JP2021027167A - 配線基板 - Google Patents

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成充 國兼
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大介 池田
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Abstract

【課題】配線基板の反りの抑制。【解決手段】実施形態の配線基板100は、多層コア基板10と、多層コア基板10の各表面上の第1積層体1及び第2積層体2と、を含んでいる。多層コア基板10は、コア層5と、コア層5の両表面それぞれに交互に積層されているコア基板内導体層3a〜3c、4a〜4cと、コア基板内絶縁層31、41と、コア層5を貫通するスルーホール導体55と、スルーホール導体55の上に積層されているビア導体35、45と、を含み、コア基板内絶縁層31、41は補強材10cを含み、第1及び第2の積層体1、2内の絶縁層11、21は補強材を含まず、コア層5の厚さはコア基板内絶縁層31、41の厚さよりも厚く、多層コア基板10の最表層の導体層3c、4c同士は、ビア導体35、45とスルーホール導体55との積層体を介して接続されている。【選択図】図1

Description

本発明は、配線基板に関する。
特許文献1には、3層の絶縁層及び4層の導体回路を含む多層コア基板と、この多層コア基板の両面それぞれに形成された、2層の層間絶縁層及び2層の導体回路とを含む多層プリント配線板が開示されている。
国際公開第2008/053833号
特許文献1の多層プリント配線板では、多層コア基板を構成する3層の絶縁層のうちの中央の絶縁層を構成する絶縁性基材が、多層プリント配線板の出発材料として用いられる。3層の絶縁層は互いに同じ厚さを有しており、絶縁性基材の厚さは多層コア基板の1/3程度の厚さである。そのため、多層プリント配線板の製造工程において絶縁性基材が反り易く、完成後の多層プリント配線板においても反りが生じることがある。
本発明の配線基板は、第1面及び前記第1面の反対面である第2面を有する多層コア基板と、前記第1面上に交互に積層されている絶縁層及び導体層によって構成される第1積層体と、前記第2面上に交互に積層されている絶縁層及び導体層によって構成される第2積層体と、を含んでいる。前記多層コア基板は、前記第1面を向く第1ベース面及び前記第2面を向く第2ベース面を有していて前記多層コア基板の厚さ方向の中央部を構成するコア層と、前記第1ベース面上及び前記第2ベース面上それぞれに交互に積層されているコア基板内導体層及びコア基板内絶縁層と、前記コア層を貫通し、前記第1ベース面上の前記コア基板内導体層と前記第2ベース面上の前記コア基板内導体層とを接続するスルーホール導体と、前記スルーホール導体と平面視で重なる位置に形成されていて前記コア基板内絶縁層それぞれを貫通するビア導体と、を含み、前記コア層及び前記コア基板内絶縁層は補強材を含む絶縁性樹脂によって形成され、前記第1積層体又は前記第2積層体に含まれる絶縁層は補強材を含まない樹脂によって形成され、前記コア層の厚さは前記コア基板内絶縁層それぞれの厚さよりも厚く、前記多層コア基板の前記第1面側及び前記第2面側それぞれの最表層の導体層同士は、前記コア基板内絶縁層それぞれに含まれる前記ビア導体と前記スルーホール導体との積層体を介して接続されている。
本発明の実施形態によれば、多層コア基板を含む配線基板の反りを抑制し得ることがある。
本発明の一実施形態の配線基板の一例を示す断面図。 図1のII部の拡大図。 一実施形態の配線基板のコア基板内導体層の導体パターンの一例を示す平面図。 一実施形態の配線基板の他の例を示す断面図。 一実施形態の配線基板のさらに他の例を示す断面図。 一実施形態の配線基板の製造工程における出発基板の一例を示す断面図。 一実施形態の配線基板の製造工程におけるスルーホール導体の導体膜の形成後の状態の一例を示す断面図。 一実施形態の配線基板の製造工程におけるスルーホール導体の充填後の状態の一例を示す断面図。 一実施形態の配線基板の製造工程におけるコア層上の導体層の形成後の状態の一例を示す断面図。 一実施形態の配線基板の製造工程におけるコア層上の導体層のパターニング後の状態の一例を示す断面図。 一実施形態の配線基板の製造工程におけるコア基板の形成後の状態の一例を示す断面図。 一実施形態の配線基板の製造工程における第1及び第2の積層体の形成後の状態の一例を示す断面図。
本発明の一実施形態の配線基板が図面を参照しながら説明される。図1には、一実施形態の配線基板の一例である配線基板100の断面図が示されている。
図1に示されるように、配線基板100は、第1面10a及び第1面10aの反対面である第2面10bを有する多層コア基板10と、第1面10a上に形成されている第1積層体1と、第2面10b上に形成されている第2積層体2と、を備えている。第1積層体1は、多層コア基板10の第1面10a上に交互に積層されている絶縁層11及び導体層1aによって構成されている。第2積層体2は、多層コア基板10の第2面10b上に交互に積層されている絶縁層21及び導体層2aによって構成されている。図1の例では、第1積層体1は、2つの絶縁層11と2つの導体層1aとによって構成され、第2積層体2は、2つの絶縁層21と2つの導体層2aとによって構成されている。各絶縁層11は、各絶縁層11を挟む導体層同士(例えば、導体層1a同士、又は、後述するコア基板内導体層3cと導体層1aとの間)を接続するビア導体15を含んでいる。各絶縁層21は、各絶縁層21を挟む導体層同士(例えば導体層2a同士、又は、後述するコア基板内導体層4cと導体層2aとの間)を接続するビア導体25を含んでいる。
