JP2024058997A - 多層配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の多層配線基板より、複数のスルーホール導体を含む回路のインダクタンスを大きくすることが可能な技術の開発が求められている。【解決手段】本開示の多層配線基板は、複数の磁性樹脂スリーブが貫通する基材層と、複数の磁性樹脂スリーブの内側を貫通する複数の第１のスルーホール導体と、複数の第１のスルーホール導体の端部同士を接続する中継配線を含む第１の導電層と、第１の導電層と基材層との間に積層されて、複数の磁性樹脂スリーブの端部に当接する第１の磁性樹脂層とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、複数のスルーホール導体を含む多層配線基板及びその製造方法に関する。

従来の多層配線基板として、コア基板を貫通する複数のスルーホール導体の端部同士が中継配線で接続されているものが知られている。この多層配線基板では、複数のスルーホール導体を含む回路のインダクタンスを大きくさせるために、各スルーホール導体を包囲する複数の磁性樹脂スリーブがコア基板に埋設されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－１７８０９５号公報（段落［００１４］及び図１）

上記した従来の多層配線基板より、複数のスルーホール導体を含む回路のインダクタンスを大きくすることが可能な技術の開発が求められている。

本開示の多層配線基板は、複数の磁性樹脂スリーブが貫通する基材層と、前記複数の磁性樹脂スリーブの内側を貫通する複数の第１のスルーホール導体と、前記複数の第１のスルーホール導体の端部同士を接続する中継配線を含む第１の導電層と、を備える多層配線基板であって、前記第１の導電層と前記基材層との間に積層されて、前記複数の磁性樹脂スリーブの端部に当接する第１の磁性樹脂層を備える。

本開示の多層配線基板の製造方法は、磁性樹脂で満たされる複数の本体孔を有する基材層が用意され、前記複数の本体孔内の前記磁性樹脂に複数の第１のスルーホールが形成される穿孔工程と、前記複数の第１のスルーホールを貫通する複数の第１のスルーホール導体が形成されるスルーホール導体形成工程と、前記複数のスルーホール導体の端部同士を接続する中継配線を含む第１の導電層が形成される第１の導電層形成工程と、を有する多層配線基板の製造方法であって、前記穿孔工程の前に行われ、前記基材層の表裏に第１の磁性樹脂層が積層される第１の磁性樹脂層積層工程を有する。

本開示の一実施形態に係る多層配線基板の断面図 コア基板の拡大断面図 導電層の平面図 多層配線基板の製造方法を示す断面図 多層配線基板の製造方法を示す断面図 多層配線基板の製造方法を示す断面図 多層配線基板の製造方法を示す断面図 多層配線基板の製造方法を示す断面図 多層配線基板の製造方法を示す断面図 多層配線基板の製造方法を示す断面図

以下、図１～図１０を参照して本開示の一実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態の多層配線基板１０は、コア基板１１と、その表裏の両面に積層される第１と第２のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂとを有する。

第１と第２のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂは、絶縁層１５と導電層２０とが交互に積層され、絶縁層１５にビア導体２１が形成されている。また、第１と第２のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂの上には、導電層２０に含まれる複数のパッド１８に対応して複数の開口部１７Ｈを有するソルダーレジスト層１７が積層されている。それら複数のパッド１８上には、複数の半田バンプ１９が備えられている。

コア基板１１は、例えば、絶縁層１１Ｋ（本開示の「基材層」に相当。）と、その表裏の両側に積層される導電層１３（本開示の「第１の導電層」に相当。）とを有する。絶縁層１１Ｋは、複数の本体孔１１Ｈを有し、それら複数の本体孔１１Ｈを磁性樹脂スリーブ４０が貫通している。複数の磁性樹脂スリーブ４０は、断面円形（図３参照）で磁性を有する磁性樹脂４１で構成され、両端面が絶縁層１１Ｋの表裏の両面と略面一になっている。

磁性樹脂４１は、磁性粉体を含む樹脂であり、本実施形態では、磁性粉体としては、例えば、酸化鉄、ニッケル、コバルト、又は、スズの何れか、若しくは、これらのうちの何れかを含む合金になっていて、樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂が用いられている。

