JP2023113419A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】マイグレーションが抑制されるプリント配線板の提供。【解決手段】実施形態のプリント配線板１は、第１導体層２と、第１導体層２上に形成されている樹脂絶縁層３と、樹脂絶縁層３上に形成されている第２導体層４とを備える。樹脂絶縁層３は、平均粒子径Ｄ１を有する無機粒子を含む。平均粒子径Ｄ１と、第２導体層４における最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ１／Ｓ）は０．２５未満である。【選択図】図２

Description

本発明は、無機粒子を含有する樹脂絶縁層を有するプリント配線板に関する。

特許文献１には、樹脂絶縁層と、当該樹脂絶縁層を挟む第１導体層および第２導体層とを備えるプリント配線板が開示されている。第１導体層は、第１導体回路と、当該第１導体回路に隣接する第２導体回路とを有する。上記樹脂絶縁層は、平均粒子径Ｄ１を有する無機粒子を含んでいる。

特開２０１８－４６２３０号公報

特許文献１に記載のプリント配線板において、第１導体回路と第２導体回路間のスペースの距離をＳとしたとき、平均粒子径Ｄ１と距離Ｓとの比（Ｄ１／Ｓ）は０．２５未満である。しかしながら、さらにマイグレーションの抑制が求められることがある。

本発明に係るプリント配線板は、第１導体層と、前記第１導体層上に形成されている樹脂絶縁層と、前記樹脂絶縁層上に形成されている第２導体層と、を備えるプリント配線板であって、前記樹脂絶縁層は、平均粒子径Ｄ１を有する無機粒子を含み、前記平均粒子径Ｄ１と、前記第２導体層における最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ１／Ｓ）は０．２５未満である。

本発明の実施形態によれば、さらにマイグレーションの抑制を行うことが可能なプリント配線板を提供することができる。

本発明の一実施形態のプリント配線板の一例を示す断面図。 図１のII部の模式的拡大図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造工程中の状態の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造工程中の状態の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造工程中の状態の一例を示す断面図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造工程中の状態の一例を示す断面図。

本発明の実施形態のプリント配線板が図面を参照しながら説明される。図１は、本発明の一実施形態のプリント配線板の一例を示す断面図である。図２は、図１のII部の模式的拡大図である。なお、図２においては、同一径の複数の無機粒子が一列に整列した状態で図示されているが、この整列状態は本発明をわかりやすく説明するために便宜的に記載されたものである。また、図２においては、一列に並んだ無機粒子以外の無機粒子の図示を省略している。実際には、無機粒子はこのように整列した状態で配置されている必要はなく、同一径または異なる径の複数の無機粒子が樹脂絶縁層内でランダムな位置に配置されていてもよい。

本実施形態に係るプリント配線板１は、プリント配線板１の厚さ方向Ｚの中央部に位置する図示しない絶縁層（コア絶縁層とも称する）と、コア絶縁層の両面（コア絶縁層におけるその厚さ方向Ｚにおいて対向する２つの主面（第１主面および第２主面）のそれぞれに交互に積層された導体層および絶縁層とを含んでいる。図１においては、コア絶縁層の第１主面上に積層された導体層および絶縁層のみを示し、コア絶縁層の第２主面上に積層された導体層および絶縁層の図示を省略している。

本明細書では、後述するプリント配線板１の厚さ方向においてコア絶縁層（図示せず）から遠い側は「上側」若しくは「外側」、「上方」、または単に「上」とも称され、コア絶縁層に近い側は「下側」若しくは「内側」、「下方」、または単に「下」とも称される。また、プリント配線板を構成する絶縁層のうち、コア絶縁層に積層される絶縁層を層間絶縁層とも称する。さらに、各導体層および各層間絶縁層において、コア絶縁層と反対側を向く表面は「上面」とも称され、コア絶縁層側を向く表面は「下面」とも称される。また、プリント配線板１の厚さ方向は、「厚さ方向Ｚ」または、単に「Ｚ方向」とも称される。

図１に示されるプリント配線板１は、プリント配線板１の厚さ方向Ｚと直交する方向に広がる２つの表面として、第１面１１と、第１面１１に対して反対側の面である第２面（図示せず）とを有している。

