JP4131080B2 - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非貫通孔を有し、配線が高密度で行われている多層プリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近電子機器の小型軽量化に伴い、これらを構成する実装基板もより高密度、高信頼性のものが要求されている。
多層配線板の小型化、高密度化の一手法としてレーザー加工されたバイアホールを有する多層配線板が使用されている。この多層配線板は任意の層間にバイアホールを形成できるため、部品配置を自由に設定でき、配線長を貫通したバイアホールであるスルーホール構造に比べて短くできることから、高周波、高速化対応の小型、高密度多層配線板として広く利用されている。
【０００３】
従来のレーザー加工されたバイアホールを有する多層配線板の製造工程の一例を図３（ａ）〜（ｇ）に示す。以下、図３を用いて説明する。
まず、ガラス不織布にエポキシ樹脂を含浸させた絶縁樹脂基板１０１の両面に銅箔１０２を貼りあわせた基板を用意し、アライメント用の基準穴１０６をドリル加工する（図３（ａ））。
両面の銅箔上にフォトレジストを塗布または貼着し、周囲に加工した基準孔１０６で位置あわせして露光し、現像してフォトレジストをパターニングし、フォトレジストから露出する銅箔をエッチングしてパターニングする（図３（ｂ））。
さらにその両面に、予め一方の面に銅箔１０３が貼着された絶縁基板を基準孔で位置あわせし、１８０℃〜２００℃程度の温度で、加熱、加圧を行い、貼り合わせる（図３（ｃ））。
【０００４】
次に、バイアホールを形成する部分１０４の銅箔をエッチングにより除去する。エッチングレジストの露光は前記基準穴１０６によって位置あわせする（図３（ｄ））。この際、後の絶縁層の孔あけ工程をレーザー加工で行う場合には、除去する絶縁層の孔の径よりも大きくエッチングを行うことが行われる。絶縁層の孔の径と同じ径で銅箔を除去する方法も知られているが、その場合、銅箔がマスクとなってレーザー加工が行われるが、孔周囲の銅箔下の絶縁層がダメージを受け、剥離が生じやすくなる等、バイアホール部分の信頼性が低下する。
【０００５】
そして、レーザー加工により、バイアホールを形成する部分の絶縁層を除去する。この際の位置合わせも、基準穴１０６を用いて行う（図３（ｅ））。両面に無電解めっき及び電解めっきを行い、バイアホール内にも銅めっき層１０５を形成する（図３（ｆ））。
銅箔および銅めっき層からなる、両面の銅層上にフォトレジストを塗布または貼着し、基準穴１０６を用いて位置合わせして露光、現像してフォトレジストをパターニングし、フォトレジストから露出する銅箔をエッチングし、パターニングする（図３（ｇ））。
さらに必要に応じて、図３（ｃ）〜図３（ｇ）の工程を繰り返すことにより、さらに多層のプリント配線板を得ることができる。
【０００６】
ところで、バイアホールは下側の配線層と上側の配線層とを電気的に接続するために設けられているが、電気的接続を確実に行うため、上側の配線層のバイアホール周囲には、銅層を残している。これはランドと呼ばれている。
ランドは配線をパターニングする工程（図３（ｇ））で形成されているが、パターニングされる部分はレジストを露光する際に決められている。従って、レジストの露光工程でのマスクと配線板との位置あわせが非常に重要である。この位置がずれると、めっきされたバイアホールの内部にまでエッチングが行われてしまうことになり、バイアホール内部の銅層が欠落し、バイアホールの接続信頼性を低下させることになる。
【０００７】
また、多層配線板には上述したような高密度化が求められており、ランド同士、あるいはランドと配線を近接させて高密度化するためにランドを小さくすることが行われている。そのため、ランドとバイアホールの孔との位置がずれることがないように、レジストの露光工程でのマスクと配線板との位置あわせ精度を高めることが求められていた。
上述のように、基準穴１０６で位置合わせする方法では、絶縁樹脂基板の伸縮と絶縁層の伸縮が異なるため、絶縁層に形成されたバイアホール用孔と、露光用マスクの位置あわせの精度が十分でない、という問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、露光工程でのマスクと配線板との位置あわせ精度を高め、バイアホールの信頼性が低下することがない多層プリント配線板を、工程が増加することなく得ることができる多層プリント配線板の製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、
（ａ）第一の配線層が形成された絶縁基板上に、絶縁層および導体層を形成する工程。