各磁性樹脂スリーブ４０には、中心部にスルーホール３１Ｈが形成され、その内面がスルーホール導体３１（本開示の「第１のスルーホール導体」に相当。）で覆われている。スルーホール導体３１は、膜状をなし、その内側に樹脂３１Ｊが充填されて樹脂ポール３１Ｐが形成されている。そして、本実施形態では、コア基板１１に、複数のスルーホール導体３１を一部に含むインダクタ３４が形成されている。

具体的には、前述の複数のスルーホール導体３１は、間隔をあけて一列に並べられ、それら複数のスルーホール導体３１が直列接続されるように隣り合うスルーホール導体３１同士を接続する中継配線３３がコア基板１１の表裏で交互に並べて設けられている。そして、これら複数のスルーホール導体３１、及び、複数の中継配線３３によりコア基板１１を表裏で縫うように延びる矩形波状のインダクタ３４が形成されている。

中継配線３３は、前述した導電層１３に形成され、図３に示されるように、樹脂ポール３１Ｐの端面を覆う１対の中継ベース部３３Ａ（所謂、ランド）と、中継ベース部３３Ａ同士の間を連絡する連絡部３３Ｂと、を備える。本実施形態の例では、中継ベース部３３Ａは、積層方向から見て磁性樹脂スリーブ４０より一回り小さい円形をなし、中継ベース部３３Ａと連絡部３３Ｂの一部とが磁性樹脂スリーブ４０の上に配置されている。なお、中継配線３３は、例えば、連絡部３３Ｂの幅が中継ベース部３３Ａの直径と同じになっていて、中継ベース部３３Ａと連絡部３３Ｂとの境目が分からない形状であってもよい。

なお、図１では、積層方向から見てインダクタ３４が直線状に延びる例が示されているが、インダクタ３４は、例えば、積層方向から見て波形状であってもよいし、円環状であってもよいし、渦巻状であってもよい。

また、絶縁層１１Ｋには、磁性樹脂スリーブ４０ではない部分に複数のスルーホール３２Ｈが形成されている。そして、複数のスルーホール３２Ｈの内面がスルーホール導体３２（本開示の「第２のスルーホール導体」に相当。）で覆われると共に、スルーホール導体３２の内側に樹脂ポール３２Ｐが形成されている。図１に示す例では、一部のスルーホール導体３２が、インダクタ３４の延長線上に配置されて中継配線３３を介してインダクタ３４に接続されている。

なお、本実施形態では、絶縁層１１Ｋ及びスルーホール導体３１，３２の内側の樹脂ポール３１Ｐ，３２Ｐは、何れも磁性を有しない樹脂であり、以下、適宜、「非磁性樹脂」と呼ぶ。

図１及び図２に示されるように、スルーホール導体３１，３２は、第１無電解メッキ層５１Ａと第１電解メッキ層５１Ｂで構成されている。また、スルーホール導体３１，３２と接続する導電層１３は、これら第１無電解メッキ層５１Ａ及び第１電解メッキ層５１Ｂに加えて第２無電解メッキ層５２Ａと第２電解メッキ層５２Ｂを備える４層で構成されている。

ところで、本実施形態では、スルーホール導体３１，３２によって、コア基板１１の表裏の導電層１３同士を連絡する回路１３Ｋが形成され、回路１３Ｋのインダクタンスを大きくするために、絶縁層１１Ｋと導電層１３との間に、本開示の「第１の磁性樹脂層」に相当する磁性樹脂層４２が積層されている。

磁性樹脂層４２は、磁性粒体を含む磁性樹脂４１の例えば、フィルムで構成され、絶縁層１１Ｋの全体に積層されている。そして、絶縁層１１Ｋの表裏の両面の１対の磁性樹脂層４２を複数のスルーホール導体３１，３２が貫通し、これらスルーホール導体３１，３２に接続される中継配線３３を含む導電層１３が磁性樹脂層４２の上に積層されている。これにより、導電層１３回りの磁気抵抗が低減されると共に、各スルーホール導体３１，３２回りの磁気抵抗が低減され、回路１３Ｋのインダクタンスを大きくすることができる。

