JPH1174647A - 多層プリント配線板及びその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気的・機械的特性が良好で生産性の高い多
層プリント配線板及びその製法を提供する。 【解決手段】 ガラスエポキシ基板10に下側導体層13を
形成した後、絶縁層15を形成し、続いてＣＯ₂ レーザに
てホール径80μｍのバイアホール17を形成した。続いて
バイアホール17のうち下側導体層13からバイアホール17
の開口17ａの手前までを充填するように無電解銅めっき
を施し、導電性充填層19を形成した。めっき後、バイア
ホール17の開口17ａから導電性充填層19の上面までの深
さは10μｍで、この深さに対するホール径の比は80/10
(＞1)であった。その後、上側導体層21、ソルダーレジ
スト23を形成し、多層プリント配線板を得た。これによ
れば、バイアホール17を完全に充填する場合に比べて、
電気的・機械的特性は同等で、充填時間が短くなった
分、生産上有利となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体パッ
ケージなどの電子機器の構成部品として用いられる多層
プリント配線板及びその製法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般的なプリント配線板として
は、銅箔などの導体層を絶縁性フィルムに接着し、その
導体層をエッチングなどにより処理して所定パターンの
導体回路を形成したものが使用されており、特に近年で
は実装密度を高めるために多層プリント配線板が用いら
れている。

【０００３】また、近年は半導体パッケージの縮小化、
実装形態の変化に伴い、回路の細線化、回路隙間の縮小
化、回路の多層化即ち高密度化など（これらを総称して
ファイン化という）が要求されている。このようなファ
イン化の要求に応える多層プリント配線板としては、導
体層を絶縁層を介して基板上に複数設け、絶縁層に形成
したバイアホールやスルーホールの内面をめっきするこ
とによりその上下に存在している導体層同士を電気的に
接続した構造のものが開発されている。このバイアホー
ルやスルーホールは、ファイン化が進むにつれて微細化
する必要が生じたため、ドリルによる穿孔に代わって、
フォトレジスト法やレーザ加工法やドライエッチング法
などを用いて形成されている。

【０００４】例えば、特開平５−３２７２２４号公報に
は、片面張りガラスエポキシ基板の導体層にフォトレジ
ストをコーティングして絶縁層を形成し、続いてこの絶
縁層にフォトマスクを被せて露光・現像してバイアホー
ルを形成し、続いて電解めっきによりバイアホールを析
出金属で完全に充填して電気導通部を形成し、続いてこ
の上に導体層を形成し、この導体層に上記と同様にして
絶縁層、導体層を積層していく方法が記載されている。
この電気導通部は、析出金属で完全にバイアホールを充
填しているため、上下の導体層との接触面積が大きく、
機械的強度に優れている。

【０００５】また、特開平７−２９７５５１号公報に
は、ガラスセラミック基板の導体層にポリイミド系接着
シートを接着させ、この接着シートにドライエッチング
マスクを用いて穴あけパターンをフォトエッチング法に
より形成し、続いてドライエッチング装置によりバイア
ホールを形成し、続いて無電解めっきによりバイアホー
ルを析出金属で完全に充填してビアスタッドを形成し、
続いてこの上に導体層を形成し、この導体層に上記と同
様にして絶縁層、導体層を積層していく方法が記載され
ている。

【０００６】上記各公報に記載された方法で製造された
多層プリント配線板では、電気導通部又はビアスタッド
は、析出金属で完全にバイアホールを充填しているた
め、上下の導体層との接触面積が大きく抵抗値が低く抑
えられ、また機械的強度に優れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
公報ではバイアホールを完全に充填しているため、めっ
き時間が長くなり生産性がよくないという問題があっ
た。また、めっき液に長時間浸漬されるため、めっき液
によって絶縁層の表面が侵されて十分な絶縁性能が得ら
れないおそれがあった。さらに、絶縁層の厚みには５μ
ｍ程度の厚みバラツキがあり、バイアホール内に充填さ
れる析出金属にも析出速度の微妙な差により６μｍ程度
の厚みバラツキが生じる。したがって、上記各公報のよ
うにバイアホールを完全に充填すると、こうしたバラツ
キにより、充填された析出金属が絶縁層表面より盛り上
がることがある。このような析出金属の盛り上がりが生
じると、その上に形成される絶縁層の厚みが薄くなって
しまい、絶縁性が劣化するなどの問題が生じていた。こ
のため、電気的・機械的特性を良好のまま保ちつつ、生
産性が高くなるような多層プリント配線板の開発が望ま
れていた。

