JP4855075B2 - 多層プリント配線板 - Google Patents
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Description
また、絶縁信頼性や接続信頼性の高い多層プリント配線板を提供することを目的とする。
本願の第一の発明は、コア基板上に、層間絶縁層と導体層が形成されて、バイアホールを介して、電気的な接続を行われる多層プリント配線板において、コア基板の導体層の厚みは、層間絶縁層上の導体層の厚みよりも厚く、前記コア基板上の導体層の側面はテーパー状になっており、該導体層の側面の上端と下端とを結んだ直線とコア基板の水平面とがなす角度をΘとしたとき、前記Θが、2.8<tanΘ<55の関係式を満足することを特徴とする多層プリント配線板にある。
本願の第二の発明は、コア基板上に、層間絶縁層と導体層が形成されて、バイアホールを介して電気的な接続の行われる多層プリント配線板において、前記コア基板が、表裏に導体層と内層に厚い導体層を有する3層以上の多層コア基板であって、前記コア基板の内層の導体層と表裏の導体層の内、少なくとも1層が、電源層用の導体層又はアース用の導体層であることを特徴とする多層プリント配線板にある。
さらに、内層の導体層の側面の上端と下端とを結んだ直線とコア基板の水平面とがなす角度をΘとしたとき、前記Θが、2.8<tanΘ<55の関係式を満足してもよい。
第4の効果として、コア基板の導体層の側面がテーパー状であり、該導体層の側面の上端と下端とを結んだ直線とコア基板の水平面とがなす角度(以下、単に導体層の側面の角度と言う場合がある)をΘとしたとき、前記Θが、2.8<tanΘ<55の関係式を満足するので、ファイン化と電源不足防止、高速伝送信号を同時に達成できる。tanΘが2.8を越えているため、導体層の上端どうしを近接して配置しても、導体層の下端間の間隔を確保できる。そのため、高密度で絶縁信頼性が高いプリント配線板となる。また、電位が逆のスルーホールとコア基板の内層導体とを近接して配置できるためインダクタンスを減少させられる。そのため、電源不足を防止しやすい多層プリント配線板となる。両者を近接する方法としては、後述するダミーランドを有しないスルーホールとしてもよい。一方、tanΘが55未満であるため、導体層の側壁が直角でない。そのため、インピーダンス整合するために、信号用スルーホール(ICの信号回路と電気的に接続しているスルーホール)の導体厚や径を、薄くしたり小さくしたりする必要がない。その結果、信号用スルーホールの導体抵抗を低くすることが可能となるので、高速信号伝送に有利となる。また、導体層の側面がテーパー状であると、電源不足と信号劣化を同時に防止することも可能となる。テーパー状であるため、多層コアを貫通する信号用スルーホールにおいて、信号の減衰を小さくできるので、信号劣化が起こりにくい。そして、導体層の側面の角度が所定の角度以上であるため、導体抵抗を低くできるので、電源不足を抑えることができる。さらに、多層コアの場合、表裏の導体層の側面の角度をΘ1、内層の導体層の側面の角度をΘ2とした時、Θ1>Θ2が望ましい。コア基板上には層間絶縁層と導体層からなるビルドアップ層が形成されるため、ビルドアップ層の信号線においてインピーダンス整合しやすいからである。Θ1が小さいテーパー上にビルドアップ層の信号線が形成された場合、該信号線下の層間絶縁層厚みが異なる領域が多くなるからである。また、スルーホールピッチを狭くできないので、インダクタンスを小さくできない。
本願発明は、コア基板上に、層間絶縁層と導体層が形成されて、バイアホールを介して、電気的な接続を行われる多層プリント配線板において、コア基板の電源用もしくはアース用の導体層の厚みの和の少なくとも一方は、層間絶縁層上の導体層の厚みよりも厚いことを特徴とする多層プリント配線板にある。
さらに、多層コア基板とすることで、多層コア基板の導体層の厚みの和を確保したまま、多層コア基板の各導体層の厚みを薄くすることができる。つまり、これにより、微細な配線パターンを形成しても、配線パターン間の絶縁間隔を確実に確保できるため、絶縁信頼性に高いプリント配線板を提供することも可能となる。
その他の効果として、コア基板の電源用もしくはアース用の導体層の厚みを厚くすることにより、コア基板の強度が増す、それによりコア基板自体を薄くしたとしても、反りや発生した応力を基板自体で緩和することが可能となる。
ただ、内層に形成することが望ましい。内層に形成されるとICチップと外部端もしくはコンデンサとの中間に電源層が配置される。そのため、双方の距離が均一であり、阻害原因が少なくなり、電源不足が抑えられるからである。
コア基板上の導体層の厚みをα1、層間絶縁層上の導体層の厚みをα2に対して、α2<α1≦40α2であることを特徴とする多層プリント配線板にある。
α1>40α2を越えた場合についても検討を行ったところ、基板厚みが厚くなるため、配線長が長くなり、電圧降下量が大きくなった。つまり、本願の効果の臨界点であると理解できる。これ以上厚くしても、電気的な効果の向上は望めない。また、この厚みを越えると、コア基板の表層に導体層を形成した場合にコア基板と接続を行うランド等が形成するのに困難が生じてしまう。さらに上層の層間絶縁層を形成すると、凹凸が大きくなってしまい、層間絶縁層にうねりを生じてしまうために、インピーダンスを整合することが出来なくなってしまうことがある。しかしながら、その範囲(α1>40α2)でも問題がないときもある。
必要に応じて、コア基板の内層にコンデンサや誘電体層、抵抗などの部品を埋め込み、形成させた電子部品収納コア基板を用いてもよい。
即ち、内層側に厚い導体層を配置させることにより、その厚みを任意に変更したとしても、その内層の導体層を覆うように、樹脂層を形成させることが可能となるため、コアとしての平坦性が得られる。そのため、層間絶縁層の導体層にうねりを生じさせることがない。多層コア基板の表層に薄い導体層を配置しても、内層の導体層と足した厚みでコアの導体層として十分な導体層の厚みを確保することができる。これらを、電源層用の導体層又はアース用の導体層として用いることで、多層プリント配線板の電気特性を改善することが可能になる。
多層コア基板は、36合金や42合金等の低熱膨張係数の金属板の両面に、絶縁層を介在させて内層の導体層が、更に、当該内層の導体層の外側に絶縁層を介在させて表面の導体層が形成されても良い。中央部に電気的に隔絶された金属板を配置することで、多層プリント配線板のX−Y方向の熱膨張係数をICの熱膨張係数に近づけることができ、ICと多層プリント配線板の接続部での樹脂層の局所ヒートサイクル性が向上する。更に、金属板の両面に絶縁層を介在させて内層の導体層を、更に、当該内層の導体層の外側に絶縁層を介在させて表面の導体層を形成することで、金属板の両面で対称性を持たせ、ヒートサイクル等において、反り、うねりが発生することを防げる。
図23には、コンデンサを備えたプリント基板をモデルにしたものである。線Cは、小容量のコンデンサを実装して、1GHzのICチップにおける電圧の経時変化を示したものである。コンデンサを実装していない線Aに比べると電圧降下の度合いが小さくなってきている。さらに、線Dは、線Cで行ったものに比べて大容量のコンデンサを実装して、線C同様に経時変化を示したものである。さらに線Cと比較しても、電圧降下の度合いが小さくなってきている。それにより、所望のICチップも機能、起動を行うことができるのである。しかしながら、図22に示したように、ICチップがより高周波領域になると、より多くのコンデンサ容量が必要になってしまい、そのためにコンデンサの実装する領域を設定する必要となるため、電圧の確保が困難になってしまい、動作、機能を向上することができないし、高密度化という点でも難しくなってしまう。
また、本願発明により、ICチップの初期起動時に発生する電源不足(電圧降下)の度合いを小さくなることもわかり、高周波領域のICチップ、特に3GHz以上のICチップを実装したとしても、問題なく起動することができることが分かった。そのため、電気的な特性や電気接続性をも向上させることができるのである。
そして、コア基板を多層化して、導体層の厚みの和を厚くすることで、絶縁信頼性にも優れたプリント配線板とすることができる。
さらに、プリント基板の回路内での抵抗を従来のプリント基板に比べても、小さくすることができる。そのために、バイアスを付加して、高温高湿下で行う信頼性試験(高温高湿バイアス試験)を行っても、破壊する時間も長くなるので、信頼性も向上することができる。
また、電源用の導体層の抵抗が低くなるため、多量の電気が流れても発熱を抑えられる。アース層も同様である。この点でも、誤動作が発生しにくし、IC実装後のプリント配線板の信頼性が高くなる。
