JP5447935B2 - 三層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、三層配線基板およびその製造方法に関するものであり、特にブラインドビアを有する三層配線基板におよびその製造方法に関するものである。

従来、三層配線基板を製造するには、特許文献１に記載のように、両面銅張積層板の片面にプリプレグを介して銅箔を積層し積層プレスするのが一般的である。
また、特にブラインドビアを有する三層配線基板を製造する方法として、例えば特許文献２には、片面銅張積層板の銅のない方に接着層を設け、次にブラインドビアとなる貫通穴を設けてから接着層面に銅箔を貼り合わせ、その銅箔をエッチング等で配線に加工し、その銅箔面にプリプレグを介して別の銅箔を積層し積層プレスする方法が記載されている。

特開平９−３１２４７５号公報 特開２００４−３５６１２３号公報

しかしながら、積層板の片面にだけプリプレグを介して銅箔を積層すると、プリプレグが加熱硬化するときに収縮するために、三層配線基板のプリプレグ側に曲がってしまいやすく、反りが生じる問題がある。
また、この反りのためにパターン配線精度、スルホール穴位置精度、パターンとソルダーレジスト印刷精度などの位置合わせ精度が悪化する問題がある。

そこで本発明は、上記の問題を解決するものであり、反り防止を改善する三層配線基板を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記の三層配線基板を提供するものである。
（１） 両面銅張積層板と片面銅張積層板の銅側とは反対側とを接着層を介して積層した三層配線基板において、前記両面銅張積層板と前記接着層とを同位置で貫通し前記片面銅張積層板の銅側とは反対側の面で塞がれた貫通穴に直径３００〜１０００μｍのブラインドビアを設け、前記片面銅張積層板と前記接着層とを同位置で貫通した貫通穴に直径５０〜３００μｍのフィルドビアを設けた三層配線基板。
（２） 両面銅張積層板の貫通穴周辺に、周辺以外の部分に比べて相対的に銅の厚い部分を配置し、前記貫通穴周辺と周辺以外の部分の接着層表面が平坦である請求項１の三層配線基板。
（３） 両面銅張積層板の貫通穴周辺に配置する相対的に銅の厚い部分が、前記貫通穴の直径の１〜１００％である請求項１又は２の三層配線基板。

本発明の三層配線基板は、片面銅貼り積層板を、接着層を介して両面銅張積層板と積層するので、配線基板の反り防止を改善した三層配線基板を提供することができる。

本発明の三層配線基板を示している。 本発明の別の三層配線基板を示している。 本発明に用いる接着層付き両面銅張積層板の製造方法を示している。 本発明の三層配線基板の製造方法を示している。 本発明に用いる別の接着層付き両面銅張積層板の製造方法を示している。

本発明に述べる片面銅張積層板は、硬化し終えた絶縁層の片面に銅箔が積層されたもので、配線基板で一般的に使用されているものである。この絶縁層には、補強基材に樹脂組成物を含浸し加熱等により硬化した樹脂含浸基材が使用できる。
上記の樹脂組成物としては、通常、耐熱性、耐薬品性の良好な熱硬化性樹脂がベースとして用いられ、フェノ−ル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、フッ素樹脂等の樹脂の１種類または２種類以上を混合して用い、必要に応じてタルク、クレー、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等の無機質粉末充填剤、ガラス繊維、アスベスト繊維、パルプ繊維、合成繊維、セラミック繊維等の繊維質充填剤を添加したものである。また、樹脂組成物には、誘電特性、耐衝撃性、フィルム加工性などを考慮して、熱可塑性樹脂がブレンドされてあっても良い。さらに必要に応じて有機溶媒、難燃剤、硬化剤、硬化促進剤、熱可塑性粒子、着色剤、紫外線不透過剤、酸化防止剤、還元剤などの各種添加剤や充填剤を加えて調合する。
上記の補強基材としては、ガラス、アスベスト等の無機質繊維、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、ポリイミド、フッ素樹脂等の有機質繊維、木綿等の天然繊維の織布、不織布、紙、マット等を用いるものである。
銅箔は、厚さが１μｍから２０μｍ程度のもので、アルミニウム、真鍮、ニッケル、鉄等の単独、合金又は複合箔からなる金属箔を積層一体化したものに置き換えることもできる。また、表面にニッケル、アルミニウム、銀、金などのめっき、蒸着層を設ける場合もある。
また、上記片面銅張積層板は、両面銅張積層板と積層される前または後に配線加工がされる。

