JP2023013121A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板の配線の微細化及び特性向上。【解決手段】実施形態の配線基板の製造方法は、絶縁層２と絶縁層２の両面に積層されている金属箔１０ｃとを備える基板を用意することと、絶縁層２及び金属箔１０ｃを貫く貫通孔２０を形成することと、貫通孔２０の内壁に金属膜層３１を形成することと、金属膜層３１に囲まれている貫通孔２０の内部を充填材４で埋めることと、絶縁層２の両面それぞれに導体層１１、１２を形成することと、を含んでいる。導体層１１、１２を形成することは、金属箔１０ｃ上に金属膜１０ａを直接形成することと、金属膜１０ａの上に所定の開口Ｒ１を有するレジスト膜Ｒを設けることと、金属膜１０ａを給電層として用いる電解めっきによって開口Ｒ１内に金属膜１０ｂを形成することと、金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａのうちの金属膜１０ｂに覆われていない部分を除去することと、を含んでいる。【選択図】図３Ｈ

Description

本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。

特許文献１には、コア基板、コア基板の両面に形成されている導体回路、及びコア基板を貫通するスルーホールを含むプリント配線板が開示されている。スルーホールは、蓋めっき層及び側壁導体層から成り、側壁導体層の内部には樹脂充填材が充填されている。独立した導体回路及び蓋めっき層は、コア基板の表面を全面的に覆う側壁導体層の全面に形成されためっき膜の一部を除去することによって形成されている。

特開２００６－２１６７１３号公報

特許文献１に開示のプリント配線板では、導体回路に求められる大きな許容電流と微細な回路配置との両立が困難なことがある。例えば通電時の過熱、過小な接合面積による導体回路の剥離、又は回路間の短絡などの問題が生じることがある。

本発明の配線基板は、貫通孔を有する絶縁層と、前記絶縁層の両面それぞれに形成されている２つの導体層と、前記貫通孔内に形成されていて前記２つの導体層同士を接続するスルーホール導体と、前記スルーホール導体を貫く空洞を埋めている充填材と、を含んでいる。そして、前記２つの導体層は、それぞれ、前記絶縁層上に積層されている金属箔、電解めっき膜である第２金属膜、及び、前記第２金属膜の形成時の給電層であって前記金属箔上に直接形成されている第１金属膜による３層構造を含む積層構造を有し、前記２つの導体層の少なくとも一方の全体の厚さは３５μｍ以上、７５μｍ以下であり、前記少なくとも一方における前記金属箔と前記第１金属膜とを合わせた厚さは２μｍ以上、８μｍ以下である。

本発明の配線基板の製造方法は、絶縁層と前記絶縁層の両面に積層されている金属箔とを備える基板を用意することと、前記絶縁層及び前記金属箔を貫く貫通孔を形成することと、前記貫通孔の内壁に金属膜層を形成することと、前記金属膜層に囲まれている前記貫通孔の内部を充填材で埋めることと、前記絶縁層の両面それぞれに導体層を形成することと、を含んでいる。そして、前記導体層を形成することは、前記金属箔上に第１金属膜を直接形成することと、前記第１金属膜の上に所定の開口を有するレジスト膜を設けることと、前記第１金属膜を給電層として用いる電解めっきによって前記開口内に第２金属膜を形成することと、前記金属箔及び前記第１金属膜のうちの前記第２金属膜に覆われていない部分を除去することと、を含んでいる。

本発明の実施形態によれば、大きな許容電流を有し、且つ、微細な配線パターンを有する配線基板、及びそのような配線基板を適切に製造できる配線基板の製造方法が提供されると考えられる。

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。 本発明の一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例の一部を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例の一部を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例の一部を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例の一部を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例の一部を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板の一例を示す断面図。 一実施形態の製造方法で製造中の配線基板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は一実施形態の配線基板の一例である配線基板１００を示す断面図であり、図２は、図１のII部の拡大図である。なお、配線基板１００は本実施形態の配線基板の一例に過ぎない。実施形態の配線基板の積層構造、並びに、導体層及び絶縁層それぞれの数は、図１の配線基板１００の積層構造、並びに配線基板１００に含まれる導体層及び絶縁層それぞれの数に限定されない。

図１及び図２に示されるように、配線基板１００は、絶縁層２と、絶縁層２の両面それぞれに形成されている２つの導体層（導体層１１及び導体層１２）と、を含んでいる。絶縁層２、導体層１１、及び導体層１２によって配線基板１００のコア基板１が構成されている。絶縁層２は、第１面２ａ及び第１面２ａと反対側の第２面２ｂを有しており、さらに、第１面２ａと第２面２ｂとの間で絶縁層２を厚さ方向に貫いている貫通孔２０を有している。導体層１１は絶縁層２の第１面２ａ上に形成されており、導体層１２は第２面２ｂ上に形成されている。絶縁層２の第１面２ａ上及び導体層１１上には、２つの絶縁層２１それぞれと２つの導体層１３それぞれとが交互に積層されており、絶縁層２の第２面２ｂ上及び導体層１２上には、２つの絶縁層２２それぞれと２つの導体層１４それぞれとが交互に積層されている。二組の絶縁層２１と導体層１３、及び、二組の絶縁層２２と導体層１４は、それぞれ絶縁層２の第１面２ａ側及び第２面２ｂ側において配線基板１００のビルドアップ部を構成している。

なお、実施形態の説明では、配線基板１００の厚さ方向において絶縁層２から遠い側は「外側」、「上側」若しくは「上方」、又は単に「上」とも称され、絶縁層２に近い側は「内側」、「下側」若しくは「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絶縁層２と反対側を向く表面は「上面」とも称され、絶縁層２側を向く表面は「下面」とも称される。

二組の導体層１３及び絶縁層２１のうちの外側の導体層１３及び絶縁層２１の上にはソルダーレジスト５が形成されている。同様に、二組の導体層１４及び絶縁層２２のうちの外側の導体層１４及び絶縁層２２の上にもソルダーレジスト５が形成されている。各ソルダーレジスト５には、導体層１３の一部又は導体層１４の一部を露出させる開口が設けられている。ソルダーレジスト５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で形成される。

