WO2007116855A1

WO2007116855A1 - 多層プリント配線基板及びその製造方法

Info

Publication number: WO2007116855A1
Application number: PCT/JP2007/057394
Authority: WO
Inventors: Fumio Echigo; Shogo Hirai; Tadashi Nakamura
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2008-10-03
Also published as: US20110030207A1; EP1890524A4; US7956293B2; US20090139761A1; EP1890524A1

Abstract

　多層プリント配線基板は、ビアホール内に形成された層間接続材料の厚さ方向の熱膨張係数が、絶縁材料からなる電気絶縁性基材の厚さ方向の熱膨張係数よりも低く、層間接続形成温度が使用環境温度より高く、かつ常温において層間接続材料の厚さ方向の寸法が、同一の配線層における層間接続材料の厚さよりも厚いことを特徴とする。その結果、使用環境下においてプリント配線基板の厚さ方向の材料熱膨張差が発生するため、常時層間接続部に圧縮の内部応力が働く。したがって、層間接続部が圧縮され、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得られる。

Description

明細書

多層プリント配線基板及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、インナービアホールにて層間接続を行う多層プリント配線基板及びその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、産業用にとどまらず、広く民生用機器の分野においても、 LSI等の半導体チップを高密度に実装できる多層配線基板が安価に供給されることが強く要望されてきている。このような多層配線基板では微細な配線ピッチで形成された複数層の配線パターン間を高い接続信頼性で電気的に接続できることが重要である。

[0003] このような巿場の要望に対して、高密度配線ィ匕に対応し易いインターステシャルビァホール構造 (以下、「IVH構造」と略記する）を有する多層プリント配線基板が提案されている。

[0004] この IVH構造を有する多層プリント配線基板とは、積層体を構成する各層間絶縁層に、内層導体回路パターン相互間あるいは内層導体回路パターンと外層導体回路パターン間を電気的に接続するビアホール、及び最外層導体パターン間を電気的に接続するスルーホールが、無電解めつき、及び電解めつきによって設けられている構造のプリント配線基板である。

[0005] なお、この出願の発明に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献 1が知られている。

[0006] し力しながら、従来の多層プリント配線基板では、絶縁材料と層間金属との間の熱膨張差により内部応力が発生し、特に厚さ lmm以上の基板におけるスルーホール、ビアホールめつきでは断線が起きることがある。めっきによる層間接続は形成温度が 20〜60°Cであり、高温環境や冷熱ストレスにより疲労限界に至る。熱膨張差を軽減させるために絶縁樹脂に無機フィラーを充填して低熱膨張化させる取り組みがなされているが、層間接続材料の熱膨張係数より低くすることは困難である。特許文献 1：特開昭 59— 175796号公報

発明の開示

[0007] 本発明の多層プリント配線基板は、層間接続材料の厚さ方向の熱膨張係数が、絶縁材料カゝらなる電気絶縁性基材の厚さ方向の熱膨張係数よりも低い組み合わせにおいて、その接続形成が使用環境温度より高い温度で実施される。そして、使用環境温度における層間接続材料の厚さ方向の寸法が、同一の配線層の前記絶縁材料の厚さよりも厚、構成としてヽる。

[0008] このような構成により、使用環境温度より高い温度で形成されたビアホール内に、厚さ方向の熱膨張係数が絶縁材料よりも低い層間接続材料が形成される。その結果、使用環境下において配線基板の厚さ方向の材料熱膨張差が発生するため、常時層間接続部に圧縮の内部応力が働く。したがって層間接続部が圧縮され、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を形成することができる。

[0009] また、本発明の多層プリント配線基板の製造方法は、絶縁材料にビアホールを形成するステップと、ビアホール内に、厚さ方向の熱膨張係数が絶縁材料よりも低い層間接続材料を形成するステップと、多層プリント配線基板の使用環境温度より高ヽ温度にて層間接続を形成するステップを少なくとも備えてヽる。

