JP4760506B2

JP4760506B2 - 両面配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP4760506B2
Application number: JP2006113512A
Authority: JP
Inventors: 長可松尾; 浩樹田中; 浩史石川
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2006-04-17
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-04-17
Also published as: JP2007287920A

Description

本発明は、ブラインドビアホールを有する両面配線基板の製造方法に関するものである。

図４はこの種、従来の両面配線基板１５の構成を示し、図４（ａ）は両面配線基板１５を表側より見た平面図、図４（ｃ）は両面配線基板１５を裏側より見た平面図、図４（ｂ）は図４（ａ），（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。
図４（ｂ）に示されるように、両面配線基板１５の絶縁性基材としての有機絶縁テープ１の一方の面（表面）には、接着剤層２ａを介して又は直接、銅箔３ａからなる第１の配線層１２ａ（配線パターン）が設けられており、図４（ｂ），（ｃ）に示されるように、他方の面（裏面）には、接着剤層２ｂを介して銅箔３ｂによる第２の配線層１２ｂ（配線パターン）が形成されている。そして、有機絶縁テープ１には、第１の配線層１２ａと第２の配線層１２ｂとを電気的に導電するためのスルーホール５が形成されている。前記スルーホール５は、図４（ｂ）に示されるように、銅箔３ｂの積層により片側の開口が被蔽されたブラインド型のビアホール（以下、ブラインドビアホールという）７となっており、ブラインドビアホール７の内壁面を被覆する銅めっき層からなる導通化処理層１０によって第１の配線層１２ａと第２の配線層１２ｂとが電気的に接続されている。

図３は前記両面配線基板１５の製造方法を示している。
両面配線基板１５を製造する際は、図３（ａ）に示されるように、予め、ポリイミドテープ（ポリイミド樹脂製絶縁フィルム）からなる有機絶縁テープ１の両面にそれぞれ接着剤層２ａ，２ｂを介して銅箔３ａ、カバーフィルム４が積層された片面銅箔付きテープを用意する。

次に、金型を用いたパンチング（打ち抜き）により、図３（ｂ）に示されるように、銅箔３ａ、接着剤層２ａ、有機絶縁テープ１、接着剤層２ｂ及びカバーフィルム４を厚み方向に貫通する一連のスルーホール５を形成する。続いて、図３（ｃ）に示すように、接着剤層２ｂからカバーフィルム４を剥がしてその代わりに銅箔３ｂを貼り付けることにより、スルーホール５を前記ブラインドビアホール７とし、続いて、図３（ｄ）に示されるように、両面の銅箔３ａ，３ｂを電気的に導通するため、ブラインドビアホール７の内壁面と表側の銅箔３ａとに銅めっきよる導通化処理層１０を形成して表側の銅箔３ａと裏側の銅箔３ｂとを電気的に接続する。この後、図３（ｅ）に示されるように、表側の銅箔３ａと裏側の銅箔３ｂに対してフォトレジストを用いたエッチング法にて第１の配線層１２ａ、第２の配線層１２ｂを形成する。

このように、従来は、第２の配線層１２ｂとなる銅箔３ｂの貼り付けによって前記スルーホール５をブラインドビアホール７とし、ブラインドビアホール７の内壁面と表側の銅箔３ａとを被覆する導通化処理層１０によって表側の銅箔３ａと裏側の銅箔３ｂとを電気的に導通するが、スルーホール５を打ち抜き加工により形成する際に、図３（ｃ）に示されるように、カバーフィルム４の打ち抜きカス６がスルーホール５内に残ることがあり、図３（ｄ）に示すように、カバーフィルム４の打ち抜きカス６によってブラインドビアホール７内への銅めっき液の侵入が阻害され、発生した空所１３によって導通不良が発生するという問題がある。
また、図３（ｄ）の左側に示すように、ブラインドビアホール７の液濡れ性が不足すると空所１４が発生しこれにより導通不良が発生するという問題もある。

なお、関連技術としてプリント基板に設けられた貫通孔の孔づまりをなくすため、ビーム径が貫通孔の口径よりも小さいレーザビームを、貫通孔の内側に設定された仮説円（仮想円）に沿わせて移動させることにより、貫通孔の異物を除去する孔づまり修正方法が提案されている（特許文献１）。
特開２００４−３５６４８２号公報

しかしながら、特許文献１の方法は、異物を除去するためにレーザビームを同一平面内で緻密に回転させるための制御が必要であり、簡便に実施することができないという問題がある。また、特許文献１の技術を、前記した打ち抜きカスの除去に適用してもブラインドビアホールの内壁面に対するめっき液の濡れ性を向上させることができないという問題がある。

