JP4930073B2 - ビルドアップ基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はパソコン、移動体通信用電話機、ビデオカメラ等の各種電子機器に用いられるビルドアップ基板の製造方法に関するものである。

電子機器の高機能化、高密度化に伴い、電子機器を構成する電子部品は、ますます小型化、高集積化、高速化、高機能化の傾向にあり、これらの要求に対応するために、プリント配線板も様々な形態が提案され、実用化されてきている。特に近年、内層基板の表面に絶縁層を形成し、その絶縁層に非貫通ビアを形成した後にビアを金属めっきすることにより、内層基板の回路パターンと外層の回路パターンとを電気的に接続するビルドアップ基板が普及してきた。

以下に従来のビルドアップ基板について、図４、図５を用いて説明する。図４は従来のビルドアップ基板の断面図である。従来のビルドアップ基板は、内層回路パターン２４が形成された内層基板２３の表面に絶縁層２６および銅箔２７の層を形成し（図４（ａ））、次に銅箔２７の必要な箇所にエッチングにより開口部２８を形成した（図４（ｂ））後に開口部２８にレーザーによりビア２９を加工し（図４（ｃ））、さらにビア２９を含む表面部分に銅めっき３０を施し（図４（ｄ））、再度エッチングを行うことにより外層回路パターン３１を形成した（図４（ｅ））ものである。このように構成されたビルドアップ基板においては、内層回路パターン２４に対してビア２９が位置ずれした場合には、内層回路パターン２４と外層回路パターン３１との間に適切な電気導通が得られなかったり、初期状態において問題が無かったとしても長期的な信頼性に劣るといった課題が発生する。そこで内層回路パターン２４とビア２９との合致精度を確保することが大変重要であり、この合致精度を正確に検査する検査方法を確立することも同様に重要であると言える。

この合致精度を検査するには、従来より、図４に示すようにビルドアップ基板内に検査クーポン２１を付与するか、あるいは製品領域２２内から特定のビア２９を選択し、これをＸ線画像によって確認することにより検査している。検査クーポン２１は円形の内層ランド２５と、この上部に形成され銅めっきが施された円形ビア２９で構成されており、この検査クーポン２１のＸ線画像から内層ランド２５とビア２９の相対位置を確認している。図５は、従来の検査クーポンのＸ線画像であり、図５（ａ）はずれの無い場合、図５（ｂ）はずれが基準値から外れた場合を示したものである。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００１−２３７５５０号公報

しかしながら上記の従来のビルドアップ基板では、検査クーポンによって得られるＸ線画像は、内層ランド２５から得られる画像と、底面および壁面に銅めっきが施されたビアから得られる画像とが重なったものであるので、ビア２９の外周部はＸ線画像の微妙な濃淡の差で判断しなければならない。また、ビア２９の壁面は必ずしも平滑ではなくその表面は凹凸を持っているので、この凹凸によって元々不明確な状態のビア２９の外周部を見極めなければならなかった。その結果、ビア２９の外周部を正確に高精度で検出することが極めて困難であり、誤判定が生じる場合もあるという問題点を有していた。

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、内層ランドとビアとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することが可能なビルドアップ基板の製造方法を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のビルドアップ基板の製造方法は、内層ランドとその上部に形成されたビアで構成され、前記内層ランドは前記ビアによって開口された部分が除去されている検査クーポンを備えたという構成を有している。この構成によって、ビアの外周部は、内層ランドを構成している層の有無の境界により決定され、そのＸ線画像は内層ランドの外周部とビアの外周部によって挟まれた部分のみが黒く映し出されるので、ビアの外周部は鮮明な濃淡の差で判断することができる。

本発明のビルドアップ基板の製造方法によれば、内層ランドとビアとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することができる。

以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるビルドアップ基板の断面図である。図１において、本発明のビルドアップ基板は検査クーポン１が製品領域２の近傍に設けられている。図１を用いて本発明のビルドアップ基板をその製造工程に沿って説明する。

始めに図１（ａ）に示すように、表面に銅箔あるいは銅めっきからなる内層回路パターン４および検査クーポン１用の内層ランド５を有する内層基板３を準備する。内層回路パターン４と検査クーポン１用の内層ランド５は、ドライフィルムレジストに対して回路パターンが作画された露光フィルムを介して同時に露光され、以下、現像、エッチングによって形成されたものである。検査クーポン１用の内層ランド５の形状および大きさとしては直径３００μｍの円形とするのが標準である。この内層基板３に絶縁層６として厚さ６０μｍのプリプレグと、厚さ１２μｍの銅箔７を重ねた後、熱プレスで加熱加圧することにより図１（ａ）の状態を得る。