まず、プリント配線板１の概略的な構成が説明される。本実施形態に係るプリント配線板１は、プリント配線板１において厚さ方向Ｚの中央部に位置する図示しないコア絶縁層と、コア絶縁層の両面（コア絶縁層におけるその厚さ方向Ｚにおいて対向する２つの主面（第１主面および第２主面））のそれぞれに交互に積層された導体層および層間絶縁層とを含んでいる。コア絶縁層の第１主面上には、複数の導体層（たとえば、第１導体層２および第２導体層４）のそれぞれと複数の絶縁層（たとえば、樹脂絶縁層５および樹脂絶縁層３）のそれぞれとが交互に積層されている。コア絶縁層の第２主面上においても、同様に、複数の導体層のそれぞれと複数の絶縁層のそれぞれとが交互に積層されている。以下の説明では、コア絶縁層の第２主面側に積層された導体層を「第２主面側の導体層」とも称する。また、コア絶縁層の第２主面側に積層された絶縁層を「第２主面側の絶縁層」とも称する。

本実施形態では、樹脂絶縁層５および樹脂絶縁層３は、樹脂により構成された層間絶縁層である。樹脂絶縁層３は、コア絶縁層の第１主面上に積層された複数の樹脂絶縁層のうち、最も外側（上側）に位置する樹脂絶縁層である。図１に示される例では、樹脂絶縁層３は、樹脂絶縁層５上に形成されている。また、第２導体層４は、樹脂絶縁層３を介して、コア絶縁層とは反対側に設けられている。樹脂絶縁層３上には、ソルダーレジスト層（図示せず）が形成されていてもよい。なお、コア絶縁層の第１主面上に積層される導体層および絶縁層の層数は、特に限定されるものではなく、任意の層数とすることが可能である。

本実施形態では、コア絶縁層、および樹脂絶縁層３、５は、各々、たとえばエポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）またはフェノール樹脂などの絶縁性樹脂を用いて形成される。第２主面側の樹脂絶縁層についても同様である。なお、コア絶縁層、樹脂絶縁層３、５、および第２主面側の樹脂絶縁層は、後述の無機粒子３１をさらに含んでいてもよい。図１に示される例では、樹脂絶縁層３は複数の無機粒子３１を含んでいる。

本実施形態では、第１導体層２、第２導体層４および後述のビア６は、銅またはニッケルなどの任意の金属を用いて形成され、たとえば、銅箔などの金属箔、および／または、めっき若しくはスパッタリングなどで形成される金属膜によって構成される。

次に、本実施形態に係るプリント配線板１が、より詳細に説明される。図１および図２に示されるように、プリント配線板１は、第１導体層２と、樹脂絶縁層３と、第２導体層４とを備えている。また、本実施形態では、プリント配線板１は、樹脂絶縁層５をさらに備えている。また、本実施形態では、プリント配線板１は、ビア（ビア導体）６をさらに備えている。

図１に示される例では、第１導体層２は、樹脂絶縁層３の下の樹脂絶縁層５上に形成されている。第１導体層２は、樹脂絶縁層５に形成されているビア６と連続するパターンとして、樹脂絶縁層５上に形成されている。第１導体層２は、樹脂絶縁層３に形成されたビア６を介して、第２導体層４と電気的に接続されている。

樹脂絶縁層３は、その外側（上側）に第２導体層４が形成される層である。樹脂絶縁層３は、樹脂絶縁層５および第１導体層２上に形成されている。すなわち、樹脂絶縁層３は、第１導体層２および樹脂絶縁層５を、コア絶縁層とは反対側から覆っている。

また、樹脂絶縁層３は無機粒子３１を含んでいる。無機粒子３１は、たとえば、樹脂絶縁層３の機械的強度等の特性を向上させることが可能な補強材として機能し得る。無機粒子３１は、無機フィラーとも称される。本実施形態では、無機粒子３１は、たとえば、シリカ等の無機材料により構成されている。また、無機粒子３１は、球状を有し得る。無機粒子３１が球状であることにより、樹脂絶縁層３内に無機粒子３１を満遍なく配置しやすくなる場合がある。また、無機粒子３１としては、同一径または異なる径を有する複数の粒子が用いられる。図１に示される例では、異なる径を有する球状の複数の無機粒子３１が用いられている。なお、無機粒子３１の形状は球状に限定されるものではなく、たとえば、長球等の楕円体状、板状、針状、または繊維状等であってもよい。

