説明

プリント配線板及びその製造方法

【課題】大きな直径のスルーホールにも小さな直径のスルーホールにも、空孔(ボイド)が発生することなく、充分に樹脂を充填することが可能なプリント配線板を提供する。
【解決手段】第1面と該第1面とは反対側の第2面とを有し、第1貫通孔と該第1貫通孔よりも径が大きい第2貫通孔とを有するコア基板と、該コア基板の第1面上に形成されている第1導体と、該コア基板の第2面上に形成されている第2導体と、前記第1貫通孔の内部に形成され、前記第1導体と前記第2導体とを接続する第1スルーホール導体と、前記第2貫通孔の内部に形成され、前記第1導体と前記第2導体とを接続する第2スルーホール導体と、を有するプリント配線板であって、前記第1貫通孔の内壁と前記第2貫通孔の内壁とは粗化されていて、前記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、前記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さいことを特徴とするプリント配線板。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリント配線板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
パッケージ基板として多層ビルドアップ配線板が広く使用されている。
該多層ビルドアップ配線板は、信号線、電源線及び接地線(グランド線)となるスルーホールを設けたコア基板に、配線を備える層間樹脂絶縁層を1層ずつビルドアップしていくことで形成されている。高周波信号が伝送されるICチップでは、パッケージ基板に引き回される電源線及び接地線の高周波数特性を高めインピーダンスを下げないと、電源線を介しての電力供給が追いつかなくなるとともに、接地線を介してのアースレベルが変動して誤動作の原因となる。高周波数に対応するためのパッケージ基板では、多数の接地線及び電源線を配置することで、インダクタンス分を並列接続したのと同様な効果を得て波数特性を改善している。
【0003】
コア基板の両面に形成された配線を接続するためには、スルーホールが必要となる。
該スルーホールは、コア基板にドリルで貫通孔を穿設するか、レーザを用いて貫通孔を穿設した後、内部に導体層を形成し、該導体層の表面を粗化することにより作製されており、最後にコア基板に絶縁性の樹脂を印刷することにより、スルーホールの内部を樹脂で充填する。スルーホールを形成する際、ドリルの大きさや、ドリルとレーザとを使い分けること等により、直径の異なるスルーホールを形成することができる(特許文献1参照)。
【0004】
そして、直径が相対的に小さいスルーホールを電源用又は接地用(グランド用)として用い、直径が相対的に大きいスルーホールを信号用として用いていることにより、ICチップの誤動作等を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2001−168531号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記したコア基板には、直径の異なるスルーホールが形成されているため、印刷によりスルーホールの内部に樹脂を充填する際、全てのスルーホールの内部に樹脂を充分に充填するのが難しいという問題がある。
【0007】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、大きな直径のスルーホールにも小さな直径のスルーホールにも、空孔(ボイド)が発生することなく、充分に樹脂を充填することが可能なプリント配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、請求項1に記載のプリント配線板は、
第1面と該第1面とは反対側の第2面とを有し、第1貫通孔と該第1貫通孔よりも径が大きい第2貫通孔とを有するコア基板と、
該コア基板の第1面上に形成されている第1導体と、
該コア基板の第2面上に形成されている第2導体と、
上記第1貫通孔の内部に形成され、上記第1導体と上記第2導体とを接続する第1スルーホール導体と、
上記第2貫通孔の内部に形成され、上記第1導体と上記第2導体とを接続する第2スルーホール導体と、
を有するプリント配線板であって、
上記第1貫通孔の内壁と上記第2貫通孔の内壁とは粗化されていて、
上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さいことを特徴とする。
【0009】
貫通孔の内部に樹脂を充填するに際して、印刷のスピードを速めた場合、大きな直径の貫通孔の内部には、ボイドを発生させることなく、充分な量の樹脂を充填することができるが、小さな直径の貫通孔には、充分な量の樹脂を充填することが難しくなる。一方、印刷のスピードを遅くすると、小さな直径の貫通孔には、充分な量の樹脂が充填されるが、大きな直径の貫通孔には、ボイドが発生し易くなる。
生産効率の観点からは、印刷のスピードが速いことが好ましいので、スピードの早い印刷により、全ての貫通孔に樹脂を充填したいが、この場合には、上述したように、小さな直径の貫通孔に充分に樹脂を充填するのが難しいという問題がある。
本発明のプリント配線板では、第1貫通孔に比べて相対的に直径が大きい第2貫通孔の内壁は、第1貫通孔の内壁に比べて相対的に算術平均粗さRa1が大きい。そのため、大きな貫通孔に充填材を充填する際に用いる印刷のスピードで印刷した場合、すなわち比較的早いスピードで印刷した場合であっても、第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2より小さいため、充填材を充填する際の抵抗が小さい。従って、第1貫通孔に充填材が充填され易い。その結果、コア基板に形成された第1貫通孔と第2貫通孔との内部に、充分な量の充填材を充填することができる。
