JP2023136298A - 多層基板、多層基板の製造方法及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造工程が短く、且つ層間の抵抗値を下げて許容電流値を向上させる。【解決手段】複数の絶縁層24と、絶縁層24の両面に形成されてパターン化された複数の金属層12とを有し、各金属層12、12間はビアによって層間接続された多層基板20において、めっきビア14によって層間接続されている層と、導電性ペーストが充填されたペーストビア16によって層間接続されている層と、を含んでいる。【選択図】図1

Description

本発明は、多層基板、多層基板の製造方法、多層基板を用いた電子機器に関する。
従来より、電子部品をコンパクトに電子機器に組み込むためにプリント配線板などの回路基板が一般に広く使用されている。プリント配線板は、積層板に張り合わせた銅箔を電子回路パターンに従ってエッチングしたものであって、高密度に電子部品を実装することは困難であるが、コスト面で有利である。
一方、電子機器に対する小型化、高性能化、低価格化などの要求に伴い、回路基板の電子回路の微細化、多層化、及び電子部品の高密度実装化が急速に進み、多層基板の検討が活発化してきた。
そこで、特許文献1(特開2004-158671号公報)のように、多層基板として、ベースとなるコア材の両面に、絶縁材料からなる基板層に導体パターンを形成した順番に積層して形成したビルドアップ多層基板が提案されている。
さらに、特許文献2(特許第6291738号公報)では、製造工程が短く、また均一な厚みが得られる多層基板として、絶縁材料の一方面にパターン状の第1金属層を設け、絶縁材料の他方の面から第1金属層に達する穴に導電性ペーストを充填したプレート状構造物を複数有しており、導電性ペーストが充填されたプレート状構造物と、他の導電性ペーストが充填された他のプレート状構造物とを、プレート状構造物の第1金属層と、他のプレート状構造物の穴の開口部とが対応するように積層された構成が開示されている。
特開2004-158671号公報 特許第6291738号公報
上述した特許文献1のようなビルドアップ型の多層基板は製造工程に非常に長時間を必要とし、また歩留まりについても一層あたりの歩留まりが多層化されると層数の乗数として全体の歩留まりに反映されてしまい、製造コストも高いという課題がある。
また、特許文献2の回路基板では、導電性ペーストによって層間接続を行っているが、層間の抵抗値を下げて許容電流値を向上させたいという課題がある。
そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、製造工程が短く、且つ層間の抵抗値を下げて許容電流値を向上させた多層基板、多層基板の製造方法、電子機器を提供することにある。
本発明にかかる多層基板によれば、複数の絶縁層と、各絶縁層の両面に形成されてパターン化された複数の金属層とを有し、各金属層間はビアによって層間接続された多層基板において、めっきビアによって層間接続されている層と、導電性ペーストが充填されたペーストビアによって層間接続されている層と、を含むことを特徴としている。
この構成を採用することによって、導電性ペーストによる層間接続だけでなくめっきビアによる層間接続を含むため層間の抵抗値を下げて許容電流値を向上させることができる。
また、導電性ペーストが充填されたペーストビアは積層方向には連続して構成されていないことを特徴としてもよい。
また、前記ペーストビアによって電気的に接続されている金属層に接する2つの絶縁層の間には絶縁接着層が設けられており、前記めっきビアによって電気的に接続されている金属層に接する2つの絶縁層の間には絶縁接着層が設けられておらず絶縁層同士が直接積層されていることを特徴としてもよい。
このように全層に接着層を設けずに接着層を減らすことができるので、製造コスト面で有利にすることができる。
また、めっきビアによって金属層同士が層間接続された複数の絶縁層を有するめっきビア積層体が複数設けられ、複数のめっきビア積層体同士が、導電性ペーストが充填されたペーストビアによって電気的に接続されることにより積層されていることを特徴としてもよい。
また、前記めっきビア積層体のめっきビアによって層間接続されている箇所のうちの一部は、複数のめっきビア積層体同士の互いに対向する金属層同士が前記ペーストビアによって電気的に接続されておらず、サーマルビアとして構成されていることを特徴としてもよい。
本発明にかかる多層基板の製造方法によれば、複数の絶縁層と、各絶縁層の両面に形成されてパターン化された複数の金属層とを有し、各金属層間はめっきビアによって層間接続されて構成されているめっきビア積層体を製造する工程と、複数のめっきビア積層体同士を、導電性ペーストが充填されたペーストビアによって対向する金属層同士を電気的に接続して積層する工程と、を含むことを特徴としている。
この方法によれば、多層基板の製造において一層ずつ形成しなくてもよいため製造工程の短縮化を図ることができる。また、導電性ペーストによる層間接続だけでなくめっきビアによる層間接続を含むため層間の抵抗値を下げて許容電流値を向上させることができる。
また、前記複数のめっきビア積層体を積層前には、多層基板表面側に位置する表層のめっきビア積層体の表面及び多層基板裏面側に位置する裏層のめっきビア積層体の裏面にはパターン化された金属層が形成されておらず、前記複数のめっきビア積層体を積層後に、前記表層のめっきビア積層体の最上部の絶縁層に対して、前記最上部の絶縁層の下面に位置する金属層の表面まで表面貫通穴を形成する工程と、前記裏層のめっきビア積層体の最下部の絶縁層に対して、前記最下部の絶縁層の上面に位置する金属層の裏面まで裏面貫通穴を形成する工程と、前記表面貫通穴内部を含み前記最上部の絶縁層の表面に表面めっきパターンを形成することにより、前記表面めっきパターンと前記最上部の絶縁層の下面に位置する金属層とが前記表面貫通穴がめっきされてなるめっきビアによって接続される工程と、前記裏面貫通穴内部を含み前記最下部の絶縁層の裏面に裏面めっきパターンを形成することにより、前記裏面めっきパターンと前記最下部の絶縁層の上面に位置する金属層とが前記裏面貫通穴がめっきされてなるめっきビアによって接続される工程と、を実行することを特徴としてもよい。
この方法によれば、複数のめっきビア積層体を積層する際には、表面と裏面にパターン化された金属層とこの金属層に接続するめっきビアが形成されていないため、積層時の圧力分散を均一にすることができ、歪みの発生等を防止できる。
また、前記複数のめっきビア積層体を積層させる際に、多層基板裏面側に位置する積層体は、2つの絶縁層の間に1層の金属層が形成されてめっきビアが形成されていないもの用いることを特徴としてもよい。
