JP2004006971A - Circuit forming board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路形成基板および回路形成基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a circuit formation substrate and a method for manufacturing the circuit formation substrate.
近年の電子機器の小型化・高密度化に伴って、電子部品を搭載する基板も従来の片面基板から両面、多層基板の採用が進み、より多くの回路を基板上に集積可能な基板の開発が行われている。 In recent years, with the miniaturization and high density of electronic devices, the use of multi-layer boards, rather than the conventional single-sided boards, has been progressing, so that more circuits can be integrated on the boards. Has been done.
両面、多層基板の開発に伴って層間の接続方法も、従来の貫通スルーホールから、接続すべき層間にのみスルーホールを設けるIVH(インタスティシャルビアホール)の検討が行われている。 With the development of double-sided and multi-layer substrates, as for the connection method between layers, an IVH (interstitial via hole) in which a through hole is provided only between the layers to be connected from a conventional through hole is being studied.
以下に従来の回路形成基板について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a conventional circuit forming substrate will be described with reference to the drawings.
図5は従来の回路形成基板を示す断面図である。絶縁基板1a、1b、1cの両面に回路2a、2b、2cが形成されており、回路2aと回路2bおよび回路2bと回路2cはIVH4内の導電性ペースト3によって電気的に接続されている。
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional circuit forming substrate.
回路2a、2b、2cのIVH4に接する部分はランド5と呼ばれ、通常は略円形のパターンを用いる。ランド5を部品実装用の端子として用いる場合には、ランド5の形状は長方形が用いられる。表層に設けたIVH4は特にブラインドビアホールと呼ばれる。
部分 A portion of the
図6(a)〜(f)は、従来の回路形成基板の製造法を示す工程図である。まず同図(a)に示すように、絶縁基板1bに貫通孔6を形成する。絶縁基板1bの材質としてはガラス繊維織布にエポキシ樹脂を含浸させ、樹脂をBステージと呼ばれる半硬化状態にした、一般にプリプレグと呼ばれるものが用いられる。
FIGS. 6A to 6F are process diagrams showing a conventional method for manufacturing a circuit-formed substrate. First, as shown in FIG. 1A, a
貫通孔6の形成法としては、通常はドリルによる機械加工あるいはレーザー加工が用いられる。
機械 As a method of forming the through-
次に同図(b)に示すように、印刷等を用いて導電性ペースト3を貫通孔6内に充填する。
Next, as shown in FIG. 3B, the
その後同図(c)に示すように、絶縁基板1の両面に金属箔7を接着し、導電性ペースト3を硬化させて金属箔との電気的接続を持たせる。
(4) Thereafter, as shown in FIG. 5 (c), a
さらに、金属箔7をエッチングして同図(d)に示すように所望の回路2b、2cを形成し両面基板を完成する。
(4) Further, the
ランド5b、5cの直径は貫通孔6の孔径が200μmの場合には約400μm程度が用いられる。
The diameter of the
以上のような、導電性ペーストを用いてIVHを形成する方法は各種検討がなされている(例えば、特許文献1参照)。 方法 Various studies have been made on the method of forming an IVH using a conductive paste as described above (for example, see Patent Document 1).
さらに多層の回路形成基板を製作する場合には、同図(e)に示すように導電性ペースト3を充填した絶縁基板1a、1bで、同図(d)の両面基板を挟み込み、上に述べたような工程を繰り返すことで同図(f)に示す様な多層基板を実現できる。
Further, when a multilayer circuit forming substrate is manufactured, the double-sided substrate shown in FIG. 4D is sandwiched between
図7は、めっきによる層間接続を行った従来の回路形成基板の製造法を示す工程図である。 FIG. 7 is a process chart showing a conventional method for manufacturing a circuit-formed substrate in which interlayer connection is performed by plating.