多層コア基板10は、多層コア基板10の厚さ方向の中央部を構成するコア層5と、コア層5の上に交互に積層された導体層(コア基板内導体層3a〜3c及びコア基板内導体層4a〜4c)及び絶縁層(コア基板内絶縁層31、41)とを含んでいる。コア層5は、第1面10aを向く第1ベース面5a、及び、第2面10bを向く第2ベース面5bを有している。図1の例では、第1ベース面5a上に、コア基板内導体層3a(第1導体層)、コア基板内導体層3b、及びコア基板内導体層3c(第3導体層)と、コア基板内導体層3a〜3cそれぞれの間に介在する2つのコア基板内絶縁層31とが交互に積層されている。そして、第2ベース面5b上に、コア基板内導体層4a(第2導体層)、コア基板内導体層4b、及びコア基板内導体層4c(第4導体層)と、コア基板内導体層4a〜4cそれぞれの間に介在する2つのコア基板内絶縁層41とが交互に積層されている。なお、「多層コア基板」は、以下の説明において、単に「コア基板」とも称される。
コア基板内導体層3aは、第1ベース面5a上に形成され、コア基板内導体層4aは、第2ベース面5b上に形成されている。コア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aは、配線基板100及びコア基板10の最内層の導体層である。また、図1の例において、コア基板内導体層3cはコア基板10の第1面10a側の最表層の導体層であり、コア基板内導体層4cはコア基板10の第2面側10b側の最表層の導体層である。
なお、本実施形態の配線基板(例えば配線基板100)の説明では、配線基板の厚さ方向においてコア層5から遠い側は「上側」もしくは「上方」、又は単に「上」とも称され、コア層5に近い側は「下側」もしくは「下方」、又は単に「下」とも称される。さらに、各導体層及び各絶縁層において、コア層5と反対側を向く表面は「上面」とも称され、コア層5側を向く表面は「下面」とも称される。従って、例えば第1積層体1及び第2積層体2の説明では、コア基板10から遠い側が「上側」、「上方」、又は単に「上」とも称され、コア基板10に近い側が「下側」、「下方」、又は単に「下」とも称される。また、各実施形態の説明において配線基板の厚さ方向は、単に「Z方向」とも称される。
配線基板100は、コア層5を含む基板を出発基板としてコア層5の両面に各導体層及び各絶縁層を形成することによって効率よく製造され得る。本実施形態では、このように配線基板100の製造時の出発基板を構成し得るコア層5の厚さが、複数のコア基板内絶縁層31、41それぞれの厚さよりも厚い。また、コア層5は、補強材10cを含む絶縁性樹脂によって形成されている。コア層5がコア基板内絶縁層31、41よりも厚く、且つ、補強材10cを含んでいるので、配線基板100の製造時の初期工程においても、製造途上の配線基板100に反りが生じ難い。そのため、完成後の配線基板100の反りが抑制されると考えられる。
なお、コア基板内絶縁層31、41の厚さをコア層5と同様の厚さにすることによって、製造途上、延いては完成後の配線基板100の剛性をさらに高めることができるが、コア基板10及び配線基板100の厚さが過大になり得る。またコア基板内絶縁層31、41それぞれの上下の導体層同士が電気的に接続される場合に、その接続経路の電気抵抗が過大となり得る。そのため、本実施形態では、コア層5の厚さがコア基板内絶縁層31、41の厚さに対して相対的に厚い。
コア層5の厚さは、例えば、コア基板内絶縁層31及びコア基板内絶縁層41それぞれの厚さの10倍以上、20倍以下である。また、コア層5の厚さは、第1積層体1に含まれる絶縁層11及び第2積層体2に含まれる絶縁層21それぞれの厚さの20倍以上、50倍以下である。このような厚さをコア層5が有していると、配線基板100の反りが抑制され易く、しかも、配線基板100の厚さが所望の厚さに対して過大になり難い。
また、本実施形態では、コア基板内絶縁層31、41は、補強材10cを含む絶縁性樹脂によって形成されている。さらに、図1の例では、コア基板内絶縁層31、41それぞれの厚さは、第1積層体1に含まれる絶縁層11それぞれの厚さよりも厚く、また、第2積層体2に含まれる絶縁層21それぞれの厚さよりも厚い。従って、配線基板100の製造工程において、比較的早い段階から、製造途上の配線基板100の剛性が高まり、例えば、後工程で機械的ストレス及び/又は熱的ストレスを受けても反りが生じ難い。そのため、配線基板100の反りが抑制されると考えられる。
一方、第1積層体1に含まれる絶縁層11及び第2積層体2に含まれる絶縁層21は補強材を含まない樹脂によって形成されている。さらに、図1の例では、絶縁層11及び絶縁層21それぞれの厚さは、コア基板内絶縁層31、41それぞれの厚さ、及びコア層5の厚さよりも薄い。絶縁層11及び絶縁層21がガラス繊維などの補強材を含んでいないため、絶縁層11及び絶縁層21それぞれの上に、金属箔などを用いることなく安定してめっき膜などの導体膜を形成することができる。従って比較的薄い導体層1a又は導体層2aを形成することができる。また、絶縁層11及び絶縁層21が比較的薄いため、比較的小径のビア導体15、25を設けることができる。すなわち、第1積層体1又は第2積層体2内の導体層には、各コア基板内導体層と比べて、ファインピッチで並ぶ導体パターンを設けることができる。
コア層5の厚さは、例えば、500μm以上、2000μm以下である。また、コア基板内絶縁層31、41それぞれの厚さは、例えば、40μm以上、200μm以下である。また、絶縁層11、21それぞれの厚さは、例えば、10μm以上、40μm未満である。各絶縁層がこのような厚さを有する場合、配線基板100の厚さが過大になることなく、前述したように配線基板100の反りが抑制され、且つ、第1及び第2の積層体1、2それぞれに、ファインピッチで並ぶ導体パターンを設けることができる。
本実施形態において、コア基板10は、さらに、コア層5に含まれるスルーホール導体55と、コア基板内絶縁層31それぞれに含まれるビア導体35と、コア基板内絶縁層41それぞれに含まれるビア導体45とを含んでいる。スルーホール導体55は、コア層5を貫通し、第1ベース面5a上のコア基板内導体層3aと第2ベース面5b上のコア基板内導体層4aとを接続している。スルーホール導体55は、コア層5に設けられた貫通孔の内壁に形成された導体膜55aとスルーホール導体55の内部を埋める充填物55bとを含んでいる。
