JP2020123680A - 印刷配線板及び印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザービアの接続信頼性を向上する。【解決手段】絶縁層（１１）の上面に積層された金属箔（１２）上に、加工用レーザー光の反射を防止する感光性樹脂層を形成し、感光性樹脂層を露光、現像することでホール形成予定箇所のみに感光性樹脂層（１４ａ）を残し、残した感光性樹脂層に加工用レーザー光を照射することで金属箔から絶縁層に亘り貫通するホールを加工することによって下層導体を露出させ、ホールに電解めっきを施すことにより絶縁層の上層導体と下層導体とを接続する層間接続ビアを形成する。【選択図】図３

Description

本開示は、レーザー加工により絶縁層に穿設したホールに設けられた層間接続ビア（レーザービア）を有する印刷配線板及び印刷配線板の製造方法に関するものである。

印刷配線板のビルドアップ工法においてレーザービアを形成するためのホールの穿設方法としては、次の２つを挙げることができる。
一つは、レーザービアを施す部分の銅箔を除去し開口部を形成して絶縁層を露出させ、そこにレーザー加工によりホールを穿設するウインドウ工法である。
他の一つは、銅箔の表面をＣＺ処理や黒化処理などを用いて粗化し、レーザー加工時の反射を防止する処理を行い、銅箔に直接レーザー加工を行なう銅ダイレクト工法がある（特許文献１）。

特開平１１−２８９１４７号公報

しかしながら、上記ウインドウ工法ではレーザー加工開口部周囲の回路幅の変動、密着強度の低下、樹脂粗化が過剰になった場合のショート不良の増加などが生じている。
すなわち、ウインドウ工法はレーザー加工予定部周囲の銅箔を除去し開口させることにより開口部周囲の銅箔との境に段差が生じることで回路幅の変動が生じる。
また、銅箔を除去することにより銅箔のアンカー効果が無くなり、樹脂表面に対するめっきのみの密着力によるため、めっきの密着力が低下する。
さらにレーザー加工後の加工部樹脂除去に用いる樹脂粗化による樹脂部の過剰粗化によりショート不良が生じる。

一方、上記銅ダイレクト工法は基板表面全体を銅箔粗化処理するため。粗化処理液を大量に消費する。
また、銅箔粗化処理のバラツキにより加工側銅面の粗化状態にバラツキが生じる。その結果銅箔がレーザー加工によるホールの内側に鍔状に突き出る。
銅箔がホールの内側に突き出ると、電解めっき液が穴内に循環しにくくなり、ビアフィルドめっきのホールへの充填性が悪くなる。

本開示の１つの態様の印刷配線板は、絶縁層と、前記絶縁層の上面に積層された金属箔と、前記絶縁層と前記金属箔とを貫通するホールに設けられた層間接続ビアと、を含み、 前記接続導通ビアを平面視して、前記絶縁層の前記金属箔に接する側の上部開口の輪郭と、前記金属箔の開口の輪郭とが一致している構造を備える。

本開示の１つの態様の印刷配線板の製造方法は、絶縁層の上面に積層された金属箔上に、加工用レーザー光の反射を防止する感光性樹脂層を形成し、前記感光性樹脂層を露光、現像することでホール形成予定箇所のみに感光性樹脂層を残し、残した感光性樹脂層に加工用レーザー光を照射することで前記金属箔から前記絶縁層に亘り貫通するホールを加工することによって下層導体を露出させ、前記ホールに電解めっきを施すことにより前記絶縁層の上層導体と前記下層導体とを接続する層間接続ビアを形成する。

本開示の印刷配線板によれば、ホールの内側への金属箔の突き出しがないため、層間接続ビア導体が金属箔部分でくびれることはなく精度よく形成され、さらに、金属箔を介した絶縁層への密着強度は、上記銅ダイレクト工法と同程度のものが得られるので、層間接続ビアの接続信頼性に優れる。

本開示の印刷配線板の製造方法によれば、フォトリソグラフィ技術により露光、現像することでホール形成予定箇所のみに精度よく感光性樹脂層を残すことができ、残した感光性樹脂層に加工用レーザー光を照射することで穿孔加工を行うので、加工精度が向上しホールの内側への金属箔の突き出しを発生させない。そのため、その後のめっき金属のホールへの充填が良好になる。また、層間接続ビア導体（めっき金属）が金属箔部分でくびれることはなく精度よく形成される。
それに加えて、ホール形成予定箇所の周囲の金属箔をそのまま残すので、層間接続ビア導体（めっき金属）の金属箔を介した絶縁層への密着強度は、上記銅ダイレクト工法と同程度のものが得られるので、接続信頼性の高い層間接続ビアを構築することができる。
さらに、レーザー加工する段階で、ホール形成予定箇所の周囲の感光性樹脂は除去されているから、レーザー加工後にホール周囲に感光性樹脂の炭化物等が残存、固着することはなく、その後の電解めっき中に異物が混入することが防がれ、接続信頼性の高い層間接続ビアを構築することができる。
また、上記銅ダイレクト工法で用いる金属箔粗化処理工程を適用しないので、粗化処理液の消費はなく、同薬液の処理が不要となる。

