JP5874309B2

JP5874309B2 - 配線基板及びその製造方法

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Description

本発明は、配線基板及びその製造方法に関する。

一般の配線基板は、銅配線にほぼ合った熱膨張率を有しており、近年、高耐熱ＦＲ４（Flame Retardant：配線基板の部材である銅張積層板の耐燃性の等級を示す記号）などが製品化されているが、概ね15ppm/℃以上の熱膨張率を有している。

シリコンウエハに回路形成するＬＳＩ（Large Scale Integration）素子の熱膨張率は3〜3.5ppm/℃である。このため、直接ＬＳＩ素子（ベアチップ）を実装するパッケージ基板や、このシリコンウエハを高温、低温環境で試験するプローブカード用の配線基板などは、このシリコンウエハの熱膨張率と整合されることが望まれる。これらの要求に対して、低熱膨張で、かつ、弾性率の高いカーボン繊維を含浸したカーボン基材を、配線基板のコア部分に用いたり、あるいは、任意の層を両面からカーボン基材でサンドイッチすることにより、シリコンウエハの熱膨張率に整合させた配線基板を得ることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

図１に、従来のカーボン基材を用いた配線基板（両面板）の代表的な断面構造を示す。図１に示す配線基板１００は、基材１０２として、カーボン複合材を使用し、基材１０２の表面及び裏面に積層した配線層１０３と、配線層１０３上に形成された配線パターン１０４とを有する。更に、配線層１０３と基材１０２とを貫通して、上下の配線層１０４同士を電気的に導通する２種類のスルーホールビア１０５Ａ、１０５Ｂが形成されている。

図中の右側のスルーホールビア１０５Ｂは、導電性のある基材１０２に電気的に導通する一重構造のスルーホールビアで、電源の接続に用いられる。これに対して、左側のスルーホールビア１０５Ａは、絶縁樹脂１０６によって周囲を覆われた二重構造のスルーホールビアで、基材１０２とは電気的に絶縁されている。二重構造のスルーホールビア１０５Ａは、基材１０２の電源とは分離された他の電源、又は信号の接続に用いられる。

特表２００９−５４４１５３号公報

しかし、これらのカーボン複合材は、熱膨張の大きいマトリックス樹脂をカーボン繊維に厚さ方向に圧縮して作られているため、厚さ方向の熱膨張率が平面方向の熱膨張率に比べて大きい。

図２に代表的な平織りのカーボンクロスにエポキシ樹脂を含浸して得られた、カーボン基材の熱膨張係数を示す。Ｘ−Ｙ方向が平面方向、Ｚ方向が厚み方向を示している（tはカーボン基材の厚さを表わす）。

図２からわかる様に、Ｘ−Ｙ（平面）方向の熱膨張係数は低く、シリコンウエハとの整合性はとれており、また温度による変化も少ないので、プローブカード用の基板等、温度変化の大きい基板に用いるのが適していることがわかる。

しかしながら、Ｚ（厚み）方向の熱膨張係数は１００ppm/℃以上となり、スルーホールビアの導体の材料の銅の熱膨張率17ppm/℃と比較して大き過ぎるために、スルーホールクラック（バレルクラック）が発生し、接続信頼性を損なう原因となる。

スルーホールクラックは、導体の材料の銅の熱膨張率と基材の厚み方向の熱膨張率との熱膨張差による応力が、スルーホールビアにかかるため発生する。この応力は、スルーホールビアの断面積で受けることになるので、スルーホール径（断面積）が小さいほど、クラックが発生しやすくなる。

図１に戻って、二重構造のスルーホールビア１０５Ａと、一重構造のスルーホールビア１０５Ｂの開口部の径は、どちらもΦｄ１で等しい。この様な基板においては、二重構造のスルーホールビア１０５Ａには、ビア内の導体だけでなく周囲の絶縁樹脂１０６にも応力が分散される。しかしながら、一重構造のスルーホールビア１０５Ｂについては、ビア内の導体だけに応力が集中するので、特にクラックが発生しやすい。

