JP2022093811A

JP2022093811A - プリント配線板の製造方法

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Publication number: JP2022093811A
Application number: JP2020206493A
Authority: JP
Inventors: 貴秀長谷川; Takahide Hasegawa
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2020-12-14
Filing date: 2020-12-14
Publication date: 2022-06-24

Abstract

【課題】スルーホール配置密度に偏りがあった場合でも、めっきを均一に形成する多孔スルーホールを有するプリント配線板の製造方法を提供する。【解決手段】両面銅貼積層板に第１のピッチで複数の第１貫通孔４－１を形成し、第１銅箔２－１上に第１めっき膜と、第２銅箔２－２上に第２めっき膜と、筒状の第１スルーホール導体５－３とを形成し、第１スルーホール導体内に第１充填樹脂６－１を充填し、隣接する第１貫通孔に対して第２のピッチで、複数の第２貫通孔４－２を形成し、第３めっき膜および第４めっき膜と、複数の第２貫通孔の側壁に筒状の第２スルーホール導体５－６と、を形成し、第２スルーホール導体内に第２充填樹脂６－２を充填し、研磨により第１銅箔及び第２銅箔の表面と、充填樹脂の表面とを面一にし、その後、両表面に形成した第５めっき膜７－１及び第６めっき膜７－２から第１導体回路８－１及び第２導体回路８－２を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、多孔スルーホールを有するプリント配線板の製造方法に関する。

従来、多孔スルーホールを有するプリント配線板において、スルーホール配置の高密度化が求められている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５－７２４５４号公報

図４（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、従来の多孔スルーホールを有するプリント配線板の製造方法を示す図である。まず、絶縁基板５１とその両表面に形成された銅箔５２とからなる両面銅貼積層板５３にドリルで貫通孔５４を形成し、露出する絶縁基板５１上に筒状のスルーホール導体５５と、銅箔５２上にめっき膜５９とを形成する（図４（ａ））。次に、スルーホール導体５５内に充填樹脂５６を充填し、充填樹脂５６をスルーホール導体５５およびめっき膜５９と面一になるように研磨する（図４（ｂ））。次に、充填樹脂５６とスルーホール導体５５とめっき膜５９とが面一となる両表面に、めっき膜５７を形成する（図４（ｃ））。さらに、めっき膜５７に対し、例えばサブトラクティブ工法を適用して、導体回路５８を形成している（図４（ｄ））。

上述した製造方法で製造したプリント配線板においては、スルーホール配置密度に偏りがあると、スルーホール密度が高い箇所ではスルーホール導体５５およびめっき膜５９のめっき厚が減少し、スルーホール密度が低い箇所ではスルーホール導体５５およびめっき膜５９のめっき厚が厚くなる。そのため、貫通孔５４内壁のスルーホール導体５５および絶縁基板５１表面のめっき膜５９のめっき厚にバラつきが生じる問題がある。その場合、めっき厚のバラつきにより、サブトラクティブ法での配線形成の工程能力が低下したり、配線形成そのものの障壁となったりしている。

