JP5559266B2

JP5559266B2 - 多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法

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Publication number: JP5559266B2
Application number: JP2012171239A
Authority: JP
Inventors: 宗幹水谷
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2032-08-01
Also published as: JP2014033011A

Description

本発明は、バイアホールを有する多層プリント配線板、及びその製造方法に関するものである。

バイアホールを有するビルトアップ多層配線板の製造方法として、回路基板、絶縁層、及び金属層を積層し、回路基板の回路導体が露出するまでレーザ光を照射し、その凹部の内壁面に無電解めっきを行う方法が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−３６６６２号公報

上記の凹部の内壁面が垂直に形成されているため、ＤＰＰや無電解めっき工程において、当該凹部の隅部でめっき液が滞留してめっき不良が発生し、バイアホールの接続の信頼性に劣る場合があるという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、バイアホールの接続信頼性の向上を図ることが可能な多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法を提供することである。

［１］本発明に係る多層プリント配線板は、第１の開口を有する第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の一方面に設けられた第１の配線層と、第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の一方面に設けられた第２の配線層と、前記第１の開口に対応する第２の開口を有すると共に、前記第１の絶縁層の他方面と前記第２の絶縁層の一方面との間に介在して、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層を接着する接着層と、前記第１の開口及び前記第２の開口内に形成され、前記第１の配線層と前記第２の配線層を電気的に接続する導電路と、を少なくとも備え、前記第１の開口は、前記第１の開口の貫通方向に沿って同一の内径を有し、前記接着層は、前記第１の開口よりも内側に突出すると共に前記第２の配線層に向かうに従って先細となる略テーパ形状を有する膨出部を、前記第２の開口の周縁に有しており、前記第２の開口の幅は、前記第１の開口の幅に対して相対的に小さいことを特徴とする。

［２］本発明に係る多層プリント配線板の製造方法は、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の一方面に設けられた第１の導電層と、前記第１の絶縁層の他方面に設けられた接着層と、を少なくとも有する第１の基板を準備する第１の工程と、前記第１の基板に貫通孔を形成する第２の工程と、第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の一方面に設けられた第２の導電層と、を少なくとも有する第２の基板を準備する第３の工程と、前記接着層と前記第２の導電層を対向させるように、前記第１の基板と前記第２の基板を前記接着層を介して貼り合わせる第４の工程と、前記第１の導電層と前記第２の導電層とを電気的に接続する導電路を前記貫通孔内に形成する第５の工程と、を備えており、前記第４の工程は、前記貫通孔が前記第２の導電層に向かうに従って先細となる略テーパ形状を有するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを加熱及び押圧して、前記接着層を前記貫通孔内にはみ出させることを含むことを特徴とする。

本発明によれば、接着層が第１の絶縁層の貫通孔内にはみ出て、第２の開口の幅が第１の開口の幅に対して相対的に小さくなっているので、ＤＰＰ処理や無電解めっき処理の際に処理液の流れがスムーズになり、バイアホールの接続信頼性の向上を図ることができる。

図１は、本発明の実施形態における多層プリント配線板を示す断面図である。図２は、図１のII部の詳細な拡大図である。図３は、本実施形態における多層プリント配線板の製造方法を示すフローチャートである。図４（ａ）〜図４（ｃ）は、図３のステップＳ１１〜Ｓ１３における第１の基板の断面図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図３のステップＳ２１〜Ｓ２３における第２の基板の断面図である。図６（ａ）〜図６（ｂ）は、図３のステップＳ３１〜Ｓ３２における多層プリント配線板の断面図である。図７（ａ）は、図３のステップＳ３１における第１の貫通孔の詳細を示す断面図であり、図７（ｂ）は、図３のステップＳ３２における第１の貫通孔の詳細を示す断面図である。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、図３のステップＳ３３〜Ｓ３５における多層プリント配線板の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

先ず、本実施形態における多層プリント配線板の構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本実施形態における多層プリント配線板の断面図、図２は図１のII部の詳細な拡大図である。

本実施形態における多層プリント配線板１は、後述するように、接着層１３を介して２枚の基板１０，２０を積層して形成された多層フレキシブルプリント配線板である。なお、以下に説明する多層プリント配線板１の層数や配線パターンの配置等は一例に過ぎず、特にこれに限定されない。

