JP4005211B2

JP4005211B2 - 両面基板の充填スルーホールの形成方法

Info

Publication number: JP4005211B2
Application number: JP09017798A
Authority: JP
Inventors: 雅一青山
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: JPH11289138A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，表裏両面に配線パターンが形成される両面基板に関する。さらに詳細には，表裏面間の導通をとるための導通部を有する両面基板の導通部である充填スルーホールの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から，コア基板上に導電層と絶縁層とを適宜パターニングしつつ積層していくビルドアップ基板が多用されている。このビルドアップ基板では，コア基板の表裏の導電層間の導通をとるためのスルーホールが適宜の場所に設けられる。上層のパターンがこのスルーホール上にも形成される場合には，スルーホール内壁を導電体でコーティングするだけでなく，内部全部を充填する必要がある。
【０００３】
このような充填スルーホールは，従来，図８に示すようにして形成されていた。すなわち，まずコア基板９１に貫通孔９２を開けてその内壁および表裏面全面にめっき層９３をコーティングし（図８の（ａ）），貫通孔に銅ペースト９４を印刷により充填する（図８の（ｂ））。そして，研磨および粗化を行ってからめっき層９５をコーティングし（図８の（ｃ）），めっき層９３，９５に適宜のパターニングを施す（図８の（ｄ））のである。このようにして形成された充填スルーホールは，銅ペースト９４で充填されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，前記した従来の技術には，次のような問題点があった。まず，充填材である銅ペーストの導電性が低いことが挙げられる。このため，表裏の配線パターン間の抵抗が無視できないほど高く，導通不十分となることがある。これは，銅ペーストが銅の粉末と溶剤とからなっており，その全部が金属というわけではないことによる。また，充填後の粗化の際に一部が溶解して凹むので，めっき層９５との接続性が十分でないことにもよる。さらに別の問題点として，印刷による銅ペーストの充填では貫通孔９２の径が最低５００μｍ程度必要であり，それ以上の小径化が事実上不可能であることが挙げられる。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点の解決を目的としてなされたものである。すなわちその課題とするところは，内部が全部金属で充填され導通性に優れるとともに小径化も可能なスルーホール構造をその形成方法とともに提供し，両面基板における表裏両面の配線パターン間の充填スルーホールを介しての導通性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決して得られた本発明の方法は，絶縁性の基層を有するとともにその表裏両面に配線パターンが形成される両面基板に，表裏面間の導通をとるための充填スルーホールを形成する方法であって，絶縁性の基層の裏面に導電性層を被覆する工程（１）と，絶縁性の基層に貫通孔を形成する工程と，導電性層が前記絶縁性の基層の裏面側から露出した状態で表面側から電気めっきを行うことにより，貫通孔のみを電気めっき金属で充填する工程（２）と，工程（２）の後に導電性層をエッチングにより除去し，表裏面を平坦化する工程とを含むことを特徴としている。
【０００７】
また，本発明の別の方法は，絶縁性の基層を有するとともにその表裏両面に配線パターンが形成される両面基板に，表裏面間の導通をとるための充填スルーホールを形成する方法であって，絶縁性の基層の裏面に導電性層を被覆する工程（１）と，絶縁性の基層に貫通孔を形成する工程と，導電性層が絶縁性の基層の裏面側から露出した状態で表面側から電気めっきを行うことにより，貫通孔のみを電気めっき金属で充填する工程（２）と，工程（２）の後に導電性層を機械的に除去し，表裏面を平坦化する工程とを含むことを特徴としている。
【０００８】
この両面基板では，表裏両面に配線パターンが形成された状態では，それらの配線パターン間の導通は充填スルーホールの電気めっき金属を介してとられている。電気めっき金属は実質的にその全部が金属であるので両配線パターン間の導通は非常に良好である。また，この種の両面基板では配線パターンの形成前に研磨，粗化等の整面が施されるが，電気めっき金属の組織が緻密なので過度に凹むことがなく，配線パターンとの接続が確実である。このことも両配線パターン間の導通性の良さに貢献している。また，スルーホールの充填を電気めっきで行うので，孔径を１００μｍ程度まで小さくしても問題なく充填できる。