本発明の目的は、カバーフィルムの打ち抜きカスを簡便に除去し且つブラインドビアホールに対する導電性皮膜形成液およびめっき液の濡れ性を改善する両面配線基板の製造方法及びカバーフィルム等の打ち抜きカスがなく、表側の銅箔と裏側の銅箔とが導電性皮膜および導電性めっきからなる導通化処理層により電気的に接続された両面配線基板を提供することにある。

請求項１記載の発明は、絶縁性基材の一方の面に接着剤層を介して又は直接銅箔が積層されると共に、他方の面に接着剤層を介して保護用のカバーフィルムが積層された片面銅箔付きテープに、打ち抜き加工によりスルーホールを形成する工程と、前記接着剤層から前記カバーフィルムを剥離すると共に剥離したカバーフィルムの代わりに銅箔を被着して前記スルーホールを前記ブラインドビアホールとする工程と、前記ブラインドビアホールの口径より径大なビーム径のレーザビームを前記ブラインドビアホールの軸芯線と同軸に前記ブラインドビアホールに照射することにより、ブラインドビアホールを入口が広いすり鉢状に成形する工程と、導電性皮膜形成液および導電性めっき液による導通化処理層を前記ブラインドビアホールの内壁面に被着して前記絶縁性基材を挟む一対の銅箔同士を電気的に導通する工程と、をこの順に行うものである。
スルーホールは直線状の貫通孔であり、レーザビームのビーム幅はブラインドビアホールの口径よりも大きい。このため、レーザビームによる加熱範囲は、ブラインドビアホールの入口側が広く底が狭いすり鉢状となる。ブラインドビアホールをすり鉢状に形成すると、導電性皮膜を形成するための導電性皮膜形成液や銅めっき液等の導電性めっき液に対する濡れ性が改善され、打ち抜き加工によるカバーフィルムの打ち抜きカスも除去される。
このため、ブラインドビアホールの内壁面全面に導通化処理層が被着し、絶縁性基材を挟む一対の銅箔同士が導通化処理層によって電気的に接続される。

請求項２記載の発明は、前記レーザビームを前記ブラインドビアホール内及びブラインドビアホール入口の周縁部に照射するようにしたものである。
このようすると、入口が広いすり鉢状のブラインドビアホールが簡便に形成される。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の発明においてＣＯ₂レーザを用いるものである。ＣＯ₂レーザを用いると、請求項１又は２記載の発明におけるビーム径の大きさが確保される。

請求項４の発明は、請求項１〜３いずれかに記載の両面配線基板の製造方法において、前記ブラインドビアホールのすり鉢状の成形後、燃えカスを除去するデスミア処理を施すようにしたものである。
燃えカスをデスミア処理により除去すると、導電性皮膜形成液や導電性めっき液に対するブラインドビアホールの内壁面の濡れ性が向上する。

請求項５の発明は、請求項１〜４いずれかに記載の両面配線基板の製造方法において、スズ−パラジウムまたはその化合物、ニッケル又はその化合物、グラファイト、導電性カーボン、ポリピロール等の導電性ポリマーの内から選ばれた１つの導電性皮膜を形成する導電性皮膜形成液および導電性めっき液により、前記導通化処理層を形成するものである。

以上説明したことから明らかなように、本発明に係る製造方法によれば、カバーフィルムの打ち抜きカスが除去されると共に、ブラインドビアホールの内壁面の液濡れ性が改善され、導通化処理層によって両面の導箔が導通した両面配線基板が得られる。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
図２は本発明の製造方法によって形成した両面配線基板２０を示し、図２（ａ）は両面配線基板２０を表側より見た拡大図、図２（ｃ）は両面配線基板２０を裏側から見た拡大図、図２（ｂ）は図２（ａ），（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。

図２（ａ）〜（ｃ）において、両面配線基板２０の絶縁性基材は有機絶縁テープ１で構成されており、有機絶縁テープ１の一方の面、すなわち、表面には、接着剤層２ａを介して銅箔（第１の導箔）３ａからなる第１の配線層１２ａ（配線パターン）が形成され、裏面、すなわち、他方の面には、接着剤層２ｂを介して銅箔３ｂ（第２の導箔）からなる第２の配線層１２ｂ（配線パターン）が被着されている。前記両面配線基板２０には、第１の配線層１２ａ、第２の接着剤層２ａ，有機絶縁テープ１、裏側の接着剤層２ｂを貫通する一連のスルーホール５が形成されており、スルーホール５は、図２（ｂ），（ｃ）に示されるように、裏側の銅箔３ｂの積層によって一方の開口を被蔽したブラインドビアホール１１となっている。また、ブラインドビアホール１１は、後述するように、レーザビームの照射によって入口から底に向かって口径が順次縮径されたすり鉢状となっている。さらに、ブラインドビアホール１１の内壁面には導電性皮膜形成液による皮膜及び導電性めっき液によるめっきによって導通化処理層１０が被着されていて、第１の配線層１２ａと第２の配線層１２ｂとを電気的に接続している。

