JP3325903B2

JP3325903B2 - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP3325903B2
Application number: JP52152999A
Authority: JP
Inventors: 栄二吉村
Original assignee: 株式会社ダイワ工業
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2018-11-18
Also published as: WO2000030419A1; TW404149B; TW411748B

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、配線層間の導電接続のためバイアホールや
導電接続以外の目的で形成された貫通孔などを有する配
線基板の製造方法に関し、特に、バイアホール形成過程
等において、貫通孔に樹脂を充填するための樹脂充填工
程を有する配線基板の製造方法に関する。

背景技術近年、電子機器等の小形化や軽量化に伴い、電子部品
の小形化が進められると共に、電子部品を実装するため
の配線基板に対して高密度化の要求が高まっている。配
線基板を高密度化するには、配線層自体の配線密度を高
くする方法や配線層を複数積層することで多層構造とす
る方法などが採られている。

多層配線基板を製造する方法には、複数の基材にそれ
ぞれ配線層を形成した上で、基材の間に絶縁シートを介
在させて接合等を行う接合方式と、配線パターンの形成
された基材の上に絶縁層を形成し、この絶縁層の上に配
線パターンを形成するといった具合に、絶縁層と配線パ
ターンの形成を順次繰り返すことにより積層構造を形成
していくビルドアップ方式とが存在する。

後者のビルドアップ方式によれば、前者のように、各
配線層に対応した複数の基材や絶縁シートを接合する必
要がないため、薄い多層配線基板を高密度にかつ比較的
容易に形成することができる。このため、後者の方が前
者より回路及び電子部品を高密度に実装することが可能
になる。

一方、多層配線基板では、それぞれの配線層間で回路
設計に応じた導電接続を行う必要がある。このため、基
板や基材層等に貫通孔を設けてメッキや導電性ペースト
の塗布を施したいわゆるスルーホールや、ビルドアップ
方式において絶縁層を形成せずに露出した下層の配線層
上に上層の配線層となるメッキ層を形成した構造などが
採用されていた。これらの層間接続構造のうち、特にス
ルーホールは、接合方式で形成した多層配線基板や、ビ
ルドアップ方式における最下層の基材の両面配線層の層
間接続などに利用されている。

このようなスルーホールは、最終的に中空状態で製品
とされることは稀であり、ビルドアップ方式では上層成
形のためや高周波特性の改善等のため、通常、最下層の
基材層のスルーホールに樹脂の充填が行われる。また接
合方式においても、後のソルダマスク印刷工程やソルダ
リング工程に支障がないように、樹脂の充填が行われ
る。

従来の樹脂の充填方法としては、例えばスクリーン印
刷による方法や特開平９−83140号公報に記載されてい
る方法等が挙げられる。後者の充填方法は、貫通孔に対
応して開口したステンレス薄板等のメタルマスクを配置
して、液状の樹脂を貫通孔内に注入し、メタルマスクを
除去してから、加熱等により樹脂液を硬化させる方法で
ある。

しかし、上記の方法で用いるインキや液状樹脂は、調
液混合時や注入時等に気泡が混入し易いため、硬化後の
樹脂に欠陥が生じ易く、またインキ等を適量注入する為
の制御が難しいという問題があった。更に、メタルマス
ク等は高価であり、再利用する必要があるため、その工
程が複雑になると共に、液状樹脂の注入工程、メタルマ
スクの除去工程、液状樹脂の加熱工程といった一連の工
程が、煩雑かつ長時間を要し、実用的な方法とは言えな
かった。

また、上記のスルーホールに限らず、導電接続を行わ
ない貫通孔に対しても、樹脂の充填の必要性が存在する
場合もある。

そこで、本発明の目的は、充填した樹脂に欠陥が生じ
にくく、安価な材料で簡易な工程により、貫通孔に樹脂
を好適に充填することができる樹脂充填工程を有する配
線基板の製造方法を提供することにある。

発明の開示上記目的は、以下の如き本発明により達成できる。即
ち、本発明の配線基板の製造方法は、下記の工程を含む
樹脂充填工程を有することを特徴とする。

（ａ）樹脂を充填する貫通孔を有する基板又は基材層
に、その貫通孔に対応して開口した開口部を有する剥離
用シートを、その開口部を位置合わせしつつ、前記基板
又は基材層の少なくとも片側面に配置する工程、（ｂ）前記剥離用シートを配置した面に、加熱により軟
化し冷却又は硬化により固化する樹脂シートを配置する
工程、（ｃ）その樹脂シートを加熱加圧により軟化させつつ、
その一部を前記貫通孔に埋入し、その後、冷却又は硬化
により固化させる工程、及び（ｄ）前記基板又は基材層から前記剥離用シートを剥離
する工程。

