JP4705261B2 - ビルドアップ多層プリント配線板 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビルドアップ多層プリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機器の小型・高機能化等に伴い、プリント配線板の分野では配線密度の高さから、ビルドアップ多層プリント配線板の需要が高くなっている。
ビルドアップ多層プリント配線板は、絶縁層と導体層を交互に積層していき、各層間の電気的接続を、隣接する導体間の層間樹脂絶縁層に形成されるブラインドバイアホールにて行っているため、従来の多層プリント配線板に形成される貫通スルーホールと比較して、その占有面積が小さく、また、総板厚を薄くできるという点で非常に有利なプリント配線板である。
【０００３】
図４は、斯かる従来のビルドアップ多層プリント配線板の例を示すもので、繊維基材に樹脂を含浸した絶縁基材の両面に配線回路２が形成された基板１と、前記基板１の両面に繊維基材に樹脂を含浸した半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の両面に、層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、外層の表裏を貫通接続する貫通めっきスルーホール１０及び配線回路２が形成されたビルドアップ層９と、所望とするパターンに形成されたソルダーレジスト１１からなる。
このような構成とすることにより、配線密度の高いビルドアップ多層プリント配線板が得られる。
【０００４】
また最近では、多ピン・狭ピッチの接続端子を有するＣＳＰ（チップサイズパッケージ又はチップスケールパッケージ）等の実装に伴って、ビルドアップ層９の配線回路２を多層間に引き回す必要があるとともに、インピーダンス整合を容易にすべく、ビルドアップ層９にはグランド及び／又は電源層を形成するため、少なくとも信号層と合わせて片側２層以上のビルドアップ層９が必要となっており、また、ビルドアップ多層プリント配線板１２全体の小型・薄型化を図る上でも、コア材６より薄いビルドアップ層９を多層化する方が有利なことから、図５に示したように、ビルドアップ層９を複数層としたビルドアップ多層プリント配線板１２の利用性が高くなっている。
また、これに合わせて各層間を電気的に接続するブラインドバイアホールに関しても、中間の層を飛ばして接続したい場合には、図５に示したように、ブラインドバイアホールを複数層に亘って形成したスキップビア１３が、配線密度の向上等の観点から利用されるに至っている。
【０００５】
しかし、前記スキップビア１３を有するビルドアップ多層プリント配線板１２においては、耐熱信頼性に優れたものを製造することは容易ではなかった。即ち前記スキップビア１３を有するビルドアップ多層プリント配線板１２に耐熱性試験を行った場合、当該スキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との線膨張係数差に起因して、図６に示したようにコア材６のコンタクトランド１４下部、即ち、コンタクトランド１４と繊維基材１９の間に位置する絶縁樹脂２０（クラックの発生状況を分かり易くするために、便宜上図６のみに繊維基材１９と絶縁樹脂２０を図示したが、今回図示した全ての図におけるコア材６、即ち基板１及び接着剤３はいずれも前記繊維基材１９と絶縁樹脂２０からなるものとする）にクラック１５が発生し、これによりマイグレーションを誘発して絶縁不良を引き起こしたり、あるいは配線回路２の接続不良が発生する等の不具合があった。
【０００６】
これは、図５に示したビルドアップ多層プリント配線板１２に耐熱性試験を行った場合、層間樹脂絶縁層７及びスキップビア１３は共に膨張するのであるが、金属からなるスキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との間には線膨張係数に差があるため、前記スキップビア１３には図６に示したように、矢印ａ方向に押し上げられる応力が働く。前記矢印ａ方向への応力が、図４に示した単層の層間樹脂絶縁層７に形成されるブラインドバイアホール８にかかる応力と比較して、層間樹脂絶縁層７との接着面積が大きいことから、受ける力も大きくなる。更に、これに合わせてスキップビア１３とコンタクトランド１４の密着強度が、最大応力（破断強度）に耐えうる強度を有している場合が多いため、前記コンタクトランド１４下部の絶縁樹脂２０に応力が集中し、クラック１５が発生するものと考えられる。
【０００７】
このような不具合を解決する手段として、特開平１０−５６２６８号公報に開示されている図７に示したようなプリント配線板の構造が考えられる。これは、スキップビア１３のコンタクトランド１４に、めっきなどの突起物１６を形成し、部分的に層間樹脂絶縁層７の厚さを薄くすることによって、図７のスキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との接着面積を小さくするという方法である。しかし、この方法では、スキップビア１３を形成するためのめっき工程に加えて、突起物１６の形成工程が加わる結果、製造方法が複雑になるとともに長時間の加工時間を要するため、コストが高くなるという不具合があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き従来の問題に鑑みてなされたものであり、コンタクトランドに突起物を形成して、部分的に層間樹脂絶縁層を薄くするといった複雑な作業を要することなく、スキップビアのコンタクトランド下部に位置する絶縁樹脂に発生するクラックを防止することができる耐熱信頼性の高いビルドアップ多層プリント配線板の提供を目的とする。