【０００９】
かかる両面基板は，基層に貫通孔を形成するとともにその貫通孔を電気めっき金属で充填した充填スルーホール構造を採用することにより提供されるものである。なお，このような両面基板は，両面にめっき接着剤の層を形成し，ビルドアップ用のコア基板として用いることが望ましい。
【００１０】
本発明の方法によれば，絶縁性の基層に対し片面に導電性層が被覆され，また貫通孔が形成される。この，導電性層の被覆と貫通孔の形成とは，どちらが先でもよいが，貫通孔は導電性層には及ばない。すなわちこの状態では，貫通孔は導電性層により塞がれており，導電性層の反対側から貫通孔を覗くと導電性層の表面が見える。この状態で導電性層に対し電気めっきを行うと，絶縁性である基層の表面や貫通孔内壁にはめっきされないが，貫通孔に臨んでいる導電性層にはめっきが成長する。これにより，貫通孔が電気めっき金属で充填される。かくして充填スルーホールが形成される。
【００１１】
ここで，導電性層の被覆は，金属質の箔または薄板を絶縁性の基層に貼り付けてもよいし，めっき等によって絶縁性の基層上に形成してもよい。ただし後者の場合には，貫通孔の形成より先に行う必要がある。また，貫通孔の形成は，レーザ加工のような物理的手法でもエッチングのような化学的手法でもよい。あるいは，導電性層の被覆より先に行う場合には，ドリル加工のような機械的手法でもよい。そして，電気めっきする金属（合金でもよい）は，基本的には電気めっき可能なものであって貫通孔を隙間なく充填できるものなら何でもよいが，抵抗率の低さや後の工程でのエッチング耐性，コスト等を考えると銅，ニッケル，などが現実的であり，最も適しているのは銅である。
【００１２】
ここにおいて，絶縁性の基層に導電性層を被覆する前に，めっき接着剤の層を被覆し，配線パターンとの密着性を確保するとともに，この両面基板をビルドアップ用のコア基板として用いることが望ましい。この場合における導電性層は，めっき接着剤の層の上に被覆されることとなる。また，貫通孔は，絶縁性の基層とめっき接着剤の層とを貫通していなければならない。
【００１３】
さらにこの形成方法では，電気めっきを，片面から，前記貫通孔の長さと前記導電性層の厚さとの合計もしくはそれ以上のめっき厚が得られるように行うとともに，そのめっき金属を導電性層と同質とし，その後前記導電性層をエッチングにより除去する工程を有することが望ましい。ここで，片面とは，導電性層から見て絶縁性の基層がある側の面である。こうしないと貫通孔の充填ができないからである。片面にのみ電気めっきするためには，めっき槽内で，アノード電極をめっきする面の側にのみ配置し，一面側からのみ電流が供給されるようにすればよい。あるいは，一面側のみがめっき液に浸るような配置にしてもよい。また，導電性層と同質とは，エッチングの際のエッチレートに有意差がないことをいう。また，貫通孔の長さとは，絶縁性の基層の厚さに，めっき接着剤の層がある場合にはその厚さを加算したものである。
【００１４】
このようにすると，電気めっきの際，貫通孔の内部にのみめっき金属が成長し，その反対側の面にはめっき金属が成長しない。すなわち導電性層の厚さがほとんど増加しない。その一方，貫通孔の内部は導電性層と同質のめっき金属で充填され，導電性層の厚さ分のめっき金属が貫通孔からはみ出た状態となる。したがって，エッチングにより導電性層を除去するときにはみ出し分のめっき金属もエッチングされ，ほぼフラットとなる。このため，その後のビルドアップがしやすい。
【００１５】
あるいはこの方法では，導電性層としてめっき金属との密着性がないもの（アルミ箔など）を用い，電気めっきを前記貫通孔の長さもしくはそれ以上のめっき厚が得られるように行ってもよい。このようにすると，めっき後に導電性層を機械的に剥離することにより，両面がほぼフラットな状態が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本実施の形態は，充填スルーホールの形成方法および形成された充填スルーホールである。この形成方法は，絶縁性のコア基板に，電気めっき金属で充填された構造のスルーホールを作成するものであり，両面ビルドアップ基板の製造方法の一部をなすものである。
【００１７】
（第１の形態）
この形成方法では，出発材のコア基板として，６０μｍ厚のガラスエポキシ基板を使用する。そして図１に示すように，このコア基板１に対し接着剤を両面にラミネートする。この接着剤のラミネートは，ドライフィルムコーティングにより行う。ここで使用するラミネートフィルムとしては，例えば，日本ペイント製プロビコート５０００が適している。このラミネートフィルムは，エポキシ層（４０μｍ厚）とカバーフィルム層との２層構造を有している。ラミネートするときは，コア基板を４０℃程度に余熱し，その両面に，カバーフィルム層が外側になるようにラミネートフィルムを重ね合わせ，８０℃程度に加熱したロールコータで熱圧着する。その時のロール速度は，１．０ｍ／分程度が適当である。その後，カバーフィルム層を両面とも剥離して除去する。図１はこの状態を示している。この状態では，コア基板１の両面が接着剤の層２，２により被覆されている。そして，接着剤の層２，２を両面とも露光して，硬化の開始が可能な状態にしておく。露光は，波長３６５ｎｍの紫外線を１０００ｍＪ／ｃｍ² 照射することにより行う。
