多層プリント配線板の製造方法
【課題】ステップビアの上穴および下穴の各中心が略等しい位置に配置された多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造する方法を提供する。
【解決手段】絶縁ベース材の上に１層以上の導電層を有する内層コア基板に少なくとも一面に導電層を有する外層ビルドアップ層を積層して積層回路基材を形成、この積層回路基材に外層側ほど径の大きいステップビアホールを含む層間接続体を形成、外層ビルドアップ層および内層コア基板の３層以上の配線層間を接続する多層プリント配線板の製造方法において、内層コア基板におけるステップビアホールの形成位置に、外層ビルドアップ層の導電層の厚さよりも厚いランド１０ａ，１０ｂを設け、ランドにステップビアホールの下穴径に略等しい径を開口し、この開口を中心に、ステップビアホールの上穴径に等しい径の、導電層を除去可能なレーザ照射を行って積層回路基材を穿孔しステップビアホールを形成することを特徴とする。
【解決手段】絶縁ベース材の上に１層以上の導電層を有する内層コア基板に少なくとも一面に導電層を有する外層ビルドアップ層を積層して積層回路基材を形成、この積層回路基材に外層側ほど径の大きいステップビアホールを含む層間接続体を形成、外層ビルドアップ層および内層コア基板の３層以上の配線層間を接続する多層プリント配線板の製造方法において、内層コア基板におけるステップビアホールの形成位置に、外層ビルドアップ層の導電層の厚さよりも厚いランド１０ａ，１０ｂを設け、ランドにステップビアホールの下穴径に略等しい径を開口し、この開口を中心に、ステップビアホールの上穴径に等しい径の、導電層を除去可能なレーザ照射を行って積層回路基材を穿孔しステップビアホールを形成することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルドアップ型多層プリント配線板の製造方法に係わり、特に層間接続部にステップビア構造を含んだ多層フレキシブルプリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されている。この一環として、携帯電話等の小型電子機器を中心に、多層フレキシブルプリント配線板が広く普及している（特許文献１（Ｐ３、図１））。これは、各種電子部品を実装する多層プリント配線板や硬質プリント配線板の間を、コネクタ等を介して接続する別体のフレキシブルプリント配線板やフレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を持ったものである。
【０００３】
特に携帯電話は、小型化・高機能化がめざましく、それに伴い多層フレキシブルプリント配線板に実装される部品もＣＳＰ（チップサイズパッケージ）に置き換わり、高機能かつ高密度にパッケージングし、基板サイズを大きくすることなく、高機能を付加しようという流れがある。
【０００４】
そして、工程を増やすことなく、高密度な層間接続を可能とする段状のビアホール、所謂ステップビアホールを組み合わせることも提案されている（特許文献２（Ｐ３、図１）参照）。
【０００５】
これは、多層構造の層間接続を一括で行うことが可能な手法で、内層に行くに従い、レーザ加工用のメタルマスク、所謂コンフォーマルマスクの径を、位置ズレ等を考慮して小さくしていき、レーザ加工により導通用孔を形成し、めっき等により層間接続を得る。
【０００６】
しかしながら、このステップビアホールを形成する上で幾つか問題がある。上述したように、位置ズレを考慮して外層側のコンフォーマルマスクを大きく形成する必要があり、積層等の位置精度によっては、必ずしも高密度な層間接続にならないことがある。
【０００７】
図２は、従来の層間接続部にステップビア構造を含むケーブル部を持った多層プリント配線板の断面図である。この図２に示すように、予め作製したレーザ加工の際のコンフォーマルマスク２０１および内層の両面コア基板１１０に形成したコンフォーマルマスク２０２を用いてレーザ加工を行い、コア基板１１０、ビルドアップ基板１２０および接着材１３０により構成された積層回路基材に、後でめっきを付けてビアホールとなる導通用孔２０１Ａ，２０２Ａを形成する。
【特許文献１】特許第３４２７０１１号公報
【特許文献２】特許第２５６２３７３号公報
【特許文献３】特開２００１−１７７２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この場合、図２に示すように、積層時に位置ズレが起こることから、コンフォーマルマスク２０１とコンフォーマルマスク２０２とは中心が揃わない。最大で約１００μｍ程度の位置ズレが発生することから、導通用孔２０２の下側に形成される孔２０２Ａの安定したレーザ加工が困難である。
【０００９】
さらに、特許文献３ないし特許文献５に示す技術を含めて種々の提案がなされており、高密度実装が可能なケーブル部を有する多層プリント配線板をより安価かつ安定的に製造する方法が要望されている。
【００１０】
本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、層間接続部にステップビア構造を含む多層プリント配線板を製造するにつき、ステップビアの上穴および下穴の各中心が略等しい位置に配置された多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造する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】
【００１１】
上記目的達成のため、本発明は、
樹脂フィルムからなる絶縁ベース材の上に少なくとも１層の導電層を有する内層コア基板を形成し、少なくとも一面に導電層を有する積層板により構成された外層ビルドアップ層を前記内層コア基板に接着材を介し積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材に外層側ほど径の大きいステップビアホールを含む層間接続体を形成し、前記外層ビルドアップ層および前記内層コア基板の３層以上の配線層の層間を接続するステップビアホールを形成する多層プリント配線板の製造方法において、
前記内層コア基板における前記ステップビアホールの形成位置に、前記外層ビルドアップ層の導電層の厚さよりも厚いランドを設け、