まず図中(a)に示すように回路2bを形成した絶縁基板1bに絶縁基板1aを接着したものに、ドリルあるいはレーザー加工法にてIVH4を形成する。
{Circle around (1)} First, an IVH4 is formed on a substrate obtained by bonding the
次に同図(b)に示すように、無電解あるいは電解めっきによって銅めっき層8を形成する。
(4) Next, as shown in FIG. 3B, a
さらに同図(c)に示すように、銅めっき層8の上にレジスト9を塗布し、通常良く用いられるフォトプロセスで回路のパターンニングを行なう。
(4) As shown in FIG. 3 (c), a
最後にレジスト9を剥離して同図(d)に示すようなIVHを持つ基板を完成する。工程内でレジスト9の密着が良くなかった場合には、パターンニング時にIVH4内の銅メッキ層8がエッチングされてしまい、同図(d)に図示するような欠陥FがIVH4内に発生する。
(4) Finally, the
このような現象を改善するために、例えば特開平1−248694号公報に記載のように保護用のペーストを充填する方法等が行われている。
しかし、より高密度な回路形成基板を実現するためには回路のパターン形成をより微細にすると共に、貫通孔、ランドの寸法を小さくすることが必要である。 However, in order to realize a higher-density circuit-forming substrate, it is necessary to make the circuit pattern finer and to reduce the dimensions of the through-holes and lands.
しかしながら貫通孔の孔径を小さくすると導電性ペーストの充填が困難になるため、貫通孔の小径化には限界があり、当然のことながらランドの寸法も小さくすることは困難となる。 However, when the diameter of the through-hole is reduced, it becomes difficult to fill the conductive paste with the hole. Therefore, there is a limit in reducing the diameter of the through-hole, and it is naturally difficult to reduce the dimension of the land.
また、導電性ペーストの代わりに金属材料をメッキして絶縁基板両面の接続を行なうとしても、孔径が有る程度以上に小さいとメッキ液のつきまわり性などが悪くなるため接続の信頼性が低下する。 Also, even if a metal material is plated instead of the conductive paste to connect the two surfaces of the insulating substrate, if the hole diameter is smaller than a certain degree, the throwing power of the plating solution is deteriorated, and the connection reliability is reduced. .
また、パターンニング時にIVH内の保護のために絶縁ペーストを充填する際にも孔径が小さくなるに従って作業性は悪くなる。金属粉をエポキシ樹脂に混入した導電性ペーストを用いた実験では200μm以下の孔径の貫通孔においては充填量のばらつきが大きく、IVHの層間接続抵抗は安定しなかった。 に も Also, when filling the insulating paste for protection in the IVH at the time of patterning, the workability becomes worse as the hole diameter becomes smaller. In an experiment using a conductive paste in which a metal powder was mixed into an epoxy resin, the through hole having a hole diameter of 200 μm or less had a large variation in the filling amount, and the IVH interlayer connection resistance was not stable.
本発明はこのような課題を解決するものであり、回路形成基板の高密度化に貢献できうるものである。 The present invention solves such a problem, and can contribute to a higher density of a circuit forming substrate.
上記目的を達成するために、本発明の回路形成基板および回路形成基板の製造方法は、貫通孔の孔径にテーパーを持たせる、あるいはランドの寸法を貫通孔の口径に合わせて絶縁基板の一方の面と他方の面で異なるものとした構成を用いるものである。 In order to achieve the above object, a circuit forming substrate and a method of manufacturing a circuit forming substrate according to the present invention may be configured such that the diameter of the through-hole is tapered, or the size of the land is adjusted to the diameter of the through-hole, and one of the insulating substrates is formed. A different configuration is used between the surface and the other surface.
本発明によれば、絶縁基板両面の回路間を接続する導電性ペースト等の充填あるいはメッキ等の工程を微細な貫通孔に対しても容易なものとし、ランド寸法を小さくできることによって回路形成基板に形成する回路を高密度化出来るものである。 According to the present invention, a process such as filling or plating of a conductive paste or the like for connecting between circuits on both surfaces of an insulating substrate can be easily performed even for fine through holes, and a land size can be reduced. It is possible to increase the density of a circuit to be formed.
以下、本発明の実施例について同一機能を有するものには同一番号を付して詳しい説明を省略し、相違する点について説明する。 Hereafter, in the embodiments of the present invention, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, detailed description thereof will be omitted, and different points will be described.
(実施例1)
図1は本発明の第1の実施例の回路形成基板を示す断面図である。従来例と同じく絶縁基板1a、1b、1cの両面に回路2a、2b、2cが形成されており、テーパ形状のIVH4内の導電ペースト3によって、回路2a、2b、2cは電気的に接続されている。
(Example 1)
FIG. 1 is a sectional view showing a circuit forming substrate according to a first embodiment of the present invention.
図2(a)〜(f)は、図1に示す回路形成基板の製造方法を示す工程図である。 2 (a) to 2 (f) are process diagrams showing a method for manufacturing the circuit formation substrate shown in FIG.