本発明に述べる両面銅張積層板は、硬化し終えた絶縁層の両面に銅箔が積層されたもので、配線基板で一般的に使用されているものである。この絶縁性層、銅箔は、上記片面銅張積層板と同様なものが使用できる。また、上記両面銅張積層板は、片面銅張積層板と積層される前または後に配線加工がされる。

本発明に述べる接着層は、配線基板の銅張積層板同士を接着するために使用する層をさす。例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂主体の接着剤、接着フィルム、または接着シートが使用できる。配線基板の銅張積層板どうしを接着一体化させるため、硬化後も可撓性があり合わせて強靱性を有しているものが好ましい。接着フィルムと接着シートとの区別は、薄い方が接着フィルム、厚い方が接着シートであるが、その境界も含め同様なものである。樹脂分以外には必要に応じて無機質粉末充填剤や繊維質充填剤を添加してもよい。
厚さは、接着剤の場合、５μｍから２０μｍ程度のもの、接着フィルムの場合、１０μｍから３０μｍ程度のもの、接着シートの場合、２０μｍから８０μｍ程度のものが特に限定なく使用できる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。

図１は、本発明の三層配線基板を示している。図１（ａ）は、積層の概念図を示していて、図１（ｂ）は、配線加工した概略図を示している。

図１（ａ）には、片面銅張積層板１の第１銅２ａ側とは反対側と、両面銅張積層板３とを接着層４を介して積層した三層配線基板を示している。そして、両面銅張積層板３と接着層４とにはその同位置の部分で貫通した貫通の第１穴５ａを設けていることを示している。貫通の第１穴５ａは、接着層４を両面銅張積層板３に仮積層後に設け、その後、片面銅張積層板１の第１銅２ａ側とは反対面と積層する。第１穴５ａは、たとえばドリル等により比較的大きな穴形状に形成する。

図１（ｂ）には、配線加工した片面銅張積層板１の第１銅２ａ側とは反対側と、配線加工した両面銅張積層板３とを接着層４を介して積層した三層配線基板を示している。そして、この両面銅張積層板３と接着層４とにはその同位置で貫通した直径３００μｍから１０００μｍ程度の比較的大きな貫通の第１穴５ａを設け、この貫通の第１穴５ａにブラインドビア６を設けていることを示している。また、片面銅張積層板１と両面銅張積層板３との導通には、片面銅張積層板１と接着層４とにその同位置で貫通した直径５０μｍから３００μｍ程度の第１穴５ａより比較的小さな貫通の第２穴５ｂを設け、この貫通の第２穴５ｂにフィルドビア７を設けていることを示している。第１穴５ａは、たとえば比較的大きな穴を形成しやすいドリル等により、また、第２穴５ｂは、たとえば比較的小さな穴を形成しやすいレーザー等により形成する。
この三層配線基板は、以下のように作製することができる。まず、接着層４と仮積層する側をエッチング等で配線加工した両面銅張積層板３と、接着層４とを仮積層し、直径３００μｍから１０００μｍ程度の貫通の第１穴５ａを設けた後、片面銅張積層板１の第１銅２ａ側とは反対面とで積層する。次に、片面銅張積層板１とそれに続く接着層４とに設けた直径５０μｍから３００μｍ程度の第１穴５ａと、両面銅張積層板３とそれに続く接着層４とに設けた第２穴５ｂとに、めっき等により層間接続体を設ける。次に、この積層体の両側の第１銅２ａ、第３銅２ｃをエッチング等で配線加工する。
例えば直径が１００μｍ程度の穴径と直径が５００μｍ程度の穴径のように穴径が異なるようにすると、フィルド用のめっき液を使用し穴径の小さな方はフィルドビア７が形成するような場合でも、穴径の大きな方にはブラインドビア６が形成しやすい。ブラインドビア６は、その中央で分割され端面電極等に使用される。また、フィルドビア７は、その上層との直上ビア配線用、ワイヤー配線端子用、素子端子接続用等に使用される。

