JP2024013508A

JP2024013508A - プリント配線板

Info

Publication number: JP2024013508A
Application number: JP2022115638A
Authority: JP
Inventors: 石原　富彦; Tomihiko Ishihara
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2022-07-20
Filing date: 2022-07-20
Publication date: 2024-02-01

Abstract

【課題】高い品質を有するプリント配線板の提供。【解決手段】プリント配線板は、第１パッドを含む第１導体層と、第１導体層上に形成されていて、第１パッドを露出する第１開口を有する第１樹脂絶縁層と、第１樹脂絶縁層上に形成されていて、第２パッドを含む第２導体層と、第１開口内に形成されていて、第１パッドと第２パッドとを接続する第１ビア導体と、第２導体層と第１樹脂絶縁層上に形成されていて、第２パッドを露出する第２開口を有する第２樹脂絶縁層と、第２樹脂絶縁層上に形成されていて、第３パッドを含む第３導体層と、第２開口内に形成されていて、第２パッドと第３パッドとを接続する第２ビア導体、とを有する。第２パッドの上面には第２パッドの上面より下方に凹んだ凹部が形成されている。第２ビア導体の下端部には、凹部の底面よりさらに下方に入り込んで第２パッドと接続されている嵌入部が形成されている。【選択図】図１

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、基板上に、導体回路と層間樹脂絶縁層とが順次積層されて形成されるビルドアップ層を備える多層プリント配線板を開示する。この多層プリント配線板では、階層の異なるバイアホール同士がスタックビア構造を形成するように積層されている。

特開２００２－２８０７４０号公報

［特許文献１の課題］
特許文献１の多層プリント配線板では、スタックビア構造中、上段のバイアホールの下端部と下段のバイアホールのランドとの接続部分に大きい応力が加わると考えられる。大きい応力が加わることにより、上段のバイアホールの下端部と下段のバイアホールのランドとの剥離が発生しやすいと考えられる。

本発明のプリント配線板は、第１パッドを含む第１導体層と、前記第１導体層上に形成されていて、前記第１パッドを露出する第１開口を有する第１樹脂絶縁層と、前記第１樹脂絶縁層上に形成されていて、第２パッドを含む第２導体層と、前記第１開口内に形成されていて、前記第１パッドと前記第２パッドとを接続する第１ビア導体と、前記第２導体層と前記第１樹脂絶縁層上に形成されていて、前記第２パッドを露出する第２開口を有する第２樹脂絶縁層と、前記第２樹脂絶縁層上に形成されていて、第３パッドを含む第３導体層と、前記第２開口内に形成されていて、前記第２パッドと前記第３パッドとを接続する第２ビア導体、とを有する。前記第２パッドの上面には前記第２パッドの上面より下方に凹んだ凹部が形成されている。前記第２ビア導体の下端部には、前記凹部の底面よりさらに下方に入り込んで前記第２パッドと接続されている嵌入部が形成されている。

本発明の実施形態のプリント配線板では、第２パッドの上面に凹部が形成されており、第２ビア導体の下端部に嵌入部が形成されている。このため、第２パッドの凹部と第２ビア導体の嵌入部がない構成と比較して、第２ビア導体と第２パッドの接続面積が大きい。第２ビア導体の下端部に応力が集中しがたい。第２ビア導体と第２パッドの接続信頼性が向上する。高品質の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を模式的に示す断面図。実施形態のプリント配線板の一部を模式的に示す拡大断面図。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］
図１は実施形態のプリント配線板２を示す断面図である。図２は図１のプリント配線板２の一部を示す拡大断面図である。図１に示されるように、プリント配線板２は、絶縁層４と第１導体層１０と第１樹脂絶縁層２０と第２導体層３０と第１ビア導体４０と第２樹脂絶縁層５０と第３導体層６０と第２ビア導体７０とを有する。

絶縁層４は樹脂を用いて形成される。絶縁層４はシリカ等の無機粒子を含んでもよい。絶縁層４は、ガラスクロス等の補強材を含んでもよい。絶縁層４はコア基板を形成することができる。絶縁層４はビルドアップ層を形成する樹脂絶縁層を形成することができる。