Θが2.8<tanΘ<55の関係式を満足することが望ましい。16Pも同様である。このように導体層を形成することで、厚みの厚い導体層を形成しても信頼性を低下させることがなくなる。また、信号遅延や信号強度不足等によるICの誤動作も起こり難い。tanΘが小さくなると導体層の体積が減少するため、ICへの電源供給に遅延が生じやすい。一方、tanΘが大きくなると信号強度がスルーホールにおいて劣化しやすい。信号強度劣化の理由を、内層の導体層が厚い4層コアを例にとって説明する。多層コアを貫通する信号用スルーホール(ICの信号回路と電気的に接続しているスルーホール)に注目する。図31に示すように、信号用スルーホールは、上から絶縁層1、グランド層、絶縁層2、電源層、絶縁層3を貫通する。信号配線は、その周囲にグランドや電源の有無などによりインピーダンスが変化するため、絶縁層1とグランド層との界面X1を境にしてインピーダンスの値が異なる。そのため、その界面において信号の反射が起こる。同様なことがX2,X3、X4でも起こる。このようなインピーダンスの変化量は、信号用スルーホールとグランド層、電源層との距離が近いほど、グランド層、電源層の厚みが厚いほど大きくなる。それ故、本願発明の厚い導体層を内層に有する多層コアではスルーホールにおいて信号劣化が発生しやすいのである。それを防止するため、tanΘの値を小さくするのが好ましいのである。tanΘの値を小さくすることにより、信号用スルーホールと内層の導体層との最小間隔を同一にしても、つまり同密度であっても、信号用スルーホールと内層の導体層との間隔が断面方向で徐々に広がるので、インピーダンスの変化量が小さくなる。より駆動周波数の大きいICを実装するとこの問題は発生しやすいので、tanΘは11.4以下、さらには、5.7以下が好ましい。
先ず、本発明の第1実施例に係る多層プリント配線板10の構成について、図1〜図7を参照して説明する。図6は、該多層プリント配線板10の断面図を、図7は、図6に示す多層プリント配線板10にICチップ90を取り付け、ドータボード94へ載置した状態を示している。図6に示すように、多層プリント配線板10では、コア基板30の表面に導体回路34、導体層34P、裏面に導体回路34、導体層34Eが形成されている。上側の導体層34Pは、電源用のプレーン層として形成され、下側の導体層34Eは、アース用のプレーン層として形成されている。コア基板30の表面と裏面とはスルーホール36を介して接続されている。更に、該導体層34P、34Eの上にバイアホール60及び導体回路58の形成された層間樹脂絶縁層50と、バイアホール160及び導体回路158の形成された層間樹脂絶縁層150とが配設されている。該バイアホール160及び導体回路158の上層にはソルダーレジスト層70が形成されており、該ソルダーレジスト層70の開口部71を介して、バイアホール160及び導体回路158にバンプ76U、76Dが形成されている。
(第1実施例−1)
A.層間樹脂絶縁層の樹脂フィルムの作製ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量455、油化シェルエポキシ社製エピコート1001)29重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量215、大日本インキ化学工業社製 エピクロンN−673)39重量部、トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂(フェノール性水酸基当量120、大日本インキ化学工業社製 フェノライトKA−7052)30重量部をエチルジグリコールアセテート20重量部、ソルベントナフサ20重量部に攪拌しながら加熱溶解させ、そこへ末端エポキシ化ポリブタジエンゴム(ナガセ化成工業社製 デナレックスR−45EPT)15重量部と2−フェニル−4、5−ビス(ヒドロキシメチル)イミダゾール粉砕品1.5重量部、微粉砕シリカ2.5重量部、シリコン系消泡剤0.5重量部を添加しエポキシ樹脂組成物を調製した。
得られたエポキシ樹脂組成物を厚さ38μmのPETフィルム上に乾燥後の厚さが50μmとなるようにロールコーターを用いて塗布した後、80〜120℃で10分間乾燥させることにより、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製した。
ビスフェノールF型エポキシモノマー(油化シェル社製、分子量:310、YL983U)100重量部、表面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒径が1.6μmで、最大粒子の直径が15μm以下のSiO2 球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−CE)170重量部およびレベリング剤(サンノプコ社製 ペレノールS4)1.5重量部を容器にとり、攪拌混合することにより、その粘度が23±1℃で44〜49Pa・sの樹脂充填材を調製した。なお、硬化剤として、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−CN)6.5重量部を用いた。充填材用樹脂としては、他のエポキシ樹脂(例えば、ビスフェノールA型、ノボラック型など)、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよい。
(1)厚さ0.2〜0.8mmのガラスエポキシ樹脂またはBT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる絶縁性基板30の両面に5〜250μmの銅箔32がラミネートされている銅張積層板30Aを出発材料とした(図1(A))。まず、この銅張積層板をドリル削孔し、無電解めっき処理および電解めっき処理を施し、パターン状にエッチングすることにより、基板の両面に導体回路34、導体層34P、34Eとスルーホール36を形成した(図1(B))。
即ち、スルーホールおよび導体回路非形成部に相当する部分が開口した版を有する樹脂充填用マスクを基板上に載置し、スキージを用いてスルーホール内、凹部となっている下層導体回路非形成部、および、下層導体回路の外縁部に樹脂充填材を充填し、100℃/20分の条件で乾燥させた。
コア基板の導体層の厚みはコア基板の導体層の厚みは1〜250μmの間で形成されて、コア基板上に形成された電源層の導体層の厚みは、1〜250μmの間で形成された。このとき、実施例1−1では、銅箔の厚み40μmのものを用いて、コア基板の導体層の厚みは30μm、コア基板上に形成された電源層の導体層の厚みは30μmであった。しかしながら、導体層の厚みは上記厚みの範囲を超えてもよい。
さらに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層の表面およびバイアホール用開口の内壁面に触媒核を付着させた。すなわち、上記基板を塩化パラジウム(PdCl2 )と塩化第一スズ(SnCl2 )とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム金属を析出させることにより触媒を付与した。
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO4 0.003 mol/l
酒石酸 0.200 mol/l
硫酸銅 0.032 mol/l
HCHO 0.050 mol/l
NaOH 0.100 mol/l
α、α′−ビピリジル 100 mg/l
ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l
〔無電解めっき条件〕
34℃の液温度で45分
〔電解めっき液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤 19.5 ml/l
(アトテックジャパン社製、カパラシドGL)
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm2
時間 65 分
温度 22±2 ℃
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60min-1の場合はローターNo.4、6min-1の場合はローターNo.3によった。
そして、さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化させ、開口を有し、その厚さが15〜25μmのソルダーレジストパターン層を形成した。上記ソルダーレジスト組成物としては、市販のソルダーレジスト組成物を使用することもできる。
図6を参照して上述した第1実施例−1と同様であるが以下の様に製造した。
コア基板の導体層の厚み:55μm コア基板の電源層の厚み:55μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第1実施例−1と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層の厚み:75μm コア基板の電源層の厚み:75μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第1実施例と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層の厚み:180μm コア基板の電源層の厚み:180μm
層間絶縁層の導体層の厚み:6μm
第1実施例と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層の厚み:18μm コア基板の電源層の厚み:18μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