図２は、本発明の別の三層配線基板の概念図を示している。図２（ａ）は片面銅張積層板１の第１銅２ａ側とは反対側と、両面銅張積層板３とを接着層４を介して貼り合わせの前、（ｂ）は、その貼り合わせの後を示している。
図２は、図１（ａ）に示した三層配線基板と同様な構成であるが、両面銅張積層板３の第２銅２ｂが、貫通の第１穴５ａ付近を除いてハーフエッチングされていて、銅の厚さが相対的に薄い部分８となっていることを示している。そして貫通の第１穴５ａ付近が、銅の厚さが相対的に厚い部分９となっていることを示している。
両面銅張積層板３の第２銅２ｂの厚さが、元々薄くハーフエッチングにより、エッチング膜厚精度が得られにくい場合には、片面銅張積層板１の第１銅２ａの厚さよりも、両面銅張積層板３の第２銅２ｂ、第３銅２ｃの厚さの厚いもの、または第３銅２ｃよりも第２銅２ｂの厚さの厚いものを両面銅張積層板として使用してもよい。

このように、第２銅２ｂをハーフエッチングして、銅の厚さが相対的に薄い部分８と貫通の第１穴５ａ付近に銅の厚さが相対的に厚い部分９を設けることにより、銅の厚さが相対的に厚い部分９には、相対的に接着層４の厚さが薄くなり、貫通の第１穴５ａ方向の表面積が減少するため、接着層４の接着剤のはみ出しが減少し、貫通の第１穴５ａに設けるブラインドビア等のめっきが良好に形成されやすい。また、銅の厚さが相対的に薄い部分８には、相対的に接着層４の厚さが厚くなり貼り合わせの接着強度が良好に保たれる。

図３は、本発明に用いる接着層付き両面銅張積層板の製造方法を示している。図３（ａ）は、仮積層前を示していて、図３（ｂ）は、仮積層後を示している。図３（ｃ）は、仮積層後、貫通穴である第１穴５ａを設けたことを示している。

図３（ａ）には、接着層４特に接着フィルムまたは接着シートと、接着層４と仮積層する側の第２銅２ｂをエッチング等で配線加工した両面銅張積層板３とを重ねた状態を示している。

図３（ｂ）には、次に接着層４と両面銅張積層板３とを仮積層した状態を示している。仮積層は、接着剤の場合は塗布後、接着フィルムまたは接着シート場合は重ねた後、一組または複数の組を重ね、両方から熱板等により加熱プレスする。加熱温度は接着層の接着剤が流動する温度でなおかつ本硬化するよりも低い温度で行う。接着剤が流動することにより、両面銅張積層板３の第２銅２ｂのない部分を接着層４で充分充填させ、なおかつ接着層４の外表面が平坦にするのが好ましい。

図３（ｃ）には、次に直径３００μｍから１０００μｍ程度の貫通の第１穴５ａを設けた後の状態を示している。この場合のように、貫通の第１穴５ａは、三層配線基板の積層前にドリルにより形成することができるので、接着層４付き両面銅張積層板３を重ねて一度に複数枚の貫通穴加工ができるので作業性が向上する。

図４は、本発明の三層配線基板の製造方法を示している。
まず、図４（ａ）に示すように、図３（ｃ）で示した本発明に用いる貫通の第１穴５ａを設けた接着層４付き両面銅張積層板３の接着層４の面と、片面銅張積層板１の銅側とは反対側とを、一組または複数の組を重ね、次に、加熱加圧等により本積層する。

次に、図４（ｂ）に示すように、片面銅張積層板１と両面銅張積層板３との導通用に片面銅張積層板１と接着層４とにその同位置で貫通した直径５０μｍから３００μｍ程度の第１穴５ａより比較的小さな貫通の第２穴５ｂを設ける。

