JP2022178308A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】十点平均粗さ（Ｒｚ）、算術平均粗さ（Ｒａ）、二乗平均平方根高さ（Ｒｑ）などの従来の表面粗さを表す数値が、配線の実際の伝送損失と比例しない場合があると考えられる。伝送損失の小さいプリント配線板を実現可能な技術を提供する。【解決手段】実施形態のプリント配線板は、複数の樹脂絶縁層と、前記複数の樹脂絶縁層と交互に積層される複数の導体層、とを有する。前記複数の導体層は導体回路を含む。前記導体回路の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおける、深さ２．０μｍ以上、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部の数が１０個以下である。【選択図】図２

Description

本明細書によって開示される技術は、プリント配線板に関する。

特許文献１は、伝送線路を埋設した第１の誘電体層の両面に導体層を積層して形成されるストリップラインと、ストリップラインの両面に積層された第２の誘電体層、とを有する多層基板を開示する。伝送線路及び導体層は、十点平均粗さ（Ｒｚ）２μｍ以下の金属箔からなる。特許文献１では、十点平均粗さ（Ｒｚ）２μｍ以下の金属箔で伝送線路及び導体層が形成されることで、高周波信号が伝送される際の伝送損失の低減が図られている。

特開２０１２－２１６６８５号公報

［特許文献１の課題］
十点平均粗さ（Ｒｚ）、算術平均粗さ（Ｒａ）、二乗平均平方根高さ（Ｒｑ）などの従来の表面粗さを表す数値が、配線の実際の伝送損失と比例しない場合があると考えられる。

本発明のプリント配線板は、複数の樹脂絶縁層と、前記複数の樹脂絶縁層と交互に積層される複数の導体層、とを有する。前記複数の導体層は導体回路を含む。前記導体回路の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおける、深さ２．０μｍ以上、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部の数が１０個以下である。

本願発明者による鋭意研究の結果、導体回路の表面に形成される凹部のうち、深さ２．０μｍ以上と比較的深く、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部は、導体回路の伝送損失を増加させる可能性が高いことが判明している。本発明の実施形態のプリント配線板によると、導体回路の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおける、深さ２．０μｍ以上、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部の数が１０個以下である。従って、本発明によると、深さ２．０μｍ以上、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部が比較的少ないため、伝送損失の小さい導体回路を備えるプリント配線板が提供される。

実施形態のプリント配線板の一部を模式的に示す断面図。 配線を模式的に示す断面図。 図２のＩＩＩ部分を拡大した断面図。 凹部の深さを説明する断面図。 実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。 実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。 実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。 実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。 実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。 実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。 実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

［実施形態］
実施形態のプリント配線板１は、複数の樹脂絶縁層と複数の導体層が交互に積層されて形成されている。図１は、実施形態のプリント配線板１の一部を示す断面図である。図１に示されるように、プリント配線板１は、第２導体層５０と、第１樹脂絶縁層３０と、第１導体層１０と、第２樹脂絶縁層４０と、第３導体層６０とを有している。第２導体層５０、第１樹脂絶縁層３０、第１導体層１０、第２樹脂絶縁層４０、第３導体層６０は、この順で積層されており、ストリップライン構造を形成している。第２導体層５０、第１樹脂絶縁層３０、第１導体層１０、第２樹脂絶縁層４０、第３導体層６０は、コア基板上に形成されるビルドアップ層の一部を構成することができる。プリント配線板１は、第２導体層５０、第１樹脂絶縁層３０、第１導体層１０、第２樹脂絶縁層４０、第３導体層６０以外の樹脂絶縁層と導体層を有していてもよい。

第２導体層５０は銅によって形成される。第２導体層５０は、シード層５２とシード層５２上の電解めっき膜５４で形成されている。第２導体層５０は全面がベタ層、あるいは一部がベタ層である。第２導体層５０は、電源線あるいはグランド線である。

第１樹脂絶縁層３０は、第２導体層５０上に形成されている。第１樹脂絶縁層３０は、熱硬化性樹脂を用いて形成される。第１樹脂絶縁層３０はシリカ等の無機粒子を含んでもよい。第１樹脂絶縁層３０は、ガラスクロス等の補強材を含んでもよい。第１樹脂絶縁層３０の誘電正接（Ｄｆ）は０．０２以下である。

第１導体層１０は、第１樹脂絶縁層３０上に形成されている。第１導体層１０は銅によって形成される。第１導体層１０は、配線１２、１４と、ベタ層１６、１８とを有する。配線１２、１４は、信号線である。ベタ層１６、１８は、電源線あるいはグランド線である。配線１２、１４とベタ層１６、１８は、シード層２２とシード層２２上の電解めっき膜２４で形成されている。なお、上記の第１樹脂絶縁層３０がガラスクロス等の補強材を含んでいる場合、第１樹脂絶縁層３０とシード層２２の間に銅箔が設けられていてもよい。

