JP6277815B2 - 多層プリント配線基板、多層プリント配線基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はプリント配線基板およびその製造方法に関し、特に、導体管を含む多層プリント配線基板およびその製造方法に関する。

プリント配線基板に対する高密度集積化の要求に対応して、配線基板が多層に形成された多層プリント配線基板が採用されている。この多層プリント配線基板には、所定の配線パターンで配置された複数の信号層（以後、導電層と呼ぶ場合がある）が形成されている。これら信号層は、例えば誘電体層によって互いに絶縁されるようになっている。また、ビア（ｖｉａ、メッキ孔）は、多層プリント配線基板に形成された空孔の内壁に導電性のメッキを施したものであり、一の信号層と他の信号層とを電気的に接続する。

このビアにおいて、信号経路の形成に寄与しない部分はスタブ（ｓｔｕｂ、余剰部分）と呼ばれる。そして、高速信号が多層プリント配線基板に配置された配線パターンを伝搬する場合、スタブは例えば不必要な容量（寄生容量）として配線パターンに作用する。その結果、スタブは高速信号の伝播において信号の減衰や劣化を引き起こす。よって、信号対雑音比を高めるため、スタブを除去したビアであるスタブレスビアを作ることが望ましい。

このような、スタブを除去した多層プリント配線基板およびその製造方法が特許文献１に記載されている。この関連する多層プリント配線基板は、スルーホールの内径と略同じ径を有しており、先端部に案内部を設けた形状の切削工具を用いて、スルーホール内の不要なスタブを削り取って製造されるとしている。

特開２００５−２６５４９号公報

しかしながら、関連する多層プリント配線基板の製造方法においては、例えばドリル刃のような切削工具でスタブを削り取る。すると、切削する深さがもしも深いと一の信号層と他の信号層との電気的な接続が失われ、切削する深さがもしも浅いとスタブが残存することになる。そのため、切削する深さを正確に制御する必要があり、製造の難易度が高かった。つまり加工性に問題があった。

本発明の目的は、加工性の良好な多層プリント配線基板、多層プリント配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明の多層プリント配線基板は、積層した複数の誘電体の境界の所定の層に配置した配線と、誘電体層の積層方向に配置した導体管と、誘電体層の積層方向に配置した絶縁部からなる孔部と、を含み、導体管は、積層方向に対して導体管の管径が変化し、孔部は、積層方向に対して孔部の孔径が変化せず、導体管と孔部は、配線が配置された層において接続する。

本発明の多層プリント配線基板の製造方法は、配線を積層した複数の誘電体の境界の所定の層間に配置し、導体間を誘電体層の積層方向に配置し、絶縁部からなる孔部を誘電体層の積層方向に配置し、積層方向に対して導体管の管径を変化させ、積層方向に対して孔部の孔径を変化させず、導体管と孔部を、配線が配置された層において接続させる。

本発明の多層プリント配線基板、多層プリント配線基板の製造方法によれば、加工性の良好な多層プリント配線基板、多層プリント配線基板の製造方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板におけるスタブ除去工程を示す図であり、ａは除去前、ｂは除去中、ｃは除去後である。 関連する多層プリント配線基板のスタブ除去方法を示す図であり、ａは除去前、ｂは除去中、ｃは除去後である。 本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板におけるテーパー形状の貫通孔の形成工程を示す図であり、ａは形成前、ｂは、形成中、ｃは形成後である。 本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板において配線層が異なる場合を説明する図であり、ａは第３層にある場合、ｂは第７層にある場合である。 本発明の他の実施形態に係る多層プリント配線基板における導体管形成工程を示す図であり、ａは削り加工前、ｂは削り加工後である。

以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号をつけ、その説明を省略する場合がある。

（第1の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板におけるスタブ除去工程を示す図であり、ａは除去前、ｂは除去中、ｃは除去後である。

配線１０３は複数の積層した誘電体の境界の所定の層に配置されている。導体管１０８は、誘電体層の積層方向に配置されている。絶縁部からなる孔部１０７は、誘電体層の積層方向に配置されている。積層方向に対して導体管１０８の管径は変化している。また、積層方向に対して孔部の孔径は変化しない。導体管１０８と孔部１０７は、配線１０３が配置された層である層１０１−６において接続している。また、導体管１０８の管径と孔部１０７の孔径は、接続部分において等しい。

まず、前処理について、図３を用いて説明する。図３は本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板におけるテーパー形状の貫通孔形成工程を示す図であり、ａは形成前、ｂは、形成中、ｃは形成後である。

