JP4934901B2

JP4934901B2 - 多層プリント配線板及びその製造方法

Info

Publication number: JP4934901B2
Application number: JP2001127344A
Authority: JP
Inventors: 哲郎浜田
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP2002324975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絶縁基板上に絶縁層を介して形成された各配線層がバイアホールにて電気的に接続されてなる多層プリント配線板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化、薄形化が進み、プリント配線板においても配線の高密度化もさることながら高信頼性が要求されている。そのため、配線層間をバイアホールにて電気的に接続するフィルドビア構造の多層プリント配線板の必要性が高まっている。導電ペーストをバイアホール用穴に充填してバイアホールを形成する方法は既に実用化されているが、小径バイアホールに対してはバイアホール内に気泡を持ち込むことから信頼性上問題であるとされている。従って、小径バイアホールに関しては、電解めっきを用いたバイアホール形成技術が注目され実用化されつつある。
【０００３】
多層プリント配線板の一般的な製造工程としては、図３（ａ）〜（ｆ）に示すように、まず、絶縁基板６１の両面に第１配線層６２ａ及び６２ｂを形成する（図３（ａ）参照）。次に、樹脂付き銅箔を積層して絶縁層６３及び第２導体層６４を形成する（図３（ｂ）参照）。次に、第２導体層６４の所定位置にバイアホール用穴を形成するための開口部６５を形成する（図３（ｃ）参照）。次に、開口部６５より炭酸ガスレーザー等を照射して絶縁層６３にバイアホール用穴６６を形成する（図３（ｄ）参照）。次に、無電解銅めっきによりバイアホール用穴６６内を導電化処理した後、電解銅めっきによりバイアホール用穴６６が完全に埋まるまでめっきを行ない、バイアホール６７及び導体層６８を形成する（図３（ｅ）参照）。さらに、第２導体層６４及び導体層６８をサブトラクティブ法にてパターニング処理し、絶縁基板６１の両面に第２配線層６４ａ及び配線層６８ａからなる２層構造の第２配線層６９ａを、第２配線層６４ｂ及び配線層６８ｂからなる２層構造の第２配線層６９ｂをそれぞれ形成し、４層の多層プリント配線板を得る（図３（ｆ）参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記製造方法ではバイアホール６７を形成する際バイアホールの径や深さによっても変わるが、第２導体層６４上にもある厚さの導体層６８が形成される。
これは、第２配線層が２層構造になり、微細配線層形成の障害になるばかりでなく、製造効率を落とすことになる。例えば、深さ６５μｍのバイアホール用穴を完全に埋めるのに、バイアホール径８０μｍφで２０μｍ厚、１００μｍφの時で３０μｍ厚の導体層６８が第２導体層６４上に形成される。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み考案されたもので、バイアホール形成後の導体層の厚みを、バイアホールの径や深さに係わらず常に一定にして、微細な配線層が得られるようにした多層プリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明に於いて上記課題を解決するために、まず、請求項１においては、絶縁基板上に絶縁層を介して配線層間がバイアホールにて電気的に接続されてなるプリント配線板において、前記絶縁層上に形成される配線層の表面と、前記配線層を貫通し、かつ、バイアホールを銅で埋めて形成されるバイアホールの上部が、同一高さであり、バイアホール形成後も前記配線層の厚みがバイアホール形成前と略同一になっていることを特徴とする多層プリント配線板としたものである。
【０００７】
また、請求項２においては、少なくとも以下の工程を備えていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法としたものである。