前記ランドに前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の開口を開け、
前記開口を中心にして、前記ステップビアホールの上穴径に等しい径の、前記導電層を除去可能なレーザ照射を行って前記積層回路基材を穿孔し前記ステップビアホールを形成する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、３層の配線層を接続するステップビアホールの受けランドの銅厚を最外層とその１層下の配線層のみの層間接続を行うブラインドビアホールの受けランドの銅厚よりも厚くすることで、ステップビアホールを形成する際に、最外層のみコンフォーマルマスクを形成し、その中心にダイレクトレーザ加工によりステップビアホールの下穴を好適に形成できる。したがって、歩留まりの向上や信頼性を確保するのに必要なめっき厚の低減が図れる。
【００１３】
この結果、本発明によれば、従来の製造方法では困難であった、層間接続部にステップビア構造を含む多層プリント配線板のうち、ステップビアの上穴および下穴の各中心を略等しい位置に安定的に配置することができる。これにより、ステップビアの上穴を小さくすることができるから、より高密度なステップビア形成が可能な多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１Ａないし図１Ｃを参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１Ａないし図１Ｃは、本発明の実施形態を示す断面工程図である。この工程では、まず図１Ａ（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１（ここでは、厚さ２５μｍのポリイミド）の両面に厚さ７μｍの銅箔２および３を有する、所謂、両面銅張積層板４を用意する。そして、この両面銅張積層板４に導通用孔５をＮＣドリル等で形成する。このときの銅箔２および３は、屈曲性に優れる圧延銅箔あるいは特殊電解銅箔が好ましい。
【００１６】
その後、導電化処理を行い、ケーブル等の配線パターンの上には、めっきを付けずに内壁に位置する部分に選択的に電解めっきを行うために、部分めっき用レジスト層６を形成する。
【００１７】
この際、露光の位置ずれ、基板の寸法ばらつき、ＮＣドリル加工位置のずれ等を考慮した寸法のスルーホールランドも含めて、導通用孔５の内壁およびビルドアップ層との層間接続用孔の受けランドに位置する部分に、選択的に電解めっきを行う。ただし、ビルドアップ後にレーザで貫通させるランドには、電解めっきを付けないため、これに相当する箇所にも部分めっき用レジスト層６を形成する。
【００１８】
次に、図１Ａ（２）に示すように、導通用孔５および上記受けランドに位置する部分８に対し、１０μｍ程度の電解めっきを行い、層間導通を形成する。ここまでの工程で、スルーホール７を形成する。また、上記受けランドに位置する部分８にもめっきが厚付けされる。
【００１９】
次いで、図１Ａ（３）に示すように、両面の回路パターンをフォトファブリケーション手法により形成するためのレジスト層を形成する。レジスト層を用い、フォトファブリケーション手法により、回路パターン９およびランド１０ａ，１０ｂを形成した後、レジスト層を剥離する。
【００２０】
なお、ランド１０ａの中心孔は、後のレーザ加工の際のコンフォーマルマスクとして、機能する。ここでは、コンフォーマルマスク径を１００μｍとした。ここまでの工程で、多層プリント配線板のコア基板となる両面コア基板１１を得る。この実施例１では、スルーホール型の両面コア基板に適用したが、ビアホール型の両面コア基板にも適用可能である。
【００２１】
さらに、この後、両面コア基板１１の銅表面に粗化処理を行い、後のカバーレイ形成時の密着性を向上させるとともに、ビルドアップ後にレーザ加工する際のレーザ光の吸収を安定的に向上させる。ここでは、日本マクダーミット社（株）のマルチボンド１５０を用いて粗化処理した。
【００２２】
これにより、密着を確保するとともに、銅表面の炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収を向上させることができた。処理前後で、炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収は、約２０％から約３０％に向上することを確認した。
【００２３】
この後、図１Ａ（４）に示すように、例えば１２μｍ厚のポリイミドフィルム１２の上に厚さ２０μｍのアクリル・エポキシ等の接着材１３を有する、所謂カバーレイ１４を用意し、両面コア基板１１の両面にカバーレイ１４を、真空プレス、ラミネーター等で貼り付ける。ここまでの工程で、カバーレイ付きの両面コア基板１５を得る。
【００２４】
次に図１Ｂ（５）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１６（ここでは、厚さ２５μｍのポリイミド）の片面に厚さ７μｍの銅箔１７を有する、所謂、片面銅張積層板１８を用意する。そして、この片面銅張積層板１８を型抜きし、これを多層プリント配線板のビルドアップ層１８ｂとする。
【００２５】
このビルドアップ層１８ｂをカバーレイ付きの両面コア基板１５にビルドアップするための接着材１９を予め型抜きし、位置合わせを行う。接着材１９としては、ローフロータイプのプリプレグやボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。
【００２６】
ここでは導体層を充填する必要がないため、接着材１９の厚さは１５μｍ程度、あるいはさらに薄いものが選択できる。接着材１９を介し、ビルドアップ層１８ｂとカバーレイ付きの両面コア基板１５とを真空プレス等で積層する。ここまでの工程で、多層回路基材２０を得る。
【００２７】
さらに、この後、多層回路基材２０のビルドアップ層１８ｂの銅箔表面に粗化処理を行い、ビルドアップ後にレーザ加工する際のレーザ光の吸収を安定的に向上させる。ここでは、上記と同様に日本マクダーミット社（株）のマルチボンド１５０を用いた。
【００２８】