【０００８】一方、このような多層プリント配線板を開
発するに際して、本発明者はめっき以外に導体ペースト
を印刷する方法も考えたが、印刷後に導体ペーストが収
縮するため、バイアホールを完全に充填するには１回の
印刷では難しく複数回印刷する必要があり、作業が煩雑
化してやはり生産性がよくないことが判明した。また、
複数回印刷した場合、各印刷により形成されるペースト
同士の間に空気を巻き込み空隙が生じることも判明し
た。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、電気的・機械的特性が良好で生産性の高い多層プリ
ント配線板及びその製法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記課題
を解決するため、本発明の第１である多層プリント配線
板は、絶縁層の下面側に設けられた下側導体層と、前記
絶縁層内にて前記下側導体層から上向きに開口するホー
ルと、前記ホールのうち前記下側導体層から前記ホール
の開口手前までを充填するように設けられた導電性充填
層と、前記絶縁層の上面側に設けられ、前記導電性充填
層と接続された上側導体層とを備えたことを特徴とす
る。

【００１１】かかる多層プリント配線板では、導電性充
填層が完全にホールを充填しないので、導電性充填層が
絶縁層表面から盛り上がることがなく、絶縁不良を生じ
るおそれがない。また、導電性充填層は、完全にホール
を充填した場合と比べて上側及び下側導体層との接触面
積が同等であるため、電気抵抗が十分低くなり、機械的
強度も十分保たれる。また、導電性充填層は、完全にホ
ールを充填した場合と比べて充填に要する時間が短くて
済み、その分生産性が向上する。

【００１２】したがって、かかる多層プリント配線板に
よれば、電気的・機械的特性が良好で生産性が高いとい
う効果が得られる。ここで、ホールの開口から導電性充
填層の上面までの深さ（Ｔ）に対するホール径（Ｄ）の
比Ｄ／Ｔが１を超えていることが好ましい。Ｄ／Ｔが１
以下の場合には、上側導体層を覆うようにソルダーレジ
スト（又は絶縁層）を形成した場合に、導電性充填層と
ソルダーレジスト（又は絶縁層）との間に空隙が生じる
おそれがあり、電気的・機械的特性が低下するおそれが
あるからである。また、Ｄ／Ｔが２以上であることが上
記おそれを一層確実に回避できるため特に好ましい。

【００１３】本発明の第２は多層プリント配線板の製法
であって、下面側に下側導体層が設けられた絶縁層にホ
ールを形成するホール形成工程と、無電解めっき又は電
解めっきにより前記ホールのうち前記下側導体層から前
記ホールの開口手前まで導電性充填層を形成する充填層
形成工程と、前記絶縁層の上面側にて前記導電性充填層
と接続するように上側導体層を形成する上側導体層形成
工程とを含むことを特徴とする。

【００１４】かかる製法は本発明の第１の多層プリント
配線板を製造するうえで好適な方法の１つである。この
方法では、無電解めっき又は電解めっきにより導電性充
填層を形成するのであるが、ホールを完全に充填しない
ため、その分めっき時間が少なくて済む。このため、生
産性が高くなり、また絶縁層がめっき液に侵されて絶縁
性能が低下するおそれもない。

【００１５】ここで、充填層形成工程において、無電解
めっき又は電解めっきの代わりに導体ペーストを１回印
刷して導電性充填層を形成してもよい。この場合、バイ
アホールを完全に充填しないため、導体ペーストが印刷
により収縮しても問題はなく、１回の印刷で十分であ
る。このため、生産性が高くなり、また複数回印刷しな
いためペースト同士の間に空気を巻き込み導電性充填層
に空隙が生じるという問題も起こり得ない。