【００１８】
次に，片面に１８μｍ厚の銅箔を接着する。この接着は，コア基板１に銅箔を重ね合わせ，加圧プレス機を用い５ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力を３分間かけて行う。温度は常温とする。すると，図２に示すように，コア基板１の片面側に接着剤の層２を挟んで銅箔３がラミネートされた状態となる。そして，１６０℃で２時間保持し，接着剤の層２，２を硬化させる。
【００１９】
続いて，充填スルーホールを形成する場所にレーザ加工を行う。このため，コア基板１の，銅箔３がラミネートされていない側の面における当該箇所に，１００μｍφのＣＯ₂ レーザを照射する。これにより，レーザが照射された箇所ではコア基板１およびその両面の接着剤の層２，２が除去され，図３に示すように，１００μｍφの貫通孔４が形成される。貫通孔４は，コア基板１およびその両面の接着剤の層２，２を貫通しているが，銅箔３はレーザにより加工されないのでそのまま残っている。このため貫通孔４は，その一方が銅箔３により塞がれている。また，銅箔３のその箇所は，貫通孔４に臨んでいる。したがって，貫通孔４を図３中上方から覗くと，全体が銅箔３の表面であり，向こう側を透視することはできない。このレーザ加工の後，濃度４００ｇ／リットルの過マンガン酸水溶液でクリーニングし，加工屑を取り除いておく。このクリーニングは，５０℃で５分間行う。
【００２０】
次に，貫通孔４を銅で充填する。この充填は，電気めっきにより行う。すなわち図４に示すように，コア基板１とアノード電極５とを，銅箔３がラミネートされていない側にのみアノード電極５が存在するようにめっき槽内に配置し，貫通孔４を通してのみ銅箔３に電流Ｉが供給されるようにしてめっきする。めっき液としては硫酸銅溶液が適当である。このときのめっき厚は１６０μｍとし，３時間程度の通電時間でこのめっき厚が得られるようなめっき条件でめっきする。このめっき厚は，貫通孔４の深さ，すなわちコア基板１およびその両面の接着剤の層２，２の厚さの合計である１４０μｍに銅箔３の厚さ１８μｍを加えた値に若干の余裕を持たせて定めたものである。
【００２１】
このめっきを行うと，めっき層が貫通孔４の内部にのみ銅箔３の表面から成長し，銅箔３の裏面（図４中下側の面）にはめっき層が形成されないので，図５に示すように，貫通孔が銅めっき層６で充填される。このとき銅めっき層６は，めっき厚１６０μｍから貫通孔４の深さ１４０μｍを差し引いた２０μｍ分が接着剤の層２の表面より上方にはみ出している。このはみ出し分は，銅箔３の厚さ１８μｍとほぼ同じくらいである。
【００２２】
そこで，両面をエッチングし，銅めっき層６のはみ出し分および銅箔３を除去する。このエッチングには塩化銅エッチング液を用い，銅が２０μｍ程度エッチングされるが接着剤の層２，２はエッチングされないようにする。これにより，図６に示すように銅めっき層６で充填された充填スルーホール７ができあがる。この状態では，表裏両面がほぼフラットになっている。なお厳密には，エッチング厚が銅箔３の厚さよりわずかに大きいが，実際にビルドアップする際にはこの後研磨や粗化等の整面を経てから上層構造が形成されるので，何ら問題はない。
【００２３】
したがって，この充填スルーホール７の位置の両面上に図７に示すように配線パターン８，８を形成すると，配線パターン８，８は銅めっき層６を介して導通している状態となる。このため，配線パターン８，８間の導通が，以下の理由により非常に良好である。すなわち，電気めっきで形成された銅めっき層６は銅ペーストで形成したものと異なり，ボイド部分もなく実質的にその全部が金属なのでその体積抵抗率が非常に低いからである。また，エッチング後の整面の際にも接着剤の層２，２と比べて凹むこともなく，配線パターン８，８に対する接続性も優れるからである。さらに，貫通孔４の充填を電気めっきで行っているので，１００μｍφという小径であっても，銅ペーストの埋め込みによる場合と異なり，良好に空泡なく埋め尽くされるからである。これより，この後両面に適宜のパターンの絶縁層や導電層をビルドアップしていくことにより，高品質な両面基板が得られる。このビルドアップは，フルアディティブ法でもセミアディティブ法でもよい。
【００２４】
（第２の形態）