ここで、回路１３Ｋに含まれるインダクタ３４だけをみると、磁性樹脂層４２が設けられていない場合には、中継配線３３のうち１対の中継ベース３３Ａは磁性樹脂上（磁性樹脂スリーブ４０上）に配置される一方、連絡部３３Ｂは非磁性樹脂上に配置される。これに対し、本実施形態では、１対の中継ベース部３３Ａに加え、連絡部３３Ｂについても磁性樹脂上（磁性樹脂層４２上）に配置されるので、中継配線３３回りの磁気抵抗が低減されると共に、中継ベース部３３Ａと連絡部３３Ｂとの間の磁気抵抗の差が小さく抑えられる。これにより、インダクタ３４のインダクタタンスを従来より大きくすることが可能になる。

なお、本実施形態のインダクタ３４は、例えば、パワーインダクタであり、インダクタンスを大きくすることで従来より多くのエネルギーを蓄積することが可能になる。そして、例えば、電圧降下の際に、蓄積したエネルギーを電流として放出して補完することができる。

なお、本実施形態では、絶縁層１１Ｋと、絶縁層１１Ｋの表裏の両面の磁性樹脂層４２と、各磁性樹脂層４２上の導線層１３とによりコア基板１１が形成されている。

また、本実施形態では、導電層１３の上に積層される絶縁層１５が、磁性樹脂層４３（本開示の「第２の磁性樹脂層」に相当。）にて構成されている。これにより、コア基板１１の表裏の両側の導電層１３が磁性樹脂層４２，４３で包囲され、さらに回路１３Ｋのインダクタンスを大きくすることができると共に、インダクタ３４のインダクタンスを大きくすることができる。

図１及び図２に示される本実施形態の例では、磁性樹脂層４２，４３は、互いに厚みが異なるが、厚みが同じであってもよい。また、磁性樹脂層４２，４３は、透磁率が同じであることが好ましいが、透磁率が異なっていてもよい。

なお、本実施形態では、第１及び第２のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂの複数の絶縁層１５のうち、磁性樹脂層４３以外の絶縁層１５Ａは、例えば、ビルドアップ基板用の絶縁フィルム、プリプレグ等の磁性を有しない材料で構成されている。

本開示の多層配線基板１０は、以下のように製造される。
（１）図４（Ａ）に示されるように、複数のプリプレグが積層されている絶縁層１１Ｋが用意される。

（２）図４（Ｂ）に示されるように、絶縁層１１Ｋに、例えば、ドリル加工等によって複数の本体孔１１Ｈが形成され、バリ取り研磨される。

（３）図４（Ｃ）に示されるように、本体孔１１Ｈに磁性樹脂４１のペーストが真空印刷により充填される。そして、磁性樹脂４１の表裏の両端面が絶縁層１１Ｋと面一になるように研磨され、複数の磁性樹脂スリーブ４０が埋設されている絶縁層１１Ｋになる。

（４）図５（Ａ）に示されるように、複数の磁性樹脂スリーブ４０が埋設されている絶縁層１１Ｋの表裏の両面に磁性樹脂層４２としての磁性樹脂フィルムが積層されて加熱プレスされる。なお、この工程が、本開示の「第１の磁性樹脂層積層工程」に相当する。

（５）スルーホール３１Ｈ，３２Ｈの形成にあたり、まず、スルーホール３２Ｈを形成する穿孔工程が行われる。両面に磁性樹脂層４２が積層されている絶縁層１１Ｋに、例えば、ドリル加工等によって複数のスルーホール３２Ｈが形成され（図５（Ｂ）参照）、デスミア処理される。このデスミア処理では、スミアが溶液（例えば、過マンガン酸カリウム）を用いて除去される。