【0010】
請求項2に記載のプリント配線板では、上記第1貫通孔及び上記第2貫通孔の内部には、樹脂と無機フィラーとを含む充填材が充填されている。無機フィラーが含有されることで、充填材の熱膨張係数が低減する。その結果、スルーホール導体の信頼性が確保され得る。
【0011】
請求項3に記載のプリント配線板では、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、0.2μm以下である。
上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が0.2μmを超えると、スピードの速い印刷の場合に、上記第1貫通孔の内部に樹脂が充填されにくいという問題が発生する可能性がある。しかし、請求項3に記載のプリント配線板では,上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は0.2μm以下である。従って、充填材が第1貫通孔の内部に入り易く、上記第1貫通孔の内部に充分に充填材が充填される。
【0012】
請求項4に記載のプリント配線板では、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、0.1μm以上、0.2μm以下である。
上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が0.1μm以上であるため、充填材とスルーホール導体との密着性が確保される。
【0013】
請求項5に記載のプリント配線板では、上記第1貫通孔の直径は、180μm以下である。
貫通孔の直径が180μm以下の場合、スピードの速い印刷の場合に、上記第1貫通孔の内部に充填材が留まりにくく、充填材が充填されにくくなる可能性がある。しかし、上記プリント配線板では、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さいので、上記第1貫通孔の内部にも充分に充填材が充填される。
【0014】
請求項6に記載のプリント配線板では、上記第1スルーホール導体は電源用に用いられ、上記第2スルーホール導体は信号用に用いられており、第2貫通孔に比べて直径の小さい第1貫通孔の第1スルーホール導体が電源用に用いられている。従って、プリント配線板に多数の電源線を配設することができ、半導体素子への電源の供給がスムーズになる。その結果、半導体素子を瞬時に作動することが可能になると推測される。
【0015】
請求項7に記載のプリント配線板では、上記第1スルーホール導体は、半導体素子の直下に設けられているので、プリント配線板内部での電源用の導体の長さが短くなる。従って、半導体素子に対して損失なく電源を供給することが可能になり、半導体素子の誤作動を効果的に抑制することが可能となる。
【0016】
請求項8に記載のプリント配線板の製造方法は、第1面と該第1面とは反対側の第2面とを有するコア基板を準備することと、
該コア基板に第1貫通孔を設けることと、
上記コア基板に上記第1貫通孔よりも径の大きい第2貫通孔を設けることと、
上記コア基板の第1面上に第1導体を設けることと、
上記コア基板の第2面上に第2導体を設けることと、
上記第1貫通孔の内部に、上記第1導体と上記第2導体とを接続する第1スルーホール導体を設けることと、
上記第2貫通孔の内部に、上記第1導体と上記第2導体とを接続する第2スルーホール導体を設けることと、
上記第1貫通孔及び前記第2貫通孔の内壁を粗化することと、
を有するプリント配線板の製造方法であって、
上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1を、上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さくすることを特徴とする。
【0017】
請求項8に記載のプリント配線板の製造方法では、プリント配線板のコア基板に設けた第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1を、上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さくしている。そのため、大きな貫通孔を充填する際に用いる印刷のスピードで印刷した場合、すなわち比較的早いスピードで印刷した場合であっても、第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2より小さく、第1貫通孔に充填材が充填され易い。従って、コア基板に形成された第1貫通孔と第2貫通孔との内部に、充分な量の充填材を充填することができる。
なお、第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1を、上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さくする方法としては、第1スルーホール導体及び第2スルーホール導体を設ける前に、コア基板の第1貫通孔と第2貫通孔に粗さの異なる粗面を形成し、その上に第1スルーホール導体及び第2スルーホール導体を設け、コア基板に粗面に起因して、第1スルーホール導体及び第2スルーホール導体の表面を粗面とする方法が挙げられる。
第1貫通孔と第2貫通孔に粗さの異なる粗面を形成する方法としては、粗化処理の回数を第1貫通孔と第2貫通孔とで変える方法が挙げられる。通常は、粗化処理の回数を多くすることにより、より粗い粗面を形成することができるので、第2貫通孔により多くの粗化処理を施す。