このように、裏面側に位置する積層体の金属層数を調整することによって最終的な多層基板の層数を調整可能である。
また、前記めっきビア積層体を製造する工程は、3層の金属層からなる金属積層体と、板状のベース部材と、前記金属積層体と前記ベース部材との間に配置される接着層と、を熱圧着して支持体を構成する工程と、前記金属積層体のうちの最上面の第1金属層を剥離する工程と、前記金属積層体の剥離された金属層の次に最上面となる第2金属層表面に第1めっきパターンを形成する工程と、前記第1めっきパターンを形成した第2金属層表面に絶縁性樹脂からなる第1絶縁層を形成する工程と、前記第1絶縁層に対して前記第1めっきパターン表面まで貫通する第1貫通穴を形成する工程と、前記第1貫通穴内部を含み前記第1絶縁層表面に第2めっきパターンを形成することにより、前記第1めっきパターンと第2めっきパターンとが前記第1貫通穴がめっきされてなるめっきビアによって接続される工程と、前記第2めっきパターンを形成した前記1絶縁層表面に絶縁性樹脂からなる第2絶縁層を形成する工程と、前記ベース部材、前記接着層、及び前記金属積層体のうちの第3金属層と第2金属層とを剥離する工程と、を含んでおり、前記複数のめっきビア積層体同士を、導電性ペーストによって層間接続する工程は、複数のめっきビア積層体のうちのいずれかにおいて、前記第2絶縁層に対して前記第2めっきパターン表面まで貫通する第2貫通穴を形成する工程と、前記第2貫通穴に導電性ペーストを充填する工程と、導電性ペーストを充填しためっきビア積層体の導電性ペーストが、他のめっきビア積層体の前記第1めっきパターンに当接するように積層する工程と、を含むことを特徴としてもよい。
この構成によれば、コアレスで製造しためっきビア積層体同士をペーストビアで積層させることができ、微細化しためっきパターンの多層化を確実に実現することができる。
また、前記支持体は、3層の金属層からなる前記金属積層体と、前記接着層との間に、前記接着層よりも狭小の金属層を挟んで構成されることを特徴としてもよい。
この狭小の金属層によって、支持体の加圧時に接着層が飛散してしまうことを防止し、また端面から接着層が流れ出たとしても、めっきビア積層体からの接着層の剥離時においては狭小の金属層によって容易に剥離することができる。
また、前記支持体は、前記ベース部材の両面側に、3層の金属層からなる金属積層体と、前記金属積層体と前記ベース部材との間に配置される接着層とが配置され、前記ベース部材、前記接着層、及び前記金属積層体のうちの第3金属層と第2金属層とを剥離した後において、2つのめっきビア積層体が同時に形成されることを特徴としてもよい。
この構成によれば、支持体が厚くなることによって、微細化しためっきパターンの搬送時の変形等を防止できるとともに、2つのめっきビア積層体が同時に形成されるため製造工程短縮にも寄与する。
また、本発明にかかる電子機器によれば、請求項1~請求項5のいずれか1項記載の回路基板に電子部品を実装したことを特徴としている。
本発明によれば、導電性ペーストによる層間接続だけでなくめっきビアによる層間接続を含むため層間の抵抗値を下げて許容電流値を向上させることができる。
多層基板の一例を示す概略断面図である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その1)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その2)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その3)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その4)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その5)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その6)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その7)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その8)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その9)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その10)である。 支持体の製造方法の一例を示す概略断面図(その11)である。 支持体の完成状態を示す概略断面図である。 支持体を分離して得られためっきビア積層体の一例を示す概略断面図である。 めっきビア積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その1)である。 めっきビア積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その2)である。 めっきビア積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その3)である。 めっきビア積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その4)である。 複数のめっきビア積層体と積層体とを積層させて完成積層体を製造する場合の概略断面図である。 完成積層体の完成状態を示す概略断面図である。 完成積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その1)である。 完成積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その2)である。 完成積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その3)である。 完成積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その4)である。 完成積層体の加工工程の一例を示す概略断面図(その5)である。 多層基板の完成状態を示す概略断面図である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その1)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その2)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その3)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その4)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その5)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その6)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その7)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その8)である。 