JPH11317578A

JPH11317578A - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JPH11317578A
Application number: JP13765198A
Authority: JP
Inventors: Teruhisa Hayashi; 照久林
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-16
Anticipated expiration: 2018-04-30
Also published as: JP3674662B2

Abstract

(57)【要約】【課題】配線基板に形成されたスルーホール内の充填物
を配線層とほぼ同一平面を有するように形成すること。【解決手段】スルーホールＨへの充填物は、第１の樹脂
材料を充填し、硬化させた後、硬化時に形成された凹部
に、さらに第２の樹脂材料を充填させることによって形
成される。さらに、第２の充填材料は、第１の充填材料
よりも溶媒成分を多くしておくことで、第２の樹脂材料
を硬化する際に生じる硬化収縮量を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板の製造方
法に関し、特に、絶縁基板の上下に貫通するスルーホー
ルを有する配線基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術】電子装置の小型化、高密度化に伴い、電子
装置に使用される配線基板も小型化、高密度化が求めら
れている。こうした配線基板としては、例えば、上下両
主面に銅等の金属材料からなる配線層が形成されたガラ
ス−エポキシ樹脂等の電気絶縁材料からなる絶縁基板の
上下両主面にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹
脂等の樹脂材料からなる樹脂絶縁層と、銅等の金属材料
からなる配線層とを交互に積み上げたビルドアップ層を
備えたビルドアップ多層配線基板が知られている。

【０００３】このようなビルドアップ多層配線基板は、
絶縁基板（いわゆるコア基板）を上下に貫通するスルー
ホールが形成されているとともに、そのスルーホール内
に銅等の金属材料からなるスルーホール導体が被着形成
されている。このスルーホール導体は、絶縁基板の上下
両主面に形成された配線層を電気的に接続する役割を担
っている。

【０００４】このようなスルーホールには、通常、絶縁
基板を平坦化し、良好なビルドアップ層を得るために、
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等のスルーホール充填物
が形成される。このようなスルーホール充填物は、絶縁
基板に形成されたスルーホール内に、上記スルーホール
導体を形成した後、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂から
なる未硬化の樹脂材料を充填し、これを約１５０℃の温
度で熱処理して硬化させることによって形成される。こ
のスルーホール充填物は、前記配線層の表面と同一平面
を有し、かつ平坦であることが望ましい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなス
ルーホール充填物は、仮に硬化前に配線層と同一平面と
する研磨等の整面処理を施しておいたとしても、硬化時
の体積の収縮により減少して、前記配線層の表面よりも
凹んだものとなりやすい。その結果、絶縁基板の上下両
主面において、スルーホール充填物の表面と配線層の表
面とに、大きな段差を有することになる。このような絶
縁基板の上下両主面に樹脂絶縁層と配線層とを交互に積
み上げてビルドアップ層を形成すると、配線層を正確に
形成することが困難であり、断線や短絡などを生じるこ
とがあった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような問題を解決す
る手法として、本発明の請求項１に記載の配線基板の製
造方法は、上下両主面に貫通するスルーホールを有する
絶縁基板と、上記絶縁基板の少なくとも一平面に形成さ
れた配線層と、上記スルーホールの内周面に形成され、
前記配線層と電気的に接続するスルーホール導体と、開
口端面において上記配線層の表面と実質的に同一平面に
なるように前記スルーホール内に充填されたスルーホー
ル充填物と、を備えた配線基板の製造方法であって、上
記スルーホールに、第１の樹脂材料を充填する第１充填
工程と、上記第１の樹脂材料を硬化させる第１硬化工程
と、上記第１硬化工程により生じた凹み部分に、第２の
樹脂材料を充填する第２充填工程と、上記第２の樹脂材
料を硬化させる第２硬化工程と、を含むことを特徴とす
る。

