JP4813204B2 - 多層回路基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビルドアップ型多層回路基板およびその製造方法に係わり、特にビルドアップ層の配線パターンを微細化する多層回路基板およびその製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されてきており、そのために回路基板に対する高密度化の要求が高まってきている。

そこで、高密度実装を実現するため、両面あるいは多層フレキシブル回路基板をコア基板として、１〜２層程度のビルドアップ層を両面あるいは片面に有するビルドアップ型多層フレキシブル回路基板も実用化されている（特許文献１）。

しかしながら、上述のビルドアップ型多層フレキシブル回路基板には、高密度実装を必ずしも容易に行えない問題がある。すなわち、ビルドアップ層と内層の両面コア基板を電気的に接続する有底型の導通部、いわゆるビアホールで内層コア基板の回路と最外層の回路を電気的に接続する際に、ビアホールの深さが深くなるにつれて、各構成部材の厚み方向の熱膨張によるビア導通部が破壊されたり、めっき皮膜形成工程でめっき液が底部で滞留し易くなったりして、厚みを十分に得られないことがある。

そこで、電気的信頼性を確保するために、ビアホール壁面のめっき厚を厚くすることになり最外層導体層の厚さが厚くなってしまい、微細回路の形成が困難なものとなり、高密度実装の要求を満たすことが困難となる。

図５は、従来の多層回路基板の製造方法を示す断面工程図であって、先ず、図５(1)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１５１（ここでは、厚さ25μmのポリイミド）の両面に厚さ8μmの銅箔１５２，１５３を有する、いわゆる両面銅張積層板に対し、層間接続孔１５４をNCドリル等で形成すると共に、層間接続孔１５４とその周辺部を除いて、部分めっき用レジスト層１５５を形成する。

次に図５(2)に示すように、層間接続孔１５４に対し、導電化処理とそれに続く電解メッキ処理により、10μm程度の電解めっき皮膜１５６を形成して層間接続路を完成する。ここまでの工程で貫通型の導通部であるスルーホールが形成される。このように、両面の導通部にのみめっき皮膜を形成し、配線パターンを形成する領域の銅箔上にはめっき皮膜を形成しない構成は、配線パターンのための導電層を薄く構成できることから、微細回路を形成するのに好適である。

次いで、図５(3)に示すように、両面の配線パターンをフォトファブリケーション手法により形成するためのレジスト層の形成、露光、現像、エッチング、レジスト層剥離等の一連の工程によって、スルーホールランド１５７を含む配線パターン１５８を形成する。

続いて、図５(4)に示すように、例えば12μm厚のポリイミドフィルム１６０を厚さ20μmのアクリル・エポキシ等の接着材１５９を用いて、接着して、カバーレイ１６１を形成する。

両面にカバーレイ１６１を接着するには、回路間隙や、層間接続孔への気泡の混入を防止するべく、真空プレス、真空ラミネータ等を用いて接着される。

ここまでの工程で、両面型のコア基板１６２を得る。

この後、図６(5)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１６３（ここでは厚さ25μmのポリイミド）の片面に厚さ12μmの銅箔を有する、いわゆる片面銅張積層板の銅箔に対し、レーザ加工によって樹脂を除去して有底の層間接続孔を形成するための開口１６４を、レジスト層の形成、露光、現像、エッチング、レジスト層の剥離等の一連の工程によるフォトファブリケーション手法にて形成して、レーザの遮光用コンフォーマルマスク１６５とすると共に、両面コア基板１６２にビルドアップするための接着材１６６により、両面コア基板１６２に積層接着する。接着剤１６６としては、ローフロータイプのプリプレグ、ボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。

次に図６(6)に示すように、上記工程で作製したコンフォーマルマスク１６５を用い、レーザ加工を行い、層間接続孔１６７を形成する。レーザ加工法は、UV-YAGレーザ、炭酸レーザ、エキシマレーザ等を選択可能である。

次いで、図６(7)に示すように、導電化処理とそれに続く電解メッキ処理により、層間接続のための25〜30μm程度の厚みを有する電解めっき皮膜１６８の形成を行い、有底のビアホールによる層間接続路を形成する。