開示技術は上記点に鑑みてなされたものであり、カーボン複合材を使用した配線基板において、二重構造スルーホールビアと一重構造スルーホールビアの物性値の差異を無くし、片方のスルーホールビアに応力が集中しないようにすることで、スルーホールクラックを防ぐことを目的とする。

開示の配線基板は、カーボン繊維を含む板状の基材と、前記基材の表面に形成された配線層と、前記基材を貫通する第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔の内壁に形成され第２の貫通孔を有する第１の樹脂層と、前記第２の貫通孔の内壁に形成された第１の導電層とを有する第１のビアと、前記基材を貫通する第３の貫通孔と、前記第３の貫通孔の内壁に形成された第２の導電層とを有する第２のビアとを含み、前記第３の貫通孔の内径は、前記第２の貫通孔の内径より大きい配線基板が提供される。

開示の配線基板によれば、二重構造スルーホールビアと一重構造スルーホールビアの物性値の差異を無くし、片方のスルーホールビアに応力が集中しないようにすることで、スルーホールビアのクラックを防止するという効果を奏する。

図１は、従来のカーボン基材を用いた配線基板の断面図である。図２は、カーボン基材の熱膨張率を説明するための図である。図３は、第１実施形態の配線基板の断面図である。図４は、第２実施形態の配線基板の断面図である。図５は、第２実施形態の配線基板の製造工程を示す説明図である。図６は、第２実施形態の配線基板の製造工程を示す説明図である。図７は、第２実施形態の配線基板の製造工程を示す説明図である。図８は、第３実施形態の配線基板の断面図である。図９は、従来及び第１乃至第３実施形態の解析モデルの図である。図１０は、解析条件及び解析モデルの物性値の解析結果を示す図である。図１１は、第４実施形態の６層配線基板の断面図である。図１２は、第５実施形態のビルドアップ配線基板の断面図である。図１３は、第６及び第７実施形態の配線基板の断面図、及びその物性値の解析結果を示す図である。図１４は、第４、第５実施形態の変形例の配線基板の断面図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示する配線基板、配線基板の製造方法の実施形態を詳細に説明する。尚、本実施形態により、開示技術が限定されるものではない。

図３は、第１の実施形態の配線基板１Ａの断面図である。図３に示す配線基板１Ａは、基材２と、基材２の表面及び裏面に積層した配線層３と、配線層３上に形成した配線パターン４とを有する。基材２には、カーボン複合材を使用するものとする。更に、配線層３と基材２とを貫通して、上下の配線パターン４を電気的に導通する２種類のスルーホールビア５Ａ、５Ｂが形成されている。

図中の右側のスルーホールビア５Ｂは、導電性のある基材２に電気的に導通する一重構造のスルーホールビアで、電源の接続に用いられる。一重構造のスルーホールビア５Ｂのスルーホール内壁には上下の配線パターン４を電気的に導通する円筒状の導電層４Ｃが形成されている。導電層４Ｃは、配線パターン４と同じ銅を含む金属からなる。

これに対して、図中の左側のスルーホールビア５Ａは、絶縁樹脂６によって周囲を覆われた二重構造のスルーホールビアで、基材２とは電気的に絶縁されている。二重構造のスルーホールビア５Ａのスルーホール内壁には上下の配線パターン４を電気的に導通する円筒状の導電層４Ｂが形成されている。導電層４Ｂは、配線パターン４と同じ銅を含む金属からなる。導電層４Ｂの外側の周囲は、絶縁樹脂６によって囲むようにして覆われ、基材２とは電気的に絶縁されている。二重構造のスルーホールビア５Ａは、基材２の電源とは分離された他の電源、又は信号の接続に用いられる。