次に、図４（ｃ）に示すように、めっき等により、両面銅張積層板３の比較的大きな貫通の第１穴５ａには、ブラインドビア６を設け、また、片面銅張積層板１の比較的小さな貫通の第２穴５ｂにはフィルドビア７設ける。 次に、図１（ｂ）に示すように、この三層配線基板の表面の第１銅２ａ、第３銅２ｃをエッチング等で配線に加工する。

図５は、本発明に用いる別の接着層付き両面銅張積層板の製造方法の、前工程の接着層付き両面銅張積層板の製造方法を示している。図５（ａ）は、両面銅張積層板を示していて、図５（ｂ）は、エッチング等で配線加工した両面銅張積層板、図５（ｃ）は、それをハーフエッチングした後、仮積層前を示している。図５（ｄ）は、仮積層後を示している。図５（ｅ）は、仮積層後、貫通穴である第１穴５ａを設けたことを示している。

図５（ａ）には、両面銅張積層板３を示していて、特にハーフエッチングする側の第２銅２ｂは、ハーフエッチング後の厚さが、配線機能を充分満足する厚さとなっている。
図５（ｂ）は、第２銅２ｂをエッチング等で配線加工した後を示している。
図５（ｃ）には、エッチング液としては、塩化鉄第二鉄水溶液や過硫酸アンモニウム、硫酸−過酸化水素水混合水溶液などの、通常のハーフエッチング用の液を使用して、マスクを使用して部分的に第２銅２ｂをハーフエッチングした両面銅張積層板３と、第２銅２ｂ側と仮積層する接着フィルムまたは接着シートの接着層４とを重ねた状態を示している。ハーフエッチングは、後で直径３００μｍから１０００μｍ程度の貫通の第１穴５ａの周辺（相対的に厚い部分９）を残してエッチング（相対的に薄い部分８）する。残す範囲は貫通の第１穴５ａの直径の１％から１００％程度、好ましくは１０％から５０％とする。それより少ないと本積層時の貫通の第１穴５ａへの接着剤のはみ出しがしぼりきれない。またそれより大きいと本積層時の貼り合わせ強度が得られにくい。
図５（ｄ）には、次に接着層４と両面銅張積層板３とを仮積層した状態を示している。仮積層は、接着剤の場合は塗布後、接着フィルムまたは接着シート場合は重ねた後、一組または複数の組を重ね、両方から熱板等により加熱プレスする。加熱温度は接着層の接着剤が流動する温度でなおかつ本硬化するよりも低い温度で行う。接着剤が流動することにより、両面銅張積層板３の第２銅２ｂのない部分を接着層４で充分充填させ、なおかつ接着層４の外表面が平坦にするのが好ましい。

図５（ｅ）には、次に、相対的に厚い部分９に貫通の第１穴５ａを設けた後の状態を示している。この場合のように、貫通の第１穴５ａは、三層配線基板の積層前にドリルにより形成することができるので、接着層４付き両面銅張積層板３を重ねて一度に複数枚の貫通穴加工ができるので作業性が向上する。