第２樹脂絶縁層４０は、第１樹脂絶縁層３０と第１導体層１０上に形成されている。第２樹脂絶縁層４０は、熱硬化性樹脂を用いて形成される。第２樹脂絶縁層４０はシリカ等の無機粒子を含んでもよい。第２樹脂絶縁層４０は、ガラスクロス等の補強材を含んでもよい。第２樹脂絶縁層４０の誘電正接（Ｄｆ）は０．０２以下である。実施形態のプリント配線板１では、第１樹脂絶縁層３０の誘電正接（Ｄｆ）と第２樹脂絶縁層４０の誘電正接（Ｄｆ）はともに０．０２以下である。そのため配線１２、１４の伝送損失が小さくなる。

第３導体層６０は、第２樹脂絶縁層４０上に形成されている。第３導体層６０は銅によって形成される。第３導体層６０は、シード層６２とシード層６２上の電解めっき膜６４で形成されている。第３導体層６０は全面がベタ層、あるいは一部がベタ層である。第３導体層６０は、電源線あるいはグランド線である。なお、上記の第２樹脂絶縁層４０がガラスクロス等の補強材を含んでいる場合、第２樹脂絶縁層４０とシード層６２の間に銅箔が設けられていてもよい。

上記の通り、実施形態では、第１樹脂絶縁層３０と第２樹脂絶縁層４０の中に埋設された配線１２、１４を第２導体層５０と第３導体層６０とで挟んだストリップライン構造が形成されている。

［配線１２、１４の表面］
以下、図２～図４に基づいて配線１２の表面についての説明がなされる。図２～図４では配線１２を例として説明されるが、配線１４についても同様の説明が当てはまる。図２は、配線１２を示す拡大断面図である。図２は、第１樹脂絶縁層３０と垂直な面で配線１２を切断することで得られる。図２の配線１２の断面の外周の長さは全周で約５０μｍである。図２に示されるように、配線１２の断面の外周には多数の凹部（溝）が形成されている。多数の凹部の形状および深さは不揃いである。

図３は、図２の配線１２の断面の上辺の一部（図２中ＩＩＩ部分）の拡大断面図である。ＩＩＩ部分に含まれる外周の長さは約１５μｍである。図３に示されるように、ＩＩＩ部分には複数の凹部Ｇ１～Ｇ１３が形成されている凹部Ｇ１～Ｇ１３のうち、深さ２．０μｍ以上の比較的深い凹部で、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部は、凹部Ｇ９、Ｇ１０、Ｇ１１の３個である。実施形態では、配線１２の表面に形成されている深さ２．０μｍ以上の比較的深い凹部で、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部の数は少ない。深さ２．０μｍ以上、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部のことを「クレバス状凹部」と呼ぶ場合がある。なお、図３のうち、凹部Ｇ３は開口部の径よりも底部の径が大きいが、深さが２．０μｍ未満であるため、クレバス状凹部ではない。凹部Ｇ１２は、深さが２．０μｍであるが、開口部の径が底部の径よりも大きいため、クレバス状凹部ではない。図２の配線１２の断面の外周の長さは全周で約５０μｍであるが、上述のクレバス状凹部（深さ２．０μｍ以上、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部）の数は全周で５個以下である。すなわち、実施形態では、配線１２の断面（図２参照）の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数は１０個以下である。

図４は、実施形態における「凹部の深さ」を説明するための断面図である。凹部の深さは、配線１２の断面の画像を分析することによって測定される。図４では（ａ）（ｂ）の二つの例が示される。例（ａ）は凹部Ｇ２１を示す。凹部Ｇ２１は、開口部Ａ２１の径よりも底部Ｂ２１の径の方が大きい形状を有する。凹部Ｇ２１の深さＤ２１は、開口部Ａ２１から底部Ｂ２１までの直線距離である。例（ｂ）は凹部Ｇ２２を示す。凹部Ｇ２２は、内部が側方に屈曲した形状を有する。凹部Ｇ２２の深さＤ２２は、開口部Ａ２２から底部Ｂ２２までの直線距離である。このように、凹部の深さは、凹部の形状にかかわらず開口部から底部までの直線距離である。実際には、凹部の深さは配線１２の断面の画像を分析することによって測定される。

