JP2019071318A - 多層配線板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内層の信号配線とスルーホールめっきとの接続とは反対側のスタブをスルーホールと接続された内層信号配線層よりも短く除去するスタブ除去によって高速伝送に対応可能な多層配線板及びその製造方法を提供する。【解決手段】配線層のうち、内層に配置された内層配線層が信号配線を有し、前記内層に配置された少なくとも一部の内層配線層において、前記貫通孔と内層の信号配線とが重なる領域が、前記貫通孔の内周上に、前記貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続する部分及び接続しない部分を有しており、前記スルーホールめっきと前記信号配線とが接続する部分及び接続しない部分の垂直方向の断面において、前記接続しない部分における前記スルーホールめっきの板厚方向長さが、前記接続する部分における前記スルーホールめっきの板厚方向長さよりも短いことを特徴とする多層配線板。【選択図】図１

Description

本発明は、多層配線板及びその製造方法に関するものであり、特には、スタブ除去を行った多層配線板及びその製造方法に関するものである。

近年、電子機器の高機能化に伴い、多層配線板にも高多層化や配線密度の向上が要求されてきている。

最近では電子機器の高速化が進み配線板内を流れる電気信号は短時間により多くの情報を伝達するため、周波数が益々高くなっている。高周波対応の基板設計では、導体損失と誘電損失を考慮する必要があり、導体損失は信号配線の導体を太くすることが有効であり、誘電損失においては使用する基材やプリプレグなど信号配線の周囲に配置される材料の比誘電率や誘電正接を下げることが有効であるが、高密度化した配線板においては、対応できる信号配線の導体幅に制限があることから、誘電損失の改善が重要となっている。

スルーホールにおいても電気信号の反射を低減するために、スルーホールめっき後にスタブを除去することが必要となってきた。これに対応して、従来の電気信号の高速伝送が必要な多層配線板では、電気信号の反射を低減するためにスルーホールのスタブを除去する場合がある。このスタブ除去のため、めっきでスルーホールを形成した後に、貫通穴明ドリル径よりも太径ドリルで基板表面側のスルーホール入り口からバックドリル加工を行う方法が知られている（特許文献１〜３）。

特開２００５−０２６５４９号公報 特開２００９−００４５８５号公報 特開２０１２−２４８６５３号公報

図４に示すように、従来の方法では、スルーホール９の中心にドリル穴明けの位置を合せ、基板表面側の一方のスルーホール入り口から所定の深さまでのスルーホールめっきを除去する。このため、内層の信号配線３と接続されたスルーホール９では、内層の信号配線層３より先の反対側（他方のスルーホール入り口側）はスタブ除去できず、内層の信号配線３の終端を含むスタブが残留し、信号の高速伝送の妨げとなっていた。特に、多層配線板などのスルーホール長が長い場合においては影響が大きい。

本発明は、スタブ除去によって高速伝送（高周波数化）に対応可能な多層配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、以下に関する。
１ 絶縁層を介して厚さ方向に積層された配線層と、前記配線層及び絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔の内壁に配置され前記配線層と電気的に接続するスルーホールめっきと、を備える多層配線板であって、前記配線層のうち、内層に配置された内層配線層が信号配線を有し、前記内層に配置された少なくとも一部の内層配線層において、前記貫通孔と内層の信号配線とが重なる領域が、前記貫通孔の内周上に、前記貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続する部分及び接続しない部分を有しており、前記スルーホールめっきと前記信号配線とが接続する部分及び接続しない部分の垂直方向の断面において、前記接続しない部分における前記スルーホールめっきの板厚方向長さが、前記接続する部分における前記スルーホールめっきの板厚方向長さよりも短いか、又は、前記接続しない部分における前記スルーホールめっきの板厚方向には前記スルーホールめっきを有しないことを特徴とする多層配線板。
２ １において、前記貫通孔が、この貫通孔の内周にスルーホールめっきを形成したスルーホール部分と、前記スルーホールめっきのスタブを除去した座繰り孔部分とを組合せて形成され、前記貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続する部分が、前記スルーホール部分に配置され、前記貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続しない部分が、前記座繰り孔部分に配置されることを特徴とする多層配線板。
３ ２において、前記スタブを除去した座繰り孔が、前記スルーホールの中心位置を基準として座繰られた第１の座繰り孔部分と、前記スルーホールの中心位置に対して、前記スルーホールめっきと前記信号配線とが接続する方向とは反対側の方向にずらした位置を基準として座繰られた第２の座繰り孔部分を有することを特徴とする多層配線板。
４ ２又は３において、スルーホールめっきのスタブを除去した座繰り孔が楕円形であることを特徴とする多層配線板。
５ ４において、前記第２の座繰り孔が、前記第１の座繰り孔よりも小径であることを特徴とする多層配線板。
６ 絶縁層を介して厚さ方向に積層された配線層と、厚さ方向に貫通する貫通孔を開けて金属めっきして前記配線層と電気的に接続するスルーホールとを形成する工程（ａ）、多層配線板の表裏面の少なくとも一方の開口部より内層の信号配線と接続する部分に達しない部分までスルーホールのスタブをスルーホールよりも大きい径のドリルでスルーホール孔の中心を基準として穴開けしてスタブ除去する第１の座繰り孔を形成する工程（ｂ）、スルーホール孔の中心位置からスルーホールと接続する配線層の配線方向とは逆側のスルーホール壁面側に向かって中心位置をずらしてドリルで穴開けしてスタブ除去する第２の座繰り孔を形成する工程（ｃ）を有する多層配線板の製造方法。
７ ６において、スルーホールのスタブを除去した座繰り孔が楕円形であることを特徴とする多層配線板の製造方法。
８ ６又は７において、スルーホール中心位置からずらしてスルーホールのスタブを除去した第２の座繰り孔が、スルーホール中心を基準にしてスタブを除去した第１の座繰り孔よりも小径であることを特徴とする多層配線板の製造方法。