裏層の奇数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その9)である。 裏層の奇数層の積層体の完成状態を示す概略断面図である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その1)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その2)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その3)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その4)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その5)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その6)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その7)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その8)である。 裏層の偶数層の積層体の製造方法の一例を示す概略断面図(その9)である。 裏層の偶数層の積層体の完成状態を示す概略断面図である。 多層基板の他の実施形態を示す概略断面図である。
(多層基板)
図1に多層基板の概略断面図を示す。
本実施形態における多層基板20は、絶縁層24の両面に形成されているパターン化された金属層12の層間接続が、めっきビア14によって層間接続されている層と、ペーストビア16によって層間接続されている層の双方が存在している。
なお、ペーストビア16によって層間接続されている層が積層方向に連続して形成されていることはなく、ペーストビア16によって層間接続されている層の上下両側の層はめっきビア14によって層間接続されている。
めっきビア14によって層間接続されている層を含む絶縁層24が複数層連続してめっきビア積層体22として構成されている。すなわち、めっきビア積層体22は、複数の各絶縁層24層の両面に形成されたパターン化された金属層12同士がめっきビア14によって層間接続されて構成されている。
そして、めっきビア積層体22同士は、ペーストビア16によって層間接続されている。このため、ペーストビア16によって層間接続されている層が積層方向に連続して形成されていることがない。
めっきビア積層体22同士の積層は、所定のめっきビア積層体22の絶縁層24にめっきビア積層体22の最上面のパターン化された金属層12の上面に到達する貫通穴26を形成し、貫通穴26内に導電性ペースト30を充填し、導電性ペースト30の上面が、上方のめっきビア積層体22の下面に形成されたパターン化された金属層12に接続するようにして形成されている。
また、各めっきビア積層体22の上下両面には絶縁接着層62が設けられており、めっきビア積層体22同士の積層は絶縁接着層62により行われる。一方、各めっきビア積層体22内部の絶縁層24同士の積層は接着層を用いずに積層されている。
(多層基板の製造方法)
次に、多層基板を構成する積層体の製造方法と、複数の積層体を積層させてなる多層基板の製造方法について説明する。
なお、以下の説明において支持体の上面及び下面と称しているのは、支持体が上下対称に2つの積層体を形成しており、支持体の積層方向を上下方向として図示しているため図面上の上下方向に基づいて表現している。一方、積層体を積層させた完成積層体及び多層基板については、表面及び裏面として表現している。
まず、図2~図3に示すように、3層の金属層からなる金属積層体32と、板状のベース部材34と、金属積層体32とベース部材34との間に配置される接着層36と、を熱圧着して支持体38を構成する。
3層の金属積層体32は、例えば上から第1金属層39として銅箔、第2金属層40としてニッケル箔、第3金属層41として銅箔の3層で構成される。ただし、金属の種類や積層順としてはこれに限定するものではない。
板状のベース部材34は、例えば銅張積層板(CCL)を採用することができるが、特に銅張積層板には限定されない。
また、接着層36としては、例えばプリプレグ(ガラス繊維等の不織布基材や織布基材に、エポキシ樹脂などを含侵させたもの)を採用することができる。ただし、接着層36としてはプリプレグに限定されない。
また、本実施形態では、金属積層体32と接着層36との間に、接着層36よりも狭小な金属層42を配置している。金属層42としては例えば銅箔を採用することができるが、特に銅箔には限定されない。このような金属層42を配置することで、支持体38の製造時に熱圧着する際に接着層36であるプリプレグが飛散することを防止したり、接着層36であるプリプレグが端面からはみ出した場合であっても金属層42が設けられていることで金属積層体32から剥離しやすくなる。
なお、本実施形態では、板状のベース部材34の上下両側に接着層36、狭小な金属層42、金属積層体32が配置されている。
このため支持体38は、上から金属積層体32、狭小な金属層42、接着層36、板状のベース部材34、接着層36、狭小な金属層42、金属積層体32が熱圧着されて一体となって構成されている。
また、板状のベース部材34の下側に設けられた金属積層体32は、最下面から第1金属層39として銅箔、第2金属層40としてニッケル箔、第3金属層41として銅箔の3層で構成されるものとする。
また、支持体38にはアライアンスをとるために積層した各層を貫通するアライアンス穴を設けることが好ましいが、図面ではアライアンス穴は省略している。
次に、図4に示すように、支持体38の最上面の第1金属層39及び支持体38の最下面の第1金属層39を剥離する。
本実施形態では、第1金属層39は銅でありエッチング処理によって第1金属層39を剥離している。
第1金属層39を剥離することによって支持体38の上下両面は、ニッケルである第2金属層40が露出する。
そして、図5に示すように、露出した第2金属層40の表面にレジスト層44を形成する。レジスト層44としては、例えばフィルム状のドライフィルムレジスト(DFR)を使用することができる。