Θが2.8<tanΘ<55の関係式を満足するように構成されている。
第1実施例1−1〜第1実施例1−5に対応して、コア基板30の導体層34P、34Eの側面を、上述した関係式を満足するR面状のテーパーとした第1実施例―6〜10を作製した。尚、テーパー状とするエッチング方法は後述する。
第2実施例に係る多層プリント配線板について説明する。
図6を参照して上述した第1実施例では、コア基板が絶縁樹脂で形成されていた。これに対して、第2実施例では、コア基板がセラミック、ガラス、ALN、ムライトなどからなる無機系硬質基板であるが、他の構成は図6を参照して上述した第1実施例と同様であるため、図示及び説明は省略する。
上述した第2実施例と同様であるが以下の様に製造した。
コア基板の導体層の厚み:30μm コア基板の電源層の厚み:30μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
上述した第2実施例と同様であるが以下の様に製造した。
コア基板の導体層の厚み:50μm コア基板の電源層の厚み:50μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
上述した第2実施例と同様であるが以下の様に製造した。
コア基板の導体層の厚み:75μm コア基板の電源層の厚み:75μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
上述した第2実施例と同様であるが以下の様に製造した。
コア基板の導体層の厚み:180μm コア基板の電源層の厚み:180μm
層間絶縁層の導体層の厚み:6μm
図9及び図10を参照して第3実施例に係る多層プリント配線板について説明する。
図6を参照して上述した第1実施例では、コア基板が樹脂板で形成されていた。これに対して、第3実施例では、コア基板が金属板から成る。
この第3実施例においても、第1実施例と同様な効果を得ている。
図9を参照して上述した第3実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の厚み:550μm コア基板の電源層の厚み:35μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第3実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の厚み:600μm コア基板の電源層の厚み:55μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第3実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の厚み:550μm コア基板の電源層の厚み:100μm
層間絶縁層の導体層の厚み:10μm
第3実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の厚み:550μm コア基板の電源層の厚み:180μm
層間絶縁層の導体層の厚み:6μm
第3実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の厚み:550μm コア基板の電源層の厚み:240μm
層間絶縁層の導体層の厚み:6μm
図11及び図12を参照して第4実施例に係る多層プリント配線板について説明する。
図6を参照して上述した第1実施例では、コア基板が単板で形成されていた。これに対して、第4実施例では、コア基板が積層板からなり、積層板内に導体層が設けられている。
なお、第4実施例において、1<(コア基板の電源層の導体層の厚みの総和/層間絶縁層の導体層の厚み)≦40のものを適合例として、(コア基板の電源層の導体層の厚みの総和/層間絶縁層の導体層の厚み)≦1を比較例とした。(コア基板の電源層の導体層の厚みの総和/層間絶縁層の導体層の厚み)>40のものを参考例とした。
図11を参照して上述した第4実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の導体層(電源層)の厚み:15μm
中間導体層(電源層)の厚み:20μm
コア基板の電源層の厚みの和:50μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第4実施例と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層(電源層)の厚み:20μm
中間導体層(電源層)の厚み:20μm
コア基板の電源層の厚みの和:60μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第4実施例と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層(電源層)の厚み:25μm
中間導体層(電源層)の厚み:25μm
コア基板の電源層の厚みの和:75μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第4実施例と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層(電源層)の厚み:50μm
中間導体層(電源層)の厚み:100μm
コア基板の電源層の厚みの和:200μm
層間絶縁層の導体層の厚み:10μm
第4実施例と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層(電源層)の厚み:55μm
中間導体層(電源層)の厚み:250μm
コア基板の電源層の厚みの和:360μm
層間絶縁層の導体層の厚み:12μm
第4実施例と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の導体層(電源層)の厚み:55μm
中間導体層(電源層)の厚み:250μm
コア基板の電源層の厚みの和:360μm
層間絶縁層の導体層の厚み:9μm
図13〜図18を参照して本発明の第5実施例に係る多層プリント配線板について説明する。
先ず、第5実施例に係る多層プリント配線板10の構成について、図17、図18を参照して説明する。図17は、該多層プリント配線板10の断面図を、図18は、図17に示す多層プリント配線板10にICチップ90を取り付け、ドータボード94へ載置した状態を示している。図17に示すように、多層プリント配線板10では多層コア基板30を用いている。多層コア基板30の表面側に導体回路34、導体層34P、裏面に導体回路34、導体層34Eが形成されている。上側の導体層34Pは、電源用のプレーン層として形成され、下側の導体層34Eは、アース用のプレーン層として形成されている。更に、多層コア基板30の内部の表面側に、内層の導体回路16、導体層16E、裏面に導体回路16、導体層16Pが形成されている。上側の導体層16Eは、アース用のプレーン層として形成され、下側の導体層16Pは、電源用のプレーン層として形成されている。電源用のプレーン層間の接続は、スルーホールやバイアホールにより行われる。プレーン層は、片側だけの単層であっても、2層以上に配置したものでもよい。2層〜4層で形成されることが望ましい。5層以上では電気的な特性の向上が確認されていないことからそれ以上多層にしてもその効果は4層と同等程度である。特に、2層で形成されることが、多層コア基板の剛性整合という点において基板の伸び率が揃えられるので反りが出にくいからである。また、コア基板の厚みを薄くできるため、スルーホール配線長を短く出来る。多層コア基板30の中央には、電気的に隔絶された金属板12が収容されている。(該金属板12は、心材としての役目も果たしているが、スルーホールやバイアホールなどどの電気な接続がされていない。主として、基板の反りに対する剛性を向上させているのである。)該金属板12に、絶縁樹脂層14を介して表面側に、内層の導体回路16、導体層16E、裏面に導体回路16、導体層16Pが、更に、絶縁樹脂層18を介して表面側に導体回路34、導体層34Pが、裏面に導体回路34、導体層34Eが形成されている。多層コア基板30は、スルーホール36を介して内層及び表面側と裏面側との接続が取られている。
図13(A)に示す厚さ20〜400μmの間の内層金属層(金属板)12に、表裏を貫通する開口12aを設ける(図13(B))。第5実施例では、20μmの金属板を用いた。金属層の材質としては、銅、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、鉄などの金属が配合されているものを用いることができる。ここで、低熱膨張係数の36合金や42合金を用いるとコア基板の熱膨張係数をICの熱膨張係数に近づけることが可能となるので、熱ストレスを低減できる。開口12aは、パンチング、エッチング、ドリリング、レーザなどによって穿設する。場合によっては、開口12aを形成した金属層12の全面に電解めっき、無電解めっき、置換めっき、スパッタによって、金属膜13を被覆してもよい(図13(C))。なお、金属板12は、単層でも、2層以上の複数層でもよい。また、金属膜13は、開口12aの角部において、曲面を形成するほうが望ましい。それにより、応力の集中するポイントがなくなり、その周辺でのクラックなどの不具合が引き起こしにくい。なお、金属板12はコア基板内に内蔵しなくてもよい。