【００１０】
本発明の請求項１に係るビルドアップ多層プリント配線板は、少なくとも表裏に配線回路を備えた絶縁基板からなるコア材に層間樹脂絶縁層と導体層を交互に積層し、前記導体層間の導通手段として、複数層の層間樹脂絶縁層に亘って形成されるスキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板において、前記スキップビアに接続される当該コア材の表面に形成されたコンタクトランドの直下の位置にダミーパターンを設けることにより、上記目的を達成したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図３を用いて説明する。尚、共通する部位に関しては、同じ符号を付した。
【００１３】
図１は本発明多層プリント配線板の第１の実施の形態を示す概略断面説明図である。該図１においてビルドアップ多層プリント配線板１２は、両面に配線回路２が形成された基板１の表裏に、半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の表裏に片側２層とした層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、配線回路２、スキップビア１３が形成されたビルドアップ層９と、所望のパターンに形成されたソルダーレジスト１１から構成されている。
【００１４】
この構成の特徴とする点は、コア材６の絶縁層として通常のＦＲ−４材を用い、スキップビア１３のアニュラリング巾１７ａを小さくした点にある。即ち、図６で示したように、金属からなるスキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との線膨張係数差によって、前記スキップビア１３には、矢印ａ方向に応力が加わるのであるが、この応力が最も大きく作用する部分が、前記応力と直交するランド１７であるため、前記ランド１７の片肉であるアニュラリング巾１７ａを小さくすることによって、コンタクトランド１４下部に集中する応力を緩和し、クラック１５の発生を防止するというものである。
因みに、アニュラリング巾１７ａの大きさは、スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚に対して５８％以下となるように形成する。その理由は層厚の５８％よりも大きくするとクラック１５の発生を確実に防止できないからである。
【００１５】
図２は本発明多層プリント配線板の第２の実施の形態を示す概略断面説明図である。該図２においてビルドアップ多層プリント配線板１２は、両面に配線回路２、及び後にビルドアップ層９に形成されるスキップビア１３の直下の位置にダミーパターン１８が形成された基板１の表裏に、半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の表裏に片側２層とした層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、配線回路２、及びスキップビア１３が形成されたビルドアップ層９と、所望のパターンに形成されたソルダーレジスト１１から構成されている。
【００１６】
この構成の特徴とする点は、ビルドアップ多層プリント配線板１２のコンタクトランド１４下部に、ダミーパターンを設けた点にある。
このような構成とすることにより、図６に示したコンタクトランド１４下部に位置する絶縁樹脂２０の膨張を抑制できるため、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを、前記第１の実施の形態ほど小さくすることなくクラック１５の発生を防止できる。従って、クラック１５の発生しないビルドアップ多層プリント配線板１２が容易に得られる。
【００１７】
図３は本発明多層プリント配線板の第３の実施の形態を示す概略断面説明図である。該図３においてビルドアップ多層プリント配線板１２は、両面に配線回路２が形成された基板１の表裏に、半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の表裏に片側２層とした層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、配線回路２、及びスキップビア１３が形成されたビルドアップ層９と、所望のパターンに形成されたソルダーレジスト１１から構成されている。基本的な構成としては図５に示した従来ビルドアップ多層プリント配線板と同様であるが、コア材６の耐熱性を向上させたものである。即ち、コア材６を構成する基板１及び接着剤３の絶縁性材料として、ガラス転移点Ｔｇが１６０℃以上、垂直方向の線膨張係数がα１＝３０ppm／℃以下、α２＝１５０ppm／℃以下（α１は室温からＴｇまでの線膨張係数、α２はＴｇより高い温度での線膨張係数）、１８０℃の熱間時における破断強度が１．５Kgf／mm2以上の樹脂を使用することによって、クラック１５の防止を図ったものである。
【００１８】