絶縁層２１及び絶縁層２２それぞれには各絶縁層を貫通するビア導体２ｄが形成されている。絶縁層２１を貫通するビア導体２ｄは導体層１３同士又は導体層１３と導体層１１とを接続している。絶縁層２２を貫通するビア導体２ｄは導体層１４同士又は導体層１４と導体層１２とを接続している。

配線基板１００は、さらに、導体層１１及び導体層１２同士を物理的及び電気的に接続するスルーホール導体３を含んでいる。スルーホール導体３は、絶縁層２の貫通孔２０内に形成されている。図１の配線基板１００は、複数のスルーホール導体３を含んでいる。一部のスルーホール導体３の真上にビア導体２ｄが積層されている。スルーホール導体３と、そのスルーホール導体３と平面視で重なっていて積層されている複数のビア導体２ｄとによって配線基板１００の一方の表面から他方の表面まで貫く貫通導体が形成されている。なお「平面視」は、実施形態の配線基板をその厚さ方向に沿う視線で見ることを意味している。

スルーホール導体３は、貫通孔２０の内壁に沿ってその内壁を覆っており、貫通孔２０の内部を完全に埋めずに貫通孔２０の内壁上で所定の厚さを有している。すなわち、スルーホール導体３は、スルーホール導体３を絶縁層２の厚さ方向に貫く空洞３０を有しており、全体として貫通孔２０の内壁に沿う筒状の形体を有している。空洞３０は、貫通孔２０の内部において、スルーホール導体３を構成する膜体（金属膜３ａ及び金属膜３ｂ）によって占められていない領域でもある。

配線基板１００は、さらに、空洞３０を埋めている充填材４を含んでいる。空洞３０は、好ましくは充填材４によって略完全に埋められている。空洞３０が充填材４で埋められているので、図１及び図２の例のように、貫通孔２０の真上に安定してビア導体２ｄが形成され得る。また、貫通孔２０の内部全体がスルーホール導体３で埋められる場合と比べて短い時間で貫通孔２０の内部が埋められることがある。また、充填材４として、絶縁層２が有する熱膨張率と近い熱膨張率を有する樹脂などを選択することによって、絶縁層２内に生じる熱応力を軽減できることがある。しかし充填材４の材料は、空洞３０を満たし得るものであれば特に限定されない。充填材４は非導電性であっても導電性であってもよい。充填材４は、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、若しくはフェノール樹脂などの絶縁性樹脂、又は、銀粒子などの導電性粒子とエポキシ樹脂などとを含む導電性ペースト若しくは導電性インクであってもよい。

絶縁層２及び絶縁層２１、２２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の熱硬化性樹脂が例示される。図１の例では、絶縁層２は、ガラス繊維やアラミド繊維などで形成される芯材（補強材）２ｃを含んでいる。各絶縁層は、さらに、シリカ（ＳｉＯ₂）、アルミナ、又はムライトなどの微粒子からなる無機フィラー（図示せず）を含み得る。

導体層１１～１４、並びに、スルーホール導体３及びビア導体２ｄは、銅又はニッケルなどの任意の金属を用いて形成され得る。導体層１３、１４、及びビア導体２ｄは、図１の例では２層構造を有しているが、単層構造又は任意の層数の積層構造を有し得る。図１の導体層１３、１４、及びビア導体２ｄそれぞれは、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金属膜１３１（第５金属膜）と、金属膜１３１を給電層として用いる電解めっきによって形成される金属膜１３２（第６金属膜）とを含んでいる。各ビア導体２ｄは、導体層１３又は導体膜１４と一体的に形成されている。

スルーホール導体３も１以上の任意の数の導体膜を含み得る。図１及び図２の例では、スルーホール導体３は、金属膜３ａ（第３金属膜）及び金属膜３ｂ（第４金属膜）を含む２層構造を有している。金属膜３ａ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無電解めっき膜又はスパッタリング膜である。金属膜３ｂは、例えば、金属膜３ａを給電層として用いて形成される電解めっき膜である。金属膜３ａは貫通孔２０の内壁上に形成されている。金属膜３ｂは金属膜３ａ上に、すなわち、貫通孔２０において金属膜３ａの内側に形成されている。金属膜３ａは貫通孔２０の内壁に沿って形成されていて貫通孔２０の内壁を覆っている。金属膜３ｂは、金属膜３ａ、及び貫通孔２０の内壁に沿って形成されていて金属膜３ａを覆っている。スルーホール導体３は、このように貫通孔２０の内壁を覆う筒状の金属膜３ａ及び金属膜３ｂによって構成されている。

本実施形態において導体層１１及び導体層１２は、それぞれ、３層以下の層数を有する積層構造を有している。すなわち導体層１１及び導体層１２それぞれは、複数の層からなる積層構造を有しているが、それぞれの間に界面を有する４つ以上の層を含んでいない。導体層１１及び導体層１２それぞれが有する積層構造は、図２に示されるように、金属箔１０ｃ、金属膜１０ａ（第１金属膜）、及び金属膜１０ｂ（第２金属膜）による３層構造を含んでいる。金属箔１０ｃ、金属膜１０ａ、及び金属膜１０ｂは、絶縁層２の第１面２ａ又は第２面２ｂ上に、金属箔１０ｃ、金属膜１０ａ、及び金属膜１０ｂの順で、順に積層されている。図１の例では、導体層１１及び導体層１２は、それぞれの全面において３層構造を有している。しかし、導体層１１及び導体層１２は、それぞれ、その一部において３層構造を有していてもよく、その他の部分において２層構造を有していてもよい。導体層１１及び導体層１２それぞれは、部分的に３層構造を有していてもよい。