樹脂絶縁層３に含まれる複数の無機粒子３１の説明における用語「径」は、無機粒子３１の外表面における最も離間する２点間の直線距離を意味している。本明細書においては、樹脂絶縁層３に含まれる複数の無機粒子３１が有する径の算術平均値を「平均粒子径Ｄ１」と称する。無機粒子３１の平均粒子径Ｄ１は、０．５μｍ以下であることが好ましい。

第２導体層４は、樹脂絶縁層３上に形成されている。本実施形態では、第２導体層４は、複数の導体パッド４ａと、複数の配線４ｂとを含んでいる。そのため、本実施形態では、プリント配線板１は、第１面１１に複数の導体パッド４ａおよび複数の配線４ｂを備えている。第２導体層４は、所定の形状および大きさの複数の導体パッド４ａと、導体パッド４ａおよび他の配線４ｂに対して所定の間隔をあけて並ぶ複数の配線４ｂと、を有するようにパターニングされている。第２導体層４における最小配線間隔をＳで表す場合、平均粒子径Ｄ１と、第２導体層４における最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ１／Ｓ）は０．２５未満である。

なお本明細書において、「最小配線間隔Ｓ」とは、第２導体層４を構成する導体パターン同士の間隔のうちの最小の間隔を意味する。具体的には、「最小配線間隔Ｓ」は、たとえば、隣り合う配線４ｂ同士の間隔、隣り合う導体パッド４ａ同士の間隔、ならびに、隣り合う配線４ｂおよび導体パッド４ａ同士の間隔、のうちの最小の間隔である。

図２には、平均粒子径Ｄ１を有する４個の無機粒子３１（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）が、第２導体層４を構成する導体パターン同士の最小配線間隔Ｓに対応する領域に沿って、整列した状態で模式的に図示されている。図２に示される例では、隣り合う配線４ｂ同士の間隔が、隣り合う配線４ｂ間の所定の領域において最小配線間隔Ｓとなっている場合が想定されている。平均粒子径Ｄ１と、第２導体層４における最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ１／Ｓ）が０．２５未満である場合、図２に示されるように、たとえ４個の無機粒子３１が、第２導体層４の最小配線間隔Ｓに対応する領域に沿って並んでいるとしても、第２導体層４における隣り合う導体パターンのうちの一方４ｂと無機粒子３１ａとの間に隙間ＣＬ１が存在すると考えられる。また、無機粒子３１ａと無機粒子３１ｂとの間に隙間ＣＬ２が存在すると考えられる。また、無機粒子３１ｂと無機粒子３１ｃとの間に隙間ＣＬ３が存在すると考えられる。また、無機粒子３１ｃと無機粒子３１ｄとの間に隙間ＣＬ４が存在すると考えられる。また、第２導体層４における隣り合う導体パターンのうちの他方４ｂと無機粒子３１ｄとの間に隙間ＣＬ５が存在すると考えられる。そして、それらの隙間ＣＬ１～ＣＬ５の各々に樹脂が存在すると考えられる。

すなわち、図示される２つの配線４ｂ間は無機粒子３１の表面が連続して接続されることはなく、無機粒子３１同士は隙間（詳細には、隙間に充填された樹脂絶縁層３）を介して離間している。そのため、無機粒子３１の表面を介するマイグレーションの拡大が抑えられ、配線４ｂ同士のショートが抑制され得ると考えられる。最小配線間隔Ｓの値が小さくても、第２導体層４における隣り合う導体パターン同士の絶縁の信頼性を高めることができると考えられる。なお、さらには、比（Ｄ１／Ｓ）は０．１８以下であることが好ましい。配線４ｂ同士のショートがさらに効果的に抑制され得ると考えられる。

