JP4961945B2 - 多層プリント配線基板とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、インナービアホールにて層間接続を行う多層プリント配線基板に関するものである。

近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、産業用にとどまらず、広く民生用機器の分野においても、ＬＳＩ等の半導体チップを高密度に実装できる多層配線基板が安価に供給されることが強く要望されてきている。このような多層配線基板では微細な配線ピッチで形成された複数層の配線パターン間を高い接続信頼性で電気的に接続できることが重要である。

このような市場の要望に対して、従来多層配線基板の層間接続の主流となっていたスルーホール内壁の金属めっき導体に代えて、多層配線基板の任意の電極を任意の配線パターン位置において、層間接続できるインナービアホール接続法すなわち全層ＩＶＨ構造樹脂多層基板と呼ばれるものがある。

これは、多層配線基板のビアホール内に導電体としての導電性ペーストを充填して、必要な各層間のみを接続することが可能であり、部品ランド直下にインナービアホールを設けることができるため、基板サイズの小型化や高密度実装を実現できる。

この全層ＩＶＨ構造樹脂多層基板として、図３、４に示すような工程で製造される多層配線基板が従来から提案されている。

まず、図３（ａ）に示す１１は、加圧や加熱により収縮する際の収縮率が比較的高い（この性質を以下被圧縮性という）多孔質基材よりなる電気絶縁性基材であり、一般的には薄肉板状のガラス織布とエポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂の複合材を用いる場合が多い。

図３（ａ）に示すように電気絶縁性基材１１の相対向する両側面、すなわち薄肉板状の電気絶縁性基材１１の板面をなす表裏両側面に、保護フィルム１０をラミネート加工によって貼り付ける。

続いて、図３（ｂ）に示すように電気絶縁性基材１１と保護フィルム１０の全てを貫通するビアホール１２をレーザー等によって形成する。

次に、図３（ｃ）に示すようにビアホール１２に導電性ペースト１３を充填する。その後、両側の保護フィルム１０を剥離し、この状態で両側から箔状の配線材料１４を、図３（ｄ）に示すように、積層配置すると、図３（ｅ）に示した状態になる。図３（ｅ）に示す工程で配線材料１４を加熱加圧することにより、電気絶縁性基材１１に接着させる。この時、電気絶縁性基材１１は被圧縮性、すなわち圧力等で収縮する性質を有するため、加熱加圧によって、厚み方向に収縮することとなる。

また、この加熱加圧工程によって、導電性ペースト１３は厚み方向に圧縮される。この圧縮によって、導電性ペースト内の導電粒子同士が高密度に接触し、同時に配線材料１４と導電性ペースト１３の電気的接続も実現されることとなる。

次に、図３（ｆ）に示すように配線材料１４をパターニングすることによって、両面配線基板１５が完成する。次に、図４（ｇ）に示すように、両面配線基板１５の両側に、図３（ａ）〜（ｄ）に示したのと同様の工程で形成した導電性ペーストが充填された電気絶縁性基材１１と配線材料１４を積層配置させる。

図４（ｈ）に示す工程で配線材料１４を加熱加圧することにより、電気絶縁性基材１１に接着させる。このとき、同時に両面配線基板１５と電気絶縁性基材１１も接着することになる。この加熱加圧工程で、図３（ｅ）に示した工程と同様に電気絶縁性基材１１が厚み方向に圧縮されるに伴い収縮し、導電性ペースト１３が厚み方向に圧縮される。

この圧縮によって、導電性ペースト１３が配線材料１４と両面配線基板上の配線と高密度に接触し、電気的な接続が実現される。次に、表層の配線材料１４をパターニングすることによって、図４（ｉ）に示す４層配線基板１６が完成する。

さらに、図４（ｊ）、図４（ｋ）、図４（ｌ）に示すように、図４（ｇ）〜（ｉ）の工程と同様にしてさらに積層し、６層配線基板１７を得ることができる。なお、全層ＩＶＨ構造樹脂多層基板を形成するための方法としては、先行技術文献情報に、例えば、特許文献１が知られている。
特開平０６―２６８３４５号公報

従来の多層プリント配線基板のように導電性ペーストによる層間接続では、金属結合であるめっきによる層間接続に比べて層間接続抵抗値が高く、またランド強度についてもめっきによる層間接続ほど得ることができないという課題があった。これを解決するために、表面の電気絶縁性基材の電気的接続手段について、めっきによる層間接続で形成された基板が開発されている。