以降の説明では、図の左側のスルーホールビアを二重構造スルーホールビアとし、
図中右側のスルーホールビアを一重構造スルーホールビアとする。

本実施形態においては、二重構造スルーホールビア５Ａの導電層４Ｂの径ΦＤ１に対して、一重構造スルーホールビア５Ｂの導電層４Ｃの径ΦＤ２を、ΦＤ２＞ΦＤ１となる様に一重構造スルーホールビア５Ｂの径を大きくしている。この様に、一重構造スルーホールビア５Ｂの導電層４Ｃの径ΦＤ２を大きくすることによって、断面に占める導電層４Ｃの面積が増えることになる。言い換えると、導電層４Ｃの銅材料の体積を増やすことによって、カーボン複合材の厚さ方向の熱膨張による応力に対する強度が上がり、スルーホールクラックを防止することができる。

次に、図４を用いて第２の実施形態の配線基板１Ｂについて説明する。図４は、第２の実施形態の配線基板１Ｂの断面図である。図４において、図３に示す配線基板１Ａと同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施形態の配線基板１Ｂは、第１の実施形態の配線基板１Ａに対して、それぞれのスルーホールビアのスルーホール内を樹脂で充填している。そして、さらに二重構造スルーホールビア５Ａと一重構造スルーホールビア５Ｂに含まれる樹脂の総量を約同量としている。

図４を参照して、二重構造スルーホールビア５Ａの導電層４Ｂを囲む絶縁樹脂６の外径をΦＤ３とすると、一重構造スルーホールビア５Ｂの導電層４Ｃの径ΦＤ２を、ΦＤ２＝ΦＤ３となる様にしている。基材２内において、二重構造スルーホールビア５Ａの導電層４Ｂ内の樹脂７Ａと導電層４Ｂ周囲の樹脂６とを合わせた断面積は、一重構造スルーホールビア５Ｂの導電層４Ｃ内の樹脂７Ｂの断面積と等しくしている。つまり、基材２内において、二重構造スルーホールビア５Ａの樹脂の体積と、一重構造スルーホールビア５Ｂの体積がほぼ同じになる。よって、一方のスルーホールビアに応力が集中しないので、従来の配線基板において発生しやすかったスルーホールクラックを防止することが可能となる。具体的な数値を用いた効果の説明は後述する。

次に、第２実施形態の配線基板１Ｂの製造工程について説明する。図５乃至図７は、第２実施形態の配線基板１Ｂの製造工程を示す説明図である。

まず図５を参照して、基材形成工程(ステップＳ１１)では、基材２を形成する複数のプリプレグ材料２Ａを積層し、これら積層したプリプレグ材料２Ａと銅箔４０とを熱プレスして基材２を形成する。尚、プリプレグ材料２Ａとしては、カーボン繊維の織布に樹脂を含浸してＢステージ化した材料を用いる。カーボン繊維は、例えば、熱膨張率が約0ppm/℃、弾性率が約370GPaの繊維を使用する。更に、このカーボン繊維は、ＦＲ４等で使用する樹脂を塗工しても、硬化後の低熱膨張基材(ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastic）)の物性値で熱膨張率が約0ppm/℃、弾性率が約80GPaの特性が得られる。

次いで、下孔形成工程(ステップＳ１２)では、レイアウト構成に基づき、二重構造スルーホールビア５Ａの配置位置に対応して、基材２及び銅箔４０をドリルで穿孔して下孔５０を形成する。尚、下孔５０の直径は、例えば、Φ0.8ｍｍとする。更に、下孔５０形成時のカーボンの切粉による樹脂の汚染を防止する目的で下孔５０の内周壁面に25μmの銅メッキを施してもよい。

次いで、絶縁樹脂形成工程(ステップＳ１３)では、基材２に形成した下孔５０に穴埋め用の絶縁樹脂６を充填する。尚、穴埋め用の絶縁樹脂６は、例えば、その熱膨張率を低下させる目的でシリカフィラーを混合した熱膨張率が約33ppm/℃、弾性率が4.7GPaの樹脂を使用する。