この多層プリント配線板１は、第１の絶縁層１１と、第１の配線層１２と、接着層１３と、第２の絶縁層２１と、第２の配線層２２と、第３の配線層２３と、を備えている。なお、第１の絶縁層１１と接着層１３との間に他の配線層をさらに備えてもよい。

第１の絶縁層１１は、電気絶縁性及び可撓性を有する材料から構成されている。この第１の絶縁層１１を構成する材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ガラスエポキシ樹脂等を例示することができる。なお、第１の絶縁層１１を、ガラスエポキシ樹脂、セラミックス、ガラス等から構成されるリジッドな絶縁層としてもよい。

この第１の絶縁層１１の上面には第１の配線層１２が形成されている。この第１の配線層１２は、後述するように、第１の絶縁層１１の上面に貼り付けられた第１の銅箔１２Ａをエッチング等することで、所定のパターン形状に形成されている。本例における第１の配線層１２は、同図に示すように、第１のランド部１２１及び第２のランド部１２２を含んでいる。

一方、第１の絶縁層１１の下面には接着層１３が積層されている。この接着層１３は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性接着剤から構成されている。この接着層１３は、第２の導電層２２を部分的に介在させつつ第１の絶縁層１１と第２の絶縁層２１とを接着している。

第２の絶縁層２１も、上述の第１の絶縁層１１と同様に、電気絶縁性及び可撓性を有する材料から構成されている。この第２の絶縁層２１を構成する材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ガラスエポキシ樹脂等を例示することができる。なお、第２の絶縁層２１をガラスエポキシ樹脂、セラミックス、ガラス等から構成されるリジッドな絶縁層としてもよい。

この第２の絶縁層２１の上面には第２の配線層２２が形成されている。この第２の配線層２２は、後述するように、第２の絶縁層２１の上面に貼り付けられた第２の銅箔２２Ａをエッチング等することで、所定のパターン形状に形成されている。本例における第２の配線層２２は、同図に示すように、第３及び第４のランド部２２１，２２２を含んでいる。

第２の絶縁層２１の下面にも第３の配線層２３が形成されている。この第３の配線層２３も、第２の絶縁層２１の下面に貼り付けられた第３の銅箔２３Ａをエッチング等することで、所定のパターン形状に形成されている。

さらに、本実施形態では、図１に示すように、第１の絶縁層１１に第１の開口１１１，１１２が形成されていると共に、接着層１３に第２の開口１３１，１３２が形成されており、第２の開口１３１，１３２は、第１の開口１１１，１１２にそれぞれ対向するように形成されている。

そして、相互に対向する第１の開口１１１と第２の開口１３１の中に第１のバイアホール１４が形成されている。同様に、相互に対向する第１の開口１１２と第２の開口１３２の中に第２のバイアホール１５が形成されている。なお、図１に示す例におけるバイアホール１４，１５の数や配置等は一例に過ぎず、特にこれに限定されない。

第１のバイアホール１４は、第１の絶縁層１１と接着層１３を貫通しているが第２の絶縁層２１は貫通していないブラインドバイアホール（ＢＶＨ：Blind Via Hole）であり、最外に位置する第１の配線層１２の第１のランド部１２１と、内側に位置する第２の配線層２２の第３のランド部２２１とを接続している。

特に、本実施形態では、図２に示すように、接着層１３が、平面視（同図のＡ方向矢視）において第１の絶縁層１１の第１の開口１１１よりも内側に突出した膨出部１３３を有している。この膨出部１３３は、後述するように、熱プレス時に接着層１３を意図的にはみ出させることで形成されている。これにより、接着層１３の第２の開口１３１の幅Ｗ_２が、第１の絶縁層１１の第１の開口１１１の幅Ｗ_１よりも相対的に小さくなっており（Ｗ_２＜Ｗ_１）、第２の開口１３１の周縁が第１の開口１１１の周縁よりも内側に位置している。このため、本実施形態では、第１のバイアホール１４は、図中下方に向かうに従って先細となる略テーパ形状を有している。

図１に示すように、第２のバイアホール１５も、第１のバイアホール１４と同様に、第１の絶縁層１１と接着層１３を貫通しているが第２の絶縁層２１は貫通していないブラインドバイアホールであり、最外に位置する第１の配線層１２の第２のランド部１２２と、内側に位置する第２の配線層２２の第２のランド部２２２とを接続している。

特に図示しないが、接着層１３の第２の開口１３２の幅が第１の絶縁層１１の第１の開口１１２の幅よりも相対的に小さくなっているので、この第２のバイアホール１５も下方に向かうに従って先細となる略テーパ形状を有している。