【０００７】このような製造方法によれば、スルーホー
ル内に充填した樹脂材料（第１の樹脂材料）を一旦硬化
させ、その際に生じた凹み部分に樹脂（第２の樹脂材
料）を再度充填するので、絶縁基板とスルーホール充填
物を容易に同一平面とすることができる。なお、第１の
樹脂材料および第２の樹脂材料は、溶媒を含んだもので
あっても、溶媒を含まない無溶媒タイプのものよい。溶
媒タイプ、無溶媒タイプのいずれであっても、第１の樹
脂材料を硬化した後の凹みが生じた箇所に充填される第
２の樹脂材料は、第１の樹脂材料と同一の樹脂材料であ
っても良く、また、性質の異なる樹脂材料であっても良
い。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の配線基板
の製造方法は、前記第２の樹脂材料は、前記第１の樹脂
材料よりも溶媒成分量の少ないことを特徴とする。上記
硬化時の樹脂材料の収縮量は、溶媒成分を含んだ樹脂材
料を用いた場合、樹脂材料中に含まれる溶媒成分の量に
影響される。上記凹んだ部分に、再度樹脂材料を充填す
る際に、最初に充填した樹脂材料と比べて、溶媒成分量
が多い樹脂材料を用いると、後の硬化工程によって、再
度同様の凹みを生じることとなり、あまり効果が得られ
ないことがある。また、予め溶媒成分量の少ない樹脂材
料を用いて、硬化時の収縮を少なくすることも考えられ
るが、溶媒成分量が少ないとスルーホール内への充填性
が悪くなるという欠点がある。しかし、本発明によれ
ば、第１と第２の樹脂材料に含まれる溶媒成分の量を変
えることで、両方の問題を一挙に解決できる。

【０００９】すなわち、このような配線基板の製造方法
によれば、比較的溶媒成分量が多く、スルーホール充填
性の良い第１の樹脂材料を用いて、スルーホールを充填
して硬化させた後、その硬化時に生じた凹み部分には、
第１の樹脂材料よりも溶媒成分量が少なく、硬化収縮量
が少ない第２の樹脂材料を充填することにより、再度硬
化収縮が生じにくい。したがって、配線層の表面と実質
的に同一表面を有するスルーホール充填物を容易に形成
できる。このような配線基板は、ビルドアップ層を正確
に形成できるので、断線等の欠点を生じない。また、第
１の樹脂材料には、比較的溶媒成分量の多いものを使用
するため、スルーホール内への充填性がよい。なお、こ
こで用いる溶媒成分量としては、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセ
トアミドに代表されるアミド系溶媒やエーテル系溶媒等
の反応溶媒が挙げられるが、それらに限定されるもので
はなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で公知の材料を
適用適用できる。

【００１０】本発明の請求項３に記載の配線基板の製造
方法は、前記スルーホールに、第１の樹脂材料を前記配
線層より突出するように充填する第１充填工程と、上記
第１の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の表面
と同一平面をなすよう整面する第１整面工程と、上記第
１整面工程を経た第１の樹脂材料を硬化させる第１硬化
工程と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記
載の配線基板の製造方法ある。

【００１１】第１樹脂材料は、塗布する際から配線層と
同一平面をなすように形成しておくことも可能である
が、未硬化の樹脂を硬化させるとその硬化収縮量は大き
く、硬化収縮によって生じる凹み部分が大きくなる。こ
の後、充填される第２の樹脂材料も硬化時に収縮し再度
凹みを生じる恐れがあるため、凹み部分はできるだけ小
さい方がこのましい。そこで、第１の樹脂材料を配線層
より突出するように形成し、半硬化する。半硬化とは、
樹脂が完全には硬化していないが、硬化作用がある程度
進行した状態を指す。完全に硬化させるための熱処理時
間よりも、熱処理時間を短くするといった方法により、
半硬化状態にすることができる。完全に硬化した場合
は、樹脂が硬くなり過ぎて整面工程が困難であるため、
整面工程は半硬化状態の第１の樹脂材料に対して行うの
が好ましい。ここで樹脂材料の硬化作用がある程度進む
ので、整面後の第１硬化工程で硬化収縮量を低減でき
る。

【００１２】本発明の請求項４に記載の配線基板の製造
方法は、前記スルーホールに、第２の樹脂材料を前記配
線層より突出するように充填する第２充填工程と、上記
第２の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の表面
と同一平面をなすよう整面する第２整面工程と、上記第
２整面工程を経た第２の樹脂材料を硬化させる第２硬化
工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の配線基板の製造方法である。

【００１３】第２樹脂材料は、配線層と同一平面をなす
ように形成した未硬化の樹脂を硬化させるよりも、半硬
化した状態で整面しておくことによって、完全に硬化す
る際の硬化収縮量をさらに低減することができる。ま
た、研磨等の整面工程を経ることにより、配線層と同一
平面を有し、極めて平坦度の高いスルーホール充填物を
形成することができる。

【００１４】本発明の請求項５に記載の配線基板の製造
方法は、前記スルーホール充填物の露出面に金属層を形
成するメッキ工程を含むことを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。請求
項１乃至３の配線基板の製造方法によって得られた配線
基板は、スルーホール充填物が配線層と実質的に同一平
面を有しているので、スルーホール充填物の上面および
配線層にメッキを施した際に平坦な金属層を形成するこ
とができる。また、スルーホール充填物の上に金属層を
形成することで、スルーホールの直上領域にも非貫通孔
（ブラインドビア）の形成が可能となる。

