JP6819268B2 - 配線基板、多層配線基板、及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、特許文献1記載の技術では、絶縁層から成る基板にスルーホールを形成し、めっきにより表裏の導通を形成し、サブトラクティブ工法によるスルーホールランド形成を行い、感光性樹脂によってスルーホールの穴埋め樹脂充填を行い、その上にあらためてセミアディティブ工法により蓋めっきおよび配線の形成を行う。この方法で形成される多層プリント配線板は、一般的に10〜15μmより厚いめっき導体、一般的に10〜20μmが基板の表面及び裏面に被着されるため、薄型化の困難な構造となる。また、基板表裏の導体厚が厚くなることにより、サブトラクティブ工法における配線形成のためのエッチング量が嵩むことでエッチングレジストの下に回りこむ形のサイドエッチング量も大きくなり、配線の微細化を妨げることになる。
また、スルーホールに充填した感光性樹脂の硬化収縮量によっては、スルーホール開口部周囲の樹脂が突出したままになるか、スルーホールランドと比べて凹んでしまう。この上に形成するビルドアップ層において、スルーホール上にビアを形成する場合、この凹凸はビア形成不良につながり接続不良の原因になる。
そこで、本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、スルーホール(貫通孔)の穴埋めと微細な配線パターンの形成を容易に両立できるようにした配線基板、多層配線基板、及び配線基板の製造方法の提供を目的とする。
本発明のさらに別の態様に係る配線基板の製造方法は、絶縁材の表面及び裏面の間を貫通するスルーホールを形成する工程と、前記スルーホールの壁面に、前記スルーホールの表面側開口部と裏面側開口部とを導通させるスルーホール導体を形成する工程と、前記絶縁材の前記表面側開口部の周囲と前記裏面側開口部の周囲とのそれぞれに、前記スルーホール導体に接続されるスルーホールランドを形成する工程と、セミアディティブ工法によって、前記絶縁材の表面側及び裏面側のそれぞれに、前記スルーホールランド上に載置される蓋めっき導体及び配線パターンを形成する工程と、を備え、前記スルーホールランドの厚みを1.0μm以上10.0μm以下にするとともに、前記蓋めっき導体の面積はスルーホールランドの面積よりも小さくすることを特徴とする。
<実施形態>
本発明の一実施形態に係る配線基板は、図1に示されており、この配線基板は、平板形状を有する絶縁材2と、絶縁材2の表面(図1における上側の面)及び裏面の間を貫通するスルーホール21と、スルーホール21の壁面に設けられて、スルーホール21の表面側開口部と裏面側開口部とを導通させるスルーホール導体24と、表面側開口部の周囲及び裏面側開口部の周囲のそれぞれに設けられるとともに、スルーホール導体24に接続されるスルーホールランド25と、絶縁材2の表面側及び裏面側のそれぞれに設けられるとともに、スルーホールランド25上に載置される蓋めっき導体28とを備えている。
このスルーホールランド25の厚みT1は、1.0μm以上10.0μm以下である。また、蓋めっき導体28の面積はスルーホールランド25の面積より小さくなっている。
また、スルーホール21の内部には、充填された穴埋め樹脂(樹脂)22を備え、この穴埋め樹脂22とスルーホール21の壁面との間にスルーホール導体24が介在するようになっている。
なお、図1において、符号4は、無電解銅めっきであり、絶縁材2と配線パターン29との間及びスルーホールランド25と蓋めっき導体28との間に形成される。
配線基板の製造に際し、先ず、図2(a)に示すように、まず、絶縁材2の表面及び裏面のそれぞれに銅箔1が形成された基板を用意する。この基板は、銅箔1、絶縁材2、銅箔1をこの順に重ねて熱圧着処理を行うことにより形成することができる。銅箔1はエッチング等により0.1〜6μm厚まで薄化する。この銅箔1は、後の工程で前述のスルーホールランド25を構成する銅箔25aとなる。
続いて、図2(c)に示すように、基板の表面及び裏面の全面とスルーホール21の壁面に厚さ0.5〜1.0μm程度無電解銅めっき処理を行った後、電解銅めっき処理にて、基板の表面及び裏面の全面とスルーホール21の壁面とに5〜20μm程度の導体3を形成する。この導体3により、スルーホール21の表面側開口部と裏面側開口部とが導通する。導体3は、後の工程でスルーホール導体24及びスルーホールランド25を構成する銅製の導体25bとなる。
