JP2000323841A - 多層回路基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファインな回路パターンの設計自由度が高
く、層間の導通構造の信頼性も高い多層回路基板と、そ
れをビルドアップ工法で製造する方法を提供する。 【解決手段】 この多層回路基板は、下層の回路基板１
と上層の回路基板２が内層バイアホール５を介して順次
積層されている構造の多層回路基板において、内層バイ
アホール５は、凹孔５Ａと、凹孔の壁面を被覆する導体
めっき層５Ｂと、凹孔の中空部に充填された導電ペース
ト５Ｃと、少なくとも導電ペーストの上面５ｃを被覆し
て形成された表面めっき層の頭部表面部５Ｄとから成る
中実の導通構造を有し、かつ、下層の回路基板に位置す
る内層バイアホール５の表面めっき層の直上に上層の回
路基板に位置する内層バイアホール６が配置されている
多層回路基板。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は多層回路基板とそれ
をビルドアップ工法で製造する方法に関し、更に詳しく
は、回路パターンのファイン化を確保しつつ、層間接続
の自由度を広めることができ、内層バイアホールの導通
構造の信頼性が高く、また、内層バイアホールの頭部表
面をパッドとしても使用することができる多層回路基板
とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子・電気機器の小型化や軽量化
の進展に伴い、これら機器に組み込まれる回路基板とし
ては多層回路基板が広く採用されている。この多層回路
基板は、表面に所定の回路パターンが形成されている回
路基板が複数枚積層された構造のものであって、各層の
間は貫通スルーホールや内層バイアホールで導通がとら
れている。

【０００３】そして、この多層回路基板に対しては、回
路パターンの細線化やその高密度化、また薄型化の要望
が強まっており、それに応えるために、最近ではビルド
アップ工法を適用して製造することが行われている。こ
のビルドアップ工法は、概ね、次のようにして進められ
る。その１例を、片面にビルドアップしていく場合につ
いて説明する。

【０００４】まず、図９で示したように、絶縁基板１Ａ
の表面に所定の回路パターン１Ｂが形成されている回路
基板１をコア基板として用意する。ついで、このコア基
板１の表面に絶縁樹脂を積層して前記回路パターン１Ｂ
を埋設する所望厚みの絶縁層２Ａを形成する（図１
０）。そして、この絶縁層２Ａの表面のうち、目的とす
る内層バイアホールを形成すべき箇所に前記回路パター
ン１Ｂの表面に至るまでの凹孔１Ｃを形成する（図１
１）。

【０００５】このような凹孔は、従来からホトリソグラ
フィーを用いて形成されていたが、最近では、より小径
の凹孔を形成することができるということからレーザを
用いることが行われている。ついで、例えば薬液処理に
より、絶縁層２Ａの表面と凹孔１Ｃの側壁面に粗面化処
理を施したのち全面に無電解めっきと電気めっきを順次
行い、図１２で示したように、回路パターン１Ｂの表面
と凹孔１Ｃの側壁面と絶縁層２Ｂの表面とを被覆する所
望厚みのめっき層２Ｂを形成する。

【０００６】そして、このめっき層２Ｂに対して常法の
パターニング処理を行って一部を除去し、絶縁層２Ａの
表面にランド部１Ｃ₁を有する凹孔１Ｃのパターンと所
定の導体回路パターンを形成する。その結果、図１３で
示したように、コア基板１の上には、絶縁層２Ａとその
表面に形成されている所定の回路パターン２Ｂおよびコ
ア基板１の回路パターン１Ｂと接続する凹孔１Ｃ、すな
わち内層バイアホールを有する第２の回路基板２が積層
された２層構造の回路基板が得られる。

【０００７】そして、この第２の回路基板２の上に、更
に別の回路基板を積層する場合には、図１４で示したよ
うに、回路基板２の表面に絶縁樹脂を積層して前記回路
パターン２Ｂと凹孔１Ｃのパターンを埋設する絶縁層３
Ａを形成したのち、この絶縁層３Ａに対し、ランド部１
Ｃ₁に対応する箇所に図１１〜図１３で示したと同様の
処理を行えばよい。