【００１５】本発明の請求項６に記載の配線基板の製造
方法は、前記第２の樹脂材料が、金属粒子またはメッキ
触媒核の少なくともいずれかを含有していることを特徴
とする請求項４に記載の配線基板の製造方法である。第
２の樹脂材料が、銅粉末などの金属粒子およびパラジウ
ム等のメッキ触媒核の少なくともいずれかを含有してい
ることにより、スルーホール充填物上に施される金属層
とスルーホール充填物との密着強度を向上することがで
きる。

【００１６】また、第１の樹脂材料についても、第２の
樹脂材料と同じまたは異なる量の金属粒子またはメッキ
触媒核の少なくともいずれかを含有させてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の図面に従って、更
に詳細に説明するが、本発明はこれら図面になんら限定
されるものではない。本発明の代表的な配線基板の製造
方法を以下に示す。

【００１８】図１は、本発明の配線基板の製造方法の第
１の実施形態について説明する。まず、厚さ０．３ｍｍ
のガラス−エポキシ樹脂複合材料（ＪＩＳ：ＦＲ−４）
からなる絶縁基板１の上下両主面に、厚さ１２μｍの銅
箔２が取着された両面銅張絶縁基板１０を用意する。次
いで、この両面銅張絶縁基板１０にドリルによって所定
ピッチで貫通孔Ｈを形成する（図１（ａ）参照）。その
後、無電解Ｃｕメッキおよび電解Ｃｕメッキ（厚さ１５
μｍ）を施して、貫通孔Ｈの内周面にもＣｕメッキ層２
Ｈを形成する（図１（ｂ）参照）。さらに、エッチング
レジストとなるドライフィルム（図示せず）を貫通孔Ｈ
を塞ぐようにして貼り付け、露光現像して、貫通孔Ｈの
端部周縁に若干掛かるようにしてドライフィルムを残
す。次に、不要な銅をエッチングにより除去し、ドライ
フィルムを剥がして、貫通孔Ｈの内周面のスルーホール
導体３および貫通孔周縁の配線層４を形成する（図１
（ｃ）参照）。

【００１９】次に、図２（ａ）に示すように、前記スル
ーホールＨにエポキシ樹脂等の樹脂材料５（第１の樹脂
材料）を充填する。ここでは、配線層４とほぼ同一平面
を有するように充填する。この後、樹脂材料５を１５０
℃で１時間加熱して熱硬化させ、第１の樹脂充填層１５
を形成する。この硬化により、樹脂材料５は収縮し、凹
部７を形成する（図２（ｂ）参照）。

【００２０】ついで、この凹部７にエポキシ樹脂等の樹
脂材料８（第２の樹脂材料）を充填する（図２（ｃ）参
照）。この第２の樹脂材料８は、第１の樹脂材料５より
も溶媒成分量が少なく、Ｃｕ粉末している。Ｃｕ粉末を
含有させた理由は、後述の金属層１２（図６参照）との
密着性を高めるためであり、Ｃｕ粉末以外の金属粒子ま
たはメッキ触媒核を含有させた樹脂材料を用いても効果
が得られる。

【００２１】この後、第２の樹脂材料８を１５０℃で
０．５時間加熱して熱硬化させ、第２の樹脂充填層を形
成する。第１の樹脂材料５（第１の樹脂充填層１５）は
すでに硬化されているので、第２の樹脂材料８を硬化す
る際には、第１の樹脂材料５（第１の樹脂充填層１５）
の硬化収縮は生じない。したがって、硬化収縮するのは
スルーホールＨ内のうち開口付近の第２の樹脂材料のみ
であり、硬化収縮量はごくわずかであるので、わずかに
収縮しても、実質的に配線層４と同一平面を維持でき
る。

【００２２】上記第１の実施形態では、第１の樹脂材料
５を充填する際に、配線層４とほぼ面一になるように充
填した（図２（ａ）参照）が、配線層４よりも突出する
ように充填しておくこともできる。このような方法につ
いて、第２の実施形態として、以下に記載する。なお、
上記第１の実施形態と同じところは、同一の符号を用い
ることとする。

