JP2020004930A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】反りが抑制されるプリント配線板の提供。【解決手段】実施形態のプリント配線板は、第１面１０Ｆおよび第１面と反対側の第２面１０Ｓを備え、第１面１０Ｆを構成する最上層１１、第２面１０Ｓを構成する最下層１２、および最上層１１と最下層１２の間に形成される中間層１３を有する下基板１０と、下基板１０の第１面１０Ｆ側に積層される上基板５と、上基板５を貫通して下基板１０の第１面１０Ｆの一部を露出するキャビティ７と、を備えるプリント配線板であって、下基板１０の最上層１１、最下層１２、中間層１３は互いに異なる材料を含む絶縁層を有し、最上層１１は第１の材料を含む絶縁層を有し、最下層１２は第２の材料を含む絶縁層を有し、中間層１３は第１および第２の材料よりも熱膨張率の高い第３の材料を含む絶縁層を有している。【選択図】図１

Description

本発明はキャビティを有するプリント配線板に関する。

特許文献１には、コア層、およびコア層に積層された絶縁性樹脂からなる絶縁層によって形成された基板に、電子部品が収容されるキャビティとなるザグリ部が形成されているプリント配線板が開示されている。ザグリ部が形成されている領域では、ガラスクロス等のシート状補強材にエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂を含浸して硬化させた絶縁層がキャビティの底面を構成している。プリント配線板のキャビティの底面に対する反対側の面は、絶縁性樹脂が硬化した層で構成されている。

特許第５０１３９７３号公報

特許文献１のプリント配線板では、キャビティの底面を構成する層と、キャビティの底面に対する反対側の面を構成する層が異なる材料で形成されている。キャビティが形成されている領域では、キャビティへの電子部品の実装の際に、キャビティの底面を構成する層と、キャビティの底面に対する反対側の面を構成する層の熱膨張率の違いからプリント配線板に反りが生じやすいと考えられる。

本発明の実施形態であるプリント配線板は、第１面および第１面と反対側の第２面を備え、前記第１面を構成する最上層、前記第２面を構成する最下層、および前記最上層と前記最下層の間に形成される中間層を有する下基板と、前記下基板の前記第１面側に積層される上基板と、前記上基板を貫通して前記下基板の前記第１面の一部を露出するキャビティと、を備えている。そして、前記下基板の前記最上層、前記最下層、および前記中間層は互いに異なる材料を含む絶縁層を有し、前記最上層は第１の材料を含む絶縁層を有し、前記最下層は第２の材料を含む絶縁層を有し、前記中間層は前記第１および第２の材料よりも熱膨張率の高い第３の材料を含む絶縁層を有している。

本発明の実施形態によれば、反りが抑制され、電子部品が高い信頼性で実装されるプリント配線板を提供することができる。

本発明の一実施形態のプリント配線板の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の他の例を模式的に示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板のさらに他の例を示す断面図。 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他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の他の例を示す図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法の他の例を示す図。

次に、本発明の一実施形態であるプリント配線板が図面を参照しながら説明される。図１には、一実施形態のプリント配線板の一例であるプリント配線板１の断面図が示されている。図１に示されるように、プリント配線板１は、第１面１０Ｆおよび第１面１０Ｆと反対側の第２面１０Ｓを備える下基板１０を備えている。下基板１０の第１面１０Ｆは、下基板１０の積層方向の一方に露出する最上層１１の面からなる。また、下基板１０の第２面１０Ｓは、下基板１０の積層方向の他方に露出する最下層１２と最下層１２の開口部から露出する中間層１３の一部の面からなる。プリント配線板１はさらに、下基板１０の第１面１０Ｆ側に積層される上基板５を備えている。

最上層１１は第１面１０Ｆ側に第１導体層１１０を有しており、第１導体層１１０は少なくとも１つの部品実装パッド１１５を含んでいる。そして、プリント配線板１は、上基板５を貫通して、部品実装パッド１１５の一面１１５ｓを含む下基板１０の第１面１０Ｆの一部を露出するキャビティ７を備えている。キャビティ７には、プリント配線板１に実装される、半導体装置などの外部の電子部品（図示せず）が収容される。部品実装パッド１１５には、このような外部の電子部品の端子が、はんだなどの接合材を介して、または直接、接続される。

図１に示される例では、下基板１０は、第１面１０Ｆを構成する最上層１１と、第２面１０Ｓを構成する最下層１２、および最上層１１と最下層１２の間に形成される中間層１３と、第２中間層１４を有している。最上層１１は絶縁層１０１と第１導体層１１０、および絶縁層１１０の第１導体層１０１と反対側に形成される第２導体層１１１を有している。最下層１２は絶縁層である。中間層１３は絶縁層１０３と、絶縁層１０３に接して形成される導体層１３０を有し、第２中間層１４は絶縁層１０４と、絶縁層１０４に接して形成される導体層１４０を有している。図１の例では、下基板１０には絶縁層および導体層がそれぞれ４層形成されているが、絶縁層および導体層がさらに積層されて４層よりも多く形成されてよい。たとえば、第２中間層１４を構成する絶縁層１０４および導体層１４０が複数形成されてよい。下基板１０がより多くの導体層を含むことにより、プリント配線板１の平面サイズを大きくすることなく、より規模が大きく複雑な電気回路をプリント配線板１内に形成することが可能となる。絶縁層および導体層がさらに追加して形成された例は図２を参照して後述される。