金属箔１０ｃは、導体層１１又は導体層１２を形成する任意の金属からなる、例えば銅箔やニッケル箔などの箔体である。金属箔１０ｃは、例えば熱圧着によって絶縁層２に接合されている。金属膜１０ａは、金属箔１０ｃ上に直接形成されている。金属膜１０ａ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ている無電解めっき膜又はスパッタリング膜であり得る。金属膜１０ａ（及び金属箔１０ｃ）は、金属膜１０ｂの形成時の給電層である。すなわち、金属膜１０ｂは、金属膜１０ａ及び金属箔１０ｃを給電層として用いる電解めっきで形成されている電解めっき膜である。金属箔１０ｃが絶縁層２の両面それぞれに積層されているため、例えば無電解めっき膜であり得る金属膜１０ａは絶縁層２上に直接形成されていない。図１及び図２の例のようにガラス繊維などからなる芯材２ｃが絶縁層２に含まれていても、金属箔１０ｃを介して十分な強度で金属膜１０ａが絶縁層２に密着すると考えられる。

導体層１１～１４は、それぞれ、任意の導体パターンを含み得る。図１及び図２の例では、導体層１１及び導体層１２は、導体パッド１ａ、及び複数の配線パターン１ｂを含んでいる。また、導体層１３は、複数の配線パターン１３ｂを含んでいる。複数の配線パターン１ｂそれぞれは、互いの間に所定の間隔を空けて並列するように配置されている。同様に、複数の配線パターン１３ｂそれぞれも、互いの間に所定の間隔を空けて並列するように配置されている。

導体パッド１ａは、平面視でスルーホール導体３と重なるように設けられている。すなわち、導体パッド１ａは、スルーホール導体３の所謂スルーホールパッドの機能を有している。また導体パッド１ａは、平面視で貫通孔２０及び空洞３０と重なるように設けられている。導体パッド１ａを構成する金属膜１０ａ及び金属膜１０ｂは、スルーホール導体３の端面を塞ぐと共に貫通孔２０及び空洞３０を塞いでいる。導体パッド１ａは、スルーホール導体３の所謂蓋めっき導体でもある。貫通孔２０及び空洞３０は、導体層１１が有する導体パッド１ａと導体層１２が有する導体パッド１ａとに挟まれている。蓋めっき導体である導体パッド１ａが設けられるので、図１の例のようにスルーホール導体３の真上でビア導体２ｄとスルーホール導体３とを安定して電気的に接続することができ、スルーホール導体３の真上にビア導体２ｄを積層することができる。配線基板の小型化が実現されることがある。導体層１１及び導体層１２は、このように、金属膜１０ａ及び金属膜１０ｂそれぞれの一部からなり、スルーホール導体３の端面を塞ぐ蓋めっきを含んでいてもよい。

本実施形態では、導体層１１及び導体層１２の一方又は両方の全体の厚さ、すなわち、導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方の全体の厚さＴ１は、３５μｍ以上である。導体層１１及び導体層１２のいずれか又は両方において、電圧降下や、ジュール熱による温度上昇が抑制されると考えられる。すなわち、導体層１１及び／又は導体層１２に含まれる導体パターンが大きな電流容量を有し得る。例えば、導体層１１及び／又は導体層１２が電源パターン又はＧＮＤパターンを含む場合、配線基板１００が用いられる電気機器において大きな電流容量を有する安定した電源及び／又はＧＮＤが提供され得る。また、導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方の全体の厚さＴ１は７５μｍ以下である。導体層の過剰な厚さによる配線基板１００の厚さの増大が回避されることがある。

そして、本実施形態では、全体の厚さＴ１として３５μｍ以上、７５μｍ以下の厚さを有する導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方における金属箔１０ｃと金属膜１０ａとを合わせた厚さＴ２は２μｍ以上、８μｍ以下である。以下に説明されるように、導体層１１及び／又は導体層１２において微細な配線パターンが、容易に且つ安定して形成されると考えられる。

配線基板において例えば電源配線やＧＮＤ配線のような大きな電流が流れる導体層では、個々の導体パターンの幅を広げると共に導体層を厚くすることによって、電圧降下や発熱の抑制が図られる。しかし導体層の厚さの増加は微細な配線パターンの形成を困難にすることがある。例えば、導体層内の各導体パターン同士の分離のためのエッチングの際に、導体層の除去されるべき部分が残ってしまったり（アンダーエッチング）、所望の幅の配線パターンが形成されなかったりすることがある。

すなわち、導体層が厚いと、処理時間などのエッチング条件は、アンダーエッチングを防ぐべくエッチングが促進される方向に調整される。しかしこのような条件の調整は、厚さ方向だけでなく配線パターンの幅方向のエッチング（サイドエッチング）も促進させる。その結果、許容値よりも細い配線パターンが形成され、所望のコンダクタンスや特性インピーダンスが得られなかったり、絶縁層との接触面積が小さくなって十分な密着強度が得られなかったりすることがある。しかしエッチング時間などの条件が十分に調整されなければ、アンダーエッチングによって配線パターン間の短絡不良などが生じ得る。このようなアンダーエッチングの抑制とサイドエッチングの抑制とのトレードオフのために、導体層の厚さが厚い程、微細な配線パターンの形成が困難になり易い。そのため、各導体パターンは、それぞれの導体層の厚さに応じた配線ルール（Ｌ／Ｓ：最小配線幅／最小配線間隔）の下で配置される。

これに対して、本実施形態では、導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方の全体の厚さＴ１は、３５μｍ以上、７５μｍ以下であり、その一方における金属箔１０ｃと金属膜１０ａとを合わせた厚さＴ２は、２μｍ以上、８μｍ以下である。厚さＴ１が３５μｍ以上であるので、導体層１１及び導体層１２の一方又は両方に比較的大きな電流を流すことができる。導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方の全体の厚さＴ１は、導体層１３又は導体層１４（図１参照）の全体の厚さよりも厚くてもよく、配線基板１００に含まれる導体層それぞれの全体の厚さのうちで最も厚くてもよい。配線基板１００において、導体層１１及び／又は導体層１２が電源配線又はＧＮＤ配線の配置に適した導体層となり得る。