（６）次いで、スルーホール３１Ｈを形成する穿孔工程が行われる。上述した（５）の工程と同様に、ドリル加工等によって複数のスルーホール３１Ｈが形成され（図５（Ｃ）参照）、デスミア処理される。このデスミア処理では、スミアが中圧水洗又は高圧水洗により除去される。

（７）次いで、無電解メッキ工程及び電解メッキ工程が行われ（本開示の「スルーホール導体形成工程」に相当。）、複数のスルーホール３１Ｈ，３２Ｈの内面と、磁性樹脂層４２上とに、第１無電解メッキ層５１Ａ及び第１電解メッキ層５１Ｂが積層され、スルーホール導体３１，３２が形成される（図６（Ａ）参照）。なお、磁性樹脂スリーブ４０の内面に形成されるスルーホール導体３１の厚さは、非磁性樹脂上に形成されるスルーホール導体３２の厚さより薄くなっている。

（８）図６（Ｂ）に示されるように、スルーホール導体３１，３２内に樹脂３１Ｊ，３２Ｊが充填され、樹脂３１Ｊ，３２Ｊの両端面がそれぞれ第１電解メッキ層５１Ｂと面一になるように研磨される。これにより、樹脂ポール３１Ｐ，３２Ｐが形成される。

（９）次いで、無電解メッキ工程及び電解メッキ工程が行われる。すると、図６（Ｃ）に示されるように、第１電解メッキ層５１Ｂ上と、樹脂ポール３１Ｐ，３２Ｐの露出面上（端面上）とに第２無電解メッキ層５２Ａ及び第２電解メッキ層５２Ｂが形成される。

（１０）次いで、図７（Ａ）に示されるように、第２電解メッキ層５２Ｂ上に所定パターンのエッチングレジスト６０が形成される。

（１１）エッチングレジスト６０から露出する第１、第２の無電解メッキ層５１Ａ，５２Ａ及び第１、第２の電解メッキ層５１Ｂ，５２Ｂが除去され、次いでエッチングレジスト６０が除去される。これにより、図７（Ｂ）に示されるように、磁性樹脂層４２上に中継配線３３を含む導電層１３が形成される。これにより、コア基板１１が得られる。なお、前述の（９）～（１１）が、本開示の「第１の導電層形成工程」に相当する。

（１２）図８（Ａ）に示されるように、コア基板１１の表裏の両側の導電層１３上に、磁性樹脂層４３としての磁性樹脂フィルムが積層されて加熱プレスされる。その際、導電層１３のパターンの非形成部分が磁性樹脂フィルムにより埋められる。これにより、導電層１３が磁性樹脂層４２，４３によって包囲される。なお、この工程が、本開示の「第２の磁性樹脂層積層工程」に相当する。

（１３）コア基板１１の表裏の両側の磁性樹脂層４３上にレーザが照射されて、磁性樹脂層４３を貫通するテーパー状の複数のビアホール２１Ｈが形成され（図８（Ｂ）参照）、ビアホール２１Ｈ内が洗浄（デスミア処理）される。このデスミア処理では、スミアが中圧水洗又は高圧水洗により除去される。

（１４）図９（Ａ）に示されるように、ＳＡＰ法（Ｓｅｍｉ－Ａｄｄｉｔｉｖｅ Ｐｒｏｃｅｓｓ）により、磁性樹脂層４２上に導電層２０が形成されると共に、ビアホール２１Ｈにビア導体２１が形成される。なお、同図では、コア基板１１のうち第１のビルドアップ層１２Ａ側のみが示され、以下、図１０についても同様である。

（１５）次いで、コア基板１１の表裏の両側の導電層２０上に、絶縁層１５Ａとしての絶縁フィルムが積層加熱プレスされる。その際、導電層１３のパターンの非形成部分が絶縁フィルムにより埋められる。その後、上述した（１３）及び（１４）の工程と同様の工程が繰り返され、絶縁層１５Ａ上に導電層２０が形成されると共にビア導体２１が形成される（図９（Ｂ）参照）。