【０００８】その結果、図１５で示したように、第２の
回路基板２の上には、絶縁層３Ａと、その表面に形成さ
れている所定の回路パターン３Ｂおよび第２の回路基板
２のランド部１Ｃ₁と接続している凹孔２Ｃ、すなわち
内層バイアホールとを有する第３の回路基板３が積層さ
れている３層構造の回路基板が得られる。この第３の回
路基板の上に、前記した操作を反復していくことによ
り、所望する層数を有し、各層は凹孔１Ｃ，２Ｃ，…が
内層バイアホールとして機能する多層回路基板を製造す
ることができる。

【０００９】このようなビルドアップ工法は、従来から
の多層回路基板の製造方法、すなわち、それぞれに所定
の回路パターンと内層バイアホールが形成されている回
路基板を別々に製造しておき、それらの所定枚数を一括
して積層した積層体にし、ついでその積層体の所定位置
に貫通スルーホールを形成したのちめっき処理を行って
各層の導通をとるという方法に比べると、絶縁層２Ａ，
３Ａ，…を薄くすることにより全体の薄型化を実現で
き、また、各層の表面に形成されている回路パターンが
ファインであっても内層バイアホールの形成が可能であ
るため高密度化を実現できるという利点を備えている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図９〜図１
５で示したビルドアップ工法には次のような問題があ
る。第１の問題は、図１５で例示したように、ある回路
基板の層２における凹孔（内層バイアホール）１Ｃのラ
ンド部１Ｃ₁の上にその上層に位置する回路基板３の凹
孔（内層バイアホール）２Ｃが形成されていることであ
る。

【００１１】すなわち、下層に形成されている内層バイ
アホールは、上層に形成される内層バイアホールと接続
する所定広さのランド部を有していなければならないこ
とである。したがって、この２つの内層バイアホール
は、平面的に所定の距離だけ離隔して形成されることに
なるため、下層の回路パターンのパターン態様に応じ
て、内層バイアホールの形成は規定されることになり、
パターン設計の自由度を狭めることになる。

【００１２】本発明は、従来のビルドアップ工法で多層
回路基板を製造する際の上記した問題を解決し、回路パ
ターンのファイン化を確保しつつ、設計の自由度が大き
く、しかも内層バイアホールの導通構造の信頼性が高い
多層回路基板とその製造方法の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、下層の回路基板と上層の回
路基板が内層バイアホールを介して順次積層されている
構造の多層回路基板において、前記内層バイアホール
は、凹孔と、前記凹孔の壁面を被覆する導体めっき層
と、前記凹孔の中空部に充填された導電ペーストと、少
なくとも前記導電ペーストの上面を被覆して形成された
表面めっき層の頭部表面部とから成る中実の導通構造を
有し、かつ、下層の回路基板に位置する内層バイアホー
ルの表面めっき層の直上に上層の回路基板に位置する内
層バイアホールが配置されていることを特徴とする多層
回路基板が提供され、また、表面に回路パターンと内層
バイアホールが形成されている下層の回路基板の上に上
層の回路基板を順次積層していく多層回路基板の製造方
法において、前記下層の回路基板の表面を被覆して絶縁
層を形成し、前記絶縁層にレーザ光を照射して、前記絶
縁層に前記内層バイアホールの頭部表面部に至るまでの
凹孔を形成し、前記絶縁層の表面にめっき処理を行っ
て、前記絶縁層の全面、前記凹孔の側壁面および前記内
層バイアホールの頭部表面を被覆する導体めっき層を形
成し、前記導体めっき層の全面に導電ペーストを塗布し
たのち研磨して、前記凹孔の中空部に前記導電ペースト
を充填して中実構造とし、更に全面にめっき処理を行っ
て表面めっき層を形成したのち前記表面めっき層をパタ
ーニングして、回路パターンと少なくとも前記導電ペー
ストの上面を被覆する内層バイアホールの頭部表面部を
形成する、作業を反復することを特徴とする多層回路基
板の製造方法が提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の多層回路基板の各層にお
ける内層バイアホールの配置状態の１例を図１に示す。
図１は、絶縁基材１Ａの表面に回路パターン１Ｂが形成
されている回路基板（コア基板）１の片面に、３層の回
路基板を後述する本発明のビルドアップ工法で積層した
多層回路基板の断面構造を例示している。