次いで、基板整形工程(ステップＳ１４)では、基材２の表裏を研削し、基材２の表面から漏れ出た絶縁樹脂６を除去し、さらに基材２の表裏の銅箔４０を除去する。そして、現れた基材２表裏を研磨し平坦化して、所定の厚さにする。

次に、図６を参照して、銅箔積層工程(ステップＳ１５)では、絶縁樹脂６が充填された基材２の表裏面にＦＲ４のプリプレグ材料３０と銅箔４Ａを積層して熱プレスする。尚、プリプレグ材料３０は、カーボン繊維の露出を防止するためにガラス繊維入りのプリプレグ材料とする。第２の実施形態では、配線パターン４が両面にある２層基板なので、プリプレグ材料３０は、１枚だが、後で述べる多層配線基板とする場合は、回路を形成した両面銅張板をプリプレグ材料３０で挟みこんで積層して配線層３を形成する。

次いで、スルーホール形成工程(ステップＳ１６)では、レイアウト構成に基づき、二重構造スルーホールビア５Ａの配置位置に対応して銅箔４Ａ、プリプレグ材料３０と絶縁樹脂６をドリルで穿孔してスルーホール５１を形成する。

次いで、レイアウト構成に基づき、一重構造スルーホールビア５Ｂの配置位置に対応して銅箔４Ａ、プリプレグ材料３０と基材２をドリルで穿孔してスルーホール５２を形成する。この時、スルーホール５２の径を、スルーホール５１の径より大きくするため、スルーホール５１を加工するドリル径と異なる一回り大きいドリル径のスルーホール５２を開ける。

スルーホール５２の径のサイズは、一重構造スルーホールビア５Ｂの径ΦＤ２に相当する。一重構造スルーホールビア５Ｂの面方向（Ｘ−Ｙ方向）の物性が、二重構造スルーホールビア５Ａの面方向の物性と同じであれば、一方のスルーホールビアに応力が集中することを防げる。

二重構造スルーホールビア５Ａと、一重構造スルーホールビア５Ｂとの面方向の物性が異なる要因は、カーボン複合材料の弾性率が他の基板材料の弾性率に比べ、極めて大きいことにあり、配線基板１Ｂの物性値を決定する、支配的な材料となっているからである。

これは、カーボン複合材料に用いられるピッチ系カーボン繊維が、弾性率が300ＧＰa以上と極めて高いことから、このカーボン繊維にマトリックス樹脂を加えて出来上がったCFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics）の基材も、他の配線基板の材料に対して大きくなるためである。(配線基板の絶縁層は20〜30GPa、銅配線も20〜70GPa程度)
このため、弾性率が支配的なカーボン複合材を含む配線基板１Ｂの形状を均一化するためには、一重構造スルーホールビア５Ｂの径のサイズΦＤ２を、二重構造スルーホールビア５Ａの絶縁樹脂６の径ΦＤ３に合わせる。つまり、スルーホール５２の径のサイズを、下孔形成工程(ステップＳ１２)で形成した下孔５０の径と同じ大きさとすると、二重構造スルーホールビア５Ａと、一重構造スルーホールビア５Ｂの面方向の物性が均一化される。

次いで、導電層形成工程(ステップＳ１７)では、形成されたスルーホール５１の内周壁面に、熱膨張率が約17ppm/℃の銅メッキを施して、導電層４Ｂを形成する。導電層４Ｂは、基材２の表裏の銅箔４Ａを電気的に接続する。同時に、形成されたスルーホール５２の内周壁面に、熱膨張率が約17ppm/℃の銅メッキを施して、導電層４Ｃを形成する。導電層４Ｃは、基材２の表裏の銅箔４Ａを電気的に接続する。

次に、図７を参照して、スルーホール充填工程(ステップＳ１８)では、導電層４Ｂが形成されたスルーホール５１内に樹脂７Ａを充填し、同時に、導電層４Ｃが形成されたスルーホール５２内に樹脂７Ｂを充填する。尚、樹脂７Ａ及び樹脂７Ｂは、絶縁樹脂６と同じ樹脂が望ましく、例えば、その熱膨張率を低下させる目的でシリカフィラーを混合した熱膨張率が約33ppm/℃、弾性率が4.7GPaの樹脂を使用する。