第2金属層40の表面にドライフィルムレジストを貼付したのち、所定のパターンで感光させて不要部分を除去し、所定パターンのレジスト層44が得られる。
そして、図6に示すように、支持体38の上下両面における所定パターンのレジスト層44が形成されていない箇所においてめっきによって金属層45を形成する。めっきは例えば電解銅めっきなどにより行うことができ、この場合、銅の金属層45が形成される。
次に、図7に示すように、支持体38の上下両面におけるレジスト層44を剥離する。レジスト層44を剥離することで、支持体38の上下両面には、ニッケルの第2金属層40の表面に銅のパターン化された金属層45が形成された状態となる。
また、次の工程では金属層45表面に絶縁層46を形成するため、本工程においては金属層45の表面を粗面化処理しておき、金属層45と絶縁層46との間の密着性を高めるようにしてもよい。
そして、図8に示すように、支持体38の上下両面におけるニッケルの第2金属層40と銅のパターン化された金属層45の表面に絶縁層46を形成する。絶縁層46としては、例えば熱硬化性樹脂を採用することができ、熱硬化性絶縁フィルムであってもよい。
次に、図9に示すように、支持体38の上下両面の絶縁層46に、金属層45の表面に到達するような貫通穴48を形成する。貫通穴48の形成はレーザ加工によって行うことができる。レーザで貫通穴48を形成する場合のレーザの種類としては、CO2レーザ、YAGレーザなどがあげられるが、適宜選択することができる。また、レーザ出力についても特に制限はなく、適宜選択することができる。
そして、図10に示すように、支持体38の上下両面の絶縁層46の表面にパターン化したレジスト層50を形成する。レジスト層50としては、例えばフィルム状のドライフィルムレジスト(DFR)を使用することができる。
絶縁層46の表面にドライフィルムレジストを貼付したのち、所定のパターンで感光させて不要部分を除去し、所定パターンのレジスト層50が得られる。
次に、図11に示すように、支持体38の上下両面における所定パターンのレジスト層50が形成されていない箇所及び貫通穴48内にめっきを施す。これにより、金属層51と、金属層51に接続されて貫通穴48がめっきされためっきビア52が形成される。また、貫通穴48は先に形成された金属層45表面まで貫通しているので、めっきビア52は金属層45と金属層51とを接続するように形成される。
なお、めっきは例えば電解銅めっきなどにより行うことができ、この場合、金属層51、めっきビア52は銅によって形成される。
次に、図12に示すように、支持体38の上下両面におけるレジスト層50を剥離する。レジスト層50を剥離することで、支持体38の上下両面には、絶縁層46にパターン化された金属層51が形成された状態となる。
また、次の工程では金属層51表面に絶縁層54を形成するため、本工程においては金属層51の表面を粗面化処理しておき、金属層51と絶縁層54との間の密着性を高めるようにしてもよい。
そして、図13に示すように、支持体38の上下両面における絶縁層46とパターン化された金属層51の表面に絶縁層54を形成する。絶縁層54としては、例えば熱硬化性樹脂を採用することができ、熱硬化性絶縁フィルムであってもよい。
さらに、支持体38の上下両面における絶縁層54の表面には、保護用の樹脂フィルム55を貼り付ける。樹脂フィルム55としてはどのような物であってもよいが、例えばPETフィルム等を用いることができる。
次に、支持体38を分離して、2つのめっきビア積層体60を得る。本実施形態のように、絶縁層46と絶縁層54の2層を形成してから分離するため、1層で分離する場合よりも強度を保持することができ破損等を防止できる。
図14に、分離して得られるめっきビア積層体60を示す。
支持体38の分離に伴い、板状のベース部材34と、接着層36と、狭小の金属層42は不要となる。なお、分離する際には、支持体38の外側部分を積層方向に沿って切断する加工をするが、ここでは図示しない。
めっきビア積層体60は、その下面には、まだニッケルの第2金属層40と銅の第3金属層41が設けられている。
次に、図15に示すように、支持体38から分離しためっきビア積層体60の保護用の樹脂フィルム55を剥離し、さらに第3金属層41と第2金属層40を剥離する。第3金属層41と第2金属層40の剥離はエッチング処理によって行われる。
次に、めっきビア積層体60同士を積層させていく工程を説明する。
まず、図16に示すように、複数のめっきビア積層体60のうち、中間層に位置するめっきビア積層体60の上面に絶縁接着層62を形成する。絶縁接着層62としては、接着剤とセパレータとを積層させたボンディングシートを採用することもできる。
さらに絶縁接着層62の上面に、樹脂フィルム65を貼り付ける。樹脂フィルム65としてはどのような物であってもよいが、例えばPETフィルム等を用いることができる。
そして、図17に示すように、樹脂フィルム65と絶縁接着層62と絶縁層54を貫通し、金属層51の表面に到達するような貫通穴64を形成する。貫通穴64の形成はレーザ加工によって行うことができる。レーザで貫通穴64を形成する場合のレーザの種類としては、CO2レーザ、YAGレーザなどがあげられるが、適宜選択することができる。また、レーザ出力についても特に制限はなく、適宜選択することができる。
次に、図18に示すように、貫通穴64内に導電性ペースト66を充填する。貫通穴64内に導電性ペースト66を充填することでペーストビア68が形成される。
導電性ペースト66としては、導電性フィラーとバインダー樹脂とを含有するものを採用することができる。
導電性フィラーとしては、例えば銅、金、銀、パラジウム、ニッケル、錫、ビスマスなどの金属粒子が挙げられる。これらの金属粒子は、1種類で用いるか、または2種類以上を混合させてもよい。
バインダー樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂を採用することができる。ただし、エポキシ樹脂に限定するものではなく、ポリイミド樹脂などを採用してもよい。また、バインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂ではなく、熱可塑性樹脂であってもよい。
そして、図19に示すように、複数のめっきビア積層体60を積層させる。
複数のめっきビア積層体60同士の電気的な接続は、導電性ペースト66によるペーストビア68によって行う。
また、図19では、3つの積層体を積層させようとしているが、表層(上層)に位置するめっきビア積層体60は図15に示した積層体であって、ペーストビア68が形成されていないタイプのめっきビア積層体60である。