【００１５】図１において、コア基板１の回路パターン
１Ｂの上には、絶縁層２Ａとその表面に形成された回路
パターン２Ｂから成る第２の回路基板２が積層され、か
つ、この第２の回路基板２には後述する内層バイアホー
ル５が形成されている。そして、この第２の回路基板２
の上には、絶縁層３Ａとその表面に形成された回路パタ
ーン３Ｂから成る第３の回路基板（上層の回路基板）３
が積層され、かつ、第２の回路基板（下層の回路基板）
２に位置している内層バイアホール５の直上には、それ
と同一構造の内層バイアホール６が形成されている。

【００１６】更に、この第３の回路基板３の上には、絶
縁層４Ａとその表面に形成された回路パターン４Ｂから
成る第４の回路基板（上層の回路基板）が積層され、か
つ第３の回路基板（下層の回路基板）３に位置している
内層バイアホール６の直上にはそれと同一構造の内層バ
イアホール７が形成されている。なお、図１において、
この内層バイアホール７は第４の回路基板４の表面にそ
の頭部表面部が表出しているが、ここには更に第５の回
路基板を積層することもできる。その場合には、この内
層バイアホール７の頭部表面部は当該第５の回路基板の
中に埋設されることになる。

【００１７】このように、本発明の多層回路基板は、各
層の間を接続する内層バイアホールが、図１５で示した
従来の場合のように平面的に互いに離隔しているのでは
なく、互いの直上に配置されるという直列構造をなして
形成されている。ここで、本発明の内層バイアホール
５，６，７の構造につき、内層バイアホール５を例にし
て説明する。

【００１８】この内層バイアホール５は、絶縁層２Ａに
レーザ照射で形成された凹孔５Ａと、この凹孔の側壁面
とコア基板１の回路パターン１Ｂの表面と絶縁層２Ａに
おける凹孔５Ａの周縁表面とを被覆する薄い導体めっき
層５Ｂと、中空部に充填されている導電ペースト５Ｃ
と、この導電ペースト５Ｃの上面を被覆するめっき層で
ある頭部表面部５Ｄとから成り、全体として、導電材料
から成る中実構造になっている。

【００１９】このように、この内層バイアホール５の場
合には、全体が導電材料から成る柱状形状になっている
ので、本発明の多層回路基板は、単に薄い導体めっき層
で下層との導通をとっていた従来の内層バイアホールの
場合に比べて導通構造の信頼性は高くなる。また、内層
バイアホールは互いに直列構造をなして各層間に配置さ
れているので、小面積にも多数の内層バイアホールを形
成することが可能となり、設計の自由度を高めることが
できると同時に回路パターンの高密度化も実現できる。

【００２０】更に、最上層に表出している内層バイアホ
ール７の場合、その頭部表面部７Ｄを他の部品搭載用の
パッドとして使用することもできる。上記した本発明の
多層回路基板は次のようにして製造される。最初に、絶
縁基材１Ａとその表面に形成された回路パターン１Ｂと
から成るコア基板１の上に、第２の回路基板２が後述す
るようにしてビルドアップされる。

【００２１】まず、図２で示したように、コア基板１の
表面に絶縁樹脂を塗布したのち硬化して所望厚みの絶縁
層２Ａを形成する。ついで、内層バイアホールを形成す
べき絶縁層２Ａの箇所に例えばＣＯ₂レーザ光を照射し
て、下層の回路パターン１Ｂの表面１ｂにまで至る所定
孔径の凹孔５Ａを形成する（図３）。