これにより、密着を確保するとともに、銅表面の炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収を向上させることができた。処理前後で、炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収は、約２０％から約３０％に向上することを確認した。また、この粗化処理により、銅箔の厚みは約１μｍ薄くなる。
【００２９】
なお、この銅箔表面に粗化処理を行う工程順序としては、（１）片面銅張積層板にまず粗化処理を行い、両面コア基板に積層する、（２）両面コア基板に積層した後、粗化処理を行う２つの工程順序があり、この実施例１では（２）の工程順序により行っている。この理由として、上記（１）のように積層前に粗化処理を行うと、積層の熱や圧力等の履歴で粗化面の形状や色調といったレーザ光の吸収に関係する表面状態が変化してしまうためである。
【００３０】
次に図１Ｂ（６）に示すように、銅箔１７にダイレクトレーザ加工を行い、ステップビアホール用の導通用孔２１ａを形成する。レーザ加工法については、銅箔の貫通加工が必須であることから、レーザ照射により銅を除去可能なエキシマレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等による加工が必要である。この実施例１では、加工速度が速く、生産性に優れた炭酸ガスレーザを用いた。
【００３１】
まず、ステップビアホール用の導通用孔２１ａを形成するために、銅箔１７の所定の位置に、ステップビアホールの上穴径に略等しいビーム径、ここではビーム径２００μｍのレーザビームを照射する。レーザビームを照射する位置については、Ｘ線等により、内層のランド１０ａの中心のレーザ遮光されていない孔、所謂、コンフォーマルマスクの中心を狙うように位置合わせをする。
【００３２】
これにより、図１Ｂ（６）に示すように、まず、銅箔１７を２００μｍ径に貫通させ、その下のランド１０ａまでの樹脂も除去し、その後、予めめっきで厚付けされたランド１０ａによりコンフォーマル加工することにより、ステップビアホール用の導通用孔の上穴２１ａが形成される。また、ビアホール用の導通用孔２１ｂについても、ビーム径２００μｍのレーザビームを照射するダイレクトレーザ加工により形成した。
【００３３】
この場合も、ランド１０ｂは、予めめっきで厚付けされていることから、貫通することなくビアホール用の導通用孔２１ｂが形成される。
【００３４】
内層のランド１０ａの中心のレーザ遮光されていない孔にレーザビームを位置合わせする別の手法を採用することもできる。それは、加工部位の近傍に内層の位置合わせターゲットとなるマークが２点以上配置されており、このマーク位置を読み取ることで、加工部位近傍の基板の伸縮等の情報を入手し、演算処理を行って加工部位の位置を補正し、レーザビームを照射するものである。
【００３５】
この実施例１のように、様々な材料により構成された複層構造体は、均一な伸縮挙動を示さないことも多い。これに対応するには、上述のマークは、好ましくはＸ方向、Ｙ方向の位置ズレを検出するために３点以上配置されていることが望ましい。
【００３６】
次いで図１Ｃ（７）に示すように、Ｘ線等による画像処理等の手法でステップビアホール用の導通用孔２１ａの下穴の中心、すなわち内層のランド１０ａのコンフォーマルマスクの中心を狙い、所定のアパーチャー等でビーム径を２００μｍまで絞って加工する。これにより、銅箔１７がレーザビーム径に略等しい大きさに貫通し、さらに照射を加えることでステップビアホール用の導通用孔の下穴が形成される。
【００３７】
形成された導通用孔２１ａの形状について整理すると、導通用孔２１ａの上側の孔の径は２００μｍとなり、導通用孔２１ａの下側の孔は１００μｍの穴径で、導通用孔２１ａの上側の略中心に安定的に形成された。
【００３８】
なお、図１Ｂに示すように、導通用孔２１ａと導通用孔２１ｂとが対応する位置に配置されている場合には、ランド１０ｂを貫通させないことを考慮し、貫通加工を含む導通用孔２１ａを先に形成し、その後、導通用孔２１ｂを形成することが好ましい。
【００３９】
このため、図１Ｃにおいては、図中の上側の導通用孔２１ａを先に加工し、下側の導通用孔２１ａおよび導通用孔２１ｂを加工する。したがって、導通用孔２１ａと導通用孔２１ｂとが対応する位置にある場合、導通用孔２１ａが全て上側に位置するように設計すると、レーザ加工をまず上側の全ての導通用孔から行い、次に下側の全ての導通用孔に対して行うことが可能で、効率的である。
【００４０】
図１Ｂ（６）から図１Ｃ（７）での一連のレーザ加工の条件例として、以下のように行った。炭酸ガスレーザ加工機としてＭＬ６０５ＧＴＸＩＩＩ−５１００Ｕ２（三菱電機（株）製）を用い、Ｘ線等による画像処理等の手法により位置合わせし、まず所定のアパーチャー等でビーム径２００μｍ、パルス幅１５μｓｅｃ、１５ｍＪ、５ショットにより加工し、銅厚が薄く炭酸ガスレーザ光の吸収の良い表面状態とした銅箔１７の所定位置を２００μｍ径に開口する。
【００４１】
これにより、その下のめっきで厚付けしたランド１０ａまでの樹脂も除去される。そして、めっきで厚付けしたランド１０ａは、炭酸ガスレーザ光の吸収の良い表面状態であっても、貫通せずにコンフォーマルマスクとして機能するから、ステップビアホール用の導通用孔２１ａが形成される。
【００４２】
銅箔１７ａおよびランド１０ａの銅箔の所定の箇所を安定した径で貫通するためには、レーザ光の中心のエネルギー密度が高いガウシアン分布等のビームプロファイルを有するレーザ光学系が必要となる。
【００４３】
銅箔１７の銅厚みとしては、１０μｍ以下であれば、上述のレーザ加工条件のプラスマイナス３０％程度のエネルギー量においても再現性よく貫通することも確認している。５μｍ以下の厚みになると、上述の粗化工程、この後のめっき前処理のエッチング等で残すべきランドの銅が部分的になくなることもあるため、銅厚としては５〜１０μｍが好ましい。
【００４４】
ランド１０ａおよびランド１０ｂの銅厚みについては、ステップビアホールの下側の孔のレーザ照射面の反対面に位置するランド１０ｂの銅厚みを厚くしておくことで、ランド１０ｂの貫通に対するマージンを得ることができる。
【００４５】