ビア導体35及びビア導体45は、スルーホール導体55と平面視で重なる位置に形成され、スルーホール導体55と電気的に接続されている。なお「平面視」は、配線基板100をZ方向に沿った視線で見ることを意味する。各ビア導体35は、各ビア導体35を含むコア基板内絶縁層31を貫通し、そのコア基板内絶縁層31を挟む導体層同士を接続している。各ビア導体45は、各ビア導体45を含むコア基板内絶縁層41を貫通し、そのコア基板内絶縁層41を挟む導体層同士を接続している。
そして、コア基板内導体層3cとコア基板内導体層4cとは、コア基板内絶縁層31、41それぞれに含まれるビア導体35、45とスルーホール導体55との積層体である貫通導体56を介して電気的に接続されている。貫通導体56は、スルーホール導体55、及び、スルーホール導体55の上に積み重ねられたビア導体35、45によって構成されており、コア基板10の厚さ方向に沿って延在している。
従って、本実施形態によれば、コア基板10における第1面10a側及び第2面10b側それぞれの最表層の導体層同士(コア基板内導体層3c及びコア基板内導体層4c)を、略最短の経路で接続することができる。すなわち、本実施形態において比較的厚いコア層5を含むコア基板10は比較的厚くなり得るが、コア基板10の最表層の導体層同士は、貫通導体56を通じて、電気抵抗の小さい略最短の経路で電気的に接続され得る。
また、第1ベース面5a上のコア基板内導体層3aと第2ベース面5b上のコア基板内導体層4aとは、1つのスルーホール導体55によって接続されている。コア層5と同等の厚さを得るべく積層された複数の薄い絶縁層それぞれに設けられたビア導体の積層体と比べて、1つのスルーホール導体55は、コア層5の厚さ方向における特性インピーダンスの変動が少ない。すなわち、高周波信号の反射や減衰の少ない、伝送特性の良好な経路でコア基板10の最表層の導体層同士を電気的に接続することができる。
図1の例では、第1ベース面5a上に、コア基板内導体層3a、下側のコア基板内絶縁層31、コア基板内導体層3b、上側のコア基板内絶縁層31及びコア基板内導体層3cが、順に積層されている。上側のコア基板内絶縁層31及びコア基板内導体層3cそれぞれの上面が、コア基板10の第1面10aを構成している。第1面10a上に第1積層体1が形成されている。
また、第2ベース面5b上に、コア基板内導体層4a、下側のコア基板内絶縁層41、コア基板内導体層4b、上側のコア基板内絶縁層41及びコア基板内導体層4cが、順に積層されている。上側のコア基板内絶縁層41及びコア基板内導体層4cそれぞれの上面が、コア基板10の第2面10bを構成している。第2面10b上に第2積層体2が形成されている。
第1及び第2の積層体1、2は、配線基板100において、コア基板10の第1面10a上及び第2面10b上それぞれに形成されているビルドアップ層である。コア基板内導体層3b、3c、4b、4c、及び各コア基板内絶縁層31、41も、ビルドアップ製法によって、第1ベース面5a上又は第2ベース面5b上に形成され得る。
第1積層体1及び第2積層体2は、それぞれ、3つ以上の導体層及び3つ以上の絶縁層を含んでいてもよく、導体層及び絶縁層それぞれを1つだけ含んでいてもよい。また、コア基板10は、第1面10a側及び第2面10b側全体で、6層よりも多い又は少ないコア基板内導体層及びを含んでいてもよく、4層よりも多い又は少ないコア基板内絶縁層を含んでいてもよい。
配線基板100において、各コア基板内導体層、並びに第1及び第2の積層体1、2それぞれの中の各導体層は、任意の導体パターンを有し得る。図1の例では、第1積層体1の2つの導体層1aのうち表層側(外側)の導体層1aは、外部の電子部品(図示せず)などの実装に用いられる接続パッド1a1を含んでいる。第1積層体1の上にはソルダーレジスト層61が形成されている。ソルダーレジスト層61は、接続パッド1a1を露出させる開口を備えている。一方、第2積層体2の2つの導体層2aのうちの表層側(外側)の導体層2aは、外部のマザーボード(図示せず)などとの接続に用いられる接続パッド2a1を含んでいる。第2積層体2の上にはソルダーレジスト層62が形成されている。ソルダーレジスト層62は、接続パッド2a1を露出させる開口を備えている。
ソルダーレジスト層61、62は、絶縁性を有する任意の材料を用いて形成され得る。ソルダーレジスト層61、62は、例えばエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂などを主原料とする感光性樹脂を用いて形成される。
図1の例では、それぞれ複数の接続パッド1a1及び接続パッド2a1の上に、バンプ101が設けられている。バンプ101は、例えば、はんだ、銅、又は錫などの任意の金属で形成され、例えば、図示されていない外部の電子部品又はマザーボードなどとの接続に用いられる。本実施形態では、前述したように、配線基板100の反りが抑制され得るため、複数個形成されるバンプ101の高さに関して高い均一性(バンプコプラナリティ)が得られ易い。従って、配線基板100と外部の電子部品などとの接続に関して良好な品質が得られることがある。なお、バンプ101は必ずしも設けられていなくてもよい。バンプ101が設けられない場合、接続パッド1a1、2a1の露出面には、Au、Ni/Au、Ni/Pd/Au、はんだ、又は耐熱性プリフラックスなどからなる表面保護膜(図示せず)が形成されていてもよい。
コア層5、各コア基板内絶縁層、並びに、絶縁層11及び絶縁層21は、任意の絶縁性樹脂によって形成される。絶縁性樹脂としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)又はフェノール樹脂などが例示される。これら絶縁性樹脂を用いて形成されるコア層5及び各絶縁層は、シリカなどの無機フィラーを含んでいてもよい。前述したように、本実施形態では、コア層5及び各コア基板内絶縁層は補強材10cを含んでおり、絶縁層11及び絶縁層21は補強材を含んでいない。補強材10cとしては、ガラス繊維、アラミド繊維、ガラス不織布、及びアラミド不織布などが例示されるが、補強材10cはこれらに限定されない。