しかしながら、めっきによる層間接続の場合、導電性ペーストによる層間接続のように部品ランド直下にビアホールを設けることができないため、基板サイズの小型化や高密度実装が困難であった。このため、めっきによってビアホールを埋めるフィルドビア工法が開発されているが、ビアホールを埋め、表面を平坦にするのに長い所要時間と高いコストを要するという課題があった。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、複数の配線層を有する多層プリント配線基板において、基板最外層から１層目と２層目の配線層の間に形成された電気絶縁性基材を貫通する電気的接続手段として、導電性ペーストからなる層間接続材料による第１の接続手段と、金属めっきによる第２の接続手段の両方の手段を共存する多層プリント配線基板であって、前記１層目の配線層は、箔状の配線材料と、金属めっき層とからなり、前記第１の接続手段の上には、前記配線材料と前記金属めっき層とが形成され、前記第２の接続手段はブラインドビアであり、前記ブラインドビアを形成する部分より広く前記配線材料が除去され、前記ブラインドビアと前記配線材料との間に、前記金属めっき層のみから形成される部分を有していることを特徴とする多層プリント配線基板の構成としている。

以上のように、本発明によれば、導電性ペーストからなる層間接続材料による接続手段とめっきによる接続手段の両方の手段を有することにより、ビア電極上に実装する必要のある部分にはビアホール内に導電性ペーストが、ランド強度が必要な部分にはブラインドビア内にめっき層がそれぞれ任意の箇所に形成されているので、設計の自由度を確保するとともに、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得ることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の多層プリント配線基板の製造工程を示す断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、コアとなる多層基板２１の両側に、図３（ａ）〜（ｄ）に示したのと同様の工程で形成した層間接続材料２３が充填された電気絶縁性基材２２と配線材料２４を積層配置させ、図１（ｂ）に示す工程で配線材料２４を加熱加圧する。

その後、図１（ｃ）に示すように、ブラインドビアを形成する部分について配線材料２４を除去する。

次に、図１（ｄ）に示すように、レーザー等によってブラインドビア２５を形成し、その後、図１（ｅ）に示すように、表層およびブラインドビア２５にめっきによりめっき層２６を形成する。さらに図１（ｆ）に示すように、めっき層２６をパターニングによって基板表面のパターンを形成する。

これにより、基板最外層から１層目と２層目の配線層の間に形成された電気絶縁性基材を貫通する電気的接続手段として、導電性ペーストからなる層間接続材料による接続手段とめっき層による接続手段の両方の手段を有する構造の多層プリント配線基板２７が完成する。

以上のように、本実施の形態によれば、導電性ペーストからなる層間接続材料層による接続手段とめっき層による接続手段の両方の手段を有することにより、ビア電極上に実装する必要がある部分にはビアホール内に導電性ペーストが、ランド強度が必要な部分にはブラインドビア内にめっき層がそれぞれ任意の箇所に形成されているので、設計の自由度を確保するとともに、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得ることができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図２は本発明の多層プリント配線基板の製造工程を示す断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、コアとなる多層基板３１の両側に、図３（ａ）〜（ｄ）に示したのと同様の工程で形成した層間接続材料３３が充填された電気絶縁性基材３２と配線材料３４を積層配置させ、図２（ｂ）に示す工程で配線材料３４を加熱加圧する。

その後、図２（ｃ）に示すように、ブラインドビアを形成する部分について配線材料３４を除去する。

次に、図２（ｄ）に示すように、レーザー等によってブラインドビア３５とブラインドビア３６を形成する。ブラインドビア３５は基板最外層から１層目と２層目の間に形成され、ブラインドビア３６は１層目から３層目の間に形成される。その後、図２（ｅ）に示すように、最外層とブラインドビア３５およびブラインドビア３６にめっきによりめっき層３７を形成する。さらに図２（ｆ）に示すように、めっき層３７をパターニングによって基板表面のパターンを形成する。

これにより、基板最外層から１層目と３層目の配線層を接続する構造として、２段の導電性ペースト接続を用いる構造と、１層目から３層目まで貫通したビアにめっき形成した構造、および２層目と３層目の間が導電性ペースト接続で、１層目と２層目の間がめっき接続である構造を混在させた多層プリント配線基板３８が完成する。