具体的には、１４μｍ以上であれば、貫通に必要なレーザのエネルギーが３倍以上になることも確認しており、十分なマージンとなる。このため、１４μｍ以上の銅厚であることが好ましい。さらに、電解めっきにより層間接続を行うためのデスミア処理、導電化処理を行う。
【００４６】
次に図１Ｃ（８）に示すように、導通用孔２１ａおよび導通用孔２１ｂを有する多層回路基材２２に１０〜１５μｍ程度の電解めっきを行い、導通用孔２１ａより得られたステップビアホール２３ａ、導通用孔２１ｂより得られたビアホール２３ｂを形成し、層間導通を形成する。
【００４７】
ステップビアホール２３ａの上穴および下穴の中心が位置ズレしないので、ステップビアの上穴を小さくすることができる。このため、より高密度にステップビアを形成できる。
【００４８】
また、導通用孔の下側の孔へのめっき付き周りが安定であり、めっきボイド等の不良が発生し難いことや、めっきされて得られたステップビアホールが構造的に対称となることから、温度サイクル試験等でステップビアホール２３ａに発生する熱応力が均一に分散するため、層間接続信頼性が向上する効果も期待できる。これにより、上述のように電解めっき厚は１０〜１５μｍ程度で良好な層間接続信頼性を確保できる。
【００４９】
ここまでの工程で、層間導通の完成した多層回路基材２４を得る。また、挿し部品等の実装用の貫通穴が必要な場合には、導通用孔の形成の際にＮＣドリル等で貫通孔を形成し、上記のビアホールめっきの際にスルーホールを同時に形成することも可能である。
【００５０】
なお、ステップビアホールについては、特許文献３（Ｐ３、図１）等に記載されているが、本発明によるダイレクトレーザ加工を利用し、各配線層の位置ずれのないステップビアの形成方法には触れられていない。
【００５１】
次いで図１Ｃ（８）に示すように、外層のパターン２５を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この際、コア基板１５のカバーフィルム１２の上に析出しためっき層があれば、これも除去される。この後、必要に応じて基板表面に半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、フォトソルダーレジスト層の形成および外形加工を行うことで、内層にケーブル部を有する多層プリント配線板２６を得る。
【００５２】
高密度実装基板に要求されるパターン形成能力としては、例えば０．５ｍｍピッチＣＳＰを実装するランドの大きさが３００μｍとすると、ランド間にパターンを１本通すためには、ライン／スペース＝５０μｍ／５０μｍ、ピッチ１００μｍとする必要がある。
【００５３】
しかしながら、上述のように１０〜１５μｍ程度の電解めっきを７μｍ厚の銅箔上に行うと、外層の総導体厚は１７〜２２μｍになり、ピッチ１００μｍの微細パターンを歩留まり良く形成することが十分可能であるため、高密度実装の要求を満足することができる。
【００５４】
また、ケーブルが第２層に配置されていることから、最短距離で部品実装部を接続するためには、第１層と第２層とを接続するビアホールが、狭ピッチに配置可能でしかも第２層の配線が微細であることが必要である。ビアホールの配置に関しては、ビアホール２３ａ，２３ｂはビアホール径２００μｍで形成可能であることから、ピッチ０．４ｍｍ以下にできる。
【００５５】
本発明によるケーブル部を有する多層プリント配線板の層間接続構造は、ビアホール径２００μｍのビアホール２３ａを採用していることから、高密度化に有利な構造となり、高密度実装の要求を満足することができる。そして、層間接続部にステップビア構造を含む多層プリント配線板であって、ステップビアの上穴および下穴の各中心が略等しい位置に配置された多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一実施例を示す工程断面図。
【図１Ｂ】本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一実施例を示す工程断面図。
【図１Ｃ】本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一実施例を示す工程断面図。
【図２】従来工法によるケーブル部を有する多層プリント配線板の製造方法の概念的断面構成図。
【符号の説明】
【００５７】
１ 可撓性絶縁ベース材
２ 銅箔
３ 銅箔
４ 両面銅張積層板
５ 導通用孔
６ 部分めっき用レジスト層
７ スルーホール
８ 受けランドに位置する部分
９ 回路パターン
１０ａ ランド
１０ｂ ランド
１１ 両面コア基板
１２ ポリイミドフィルム
１３ 接着材
１４ カバーレイ
１５ 両面コア基板
１６ 可撓性絶縁ベース材
１７ 銅箔
１８ａ 片面銅張積層板
１８ｂ ビルドアップ層
１９ 接着材
２０ 多層回路基材
２１ａ 導通用孔
２１ｂ 導通用孔
２２ 多層回路基材
２３ａ ステップビアホール
２３ｂ ビアホール
２４ 層間導通の完了した多層回路基材
２５ 外層回路パターン
２６ 本発明によるケーブル部を有する多層プリント配線板
１５７ スルーホール
１５８ スルーホールランド
１５９ａ 回路パターン
１５９ｂ コンフォーマルマスク
１６０ 両面コア基板
１６１ ポリイミドフィルム
１６２ 接着材
１６３ カバーレイ
１６４ カバーレイ付き両面コア基板
１６５ 可撓性絶縁ベース材
１６６ａ 銅箔
１６６ｂ コンフォーマルマスク
１６７ａ 片面銅張積層板
１６７ｂ ビルドアップ層
１６８ 接着材
１６９ａ 多層回路基材
１６９ｂ 導通用孔を有する多層回路基材
１７０ａ 導通用孔
１７０ｂ 導通用孔
１７１ａ ステップビアホール
１７１ｂ ビアホール
１７２ 層間導通の完成した多層回路基材
１７３ 外層回路パターン
１７４ ケーブル部
１７５ 従来工法によるケーブル部を有する多層プリント配線板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルドアップ型多層プリント配線板の製造方法に係わり、特に層間接続部にステップビア構造を含んだ多層フレキシブルプリント配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化および高機能化は益々促進されている。この一環として、携帯電話等の小型電子機器を中心に、多層フレキシブルプリント配線板が広く普及している（特許文献１（Ｐ３、図１））。これは、各種電子部品を実装する多層プリント配線板や硬質プリント配線板の間を、コネクタ等を介して接続する別体のフレキシブルプリント配線板やフレキシブルフラットケーブルを一体化した可撓性ケーブル部を持ったものである。