まず、積層した数枚の誘電体の境界および積層された誘電体の表裏にパターン配線を設けたプリント配線基板１０１を形成する（図３ａ）。ここでは８層プリント配線基板において、表側（図の上方）から数えて５番目の層である第５層１０１−５に配線１０３がある例を示す。

次に、多層プリント配線基板１０１の所定箇所に切削穴がテーパー形状となるドリル刃３０２を用いて切削加工を実施する。この時、テーパー形状のドリル刃３０２の先端が多層プリント配線基板１０１の最上層１０１−１から最下層１０１−８まで到達するように切削加工を実施する（図３ｂ）。この結果、テーパー形状の貫通孔３０３が形成される（図３ｃ）。次に、貫通孔３０３の内壁に導電性のメッキ加工を施す。これによりテーパー形状の貫通ビア１０２が形成される。すなわち、図１ａに相当する状態が完成する。メッキ加工としては主に銅メッキ加工を行う。上述したように、図１および図３に示す例では第５層１０１−５に配線１０３があるため、第５層１０１−５から第８層１０１−８までの内壁部分がスタブ１０５となる。

続いて切削加工について説明する。テーパー形状の貫通ビア１０２において配線がある層のビア径である径１０４を測定する。上述したように、第５層１０１−５に配線１０３がある場合を想定しているため、第５層１０１−５におけるビア径である径１０４を測定する（図１ａ）。

次に、径１０４の長さと直径の長さが略同じドリル刃１０６を用いて切削加工を実施する。ここで、ドリル刃１０６はドリル径を任意の大きさに交換することが出来る。適切な径のドリル刃１０６を用いて、ドリル刃１０６の先端が多層プリント配線基板１０１の最上層１０１−１から最下層１０１−８まで到達するように切削加工を実施する（図１ｂ）。これにより、ビア径がドリル刃１０６の直径以下の内壁部分であるスタブ１０５が削り取られ、空洞領域を含む絶縁部を有する孔部１０７が形成される。また、テーパ形状の貫通ビア１０２の残存部分は、導体管１０８となる（図１ｃ）。なお、積層方向に対して孔部１０７の孔径は変化しない。また、導体管１０８の管径は層ごとに単調増加または単調減少であり、積層方向に対して単調増加または単調減少である。

図４は本発明の第１の実施形態に係る多層プリント配線基板において配線層が異なる場合を説明する図であり、ａは第３層にある場合、ｂは第７層にある場合である。

図４ａにおいて、第３層１０１−３に配線４０５がある場合、加工前の第３層１０１−３から第８層１０１−８までの貫通ビアがスタブとなる。この場合、ドリル刃４０６の直径は第３層１０１−３のビア径である径４０３と同じにする。このドリル刃４０６を用いて切削加工を実施することにより、スタブの壁面が同一径で削り取られ孔部４０７となり、一方、径が変化する導体管１０８が形成される（図４ａ）。

また、図４ｂにおいて、第７層１０１−７に配線４０９がある場合、加工前の７層１０１−７から８層１０１−８までの貫通ビアがスタブ１０５となる。この時、ドリル４１０の直径はテーパー形状の貫通ビア１０２の配線がある第７層１０１−７のビア径である径４０４と同じにする。このドリル４１０を用いて切削加工を実施することにより、スタブの壁面が同一径で削り取られ孔部４０７となり、一方、径が変化する導体管１０８が形成される（図４ｂ）。

以上説明したように、切削加工に用いるドリル径を変えることによって削り取る貫通ビアの長さが変化するので、切削加工に用いるドリル径の調整によって導体管を形成することが出来る。なお、スタブが完全に除去されている導体管はスタブレスビアと呼ばれる。このスタブレスビアの作成を、ドリルの深さ方向の調整なしに行うことができる。従って加工性が向上する。

（効果）
本実施形態の多層プリント配線基板多層プリント配線基板の製造方法によれば、加工性の良好な多層プリント配線基板、多層プリント配線基板の製造方法を提供することができる。

