光素子搭載パッドの発光素子との接続部の周囲に光反射性絶縁部材を形成することとをさらに含んでいる。
16. 請求項１３記載のプリント配線板の製造方法であって、前記部品実装パッドの表面に表面保護層をさらに形成することを含んでいる。

Images