中間層に位置するめっきビア積層体60は、図18に示したペーストビア68を設けためっきビア積層体60である。
さらに裏層(下層)に位置する積層体70は、絶縁層46にパターン化された金属層51が形成され、金属層51表面に絶縁層54が形成され、絶縁層54表面に絶縁接着層62が形成された積層体であり、金属層51から絶縁接着層62に掛けてペーストビア68が設けられている。裏層(下層)の積層体の製造方法については後述する。
複数のめっきビア積層体60と積層体70を積層する際には、表層のめっきビア積層体60の表面と、裏層(下層)の積層体70裏面には、絶縁接着層62を形成する。
さらに表層のめっきビア積層体60表面における絶縁接着層62に金属層72を重ねる。また、同様に裏層(下層)の積層体70裏面における絶縁接着層62に金属層72を重ねる。
絶縁接着層62としては、接着剤とセパレータとを積層させたボンディングシートを採用することができる。そして、絶縁接着層62に重ねる金属層72としては、銅製の金属層を採用することができる。
図20に、複数のめっきビア積層体を積層させた完成積層体80を示す。
本実施形態では、図15に示したペーストビア68が形成されていないタイプのめっきビア積層体60を表層とし、図18に示したペーストビア68を設けためっきビア積層体60を中間層とし、ペーストビア68を設けた積層体70(めっきビアは設けられていない)を裏層(下層)として、表面及び裏面の双方に絶縁接着層62と金属層72を積層させ、熱圧着することにより、完成積層体80が形成される。
完成積層体80は、中間層のめっきビア積層体60のペーストビア68が、表層のめっきビア積層体60の下面に設けられている金属層45に接続し、裏層(下層)の積層体70のペーストビア68が、中間層のめっきビア積層体60の下面に設けられている金属層45に接続している。
図21に、完成積層体80の表面及び裏面の金属層72を剥離した状態を示す。
完成積層体80の表面及び裏面の金属層72の剥離は、エッチングにより行われる。
なお、完成積層体80の状態では、完成積層体80の表面及び裏面にパターン化された金属層が形成されていないため、次に完成積層体80の表面及び裏面にパターン化された金属層を形成して多層基板とする工程を説明していく。
図22に示すように、完成積層体80の表層のめっきビア積層体60の絶縁接着層62と絶縁層54に、金属層51の表面に到達するような貫通穴74を形成する。
同様に、完成積層体80の裏層(下層)の積層体70の絶縁接着層62と絶縁層46に、金属層51の裏面に到達するような貫通穴74を形成する。
貫通穴74の形成はレーザ加工によって行うことができる。レーザで貫通穴74を形成する場合のレーザの種類としては、CO2レーザ、YAGレーザなどがあげられるが、適宜選択することができる。また、レーザ出力についても特に制限はなく、適宜選択することができる。
図23に示すように、完成積層体80の表層のめっきビア積層体60及び裏層の積層体70に貫通穴74を形成した後に、完成積層体80の表面及び裏面にレジスト層75を形成する。レジスト層50としては、例えばフィルム状のドライフィルムレジスト(DFR)を使用することができる。
完成積層体80の表面及び裏面の絶縁接着層62の表面にドライフィルムレジストを貼付したのち、所定のパターンで感光させて不要部分を除去し、所定パターンのレジスト層75が得られる。
そして、図24に示すように、レジスト層75を形成した完成積層体80の表面及び裏面に、所定パターンのレジスト層75が形成されていない箇所及び貫通穴74内にめっきを施す。
これにより、完成積層体80の表面及び裏面双方とも、パターン化された金属層76と、貫通穴74がめっきされためっきビア78が形成される。また、貫通穴74は先に形成された金属層51表面まで貫通しているので、めっきビア78は金属層51と金属層76とを接続するように形成される。
なお、めっきは例えば電解銅めっきなどにより行うことができ、この場合、金属層76、めっきビア78は銅によって形成される。
次に、図25に示すように、完成積層体80の表面及び裏面に形成したレジスト層75を剥離する。レジスト層75を剥離することで、完成積層体80の表面及び裏面には絶縁接着層62にパターン化された金属層76が形成された状態となる。
そして、図26に示すように、完成積層体80の表面及び裏面において、金属層76のみが露出するように、ソルダレジスト等の保護膜81を形成する。
ソルダレジストによる保護膜81の形成は、スクリーン印刷等によってソルダレジストを完成積層体80の表面及び裏面にパターン印刷し、UVや熱硬化によってソルダレジストを硬化させて行う方法が挙げられる。
この工程をもって多層基板20が完成する。
(裏層の積層体の製造方法)
裏層の積層体の製造方法を以下に説明する。なお、裏層の層数を変更させることで完成積層体80全体の層数を変更することができるため、裏層の積層体が奇数層の場合と、偶数層との場合とで分けて説明する。なお、ここでいう層数は成形しうる金属層の層数のことを指している。例えば絶縁層が2層の場合は成形しうる金属層は3層となるためここでいう奇数層に該当し、例えば絶縁層が3層の場合は成形しうる金属層は4層となるためここでいう偶数層に該当する。
(裏層の積層体が奇数層の場合)
裏層の奇数層の積層体を製造する場合、まず支持体38を形成する。支持体38を形成する図2~図4までの工程は上述した通りであるので、ここでは省略する。
図27に、図4に示した支持体38の最上面の第1金属層39及び支持体38の最下面の第1金属層39を剥離した後に、支持体38の最上面の第1金属層39及び支持体38の最下面の第1金属層39の表面に絶縁層84を形成したところを示す。
絶縁層84としては、例えば熱硬化性樹脂を採用することができ、熱硬化性絶縁フィルムであってもよい。
次に、図28に示すように、支持体38の上下両面の絶縁層84の表面にパターン化したレジスト層86を形成する。レジスト層86としては、例えばフィルム状のドライフィルムレジスト(DFR)を使用することができる。
絶縁層84の表面にドライフィルムレジストを貼付したのち、所定のパターンで感光させて不要部分を除去し、所定パターンのレジスト層86が得られる。
次に、図29に示すように、支持体38の上下両面における所定パターンのレジスト層86が形成されていない箇所にめっきを施す。これにより、金属層90が形成される。なお、めっきは例えば電解銅めっきなどにより行うことができ、この場合、金属層90は銅によって形成される。
次に、図30に示すように、支持体38の上下両面におけるレジスト層86を剥離する。レジスト層86を剥離することで、支持体38の上下両面には、絶縁層84にパターン化された金属層90が形成された状態となる。