次に図１を参照して本発明の実施形態である両面配線基板２０の製造方法を説明する。

まず、片面銅箔付きテープ１６を用意する。この片面銅箔付きテープ１６には、図１（ａ）に示すように、ポリイミド等、絶縁性基材としての有機絶縁テープ１の表側の面に、予め、接着剤層２ａを介して又は直接銅箔３ａを積層し、裏側の面に、接着剤層２ｂを介して剥離可能に保護用のカバーフィルム４を積層した５層又４層のテープ材が用いられる。この片面銅箔付きテープ１６の配線部となるスールホール形成部に、金型を用いたパンチング（打ち抜き）加工を施し、図１（ｂ）に示されるように、表側の銅箔３ａ、接着剤層２ａ、有機絶縁テープ１、裏側の接着剤層２ｂ及びカバーフィルム４を貫通する一連のスルーホール５を形成する。次に、図１（ｃ）に示すように、裏側の接着剤層２ｂからカバーフィルム４を剥離して接着剤層２ｂを露出させ、露出した接着剤層２ｂに、銅箔３ｂを被着する。これにより、片面銅箔付きテープ１６に銅箔３ｂが積層され、スルーホール５がブラインドビアホール１１となる。銅箔３ｂの積層を終了すると、次に、図１（ｄ）に示すように、ブラインドビアホール１１の口径よりも大きいビーム径のレーザビーム８を、ブラインドビアホール１１の軸芯線に沿わせてブラインドビアホール１１に照射し、表面側の開口を入口として口径が入口から底に向かって順次縮径されたすり鉢状のブラインドビアホール１１を形成する。ブラインドビアホール１１内にカバーフィルム４の打ち抜きカス６が取り残されている場合、打ち抜きカス６は、このすり鉢状のブラインドビアホール１１の形成の際に、レーザビーム８の高温の熱エネルギによって焼失する。ブラインドビアホール１１に所定時間レーザビーム８を照射した後は、次に、デスミア処理を施し、ブラインドビアホール１１の内壁面やその周縁部に付着しているレーザビームにより焼き焦げカスを除去する。焼き焦げカスは、スミアと呼ばれる。
この後、図１（ｆ）に示すように、銅箔３ａの上面およびブラインドビアホール１１の内壁面に導電性皮膜形成液による皮膜および銅めっき液等の導電性めっき液による導電性めっきによる前記導通化処理層１０を形成し、表側の銅箔３ａと裏側の銅箔３ｂとを電気的に接続する。ブラインドビアホール１１の内壁面に導電性皮膜を形成する場合は、スズ−パラジウムまたはその化合物、ニッケル又はその化合物、グラファイト、導電性カーボン、ポリピロール等の導電性ポリマーから中から選択された導電性皮膜を形成する導電性皮膜形成液を用い、めっき液には、硫酸銅めっき液を用いる。
続いて、表側の銅箔３ａ、裏側の銅箔３ｂに対してフォトレジストコーティングを行う工程と、露光を行う工程と、現像を行う工程と、銅箔エッチングを行う工程と、フォトレジスト剥離の工程を順次実施して図２にて説明した第１の配線層１２ａ、第２の配線層１２ｂを形成して両面配線基板２０の製造を終了する。

このように、レーザビーム８の照射によりブラインドビアホール１１をすり鉢状に成形されると、導電性皮膜形成液や導電性めっき液に対するブラインドビアホール１１の濡れ性が向上すると共に、レーザビーム８の高温熱によりカバーフィルム４の打ち抜きカス６が除去されるので、第１の配線層１２ａとなる表側の銅箔３ａと第２の配線層１２ｂとなる裏側の銅箔３ｂとを電気的に接続する導通化処理層１０の歩留まりが大幅に向上する。

実施例として図２に示した両面配線基板２０を製造した。両面配線基板２０のタイプとしては、パソコンのメモリを搭載するための基板（μＢＧＡ：米国テセラ社商標）とした。

絶縁性基材には、宇部興産製の厚さ５０μｍの商品名「ユーピレックス」を用い、接着剤層２ａ，２ｂには巴川製紙所製の厚さ１２μｍの商品名「巴川ＳＰ」を用い、銅箔３ａ、３ｂには三井化学製の厚さ１８μｍの商品名「Ｆ２−ＷＳ」を用いた。また、カバーフィルム４の打ち抜きカス除去のためのレーザ加工機として、住友重機械工業製の「ＬＡＶＩＡ１０００」を用い、燃えカス除去のためのデスミア処理には荏原ユージライト製の薬液を用いた。