下基板１０の第２面１０Ｓの一部を構成する中間層１３が有する導体層１３０は、下側接続パッド１３５を含んでいる。下側接続パッド１３５は、たとえば、プリント配線板１が用いられる電子機器のマザーボードや、積層構造を有する半導体装置のパッケージ基板などとの接続に用いられ得る。

下基板１０に含まれる絶縁層は任意の絶縁性樹脂を用いて形成される。下基板１０の最上層１１、最下層１２、および中間層１３は互いに異なる材料を含む絶縁層を有している。最上層１１の絶縁層１０１は第１の材料を含み、最下層１２は第２の材料を含み、中間層１３の絶縁層１０３は第３の材料を含んでいる。第２中間層１４の絶縁層１０４は第４の材料を含んでおり、第４の材料は第１の材料と同じであり得る。図１に示される例では、下基板１０の絶縁層１０１および絶縁層１０４に含まれる第１の材料と第４の材料は、芯材を含有する樹脂であり、第２および第３の材料は芯材を含有しない樹脂である。

最上層１１の絶縁層１０１に含まれる第１の材料は、たとえばガラス繊維やアラミド繊維などの芯材、および芯材に含浸されたエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂が例示される。第２中間層１４の絶縁層１０４に含まれる第４の材料も第１の材料と同様に芯材に含浸された樹脂である。中間層１３の絶縁層１０３に含まれる第３の材料は芯材を含んでいない任意の絶縁性樹脂であり、たとえばエポキシ樹脂である。そして最下層１２に含まれる第２の材料は芯材を含んでおらず、たとえば、感光性のポリイミド樹脂やエポキシ樹脂である。第１、第２、第３、および第４の材料はシリカなどの無機フィラーを含み得る。

図１に示される例では、下基板１０の第１面１０Ｆ側に積層される上基板５は、下基板１０に対して反対側の最表に形成される上層５２と、上層５２と下基板１０の間に形成される下層５３と、下層５３と下基板１０の間に形成される追加層５４とを有している。上層５２は絶縁層である。下層５３は絶縁層５０３と、絶縁層５０３に接して形成される導体層５３０を有している。追加層５４は絶縁層５０４と、絶縁層５０４に接して形成される導体層５４０を有している。絶縁層５０４は下基板１０の絶縁層１０４と同じく第４の材料を含んでいる。絶縁層５０３は下基板１０の絶縁層１０３と同じく第３の材料を含んでいる。上層５２は、下基板１０の最下層１２と同じく第２の材料を含んでいる。導体層５３０は、電子部品や外部の配線板（図示せず）との接続に用いられ得る上側接続パッド５３５を含んでいる。上側接続パッド５３５に接続されるこれらの配線板や電子部品は、たとえば、キャビティ７を跨ぐように、導体層５３０上に配置され得る。

絶縁層１０１、第１導体層１１０、および第２導体層１１１から構成される最上層１１はコア基板１００として形成されてよい。すなわち、プリント配線板１の製造過程においては、後述されるように、コア基板１００を出発基板として、第２導体層１１１が形成されている側に第２中間層１４、中間層１３、最下層１２が順次積層され、下基板１０が形成される。また、コア基板１００の第１導体層１１０が形成されている側には、追加層５４、下層５３、上層５２が一般的なビルドアップ配線板の製造方法により順次積層されて上基板５が形成される。図１に示される例では、コア基板１００を中心にして、第１導体層１１０側と第２導体層１１１側で対称な層構造が形成されている。絶縁層１０１と第１導体層１１０および第２導体層１１１からなるコア基板１００は両面銅張積層板を加工して形成され得る。

下基板１０の絶縁層１０３に含まれる第３の材料は、絶縁層１０１に含まれる第１の材料よりも熱膨張率が高い。たとえば第１の材料の熱膨張率は約５〜７ｐｐｍ／℃であり、第３の材料の熱膨張率は約２０ｐｐｍ／℃である。プリント配線板１に上層５２と最下層１２が形成されておらず、キャビティ７が形成されていない状態（図４Ｅ参照）を考えると、低温度から高温度への温度変化が生じた場合に、最上層１１と第２中間層１４および中間層１３とで構成される積層体には、絶縁層１０１と絶縁層１０３の熱膨張率の違いに起因する、Ｕ字に反る（絶縁層１０１側が凹になり絶縁層１０３側が凸になる）応力が発生する。一方、最上層１１の第２中間層１４と反対の側には、最上層１１に対して第２中間層１４および中間層１３と対称になるように、追加層５４と下層５３が配されており、下層５３の絶縁層５０３は絶縁層１０３と同じく第３の材料を含んでいる。このため、絶縁層１０１と絶縁層５０３の熱膨張率の違いにより、上述の絶縁層１０１と絶縁層１０３の間で発生する応力とは反対方向の応力が発生し、全体としての反りは生じにくくなっている。しかし、上層５２と最下層１２が形成されていない状態の積層体（図４Ｅ参照）にキャビティが形成された状態を仮定すると、キャビティが形成された領域においては、絶縁層１０１と絶縁層１０３の間で発生する応力が打ち消されずに上述のＵ字状の反りが生じ得る。