コア材６をこのような樹脂特性のものとした場合、第１、第２の発明の実施の形態で示したアニュラリング巾１７ａの狭小化及びダミーパターン１８の形成の実施をせずとも、前記コア材６がコンタクトランド１４下部に集中する応力値（強度）に耐えられる強度（破断強度）を有しているため、ＦＲ−４材の場合と異なり、クラックの発生を防止することができる。もっとも、前記アニュラリング巾１７ａの狭小化、ダミーパターン１８の形成及び当該特性を有する樹脂の使用は、適宜それらを２つ又は３つ組み合せて実施しても良いことはもちろんである。
【００１９】
尚、水平方向の線膨張係数に関しては、コア材６がＦＲ−４材又は前記第３の実施の形態で示した樹脂特性の材料からなるいずれの場合においても、絶縁層に繊維基材が織り込まれているため、２０ppm／℃と変わらない。また、クラック１５の発生原因を再度考えた場合、図６に示したように、スキップビア１３に加わる矢印ａ方向への応力が、コンタクトランド１４下部に集中することによって発生していたことを考慮すると、前記クラック１５の防止対策として、コア材６の矢印ａ方向、即ち垂直方向への膨張を抑制することが重要な要素と考えられる。従って、クラック１５の防止対策を考えた場合、水平方向の線膨張係数よりも垂直方向の線膨張係数が重要となる。
【００２０】
前記した本発明の第１乃至第３の実施の形態において、コア材６の絶縁層は、ガラス繊維に熱硬化性樹脂を含浸した基板１、及び同じくガラス繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグ等の接着剤３を用いることが、ビルドアップ多層プリント配線板１２の強度を向上させる上で好ましい。また、配線回路２、スキップビア１３等の金属部分は加工性に優れる銅を用いることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明ビルドアップ多層プリント配線板の製造例を挙げて説明する。
【００２２】
製造例１（本発明品１）
図１に示したビルドアップ多層プリント配線板の製造例を該図１と共に説明する。
ＦＲ−４材（ガラス転移点Ｔｇが１２５℃、垂直方向の線膨張係数がα１＝６０ppm／℃、α２＝２５０ppm／℃、１８０℃の熱間時における破断強度が０．１Kgf／mm2）のガラスエポキシ樹脂の両面に、厚さ１８μmの銅箔が積層されている両面銅張り積層板に、エッチングレジストドライフィルムをラミネートし、露光、現像及びエッチング工程（以下エッチングレジストドライフィルムのラミネートからエッチング工程までをフォト法と呼ぶことにする）を実施することによって、配線回路２が形成された基板１を得た。
次に前記基板１の両面に、同じくＦＲ−４材のガラスエポキシ樹脂からなるプリプレグ（接着剤３）を介して銅箔を積層した後、表裏を貫通するφ３００μmの貫通孔を穿設し、次いでデスミア及びめっき処理を施し、２０μm厚の銅めっきにより孔内の導通処理を実施した。
次に前記めっき処理された貫通孔内に、スクリーン印刷法にて孔埋め液状樹脂を充填し、その後、加熱処理を行って前記孔埋め液状樹脂を硬化させ、孔両面に突出した樹脂をバフ研磨で研磨して両面を平滑にし、次いで前面にめっき処理を施した後フォト法を実施することによって、ベリードホール５及び配線回路２が形成されたコア材６を得た。
次に前記コア材６の表裏に層間樹脂絶縁層７及び銅箔を積層した層厚７０μmのビルドアップ層９を形成し、ブラインドバイアホール８の形成予定部に位置する銅箔にウインドウエッチングを行う。次いで前記ウインドウエッチングで露出した層間樹脂絶縁層７にレーザ加工を行い、内層の配線回路２までの非貫通孔を穿孔する。
次いでデスミア処理を行った後、前記非貫通孔を含めた基板全体にめっき処理を施した後、フォト法によってブラインドバイアホール８及び配線回路２が形成された１層目のビルドアップ層９を形成し、更に前記ビルドアップ層９上に、同じく層厚７０μmの２層目のビルドアップ層９を積層した後、前記と同様にウインドウエッチング及びレーザ加工によって非貫通孔を穿孔する。この時、単層の層間樹脂絶縁層７間に穿孔される非貫通孔と、２層の層間樹脂絶縁層７間に穿孔される非貫通孔とを形成する。
次いでデスミア処理を行った後、前記非貫通孔を含めた基板全体に２０μmのめっき処理を施し、次いでフォト法によってブラインドバイアホール８、スキップビア１３及び配線回路２を形成し、最後にソルダーレジスト１１を所望のパターンに形成して、図１に示したビルドアップ多層プリント配線板１２を得た。この時、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａが、８０μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して５８％とする）になるように形成した。
【００２３】
製造例２（本発明品２）
図２に示したビルドアップ多層プリント配線板の製造例を該図２と共に説明する。
製造例１における基板１への配線回路２の形成時に、スキップビア１３のコンタクトランド１４と同等の大きさのダミーパターン１８を、前記コンタクトランド１４の直下に位置する部位に形成し、且つ、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを９０μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して６４％とする）とした以外は、前記製造例１と同様の工程によって、図２に示したビルドアップ多層プリント配線板１２を得た。
【００２４】
製造例３（本発明品３）