【００１６】また、充填層形成工程において、ホールの
開口から前記導電性充填層の上面までの深さ（Ｔ）に対
するホール径（Ｄ）の比Ｄ／Ｔが１を超えるように前記
導電性充填層を形成することが好ましい。Ｄ／Ｔが１以
下の場合には、既述したとおり、電気的・機械的性能が
低下するおそれがあるからである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を図面に基づいて説明する。 ［実施例１］図１は本実施例の多層プリント配線板の縦
断面図により各製造工程を表した工程説明図、図２は充
填層形成工程後の部分拡大図である。

【００１８】図１（ａ）に示すような両面銅張りのガラ
スエポキシ基板１０を用い、各銅層１１、１１に図示し
ないエッチングレジストをコーティングし、これを乾燥
させ、図示しない回路配線用マスクを介してエッチング
レジストに対して露光、現像を行い、純水洗浄すること
により、所定配線パターンの下側導体層１３を形成した
（図１（ｂ）参照）。続いて両面に絶縁層ワニスを印刷
し、１５０℃で１時間キュアすることにより、絶縁層１
５を形成した（図１（ｃ）参照）。

【００１９】続いてＣＯ₂ レーザにてバイアホール１７
を形成し、過マンガン酸カリウムを用いるか又はドライ
エッチング法によって、バイアホール１７の底に残った
樹脂及びバイアホール１７の開口１７ａ周辺のバリを除
去し、下側導体層１３をバイアホール１７内に露出させ
た（図１（ｄ）参照）。この工程が本発明のホール形成
工程に相当する。このときの絶縁層１５の厚み（下側導
体層１３の上面から絶縁層１５の上面までの厚み＝バイ
アホールの深さ）は５０μｍ、バイアホール１７のホー
ル径は８０μｍとした。

【００２０】続いて、このバイアホール１７のうち下側
導体層１３からバイアホール１７の開口１７ａの手前ま
でを充填するように、具体的には下側導体層１３からの
厚みが４０μｍとなるように、金属表面のみをめっきす
るいわゆる高速無電解銅めっきを施すことにより、導電
性充填層１９を形成した（図１（ｅ）参照）。この工程
が本発明の充填層形成工程に相当する。充填に要した時
間は９時間であった。また、絶縁層１５の表面につき、
めっき前後で変化はなかった。なお、図２に示すよう
に、めっき後、バイアホール１７の開口１７ａから導電
性充填層１９の上面までの深さ（Ｔ）は１０μｍで、こ
の深さ（Ｔ）に対するホール径（Ｄ）の比Ｄ／Ｔは８０
／１０（＞１）であった。なお、このＤ／Ｔをアスペク
ト比という。

【００２１】続いて絶縁層１５の上面に周知のセミアデ
ィティブ法により所定配線パターンの上側導体層２１を
形成し（この工程が上側導体層形成工程に相当する）、
その後上側導体層２１を覆うようにソルダーレジスト２
３を印刷により形成し、多層プリント配線板を得た（図
１（ｆ）参照）。なお、ソルダーレジスト２３を印刷す
る際、ソルダーレジスト２３と上側導体層２１の凹み部
分との間に空気の巻き込みによる空隙が生じることはな
かった。また、上側導体層２１は導電性充填層１９を介
して下側導体層１３と電気的に接続されている。

【００２２】［実施例２］導電性充填層１９の厚みを２
０μｍとした以外は実施例１と同様にして多層プリント
配線板を製造した。充填に要した時間は３時間であっ
た。また、絶縁層１５の表面につき、めっき前後で変化
はなかった。なお、バイアホール１７の開口１７ａから
導電性充填層１９の上面までの深さ（Ｔ）は３０μｍで
あり、この深さ（Ｔ）に対するホール径（Ｄ）の比Ｄ／
Ｔは８０／３０（＞１）であった。また、ソルダーレジ
スト２３と上側導体層２１の凹み部分との間に空気の巻
き込みによる空隙が生じることはなかった。