本発明によれば、スタブ除去によって高速伝送に対応可能な伝送損失の小さな多層配線板及びその製造方法を提供することができる。

（Ａ）本発明の一実施形態の多層配線板の概略断面図を表す。（Ｂ）本発明の他の実施形態の多層配線板の概略断面図を表す。 本発明の一実施形態の多層配線板の製造工程の概略を表す。 本発明の貫通孔の内壁に配置されるスルーホールめっきの板厚方向長さが、内層の信号配線と接続する部分とその反対側の部分の長さで異なることを模式的の説明する多層配線板の概略断面図を表す。 従来の多層配線板の製造工程の概略を表す。

（実施形態の概要）
本発明の多層配線板の一実施形態は、絶縁層を介して厚さ方向に積層された配線層と、前記配線層及び絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔の内壁に配置され前記配線層と電気的に接続するスルーホールめっきと、を備える多層配線板である。配線層のうち、内層に配置された内層配線層が信号配線を有し、内層に配置された少なくとも一部の内層配線層において、貫通孔と内層の信号配線とが重なる領域が、貫通孔の内周上に、貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続する部分及び接続しない部分を有している。また、スルーホールめっきと信号配線とが接続する部分及び接続しない部分の垂直方向の断面において、接続しない部分におけるスルーホールめっきの板厚方向長さが、接続する部分におけるスルーホールめっきの板厚方向長さよりも短いか、又は、接続しない部分におけるスルーホールめっきの板厚方向にはスルーホールめっきを有しない。
このように、本実施の形態の多層配線板では、貫通孔の内周のうち、スルーホールめっきと信号配線とが接続しない部分側における板厚方向のスタブを、スルーホールめっきと信号配線とが接続する部分側の板厚方向のスタブよりも短くするか、完全に除去する。このことにより、従来は困難であった、内層の信号配線より深い部分（より他方のスルーホール入り口側の部分）のスタブや、貫通孔の内周上におけるスルーホールめっきと接続しない部分の余分な信号配線の終端を含めて除去したことになり、残留したスタブが信号の高速伝送の妨げとなるのを抑制できる。特に、多層配線板などのスルーホール長が長い場合においては影響が大きい。したがって、スタブ除去によって高速伝送（高周波数化）に対応可能な多層配線板及びその製造方法を提供することができる。

（多層配線板）
以下、本発明の一実施形態の多層配線板について詳細に説明する。図１（Ａ）に示すように、本実施の形態の多層配線板は、絶縁層５を介して厚さ方向に積層された配線層３と、厚さ方向に貫通する貫通孔を開けて金属めっきして前記配線層３と電気的に接続するスルーホール９と、を備える多層配線板であって、スルーホール９を前記配線層３に向かってスルーホール９の余分なスタブが除去され、且つ、スルーホール９に接続された前記配線層３の配線方向とは逆側（反対側）のスルーホール９が前記配線層３の厚さ方向よりもスタブ長が短いスルーホールを有する多層配線板である。図１（Ｂ）はそれを補足する平面図である。
図３は、図１（Ａ）を例として、本発明の貫通孔の内壁に配置されるスルーホールめっきの板厚方向長さが、内層の信号配線と接続する部分とその反対側の部分の長さで異なり、内層の信号配線と接続する部分の反対側の長さが短いことを模式的に説明する多層配線板の概略断面図を表す。
また、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）と同様にスルーホール９の余分なスタブを除去したものであるが、違いは前記配線層３の配線方向とは逆側のスルーホール壁面（スルーホールめっき）を完全に除去していることを特徴とした配線板である。図１（Ｄ）はそれを補足する平面図である。