本発明のプリント配線板の製造方法は、第１面と、前記第１面と反対側の第２面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第１面上に積層されている第１銅箔と、前記２面上に積層されている第２銅箔で形成されている両面銅貼積層板を準備することと、前記両面銅貼積層板に第１のピッチで複数の第１貫通孔を形成することと、前記複数の第１貫通孔から露出する前記絶縁基板上に筒状の第１スルーホール導体を形成することと、前記第１銅箔上に第１めっき膜を形成することと、前記第２銅箔上に第２めっき膜を形成することと、前記第１スルーホール導体内に第１充填樹脂を充填することと、前記第１面から露出する前記第１めっき膜と前記第１スルーホール導体の一部と前記第１充填樹脂の一部を除去することで、前記第１面側に前記第１銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂で形成される第１平面を形成することと、前記第２面から露出する前記第２めっき膜と前記第１スルーホール導体の一部と前記第１充填樹脂の一部を除去することで、前記第２面側に前記第２銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂で形成される第２平面を形成することと、前記両面銅貼積層板の複数の第１貫通孔が形成されていない箇所に、隣接する第１貫通孔に対して第２のピッチで、複数の第２貫通孔を形成することと、前記複数の第２貫通孔から露出する前記絶縁基板上に筒状の第２スルーホール導体を形成することと、前記第１平面から露出する前記第１銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上に第３めっき膜を形成することと、前記第２平面から露出する前記第２銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上に第４めっき膜を形成することと、前記第２スルーホール導体内に第２充填樹脂を充填することと、前記第３めっき膜と前記第２スルーホール導体の一部と前記第２充填樹脂の一部を除去することで、前記第１面側に前記第１銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂と前記第２スルーホール導体と前記第２充填樹脂で形成される第３平面を形成することと、前記第４めっき膜と前記第２スルーホール導体の一部と前記第２充填樹脂の一部を除去することで、前記第２面側に前記第２銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂と前記第２スルーホール導体と前記第２充填樹脂で形成される第４平面を形成することと、前記第３平面から露出する前記第１銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上と前記第２スルーホール導体上と前記第２充填樹脂上に第５めっき膜を形成することと、前記第４平面から露出する前記第２銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上と前記第２スルーホール導体上と前記第２充填樹脂上に第６めっき膜を形成することと、前記第５めっき膜から第１導体回路を形成することと、前記第６めっき膜から第２導体回路を形成することと、を少なくとも含む。

本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態における一工程を説明するための図である。本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態における一工程を説明するための図である。本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態における一工程を説明するための図である。本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態における一工程を説明するための図である。本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態における一工程を説明するための図である。本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態における一工程を説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、第５めっき膜および第６めっき膜から第１導体回路および第２導体回路を形成するサブトラクティブ工法を説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、第５めっき膜および第６めっき膜から第１導体回路および第２導体回路を形成するセミアディティブ工法を説明するための図である。（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、従来のプリント配線板の製造方法の一実施形態における各工程を説明するための図である。

図１Ａ～図１Ｆは、それぞれ、本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態における各工程を説明するための図である。なお、図１Ａ～図１Ｆに示す例において、各部材の寸法については、本発明の特徴をより良く理解できるようにするために、実施の寸法とは異なる寸法で記載している。以下、図１Ａ～図１Ｆを参照して、本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態を説明する。

まず、図１Ａに示すように、第１面１－１と、第１面１－１と反対側の第２面１－２を有する絶縁基板１と、絶縁基板１の第１面１－１上に積層されている第１銅箔２－１と、第２面１－２上に積層されている第２銅箔２－２で形成されている両面銅貼積層板３を準備し、両面銅貼積層板３に第１のピッチで複数の第１貫通孔４－１を形成する。その後、第１銅箔２－１上に第１めっき膜５－１と、第２銅箔２－２上に第２めっき膜５－２と、複数の第１貫通孔４－１から露出する絶縁基板１上に筒状の第１スルーホール導体５－３とを形成する。なお、第１貫通孔４－１の第１のピッチＰ１は、好ましくは６００μｍ以上であれば、同じ距離のピッチでもよいし、ピッチ毎に異なる距離のピッチでもよい。図１Ａに示す例では、示された３つの第１貫通孔４－１において、左側２つの第１貫通孔４－１間の第１のピッチＰ１と、右側２つの第１貫通孔４－１間の第１のピッチＰ１とは、距離が異なっている。