加えて、本実施形態の配線基板１００では、金属箔１０ｃと金属膜１０ａとを合わせた厚さＴ２が８μｍ以下であるので、微細な配線パターンが適切に備わり得る。図１及び図２に示されるように、導体層１１及び導体層１２それぞれにおいて、厚さ方向の大半の部分を金属膜１０ｂが占めている。厚い金属膜１０ｂを形成することによって３５μｍ以上という全体の厚さＴ１を有する導体層１１及び／又は導体層１２が形成される。金属膜１０ｂは、前述したように金属膜１０ａ及び金属箔１０ｃを給電層として用いる電解めっきによって形成される。また、金属膜１０ｂは、導体パッド１ａ及び配線パターン１ｂのような金属膜１０ｂの必要箇所だけにパターンめっきによって形成され得る。すなわち、後に除去されるべき箇所には厚い金属膜１０ｂはそもそも形成されない。従って、アンダーエッチングなどの懸念を高めずに、所望の厚い金属膜１０ｂが形成され得る。

そして、金属膜１０ｂの形成後、８μｍ以下という薄い厚さＴ２を有する給電層（金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａ）の一部だけが不要部分（導体パッド１ａ及び配線パターン１ｂをなどの導体パターンを構成しない部分）として除去される。厚さＴ２は、例えば電解めっきによって形成されて導体層１３又は導体層１４の一部を構成する金属膜１３２の厚さＴ３（図１参照）よりも薄くてもよい。このように薄い厚さＴ２を有する金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａだけが部分的に除去されるので、エッチング時間などの条件はエッチングが促進されるように金属膜１０ｂの厚さに応じて特段調整されなくてもよい。そのため、配線パターン１ｂなどは、設計値に対して許容できないほど細い幅では形成され難い。従って、配線パターン１ｂにおいて所望の電気的特性や密着強度が得られ易い。また、給電層として機能する金属箔１０ｃと金属膜１０ａとを合わせた厚さＴ２が２μｍ以上であるので、金属膜１０ｂの形成時に必要十分なめっき電流が安定して供給される。従って、厚い金属膜１０ｂが安定して適切に形成されると考えられる。このように本実施形態によれば、比較的大きな電流を支障なく流すことができ、しかも微細な配線パターンを適切に備える配線基板が提供されると考えられる。

なお、本実施形態では、前述したように、導体層１１及び導体層１２は２層構造の部分を有していてもよい。導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方は、２層構造の部分も含めて３５μｍ以上の厚さＴ１を有している。そして、その一方は、好ましくは３層構造の部分も含めて全面的に７５μｍ以下の厚さＴ１を有している。

また、配線基板１００のような配線基板において、コア基板の両面に形成されている導体層の両方（配線基板１００における導体層１１及び導体層１２）に、大電流通電に対する適性と微細パターンの配置との両方が求められるとは必ずしも限らない。従って、導体層１１、１２の少なくとも一方において、その厚さが３５μｍ以上、７５μｍ以下であって金属箔１０ｃと金属膜１０ａとを合わせた厚さが２μｍ以上、８μｍ以下である本実施形態は、配線基板の特性向上及び配線の微細化に実質的に寄与し得ることがある。

金属箔１０ｃと金属膜１０ａとを合わせた厚さは、金属膜１０ｂの形成時に十分なめっき電流が形成され得る限り、薄いほど好ましいことがある。従って、金属箔１０ｃの厚さも薄いほど好ましいことがある。例えば、導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方において、金属箔１０ｃの厚さは、スルーホール導体３の厚さＴ４の１／２０以上、１／２以下であってもよい。金属膜１０ｂの形成時に十分なめっき電流が形成され、且つ、配線パターン１ｂなどが適切に形成され易いと考えられる。

本実施形態において３５μｍ以上、７５μｍ以下の厚さを有する導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方は、最小配線幅及び最小配線間隔が４０μｍ以上、７０μｍ以下である配線パターン１ｂを含み得る。すなわち、導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方は、４０μｍ／４０μｍ以上、７０μｍ／７０μｍ以下の配線ルールで配置された配線パターン１ｂのような導体パターンを含んでいてもよい。また、導体層１１及び導体層１２の少なくとも一方は、導体層１３の配線パターン１３ｂ（図１参照）と同じ配線ルールで配置された配線パターン１ｂのような導体パターンを含んでいてもよい。配線基板１００の小型化に寄与し得ることがある。

図２に示されるように、スルーホール導体３と、導体層１１及び導体層１２それぞれの導体パッド１ａとは、直接接しているが、一体的に形成されていない。スルーホール導体３と各導体パッド１ａとの間には界面が存在する。具体的には、金属膜３ａ及び金属膜３ｂそれぞれは、金属膜１０ａ及び金属膜１０ｂのいずれとも一体的に形成されておらず、もちろん金属箔１０ｃとも一体的に形成されていない。金属膜３ａ及び金属膜３ｂそれぞれは、金属膜１０ａよりも先に形成されているため金属膜１０ａとの間に界面を有している。

前述したように、スルーホール導体３（金属膜３ａ及び金属膜３ｂ）は、絶縁層２の厚さ方向を軸方向として有する筒状の形体を有している。図２に示されるように、筒状のスルーホール導体３は、絶縁層２だけでなく金属箔１０ｃも貫通している。筒状の金属膜３ａ及び筒状の金属膜３ｂの端面３ｃと、金属箔１０ｃにおける金属膜１０ａを向く表面１０ｃ１とは、図２の例のように略面一であってもよい。絶縁層２上に平坦な金属膜１０ａ及び金属膜１０ｂが形成され、それにより導体パッド１ａとビア導体２ｄとの接合が安定すると考えられる。