図1の例において、コア基板内絶縁層31のそれぞれは、ビア導体35の他に、平面視でスルーホール導体55と重ならない位置に形成されているビア導体36を含んでいる。また、コア基板内絶縁層41それぞれは、ビア導体45の他に、平面視でスルーホール導体55と重ならない位置に形成されているビア導体46を含んでいる。このように、各コア基板内絶縁層は、スルーホール導体55と平面視で重ならないビア導体、及び/又は、スルーホール導体55と電気的に接続されないビア導体を含んでいてもよい。
第1積層体1又は第2積層体2内のビア導体15、25、並びに、コア基板10内のビア導体35、36、45、46は、各ビア導体を包含する絶縁層を貫く貫通孔を導電体で埋めることによって形成されている所謂フィルドビアである。各ビア導体は、それぞれの上側の導体層と一体的に形成されている。
コア基板内導体層3a〜3c、コア基板内導体層4a〜4c、並びに、導体層1a及び導体層2aは、例えば、銅、ニッケル、銀、又はパラジウムなどを含む金属箔、蒸着膜、又はめっき膜単独で、又はこれらの積層体で形成され得る。すなわち、これら各導体層は、図1では、見易さのために簡略化して単層構造を有するように示されているが、図2に示されるように、2層以上の多層構造を有し得る。
図2を参照して、配線基板100に含まれる各導体層、各ビア導体、及び、スルーホール導体55の構造が、さらに詳細に説明される。図2には、図1のII部の拡大図が示されている。図2では、コア層5の中央部が省略されている。
図2に示されるように、コア層5には、貫通孔50が設けられており、貫通孔50内にスルーホール導体55が形成されている。また、コア層5の第1ベース面5a上には金属箔3a1が積層されており、第2ベース面5b上には金属箔4a1が積層されている。金属箔3a1、4a1としては銅箔が例示されるが、金属箔3a1、4a1の材料は、銅に限定されない。金属箔3a1上、金属箔4a1上、及び、貫通孔50の内壁面上に、シード膜3a2及び電解めっき膜3a3が形成されている。シード膜3a2は、例えば、無電解めっきやスパッタリングなどによって形成される金属膜である。シード膜3a2は、例えば、銅又はニッケルなどからなり、電解めっき膜3a3の形成時に給電層として用いられる。
貫通孔50の内壁面上のシード膜3a2と電解めっき膜3a3とによって、スルーホール導体55を構成する2層構造の導体膜55aが構成されている。貫通孔50において導体膜55aの内側は、充填物55bによって満たされており、スルーホール導体55の内部は、充填物55bで充填されている。スルーホール導体55は、スルーホール導体55の導電性を担う導体膜55aと、スルーホール導体55の内部を埋める充填物55bとを含んでいる。充填物55bは、例えばエポキシ、アクリル、フェノールなどの樹脂を含有する絶縁性材料を用いて形成されている。或いは、充填物55bは、銀粒子などの導電性粒子を含む導電性ペースト又は導電性インクの固化物であってもよい。スルーホール導体55の内部が充填物55bで充填されるため、スルーホール導体55の上にビア導体35、45を積層することができる。また、電解めっき膜3a3でスルーホール導体55の内部が充填される場合と比べて、比較的厚いコア層5を貫通するスルーホール導体55の内部全体を容易に充填することができ、且つ、ボイドなどの発生を抑制することができる。
一方、第1ベース面5a上及び第2ベース面5b上の電解めっき膜3a3上には、さらにシード膜3a4及び電解めっき膜3a5が形成されている。シード膜3a4は、シード膜3a2と同様に、例えば、銅又はニッケルなどを用いて無電解めっきやスパッタリングなどによって形成され、電解めっき膜3a5の形成時に給電層として用いられる。
第1ベース面5a上の金属箔3a1、並びに、金属箔3a1上に順に形成されているシード膜3a2、電解めっき膜3a3、シード膜3a4、及び電解めっき膜3a5によって、コア基板内導体層3aが形成されている。同様に、第2ベース面5b上の金属箔4a1、並びに、金属箔4a1上に順に形成されているシード膜3a2、電解めっき膜3a3、シード膜3a4、及び電解めっき膜3a5によって、コア基板内導体層4aが形成されている。すなわち、図1及び図2の例のコア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aは、それぞれ、スルーホール導体55上の部分を除いて5層構造を有している。コア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aそれぞれのシート抵抗を小さくできることがある。
スルーホール導体55の内部を埋める充填物55bの第1ベース面5a側及び第2ベース面5b側それぞれの端面は、2層の金属膜(シード膜3a4及び電解めっき膜3a5)に覆われている。充填物55bが導電性を有しない場合でも、ビア導体35、45と、コア基板内導体層3a又はコア基板内導体層4aとを電気的に接続することができる。
コア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aは、例えば、電解めっき膜3a5の形成後に、所定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、コア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aはサブトラクティブ法を用いて形成され得る。
コア基板内導体層3b、コア基板内導体層3c、コア基板内導体層4b、及びコア基板内導体層4cは、いずれも、図2に示されるように、金属箔を含む3層構造を有している。すなわち、図1及び図2の例では、各コア基板内導体層は金属箔を含んでいる。コア基板内導体層3bは、金属箔3b1、シード膜3b2、及び電解めっき膜3b3を含んでいる。また、コア基板内導体層3cは、金属箔3c1、シード膜3c2、及び電解めっき膜3c3を含んでいる。コア基板内導体層4b、4cは、それぞれ、コア基板内導体層3b、3cと同様の構造を有している。金属箔3b1、3c1としては銅箔が例示されるが、金属箔3b1、3c1の材料は、銅に限定されない。シード膜3b2、3c2は、シード膜3a2などと同様に、例えば、銅又はニッケルなどを用いて無電解めっきやスパッタリングなどによって形成される。シード膜3b2、3c2は、それぞれ、電解めっき膜3b3、電解めっき膜3c3の形成時に給電層として用いられる。