次に、上記図５の接着層付き両面銅張積層板と、図４（ａ）のような片面銅張積層板１の銅側とは反対側とを、一組または複数の組を重ね、次に、加熱加圧等により本積層する。以下は図４（ｂ）、（ｃ）のようにして、三層配線基板を完成させる。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
まず、ガラスエポキシ材に厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせた両面銅張積層板（日立化成工業株式会社製 商品名：ＭＣＬ−Ｅ−６７９ＦＧ）の片面を、エッチングによりパターンニングを行う。次に、このパターンニングした面に厚さ５０μｍの接着シート（利昌工業株式会社製 商品名：ＡＤ−７００６）を温度１４０℃で加圧仮積層する。次に、所定の位置に直径５００μｍの穴を設ける。
次に、同じ両面銅張積層板の銅の片面をエッチングにより削除し片面銅張積層板とし、この片面銅張積層板の銅側とは反対面と、上記両面銅張積層板の接着層シート面とを重ね、温度１７０℃で加圧本積層した。次に、レーザー使用のコンフォーマル加工により、片面銅張積層板側には直径８０μｍの穴を設けた。次に、めっきにより、片面銅張積層板側の穴にはフィルドビア、両面銅張積層板側の穴にはブラインドビアよる層間接続を設けた。次に、エッチング加工により外層を配線に加工した。
このときの三層配線基板の反りは、５０ｃｍ幅で９ｍｍであった。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
まず、ガラスエポキシ材に厚さ３５μｍの銅箔を張り合わせた両面銅張積層板（日立化成工業株式会社製 商品名：ＭＣＬ−Ｅ−６７９ＦＧ）の片面を、エッチングによりパターンニングを行う。
次に、後で所定の位置に行う直径５００μｍの穴周辺１００μｍ以外の部分を、厚さが１６μｍから２０μｍになるようにハーフエッチングする。エッチング液としては、塩化鉄第二鉄水溶液を使用する。
次に、このパターンニングした面に厚さ５０μｍの接着シート（利昌工業株式会社製 商品名：ＡＤ−７００６）を温度１４０℃で加圧仮積層する。次に、前記の所定の位置に直径５００μｍの穴を設ける。
次に、同じ両面銅張積層板の銅の片面をエッチングにより削除し片面銅張積層板とし、この片面銅張積層板の銅側とは反対面と、上記両面銅張積層板の接着層シート面とを重ね、温度１７０℃で加圧本積層した。次に、レーザー使用のコンフォーマル加工により、片面銅張積層板側には直径８０μｍの穴を設けた。次に、めっきにより、片面銅張積層板側の穴にはフィルドビア、両面銅張積層板側の穴にはブラインドビアよる層間接続を設けた。次に、エッチング加工により外層を配線に加工した。
このときの三層配線基板の反りは、５０ｃｍ幅で９ｍｍであった。

（従来例１）
接着シート（利昌工業株式会社製 商品名：ＡＤ−７００６）と両面銅張積層板（日立化成工業株式会社製 商品名：ＭＣＬ−Ｅ−６７９ＦＧ）の銅の片面をエッチングにより削除し片面銅張積層板とし、この片面銅張積層板の銅側とは反対側に厚さ５０μｍの接着シート（利昌工業株式会社製 商品名：ＡＤ−７００６）を温度１４０℃で加圧仮積層後、所定の位置にドリルにより直径５００μｍの貫通穴を設けた。次に、この片面銅張積層板の接着シート面に、厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせ、この銅箔をエッチング加工により配線に加工する。その面にプリプレグ（日立化成工業株式会社製 商品名：ＧＥＡ−６７）を介して別の厚さ１８μｍの銅箔を張り合わせ、この別の銅箔にコンフォーマル加工により直径１００μｍの穴を設け、めっきにより、コンフォーマル加工による穴にはフィルドビア、片面銅張積層板側の貫通穴にはブラインドビアよる層間接続を設けた。次に、エッチング加工により外層を配線に加工した。
このときの三層配線基板の反りは、５０ｃｍ幅で６０ｍｍであった。

１…片面銅張積層板、２ａ…第１銅、２ｂ…第２銅、２ｃ…第３銅、３…両面銅張積層板、４…接着層、５ａ…第１穴、５ｂ…第２穴、５ｃ…第３穴、５ｄ…第４穴、６…ブラインドビア、７…フィルドビア、８…相対的に薄い部分、９…相対的に厚い部分

Claims (3)

1. 両面銅張積層板と片面銅張積層板の銅側とは反対側とを接着層を介して積層した三層配線基板において、前記両面銅張積層板と前記接着層とを同位置で貫通し前記片面銅張積層板の銅側とは反対側の面で塞がれた貫通穴に直径３００〜１０００μｍのブラインドビアを設け、前記片面銅張積層板と前記接着層とを同位置で貫通した貫通穴に直径５０〜３００μｍのフィルドビアを設けた三層配線基板。
2. 両面銅張積層板の貫通穴周辺に、周辺以外の部分に比べて相対的に銅の厚い部分を配置し、前記貫通穴周辺と周辺以外の部分の接着層表面が平坦である請求項１の三層配線基板。
3. 両面銅張積層板の貫通穴周辺に配置する相対的に銅の厚い部分が、前記貫通穴の直径の１〜１００％である請求項１又は２の三層配線基板。

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