金属膜３ａ及び金属膜３ｂの端面３ｃと金属箔１０ｃの表面１０ｃ１とは、金属膜３ａ、３ｂ及び金属箔１０ｃの形成後に、略面一になるように加工されていてもよい。例えば、切削や研磨などの機械加工によって、金属膜３ａ、３ｂの端面３ｃと金属箔１０ｃの表面１０ｃ１とが略面一にされていてもよい。従って金属箔１０ｃの表面１０ｃ１は、研磨処理が施された研磨面であってもよい。

つぎに、一実施形態の配線基板の製造方法が、図１の配線基板１００を例に用いて図３Ａ～図３Ｌを参照して説明される。なお、以下に説明される製造方法において形成される各構成要素は、特に異なる記載が無い限り、図１の配線基板１００の説明において対応する構成要素の材料として例示された材料を用いて形成され得る。

図３Ａに示されるように、一実施形態の配線基板の製造方法は、絶縁層２と絶縁層２の両面に積層されている金属箔１０ｃとを備える基板（出発基板１０）を用意することを含んでいる。絶縁層２は、例えばエポキシ樹脂、ＢＴ樹脂、又はフェノール樹脂などの任意の絶縁性樹脂によって形成されている。図３Ａの例では、絶縁層２内に芯材２ｃを含む出発基板１０が用意されている。金属箔１０ｃは、例えば銅やニッケルなどの任意の金属からなる。金属箔１０ｃの厚さとしては、９μｍ以上、３５μｍ以下が例示される。金属箔１０ｃは、例えば熱圧着などの任意の方法で絶縁層２の両面それぞれに接合されている。例えば両面銅張積層板が出発基板１０として用意されてもよい。

図３Ｂに示されるように、本実施形態の配線基板の製造方法は、さらに、絶縁層２及び金属箔１０ｃを貫く貫通孔２０を形成することを含んでいる。貫通孔２０は、例えば、炭酸ガスレーザー光などのレーザー光を絶縁層２の第１面２ａ側及び／又は第２面２ｂ側から照射することによって形成される。貫通孔２０は、ドリル加工によって形成されてもよい。しかし貫通孔２０の形成方法は任意に選択され、レーザー光の照射やドリル加工に限定されない。

図３Ｃ及び図３Ｄに示されるように、本実施形態の配線基板の製造方法は、さらに、貫通孔２０の内壁に金属膜層３１を形成することを含んでいる。図３Ｃ及び図３Ｄの例では、金属箔１０ｃにおける絶縁層２と反対側の表面１０ｃ１の全面、及び金属箔１０ｃにおける貫通孔２０を向いて露出する端面にも金属膜層３１が形成されている。なお、図３Ｄには、図３ＣのIIIＤ部における金属膜層３１の形成後の状態が拡大して示されている（後に参照される図３Ｅ～図３Ｈにも、各工程における図３ＣのIIIＤ部に相当する部分の状態が示されている）。

図３Ｃに示されるように、先ず、金属箔１０ｃの表面１０ｃ１の全面及び端面、並びに貫通孔２０の内壁に、例えば銅又はニッケルなどの任意の金属からなる金属膜３ａ（第３金属膜）が、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。例えば０．５μｍ以上、３μｍ以下の厚さの金属膜３ａが形成される。

そして、図３Ｄに示されるように、例えば金属膜３ａを給電層として用いる電解めっきによって、例えば銅又はニッケルなどの任意の金属からなる金属膜３ｂ（第４金属膜）が金属膜３ａ上に形成される。例えば４μｍ以上、１８μｍ以下の厚さの金属膜３ｂが形成される。その結果、金属膜３ａ及び金属膜３ｂの２層の積層構造を有する金属膜層３１が、金属箔１０ｃの表面１０ｃ１の全面、金属箔１０ｃの端面、及び貫通孔２０の内壁上に形成される。例えば１０μｍ以上、３０μｍ以下の厚さの金属膜層３１が形成される。貫通孔２０内には、金属膜層３１のうちの貫通孔２０の内壁上の部分によって構成されていて空洞３０を中央部に有するスルーホール導体３が形成される。また、絶縁層２の両面それぞれには、例えば１９μｍ以上、６５μｍ以下の厚さを有する導電体（金属箔１０ｃ及び金属膜層３１）が備わっている。

本実施形態において、金属膜３ａ及び金属膜３ｂは、レジスト膜を用いないスパッタリング法又はめっき法（所謂パネルめっき）などによって形成され得る。レジスト膜の形成が不要なため、少ない工程数でスルーホール導体３が形成され得る。

図３Ｅに示されるように、本実施形態の配線基板の製造方法は、さらに、金属膜層３１に囲まれている貫通孔２０の内部（スルーホール導体３の空洞３０）を充填材４で埋めることを含んでいる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、若しくはフェノール樹脂などの絶縁性樹脂、又は、銀粒子などの導電性粒子を含む導電性ペースト若しくは導電性インクが充填材４として用いられる。充填材４は、絶縁層２の第１面２ａ側及び第２面２ｂ側のいずれか又は両方から空洞３０内に注入される。例えば充填材４は、空洞３０に対応する箇所に開口を有するマスクを用いるスクリーン印刷によって空洞３０内に注入される。注入された充填材４は、必要に応じて、例えば加熱などによって硬化される。

図３Ｅに示されるように、好ましくは、絶縁層２の第１面２ａ側及び第２面２ｂ側それぞれの金属膜層３１の表面から充填材４が突出するように、空洞３０の容積よりも大きな体積の充填材４が注入される。例えば硬化時の加熱などによる周囲の温度変化によって充填材４が収縮しても、空洞３０に未充填部分が生じ難いと考えられる。

金属膜層３１の表面から突出するように充填材４が注入された場合、充填材４における金属膜層３１の表面から突出する部分が除去される。絶縁層２の第１面２ａ側及び第２面２ｂ側それぞれにおいて、充填材４の端面と金属膜層３１の表面とが、好ましくは略面一にされる。充填材４の突出部分は、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）、ベルトサンダーによる研磨、及び／又はバフ研磨などによって除去されるが、充填材４の突出部分の除去方法はこれらに限定されない。