本実施形態では、第３の材料よりも熱膨張率の低い第２の材料を含む最下層１２が中間層１３の最上層１１と反対側に接して形成されている。たとえば、最下層１２に含まれる第２の材料の熱膨張率は約１０ｐｐｍ／℃である。プリント配線板１では、熱膨張率が第３の材料よりも低い第２の材料を含む最下層１２が、中間層１３の最上層１１と反対側に配されることにより、キャビティ７が形成されている領域においても下基板１０の反りが抑制され得る。反りを効果的に抑制する観点から第２の材料の熱膨張率は第１の材料の熱膨張率よりも高く第１の材料の熱膨張率と第２の材料の熱膨張率との差は、第３の材料の熱膨張率と第２の材料の熱膨張率との差よりも小さいことが好ましい。第１の材料と第２の材料の熱膨張率がより近いことで、生じる反りの程度を小さくし得る。なお、第４の材料としては、熱膨張率が第３の材料よりも低いものが使用され、第１の材料と同じであってもよい。

図１の例では最下層１２はソルダーレジスト層として形成されている。ソルダーレジスト層である最下層１２は、たとえば、感光性のポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いて形成され、下側接続パッド１３５を露出させる開口１３５ａを有している。プリント配線板１の反りが抑制されると同時に、下側接続パッド１３５上に供されるはんだなどの接合材の濡れ広がりが抑制される。近接する下側接続パッド１３５同士のショート不良が抑制されながら、良好な品質で電子機器のマザーボードや、積層構造を有する半導体装置のパッケージ基板などと接続され得る。

上基板５の上層５２もソルダーレジスト層として形成されている。ソルダーレジスト層である上層５２は、下基板１０のソルダーレジスト層である最下層１２と同じく、たとえば、感光性のポリイミド樹脂やエポキシ樹脂を用いて形成されている。上層５２は、上側接続パッド５３５を露出させる開口５３５ａを有している。

図示されていないが、部品実装パッド１１５、下側接続パッド１３５、ならびに上側接続パッド５３５の露出面には、保護膜が形成されていてもよい。このような保護膜は、たとえば、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、またはＳｎなどの複数または単一の金属めっき膜であってよく、また、ＯＳＰ膜であってもよい。なお、キャビティ７の開口形状やプリント配線板１内での形成位置、ならびに、部品実装パッド１１５や上側および下側の各接続パッド５３５、１３５の配列パターンは、図１に示される例に限定されない。

プリント配線板１に含まれる導体層５３０、５４０、１４０、１３０、第１導体層１１０、および第２導体層１１１は、銅やニッケルなどの、適切な導電性を備えている任意の材料を用いて形成され得る。好ましくは、銅箔、電解銅めっき膜、もしくは無電解銅めっき膜、またはこれらの組み合わせによって形成されている。導体層５４０、導体層１４０、第１導体層１１０、および第２導体層１１１は３層構造を有しており、それぞれ金属箔層１１２、金属膜層１１３、電解めっき膜層１１４、を有している（図１において、符号１１２〜１１４は、第１導体層１１０だけに付され、第２導体層１１１、導体層１３０、１４０、５３０、および５４０に対するこれらの符号は省略されている）。そして、導体層１３０および導体層５３０は２層構造を有しており、金属膜層と電解めっき膜層を有している。しかし、各導体層の構成は、図１に例示される層構造に限定される訳ではない。

上基板５には、上基板５を構成している導体層を接続するビア導体が形成されている。図１の例では、絶縁層５０３を貫通して導体層５３０と導体層５４０とを接続するビア導体５３１と、絶縁層５０４を貫通して導体層５４０と第１導体層１１０とを接続するビア導体５４１が形成されている。ビア導体５３１およびビア導体５４１は、第１導体層１１０に向って縮径するテーパー形状を有している。なお、便宜上、「縮径」という文言が用いられているが、ビア導体５３１、５４１および後述の他の各ビア導体の開口形状は、必ずしも円形に限定されない。「縮径」は、単にビア導体の水平断面における外周上の最長の２点間の距離が小さくなることを意味している。

下基板１０内の中間層１３には、絶縁層１０３を貫通して導体層１３０と導体層１４０とを接続するビア導体１３１が形成されている。第２中間層１４には、絶縁層１０４を貫通して導体層１４０と第２導体層１１１とを接続するビア導体１４１が形成されている。ビア導体１３１、１４１は、第２導体層１１１に向って縮径しており、上基板５内のビア導体５３１、５４１が縮径する方向と逆方向に縮径するテーパー形状を有している。ビア導体５３１、５４１、１３１、および１４１は、好ましくは、無電解銅めっき膜と電解銅めっき膜とで形成される。ビア導体５３１、５４１、１３１、および１４１は、それぞれ、導体層５３０、５４０、１３０、および導体層１４０を構成している金属膜層および電解めっき膜層と一体的に形成され得る。