[0010] 本発明によれば、ビアホール内に、厚さ方向の熱膨張係数が絶縁材料よりも低い層間接続材料を形成し、多層プリント配線基板の使用環境温度より高い温度にて層間接続を形成する。その結果、使用環境下においてプリント配線基板の厚さ方向の材料熱膨張差が発生するため、常時層間接続部に圧縮の内部応力が働く。したがつて層間接続部が圧縮され、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を形成することがでさる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の電気絶縁性基材に保護フィルムを貼り付けるステップを示す断面図である。

[図 2]図 2は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法のビアホールを形成するステップを示す断面図である。

[図 3]図 3は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法のビアホール内に層間接続材料を形成するステップを示す断面図である。

[図 4]図 4は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の配線材料を積層配置するステップを示す断面図である。

[図 5]図 5は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の配線材料を電気絶縁性基材及び層間接続材料に接着させるステップを示す断面図である。

[図 6]図 6は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の配線材料をパターニングするステップを示す断面図である。

[図 7]図 7は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の層間接続材料が充填された電気絶縁性基材と配線材料を積層配置させるステップを示す断面図である。

[図 8]図 8は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の配線材料 14を加熱加圧するステップを示す断面図である。

[図 9]図 9は本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の配線材料をパターニングするステップを示す断面図である。

符号の説明

[0012] 10 保護フィルム

11 電気絶縁性基材

12 ビアホーノレ

13 層間接続材料

14 配線材料

15 両面配線基板

16 多層プリント配線基板

発明を実施するための最良の形態

[0013] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

[0014] (実施の形態 1)

図 1から図 9は、本発明の実施の形態 1における多層プリント配線基板の製造方法の各々のステップを示す断面図である。図 iは、実施の形態 1における電気絶縁性基材 11に保護フィルム 10を貼り付けるステップを示す断面図である。まず、図 1に示すように、ガラス織布とエポキシ系榭脂等の熱硬化性榭脂の複合材である絶縁材料 (熱膨張係数 40〜70ppmZ°C)からなる電気絶縁性基材 11の板面をなす表裏両側面に、保護フィルム 10をラミネート加工によって貼り付けるステップを行う。

[0015] 次に、ビアホール 12を形成するステップについて説明する。図 2は、ビアホール 12 を形成するステップを示す断面図である。図 2に示すように、電気絶縁性基材 11と保護フィルム 10の全てを貫通するビアホール 12をレーザー等によって形成するステツプを行う。

[0016] 次に、層間接続材料 13を形成するステップについて説明する。図 3は、ビアホール 12内に層間接続材料 13を形成するステップを示す断面図である。図 3に示すように、ビアホール 12内に、電気絶縁性基材 11を形成する絶縁材料よりも厚さ方向の熱膨張係数が低い導電性ペーストからなる層間接続材料 13 (熱膨張係数 16〜35ppm Z°C)を形成するステップを行う。なお、層間接続材料 13を用いて、層間接続を形成するステップの形成温度は、 180〜400°Cである。

[0017] 図 4は、配線材料 14を積層配置するステップを示す断面図である。このステップにおいて、まず、図 3に示している電気絶縁性基材 11の両側の保護フィルム 10を剥離する。そして、図 4に示すように、両側の保護フィルム 10が剥離された状態で、両側から銅などを含む箔状の配線材料 14を積層配置するステップを行う。

[0018] 次に、配線材料 14を加熱加圧するステップについて説明する。図 5は、配線材料 1 4を電気絶縁性基材 11及び層間接続材料 13に接着させるステップを示す断面図である。図 5に示すステップで配線材料 14を 180〜200°C、 3〜5MPaで加熱加圧することにより、電気絶縁性基材 11、および層間接続材料 13に接着させる。この加熱カロ圧のステップによって、層間接続材料 13は厚さ方向に圧縮され、同時に配線材料 1 4と層間接続材料 13も電気的に接続される。

[0019] そして、加熱加圧のステップの後に冷却することによって、厚さ方向の材料熱膨張差が発生し、これによつて層間接続材料 13が圧縮されるように内部応力が働き、ビアホール 12内にぉ、て接続信頼性が向上する。

