JP4119702B2 - 多層プリント配線板の検査方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロビアによって細密な層間接続を行う多層プリント配線板において、マイクロビアと各層のパターン間の位置ずれを検査する検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビルドアップ多層プリント配線板は、高密度な配線パターンを多層に積み上げて製造するものであり、高密度になればなるほど、マイクロビアの孔径が極細になり、配線パターン形成時の位置決めには高い精度が要求される。したがって、位置ずれの許容範囲も益々狭くなり、どうしてもマイクロビアと各層間のわずかな位置ずれが不良品となるおそれがある。この位置ずれを完成品となってから検査確認をする方法では、位置ずれが生じた後のレジスト工程、印刷工程などの作業コストが無駄になる。そのため、多層プリント配線板の回路形成直後に位置ずれの有無を確認する方法が必要とされてきた。
【０００３】
本出願人は、多層プリント配線板の回路形成直後に貫通スルーホールを用いて位置ずれの有無を検査確認する方法について既に提案した（特許第３２０６６３５号）。この貫通スルーホールを用いた位置ずれ検査方法を、図４及び図５を用いて説明する。
【０００４】
図４において、多層プリント配線板１０は、３枚の基板１１〜１３が順次積層されているものとする。この多層プリント配線板１０の各基板１１〜１３間の相対向する回路形成面には、内層回路用の回路パターンが形成されるとともに、回路パターンの邪魔にならないところに、位置ずれ検査パターン２８、２９、３０が形成されている。
【０００５】
この位置ずれ検査パターン２８、２９、３０のうち、位置ずれ検査パターン２８は、基板１１の上面と、必要に応じて基板１３の下面に、図５（ａ）に示すように、直径がスルーホールの孔径Ｒ１より十分大きなべた円のランド２０、２１、２２がそれぞれ一直線上に一定間隔（ｘ）で、かつ独立して設けられる。前記位置ずれ検査パターン２９は、基板１２の上面に、図５（ｂ）に示すように、前記ランド２０、２１と一致する位置にそれぞれリングパターン２３と円形ランド２５が設けられ、これらのリングパターン２３と円形ランド２５の間は接続導体２４で接続される。このリングパターン２３は、上記スルーホール孔径Ｒ１よりも大きな内径Ｒ２をくり抜いたリング状に形成され、この内径Ｒ２とスルーホール孔径Ｒ１との差の２分の１が、ずれ検査に際してのずれ限界値ｄとなる。円形ランド２５は、前記ランド２１と同程度の大きさのべた円である。
同様に、前記位置ずれ検査パターン３０は、基板１３の上面に、図５（ｃ）に示すように、前記ランド２１、２２と一致する位置にリングパターン２３と円形ランド２５が設けられ、接続導体２４で接続される。
【０００６】
このように形成された基板１１、１２、１３が積層され、多層プリント配線板１０を形成した後、パターンの位置ずれ検査のために、基板１１の上面（又は基板１３の下面）からランド２０、２１、２２の中心に孔径Ｒ１のスルーホール１４、１５、１６が穿設され、これらのスルーホール１４、１５、１６の内壁面にメッキ１７、１８、１９を施す。
【０００７】
パターンの位置ずれの有無を検査するため、電気チェッカーの２本プローブの一方をまず第１のスルーホール１４のランド２０に、他方を第２のスルーホール１５のランド２１に接触させる。その結果、非導通であれば、回路形成面の内層回路パターンには位置ずれが無いことになる。もし、導通していれば、位置ずれ検査パターン２９がずれ限界値ｄ以上にずれて、リングパターン２３が第１のスルーホール１４のメッキ１７に接触していることになるため、回路形成面の内層回路パターンに位置ずれがあると判定される。同様に、第２のスルーホール１５のランド２１と、第３のスルーホール１６のランド２２との間を検査する。さらに、第１のスルーホール１４のランド２０と、第３のスルーホール１６のランド２２との間を検査する。
【０００８】
このように、図４及び図５で説明した方法によれば、単に内層回路パターンが位置ずれしているかどうかのみでなく、それが何層目の内層回路パターンであるかまでも特定することができる。そして、その位置ずれが１層のみである場合には、回路形成のプリント工程での位置ずれによるものと推測され、また、２層以上にわたって位置ずれが生じている場合には積層プレス工程での位置ずれと推測され、すべてのパターンに位置ずれが生じている場合には、スルーホール穿設時のＮＣ（数値制御）加工に起因するものと推測されるなど、原因も明らかになる。
【０００９】