金属層12の全体を覆い、開口12a内を充填するために、絶縁樹脂を用いる。形成方法としては、例えば、厚み30〜200μm程度のBステージ状の樹脂フィルムで金属板12で挟んで(図13(D))、さらに、その外側に12〜275μmの銅箔を積層してから、熱圧着して硬化させ絶縁樹脂層14及び導体層16を形成することができる(図13(E))。場合によっては、塗布、塗布とフィルム圧着の混合、もしくは閑口部分だけを塗布して、その後、フィルムで形成してもよい。
材料としては、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、BT樹脂等の熱硬化性樹脂をガラスクロス、アラミド不織布等の心材に含浸させたプリプレグを用いることが望ましい。それ以外にも樹脂を用いてもよい。第5実施例では、50μmのプリプレグを用いた。
導体層16を形成する方法は、金属箔上に、めっきなどで形成してもよい。
2層以上にしてもよい。アディティブ法により金属層を形成してもよい。
テンティング法、エッチング工程等を経て、内層金属層16から内層導体層16、16P、16Eを形成させた(図13(F))。このときの内層導体層の厚みは、10〜250μmで形成させた。しかしながら、上述の範囲を超えてもよい。なお、第5実施例では、内層の電源用の導体層の厚みは、25μm厚である。この回路形成工程において、コア基板の絶縁信頼性を評価できるよう、テストパターン(コア基板の絶縁抵抗評価用パターン)として、導体幅/導体間の間隔=150μm/150μmの絶縁抵抗測定用の櫛歯パターンを形成した。この時、図17に示すように、ICの電源と電気的に接続している電源用スルーホール36PTHが内層回路のグランド層16Eを貫通する際、電源用スルーホールから延出する配線パターンを有しなくてもよい。以下、このようなスルーホールを、ダミーランドを有しない電源用スルーホールと言う。同様に、ICのグランドと電気的に接続しているグランド用スルーホール36ETHも、内層回路の電源層16Pを貫通する際、グランド用スルーホールから延出する配線パターンを有しなくてもよい。以下、このようなスルーホールを、ダミーランドを有しないグランド用スルーホールと言う。また、両者を合わせて単にダミーランドを有しないスルーホールという。このような構造にすることで、スルーホールピッチを狭くできる。また、スルーホールと内層回路間の間隔が狭ピッチとなるため、相互インダクタンスが減少する。ここで、ダミーランドを有しないスルーホールの場合のX3−X3部の横断面を図38(A)に示す。参考にダミーランドを有する場合のX3−X3部の横断面を図38(B)に示す。ダミーランドを有しないスルーホールとすることでスルーホールピッチやスルーホール36PTHとグランド層16E間の間隔が狭くなることが分かる。また、グランド層16Eの形成領域が増すことも分かる。ここで、35は、スルーホール36PTHとグランド層16Eとの絶縁を確保するためのスペースであり、36Lはスルーホールランド(ダミーランド)である。
内層導体層16、16P、16Eの全体を覆い、およびその回路間の隙間を充填するために、絶縁樹脂を用いる。形成方法としては、(3)までで形成した途中基板の両面に、例えば、厚み30〜400μm程度のBステージ状の樹脂フィルム(図14(A))、厚み10〜275μmの金属箔の順で積層した後、熱圧着してから硬化させ、コア基板の外層絶縁樹脂層18及びコア基板最外導体層34αを形成させる(図14(B))。場合によっては、塗布、塗布とフィルム圧着の混合、もしくは開口部分だけを塗布して、その後、フィルムで形成してもよい。加圧することで表面を平坦にすることができる。また、ガラスクロス、アラミド不織布を心材とするBステージのプリプレグを用いてもよい。第5実施例では、200μm厚のプリプレグを用いた。金属箔を形成させる以外の方法として、片面銅張積層板を積層させる。金属箔上に、めっきなどで2層以上にしてもよい。アディティブ法により金属層を形成してもよい。
基板の表裏を貫通する開口径50〜400μmのスルーホール用通孔36αを形成する(図14(C))。形成方法としては、ドリル、レーザもしくはレーザとドリルの複合により形成させる(最外層の絶縁層の開口をレーザで行い、場合によっては、そのレーザでの開口をターゲットマークとして用いて、その後、ドリルで開口して貫通させる)。形状としては、直線状の側壁を有するものであることが望ましい。場合によっては、テーパ状であってもよい。
めっきとしては、電解めっき、無電解めっき、パネルめっき(無電解めっきと電解めっき)などを用いることができる。金属としては、銅、ニッケル、コバルト、リン、等が含有してもので形成されるのである。めっき金属の厚みとしては、5〜30μmの間で形成されることが望ましい。
全体にめっき膜を被覆することで、スルーホール36の直上に蓋めっき25を形成してもよい(図15(A))。その後、テンティング法、エッチング工程等を経て、外層の導体回路34、34P、34Eを形成する(図15(B))。これにより、多層コア基板30を完成する。なお、第5実施例では、多層コア基板の表面の電源用の導体層の厚みは、15μm厚である。
このとき、図示されていないが多層コア基板の内層の導体層16等との電気接続を、バイアホールやブラインドスルーホール、ブラインドバイアホールにより行ってもよい。
また、導体回路間の樹脂充填を行わなくてもよい。この場合は、層間絶縁層などの樹脂層で絶縁層の形成と導体回路間の充填を行う。
図17を参照して上述した第5実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の内層の導体層の厚み:50μm 表層の導体層の厚み:20μm
コア基板の導体回路の厚みの和:100μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
図17ではコア基板の導体層を電源層とグランド層を交互に配置したが、第5実施例−1は、内層の導体層と表層の導体層で、電源層の役目を果たした。しかしながら、表層の導体層の面積は、ランド程度のものであったので、内層の導体層と比較すると面積が小さかったので、電源電圧を回復させる効果は相殺されてしまった。そのために、コア基板の導体層の厚みの和は、内層の2層の導体層を足したものである。
内層の導体層と表層の導体層で、電源層の役目を果たした。表層、内層の各一層ずつでのスルーホールにより、電気的な接続がなされた。
コア基板の内層の導体層の厚み:60μm 外層の導体層の厚み:20μm
コア基板の導体回路の厚みの和:80μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
内層の導体層と表層の導体層で、各1層ずつ電源層の役目を果たした。表層の導体層の面積は、内層の導体層の面積と同じであった。電源電圧を回復させる効果を有する。そのために、コア基板の導体層の厚みの和は、内層の導体層と表層の導体層を足したものである。
内層の導体層と表層の導体層で、電源層の役目を果たした。表層、内層の各一層ずつでのスルーホールにより、電気的な接続がなされた。
コア基板の内層の導体層の厚み:150μm 外層の導体層の厚み:20μm
コア基板の導体回路の厚みの和:150μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
内層の導体層と表層の導体層で、電源層の役目を果たした。しかしながら、表層の導体層の面積は、ランド程度のものであったので、内層の導体層と比較すると面積が小さかったので、電源電圧を回復させる効果は相殺されてしまった。そのために、コア基板の導体層の厚みの和は、内層1層の導体層の厚みである。
第5実施例−1と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の内層の導体層(電源層)の厚み:100μm
表層の導体層(電源層)の厚み:20μm
コア基板の導体回路の厚みの和:200μm
層間絶縁層の導体層の厚み:10μm
コア基板の導体回路の厚みの和は、内層の層の導体層を足したものである。
第5実施例−1と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の内層の導体層(電源層)の厚み:120μm
表層の導体層(電源層)の厚み:20μm
コア基板の導体回路の厚みの和:240μm
層間絶縁層の導体層の厚み:8μm
コア基板の導体回路の厚みの和は、内層の層の導体層を足したものである。
第5実施例−2と同様であるが、以下のように製造した。
コア基板の内層の導体層(電源層)の厚み:250μm
表層の導体層(電源層)の厚み:50μm
コア基板の導体回路の厚みの和:300μm
層間絶縁層の導体層の厚み:7.5μm
図20及び図21を参照して第6実施例に係る多層プリント配線板について説明する。
第6実施例の多層プリント配線板では、コア基板30にチップコンデンサ20が内蔵されている。