次に図１（ｂ）に示すように、表面の銅箔７の所定箇所にエッチングにより開口部８を設ける。開口部の形状、大きさは、２００μｍの円形とするのが標準である。ここでも検査クーポン１部と製品領域２部の各々の開口部８は、ドライフィルムレジストに対して露光フィルムを介して同時に露光され、以下、現像、エッチングによって形成されたものである。

次に図１（ｃ）に示すように、表面の開口部８を有する銅箔７をマスクとし、開口部８よりも大きい径のレーザーを照射することにより、絶縁層６に底面部の直径が１５０μｍの層間接続用のビア９を形成する。検査クーポン１用の内層ランド５とビア９は設計値上は同位置に設置するものとしておく。

次に図１（ｄ）に示すように、ビア９内部を含む表面部全面に銅めっき１０処理を施すことで、内層回路パターン４と表面部とを電気的に接続する。

最後に図１（ｅ）に示すように、エッチングにより所定形状に外層回路パターン１１を形成して所望のビルドアップ基板が完成する。この時、検査クーポン１部のビア９内部もエッチングすることにより、ビア９の内壁および底部にある銅めっきおよび内層ランド５の一部も除去される。ここで内層ランド５は図示したとおりビア９によって開口され表面に露出した部分のみが除去されることとなる。検査クーポン１部の内層ランド５およびビア９は、製品領域２部の内層回路パターン４およびビア９と同時に形成されたものであるので、それぞれの相対位置関係は保たれており、したがって検査クーポン１部の合致精度によって製品領域２部の合致精度を推定することができる。

以上のように形成された検査クーポン１をＸ線によって次のように検査することができる。図２は本発明の実施の形態における検査クーポンのＸ線画像である。検査クーポン１内において、内層ランド５とビア９は設計値上は同位置に設置してあるので、製造工程上のずれが全く無い場合は図２（ａ）のように内層ランド５の外周とビア９の外周が同心円になった像が得られる。この２つの円に挟まれたドーナツ状の部分が銅箔もしくは銅めっきからなる内層ランド５の残存部分であり、この部分のみがＸ線画像として黒く映し出される。そして、この２つの円の中心同士のずれ量が内層ランド５とビア９のずれ量を現すことになり、ずれ量が大きければ図２（ｂ）のようにビア９の一部が内層ランド５からはみ出した状態、所謂「座切れ」が発生する。本実施の形態１の例によれば、内層ランド５径が３００μｍ、ビア９底面の径が１５０μｍであるので、７５μｍ以上のずれが起こると座切れが発生することになる。

内層ランド５径とビア９の底面の径の関係としては少なくともビア９径のほうが小さくなければならない。一般に製品領域２部において、座切れが起こる限界のずれ量をずれの許容値とされるが、座切れが起こる限界のずれ量とは別の値をずれの許容値とする場合も有り得る。その場合は製品領域２の設計仕様とは別に、検査クーポン１部のみ個別に内層ランド５径およびビア９底面の径を設定し、ずれの許容値と検査クーポン１部における座切れが起こる限界値を一致させておけば良い。この場合、内層ランド５径はビア９底面の直径にずれの許容値の２倍を加えた値に設定しておけば良い。座切れの有無によってずれの良否を判定するようにしておけば、人により検査する場合も、画像処理により自動判定する場合も簡便だからである。

以上のように、従来のビルドアップ基板では、検査クーポンによって得られるＸ線画像は、内層ランド２５から得られる画像と、底面および壁面に銅めっきが施されたビアから得られる画像とが重なったものであるので、ビア２９の外周部はＸ線画像の微妙な濃淡の差で判断しなければならなかったが、本発明の実施の形態によれば、ビア９の外周部は、内層ランド５を構成している銅箔または銅めっきの層の有無の境界により決定され、そのＸ線画像は内層ランド５の外周部とビア９の外周部によって挟まれた部分のみが黒く映し出されるので、ビア９の外周部は鮮明な濃淡の差で判断することができる。さらに従来のビルドアップ基板では、ビア２９の壁面は必ずしも平滑ではなくその表面は凹凸を持っているので、この凹凸によって元々不明確な状態のビア２９の外周部を見極めなければならなかったが、本発明の実施の形態によれば、検査クーポン１部のビア９壁面に施された銅めっき１０はエッチングにより除去されるので、ビア９内壁の凹凸がＸ線画像に現れることはなく、検査精度を劣化させることはない。したがって、本発明のビルドアップ基板とその製造方法および検査方法によれば、内層ランド５とビア９との合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することができる。