図３Ｆに示されるように、本実施形態の配線基板の製造方法は、さらに、絶縁層２上の導電体を薄くすることを含んでいてもよい。後述されるように絶縁層２の表面上への微細な配線パターンを有する導体層の適切な形成が容易になることがある。先に参照された図３Ｅに示される状態では、絶縁層２の両面それぞれに、導電体として絶縁層２側から順に金属箔１０ｃ及び金属膜層３１が存在するので、具体的には、金属箔１０ｃと金属膜層３１とを合わせた厚さが薄くされる。例えば金属箔１０ｃは、後述される金属膜１０ａ（図３Ｇ参照）の形成の前に、研磨又はハーフエッチングによって１．５μｍ以上、５μｍ以下の厚さまで薄くされてもよい。絶縁層２上の導電体が研磨によって薄くされる場合、前述された充填材４の突出部分の研磨による除去工程から連続した一連の工程として、絶縁層２上の導電体の研磨が行われてもよい。配線基板１００の製造工数が削減されると考えられる。

前述されたように、絶縁層２上の導電体を薄くする工程の前には、絶縁層２上に絶縁層２側から順に金属箔１０ｃ及び金属膜層３１が存在する。従って金属膜層３１だけが薄くされてもよく、図３Ｆに示されるように金属箔１０ｃ上の金属膜層３１が除去されたうえでさらに金属箔１０ｃが薄くされてもよい。従って、絶縁層２上の導電体（金属箔１０ｃ及び金属膜層３１）を薄くすることは、金属膜層３１のうちの金属箔１０ｃ上の部分を除去することと、少なくとも金属箔１０ｃの厚さを１．５μｍ以上、５μｍ以下まで薄くすることと、を含んでいてもよい。金属膜層３１について、貫通孔２０の内部においてスルーホール導体３を構成している部分だけが残される。

さらに、少なくとも金属箔１０ｃを薄くすることは、図３Ｆに示されるように金属箔１０ｃの表面１０ｃ１と、貫通孔２０の内部の金属膜層３１及び充填材４それぞれにおける端面（絶縁層２の厚さ方向における端面）とを略面一にすることを含んでいてもよい。後述される金属膜１０ａ（図３Ｇ参照）の形成において、平坦な金属膜１０ａが安定して形成されると考えられる。

図３Ｇ～図３Ｊに示されるように、本実施形態の配線基板の製造方法は、さらに、絶縁層２の両面それぞれに導体層（導体層１１及び導体層１２）を形成することを含んでいる。図３Ｇ～図３Ｊの例では、絶縁層２の第１面２ａ側に導体層１１が形成され、第２面２ｂ側に導体層１２が形成されている。

図３Ｇに示されるように、導体層１１及び導体層１２を形成することは、先ず、金属箔１０ｃ上に金属膜１０ａ（第１金属膜）を直接形成することを含んでいる。金属膜１０ａ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、絶縁層２の両面それぞれの上の導電体（図３Ｇの例では金属箔１０ｃ）上、スルーホール導体３の端面上、及び充填材４の端面上に形成され得る。このように、金属膜１０ａを形成することは、空洞３０内の充填材４を金属膜１０ａで覆うことを含み得る。図３Ｇの例では、金属膜１０ａは、薄くされた金属箔１０ｃの表面１０ｃ１の全面に直接形成されている。

図３Ｈ及び図３Ｉに示されるように、導体層１１、１２を形成することは、さらに、金属膜１０ａの上に金属膜１０ｂ（第２金属膜）を形成することを含んでいる。図３Ｈには、金属膜１０ｂの形成の直前の状態が示され、図３Ｉには、金属膜１０ｂの形成後の製造途上の配線基板の全体が示されている。

本実施形態において導体層１１、１２の形成は、導体層１１及び導体層１２それぞれに含まれる各導体パターンが形成されるべき箇所だけに金属膜１０ｂを形成することによって行われる。すなわち導体層１１及び導体層１２は、それぞれ、所謂パターンめっきによって形成される。従って、導体層１１、１２を形成することは、図３Ｈ及び図３Ｉに示されるように、所定の開口Ｒ１を有するレジスト膜Ｒを金属膜１０ａ上に設けることと、開口Ｒ１内に金属膜１０ｂを形成することと、を含んでいる。好ましくは、少なくとも充填材４と重なる位置に開口Ｒ１を有するレジスト膜Ｒが設けられる。レジスト膜Ｒの開口Ｒ１は、充填材４と重なる位置に加えて、導体層１１及び導体層１２それぞれに含まれる各導体パターンに対応する位置に設けられる。例えば感光性の樹脂からなるシート状のドライフィルムレジストが、金属膜１０ａ上に積層され、フォトリソグラフィによって開口Ｒ１が形成される。

レジスト膜Ｒへの開口Ｒ１の形成後、好ましくは、開口Ｒ１内に露出する金属膜１０ａの表面が、酸素プラズマなどのプラズマ処理に晒される。レジスト膜Ｒの残渣が開口Ｒ１内の金属膜１０ａ上に存在している場合、そのような残渣がプラズマ処理で除去される。

金属膜１０ｂは、金属膜１０ａ（及び金属箔１０ｃ）を給電層として用いる電解めっきによって開口Ｒ１内に形成される。金属膜１０ｂの形成によって、導体パッド１ａ及び配線パターン１ｂなどの導体層１１及び導体層１２それぞれの導体パターンが、金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａを介して互いに接続された状態で形成される。

金属膜１０ｂの形成によって、金属膜１０ｂの形成前の絶縁層２上の導電体（金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａ）の厚さが、金属膜１０ｂの形成後の絶縁層２上の導電体、すなわち導体層１１及び導体層１２それぞれの厚さまで厚くされる。このように金属膜１０ｂを形成することは、導体層１１、１２を、金属膜１０ｂの形成前の絶縁層２上の導電体の厚さよりも厚くすることを含み得る。導体層１１、１２は、例えば、３５μｍ以上、７５μｍ以下まで厚くされてもよい。その場合、導体層１１、１２のシート抵抗を小さくすることができ、結果として、導体層１１、１２に含まれる導体パターンの電流容量を大きくすることができる。また、導体層の過剰な厚さによる配線基板１００の厚さの増大が回避されることがある。