ここで、両面銅貼積層板３としては、市販の両面銅貼積層板（ＣＣＬ）を用いることができる。第１貫通孔４－１の形成は、両面銅貼積層板３に、従来から知られている方法、例えば、ドリル加工やレーザ（ＣＯ_２、ＵＶ－ＹＡＧ、エキシマなど）加工を施すことで行うことができる。また、第１貫通孔４－１の形成後、第１スルーホール導体５－３の形成前に、絶縁基板１の第１銅箔２－１および第２銅箔２－２表面および第１貫通孔４－１の内壁に貫通孔形成で発生した残渣を、例えば、過マンガン酸＋水酸化ナトリウムを用いるデスミア処理やＣＦ_４を用いたプラズマを用いるデスミア処理で除去することが好ましい。さらに、第１スルーホール導体５－３および第１銅箔２－１、第２銅箔２－２は、無電解銅めっきとその後の電解銅めっきにより形成される。

次に、図１Ｂに示すように、第１スルーホール導体５－３内に第１充填樹脂６－１を充填する。その後、研磨により、第１面１－１から露出する第１めっき膜５－１と第１スルーホール導体５－３の一部と第１充填樹脂６－１の一部を除去することで、第１面１－１側に第１銅箔２－１と第１スルーホール導体５－３と第１充填樹脂６－１で形成される第１平面１０－１を形成する。同様に、研磨により、第２面１－２から露出する第２めっき膜５－２と第１スルーホール導体５－３の一部と第１充填樹脂６－１の一部を除去することで、第２面１－２側に第２銅箔２－２と第１スルーホール導体５－３と第１充填樹脂６－１で形成される第２平面１０－２を形成する。

ここで、第１充填樹脂６－１は、従来から知られているように、例えば熱硬化型のエポキシ樹脂組成物を用いることができる。また、第１充填樹脂６－１の充填は、従来から知られているように、印刷法や真空印刷法などを用いることができる。また、両面銅貼積層板３の両表面の研磨方法としては、従来から知られているように、バフ研磨、ベルト研磨、平面研磨などの方法を用いることができ、製品の仕様により研磨方法を使い分ける。

次に、図１Ｃに示すように、両面銅貼積層板３の複数の第１貫通孔４－１が形成されていない箇所（本例では隣接する第１貫通孔４－１間）に、隣接する第１貫通孔４－１に対して第２のピッチで、複数の第２貫通孔４－２を形成する（本例では隣接する第１貫通孔４－１間毎に１箇所形成している）。その後、第１平面１０－１に露出する第１銅箔２－１上と第１スルーホール導体５－３上と第１充填樹脂６－１上に第３めっき膜５－４と、第２平面１０－２に露出する第２銅箔２－２上と第１スルーホール導体５－３上と第１充填樹脂６－１上に第４めっき膜５－５と、複数の第２貫通孔４－２から露出する絶縁基板１上に筒状の第２スルーホール導体５－６とを形成する。なお、第２貫通孔４－２の第２のピッチは、好ましくは３００μｍ以上であれば、同じ距離のピッチでもよいし、ピッチ毎に異なる距離のピッチでもよい。図１Ｃに示す例では、示された２つの第２貫通孔４－２において、左側の第２貫通孔４－２の左隣りの第１貫通孔４－１に対する第２のピッチＰ２と、右側の第２貫通孔４－２の左隣りの第１貫通孔４－１に対する第２のピッチＰ２とは、距離が異なっている。第２貫通孔４－２の形成、および、第２スルーホール導体５－６の形成は、第１貫通孔４－１および第１スルーホール導体５－３の形成と同様である。

次に、図１Ｄに示すように、第２スルーホール導体５－６内に第２充填樹脂６－２を充填する。その後、研磨により、第３めっき膜５－４と第２スルーホール導体５－６の一部と第２充填樹脂６－２の一部を除去することで、第１面１－１側に第１銅箔２－１と第１スルーホール導体５－３と第１充填樹脂６－１と第２スルーホール導体５－６と第２充填樹脂６－２で形成される第３平面１０－３を形成する。同様に、研磨により、第４めっき膜５－５と第２スルーホール導体５－６の一部と第２充填樹脂６－２の一部を除去することで、第２面１－２側に第２銅箔２－２と第１スルーホール導体５－３と第１充填樹脂６－１と第２スルーホール導体５－６と第２充填樹脂６－２で形成される第４平面１０－４を形成する。樹脂の種類、充填方法、研磨方法は、上述した例と同様である。