また、第1スルーホール導体及び第2スルーホール導体に粗化処理を施して、第1スルーホール導体及び第2スルーホール導体に粗さの異なる粗面を形成する方法が挙げられる。第1スルーホール導体及び第2スルーホール導体の表面に、粗さの異なる粗面を形成する方法としては、第1スルーホール導体及び第2スルーホール導体に対する粗化処理の回数を変える方法が挙げられる。
【0018】
請求項9に記載のプリント配線板の製造方法では、ドリルを用いて、上記第1の貫通孔及び上記第2の貫通孔を形成するので、確実に所定の直径の貫通孔を形成することができる。
【0019】
請求項10に記載のプリント配線板の製造方法は、上記第1貫通孔の内部及び上記第2貫通孔の内部に、真空雰囲気下で、樹脂と無機フィラーとを含む充填材を充填する。また、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さい。そのため、コア基板に形成された第1貫通孔と第2貫通孔との内部に、充分な量の充填材を充填することができる。
【0020】
請求項11に記載のプリント配線板の製造方法では、上記第1貫通孔の内部に上記充填材を充填することと、上記第2貫通孔の内部に上記充填材を充填することとが、同時に行われるが、充填材の粘度等を適切に設定することにより、第1貫通孔と第2貫通孔との内部に、充分な量の充填材を充填することができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図1(a)〜(e)は、本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法における各工程を模式的に示す断面図である。
【図2】図2(f)〜(i)は、本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法における各工程を模式的に示す断面図である。
【図3】図3(j)〜(m)は、本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法における各工程を模式的に示す断面図である。
【図4】図4(n)〜(q)は、本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法における各工程を模式的に示す断面図である。
【図5】図5(r)〜(s)は、本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法における各工程を模式的に示す断面図である。
【図6】図6は、本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法により得られたプリント配線板を模式的に示す断面図である。
【図7】図7は、ICチップが実装された本発明の第一実施形態のプリント配線板を模式的に示す断面図である。
【図8】図8は、コア基板にレーザを照射することにより、第1貫通孔及び第2貫通孔を形成したコア基板を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明の実施形態を説明する。
(第一実施形態)
ここでは、第一実施形態に係るプリント配線板及びその製造方法を説明する。
【0023】
図7は、第一実施形態のプリント配線板にICチップが実装された様子を模式的に示す断面図である。
図7に示す第一実施形態のプリント配線板10では、コア基板11の上面(以下、第1面という)に第1導体からなる第1導体回路12が形成され、コア基板11の下面(以下、第2面という)に第2導体からなる第2導体回路14が形成されている。
【0024】
コア基板11の中央側に第1貫通孔16が形成され、外周側に第1貫通孔16よりも直径の大きい第2貫通孔18が形成されている。
第1貫通孔16内部には、第1導体からなる第1導体回路12と第2導体からなる第2導体回路14とを接続する第1スルーホール導体16aが形成されている。
また、第2貫通孔18の内部には、同様に第1導体回路12と第2導体回路14とを接続する第2スルーホール導体18aが形成されている。
そして、第1貫通孔16に形成された第1スルーホール導体16aの内壁の算術平均粗さRa1は、第2貫通孔18に形成された第2スルーホール導体18aの内壁の算術平均粗さRa2よりも小さい。
【0025】
また、第1貫通孔16及び第2貫通孔18の内部には、樹脂と無機フィラーとを含む充填材層15が形成されている。
【0026】
一方、第1導体回路12上とコア基板11の第1面上とには下層層間樹脂絶縁層20が形成されている。下層層間樹脂絶縁層20上には導体回路24が形成されている。この導体回路24と第1導体回路12とは、下層層間樹脂絶縁層20内部のビア導体22を介して接続されている。下層層間樹脂絶縁層20上と導体回路24上とには、層間樹脂絶縁層30が形成されている。この層間樹脂絶縁層30上には、導体回路34が形成されている。導体回路34と導体回路24とは、層間樹脂絶縁層30内部のビア導体32を介して接続されている。層間樹脂絶縁層30上と導体回路34上とには、開口を有するソルダーレジスト層40が配設されている。
【0027】
また、第2導体回路14上とコア基板11の第2面上とには下層層間樹脂絶縁層20が形成されている。下層層間樹脂絶縁層20上には導体回路24が形成されている。この導体回路24と第2導体回路14とは、下層層間樹脂絶縁層20内部のビア導体22を介して接続されている。下層層間樹脂絶縁層20上と導体回路24上とには、層間樹脂絶縁層30が形成されている。この層間樹脂絶縁層30上には、導体回路34が形成されている。導体回路34と導体回路24とは、層間樹脂絶縁層30内部のビア導体32を介して接続されている。層間樹脂絶縁層30上と導体回路34上とには、開口を有するソルダーレジスト層40が配設されている。