図３に示したビルドアップ多層プリント配線板の製造例を該図３と共に説明する。
コア材６の絶縁性材料として、製造例１で用いたＦＲ−４材に代えて、ガラス転移点Ｔｇが１６０℃以上、垂直方向の線膨張係数がα１＝３０ppm／℃以下、α２＝１５０ppm／℃以下、１８０℃の熱間時における破断強度が１．５Kgf／mm2の特性を有する樹脂を用いると共に、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを１００μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して７０％とする）とした以外は、前記製造例１と同様の工程によって、図３に示したビルドアップ多層プリント配線板１２を得た。
【００２５】
製造例４（比較品１）
製造例１のビルドアップ多層プリント配線板１２において、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを１００μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して７０％とする）とした以外は、前記製造例１と同じ工程によりビルドアップ多層プリント配線板１２を得た（図示せず）。
【００２６】
製造例５（比較品２）
製造例１のビルドアップ多層プリント配線板１２において、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを９０μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して６４％とする）とした以外は、前記製造例１と同じ工程によりビルドアップ多層プリント配線板１２を得た（図示せず）。
【００２７】
試験例
製造例１乃至５と同様にしてそれぞれ５０枚ずつ８層のビルドアップ多層プリント配線板を作製してサンプル（本発明品１乃至３、比較品１及び２）とし、各サンプルについてはんだ耐熱試験（２６０℃で１０秒を６回実施）を行い、表２に記載した評価基準に従って評価した。その結果は表１の通りであった。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
今回のはんだ耐熱試験による判定としては、◎のものの他に○の判定のものも合格とした。その理由は、はんだ耐熱試験は非常に厳しい試験であり、クラックの発生が５０ボード中１ボード程度のものは、十分に実用レベルにあると判断できるからである。
従って、スキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板として、少なくとも本発明の構成を採用すれば、熱衝撃を受けた際にもスキップビアのコンタクトランド下部に位置する絶縁樹脂にクラックが発生することのない、信頼性に優れたビルドアップ多層プリント配線板が得られることが確認できた。
【００３１】
因に、アニュラリングの巾に関しては、５８％未満とすればより優れた効果が得られることはいうまでもないので、試験を省略した。また、ダミーパターンに関しても、特に長さを示さなかったが、スキップビアのコンタクトランドと同等以上であれば、特に限定されるものではない。
同様に、製造例１の構成にダミーパターンを付加した構成や製造例３の構成のアニュラリング巾を５８％とする等の構成については、今回の試験結果から容易に製品レベルであることが推測できるため試験を省略した。
【００３２】
【発明の効果】
スキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板の構成を、本発明の構成とすることによって、熱衝撃を受けた際にも、スキップビアのコンタクトランド下部に位置する絶縁樹脂に発生するクラックを防止でき、信頼性の高いビルドアップ多層プリント配線板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略断面説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略断面説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す概略断面説明図。
【図４】単層の層間樹脂絶縁層にブラインドバイアホールが形成された従来のビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図。
【図５】スキップビアが形成された従来のビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図。
【図６】従来のスキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板の問題点を示す概略断面説明図。
【図７】図６に示した問題点を解決するための従来ビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図。
【符号の説明】
１：基板
２：配線回路
３：接着剤
４：充填剤
５：ベリードホール
６：コア材
７：層間樹脂絶縁層
８：ブラインドバイアホール
９：ビルドアップ層
１０：貫通めっきスルーホール
１１：ソルダーレジスト
１２：ビルドアップ多層プリント配線板
１３：スキップビア
１４：コンタクトランド
１５：クラック
１６：突起物
１７：ランド
１７ａ：アニュラリング巾
１８：ダミーパターン
１９：繊維基材