次に、基板の表面側及び裏面側にそれぞれ物理研磨を実施する。これにより、図3(b)に示すように、基板の表面側及び裏面側のそれぞれにおいて、表層導体(すなわち、銅箔1及び導体3)の厚みT1を1.0〜10μmとする。この厚みT1は、前述のスルーホールランド25の厚みT1であり、1.0μmを下回ると、その後の工程のエッチングによりスルーホールランド25が大きく形を崩してしまう恐れがある。また、厚みT1は10μmを超えると、本発明の効果である、サブトラクティブ工法のエッチング量を低減することによる配線の微細化効果が小さくなる。発明の効果を得るには、厚みT1は4μm〜8μmであることがより望ましい。
続いて、表層導体(銅箔1及び導体3)のエッチングレジスト23で覆われていない部分の銅をエッチング除去し、その後、図4(a)に示すようにエッチングレジスト23を除去し、スルーホール導体24及びスルーホールランド25を形成する。エッチング液としては、下地の樹脂との相性により、塩化銅、塩化鉄、過酸化水素・硫酸系、過硫酸ナトリウム等の薬液から選択できる。スルーホールランド25の直径D2は、図2(b)に示したスルーホール21の直径(D1)よりも70μm以上大きく仕上がるようにする。
セミアディティブ工法により、幅方向の寸法が20μmを下回るような微細な配線パターン29を形成する場合、電解めっき時に電流が集中し、配線パターン29の厚みT2が厚くなる。これに対し、直径140μmを超えるような比較的大きい蓋めっき導体28を形成する場合、電流は集中しないため、蓋めっき導体28のめっき厚T3は比較的薄くなる。一般的に配線パターン29の厚みT2と蓋めっき導体28のめっき厚T3との差は、めっき浴の特性によって決まるが、スルーホールランド25の厚みT1を調整することで、スルーホール周りの導体の高さT4を調整することができる。
この後は、配線基板の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面側において、絶縁層と導体層とを交互に積層する。また、この積層の過程で、層間導通形成・回路形成を行う工程を適宜繰り返す。これにより、多層配線基板(多層プリント配線板)が完成する。
本発明の実施形態によれば、スルーホールランドになる導体が薄い(T1)ためスルーホールランド形成のためのエッチング量が抑えられ、スルーホールを従来より狭ピッチで形成することが出来る。
これについて、図6及び図7を参照して説明する。
これに対して、図7には、本実施形態の図1示す配線基板の、図6に対比した製造工程が示されており、図7(a)はスルーホール21に穴埋め樹脂22を充填した基板の表面側及び裏面側において表層導体(銅箔1及び銅製の導体3)の厚みを1.0〜10μmとした後、エッチングレジスト23を形成する工程を示している。そして、図7(a)に示す状態から図7(b)に示すように、基板の表面側及び裏面側のそれぞれにおいて表層導体(銅箔1及び銅製の導体3)のエッチングレジスト23で覆われていない部分の銅をエッチング除去し、スルーホールランド25を形成する。
また、本実施形態においては、蓋めっき導体28及び配線パターン29の形成をセミアディティブ工法で行う。これにより、配線・間隙の幅が30μmを下回るような、従来よりも微細な配線パターン29を形成することができる。
以上より、スルーホール21の穴埋めと微細な配線パターン29の形成を容易に両立することができる。その結果、完成品として実装性が高く微細な配線を有する配線基板と多層プリント配線板とを高い収率で製造することができる。
以上説明した本発明の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明を限定するものではない。したがって本発明は、その要旨を逸脱しない範囲での改変が可能である。
例えばスルーホール21をレーザー加工によって形成してもよいし、スルーホール21の穴埋めの充填材に導電性ペーストを使用してもよい。また、エッチングレジスト23およびめっきレジスト5は液状のものをスピンコートやロールコートによって基板上に形成してもよい。また、図4(b)の無電解銅めっき4と穴埋め樹脂22との密着性が悪い場合、図4(a)に示す基板全面に樹脂粗化処理を行ってもよい。