これらの構成によって、ビア電極上に実装する必要がある部分にはビアホール内に導電性ペーストを充填してビアを形成し、ランド強度が必要な部分にはブラインドビア内にめっき層を基板表面の任意の箇所に形成することができるので、設計の自由度を確保するとともに、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得ることが可能となる。

また、両方の接続手段を有することによって、導電性ペーストによる接続手段とめっきによる接続手段のそれぞれでビア径を変えることができるので、さらなる設計の自由度を確保することが可能となる。

ここでは、多層プリント配線基板として６層基板の例を示したが、多層プリント配線基板の層数は６層に限定されるものではなく、少なくとも２層以上のものであって、同様の工程でさらに多層化することができる。また、ビルドアップ層の形成方法は実施の形態に示す方法以外の一般的に実施可能な工法を利用することができる。

なお、本実施の形態において、絶縁材料は、ガラス織布とエポキシ系樹脂の複合材としたが、アラミド、全芳香族ポリエステルから選ばれる有機質繊維およびガラス繊維、アルミナ繊維より選ばれる無機質繊維のいずれかで構成される織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる場合、ｐ−アラミド、ポリイミド、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾ−ル、全芳香族ポリエステル、ＰＴＦＥ、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドから選ばれる有機質繊維およびガラス繊維、アルミナ繊維より選ばれる無機質繊維のいずれかで構成される不織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる場合および、ｐ−アラミド、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルサルフォン、ポリエステルテレフタレート、ポリイミドおよびポリフェニレンサルファイドの少なくともいずれかの合成樹脂フィルムの両面に熱硬化性樹脂層を形成した複合材を用いて絶縁材料を形成してもよい。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂を利用することができる。

また、本実施の形態で用いる導電性ペーストは、金、銀、銅、パラジウム、錫およびニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子と、バインダー成分として前述の熱硬化性樹脂を用いることができる。

本実施の形態では、多層コア基板として全層ＩＶＨ構造の基板を示しているが、一般的なスルーホール多層基板やビルドアップ多層基板など公知の多層基板を用いることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、導電性ペーストからなる層間接続材料層による接続手段とめっき層による接続手段の両方の手段を有することにより、ビア電極上に実装する必要がある部分にはビアホール内に導電性ペーストが、ランド強度が必要な部分にはブラインドビア内にめっき層がそれぞれ任意の箇所に形成されているので、設計の自由度を確保するとともに、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得ることができる。

本発明にかかる多層プリント配線基板の層間接続構造は、高い層間接続信頼性を得ることができるため、微細な配線パターンや半導体実装等のより高い信頼性基準を満足する必要のある半導体パッケージや小型モジュール部品等の実装基板に関する用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における多層プリント配線基板の製造工程を示す断面図 本発明の実施の形態２における多層プリント配線基板の製造工程を示す断面図 従来の多層プリント配線基板の製造工程を示す断面図 従来の多層プリント配線基板の製造工程を示す断面図

２１ 多層基板
２２ 電気絶縁性基材
２３ 層間接続材料
２４ 配線材料
２５ ブラインドビア
２６ めっき層
２７ 多層プリント配線基板
３１ 多層基板
３２ 電気絶縁性基材
３３ 層間接続材料
３４ 配線材料
３５ ブラインドビア
３６ ブラインドビア
３７ めっき層
３８ 多層プリント配線基板

Claims (9)