図20を参照して上述した第6実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の導体層の厚み:30μm コア基板の電源層の厚み:30μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第6実施例と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の導体層の厚み:55μm コア基板の電源層の厚み:55μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
コア基板の導体層の厚み:75μm コア基板の電源層の厚み:75μm
層間絶縁層の導体層の厚み:15μm
第6実施例−1と同様であるが以下のように設定した。
コア基板の導体層(電源層)の厚み:180μm
層間絶縁層の導体層の厚み:6.0μm
第1実施例〜第5実施例において、(コア基板の電源用の導体層の厚みの和/層間絶縁層の導体層の厚み)≦1を第1比較例〜第5比較例とした。その実例として、コア基板の電源用の導体層の厚みの和:15μm、層間絶縁層の導体層の厚み:15μmに設定した。
第1実施例〜第5実施例において、(コア基板の電源用の導体層の厚みの和/層間絶縁層の導体層の厚み)>40を第1参考例〜第5参考例とした。その実例として、コア基板の電源用の導体層の厚みの和:415μm、層間絶縁層の導体層の厚み:10μmに設定した。
また、それぞれの実施例と比較例と参考例のバイアス高温高湿条件(温度130℃、湿度85%、2V印加)下における信頼性試験を行った。試験時間は、100hr、300hr、500hr、1000hrで行い、ICの誤動作の有無、コアの導体層のビア接続オープンの有無についてそれぞれの実施例および比較例について検証をした。この結果を図25、図26中図表に表す。尚、電源電圧1.0Vのとき、変動許容範囲が±10%(3回目の電圧降下量)であれば、電圧の挙動が安定していることになり、ICチップの誤動作などを引き起こさない。つまり、この場合、電圧降下量が0.1V以内であれば、電圧降下によるICチップへの誤動作等を引き起こさないことになる。
比較例では、ICチップの誤動作を引き起こしてしまうため、電気接続性に問題があるし、導体の厚みが薄いため、信頼性試験下で発生した応力を緩衝できず、ビア接続部での剥がれが生じてしまった。そのために、信頼性が低下してしまった。しかしながら、コア基板の電源層の厚みの和/層間絶縁層の導体層の厚みの比1.2を越えると、その効果が現れてくる。
コア基板の電源層の厚みの和/層間絶縁層の導体層の厚み比40を越えると(参考例)、上層の導体回路における不具合(例えば、上層の導体回路への応力の発生やうねりによる密着性の低下を引き起こしてしまう等)のため、信頼性が低下してしまった。
試験の結果からも、電気特性と信頼性の要因を満たすのは、1<(コア基板の導体層の厚みの和/層間絶縁層の導体層の厚み)≦40ということになる。
第1実施例―6〜10に関する結果が図25,26にないが第1実験例―1〜5と同じであった。
図27に第7実施例に係る多層プリント配線板の断面図を示す。第7実施例では、第5実施例における図13(F)において、コア基板の内層導体層16E、16Pを形成する際に、スプレー圧、エッチング時間等のエッチング条件を変化させたり、スプレー式エッチング装置で下面のみを使ってエッチングする等により、導体層16E、16Pの側面を直線状のテーパー又はR面状のテーパーとし、導体層の側面の上端と下端とを結んだ直線とコア基板との成す角度Θ(図27(A)中に示す導体層16の円b部の拡大である図27(B):直線状のテーパー、図27(C):R面状のテーパー、参照)を以下の第7実施例−1〜第7実施例−9のように調整した。なお、第7実施例−1〜第7実施例−6のそれぞれの断面のΘ及びその形状(直線状のテーパー又はR面状のテーパー)は、内層導体の縦断面が観察できるよう研磨し、×100〜×1000の顕微鏡で断面観察した実測値である。
tanΘを2に、形状をR面状のテーパーに調整した。
tanΘを2.8に、形状をR面状のテーパーに調整した。
tanΘを3.5に、形状をR面状のテーパーに調整した。
tanΘを53に、形状をR面状のテーパーに調整した。
tanΘを55に、形状をR面状のテーパーに調整した。
tanΘを57に、形状をR面状のテーパーに調整した。
tanΘを2.8に、形状を直線状のテーパーに調整した。
tanΘを53に、形状を直線状のテーパーに調整した。
tanΘを57に、形状を直線状のテーパーに調整した。
条件:85℃×85%×3.3V
時間:115hr
試験後の絶縁抵抗が107Ω以上のものを合格とした。
条件:−55℃×5分⇔125℃×5分
回数:1000回
試験後の抵抗率変化が±10%以内のものを合格とした。尚、測定は、後述する第8実施例と同様である。
HAST試験後の第7実施例−1の多層プリント配線板とヒートサイクル試験後の第7実施例−6の多層プリント配線板を解析した。
第8実施例は、第5実施例に準じ、図13(F)において、コア基板の内層導体層16E、16Pの回路形成を以下のようにして行なった。所謂テンティング法であって、エッチング液の主成分を第2塩化銅とし、コンベアーでエッチングゾーンに搬送されてきた基板に、該エッチング液をノズル(基板から一定距離離して上下に設置)よりスプレー噴射して行った。エッチング方法やエッチング条件を変えたり、主成分に抑制剤を添加して、テーパーの形状や導体層の側面の角度を以下の第8実施例−1〜第8実施例−30のように調整した。なお、第8実施例−1〜第8実施例−30のそれぞれのΘ及びその形状(直線状のテーパー又はR面状のテーパー)は、内層導体の縦断面が観察できるよう研磨し、×100〜×1000の目盛り付き顕微鏡で断面観察した実測値である。尚、断面観察は、製品とは別に同条件で作成した導体層の側面形状観察用基板にて行った。測定数は1製品を4分割し、それぞれからランダムに2点ずつ測定した(合計で8データ)。
また、それぞれの実施例において、多層コア作製時の図13(E)において、銅箔の厚みを変えて内層導体層の厚みを変えた。
内層導体層の厚み:30μm
図15(B)の34、34P、34Eの導体厚み:20μmとした。
エッチング液への抑制剤の添加
抑制剤:添加無
エッチング方法
用いたノズル:フルコーンノズル(放射状にスプレー噴射するノズル)
ノズルの揺動(首振り):有り
使用したノズル:下面のみ
第8実施例―1では、無添加材のエッチング液を、フルコーンノズルで放射状に首振りしてスプレーしたので、導体層の側面は、R面のテーパー状となり、tanΘは1.6〜2.5であった(8データ中の最小値〜最大値)。
第8実施例―1において、内層導体厚みを30μmから45μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:1.4〜2.1(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―1において、内層導体厚みを30μmから60μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:1.4〜2.1(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―1において、内層導体厚みを30μmから100μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:1.3〜1.9(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―1において、内層導体厚みを30μmから125μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを225μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:1.3〜1.9(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―1において、内層導体厚みを30μmから150μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを250μmとした。た。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:1.2〜1.7(8データ中の最小値〜最大値)
内層導体層の厚み:30μm
図15(B)の34、34P、34Eの導体厚み:20μmとした。
エッチング液への抑制剤の添加
抑制剤:ベンゾトリアゾール(BTA)を1200ppm、界面活性剤を450ppm添加した。
エッチング方法
用いたノズル:スリットノズル(直線状にスプレー噴射するノズル)
ノズルの揺動(首振り):無し
使用したノズル:上面のみ