【０００３】
特に携帯電話は、小型化・高機能化がめざましく、それに伴い多層フレキシブルプリント配線板に実装される部品もＣＳＰ（チップサイズパッケージ）に置き換わり、高機能かつ高密度にパッケージングし、基板サイズを大きくすることなく、高機能を付加しようという流れがある。
【０００４】
そして、工程を増やすことなく、高密度な層間接続を可能とする段状のビアホール、所謂ステップビアホールを組み合わせることも提案されている（特許文献２（Ｐ３、図１）参照）。
【０００５】
これは、多層構造の層間接続を一括で行うことが可能な手法で、内層に行くに従い、レーザ加工用のメタルマスク、所謂コンフォーマルマスクの径を、位置ズレ等を考慮して小さくしていき、レーザ加工により導通用孔を形成し、めっき等により層間接続を得る。
【０００６】
しかしながら、このステップビアホールを形成する上で幾つか問題がある。上述したように、位置ズレを考慮して外層側のコンフォーマルマスクを大きく形成する必要があり、積層等の位置精度によっては、必ずしも高密度な層間接続にならないことがある。
【０００７】
図２は、従来の層間接続部にステップビア構造を含むケーブル部を持った多層プリント配線板の断面図である。この図２に示すように、予め作製したレーザ加工の際のコンフォーマルマスク２０１および内層の両面コア基板１１０に形成したコンフォーマルマスク２０２を用いてレーザ加工を行い、コア基板１１０、ビルドアップ基板１２０および接着材１３０により構成された積層回路基材に、後でめっきを付けてビアホールとなる導通用孔２０１Ａ，２０２Ａを形成する。
【特許文献１】特許第３４２７０１１号公報
【特許文献２】特許第２５６２３７３号公報
【特許文献３】特開２００１−１７７２４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この場合、図２に示すように、積層時に位置ズレが起こることから、コンフォーマルマスク２０１とコンフォーマルマスク２０２とは中心が揃わない。最大で約１００μｍ程度の位置ズレが発生することから、導通用孔２０２の下側に形成される孔２０２Ａの安定したレーザ加工が困難である。
【０００９】
さらに、特許文献３ないし特許文献５に示す技術を含めて種々の提案がなされており、高密度実装が可能なケーブル部を有する多層プリント配線板をより安価かつ安定的に製造する方法が要望されている。
【００１０】
本発明は、上述の点を考慮してなされたもので、層間接続部にステップビア構造を含む多層プリント配線板を製造するにつき、ステップビアの上穴および下穴の各中心が略等しい位置に配置された多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造する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】
【００１１】
上記目的達成のため、本発明は、
樹脂フィルムからなる絶縁ベース材の上に少なくとも１層の導電層を有する内層コア基板を形成し、少なくとも一面に導電層を有する積層板により構成された外層ビルドアップ層を前記内層コア基板に接着材を介し積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材に外層側ほど径の大きいステップビアホールを含む層間接続体を形成し、前記外層ビルドアップ層および前記内層コア基板の３層以上の配線層の層間を接続するステップビアホールを形成する多層プリント配線板の製造方法において、
前記内層コア基板における前記ステップビアホールの形成位置に、前記外層ビルドアップ層の導電層の厚さよりも厚いランドを設け、
前記ランドに前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の開口を開け、
前記開口を中心にして、前記ステップビアホールの上穴径に等しい径の、前記導電層を除去可能なレーザ照射を行って前記積層回路基材を穿孔し前記ステップビアホールを形成する
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、３層の配線層を接続するステップビアホールの受けランドの銅厚を最外層とその１層下の配線層のみの層間接続を行うブラインドビアホールの受けランドの銅厚よりも厚くすることで、ステップビアホールを形成する際に、最外層のみコンフォーマルマスクを形成し、その中心にダイレクトレーザ加工によりステップビアホールの下穴を好適に形成できる。したがって、歩留まりの向上や信頼性を確保するのに必要なめっき厚の低減が図れる。
【００１３】
この結果、本発明によれば、従来の製造方法では困難であった、層間接続部にステップビア構造を含む多層プリント配線板のうち、ステップビアの上穴および下穴の各中心を略等しい位置に安定的に配置することができる。これにより、ステップビアの上穴を小さくすることができるから、より高密度なステップビア形成が可能な多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１Ａないし図１Ｃを参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１Ａないし図１Ｃは、本発明の実施形態を示す断面工程図である。この工程では、まず図１Ａ（１）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１（ここでは、厚さ２５μｍのポリイミド）の両面に厚さ７μｍの銅箔２および３を有する、所謂、両面銅張積層板４を用意する。そして、この両面銅張積層板４に導通用孔５をＮＣドリル等で形成する。このときの銅箔２および３は、屈曲性に優れる圧延銅箔あるいは特殊電解銅箔が好ましい。
【００１６】
その後、導電化処理を行い、ケーブル等の配線パターンの上には、めっきを付けずに内壁に位置する部分に選択的に電解めっきを行うために、部分めっき用レジスト層６を形成する。
【００１７】