一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 一つの実施の形態の印刷配線板の要部を拡大した断面図(a)(b)及び平面図(c)である。 比較例１の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例１の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例１の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例１の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例１の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例１の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例１の印刷配線板の要部を拡大した断面図である。 比較例２の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例２の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例２の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例２の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例２の印刷配線板の製造方法を説明する断面図である。 比較例２の印刷配線板の要部を拡大した断面図(a)(b)及び平面図(c)である。

〔印刷配線板の製造方法〕
本開示の実施形態の印刷配線板の製造方法について図面を参照して説明する。
図１に示すように基板１０に絶縁層１１が積層されている。さらに絶縁層１１の上面に銅箔１２が積層されている。絶縁層１１の下層には、本製造方法で形成する層間接続ビアの接続先である下層導体１３が形成されている。
なお、本開示における上下の区別は、基板１０側を下と定めたものである。また、基板１０の両面に同様の工程を施し、同様の構造を構築する過程を図示するが、基板１０に片面にのみ実施してもよい。基板１０の表裏において同様のものは同符号を付す。基板１０の表裏において工程を必ずしも同時に進めることを意味するものではない。下層導体１３やこれに連続する導体の構成、基板１０の構成は任意である。基板１０は、図示するものより多層に構成されたものであってもよい。

図１に示した構造に対し、図２に示すように銅箔１２上に、加工用レーザー光の反射を防止する感光性樹脂層１４を形成する。これには、ドライフィルムのラミネートにより形成する。
次に、感光性樹脂層１４を、フォトリソグラフィ技術を用いて露光、現像することで図３に示すようにホール形成予定箇所のみに感光性樹脂層１４ａを残す。ホール径としては、例えば、５０μｍから１５０μｍであり、感光性樹脂層１４ａもそれと同じ径に形成する。
次に、残した感光性樹脂層１４ａに加工用レーザー光を照射することで、図４に示すように銅箔１２から絶縁層１１に亘り貫通するホール１５をレーザー加工して下層導体１３を露出させる。この時、加工用レーザー光は、感光性樹脂層１４ａの周囲で銅箔１２に反射し、感光性樹脂層１４ａにその加工エネルギーは集中するから、感光性樹脂層１４ａの直下の銅箔１２及び絶縁層１１を、感光性樹脂層１４ａのパターンに沿って精度よく穿孔できる。感光性樹脂層１４ａは昇華して消失する。

次に、図５に示すようにホール１５の内面１１ａに露出した絶縁層１１を構成する樹脂を粗化処理する。
次に、電解銅フィルドめっき１６を、図６に示すようにホール１５を含めて施す。
次に、フォトリソグラフィ技術を用いて銅箔１２及び銅めっき１６からなる絶縁層１１の上層導体層を選択的にエッチングして、絶縁層１１の上面に任意の回路パターン、すなわち、絶縁層１１の上層導体を形成する。例えば図７に示すように構成される。図７においてホール１５の上部開口周囲に銅箔１２ａが残り、ホール１５内及び銅箔１２ａ上に銅めっき１６ａが残り、絶縁層１１の上面の他の部分にも回路設計に応じて銅箔１２ｂ及びその上の銅めっき１６ｂが残る。
以上により、絶縁層１１の上層導体と下層導体１３とを接続する層間接続ビアを形成する。

さらに、必要により銅めっき１６ａ，１６ｂより上に逐次絶縁層、導体層を積層することで、構造をビルトアップする。

〔印刷配線板〕
以上の製造工程を経て構成された印刷配線板１につき、図７及び図８を参照して説明する。
図８(a)に絶縁層１１及びその上層の拡大図を、図８(b)にさらに図８(a)中のＡ部の拡大図を示す。
印刷配線板１は、絶縁層１１と、絶縁層１１の上面に積層された銅箔１２ａと、絶縁層１１と銅箔１２ａとを貫通するホール１５に設けられた銅めっき１６ａを接続導体とする層間接続ビアと、を含む。

接続導通ビアを平面視する、すなわち、図８(b)中のＺ方向に見ると以下の構造を備えている。
すなわち、絶縁層１１の銅箔１２ａに接する側の上部開口１１ｂの輪郭と、銅箔１２ａの開口１２ｃの輪郭とが一致している構造を備える。平面図を示すと図８(c)の通りである。