（１６）図１０（Ａ）に示されるように、導電層２０上に、ソルダーレジスト層１７が積層される。次いで、図１０（Ｂ）に示されるように、ソルダーレジスト層１７の所定箇所に、例えば、レーザ加工やフォトリソグラフィ処理等により、開口１７Ｈが形成される。そして、２層目の導電層２０のうち開口１７Ｈによりソルダーレジスト層１７から露出した部分にパッド１８が形成される。

（１５）第１と第２のビルドアップ層１２Ａ，１２Ｂのパッド１８上に、半田バンプ１９が形成される（図１参照）。以上で多層配線基板１０が完成する。

本実施形態の多層配線基板１０の構造及びその製造方法に関する説明は以上である。次に多層配線基板１０の作用効果について説明する。本実施形態の多層配線基板によれば、絶縁層１１Ｋと導電層１３との間に磁性樹脂層４２が備えられている。そして、磁性樹脂層４２により、複数のスルーホール導体３１を含む回路１３Ｋのうち中継配線３３を含む導電層１３のインダクタンスを大きくすると共に、各磁性樹脂スリーブ４０が磁性樹脂層４２に接続されることで、各スルーホール導体３１のインダクタンスも従来より大きくすることができる。これらにより、本実施形態の多層配線基板１０によれば、複数のスルーホール導体３１を含む回路１３Ｋのインダクタンスを従来より大きくすることが可能になる。

また、本実施形態では、磁性樹脂層４２が絶縁層１１Ｋの全体に積層されているので、磁性樹脂スリーブ４０でない部分に形成されている複数のスルーホール導体３２についても、磁性樹脂層４２によってインダクタンスを従来より大きくすることが可能になる。

さらに、本実施形態では、導電層１３の上に磁性樹脂層４３が積層されて、回路１３Ｋ全体が磁性樹脂層４２，４３に包囲されているので、回路１３Ｋ及びインダクタ３４のインダクタンスをより大きくすることが可能になる。

ここで、本実施形態の回路１３Ｋには、インダクタ３４が含まれている。インダクタ３４単体でみても、インダクタ３４の一部を構成する複数の中継配線３３の全域が磁性樹脂層４２上に積層されると共に、磁性樹脂スリーブ４０が磁性樹脂層４２に接続されている。また、第１のビルドアップ層１２Ａの磁性樹脂層４３と、第２のビルドアップ層１２Ｂの磁性樹脂層４３とによって、インダクタ３４が包囲されている。これらにより、インダクタ３４単体においてもインダクタンスを従来より大きくすることが可能になる。

［他の実施形態］
（１）上記実施形態では、磁性樹脂層４２，４３の両方を備えているが、例えば、磁性樹脂層４２及び磁性樹脂層４３の何れか一方のみを有する構成としてもよい。

（２）上記実施形態では、磁性樹脂層４２が絶縁層１１Ｋの表裏の両面の全部に積層されているが、一部にのみ（例えば、インダクタ３４に対応する部分のみ）積層されていてもよい。

（３）上記実施形態では、絶縁層１１Ｋと導電層１３との間に一層のみ磁性樹脂層４２が積層されているが、絶縁層１１Ｋと導電層１３との間に複数層の磁性樹脂層４２が積層されてもよい。また、磁性樹脂層４３についても同様である。

（４）また、磁性樹脂層４２は、複数の磁性樹脂スリーブ４０の両端面に当接するように積層されていたが、例えば、絶縁層１１Ｋのうち複数の磁性樹脂スリーブ４０を設けていない部分に磁性樹脂層４２が積層されていてもよい。この場合、磁性樹脂層４２が表裏の両面に積層されている絶縁層１１Ｋに複数の本体孔１１Ｈが形成され、それら複数の本体孔１１Ｈに磁性樹脂４１が充填されて複数の磁性樹脂スリーブ４０が形成されることで前述の複数の磁性樹脂スリーブ４０を設けていない部分にのみ磁性樹脂層４２が積層されていて多層配線基板１０が形成される。

（５）絶縁層１１Ｋに磁性樹脂層４２を積層する際に、例えば、磁性樹脂層４２の外側に銅箔を積層し、この銅箔と無電解メッキ層及び電解メッキ層とにより導電層１３を形成してもよい。