第１導体層１０は絶縁層４上に形成されている。第１導体層１０は信号配線１２、１４とパッド１６を含む。図に示されていないが、第１導体層１０は信号配線１２、１４とパッド１６以外の導体回路も含んでいる。第１導体層１０は主に銅によって形成される。第１導体層１０は、絶縁層４上のシード層１０ａとシード層１０ａ上の電解めっき層１０ｂで形成されている。シード層１０ａは無電解めっき層である。改変例ではシード層１０ａはスパッタ層であってもよい。パッド１６の上面には嵌合凹部１８が形成されている。嵌合凹部１８はパッド１６の上面から下方に凹んでいる。

第１樹脂絶縁層２０は絶縁層４と第１導体層１０上に形成されている。第１樹脂絶縁層２０は樹脂と樹脂内に分散されている多数の無機粒子で形成されている。樹脂はエポキシ系樹脂である。樹脂の例は熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂である。無機粒子は、例えば、シリカやアルミナである。第１樹脂絶縁層２０には第１導体層１０のパッド１６を露出する開口２５が形成されている。開口２５はパッド１６の上面を露出する。嵌合凹部１８は、パッド１６の上面のうち開口２５から露出する部分に形成されている。

第２導体層３０は第１樹脂絶縁層２０上に形成されている。第２導体層３０は信号配線３２、３４とパッド３６を含む。図に示されていないが、第２導体層３０は信号配線３２、３４とパッド３６以外の導体回路も含んでいる。第２導体層３０は主に銅によって形成される。第２導体層３０は、第１樹脂絶縁層２０上のシード層３０ａとシード層３０ａ上の電解めっき層３０ｂで形成されている。シード層３０ａは無電解めっき層である。改変例ではシード層３０ａはスパッタ層であってもよい。

図１と図２に示されるように、パッド３６の上面には、パッド３６の上面より下方に凹んだ凹部３７が形成されている。さらに、凹部３７の底面の一部（開口５５（後述）から露出する部分）には嵌合凹部３８が形成されている。嵌合凹部３８は凹部３７の底面からさらに下方に開口径を大きくして凹んでいる。

第１ビア導体４０は開口２５内に形成されている。第１ビア導体４０は第１導体層１０と第２導体層３０を接続する。図１では第１ビア導体４０はパッド１６とパッド３６を接続する。第１ビア導体４０はシード層３０ａとシード層３０ａ上の電解めっき層３０ｂで形成されている。第１ビア導体４０を形成するシード層３０ａと第２導体層３０を形成するシード層３０ａは共通である。

第１ビア導体４０の下端部には、パッド１６の嵌合凹部１８に嵌入する嵌入部４２が形成されている。嵌入部４２はパッド１６の上面よりさらに下方に入り込んでパッド１６と接続されている。嵌入部４２は嵌合凹部１８内を充填する。嵌入部４２の径は、開口２５の下端部の開口径よりも大きい。嵌入部４２の径は、開口２５の下端部の開口径の１．１倍以上１．３倍以下である。パッド１６の上面からの嵌入部４２の下端部分の深さは５μｍ以上１０μｍ以下である。

第２樹脂絶縁層５０は第１樹脂絶縁層２０と第２導体層３０上に形成されている。第２樹脂絶縁層５０は樹脂と樹脂内に分散されている多数の無機粒子で形成されている。樹脂はエポキシ系樹脂である。樹脂の例は熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂である。無機粒子は、例えば、シリカやアルミナである。第２樹脂絶縁層５０には第２導体層３０のパッド３６を露出する開口５５が形成されている。開口５５はパッド３６の凹部３７の底面を露出する。嵌合凹部３８は、パッド３６の凹部３７の底面のうち開口５５から露出する部分に形成されている。

第３導体層６０は第２樹脂絶縁層５０上に形成されている。第３導体層６０は信号配線６２、６４とパッド６６を含む。図に示されていないが、第３導体層６０は信号配線６２、６４とパッド６６以外の導体回路も含んでいる。第３導体層６０は主に銅によって形成される。第３導体層６０は、第２樹脂絶縁層５０上のシード層６０ａとシード層６０ａ上の電解めっき層６０ｂで形成されている。シード層６０ａは無電解めっき層である。改変例ではシード層６０ａはスパッタ層であってもよい。図１と図２に示されるように、パッド６６の上面には、パッド６６の上面より下方に凹んだ凹部６７が形成されている。