金属膜１０ｂの形成後、例えばアミン系の剥離液や、水酸化ナトリウムなどのアルカリ性剥離剤を用いて、レジスト膜Ｒが除去される。レジスト膜Ｒの除去によって、金属膜１０ａにおける金属膜１０ｂに覆われていない部分が露出する。

図３Ｊに示されるように、金属膜１０ａにおける金属膜１０ｂに覆われていない部分が除去され、さらに、金属箔１０ｃのうちの金属膜１０ｂ及び金属膜１０ａに覆われていない部分が除去される。金属膜１０ａ及び金属箔１０ｃにおける金属膜１０ｂに覆われていない部分は、例えば、フラッシュエッチング又はクイックエッチングと呼ばれる短時間のエッチングによって除去される。先に図３Ｆを参照して説明されたように絶縁層２上の導電体が薄くされていると、極めて短い時間でアンダーエッチングなどを生じさせずに、金属膜１０ａ及び金属箔１０ｃそれぞれの除去されるべき部分が除去される。従って、金属膜１０ａ、１０ｂ、及び金属箔１０ｃそれぞれにおいて、サイドエッチングの過剰な進行が生じ難い。例えば設計値に近い幅を有する配線パターン１ｂが得られると考えられる。

金属膜１０ａ及び金属箔１０ｃの部分的な除去によって、導体パッド１ａ及び配線パターン１ｂなどの導体層１１、１２それぞれに含まれるべき導体パターンが、互いに分離される。導体パッド１ａ及び配線パターン１ｂなどのそれぞれ独立した複数の導体パターンを含む導体層１１及び導体層１２が得られる。このように、本実施形態において導体層１１、１２を形成することは、さらに、金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａそれぞれのうちの金属膜１０ｂに覆われていない部分を除去することを含んでいる。

本実施形態の配線基板の製造方法では、絶縁層２の表面に接合されている金属箔１０ｃ上への金属膜１０ａの形成を経て、金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａを含む導体層１１、１２が形成される。金属箔１０ｃは、絶縁層２に例えば熱圧着などによって強固に接合されている。従って、芯材２ｃを含み得る絶縁層２の表面上に無電解めっきによって金属膜１０ａが形成される場合と比べて、導体層１１、１２と絶縁層２との密着強度が高いと考えられる。

また、スルーホール導体３は、導体層１１、１２の個々の導体パターンの形成よりも前に、例えば所謂パネルめっきによって貫通孔２０内に所望の厚さで形成される。そしてスルーホール導体３の空洞３０が充填材４で埋められる。導体層１１、１２の個々の導体パターンが未だ形成されていないので、例えばスクリーン印刷によって容易に空洞３０内に充填材４を注入することができる。さらに、空洞３０内の未充填を防止すべく空洞３０の容量よりも多めに注入された充填材４における空洞３０からの突出部分は、導体層１１、１２の個々の導体パターンが形成される前に除去される。すなわち導体パターンへのストレス無く、充填材４の突出部分が容易に研磨などによって除去され得る。

そして、導体層１１、１２の導体パッド１ａ及び配線１ｂなどの導体パターンは、所謂パターンめっきを用いて所望の厚さまで金属膜１０ｂを形成することによって厚く形成され得る。パターンめっきが用いられるので、給電層（金属箔１０ｃ及び金属膜１０ａ）の厚さの増大を伴うことなく、金属膜１０ｂが厚く形成され得る。従って、給電層の不要部分は、過剰なサイドエッチングを生じさせない短い時間で、しかもアンダーエッチングを伴わずに除去され得る。結果として、許容電流の大きな、しかも微細な配線パターンを含む導体層１１、１２が形成され得る。

加えて、充填材４による空洞３０の充填後、絶縁層２上の導電体（金属箔１０ｃなど）を薄くすることによって、微細な配線パターンを一層容易且つ適切に形成することができる。このように本実施形態によれば、大きな許容電流を有し、且つ、微細な配線パターンを有する配線基板を適切に製造できる配線基板の製造方法が提供されると考えられる。

図１の配線基板１００が製造される場合、図３Ｋに示されるように、絶縁層２の第１面２ａ側に絶縁層２１及び導体層１３が形成され、絶縁層２の第２面２ｂ側に絶縁層２２及び導体層１４が形成される。絶縁層２１及び絶縁層２２の形成では、絶縁層２の第１面２ａ及び導体層１１の上、並びに絶縁層２の第２面２ｂ及び導体層１２の上に、例えばフィルム状のエポキシ樹脂が積層され、加熱及び加圧される。その結果、絶縁層２１及び絶縁層２２が形成される。各絶縁層には、ビア導体２ｄを形成するための貫通孔２ｅが、例えば炭酸ガスレーザー光の照射などによって形成される。

導体層１３及び導体層１４は、それぞれ、例えばセミアディティブ法によって形成される。すなわち、絶縁層２１及び絶縁層２２の表面、及び貫通孔２ｅ内に無電解めっきやスパッタリングによって金属膜が形成される。その金属膜を給電層として用いる電解めっきを含むパターンめっきによってめっき膜が形成される。その後、金属膜の不要部分が例えばエッチングなどで除去される。その結果、配線パターン１３ｂなどの所定の導体パターンを含む導体層１３、及び所定の導体パターンを含む導体層１４が形成される。貫通孔２ｅ内にはビア導体２ｄが形成される。