第8実施例―7では、エッチング液に抑制剤を添加し、スリットノズルで直線状にスプレーしたので、tanΘは第8実施例−1〜第8実施例―6に比して大きくなった。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.0〜10.8(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―7において、内層導体厚みを30μmから45μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.0〜11.0(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―7において、内層導体厚みを30μmから60μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.0〜11.2(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―7において、内層導体厚みを30μmから100μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:2.8〜11.2(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―7において、内層導体厚みを30μmから125μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを225μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:2.7〜11.0(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―7において、内層導体厚みを30μmから150μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを250μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:2.7〜11.4(8データ中の最小値〜最大値)
内層導体層の厚み:30μm
図15(B)の34、34P、34Eの導体厚み:20μmとした。
エッチング液への抑制剤の添加
抑制剤:ベンゾトリアゾール(BTA)を1000ppm、界面活性剤を450ppm添加した。
エッチング方法
用いたノズル:スリットノズル(直線状にスプレー噴射するノズル)
ノズルの揺動(首振り):無し
使用したノズル:下面のみ
第8実施例―13では、エッチング液に抑制剤を添加する量を第8実施例−7より少なくし、下面のみのスリットノズルでスプレーしたので、第8実施例−7と比較すると、tanΘは、下の値は同等でその範囲が小さくなった。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.0〜5.3(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―13において、内層導体厚みを30μmから45μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.1〜5.4(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―13において、内層導体厚みを30μmから60μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.1〜5.4(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―13において、内層導体厚みを30μmから100μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:2.7〜5.5(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―13において、内層導体厚みを30μmから125μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを225μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:2.9〜5.7(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―13において、内層導体厚みを30μmから150μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを250μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:2.7〜5.7(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―7において、下面のみのスリトノズルによりエッチングした。その結果、第8実施例―7に対してtanΘの範囲が小さくなった。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:4.2〜10.8(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―19において、内層導体厚みを30μmから45μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:4.0〜11.0(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―19において、内層導体厚みを30μmから60μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.8〜11.0(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―19において、内層導体厚みを30μmから100μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.7〜11.2(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―19において、内層導体厚みを30μmから125μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを225μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.7〜11.4(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―19において、内層導体厚みを30μmから150μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを250μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:R面
tanΘ:3.7〜11.3(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―19において、ベンゾトリアゾールの濃度を1800ppmとした。その結果、導体層の側面形状が直線状のテーパーとなった。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:直線
tanΘ:4.0〜10.8(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―25において、内層導体厚みを30μmから45μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:直線
tanΘ:4.0〜10.8(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―25において、内層導体厚みを30μmから60μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:直線
tanΘ:4.0〜11.0(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―25において、内層導体厚みを30μmから100μmに変更した。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:直線
tanΘ:3.7〜11.2(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―25において、内層導体厚みを30μmから125μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを225μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:直線
tanΘ:3.8〜11.4(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―25において、内層導体厚みを30μmから150μmに変更し、図14(A)のプリプレグの厚みを250μmとした。それ以外は同様である。
導体層の側面形状とΘの測定結果
テーパーの形状:直線
tanΘ:3.7〜11.4(8データ中の最小値〜最大値)
第8実施例―1において、図13(E)の銅箔の厚みを7.5μm、図15(B)の34、34P、34Eの導体厚みを7.5μmとした。つまり、コア基板の電源用導体層の厚みの和と層間絶縁層上の導体回路58が等しい場合である。
第8実施例―7において、図13(E)の銅箔の厚みを7.5μm、図15(B)の34、34P、34Eの導体厚みを7.5μmとした。つまり、コア基板の電源用導体層の厚みの和と層間絶縁層上の導体回路58が等しい場合である。