次に、本実施形態における多層プリント配線板１の製造方法について、図３〜図８を参照しながら説明する。図３は本実施形態における多層プリント配線板の製造方法を示すフローチャート、図４（ａ）〜図８（ｃ）は図３の各ステップにおける多層プリント配線板の断面図である。

本実施形態では、図３に示すように、第１の基板１０を形成すると共に（ステップＳ１０）、第２の基板２０を第１の基板１０とは別に形成し（ステップＳ２０）、その後に第１の基板１０と第２の基板２０とを接着層１３を介して貼り付けることで（ステップＳ３０）、多層プリント配線板１を形成する。

具体的には、先ず、図３のステップＳ１１において、図４（ａ）に示すように、第１の銅張積層板１０Ａを準備する。この第１の銅張積層板１０Ａは、第１の絶縁層１１と、その第１の絶縁層１１の上面に貼り付けられた第１の銅箔１２Ａと、を有する、いわゆる片面銅張積層板（片面ＣＣＬ）である。

次いで、図３のステップＳ１２において、図４（ｂ）に示すように、この第１の銅張積層板１０Ａの下面に接着層１３を積層して、第１の基板１０を形成する。この接着層１３は、上述のように例えばエポキシ系接着剤等の熱硬化性接着剤から構成されており、このステップＳ１２では、接着剤が完全に硬化しきらない温度及び圧力で、シート状の接着剤を第１の銅張積層板１０Ａに熱プレスして仮貼りする。

なお、第１の基板１０が第１の絶縁層１１と接着層１３との間に他の配線層をさらに備える場合には、両面銅張積層板を用いて第１の基板を形成し、このステップＳ１２の前に、絶縁層１１の下面に貼り付けられた銅箔をエッチングする等して当該他の配線層を形成しておく。

次いで、図３のステップＳ１３において、図４（ｃ）に示すように、第１の基板１０に第１及び第２の貫通孔１４Ａ，１５Ａを形成する。この際、本実施形態では、例えばＮＣ加工装置を用いて、ドリル加工によって第１及び第２の貫通孔１４Ａ，１５Ａを形成する。

このように、本実施形態では、第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合わせる前に、第１及び第２の貫通孔１４Ａ，１５Ａを形成してしまうので、第２の配線層２２の第３及び第４のランド部２２１，２２２の上にスミアが付着することがない。そのため、デスミア工程を省略することができ、多層プリント配線板１の生産性が向上する。

また、第１及び第２のバイアホール１４，１５がスミアによって第３及び第４のランド部２２１，２２２から剥がれてしまうのを抑制することができるので、第１及び第２のバイアホール１４，１５と第３及び第４のランド部２２１，２２２との接続部分の信頼性も向上する。

また、ドリル加工の場合には、複数の第１の基板１０を重ねた状態で当該複数の第１の基板１０をまとめて加工することができるので、生産性がさらに向上する。

さらに、本実施形態では、レーザ加工装置やデスミア装置を必要としないので、多層プリント配線板１の低コスト化も図ることができる。

なお、ドリル加工に代えて、レーザ加工や金型を用いたパンチ加工等によって第１及び第２の貫通孔１４Ａ，１５Ａを形成してもよい。

次いで、図３のステップＳ２１において、図５（ａ）に示すように、第２の銅張積層板２０Ａを準備する。この第２の銅張積層板２０Ａは、第２の絶縁層２１と、その第２の絶縁層２１の両面に貼り付けられた第２及び第３の銅箔２２Ａ，２３Ａと、を有する、いわゆる両面銅張積層板（両面ＣＣＬ）である。

次いで、図３のステップＳ２２において、図５（ｂ）に示すように、第２の銅箔２２Ａの上に第１のレジスト層３１ａを形成すると共に、第３の銅箔２３Ａの上にも第１のレジスト層３１ｂを形成する。上側の第１のレジスト層３１ａは、第２の配線層２２に対応した形状を有しており、例えば、第２の銅箔２２Ａの全面にドライフィルムをラミネートし、このドライフィルムを露光及び感光させることで形成されている。これに対し、下側の第１のレジスト層３１ｂは、第３の銅箔２３Ａの全面を覆っている。