（６）上記実施形態では、スルーホール導体３１，３２がコア基板１１のみを貫通し、スルーホール導体３１，３２の端部がコア基板１１上の導電層１３に接続されているが、以下の構成であってもよい。具体的には、例えば、スルーホール導体が、第１と第２のビルドアップ層のコア基板から複数層目の絶縁層の間を貫通して形成され、その複数層目の絶縁層上に積層される導電層にスルーホール導体が接続されると共に、複数層目の絶縁層と、その上の導電層との間に磁性樹脂層を備える構成であってもよい。

（７）上記実勢形態では、本開示の技術が、コア基板１１を貫通するスルーホール導体３１，３２を含む回路に適用されているが、例えば、絶縁層１５を貫通する複数のビア導体２１を含む回路に適用されていてもよい。

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

１０ 多層配線基板
１１Ｋ，１５ 絶縁層
１１Ｈ 貫通孔
１２Ａ，１２Ｂ ビルドアップ層
１３，２０ 導電層
１３Ｋ 回路
３１，３２ スルーホール導体
３１Ｈ，３２Ｈ スルーホール
３１Ｊ，３２Ｊ 樹脂
３１Ｐ，３２Ｐ 樹脂ポール
３３ 中継配線
３３Ａ 中継ベース部
３３Ｂ 連絡部
４０ 磁性樹脂スリーブ
４２，４３ 磁性樹脂層

Claims (8)

1. 複数の磁性樹脂スリーブが貫通する基材層と、
   前記複数の磁性樹脂スリーブの内側を貫通する複数の第１のスルーホール導体と、
   前記複数の第１のスルーホール導体の端部同士を接続する中継配線を含む第１の導電層と、を備える多層配線基板であって、
   前記第１の導電層と前記基材層との間に積層されて、前記複数の磁性樹脂スリーブの端部に当接する第１の磁性樹脂層を備える。
2. 請求項１に記載の多層配線基板であって、
   前記第１の導電層の上に積層されて前記第１の磁性樹脂層に当接する第２の磁性樹脂層を備える。
3. 請求項１に記載の多層配線基板であって、
   前記複数の第１のスルーホール導体は、前記複数の磁性樹脂スリーブの内面を覆う膜状をなしかつ、前記第１の導電層に含まれる導電膜と一体に形成されている。
4. 請求項３に記載の多層配線基板であって、
   前記複数の第１のスルーホール導体の内側に複数の樹脂ポールを備え、
   前記中継配線には、前記複数の樹脂ポールの端面を覆う複数の中継ベース部と、前記中継ベース部同士の間を連絡する連絡部とが含まれる。
5. 請求項１から４の何れか１の請求項に記載の多層配線基板であって、
   前記基材層のうち前記磁性樹脂スリーブが設けられていない部分を貫通する複数の第２のスルーホール導体を備える。
6. 請求項１から４の何れか１の請求項に記載の多層配線基板であって、
   前記基材層の表裏の両側のそれぞれに、前記第１の導電層の上に積層される第２の磁性樹脂層を含むビルドアップ層が積層されている。
7. 磁性樹脂で満たされる複数の本体孔を有する基材層が用意され、前記複数の本体孔内の前記磁性樹脂に複数の第１のスルーホールが形成される穿孔工程と、
   前記複数の第１のスルーホールを貫通する複数の第１のスルーホール導体が形成されるスルーホール導体形成工程と、
   前記複数の第１のスルーホール導体の端部同士を接続する中継配線を含む第１の導電層が形成される第１の導電層形成工程と、を有する多層配線基板の製造方法であって、
   前記穿孔工程の前に行われ、前記基材層の表裏に第１の磁性樹脂層が積層される第１の磁性樹脂層積層工程を有する。
8. 請求項７に記載の多層配線基板の製造方法であって、
   前記第１の導電層上に第２の磁性樹脂層が積層される第２の磁性樹脂層積層工程を有する。

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