また、上記製造方法によるので、絶縁層１１から銅箔１２ａに亘るホール１５の内周面が連続したレーザー加工面により構成されている。

なお、図示例に拘わらず、銅箔１２は積層構造内の内層であってもよい。すなわち、銅めっき１６ａ，１６ｂより上に逐次絶縁層、導体層を積層して構造をビルトアップすることにより、銅箔１２が内層となったものでもよい。

〔比較例と比較した作用効果〕
次に、本実施形態の印刷配線板及びその製造方法につき、比較例と比較した作用効果につき、説明する。まず、図面を参照して比較例１，２につき説明する。上記実施形態と共通の符号部分は同様のものである。

（比較例１）
比較例１は、上記ウインドウ工法によるものでは、図９から図１４に工程図を、図１５に要部拡大を示す。
比較例１にあっては、図１に示した構造に対し、図９に示すように銅箔１２上に、ドライフィルム２１をラミネートする。次に、ドライフィルム２１を露光、現像して、エッチングすることにより図１０に示すように銅箔１２を開口する。次に、図１１に示すようにドライフィルム２１を剥離し、レーザー加工により絶縁層１１にホール２２を穿孔して下層導体１３を露出させる。次に、図１２に示すように、ホール２２の内面２３及び周囲上面２４に露出する、絶縁層１１を構成する樹脂を粗化処理する。次に、図１３に示すように電解銅フィルドめっき２５を、ホール２２を含めて施す。次に、図１４に示すように銅箔１２及び銅めっき２５からなる導体層を選択的にエッチングして、絶縁層１１の上面に任意の回路パターンを形成する。

以上の結果、図１５に示すようにホール２２に設けられた層間接続ビア導体に相当する銅めっき２５ａは、絶縁層１１に直接接合し、図１０に示した工程で開口した銅箔１２のエッジ部分には銅めっき２５ｂの段差部２６が形成される。

（比較例２）
比較例２は、上記銅ダイレクト工法によるものでは、図１６から図２０に工程図を、図２１に要部拡大を示す。図２１(a)に絶縁層１１及びその上層の拡大図を、図２１(b)にさらに図２１(a)中のＢ部の拡大図を、図２１(c)に図２１(b)中のＺ方向に見た平面図を示す。
比較例２にあっては、図１に示した構造に対し、図１６に示すように銅箔１２の表面３１にＣＺ処理や黒化処理などにより粗化処理を施す。次に、図１７に示すようにレーザー加工により銅箔１２及び絶縁層１１にホール３２を穿孔して下層導体１３を露出させる。次に、図１８に示すように、ホール３２の内面３３に露出する、絶縁層１１を構成する樹脂を粗化処理する。次に、図１９に示すように電解銅フィルドめっき３４を、ホール３２を含めて施す。次に、図２０に示すように銅箔１２及び銅めっき３４からなる導体層を選択的にエッチングして、絶縁層１１の上面に任意の回路パターンを形成する。

以上の結果、図２１に示すようにホール３２に設けられた層間接続ビア導体に相当する銅めっき３４ａは、銅箔１２ｄを介して絶縁層１１に接合する。
図１６に示した工程において、銅箔１２の粗化処理のバラツキにより加工側銅面３１の粗化状態にバラツキが生じる。その結果、銅箔１２ｄがレーザー加工によるホール３２の内側に鍔状に突き出る。絶縁層１１の銅箔１２ｄに接する側の上部開口３５の輪郭に対して、銅箔１２ｄの開口３６の輪郭が内側に配置される。
銅箔１２ｄがホールの内側に突き出ることで、図１９に示した工程で電解めっき液がホール３２内に循環しにくくなり、銅めっき３４ａのホール３２への充填性が悪くなる。

（比較した作用効果）
図２１に示したように比較例２にあってはホール３２の内側に銅箔１２ｄが突き出て、そのエッジの形状精度も低下する。
これに対し本実施形態の印刷配線板１によれば、図８に示したようにホール１５の内側への銅箔１２ａの突き出しがなく、そのエッジも絶縁層１１の上部開口１１ｂと一致して精度よく形成される。したがって、層間接続ビア導体（銅めっき１６ａ）が金属箔部分でくびれることはなく精度よく形成される。

図１５に示したように比較例１にあっては、銅めっき２５ａは、絶縁層１１に直接接合する。そのため、銅箔のアンカー効果が無くなり、樹脂表面に対する銅めっき２５ａのみの密着力によるため、銅めっき２５ａの密着力が低下する。
これに対し本実施形態の印刷配線板１によれば、銅めっき１６ａの銅箔１２ａを介した絶縁層１１への密着強度は、比較例２の銅ダイレクト工法と同程度のものが得られる。
以上のように本実施形態の印刷配線板１によれば、層間接続ビア導体（銅めっき１６ａ）が銅箔１２ａ部分でくびれることはなく精度よく形成され、銅めっき１６ａのランド部の密着強度も高く、層間接続ビアの接続信頼性に優れる。