次いで、メッキ工程（ステップＳ１９）では、配線基板の表裏の樹脂７Ａ、樹脂７Ｂ、銅箔４Ａの表面に、無電解めっきを施し、無電解銅めっき層８を形成する。

次いで、レジスト形成工程(ステップＳ２０)では、無電解銅めっき層８上に、ドライフィルムレジストを形成し、レイアウト構成に基づき、前記ドライフィルムレジストを部分的にエッチングして、レジストパターン１０を形成する。

次いで、配線パターン形成工程(ステップＳ２１)では、前記レジストパターン１０をマスクにして、無電解銅めっき層８と銅箔４Ａをエッチングすることで配線基板の両面に配線パターン４を形成する。

最後に、最終処理工程（ステップＳ２２）では、レジストパターン１０をエッチングして除去する。その後、樹脂７Ａ、樹脂７Ｂの表面の無電解銅めっき層８を除去する。

以上の処理の結果、約3〜7ppm/℃の熱膨張率を有する両面タイプの配線基板１Ｂが完成する。

図８は、第３の実施形態の配線基板１Ｃの断面図である。図８において、図３に示す第１の実施形態である配線基板１Ａと同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

第３の実施形態の配線基板１Ｃは、第１の実施形態の配線基板１Ａに対して、一重構造スルーホールビア５Ｂのスルーホール内を完全に樹脂で充填するのではなく、内壁に沿って円筒状の樹脂７Ｃを形成し、中心は中空としている。この中空部の径ΦＤ４は、二重構造スルーホールビア５Ａの導電層４Ｂの径ΦＤ１と同じにしている。本実施形態は、配線基板の表面と裏面に実装する半導体装置やディスクリート部品を布線で接続するために、スルーホールを孔埋めできない場合等に有効である。本実施形態においても、基材２内において、一重構造スルーホールビア５Ｂの導電層４Ｃ内の樹脂７Ｃの断面積は、二重構造スルーホールビア５Ａの導電層４Ｂ周囲の樹脂６の断面積と等しくなる。これによって、二重構造スルーホールビア５Ａと一重構造スルーホールビア５Ｂに含まれる樹脂の体積がほぼ同じになるため、一方のスルーホールビア５Ｂに応力が集中しなくなり、従来の配線基板１００において発生しやすかったスルーホールクラックを防止することが可能となる。

次に、図９乃至１１を用いて、本実施形態における配線基板のＸ−Ｙ方向の物性値について説明する。従来の配線基板と、本第１乃至第３の実施形態の配線基板の解析モデルを設定し、材料の物性値、材料が占める割合を基に、各配線基板のＸＹ方向の平均弾性率（引張り）、および、平均熱膨張率の数値解析を行なっている。

図９は、上から順に、従来のカーボン基材を用いた配線基板１００の解析モデル、第１の実施形態の配線基板１Ａの解析モデル、第２の実施形態の配線基板１Ｂの解析モデル及び第３の実施形態の配線基板１Ｃの解析モデルを示す。これらの解析モデルにおいて、配線層は、解析を容易にするためにベタパターン、つまりプリプレグのみとして計算している。

図１０（Ａ）は、各解析モデルの物性値の数値解析を行なうための、材料の物性値を表わしている。材料の物性値としては、一般的な材料の物性を用いている。カーボン複合材は、東レ(株)のピッチ系の高弾性材、例えばM40JBに45wt％程度の樹脂を含浸(塗工)して得られた材料の物性値としている。また、配線、スルーホールの銅の物性については、バルク銅の弾性率自身は135GPa程度と高いが、めっき銅などを実測した値では50〜70GPaと、小さくなることが知られているので、経験的な数値と、今回スルーホール形状の比較を行なう意味を考え、弾性率は100GPaを用いている。同様に、他の材料は、一般的な配線基板で用いる材料のカタログデータを用いて算出している。用いた材料は、絶縁材料が、三菱ガス化学(株)のCCL-EL190 Type T、孔埋め樹脂は、太陽インキ(株)のTHP-100DX1である。