【0028】
プリント配線板10の上面には、ソルダーレジスト層40の開口に、半導体素子であるICチップへの接続用の半田バンプ46S、46V、46Gが配設される。一方、プリント配線板10の底面には、ソルダーレジスト層40の開口に、マザーボード60への接続用の半田バンプ66S、66V、66Gが配設されている。
【0029】
ICチップ50には、信号用パッド52Sと、電源用パッド52Vと、接地用パッド52Gとが配設されている。信号用パッド52Sは、半田バンプ46Sを介して、ビア導体32及びビア導体22を通りコア基板11の外周側の大径の第2貫通孔18(第2スルーホール導体18a)に接続される。
【0030】
一方、ICチップ50の電源用パッド52Vは、半田バンプ46V、上面のビア導体22、32を介して、コア基板11の中央側の第1スルーホール導体16aに接続される。そして、第1スルーホール導体16aから、下面側のビア導体22、32を介して、半田バンプ66Vからマザーボード60側の電源用パッド62Vへ接続される。
【0031】
同様に、ICチップ50の接地用パッド52Gは、半田バンプ46G、上面のビア導体22、32を介して、コア基板11の中央側の第1スルーホール導体16aに接続される。そして、第1スルーホール導体16aから、下面側のビア導体22、32を介して、半田バンプ66Gからマザーボード60側の接地用パッド62Gへ接続される。
【0032】
第1実施形態に係るプリント配線板10では、図7に示したように、半導体素子であるICチップ50の直下に小径の第1スルーホール導体16aが設けられ、その周辺に大径の第2スルーホール導体18aが設けられている。
【0033】
第1実施形態に係るプリント配線板では、ICチップ50の直下に存在する小径の第1スルーホール導体16aを電源線及び接地線とすることで、多数の電源線及び接地線を配設できるとともに、ICチップ50からマザーボード60までの配線長を短縮できる。このため、ICチップへの電源線及び接地線のインダクタンス分が低減し、電源を瞬時に損失なく供給し、ICチップの誤動作を防止することが可能となる。
【0034】
次に、コア基板11に設けられた第1貫通孔16(第1スルーホール導体16a)及び第2貫通孔18(第2スルーホール導体18a)について説明する。
【0035】
第1貫通孔16及び第2貫通孔18は、レーザ又はドリルで形成することができるが、第1貫通孔16及び第2貫通孔18とも、ドリルで形成することが好ましい。確実に所定の直径の貫通孔を形成することができるからである。
【0036】
第一実施形態に係るプリント配線板では、第1貫通孔16の直径は180μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましい。これによれば、電源線や接地線として機能するスルーホール導体の数が増大し、相互インダクタンスを低減することが可能となる。
また、第2貫通孔18の直径は、約200μm以上であることが好ましい。これによれば、信号線として機能するスルーホール導体の電気抵抗を低減することが可能となる。
【0037】
第1貫通孔16に形成された第1スルーホール導体16aの内壁の算術平均粗さRa1は、第2貫通孔18に形成された第2スルーホール導体18aの内壁の算術平均粗さRa2よりも小さく、0.2μm以下であるであることが好ましく、0.1μm以上、0.2μm以下であることがより好ましい。
第2貫通孔18に形成された第2スルーホール導体18aの内壁の算術平均粗さRa2は、0.2μmを超え、0.3μm以下であることが好ましい。
なお、算術平均粗さRaとは、JIS B 0601−1994に準拠して決定される数値であり、平均線から絶対値偏差の平均値をいう。
【0038】
第一実施形態に係るプリント配線板10では、第1貫通孔16及び第2貫通孔18の内部には、樹脂と無機フィラーとを含む充填材が充填されている。
【0039】
上記樹脂としては特に限定されるものではないが、シクロオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0040】
また、上記無機フィラーとしては特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、マグネシウム化合物、ケイ素化合物等が挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0041】
上記アルミニウム化合物としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等が挙げられ、上記カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。
上記カリウム化合物としては、例えば、炭酸カリウム等が挙げられ、上記マグネシウム化合物としては、例えば、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム等が挙げられ、上記ケイ素化合物としては、例えば、シリカ、ゼオライト等が挙げられる。
【0042】
上記無機フィラーの形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、球状、楕円球状、多面体状等が挙げられる。
上記無機フィラーの大きさは、最も長い部分の長さ(または直径)が0.1〜5.0μmの範囲のものが望ましい。0.1μm未満では、充填材層15が熱膨張した際に発生する内部応力を緩和するのが難しく、熱膨張率が調整できず、5.0μmを超えると、充填材層15の機械的特性が劣化する。