２０：絶縁樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明はビルドアップ多層プリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、機器の小型・高機能化等に伴い、プリント配線板の分野では配線密度の高さから、ビルドアップ多層プリント配線板の需要が高くなっている。
ビルドアップ多層プリント配線板は、絶縁層と導体層を交互に積層していき、各層間の電気的接続を、隣接する導体間の層間樹脂絶縁層に形成されるブラインドバイアホールにて行っているため、従来の多層プリント配線板に形成される貫通スルーホールと比較して、その占有面積が小さく、また、総板厚を薄くできるという点で非常に有利なプリント配線板である。
【０００３】
図４は、斯かる従来のビルドアップ多層プリント配線板の例を示すもので、繊維基材に樹脂を含浸した絶縁基材の両面に配線回路２が形成された基板１と、前記基板１の両面に繊維基材に樹脂を含浸した半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の両面に、層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、外層の表裏を貫通接続する貫通めっきスルーホール１０及び配線回路２が形成されたビルドアップ層９と、所望とするパターンに形成されたソルダーレジスト１１からなる。
このような構成とすることにより、配線密度の高いビルドアップ多層プリント配線板が得られる。
【０００４】
また最近では、多ピン・狭ピッチの接続端子を有するＣＳＰ（チップサイズパッケージ又はチップスケールパッケージ）等の実装に伴って、ビルドアップ層９の配線回路２を多層間に引き回す必要があるとともに、インピーダンス整合を容易にすべく、ビルドアップ層９にはグランド及び／又は電源層を形成するため、少なくとも信号層と合わせて片側２層以上のビルドアップ層９が必要となっており、また、ビルドアップ多層プリント配線板１２全体の小型・薄型化を図る上でも、コア材６より薄いビルドアップ層９を多層化する方が有利なことから、図５に示したように、ビルドアップ層９を複数層としたビルドアップ多層プリント配線板１２の利用性が高くなっている。
また、これに合わせて各層間を電気的に接続するブラインドバイアホールに関しても、中間の層を飛ばして接続したい場合には、図５に示したように、ブラインドバイアホールを複数層に亘って形成したスキップビア１３が、配線密度の向上等の観点から利用されるに至っている。
【０００５】
しかし、前記スキップビア１３を有するビルドアップ多層プリント配線板１２においては、耐熱信頼性に優れたものを製造することは容易ではなかった。即ち前記スキップビア１３を有するビルドアップ多層プリント配線板１２に耐熱性試験を行った場合、当該スキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との線膨張係数差に起因して、図６に示したようにコア材６のコンタクトランド１４下部、即ち、コンタクトランド１４と繊維基材１９の間に位置する絶縁樹脂２０（クラックの発生状況を分かり易くするために、便宜上図６のみに繊維基材１９と絶縁樹脂２０を図示したが、今回図示した全ての図におけるコア材６、即ち基板１及び接着剤３はいずれも前記繊維基材１９と絶縁樹脂２０からなるものとする）にクラック１５が発生し、これによりマイグレーションを誘発して絶縁不良を引き起こしたり、あるいは配線回路２の接続不良が発生する等の不具合があった。
【０００６】
これは、図５に示したビルドアップ多層プリント配線板１２に耐熱性試験を行った場合、層間樹脂絶縁層７及びスキップビア１３は共に膨張するのであるが、金属からなるスキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との間には線膨張係数に差があるため、前記スキップビア１３には図６に示したように、矢印ａ方向に押し上げられる応力が働く。前記矢印ａ方向への応力が、図４に示した単層の層間樹脂絶縁層７に形成されるブラインドバイアホール８にかかる応力と比較して、層間樹脂絶縁層７との接着面積が大きいことから、受ける力も大きくなる。更に、これに合わせてスキップビア１３とコンタクトランド１４の密着強度が、最大応力（破断強度）に耐えうる強度を有している場合が多いため、前記コンタクトランド１４下部の絶縁樹脂２０に応力が集中し、クラック１５が発生するものと考えられる。
【０００７】
このような不具合を解決する手段として、特開平１０−５６２６８号公報に開示されている図７に示したようなプリント配線板の構造が考えられる。これは、スキップビア１３のコンタクトランド１４に、めっきなどの突起物１６を形成し、部分的に層間樹脂絶縁層７の厚さを薄くすることによって、図７のスキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との接着面積を小さくするという方法である。しかし、この方法では、スキップビア１３を形成するためのめっき工程に加えて、突起物１６の形成工程が加わる結果、製造方法が複雑になるとともに長時間の加工時間を要するため、コストが高くなるという不具合があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の如き従来の問題に鑑みてなされたものであり、コンタクトランドに突起物を形成して、部分的に層間樹脂絶縁層を薄くするといった複雑な作業を要することなく、スキップビアのコンタクトランド下部に位置する絶縁樹脂に発生するクラックを防止することができる耐熱信頼性の高いビルドアップ多層プリント配線板の提供を目的とする。