図１０（Ｂ）は、数値解析を行なうための、図９の解析モデルにおける各材料の寸法を表わしている。

図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）の材料の物性値と、図１０（Ｂ）の寸法を基に、図９の各解析モデルの、二重構造スルーホールビアと一重構造スルーホールビアのＸ−Ｙ方向の弾性率と熱膨張率の解析結果を示す。

従来例とした配線基板１００の解析モデルでは、二重構造スルーホールビアの熱膨張率4.4ppm/℃に比べて、一重構造スルーホールビアの熱膨張率は、3.2ppm/℃と小さい。先にも述べたが、カーボン複合材は、熱膨張の大きいマトリックス樹脂をカーボン繊維に厚さ方向に圧縮して作られているため、Ｘ−Ｙ方向（平面方向）の熱膨張率が小さいということは、その分Ｚ方向（基板の厚さ方向）の熱膨張率が大きくなることになる。よって、一重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率は、二重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率より大きい値となり、一重構造スルーホールビア内の導電層はそれだけ大きな応力を受けることになり、スルーホールクラックが生じやすい。

次の、第１の実施形態の配線基板１Ａの解析モデルでは、一重構造スルーホールビアの熱膨張率は、3.5ppm/℃と、従来例とした配線基板１００の解析モデルの3.2ppm/℃と比べてやや大きくなっている。このため一重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率は、やや小さくなり、一重構造スルーホールビア内の導電層が受ける応力が小さくなることが解る。

その次の、第２の実施形態の配線基板１Ｂの解析モデルでは、一重構造スルーホールビアの熱膨張率は、5.3ppm/℃と、二重構造スルーホールビアの熱膨張率の5.1ppm/℃に近い値となる。よって、一重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率も、二重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率とほぼ等しくなるので、片方のスルーホールビアに応力が集中しなくなるので、スルーホールクラックが生じにくくなることが解る。

最後の、第３の実施形態の配線基板１Ｃの解析モデルでは、一重構造スルーホールビアの熱膨張率も、4.6ppm/℃と、二重構造スルーホールビアの熱膨張率の4.4ppm/℃に近い値となる。よって、一重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率も、二重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率とほぼ等しくなるので、この場合においても、片方のスルーホールビアに応力が集中しなくなるので、スルーホールクラックが生じにくくなる。

第１乃至第３の実施形態では、両面タイプの配線基板について説明したが、多層タイプの配線基板、ビルドアップタイプの配線基板にも適用可能である。

図１１は、第４の実施形態である６層配線基板１Ｄの断面図である。図１１において、図４に示す配線基板１Ｂと同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

図１１に示す６層配線基板１Ｄは、前述の第２の実施形態の配線基板１Ｂの製造工程の銅箔積層工程(ステップＳ１５)において、絶縁樹脂６が充填された基材２の片面に、回路を形成した２枚の両面銅張板４１を３枚のプリプレグ材料３０で挟みこんで積層して、２層の配線層３としている。その上に銅箔４Ａを積層して熱プレスすることで、片側で３層、両側で６層の配線構造としている。

多層タイプの配線基板１Ｄにおいても、一重構造スルーホールビア５Ｂの径を二重構造スルーホールビア５Ａの径より大きくし、両スルーホールビア内を樹脂で充填している。これにより、片方のスルーホールビアに応力が集中しなくなり、スルーホールクラックを防止することが可能となる。

図１２は、第５の実施形態であるビルドアップ配線基板１Ｅの断面図である。図１２において、図４に示す配線基板１Ｂと同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。図１２に示すビルドアップ配線基板１Ｅは、第２の実施形態の両面タイプの配線基板１Ｂを形成した後、その配線基板１Ｂ上にビルドアップ配線層３３を積層する構造としている。