コア基板内導体層3b、コア基板内導体層3c、コア基板内導体層4b、及びコア基板内導体層4cは、例えば、サブトラクティブ法、又は、金属箔を用いるセミアディティブ(MSAP:Modified Semi-Additive Process)法を用いて形成される。
一方、第1積層体1内の導体層1a、及び、第2積層体2内の導体層2aは、金属箔を用いずに形成されている。導体層1aは、図2に示されるように、シード膜1a2及び電解めっき膜1a3を含んでいる。導体層2aは、導体層1aと同様の構造を有している。シード膜1a2は、シード膜3b2などと同様に、例えば、銅又はニッケルなどを用いて無電解めっきやスパッタリングなどによって形成され、電解めっき膜1a3の形成時に給電層として用いられる。図1の例の第1積層体1及び第2積層体2それぞれの各導体層は、例えば、金属箔を用いないセミアディティブ(SAP:Semi-Additive Process)法で形成される。
図2の例において、各コア基板内導体層の厚さは、導体層1a及び導体層2aそれぞれの厚さよりも厚い。すなわち、コア基板10内の各導体層は、低いシート抵抗を有し得る。従って、コア基板10内の各導体層を、各導体層内での電圧降下の少ない良好な電源プレーン又はグランドプレーンなどとして用いることができる。すなわち、配線基板100内において電源からグランドに至る経路の強化を図ることができる。一方、比較的薄い導体層1a及び導体層2aには、例えば、ベアチップ半導体(図示せず)の実装などに適した、ファインイッチで並ぶ導体パターンを設けることができる。
一方、コア基板10内の各導体層同士の比較では、コア基板内導体層3c及びコア基板内導体層4cそれぞれの厚さは、コア基板内導体層3c及びコア基板内導体層4c以外のコア基板内導体層それぞれ(図2の例においてコア基板内導体層3a、3b、4a、4b)の厚さよりも薄い。コア基板内導体層3c又はコア基板内導体層4cを覆う、第1積層体1内の絶縁層11及び第2積層体2内の絶縁層21それぞれの厚さは、前述したように、コア基板内絶縁層31及びコア基板内絶縁層41それぞれの厚さよりも薄い。コア基板内導体層3c及びコア基板内導体層4cそれぞれの厚さを比較的薄くすることによって、コア基板内導体層3c及びコア基板内導体層4cそれぞれと導体層1a又は導体層2aとの間に所要の間隔を確保し得ることがある。
一方、5層構造を有するコア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aそれぞれの厚さは、コア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4a以外のコア基板内導体層それぞれ(図2の例において、コア基板内導体層3b、3c、4b、4c)の厚さよりも厚くてもよい。前述したように、コア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aのシート抵抗を特に小さくできることがあり、コア層5の両表面に、特に特性の良好な電源プレーン又はグランドプレーンなどを設けることができる。
導体層1a及び導体層2aそれぞれの厚さは、例えば、10μm以上、20μm未満である。金属箔を含まずこのような厚さを有し得る導体層1a及び導体層2aのそれぞれは、最小線幅/最小線間幅(L/S)に関して10μm/10μmの配線ルールで配置された導体パターンを含み得る。
一方、金属箔を有し得る各コア基板内導体層のうち、最内層の導体層であって5層構造を有するコア基板内導体層3a、4aそれぞれの厚さは、例えば、20μm以上、80μm以下である。コア基板10の最内層の導体層ではなく最表層の導体層でもないコア基板内導体層3b、4bそれぞれの厚さは、例えば、20μm以上、80μm以下である。また、コア基板10の最表層の導体層であるコア基板内導体層3c、4cそれぞれの厚さは、例えば、15μm以上、75μm以下である。金属箔を含む各コア基板内導体層は、例えば、最小線幅/最小線間幅(L/S)に関して40μm/40μmの配線ルールで配置された配線パターンを有し得る。
また、スルーホール導体55の幅(外径)Dは、例えば、100μm以上、250μm以下である。このような範囲の幅(外径)を有するスルーホール導体55は、十分に低い導体抵抗を有し、且つ、その平面形状が過大になり難いと考えられる。
図3を参照して、配線基板100の各コア基板内導体層が有する導体パターンの一例が説明される。図3には、配線基板100に含まれるコア基板内導体層のうちの任意の一つ(この任意の一つのコア基板内導体層は、図3が参照される説明では、「コア基板内導体層34」と称される)に含まれ得る導体パターンの一例の平面図が示されている。
コア基板内導体層34は、図3に示されるように、接続部341と、平面視において接続部341以外の領域の略全面に形成されているベタパターン342とを含み得る。接続部341は、コア基板内導体層34において、スルーホール導体55又はビア導体35、45それぞれと物理的に接続されている部分である(図3では、一例としてスルーホール導体55が破線で示されている)。例えば、コア基板内導体層34が図1の例のコア基板内導体層3a又はコア基板内導体層4aである場合、接続部341はスルーホール導体55に物理的に接続されている。コア基板内導体層34が図1の例のコア基板内導体層3b又はコア基板内導体層3cである場合、接続部341はビア導体35に物理的に接続されている。また、コア基板内導体層34が図1の例のコア基板内導体層4b又はコア基板内導体層4cである場合、接続部341は、ビア導体45に物理的に接続されている。
接続部341は、例えば、スルーホール導体55又はビア導体35、45に対してコア基板内導体層34に設けられる所謂スルーホールランド(スルーホールパッド)又は所謂ビアランド(ビアパッド)である。スルーホール導体55又はビア導体35、45が、対応するコア基板内導体層34においてランドパターンを有さない所謂ランドレスタイプの場合、接続部341は、コア基板内導体層34におけるスルーホール導体55又はビア導体35、45と平面視で重なる部分であってもよい。