第２の形態は，前記第１の形態とほぼ同様であるので，相違点のみを説明する。まず，導電性層として，銅箔３の代わりにアルミ箔を使用する。そして，貫通孔４を銅で充填する際のめっき厚を，貫通孔４の深さと同様の１４０μｍ（もしくは２〜３μｍ程度の余裕を持たせてもよい）とする。そして，めっき後にはエッチングを行う代わりにアルミ箔を機械的にはぎ取って除去する。アルミニウムはその性質上，銅のようなめっき金属との密着性がないので，容易にはぎ取ることができる。これにより，図６に示したのと同様の銅めっき層６で充填された充填スルーホール７ができあがり，この状態で表裏両面がほぼフラットになっている。このため，導通性に優れた充填スルーホール７が得られる。
【００２５】
以上詳細に説明したように本実施の形態によれば，コア基板１および接着剤の層２，２に形成された貫通孔４を，電気めっきにより銅めっき層６で充填することとしたので，体積抵抗率が低くかつ配線パターン８，８との接続性にも優れ，小径化にも対応できる充填スルーホール７が提供されている。また，コア基板１の片面に銅箔３（またはアルミ箔）をラミネートすることとしたので，この銅箔３に対し片面めっきすることにより容易に貫通孔４が銅めっき層６で充填されるものである。
【００２６】
なお，前記実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，各素材の具体的材質やその各部のサイズなどは，前記実施の形態中に示されたものと異なってもよい。また，導電性層の接着の後にレーザ加工で貫通孔４を開けたが，この順序は逆でもよい。また，穴開けの方法は，エッチングのような化学的なもの（ただし異方性エッチングに限る）でもよく，穴開けを先に行う場合にはドリル加工のような機械的なものでもよい。さらに，めっきによる充填の後，導電性層（銅箔３など）を除去する必要は必ずしもなく，これを残しておいて適宜のパターニングを施して配線パターン８の一部として使用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば，内部が全部金属で充填され導通性に優れるとともに小径化も可能なスルーホール構造がその形成方法とともに提供されている。これにより，表裏両面の配線パターン間の充填スルーホールを介しての導通性を向上させた両面基板が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】コア基板に接着層をラミネートした状態を示す図である。
【図２】片面に銅箔を積層した状態を示す図である。
【図３】レーザ加工で貫通孔を形成した状態を示す図である。
【図４】片面めっきにより貫通孔を銅めっき層で充填する工程を示す図である。
【図５】貫通孔が銅めっき層で充填された状態を示す図である。
【図６】エッチングして銅箔を除去した状態を示す図である。
【図７】パターンを形成した状態を示す図である。
【図８】従来の充填スルーホールの形成方法を説明する図である。
【符号の説明】
１コア基板
２接着剤の層
３銅箔
４貫通孔
６銅めっき層
７充填スルーホール

Claims

絶縁性の基層を有するとともにその表裏両面に配線パターンが形成される両面基板に，表裏面間の導通をとるための充填スルーホールを形成する方法において，
前記絶縁性の基層の裏面に導電性層を被覆する工程（１）と，
前記絶縁性の基層に貫通孔を形成する工程と，
前記導電性層が前記絶縁性の基層の裏面側から露出した状態で表面側から電気めっきを行うことにより，前記貫通孔のみを電気めっき金属で充填する工程（２）と，
前記工程（２）の後に前記導電性層をエッチングにより除去し，表裏面を平坦化する工程とを含むことを特徴とする両面基板の充填スルーホールの形成方法。
請求項１に記載する両面基板の充填スルーホールの形成方法において，
前記工程（２）では，
前記導電性層と同質の金属を片面から電気めっきし，
めっき厚が前記貫通孔の長さと前記導電性層の厚さとの合計以上であることを特徴とする両面基板の充填スルーホールの形成方法。
絶縁性の基層を有するとともにその表裏両面に配線パターンが形成される両面基板に，表裏面間の導通をとるための充填スルーホールを形成する方法において，
前記絶縁性の基層の裏面に導電性層を被覆する工程（１）と，
前記絶縁性の基層に貫通孔を形成する工程と，
前記導電性層が前記絶縁性の基層の裏面側から露出した状態で表面側から電気めっきを行うことにより，前記貫通孔のみを電気めっき金属で充填する工程（２）と，
前記工程（２）の後に前記導電性層を機械的に除去し，表裏面を平坦化する工程とを含むことを特徴とする両面基板の充填スルーホールの形成方法。
請求項４に記載する両面基板の充填スルーホールの形成方法において，
前記導電性層が，前記工程（２）で充填される電気めっき金属との密着性がないものであり，
前記工程（２）でのめっき厚が前記貫通孔の長さ以上であることを特徴とする両面基板の充填スルーホールの形成方法。
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載する両面基板の充填スルーホールの形成方法において，
前記絶縁性の基層にめっき接着剤の層を被覆する工程を前記工程（１）の前に有することを特徴とする両面基板の充填スルーホールの形成方法。