JP5223973B1

JP5223973B1 - プリント配線板及びプリント配線板の製造方法

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Publication number: JP5223973B1
Application number: JP2012001007A
Authority: JP
Inventors: 不三二長屋
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2032-01-06
Also published as: JP2013140907A

Abstract

【課題】コア基板の熱膨張係数を低減して反りを抑制することができるプリント配線板を提供する。
【解決手段】コア基板３０の内部には複数の繊維補強基材が含有されている。それらの繊維補強基材の中でも、コア基板３０の表層側（第１面Ｆ側、第２面Ｓ側）に位置する基材（第１基材２８Ａ、第２基材２８Ｂ）は、内層側に位置する基材（第３基材２８Ｃ）よりも熱膨張係数が小さい。
【選択図】図１

Description

本発明は、コア基板上に層間樹脂絶縁層と導体パターンとを交互に積層して成るプリント配線板及びその製造方法に関するものである。

電子機器は急速に高性能化し，情報，通信等の広範囲な分野に使用されている。また，携帯型パソコンや携帯端末，携帯電話等の登場，普及により，電子部品のプリント配線板への実装の高密度化とともに，小型化・軽量化が要求されている。これに伴い，電子機器に搭載されるプリント配線板も小型化・軽量化が要求されるため，プリント配線板自体の厚みも薄くなる。その結果、プリント配線板の剛性が低下し、反りが生じやすくなる。こうした反りを抑制することを目的とするプリント配線板が特許文献１に開示されている。
すなわち、反りを少なくして寸法安定性を高めるため、Ｅガラス繊維系とＳガラス繊維系とで平織りしたガラス繊維系を含むコア基板が用いられている。

特許３６７４９６０号公報

しかしながら、上述したプリント配線板においては、Ｅガラス繊維系とＳガラス繊維系とがほぼ同じ比率でコア基板に含まれることになる。この場合、プリント配線板の反りを改善するには不十分であり、依然として改善の余地があると考えられている。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、コア基板の熱膨張係数を低減して反りを抑制することができるプリント配線板及びその製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有するコア基板と、前記コア基板の第１面上及び第２面上に形成され、層間樹脂絶縁層と該層間樹脂絶縁層上の導体パターンとを有するビルドアップ層と、を有するプリント配線板であって、前記コア基板は、ガラス繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸させてなり、前記ガラス繊維基材は、前記コア基板の第１面側に位置する第１基材と、前記コア基板の第２面側に位置する第２基材と、厚み方向において前記第１基材と前記第２基材との間に位置する第３基材と、を有し、前記第１基材及び前記第２基材の熱膨張係数は、前記第３基材の熱膨張係数よりも小さい。ことを技術的特徴とする。

本願発明のプリント配線板及びその製造方法では、コア基板の内部に複数の繊維補強基材が含有されている。それらの繊維補強基材の中でも、コア基板の表層側に位置する基材（第１基材、第２基材）は、内層側に位置する基材（第３基材）よりも熱膨張係数が小さい。すなわち、熱履歴の影響が大きく変形が生じ易い、コア基板の表層側に、熱膨張係数が相対的に小さい繊維補強基材が含有されている。これにより、仮に熱履歴が生じた場合でも、コア基板の表層側の変形が抑制されやすくなる。その結果、プリント配線板の反りを抑制することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の断面図である。ＩＣチップを実装した第１実施形態に係るプリント配線板の断面図である。図３（Ａ）はＳガラスから成る織布の平面図であり、図３（Ｂ）はＥガラスから成る織布の平面図である。コア基板の織布の積層構造の説明図である。第１実施形態のプリント配線板の製造工程図である。第１実施形態のプリント配線板の製造工程図である。第１実施形態のプリント配線板の製造工程図である。第１実施形態のプリント配線板の製造工程図である。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の断面を示す。図２は、ＩＣチップが実装された該プリント配線板の断面を示す。
プリント配線板１０は、第１面Ｆと第１面Ｆとは反対側の第２面Ｓとを有し、複数の繊維補強基材２８を含有するコア基板３０を有している。繊維補強基材としては、無機繊維及び有機繊維が挙げられるが、本実施形態では、本発明の効果が得られやすいといった観点から無機繊維であることが好ましい。
また、プリント配線板１０の薄型化を満たすため、コア基板３０の厚みは２００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１００μｍ以下である。