図3の例では、コア基板内導体層34において、接続部341とベタパターン342とは、物理的及び電気的に分離されている。すなわち、前述した電源プレーン又はグランドプレーンなどとしてベタパターン342が設けられている場合、電源及びグランド以外の任意の電気信号が、スルーホール導体55及びビア導体35、45のそれぞれを通じて伝送される。なお「ベタパターン」は、各コア基板内導体層において所望の電気回路を構成する導体パターンが占める領域以外の余白領域の略全体に広がるように形成される導体パターンである。ベタパターンには、配線基板100の使用時に、グランド電位又はグランド電位以外の所定の電位が印加される。
本実施形態の配線基板100では、コア基板10に含まれる一つ又は複数のコア基板内導体層が、接続部341及びベタパターン342だけを含んでいてもよい。すなわち、コア基板10は、接続部341とベタパターン342だけを含むコア基板内導体層を含んでいてもよい。その場合、例えば、良好な電源プレーン又はグランドプレーンなどをコア基板10内に設けることができる。
図4及び図5には、本実施形態の配線基板の他の例である配線基板100a、100bがそれぞれ示されている。図4に示される配線基板100aは、第1ベース面5a及び第2ベース面5bそれぞれから、Z方向におけるコア層5の中央部に向って縮径する(先細りする)テーパー形状を有するスルーホール導体57が設けられている。すなわち、スルーホール導体57の幅(外径)は、Z方向におけるコア層5の中央部において最も小さく、第1ベース面5a又は第2ベース面5bにおいて最も大きい。換言すると、スルーホール導体57は、Z方向における中央部に、最少の幅(外径)を有するネック部を有している。
図4に示されるスルーホール導体57は、例えば、第1ベース面5a及び第2ベース面5bからの炭酸ガスレーザー光の照射によって、スルーホール導体57の形成のための貫通孔をコア層5に形成することによって形成することができる。図4の例の配線基板100aの構造は、スルーホール導体57を除いて図1の配線基板100の構造と同様である。図1の配線基板100の構成要素と同様の構成要素には図4において適宜図1に示される符号と同様の符号が付され、その説明は省略される。
図5に示される配線基板100bは、図1の配線基板100と同様にスルーホール導体55を含み、さらに、スルーホール導体551及びスルーホール導体552を含んでいる。スルーホール導体551には、ビア導体35及びビア導体45のいずれも積層されていない。すなわち、スルーホール導体551は、第1ベース面5a上の導体層(コア基板内導体層3a)と第2ベース面5b上の導体層(コア基板内導体層4a)との接続だけに関与し、他の各コア基板内導体層、並びに、導体層1a及び導体層2aに関するZ方向の電気的接続には関与していない。
一方、スルーホール導体552の上に積層された2つのビア導体35の上には、ビア導体15が積層されており、スルーホール導体552の上に積層された2つのビア導体45の上には、ビア導25が積層されている。その結果、配線基板100bの最表層の導体層同士(それぞれ2つの導体層1a及び導体層2aのうちのそれぞれ表層側の導体層1aと導体層2aと)が、貫通導体561によって接続されている。貫通導体561は、スルーホール導体552と、スルーホール導体552の上に積層されたビア導体35、45、さらにビア導体35、45の上にそれぞれ積層されたビア導体15、25との積層体によって構成されており、Z方向に沿って延在している。従って、図5の例では、配線基板100bの2つの最表層の導体層同士を、略最短の経路で接続することができる。
本実施形態の配線基板は、図5の例の配線基板100bのように、ビア導体35、45が積み重ねられないスルーホール導体551を含んでいてもよい。また、本実施形態の配線基板は、ビア導体35、45に加えてビア導体15、25が積み重ねられるスルーホール導体552を含んでいてもよい。図5の例の配線基板100bの構造は、スルーホール導体551及び貫通導体561、並びにそれらの周辺部分を除いて図1の配線基板100の構造と同様である。図1の配線基板100の構成要素と同様の構成要素には図5において適宜図1に示される符号と同様の符号が付され、その説明は省略される。
次に、図1の配線基板100が製造される場合を例に、一実施形態の配線基板を製造する方法の一例が、図6A〜図6Gを参照して説明される。
図6Aに示されるように、配線基板100のコア層5となる絶縁層と、この絶縁層の両表面にそれぞれ積層された金属箔3a1、4a1を含む出発基板500が用意される。コア層5となる絶縁層は、例えばエポキシ樹脂などの絶縁性樹脂を用いて形成されており、補強材10cを含んでいる。コア層5の一方の表面である第1ベース面5aに金属箔3a1が積層されており、第1ベース面5aと反対の表面である第2ベース面5bに金属箔4a1が積層されている。例えば銅箔を表裏両面に備える両面銅張積層板が出発基板500として用意される。
図6B〜図6Dには、図6AのVIB部に相当する部分が拡大して示されている。図6B〜図6Dでは、コア層5の厚さ方向の中央部が省略されている。図6AのVIB部は、スルーホール導体55が形成される領域を含んでいる。VIB部以外の所定の領域においても、図6B〜図6Dを参照して説明される方法で、VIB部に形成されるスルーホール導体55と同時にスルーホール導体55が形成される。
図6Bに示されるように、コア層5、及び、金属箔3a1、4a1を貫通する貫通孔50が、スルーホール導体55が形成されるべき所定の位置に形成される。貫通孔50は、例えば、ドリル加工によって形成される。その場合、コア層5の厚さ方向と略平行な内壁面を有する貫通孔50が形成され易い。また、貫通孔50は、第1ベース面5a側及び第2ベース面5b側の一方又は両方からのレーザー光の照射によって形成されてもよい。
貫通孔50の形成後、貫通孔50の内壁面上、並びに金属箔3a1上及び金属箔4a1上にシード膜3a2が形成される、シード膜3a2は、例えば、無電解めっき又はスパッタリングなどによって形成される。シード膜3a2は例えば銅からなる無電解めっき膜であるが、シード膜3a2の材料は銅に限定されない。