この際、露光の位置ずれ、基板の寸法ばらつき、ＮＣドリル加工位置のずれ等を考慮した寸法のスルーホールランドも含めて、導通用孔５の内壁およびビルドアップ層との層間接続用孔の受けランドに位置する部分に、選択的に電解めっきを行う。ただし、ビルドアップ後にレーザで貫通させるランドには、電解めっきを付けないため、これに相当する箇所にも部分めっき用レジスト層６を形成する。
【００１８】
次に、図１Ａ（２）に示すように、導通用孔５および上記受けランドに位置する部分８に対し、１０μｍ程度の電解めっきを行い、層間導通を形成する。ここまでの工程で、スルーホール７を形成する。また、上記受けランドに位置する部分８にもめっきが厚付けされる。
【００１９】
次いで、図１Ａ（３）に示すように、両面の回路パターンをフォトファブリケーション手法により形成するためのレジスト層を形成する。レジスト層を用い、フォトファブリケーション手法により、回路パターン９およびランド１０ａ，１０ｂを形成した後、レジスト層を剥離する。
【００２０】
なお、ランド１０ａの中心孔は、後のレーザ加工の際のコンフォーマルマスクとして、機能する。ここでは、コンフォーマルマスク径を１００μｍとした。ここまでの工程で、多層プリント配線板のコア基板となる両面コア基板１１を得る。この実施例１では、スルーホール型の両面コア基板に適用したが、ビアホール型の両面コア基板にも適用可能である。
【００２１】
さらに、この後、両面コア基板１１の銅表面に粗化処理を行い、後のカバーレイ形成時の密着性を向上させるとともに、ビルドアップ後にレーザ加工する際のレーザ光の吸収を安定的に向上させる。ここでは、日本マクダーミット社（株）のマルチボンド１５０を用いて粗化処理した。
【００２２】
これにより、密着を確保するとともに、銅表面の炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収を向上させることができた。処理前後で、炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収は、約２０％から約３０％に向上することを確認した。
【００２３】
この後、図１Ａ（４）に示すように、例えば１２μｍ厚のポリイミドフィルム１２の上に厚さ２０μｍのアクリル・エポキシ等の接着材１３を有する、所謂カバーレイ１４を用意し、両面コア基板１１の両面にカバーレイ１４を、真空プレス、ラミネーター等で貼り付ける。ここまでの工程で、カバーレイ付きの両面コア基板１５を得る。
【００２４】
次に図１Ｂ（５）に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材１６（ここでは、厚さ２５μｍのポリイミド）の片面に厚さ７μｍの銅箔１７を有する、所謂、片面銅張積層板１８を用意する。そして、この片面銅張積層板１８を型抜きし、これを多層プリント配線板のビルドアップ層１８ｂとする。
【００２５】
このビルドアップ層１８ｂをカバーレイ付きの両面コア基板１５にビルドアップするための接着材１９を予め型抜きし、位置合わせを行う。接着材１９としては、ローフロータイプのプリプレグやボンディングシート等の流れ出しの少ないものが好ましい。
【００２６】
ここでは導体層を充填する必要がないため、接着材１９の厚さは１５μｍ程度、あるいはさらに薄いものが選択できる。接着材１９を介し、ビルドアップ層１８ｂとカバーレイ付きの両面コア基板１５とを真空プレス等で積層する。ここまでの工程で、多層回路基材２０を得る。
【００２７】
さらに、この後、多層回路基材２０のビルドアップ層１８ｂの銅箔表面に粗化処理を行い、ビルドアップ後にレーザ加工する際のレーザ光の吸収を安定的に向上させる。ここでは、上記と同様に日本マクダーミット社（株）のマルチボンド１５０を用いた。
【００２８】
これにより、密着を確保するとともに、銅表面の炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収を向上させることができた。処理前後で、炭酸ガスレーザ光（波長：約９．８μｍ）の吸収は、約２０％から約３０％に向上することを確認した。また、この粗化処理により、銅箔の厚みは約１μｍ薄くなる。
【００２９】
なお、この銅箔表面に粗化処理を行う工程順序としては、（１）片面銅張積層板にまず粗化処理を行い、両面コア基板に積層する、（２）両面コア基板に積層した後、粗化処理を行う２つの工程順序があり、この実施例１では（２）の工程順序により行っている。この理由として、上記（１）のように積層前に粗化処理を行うと、積層の熱や圧力等の履歴で粗化面の形状や色調といったレーザ光の吸収に関係する表面状態が変化してしまうためである。
【００３０】
次に図１Ｂ（６）に示すように、銅箔１７にダイレクトレーザ加工を行い、ステップビアホール用の導通用孔２１ａを形成する。レーザ加工法については、銅箔の貫通加工が必須であることから、レーザ照射により銅を除去可能なエキシマレーザ、ＵＶ−ＹＡＧレーザ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等による加工が必要である。この実施例１では、加工速度が速く、生産性に優れた炭酸ガスレーザを用いた。
【００３１】
まず、ステップビアホール用の導通用孔２１ａを形成するために、銅箔１７の所定の位置に、ステップビアホールの上穴径に略等しいビーム径、ここではビーム径２００μｍのレーザビームを照射する。レーザビームを照射する位置については、Ｘ線等により、内層のランド１０ａの中心のレーザ遮光されていない孔、所謂、コンフォーマルマスクの中心を狙うように位置合わせをする。
【００３２】
これにより、図１Ｂ（６）に示すように、まず、銅箔１７を２００μｍ径に貫通させ、その下のランド１０ａまでの樹脂も除去し、その後、予めめっきで厚付けされたランド１０ａによりコンフォーマル加工することにより、ステップビアホール用の導通用孔の上穴２１ａが形成される。また、ビアホール用の導通用孔２１ｂについても、ビーム径２００μｍのレーザビームを照射するダイレクトレーザ加工により形成した。
【００３３】
この場合も、ランド１０ｂは、予めめっきで厚付けされていることから、貫通することなくビアホール用の導通用孔２１ｂが形成される。
【００３４】