【００２３】図１（ｃ）に記載の絶縁基板１のスルーホ
ールＨに、エポキシ等の樹脂材料５を、配線層４よりも
突出するように充填する（図３（ａ）参照）。その後、
樹脂材料５を１５０℃で０．５時間加熱して半硬化させ
る（図３（ｂ）参照）。この半硬化された樹脂材料５
は、収縮により凹部７を生じる。ついで、半硬化した樹
脂材料５のうち、配線層４より盛り上がった部分を研磨
により除去する（図３（ｃ）参照）。このように研磨に
より整面された半硬化状態の樹脂材料５を硬化させ、凹
部１７を有する第１の樹脂充填層１５を形成する（図４
（ａ）参照）。

【００２４】ここで、樹脂材料５は半硬化されているの
で、すでに硬化収縮がある程度進行しており、この硬化
時の収縮量はそれほど大きくならない。したがって、硬
化収縮により形成される凹部１７の深さ（凹み量）は、
未硬化の樹脂材料５を一挙に硬化させた第１の実施例
（図２（ｂ）参照）と比べて、小さくなる。この場合、
半硬化状態にするための熱処理時間を変えることにより
半硬化の程度を変え、凹部７’の深さ（凹み量）を適宜
調節することができる。

【００２５】次に、この凹部７’には、上記第１の実施
例と同様に、エポキシ樹脂等の樹脂材料８（第２の樹脂
材料）を充填する（図４（ｂ）参照）。この第２の樹脂
材料８は、第１の樹脂材料５よりも溶媒成分量が少な
く、Ｃｕ粉末を含有している。Ｃｕ粉末を含有させた理
由は、後述の金属層１２との密着性を高めるためであ
り、Ｃｕ粉末以外の金属粒子またはメッキ触媒核を含有
させた樹脂材料を用いても効果が得られる。

【００２６】この後、第２の樹脂材料８を１２０℃で
０．５時間加熱処理し熱硬化させ、第２の樹脂充填層１
８を形成する。第１の樹脂材料５はすでに硬化されてい
るので、第２の樹脂材料８を硬化する際には、第１の樹
脂材料５の硬化収縮は生じない。したがって、硬化収縮
するのはスルーホールＨ内のうち、凹部１７内の第２の
樹脂材料８のみであるため、その硬化収縮量はわずかで
あり、わずかに収縮しても、実質的に配線層４と同一平
面を維持できる。

【００２７】上記第１および第２の実施例においては、
凹部７および１７に第２の樹脂材料８をほぼ配線層４と
ほぼ面一に充填する例を示したが、以下においては、配
線層４より突出するように第２の樹脂材料を充填する方
法について、第３の実施形態として説明する。まず、図
４（ａ）に示したスルーホールＨの開口近傍に形成され
た凹部１７に、第２の樹脂材料８を配線層４よりも突出
するように形成する（図５（ａ）参照）。その後、この
樹脂材料８を半硬化させる。この半硬化された樹脂材料
８’は、僅かに収縮する（図５（ｂ）参照）。ついで、
半硬化した樹脂材料８’のうち、配線層４より盛り上が
った部分を研磨により除去する（図５（ｃ）参照）。こ
のように研磨により整面された半硬化状態の樹脂材料
８’を硬化させ、第２の樹脂充填層１８を形成する。半
硬化状態の樹脂材料８は、すでに硬化収縮がある程度進
行しており、この硬化時の収縮量はほとんど無視できる
程度である。したがって、硬化後においても、配線層４
と実質的に同一平面を維持できる。

【００２８】さらに、図５（ｃ）に示す樹脂充填層１８
の上に、無電解Ｃｕメッキおよび／または電解Ｃｕメッ
キにより、金属層１２を形成する（図６参照）。第２の
樹脂充填層１８を粒子およびメッキ触媒核の少なくとも
いずれかを含有している樹脂材料により形成した場合に
は、金属層１２と樹脂充填層１８との密着性が極めて良
好になる。なお、上記実施例では、溶媒成分を含んだ樹
脂材料を用いた例を示したが、第１および第２の樹脂材
料のうちの両方、または、いずれか一方に無溶剤タイプ
の樹脂材料を用いてもよい。いずれの場合であっても、
一旦第１の樹脂材料を硬化させた凹部に再度第２の樹脂
材料を充填・硬化するため、最終的な凹みはほぼ皆無で
あり、配線層（４）と同一平面を有する樹脂充填物を形
成することが可能となる。