本実施の形態において、絶縁層とは、異なる配線層間の絶縁を確保しつつ配線層を支持するものである。多層配線板において、一般的に用いられるガラスエポキシ、ガラスポリイミド等を用いて形成することができる。

配線層とは、回路を通じて電気的な導通を行なうものである。多層配線板において、一般的に用いられる銅箔等の金属箔又はめっき等の材料を用い、配線層となる回路はエッチング等によって形成することができる。

貫通孔とは、異なる配線層同士を電気的に接続するスルーホールを形成するため、多層配線板の厚さ方向全体を貫通するように設けられる孔をいう。ドリル又はレーザ等を用いて形成することができる。

スルーホールめっきとは、貫通孔の内壁に配置され、配線層と電気的に接続するものである。一般に知られているように、厚付け用の無電解めっきを用いて形成する方法（１段階法）、下地となる無電解めっきを形成した後、これを給電層として電気めっきを行なって形成する方法（２段階法）等により形成することができる。

本実施の形態においては、スルーホールの余分なスタブを除去する孔を、第１の座繰り孔（第１のドリル）と第２の座繰り孔（第２のドリル）を用いることで一つのスルーホール長さが厚さ方向で異なるスルーホールを形成することが可能になる。また、スルーホールの長さを小さくすることで、不要なスルーホールめっきによる高周波信号の反射の影響を抑制することができる。しかも、配線密度やパターン配置によっては、第２の座繰り孔（第２のドリル）を貫通させることも可能になる。

したがって、多層配線板の厚さ方向の一部のスルーホールめっきを除去可能にすることにより、スタブ除去によって高速伝送に対応しつつ、部品の両面実装化や高密度化にも対応可能な多層配線板を提供することができる。

（多層配線板の製造方法）
次に、本発明の一実施形態の多層配線板の製造方法について説明する。
図２（ａ）に示すように、本実施の形態の多層配線板は、絶縁層５を介して厚さ方向に積層された配線層３と、厚さ方向に貫通する貫通孔を開けて金属めっきして前記配線層３と電気的に接続するスルーホール９と、を備える多層配線板である。
工程（ｂ）は配線層３を基準としてスルーホールの余分なスタブをスルーホールよりも大きい径のドリルでスルーホール孔の中心を基準として穴開けしてスタブ除去した第１の孔１０である（図２（ｂ）参照）。
工程（ｃ）、スルーホールと接続する配線層３の配線方向とは逆側（反対側）のスルーホール壁面部分の余分なスタブを除去する工程であり、スルーホール孔の中心位置からスルーホールと接続する配線層３の配線方向とは逆側のスルーホール壁面側に向かって、第１の孔と重ならないようにドリルで穴開けしてスタブ除去した第２の孔である（図２（ｃ）参照）。この時、第２の孔１１は配線密度やパターン配置によっては貫通させることも可能である（図１（Ｃ）参照）。

このようにして、多層配線板の厚さ方向の一部のスルーホールめっきを除去可能にする、スタブ除去によって高速伝送に対応しつつ、部品の両面実装化や高密度化にも対応可能な多層配線板とその製造方法を提供することができる。

図１（Ａ）は、本発明の実施例の多層配線板の断面図を示す。

図２（ａ）に示すように、工程（ａ）では、銅張積層板４（日立化成株式会社製ＭＣＬ−Ｉ−６７１、厚み０．２ｍｍ、３５μｍ銅箔、「ＭＣＬ」は登録商標）に信号配線層３とグランド層２となる回路を形成した内層基板と、絶縁層５となる絶縁材（日立化成株式会社製ＧＩＡ−６７１Ｎ、厚み０．２４ｍｍ）と銅箔７（１８μｍ）とで多層化積層し一体化した後、所定の位置にドリル（ドリル径０．３ｍｍ）で貫通穴開けして銅めっきにより信号配線層３と電気的に接続するスルーホール９を形成した。

図２（ｂ）に示すように、工程（ｂ）では、スルーホール９と同じ位置に、貫通孔よりも太い径のドリル（ドリル径０．４５ｍｍ）を用いて、深さ方向の途中まで、貫通孔の直径を拡大する第１の孔加工を行なった（スルーホールの余分なスタブを除去する第１の孔１０）。この時、接続させるべき内層回路のある信号配線層３にドリルが到達しない位置（表層から深さ０．２ｍｍの位置）で寸止めさせた。