上記の検査方法は、多層プリント配線板の各層間をスルーホールで接続する場合に用いたものであるが、近年、より一層の多層配線板の高密度化という要請から、ビルドアップ多層プリント配線板の製造方法として、いわゆるＲＣＣ（ＲＥＳＩＮ ＣＯＡＴＥＤ ＣＯＰＰＥＲ：樹脂付銅箔）を使用した多層化技術が注目されてきている。これは、樹脂付銅箔層を回路基板に積層し、銅箔をエッチング除去して、バイアホール形成部位に開口を設け、この開口部にレーザを照射し、樹脂層を除去し、開口部をメッキして、レーザバイアホール（ＬＶＨ）を形成して、このレーザバイアホールによって各層の配線パターン間を接続する技術である。また、高エネルギーのエキシマレーザ、ＵＶレーザ、ＣＯ２レーザなどを用いて、銅箔とその下に存在する樹脂層とを同時に除去する方法も用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のレーザを用いてバイアホールを形成する技術を用いることにより、従来のスルーホールを用いた技術に比べて格段に径の小さいバイアホールを形成することができ、これによって、より高密度なビルドアップ多層プリント配線板を製造することが可能となった。しかし、プリント配線板の表裏を貫通するスルーホールと異なり、これらのビルドアップ多層配線板は、非貫通構造を持つため、このレーザバイアホールを用いたビルドアップ多層プリント配線板には、前記スルーホールを用いた位置ずれの検査方法を用いることができず、新たな検査方法が必要とされていた。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、レーザバイアホール等のマイクロビアを用いた高密度のビルドアップ多層プリント配線板における位置ずれの有無を、各層の回路形成直後に検査確認できる方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回路パターンを形成した樹脂層表面の銅箔に、マイクロビアより大きな所定直径のクリアランスパターンをくり抜き、その周縁部分をリングパターンとし、前記クリアランスパターンの内部にこのクリアランスパターンの直径より小さく、かつ、マイクロビアの直径より大きな下層樹脂除去防止用円形パターンを形成し、前記リングパターンから所定距離だけ離れた位置にランドを連続して位置ずれ検査パターンを形成し、これらのパターンの上にビルドアップ層を積層するビルドアップ層積層工程と、前記ビルドアップ層における表面銅箔に、回路パターンの対応箇所と前記位置ずれ検査パターンのクリアランスパターン及びランドの対応箇所とに前記マイクロビアを形成するマイクロビア形成工程と、前工程におけるマイクロビアに銅メッキ処理を施す銅メッキ処理工程と、前工程における銅メッキ処理後に回路パターンを形成するとともに、位置ずれ検査パターンのマイクロビアに端子を形成する工程とからなることを特徴とする多層プリント配線板の検査方法である。
【００１３】
このような構成とすることで、レーザバイアホールを用いて層間接続を行う場合の多層プリント配線板においても、位置ずれ検査パターンのリング形状部分とレーザバイアホールの銅メッキとの電気的導通、非導通によって位置ずれの検査を行うことができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明による検査方法は、レーザビア、フォトビア、導電性ペーストを用いたビア等、孔径が極細のマイクロビアと呼ばれる技術を用いてビルドアップ層の層間接続を行う多層プリント配線板の全てに適用できる技術に関するものであるが、以下の実施例においては、その一例として、ＲＣＣ層を積層したものにレーザバイアホールを形成して層間接続を行う例について説明する。
【００１５】
図１及び図２は、それぞれ位置ずれが許容範囲を超えている場合と許容範囲内である場合の本発明による位置ずれ検査を行うための作業工程の流れを説明したもので、それぞれ第１工程（ａ）から第５工程（ｅ）の順に作業を進めて最終的に位置ずれの検査を行う。
【００１６】
第１工程（ＲＣＣ積層）；
図１（ａ）及び図２（ａ）において、内層の樹脂層４４に形成された回路パターンの上に、表面銅箔３２と樹脂層３３が一体となったＲＣＣ層３１を積層する。前記樹脂層４４には、回路パターンとともに、回路パターンの邪魔にならない位置や、検査後に除去される位置に、銅箔などの導電性の物質で構成された位置ずれ検査パターン３４が形成されている。この位置ずれ検査パターン３４の形状は、図３に示すように、一方端を所定直径ｒ２にくり抜いてクリアランスパターン４５とし、このクリアランスパターン４５の外側をリングパターン３５とする。このクリアランスパターン４５の全内周に間隙が生じるように、ｒ２よりも小さな直径で円形パターン３６を形成する。前記クリアランスパターン４５の他方端には、所定の長さでランド３７が連続している。なお、ランド３７は、リングパターン３５の外径と幅を等しく形成したが、最大位置ずれ検査幅を包含する範囲であればよく、形状も例示したものに限られない。