【００２２】次に、凹孔５Ａの内壁面を含む絶縁層２Ａ
の全面に例えば銅めっき処理を行う。めっき処理として
は、無電解めっきを行って凹孔５Ａの側壁面５ａと絶縁
層２Ａの表面２ａに導電性を付与したのち電気めっきを
行えばよい。その結果、図４で示したように、絶縁層２
Ａの表面２ａと凹孔５Ａの側壁面５ａと回路パターン１
Ｂの表面１ｂを被覆して薄い導体めっき層５Ｂが形成さ
れる。

【００２３】なお、このときの導体めっき層５Ｂの厚み
は、ビルドアップされる第２の回路基板２の表面に形成
されるべき回路パターン２Ｂの厚みの略１／２の厚みに
設定される。ついで、この導体めっき層５Ｂの全面に、
例えばエポキシ樹脂に銅粉が分散して成る導電ペースト
を塗布して当該導電ペーストを硬化したのち、その表面
を研磨して導体めっき層５Ｂの表面を表出させる。

【００２４】その結果、図５で示したように、凹孔の中
には導電ペースト５Ｃが充填された中実構造が形成さ
れ、その上面５ｃは導体めっき層５Ｂの表面５ｂと面一
状態になる。ついで、導体めっき層５Ｂと導電ペースト
の上面５ｃに例えば銅めっき処理を行い、表面めっき層
５Ｄを形成する（図６）。なお、このときの表面めっき
層５Ｄの厚みは、ビルドアップされる第２の回路基板２
に形成されるべき回路パターン２Ｂの厚みの略１／２の
厚みに設定される。したがって、絶縁層２Ａの表面に
は、第２の回路基板２に形成されるべき回路パターン２
Ｂの厚みと略等しい厚みのめっき層が形成されているこ
とになる。

【００２５】ついで、表面めっき層５Ｄに常法のホトリ
ソグラフィーを行い、更に必要箇所を絶縁層２Ａの表面
２ａまでエッチング除去する。その結果、図７で示した
ように、導体めっき層５Ｂと表面めっき層５Ｄから成る
回路パターン２が絶縁層２の表面２ａに形成され、また
その絶縁層２には、表面めっき層５Ｄから成る頭部表面
部が表出し、下層の回路パターン１Ｂと接続している内
層バイアホール５が配置された第２の回路基板２が形成
される。

【００２６】この第２の回路基板２の上に、図１で示し
た第３の回路基板３をビルドアップで形成する場合に
は、図８で示したように、上記した第２の回路基板２の
全面を被覆して絶縁層３Ａを形成し、更に下層の内層バ
イアホール５の頭部表面部５Ｄにまで至る凹孔６Ａを形
成したのち、図４〜図７で説明した作業を行えばよい。
そして、形成された第３の回路基板３の上に、上記した
作業を反復することにより、所望する層数の回路基板が
ビルドアップされて本発明の多層回路基板が製造され
る。

【００２７】

【実施例】最初に、図９で示したコア基板１を次のよう
にして製造した。絶縁層１Ａがエポキシ樹脂からなる両
面銅張積層板（銅箔の厚み：１２μｍ）の両面にソフト
エッチングを行って表面銅箔１Ｂ₁の厚みを約５μｍに
した。ついで、その両面銅張積層板に孔径０.３mmの貫
通孔を形成したのち、この貫通孔の内壁面も含む全面に
化学銅めっきを行い、更にその上に電気銅めっきを行っ
て厚みが約２０μｍの銅めっき層１Ｂ₂を形成した。

【００２８】そして、銅粉入りエポキシ樹脂系の非導電
ペースト８を印刷法で貫通孔に充填し、更に当該非導電
ペースト８を熱硬化させたのち、両面をベルトサンダと
バフで平滑に研磨した。ついで、研磨面を過マンガン酸
系溶液で粗面化したのち、全面に化学銅めっきと電気銅
めっきを順次行って厚みが約１５μｍの銅めっき層１Ｂ
₃を形成した。