第２ビア導体７０は開口５５内に形成されている。第２ビア導体７０は第２導体層３０と第３導体層６０を接続する。図１、図２では第２ビア導体７０はパッド３６とパッド６６を接続する。第２ビア導体７０はシード層６０ａとシード層６０ａ上の電解めっき層６０ｂで形成されている。第２ビア導体７０を形成するシード層６０ａと第３導体層６０を形成するシード層６０ａは共通である。

第２ビア導体７０の下端部には、パッド３６の嵌合凹部３８に嵌入する嵌入部７２が形成されている。嵌入部７２はパッド３６の凹部３７の底面よりさらに下方に入り込んでパッド３６と接続されている。嵌入部７２は嵌合凹部３８内を充填する。

図２において、符号Ａは第２樹脂絶縁層５０の上面とパッド３６の凹部３７の底面の間の距離を示す。符号Ｂは第２樹脂絶縁層５０の上面とパッド３６の上面の間の距離を示す。符号Ｃは第２樹脂絶縁層５０の上面と嵌合凹部３８の底面の間の距離（即ち第２ビア導体７０の深さ）を示す。符号Ｄはパッド３６の凹部３７と嵌合凹部３８の底面の間の距離（即ち嵌合凹部３８の深さ）を示す。

パッド３６の上面からの凹部３７の深さ（Ａ－Ｂ）は５μｍ以上１５μｍ以下である。パッド３６の凹部３７の底面からの嵌入部７２の下端部分の深さ（Ｄ：嵌合凹部３８の深さ）は５μｍ以上１０μｍ以下である。嵌入部７２の径Ｒ２は、開口５５の下端部の開口径Ｒ１よりも大きい。嵌入部７２の径Ｒ２は、開口５５の下端部の開口径Ｒ１の１．１倍以上１．３倍以下である。

［実施形態のプリント配線板２の製造方法］
図３Ａ～図３Ｌは実施形態のプリント配線板２の製造方法を示す。図３Ａ～図３Ｌは断面図である。図３Ａは絶縁層４と絶縁層４上に形成されている第１導体層１０を示す。第１導体層１０はセミアディティブ法によって形成される。シード層１０ａは無電解めっきで形成される。電解めっき層１０ｂは電解めっきで形成される。この時点ではパッド１６の上面に嵌合凹部１８（図１）は形成されていない。

図３Ｂに示されるように、絶縁層４と第１導体層１０上に第１樹脂絶縁層２０が形成される。

第１樹脂絶縁層２０にレーザが照射される。図３Ｃに示されるように、パッド１６の直上の第１樹脂絶縁層２０に開口２５が形成される。開口２５はパッド１６を露出する。開口２５内が第１樹脂絶縁層２０の表面粗化処理と同時に洗浄される。開口２５内の洗浄はウェットデスミア処理を含む。ウェットデスミア処理は過マンガン酸ナトリウムと硫酸等の溶液によって行われる。ソフトエッチング処理によって開口２５から露出するパッド１６は、一部除去される。ソフトエッチング処理は、過硫酸ソーダの溶液によって行われる。処理温度２０℃～８０℃、処理時間３０秒～４００秒の範囲で嵌合凹部１８の深さと、嵌入部４２の径が調整される。第１樹脂絶縁層２０とパッド１６の接触部のパッド１６の一部がエッチングによって除去されることで、嵌入部４２の径は、レーザ開口径より大きくなる。嵌合凹部１８は、パッド１６の嵌入部４２の下端部分の深さは５μｍ以上１０μｍ以下である。嵌入部４２の径は、開口２５の下端部の開口径よりも大きい。嵌入部４２の径は、開口２５の下端部の開口径の１．１倍以上１．３倍以下である。

図３Ｄに示されるように、第１樹脂絶縁層２０上にシード層３０ａが形成される。シード層３０ａは無電解めっきによって形成される。改変例ではシード層３０ａはスパッタで形成されてもよい。シード層３０ａは開口２５から露出するパッド１６の上面（即ち嵌合凹部１８の内面）と開口２５の内壁面にも形成される。