【0043】
上記無機フィラーを配合する際には、その配合量は、3〜50重量%の範囲が好ましい。3重量%未満では、充填材層15の熱膨張係数が充分に低下しないことがあり、一方、50重量%を超えると、充填材の粘度が上がり、充填が難しくなる。より好ましいその配合量は、5〜40重量%である。
【0044】
次に、本発明の第一実施形態に係るプリント配線板の製造方法について説明する。
図1(a)〜(e)、図2(f)〜(i)、図3(j)〜(m)、図4(n)〜(q)、図5(r)〜(s)及び図6は、本発明の第一実施形態に係るプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図である。
【0045】
(1)まず、図1(a)に示すように、コア基板11を準備する。コア基板としては特に限定されず、例えば、ガラスエポキシ基板、ビスマレイミド−トリアジン(BT)樹脂基板、銅張積層板、RCC基板等の樹脂基板、窒化アルミニウム基板等のセラミック基板、シリコン基板等が挙げられる。図1(a)では、銅箔110を有する銅張積層板を示している。
【0046】
(2)次に、ドリルを用い、コア基板11の中央部分に、例えば、直径150μmの第1貫通孔16を穿設する。続いて、コア基板11の外周部に、第1貫通孔16を設けた場合よりも直径の大きなドリルを用い、例えば、直径250μmの第2貫通孔18を穿設する(図1(b)参照)。
小径の第1貫通孔16は、レーザを用いても形成することができるが、ドリルを用いた方が、確実に所定の直径の貫通孔を形成することができる。
【0047】
(3)次に、上記コア基板11を無電解めっき液に含浸して、コア基板の表面及び第1貫通孔16及び第2貫通孔18の内壁に無電解めっき膜122を形成する。続いて、コア基板11を電解めっき液に含浸して、コア基板の表面及び第1貫通孔16及び第2貫通孔18の内壁に電解めっき膜124を形成する。
【0048】
上記工程により、コア基板11の第1面に第1導体12’の層が形成され、コア基板11の第2面に第2導体14’の層が形成される。また、第1貫通孔16に第1スルーホール導体16a及び第2スルーホール導体18aが形成される(図1(c)参照)。
【0049】
(4)次に、上記(3)の処理を行ったコア基板11を黒化浴(酸化浴)に浸漬して粗化を行う黒化処理を行い、第1導体の層、第2導体の層、第1スルーホール導体16a、及び、第2スルーホール導体18aに粗化面を形成する(図1(d)参照)。ここでは、黒化還元処理で粗化面を形成したが、後述するエッチング、又は、無電解めっきにより粗化面を設けることもできる。
【0050】
(5)次に、めっきレジスト70となる感光性のフィルムをコア基板11の両面に貼り付け、パターンエッチングを行って、大径の第2貫通孔18に相当する部分のみが露出するように開口を設ける。
【0051】
(6)次に、もう一度、コア基板11を黒化浴(酸化浴)に浸漬して粗化を行う黒化処理を行う。これにより、外部に露出した第2スルーホール導体18aのみが粗化処理を2度受ける。
この粗化処理により、第1貫通孔16の内壁(第1スルーホール導体16aの表面)の算術平均粗さRa1よりも、第2貫通孔18の内壁(第2スルーホール導体18aの表面)の算術平均粗さRa2が大きくなる(図1(e)参照)。
第1貫通孔の内壁(第1スルーホール導体16aの表面)の算術平均粗さRa1及び第2貫通孔の内壁(第2スルーホール導体18aの表面)の算術平均粗さRa2の好ましい値は、第一実施形態に係るプリント配線板の項で説明したので、ここでは省略する。
【0052】
(7)次に、エポキシ系樹脂及び無機フィラーを含む充填材を、コア基板11の両面に印刷機を用いて塗布する印刷を行う。印刷は、減圧雰囲気又は真空雰囲気で行われる真空印刷法により、行われることが好ましい。
真空印刷法により、第1貫通孔16及び第2貫通孔18に充填材を充填し、この後、加熱乾燥を行う。即ち、この工程により、第1貫通孔16及び第2貫通孔18の内部に充填材層15が形成される(図2(f)参照)。
充填材には、上記樹脂、無機フィラーのほかに、レベリング剤等を含むことが好ましい。
この際、印刷のスピードを20mm/sec以上とすることが望ましい。上記スピードで印刷を行うと、製造効率を低下させることなく、第1貫通孔16及び第2貫通孔18の内部に充分に充填材を充填することが可能となる。
上記した充填材を用い、印刷のスピードを20mm/sec以上とすることにより、一度の印刷で、第1貫通孔16及び第2貫通孔18に同時に充填材を充填することができる。
【0053】
(8)さらに、無電解めっき及び電解めっきを行い、コア基板11上にめっき膜126を形成する(図2(g)参照)。
【0054】
(9)その後、両面のめっき膜126上にエッチングレジスト128を形成し(図2(h)参照)、エッチングを行うことにより基板の両面に第1導体回路12及び第2導体回路14のパターンを形成する(図2(i)参照)。このエッチング処理により、蓋めっき層120がランドの形状となる。
【0055】
(10)次に、第1導体回路12及び第2導体回路14を形成したコア基板11を水洗いし、乾燥する。続いて、エッチング液をコア基板11の両面にスプレイで吹きつけて、第1導体回路12及び第2導体回路14の表面と第1貫通孔16及び第2貫通孔18の蓋めっき120の表面をエッチングすることにより、第1導体回路12及び第2導体回路14の表面と第1貫通孔16及び第2貫通孔18の蓋めっき120の表面を粗化する。
この場合には、第二銅錯体と有機酸塩、過酸化水素と硫酸からなるエッチング液に浸漬、あるいはスプレーすることが挙げられる。
【0056】