【００１０】
本発明の請求項１に係るビルドアップ多層プリント配線板は、少なくとも表裏に配線回路を備えた絶縁基板からなるコア材に層間樹脂絶縁層と導体層を交互に積層し、前記導体層間の導通手段として、複数層の層間樹脂絶縁層に亘って形成されるスキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板において、前記スキップビアに接続される当該コア材の表面に形成されたコンタクトランドの直下の位置にダミーパターンを設けることにより、上記目的を達成したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図１乃至図３を用いて説明する。尚、共通する部位に関しては、同じ符号を付した。
【００１３】
図１は本発明多層プリント配線板の第１の実施の形態を示す概略断面説明図である。該図１においてビルドアップ多層プリント配線板１２は、両面に配線回路２が形成された基板１の表裏に、半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の表裏に片側２層とした層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、配線回路２、スキップビア１３が形成されたビルドアップ層９と、所望のパターンに形成されたソルダーレジスト１１から構成されている。
【００１４】
この構成の特徴とする点は、コア材６の絶縁層として通常のＦＲ−４材を用い、スキップビア１３のアニュラリング巾１７ａを小さくした点にある。即ち、図６で示したように、金属からなるスキップビア１３と層間樹脂絶縁層７との線膨張係数差によって、前記スキップビア１３には、矢印ａ方向に応力が加わるのであるが、この応力が最も大きく作用する部分が、前記応力と直交するランド１７であるため、前記ランド１７の片肉であるアニュラリング巾１７ａを小さくすることによって、コンタクトランド１４下部に集中する応力を緩和し、クラック１５の発生を防止するというものである。
因みに、アニュラリング巾１７ａの大きさは、スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚に対して５８％以下となるように形成する。その理由は層厚の５８％よりも大きくするとクラック１５の発生を確実に防止できないからである。
【００１５】
図２は本発明多層プリント配線板の第２の実施の形態を示す概略断面説明図である。該図２においてビルドアップ多層プリント配線板１２は、両面に配線回路２、及び後にビルドアップ層９に形成されるスキップビア１３の直下の位置にダミーパターン１８が形成された基板１の表裏に、半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の表裏に片側２層とした層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、配線回路２、及びスキップビア１３が形成されたビルドアップ層９と、所望のパターンに形成されたソルダーレジスト１１から構成されている。
【００１６】
この構成の特徴とする点は、ビルドアップ多層プリント配線板１２のコンタクトランド１４下部に、ダミーパターンを設けた点にある。
このような構成とすることにより、図６に示したコンタクトランド１４下部に位置する絶縁樹脂２０の膨張を抑制できるため、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを、前記第１の実施の形態ほど小さくすることなくクラック１５の発生を防止できる。従って、クラック１５の発生しないビルドアップ多層プリント配線板１２が容易に得られる。
【００１７】
図３は本発明多層プリント配線板の第３の実施の形態を示す概略断面説明図である。該図３においてビルドアップ多層プリント配線板１２は、両面に配線回路２が形成された基板１の表裏に、半硬化状態の接着剤３を介して形成された配線回路２、及び充填剤４が充填されたベリードホール５とを備えたコア材６と、前記コア材６の表裏に片側２層とした層間樹脂絶縁層７、隣接する配線回路２間を接続するためのブラインドバイアホール８、配線回路２、及びスキップビア１３が形成されたビルドアップ層９と、所望のパターンに形成されたソルダーレジスト１１から構成されている。基本的な構成としては図５に示した従来ビルドアップ多層プリント配線板と同様であるが、コア材６の耐熱性を向上させたものである。即ち、コア材６を構成する基板１及び接着剤３の絶縁性材料として、ガラス転移点Ｔｇが１６０℃以上、垂直方向の線膨張係数がα１＝３０ppm／℃以下、α２＝１５０ppm／℃以下（α１は室温からＴｇまでの線膨張係数、α２はＴｇより高い温度での線膨張係数）、１８０℃の熱間時における破断強度が１．５Kgf／mm2以上の樹脂を使用することによって、クラック１５の防止を図ったものである。
【００１８】
コア材６をこのような樹脂特性のものとした場合、第１、第２の発明の実施の形態で示したアニュラリング巾１７ａの狭小化及びダミーパターン１８の形成の実施をせずとも、前記コア材６がコンタクトランド１４下部に集中する応力値（強度）に耐えられる強度（破断強度）を有しているため、ＦＲ−４材の場合と異なり、クラックの発生を防止することができる。もっとも、前記アニュラリング巾１７ａの狭小化、ダミーパターン１８の形成及び当該特性を有する樹脂の使用は、適宜それらを２つ又は３つ組み合せて実施しても良いことはもちろんである。