図３Ｅに示されるように、シード層３０ａ上にめっきレジスト１００が形成される。めっきレジスト１００は、信号配線３２、３４とパッド３６（図１）を形成するための開口を有する。

図３Ｆに示されるように、めっきレジスト１００から露出するシード層３０ａ上に電解めっき層３０ｂが形成される。電解めっき層３０ｂは開口２５を充填する。電解めっき層３０ｂは嵌合凹部１８も充填する。第１樹脂絶縁層２０上のシード層３０ａと電解めっき層３０ｂによって、信号配線３２、３４とパッド３６が形成される。第２導体層３０が形成される。開口２５内のシード層３０ａと電解めっき層３０ｂによって、第１ビア導体４０が形成される。嵌合凹部１８内のシード層３０ａと電解めっき層３０ｂによって、嵌入部４２が形成される。第１ビア導体４０は、パッド１６とパッド３６を接続する。信号配線３２、３４はペア配線を形成する。

電解めっき層３０ｂが開口２５を充填する際、開口２５の底部と側壁部から先に充填される。そのため、開口２５の中央付近はパッド３６のランド部に比べて電解めっき層３０ｂの形成が遅い。パッド３６の上面からの凹部３７の深さ（Ａ－Ｂ）は５μｍ以上１５μｍ以下になるように電解めっき層３０ｂの形成を調整する。そのため、形成されるパッド３６の上面の中央付近に、パッド３６の上面より下方に凹んだ凹部３７が形成される。

図３Ｇに示されるように、めっきレジスト１００が除去される。電解めっき層３０ｂから露出するシード層３０ａが除去される。第２導体層３０と第１ビア導体４０は同時に形成される。

図３Ｈに示されるように、第１樹脂絶縁層２０と第２導体層３０上に第２樹脂絶縁層５０が形成される。

第２樹脂絶縁層５０にレーザが照射される。図３Ｉに示されるように、パッド３６の直上の第２樹脂絶縁層５０に開口５５が形成される。開口５５はパッド３６（凹部３７）を露出する。開口２５内が第１樹脂絶縁層２０の表面粗化処理と同時に洗浄される。開口５５内の洗浄はウェットデスミア処理を含む。ウェットデスミア処理は過マンガン酸ナトリウムと硫酸等の溶液によって行われる。ソフトエッチング処理によって開口５５から露出するパッド３６は、一部除去される。ソフトエッチング処理は、過硫酸ソーダの溶液によって行われる。処理温度２０℃～８０℃、処理時間３０秒～４００秒の範囲で嵌合凹部３８の深さＤと、嵌入部７２の径Ｒ２が調整される。第１樹脂絶縁層２０とパッド３６の接触部のパッド３６の一部がエッチングによって除去されることで、嵌入部７２の径Ｒ２は、レーザ開口径Ｒ１より大きくなる。図３Ｉに示されるように、開口５５から露出する凹部３７の底面に嵌合凹部３８が形成される。嵌合凹部３８は、パッド３６の上面からの凹部３７の深さ（Ａ－Ｂ）は５μｍ以上１５μｍ以下である。パッド３６の凹部３７の底面からの嵌入部７２の下端部分の深さ（Ｄ：嵌合凹部３８の深さ）は５μｍ以上１０μｍ以下である。嵌入部７２の径Ｒ２は、開口５５の下端部の開口径Ｒ１よりも大きい。嵌入部７２の径Ｒ２は、開口５５の下端部の開口径Ｒ１の１．１倍以上１．３倍以下である。

図３Ｊに示されるように、第２樹脂絶縁層５０上にシード層６０ａが形成される。シード層６０ａは無電解めっきによって形成される。改変例ではシード層６０ａはスパッタで形成されてもよい。シード層６０ａは開口５５から露出するパッド３６の上面（即ち凹部３７の底面および嵌合凹部３８の内面）と開口５５の内壁面にも形成される。

図３Ｋに示されるように、シード層６０ａ上にめっきレジスト１１０が形成される。めっきレジスト１１０は、信号配線６２、６４とパッド６６（図１）を形成するための開口を有する。