次に、図１Ｅに示すように、第３平面１０－３に露出する第１銅箔２－１上と第１スルーホール導体５－３上と第１充填樹脂６－１上と第２スルーホール導体５－６上と第２充填樹脂６－２上に第５めっき膜７－１と、第４平面１０－４に露出する第２銅箔２－２上と第１スルーホール導体５－３上と第１充填樹脂６－１上と第２スルーホール導体５－６上と第２充填樹脂６－２上に第６めっき膜７－２とを形成する。第５めっき膜７－１および第６めっき膜７－２は、第１スルーホール導体５－３および第２スルーホール導体５－６の形成と同様に、無電解銅めっきとその後の電解銅めっきにより形成することができる。

最後に、図１Ｆに示すように、第５めっき膜７－１を加工して、両面銅貼積層板３の第１面１－１に第１導体回路８－１を形成する。同様に、第６めっき膜７－２を加工して、両面銅貼積層板３の第２面１－２に第２導体回路８－２を形成する。第５めっき膜７－１および第６めっき膜７－２から第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成するには、従来から知られているサブトラクティブ工法またはセミアディティブ工法を用いることができる。その後、形成した表裏両面のパターン化した第１導体回路８－１および第２導体回路８－２上に層間絶縁層を形成し、その上に所定の層数だけ導体層および層間絶縁層を形成することで、ビルドアップ構造を所定の層だけ形成することができる。

以下、第５めっき膜７－１および第６めっき膜７－２から第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成する際使用する加工方法として、サブトラクティブ工法およびセミアディティブ工法を、それぞれ、図２（ａ）～（ｄ）および図３（ａ）～（ｄ）を参照して説明する。図２（ａ）～（ｄ）および図３（ａ）～（ｄ）に示す例において、図１Ａ～図１Ｆに示した部材と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図２（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、サブトラクティブ工法に従って第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成する一実施形態の工程を示す図である。まず、図２（ａ）に示す第５めっき膜７－１および第６めっき膜７－２を形成した状態の両面銅貼積層板３（図１Ｅに対応）に対し、図２（ｂ）に示すように、第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成すべき位置にレジスト９を形成する。その後、レジスト９を形成した両面銅貼積層板３に対しエッチングを行い、図２（ｃ）に示すように、レジスト９以外の第５めっき膜７－１および第６めっき膜７－２と第１銅箔２－１および第２銅箔２－２とを除去して、絶縁基板１を露出させる。最後に、レジスト９を除去して、図２（ｄ）に示すように、第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成する。レジスト９の形成、エッチング、レジスト９の除去は、いずれも公知の方法をとることができる。

図３（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、セミアディティブ工法に従って第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成する一実施形態の工程を示す図である。まず、図３（ａ）に示すように、両面銅貼積層板３（図１Ｄに対応）の表面上において、第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成しない位置にレジスト９を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、レジスト９の存在しない両面銅貼積層板３の第１銅箔２－１および第２銅箔２－２表面および充填樹脂６－１（６－２）表面およびスルーホール導体５－３（５－６）の表面に第５めっき膜７－１および第６めっき膜７－２を形成する。次に、図３（ｃ）に示すようにレジスト９を除去する。最後に、図３（ｄ）に示すように、表面をエッチングして、第１導体回路８－１および第２導体回路８－２の部分以外の絶縁基板１上の第１銅箔２－１および第２銅箔２－２を除去して、絶縁基板１を露出させて、最終的な第１導体回路８－１および第２導体回路８－２を形成する。本例においても、レジスト９の形成、エッチング、レジスト９の除去は、いずれも公知の方法をとることができる。なお、セミアディディブ工法は、サブトラクティブ工法と比較して、狭ピッチの導体パターンの形成に向いている。