まず、同図(a)に示すように絶縁基板1bにテーパ−形状の貫通孔6を形成する。貫通孔6は図中に示すように、絶縁基板1bの上面でその直径が大きく下面で直径が小さくなるように貫通方向にテーパーがつけられている。
{Circle around (1)} First, a tapered through
レーザー加工法を用いて貫通孔6を形成すると、通常このようなテーパーが僅かに発生するが、絶縁基板1bにガラス繊維織布プリプレグを用いた発明者の実験では、エキシマレーザーを用いてレーザーパルスのエネルギーやパルス長あるいは焦点距離等の加工条件をコントロールすることで、貫通孔6の絶縁基板1b上面での直径(以後上面径と記述)と下面での直径(以後下面径)の比(以後直径比)が0.3から0.95程度にすることが出来た。
When the
アラミド繊維織布プリプレグを用いた実験では、CO2 レーザーを用いて同様の加工が出来た。勿論不織布プリプレグを用いることも可能である。 In an experiment using aramid fiber woven prepreg, the same processing was performed using a CO2 laser. Of course, it is also possible to use a nonwoven fabric prepreg.
ただし、直径比0.3以下の加工は、下面径が加工条件に対して非常に大きく変動し加工条件の設定が困難であった。また、直径比0.95以上のほとんど上面径と下面径が同じになるような加工は、レーザーを用いた実験では不可能であった。 However, in the processing with a diameter ratio of 0.3 or less, the diameter of the lower surface fluctuated greatly with respect to the processing conditions, and it was difficult to set the processing conditions. Further, it was not possible to perform processing in which the upper surface diameter and the lower surface diameter having a diameter ratio of 0.95 or more were almost the same in an experiment using a laser.
次に同図(b)に示すように、貫通孔6に導電性ペースト3を充填する。貫通孔6の上面径が約200μm、下面径が約70μmのサンプルを用いた実験では、充填はばらつき無く行われ、作業性は従来例と比較して非常に向上した。
Next, as shown in FIG. 3B, the
また、貫通孔6が下方に行くほど小さくなる形状のため充填後に導電性ペースト3が下方に抜け落ちる現象も全く起こらなかった。
(4) Since the shape of the through-
さらに同図(c)に示すように絶縁基板1bの両面に金属箔7を接着し、同図(d)に示すように回路2b、2cを形成した。このときランド5bの直径は400μm、ランド5cの直径は200μmとした。
Furthermore, as shown in FIG. 3C, metal foils 7 were bonded to both surfaces of the insulating
従来例と比較して、回路2cはランド径200μmで設計できるため、回路パターンの高密度化が図れた。通常の多層基板では電源、グランド層と信号層に各層の役割が分けられており、信号層の方が回路パターンの高密度化が要求される。従って本実施例の場合では回路2bを電源層、回路2cを信号層に用いれば良い。
(4) Since the
完成後の回路形成基板についてIVHの層間接続抵抗を評価し、従来例と比較した結果を図3に示す。 (4) The IVH interlayer connection resistance of the completed circuit formation substrate was evaluated, and the result of comparison with the conventional example is shown in FIG.
絶縁基板にはガラス繊維織布プリプレグを用い、従来例と本実施例の回路形成基板を各々100枚ずつ試作した。 ガ ラ ス Glass fiber woven prepreg was used as the insulating substrate, and 100 circuit-forming substrates of the conventional example and the present example were each prototyped.
従来例はストレート形状の180μm径のIVHに導電性ペーストを充填したものでああり、1000個のIVHが直列につながるような回路パターンとし、その両端の電気抵抗を測定したところ、図3に示すように測定値は最小約2Ωから最大5Ωとばらつき、100枚のサンプル中1枚はオープン不良が発生した。 In the conventional example, a straight-shaped IVH having a diameter of 180 μm is filled with a conductive paste. A circuit pattern in which 1,000 IVHs are connected in series is measured. The electric resistance at both ends is shown in FIG. As described above, the measured value varied from a minimum of about 2Ω to a maximum of 5Ω, and one out of 100 samples had an open defect.
次に本実施例に基づき、上面径200μm下面径70μmのテーパーを設けたIVHについて同様の評価を行うと、図中に示すように測定値は約2Ω近辺に安定した。 Next, based on the present example, when the same evaluation was performed on an IVH having a taper having an upper surface diameter of 200 μm and a lower surface diameter of 70 μm, the measured value was stabilized at about 2Ω as shown in the figure.
