JP5339126B2 - 多層配線板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層配線板の製造方法に関し、特には高板厚で高精度な穴位置精度を有する多層配線板の製造方法に関する。

多層配線板の穴あけ方法は、従来、一方の面からドリルマシーンやパンチ等を用いて穴あけする方法が一般的である。一方、電子機器の高機能化に伴い、高密度化や高多層化が要求されてきており、高密度化に伴う設計上の制約や、高板厚化に伴うめっきボイドを抑制するため、多層配線板の両方の面からドリルマシーンで穴あけする方法が提案されている（特許文献１、２）。

また、高密度化や高多層化の要求に応えるためには、層間接続穴の小径化が必要であるが、そのためにはドリル径が細くなり、ドリルの曲がりが発生し易くなる傾向がある。このため、内層回路に設けられるランドやクリアランスと層間接続穴との位置精度が鍵となってくる。多層配線板の層間接続穴の位置合せ方法として、多層配線板に内層回路位置を示すガイド穴をあけ、このガイド穴位置とガイド穴設計値を比較し、そのずれ量から穴あけ可否を判定した後、ずれ量を補正して製品領域の穴あけを行う方法が開示されている（特許文献３）。
特開平４−１６７５９４号公報 特開平５−１５２７６３号公報 特開平６−２３２５６４号公報

しかしながら、特許文献１、２では、一方の面から穴あけした後、他方の面から穴あけを行うが、従来技術においては、基準穴は貫通穴であり、他方の面の穴あけの際も一方の面に穴あけの際と同一の基準穴が用いられる。このため、一方の面の穴あけの際に内層回路と基準穴の位置が一方の方向にずれた状態で穴あけされた場合、他方の面の穴あけの際も一方の面の穴あけの際と同一の基準穴を用いるため、他方の面の穴あけは、一方の面の穴位置のずれと反対の方向（対称方向）にずれた状態で穴あけされることになる。このため、表裏面からの穴あけされた穴の位置が大きくずれてしまう問題があった。

また、特許文献３では、一方の面からのみ穴あけを行うものであり、高密度で高多層（高板厚）の配線板の場合は、ステップフィード等を用いても、ドリルの曲がり等が生じるために、全ての層に亘って高い位置精度を実現するのは難しいという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、高多層（高板厚）の場合でも、内層回路の位置に対する層間接続用の貫通穴の位置精度の優れた多層配線板の製造方法を提供する。

本発明は、以下のものに関する。
（１） 多層配線板の一方の面Ａから非貫通穴を穴あけした後、この非貫通穴に繋がるよ
うに他方の面Ｂから穴あけすることにより、貫通穴を形成する多層配線板の製造方法にお
いて、前記一方の面Ａの非貫通穴の穴あけ用の基準貫通穴Ａをあける工程と、前記他方の
面Ｂの非貫通穴の穴あけ用の基準貫通穴Ｂをあける工程と、を有する多層配線板の製造方
法において、前記一方の面Ａから、内層回路を基準として基準貫通穴Ａをあける工程と、この基準貫通穴Ａを基準として補正用穴Ａをあける工程と、この補正用穴Ａと前記内層回路との位置ずれ量に基づいて製品領域の穴あけ位置の補正を行う工程と、この補正に基づいて製品領域に非貫通穴Ａを穴あけする工程と、前記補正に基づいて基準貫通穴Ｂをあける工程、及び、前記他方の面Ｂから、前記基準貫通穴Ｂを基準として補正用穴Ｂをあける工程と、この補正用穴Ｂと前記補正用穴Ａとの位置ずれ量に基づいて製品領域の穴あけ位置の補正を行う工程と、この補正に基づいて製品領域に穴あけする工程と、を有する多層配線板の製造方法。
（２） 上記（１）において、前記補正用穴Ａ及び補正用穴Ｂが、非貫通孔である多層配線板の製造方法。