[0020] 次に、配線材料 14をパターユングするステップを行う。図 6は、配線材料 14をパタ一二ングするステップを示す断面図である。図 6に示すように、配線材料 14をパターユングすることによって、両面配線基板 15が完成する。なお、このパターユングはェツチングなどの方法を用いて行うことができる。

[0021] 次に、図 7に示すように、配線基板を積層配置させるステップを行う。図 7は、層間接続材料 13が充填された電気絶縁性基材 11と配線材料 14を積層配置させるステツプを示す断面図である。図 7に示すように、両面配線基板 15の両側に、図 1から図 4 と同様のステップで形成した層間接続材料 13を充填した電気絶縁性基材 11を積層配置させる。そして、その両側にさらに配線材料 14を積層配置させる。

[0022] そして、このように積層配置された配線基板を加熱加圧するステップをおこなう。図 8は、配線材料 14を加熱加圧するステップを示す断面図である。図 8に示すステップにおいて、配線材料 14を加熱加圧する。この加熱加圧は、図 5に示したステップと同様に行ってよい。

[0023] そして、図 5と同様に、加熱加圧のステップの後に冷却することによって、厚さ方向の材料熱膨張差が発生し、これによつて層間接続材料 13が圧縮されるように内部応力が働き、ビアホール 12内において接続信頼性が向上する。

[0024] そして、配線材料 14をパターユングするステップを行う。図 9は、配線材料 14をパタ一二ングするステップを示す断面図である。表層の配線材料 14をパターニングすること〖こよって、図 9に示す多層プリント配線基板 16が完成する。なお、このパターニングはエッチングなどの方法を用いて行うことができる。このとき、常温において、多層プリント配線基板 16における層間接続材料 13の厚さ方向の寸法は、同一の配線層の絶縁材料力なる電気絶縁性基材 11の厚さよりも厚くなつている。

[0025] ここでは、多層プリント配線基板として 4層基板の例を示した力多層プリント配線基板の配線層の層数は 4層に限定されるものではない。少なくとも 2層以上のものであつて、同様のステップで 5層以上にさらに多層化することができる。

[0026] 以上述べたようなステップを経て、完成した後、多層プリント配線基板 16は、図 5に示した配線材料 14を加熱加圧するステップにおける加熱温度よりも低、、例えば 60 °C程度以下の温度にて使用される。従って、厚さ方向の材料熱膨張差によって層間接続材料 13が圧縮されるように内部応力が常に働くこととなり、ビアホール 12内において接続信頼性が向上する。

[0027] なお、本実施の形態にぉ、て、絶縁材料を、ガラス織布とエポキシ系榭脂の複合材としたが、ガラス不織布、ァラミド織布、ァラミド不織布のいずれか一つとエポキシ榭脂等の熱硬化性榭脂との複合材、またはガラス織布、ガラス不織布、ァラミド織布、ァラミド不織布のいずれか一つとガラス転移温度が 180°C以上の熱可塑性榭脂との複合材、あるいはフィルム材料を用いて絶縁材料を形成してもよい。ここで、ガラス転移温度が 180°C以上の熱可塑性榭脂とは、例えば、全芳香族ポリエステル榭脂、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等である。

[0028] また、ビアホール 12内に導電性ペーストを充填して層間接続材料 13を形成している力使用環境温度より接続形成温度が高ければ、ビアホール 12内にフィルドめっき、コンフォーマルめっき、蒸着、スパッタによって層間接続材料 13を形成してもよい。

[0029] 以上のように、本実施の形態によれば、ビアホール内に、厚さ方向の熱膨張係数が絶縁材料よりも低い層間接続材料を形成し、多層プリント配線基板の使用環境温度（例えば 60°C程度以下)より高い温度にて層間接続を形成している。したがって、使用環境下においてプリント配線板の厚さ方向の材料熱膨張差が発生するため、常時層間接続部に圧縮の内部応力が働き、結果として層間接続部が圧縮され、高い接続信頼性を有する多層プリント配線基板を得ることができる。

産業上の利用可能性

[0030] 本発明にかかる多層プリント配線基板の層間接続構造は、高い層間接続信頼性を得ることができるため、微細な配線パターンや半導体実装等のより高い信頼性基準を満足する必要のある半導体パッケージや小型モジュール部品等の実装基板に関する用途に有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の配線層を有する多層プリント配線基板であって、