続いて関連する技術との比較を行い、本願の効果をさらに説明する。図２は、関連する多層プリント配線基板のスタブ除去方法を示す図であり、ａは除去前。ｂは除去中、ｃは除去後である。この方法では、貫通ビア２０２に含まれるスタブ２０５を削除することができる。具体的には、多層プリント配線基板２０１の裏面から貫通ビア２０２のビア径である径２０４よりやや大きい径のドリル２０６を用いて、配線２０３がある層まで切削加工を実施する。これにより、スタブ２０５を削りとることができる。削り取る際、この方法はドリルで刃を進行させる位置を正確に制御する必要がある。即ち、加工性に問題がある。一方、本実施形態によれば、切削加工で使用するドリルの径を変更することでドリル刃を進行させる位置を制御しなくても削り取る深さを調節可能である。このように穴あけ深さを細かくコントロールする必要が無いので簡単に加工することが出来る。

（他の実施形態）
図５は、本発明の他の実施形態に係る多層プリント配線基板における導体管形成工程を示す図である。

ここでは、第１層１０１−１から第８層１０１−８の８層貫通プリント配線基板で第５層１０１−５に配線５０３がある場合について説明する。図５ａに示すように、第５層１０１−５に配線５０３がある場合、第５層１０１−５から第８層１０１−８までのビア接続がスタブ５０５となる。

テーパー形状の貫通ビア１０２において配線がある層のビア径を測定するところまでは上述した第１の実施形態と同様である。すなわち図５ａに示す例では第５層５０１−５のビア径である径５０４を測定する。

次に、径５０４と同じ径のヤスリ５０６を用いて、ヤスリを回転させて削り加工を実施する。この結果、配線がある第５層１０１−５よりやや低い位置にあるメッキ部分の一部５０７が削り取られる（図５ｂ）。これにより、スタブ５０５と配線５０３との導通が無くなる。従って、加工後のテーパー状の貫通ビア１０２は伝搬する信号の減衰や劣化を低減することができる。

（効果）
本実施形態の多層プリント配線基板、多層プリント配線基板の製造方法によれば、加工性の良好な多層プリント配線基板、多層プリント配線基板の製造方法を提供することができる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載の発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。

１０１ 多層プリント配線基板
１０１−１，１０１−２，１０１−３，１０１−４，１０１−５，１０１−６，１０１−７，１０１−８ 層
１０２ テーパー形状の貫通ビア
１０３，２０３，４０５，４０９，５０３ 配線
１０４，２０４，４０３，４０４，５０４ 径
１０５，２０５，５０５ スタブ
１０６，２０６，４０６，４１０ ドリル刃
１０７，４０７ 孔部
１０８ 導体管
２０２ 貫通ビア
３０２ テーパー形状のドリル刃
３０３ テーパー形状の貫通孔
５０６ ヤスリ
５０７ メッキ部分の一部

Claims (10)

1. 積層した複数の誘電体の境界の所定の層に配置した配線と、
   前記誘電体の積層方向に配置した導体管と、
   前記誘電体の積層方向に配置した絶縁部からなる孔部と、
   を含み、
   前記導体管は、前記積層方向に対して該導体管の管径が変化し、
   前記孔部は、前記積層方向に対して該孔部の孔径が変化せず、
   前記導体管と前記孔部は、前記配線が配置された層において接続する
   多層プリント配線基板。
2. 前記絶縁部は、前記誘電体内に配置した空洞領域を含む
   請求項１に記載の多層プリント配線基板。
3. 前記管径の変化は、前記層ごとに単調増加または単調減少である
   請求項１または２に記載の多層プリント配線基板。
4. 前記管径の変化は、前記積層方向に対して単調増加または単調減少である
   請求項１から３のいずれか１項に記載の多層プリント配線基板。
5. 前記管径と前記孔径は、前記接続する層において等しい
   請求項１から４のいずれか１項に記載の多層プリント配線基板。
6. 積層した複数の誘電体の境界の所定の層に配線を配置し、
   導体管を前記誘電体の積層方向に配置し、
   絶縁部からなる孔部を前記誘電体の積層方向に配置し、
   前記積層方向に対して該導体管の管径を変化させ、
   前記積層方向に対して該孔部の孔径を変化させず、
   前記導体管と前記孔部を、前記配線が配置された層において接続させる
   多層プリント配線基板の製造方法。
7. 前記孔部の形成は、切削加工により行われる
   請求項６に記載の多層プリント配線基板の製造方法。
8. 前記切削加工は、ドリル刃を用いて行われる
   請求項７に記載の多層プリント配線基板の製造方法。
9. 前記切削加工は、ヤスリを用いて行われる
   請求項７に記載の多層プリント配線基板の製造方法。
10. 前記ドリル刃は、切削穴径が前記配線が配置された層における前記管径となる刃径を備える
    請求項８に記載の多層プリント配線基板の製造方法。

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