コア基板３０の第１面Ｆ上及び第２面上には第１導体パターン３４が形成されている。コア基板３０の内部には貫通孔３３が形成されている。この貫通孔３３の内部には、めっきが充填されており、表裏の第１導体パターン３４同士を接続するスルーホール導体３６が設けられている。

コア基板３０の第１面Ｆ上及び第２面上には、それぞれ層間樹脂絶縁層５０、６０、７０と第２導体パターン５８とが交互に積層されてなるビルドアップ層５５が設けられている。そして、コア基板３０上の第１導体パターン３４と層間樹脂絶縁層５０の第２導体パターン５８とはビア導体５９を介して接続される。さらに、異なる層に位置する第２導体パターン５８同士はビア導体６９を介して電気的に接続されている。

最外層の層間樹脂絶縁層７０上には、開口８１を有するソルダーレジスト層８０が形成されている。上面側のソルダーレジスト層８０の開口８１内には、半導体素子を実装するための半田バンプ８６が形成され、図２に示すように該半田バンプ８６を介してＩＣチップ９０の端子９２が接続され、該ＩＣチップ９０が実装されている。下面側のソルダーレジスト層８０の開口８１内には、マザーボード等の外部基板へ接続するための半田バンプ８９が形成されている。

本実施形態では、コア基板３０に含有される繊維補強基材は３層である（図１参照）。すなわち、コア基板３０の第１面側に位置する第１基材２８Ａと、コア基板３０の第２面側に位置する第２基材２８Ｂと、コア基板３０の厚み方向において双方の基材２８Ａ、２８Ｂの間に設けられている第３基材２８Ｃとが含有されている。

第１基材２８Ａ及び第２基材２８Ｂは、それぞれ第３基材２８Ｃよりも熱膨張係数が小さい。これにより、熱履歴の影響が大きく変形が生じ易い、コア基板３０の表層側（第１面側、第２面側）に、熱膨張係数が相対的に小さい繊維補強基材が含有されている。これにより、仮に熱履歴が生じた場合でも、コア基板の表層側の変形が抑制されやすくなる。その結果、プリント配線板の反りを抑制することが可能になる。
第１基材２８Ａ及び第２基材２８Ｂの熱膨張係数と、第３基材２８Ｃの熱膨張係数との差は、１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。この差が１０ｐｐｍ／℃を超える場合、コア基板３０が脆くなる可能性がある。

図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、第１基材２８Ａ及び第２基材２８Ｂを構成する縦糸２８８ｖと横糸２８８ｈとで形成される隙間の幅ｄ１は、第３基材２８Ｃを構成する縦糸２８９ｖと横糸２８９ｈとで形成される隙間の幅ｄ２よりも小さい。さらに、第１基材２８Ａ及び第２基材２８Ｂそれぞれの厚みは、第３基材２８Ｃの厚みよりも厚く設定されている。これにより、熱履歴の影響が大きく変形が生じ易い、コア基板３０の表層側（第１面側、第２面側）の剛性が一層高められることになる。その結果、プリント配線板１０に剛性が付与され、反りを効果的に抑制することが可能になる。

また、第１基材２８Ａと第２基材２８Ｂとは、同じ材料から形成されていることが好ましい。この構成によれば、対称性が確保され、プリント配線板１０の反りの抑制に効果的である。
これらの第１基材２８Ａ及び第２基材２８ＢとしてはＳガラス繊維系が好ましく、第３基材２８ＣとしてはＥガラス繊維系が好ましい。

また、本実施形態では、コア基板３０の厚み方向の略中央に第３基材２８Ｃが設けられている。この第３基材２８Ｃは、他の基材２８Ａ，２８Ｃと比較して厚みが薄い。このため、コア基板３０に対してレーザーにより貫通孔３３を設ける場合、略中央付近の加工性が向上し、開口の幅を狭くすることが可能になる。その結果、貫通孔３３の内部にめっきを充填する際、その充填性が向上する。

