JPH1154942A - 多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来困難であった導体層間の接続信頼性を十
分満足する微小径のビアホールを有する多層プリント配
線板の製造が可能になり、またビアホール加工の際の位
置精度が改善され内層ランドのパターンの小径化も可能
となるなど、多層プリント配線板の高密度化に効果を有
する製造方法を提供する。 【解決手段】 複数の導体層と導体層間に形成された樹
脂層を有し、該樹脂層に前記導体層間を導通するためレ
ーザーによりビアホールを形成した多層プリント配線板
の製造方法において、前記樹脂層の上層に形成された導
体層にあらかじめレーザーの設定ビーム径より大きな孔
を形成して、樹脂層を露出させた後、ビアホール底部に
接合する導体回路と同一の層に形成された導体パターン
を位置合せの基準としてレーザーを照射し、前記樹脂層
を除去することによってビアホールを形成することを特
徴とし、さらに前記樹脂層の上層に形成された導体層に
形成される孔は、レーザーの設定ビーム径より５０μｍ
以上大きい多層プリン卜配線板の製造方法を特徴とす
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、導体層間の接続信
頼性を改善した多層プリント配線板の製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の携帯用電子機器の小型、薄型化に
伴い、当然のことながら部品である多層プリント配線板
に対しても小型、薄型化、即ち高密度化が要求されてい
る。この要求に応える１つの手法として、多層プリント
配線板の導体層間の導通密度を上げるため、導通孔を従
来の貫通型のスルーホールに替え任意の導体層間で導通
が得られるビアホールを用いて、このビアホールの小径
化が図られている。この手法を満足させる多層プリント
配線板の製造方法としてビルドアップ工法が注目されて
いる。この工法の１つはつぎのような工程からなるもの
である。

【０００３】すなわち銅箔にラミネートされた半硬化状
の絶縁樹脂層を、コア材となるプリント配線板の表面に
熱圧着し、ついで前記銅箔にエッチングレジスト層を形
成し露出した部分の銅箔を溶解除去して孔を形成する。
その後露出した前記絶縁樹脂層を、銅層をマスクとして
該マスク径より大きなビーム径に設定したレーザーを用
いて除去してビアホールを形成する。そして該ビアホー
ルの側壁にめっき皮膜を形成することによってプリント
配線板のコア材の回路と前記絶縁樹脂層上の銅層との導
通を確保し、該銅層をパターニングして回路を形成する
工程を所望に応じ繰り返すことによって多層プリント配
線板を製造する方法である。

【０００４】この方法で得られる多層プリント配線板
は、直径１００μｍ程度のビアホールを導通孔とするこ
とが可能であり、従来のドリルなどで機械加工された直
径数百μｍの貫通型のスルーホールのみを導通孔とした
多層プリント配線板に比べ、大幅に導体層間の導通密度
を高めることを可能とした。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一方プリント配線板の
導体層間の接続信頼性を示す指標として接続信頼試験が
ある。これは、ＪＩＳ Ｃ−５０１４に規定した方法に
したがって、２０℃および２６０℃に保持されたシリコ
ンオイルなどにプリント配線板を交互に所定時間浸漬す
る処理を１００回繰り返し、この処理の前後における導
体層間の抵抗値の変化が１０％以内の変動であれば十分
な信頼性を備えるものと判断する試験である。しかしな
がら前記工法で得られる多層プリント配線板は、一部実
用化されてはいるものの、上記した接続信頼試験を必ず
しも満足せず、接続信頼性が十分とはいい難く、その改
善が望まれていた。

【０００６】本発明は、従来困難であった導体層間の接
続信頼性を十分満足する微小径のビアホールを有し、ま
たビアホール加工の際の位置精度が改善され内層ランド
のパターンの小径化も可能となるとともに、高密度化さ
れた多層プリント配線板の製造方法を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記工法
で得られた多層プリント配線板が、導体層間の接続信頼
試験の際にビアホールおよびその周辺部の導体層の一部
に亀裂が生じることによって導体層間の抵抗値が増加
し、接続信頼性を十分満足できないこと、また前記亀裂
は、ビアホールを構成する絶縁樹脂層とその上層に形成
された銅層などの導体層の界面付近、および絶縁樹脂層
とその下層に接合する導体回路の界面付近に生じる場合
が多いことを見い出した。