次いで、図３のステップＳ２３において、図５（ｃ）に示すように、塩化鉄エッチング液、塩化銅エッチング液、又はアルカリエッチント等を用いて、第２の銅箔２２Ａに対してエッチング処理を行う。これにより、当該第２の銅箔２２Ａにおいて上側の第１のレジスト層３１ａから露出している部分が除去されて、第２の配線層２２が形成される。そして、強アルカリ溶液等を用いて、上側の第１のレジスト層３１ａを第２の配線層２２から剥離すると共に、下側の第１のレジスト層３１ｂを第３の銅箔２３Ａから剥離することで、第２の基板２０が完成する。

次いで、図３のステップＳ３１において、図６（ａ）に示すように、第１の基板１０と第２の基板２０とを貼り合わせる。具体的には、先ず、第１の基板１０の接着層１３と第２の基板２０の第２の配線層２２とを対向させた状態で、第１の基板１０と第２の基板２０とを積層する。次いで、基板１０，２０を熱プレスすることで、接着層１３を介して第１の基板１０と第２の基板２０とを接着する。

この際、本実施形態では、熱プレスの圧力及び温度の少なくとも一方を、接着層１３が完全に硬化する通常の圧力及び温度よりも高く設定しておく。具体的には、例えば、圧力１０［kgf／cm²］、温度１００［℃］で真空プレスを行った後に、１５０［℃］でベークを行い接着剤を硬化させる。これにより、図７（ａ）に示すように、接着層１３が第１の絶縁材１１の第１の開口１１１，１１２の端面よりも内側に押し出されて、第１の貫通孔１４Ａ内に突出する膨出部１３３が形成される。

次いで、図３のステップＳ３２において、図６（ｂ）に示すように、ＤＰＰ処理（Direct Plating Process）によって、第１の絶縁層１１及び接着層１３における第１〜第２の貫通孔１４Ａ，１５Ａの内壁面（すなわち、上述の開口１１１，１１２，１３１，１３２の内壁面）に導体膜１４Ｂ，１５Ｂを形成する。この導体膜１４Ｂ，１５Ｂは、例えば、カーボンブラック、グラファイト、或いはパラジウム等を含有している。

ここで、ＤＰＰ処理において、例えばカーボンブラックの導体膜を形成する場合には、先ず、カーボンブラックを含有したコロイド溶液中に基板を浸漬させる。この際、本実施形態では、図７（ｂ）に示すように、接着層１３１の膨出部１３３が第１の貫通孔１４Ａ内に突出しており、第１の貫通孔１４Ａの隅部が膨出部１３によって鈍角となっている。このため、当該貫通孔１４Ａ内でのコロイド溶液の流れがスムーズとなり、カーボンブラックを貫通孔１４Ａ内に隈なく付着させることができる。

さらに、このＤＰＰ処理では、基板全体にカーボンブラックを付着させた後に、例えば硫酸／過酸化水素系のエッチング液を用いて、第３のランド部２２１上に付着したカーボンをソフトエッチングによって除去する。この際にも、本実施形態では、接着層１３１の膨出部１３３が第１の貫通孔１４Ａ内に突出しているので、当該貫通孔１４Ａ内でのエッチング液の流れがスムーズとなり、第３のランド部２２１上からカーボンブラックを隈なく除去することができる。

なお、特に図示しないが、第２の貫通孔１５Ａ内にも接着層１３の膨出部が突出しているので、コロイド溶液やエッチング液の流れがスムーズとなる。

なお、このステップＳ３２において、ＤＰＰ処理に代えて、無電解めっき処理によって導体膜を形成してもよい。この場合にも、第１及び第２の貫通孔１４Ａ，１５Ａ内に接着層１３の膨出部１３３が突出しているので、めっき液の流れがスムーズとなる。

次いで、図３のステップＳ３３において、図８（ａ）に示すように、電解銅めっき処理によって、第１〜第４の貫通孔１４Ａ，１５Ａ内に銅を充填する。これにより、第１及び第２のバイアホール１４，１５が形成される。

次いで、図３のステップＳ３４において、図８（ｂ）に示すように、上述の第１のレジスト層３１と同様の要領で、第１の銅箔１２Ａの上に第２のレジスト層３２を形成すると共に、第３の銅箔２３Ａの上に第３のレジスト層３３を形成する。第２のレジスト層３２は、第１の配線層１２に対応した形状を有しており、第３のレジスト層３３は、第３の配線層２３に対応した形状を有している。