最上層１１の絶縁層１０１にはスルーホール導体１１６が形成されている。スルーホール導体１１６は、絶縁層１０１を貫通して第１導体層１１０および第２導体層１１１を互いに接続している。スルーホール導体１１６は、絶縁層１０１の厚さ方向の中央部を境に第１導体層１１０側および第２導体層１１１側それぞれにおいて、絶縁層１０１の厚さ方向の中央部に向って縮径するテーパー形状を有している。

本実施形態では、プリント配線板１の上基板５および下基板１０の層構造は、図１に示されるプリント配線板１の例と異なってもよい。上基板５の下層５３および追加層５４、ならびに、下基板１０の中間層１３および第２中間層１４は、複数の絶縁層と導体層から構成されてもよい。より複雑な電気回路がプリント配線板１の中に形成され得る。下層５３、追加層５４、中間層１３、第２中間層１４が複数の絶縁層と導体層で構成された例は、本実施形態の他の例であるプリント配線板１ａとして、図２を参照して次に説明される。

図２には、本実施形態の他の例であるプリント配線板１ａの層構造が模式的に示されている。プリント配線板１ａでは、上基板５の下層５３は、それぞれ複数の絶縁層５０３と導体層５３０から構成されており、追加層５４はそれぞれ複数の絶縁層５０４と導体層５４０から構成されている。また、下基板１０の中間層１３は、それぞれ複数の絶縁層１０３と導体層１３０から構成されており、第２中間層１４は複数の絶縁層１０４と導体層１４０から構成されている。図２の模式図では、絶縁層と導体層による層構造と、各層を貫通して形成されるビア導体およびスルーホール導体が模式的に示され、プリント配線板１ａの他の構成要素である、接続パッド、導体層内の金属箔、金属膜などの構成要素の表示は省略され、またその説明も省略される。

図２に示される例では、プリント配線板１ａは上基板５および下基板１０を含み、中央部にキャビティ７が形成されている。下基板１０では、中間層１３を構成する絶縁層１０３が２層形成され、２層の絶縁層１０３の各々に接して導体層１３０が形成されている。そして第２中間層１４を構成する絶縁層１０４は５層形成され、５層の絶縁層１０４の各々に接して導体層１４０が形成されている。

上基板５では、下層５３を構成する絶縁層５０３が２層形成されており、２層の絶縁層５０３の各々に接して導体層５３０が形成されている。そして、追加層５４を構成する絶縁層５０４は５層形成され、５層の絶縁層５０４の各々に接して導体層５４０が形成されている。なお、図２に示される例では、絶縁層１０３と絶縁層５０３は２層形成され、絶縁層１０４と絶縁層５０４は５層形成されているが、形成される層数はこれに限定されない。

プリント配線板１ａでは、各絶縁層に含まれる材料はプリント配線板１と同様である。最上層１１（コア基板１００）の絶縁層１０１は第１の材料を含み、絶縁層１０３は第３の材料を含み、絶縁層１０４は第４の材料を含み、第４の材料は第１の材料と同じであり得る。絶縁層５０３は第３の材料を含み、絶縁層５０４は第４の材料を含む。下基板１０の最下層１２、および上基板５の上層５２は、図１に示されるプリント配線板１と同じく、ソルダーレジスト層として形成されてよい。プリント配線板１と同様に、プリント配線板１ａにおいても、第３の材料の熱膨張率は第１の材料および第２の材料の熱膨張率よりも高い。第３の材料よりも熱膨張率の低い第２の材料を含む最下層１２が配されることで、下基板１０の絶縁層の熱膨張率の違いによる反りが抑制され得る。追加された絶縁層には、必要に応じて適宜、プリント配線板１ａ内の各導体層を接続するビア導体が形成され得る。なお、プリント配線板１ａには図２に模式的に示されるように、追加層５４、コア基板１００、および第２中間層１４を貫通して導体層５４０と導体層１４０を接続するスルーホール導体１６６が形成されてもよい。

次に、一実施形態のプリント配線板のさらに他の例が図面を参照して説明される。図３には、他の実施形態のプリント配線板の一例であるプリント配線板１ｂの断面図が示されている。プリント配線板１ｂにおける下基板１０は、第１面１０Ｆおよび第２面１０Ｓを備えている。下基板１０は、絶縁層１０１、第１導体層１１０、および第２導体層１１１から構成される最上層１１と、絶縁層１０３、導体層１３０から構成される中間層１３と、最下層１２とで構成されている。プリント配線板１ｂの下基板１０はプリント配線板１、１ａの例とは異なり、第２中間層１４は設けられていない。また、最上層１１はプリント配線板１ｂのコア基板としては形成されていない。プリント配線板１、１ａは、下基板および上基板の形成はコア基板１００（図１参照）を出発基板として、その両面に絶縁層および導体層が順次積層されることで形成され得るが、後述されるように、プリント配線板１ｂは異なる方法により形成される。