【００１９】
尚、水平方向の線膨張係数に関しては、コア材６がＦＲ−４材又は前記第３の実施の形態で示した樹脂特性の材料からなるいずれの場合においても、絶縁層に繊維基材が織り込まれているため、２０ppm／℃と変わらない。また、クラック１５の発生原因を再度考えた場合、図６に示したように、スキップビア１３に加わる矢印ａ方向への応力が、コンタクトランド１４下部に集中することによって発生していたことを考慮すると、前記クラック１５の防止対策として、コア材６の矢印ａ方向、即ち垂直方向への膨張を抑制することが重要な要素と考えられる。従って、クラック１５の防止対策を考えた場合、水平方向の線膨張係数よりも垂直方向の線膨張係数が重要となる。
【００２０】
前記した本発明の第１乃至第３の実施の形態において、コア材６の絶縁層は、ガラス繊維に熱硬化性樹脂を含浸した基板１、及び同じくガラス繊維に熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグ等の接着剤３を用いることが、ビルドアップ多層プリント配線板１２の強度を向上させる上で好ましい。また、配線回路２、スキップビア１３等の金属部分は加工性に優れる銅を用いることが好ましい。
【００２１】
次に、本発明ビルドアップ多層プリント配線板の製造例を挙げて説明する。
【００２２】
製造例１（本発明品１）
図１に示したビルドアップ多層プリント配線板の製造例を該図１と共に説明する。
ＦＲ−４材（ガラス転移点Ｔｇが１２５℃、垂直方向の線膨張係数がα１＝６０ppm／℃、α２＝２５０ppm／℃、１８０℃の熱間時における破断強度が０．１Kgf／mm2）のガラスエポキシ樹脂の両面に、厚さ１８μmの銅箔が積層されている両面銅張り積層板に、エッチングレジストドライフィルムをラミネートし、露光、現像及びエッチング工程（以下エッチングレジストドライフィルムのラミネートからエッチング工程までをフォト法と呼ぶことにする）を実施することによって、配線回路２が形成された基板１を得た。
次に前記基板１の両面に、同じくＦＲ−４材のガラスエポキシ樹脂からなるプリプレグ（接着剤３）を介して銅箔を積層した後、表裏を貫通するφ３００μmの貫通孔を穿設し、次いでデスミア及びめっき処理を施し、２０μm厚の銅めっきにより孔内の導通処理を実施した。
次に前記めっき処理された貫通孔内に、スクリーン印刷法にて孔埋め液状樹脂を充填し、その後、加熱処理を行って前記孔埋め液状樹脂を硬化させ、孔両面に突出した樹脂をバフ研磨で研磨して両面を平滑にし、次いで前面にめっき処理を施した後フォト法を実施することによって、ベリードホール５及び配線回路２が形成されたコア材６を得た。
次に前記コア材６の表裏に層間樹脂絶縁層７及び銅箔を積層した層厚７０μmのビルドアップ層９を形成し、ブラインドバイアホール８の形成予定部に位置する銅箔にウインドウエッチングを行う。次いで前記ウインドウエッチングで露出した層間樹脂絶縁層７にレーザ加工を行い、内層の配線回路２までの非貫通孔を穿孔する。
次いでデスミア処理を行った後、前記非貫通孔を含めた基板全体にめっき処理を施した後、フォト法によってブラインドバイアホール８及び配線回路２が形成された１層目のビルドアップ層９を形成し、更に前記ビルドアップ層９上に、同じく層厚７０μmの２層目のビルドアップ層９を積層した後、前記と同様にウインドウエッチング及びレーザ加工によって非貫通孔を穿孔する。この時、単層の層間樹脂絶縁層７間に穿孔される非貫通孔と、２層の層間樹脂絶縁層７間に穿孔される非貫通孔とを形成する。
次いでデスミア処理を行った後、前記非貫通孔を含めた基板全体に２０μmのめっき処理を施し、次いでフォト法によってブラインドバイアホール８、スキップビア１３及び配線回路２を形成し、最後にソルダーレジスト１１を所望のパターンに形成して、図１に示したビルドアップ多層プリント配線板１２を得た。この時、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａが、８０μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して５８％とする）になるように形成した。
【００２３】
製造例２（本発明品２）
図２に示したビルドアップ多層プリント配線板の製造例を該図２と共に説明する。
製造例１における基板１への配線回路２の形成時に、スキップビア１３のコンタクトランド１４と同等の大きさのダミーパターン１８を、前記コンタクトランド１４の直下に位置する部位に形成し、且つ、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを９０μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して６４％とする）とした以外は、前記製造例１と同様の工程によって、図２に示したビルドアップ多層プリント配線板１２を得た。
【００２４】
製造例３（本発明品３）
図３に示したビルドアップ多層プリント配線板の製造例を該図３と共に説明する。