【００１７】
第２工程（ウィンドウ形成）；
図１（ｂ）及び図２（ｂ）において、ＲＣＣ積層後の基板の表面銅箔３２における予め設定された位置に、内層の回路パターンとの層間接続を行うためにエッチング処理を施すことにより、表面銅箔３２を取り除いてレーザバイアホール形成のためのウィンドウを形成する。このとき、位置ずれ検査パターン３４の一端のクリアランスパターン４５と他端に設けたランド部分３７のそれぞれの上部に位置した表面銅箔３２にも、ウィンドウ３８を直径ｒ１の大きさで形成する。前記クリアランスパターン４５の直径ｒ２と、ウィンドウの直径ｒ１との差を、ｒ２−ｒ１＝２ｄとしたとき、この差２ｄの１／２のｄが層間合わせの限界値であり、これ以上のずれが生じているか否かを、この位置ずれ検査パターン３４を用いて検査する。言い換えれば、マイクロビアの直径をｒ１と位置ずれの限界値ｄは、予め設定された値であるから、クリアランスパターン４５の直径ｒ２は、ｒ２＝ｒ１＋２ｄの演算により形成される。図１（ｂ）は、位置ずれが許容範囲外の場合を例示し、図２（ｂ）は、許容範囲内の場合を例示している。
【００１８】
第３工程（レーザ加工）；
前工程でウィンドウ３８を形成した基板に、レーザ処理を施す。すると、図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示すように、ウィンドウ３８を形成した部分の真下にある樹脂層３３、４４の一部が除去されて、内層にある銅箔部分が露出して、レーザバイアホール３９が形成される。このときレーザは、表面銅箔３２部分で反射されるため、ウィンドウ３８を設けた部分のみの樹脂層３３、４４が除去される。図１（ｃ）は、許容範囲外の位置ずれが生じている結果、レーザ加工によってリングパターン３５の内径部分の銅箔が露出している。図２（ｃ）は、許容範囲内の位置ずれのため、リングパターン３５の銅箔は露出していない。
なお、クリアランスパターン４５の内側に設けた円形パターン３６は、レーザ処理の際に、必要以上に樹脂層４４が除去されるのを防ぐために設けたもので、図１（ｃ）では、位置ずれが大きいため、レーザによって樹脂層４４も一部除去されているが、図２（ｃ）では、位置ずれが小さいため、レーザによる樹脂層の除去は円形パターン３６で止まっているのが分かる。この円形パターン３６は、クリアランスパターン４５全内周にできるだけ小さな間隙を持ち、かつ、マイクロビアの直径より大きく形成することが望ましい。
【００１９】
第４工程（銅メッキ処理）；
前工程によるレーザ加工後の基板の表面に、銅メッキ処理を施す。すると、図１（ｄ）及び図２（ｄ）に示すように、表面銅箔３２の上面と、樹脂層３３が除去されたレーザバイアホール３９と、Ｌ２層にある円形パターン３６とリングパターン３５の一部の銅箔部分が露出した部分とに銅メッキ処理が施される。この銅メッキによって層間接続が行われる。図１（ｄ）は、位置ずれが生じている結果、リングパターン３５の露出部４１に銅メッキ処理がされているのが分かる。図２（ｄ）は、リングパターン３５に銅メッキ処理がなされていない。
【００２０】
第５工程（回路パターン形成）；
前工程による銅メッキ処理後の基板の表面を、再度エッチング処理を施すことにより、Ｌ１層の図示しない回路パターンを形成する。このとき、同時に、位置ずれ検査パターン３４の両端上部の銅メッキ部分も、端子となるようにエッチング処理を施して、図１（ｅ）及び図２（ｅ）に示すように、ランド側端子４２とクリアランスパターン側端子４３を形成する。
【００２１】
上記図１（ｅ）の状態で、ランド側端子４２とクリアランスパターン側端子４３に電気チェッカーの各プローブを接続すると、リングパターン３５の露出部４１の銅箔と銅メッキが接触している。このため、ランド側端子４２とクリアランスパターン側端子４３が導通状態となる。これは、限界値ｄ以上に位置ずれが生じている証拠であり、不良品と判断することができる。
【００２２】
これに対して、図２（ｅ）は、図２（ｂ）のウィンドウ３８の形成段階で、位置ずれ検査パターン３４のクリアランスパターン側端子４３の略真上にウィンドウ３８が形成され、その後、図２（ｃ）のレーザ加工後の図においても、レーザバイアホール３９がクリアランスパターン側端子４３の内部の位置ずれ限界値ｄの範囲内に形成されており、この結果、図２（ｄ）での銅メッキ処理、図２（ｅ）での回路パターン形成処理を行ったものは、リングパターン３５の露出部４１の銅箔と銅メッキ部分が接触することはなく、ランド側端子４２とクリアランスパターン側端子４３に電気チェッカーの各プローブを接続して検査を行っても、非導通となり、良品と判断することができる。