本発明によれば、高多層（高板厚）の場合でも、内層回路の位置に対する層間接続用の貫通穴の位置精度の優れた多層配線板の製造方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図１、図２を例として工程順に説明する。初めに、図１（ａ）に示すように、本発明の多層配線板１は、内層回路２を少なくとも１層以上有していればよく、必要に応じて任意の層数の多層配線板１とできる。また、内層回路２及び絶縁被覆ワイヤによる配線層（図示しない。）を有する、いわゆるマルチワイヤ配線板でも良い。内層回路２には、製品領域１３の穴パターンの他に、基準貫通穴位置表示マーク３と、穴位置補正用マーク４を設置する必要がある。基準貫通穴位置表示マーク３とは、製品領域１３の穴あけの基準となる貫通穴（基準貫通穴５）を形成する位置を表示するマークである。穴位置補正用マーク４とは、基準貫通穴５を基準とし、設計値に基づいて補正用穴Ａ６、Ｂ９をあけた際の、補正用穴Ａ６、Ｂ９と穴位置補正用マーク４との位置ずれ量を測定し、この位置ずれ量を基に、製品領域１３の穴あけを行う際の補正量を設定するためのマークである。基準貫通穴位置表示マーク３の位置と個数は、後工程において製品領域１３の穴パターンを穴あけするのに用いる数値制御穴あけ機の基板固定ガイド位置に合わせて必要個数配置する必要がある。また、穴位置補正用マーク４については、たとえば図３に示すように、補正量の算出と補正結果の確認用として基板４隅それぞれに３個以上必要であるが、５個以上設置すると穴位置補正が１度の補正で最適に行われない場合のやり直しに対応できるため好ましい。これらのマークとして、エッチングによって得られる円形、四角形等のランドまたはクリアランス、またはベタパターン上に穴をあけて得られる円形のクリアランス等が利用できる。

次に、図１（ｂ）に示すように、一方の面Ａ１１の非貫通穴を穴あけする際の基準貫通穴Ａ５を穴あけする。基準貫通穴Ａ５の穴あけ方法としては、穴あけ機を用いて基板端面からの基準貫通穴Ａの設計座標に穴あけする方法や、Ｘ線装置付き穴あけ機を用いて内層回路２にあらかじめ設けた基準貫通穴位置表示マーク３を透視して穴をあける方法を用いることができる。中でも、Ｘ線装置付き穴あけ機を用いる方法は、複数の内層に亘る基準貫通穴位置表示マーク３の平均位置に位置合わせを行うことで内層回路２の層間ずれ状態や仕上り寸法に合わせて基準貫通穴Ａ５をあけることができるため、内層回路２全層に亘って高精度の位置合わせをする上で好ましい。

次に、数値制御穴あけ機に多層配線板１を固定する。この際、多層配線板１の板厚よりも長いピンを基準貫通穴Ａ５に一方の面Ａ１１側から挿入し、反対面に突出したピン突出部を数値制御穴あけ機の基板固定ガイド穴に挿入することで固定を行う。多層配線板１からのピン突出部の長さは、数値制御穴あけ機の基板固定ガイド穴の深さ以下であればよいが、５ｍｍ〜１０ｍｍが固定した際の安定性及び基板の取り扱い性の面で好ましい。その後、一方の面Ａ１１側から非貫通穴Ａ７の穴あけを行う際の穴位置補正を行う。この際、図１（ｃ）に示すように、穴位置補正マーク４に、穴位置補正マーク４のクリアランス径よりも小径の補正用穴Ａ６を穴あけした後、Ｘ線装置を用いて前記の穴位置補正マーク４と補正用穴Ａ６の位置ずれ量を測定し、４隅それぞれの位置ずれ量が最小になるように位置補正量を算出する。補正用穴Ａ６の穴径は、Ｘ線装置で読み取れる大きさであれば任意の穴径を選択できるが、直径０．６０ｍｍ〜１．００ｍｍであれば、穴曲がりが小さく精度の良い位置補正を行える上、穴位置補正マーク４の設置面積が必要最低限に抑えられ好ましい。また、補正用穴Ａ６は、貫通穴、非貫通穴のどちらでも良いが、非貫通穴であれば、後工程において他方の面Ｂ１２の穴あけにおいて穴位置補正を行う際に、他方の面Ｂ１２が穴のない平らな状態となるため穴位置補正用穴あけドリルの曲がりを抑えて精度の良い穴位置補正用穴あけが可能となり好ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、前記の方法で算出した位置補正量を数値制御穴あけ機に入力し、内層回路２に合わせた状態で残りの穴位置補正用マーク４部の補正用穴Ａ６、製品領域１３の穴パターンの非貫通穴Ａ７及び基準貫通穴Ｂ８を穴あけする。これによって、内層回路２と補正用穴Ａ６、非貫通穴Ａ７及び基準貫通穴Ｂ８の位置は精密に合った状態となる。