(11)次に、上記工程を経たコア基板11の両面に、熱硬化性樹脂シートを温度50〜150℃まで昇温しながら真空圧着ラミネートし、下層層間樹脂絶縁層20を設ける(図3(j)参照)。
【0057】
(12) 次に、炭酸ガスレーザにて、下層層間樹脂絶縁層20にビア導体用開口220を設ける(図3(k)参照)。ビア導体用開口220を設けた後には、デスミア処理を行うことが好ましい。
【0058】
(13)次に、過マンガン酸溶液を用いて下層層間樹脂絶縁層20の表面を粗化する(図3(l)参照)。この後、無電解めっきを行い、下層層間樹脂絶縁層20の表面に、例えば、無電解めっき膜222を形成する(図3(m)参照)。
【0059】
(14)上記処理を終えた基板の両面に、めっきレジスト70のパターンを形成し(図4(n)参照)、電解めっきを施して、電解めっき膜224を形成する(図4(o)参照)。
この電解めっき膜224により、後述する工程で導体回路24となる部分の厚付けおよびビア導体22となる部分のめっき充填等が行われたことになる。
【0060】
(15)ついで、めっきレジスト70を剥離除去した後、そのめっきレジスト70の下に存在していた無電解めっき膜222をエッチングにて溶解除去し、電解銅めっき膜224等からなる導体回路24(ビア導体22を含む)を形成する(図4(p)参照)。
【0061】
(16)続いて、上記(9) 〜(15)の工程を繰り返すことにより、さらに上層層間樹脂絶縁層30、導体回路34(ビア導体32を含む)を形成する(図4(q)参照)。
【0062】
(17)次に、上層層間樹脂絶縁層30、導体回路34(ビア導体32を含む)が形成された基板の両面に、開口420を有するソルダーレジスト層40を形成し(図5(r)参照)、開口420にNiめっき層422及び金めっき層424を形成する(図5(s)参照)。
【0063】
(18)この後、ソルダーレジスト層40の開口420にはんだボールを搭載して、リフローすることにより半田バンプ46S、46V、46G、66S、66V、66Gを形成し、プリント配線板10を完成する(図6参照)。
【0064】
(19)最後に、プリント配線板10の半田バンプ46S、46V、46Gとパッド52S、52V、52Gとが、それぞれ対応するようICチップ50を載置し、リフローを行うことでICチップ50を取り付ける。そして、同様にプリント配線板10をマザーボード60に載置し、リフローを行うことでマザーボード60に実装する(図7参照)。
【0065】
以下、第一実施形態のプリント配線板及びプリント配線板の製造方法の作用効果について列挙する。
【0066】
(1)本発明の第一実施形態のプリント配線板では、コア基板の第1面に第1導体からなる第1導体回路が形成され、コア基板の第2面に第2導体からなる第2導体回路が形成されている。また、コア基板の中央側に第1貫通孔、外周側に第1貫通孔よりも直径の大きい第2貫通孔が形成され、第1貫通孔内部の両側には、第1導体からなる第1導体回路と第2導体からなる第2導体回路とを接続する第1スルーホール導体が形成されている。また、第2貫通孔内部の両側には、同様に第1導体回路と第2導体回路とを接続する第2スルーホール導体が形成されている。そして、第1貫通孔に形成された第1スルーホール導体の内壁の算術平均粗さRa1は、第2貫通孔に形成された第2スルーホール導体の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さい。
【0067】
このため、大きな貫通孔を充填する際に用いる印刷のスピードで印刷した場合、すなわち比較的早いスピードで印刷した場合であっても、第1貫通孔内に充填材を充填する際の抵抗が極力小さくなり、第1貫通孔内に充分な量の充填材が充填されるようになる。
その結果、第1貫通孔と第2貫通孔ともに空孔(ボイド)を含まずに充填材が充分に充填され、その表面の平坦性が確保される。
【0068】
(2)本発明の第一実施形態のプリント配線板では、上記第1貫通孔及び上記第2貫通孔の内部には、樹脂と無機フィラーとを含む充填材が充填されている。従って、充填材の熱膨張が極力抑制され、スルーホール導体の接続信頼性が確保されやすくなる。
【0069】
(3)本発明の第一実施形態のプリント配線板では、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、0.1μm以上、0.2μm以下である。
上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が0.2μmを超えると、スピードの速い印刷の場合に、上記第1貫通孔の内部に樹脂が充填されにくいという問題が発生しやすい。しかし、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は0.2μm以下であるので、充填材が第1貫通孔の内部に入り易く、上記第1貫通孔の内部にも充分に充填材が充填される。
また、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が0.1μm未満であると、内壁の粗化の程度が低いので、充填材を充填する際、充填材が第1貫通孔から抜けやすくなる。しかし、本発明の第一実施形態のプリント配線板では、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が0.1μm以上である。そのため、充填材が第1貫通孔から抜けにくくなり、上記第1貫通孔の内部に充分に充填材が充填される。
【0070】
(4)本発明の第一実施形態のプリント配線板では、上記第1貫通孔の直径は、180μm以下である。