下記に示す工程で、配線基板を作成した。
両面銅張積層板として絶縁材2にガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸漬したもの(絶縁層厚800μm プライマーレジンつき銅箔厚12μm)を使用し、両面に過酸化水素・硫酸系エッチング液により銅箔1の厚みを3μmまで薄化した(図2(a))。
続いて、過マンガン酸ナトリウムを含む水溶液によりスルーホール21内のデスミア処理を行ったのち、無電解銅めっきにより0.5μm厚の銅薄膜(導体3)を基板全面に形成し、スルーホールめっき用のハイスロー浴を使用して電解銅めっきを厚さ10μm分実施した(図2(c))。
そして、基板両面に、エッチングレジスト23として、厚さ15μmのドライフィルムレジストをホットロールラミネータによりラミネートし、ガラスマスク、密着露光機によりパターン露光した(メーカー推奨露光量にて)。
基板全面に過マンガン酸ナトリウム水溶液を施して穴埋め樹脂22の表面を粗化し、セミアディティブ用無電解銅めっきを20分間実施し、1.0μm厚の無電解銅めっき4を形成した(図4(b))。
次いで、パターンめっき用電解銅めっき装置を用いてパターンめっきを行い、スプレー装置を用いて剥離(アミン系剥離液 リフティングポイントの4倍処理)を行い、蓋めっき導体28及び配線パターン29を形成した(図5(a))。
以上の方法で形成した配線基板は、広いスペースの中に独立して敷設されている配線パターン29(図5(b)参照)を配線/間隙=10/10μmの設計通りに形成することができた。また、蓋めっき導体28(図5(b)参照)を、直径180μmの設計通りに形成することができた。配線パターン29の高さ(すなわち、無電解銅めっき4の厚みと配線パターン29の厚みT2との和)は18μm、スルーホールランド25と蓋めっき導体28の高さの合計T4は19μmに仕上がった。
以上により、スルーホール21と微細な配線パターン29が形成されており、ビルドアップ層の下地として平坦性の高い、多層プリント配線板のコア層(配線基板)を作製することができた。
なお、スルーホールランド25の厚みT1に関して、1.0μmを下回るような研磨を行うことは可能だが、本発明の実施形態の効果である厚みT4の制御の効果がなくなるため、これを採用することは不可能であった。
(比較例2)
また、スルーホールランド25の厚みT1が10μmを超えると、そのパターンがめっきレジスト形成時にロール表面に傷をつける可能性があり、またパターンめっき時に前記厚みT4が25μmを超えて、めっきレジストの解像度が犠牲になる懸念がある。そのため、本発明における実用に適さないものであった。
また、スルーホールランド25の直径D2<レジスト開口部26の直径D3となるような設計は、スルーホールピッチを狭くできる本発明の主旨を逸脱するため推奨されないうえ、セミアディティブ工法におけるめっき時に、めっきレジスト5とスルーホールランド25の間を充分にとらないと、ごく狭い隙間が生じてめっき液の交換不良のためめっき導体が形成されない不具合が発生するため、本発明において採用することはできない。
また、図5(a)において、配線パターン29の幅W2やW4が25μmより大きくなるような設計、またはセミアディティブのみによって形成される配線パターン29の導体面積率、たとえば図5(a)に示す(W2+W4)/(W1+W2+W3+W4+W5)の百分率が50%より大きくなる設計は、蓋めっき導体28と配線パターン29との電流集中の度合いの差が小さく、導体厚に差が生じないため、本発明において、これを採用することは推奨されない。
実施例と比較例1〜4とを比較して、表層導体の研磨後の厚み(スルーホールランド25の厚み)T1は、1.0以上、10μm以下である必要がある、ということがわかった。
また、蓋めっき導体28をセミアディティブ工法で形成する場合、蓋めっき導体28の直径D4はスルーホールランド25の直径D2より小さい(D2>D4)ことが必要である、ということがわかった。