次に、図２（ｅ）に示すように、穴あけ面を変更するために多層配線板１を表裏反転する。この際、基準貫通穴Ａ５に挿入したピンを抜き取り、他方の面Ｂ１２から基準貫通穴Ｂ８にピンを挿入して反対面に突出したピン突出部を数値制御穴あけ機の基板固定ガイド穴に挿入し固定する。この際、基準貫通穴Ｂ８は、前記の工程において内層回路２や面Ａの穴と精密に位置を合わせているため、数値制御穴あけ機と内層回路２や面Ａの穴の位置が精密に合った状態に保たれる。その後、他方の面Ｂ１２から製品領域１３内の穴あけを行う際の穴位置補正として、一方の面Ａ１１側からあけた基板４隅の補正用穴Ａ６をターゲットにして補正用穴Ｂ９をあけ、Ｘ線装置を用いて補正用穴Ａ６と補正用穴Ｂ９の位置ずれ量を測定し、基板４隅それぞれの位置ずれ量が最小になるように位置補正量を算出する。この際、前記のように数値制御穴あけ機と補正用穴Ａ６の位置が精密に合った状態に保たれていることから、小さな補正量で精度の良い位置補正が行え、ずれを小さく抑えることができる。補正用穴Ｂ９の穴径は、補正用穴Ａ６の穴径よりも直径が０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ大きくすることで、微小なずれ量を精度良く検出でき、精度の良い位置補正を行うことができる。また、補正用穴Ｂ９は、穴位置合せのターゲットとなる補正用穴Ａ６を残すために、非貫通穴とする必要がある。補正用穴Ａ６、補正用穴Ｂ９を非貫通穴とする際の深さについては、各面の製品領域１３の穴パターンの非貫通穴の穴あけ深さと同じにすると、補正用穴同士が繋がり貫通したかを確認することで穴あけ深さ設定が正しいかが確認でき、製品領域１３の穴パターンの貫通穴１０の未貫通不良を防止することができ好ましい。

次に、図２（ｆ）に示すように、前記の方法で算出した位置補正量を数値制御穴あけ機に入力し、製品領域１３の穴パターンに非貫通穴を穴あけし、貫通穴１０を形成する。これによって、一方の面Ａ１１の穴位置に合わせた状態で、他方の面Ｂ１２の穴あけが行われるため、一方の面Ａ１１と他方の面Ｂ１２との非貫通穴同士の位置ずれが小さい貫通穴１０を形成することができる。また、非貫通穴Ａ７は、一方の面Ａ１１の穴あけにおいて内層回路２に合わせた位置補正が行われているため、ここで形成された貫通穴１０と内層回路２の位置ずれも小さい。これにより、内層回路２の位置に対する貫通穴１０の位置精度の優れた多層配線板１を得ることができる。

以下に、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は本実施例に限定されない。

金属箔付き絶縁基板として、基板サイズ５１０ｍｍ×６１０ｍｍ、樹脂厚０．１０ｍｍ、銅箔厚３５μｍのＭＣＬ−Ｉ−６７１（日立化成工業株式会社製、商品名）を用いた。この絶縁基板周辺に、数値制御穴あけ機にて絶縁基板の端部位置に合せてピンラミネーション用ガイド穴１０穴をあけ、その後、絶縁基板表裏にエッチングレジストフィルムをラミネートし、中央部に製品領域の内層回路、所定の２箇所に基準貫通穴Ａの位置表示マークとなる直径１．５ｍｍのランド、及び、４隅に穴位置補正用マークとなる直径１．０ｍｍの円形クリアランスを５個配置したパターンのネガを用い、ピンラミネーション用ガイド穴位置を基準としてネガと絶縁基板の位置合せを行い、焼付、現像、エッチング工程にて内層回路を形成し、内層基板とした。この作業を２０枚分行い、２０枚の内層基板を作製した。

その後、ピンラミネーション方式により、内層基板と変性ポリイミドプリプレグＧＩＡ−６７１Ｎ（日立化成工業株式会社製、商品名）を交互に重ね合わせ、表面に電解銅箔ＹＧＰ−１８（日本電解株式会社製、商品名）を構成した後、真空プレス機ＭＨＰＣ−Ｖ２５０（名機製作所製、商品名）を用いて最高温度１７５℃、面圧３．０ＭＰａにて多層化接着し、基板サイズ５００ｍｍ×６００ｍｍ、板厚６．２ｍｍ、内層層数４０層の多層配線板１を作製した（図１（ａ））。

その後、多層配線板１の一方の面Ａ１１側から、多層配線板１の所定の２箇所にある基準貫通穴Ａ５の位置表示マークをＸ線基準穴あけ機ＤＸ−２Ａ（株式会社モトロニクス製、商品名）にて読み取り、マークに合わせて直径３．１５ｍｍのドリルにて穴あけし、基準貫通穴Ａ５とした（図１（ｂ））。