シード膜3a2を給電層として用いる電解めっきによって、シード膜3a2上に電解めっき膜3a3が形成される。電解めっき膜3a3は、シード膜3a2上に析出される例えば銅などの金属からなる。しかし、電解めっき膜3a3の材料は銅に限定されない。貫通孔50の内壁面上には、シード膜3a2と電解めっき膜3a3とを含み、スルーホール導体55の導電性を担う2層構造の導体膜55aが形成される。
図6Cに示されるように、貫通孔50の空洞部が充填物55bで充填される。例えば、エポキシ、アクリル又はフェノールなどの樹脂が、第1ベース面5a側及び第2ベース面5b側のいずれか又は両方から注入される。必要に応じて、第1ベース面5a側及び第2ベース面5b側のうちの一方から供給されたエポキシ樹脂などが、他方から、貫通孔50を通じて吸引されてもよい。エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂の代わりに、例えば銀粒子などの導電性粒子を含む導電性ペーストで貫通孔50が充填されてもよい。
エポキシ樹脂などの絶縁性樹脂又は導電性ペーストは、必要に応じて加熱などによって固化され、充填物55bを形成する。貫通孔50内に、導体膜55aと充填物55bとを含むスルーホール導体55が形成される。固化後の充填物55bは、必要に応じて、第1ベース面5a側及び第2ベース面5b側それぞれの端面を化学機械研磨などの任意の方法で研磨される。この研磨によって、充填物55bの両端面それぞれと、第1ベース面5a上の電解めっき膜3a3の表面又は第2ベース面5b上の電解めっき膜3a3の表面とが、好ましくは略面一にされる。
図6Dに示されるように、電解めっき膜3a3及び充填物55bの上にシード膜3a4及び電解めっき膜3a5が順に形成される。シード膜3a4及び電解めっき膜3a5は、例えば、シード膜3a2及び電解めっき膜3a3と同様の方法で形成される。その結果、第1ベース面5a上にコア基板内導体層3aが形成され、第2ベース面5b上にコア基板内導体層4aが形成される。コア基板内導体層3a、4aそれぞれは、5層構造を有している。
図6Eに示されるように、コア基板内導体層3a、4aがパターニングされる。例えば、適切な位置に開口を備えるエッチングマスクを用いたエッチングによって、コア基板内導体層3a、4aに所望の導体パターンが設けられる。コア基板内導体層3a、4aは、このようにサブトラクティブ法を用いて形成され得る。コア基板内導体層3aの所定の導体パターン(例えばスルーホールランド3aa)とコア基板内導体層4a内の所定の導体パターン(例えばスルーホールランド4aa)とは、スルーホール導体55によって電気的に接続される。
図6Fに示されるように、コア基板内絶縁層31、41、及びコア基板内導体層3b、3c、4b、4cが形成される。まず、コア基板内導体層3a及びコア基板内導体層4aそれぞれの上に、補強材10cを含むプリプレグと金属箔とが熱圧着され、それぞれ下側のコア基板内絶縁層31、41が形成される。下側のコア基板内絶縁層31及びその上の金属箔におけるビア導体35の形成箇所、並びに、下側のコア基板内絶縁層41及びその上の金属箔におけるビア導体45の形成箇所に、例えば炭酸ガスレーザー光の照射によって貫通孔が形成される。そしてサブトラクティブ法又はMSAP法を用いて、所望の導体パターンを有するコア基板内導体層3b、4b、並びに、下側のコア基板内絶縁層31を貫通するビア導体35及び下側のコア基板内絶縁層41を貫通するビア導体45が形成される。
さらに、上側のコア基板内絶縁層31及び上側のコア基板内絶縁層41が、下側のコア基板内絶縁層31及び下側のコア基板内絶縁層41と同様の方法で形成される。また、コア基板内導体層3c、4cが、コア基板内導体層3b、4bと同様の方法で形成される。また、上側のコア基板内絶縁層31、41それぞれを貫通するビア導体35、45が、下側のコア基板内絶縁層31、41それぞれを貫通するビア導体35、45と同様の方法で形成される。図6Fに示されるようにコア基板10の形成が完了する。
図6Gに示されるように、コア基板10の第1面10a上に第1積層体1が形成されると共に、第2面10b上に第2積層体2が形成される。例えば、補強材を含まないフィルム状の絶縁性樹脂(例えばエポキシ樹脂)が第1面10a及び第2面10bに熱圧着され、2つの絶縁層11のうちの第1面10a側の絶縁層11及び2つの絶縁層21のうちの第2面10b側の絶縁層21が形成される。この絶縁層11及び絶縁層21それぞれにおけるビア導体15又はビア導体25の形成箇所に、例えば炭酸ガスレーザー光の照射によって貫通孔が形成される。貫通孔の内壁上及び絶縁層11、21の表面上に、無電解めっき又はスパッタリングなどによって銅などの導体からなるシード膜が形成される。このシード膜を給電層として用いると共に、適切な開口を有するめっきレジストを用いる電解めっきによって、それぞれ所望の導体パターンを有する導体層1a及び導体層2a、並びに、ビア導体15、及びビア導体25が形成される。すなわち、金属箔を用いないセミアディティブ法(SAP法)によって、2つの導体層1aのうちの第1面10a側の導体層1a、及び、2つの導体層2aのうちの第2面10b側の導体層2aが形成される。この導体層1a、2aと共に、第1面10a側の絶縁層11を貫通するビア導体15、及び、第2面10b側の絶縁層21を貫通するビア導体25が形成される。
さらに、表層側の絶縁層11及び表層側の絶縁層21が、第1面10a側の絶縁層11及び第2面10b側の絶縁層21と同様の方法で形成される。また、それぞれ表層側の導体層1a、2aが、第1面10a側の導体層1a及び第2面10b側の導体層2aと同様の方法で形成される。また、表層側の絶縁層11、21をそれぞれ貫通するビア導体15、25が、第1面10a側の絶縁層11を貫通するビア導体15及び第2面10b側の絶縁層21を貫通するビア導体25と同様の方法で形成される。このようにして、第1積層体1及び第2積層体2が形成される。
その後、第1積層体1上にソルダーレジスト層61が形成され、第2積層体2上にソルダーレジスト層62が形成される。ソルダーレジスト層61、62は、例えば、感光性のエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂などを含む樹脂層の形成と、適切な開口パターンを有するマスクを用いた露光及び現像とによって形成される。