なお、本実施の形態では説明を簡便にするために、内層基板３の最上層のみを示したが、実際には４層、６層などの多層基板の場合もあり、また、反対面にも同様にビルドアップ層を形成する場合もある。両面にビルドアップ層を形成する場合も、表面の検査クーポン１と裏面の検査クーポン１とをそれぞれ設けることができ、お互いのＸ線画像が重ならないようにずらしておくことによって同様に検査することができる。また、ビルドアップ層は１層のみの場合を示したが、２層以上形成する場合も本実施の形態と同様の方法により、１層目の検査クーポン１と２層目以上の検査クーポン１とを別々に形成することができる。また、製造工程において本発明の態様に影響を及ぼさない置き換え、例えば、回路パターンは銅箔または銅めっき以外にその他の金属とすること、あるいは、絶縁層６はプリプレグの代わりに絶縁インクを塗布するかもしくは金属箔と組合せた樹脂付金属箔とすること、あるいは、金属めっきは表面全面に行う代わりに必要な箇所のみ行うこと、あるいは、パターン形成においてドライフィルムの代わりにスクリーン印刷によってレジスト形成すること、などは適宜行ったとしても本発明と同様の効果が得られる。また、内層ランド５の形状は円形としたが正多角形としても同様の方法によりずれの検査を行うことができる。中でも正方形とした場合はずれの方向を二次元平面上のＸ成分、Ｙ成分に分解するのに適している。

検査クーポン１の設置箇所に関しては、製品の大きさ、形態によって適宜選択すれば良い。一般にビルドアップ基板を含むプリント配線板は、部品をはんだ付け実装する際の実装ラインを流すために、製品領域２とその周囲または周囲の一部に設けられた補強用の捨て基板部とによって構成されている。この捨て基板部に検査クーポン１を設置することにより、製品領域２の邪魔になることなく、製品１枚毎に合致精度を保証するための検査に使用することができる。製品領域２内のスペースに余裕があれば、製品領域２内に設置しても良い。

またビルドアップ基板の製造工程においては、通常、複数の製品部からなる集合基板の状態で製造されていく。前記の製品領域２および捨て基板部のどちらにも検査クーポンを設置することができない場合は、集合基板の状態において、製品部の間および周囲の余白部に設置することができる。この場合は、個々の製品に切断した後は検査クーポンも余白部と一緒に除去されることを考慮して、切断前の集合基板の状態で製品を保証しなければならない。製品部の４隅に設置した検査クーポン１を検査することによって、４隅の検査クーポン１の検査結果がＯＫの場合にのみこれに囲まれた製品部を良品と判定するなどの方法で対応することができる。

また連続生産が行われるビルドアップ基板の製造工程の途中において先行検査を行って、この検査結果を製造工程にフィードバックさせることにより生産品の合致精度を向上させることも有効である。実施の形態１によれば、ビア９の加工位置は図１（ｂ）、（ｃ）に示されるように、表面の銅箔７に設けられた開口部８の加工位置によって決定される。さらに開口部８の加工位置はエッチングレジストとして用いるドライフィルムを露光する時の露光フィルムの合せ位置によって決定されるので、結局、ビア９の加工位置は露光フィルムの合せ位置によって決定されることになる。そこで、図１（ｅ）で示した外層回路パターン１１形成まで先行基板を作製した後に検査クーポン１を検査することにより、内層ランド５に対するビア９のずれ量を二次元平面上のＸ成分、Ｙ成分でそれぞれ求め、この結果を図１（ｂ）の露光工程にフィードバックし露光工程での露光フィルムの合せ位置を補正すれば、高精度な合致精度を有する製品を生産することができる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２におけるビルドアップ基板の断面図である。実施の形態１と同じ箇所は説明を省略するものとする。