第8実施例―13において、図13(E)の銅箔の厚みを7.5μm、図15(B)の34、34P、34Eの導体厚みを7.5μmとした。つまり、コア基板の電源用導体層の厚みの和と層間絶縁層上の導体回路58が等しい場合である。
第8実施例―19において、図13(E)の銅箔の厚みを7.5μm、図15(B)の34、34P、34Eの導体厚みを7.5μmとした。つまり、コア基板の電源用導体層の厚みの和と層間絶縁層上の導体回路58が等しい場合である。
ICチップとしては、以下のNo.1〜4から選ばれるいずれか1のICチップを各多層プリント配線板に実装し、同時スイッチングを100回行って誤動作の有無を評価した。
それぞれの多層プリント配線板及び同時スイッチング試験の結果を図30に示す。
No.1:駆動周波数:3.06GHz、バスクロック(FSB):533MHz
No.2:駆動周波数:3.2GHz、バスクロック(FSB):800MHz
No.3:駆動周波数:3.4GHz、バスクロック(FSB):800MHz
No.4:駆動周波数:3.46GHz、バスクロック(FSB):1066MHz
また、第8実施例―13〜24より、tanΘが2.7〜5.7または3.7〜11.4であって、内層導体の厚みが、45〜150μmが好ましい事が分る。
第9実施例―1〜第9実施例―28と第9比較例1〜第9比較例3の多層プリント配線板を上述した第5実施例に準じて作製した。但し、それぞれの実施例、比較例において、コア基板の導体層の厚み、コア基板の導体層の層数、ダミーランドを有しないスルーホール数、ダミーランドを有しない領域、層間絶縁層上の導体層の厚みを変えた。内層の導体層の厚みを変更する場合は、図13(E)において、銅箔の厚みを変更した。コア基板の表裏の導体層の厚みを変える場合は、図14(B)における銅箔の厚み、図14(D)、図15(A)におけるめっき厚みを変更した。コア基板の導体層の層数を変更する場合は、図14(B)の工程後に、回路形成、回路表面の粗化、プリプレグと銅箔の積層を所定回数繰り返すことで行った。ダミーランドを有しないスルーホール数やダミーランドを有しない領域を変更する場合は、図13(F)の回路形成(テンティング法)時おいて、銅箔をエッチングするためのエッチングレジスト形成時の露光マスクを変更することで行った。層間絶縁層上の導体層の厚みを変更する場合は、図3(C)において、めっき厚みを変更することで行った。
以下に、各実施例と比較例のコアの層数、電源用導体層の厚み、層間絶縁層上の導体層の厚み、ダミーランドを有しないスルーホール数、その領域等を示す。
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:25μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:40μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:15μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:9μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:24μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:45μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:60μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:60μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:75μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
14層コア基板の各内層の電源用導体層の厚み:100μm
14層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:615μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
18層コア基板の各内層の電源用導体層の厚み:100μm
18層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:815μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:15μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:45μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:60μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:15μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:60μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:75μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:50μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:65μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:150μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:165μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
尚、上述した第5実施例の(4)<外層絶縁層及び導体層の形成>工程において、300μm厚のプリプレグを用いた。
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:175μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:190μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
尚、上述した第5実施例の(4)<外層絶縁層及び導体層の形成>工程において、300μm厚のプリプレグを用いた。
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:200μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:215μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
尚、上述した第5実施例の(4)<外層絶縁層及び導体層の形成>工程において、300μm厚のプリプレグを用いた。
第9実施例−3において、電源用スルーホールとグランド用スルーホールの一部を、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。その領域はIC直下部であり、ダミーランドを有しない電源用スルーホール数は、全電源用スルーホールに対して50%、ダミーランドを有しないグランド用スルーホール数は、全グランド用スルーホールに対して50%とした。
第9実施例−3において、IC直下部の全電源用スルーホールと全グランド用スルーホールを、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。
第9実施例−9において、電源用スルーホールとグランド用スルーホールの一部を、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。その領域はIC直下部であり、ダミーランドを有しない電源用スルーホール数は、全電源用スルーホールに対して50%、ダミーランドを有しないグランド用スルーホール数は、全グランド用スルーホールに対して50%とした。
第9実施例−9において、IC直下部の全電源用スルーホールと全グランド用スルーホールを、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。
第9実施例−4において、電源用スルーホールとグランド用スルーホールの一部を、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。その領域はIC直下部であり、ダミーランドを有しない電源用スルーホール数は、全電源用スルーホールに対して50%、ダミーランドを有しないグランド用スルーホール数は、全グランド用スルーホールに対して50%とした。
第9実施例―4において、IC直下部の全電源用スルーホールと全グランド用スルーホールを、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。
第9実施例−10において、電源用スルーホールとグランド用スルーホールの一部を、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。その領域はIC直下部であり、ダミーランドを有しない電源用スルーホール数は、全電源用スルーホールに対して50%、ダミーランドを有しないグランド用スルーホール数は、全グランド用スルーホールに対して50%とした。