また、両面の銅箔３ａ、３ｂ間の導通化のためのスルーホール５は、直径０．２ｍｍとし、厚さ１５μｍの銅めっきにより導通化処理層１０を形成した。

以上の条件にて、従来の製造方法（図３）および本実施形態で説明した製造方法（図１）を用いて製作した両面配線基板１５，２０のそれぞれ３００ピースずつに対して、導通試験を行った。
従来の製造方法にて製作した両面配線基板１５では、カバーフィルム４の打ち抜きカス６による導通不良が１．６７％、ブラインドビアホール１１の液濡れ性不足による導通不良が０．６７％発生していたが、本実施例の製造方法にて製作した両面配線基板２０では、カバーフィルム４の打ち抜きカス６による導通不良、ブラインドビアホール１１の液濡れ性不足による導通不良が、ともに発生率０％であった。
また、本実施例の製造方法にて製作した基板は−６５℃から１５０℃で１０００サイクルの温度サイクル試験を行った後でも、導通不良は見受けられなかった。
また、レーザビーム８による加工によりブラインドビアホール１１の内面には凹凸面９が発生するが、凹凸面９は濡れ性の不足には支障がなく、むしろ、ブラインドビアホール１１に対する導通化処理層１０の結合強度やなじみを向上させるように機能していることが分かった。

本発明の実施形態に係る両面配線基板の製造方法を示す図である。本発明の実施形態に係る両面配線基板を示し、図２（ａ）は両面配線基板を表側より見た拡大図、図２（ｃ）は両面配線基板を裏側から見た拡大図、図２（ｂ）は図２（ａ），（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。従来の両面配線基板の製造方法を示す図である。従来の両面配線基板の構成を示し、図４（ａ）は両面配線基板を表側より見た平面図、図４（ｃ）は両面配線基板を裏側より見た平面図、図４（ｂ）は図４（ａ），（ｃ）のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１有機絶縁テープ（絶縁性基材）
２ａ接着剤層
２ｂ接着剤層
３ａ銅箔（第１の銅箔）
３ｂ銅箔（第２の銅箔）
４カバーフィルム
５スルーホール
６打ち抜きカス
８レーザビーム
１０導通化処理層
１１ブラインドビアホール
１６片面銅箔付きテープ

Claims

絶縁性基材の一方の面に接着剤層を介して又は直接銅箔が積層されると共に、他方の面に接着剤層を介して保護用のカバーフィルムが積層された片面銅箔付きテープに、打ち抜き加工によりスルーホールを形成する工程と、
前記接着剤層から前記カバーフィルムを剥離すると共に剥離したカバーフィルムの代わりに銅箔を被着して前記スルーホールをブラインドビアホールとする工程と、
前記ブラインドビアホールの口径より径大なビーム径のレーザビームを前記ブラインドビアホールの軸芯線と同軸にブラインドビアホールに照射することにより、ブラインドビアホールを入口が広いすり鉢状に成形する工程と、
導電性皮膜形成液および導電性めっき液による導通化処理層を前記ブラインドビアホールの内壁面に被着して前記絶縁性基材を挟む一対の銅箔同士を電気的に導通する工程と、
をこの順に行うことを特徴とする両面配線基板の製造方法。
請求項１記載の両面基板の製造方法において、
前記レーザビームを前記ブラインドビアホール内及びブラインドビアホール入口の周縁部に照射することを特徴とする両面基板の製造方法。
請求項１又は２記載の両面配線基板の製造方法において、
前記レーザビームにＣＯ₂レーザを用いることを特徴とする両面配線基板の製造方法。
請求項１〜３いずれかに記載の両面配線基板の製造方法において、
前記ブラインドビアホールのすり鉢状の成形後、燃えカスを除去するデスミア処理を施すことを特徴とする両面配線基板の製造方法。
請求項１〜４いずれかに記載の両面配線基板の製造方法において、
スズ−パラジウムまたはその化合物、ニッケル又はその化合物、グラファイト、導電性カーボン、ポリピロール等の導電性ポリマーの内から選ばれた１つの導電性皮膜を形成する導電性皮膜形成液および導電性めっき液により、前記導通化処理層を形成することを特徴とする両面配線基板の製造方法。