また、例えば図5(a)に示す領域Aにおいて、導体面積率は50%以下である必要がある、ということがわかった。なお、領域Aは、配線パターン29とこれに隣接する間隙部とを含み、且つ蓋めっき導体28を含まない領域である。間隙部は、断面視で互いに隣り合う配線パターン29間の隙間や、互いに隣り合う配線パターン29と蓋めっき導体28との間の隙間である。
2 絶縁材
3 導体
4 無電解銅めっき
5 めっきレジスト
21 スルーホール
22 穴埋め樹脂
23 エッチングレジスト
24 スルーホール導体
25 スルーホールランド
25a 銅箔
25b 導体
26 レジスト開口部
27 レジスト開口部
28 (セミアディティブ工法によって形成された)蓋めっき導体
29 (セミアディティブ工法によって形成された)配線パターン
101 銅箔
102 絶縁材
103 導体
104 無電解銅めっき
121 スルーホール
122 穴埋め樹脂
123 エッチングレジスト
124 スルーホール導体
125 スルーホールランド
125a 銅箔
125b 導体
128 蓋めっき導体
A 領域(配線パターンと間隙部とを含み、且つ蓋めっき導体を含まない
領域)
D1 スルーホールの直径
D2 スルーホールランドの直径
D3 レジスト開口部の直径
D4 蓋めっき導体の直径
S1 従来工法のサイドエッチング量
S2 本発明でのサイドエッチング量
T1 スルーホールランドの厚み(研磨後の表層導体(銅箔1及び導体3)の厚み)
T2 配線パターンの厚み
T3 蓋めっき導体の厚み
T4 蓋めっき導体の高さ(T1と無電解銅めっき4の厚みとT3とを加
えた厚み)
T11 スルーホールランドの厚みと蓋めっき導体の厚みとを加えた厚み
W1、W3、W5 間隙部の幅
W2、W4 配線パターンの幅
Claims (5)
- 絶縁材と、前記絶縁材の表面及び裏面の間を貫通するスルーホールと、前記スルーホールの壁面に設けられて、前記スルーホールの表面側開口部と裏面側開口部とを導通させるスルーホール導体と、前記表面側開口部の周囲及び前記裏面側開口部の周囲のそれぞれに設けられるとともに、前記スルーホール導体に接続されるスルーホールランドと、前記絶縁材の表面側及び裏面側のそれぞれに設けられるとともに、前記スルーホールランド上に載置される蓋めっき導体と、前記絶縁材の表面及び裏面のそれぞれに形成された配線パターンとを備え、
前記スルーホールランドの厚みは1.0μm以上10.0μm以下であり、前記蓋めっき導体の面積は前記スルーホールランドの面積より小さく、かつ前記蓋めっき導体は、前記スルーホールランド上からはみ出すことなく形成されることを特徴とする配線基板。 - 前記スルーホールの内部に充填された樹脂を備え、
前記樹脂と前記スルーホールの壁面との間に前記スルーホール導体が介在することを特徴とする請求項1に記載の配線基板。 - 前記配線パターンの幅は2.0μm以上25μm以下であり、
前記配線パターンと該配線パターンに隣接する間隙部とを含み、且つ前記スルーホールランドを含まない領域の、前記絶縁材の表面及び裏面のそれぞれにおける導体面積率は50%以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の配線基板。 - 請求項1乃至3の何れか一項に記載の配線基板と、
前記配線基板の表面及び裏面のうち少なくとも一方の面側において、交互に積層された絶縁層及び導体層と、を備えることを特徴とする多層配線基板。 - 絶縁材の表面及び裏面の間を貫通するスルーホールを形成する工程と、
前記スルーホールの壁面に、前記スルーホールの表面側開口部と裏面側開口部とを導通させるスルーホール導体を形成する工程と、
前記絶縁材の前記表面側開口部の周囲と前記裏面側開口部の周囲とのそれぞれに、前記スルーホール導体に接続されるスルーホールランドを形成する工程と、
セミアディティブ工法によって、前記絶縁材の表面側及び裏面側のそれぞれに、前記スルーホールランド上に載置される蓋めっき導体及び配線パターンを形成する工程と、を備え、
前記スルーホールランドの厚みを1.0μm以上10.0μm以下にするとともに、前記蓋めっき導体の面積は前記スルーホールランドの面積よりも小さくし、かつ前記蓋めっき導体は、前記スルーホールランド上からはみ出すことなく形成されることを特徴とする配線基板の製造方法。
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