下基板１０内の各絶縁層（図３の例では絶縁層１０１、１０３、および最下層１２）は、エポキシ樹脂などの任意の絶縁性樹脂を用いて形成され、プリント配線板１と同様に、絶縁層１０１は第１の材料を、最下層１２は第２の材料を、絶縁層１０３は第３の材料を含んでいる。第１、第２、および第３の材料の熱膨張率の関係はプリント配線板１と同じく、第３の材料が第１の材料および第２の材料よりも高い。第１の材料と第３の材料の熱膨張率の差に起因する下基板１０の反りは、ソルダーレジスト層として形成される最下層１２が配されることによって抑制され得る。好ましくは、第２の材料の熱膨張率が第１の材料の熱膨張率よりも高く、第１の材料の熱膨張率と第２の材料の熱膨張率との差が、第３の材料と第２の材料の熱膨張率の差よりも小さい。絶縁層の熱膨張率の差に起因する基板の反りの程度が効果的に抑制され得る。図１に示されるプリント配線板１の例と同様に、絶縁層１０１は芯材を含んでいる。芯材としては、たとえば、ガラス繊維やアラミド繊維などが例示される。そして、下基板１０の絶縁層１０１以外の絶縁層、すなわち、絶縁層１０１より第２面１０Ｓ側に位置する全ての絶縁層（図３の例では絶縁層１０３および最下層１２）は芯材を含まない。

図３に示されるプリント配線板１ｂでは上基板５は、上層５２と、上層５２と下基板１０との間に配される絶縁層５０３と導体層５３０からなる下層５３とで構成されている。プリント配線板１ｂの上基板５は、プリント配線板１、１ａの例と異なり、追加層５４は設けられておらず、また、下層５３を構成する絶縁層５０３は２層設けられている。上層５２はプリント配線板１と同様に、第２の材料を含むソルダーレジスト層として設けられている。絶縁層５０３は第４の材料を含み、たとえば、絶縁層１０１に含まれる第１の材料と同じ材料で形成され、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で形成されてよい。絶縁層５０３が絶縁層１０１と同じく芯材を含むことで、キャビティ７の剛性は向上し得る。

プリント配線板１ｂが有する導体層は、図１のプリント配線板１と同様に、銅やニッケルなどの適切な導電性を備えている任意の材料を用いて形成され得る。好ましくは銅箔、電解銅めっき膜、もしくは無電解銅めっき膜、またはこれらの組み合わせで形成されている。第１導体層１１０は一層で形成され、好ましくは電解めっき膜により形成される。第１導体層１１０は、絶縁層１０１内に埋め込まれ、キャビティ７の底面において部品実装パッドの一面１１５ｓを下基板１０の第１面１０Ｆ側に、絶縁層１０１の一面１０１ｓより凹んだ位置に露出している。キャビティ７の底面に露出する部品実装パッド１１５上に供されるはんだなどの接合材の濡れ広がりが抑制される。第２導体層１１１、および導体層５３０は３層構造を有し、図１のプリント配線板１と同様に、金属箔層、金属膜層、および電解めっき膜層を有している。導体層１３０は２層構造を有し、金属膜層、電解めっき膜層を有している。プリント配線板１ｂでは、プリント配線板１のスルーホール導体１１６に代えて第１導体層１１０と第２導体層１１１を接続し、第１導体層１１０へ向って縮径するビア導体１１７が形成されている。絶縁層１０３には、第２導体層１１１と導体層１３０を接続して第２導体層１１１側に向って縮径するビア導体１３１が形成されている。そして、上基板５には、２層の絶縁層５０３を貫通して導体層５３０と下基板１０の第１導体層１１０とを接続するビア導体５３６が形成されている。

次に、図１に示されるプリント配線板１を例にして、一実施形態のプリント配線板の製造方法が図４Ａ〜４Ｈを参照して以下に説明される。まず、図４Ａに示される、芯材を含む絶縁層１０１と、絶縁層１０１の両面に、たとえば熱圧着などにより積層されている銅箔１２２からなる銅張積層板９９が準備される。絶縁層１０１は第１の材料を含み、第１の材料はガラス繊維やアラミド繊維などの芯材にエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を含浸させたものである。

次いで、図４Ｂに示されるように、絶縁層１０１のスルーホール導体１１６の形成箇所に、炭酸ガスレーザーなどの照射によって導通用孔１１６ａが形成される。そしてサブトラクティブ法やセミアディティブ法を用いて所望の導体パターンを有する第１導体層１１０および第２導体層１１１が形成される。同時に導通用孔１１６ａ内にスルーホール導体１１６が、第１および第２導体層１１０、１１１と一体的に形成される。プリント配線板１の出発基板となるコア基板１００が完成する。

図４Ｃに示されるように、キャビティ７の開口形状に基づく平面形状を有する剥離膜８が絶縁層１０１および第１導体層１１０上に設けられる。剥離膜８は粘着層８１と接合層８２を有している。剥離膜８は粘着層８１側を第１導体層１１０に向けて設けられる。粘着層８１は、第１導体層１１０と絶縁層１０１とは強固に接着せず、しかしこれらと密着し得る材料で形成される。粘着層８１には、たとえばアクリル樹脂が用いられる。一方、接合層８２は剥離膜８上に配される上基板５（図１参照）を構成する絶縁層に対して十分な接着性を発現し得る材料で形成される。接合層８２にはたとえばポリイミド樹脂が用いられる。剥離膜８はコア基板１００の第１導体層１１０側のキャビティ７が形成される領域（形成領域Ａ）に形成される。剥離膜８はキャビティ７の形成領域Ａの全領域に及ぶように設けられる。また、剥離膜８は、たとえば粘着層８１だけの一層で構成されてもよく、粘着層８１と接合層８２との間に中間層を含む３層構造を有していてもよい。たとえば、中間層の厚さを調節することによって剥離膜８の厚さが所望の厚さに調整されてもよい。