次いで、図３のステップＳ３５において、図８（ｃ）に示すように、上述のステップＳ２３と同様の要領で、第１及び第３の銅箔１２Ａ，２３Ａに対してエッチング処理を行う。これにより、第１の銅箔１２Ａにおいて第２のレジスト層３２から露出している部分が除去されて第１の配線層１２が形成されると共に、第３の銅箔２３Ａにおいて第３のレジスト層３３から露出している部分が除去されて第３の配線層２３が形成される。

そして、強アルカリ溶液等を用いて第２のレジスト層３２を第１の配線層１２から剥離すると共に、第３のレジスト層３３を第３の配線層２３から剥離することで、多層プリント配線板１が完成する。なお、ステップＳ３５の後に、第１及び第３の配線層１２，２３を保護するカバーレイを積層してもよい。

以上のように、本実施形態では、接着層１３が第１及び第２の貫通孔１４Ａ，１５Ａ内にはみ出て、接着層１３の第２の開口１３１，１３２の幅Ｗ_２が第１の絶縁層１１の第１の開口１１１，１１２の幅Ｗ_１に対して相対的に小さくなっているので（Ｗ_２＜Ｗ_１）、ＤＰＰ処理や無電解めっき処理の際に当該貫通孔１４Ａ，１５Ａ内での処理液の流れがスムーズになる。このため、貫通孔１４Ａ，１５Ａ内に導体膜１４Ｂ，１５Ｂを隈なく形成することができるので、第１及び第２のバイアホール１４，１５の接続信頼性の向上を図ることができる。

本実施形態における図３のステップＳ１１，Ｓ１２が本発明における第１の工程の一例に相当し、本実施形態における図３のステップＳ１３が本発明における第２の工程の一例に相当し、本実施形態における図３のステップＳ２１〜Ｓ２３が本発明における第３の工程の一例に相当し、本実施形態における図３のステップＳ３１が本発明における第４の工程の一例に相当し、本実施形態における図３のステップＳ３２〜Ｓ３３が本発明にける第５の工程の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

１…多層プリント配線板
１０…第１の基板
１１…第１の絶縁層
１１１，１１２…第１の開口
１２…第１の配線層
１２１…第１のランド部
１２２…第２のランド部
１３…接着層
１３１，１３２…第２の開口
１３３…膨出部
１４…第１のバイアホール
１４Ａ…第１の貫通孔
１５…第２のバイアホール
１５Ａ…第２の貫通孔
２０…第２の基板
２１…第２の絶縁層
２２…第２の配線層
２２Ａ…第２の銅箔
２２１…第３のランド部
２２２…第４のランド部
２３…第３の配線層
２３Ａ…第３の銅箔

Claims

第１の開口を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層の一方面に設けられた第１の配線層と、
第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の一方面に設けられた第２の配線層と、
前記第１の開口に対応する第２の開口を有すると共に、前記第１の絶縁層の他方面と前記第２の絶縁層の一方面との間に介在して、前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層を接着する接着層と、
前記第１の開口及び前記第２の開口内に形成され、前記第１の配線層と前記第２の配線層を電気的に接続する導電路と、を少なくとも備え、
前記第１の開口は、前記第１の開口の貫通方向に沿って同一の内径を有し、
前記接着層は、前記第１の開口よりも内側に突出すると共に前記第２の配線層に向かうに従って先細となる略テーパ形状を有する膨出部を、前記第２の開口の周縁に有しており、
前記第２の開口の幅は、前記第１の開口の幅に対して相対的に小さいことを特徴とする多層プリント配線板。
第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層の一方面に設けられた第１の導電層と、前記第１の絶縁層の他方面に設けられた接着層と、を少なくとも有する第１の基板を準備する第１の工程と、
前記第１の基板に貫通孔を形成する第２の工程と、
第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の一方面に設けられた第２の導電層と、を少なくとも有する第２の基板を準備する第３の工程と、
前記接着層と前記第２の導電層を対向させるように、前記第１の基板と前記第２の基板を前記接着層を介して貼り合わせる第４の工程と、
前記第１の導電層と前記第２の導電層とを電気的に接続する導電路を前記貫通孔内に形成する第５の工程と、を備えており、
前記第４の工程は、前記貫通孔が前記第２の導電層に向かうに従って先細となる略テーパ形状を有するように、前記第１の基板と前記第２の基板とを加熱及び押圧して、前記接着層を前記貫通孔内にはみ出させることを含むことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。