【００２９】そして、上記銅めっき層１Ｂ₃に対してテ
ンティング法でエッチング処理を行い、直径５００μｍ
の回路１Ｂ，１Ｂを有するコア基板１にした。ついで、
このコア基板１の両面に、インク状のエポキシ樹脂をカ
ーテンコータで塗布し、更に熱硬化したのち両面をバフ
研磨して、回路１Ｂ，１Ｂを埋設する厚み約５０μｍの
絶縁層２Ａ，２Ａを形成した（図１０）。そしてＣＯ₂
レーザで絶縁層２Ａ，２Ａに、回路１Ｂ，１Ｂの表面に
至るまでの凹孔５Ａ，５Ａを形成した（図１１）。

【００３０】ついで、絶縁層２Ａ，２Ａの表面と凹孔５
Ａ，５Ａの側壁面５ａ，５ａを過マンガン酸系溶液で粗
面化すると同時に凹孔底部の残膜除去を行ったのち、化
学銅めっきと電気銅めっきを順次行い、厚み約７μｍの
銅めっき層５Ｂ₁，５Ｂ₁を形成した（図１２）。そし
て、この凹孔に銅粉入りエポキシ樹脂系の導電ペースト
５Ｃを印刷法で充填し、更に熱硬化したのち表面をベル
トサンダとバフで研磨した（図１３）。

【００３１】ついで、導電ペースト５Ｃの表面を過マン
ガン酸系溶液で粗面化したのち、化学銅めっきと電気銅
めっきを順次行い、厚みが約１５μｍの銅めっき層５Ｂ
₂を形成した（図１４）。そして、銅めっき層５Ｂに対
してテンティング法でエッチング処理を行い、直径３０
０μｍの回路２Ｂ，２Ｂを形成した（図１５）。

【００３２】このようにして、各回路間は直列構造で接
続されている４層の多層回路基板が得られた。なお、図
１５で示した多層回路基板をコア基板として、上記した
作業を更に行えば、図１６で示したような６層の多層回
路基板が得られる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明は
次のような効果を奏する。 （１）本発明の多層回路基板において各層間を接続する
内層バイアホールは、下層のものの直上に上層のものが
配置されるという直列構造をなして形成されているの
で、各内層バイアホールの平面的な分散の広がりは小さ
くなり、回路パターンの高密度化に対応可能である。こ
れは、多層回路基板の設計における自由度を高めること
になり、多大の工業的価値を有する。また同時に、配線
長が最短となるので、電気特性は優れたものになる。

【００３４】（２）内層バイアホールは全体として導電
材料から成る中実構造になっているので、本発明の多層
回路基板における下層と上層との導通状態は、めっき導
通および導電材料による導通が得られるため、高い信頼
性を備えている。 （３）また、本発明の多層回路基板における最上層に配
置された内層バイアホールの頭部表面部は平滑であるた
め、従来の凹孔を有する構造のものに比べ、パッドとし
ての機能をさせる場合、実装時の信頼性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層回路基板の要部を示す部分断面図
である。