図４Ｄに示されるように、コア基板１００の第２導体層１１１側に絶縁層１０４となるプリプレグ１０４ｐが積層され、第１導体層１１０側には絶縁層５０４となるプリプレグ５０４ｐが積層される。このプリプレグが硬化することによって絶縁層１０４、５０４が形成される。つぎのステップで形成される導体層１４０および導体層５４０の一部を構成する金属箔層１１２もプリプレグ上に積層される。さらに図４Ｅに示されるように、絶縁層１０４に接して導体層１４０が形成されることで第２中間層１４が形成され、絶縁層５０４に接して導体層５４０が形成されることで追加層５４が形成される。さらに、第２中間層１４に接して絶縁層１０３と導体層１３０が積層されることで中間層１３が形成され、追加層５４に接して絶縁層５０３と導体層５３０が積層されることで下層５３が形成される。一般的なビルドアップ配線板の製造方法が用いられ得る。

絶縁層１０１および第２導体層１１１に接して積層される第４の材料を含む絶縁層１０４は、たとえばエポキシ樹脂などを含浸させた芯材を有するプリプレグである。絶縁層１０１および第１導体層１１０に接して積層される絶縁層５０４も絶縁層１０４と同じく第４の材料を含む。絶縁層５０４は、剥離膜８の平面形状に基づく開口５０４ａを有する。絶縁層５０４は、開口５０４ａの内部に剥離膜８が収まるように、開口５０４ａと剥離膜８を対向させて積層される。第３の材料を含む絶縁層１０３は、第２中間層１４の導体層１４０が形成されている側へ、フィルム状のエポキシ樹脂などの熱圧着によって積層される。絶縁層５０３は、絶縁層１０３と同様に第３の材料を含んでおり、追加層５４の導体層５４０が形成されている側に積層される。

次いで、図４Ｆに示されるように、中間層１３の絶縁層１０３および導体層１３０に接して、最下層１２がソルダーレジスト層として形成される。また、下層５３の絶縁層５０３および導体層５３０に接してソルダーレジスト層として上層５２が形成される。ソルダーレジスト層である最下層１２および上層５２は、第２の材料を含んでおり、たとえば感光性エポキシ樹脂などの塗布ならびに露光および現像によって形成される。

図４Ｇに示されるように、剥離膜８の周縁に沿って、上基板５の上層５２および下層５３を貫通する溝７１が、上基板５の下基板１０と反対側の表面側から形成される。溝７１は剥離膜８の周囲全周にわたってキャビティ７の形成領域Ａを囲むように形成される。図４Ｇの例では、ソルダーレジスト層である上層５２の側からレーザー光Ｂが照射される。レーザー光Ｂの種類としては、炭酸ガスレーザー、ＹＡＧレーザーなどが例示されるが、レーザー光Ｂはこれらに限定されない。また、溝７１は、ドリル加工などの切削加工によって形成されてもよい。

次いで、溝７１に囲まれた上基板５の一部が剥離膜８と共に除去される。この結果、図４Ｈに示されるように、部品実装パッド１１５を底面に露出するキャビティ７が形成される。剥離膜８の粘着層８１は、下基板１０と強固に接着せずに単にその粘着性によって付着しているだけである。従って、除去は任意の方法で容易に行われ得る。たとえば、除去される上基板５の表面が治工具などに吸着され、下基板１０と反対側に引き上げられることにより除去され得る。以上の工程を経ることによって、図１に示される本実施形態の一例であるプリント配線板１が完成する。

図２に示されるプリント配線板１ａが製造される場合には、プリント配線板１の製造方法における、コア基板１００の第２導体層１１１側への第２中間層１４の形成工程が繰り返されることで、第２中間層１４として複数の絶縁層１０４と導体層１４０が形成される。第２中間層１４が形成された後、プリント配線板１の製造方法における中間層１３の形成工程が繰り返され、第２中間層１４のコア基板１００と反対の側に複数の絶縁層１０３および導体層１３０を有する中間層１３が形成される。複数の絶縁層１０４および絶縁層１０３には、必要に応じでビア導体が形成される。

コア基板１００の第１導体層１１０側においても、絶縁層５０４と導体層５４０の積層が繰り返され、追加層５４として複数の絶縁層５０４と導体層５４０が形成される。なお、追加層５４における複数の絶縁層５０４のうち、コア基板１００に接して形成される絶縁層５０４のみが、上述のプリント配線板１の製造方法における絶縁層５０４と同じく開口５０４ａを有し、この開口５０４ａが剥離膜８と対向して積層される。そして、下層５３の形成工程が繰り返されることにより、追加層５４のコア基板１００と反対の側に、複数の絶縁層５０３と導体層５３０を有する下層５３が形成される。