【００２３】［実施例３］バイアホール１７のホール径
（Ｄ）を５０μｍとした以外は実施例１と同様にして多
層プリント配線板を製造した。充填に要した時間は４時
間であった。また、絶縁層１５の表面につき、めっき前
後で変化はなかった。なお、バイアホール１７の開口１
７ａから導電性充填層１９の上面までの深さ（Ｔ）は１
０μｍであり、この深さ（Ｔ）に対するホール径（Ｄ）
の比Ｄ／Ｔは５０／１０（＞１）であった。また、ソル
ダーレジスト２３と上側導体層２１の凹み部分との間に
空気の巻き込みによる空隙が生じることはなかった。

【００２４】［実施例４］バイアホール１７のホール径
を４０μｍ、導電性充填層１９の厚みを１０μｍとした
以外は実施例１と同様にして多層プリント配線板を製造
した。充填に要した時間は１時間であった。また、絶縁
層１５の表面につき、めっき前後で変化はなかった。な
お、バイアホール１７の開口１７ａから導電性充填層１
９の上面までの深さ（Ｔ）は４０μｍであり、この深さ
（Ｔ）に対するホール径（Ｄ）の比Ｄ／Ｔは４０／４０
（＝１）であった。この場合、ソルダーレジスト２３を
形成する際、ソルダーレジスト２３と上側導体層２１の
凹み部分との間に空気の巻き込みによる空隙が僅かに生
じた。

【００２５】［実施例５］導電性充填層１９を銅ペース
トを１回印刷して形成した以外は実施例１と同様にして
多層プリント配線板を製造した。銅ペーストの印刷に要
した時間は１．５時間であった。また、絶縁層１５の表
面につき、印刷の前後で変化はなかった。なお、Ｄ／Ｔ
は８０／１０（＞１）であった。また、銅ペーストの印
刷は１回行ったのみのため空気の巻き込みによる空隙が
生じることはなかったし、ソルダーレジスト２３と上側
導体層２１の凹み部分との間に空気の巻き込みによる空
隙が生じることもなかった。

【００２６】［実施例６］導電性充填層１９を銅ペース
トを１回印刷して形成した以外は実施例２と同様にして
多層プリント配線板を製造した。銅ペーストの印刷に要
した時間は１時間であった。また、絶縁層１５の表面に
つき、印刷の前後で変化はなかった。なお、Ｄ／Ｔは８
０／３０（＞１）であった。また、銅ペーストの印刷は
１回行ったのみのため空気の巻き込みによる空隙が生じ
ることはなかったし、ソルダーレジスト２３と上側導体
層２１の凹み部分との間に空気の巻き込みによる空隙が
生じることもなかった。

【００２７】［実施例７］導電性充填層１９を銅ペース
トを１回印刷して形成した以外は実施例３と同様にして
多層プリント配線板を製造した。銅ペーストの印刷に要
した時間は２時間であった。また、絶縁層１５の表面に
つき、印刷の前後で変化はなかった。なお、Ｄ／Ｔは５
０／１０（＞１）であった。また、銅ペーストの印刷は
１回行ったのみのため空気の巻き込みによる空隙が生じ
ることはなかったし、ソルダーレジスト２３と上側導体
層２１の凹み部分との間に空気の巻き込みによる空隙が
生じることもなかった。

【００２８】［比較例１］導電性充填層１９の厚みを５
０μｍ、つまり導電性充填層１９の上面と絶縁層１５の
上面とをフラットにした以外は実施例１と同様にして多
層プリント配線板を製造した。充填に要した時間は１２
時間であり、絶縁層１５の表面につきめっき前後で観察
を行ったところめっき後は表面が侵されていた。なお、
バイアホール１７はすべて充填されているため、ソルダ
ーレジスト２３と上側導体層２１との間に空気の巻き込
みによる空隙が生じることはなかった。