本発明によると、液状樹脂でなく樹脂シートを使用す
るため、気泡の混入が極めて少なく、固化後の樹脂に欠
陥が生じにくい。また、樹脂シートが加熱で軟化するた
め、従来の液状樹脂の供給・塗布工程と注入工程に相当
する工程が簡略化でき、また、加熱加圧（熱プレス）の
温度、時間、圧力等の調整により、容易に樹脂の埋入量
を制御できる。そして、樹脂シートを埋入後にそのまま
固化できるため、メタルマスク除去などの工程を設ける
必要がなく、従来の注入工程から硬化工程に相当する工
程を簡略化できる。更に、剥離用シートを用いるため、
固化後の樹脂シートを容易に剥離することができ、その
際、貫通孔に埋入され固化した樹脂は、貫通孔内に残留
し、樹脂が充填されることになる。上記において、剥離
用シートは、加熱加圧時に樹脂シートに押されて基板に
密着するため、従来のメタルマスクのように高精度に平
滑加工等する必要がなく、このため安価な離型紙等を用
いることができる。従って、再利用の必要がなく、また
透明なものを使用すれば、基板の貫通孔への位置合わせ
も容易になる。

その結果、充填した樹脂に欠陥が生じにくく、安価な
材料で簡易な工程により、貫通孔に樹脂を好適に充填す
ることができる樹脂充填工程を有する配線基板の製造方
法を提供することができた。

上記において、前記貫通孔は、配線層間の導電接続を
行わないものでもよいが、前記貫通孔が、複数の配線層
の間を導電接続するためのスルーホールであることが好
ましい。このようなスルーホールは、前述のように多層
配線基板において高頻度で採用され、基板の高周波特性
の向上やビルドアップの上層形成のために、樹脂の欠陥
のない充填が不可欠なためである。

また、本発明の樹脂充填工程は、上記のａ〜ｄ工程以
外に、後述の如き付随的な工程を有していてもよく、特
に前記ｄ工程の後に、（ｅ）前記基板又は基材層の貫通孔に充填された樹脂の
突出部分を平坦化する工程を有することが好ましい。こ
の工程により、引き続き行うビルドアップの上層形成工
程、即ち絶縁層の形成工程などを良好に行うことができ
る。

前記樹脂シートとしては、後述のように熱硬化性樹脂
又は熱可塑性樹脂等を含有する種々の樹脂シートをいず
れも使用することができるが、前記樹脂シートが、加熱
により軟化し、更に高温で硬化する樹脂材料を含有する
樹脂シートであることが好ましい。このような樹脂シー
トを用いることにより、樹脂の埋入後にそのまま続けて
加熱硬化が可能なため、冷却等の工程が不要となり、極
めて短時間で樹脂を固化することができる。また、この
ような熱硬化性樹脂は、耐熱性が高いため、ソルダリン
グ工程等の高温となる工程においても、良好な性能、耐
久性を示す。

前記ａ工程は、前記剥離用シートを前記基板又は基材
層の少なくとも片側面に配置するものであればよいが、
前記ａ工程が、前記剥離用シートを前記基板又は基材層
の両面に配置するものであることが好ましい。これによ
り、基板等の両側に存在する余分となる樹脂を、剥離用
シートで容易に剥離・除去することができる。

一方、本発明の配線基板は上記の何れかの製造方法に
より製造される配線基板である。このような配線基板
は、充填した樹脂に欠陥が少ないため、導電接続性や高
周波特性等における基板の信頼性が高いものとなる。

図面の簡単な説明図１は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す工
程図（１）〜（５）である。図２は、本発明の配線基板
の製造方法の一例を示す工程図（６）〜（９）である。
図３は、本発明の配線基板の製造方法の一例を示す工程
図（10）〜（13）である。図４は、本発明により形成す
ることのできる多層配線基板の一例を示す部分断面図で
ある。