プリント配線板１ａのように第２中間層１４および追加層５４が複数の絶縁層および導体層から構成される場合には、コア基板１００と追加層５４および第２中間層１４とは、積層プレスによって一体的に同時に形成されてもよい。たとえば、コア基板１００が準備され、コア基板１００の第１導体層１１０側に、たとえば両面に所望のパターンに形成された導体層５４０を有する絶縁層５０４がプリプレグを介して必要な数だけ重ねられる。コア基板１００の導体層１１１側には、たとえば両面に所望のパターンに形成された導体層１４０を有する絶縁層１０４がプリプレグを介して必要な数だけ重ねられる。そして重ねられた構成を一組として加圧加熱することでプリプレグを硬化させ、コア基板１００と第２中間層１４および追加層５４が一体的に形成された積層体が得られる。積層体の形成の後に、図２に示されるように、追加層５４、コア基板１００、および第２中間層１４を貫通するスルーホール導体１６６が形成されてもよい。

次に、他の実施形態であるプリント配線板１ｂの製造方法が図５Ａ〜５Ｈを参照して説明される。まず、図５Ａに示されるように、コア材９３およびその表面に金属箔９１を有するベース板９０が用意される。コア材９３には、たとえばガラスエポキシ基板が用いられる。金属箔９１は一面に接着されたキャリア金属箔９２を備えており、キャリア金属箔９２とコア材９３とが熱圧着などにより接合されている。

図５Ｂに示されるように、ベース板９０上に第１導体層１１０が形成される。たとえば、図示されないめっきレジストが金属箔９１上に形成され、めっきレジストの開口部に、金属箔９１をシード層とする電解めっきにより電解銅めっき膜が形成される。その後、めっきレジストが除去され、所望の導体パターンを含む第１導体層１１０が形成される。第１導体層１１０は、無電解めっきなどで形成されてもよい。

次いで、図５Ｃに示されるように、ベース板９０上および第１導体層１１０上に絶縁層および導体層が積層され、下基板１０が形成される。まず、ガラス繊維やアラミド繊維などの芯材、および芯材に含浸されたエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂などによって構成されるプリプレグが、第１導体層１１０およびベース板９０の露出部分上に積層され、その硬化物として第１の材料を含む絶縁層１０１が形成される。つぎのステップで形成される第２導体層１１１の一部を構成する金属箔もプリプレグ上に積層される。なお、図５Ｃではベース板９０の両側（上側と下側）に下基板１０が形成されている状態が示されているが、符号はベース板９０の下側の各要素にのみに付され、これをもとに説明される。

その後、ビア導体１１７の形成場所に対応する位置の絶縁層１０１に、たとえばＣＯ₂レーザー光の照射によって導通用孔が形成される。そして、導通用孔内および絶縁層１０１の上に積層された金属箔の表面上に、無電解銅めっきなどによって金属膜が形成される。さらに、この金属膜をシード層として用いて、パターンめっき法を用いて銅などからなる電解めっき膜が形成される。その後、パターンめっきに用いられたレジストが除去され、その除去により露出する金属膜（および金属箔）が除去される。その結果、所望の導体パターンを含む第２導体層１１１が形成される。また、導通用孔内にビア導体１１７が形成される。下基板１０の最上層１１が完成する。

中間層１３は、最上層１１の絶縁層１０１および第２導体層１１１へ、第３の材料を含む絶縁層１０３となるフィルム状のエポキシ樹脂などの熱圧着と導体層１３０の積層によって形成される。次いで、ソルダーレジスト層として第２の材料を含む最下層１２が、導体層１３０および絶縁層１０３の表面上への感光性のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂からなる樹脂層の形成によって形成される。そして、フォトリソグラフィ技術により、下側接続パッド１３５を露出させる開口１３５ａが形成される。その結果、下基板１０がベース板９０上に形成される。

その後、ベース板９０が除去され、図５Ｄに示されるように、第１導体層１１０および絶縁層１０１が露出する側（下基板１０の第１面１０Ｆ側）のキャビティ７の形成領域Ａに、粘着層８１と接合層８２を有する剥離膜８が設けられる。ベース板９０の除去により露出する第１導体層１１０の一面１１０ｓは、エッチングされることによって絶縁層１０１の露出面１０１ｓよりも凹んでいる。

続いて、図５Ｅに示されるように、ガラス繊維やアラミド繊維などの芯材、および、芯材に含浸されたエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂によって主に構成され、剥離膜８の平面形状に基づく開口を有するプリプレグ５０３ｐ１が用意される。プリプレグ５０３ｐ１は下基板１０の第１面１０Ｆに接して積層される。さらに、下基板１０の平面形状と略同じ形状のプリプレグ５０３ｐ２が用意される。プリプレグ５０３ｐ２はプリプレグ５０３ｐ１と同様の樹脂材料で構成され同様の芯材を含む。プリプレグ５０３ｐ２の表面上には、銅などからなる金属箔層１１２が積層される。そして、プリプレグ５０３ｐ２の金属箔層１１２側とは反対側がプリプレグ５０３ｐ１と対向するように、プリプレグ５０３ｐ２が、プリプレグ５０３ｐ１上に積層される。プリプレグ５０３ｐ１、５０３ｐ２の硬化物として図３に示される上基板５の下層５３を構成する２層の絶縁層５０３が形成される。