比較例２の製造方法にあっては、全面粗化した銅箔１２の表面３１に対してレーザー加工を行うので、ホール３２の内側に銅箔１２ｄが突き出て、そのエッジの形状精度も低下する。
本実施形態の印刷配線板の製造方法によれば、フォトリソグラフィ技術により露光、現像することでホール形成予定箇所のみに精度よく感光性樹脂層１４ａを残すことができ、残した感光性樹脂層１４ａに加工用レーザー光を照射することで穿孔加工を行うので、加工精度が向上しホール１５の内側への銅箔１２ａの突き出しを発生させない。そのため、その後の銅めっき１６のホール１５への充填が良好になる。また、層間接続ビア導体（銅めっき１６ａ）が銅箔１２ａ部分でくびれることはなく精度よく形成される。
それに加えて、図４に示したようにホール形成予定箇所の周囲の銅箔１２をそのまま残すので、層間接続ビア導体（銅めっき１６ａ）の銅箔１２ａを介した絶縁層１１への密着強度は、上記銅ダイレクト工法と同程度のものが得られるので、接続信頼性の高い層間接続ビアを構築することができる。

さらに本実施形態の印刷配線板の製造方法によれば、レーザー加工する段階で、ホール形成予定箇所の周囲の感光性樹脂は除去されているから、レーザー加工後にホール１５の周囲に感光性樹脂の炭化物等が残存、固着することはなく、その後の電解めっき中に異物が混入することが防がれ、接続信頼性の高い層間接続ビアを構築することができる。
また本実施形態の印刷配線板の製造方法によれば、比較例２の銅ダイレクト工法で用いる銅箔粗化処理工程を適用しないので、粗化処理液の消費はなく、同薬液の処理が不要となる。

また、比較例１の製造方法にあっては、図１０に示した工程で開口した銅箔１２のエッジ部分には銅めっき２５ｂの段差部２６が形成され、回路幅の変動が生じる。
これに対し本実施形態によれば、絶縁層１１上の銅箔１２及び銅めっき１６からなる導体層は、同一の銅エッチング工程でエッチングされるため、段差部は生じず、回路幅の変動が生じない。
また、比較例１の製造方法にあっては、レーザー加工後の加工部樹脂除去に用いる樹脂粗化による樹脂部（２４）の過剰粗化によりショート不良が生じる。
これに対し本実施形態によれば、図５に示した樹脂粗化処理において絶縁層１１の上面は銅箔１２で覆われており、樹脂部の過剰粗化は抑えられ、樹脂部の過剰粗化によるショート不良を阻止できる。

以上本開示の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として示したものであり、この他の様々な形態で実施が可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成要素の省略、置き換え、変更を行うことができる。

１ 印刷配線板
１０ 基板
１１ 絶縁層
１２ 銅箔
１３ 下層導体
１４ 感光性樹脂層
１５ ホール
１６ 銅めっき

Claims (7)

1. 絶縁層と、前記絶縁層の上面に積層された金属箔と、前記絶縁層と前記金属箔とを貫通するホールに設けられた層間接続ビアと、を含み、
   前記接続導通ビアを平面視して、前記絶縁層の前記金属箔に接する側の上部開口の輪郭と、前記金属箔の開口の輪郭とが一致している構造を備えた印刷配線板。
2. 前記絶縁層から前記金属箔に亘る前記ホールの内周面が連続したレーザー加工面により構成されている請求項１に記載の印刷配線板。
3. 前記金属箔は積層構造内の内層である請求項１又は請求項２に記載の印刷配線板。
4. 前記金属箔は銅箔である請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の印刷配線板。
5. 絶縁層の上面に積層された金属箔上に、加工用レーザー光の反射を防止する感光性樹脂層を形成し、
   前記感光性樹脂層を露光、現像することでホール形成予定箇所のみに感光性樹脂層を残し、
   残した感光性樹脂層に加工用レーザー光を照射することで前記金属箔から前記絶縁層に亘り貫通するホールを加工することによって下層導体を露出させ、
   前記ホールに電解めっきを施すことにより前記絶縁層の上層導体と前記下層導体とを接続する層間接続ビアを形成する印刷配線板の製造方法。
6. 前記感光性樹脂層を、ドライフィルムのラミネートにより形成する請求項５に記載の印刷配線板の製造方法。
7. 電解めっきが電解銅フィルドめっきである請求項５又は請求項６に記載の印刷配線板の製造方法。

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