（ａ）絶縁基板上に銅箔からなる第１導体層を形成し、パターニング処理して第１配線層を形成する工程。
（ｂ）前記絶縁基板及び前記第１配線層上に絶縁層及び銅箔からなる第２導体層を形成し、第２導体層上にバリアー層を形成する工程。
（ｃ）前記絶縁層の所定位置に前記第２導体層及び前記バリアー層を介してバイアホール用穴を形成する工程。
（ｄ）前記バイアホール用穴内に無電解めっきにて薄膜導体層を形成し、電解銅めっきにて前記バイアホール用穴内にバイアホールを、前記バリアー層上に導体層を形成する工程。
（ｅ）前記バリアー層上に形成された前記導体層及び前記バイアホールの上部をエッチング等で除去し、前記バイアホールの上面が第２配線層の表面と同一高さになるまで除去する工程。
（ｆ）前記バリアー層を除去し、前記第２導体層をパターニング処理して第２配線層を形成し、多層プリント配線板を作製する工程。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき説明する。
本発明の多層プリント配線板は図１に示すように、絶縁基板１１の両面に絶縁層１３を介して第１配線層１２ａ及び１２ｂ、第２配線層１４ａ及び１４ｂが形成されており、第１配線層１２ａ及び１２ｂと第２配線層１４ａ及び１４ｂとはバイアホール１８ａにて電気的に接続され、第２配線層１４ａ及び１４ｂの表面とバイアホール１８ａの上部がほぼ同一高さになっている。このことは、バイアホール１８ａ形成後も第２導体層の厚みはバイアホール形成前の厚みが維持され、第２導体層をパターニング処理する際、微細な高密度の配線層が形成できるという利点を有する。
【０００９】
本発明の多層プリント配線板の作製法について説明する。
まず、絶縁基板１１の両面に第１導体層を形成し、パターニング処理して、第１配線層１２ａ及び１２ｂを作成する（図２（ａ）参照）。
絶縁基板１１としては、リジット基板、フレキシブル基板、テープ状のいずれでも良い。絶縁材料としては、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーが使用でき、ガラス繊維、アラミド繊維を補強材として含む材料が使用できる。
導体層の形成は、あらかじめ銅箔が積層された両面銅張り積層板あるいは片面銅張り積層板の銅箔を導体層として使用できる。
配線層の形成は、ここではサブトラクティブ法を使用したが、アディティブ法等のいずれの方法でも良い。
【００１０】
次に、絶縁基板１１、第１配線層１２ａ及び１２ｂ上に樹脂付き銅箔を高圧プレスで積層し、絶縁層１３及び第２導体層１４を形成する。さらに、第２導体層１４上に銅以外の金属、例えば、ニッケルを電解めっきにて所定厚形成し、バリアー層１５を形成する（図２（ｂ）参照）。
絶縁層１３を形成している樹脂付き銅箔の樹脂材料としては、上記絶縁基板と同様の材料を用いることができるが、補強材にはガラス、アラミド等の繊維ではなく粒状の無機フィラーを使用する方が、後にバイアホール用穴を形成する際に穴の壁面からの繊維の飛び出しがなく優れたバイアホール用穴品質が得られる。銅箔からなる第２導体層の厚みはいくらでも良いが、配線層のパター密度からくる導体層のパターニング性、導電性等を考慮して、最適の導体層厚を設定する必要がある。
【００１１】
さらに、バリアー層１５にはここではニッケル被膜を適用したが、これに限定されるものではなく、バリアー層上の銅からなる導体層及びバイアホールの上部をエッチング除去する際のエッチング液に耐性を示すものであればニッケル金属以外の材料も使用できる。さらに、バリアー層１５の膜厚は、膜厚が厚いと後にバリアー層を除去する場合、必要溶解量が大きくなる分溶解ばらつきが大きくなり、その結果下地の導体層が不均一に溶解され厚みがばらつく危険がある。よってバリアー層の厚さは０．５〜３μｍ程度が好ましい。
【００１２】
次に、バリアー層１５及び第２配線層１４の所定位置に開口部１６を形成し（図２（ｃ）参照）、さらに、開口部１６より炭酸ガス、ＹＡＧ、エキシマ等のレーザーを照射し、絶縁層１３にバイアホール用穴１７を形成する（図２（ｄ）参照）。