次いで、図５Ｆに示されるように、絶縁層５０３上に導体層５３０が形成されると共に、ビア導体５３６が形成される。導体層５３０およびビア導体５３６は、上述の第２導体層１１１およびビア導体１１７と同様の方法で形成される。なお、図５Ｆに示されている例では、導体層５３０は、キャビティ７（図５Ｈ参照）の形成領域内に導体パターン５３２を含んでいる。製造途中のプリント配線板における反りの抑制に有利な場合がある。次いで、ソルダーレジスト層として第２の材料を含む上層５２が形成される。導体層５３０および絶縁層５０３の表面上への感光性のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂層の形成によって、上層５２が形成される。そして、フォトリソグラフィ技術を用いて、上側接続パッド５３５を露出する開口５３５ａが形成される。

次に、図５Ｇに示されるように、剥離膜８の周縁に沿って絶縁層５０３を貫通する溝７１が上基板５の下基板１０とは反対側の表面側から形成される。次いで、溝７１に囲まれた上基板５の一部が剥離膜８と共に除去される。この結果、図５Ｈに示されるように、部品実装パッド１１５を底面に露出するキャビティ７が形成される。溝７１の形成、および溝７１に囲まれた上基板５の一部の除去は、プリント配線板１の製造方法における溝７１の形成および上基板５の一部の除去と同様の方法で行われ得る。溝７１の形成はドリル加工などの切削加工によって形成されてもよい。キャビティ７を有するプリント配線板１ｂが完成する。

実施形態のプリント配線板は、各図面に例示される構造や、本明細書において例示された構造や材料を備えるものに限定されない。また、プリント配線板の製造方法は、各図面を参照して説明された方法に限定されず、その条件や順序などは適宜変更されてよい。現に製造されるプリント配線板の構造に応じて、一部の工程が省略されてもよく、別の工程が追加されてもよい。

１、１ａ、１ｂ プリント配線板
１０ 下基板
１０Ｆ 第１面
１０Ｓ 第２面
１１、 最上層
５２、 上層
１２、 最下層
５３、 下層
１３ 中間層
１４ 第２中間層
５ 上基板
５４ 追加層
７ キャビティ
７１ 溝
８ 剥離膜
８１ 粘着層
８２ 接合層
９０ ベース板
９１ 金属箔
９２ キャリア金属箔
９３ コア材
９９ 銅張積層板
１００ コア基板
１０１、１０３、１０４、５０４、５０３ 絶縁層
１１０ 第１導体層
１１１ 第２導体層
１１２ 金属箔層
１１３ 金属膜層
１１４ 電解めっき膜層
１１５ 部品実装パッド
１１６、１６６ スルーホール導体
１１６ａ 導通用孔
１２２ 銅箔
１３５ 下側接続パッド
５３２ 導体パターン
５３５ 上側接続パッド
１３５ａ、５０４ａ、５３５ａ 開口
１３０、１４０、５３０、５４０ 導体層
１１７、１３１、１４１、５３１、５３６、５４１ ビア導体
１０４ｐ、５０３ｐ１、５０３ｐ２、５０４ｐ プリプレグ
Ａ キャビティ形成領域
Ｂ レーザー光

Claims (8)

1. 第１面および第１面と反対側の第２面を備え、前記第１面を構成する最上層、前記第２面を構成する最下層、および前記最上層と前記最下層の間に形成される中間層を有する下基板と、
   前記下基板の前記第１面側に積層される上基板と、
   前記上基板を貫通して前記下基板の前記第１面の一部を露出するキャビティと、を備えるプリント配線板であって、
   前記下基板の前記最上層、前記最下層、および前記中間層は互いに異なる材料を含む絶縁層を有し、
   前記最上層は第１の材料を含む絶縁層を有し、前記最下層は第２の材料を含む絶縁層を有し、前記中間層は前記第１および第２の材料よりも熱膨張率の高い第３の材料を含む絶縁層を有している。
2. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第１の材料は芯材を含んでおり、前記第２および第３の材料は芯材を含んでいない。
3. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記最下層はソルダーレジスト層として形成されている。
4. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記上基板は、前記第２の材料を含む絶縁層を有していて前記下基板に対して反対側の最表に形成される上層を有し、さらに前記上基板は、前記第３の材料を含む絶縁層を有していて前記上基板の前記上層と前記下基板の間に形成される下層を有している。
5. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記下基板の前記最上層は、前記プリント配線板のコア基板として形成されている。
6. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記下基板の前記最上層と前記中間層との間に、さらに第４の材料を含む絶縁層を有する第２中間層が形成され、前記第４の材料の熱膨張率は前記第３の材料よりも低い。
7. 請求項６記載のプリント配線板であって、前記第４の材料は前記第１の材料と同じである。
8. 請求項１記載のプリント配線板であって、前記第２の材料の熱膨張率は前記第１の材料の熱膨張率よりも高く、前記第１の材料の熱膨張率と前記第２の材料の熱膨張率との差が前記第３の材料の熱膨張率と前記第２の材料の熱膨張率との差よりも小さい。

Images