なお、無機粒子３１が有する径の最大値は４μｍ以下であることが好ましい。無機粒子３１が有する径の最大値（最大粒子径）をＤ２としたとき、最大粒子径Ｄ２と最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ２／Ｓ）は、好ましくは２未満である。この場合、たとえ、最大粒子径Ｄ２を有する無機粒子３１が、第２導体層４の最小配線間隔Ｓに対応する領域に沿って並んでいるとしても、第２導体層４の隣り合う導体パターン間のマイグレーションによるショートが発生しがたい。したがって、第２導体層４における隣り合う導体パターン同士の絶縁の信頼性をより高めることができる。

最小配線間隔Ｓは、好ましくは５μｍ以下である。樹脂絶縁層３における無機粒子３１の含有量は４５ｗｔ％以上、８０ｗｔ％以下であることが好ましい。

次に、本実施形態に係るプリント配線板１の製造方法について、図１～図６を参照しつつ説明する。図３～図６は、本発明の一実施形態のプリント配線板の製造工程中の状態の一例を示す断面図である。

図１に示されるプリント配線板１は、一般的なプリント配線板の製造方法によって製造され得る。たとえば、第１主面、および第１主面の反対面である第２主面を有するコア基板（図示せず）が用意され、第１主面上および第２主面上にそれぞれ絶縁層および導体層が積層される。

コア基板の用意では、コア絶縁層を含む両面銅張積層板が用意される。そしてサブトラクティブ法などによって、所定の配線パターンを含む導体層がコア絶縁層の第１主面および第２主面にそれぞれ形成される。それとともに、コア絶縁層に設けられた貫通孔内を導体で埋めることによってスルーホール導体が形成され、プリント配線板１のコア基板が用意される。

コア絶縁層の第１主面側に層間絶縁層が積層され、その層間絶縁層上に導体層が形成される。同様に、コア絶縁層の第２主面側に、層間絶縁層が積層され、その層間絶縁層上に導体層が形成される。そしてコア基板の両面において、各層間絶縁層の積層と各導体層の形成とが繰り返される。コア絶縁層の第１主面側の層間絶縁層およびその上の導体層、コア絶縁層の第２主面側の樹脂絶縁層およびその上の導体層は、たとえば一般的なビルドアップ基板の製造方法によって、それぞれ形成される。

たとえば各層間絶縁層は、フィルム状のエポキシ樹脂を、コア基板または先に形成されている各層間絶縁層および各導体層上に熱圧着することによって形成される。また、各導体層は、たとえば、めっきレジストの形成およびパターンめっきなどを含むセミアディティブ法やフルアディティブ法などの導体パターンの任意の形成方法を用いて形成される。セミアディティブ法などの導体パターンの形成方法を用いる各導体層の形成では、ビアが各層間絶縁層内に形成され得る。

図３では、コア絶縁層の第１主面側において、樹脂絶縁層５が形成され、樹脂絶縁層５内にビア６が形成され、樹脂絶縁層５上に第１導体層２が形成された状態が示されている。

図３に示される例の状態の形成においては、ビア形成用の貫通孔を含む樹脂絶縁層５上および当該貫通孔内面に、無電解めっきなどにより、シード金属膜となる無電解めっき膜２１が形成される。そして、ビア形成用の貫通孔内には電解めっき膜２２が充填される。樹脂絶縁層５上の無電解めっき膜２１上に電解めっき膜２２が形成される。樹脂絶縁層５上の電解めっき膜２２と、ビア形成用の貫通孔内の電解めっき膜２２とは一体に形成される。ビア形成用の貫通孔内の無電解めっき膜２１および電解めっき膜２２により、ビア６が形成される。樹脂絶縁層５上の無電解めっき膜２１および電解めっき膜２２により、第１導体層２が形成される。

その後、図４に示されるように、樹脂絶縁層５および第１導体層２上に、樹脂絶縁層３が形成される。樹脂絶縁層３の形成には、複数の無機粒子３１を含有するフィルム状の樹脂が用いられ得る。好ましくは、樹脂絶縁層３を形成するフィルム状の樹脂は無機粒子３１の含有率が４５ｗｔ％以上、且つ、８０ｗｔ％以下である。また、無機粒子３１の平均粒子径Ｄ１は、０．５μｍ以下である。