第9実施例−10において、IC直下部の全電源用スルーホールと全グランド用スルーホールを、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。
第9実施例−11において、電源用スルーホールとグランド用スルーホールの一部を、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。その領域はIC直下部であり、ダミーランドを有しない電源用スルーホール数は、全電源用スルーホールに対して50%、ダミーランドを有しないグランド用スルーホール数は、全グランド用スルーホールに対して50%とした。
第9実施例−11において、IC直下部の全電源用スルーホールと全グランド用スルーホールを、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。
第9実施例−12において、電源用スルーホールとグランド用スルーホールの一部を、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。その領域はIC直下部であり、ダミーランドを有しない電源用スルーホール数は、全電源用スルーホールに対して50%、ダミーランドを有しないグランド用スルーホール数は、全グランド用スルーホールに対して50%とした。
第9実施例−12において、IC直下部の全電源用スルーホールと全グランド用スルーホールを、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。
第9実施例−7において、電源用スルーホールとグランド用スルーホールの一部を、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。その領域はIC直下部であり、ダミーランドを有しない電源用スルーホール数は、全電源用スルーホールに対して50%、ダミーランドを有しないグランド用スルーホール数は、全グランド用スルーホールに対して50%とした。
第9実施例−7において、IC直下部の全電源用スルーホールと全グランド用スルーホールを、上述した第5実施例の(5)<内層金属層の回路形成工程>中で示したダミーランドを有しないスルーホールとした。
6層コア基板の各内層の電源用導体層の厚み:32.5μm
6層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:80μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:125μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:140μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
4層コア基板の内層の電源用導体層の厚み:10μm
4層コア基板表層の電源用導体層の厚み:10μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:20μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
18層コア基板の各内層の電源用導体層の厚み:100μm
18層コア基板表層の電源用導体層の厚み:40μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:840μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
22層コア基板の各内層の電源用導体層の厚み:100μm
22層コア基板表層の電源用導体層の厚み:15μm
コア基板の電源用の導体層の厚みの和:1015μm
層間絶縁層上の導体層の厚み:20μm
第9実施例―1〜第9実施例―12、第9実施例―27、28と第9比較例−1〜第9比較例−3の多層プリント配線板に周波数3.1GHzのICチップを実装して、同じ量の電源を供給して、起動させたときの電圧の降下した量(複数発生する電圧降下のうち3回目に相当する降下量)を測定した。なお、ICにおいてICの電圧を直接測定することは出来ないので、プリント配線板上に測定可能な回路を形成して、ICの電圧を測定した。このときの電圧降下量の値、図32,図33に示した。電源電圧1.0Vのときの変動した電圧降下量の値である。
また、第9実施例―1〜第9実施例―12、第9実施例―28と第9比較例−1〜第9比較例−3のプリント配線板に、HAST試験(85℃、湿度85%、3,3V印加)を行った。なお、被評価パターンは、コア基板に形成した絶縁抵抗評価用テストパターンである。その結果を図32に示す。試験時間は、115hrで、合格は、115時間後の絶縁抵抗値が107Ω以上であり、それを下回ると不良である。
また、第9実施例−3、4、7、8は、プリント配線板作成中において、最小線間、線幅形成能力評価パターン(第5実施例の(10)工程参照)の評価を行った。この結果を、形成能力として図34中に示す。図中で○はショートなし、×は隣り合う配線でショートがあったことを表している。
ICチップとしては、以下のNo.1〜3から選ばれるいずれか1のICチップを各多層プリント配線板に実装し、同時スイッチングを100回行って誤動作の有無を評価した。
それらの結果を図33に示す。
No.1:駆動周波数:3.06GHz、バスクロック(FSB):533MHz
No.2:駆動周波数:3.2GHz、バスクロック(FSB):800MHz
No.3:駆動周波数:3.46GHz、バスクロック(FSB):1066MHz
ICチップとしては、以下のNo.1〜3から選ばれるいずれか1のICチップを各多層プリント配線板に実装し、同時スイッチングを100回行って誤動作の有無を評価した。
それらの結果を図36に示す。図中で用いているTHはスルーホールの略である。
No.1:駆動周波数:3.06GHz、バスクロック(FSB):533MHz
No.2:駆動周波数:3.2GHz、バスクロック(FSB):800MHz
No.3:駆動周波数:3.46GHz、バスクロック(FSB):1066MHz
第9実施例―10と第9実施例―19,20を比較すると、ダミーランドを有しないスルーホールとすることでICの誤動作が発生し難くなっていることが分かる。これは、ダミーランドを有しない分、電位が逆のスルーホールと内層の導体層が近接したため、相互インダクタンスが減少したためと推察している。あるいは、電気は導体の表面を流れやすいため、ダミーランドがない分、電気の流れにおける配線長が短くなったためと推察している。
第8実施例―14〜18、20〜24の多層プリント配線板において、図13(F)の工程で、IC直下の電源用スルーホールとグランド用スルーホールを、ダミーランドを有しないスルーホールとした。その数は、両者とも全電源用スルーホール、全グランド用スルーホールに対して、50、100%の2水準作製した。それらを第10実施例―1〜20とした。第10実施例―1〜20のプリント配線板を、高温・高湿(85度・85%)に100時間放置した。その後、第8実施例の評価試験で用いたNo.4のICチップを実装し、同時スイッチングを行なった。その結果を図37に示す。この結果より、スルーホールを、ダミーランドを有しないスルーホールとし、導体層の側壁をテーパにすることで、さらに結果が良好となることが分る。
14 樹脂層
16 導体回路
16P 導体層
16E 導体層
18 樹脂層
30 基板
32 銅箔
34 導体回路
34P 導体層
34E 導体層
36 スルーホール
40 樹脂充填層
50 層間樹脂絶縁層
58 導体回路
60 バイアホール
70 ソルダーレジスト層
71 開口
76U、76D 半田バンプ
90 ICチップ
94 ドータボード
98 チップコンデンサ
Claims (5)
- コア基板上に、層間絶縁層と導体層が形成されて、バイアホールを介して電気的な接続の行われる多層プリント配線板において、
前記コア基板上の導体層の厚みは、層間絶縁層上の導体層の厚みよりも厚く、
前記コア基板上の導体層の側面はテーパー状になっており、該導体層の側面の上端と下端とを結んだ直線とコア基板の水平面とがなす角度をΘとしたとき、
前記Θが、2.8<tanΘ<55の関係式を満足することを特徴とする多層プリント配線板。 - 前記コア基板上の導体層の厚みをα1、層間絶縁層上の導体層の厚みをα2に対して、α2<α1≦40α2であることを特徴とする請求項1に記載の多層プリント配線板。
- 前記α1は、1.2α2≦α1≦40α2であることを特徴とする請求項1に記載の多層プリント配線板。
- 前記コア基板の表面及び裏面の導体層は、それぞれ電源層用の導体層又はアース用の導体層である請求項1〜請求項3のいずれか1に記載の多層プリント配線板。
- コンデンサが表面に実装されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1に記載の多層プリント配線板。
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