（ｂ）バイアホール部の前記導体層を除去した後に、露出した絶縁層をレーザー加工し、前記第一の配線層に達するバイアホール用の孔加工を行う工程。
（ｃ）少なくとも前記バイアホール部にめっきを行ってバイアホールを形成する工程。
（ｄ）前記導体層上にレジスト層を形成し、マスクを用いて露光を行う工程。
（ｅ）レジスト層の現像を行う工程。
（ｆ１）レジストから露出した導体層をエッチングし、配線を形成する工程。もしくは、（ｆ１）工程に代えて（ｆ２）レジストから露出した導体層上にめっきを行い、レジストを剥離し、エッチングを行うことにより配線を形成する工程。の各工程からなる多層プリント配線板の製造方法において、前記（ｂ）工程で、同時に、前記露光を行う工程で用いるアライメントマーク用孔の加工を行い、前記（ｄ）工程で、アライメント用孔を基準として位置あわせして露光を行うことを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は、前記アライメントマーク用孔が複数個の孔の集合体であることを特徴としている。
【００１１】
［作用］本発明によれば、
（ａ）第一の配線層が形成された絶縁基板上に、絶縁層および導体層を形成する工程。
（ｂ）バイアホール部の前記導体層を除去した後に、露出した絶縁層をレーザー加工し、前記第一の配線層に達するバイアホール用の孔加工を行う工程。
（ｃ）少なくとも前記バイアホール部にめっきを行ってバイアホールを形成する工程。
（ｄ）前記導体層上にレジスト層を形成し、マスクを用いて露光を行う工程。
（ｅ）レジスト層の現像を行う工程。
（ｆ１）レジストから露出した導体層をエッチングし、配線を形成する工程。もしくは、（ｆ１）工程に代えて（ｆ２）レジストから露出した導体層上にめっきを行い、レジストを剥離し、ソフトエッチングを行うことにより配線を形成する工程。の各工程からなる多層プリント配線板の製造方法において、前記（ｂ）工程で、同時に、前記露光を行う工程で用いるアライメントマーク用孔の加工を行い、前記（ｄ）工程で、アライメント用孔を基準として位置あわせして露光を行うため、ランドとバイアホール用の孔との位置がずれることがなく、バイアホールの信頼性が低下することがない。また、工程も増加することがない。
【００１２】
また、本発明によれば、前記アライメントマーク用孔が複数個の孔の集合体であることを特徴とするため、誤認識が少なく、さらに位置あわせの精度を高めることができる。この場合も工程が増加することがない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態につき説明する。
図１（ａ）〜（ｋ）に多層プリント配線板の製造工程の一実施例を工程順に示す部分断面図を示す。
【００１４】
まず、ガラスクロスにエポキシ樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂等の絶縁樹脂を含浸させた樹脂基板の両面に銅箔が積層された材料を準備した。銅箔の厚さは例えば３μｍ〜３５μｍ程度の厚さのものが好適に用いられるが、厚さが薄いものは高価であり、厚いものはファインなパターニングが難しく、重量も重くなるため、１２μｍ〜１８μｍ程度のものが好ましい。ここでは、ガラスエポキシ樹脂基板１の両面に１２μｍの銅箔２を貼りあわせた材料（３ＥＣ−ＶＬＰ（商品名；三井金属製））を用いた（図１（ａ））。
【００１５】
そして、両面にドライフィルムをラミネートし、露光、現像を行い、銅箔をエッチングし、配線３を形成した（図１（ｂ））。この露光時には、銅箔に対する加工であるために、それほど正確な位置あわせを必要としないため、従来技術同様にガラスエポキシ樹脂基板の両面に銅箔を貼りあわせた材料の外側に形成した基準孔（図示せず）を用いて位置あわせを行った。
さらに、１２μｍの銅箔４に８０μｍのエポキシ樹脂５を接着した、樹脂付銅箔（ＡＰＬ−４００１（商品名：住友ベークライト製））を用意し、１７０〜１８０℃の温度で加熱・加圧して両面に貼りあわせた（図１（ｃ））。ここでは、プリプレグ等の接着材料を介して、用意した銅箔を貼り合わせてもよい。なお、銅箔付樹脂基板としては樹脂基板に銅箔を貼り合わせたものあるいは銅箔に樹脂を塗工したものを用いることができる。
このように、樹脂付銅箔あるいは銅箔を貼り合わせる方法を用いているために、絶縁層に無電解銅メッキ等で銅層を形成する場合に比べ、銅層の密着力が強く、銅層が剥離することがない。
【００１６】