内層のランド１０ａの中心のレーザ遮光されていない孔にレーザビームを位置合わせする別の手法を採用することもできる。それは、加工部位の近傍に内層の位置合わせターゲットとなるマークが２点以上配置されており、このマーク位置を読み取ることで、加工部位近傍の基板の伸縮等の情報を入手し、演算処理を行って加工部位の位置を補正し、レーザビームを照射するものである。
【００３５】
この実施例１のように、様々な材料により構成された複層構造体は、均一な伸縮挙動を示さないことも多い。これに対応するには、上述のマークは、好ましくはＸ方向、Ｙ方向の位置ズレを検出するために３点以上配置されていることが望ましい。
【００３６】
次いで図１Ｃ（７）に示すように、Ｘ線等による画像処理等の手法でステップビアホール用の導通用孔２１ａの下穴の中心、すなわち内層のランド１０ａのコンフォーマルマスクの中心を狙い、所定のアパーチャー等でビーム径を２００μｍまで絞って加工する。これにより、銅箔１７がレーザビーム径に略等しい大きさに貫通し、さらに照射を加えることでステップビアホール用の導通用孔の下穴が形成される。
【００３７】
形成された導通用孔２１ａの形状について整理すると、導通用孔２１ａの上側の孔の径は２００μｍとなり、導通用孔２１ａの下側の孔は１００μｍの穴径で、導通用孔２１ａの上側の略中心に安定的に形成された。
【００３８】
なお、図１Ｂに示すように、導通用孔２１ａと導通用孔２１ｂとが対応する位置に配置されている場合には、ランド１０ｂを貫通させないことを考慮し、貫通加工を含む導通用孔２１ａを先に形成し、その後、導通用孔２１ｂを形成することが好ましい。
【００３９】
このため、図１Ｃにおいては、図中の上側の導通用孔２１ａを先に加工し、下側の導通用孔２１ａおよび導通用孔２１ｂを加工する。したがって、導通用孔２１ａと導通用孔２１ｂとが対応する位置にある場合、導通用孔２１ａが全て上側に位置するように設計すると、レーザ加工をまず上側の全ての導通用孔から行い、次に下側の全ての導通用孔に対して行うことが可能で、効率的である。
【００４０】
図１Ｂ（６）から図１Ｃ（７）での一連のレーザ加工の条件例として、以下のように行った。炭酸ガスレーザ加工機としてＭＬ６０５ＧＴＸＩＩＩ−５１００Ｕ２（三菱電機（株）製）を用い、Ｘ線等による画像処理等の手法により位置合わせし、まず所定のアパーチャー等でビーム径２００μｍ、パルス幅１５μｓｅｃ、１５ｍＪ、５ショットにより加工し、銅厚が薄く炭酸ガスレーザ光の吸収の良い表面状態とした銅箔１７の所定位置を２００μｍ径に開口する。
【００４１】
これにより、その下のめっきで厚付けしたランド１０ａまでの樹脂も除去される。そして、めっきで厚付けしたランド１０ａは、炭酸ガスレーザ光の吸収の良い表面状態であっても、貫通せずにコンフォーマルマスクとして機能するから、ステップビアホール用の導通用孔２１ａが形成される。
【００４２】
銅箔１７ａおよびランド１０ａの銅箔の所定の箇所を安定した径で貫通するためには、レーザ光の中心のエネルギー密度が高いガウシアン分布等のビームプロファイルを有するレーザ光学系が必要となる。
【００４３】
銅箔１７の銅厚みとしては、１０μｍ以下であれば、上述のレーザ加工条件のプラスマイナス３０％程度のエネルギー量においても再現性よく貫通することも確認している。５μｍ以下の厚みになると、上述の粗化工程、この後のめっき前処理のエッチング等で残すべきランドの銅が部分的になくなることもあるため、銅厚としては５〜１０μｍが好ましい。
【００４４】
ランド１０ａおよびランド１０ｂの銅厚みについては、ステップビアホールの下側の孔のレーザ照射面の反対面に位置するランド１０ｂの銅厚みを厚くしておくことで、ランド１０ｂの貫通に対するマージンを得ることができる。
【００４５】
具体的には、１４μｍ以上であれば、貫通に必要なレーザのエネルギーが３倍以上になることも確認しており、十分なマージンとなる。このため、１４μｍ以上の銅厚であることが好ましい。さらに、電解めっきにより層間接続を行うためのデスミア処理、導電化処理を行う。
【００４６】
次に図１Ｃ（８）に示すように、導通用孔２１ａおよび導通用孔２１ｂを有する多層回路基材２２に１０〜１５μｍ程度の電解めっきを行い、導通用孔２１ａより得られたステップビアホール２３ａ、導通用孔２１ｂより得られたビアホール２３ｂを形成し、層間導通を形成する。
【００４７】
ステップビアホール２３ａの上穴および下穴の中心が位置ズレしないので、ステップビアの上穴を小さくすることができる。このため、より高密度にステップビアを形成できる。
【００４８】
また、導通用孔の下側の孔へのめっき付き周りが安定であり、めっきボイド等の不良が発生し難いことや、めっきされて得られたステップビアホールが構造的に対称となることから、温度サイクル試験等でステップビアホール２３ａに発生する熱応力が均一に分散するため、層間接続信頼性が向上する効果も期待できる。これにより、上述のように電解めっき厚は１０〜１５μｍ程度で良好な層間接続信頼性を確保できる。
【００４９】
ここまでの工程で、層間導通の完成した多層回路基材２４を得る。また、挿し部品等の実装用の貫通穴が必要な場合には、導通用孔の形成の際にＮＣドリル等で貫通孔を形成し、上記のビアホールめっきの際にスルーホールを同時に形成することも可能である。
【００５０】
なお、ステップビアホールについては、特許文献３（Ｐ３、図１）等に記載されているが、本発明によるダイレクトレーザ加工を利用し、各配線層の位置ずれのないステップビアの形成方法には触れられていない。
【００５１】
次いで図１Ｃ（８）に示すように、外層のパターン２５を通常のフォトファブリケーション手法により形成する。この際、コア基板１５のカバーフィルム１２の上に析出しためっき層があれば、これも除去される。この後、必要に応じて基板表面に半田めっき、ニッケルめっき、金めっき等の表面処理を施し、フォトソルダーレジスト層の形成および外形加工を行うことで、内層にケーブル部を有する多層プリント配線板２６を得る。
【００５２】
高密度実装基板に要求されるパターン形成能力としては、例えば０．５ｍｍピッチＣＳＰを実装するランドの大きさが３００μｍとすると、ランド間にパターンを１本通すためには、ライン／スペース＝５０μｍ／５０μｍ、ピッチ１００μｍとする必要がある。
【００５３】