各図において、１は剥離用シート、1aは開口部、２は
樹脂シート、14は充填樹脂、14aは突出部分、BLは基材
層、THはスルーホールを表す。

発明を実施するための最良の形態以下、本発明をその最良の実施形態に基づき詳細に説
明する。本実施形態では、剥離用シートを基材層の両面
に配置する例を示す。

先ず、図１（１）に示すように、基材10に貫通孔10a
を穿設する。次に、図１（２）に示すように基材10の表
裏面および貫通孔10aに銅メッキを施す。このとき、基
材10の表裏にはメッキ層11,12がそれぞれ形成され、こ
れらのメッキ層11とメッキ層12とを、貫通孔10aの内面
上に形成されたメッキ層13が導電接続する。これにより
樹脂を充填するためのスルーホールTHが形成された基材
層BLが準備される。

ａ工程は、図１（３）に示すように、上記基材層BL
に、そのスルーホールTHに対応して開口した開口部1aを
有する剥離用シート１を、開口部1aを位置合わせしつ
つ、基材層BLの両側面に配置するものである。剥離用シ
ート１としては、ある程度の耐熱性、強度を有するもの
であればよいが、例えば熱プレスにより両面配線基板を
製造する際に用いられる各種離型紙や、フッ素系樹脂等
の耐熱性樹脂よりなる離型フィルムなどが使用できる。
剥離用シート１に開口部1aを正確な位置に形成する方法
としては、基材10に貫通孔10aを形成する際に、同時に
剥離用シート１にも開口部1aを形成する方法や、基材10
に貫通孔10aを形成するのと同じ穿孔パターンを利用し
て形成する方法などが挙げられる。なお、透明度の高い
剥離用シート１を用いることにより位置合わせが容易に
なる。

ｂ工程は、図１（４）に示すように、剥離用シート１
を配置した面に、加熱により軟化し冷却又は硬化により
固化する樹脂シート２を配置するものである。本実施形
態における樹脂シート２は、加熱により軟化し、更に高
温で硬化する樹脂材料を含有する樹脂シートである。具
体的には、エポキシ樹脂をガラス繊維等に含浸したプリ
プレグや、更にそのプリプレグの片面に銅箔層が形成さ
れたものなどが市販されており、本発明において使用可
能である。また、これらに限らず、各種の熱硬化性樹脂
や、ある程度の耐熱性を有する熱可塑性樹脂等を含有す
る種々の樹脂シートをいずれも使用することができる。
特に、エポキシ樹脂を主成分とする熱硬化性樹脂を用い
ると、熱収縮性が少ないために良好な充填が行える。

ｃ工程は、図１（５）に示すように、樹脂シート２を
加熱加圧により軟化させつつ、その一部をスルーホール
THに挿入し、その後、硬化により固化させるものであ
る。本実施形態では樹脂シート２の軟化は80〜250℃で
行われ、熱プレス装置のプレス面の温度調整により制御
される。また、樹脂の埋入量は、軟化の程度と時間、圧
力等によって制御することができるが、過剰な樹脂2aは
基材層BLの裏側に流出し、後の工程で除去できるため特
に厳密な制御は不要である。なお、上記のプリプレグを
用いる場合、ガラス繊維に含浸されている樹脂の含有比
率が決まっているため、これにより樹脂の埋入量もある
程度決定される。上記の熱プレスに際し、基材層BLは図
示していないプレス台に載置される。プレス台として
は、基材層BLの下側への過剰な樹脂2aの流出を妨げない
ものが好ましいが、平滑な表面を有するプレス台を用い
ても、プレス台と下側の剥離用シート１との間の隙間に
樹脂が流れ込むことで、樹脂の埋入を行うことができ
る。過剰な樹脂2aの流出を妨げないものとしては、スル
ーホールTHに対応して、より大径の開口部を有する多孔
板や凹部を有するジグ、無機多孔質材料などが挙げられ
る。

埋入した樹脂の硬化は、通常、軟化時より高い温度
（例えば130〜250℃）で行われるが、本実施形態では、
軟化と硬化とを一度の昇温過程で行うことができ、極め
て短時間で樹脂の埋入と固化を一度に行うことができ
る。これらの工程の終了後、基材層BLは熱プレス装置か
ら取り出される。

ｄ工程は、図２（６）に示すように、基材層BLから剥
離用シート１を剥離するものである。剥離用シート１の
剥離は、端部から両者を引き剥がすだけでよく、手作業
や機械操作で行うことができる。その際、上側の剥離用
シート１と樹脂シート２が共に基材層BLから剥離され、
同時に樹脂シート２と埋入・固化した充填樹脂14との切
断が生じる。また、下側の剥離用シート１は過剰な樹脂
2aと共に基材層BLから剥離され、同時に充填樹脂14と過
剰な樹脂2aとの切断が生じる。その結果、図２（７）に
示すような形状の充填樹脂14が、スルーホールTH内に充
填されることになる。