【００２３】
前記実施例では、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、ＲＣＣ積層後の基板表面の銅箔をエッチング等の表面処理によって取り除いてウィンドウ３８を形成した。しかし、本発明による位置ずれの検査方法は、この場合に限られるものではなく、エキシマレーザ、ＵＶレーザ、ＣＯ２レーザ等の強力なレーザを用いて銅箔とその下に存在する樹脂層とを同時に除去する場合においても用いることができる（但し、円形パターン３６は除去されない）。
【００２４】
この方法によれば、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すウィンドウ形成工程が省略され、直接レーザバイアホール３９が形成される。この場合、Ｌ１層の表面銅箔３２は、前記実施例の場合よりも薄いものを用いておくことで直接レーザによって除去することが可能になる。そして、レーザによる加工が位置ずれの許容範囲内である場合は、図２（ｃ）に示す場合と同様に、その後の銅メッキ処理工程、回路パターン形成工程を行っても、リングパターン３５の露出部４１の銅箔と銅メッキ部分が接触することはなく、ランド側端子４２とクリアランスパターン側端子４３に電気チェッカーの各プローブを接続して検査を行っても、非導通となり、良品と判断することができる。
レーザ加工の際に位置ずれが生じた場合は、図１（ｃ）に示す場合と同様に、その後の銅メッキ処理工程、回路パターン形成工程を行ったものは、リングパターン３５の露出部４１の銅箔と銅メッキ部分が接触し、ランド側端子４２とクリアランスパターン側端子４３に電気チェッカーの各プローブを接続して検査を行うと、導通となり、不良品と判断することができる。
【００２６】
前記実施例では、Ｌ１層とＬ２層の２層間の接続について説明したのみであるが、これに限られるものではなく、同様の位置ずれ検査パターン３４を各層に設けることで、当該層を積層して回路パターンを形成した直後に位置ずれの有無を判断して、良品と不良品を判別した後、良品のみに対して次の層の積層を行うようにでき、無駄なコストを削減することができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、スルーホールに比較して極めて小さなマイクロビアによる多層プリント配線板の製造時において、位置ずれ検査パターンのリング形状部分とマイクロビアの銅メッキとの電気的導通、非導通によって位置ずれの検査を行うことができる。また、回路パターン形成毎に位置ずれの検査を行うことで、無駄な工程をなくし、かつ不良品を未然に防止できる。また、クリアランスパターンの内部にこのクリアランスパターンの直径より小さく、かつ、マイクロビアの直径より大きな下層樹脂除去防止用円形パターンを形成したので、下層の樹脂層を必要以上に除去することがなくなる。
【００２８】
請求項２記載の発明によれば、ウィンドウ形成工程を介在することにより、マイクロビアが正確に形成され、より正確な位置ずれの検査を行うことができる。
【００２９】
請求項３記載の発明によれば、ＲＣＣ層を積層してレーザバイアホールによって層間接続を行う多層プリント配線板においても、正確な位置ずれの検査を行うことができる。
【００３１】
請求項４記載の発明によれば、クリアランスパターンの直径ｒ２は、積層する回路パターンの位置ずれの限界値をｄとし、マイクロビアの直径をｒ１としたとき、ｒ２＝ｒ１＋２ｄで設定して形成するようにしたので、位置ずれの限界値ｄとマイクロビアの直径ｒ１に合わせてクリアランスパターンの直径ｒ２を設定することで、目的に応じて容易にクリアランスパターンの直径ｒ２を調整することができ、かつ、３６０度のどの方向の位置ずれも正確に検査でき、より信頼性の高い検査を行うことができる。
また、クリアランスパターンの直径ｒ２（又は位置ずれの限界値をｄ）の設定値の異なる複数個の検査パターンを、１枚のワークに配置し、夫々の検査結果を同時に知ることでマイクロビア加工工程での工程安定能力を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多層プリント配線板の検査方法を、不良品に対して行った場合の工程の流れ図で、（ａ）は、ＲＣＣ積層工程説明図、（ｂ）は、ウィンドウ形成工程説明図、（ｃ）は、レーザ加工工程説明図、（ｄ）は、銅メッキ処理工程説明図、（ｅ）は、回路パターン形成工程説明図である。