【０００８】そして、前記課題を解決するため本発明
は、複数の導体層と導体層間に形成された樹脂層を有
し、該樹脂層に前記導体層間を導通するためレーザーに
よりビアホールを形成した多層プリント配線板の製造方
法において、前記樹脂層の上層に形成された導体層にあ
らかじめレーザーの設定ビーム径より大きな孔を形成し
て、樹脂層を露出させた後、ビアホール底部に接合する
導体回路と同一の層に形成された導体パターンを位置合
せの基準としてレーザーを照射し、前記樹脂層を除去す
ることによってビアホールを形成することを特徴とし、
さらに前記樹脂層の上層に形成された導体層に形成され
る孔は、レーザーの設定ビーム径より５０μｍ以上大き
い多層プリン卜配線板の製造方法を特徴とするものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】前述の従来のビルドアップ工法に
よって形成されたビアホールの形状は、レーザー照射に
よる樹脂層の除去を、該樹脂層の上部の銅層に形成され
た孔をマスクとしてそのマスク径より大きなビーム径に
設定して行うことから、形成されたビアホールの上部に
銅皮膜が庇状に突出した形状となり、その突出部とビア
ホールの界面のめっき皮膜は括れた形状となる。一方、
ビアホールとその底部に接合する導体回路との位置精度
は、樹脂層の上層の銅層に形成された孔と前記導体回路
との位置精度に依存する。この場合、光学精度以外に、
樹脂基板が諸工程における伸縮、変形、エッチング精
度、および銅マスクのパターン形成用フィルムマスクの
伸張などの影響を受けるため通常５０μｍ以上のずれが
生じ、ビアホール径あるいは樹脂層の下層の導体回路の
幅が狭くなりこれによりビアホール底部と導体回路の接
合面積が極端に小さくなったりビアホール底部に段差が
生じる。

【００１０】このように、従来のビルドアップ工法によ
って形成されたビアホールの形状は物理的に不安定な構
造であり、さらにビアホール部にめっき処理を行うとそ
の傾向は一層顕著になる。そしてこの状態で接続信頼試
験のような熱衝撃を繰り返し加わえると、不安定な箇所
に応力が集中し、亀裂が生じて前記接続信頼試験を満足
しない多層プリント配線板となるものと考えられる。

【００１１】そこで本発明では、樹脂層の上層に形成さ
れた導体層にあらかじめレーザーのビーム径より大きな
孔を形成し、前記樹脂層を露出させた後レーザーを照射
し、樹脂層を除去することによってビアホールを形成す
る。またレーザー照射は、従来のように樹脂層の上層の
銅層に形成された孔をマスクとしたり、また位置合せに
用いず、ビアホール底部に接合する導体回路と同一の層
に形成された導体パターンを基準として位置合せして行
われる。したがって前記のようなビアホール上部に銅層
が庇状に突出することもなく、またビアホールとその底
部に接合する導体回路との位置精度は、導体回路の形成
時に同時に形成された導体パターンを位置合せの基準と
してレーザー照射による孔開け加工を行うため、精度的
にはレーザー加工機の加工位置精度のみに依存し、２０
〜３０μｍ程度にまで位置ずれを抑制することが可能と
なり、ビアホールおよびその周辺部の形状が物理的に安
定し、接続信頼性を改善することができるものである。

【００１２】本発明でレーザー照射に先立って導体層に
形成される孔の直径は、レーザーの設定ビーム径より５
０μｍ以上大きいことが望ましい。これは前述のよう
に、導体層に形成された孔と樹脂層の下層の導体回路と
の位置ずれが通常５０μｍ程度存在するため、導体層に
形成する孔の大きさがこれより小さい場合には、導体層
に形成された孔の一部にレーザーが照射され、形成され
るビアホール径が小さくなり、ビアホール底部とそれに
接合する導体回路との接合面積が狭くなったり、またビ
アホール上部に導体層が庇状に突出したりして、従来の
製法の際に生じる問題が同様に起こる可能性があるから
である。なお導体層に形成される孔の大きさは、レーザ
ーの設定ビーム径より５０μｍ以上大きいことが必要で
あるが、孔を形成することによって露出した樹脂表面
は、最終的にめっき皮膜が形成されるため、経済性の点
（エッチング面積の増大によるエッチャントの消費量の
増加によるコストアップ）で必要以上に大きくする必要
はなく、最大１００μｍ程度までで十分である。本発明
で形成する位置合せ用の導体パターンの形状、数は特に
限定されず、位置合せ用の光学装置に認識できるもので
あればよく、例えば直径１ｍｍ程度の円形の導体パター
ンを面内の対称位置に４箇所形成すればよい。