ｅ工程は、貫通孔であるスルーホールTHに充填された
充填樹脂14の突出部分14aを平坦化するものである。平
坦化は、例えば基材層BLの表面をベルトサンダ、バフ研
磨等により軽く研磨することにより行うことができる。
この研磨によって、充填樹脂14の表面はほぼメッキ層1
1,12と面一にかつ平坦に形成される。さらに、メッキ層
11,12の上にフォトリソグラフィ技術を用いて所定のマ
スクを形成し、エッチング処理することによって、所定
のパターンを持った配線層15,16を形成することができ
る（図２（８）参照）。

次に、図２（９）に示すように、表面上に絶縁レジス
ト17を塗布した後、フォトリソグラフィ技術を用いて上
層と接続する領域のみを開口させる。この絶縁レジスト
の上には、さらに絶縁レジスト18を同様に塗布し、同様
にフォトリソグラフィ技術を用いて上記領域のみを開口
させる。この開口領域は、図中においては充填樹脂14及
びその周辺の配線部である。

さらに、図３（10）に示すように、２層目の絶縁レジ
スト18の上には、所定の反応性樹脂中に多数のフィラー
を含有させたコーティング材19をスクリーン印刷等によ
り充填樹脂14及びその周辺の配線部を避けて塗布する。
コーティング材19の反応性樹脂としては、種々の熱硬化
性樹脂又は光硬化性樹脂を用いることができる。この中
に含まれるフィラーとしては、炭酸カルシウム等の溶出
可能な微小粒子、例えば数μｍ程度の粒径の粒子を用い
る。

コーティング材19を塗布して加熱又は光照射より硬化
させた後に、図３（11）に示すように、その表面をバフ
により軽く研磨し（図中破線矢印Ａ）、その後、数十μ
ｍ程度の粒径の砥粒を用いてサンドブラスト処理を行う
ことにより、均一な粗面を形成するとともに表面近傍に
埋設されたフィラーを露出させる。この状態で洗浄用の
酸溶液等を用いてソフトエッチングを行うことにより、
フィラーを溶出させて、表面に微細な凹凸を形成する。

なお、この後には必要に応じて基板に貫通孔10bを開
ける工程を設ける。この貫通孔10bは、図１（１）に示
す貫通孔10aと同様に、ドリリング等によって穿設され
る。この貫通孔10bは、配線層16と上層の配線層との導
電接続が必要な部分に設けられるものである。

このようにして粗面化されたコーティング材19の表面
上に、図３（12）に示すように、無電解メッキを施して
第１メッキ層20を全面形成し、さらに、電解メッキを施
して第２メッキ層21を形成する。このようにメッキ層を
２層に形成するのは、メッキ層の被着強度を高めつつ、
メッキ層の表面の平滑性を維持するためである。これら
のメッキ層により導電接続部Ｃが形成される。

次に、図３（13）に示すように、上記と同様のフォト
リソグラフィ技術によりメッキ層20,21をエッチング
し、所定のパターンにて配線層22を形成する。そして、
この配線層の上層にさらに配線層を形成する場合には、
上記の充填樹脂14と同様にして、本発明の樹脂充填工程
により、充填樹脂23を貫通孔10bに充填することができ
る。また、導電接続部Ｃの上方に形成された凹部に対し
ても、スクリーン印刷等で樹脂24を充填する。

以上の工程によると、充填樹脂14の開口表面は機械的
に研磨されて平坦化されることから、当該配線層の上面
を平坦化した上で上層の構造を形成してゆくことができ
るので、上層への形状的影響（下層の凹凸が上層の層形
成に影響し配線の欠損や断絶をもたらすなど）をも同時
に防止することができる。そして、更に上層に配線層を
形成することにより、例えば図４に示すような多層配線
基板30を製造することができる。

この多層配線基板30は、基板内に配線層31〜36の６層
の回路構成をもつ６層基板である。この内部には、ブラ
インドバイアホール構造37,38a〜38cが形成されてお
り、ブラインドバイアホール構造38a〜38cは、本発明の
樹脂充填工程により樹脂を充填したものである。ブライ
ンドバイアホール構造38aは第１配線層と第２配線層と
を接続するものであり、前述の樹脂充填工程により形成
することができる。ブラインドバイアホール構造38bは
第１配線層〜第３配線層を接続するものであり、第３配
線層を形成する際に、スルホールを形成し、そこに本発
明の樹脂充填工程により樹脂を充填することで形成する
ことができる。また、ブラインドバイアホール構造38c
も同様である。