【図２】本発明による多層プリント配線板の検査方法を、良品に対して行った場合の流れ図で、（ａ）は、ＲＣＣ積層工程説明図、（ｂ）は、ウィンドウ形成工程説明図、（ｃ）は、レーザ加工工程説明図、（ｄ）は、銅メッキ処理工程説明図、（ｅ）は、回路パターン形成工程説明図である。
【図３】本発明の位置ずれ検査に用いる位置ずれ検査パターンを示した平面図である。
【図４】従来技術による多層プリント配線板の位置ずれ検査方法を示した図であり、スルーホールに対する位置ずれ検査パターンの配置を示した端面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ図４における位置ずれ検査パターンの平面図である。
【符号の説明】
１０…多層プリント配線板、１１…基板、１２…基板、１３…基板、１４…第１スルーホール、１５…第２スルーホール、１６…第３スルーホール、１７…メッキ、１８…メッキ、１９…メッキ、２０…ランド、２１…ランド、２２…ランド、２３…リングパターン、２４…接続導体、２５…円形ランド、２８…位置ずれ検査パターン、２９…位置ずれ検査パターン、３０…位置ずれ検査パターン、３１…ＲＣＣ層、３２…表面銅箔、３３…樹脂層、３４…位置ずれ検査パターン、３５…リングパターン、３６…円形パターン、３７…ランド、３８…ウィンドウ、３９…レーザバイアホール、４０…銅メッキ、４１…露出部、４２…ランド側端子、４３…クリアランスパターン側端子、４４…樹脂層、４５…クリアランスパターン。

Claims (5)

1. 回路パターンを形成した樹脂層表面の銅箔に、マイクロビアより大きな所定直径のクリアランスパターンをくり抜き、その周縁部分をリングパターンとし、前記クリアランスパターンの内部にこのクリアランスパターンの直径より小さく、かつ、マイクロビアの直径より大きな下層樹脂除去防止用円形パターンを形成し、前記リングパターンから所定距離だけ離れた位置にランドを連続して位置ずれ検査パターンを形成し、これらのパターンの上にビルドアップ層を積層するビルドアップ層積層工程と、前記ビルドアップ層における表面銅箔に、回路パターンの対応箇所と前記位置ずれ検査パターンのクリアランスパターン及びランドの対応箇所とに前記マイクロビアを形成するマイクロビア形成工程と、前工程におけるマイクロビアに銅メッキ処理を施す銅メッキ処理工程と、前工程における銅メッキ処理後に回路パターンを形成するとともに、位置ずれ検査パターンのマイクロビアに端子を形成する工程とからなることを特徴とする多層プリント配線板の検査方法。
2. 回路パターンを形成した樹脂層表面の銅箔に、マイクロビアより大きな所定直径のクリアランスパターンをくり抜き、その周縁部分をリングパターンとし、前記クリアランスパターンの内部にこのクリアランスパターンの直径より小さく、かつ、マイクロビアの直径より大きな下層樹脂除去防止用円形パターンを形成し、前記リングパターンから所定距離だけ離れた位置にランドを連続して位置ずれ検査パターンを形成し、これらのパターンの上にビルドアップ層を積層するビルドアップ層積層工程と、前記ビルドアップ層における表面銅箔に、回路パターンの対応箇所と前記位置ずれ検査パターンのクリアランスパターン及びランドの対応箇所とに前記樹脂除去防止用パターンより小さな面積のウィンドウを形成するウィンドウ形成工程と、前工程におけるウィンドウ形成箇所に前記マイクロビアを形成するマイクロビア形成工程と、前工程におけるマイクロビアに銅メッキ処理を施す銅メッキ処理工程と、前工程における銅メッキ処理後に回路パターンを形成するとともに、位置ずれ検査パターンのマイクロビアに端子を形成する工程とからなることを特徴とする多層プリント配線板の検査方法。
3. 積層するビルドアップ層はＲＣＣ層とし、形成するマイクロビアはレーザバイアホールとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の多層プリント配線板の検査方法。
4. クリアランスパターンの直径ｒ２は、積層する回路パターンの位置ずれの限界値をｄとし、マイクロビアの直径をｒ１としたとき、ｒ２＝ｒ１＋２ｄに設定して形成することを特徴とする請求項１、２又は３記載の多層プリント配線板の検査方法。
5. 下層の樹脂除去防止用パターンは、直径ｒ２にくり抜いたクリアランスパターンの内側に、ｒ２よりも小さく、かつ、マイクロビアの直径より大きな直径の下層樹脂除去防止用円形パターンからなることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の多層プリント配線板の検査方法。

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