貫通孔の直径が180μm以下の場合、スピードの速い印刷の場合に、上記第1貫通孔の内部に充填材が留まりにくく、上記第1貫通孔の内部に充填されにくくなる可能性がある。しかし、本発明では、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1が上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さいので、上記第1貫通孔の内部にも充分に充填材が充填される。
【0071】
(5)本発明の第一実施形態のプリント配線板では、上記第1スルーホール導体は電源用に用いられ、上記第2スルーホール導体は信号用に用いられており、第2貫通孔に比べて直径の小さい第1貫通孔の第1スルーホール導体が電源用に用いられている。従って、プリント配線板に多数の電源線を配設することができ、電源線の高周波特性が改善され、プリント配線板に実装する半導体装置等の誤動作を防止することができる。
【0072】
(6)本発明の第一実施形態のプリント配線板では、上記第1スルーホール導体は、半導体素子の直下に設けられているので、プリント配線板内部での電源用の導体の長さが短くなる。従って、半導体素子に対して損失無く瞬時に電源を供給することが可能となる。
【0073】
(7)本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法では、コア基板を準備し、ドリルによりコア基板の中央部分に、第1貫通孔を穿設し、次に、コア基板の外周部に、第1貫通孔を設けた場合よりも直径の大きなドリルを用い、第1貫通孔より直径の大きな第2貫通孔18を穿設する。次に、コア基板の第1面上に第1導体を設け、第2面上に第2導体を設け、第1貫通孔の内部に、第1導体と第2導体とを接続する第1スルーホール導体を設け、第2貫通孔の内部に、第1導体と記第2導体とを接続する第2スルーホール導体を設ける。続いて、第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1を、上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さくする。
【0074】
このため、大きな貫通孔を充填する際に用いる印刷のスピードで印刷した場合、すなわち比較的早いスピードで印刷した場合であっても、第1貫通孔内に充填材を充填する際の抵抗が極力小さくなり、第1貫通孔内に充分な量の充填材が充填されるようになる。
その結果、第1貫通孔と第2貫通孔ともに空孔(ボイド)を含まずに充填材が充分に充填され、その表面の平坦性が確保される。
【0075】
(8)本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法では、ドリルを用いて、上記第1の貫通孔及び上記第2の貫通孔を形成するので、確実に所定の直径の貫通孔を形成することができる。
【0076】
(9)本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法では、真空雰囲気下で、上記第1貫通孔の内部及び上記第2貫通孔の内部に、同時に樹脂と無機フィラーとを含む充填材を充填する。このとき、本発明の第一実施形態のプリント配線板の製造方法では、上記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、上記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さい。そのため、コア基板に形成された第1貫通孔と第2貫通孔との内部に、同時に樹脂と無機フィラーとを含む充填材を充填しても充分な量の充填材を充填することができ、充填材層となる。
【0077】
(その他の実施形態)
図8は、コア基板にレーザを照射することにより、第1貫通孔及び第2貫通孔を形成したコア基板を模式的に示す断面図である。
コア基板11の両面からそれぞれレーザを照射することにより、第1貫通孔76及び第2貫通孔78を形成する。次いで、第1貫通孔76の算術平均粗さRa1が、第2貫通孔78内の算術平均粗さRa2よりも小さくなるように、第1貫通孔76及び第2貫通孔78の内壁を第一実施形態の場合と同様に粗化する。その後、第1貫通孔76の内部及び第2貫通孔78の内部にめっきを充填し、第1スルーホール導体75及び第2スルーホール導体79を形成する。このとき、小径の第1貫通孔76の粗さが相対的に小さいため、めっきの充填性が向上し、第1スルーホール導体75にボイドが発生するのが抑制される。
【0078】
ソルダーレジスト組成物としては、例えば、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなるソルダーレジスト組成物が挙げられる。
【0079】
また、上記以外のソルダーレジスト組成物としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂の(メタ)アクリレート、イミダゾール硬化剤、2官能性(メタ)アクリル酸エステルモノマー、分子量500〜5000程度の(メタ)アクリル酸エステルの重合体、ビスフェノール型エポキシ樹脂等からなる熱硬化性樹脂、多価アクリル系モノマー等の感光性モノマー、グリコールエーテル系溶剤などを含むペースト状の流動体が挙げられる。
また、ソルダーレジスト組成物の層を形成する際には、上記ソルダーレジスト組成物からなるフィルムを圧着してソルダーレジスト組成物の層を形成してもよい。
【0080】
上述した実施形態では、開口420にNiめっき層422及び厚さ金めっき層424を形成しているが、上記被覆層の総数は、2層に限定されず、1層であってもよいし、3層以上であってもよい。
また、開口420に、Ni、Pd及びAuを順次めっきすることにより複数のめっき層を形成しもよい。
【0081】