実施の形態２において実施の形態１と異なるポイントは、図３（ｃ）に現れている通り、表面の銅箔７に形成した開口部８の径よりも小さな径のレーザー光によりビア９を形成する所謂ラージウインド法を採用したという点にある。この工法ではビア９の加工位置、径は表面の銅箔７に形成した開口部８の影響を受けないという反面、レーザー光の照射位置、径がほとんどそのままビア９の加工位置、径に現れるという特徴を持つ。表面の銅箔７に形成した開口部８の径は、実施の形態１よりもやや大きい目に形成するのが一般的である。本実施の形態２においても、実施の形態１と同様の理由により、検査クーポン１を用いることで内層ランド５とビア９との合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することができる。

実施の形態１と同じく本実施の形態２においても、製造工程の途中において先行検査を行って、この検査結果を製造工程にフィードバックさせることができる。この場合、本実施の形態２では実施の形態１で示した場合とは異なり、ビア９の加工位置は図３（ｃ）に示されるように、表面の銅箔７に設けられた開口部８の加工位置の影響は受けずにレーザー光の照射位置によって決定されることになる。そこで、図３（ｅ）で示した外層回路パターン１１形成まで先行基板を作製した後に検査クーポン１を検査することにより、内層ランド５に対するビア９のずれ量を二次元平面上のＸ成分、Ｙ成分でそれぞれ求め、この結果を図３（ｃ）のビア形成工程にフィードバックしレーザー光の照射位置を補正すれば、高精度な合致精度を有する製品を生産することができる。

また、本実施の形態２を応用し、ビア９形成の前に表面の銅箔７を全てエッチングによって除去する方法や、初めから銅箔７の層を形成せずに、内層基板３の表面に絶縁層６のみを形成する方法も採用することができる。さらに、銅めっき１０は図１（ｄ）および図３（ｄ）において、ビア９の内部を含む表面全面に行うこととしたが、必要な箇所にのみ銅めっきを行う所謂パターンめっき法を用いることも可能である。この工法では、検査クーポン１のビア９はめっきレジストで被覆し、ビア９内部には銅めっきしないという方法をとることもできる。その場合でもビア９によって露出した内層ランド５はエッチングによって除去しなければならない。

以上のように本発明のビルドアップ基板の製造方法によれば、内層ランドとビアとの合致精度を、誤判定が生じることなく、正確に高精度で検出することが可能になるので、パソコン、移動体通信用電話機、ビデオカメラ等の各種電子機器用として有用である。

本発明の実施の形態１におけるビルドアップ基板の断面図 本発明の実施の形態における検査クーポンのＸ線画像を示す図 本発明の実施の形態２におけるビルドアップ基板の断面図 従来のビルドアップ基板の断面図 従来の検査クーポンのＸ線画像を示す図

符号の説明

１ 検査クーポン
２ 製品領域
３ 内層基板
４ 内層回路パターン
５ 内層ランド
６ 絶縁層
７ 銅箔
８ 開口部
９ ビア
１０ 銅めっき
１１ 外層回路パターン

Claims (4)

1. 内層基板に回路パターンの形成と同時に検査クーポン用の内層ランドを形成する工程と、前記内層基板の上面に少なくとも絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層に対して表層と電気的に接続する内層の前記回路パターン部および前記検査クーポン用の内層ランド部にビア形成する工程と、
   前記ビアの内壁部を含む表面全面に金属めっきを施す工程と、
   前記検査クーポン部の内層ランドの前記ビアによる開口部から露出した部分を除去する工程とを備え、
   前記検査クーポン部の内層ランドの前記ビアによる開口部から露出した部分を除去する工程は、前記検査クーポン部の前記ビア内壁に施された金属めっきも同時に除去することを特徴とするビルドアップ基板の製造方法。
2. ビア形成する工程はレーザー加工により行うことを特徴とする請求項１に記載のビルドアップ基板の製造方法。
3. 検査クーポンによって内層ランドに対するビアのずれ量を確認し、前記ずれ量の分だけビア加工位置を補正することを特徴とする請求項２に記載のビルドアップ基板の製造方法。
4. ビア形成する工程は、表層に設けられた金属層の前記ビア加工部に予め開口部を加工しておき、前記開口部を有する金属層をマスクとしてレーザーを照射することによって加工する構成を備え、検査クーポンによって内層ランドに対するビアのずれ量を確認し、確認したずれ量の分だけ前記金属層に加工する開口部の加工位置を補正することを特徴とする請求項２に記載のビルドアップ基板の製造方法。

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