【００２９】［比較例２］導電性充填層１９を銅ペース
トを３回印刷して厚みを５０μｍ、つまり導電性充填層
１９の上面と絶縁層１５の上面とをフラットにした以外
は実施例５と同様にして多層プリント配線板を製造し
た。充填に要した時間は３時間であり、絶縁層１５の表
面につきペースト印刷の前後で変化はなかった。また、
バイアホール１７はすべて充填されているため、ソルダ
ーレジスト２３と上側導体層２１との間に空気の巻き込
みによる空隙が生じることはなかった。しかし、銅ペー
ストによりバイアホール１７をすべて充填するには、銅
ペーストが印刷時に収縮する関係上、複数回印刷を行う
必要があり、このため銅ペースト同士の間に空隙が生じ
た。

【００３０】［試験例］上記各実施例及び各比較例につ
き、温度サイクル試験を行い、多層プリント配線板の内
部におけるクラック（疲労破壊）の発生の有無、及び、
導通の信頼性について調査した。その結果を下記表１に
示す。表１には充填時間、表面観察結果、ソルダーレジ
ストと導電性充填層との間の空気巻き込みの有無につい
ても併記した。なお、温度サイクル試験は、−５５℃の
浴槽と１２５℃の浴槽を準備し、各浴槽に５分ずつ浸漬
することを１サイクルとし、これを１０００サイクル行
った。

【００３１】

【表１】

【００３２】上記表１から明らかなように、充填層形成
工程をめっきにより行った実施例１〜４では、従来例で
ある比較例１（バイアホールをめっきにより完全に充填
した例）に比べて、生産時において充填に要する時間
（すなわちめっき時間）が短くなり生産上有利となっ
た。また、比較例１に比べてめっき時間が短くなったた
め、絶縁層１５の表面がめっき液に侵されることがなく
なり、絶縁性能が向上した。また、実施例１〜３（Ｄ／
Ｔ＞１）は、ソルダーレジスト２３と上側導体層２１の
凹みとの間に空気が巻き込むことがない点で比較例１と
同様であり、温度サイクル試験後にクラックが発生せず
導通信頼性が高いという点でも比較例１と同様であった
ため、電気的・機械的特性は比較例１と同等で良好であ
った。一方、実施例４（Ｄ／Ｔ＝１）では、ソルダーレ
ジスト２３と上側導体層２１の凹みとの間に空気が僅か
に巻き込むことがあったが、温度サイクル試験後にクラ
ックが発生せず導通信頼性が高いという点で比較例１と
ほぼ同様であったため、電気的・機械的特性は比較例１
とほぼ同等で概ね良好であった。

【００３３】充填層形成工程を銅ペーストにより行った
実施例５〜７では、比較例２（バイアホールを銅ペース
トにより完全に充填した例）に比べて、生産時において
充填に要する時間（すなわちペースト印刷時間）が短く
なり生産上有利となった。また、比較例２では充填層が
複数のペースト層により形成されているためそのペース
ト層同士の間に空気を巻き込み導電性樹脂層１９内に空
隙が発生したのに対して、実施例５〜７ではこのような
空隙が生じなかった。なお、実施例５〜７は、ソルダー
レジスト２３と上側導体層２１の凹みとの間に空気が巻
き込むことがない点で比較例２と同様であり、温度サイ
クル試験後にクラックが発生せず導通信頼性が高いとい
う点でも比較例２と同様であったため、電気的・機械的
特性は比較例２と同等で良好であった。

【００３４】以上詳述したように、実施例１〜７によれ
ば、電気的・機械的特性が良好で、しかも生産性の高い
多層プリント配線板を得ることができる。特に実施例１
〜３、５〜７ではアスペクト比Ｄ／Ｔが１を超えるた
め、ソルダーレジスト２３と上側導体層２１の凹みとの
間に空隙が生じることがなく、電気的・機械的特性が一
層優れている点で好ましい。