図３Ｌに示されるように、絶縁層２の第１面２ａ側にさらに一組の絶縁層２１及び導体層１３が形成され、絶縁層２の第２面２ｂ側にさらに一組の絶縁層２２及び導体層１４が形成される。第１面２ａ側及び第２面２ｂ側それぞれに形成される一組の絶縁層２１及び導体層１３、及び、一組の絶縁層２２及び導体層１４は、図３Ｋを参照して説明された方法と同様の方法で、それぞれ形成され得る。

図３Ｌに示されるように、図１の配線基板１００が製造される場合は、二組の導体層１３及び絶縁層２１のうちの外側の導体層１３及び絶縁層２１の上にソルダーレジスト５が形成される。二組の導体層１４及び絶縁層２２のうちの外側の導体層１４及び絶縁層２２の上にもソルダーレジスト５が形成される。ソルダーレジスト５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塗布したり噴霧したりフィルム状態で積層したりすることによって形成される。そして、例えば露光及び現像、又はレーザー加工などによって、導体層１３の一部又は導体層１４の一部を露出させる開口が各ソルダーレジスト５に形成される。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。

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る構造、形状、及び材料を備えるものに限定されない。前述したように、実施形態の配線基板は任意の積層構造を有し得る。実施形態の配線基板は、任意の数の導体層及び絶縁層を含み得る。例えば、実施形態の配線基板は、導体層１３、１４、及び、絶縁層２１、２２のいずれか又は全部を含んでいなくてもよい。

実施形態の配線基板の製造方法は、各図面を参照して説明された方法に限定されない。実施形態の配線基板の製造方法には、前述された各工程以外に任意の工程が追加されてもよく、前述された工程のうちの一部が省略されてもよい。

１００ 配線基板
１０ａ 金属膜（第１金属膜）
１０ｂ 金属膜（第２金属膜）
１０ｃ 金属箔
１０ｃ１ 金属箔の表面
１ｂ 配線パターン
１１、１２ 導体層（２つの導体層）
２、２１、２２ 絶縁層
２０ 貫通孔
３ スルーホール導体
３０ 空洞
３１ 金属膜層
３ａ 金属膜（第３金属膜）
３ｂ 金属膜（第４金属膜）
３ｃ 金属膜の端面
４ 充填材
Ｒ レジスト膜
Ｒ１ 開口
Ｔ１ 導体層の全体の厚さ
Ｔ２ 金属箔と第１金属膜とを合わせた厚さ
Ｔ４ スルーホール導体の厚さ

Claims (12)

1. 貫通孔を有する絶縁層と、
   前記絶縁層の両面それぞれに形成されている２つの導体層と、
   前記貫通孔内に形成されていて前記２つの導体層同士を接続するスルーホール導体と、
   前記スルーホール導体を貫く空洞を埋めている充填材と、
   を含む配線基板であって、
   前記２つの導体層は、それぞれ、前記絶縁層上に積層されている金属箔、電解めっき膜である第２金属膜、及び、前記第２金属膜の形成時の給電層であって前記金属箔上に直接形成されている第１金属膜による３層構造を含む積層構造を有し、
   前記２つの導体層の少なくとも一方の全体の厚さは３５μｍ以上、７５μｍ以下であり、前記少なくとも一方における前記金属箔と前記第１金属膜とを合わせた厚さは２μｍ以上、８μｍ以下である。
2. 請求項１記載の配線基板であって、前記２つの導体層は、前記スルーホール導体の端面を塞ぐ蓋めっきを含んでいる。
3. 請求項１記載の配線基板であって、前記２つの導体層の少なくとも一方において、前記金属箔の厚さは、前記スルーホール導体の厚さの１／２０以上、１／２以下である。
4. 請求項１記載の配線基板であって、前記第１金属膜を向く前記金属箔の表面は研磨面である。
5. 請求項１記載の配線基板であって、前記２つの導体層の少なくとも一方は、最小配線幅及び最小配線間隔が４０μｍ以上、７０μｍ以下である配線パターンを含んでいる。
6. 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は前記貫通孔の内壁を覆う筒状の金属膜によって構成されており、
   前記筒状の金属膜の端面と、前記第１金属膜を向く前記金属箔の表面とが略面一である。
7. 絶縁層と前記絶縁層の両面に積層されている金属箔とを備える基板を用意することと、
   前記絶縁層及び前記金属箔を貫く貫通孔を形成することと、
   前記貫通孔の内壁に金属膜層を形成することと、
   前記金属膜層に囲まれている前記貫通孔の内部を充填材で埋めることと、
   前記絶縁層の両面それぞれに導体層を形成することと、
   を含んでいる配線基板の製造方法であって、
   前記導体層を形成することは、前記金属箔上に第１金属膜を直接形成することと、前記第１金属膜の上に所定の開口を有するレジスト膜を設けることと、前記第１金属膜を給電層として用いる電解めっきによって前記開口内に第２金属膜を形成することと、前記金属箔及び前記第１金属膜のうちの前記第２金属膜に覆われていない部分を除去することと、を含んでいる。
8. 請求項７記載の配線基板の製造方法であって、前記第１金属膜を形成することは、前記第１金属膜で前記充填材を覆うことを含んでいる。
9. 請求項７記載の配線基板の製造方法であって、さらに、
   前記第１金属膜の形成の前に、研磨又はハーフエッチングによって前記絶縁層上の少なくとも前記金属箔を１．５μｍ以上、５μｍ以下まで薄くすることを含んでいる。
10. 請求項９記載の配線基板の製造方法であって、さらに、前記金属膜層を前記金属箔の表面の全面に形成することを含み、
    少なくとも前記金属箔を薄くすることは、前記金属膜層のうちの前記金属箔上の部分を除去することを含んでいる。
11. 請求項９記載の配線基板の製造方法であって、少なくとも前記金属箔を薄くすることは、前記金属箔の前記表面と、前記貫通孔の内部の前記金属膜層及び前記充填材それぞれの端面とを略面一にすることを含んでいる。
12. 請求項７記載の配線基板の製造方法であって、
    前記第２金属膜を形成することは、前記導体層を３５μｍ以上、７５μｍ以下まで厚くすることを含んでいる。

Images