多層配線板１の一方の面Ａ１１側から、基準貫通穴Ａ５に長さ１５ｍｍ、直径３．１５ｍｍのピンを挿入し、数値制御穴あけ機ＮＤ−ＲＳ（日立ビアメカニクス株式会社製、商品名）のガイド穴にピンの突出部を挿入して固定した。その後、多層配線板１の一方の面Ａ側１１から、多層配線板１の４隅に設けた穴位置補正用マーク４の５個のうち１個に、直径０．６０ｍｍのドリルにて深さ４．１ｍｍまで補正用穴Ａ６を穴あけした。その後、Ｘ線装置ＤＸ−４Ｈ２（株式会社モトロニクス製、商品名）にて穴位置補正用マーク４の観察を行ない、穴位置補正用マーク４と補正用穴Ａ６との位置ずれ量を測定し、穴位置補正量としてオフセット量、回転ずれ量を算出した。続けて、算出した穴位置補正量を数値制御穴あけ機に入力した状態で、穴位置補正用マーク４の残りの２個目の位置に補正用穴Ａ６を穴あけし、前記のＸ線装置にて穴位置補正用マーク４と補正用穴Ａ６の位置が合っていることを確認した。その後、補正用穴Ａ６の残りの３〜５個目を穴あけした後（図１（ｃ））、製品領域１３の穴パターンの非貫通穴Ａ７を深さ４．１ｍｍまで穴あけし、さらに、多層配線板１を貫通するように直径３．１５ｍｍの基準貫通穴Ｂ８を穴あけした（図１（ｄ））。

多層配線板１を数値制御穴あけ機から取り外し、基準貫通穴Ａ５のピンを抜き取った。その後、多層配線板１を表裏反転し、他方の面Ｂ１２から長さ１５ｍｍ、直径３．１５ｍｍのピンを基準貫通穴Ｂ８に挿入し、数値制御穴あけ機ＮＤ−ＲＳ（日立ビアメカニクス株式会社製、商品名）のガイド穴にピンの突出部を挿入して固定した。その後、多層配線板１の４隅の２個目の補正用穴Ａ６の位置に、直径０．８０ｍｍのドリルにて深さ４．１ｍｍまで補正用穴Ｂ９を穴あけした。その後、Ｘ線装置にて補正用穴Ａ６と補正用穴Ｂ９の位置ずれ量を測定し、穴位置補正量としてオフセット量、回転ずれ量を算出した。また、多層配線板１の他方の面Ｂ１２の側から補正用穴Ｂ９を観察し、補正用穴Ａ６と補正用穴Ｂ９が繋がり貫通していることを確認した。続けて、算出した穴位置補正量を数値制御穴あけ機に入力した状態で、４隅の補正用穴Ａ６の残りの３個目に補正用穴Ｂ９を穴あけし、補正用穴Ａ６と補正用穴Ｂ９の位置があっていることを確認した。その後、補正用穴Ｂ９の残りの４個目、５個目を穴あけした後（図２（ｅ））、製品領域１３の穴パターンの非貫通穴を基板内深さ４．１ｍｍまで穴あけして非貫通穴Ａ７と繋げ、貫通穴１０を形成した（図２（ｆ））。

（比較例）
実施例と同じ手順で、内層基板及び多層配線板１を製作し、基準貫通穴Ａ５を穴あけした（図４（ａ）、（ｂ））。

多層配線板１の一方の面Ａ１１側から、基準貫通穴Ａ５に長さ１５ｍｍ、直径３．１５ｍｍのピンを挿入し、数値制御穴あけ機ＮＤ−ＲＳ（日立ビアメカニクス株式会社製、商品名）のガイド穴にピンの突出部を挿入して固定した。その後、多層配線板１の一方の面Ａ１１側から、多層配線板１の４隅に設けた穴位置補正用マーク４の５個のうち１個に、直径０．６０ｍｍのドリルにて深さ４．１ｍｍまで補正用穴Ａ６を穴あけした。その後、Ｘ線装置ＤＸ−４Ｈ２（株式会社モトロニクス製、商品名）にて穴位置補正用マーク４の観察を行ない、穴位置補正用マーク４と補正用穴Ａ６との位置ずれ量を測定し、穴位置補正量としてオフセット量、回転ずれ量を算出した。続けて、算出した穴位置補正量を数値制御穴あけ機に入力した状態で、穴位置補正用マーク４の残りの２個目の位置に補正用穴Ａ６を穴あけし、前記のＸ線装置にて穴位置補正用マーク４と補正用穴Ａ６の位置が合っていることを確認した。その後、補正用穴Ａ６の残りの３〜５個目を穴あけした後（図４、（ｃ））、製品領域１３内の穴パターンの非貫通穴Ａ７を深さ４．１ｍｍまで穴あけした（図４、（ｄ））。