ここで、樹脂付銅箔としては他に、ＡＰＬ−Ｂ（商品名：住友ベークライト製）、ＭＣＦ−６０００（商品名：日立化成製）等が使用でき、樹脂の厚さは４０μｍ〜１００μｍ、銅箔の厚さは３μｍ〜３５μｍの範囲のものが好適に用いられるが、厚いものはファインなパターニングが難しく、重量も重くなるため、３μｍ〜１８μｍのものが、薄いものは高価であり、また銅箔だけで扱う場合には扱いが難しくなるため、１２μｍ〜１８μｍのものが好ましい。
【００１７】
そして、両面の厚さ１２μｍの銅箔４をソフトエッチングし、両面を厚さ５μｍの銅箔にした（図１（ｄ））。ここで、あらかじめ銅箔を薄くしておくことにより、簡易に銅箔の厚さを薄く、しかも安価に両面に薄い銅箔を有する樹脂基板を得ることができ、後の工程で研磨量が少なくて済むため、高い製造効率で製造を行うことができる。
その後、両面にドライフィルムを貼り合わせ、従来技術同様に周囲に加工した基準孔（図示せず）で位置あわせして露光、現像を行い、ドライフィルムから露出した銅箔をエッチングすることにより、バイアホール形成部６の銅箔をエッチングして、除去した（図１（ｅ））。この時点では、それほど高精度なアライメントは求められないため、基準孔をもとに位置あわせを行えば十分である。
次に、レーザー（炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザー、ＹＡＧレーザー等）を照射し、配線３をストッパー層にして孔明け加工を行い、バイアホール形成部の絶縁層を直径１００μｍの円状に、銅箔が除去された直径３００μｍの円の内側になるように除去し、孔７を形成した。また同時に同じ径の孔をアライメントマーク用孔７０として、直径５ｍｍの円周上に開口した（図１（ｆ））。なお、図ではアライメントマーク用孔７０は、１個分の断面のみ示した。このアライメントマーク用孔も非貫通の孔である。
このアライメント用孔の平面図が図２（ａ）である。なお、孔を図２（ｂ）に示すように二重円に加工してもよい。
このように、バイアホール用孔とアライメントマーク用を同時に加工するために、その相対的な位置については、高い精度で加工を行うことができる。
【００１８】
なお、位置あわせは、アライメントマークを画像認識することによって行われるが、あらかじめアライメントマークを画像として登録しておき、部分的に、あるいは全体が、画像として類似している位置を探しだす、という、濃淡パターンマッチングという方法が優れており好ましい。この方法では、部分的に類似している位置を探しだすことができ、本実施形態のようにアライメントマークを、非貫通孔の集合体で形成する場合には、非常に高い精度で位置あわせを行うことができるものである。
また、位置あわせ時には、アライメントマークが非貫通孔であるために、反射照明を用いることができる。好ましい装置構成として、ＣＣＤカメラを中心として、その周囲に位置あわせ用の照明を配置し、アライメントマークから反射してくる光を上記のＣＣＤカメラで検出するというものが例示できる。
さらに、孔の形状は、安定した形状を得やすいことから、またレーザー加工が行いやすいことから、上記のような円形であることが好ましいが、三角形や多角形等の他の形状でもよい。
【００１９】
さらにドリルを用いて、孔径０．３ｍｍで貫通孔８を形成した（図１（ｇ））。この孔あけは隣接しない配線層間の接続を図るスルーホールの形成ためのものであり、必要に応じて行われるものであるが、そのようなスルーホールを形成することは、配線パターンの設計時点で設計の自由度を向上させるものであり好ましい。
そして、レーザー加工で形成された孔及び貫通孔内の樹脂残渣を除去するために、過マンガン酸処理によるクリーニング処理を行った。クリーニング処理する方法としては、他にプラズマ処理、塗粒吹きつけ等の方法が好ましい。この処理を行うことにより孔の側壁面及び底部にあたる銅箔面が清浄化され、銅めっきによる電気的接続が確実に行われる。特に、レーザー加工で形成された孔の底部の銅層表面が清浄化され、電気的接続信頼性が向上する。
【００２０】
次に、厚さ０．２μｍで無電解銅めっきを行い、さらに厚さ１０μｍで電解めっきを行い、銅めっき層９を形成した（図１（ｈ））。ここで無電解銅めっきに代えてスパッタリングを行い、その後電解めっきを行ってもよい。
このような工程で、スルーホール１０、レーザー孔あけされた部分のバイアホール１１が形成された。なお、アライメントマークにもめっきが施されたが、特に問題はない。
【００２１】
次にバフを用いて両面を銅層が厚さ１０μｍとなるように研磨して平滑化した（図１（ｉ））。そして、両面の銅層上に、ドライフィルムを貼着し、マスクフィルムを重ねて、上述のアライメントマークを用いて、マスクフィルムの位置合わせを行った。そして、露光、現像を行った後に、ドライフィルムから露出する両面の銅層をエッチングして、配線、部品接続ランド等からなる配線層１３を形成した（図１（ｊ））。