図1の配線基板100が形成される場合は、さらに、ソルダーレジスト層61、62の開口に露出する接続パッド1a1及び接続パッド2a1上にバンプ101(図1参照)が形成される。バンプ101は、はんだボールの配置及びリフロー炉でのはんだボールの溶解による固着、或いは、電解めっきによる金属めっき膜の形成などによって形成される。以上の工程を経ることによって、図1の例の配線基板100が完成する。なお、バンプ101が形成されずに、無電解めっき、半田レベラ、又はスプレーコーティングなどによって、Au、Ni/Au、Ni/Pd/Au、はんだ、又は耐熱性プリフラックスなどからなる表面保護膜(図示せず)が形成されてもよい。
実施形態の配線基板は、各図面に例示される構造、並びに、本明細書において例示された構造、形状、及び材料を備えるものに限定されない。例えば、スルーホール導体55が導電性の充填物で充填されている場合、コア基板内導体層3a、4aは、シード膜3a4及び電解めっき膜3a5を含んでいなくてもよい。また、ソルダーレジスト層61、62は、必ずしも設けられなくてもよい。各ビア導体は、必ずしも、コア層5に向かって幅(外径)が縮小するテーパー形状を有していなくてもよい。
100、100a、100b 配線基板
10 多層コア基板
10a 第1面
10b 第2面
10c 補強材
1 第1積層体
11 絶縁層
1a 導体層
15 ビア導体
2 第2積層体
21 絶縁層
2a 導体層
25 ビア導体
31 コア基板内絶縁層
3a コア基板内導体層(第1導体層)
3a1 金属箔
3a4 シード膜
3a5 電解めっき膜
3b コア基板内導体層
3b1 金属箔
3c コア基板内導体層(第3導体層)
3c1 金属箔
35 ビア導体
41 コア基板内絶縁層
4a コア基板内導体層(第2導体層)
4a1 金属箔
4b コア基板内導体層
4c コア基板内導体層(第4導体層)
45 ビア導体
5 コア層
5a 第1ベース面
5b 第2ベース面
55、57、551、552 スルーホール導体
55a 導体膜
55b 充填物
56 貫通導体(スルーホール導体とビア導体との積層体)
61、62 ソルダーレジスト層

Claims (12)

  1. 第1面及び前記第1面の反対面である第2面を有する多層コア基板と、
    前記第1面上に交互に積層されている絶縁層及び導体層によって構成される第1積層体と、
    前記第2面上に交互に積層されている絶縁層及び導体層によって構成される第2積層体と、
    を含む配線基板であって、
    前記多層コア基板は、
    前記第1面を向く第1ベース面及び前記第2面を向く第2ベース面を有していて前記多層コア基板の厚さ方向の中央部を構成するコア層と、
    前記第1ベース面上及び前記第2ベース面上それぞれに交互に積層されているコア基板内導体層及びコア基板内絶縁層と、
    前記コア層を貫通し、前記第1ベース面上の前記コア基板内導体層と前記第2ベース面上の前記コア基板内導体層とを接続するスルーホール導体と、
    前記スルーホール導体と平面視で重なる位置に形成されていて前記コア基板内絶縁層それぞれを貫通するビア導体と、
    を含み、
    前記コア層及び前記コア基板内絶縁層は補強材を含む絶縁性樹脂によって形成され、
    前記第1積層体又は前記第2積層体に含まれる絶縁層は補強材を含まない樹脂によって形成され、
    前記コア層の厚さは前記コア基板内絶縁層それぞれの厚さよりも厚く、
    前記多層コア基板の前記第1面側及び前記第2面側それぞれの最表層の導体層同士は、前記コア基板内絶縁層それぞれに含まれる前記ビア導体と前記スルーホール導体との積層体を介して接続されている。
  2. 請求項1記載の配線基板であって、前記スルーホール導体の内部は、樹脂を含有する充填物で充填されている。
  3. 請求項2記載の配線基板であって、前記充填物の前記第1ベース面側の端面及び前記第2ベース面側の端面は金属膜に覆われている。
  4. 請求項1記載の配線基板であって、
    前記コア基板内導体層それぞれは、前記スルーホール導体又は前記ビア導体と接続されている接続部と、平面視において前記接続部以外の領域の略全面に形成されているベタパターンとを含み、
    前記コア基板内導体層それぞれにおいて、前記接続部と前記ベタパターンとが電気的に分離されている。
  5. 請求項4記載の配線基板であって、前記多層コア基板は、前記接続部及び前記ベタパターンだけを含む前記コア基板内導体層を含んでいる。
  6. 請求項1記載の配線基板であって、前記第1積層体又は前記第2積層体に含まれる導体層は金属箔を用いずに形成されており、前記コア基板内導体層は金属箔を含んでいる。
  7. 請求項1記載の配線基板であって、前記コア基板内導体層それぞれの厚さは、前記第1積層体又は前記第2積層体に含まれる導体層それぞれの厚さよりも厚い。
  8. 請求項1記載の配線基板であって、前記多層コア基板に含まれる複数の前記コア基板内導体層のうち、前記第1面側及び前記第2面側それぞれの最表層の導体層の厚さは、前記最表層の導体層以外の前記コア基板内導体層それぞれの厚さよりも薄い。
  9. 請求項1記載の配線基板であって、前記多層コア基板に含まれる複数の前記コア基板内導体層のうち、前記第1ベース面上、又は前記第2ベース面上に形成される導体層は5層構造を有している。
  10. 請求項1記載の配線基板であって、前記コア基板内絶縁層それぞれの厚さは、前記第1積層体又は前記第2積層体に含まれる絶縁層それぞれの厚さよりも厚い。
  11. 請求項1記載の配線基板であって、前記コア層の厚さは前記コア基板内絶縁層それぞれの厚さの10倍以上、20倍以下である。
  12. 請求項11記載の配線基板であって、前記コア層の厚さは、前記第1積層体又は前記第2積層体に含まれる絶縁層それぞれの厚さの20倍以上、50倍以下である。
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