バイアホール用穴１７の形成にあたっては、ここでは、あらかじめバリアー層１５及び第２配線層１４の所定位置に開口部１６を形成し、開口部１６よりレーザーを照射し絶縁層１３の穴開け加工を行ない、バイアホール用穴１７を形成したが、バリアー層１５及び第２配線層１４より直接レーザーを照射し穴開け加工し、バイアホール用穴を形成することも可能である。
【００１３】
次に、バイアホール用穴１７の低部、壁面に残留した樹脂残差を除去するためのデスミア処理を行ない、無電解銅めっきを行ないバイアホール用穴内に導電性を付与した後、電解銅めっきを行ない、バイアホール用穴１７内にバイアホール１８を、バリアー層１５上に導体層１９を形成する（図２（ｅ）参照）。
ここで、めっき液は硫酸銅めっき液がバイアホール用穴を埋めるのに最も適している。またレベリング性に優れた添加剤を使用することがバイアホール用穴を埋めるのには有効である。電解電流波形は直流またはパルスが適用できる。
【００１４】
次に、バリアー層上に形成された導体層１９及びバイアホール１８の上部をエッチングにて除去し、バリアー層１５を露出させ、バイアホール１８の上部が第２導体層の表面と同一高さになったバイアホール１８ａを形成する（図２（ｆ）参照）。
導体層１９及びバイアホール１８の上部の除去方法は、銅からなる導体層及びバイアホールは溶解するがバリアー層は溶解しない、あるいは、銅からなる導体層の溶解速度に比べ極端にバリアー金属の溶解速度が遅いようなエッチング液を使用して行なう。例えば、バリアー層１５にニッケル皮膜を適用した場合、５％過酸化水素−１０％硫酸水溶液を用いて表面銅を溶解していくとバリアー層１５上に形成された導体層１９は、バイアホール１８の上部が一部除去され、第２導体層表面とほぼ同一高さになった時点で完全に除去されてバリアー層１５が露出する。
【００１５】
次に、バリアー層１５を弗化物−過酸化水素系のエッチング液で除去し、第２導体層１４をパターニング処理して第２配線層１４ａを形成して、フィルドビア構造を有する４層の多層プリント配線板１００を得ることができる（図２（ｇ）参照）。この系統のエッチング液は銅からなる第２導体層１４への侵食が少ないため、第２導体層１４を殆どエッチングすることなくバリアー層１５の除去が可能である。
また、第２配線層の形成法としては、バリアー層１５及び第２導体層１４を同時にパターニング処理して２層構造の第２配線層を形成してもよいが、微細配線層の形成という観点では好ましくない。
さらに、絶縁層、バイアホール及び配線層形成の工程を必要回数繰り返すことにより、所望のフィルドビア構造の多層プリント配線板を得ることができる。
【００１６】
【実施例】
以下実施例により本発明の４層ビルドアッププリント配線板の製造方法事例について説明する。
まず、ガラス−エポキシからなる絶縁基板１１に銅箔からなる導体層が積層された０．８ｍｍ厚のガラス−エポキシ両面銅張り積層板を用い、スルーホールを形成し、スルーホール内をエポキシ樹脂にて孔埋めした後、銅箔からなる導体層をサブトラクティブ法によりパターニング処理し、絶縁基板１１の両面に第１配線層１２ａ及び１２ｂを形成した（図２（ａ）参照）。
【００１７】
次に、絶縁基板１１、第１配線層１２ａ及び１２ｂ上に厚さ７０μｍのエポキシ系樹脂に１２μｍ厚の銅箔を貼り合わせた樹脂付き銅箔を高圧真空プレスにより積層し、絶縁基板１１上に６０μｍ厚の絶縁層１３及び１２μｍ厚の第２導体層１４を形成した。さらに、第２導体層１４上にスルファミン酸ニッケル浴を用いて電解ニッケルめっきを行ない、２μｍ厚のバリアー層１５を形成した（図２（ｂ）参照）。
【００１８】
次に、バリアー層１５上にレジストパターンを形成し、塩化第二鉄液を用いてバリアー層１５及び第２導体層１４をエッチングして、１５０μｍφの開口部１６を形成した（図２（ｃ）参照）。
【００１９】
次に、開口部１６より炭酸ガスレーザーを照射し、絶縁層１３の穴開け加工を行ない、１００μｍφのバイアホール用穴１７を形成した（図２（ｄ）参照）。
【００２０】