続いて、図７(8)に示すように、外層のパターン１６９を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この後、必要に応じてフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで多層回路基板を得る。

上述のように、25〜30μm程度の電解めっきを12μm厚の銅箔上に行うと、外層の総導体厚は37〜42μmになり、回路ピッチ100μmの微細パターンを歩留まりよく形成することは困難であるため、高密度実装の要求を満足することができない。
特開2004-200260号公報

このように、従来の手法では、ビルドアップ層と内層の両面コア基板を電気的に接続するビアホールの接続信頼性を確保するために必要なビルドアップ層のビアホールめっき厚が厚くなり、微細回路の形成が困難なものとなり、高密度実装の要求を満足することができない。このため、高密度実装が可能な多層回路基板を安価かつ安定的に製造する方法の出現が望まれている。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、微細で高密度実装が可能な回路を形成し得る多層回路基板を提供するとともに、そのような多層回路基板を安価かつ安定的に製造する方法を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、
フレキシブルな内層コア基板に外層ビルドアップ層を積層し、層間接続孔により接続した多層回路基板の製造方法において、
a)可撓性絶縁ベース材の両面に銅箔を有する、両面銅張積層板を用意し、スルーホールを形成する工程、
b)前記スルーホールとその周辺部、および後工程で形成されるビアホールの底部に位置する回路基板の層間接続部に部分めっきする工程、
c)前記両面銅張積層板における銅箔をフォトファブリケーション手法によって処理して配線パターンを形成し、かつ前記層間接続部に前記配線パターンの厚みよりも厚い受けランドを形成する工程、
d)平滑性のある熱盤を持ったプレス装置でカバーレイを貼り付け、内層コア基板を製造する工程、
e)片面型銅張積層板における前記層間接続孔を形成する部位に、穿孔用の開口を形成した前記外層ビルドアップ層のベース絶縁樹脂側を前記内層コア基板に対向させ、接着材を介して前記内層コア基板に積層して積層回路基材を形成する工程、
f)前記積層回路基材に対し、前記開口を用いたレーザ加工により穿孔し、前記受けランドに達する有底の層間接続孔を形成する工程、および
g)前記層間接続孔に対し導電化処理および電解めっきを行ってビアホールを形成する工程、
をそなえたことを特徴とする多層回路基板の製造方法、
を提供するものである。

これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。

本発明の製造方法によれば、部分厚めっきした受けランドを有する内層コア基板を形成し、穿孔用の開口を形成した外層ビルドアップ基板を形成して内層コア基板に外層ビルドアップ基板を積層し、受けランドおよび穿孔用の開口を用いて層間接続を行うようにしたため、従来の製造方法では困難であった高密度実装が可能な多層回路基板を安価かつ安定的に製造することができる。
そして、本発明により製造される多層回路基板は、ビアホールの受けランドのめっきを厚付けしているため、この受けランドを底面として利用するビアホールの深さを浅くして壁面が短縮されたビアホールを形成できる。この結果、壁面へのめっき皮膜の電着が容易となり構成部材の熱膨張の影響を受け難くなる。
これにより、歩留まりの向上や信頼性を確保するのに必要なめっき厚の低減が図れて、微細な配線パターンを外層に歩留まり良く形成することができ、回路基板の高密度実装化ができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

実施形態１

図１は、本発明の実施形態１による多層回路基板の構造を示す概念的な断面構成図である。この実施形態１は、内層の両面コア基板１４に対して、片面の外層回路基板を積層し、内層回路とビルドアップした外層回路基板の回路を、有底のビアホールで接合する構成である。

この多層回路基板では、内層回路基板および外層回路基板が可撓性を有するフレキシブル回路基板用の素材を用いており、フレキシブルな内層の両面基板の一部が多層部の外部に伸張してケーブル部を構成するフレキシブル多層回路基板となっている。

そして、この実施形態１の特徴は、内層回路基板の回路と外層回路基板の回路とを電気的に接続するビアホールの受けランド部１０に、電解メッキ皮膜７が形成されている点にある。

図２は、本発明の実施形態１による多層回路基板の製造方法を示す断面工程図である。この実施形態１では、図１に示したフレキシブル多層回路基板を構造例として取り上げて説明する。