また、次の工程では金属層90表面に絶縁層92を形成するため、本工程においては金属層90の表面を粗面化処理しておき、金属層90と絶縁層92との間の密着性を高めるようにしてもよい。
そして、図31に示すように、支持体38の上下両面における絶縁層84とパターン化された金属層90の表面に絶縁層92を形成する。絶縁層92としては、例えば熱硬化性樹脂を採用することができ、熱硬化性絶縁フィルムであってもよい。
さらに、支持体38の上下両面における絶縁層92の表面には、保護用の樹脂フィルム93を貼り付ける。樹脂フィルム93としてはどのような物であってもよいが、例えばPETフィルム等を用いることができる。
次に、支持体38を分離して、2つの裏層の奇数層の積層体70を得る。本実施形態のように、絶縁層84と絶縁層92の2層を形成してから分離するため、1層で分離する場合よりも強度を保持することができ破損等を防止できる。
図32に、分離して得られる裏層の奇数層の積層体70を示す。
支持体38の分離に伴い、板状のベース部材34と、接着層36と、狭小の金属層42は不要となる。なお、分離する際には、支持体38の外側部分を積層方向に沿って切断する加工をするが、ここでは図示しない。
裏層の奇数層の積層体70の下面には、まだニッケルの第2金属層40と銅の第3金属層41が設けられている。
次に、図33に示すように、支持体38から分離した裏層の奇数層の積層体70の保護用の樹脂フィルム93を剥離し、さらに第3金属層41と第2金属層40を剥離する。第3金属層41と第2金属層40の剥離はエッチング処理によって行われる。
図34に示すように、裏層の奇数層の積層体70の表面及び裏面の両面に絶縁接着層94を形成する。絶縁接着層94としては、接着剤とセパレータとを積層させたボンディングシートを採用することもできる。
さらに、それぞれの絶縁接着層94の表面に、樹脂フィルム96を貼り付ける。樹脂フィルム96としてはどのような物であってもよいが、例えばPETフィルム等を用いることができる。
そして、図35に示すように、樹脂フィルム96と絶縁接着層94と絶縁層92を貫通し、金属層90の表面に到達するような貫通穴97を形成する。貫通穴97の形成はレーザ加工によって行うことができる。レーザで貫通穴97を形成する場合のレーザの種類としては、CO2レーザ、YAGレーザなどがあげられるが、適宜選択することができる。また、レーザ出力についても特に制限はなく、適宜選択することができる。
次に、図36に示すように、貫通穴97内に導電性ペースト98を充填する。貫通穴97内に導電性ペースト98を充填することでペーストビア68が形成される。
導電性ペースト98としては、導電性フィラーとバインダー樹脂とを含有するものを採用することができる。
導電性フィラーとしては、例えば銅、金、銀、パラジウム、ニッケル、錫、ビスマスなどの金属粒子が挙げられる。これらの金属粒子は、1種類で用いるか、または2種類以上を混合させてもよい。
バインダー樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂を採用することができる。ただし、エポキシ樹脂に限定するものではなく、ポリイミド樹脂などを採用してもよい。また、バインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂ではなく、熱可塑性樹脂であってもよい。
そして、樹脂フィルム96を剥離することによって、図18に示した裏層の積層体70が形成される。
上述してきた工程によって製造された積層体70は、金属層が奇数となる奇数層タイプであり、具体的には金属層が1層のみである。したがって、この積層体70はめっきビアが形成されていないため、単に積層体70と称している。
なお、金属層が偶数となる偶数層タイプを製造する場合には以下のような工程を採用する必要がある。
(裏層の積層体が偶数層の場合)
裏層の偶数層の積層体を製造する場合、支持体38を形成する図2~図4までの工程は上述した通りであり、さらに上述してきた奇数層の積層体を製造する工程のうち図27~図31までは同一の工程であり、図31の支持体から別工程によって偶数層の積層体が製造される。
したがって、ここでは図2~図4の工程、及び図27~図31の工程の説明は省略する。
ただし、偶数層の積層体を製造する場合には、図31の支持体38の上下両面に絶縁層92が設けられた状態において、絶縁層92の表面に樹脂フィルム93を形成しないものとする。
図37に示すように、図31に示した支持体38の上下両面に絶縁層92が設けられた状態において、絶縁層92の表面に樹脂フィルム93を形成しない支持体38について、支持体38の上下両面における絶縁層92から金属層90の表面に到達するような貫通穴99を形成する。貫通穴99の形成はレーザ加工によって行うことができる。レーザで貫通穴99を形成する場合のレーザの種類としては、CO2レーザ、YAGレーザなどがあげられるが、適宜選択することができる。また、レーザ出力についても特に制限はなく、適宜選択することができる。
そして図38に示すように、支持体38の上下両面に貫通穴99を形成した後に、支持体38の上下両面にレジスト層100を形成する。レジスト層100としては、例えばフィルム状のドライフィルムレジスト(DFR)を使用することができる。
支持体38の上下両面の絶縁層92の表面にドライフィルムレジストを貼付したのち、所定のパターンで感光させて不要部分を除去し、所定パターンのレジスト層100が得られる。
次に、図39に示すように、支持体38の上下両面における所定パターンのレジスト層100が形成されていない箇所及び貫通穴99内にめっきを施す。
これにより、支持体38の上下両面ともパターン化された金属層102と、貫通穴99がめっきされためっきビア78が形成される。また、貫通穴99は先に形成された金属層90表面まで貫通しているので、めっきビア78は金属層90と金属層102とを接続するように形成される。
なお、めっきは例えば電解銅めっきなどにより行うことができ、この場合、金属層102、めっきビア78は銅によって形成される。
次に、図40に示すように、支持体38の上下両面におけるレジスト層100を剥離する。レジスト層100を剥離することで、支持体38の上下両面には、絶縁層92にパターン化された金属層102が形成された状態となる。
また、次の工程では金属層102表面に絶縁層104を形成するため、本工程においては金属層102の表面を粗面化処理しておき、金属層102と絶縁層104との間の密着性を高めるようにしてもよい。
図41に示すように、支持体38の上下両面における絶縁層92とパターン化された金属層102の表面に絶縁層104を形成する。絶縁層104としては、例えば熱硬化性樹脂を採用することができ、熱硬化性絶縁フィルムであってもよい。