カーボン複合材以外の材料の弾性率は、カーボン複合材と比較して小さいことや、配線基板を構成する材料の中で比較的弾性率の高い銅配線やスルーホールなどの銅めっき自身は、厚さが数十ミクロンと薄く、全体に占める体積的が小さいために、物性を大きく変えることはない。よって、本実施形態のビルドアップ配線基板１Ｅは、第２の実施形態の両面タイプの配線基板１Ｂにビルドアップ配線層３３を積層しただけなので、第２の実施形態の両面タイプの配線基板１Ｂの物性に依存することになる。

図１３は、第６の実施形態の配線基板１Ｆと第７の実施形態の配線基板１Ｇの断面図、およびその解析モデルの物性値を示す。図１３において、図３に示す第１の実施形態である配線基板１Ａと同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

図１３（Ａ）に示す第６の実施形態の配線基板１Ｆは、第１の実施形態の配線基板１Ａに対して、二重構造スルーホールビア５Ａの絶縁樹脂６と基材６との境界に導電層４Ｅが形成され、さらに基材２と配線層３の境界にも導電層４Ｄが形成されている。

導電層４Ｅと導電層４Ｄは、前述の第２の実施形態の配線基板１Ｂの製造工程の下孔形成工程(ステップＳ１２)において、基材２をドリルで穿孔して下孔５０を形成した後、下孔５０の内壁及び基材２の表面に銅めっきを施すことにより形成する。本銅めっきは、カーボン複合材である基材２にドリル加工により下孔５０を形成した時のカーボンの切粉による孔埋め樹脂の汚染を防止する目的で行なわれる。

図１３（Ｂ）に示す第７の実施形態の配線基板１Ｇは、第６の実施形態の配線基板１Ｆに対して、それぞれのスルーホールビアのスルーホール内を樹脂で充填している。そして、二重構造スルーホールビア５Ａと一重構造スルーホールビア５Ｂに含まれる樹脂の総量を約同量としている。

図１３（Ｃ）は、配線基板１Ｆと配線基板１Ｇを解析モデルとして、各々の二重構造スルーホールビアと一重構造スルーホールビアのＸ−Ｙ方向の弾性率と熱膨張率を解析した結果を示す。

導電層４Ｄの厚さｅ＝0.025mm、導電層４Ｅの厚さn＝0.025mmとし、その他の寸法に関しては、図１０（Ｂ）の解析モデルも値を用いるものとする。

第７の実施形態の配線基板１Ｇの一重構造スルーホールビアのＸ−Ｙ方向の熱膨張率は、5.9ppm/℃と、二重構造スルーホールビアの熱膨張率の6.1ppm/℃に近い値となる。よって、一重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率も、二重構造スルーホールビアのＺ方向の熱膨張率とほぼ等しくなるので、この場合においても、片方のスルーホールビアに応力が集中しなくなるので、スルーホールクラックが生じにくくなることが解る。

図１４（Ａ）は、図１１に示す第４の実施形態である６層配線基板１Ｄに対して、二重構造スルーホールビア５Ａの絶縁樹脂６と基材６との境界に導電層４Ｅと、基材２と配線層３の境界に導電層４Ｄが形成された６層配線基板１Ｄ２の断面図である。

図１４（Ｂ）は、図１２に示す第５の実施形態であるビルドアップ配線基板１Ｅに対して、二重構造スルーホールビア５Ａの絶縁樹脂６と基材６との境界に導電層４Ｅと、基材２と配線層３の境界に導電層４Ｄが形成されたビルドアップ配線基板１Ｅ２の断面図である。