まず、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１（ここでは厚さ25μmのポリイミド）の図示上下両面に、厚さ8μmの銅箔２および３を有する、いわゆる両面銅張積層板を用意する。このときの銅箔は、屈曲性に優れる圧延銅箔あるいは特殊電解銅箔が好ましい。

続いて図２(1)に示すように、この両面銅張積層板に対し、層間接続孔４をNCドリル等で形成する。さらに、層間接続孔４とその周辺部、および後工程で形成される層間接続用孔の底部に位置するビアホール受けランド形成部５を除いて、部分めっき用レジスト層６を形成する。

次に図２(2)に示すように、層間接続孔４および受けランド形成部５に対し、導電化処理とそれに続く電解メッキ処理により、10μm程度の電解めっき皮膜７を形成して層間接続孔とする。この際、受けランド部５の導体厚を厚く構成する。ここまでの工程で、貫通型の導通部であるスルーホールが形成される。

次いで、両面の配線パターンをフォトファブリケーション手法によって形成するためのレジスト層の形成、露光、現像、エッチング、レジスト層剥離等の一連の工程を施し、図２(3)に示すスルーホールランド８を含む配線パターン９および受けランド部１０を形成する。

続いて、図２(4)に示すように、例えば12μm厚のポリイミドフィルム１１を厚さ20μmのアクリル・エポキシ等の接着材１２を用いて接着することにより、カバーレイ１３を形成する。このカバーレイ１３を形成する際、例えば平板プレス等の平行度、平滑性のある熱盤を持ったプレス装置で貼り付ける。

ここで、平板プレス等を用いる理由は、導体厚みの異なる場所でもカバーレイ表面が平滑に処理される必要があるからである。また、鏡面処理されたステンレス板等を中間板として用いても同様の効果が得られる。

さらに、逐次ラミネート工程を適用する場合には、最初のラミネートを接着剤の流動性がなくならない温度で、真空ラミネータ等の充填性の良い装置で行い、続いて上述の平板プレス等を用いる方法も採用できる。ここまでの工程で、多層回路基板のコア基板となる両面コア基板１４を得る。

この後、図３(5)に示すように、片面銅張積層板の銅箔に開口１６を形成してコンフォーマルマスク１７とし、両面コア基板１４の図示上下両面に積層する。

すなわち、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１５（ここでは厚さ25μmのポリイミド）の片面に厚さ12μmの銅箔を有する、いわゆる片面銅張積層板の銅箔に対し、レーザ加工によって樹脂を除去して有底の層間接続孔を形成するための開口１６を、レジスト層の形成、露光、現像、エッチング、レジスト層の剥離等の一連の工程によるフォトファブリケーション手法にて形成して、レーザの遮光用コンフォーマルマスク１７とする。これと共に、両面コア基板１４にビルドアップするための接着材１８により、両面コア基板１４に積層接着する。接着剤１８としては、ローフロータイプのプリプレグやボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。

次に図３(6)に示すように、上記工程で作製したコンフォーマルマスク１７を用いてレーザ加工を行い、層間接続孔１９を形成する。レーザ加工法は、UV-YAGレーザ、炭酸レーザ、エキシマレーザ等を選択して実施することができる。

次いで、図４(7)に示すように、導電化処理とそれに続く電解メッキ処理により、層間接続のための25〜30μm程度の厚みを有する電解めっき皮膜２０の形成を行い、有底のビアホール層間接続路とする。

続いて、図４(8)に示すように、外層のパターン２１を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この後、必要に応じてフォトソルダーレジスト層の形成、半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、外形加工を行うことで、多層回路基板を得る。

上記製造方法によれば、層間接続孔の受けランド部１０にめっき皮膜７が形成されているため、層間接続孔１９の深さが、従来の構造に比べて１０μm程度浅くなり、層間接続孔１９に対するビアホールの壁面めっき皮膜の電着容易性の向上が図れること、構成部材の熱膨張の影響を受け難いこと等の有利な構造となる。このため、歩留まりの向上や信頼性を確保するのに必要なめっき厚の低減が図れる。