【００２９】本発明で用いる絶縁基板１の材料は特に制
限されず、公知の材質、構造を有するものが制限なく使
用することができる。例えば、紙基材−フェノール樹脂
積層基板、紙基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−ポ
リエステル樹脂積層基板、ガラス基材−エポキシ樹脂積
層基板、紙基材−テフロン樹脂積層基板、ガラス基材−
ポリイミド樹脂積層基板、ガラス基材−ＢＴ（ビスマレ
イミド−トリアジン）レジン樹脂積層基板、コンポジッ
ト樹脂基板等の合成樹脂基板や、アルミニウム、鉄、ス
テンレス等の金属をエポキシ樹脂等で被覆して絶縁処理
した金属系絶縁基板、あるいはセラミック等の絶縁基板
等が挙げられる。

【００３０】本発明の配線基板の製造方法において複数
の絶縁基板の積層体を用いる場合は、その積層体の形成
方法は、特に限定されない。通常、必要に応じて配線層
が施された絶縁基板を積層する方法が採用され、一般的
には絶縁基板間にプリプレグを挟み積層されるピンラミ
ネート方式およびマスラミネート方式が好適に用いられ
る。また、絶縁基板の層数は、パターンの必要に応じて
決定される。配線層は、この積層体の両表面、或いは一
表面と該複数の絶縁基板間に形成される。これに対し、
本発明の配線基板は、絶縁基板が１枚の場合には、その
両面に配線層を有しいる。上記の配線層としては、通常
の回路パターン、ランド部、パッド部等の公知のパター
ンが必要に応じて形成される。また、形成される配線層
の材質は特に限定されないが、銅、ニッケル等が挙げら
れる。

【００３１】上記スルーホールの形成方法としては、ド
リル加工、パンチング加工、レーザ加工等の通常の配線
基板の製法と同様の公知の手法が特に限定されずに用い
られる。上記整面工程の手法としては、バフ研磨、スク
ラブ研磨、ベルト研磨、スラリー研磨等の通常の配線基
板の研磨に用いられる手法が好適に用いられる。

【００３２】さらに、上記実施形態に記載の製造方法で
得られた配線基板は、さらに従来公知の手法により、さ
らに上層にビルドアップ層を形成し、多層配線基板を形
成するとよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる配線基板の製造方法の
うち、スルーホール導体３を形成する過程の説明図であ
る。

【図２】第１の実施形態にかかる配線基板の製造方法の
うち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図であ
る。

【図３】第２の実施形態にかかる配線基板の製造方法の
うち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図であ
る。

【図４】第２の実施形態にかかる配線基板の製造方法の
うち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図であ
る。

【図５】第３の実施形態にかかる配線基板の製造方法の
うち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図であ
る。

【図６】スルーホール充填物の上に金属層を形成した状
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１：絶縁基板２：銅箔３：スルーホール導体４：配線層５：第１の樹脂材料７、７’、１７：凹部８：第２の樹脂材料Ｈ：スルーホール２Ｈ：Ｃｕメッキ層１０：両面銅張基板１２：金属層１５：第１樹脂充填層１８：第２樹脂充填層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上下両主面に貫通するスルーホールを有
する絶縁基板と、上記絶縁基板の少なくとも一平面に形成された配線層
と、上記スルーホールの内周面に形成され、前記配線層と電
気的に接続するスルーホール導体と、開口端面において上記配線層の表面と実質的に同一平面
になるように前記スルーホール内に充填されたスルーホ
ール充填物と、を備えた配線基板の製造方法であって、上記スルーホールに、第１の樹脂材料を充填する第１充
填工程と、上記第１の樹脂材料を硬化させる第１硬化工程と、上記第１硬化工程により生じた凹み部分に、第２の樹脂
材料を充填する第２充填工程と、上記第２の樹脂材料を硬化させる第２硬化工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】前記第２の樹脂材料は、前記第１の樹脂
材料よりも溶媒成分量の少ないことを特徴とする請求項
１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】前記スルーホールに、第１の樹脂材料を
前記配線層より突出するように充填する第１充填工程
と、上記第１の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の
表面と同一平面をなすよう整面する第１整面工程と、上記第１整面工程を経た第１の樹脂材料を硬化させる第
１硬化工程と、を含むことを特徴とする請求項１または
２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】前記スルーホールに、第２の樹脂材料を
前記配線層より突出するように充填する第２充填工程
と、上記第２の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の
表面と同一平面をなすよう整面する第２整面工程と、上記第２整面工程を経た第２の樹脂材料を硬化させる第
２硬化工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】前記スルーホール充填物の露出面に金属
層を形成するメッキ工程を含むことを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】前記第２の樹脂材料は、金属粒子または
メッキ触媒核のいずれかを含有していることを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれかに記載の配線基板の製造方
法。