６層配線基板１Ｄ２においても、ビルドアップ配線板１Ｅ２においても、一重構造スルーホールビア５Ｂの導電層４Ｃの径ΦＤ２を二重構造スルーホールビア５Ａの導電層４Ｂを囲む絶縁樹脂６の径ΦＤ３と同じになる様にしている。基材２内において、二重構造スルーホールビア５Ａの導電層４Ｂ内の樹脂７Ａと導電層４Ｂ周囲の樹脂６とを合わせた断面積は、一重構造スルーホールビア５Ｂの導電層４Ｃ内の樹脂７Ｂの断面積と等しくしている。

先にも述べたが、カーボン複合材以外の材料の弾性率は、カーボン複合材と比較して小さいことや、配線基板を構成する材料の中で比較的弾性率の高い銅配線やスルーホールなどの銅めっき自身は、厚さが数十ミクロンと薄く、全体に占める体積的が小さいために、物性を大きく変えることはない。よって、基材２の表面に導電層４Ｄがあっても、物性を大きく変えることはない。従って、６層配線基板１Ｄ２は、６層配線基板１Ｄと同等の物性を有し、ビルドアップ配線基板１Ｅ２は、ビルドアップ配線基板１Ｅと同等の物性を有する。よって、一方のスルーホールビアに応力が集中するのを防ぎ、スルーホールクラックの発生を防止することができる。

上記実施形態では、配線基板を製造する材料の熱膨張率、弾性率や寸法等の数値を具体的に明記したが、これら明記した数値は本願発明の一例に過ぎず、これら数値によって本願発明の技術的思想が限定されてしまうようなことは到底ない。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｄ２、１Ｅ２、１００配線基板
２、１０２基材
２Ａ、３０プリプレグ材料
３、１０３配線層
４、１０４配線パターン
４Ａ、４０銅箔
４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅ導電層
５Ａ、１０５Ａ二重構造スルーホールビア
５Ｂ、１０５Ｂ一重構造スルーホールビア
６、１０６絶縁樹脂
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ樹脂
８無電解銅めっき層
１０レジストパターン
３３ビルドアップ配線層
４１両面銅張板

Claims

カーボン繊維を含む板状の基材と、
前記基材の表面に形成された配線層と、
前記基材を貫通する第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔の内壁に形成され第２の貫通孔を有する第１の樹脂層と、前記第２の貫通孔の内壁に形成された第１の導電層とを有する第１のビアと、
前記基材を貫通する第３の貫通孔と、前記第３の貫通孔の内壁に形成された第２の導電層とを有する第２のビアと
を含み、
前記第３の貫通孔の内径は、前記第２の貫通孔の内径より大きく、前記第１の貫通孔の内径に等しい
ことを特徴とする配線基板。
前記第１の導電層内及び前記第２の導電層内に樹脂が充填されている
ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記第１の導電層内及び前記第２の導電層内に充填された樹脂は、前記第１の樹脂層と同じ熱膨張率、弾性率を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
前記第２の導電層の内壁に第４の貫通孔を有する第２の樹脂層が形成され、
前記第４の貫通孔の内径は、前記第２の貫通孔の内径に等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
前記第２の樹脂層は、前記第１の樹脂層と同じ熱膨張率、弾性率を有する
ことを特徴とする請求項４に記載の配線基板。
カーボン複合基板に第１の径を有する第１の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の貫通孔内に第１の樹脂を充填する工程と、
前記カーボン複合基板の上下表面に第１導電層を形成する工程と、
前記カーボン複合基板の前記第１の樹脂が充填された位置に、前記第１の径よりも小さい第２の径を有する第２の貫通孔を形成する工程と、
前記カーボン複合基板の前記第１の樹脂が充填されていない位置に、前記第２の貫通孔の径より大きく、前記第１貫通孔の径と同じ径を有する第３の貫通孔を形成する工程と、
前記第２及び第３の貫通孔内壁に第２導電層を形成する工程と、
前記第１導電層を部分的に除去し、前記カーボン複合基板の上下表面に配線層を形成する工程と、
を有することを特徴とする配線基板の製造方法。
前記第２導電層を形成する工程の後に、前記第２導電層内に第２の樹脂を充填する工程を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の配線基板の製造方法。