1. 複数の配線層を有する多層プリント配線基板において、基板最外層から１層目と２層目の配線層の間に形成された電気絶縁性基材を貫通する電気的接続手段として、導電性ペーストからなる層間接続材料による第１の接続手段と、金属めっきによる第２の接続手段の両方の手段を共存する多層プリント配線基板であって、
   前記１層目の配線層は、箔状の配線材料と、金属めっき層とからなり、
   前記第１の接続手段の上には、前記配線材料と前記金属めっき層とが形成され、
   前記第２の接続手段はブラインドビアであり、前記ブラインドビアを形成する部分より広く前記配線材料が除去され、
   前記ブラインドビアと前記配線材料との間に、前記金属めっき層のみから形成される部分を有していることを特徴とする多層プリント配線基板。
2. 複数の配線層を有する多層プリント配線基板において、基板最外層から１層目と３層目の配線層の間に形成された電気絶縁性基板を貫通する電気的接続構造として、２段の導電性ペースト接続を用いる第１接続構造と、１層目から３層目まで貫通したビアにめっき形成した第２接続構造、および２層目と３層目の間が導電性ペースト接続で、１層目と２層目の間がめっき接続である第３接続構造がある多層プリント配線基板であって、
   前記１層目の配線層は、箔状の配線材料と、金属めっき層とからなり、
   前記第１の接続構造の上には、前記配線材料を介して前記金めっき層とが形成され、
   前記第２接続構造は、ブラインドビアであり、前記ブラインドビアを形成する部分より広く前記配線材料が除去され、
   前記ブラインドビアと前記配線材料との間に、前記金属めっき層のみから形成される部分を有していることを特徴とする多層プリント配線基板。
3. 電気絶縁性基材に用いる絶縁材料が、アラミド、全芳香族ポリエステルから選ばれる有機質繊維およびガラス繊維、アルミナ繊維より選ばれる無機質繊維のいずれかで構成される織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる請求項１または２のいずれか一つに記載の多層プリント配線基板。
4. 電気絶縁性基材に用いる絶縁材料が、Ｐ−アラミド、ポリイミド、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾ−ル、全芳香族ポリエステル、ＰＴＦＥ、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドから選ばれる有機質繊維およびガラス繊維、アルミナ繊維より選ばれる無機質繊維のいずれかで構成される不織布と熱硬化性樹脂の複合材からなる請求項１または２のいずれか一つに記載の多層プリント配線基板。
5. 電気絶縁性基材に用いる絶縁材料が、ｐ−アラミド、ポリ−ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルサルフォン、ポリイミドおよびポリフェニレンサルファイドの少なくともいずれかの合成樹脂フィルムの両面に熱硬化性樹脂層を形成した複合材からなる請求項１または２のいずれか一つに記載の多層プリント配線基板。
6. 電気絶縁性基材に含まれる熱硬化性樹脂が、エポキシ樹脂、ポリブタジエン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、およびシアネート樹脂から選ばれる少なくとも一つの熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の多層プリント配線基板。
7. 導電性ペーストが、金、銀、銅、パラジウム、錫およびニッケルから選ばれる少なくとも一つの金属を含む金属粒子と、バインダー成分として熱硬化性樹脂を用いることを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の多層プリント配線基板。
8. 複数の配線層を有する多層プリント配線基板の製造方法において、基板最外層から１層目と２層目の配線層の間の電気絶縁性基材にビアホールを形成する第１工程と、前記ビアホールに導電性ペーストからなる層間接続材料を充填する第２工程と、前記電気絶縁性基材と配線材料を積層配置させ、コア基板に積層する第３工程と、前記電気絶縁性基材にブラインドビアを形成する第４工程と、前記電気絶縁性基材表面およびブラインドビア内にめっきによりめっき層を形成する第５工程と、前記電気絶縁性基材表面に形成された前記めっき層をパターニングする第６工程とを備えた多層プリント配線基板の製造方法であって、
   前記１層目の配線層は、箔状の配線材料と、金属めっき層とからなり、
   前記第４工程において、前記ブラインドビアを形成する部分より広く前記配線材料が除去され、前記ブラインドビアと前記配線材料との間に、前記金属めっき層のみから形成されている部分を有していることを特徴とする多層プリント配線基板の製造方法。
9. 複数の配線層を有する多層プリント配線基板の製造方法において、基板最外層から１層目と２層目の配線層の間の電気絶縁性基材にビアホールを形成する第１工程と、前記ビアホールに導電性ペーストからなる層間接続材料を充填する第２工程と、前記電気絶縁性基材をコア基板に積層する第３工程と、前記電気絶縁性基材の最外層から１層目と２層目の間および１層目から３層目までのブラインドビアを形成する第４工程と、前記電気絶縁性基材表面およびブラインドビア内にめっきによりめっき層を形成する第５工程と、前記電気絶縁性基材表面に形成された前記めっき層をパターニングする第６工程とを備えた多層プリント配線基板の製造方法であって、
   前記１層目の配線層は、箔状の配線材料と、金属めっき層とからなり、
   前記第４工程において、前記ブラインドビアを形成する部分より広く前記配線材料が除去され、前記ブラインドビアと前記配線材料との間に、前記金属めっき層のみから形成されている部分を有していることを特徴とする多層プリント配線基板の製造方法。

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