さらに、支持体38の上下両面における絶縁層92の表面には、保護用の樹脂フィルム105を貼り付ける。樹脂フィルム105としてはどのような物であってもよいが、例えばPETフィルム等を用いることができる。
次に、支持体38を分離して、2つの裏層の偶数層の積層体71を得る。
図42に、分離して得られる裏層の偶数層の積層体71を示す。
支持体38の分離に伴い、板状のベース部材34と、接着層36と、狭小の金属層42は不要となる。なお、分離する際には、支持体38の外側部分を積層方向に沿って切断する加工をするが、ここでは図示しない。
裏層の偶数層の積層体71の下面には、まだニッケルの第2金属層40と銅の第3金属層41が設けられている。
次に、図43に示すように、支持体38から分離した裏層の偶数層の積層体71の保護用の樹脂フィルム105を剥離し、さらに第3金属層41と第2金属層40を剥離する。第3金属層41と第2金属層40の剥離はエッチング処理によって行われる。
次に、図44に示すように、裏層の偶数層の積層体71の表面及び裏面の両面に絶縁接着層106を形成する。絶縁接着層106としては、接着剤とセパレータとを積層させたボンディングシートを採用することもできる。
さらに、それぞれの絶縁接着層106の上面に、樹脂フィルム107を貼り付ける。樹脂フィルム107としてはどのような物であってもよいが、例えばPETフィルム等を用いることができる。
そして、図45に示すように、樹脂フィルム107と絶縁接着層106と絶縁層104を貫通し、金属層102の表面に到達するような貫通穴108を形成する。貫通穴108の形成はレーザ加工によって行うことができる。レーザで貫通穴108を形成する場合のレーザの種類としては、CO2レーザ、YAGレーザなどがあげられるが、適宜選択することができる。また、レーザ出力についても特に制限はなく、適宜選択することができる。
次に、図46に示すように、貫通穴108内に導電性ペースト98を充填する。貫通穴108内に導電性ペースト98を充填することでペーストビア68が形成される。
導電性ペースト98としては、導電性フィラーとバインダー樹脂とを含有するものを採用することができる。
導電性フィラーとしては、例えば銅、金、銀、パラジウム、ニッケル、錫、ビスマスなどの金属粒子が挙げられる。これらの金属粒子は、1種類で用いるか、または2種類以上を混合させてもよい。
バインダー樹脂としては、例えば熱硬化性樹脂の一種であるエポキシ樹脂を採用することができる。ただし、エポキシ樹脂に限定するものではなく、ポリイミド樹脂などを採用してもよい。また、バインダー樹脂としては、熱硬化性樹脂ではなく、熱可塑性樹脂であってもよい。
そして、樹脂フィルム107を剥離することによって、裏層の偶数層の積層体71が形成される。
裏層の偶数層の積層体71は、裏層の奇数層の積層体70とは異なり、積層体内部にパターン化された2層の金属層90と金属層102を有し、金属層90と金属層102はめっきビア78によって電気的に接続されている。
(本実施形態の製造方法の特徴)
本実施形態における多層基板の製造方法においては、支持体から2つの積層体(複数の金属層がめっきビアにより電気的に接続されている)を同時に製造する工程を含み、製造された積層体をペーストビアによって複数個積層することによって、めっきビアとペーストビアが混在した多層基板を製造することができる。このため、ペーストビアのみでの層間接続と比べて層間の抵抗値を下げて許容電流値を向上させることができ、且つ製造工程の短縮を図ることができる。
また、本実施形態では、複数の積層体を積層させる際に、表層、中間層、裏層のそれぞれ構成が異なっている3種類の積層体(裏層の積層体については、さらに奇数層と偶数層の2種類がある)を積層させて完成積層体を構成している。
表層の積層体については、完成積層体として積層する際には、表面に露出する金属層を形成しておらず、表面に露出する金属層と内部の金属層とを接続するめっきビアも形成していない。また、裏層の積層体も完成積層体として積層する際には、裏面に露出する金属層を形成しておらず、裏面に露出する金属層と内部の金属層とを接続するめっきビアも形成していない。完成積層体として積層後に、表面及び裏面に露出する金属層と、これら金属層と内部の金属層とを接続するめっきビアを形成する。
このため、複数の積層体の積層時において熱圧着する際の圧力分散を均一にすることができ、完成積層体の歪みの発生等を防止できる。
(他の実施形態)
なお、完成積層体を構成する各積層体60、70、71において、サーマルビアを形成してもよい。
サーマルビアを形成した完成積層体80の実施形態を図47に示す。
図47に示す完成積層体80では、表層の積層体60、中間層の積層体60、及び裏層の積層体70において、金属層51と接続するためのペーストビアを形成しない箇所を設ける。このペーストビアを形成しない箇所がサーマルビア110となる。
したがって、表層の積層体60と中間層の積層体60において、内部の金属層45と金属層51を接続するめっきビア52が絶縁層46内に埋没した状態のサーマルビア110となる。またここでは裏層の積層体70は奇数層であり、金属層51と接続するためのペーストビアを形成しない箇所を設けることにより、裏層の積層体70の金属層51が絶縁層54内に埋没した状態となる。
なお、上述してきた多層基板の製造方法によって製造される多層基板は、マザーボード(支持基板)としても使用可能であり、またインターポーザ(中継基板)としても使用可能である。特にサーバー系や高速通信系のマザーボードやインターポーザに使用可能であり、さらに半導体素子を構成する多層基板としても使用可能である。また、半導体の良否判定に使用する検査装置、プローブカード等にも適用することができる。
(電子機器)
電子機器は、上述した多層基板に電子部品を配置し、さらに必要に応じてその他の部材を有する。
例えば、電子機器としては、スマートフォン、タブレット型携帯端末、コンピュータなどが挙げられる。
12 金属層
14 めっきビア
16 ペーストビア
20 多層基板
22 めっきビア積層体
24 絶縁層
26 貫通穴
26 金属層
30 導電性ペースト
32 金属積層体
34 ベース部材
36 接着層
38 支持体
39 第1金属層
40 第2金属層
41 第3金属層
42 金属層
44 レジスト層
45 金属層
46 絶縁層
48 貫通穴
50 レジスト層
51 金属層
52 めっきビア
54 絶縁層
55 樹脂フィルム
60 めっきビア積層体
62 絶縁接着層
64 貫通穴
65 樹脂フィルム
66 導電性ペースト
68 ペーストビア
70 積層体(奇数層)
71 積層体(偶数層)
72 金属層
74 貫通穴
75 レジスト層
76 金属層
78 めっきビア