なお、この多層配線基板30は、チップランド39を有す
る表面実装タイプであり、スルーホール40は配線接続用
に設けられたものであるが、このようなスルーホール40
に対しても、本発明により樹脂の充填を行うことができ
る。

〔別の実施形態〕

（１）前記の実施形態では、剥離用シート１を基材層BL
の両面に配置する例を示したが、剥離用シート１は基材
層の片側面（熱プレス側）に配置するだけでもよい。そ
の場合、熱プレスの裏側に流出した過剰の樹脂の除去が
問題となるが、次の方法により、好適に除去することが
できる。

即ち、過剰な樹脂の流出量ができるだけ少なくなるよ
うに前述の方法で制御し、そのままで固化させた後、平
坦化工程により過剰な樹脂を除去することができる。ま
た、前記プレス台と基材層との間にメッシュ状シート等
を介在させて、基材層の裏側に流出する過剰な樹脂を、
メッシュ状シート等に固着させて、メッシュ状シート等
の剥離により、過剰な樹脂の除去することができる。メ
ッシュ状シート等を用いると、前記剥離用シートのよう
に開口部を位置合わせする必要がなく、作業がより簡易
なものになる。

（２）前記の実施形態では、樹脂シート２として熱硬化
性樹脂を含有するプリプレグを用いる例を示したが、熱
可塑性樹脂製の樹脂シートを用いることも可能である。
その場合、ソルダリング工程を考慮すると高融点の樹脂
シートを用いる必要があり、高温で加熱加圧を行う必要
がある。また、樹脂の固化は、熱プレス面を樹脂シート
から離した状態で、放置冷却又は空冷等することで行う
ことができる。

（３）前記の実施形態では、貫通孔として配線層間を導
電接続するスルーホールを有する基材層を樹脂充填の対
象とする例を示したが、導電接続以外の目的で形成され
た貫通孔を有する配線基板を樹脂充填の対象とすること
も可能である。

（４）前記の実施形態では、第１配線層と第２配線層と
を導電接続するスルーホールに樹脂を充填した後、更に
上層を形成する例を示したが、一部のスルーホールには
樹脂を充填せずに、引き続く工程を行うこともできる。
その場合、剥離用シートの開口部を一部のスルーホール
に対して設けていないものを用いて、本発明の樹脂充填
工程を行えばよい。これにより、一部のスルーホールに
樹脂が充填されていないものを形成することができる。

産業上の利用可能性本発明は、配線層間の導電接続のためバイアホールや
導電接続以外の目的で形成された貫通孔などを有する配
線基板の製造方法に有用である。より具体的には、バイ
アホール形成過程等において、貫通孔に樹脂を充填する
際、充填した樹脂に欠陥が生じにくく、安価な材料で簡
易な工程により、好適に樹脂を充填することができる。
従って、本発明は産業上の利用可能性が高いものであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）樹脂を充填する貫通孔を有する基板
又は基材層に、その貫通孔に対応して開口した開口部を
有する剥離用シートを、その開口部を位置合わせしつ
つ、前記基板又は基材層の少なくとも片側面に配置する
工程、（ｂ）前記剥離用シートを配置した面に、加熱により軟
化し冷却又は硬化により固化する樹脂シートを配置する
工程、（ｃ）その樹脂シートを加熱加圧により軟化させつつ、
その一部を前記貫通孔に埋入し、その後、冷却又は硬化
により固化させる工程、及び（ｄ）前記基板又は基材層から前記剥離用シートを剥離
する工程を含む樹脂充填工程を有する配線基板の製造方法。
【請求項２】前記貫通孔が、複数の配線層の間を導電接
続するためのスルーホールである請求項１記載の製造方
法。
【請求項３】前記ｄ工程の後に、（ｅ）前記基板又は基材層の貫通孔に充填された樹脂の
突出部分を平坦化する工程を有する請求項１又は２に記
載の製造方法。
【請求項４】前記樹脂シートが、加熱により軟化し、更
に高温で硬化する樹脂材料を含有する樹脂シートである
請求項１〜３いずれかに記載の製造方法。
【請求項５】前記ａ工程が、前記剥離用シートを前記基
板又は基材層の両面に配置するものである請求項１〜４
いずれかに記載の製造方法。
【請求項６】請求項１〜５いずれかに記載の製造方法に
より製造される配線基板。