このようにアライメントを行うことによって、微細なバイアホールでも高い精度で位置あわせが可能となり、従って配線層も高精度で形成ができる。
さらに、両面にソルダーレジスト層を形成し、部品接続ランドには、ニッケルめっき及び金めっきを施して多層プリント配線板を完成した。
【００２２】
なお、配線層１３を形成し、図１（ｊ）の状態となった後、さらに樹脂付銅箔を積層し、図１（ｃ）以降の工程を行えば、さらに層数の多い多層プリント配線板を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、ランドとバイアホール用の孔との位置がずれることがなく、バイアホールの信頼性が低下することがないため、バイアホールの信頼性が高い多層プリント配線板を製造することができる。
【００２４】
本発明によれば、誤認識が少なく、さらに位置あわせの精度を高めることができるため、バイアホールの信頼性がさらに高い多層プリント配線板を製造することができる。また、工程も増加することがないため、簡易な工程で上述のようなバイアホールの信頼性が高い多層プリント配線板を製造することが可能となる。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る多層プリント配線板の製造方法の説明図
【図２】本発明の実施形態に係る多層プリント配線板のアライメントマークの平面図
【図３】従来技術に係る多層プリント配線板の製造方法の説明図
【符号の説明】
１ ガラスエポキシ樹脂基板
２ 銅箔
３ 配線
４ 銅箔
５ エポキシ樹脂
６ バイアホール形成部
７ 孔
８ 貫通孔
９ 銅めっき層
１０ スルーホール
１１ バイアホール
１３ 配線層
１４ アライメントマーク
１０１ 絶縁樹脂基板
１０２、１０３ 銅箔
１０４ バイアホールを形成する部分
１０５ 銅めっき層
１０６ アライメントマーク

Claims (2)

1. （ａ）第一の配線層が形成された絶縁基板上に、絶縁層および導体層を形成する工程。
   （ｂ１）バイアホール部の前記導体層からバイヤホール用の孔の直径より大きい円を除去し前記絶縁層を露出させたバイアホール形成部と、前記導体層から複数個のアライメントマーク用孔の集合体より広い領域を除去し前記絶縁層を露出させたアライメントマーク用孔集合体用開口部を形成する工程。
   （ｂ２）露出した前記絶縁層をレーザー加工し、前記バイアホール形成部に前記バイアホール形成部の直径より小さく前記第一の配線層に達するバイアホール用の孔加工を行い、前記アライメントマーク用孔集合体用開口部内に複数個のアライメントマーク用孔の加工を行う工程。
   （ｃ）少なくとも前記バイアホール部にめっきを行ってバイアホールを形成する工程。
   （ｄ）前記導体層上に前記アライメントマーク用孔を基準としてマスクを位置あわせして露光を行うことでレジスト層を形成する工程。
   （ｅ）前記レジスト層の現像を行いレジストのパターンを形成する工程。
   （ｆ１）前記レジストのパターンから露出した前記導体層をエッチングし、配線を形成する工程。
   の各工程からなることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. （ａ）第一の配線層が形成された絶縁基板上に、絶縁層および導体層を形成する工程。
   （ｂ１）バイアホール部の前記導体層からバイヤホール用の孔の直径より大きい円を除去し前記絶縁層を露出させたバイアホール形成部と、前記導体層から複数個のアライメントマーク用孔の集合体より広い領域を除去し前記絶縁層を露出させたアライメントマーク用孔集合体用開口部を形成する工程。
   （ｂ２）露出した前記絶縁層をレーザー加工し、前記バイアホール形成部に前記バイアホール形成部の直径より小さく前記第一の配線層に達するバイアホール用の孔加工を行い、前記アライメントマーク用孔集合体用開口部内に複数個のアライメントマーク用孔の加工を行う工程。
   （ｃ）少なくとも前記バイアホール部にめっきを行ってバイアホールを形成する工程。
   （ｄ）前記導体層上に前記アライメントマーク用孔を基準としてマスクを位置あわせして露光を行うことでレジスト層を形成する工程。
   （ｅ）前記レジスト層の現像を行いレジストのパターンを形成する工程。
   （ｆ２）前記レジストのパターンから露出した前記導体層上にめっきを行い、前記レジストのパターンを剥離し、ソフトエッチングを行うことにより配線を形成する工程。
   の各工程からなることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。

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