【００１３】また本発明では、前記工程に至るまでの多
層プリント配線板の製造方法は特に限定しておらず、前
述の公知の方法などにしたがって得ることが可能であ
る。また樹脂層の除去に使用するレーザーも特に限定さ
れず、エキシマレーザー、炭酸ガスレーザー、アルゴン
ガスレーザー、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・
ガーネット）レーザーなどを用いることができる。そし
てレーザー照射で樹脂層が除去しきれずビアホール底部
に残留し導体回路が露出しない場合は、強酸化剤などを
用いて残留する樹脂を溶解除去すればよい。さらにレー
ザー照射の際の位置合せは、一般的な光学的手法を用い
ることができ、位置合せの基準となる導体パターンが樹
脂層の影響で確認され難い場合は、その部分の樹脂層を
研磨、ザグリなどによって除去するか、あるいは導体パ
ターン上に樹脂層が形成されないような処理を施してお
くことができる。さらに前記工程を繰り返すことによっ
て多層化し、所望の多層プリント配線板を得ることがで
きる。

【００１４】

【実施例】次に実施例および比較例によって本発明をさ
らに詳細に説明する。 （実施例１）縦３３５ｍｍ、横５１０ｍｍ、厚さ０．４
ｍｍ（銅厚１８μｍ）の両面銅張ガラスエポキシ樹脂基
板を用い、銅皮膜を塩化第２鉄でパターニングすること
によって最小ピッチ１５０μｍの回路、およびレーザー
照射の際に位置合せの基準となる直径１ｍｍの円形の導
体パターンを同一面内に４箇所有する両面プリント配線
板を調製し、これをコア材とした。得られたコア材の表
面に、厚さ１８μｍの電解銅箔の粗面部に形成された厚
さ８０μｍでＢステージに硬化されたエポキシ樹脂層を
前記電解銅箔ともに１７０℃で１時間、３０ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２の圧力を加えて熱圧着した。次に前記銅箔表面に厚
さ３０μｍのドライフィルムレジストをラミネートし、
フォトリソグラフィー技法によりエッチングレジスト層
を形成した。その後露出した銅層部分を塩化第２鉄溶液
を用いてエッチングにより除去し、直径１５０μｍの孔
を形成し、次いでレジス卜層を４％水酸化ナトリウム水
溶液を用いて４０℃で１分間処理することによって剥離
した。さらに前記位置合せの基準となる円形の導体パタ
ーン上に形成されたエポキシ樹脂層をザグリによって除
去し、ＣＣＤカメラを用いて位置合せを行った後、ビー
ム径を１００μｍに設定した炭酸ガスレーザーを用い、
加工エネルギーを２１Ｊ／ｃｍ^２とし、１箇所につき３
ショット照射することによってエポキシ樹脂層を除去し
ビアホールを形成した。その後、樹脂基板の所望の箇所
に直径４００μｍの貫通スルーホールをドリルによって
形成した。次いで樹脂基板をデスミア（商品名：シプレ
ィ社製）処理溶液に７０℃で５分間浸漬し、貫通スルー
ホール内に残留するエポキシ樹脂の削り屑、およびビア
ホール底部とコア材の回路間に残存するエポキシ樹脂を
溶解除去した。

【００１５】続いて前記樹脂基板を触媒付与液『ＯＰＣ
−８０キャタリストＭ』（商品名：奥野製薬社製）に２
５℃で５分間浸漬し、水洗した後、触媒活性促進液『Ｏ
ＰＣ−５５５アクセレーター』（商品名：奥野製薬社
製）に２５℃で５分間浸漬した後水洗した。その後硫酸
銅５水和物を１０ｇ／リットル、エチレンジアミン４酢
酸２ナトリウムを３０ｇ／リットル、濃度３７％のホル
ムアルデヒド溶液を５ミリリットル／リットル、ポリエ
チレングリコール（分子量１０００）を０．５ｇ／リッ
トル、２，２′−ビピリジルを１０ｍｇ／リットル含有
し、ｐＨを１２．５に調整した６５℃の無電解銅めっき
液に樹脂基板を２０分間浸漬することによって、ビアホ
ールおよびスルーホール側壁部を含めた基板表面に厚さ
０．５μｍの銅めっき皮膜を形成した。