また、この受けランド部１０にもめっきを付けている構造は、層間接続孔を形成するためのレーザ加工時の熱ダメージを緩和する効果も有する。

更に、層間接続孔を、NCドリルを用いた非貫通加工により形成すれば、従来工法では深さ方向に高い加工精度が要求され作業が難しかったのに比べ、加工マージンを増やす効果もある。このことから、設計仕様によっては、レーザ加工よりも、さらに安価なNCドリルによる非貫通加工を選択することも可能となる。

実施形態１では、めっきの厚付けにより、層間接続孔の深さを浅くする手法を選択したが、受けランドに導電性のペースト・インキ等を印刷する等の手法も選択できる。

なお、レーザ加工には、上記のようにコンフォーマルマスクを用いた加工以外にも、予めレーザのビーム径よりも大きく銅マスクを開口しておき、そこへレーザ加工を行うラージウインドウ法も適用可能である。

さらに、銅箔と樹脂とを直接レーザ光で貫通させるダイレクトレーザ法も適用可能である。加えて、上記コンフォーマルマスクを用いた加工とラージウインドウ法、ダイレクトレーザ法とを組み合わせてもよい。なお、ダイレクトレーザ法を用いる場合、実施形態１のように銅箔の厚さは20μm以下であることが好ましい。

他の実施形態

図２ないし図４に示した多層回路基板は、コア基板を可撓性回路基板とし、その一部を可撓性ケーブル部２２として、多層の部品実装部から伸張する構成のフレキシブル多層回路基板としてあるが、コア基板が可撓性ケーブルを構成しない多層回路基板であってもまた、同様である。

また、多層回路基板は、コア基板の両面ではなく片面だけに外層ビルドアップ層を積層する構成としてもよい。

本発明の実施形態１による多層回路基板の構造を示す断面図。 本発明の実施形態１による多層回路基板の製造方法を示す断面工程図。 本発明の実施形態１による多層回路基板の製造方法を示す断面工程図。 本発明の実施形態１による多層回路基板の製造方法を示す断面工程図。 従来工法による多層回路基板の製造方法を示す断面工程図。 従来工法による多層回路基板の製造方法を示す断面工程図。 従来工法による多層回路基板の製造方法を示す断面工程図。

符号の説明

１ 可撓性絶縁ベース材
２，３ 銅箔
４ 層間接続孔
５ 受けランド形成部
６ 部分めっき用レジスト層
７ 電解めっき皮膜
８ スルーホールランド
９ 配線パターン
１０ 受けランド部
１１ ポリイミドフィルム
１２ 接着材
１３ カバーレイ
１４ 両面コア基板
１５ 可撓性絶縁ベース材
１６ 開口
１７ コンフォーマルマスク
１８ 接着剤
１９ 層間接続孔
２０ 電解めっき皮膜
２１ 外層のパターン
２２ 可撓性ケーブル部

Claims (1)

1. フレキシブルな内層コア基板に外層ビルドアップ層を積層し、層間接続孔により接続した多層回路基板の製造方法において、
   a)可撓性絶縁ベース材の両面に銅箔を有する、両面銅張積層板を用意し、スルーホールを形成する工程、
   b)前記スルーホールとその周辺部、および後工程で形成されるビアホールの底部に位置する回路基板の層間接続部に部分めっきする工程、
   c)前記両面銅張積層板における銅箔をフォトファブリケーション手法によって処理して配線パターンを形成し、かつ前記層間接続部に前記配線パターンの厚みよりも厚い受けランドを形成する工程、
   d)平滑性のある熱盤を持ったプレス装置でカバーレイを貼り付け、内層コア基板を製造する工程、
   e)片面型銅張積層板における前記層間接続孔を形成する部位に、穿孔用の開口を形成した前記外層ビルドアップ層のベース絶縁樹脂側を前記内層コア基板に対向させ、接着材を介して前記内層コア基板に積層して積層回路基材を形成する工程、
   f)前記積層回路基材に対し、前記開口を用いたレーザ加工により穿孔し、前記受けランドに達する有底の層間接続孔を形成する工程、および
   g)前記層間接続孔に対し導電化処理および電解めっきを行ってビアホールを形成する工程、
   をそなえたことを特徴とする多層回路基板の製造方法。

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