引き続き、図１、図２を参照して上述したプリント配線板１０の製造方法が図５〜図９に示される。
（１）上述した第１基材２８Ａ、第２基材２８Ｂ、第３基材２８Ｃを含有して成るコア基板３０の両面に銅箔２２がラミネートされている銅張積層板２０Ａを出発材料とする。まず、銅箔２２の表面に、ＮａＯＨ（１０ｇ／ｌ）、ＮａＣｌＯ2 （４０ｇ／ｌ）、Ｎａ3 ＰＯ4 （６ｇ／ｌ）を含む水溶液を黒化浴（酸化浴）とする黒化処理が施される（図５（Ａ））。

（２）コア基板３０の第１面Ｆ（上面）側に該第１面から該第２面に向けてＣＯ２レーザが照射され、コア基板３０の第１面Ｆ（上面）側にスルーホール用貫通孔を形成するための第１開口部３３ａが形成される（図５（Ｂ））。ここで、第１開口部３３ａは、第１Ｆ面から第２面（裏面）Ｓに向かってテーパしている。

（３）コア基板３０の第２面Ｓ（裏面）側に該第２面から該第１面に向けて第１開口部３３ａの形成条件と同一条件でＣＯ２レーザが照射され、第１開口部２８ａに連結する第２開口部３３ｂが形成され、貫通孔３３が形成される（図５（Ｃ））。ここで、第２開口部３３ｂは、第２面Ｓから第１面（上面）Ｆに向かってテーパしている。

（４）過マンガン酸により貫通孔３３のデスミア処理が行われた後、無電解めっき処理により無電解めっき膜３１が形成される（図５（Ｄ））。

（５）コア基板３０の表面の無電解めっき膜３１に所定パターンのめっきレジスト４０が形成される（図５（Ｅ））。

（６）電解めっき処理により、めっきレジスト４０の非形成部に電解めっき膜３２が形成され、貫通孔３３がめっきにより充填されたスルーホール導体３６が形成される（図５（Ｆ））。

（７）めっきレジスト４０を剥離し、めっきレジスト下の無電解めっき膜３１，銅箔２２をエッチングにより除去し、第１導体パターン３４が形成される。そして、コア基板３０の第１面Ｆ上の導体パターンと第２面Ｓ上の導体パターンとがスルーホール導体３６により接続される（図６（Ａ））。
その後、第１導体パターン３４の表面を粗化する。

（８）上記工程を経たコア基板３０の両面上に、層間樹脂絶縁層用シートが積層され、加熱硬化され層間樹脂絶縁層５０が形成される（図６（Ｂ））。

（９）次に、例えばＣＯ２ガスレーザにて層間樹脂絶縁層５０に、開口部５１が設けられる（図６（Ｃ））。クロム酸、過マンガン酸塩などの酸化剤に浸漬させることによって、開口部５１を含む層間樹脂絶縁層５０の表面が粗化される。

（１０）予め第１絶縁層５０の表面にパラジウムなどの触媒が付与されて、無電解めっき液に５〜６０分間浸漬させることにより、厚みが約１μｍの無電解めっき膜５２が設けられる（図６（Ｄ））。

（１１）上記処理を終えた基板に、市販の感光性ドライフィルムが貼り付けられ、フォトマスクフィルムを載置して露光した後、炭酸ナトリウムで現像処理し、めっきレジスト５４が設けられる（図７（Ａ））。

（１２）次に、電解めっき処理により、電解めっき膜５６が形成される（図７（Ｂ））。

（１３）めっきレジスト５４が剥離除去された後、そのめっきレジスト下の無電解めっき膜５２が溶解除去され、無電解めっき膜５２と電解めっき膜５６からなる厚さ約１５μｍの第２導体パターン５８が形成される（図７（Ｃ））。この第２導体パターン５８は、ビア導体５９を介して第１導体パターン３４と接続されている。その後、第２導体パターン５８の表面を粗化する。

（１４）上述した（８）〜（１３）の処理が繰り返され、ビア導体６９、導体パターン５８の形成された層間樹脂絶縁層６０、ビア導体６９、導体パターン５８の形成された層間樹脂絶縁層７０が形成される（図８（Ａ））。