本願発明者による鋭意研究の結果、配線１２の表面に形成される凹部のうち、深さ２．０μｍ以上の比較的深い凹部で、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部（クレバス状凹部）は、一般的な粗さ測定装置で正確な粗度を測定することが難しい上、配線１２の伝送損失を増加させる可能性が高いことが判明している。そのため、クレバス状凹部の数が多いと配線１２の伝送損失は増加する。実施形態のように、配線１２の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数が１０個以下である場合、配線１２の伝送損失は比較的小さい。従って、実施形態によると、伝送損失の小さい配線１２、１４を備えるプリント配線板１が提供される。本実施形態の配線１２、１４が「導体回路」の一例である。

配線１２、１４の形成過程において、配線１２、１４の表面は、配線１２、１４の表面は、粗面形成のためのエッチング（例えばＣＺ粗化処理）が行われることによって粗化される。この粗面形成のためのエッチング（ＣＺ粗化処理）は、シード層除去のためのクイックエッチング処理の後で行われる処理である。以下、この粗面形成のためのエッチングのことを単に「エッチング」と呼ぶ場合がある。エッチングによって配線１２、１４の表面が粗化されることにより、第１樹脂絶縁層３０との密着性が高まる。配線１２、１４の表面がエッチングされる場合のエッチング量は、例えば、配線表面から深さ方向に１．０μｍである。他の例では、エッチング量は配線表面から深さ方向に０．５μｍであってもよい。一方、配線１２、１４の表面はエッチングされなくてもよい（粗化されなくてもよい）。ここで、「エッチング量」とは、上記の粗面形成のためのエッチング（ＣＺ粗化処理）によって配線表面を深さ方向にエッチングした深さ量である。

実施形態では、配線１２、１４の表面の二乗平均平方根高さ（Ｒｑ）は１．００μｍ以下である。配線１２、１４の表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．００μｍ以下である。上記の各数値（Ｒｑ、Ｒｚ）は、３Ｄ顕微鏡（例えば形状解析レーザ顕微鏡「ＶＫ－Ｘ１０００」）によって測定された実測値に基づいて算出される。

実施形態のプリント配線板１のうち、第２導体層５０の表面、ベタ層１６、１８の表面、第３導体層６０の表面は、断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数が１０個より多くてもよい。第２導体層５０の表面、ベタ層１６、１８の表面、第３導体層６０の表面に多くのクレバス状凹部が形成されていれば、高いアンカー効果が実現される。また、第２導体層５０、ベタ層１６、１８、第３導体層６０は、いずれも電源線あるいはグランド線であるため、伝送損失は問題とならない。

［実施形態のプリント配線板１の製造方法］
図５Ａ～図５Ｇは実施形態のプリント配線板１の製造方法を示す。図５Ａは、シード層５２とシード層５２上の電解めっき膜５４で形成されている第２導体層５０を示す。第２導体層５０の上面はエッチングによって粗化される。図５Ｂに示されるように、第２導体層５０上に第１樹脂絶縁層３０が形成される。第１樹脂絶縁層３０の上面は過マンガン酸塩処理によって粗化される。図５Ｃに示されるように、第１樹脂絶縁層３０上にシード層２２が形成される。図５Ｄに示されるように、シード層２２上にめっきレジスト８０が形成される。めっきレジスト８０は、配線１２、１４とベタ層１６、１８（図１）を形成するための開口を有する。

図５Ｅに示されるように、めっきレジスト８０から露出するシード層２２上に電解めっき膜２４が形成される。電解めっき膜２４は、開口を充填する。シード層２２とシード層２２上に形成される電解めっき膜２４によって、配線１２、１４とベタ層１６、１８が形成される。この結果、第１導体層１０が形成される。

図５Ｆに示されるように、めっきレジスト８０が除去される。図５Ｇに示されるように、電解めっき膜２４から露出するシード層２２がクイックエッチング処理によって除去される。

その後、配線１２、１４がマスクされた状態でベタ層１６、１８の表面がエッチング（ＣＺ粗化処理）によって粗化される。マスクが除去された後の配線１２、１４の表面が１．０μｍエッチングされる。配線１２、１４の表面が０．５μｍエッチングされてもよい。配線１２、１４の表面がエッチングされなくてもよい。配線１２、１４の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおける深さ０．２μｍ以上で、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部（クレバス状凹部）の数が１０個以下であるように配線１２、１４の表面が処理されればよい。

その後、第１樹脂絶縁層３０と第１導体層１０上に第２樹脂絶縁層４０が形成される。第１樹脂絶縁層３０の上面は過マンガン酸塩処理によって粗化される。第２樹脂絶縁層４０上に、シード層６２とシード層６２上の電解めっき膜６４による第３導体層６０が形成される。ストリップライン構造が形成される。その結果、実施形態のプリント配線板１（図１）が得られる。