図２（ｃ）に示すように、工程（ｃ）では、スルーホール孔の中心位置からスルーホールと接続する信号配線層３の配線方向とは逆側のスルーホール壁面側に向かって０．２ｍｍずらして、第１の孔と重ならないようにドリル（ドリル径０．３５ｍｍ）で表面層から深さ０．４ｍｍの位置までスルーホール壁面をスタブ除去して寸止めさせた第２の孔である（スルーホールの余分なスタブを除去する第２の孔１１）。

その結果、伝送損失は通常のバックドリル基板で−０．２１ｄＢ／ｉｎ（１２．５ＧＨｚ）であったのに対して、本発明を使った基板では−０．１８ｄＢ／ｉｎ（１２．５ＧＨｚ）と約１０％の低伝送損失化ができた。

以上のようにして、多層配線板の厚さ方向の一部のスルーホールめっきを除去可能にすることにより、スタブ除去によって高速伝送に対応しつつ、部品の両面実装化や高密度化にも対応可能な多層配線板が得られた。

１ 内層銅箔
２ 配線層又はグランド層
３ （信号）配線層又は信号配線
４ 銅張積層板
５ 絶縁層
６ （スルーホールとの）接続パッド
７ （表層）銅箔
８ 金属めっき又はスルーホールめっき
９ （金属めっきされた）スルーホール
１０ （スルーホールの余分なスタブを除去する）第１の座繰り孔
１１ （スルーホールの余分なスタブを除去する）第２の座繰り孔
１２ （バックドリルされた）スルーホール

Claims (8)

1. 絶縁層を介して厚さ方向に積層された配線層と、前記配線層及び絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔の内壁に配置され前記配線層と電気的に接続するスルーホールめっきと、を備える多層配線板であって、
   前記配線層のうち、内層に配置された内層配線層が信号配線を有し、
   前記内層に配置された少なくとも一部の内層配線層において、前記貫通孔と内層の信号配線とが重なる領域が、前記貫通孔の内周上に、前記貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続する部分及び接続しない部分を有しており、
   前記スルーホールめっきと前記信号配線とが接続する部分及び接続しない部分の垂直方向の断面において、前記接続しない部分における前記スルーホールめっきの板厚方向長さが、前記接続する部分における前記スルーホールめっきの板厚方向長さよりも短いか、又は、前記接続しない部分における前記スルーホールめっきの板厚方向には前記スルーホールめっきを有しないことを特徴とする多層配線板。
2. 請求項１において、
   前記貫通孔が、この貫通孔の内周にスルーホールめっきを形成したスルーホール部分と、前記スルーホールめっきのスタブを除去した座繰り孔部分とを組合せて形成され、
   前記貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続する部分が、前記スルーホール部分に配置され、
   前記貫通孔の内壁のスルーホールめっきと前記内層の信号配線とが接続しない部分が、前記座繰り孔部分に配置されることを特徴とする多層配線板。
3. 請求項２において、前記スタブを除去した座繰り孔が、前記スルーホールの中心位置を基準として座繰られた第１の座繰り孔部分と、前記スルーホールの中心位置に対して、前記スルーホールめっきと前記信号配線とが接続する方向とは反対側の方向にずらした位置を基準として座繰られた第２の座繰り孔部分を有することを特徴とする多層配線板。
4. 請求項２又は３において、スルーホールめっきのスタブを除去した座繰り孔が楕円形であることを特徴とする多層配線板。
5. 請求項４において、前記第２の座繰り孔が、前記第１の座繰り孔よりも小径であることを特徴とする多層配線板。
6. 絶縁層を介して厚さ方向に積層された配線層と、厚さ方向に貫通する貫通孔を開けて金属めっきして前記配線層と電気的に接続するスルーホールとを形成する工程（ａ）、多層配線板の表裏面の少なくとも一方の開口部より内層の信号配線と接続する部分に達しない部分までスルーホールの余分なスタブをスルーホールよりも大きい径のドリルでスルーホール孔の中心を基準として穴開けしてスタブ除去する第１の座繰り孔を形成する工程（ｂ）、スルーホール孔の中心位置からスルーホールと接続する配線層の配線方向とは逆側のスルーホール壁面側に向かって中心位置をずらしてドリルで穴開けしてスタブ除去する第２の座繰り孔を形成する工程（ｃ）を有する多層配線板の製造方法。
7. 請求項６において、スルーホールのスタブを除去した座繰り孔が楕円形であることを特徴とする多層配線板の製造方法。
8. 請求項６又は７において、スルーホール中心位置からずらしてスルーホールのスタブを除去した第２の座繰り孔が、スルーホール中心を基準にしてスタブを除去した第１の座繰り孔よりも小径であることを特徴とする多層配線板の製造方法。

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