その後、図５に示されるように、貫通孔３２がレーザ光の照射などにより樹脂絶縁層３に形成される。貫通孔３２は、第１導体層２を露出させるように形成される。

その後、図６に示されるように、樹脂絶縁層３上にさらに第２導体層４が形成される。第２導体層４は、複数の導体パッド４ａおよび複数の配線４ｂを所定の位置に形成できるような適切な開口パターンを有するめっきレジスト７を用いるセミアディティブ法などの任意の導体パターンの形成方法を用いて形成される。具体的には、無機粒子３１の平均粒子径Ｄ１と、第２導体層４における最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ１／Ｓ）が０．２５未満である第２導体層４が形成される（図２参照）ような位置に、めっきレジスト７が設けられる。

好ましくは、無機粒子３１の最大粒子径Ｄ２と最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ２／Ｓ）が２未満である第２導体層４が形成されるような位置に、めっきレジスト７が設けられる。貫通孔３２の内面および樹脂絶縁層３上には、無電解めっきなどにより、無電解めっき膜４１が形成される。上述のめっきレジスト７は、無電解めっき膜４１上に設けられる。めっきレジスト７を形成した後、貫通孔３２内には電解めっき膜４２が充填される。また、樹脂絶縁層３上の無電解めっき膜４１上に電解めっき膜４２が形成される。貫通孔３２内の無電解めっき膜４１および電解めっき膜４２により、ビア６が構成される。

続いて、めっきレジスト７が除去される。その後、めっきレジスト７の除去によって露出した無電解めっき膜４１がエッチング処理により除去される。これにより、導体パッド４ａおよび配線４ｂを含む第２導体層４が形成され、図１に示される状態のプリント配線板１が形成される。その後、図示しないソルダーレジスト層が樹脂絶縁層４上に形成され得る。

なお、コア絶縁層の第２主面側においても、絶縁層および導体層が積層される。以上の工程を経ることにより、配線間のショートの発生を抑制することが可能なプリント配線板１が完成する。

本実施形態のプリント配線板は、各図面に例示される構造や、本明細書において例示された構造や材料を備えるものに限定されない。本実施形態のプリント配線板は、任意の積層構造を有し得る。本実施形態のプリント配線板は、コア基板を含まないコアレス基板であってもよい。また、本実施形態のプリント配線板は任意の数の導体層および絶縁層を含み得る。たとえば、第２導体層４には、導体パッド４ａ、配線４ｂの他にも異なる導体パターンが含まれ得る。

１ プリント配線板
２ 第１導体層
３ 樹脂絶縁層
３１、３１ａ～３１ｄ 無機粒子
４ 第２導体層
Ｄ１ 平均粒子径
Ｓ 最小配線間隔

Claims (6)

1. 第１導体層と、
   前記第１導体層上に形成されている樹脂絶縁層と、
   前記樹脂絶縁層上に形成されている第２導体層と、を備えるプリント配線板であって、
   前記樹脂絶縁層は、平均粒子径Ｄ１を有する無機粒子を含み、
   前記平均粒子径Ｄ１と、前記第２導体層における最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ１／Ｓ）は０．２５未満である。
2. 請求項１に記載のプリント配線板であって、
   前記平均粒子径Ｄ１は０．５μｍ以下である。
3. 請求項１に記載のプリント配線板であって、
   前記無機粒子は最大粒子径Ｄ２を有し、前記最大粒子径Ｄ２と前記最小配線間隔Ｓとの比（Ｄ２／Ｓ）は２未満である。
4. 請求項１に記載のプリント配線板であって、
   前記無機粒子の最大粒子径Ｄ２は、４μｍ以下である。
5. 請求項１に記載のプリント配線板であって、
   前記最小配線間隔Ｓは５μｍ以下である。
6. 請求項１に記載のプリント配線板であって、
   前記樹脂絶縁層における前記無機粒子の含有量は４５ｗｔ％以上、８０ｗｔ％以下である。

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