次に、過マンガン酸カリウムと水酸化ナトリウムの混合溶液を用いてバイアホール用穴内のデスミア処理を行なった後無電解銅めっきにて、バリアー層１５上及びバイアホール用穴内に銅を析出させ、０．３μｍ厚の薄膜導体層を形成した（特に図示せず）。さらに、硫酸銅めっき液を用いて、電解銅めっきを行ないバイアホール１８及び導体層１９を形成した（図２（ｅ）参照）。ここで、電解めっき液としては硫酸銅五水和物２２０ｇ／Ｌ、硫酸６０ｇ／Ｌ、添加剤はキューブライトＶＦ（荏原ユージライト（株）製）を使用した。
【００２１】
次に、バリアー層１５上の導体層１９及びバイアホール１８の上部を５％過酸化水素−１０％硫酸のエッチング液を用いてバイアホール１８の上部が第２導体層１４の表面と同一高さになるまでエッチングし、導体層１９を完全に除去し、バイアホール１８ａを形成した（図２（ｆ）参照）。
【００２２】
次に、バリアー層１５を弗化物−過酸化水素系のエッチング液で除去し、さらに、第２導体層１４上に感光層を形成し、露光、現像等の一連のパターニング処理を行ってレジストパターンを形成し、塩化第二鉄液で第２導体層１４をエッチングして、線幅／間隙＝４０／４０μｍの第２配線層１４ａ、１４ｂを形成し、ソルダーレジストを形成し、フィルドビア構造を有する４層ビルドアップ多層プリント配線板１００を得た。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の多層プリント配線板は、配線層表面とバイアホールの上部がほぼ同一高さになるようにしているので、バイアホールの径や深さに係わらずバイアホール形成後も導体層の厚さはバイアホール形成前の厚さが維持されており、導体層の厚さを最適に設定することにより、微細な配線層を形成でき、高密度化、高信頼性に優れた多層プリント配線板を得ることができる。
従って、本発明は、ビルドアップ構造を有する高密度多層配線板分野においては、優れた実用上の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多層プリント配線板の一実施例を示す模式部分構成断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の一実施例を示す模式部分構成断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｆ）は、従来の本発明の多層プリント配線板の製造方法の一例を示す模式部分構成断面図である。
【符号の説明】
１１、６１……絶縁基板
１２ａ、１２ｂ、６２ａ、６２ｂ……第１配線層
１３、６３……絶縁層
１４、６４……第２導体層
１４ａ……第２配線層
１５……バリアー層
１６、６５……開口部
１７、６６……バイアホール用穴
１８、６７……バイアホール
１８ａ……高さ調整されたバイアホール
１９、６８……導体層
６４ａ、６４ｂ……第２配線層
６８ａ、６８ｂ……配線層
６９ａ、６９ｂ……２層構造の第２配線層
１００……多層プリント配線板

Claims

絶縁基板上に絶縁層を介して配線層間がバイアホールにて電気的に接続されてなるプリント配線板において、前記絶縁層上に形成される配線層の表面と、前記配線層を貫通し、かつ、バイアホールを銅で埋めて形成されるバイアホールの上部が、同一高さであり、バイアホール形成後も前記配線層の厚みがバイアホール形成前と略同一になっていることを特徴とする多層プリント配線板。
少なくとも以下の工程を備えていることを特徴とする請求項１記載の多層プリント配線板の製造方法。
（ａ）絶縁基板上に銅箔からなる第１導体層を形成し、パターニング処理して第１配線層を形成する工程。
（ｂ）前記絶縁基材及び前記第１配線層上に絶縁層及び銅箔からなる第２導体層を形成し、前記第２導体層上にバリアー層を形成する工程。
（ｃ）前記絶縁層の所定位置に前記第２導体層及び前記バリアー層を介してバイアホール用穴を形成する工程。
（ｄ）前記バイアホール用穴内に無電解めっきにて薄膜導体層を形成し、電解銅めっきにて前記バイアホール用穴内にバイアホールを、前記バリアー層上に導体層を形成する工程。
（ｅ）前記バリアー層上に形成された前記導体層及び前記バイアホールの上部をエッチング等で除去し、バイアホールの上面が第２配線層の表面と同一高さになるまで除去する工程。
（ｆ）前記バリアー層を除去し、前記第２導体層をパターニング処理して第２配線層を形成し、多層プリント配線板を作製する工程。