テーパー無し180μm径のIVHを用いて回路形成基板を設計した従来構造の場合と、200から70μmにテーパーを設けたIVHを用いて設計した本実施例の場合を比較すると、後者の方が同じ電気回路を基板化した場合に基板サイズを小さくすることが可能で、IVHの層間接続の信頼性と回路形成基板の高密度化を両立することができる。 Comparing the case of the conventional structure in which a circuit forming substrate is designed using an IVH having a diameter of 180 μm without a taper and the case of the present embodiment designed using an IVH having a taper of 200 to 70 μm, the latter has the same electric power. When a circuit is formed on a substrate, the substrate size can be reduced, and both the reliability of the IVH interlayer connection and the increase in the density of the circuit forming substrate can be achieved.
(実施例2)
図4はめっきによる層間接続を行った本発明の第2の実施例の回路形成基板の製造法を示す工程図である。
(Example 2)
FIG. 4 is a process chart showing a method of manufacturing a circuit-formed substrate according to a second embodiment of the present invention in which interlayer connection is performed by plating.
従来例と同様に、ドリルあるいはレーザー加工法にて貫通孔を形成し、無電解あるいは電解めっきによって層間を接続する。ただし、IVH4にテーパーがつけられているためにめっきのつきまわり性が良く、またレジスト9が銅メッキ層8にIVH4内でも良く密着し、従来例に見られたようなIVH4内に欠陥が生じることは無かった。
(4) As in the conventional example, a through hole is formed by a drill or a laser processing method, and the layers are connected by electroless or electrolytic plating. However, since the
特開平1−248694のように保護用樹脂ペーストを充填した場合でも、IVH4にテーパーを設けたため作業性は極めて良好であった。 で も Even when the protective resin paste was filled as in JP-A-1-248694, the workability was extremely good because the IVH4 was tapered.
なお、実施例中ではIVH加工法としてレーザーを用いた例を示したが、ドリル等を用いた機械加工においても工具形状の検討により、IHVをテーパー形状とする本発明は適用でき、金属箔の代わりに銅ペースト等を印刷、焼成した厚膜導体あるいは蒸着等により形成した回路を用いることも可能である。 Although an example using a laser as the IVH processing method is shown in the examples, the present invention in which the IHV is tapered can be applied to the machining using a drill or the like by examining the tool shape. Instead, a thick film conductor printed with copper paste or the like and fired, or a circuit formed by vapor deposition or the like can be used.
また絶縁基板の材料としてはガラス繊維あるいはアラミド繊維を用いたプリプレグの例を示したが、ポリイミド等のフィルム、セラミック等の無機系の基板材料などにおいて同様の効果を得ることができる。 Although the example of the prepreg using the glass fiber or the aramid fiber as the material of the insulating substrate has been described, the same effect can be obtained with a film such as a polyimide or an inorganic substrate material such as a ceramic.
本発明にかかる回路形成基板は、ランドの直径を貫通孔口径が小さくなった面では、回路形成の微細化が図れるという優れた効果を有し、電子部品を搭載する片面、両面、多層配線基板等として有用である。 The circuit-forming board according to the present invention has an excellent effect that the circuit can be miniaturized on the surface where the diameter of the land is smaller than the diameter of the through-hole, and is a single-sided, double-sided, multi-layer wiring board on which electronic components are mounted. It is useful as such.
1a,1b,1c 絶縁基板
2a,2b,2c 回路
3 導電性ペースト
4 IVH
5,5b,5c ランド
6 貫通孔
7 銅箔
8 銅めっき層
9 レジスト
1a, 1b,
5, 5b,
Claims (8)
前記貫通孔の孔径が絶縁基板の一方の面でその直径が大きく他方の面で直径が小さくなるように貫通方向にテーパーを備え、前記一方の面に第1のランドが設けられ、前記他方の面に第2のランドが設けられ、前記第1のランドが前記第2のランドよりも大きい回路形成基板。 At least three or more laminated insulating substrates, a through-hole provided in the inner-layer insulating substrate, and a circuit formed on both sides of the inner-layer insulating substrate and electrically connected by the through-hole,
The diameter of the through hole is tapered in a penetrating direction so that the diameter is large on one surface of the insulating substrate and is small on the other surface, and a first land is provided on the one surface, and the other land is provided with a first land. A circuit forming substrate, wherein a second land is provided on a surface, and the first land is larger than the second land.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2006114741A (en) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | Ibiden Co Ltd | Multilayer core substrate and manufacturing method thereof |
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2003
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