【図２】本発明の製造方法において、コア基板の上に絶
縁層を形成した状態を示す部分断面図である。

【図３】図２の絶縁層に凹孔を形成した状態を示す部分
断面図である。

【図４】図３の絶縁層と凹孔の表面に導体めっき層を形
成した状態を示す部分断面図である。

【図５】図４の凹孔に導電ペーストを充填した状態を示
す部分断面図である。

【図６】図５の導体めっき層と導電ペーストの上面に表
面めっき層を形成した状態を示す部分断面図である。

【図７】図５の表面めっき層をパターニングしてコア基
板の上に第２の回路基板を形成した状態を示す部分断面
図である。

【図８】図７の第２の回路基板の表面に絶縁層を形成し
た状態を示す部分断面図である。

【図９】コア基板の１例を示す部分断面図である。

【図１０】図９のコア基板の両面に絶縁層を形成した状
態を示す部分断面図である。

【図１１】図１０の絶縁層に凹孔を形成した状態を示す
部分断面図である。

【図１２】図１１の絶縁層と凹孔の表面に銅めっき層を
形成した状態を示す部分断面図である。

【図１３】図１２の凹孔に導電ペーストを充填した状態
を示す部分断面図である。

【図１４】図１３の導電ペーストと絶縁層の表面に銅め
っき層を形成した状態を示す部分断面図である。

【図１５】本発明のビルドアップ工法で製造された４層
構造の多層回路基板を示す部分断面図である。

【図１６】本発明のビルドアップ工法で製造された６層
構造の多層回路基板を示す部分断面図である。

【図１７】従来のビルドアップ工法で用いるコア基板を
示す部分断面図である。

【図１８】図１７のコア基板の表面に絶縁層を形成した
状態を示す部分断面図である。

【図１９】図１８の絶縁層に凹孔を形成した状態を示す
部分断面図である。

【図２０】図１９の絶縁層と凹孔の表面に導体めっき層
を形成した状態を示す部分断面図である。

【図２１】図２０の導体めっき層をパターニングして第
２の回路基板を形成した状態を示す部分断面図である。

【図２２】図２１の第２の回路基板の表面に絶縁層を形
成した状態を示す部分断面図である。

【図２３】従来のビルドアップ工法で製造された３層構
造の多層回路基板を示す部分断面図である。

【符号の説明】

１ コア基板 ２ 第２の回路基板 ３ 第３の回路基板 ４ 第４の回路基板 ５，６，７ 内層バイアホール １Ａ，２Ａ，３Ａ，４Ａ 絶縁層 １Ｂ，２Ｂ，３Ｂ，４Ｂ 回路パターン １ｂ 回路パターン１Ｂの表面 ２ａ 絶縁層２Ａの表面 ５Ａ，６Ａ 凹孔 ５ａ 凹孔５Ａの側壁面 ５Ｂ 導体めっき層 ５ｂ 導体めっき層５Ｂの表面 ５Ｃ 導電ペースト ５ｃ 導電ペースト５Ｃの上面 ５Ｄ 表面めっき層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E346 AA06 AA12 AA15 AA43 BB01 BB16 CC31 DD01 DD22 DD32 EE33 FF04 FF15 FF18 GG01 GG15 GG17 GG27 HH07 HH25 HH31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下層の回路基板と上層の回路基板が内層
   バイアホールを介して順次積層されている構造の多層回
   路基板において、 前記内層バイアホールは、凹孔と、前記凹孔の壁面を被
   覆する導体めっき層と、前記凹孔の中空部に充填された
   導電ペーストと、少なくとも前記導電ペーストの上面を
   被覆して形成された表面めっき層の頭部表面部とから成
   る中実の導通構造を有し、かつ、下層の回路基板に位置
   する内層バイアホールの表面めっき層の直上に上層の回
   路基板に位置する内層バイアホールが配置されているこ
   とを特徴とする多層回路基板。
2. 【請求項２】 表面に回路パターンと内層バイアホール
   が形成されている下層の回路基板の上に上層の回路基板
   を順次積層していく多層回路基板の製造方法において、 前記下層の回路基板の表面を被覆して絶縁層を形成し、 前記絶縁層にレーザ光を照射して、前記絶縁層に前記内
   層バイアホールの頭部表面部に至るまでの凹孔を形成
   し、 前記絶縁層の表面にめっき処理を行って、前記絶縁層の
   全面、前記凹孔の側壁面および前記内層バイアホールの
   頭部表面を被覆する導体めっき層を形成し、 前記導体めっき層の全面に導電ペーストを塗布したのち
   研磨して、前記凹孔の中空部に前記導電ペーストを充填
   して中実構造とし、 更に全面にめっき処理を行って表面めっき層を形成した
   のち前記表面めっき層をパターニングして、回路パター
   ンと少なくとも前記導電ペーストの上面を被覆する内層
   バイアホールの頭部表面部を形成する、作業を反復する
   ことを特徴とする多層回路基板の製造方法。