多層配線板１を数値制御穴あけ機から取り外し、基準貫通穴Ａ５に挿入され、他方の面Ｂ１２に突出しているピンを、他方の面Ｂ１２側から押し、一方の面Ａ１１側に突出させた。その後、多層配線板１を表裏反転し、数値制御穴あけ機ＮＤ−ＲＳ（日立ビアメカニクス株式会社製、商品名）のガイド穴にピンの突出部を挿入して固定した。その後、多層配線板１の他方の面Ｂ１２側から、多層配線板１の４隅の２個目の補正用穴Ａ６の位置に、直径０．８０ｍｍのドリルにて深さ４．１ｍｍまで補正用穴Ｂ９を穴あけした。その後、Ｘ線装置にて補正用穴Ａ６と補正用穴Ｂ９との位置ずれ量を測定し、穴位置補正量としてオフセット量、回転ずれ量を算出した。また、多層配線板１の他方の面Ｂ１２の側から補正用穴Ｂ９を観察し、補正用穴Ａ６と補正用穴Ｂ９が繋がり貫通していることを確認した。続けて、算出した穴位置補正量を数値制御穴あけ機に入力した状態で、４隅の補正用穴Ａ６の残りの３個目に補正用穴Ｂ９を穴あけし、補正用穴Ａ６と補正用穴Ｂ９の位置があっていることを確認した。その後、補正用穴Ｂ９の残りの４個目、５個目を穴あけした後（図５（ｅ））、製品領域１３内の穴パターンの穴を基板内深さ４．１ｍｍまで穴あけして非貫通穴Ａ７と繋げ、貫通穴１０を形成した（図５（ｆ））。

実施例及び比較例で穴あけした多層配線板の製品領域内の４隅から基板を切抜き、縦断面を観察し、表裏から穴あけした非貫通穴が接続している部分の穴壁面の最大段差から、表裏の非貫通穴Ａ、Ｂの最大位置ずれ量を求めた。また、内層回路のクリアランスを中心と貫通穴中心の最大位置ずれ量を測定した。この最大位置ずれ量測定結果（単位：μｍ）を表１に示す。

本発明の実施例による多層配線板の製造工程の一例を示す断面図である。 本発明の実施例による多層配線板の製造工程の一例を示す断面図である。 本発明の実施例による多層配線板の製造工程の一例を示す平面図である。 比較例の多層配線板の製造工程を示す断面図である。 比較例の多層配線板の製造工程を示す断面図である。

符号の説明

１…多層配線板、２…内層回路、３…基準貫通穴位置表示マーク、４…穴位置補正用マーク、５…基準貫通穴Ａ、６…補正用穴Ａ、７…非貫通穴Ａ、８…基準貫通穴Ｂ、９…補正用穴Ｂ、１０…貫通穴、１１…一方の面Ａ、１２…他方の面Ｂ、１３…製品領域

Claims (2)

1. 多層配線板の一方の面Ａから非貫通穴を穴あけした後、この非貫通穴に繋がるように他方の面Ｂから穴あけすることにより、貫通穴を形成する多層配線板の製造方法において、
   前記一方の面Ａの非貫通穴の穴あけ用の基準貫通穴Ａをあける工程と、前記他方の面Ｂの非貫通穴の穴あけ用の基準貫通穴Ｂをあける工程と、
   を有する多層配線板の製造方法において、
   前記一方の面Ａから、内層回路を基準として基準貫通穴Ａをあける工程と、この基準貫通穴Ａを基準として補正用穴Ａをあける工程と、この補正用穴Ａと前記内層回路との位置ずれ量に基づいて製品領域の穴あけ位置の補正を行う工程と、この補正に基づいて製品領域に非貫通穴Ａを穴あけする工程と、前記補正に基づいて基準貫通穴Ｂをあける工程、
   及び、前記他方の面Ｂから、前記基準貫通穴Ｂを基準として補正用穴Ｂをあける工程と、この補正用穴Ｂと前記補正用穴Ａとの位置ずれ量に基づいて製品領域の穴あけ位置の補正を行う工程と、この補正に基づいて製品領域に穴あけする工程と、
   を有する多層配線板の製造方法。
2. 請求項１において、
   前記補正用穴Ａ及び補正用穴Ｂが、非貫通孔である多層配線板の製造方法。

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