しかしながら、上述のように１０〜１５μｍ程度の電解めっきを７μｍ厚の銅箔上に行うと、外層の総導体厚は１７〜２２μｍになり、ピッチ１００μｍの微細パターンを歩留まり良く形成することが十分可能であるため、高密度実装の要求を満足することができる。
【００５４】
また、ケーブルが第２層に配置されていることから、最短距離で部品実装部を接続するためには、第１層と第２層とを接続するビアホールが、狭ピッチに配置可能でしかも第２層の配線が微細であることが必要である。ビアホールの配置に関しては、ビアホール２３ａ，２３ｂはビアホール径２００μｍで形成可能であることから、ピッチ０．４ｍｍ以下にできる。
【００５５】
本発明によるケーブル部を有する多層プリント配線板の層間接続構造は、ビアホール径２００μｍのビアホール２３ａを採用していることから、高密度化に有利な構造となり、高密度実装の要求を満足することができる。そして、層間接続部にステップビア構造を含む多層プリント配線板であって、ステップビアの上穴および下穴の各中心が略等しい位置に配置された多層プリント配線板を安価かつ安定的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一実施例を示す工程断面図。
【図１Ｂ】本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一実施例を示す工程断面図。
【図１Ｃ】本発明に係る多層プリント配線板の製造方法の一実施例を示す工程断面図。
【図２】従来工法によるケーブル部を有する多層プリント配線板の製造方法の概念的断面構成図。
【符号の説明】
【００５７】
１ 可撓性絶縁ベース材
２ 銅箔
３ 銅箔
４ 両面銅張積層板
５ 導通用孔
６ 部分めっき用レジスト層
７ スルーホール
８ 受けランドに位置する部分
９ 回路パターン
１０ａ ランド
１０ｂ ランド
１１ 両面コア基板
１２ ポリイミドフィルム
１３ 接着材
１４ カバーレイ
１５ 両面コア基板
１６ 可撓性絶縁ベース材
１７ 銅箔
１８ａ 片面銅張積層板
１８ｂ ビルドアップ層
１９ 接着材
２０ 多層回路基材
２１ａ 導通用孔
２１ｂ 導通用孔
２２ 多層回路基材
２３ａ ステップビアホール
２３ｂ ビアホール
２４ 層間導通の完了した多層回路基材
２５ 外層回路パターン
２６ 本発明によるケーブル部を有する多層プリント配線板
１５７ スルーホール
１５８ スルーホールランド
１５９ａ 回路パターン
１５９ｂ コンフォーマルマスク
１６０ 両面コア基板
１６１ ポリイミドフィルム
１６２ 接着材
１６３ カバーレイ
１６４ カバーレイ付き両面コア基板
１６５ 可撓性絶縁ベース材
１６６ａ 銅箔
１６６ｂ コンフォーマルマスク
１６７ａ 片面銅張積層板
１６７ｂ ビルドアップ層
１６８ 接着材
１６９ａ 多層回路基材
１６９ｂ 導通用孔を有する多層回路基材
１７０ａ 導通用孔
１７０ｂ 導通用孔
１７１ａ ステップビアホール
１７１ｂ ビアホール
１７２ 層間導通の完成した多層回路基材
１７３ 外層回路パターン
１７４ ケーブル部
１７５ 従来工法によるケーブル部を有する多層プリント配線板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂フィルムからなる絶縁ベース材の上に少なくとも１層の導電層を有する内層コア基板を形成し、少なくとも一面に導電層を有する積層板により構成された外層ビルドアップ層を前記内層コア基板に接着材を介し積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材に外層側ほど径の大きいステップビアホールを含む層間接続体を形成し、前記外層ビルドアップ層および前記内層コア基板の３層以上の配線層の層間を接続するステップビアホールを形成する多層プリント配線板の製造方法において、
前記内層コア基板における前記ステップビアホールの形成位置に、前記外層ビルドアップ層の導電層の厚さよりも厚いランドを設け、
前記ランドに前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の開口を開け、
前記開口を中心にして、前記ステップビアホールの上穴径に等しい径の、前記導電層を除去可能なレーザ照射を行って前記積層回路基材を穿孔し前記ステップ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。
【請求項１】
樹脂フィルムからなる絶縁ベース材の上に少なくとも１層の導電層を有する内層コア基板を形成し、少なくとも一面に導電層を有する積層板により構成された外層ビルドアップ層を前記内層コア基板に接着材を介し積層して積層回路基材を形成し、前記積層回路基材に外層側ほど径の大きいステップビアホールを含む層間接続体を形成し、前記外層ビルドアップ層および前記内層コア基板の３層以上の配線層の層間を接続するステップビアホールを形成する多層プリント配線板の製造方法において、
前記内層コア基板における前記ステップビアホールの形成位置に、前記外層ビルドアップ層の導電層の厚さよりも厚いランドを設け、
前記ランドに前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の開口を開け、
前記開口を中心にして、前記ステップビアホールの上穴径に等しい径の、前記導電層を除去可能なレーザ照射を行って前記積層回路基材を穿孔し前記ステップ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。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２６９１２（Ｐ２００９−２６９１２Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８７８２５（Ｐ２００７−１８７８２５）
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１９日（２００７．７．１９）
【出願人】（０００２３０２４９）日本メクトロン株式会社 (216)
【Ｆターム（参考）】
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