また、上記下層層間樹脂絶縁層、上層層間樹脂絶縁層及びソルダーレジスト層の開口部をレーザ処理により形成する場合、上記レーザ処理に使用するレーザとしては、例えば、炭酸ガスレーザ、紫外線レーザ、エキシマレーザ等が挙げられる。
【符号の説明】
【0082】
10 プリント配線板
11 コア基板
12’ 第1導体
12 第一導体回路
14’ 第2導体
14 第二導体回路
15 充填材層
16、76 第1貫通孔
16a、75 第1スルーホール導体
18、78 第2貫通孔
18a、79 第2スルーホール導体
20 下層層間樹脂絶縁層
22、32 ビア導体
24、34 導体回路
30 上層層間樹脂絶縁層
40 ソルダーレジスト層
46(46S、46V、46G)、66(66S、66V、66G) 半田バンプ
50 ICチップ
52(52S、52V、52G)、62(62S、62V、62G) パッド
60 マザーボード
110 銅箔
120 蓋めっき
122、126 無電解めっき膜
124、224 電解めっき膜
128 エッチングレジスト
220 ビア導体用開口
222 無電解めっき膜
420 開口
422 Niめっき層
424 金めっき層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1面と該第1面とは反対側の第2面とを有し、第1貫通孔と該第1貫通孔よりも径が大きい第2貫通孔とを有するコア基板と、
該コア基板の第1面上に形成されている第1導体と、
該コア基板の第2面上に形成されている第2導体と、
前記第1貫通孔の内部に形成され、前記第1導体と前記第2導体とを接続する第1スルーホール導体と、
前記第2貫通孔の内部に形成され、前記第1導体と前記第2導体とを接続する第2スルーホール導体と、
を有するプリント配線板であって、
前記第1貫通孔の内壁と前記第2貫通孔の内壁とは粗化されていて、
前記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、前記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さいことを特徴とするプリント配線板。
【請求項2】
前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔の内部には、樹脂と無機フィラーとを含む充填材が充填されている請求項1に記載のプリント配線板。
【請求項3】
前記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、0.2μm以下である請求項1又は2に記載のプリント配線板。
【請求項4】
前記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1は、0.1μm以上、0.2μm以下である請求項1〜3のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項5】
前記第1貫通孔の直径は、180μm以下である請求項1〜4のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項6】
前記第1スルーホール導体は電源用に用いられ、前記第2スルーホール導体は信号用に用いられている請求項1〜5のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項7】
前記第1スルーホール導体は、半導体素子の直下に設けられている請求項1〜6のいずれかに記載のプリント配線板。
【請求項8】
第1面と該第1面とは反対側の第2面とを有するコア基板を準備することと、
該コア基板に第1貫通孔を設けることと、
前記コア基板に前記第1貫通孔よりも径の大きい第2貫通孔を設けることと、
前記コア基板の第1面上に第1導体を設けることと、
前記コア基板の第2面上に第2導体を設けることと、
前記第1貫通孔の内部に、前記第1導体と前記第2導体とを接続する第1スルーホール導体を設けることと、
前記第2貫通孔の内部に、前記第1導体と前記第2導体とを接続する第2スルーホール導体を設けることと、
前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔の内壁を粗化することと、
を有するプリント配線板の製造方法であって、
前記第1貫通孔の内壁の算術平均粗さRa1を、前記第2貫通孔の内壁の算術平均粗さRa2よりも小さくすることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【請求項9】
前記第1貫通孔及び前記第2貫通孔はドリルにより形成される請求項8に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項10】
前記第1貫通孔の内部及び前記第2貫通孔の内部に、真空雰囲気下で、樹脂と無機フィラーとを含む充填材を充填する請求項8又は9に記載のプリント配線板の製造方法。
【請求項11】
前記第1貫通孔の内部に前記充填材を充填することと、前記第2貫通孔の内部に前記充填材を充填することとは、同時に行われる請求項10に記載のプリント配線板の製造方法。



【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2012−212867(P2012−212867A)
【公開日】平成24年11月1日(2012.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−47197(P2012−47197)
【出願日】平成24年3月2日(2012.3.2)
【出願人】(000000158)イビデン株式会社 (856)
【Fターム(参考)】