図３Ｌに示されるように、めっきレジスト１１０から露出するシード層６０ａ上に電解めっき層６０ｂが形成される。電解めっき層６０ｂは開口５５を充填する。電解めっき層６０ｂは嵌合凹部３８も充填する。第２樹脂絶縁層５０上のシード層６０ａと電解めっき層６０ｂによって、信号配線６２、６４とパッド６６が形成される。第３導体層６０が形成される。開口５５内のシード層６０ａと電解めっき層６０ｂによって、第２ビア導体７０が形成される。嵌合凹部３８内のシード層６０ａと電解めっき層６０ｂによって、嵌入部７２が形成される。第２ビア導体７０は、パッド３６とパッド６６を接続する。信号配線６２、６４はペア配線を形成する。

電解めっき層６０ｂが開口５５を充填する際、開口５５の底部と側壁部から先に充填される。そのため、開口５５の中央付近はパッド６６のランド部に比べて電解めっき層６０ｂの形成が遅い。パッド６６の上面からの凹部６７の深さ（Ａ－Ｂ）は５μｍ以上１５μｍ以下になるように電解めっき層６０ｂの形成を調整する。そのため、形成されるパッド６６の上面の中央付近に、パッド６６の上面より下方に凹んだ凹部６７が形成される。

その後、めっきレジスト１１０が除去される。電解めっき層６０ｂから露出するシード層６０ａが除去される。第３導体層６０と第２ビア導体７０は同時に形成される。実施形態のプリント配線板２（図１）が得られる。

実施形態のプリント配線板２（図１、図２）では、パッド３６の上面に凹部３７が形成されており、第２ビア導体７０の下端部に嵌入部７２が形成されている。このため、実施形態のプリント配線板２では、パッド３６の凹部３７と第２ビア導体７０の嵌入部７２がない構成と比較して、第２ビア導体７０とパッド３６の接続面積が大きい。第２ビア導体７０の下端部に応力が集中しがたい。第２ビア導体７０とパッド３６の接続信頼性が向上する。高品質のプリント配線板２が提供される。

パッド１６が「第１パッド」の一例であり、開口２５が「第１開口」の一例である。パッド３６が「第２パッド」の一例であり、開口５５が「第２パッド」の一例である。パッド６６が「第３パッド」の一例である。

［実施形態の別例］
別例では、第１樹脂絶縁層２０がコア基板であってもよい。開口２５はスルーホールであってもよい。

２：プリント配線板
４：絶縁層
１０：第１導体層
１６：パッド
１８：嵌合凹部
２０：第１樹脂絶縁層
２５：開口
３０：第２導体層
３６：パッド
３７：凹部
３８：嵌合凹部
４０：第１ビア導体
４２：嵌入部
５０：第２樹脂絶縁層
５５：開口
６０：第３導体層
６６：パッド
６７：凹部
７０：第２ビア導体
７２：嵌入部

Claims

第１パッドを含む第１導体層と、
前記第１導体層上に形成されていて、前記第１パッドを露出する第１開口を有する第１樹脂絶縁層と、
前記第１樹脂絶縁層上に形成されていて、第２パッドを含む第２導体層と、
前記第１開口内に形成されていて、前記第１パッドと前記第２パッドとを接続する第１ビア導体と、
前記第２導体層と前記第１樹脂絶縁層上に形成されていて、前記第２パッドを露出する第２開口を有する第２樹脂絶縁層と、
前記第２樹脂絶縁層上に形成されていて、第３パッドを含む第３導体層と、
前記第２開口内に形成されていて、前記第２パッドと前記第３パッドとを接続する第２ビア導体、とを有するプリント配線板であって、
前記第２パッドの上面には前記第２パッドの上面より下方に凹んだ凹部が形成されており、
前記第２ビア導体の下端部には、前記凹部の底面よりさらに下方に入り込んで前記第２パッドと接続されている嵌入部が形成されている。
請求項１のプリント配線板であって、前記第２パッドの上面からの前記凹部の深さは５μｍ以上１５μｍ以下である。
請求項１のプリント配線板であって、前記凹部の底面からの前記嵌入部の下端部分の深さは５μｍ以上１０μｍ以下である。
請求項１のプリント配線板であって、前記嵌入部の径は前記第２開口の下端部の開口径よりも大きい。
請求項４のプリント配線板であって、前記嵌入部の径は、前記第２開口の下端部の開口径の１．１倍以上１．３倍以下である。