【００３５】ところで、導電性充填層１９をめっきによ
り形成するか、ペースト印刷により形成するかについて
は、上側導体層２１と下側導体層１３とをより低い電気
抵抗で接続させたい場合には前者を選択するのが好まし
く、より生産性を向上させたい場合には充填時間の短い
後者を選択するのが好ましい。

【００３６】尚、本発明の実施の形態は、上記実施形態
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、実施例４ではソルダーレジスト２３と上側
導体層２１の凹みとの間に空気巻き込みによる空隙が僅
かに生じたが、ソルダーレジスト２３を真空熱プレスの
ように加圧下で形成した場合にはこのような空隙は生じ
ることはなく、実施例１〜６と遜色ないものとなる。

【００３７】また、上記各実施例ではガラスエポキシ基
板の片面に配線層を２層形成したが、３層以上形成する
ようにしてもよい。すなわち、ソルダーレジスト２３を
形成する工程に代えて、絶縁層を形成し、その絶縁層に
バイアホールを形成し、そのバイアホールに導電性充填
層を形成し、その上に上側導体層を形成する工程を繰り
返すことにより、３層以上にすることができる。この場
合も上記実施例と同等の効果が得られる。なお、３層以
上にした場合でもバイアホールの凹み部分は特に問題に
ならない。

【００３８】更に、上記実施例１〜４では無電解めっき
を用いて導電性充填層を形成したが、電解めっきを用い
て導電性充填層を形成してもよい。この場合も上記実施
例１〜４と同等の効果が得られる。更に又、上記実施例
ではホール形成工程においてレーザ加工法を採用した
が、これ以外に例えばフォトレジスト法やドライエッチ
ング法などの周知のホール形成方法を採用してもよい。
また、上記実施例では上側導体層形成工程においてセミ
アディティブ法を採用したが、これ以外に例えばフルア
ディティブ法、サブトラクティブ法などの周知の導体パ
ターン形成方法を採用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の多層プリント配線板の縦断面図によ
り各製造工程を表した工程説明図である。

【図２】 充填層形成工程後の部分拡大図である。

【符号の説明】

１０・・・ガラスエポキシ基板、１３・・・下側導体
層、１５・・・絶縁層、１７・・・バイアホール、１７
ａ・・・開口、１９・・・導電性充填層、２１・・・上
側導体層、２３・・・ソルダーレジスト、Ｄ／Ｔ・・・
アスペクト比。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層の下面側に設けられた下側導体層
   と、 前記絶縁層内にて前記下側導体層から上向きに開口する
   ホールと、 前記ホールのうち前記下側導体層から前記ホールの開口
   手前までを充填するように設けられた導電性充填層と、 前記絶縁層の上面側に設けられ、前記導電性充填層と接
   続された上側導体層とを備えたことを特徴とする多層プ
   リント配線板。
2. 【請求項２】 前記ホールの開口から前記導電性充填層
   の上面までの深さ（Ｔ）に対するホール径（Ｄ）の比Ｄ
   ／Ｔが１を超えることを特徴とする請求項１記載の多層
   プリント配線板。
3. 【請求項３】 下面側に下側導体層が設けられた絶縁層
   にホールを形成するホール形成工程と、 無電解めっき又は電解めっきにより前記ホールのうち前
   記下側導体層から前記ホールの開口手前まで導電性充填
   層を形成する充填層形成工程と、 前記絶縁層の上面側にて前記導電性充填層と接続するよ
   うに上側導体層を形成する上側導体層形成工程とを含む
   ことを特徴とする多層プリント配線板の製法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の多層プリント配線板の製
   法において、 前記充填層形成工程では、無電解めっき又は電解めっき
   の代わりに導体ペーストを１回印刷して前記導電性充填
   層を形成することを特徴とする多層プリント配線板の製
   法。
5. 【請求項５】 前記充填層形成工程において、前記ホー
   ルの開口から前記導電性充填層の上面までの深さ（Ｔ）
   に対するホール径（Ｄ）の比Ｄ／Ｔが１を超えるように
   前記導電性充填層を形成することを特徴とする請求項３
   又は４記載の多層プリント配線板の製法。