上述した本発明のプリント配線板の製造方法において、第１貫通孔４－１の第１のピッチは６００μｍ以上であり、隣接する第１貫通孔４－１に対する第２貫通孔４－２の第２のピッチは３００μｍ以上であることが好ましい。各段階で形成されるスルーホール密度が分散され、第１スルーホール導体５－３及び第２スルーホール導体５－６のめっき厚を均一にすることができる。また、複数の第１貫通孔４－１の内壁の第１スルーホール導体５－３の厚みが２０μｍ以上３０μｍ以下であり、複数の第２貫通孔４－２の内壁の第２スルーホール導体５－６の厚みが１０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。さらに、複数の第１貫通孔４－１の孔径が１５０μｍ以上３００μｍ以下であり、複数の第２貫通孔４－２の孔径が１００μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。複数の第１貫通孔４－１は、複数の第２貫通孔４－２より孔径が大きく、導体厚みを厚くすることができるため、電源用導体とすることができる。複数の第２貫通孔４－２は、孔径が小さく、導体厚みが薄いため、信号用導体とすることができる。

本発明において、第１スルーホール導体５－３、第１めっき膜５－１、第２めっき膜５－２の形成順序は特に限定しないが、第１スルーホール導体５－３を形成することと第１めっき膜５－１を形成することと第２めっき膜５－２を形成することは、同時に行われることが好ましい。同様に、第２スルーホール導体５－６、第３めっき膜５－４、第４めっき膜５－５の形成順序は特に限定しないが、第２スルーホール導体５－６を形成することと第３めっき膜５－４を形成することと第４めっき膜５－５を形成することは同時に行われることが好ましい。同様に、第５めっき膜７－１、第６めっき膜７－２の形成順序は特に限定しないが、第５めっき膜７－１を形成することと第６めっき膜７－２を形成することは同時に行われることが好ましい。

上述した本発明のプリント配線板によれば、スルーホール形成を２段階に分けて形成することにより、スルーホール配置密度に偏りがあった場合でも、めっきを均一に形成することが可能となる。また、同一層内のスルーホールで、孔径、導体厚みを変えることができ、スルーホール設計デザインの自由度が上がる。

なお、本発明のプリント配線板の製造方法においては、スルーホール形成を２段階に分けているが、２段階以上に分けてスルーホール形成を行った場合でも、本発明と同様の効果を得ることができることはいうまでもない。

１絶縁基板
１－１第１面
１－２第２面
２－１第１銅箔
２－２第２銅箔
３両面銅貼積層板
４－１第１貫通孔
４－２第２貫通孔
５－１第１めっき膜
５－２第２めっき膜
５－３第１スルーホール導体
５－４第３めっき膜
５－５第４めっき膜
５－６第２スルーホール導体
６－１第１充填樹脂
６－２第２充填樹脂
７－１第５めっき膜
７－２第６めっき膜
８－１第１導体回路
８－２第２導体回路
９レジスト
１０－１第１平面
１０－２第２平面
１０－３第３平面
１０－４第４平面