［実施形態の第１改変例］
第１改変例のプリント配線板１について、実施形態と異なる点の例が以下に示される。第１改変例では、さらにベタ層１６、１８の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおける深さ０．２μｍ以上で、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部（クレバス状凹部）の数が１０個以下である。すなわち、第１改変例では、第１導体層１０の配線１２、１４とベタ層１６、１８の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数が１０個以下である。第１改変例において、配線１２、１４とベタ層１６、１８が「導体回路」の一例である。

［実施形態の第２改変例］
第２改変例では、第２導体層５０と第３導体層６０のうちの少なくとも一方の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数が１０個以下である。すなわち、第２改変例では、第１導体層１０の配線１２、１４と第２導体層５０と第３導体層６０のうちの少なくとも一方の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数が１０個以下である。第２改変例において、配線１２、１４と第２導体層５０と第３導体層６０のうちの少なくとも一方が「導体回路」の一例である。

［実施形態の第３改変例］
第３改変例では、第１導体層１０の配線１２、１４とベタ層１６、１８、第２導体層５０、第３導体層６０のすべての断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数が１０個以下である。第３改変例において、配線１２、１４とベタ層１６、１８と第２導体層５０と第３導体層６０が「導体回路」の一例である。

［実施形態の第４改変例］
第４改変例では、プリント配線板１はストリップライン構造を有していない。第４改変例のプリント配線板１は、複数の樹脂絶縁層と、複数の樹脂絶縁層と交互に積層される複数の導体層を有し、かつ、複数の導体層に含まれる導体回路の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおけるクレバス状凹部の数が１０個以下であれば、任意の構造を有していてもよい。

［実施形態の第５改変例］
第５改変例では、配線１２、１４の表面の二乗平均平方根高さ（Ｒｑ）は１．０μｍより大きい。配線１２、１４の表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は２．０μｍより大きい。

［実施形態の第６改変例］
第６改変例では、第１樹脂絶縁層３０と第２樹脂絶縁層４０の誘電正接（Ｄｆ）は０．０２より大きい。

１：プリント配線板
１０：第１導体層
１２、１４：配線
１６、１８：ベタ層
３０：第１樹脂絶縁層
４０：第２樹脂絶縁層
５０：第２導体層
６０：第３導体層
８０：めっきレジスト

Claims (12)

1. 複数の樹脂絶縁層と、前記複数の樹脂絶縁層と交互に積層される複数の導体層、とを有するプリント配線板であって、
   前記複数の導体層は導体回路を含み、
   前記導体回路の断面の外周の長さ１００μｍ当たりにおける、深さ２．０μｍ以上、かつ、開口部の径よりも底部の径が大きい凹部の数が１０個以下である。
2. 請求項１のプリント配線板であって、前記凹部の前記深さは前記開口部から前記底部までの直線距離である。
3. 請求項１のプリント配線板であって、前記複数の導体層のうちの一の導体層は信号線と電源線あるいはグランド線とを有し、前記導体回路は少なくとも前記信号線を含む。
4. 請求項３のプリント配線板であって、前記導体回路はさらに前記電源線あるいはグランド線を含む。
5. 請求項３のプリント配線板であって、前記信号線のみが前記導体回路である。
6. 請求項１のプリント配線板であって、前記複数の導体層は、信号線を有する第１導体層と、電源線あるいはグランド線を有する第２導体層とを含み、前記導体回路は少なくとも前記信号線を含む。
7. 請求項６のプリント配線板であって、前記導体回路はさらに前記電源線あるいはグランド線を含む。
8. 請求項６のプリント配線板であって、前記信号線のみが前記導体回路である。
9. 請求項６のプリント配線板であって、前記複数の導体層はさらに電源線あるいはグランド線を有する第３導体層を含み、前記複数の樹脂絶縁層は第１樹脂絶縁層と第２樹脂絶縁層を含み、前記第２導体層と前記第１樹脂絶縁層と前記第１導体層と前記第２樹脂絶縁層と前記第３導体層はストリップライン構造を形成しており、前記第２導体層、前記第１樹脂絶縁層、前記第１導体層、前記第２樹脂絶縁層、前記第３導体層の順で積層されている。
10. 請求項１のプリント配線板であって、前記導体回路の表面の二乗平均平方根高さ（Ｒｑ）は、１．０μｍ以下である。
11. 請求項１のプリント配線板であって、前記導体回路の表面の十点平均粗さ（Ｒｚ）は、２．０μｍ以下である。
12. 請求項１のプリント配線板であって、前記複数の樹脂絶縁層の誘電正接は０．０２以下である。

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