80 完成積層体
81 保護膜
84 絶縁層
86 レジスト層
90 金属層
92 絶縁層
93 樹脂フィルム
94 絶縁接着層
96 樹脂フィルム
97 貫通穴
98 導電性ペースト
99 貫通穴
100 レジスト層
102 金属層
104 絶縁層
105 樹脂フィルム
106 絶縁接着層
107 樹脂フィルム
108 貫通穴
110 サーマルビア

Claims (12)

  1. 複数の絶縁層と、各絶縁層の両面に形成されてパターン化された複数の金属層とを有し、各金属層間はビアによって層間接続された多層基板において、
    めっきビアによって層間接続されている層と、
    導電性ペーストが充填されたペーストビアによって層間接続されている層と、を含むことを特徴とする多層基板。
  2. 導電性ペーストが充填されたペーストビアは積層方向には連続して構成されていないことを特徴とする請求項1記載の多層基板。
  3. 前記ペーストビアによって電気的に接続されている金属層に接する2つの絶縁層の間には絶縁接着層が設けられており、前記めっきビアによって電気的に接続されている金属層に接する2つの絶縁層の間には絶縁接着層が設けられておらず絶縁層同士が直接積層されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の多層基板。
  4. めっきビアによって金属層同士が層間接続された複数の絶縁層を有するめっきビア積層体が複数設けられ、複数のめっきビア積層体同士が、導電性ペーストが充填されたペーストビアによって電気的に接続されることにより積層されていることを特徴とする請求項1~請求項3のうちのいずれか1項記載の多層基板。
  5. 前記めっきビア積層体のめっきビアによって層間接続されている箇所のうちの一部は、複数のめっきビア積層体同士の互いに対向する金属層同士が前記ペーストビアによって電気的に接続されておらず、サーマルビアとして構成されていることを特徴とする請求項4記載の多層基板。
  6. 複数の絶縁層と、複数の絶縁層の表面に形成されてパターン化された複数の金属層とを有し、各金属層間をめっきビアによって層間接続されて構成されているめっきビア積層体を製造する工程と、
    複数のめっきビア積層体同士を、導電性ペーストが充填されたペーストビアによってめっきビア積層体同士の対向する金属層を電気的に接続して積層する工程と、を含むことを特徴とする多層基板の製造方法。
  7. 前記複数のめっきビア積層体を積層前には、多層基板表面側に位置する表層のめっきビア積層体の表面及び多層基板裏面側に位置する裏層のめっきビア積層体の裏面にはパターン化された金属層が形成されておらず、
    前記複数のめっきビア積層体を積層後に、
    前記表層のめっきビア積層体の最上部の絶縁層に対して、前記最上部の絶縁層の下面に位置する金属層の表面まで表面貫通穴を形成する工程と、
    前記裏層のめっきビア積層体の最下部の絶縁層に対して、前記最下部の絶縁層の上面に位置する金属層の裏面まで裏面貫通穴を形成する工程と、
    前記表面貫通穴内部を含み前記最上部の絶縁層の表面に表面めっきパターンを形成することにより、前記表面めっきパターンと前記最上部の絶縁層の下面に位置する金属層とが前記表面貫通穴がめっきされてなるめっきビアによって接続される工程と、
    前記裏面貫通穴内部を含み前記最下部の絶縁層の裏面に裏面めっきパターンを形成することにより、前記裏面めっきパターンと前記最下部の絶縁層の上面に位置する金属層とが前記裏面貫通穴がめっきされてなるめっきビアによって接続される工程と、を実行することを特徴とする請求項6記載の多層基板の製造方法。
  8. 前記複数のめっきビア積層体を積層させる際に、多層基板裏面側に位置する積層体は、2つの絶縁層の間に1層の金属層が形成されてめっきビアが形成されていないもの用いることを特徴とする請求項6又は請求項7記載の多層基板の製造方法。
  9. 前記めっきビア積層体を製造する工程は、
    3層の金属層からなる金属積層体と、板状のベース部材と、前記金属積層体と前記ベース部材との間に配置される接着層と、を熱圧着して支持体を構成する工程と、
    前記金属積層体のうちの最上面の第1金属層を剥離する工程と、
    前記金属積層体の剥離された金属層の次に最上面となる第2金属層表面に第1めっきパターンを形成する工程と、
    前記第1めっきパターンを形成した第2金属層表面に絶縁性樹脂からなる第1絶縁層を形成する工程と、
    前記第1絶縁層に対して前記第1めっきパターン表面まで貫通する第1貫通穴を形成する工程と、
    前記第1貫通穴内部を含み前記第1絶縁層表面に第2めっきパターンを形成することにより、前記第1めっきパターンと第2めっきパターンとが前記第1貫通穴がめっきされてなるめっきビアによって接続される工程と、
    前記第2めっきパターンを形成した前記1絶縁層表面に絶縁性樹脂からなる第2絶縁層を形成する工程と、
    前記ベース部材、前記接着層、及び前記金属積層体のうちの第3金属層と第2金属層とを剥離する工程と、を含んでおり、
    前記複数のめっきビア積層体同士を、導電性ペーストによって層間接続する工程は、
    複数のめっきビア積層体のうちのいずれかにおいて、前記第2絶縁層に対して前記第2めっきパターン表面まで貫通する第2貫通穴を形成する工程と、
    前記第2貫通穴に導電性ペーストを充填する工程と、
    導電性ペーストを充填しためっきビア積層体の導電性ペーストが、他のめっきビア積層体の前記第1めっきパターンに当接するように積層する工程と、を含むことを特徴とする請求項6又は請求項7記載の多層基板の製造方法。
  10. 前記支持体は、
    3層の金属層からなる前記金属積層体と、前記接着層との間に、前記接着層よりも狭小の金属層を挟んで構成されることを特徴とする請求項9記載の多層基板の製造方法。
  11. 前記支持体は、
    前記ベース部材の両面側に、3層の金属層からなる金属積層体と、前記金属積層体と前記ベース部材との間に配置される接着層とが配置され、
    前記ベース部材、前記接着層、及び前記金属積層体のうちの第3金属層と第2金属層とを剥離した後において、2つのめっきビア積層体が同時に形成されることを特徴とする請求項9又は請求項10記載の多層基板の製造方法。
  12. 請求項1~請求項5のいずれか1項記載の多層基板に電子部品を実装した電子機器。
JP2022041827A 2022-03-16 2022-03-16 多層基板、多層基板の製造方法及び電子機器 Pending JP2023136298A (ja)

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