Claims

第１面と、前記第１面と反対側の第２面を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の前記第１面上に積層されている第１銅箔と、前記２面上に積層されている第２銅箔で形成されている両面銅貼積層板を準備することと、
前記両面銅貼積層板に第１のピッチで複数の第１貫通孔を形成することと、
前記複数の第１貫通孔から露出する前記絶縁基板上に筒状の第１スルーホール導体を形成することと、
前記第１銅箔上に第１めっき膜を形成することと、
前記第２銅箔上に第２めっき膜を形成することと、
前記第１スルーホール導体内に第１充填樹脂を充填することと、
前記第１面から露出する前記第１めっき膜と前記第１スルーホール導体の一部と前記第１充填樹脂の一部を除去することで、前記第１面側に前記第１銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂で形成される第１平面を形成することと、
前記第２面から露出する前記第２めっき膜と前記第１スルーホール導体の一部と前記第１充填樹脂の一部を除去することで、前記第２面側に前記第２銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂で形成される第２平面を形成することと、
前記両面銅貼積層板の前記複数の第１貫通孔が形成されていない箇所に、隣接する前記第１貫通孔に対して第２のピッチで、複数の第２貫通孔を形成することと、
前記複数の第２貫通孔から露出する前記絶縁基板上に筒状の第２スルーホール導体を形成することと、
前記第１平面から露出する前記第１銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上に第３めっき膜を形成することと、
前記第２平面から露出する前記第２銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上に第４めっき膜を形成することと、
前記第２スルーホール導体内に第２充填樹脂を充填することと、
前記第３めっき膜と前記第２スルーホール導体の一部と前記第２充填樹脂の一部を除去することで、前記第１面側に前記第１銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂と前記第２スルーホール導体と前記第２充填樹脂で形成される第３平面を形成することと、
前記第４めっき膜と前記第２スルーホール導体の一部と前記第２充填樹脂の一部を除去することで、前記第２面側に前記第２銅箔と前記第１スルーホール導体と前記第１充填樹脂と前記第２スルーホール導体と前記第２充填樹脂で形成される第４平面を形成することと、
前記第３平面から露出する前記第１銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上と前記第２スルーホール導体上と前記第２充填樹脂上に第５めっき膜を形成することと、
前記第４平面から露出する前記第２銅箔上と前記第１スルーホール導体上と前記第１充填樹脂上と前記第２スルーホール導体上と前記第２充填樹脂上に第６めっき膜を形成することと、
前記第５めっき膜から第１導体回路を形成することと、
前記第６めっき膜から第２導体回路を形成することと、
を少なくとも含むプリント配線板の製造方法。
請求項１のプリント配線板の製造方法であって、前記第１スルーホール導体を形成することと前記第１めっき膜を形成することと前記第２めっき膜を形成することは同時に行われ、前記第２スルーホール導体を形成することと前記第３めっき膜を形成することと前記第４めっき膜を形成することは同時に行われ、前記第５めっき膜を形成することと前記第６めっき膜を形成することは同時に行われる。
請求項１または２のプリント配線板の製造方法であって、前記第１めっき膜と前記第１スルーホール導体の一部と前記第１充填樹脂の一部を除去することと、前記第２めっき膜と前記第１スルーホール導体の一部と前記第１充填樹脂の一部を除去することと、前記第３めっき膜と前記第２スルーホール導体の一部と前記第２充填樹脂の一部を除去することと、前記第４めっき膜と前記第２スルーホール導体の一部と前記第２充填樹脂の一部を除去することは、研磨により行われる。
請求項１～３のいずれか１のプリント配線板の製造方法であって、前記第５めっき膜から前記第１導体回路を形成することおよび前記第６めっき膜から前記第２導体回路を形成することは、サブトラクティブ工法またはセミアディティブ工法により行う。
請求項１～４のいずれか１のプリント配線板の製造方法であって、前記第１貫通孔の前記第１のピッチは６００μｍ以上であり、隣接する前記第１貫通孔に対する前記第２貫通孔の前記第２のピッチは３００μｍ以上である。
請求項１～４のいずれか１のプリント配線板の製造方法であって、前記複数の第１貫通孔の内壁の前記第１スルーホール導体の厚みが２０μｍ以上３０μｍ以下であり、前記複数の第２貫通孔の内壁の前記第２スルーホール導体の厚みが１０μｍ以上２０μｍ以下である。
請求項１～４のいずれか１のプリント配線板の製造方法であって、前記複数の第１貫通孔の孔径が１５０μｍ以上３００μｍ以下であり、前記複数の第２貫通孔の孔径が１００μｍ以上２００μｍ以下である。