【００１６】その後硫酸銅５水和物を８０ｇ／リット
ル、硫酸を１８０ｇ／リットル、塩素イオンを６０ｍｇ
／リットル、光沢剤を１０ミリリットル／リットル含有
する２３℃の電気銅めっき液に浸漬し、含りん銅板をア
ノ一ドとし、陰極電流密度３Ａ／ｄｍ^２で３０分間電気
銅めっきを行い、ビアホールおよびスルーホール側壁部
を含めた基板表面に厚さ１８μｍの銅めっき皮膜を形成
した。さらに表面の銅めっき皮膜にフォトリソグラフィ
ー技法によって最小ピッチ１５０μｍの間隔にエッチン
グレジストをパターニングした後、４０ボーメの塩化第
２鉄溶液を用い、温度５０℃、シャワー圧２．０ｋｇ／
ｃｍ^２で４０秒間エッチングを行った後、レジストを剥
離することによって回路形成を行った。なおこれらの回
路パターンは、ビアホールの接続信頼性を評価できるよ
うに形成されている。

【００１７】以上の工程を経ることによって、４層のプ
リント配線板を得ることができた。得られたプリント配
線板にＪＩＳ Ｃ−５０１４に規定する方法にしたがい
熱サイクル試験を行い、その前後の導体層間の抵抗値を
測定した結果、抵抗値の変化率は３％であり、これは導
体層間の接続信頼性を十分満足するものであった。

【００１８】（実施例２）電解銅箔に形成する孔の直径
を２００μｍとした以外は実施例１と同様な工程で多層
プリント配線板を製造した。得られた多層プリント配線
板に実施例１と同様の熱サイクル試験を行い、その前後
の導体層間の抵抗値を測定した結果、抵抗値の変化率は
３％であり、これは導体層間の接続信頼性を十分満足す
るものであった。

【００１９】（比較例１）実施例１に示した多層プリン
ト配線板の製造工程の中で、レーザー位置合せ用の導体
パターンを利用せず、エポキシ樹脂層上の電解銅箔に形
成する孔を直径１００μｍとし、この孔をマスクとして
直径２００μｍのビーム径に設定した炭酸ガスレーザー
を照射することによってビアホールを形成した以外は実
施例１と同様な工程で多層プリント配線板を製造した。
得られた多層プリント配線板に実施例１と同様の熱サイ
クル試験を行い、その前後の導体層間の抵抗値を測定し
た結果、抵抗値の変化率は１５％であり、これは導体層
間の接続信頼性を十分満足するとはいい難いものであっ
た。

【００２０】（比較例２）電解銅箔に形成する孔の直径
を１２０μｍとした以外は実施例１と同様な工程で多層
プリント配線板を製造した。得られた多層プリント配線
板に実施例１と同様の熱サイクル試験を行い、その前後
の導体層間の抵抗値を測定した結果、抵抗値の変化率は
１３％であり、これは導体層間の接続信頼性を十分満足
するとはいい難いものであった。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、従来
困難であった導体層間の接続信頼性を十分満足する微小
径のビアホールを有する多層プリント配線板の製造が可
能になり、またビアホール加工の際の位置精度が改善さ
れ内層ランドのパターンの小径化も可能となるなど、多
層プリント配線板の高密度化に大きな効果を奏するもの
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の導体層と導体層間に形成された樹
   脂層を有し、該樹脂層に前記導体層間を導通するためレ
   ーザーによりビアホールを形成した多層プリント配線板
   の製造方法において、前記樹脂層の上層に形成された導
   体層にあらかじめレーザーの設定ビーム径より大きな孔
   を形成して、樹脂層を露出させた後、ビアホール底部に
   接合する導体回路と同一の層に形成された導体パターン
   を位置合せの基準としてレーザーを照射し、前記樹脂層
   を除去することによってビアホールを形成することを特
   徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記樹脂層の上層に形成された導体層に
   形成される孔は、レーザーの設定ビーム径より５０μｍ
   以上大きいことを特徴とする請求項１記載の多層プリン
   卜配線板の製造方法。