（１５）市販のソルダーレジスト組成物を塗布し、露光・現像することで、開口部８１を備えるソルダーレジスト層８０を形成する（図８（Ｂ））。

（１６）基板を無電解ニッケルめっき液に浸漬して、開口部８１にニッケルめっき層７２を形成する。さらに、その基板を無電解金めっき液に浸漬して、ニッケルめっき層７２上に金めっき層７４を形成する（図８（Ｃ））。ニッケル−金層以外にも、ニッケル−パラジウム−金層を形成してもよい。

（１７）この後、開口部７１内に半田ボールが搭載され、リフローを行うことで、第１面（上面）側に半田バンプ８６が、第２面（裏面）側に半田バンプ８９が形成され、プリント配線板１０が完成する（図１）。

半田バンプ７８６を介してＩＣチップ９０のパッド９２へ接続され、ＩＣチップ９０がプリント配線板１０へ実装される（図２）。

（第２実施形態）
本実施形態では、３層の繊維基材を含有するコア基板３０を採用したが、その層数はこれに限定されない。すなわち、図４（Ａ）に示すように、第３基材２８Ｃを挟むように上下両側にそれぞれ第１基材２８Ａ（第２基材２８Ｂ）を２層ずつ設けてもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、２層の第３基材２８Ｃを挟むように上下両側にそれぞれ第１基材２８Ａ（第２基材２８Ｂ）を１層ずつ設けてもよい

１０プリント配線板
２８Ａ第１基材
２８Ｂ第２基材
２８Ｃ第３基材
３０コア基板

Claims

第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有するコア基板と、
前記コア基板の第１面上及び第２面上に形成され、層間樹脂絶縁層と該層間樹脂絶縁層上の導体パターンとを有するビルドアップ層と、
を有するプリント配線板であって：
前記コア基板は、繊維補強基材に樹脂を含浸させてなり、
前記繊維補強基材は、前記コア基板の第１面側に位置する第１基材と、前記コア基板の第２面側に位置する第２基材と、前記コア基板の厚み方向において前記第１基材と前記第２基材との間に位置する第３基材と、を有し、
前記第１基材及び前記第２基材の熱膨張係数は、前記第３基材の熱膨張係数よりも小さい。
請求項１のプリント配線板であって：
前記第１基材は前記コア基板の第１面側の最外層に位置し、前記第２基材は前記コア基板の第２面側の最外層に位置する。
請求項１のプリント配線板であって：
前記第１基材と前記第２基材とは、同じ材料から形成されている。
請求項１のプリント配線板であって：
前記第１基材及び前記第２基材の熱膨張係数と、前記第３基材の熱膨張係数との差は１０ｐｐｍ／℃以下である。
請求項１のプリント配線板であって：
前記第１基材及び前記第２基材を構成する縦糸と横糸とで形成される隙間の幅は、前記第３基材を構成する縦糸と横糸とで形成される隙間の幅よりも小さい。
請求項１のプリント配線板であって：
前記第１基材及び前記第２基材の厚みは、前記第３基材の厚みよりも厚い。
請求項６のプリント配線板であって：
前記第３基材は、前記コア基板の厚み方向略中央に設けられている。
請求項１のプリント配線板であって：
前記第１基材及び前記第２基材はＳガラス繊維系であり、前記第３基材はＥガラス繊維系である。
請求項１のプリント配線板であって：
前記コア基板の厚みは２００μｍ以下である。
請求項１のプリント配線板であって：
前記コア基板は貫通孔を有し、該貫通孔の内部にはめっきが充填されることでスルーホール導体が設けられている。
第１面と該第１面とは反対側の第２面とを有するコア基板と、前記コア基板の第１面上及び第２面上に形成され、層間樹脂絶縁層と該層間樹脂絶縁層上の導体パターンとを有するビルドアップ層と、を有するプリント配線板の製造方法であって：
前記コア基板は、繊維補強基材に樹脂を含浸させてなり、
前記繊維補強基材は、前記コア基板の第１面側に位置する第１基材と、前記コア基板の第２面側に位置する第２基材と、前記コア基板の厚み方向において前記第１基材と前記第２基材との間に位置する第３基材と、を有し、
前記第１基材及び前記第２基材の熱膨張係数を前記第３基材の熱膨張係数よりも小さくする。