ビアホール内に形成された層間接続材料の厚さ方向の熱膨張係数が、絶縁材料からなる電気絶縁性基材の厚さ方向の熱膨張係数よりも低ぐ

前記多層プリント配線基板の使用環境温度より高、温度にて層間接続を形成し、前記使用環境温度にお!、て前記層間接続材料の厚さ方向の寸法が、同一の配線層の前記絶縁材料の厚さよりも厚いことを特徴とする多層プリント配線基板。

[2] 前記絶縁材料は、少なくともガラス織布と熱硬化性榭脂の複合材、またはガラス不織布と熱硬化性榭脂の複合材、またはァラミド織布と熱硬化性榭脂の複合材、またはァラミド不織布と熱硬化性榭脂の複合材の、ずれか 1つカゝらなる請求項 1に記載の多層プリント配線基板。

[3] 前記熱硬化性榭脂は、エポキシ系榭脂である請求項 2に記載の多層プリント配線基板。

[4] 前記絶縁材料は、少なくともガラス織布と熱可塑性榭脂の複合材、またはガラス不織布と熱可塑性榭脂の複合材、またはァラミド織布と熱可塑性榭脂の複合材、またはァラミド不織布と熱可塑性榭脂の複合材の、ずれか 1つカゝらなる請求項 1に記載の多層プリント配線基板。

[5] 前記熱可塑性榭脂のガラス転移温度が 180°C以上である請求項 4に記載の多層プリント配線基板。

[6] 前記絶縁材料は、フィルム材料力もなる請求項 1に記載の多層プリント配線基板。

[7] 前記層間接続材料は、少なくとも導電性ペースト、またはコンフォーマルめっき、またはフィルドめっき、または蒸着、またはスパッタのいずれか 1つにより形成されている請求項 1に記載の多層プリント配線基板。

[8] 複数の配線層を有する多層プリント配線基板の製造方法であって、

絶縁材料カゝらなる電気絶縁性基材にビアホールを形成するステップと、

前記ビアホール内に、厚さ方向の熱膨張係数が前記絶縁材料よりも低い層間接続材料を形成するステップと、

前記多層プリント配線基板の使用環境温度より高、温度にて、前記使用環境温度において前記層間接続材料の厚さ方向の寸法が、同一の配線層の前記絶縁材料の厚さよりも厚ヽ層間接続を形成するステップを少なくとも備えたことを特徴とする多層プリント配線基板の製造方法。

[9] 前記層間接続を形成するステップの形成温度は、 180〜400°Cである請求項 8に記載の多層プリント配線基板の製造方法。

[10] 前記絶縁材料は、少なくともガラス織布と熱硬化性榭脂の複合材、またはガラス不織布と熱硬化性榭脂の複合材、またはァラミド織布と熱硬化性榭脂の複合材、またはァラミド不織布と熱硬化性榭脂の複合材のいずれか 1つ力なる請求項 8に記載の多層プリント配線基板の製造方法。

[11] 前記熱硬化性榭脂は、エポキシ系榭脂である請求項 10に記載の多層プリント配線基板の製造方法。

[12] 前記絶縁材料は、少なくともガラス織布と熱可塑性榭脂の複合材、またはガラス不織布と熱可塑性榭脂の複合材、またはァラミド織布と熱可塑性榭脂の複合材、またはァラミド不織布と熱可塑性榭脂の複合材のいずれか 1つ力なる請求項 8に記載の多層プリント配線基板の製造方法。

[13] 前記熱可塑性榭脂のガラス転移温度が 180°C以上である請求項 12に記載の多層プリント配線基板の製造方法。

[14] 前記絶縁材料は、フィルム材料力なる請求項 8に記載の多層プリント配線基板の製造方法。

[15] 前記層間接続材料は、少なくとも導電ペースト、またはフィルドめっき、またはコンフォ一マルめつき、または蒸着、またはスパッタのいずれ力 1つによって形成される請求項 8に記載の多層プリント配線基板の製造方法。