コア材６の絶縁性材料として、製造例１で用いたＦＲ−４材に代えて、ガラス転移点Ｔｇが１６０℃以上、垂直方向の線膨張係数がα１＝３０ppm／℃以下、α２＝１５０ppm／℃以下、１８０℃の熱間時における破断強度が１．５Kgf／mm2の特性を有する樹脂を用いると共に、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを１００μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して７０％とする）とした以外は、前記製造例１と同様の工程によって、図３に示したビルドアップ多層プリント配線板１２を得た。
【００２５】
製造例４（比較品１）
製造例１のビルドアップ多層プリント配線板１２において、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを１００μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して７０％とする）とした以外は、前記製造例１と同じ工程によりビルドアップ多層プリント配線板１２を得た（図示せず）。
【００２６】
製造例５（比較品２）
製造例１のビルドアップ多層プリント配線板１２において、スキップビア１３におけるランド１７のアニュラリング巾１７ａを９０μm（スキップビア１３が形成される層間樹脂絶縁層７の層厚１４０μmに対して６４％とする）とした以外は、前記製造例１と同じ工程によりビルドアップ多層プリント配線板１２を得た（図示せず）。
【００２７】
試験例
製造例１乃至５と同様にしてそれぞれ５０枚ずつ８層のビルドアップ多層プリント配線板を作製してサンプル（本発明品１乃至３、比較品１及び２）とし、各サンプルについてはんだ耐熱試験（２６０℃で１０秒を６回実施）を行い、表２に記載した評価基準に従って評価した。その結果は表１の通りであった。
【００２８】
【表１】
【表２】
今回のはんだ耐熱試験による判定としては、◎のものの他に○の判定のものも合格とした。その理由は、はんだ耐熱試験は非常に厳しい試験であり、クラックの発生が５０ボード中１ボード程度のものは、十分に実用レベルにあると判断できるからである。
従って、スキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板として、少なくとも本発明の構成を採用すれば、熱衝撃を受けた際にもスキップビアのコンタクトランド下部に位置する絶縁樹脂にクラックが発生することのない、信頼性に優れたビルドアップ多層プリント配線板が得られることが確認できた。
【００３１】
因に、アニュラリングの巾に関しては、５８％未満とすればより優れた効果が得られることはいうまでもないので、試験を省略した。また、ダミーパターンに関しても、特に長さを示さなかったが、スキップビアのコンタクトランドと同等以上であれば、特に限定されるものではない。
同様に、製造例１の構成にダミーパターンを付加した構成や製造例３の構成のアニュラリング巾を５８％とする等の構成については、今回の試験結果から容易に製品レベルであることが推測できるため試験を省略した。
【００３２】
【発明の効果】
スキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板の構成を、本発明の構成とすることによって、熱衝撃を受けた際にも、スキップビアのコンタクトランド下部に位置する絶縁樹脂に発生するクラックを防止でき、信頼性の高いビルドアップ多層プリント配線板とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略断面説明図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す概略断面説明図。
【図３】本発明の第３の実施の形態を示す概略断面説明図。
【図４】単層の層間樹脂絶縁層にブラインドバイアホールが形成された従来のビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図。
【図５】スキップビアが形成された従来のビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図。
【図６】従来のスキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板の問題点を示す概略断面説明図。
【図７】図６に示した問題点を解決するための従来ビルドアップ多層プリント配線板の概略断面説明図。
【符号の説明】
１：基板
２：配線回路
３：接着剤
４：充填剤
５：ベリードホール
６：コア材
７：層間樹脂絶縁層
８：ブラインドバイアホール
９：ビルドアップ層
１０：貫通めっきスルーホール
１１：ソルダーレジスト
１２：ビルドアップ多層プリント配線板
１３：スキップビア
１４：コンタクトランド
１５：クラック
１６：突起物
１７：ランド
１７ａ：アニュラリング巾
１８：ダミーパターン
１９：繊維基材
２０：絶縁樹脂
Claims (1)
- 少なくとも表裏に配線回路を備えた絶縁基板からなるコア材に層間樹脂絶縁層と導体層を交互に積層し、前記導体層間の導通手段として、複数層の層間樹脂絶縁層に亘って形成されるスキップビアを有するビルドアップ多層プリント配線板において、前記スキップビアに接続される当該コア材の表面に形成されたコンタクトランドの直下の位置にダミーパターンを設けたことを特徴とするビルドアップ多層プリント配線板。
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