JP2005123397A

JP2005123397A - 多層プリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2005123397A
Application number: JP2003356609A
Authority: JP
Inventors: Sohei Samejima; 壮平鮫島; Shigeru Uchiumi; 茂内海; Satoshi Yanagiura; 聡柳浦; Seiji Oka; 誠次岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-10-16
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】ビアとビア、ビアと信号線との間に設けるランドを無くしても、あるいは上記ランドを小さくしても、各層間の接続信頼性が確保でき、安定して伝送特性の優れた多層プリント配線板が得られる製造方法を提供する。
【解決手段】多層プリント配線板１０を製造する際に、絶縁層間基材の所定箇所に設けられた貫通孔に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填してビアを形成する工程、上記絶縁層間基材の表面に配線層を形成する工程、上記配線層が設けられた面に絶縁層間基材を積層する工程、積層された上記層間絶縁基材の所定箇所にレーザを照射し、貫通孔を設ける工程、及び上記貫通孔に上記導電ペーストを充填してビアを形成する工程を備え、上記導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーは、平均粒径が５μｍ以上で、かつ上記貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の大きさのものとした。
【選択図】図１

Description

この発明は、導電性ペーストで層間の電気的導通を確保した多層プリント配線板の製造方法に関するものであり、特に高速伝送システムが求められる多層プリント配線板の製造に有効なものである。

近年、インターネット通信や携帯電話など通信で取り扱われる情報量が急激に増大し、ＩＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＰｒｏｔｏｃｏｌ）ルーターや携帯電話基地局など通信インフラにおいて、情報データの交換・伝送に際し、これまで以上の大容量化・高速化・デジタル化が要求されている。それら通信設備には、伝送線路としての役割を担うバックボードと呼ばれる多層プリント配線板が採用されている。

高速設計が可能な多層プリント配線板の層間導通方法として、各層間の接続に導電性ペーストを使用したＡＬＩＶＨ（ＡｎｙＬａｙｅｒＩｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌＶｉａＨｏｌｅ；松下電器産業株式会社の登録商標）基板が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
ＡＬＩＶＨ基板は、その製造プロセス上、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）が全層に適用でき、かつビアの上に別のビアを形成するスタックドビア（ビア・オン・ビア）も可能である。

以下に、従来の全層ＩＶＨ構造で、かつスタックドビア構造を有する多層プリント配線板について説明する。まず、ガラスクロスに樹脂を含浸させた半硬化状態のプリプレグに貫通孔を設け、貫通孔に導電性ペーストをスクリーン印刷などで充填することにより、所定位置にビアを形成する。次に、プリプレグの両面に銅箔を貼りつけて積層プレスし、プリプレグと導電性ペーストとを本硬化する。さらに、銅箔をエッチングして所望の回路を形成し、２層からなる両面基板を完成する。なお、ビアの上下部分は上記銅箔によりランドが形成されており、該ランドは通常は円形のパターンが用いられる。ランドの直径は貫通孔の孔径（ビア径）よりも大きく、ビア径が２００μｍの場合には、約４００〜６００μｍ径のランドが形成される。次に上記両面基板の両側にそれぞれ、同様にして貫通孔に導電性ペーストが充填されたプリプレグを配置し、さらにこのプリプレグの外側に銅箔を配置してこれらを積層プレスし、上記銅箔をエッチングして回路を形成する。両面基板の両側にプリプレグを配置する際には、両面基板に設けられたランドが積層する新たなプリプレグの位置決めに用いられ、各プリプレグに設けた貫通孔同士が位置ずれしないように機能する。上記工程を繰り返すことで多層プリント配線板を作製する。

このようにして得られた多層プリント配線板の各層間はビアに充填された導電性ペーストで電気的に接続される。ビアとビア、ビアと信号線とはランドを介して繋がっている。

上記構成の多層プリント配線板は、積層方向の信号伝送に不要な部分（スタブ）がないので、グランドとの容量性成分が小さく、特性インピーダンスの低下を抑制することが可能となる。

特開平８−１１６１７４号公報（第２−４頁、図１、図２）

以上のように、特許文献１に示される従来の多層プリント配線板では、特性インピーダンスの低下を抑制することが可能となり伝送特性の良いものが得られるが、なお高周波信号に対して伝送損失が発生する問題があった。
特許文献１に示される従来の多層プリント配線板では、ビアと隣接するビアとの間、あるいはビアと信号線との間にビア径よりも大きな径をもつランドがあり、このランドのうち、ビア外周部より外側のランド部分とグランドとの間の容量性成分が特性インピーダンスの低下を引き起こし、高周波での伝送損失を起こす原因となることが考えられる。そこで、ランドを無くした構成、あるいはランドをビア径よりも小さくした構成にすることにより特性インピーダンスの低下を防止することが可能と考えられるが、このような構成の多層プリント配線板を従来の方法により製造すると、ランドが無い、あるいは小さいため、貫通孔が設けられたプリプレグを積層する際に位置ずれが起こりやすい問題がある。そこで、新たなプリプレグを積層する際、従来のように、予めビアを設けたプリプレグを積層するのではなく、プリプレグを積層してから所定位置にレーザを照射して、新たなプリプレグに貫通孔を形成し、この貫通孔に導電ペーストを充填してビアを形成する方法で製造するとよい。しかしながらこのような方法で製造した場合、ビアとビア、ビアと信号線との間の接続が不安定になり、必ずしも特性の優れたものが得られないといった問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、ビアとビア、ビアと信号線との間に設けるランドを無くしても、あるいは上記ランドを小さくしても、ビア間の接続信頼性が確保でき、安定して伝送特性の優れた多層プリント配線板が得られる製造方法を提供するものである。

本発明の多層プリント配線板の製造方法は、絶縁層間基材を介して複数の配線層が積層され、上記層間絶縁基材に設けられた貫通孔に導電ペーストを充填して構成したビアにより、上記複数の配線層が電気的に接続されると共に、信号線とビアとの接続部はビア径より小さく、かつ信号線に接続され、積層方向に連結するビアとビアとが直接接続される多層プリント配線板の製造方法であって、絶縁層間基材の所定箇所に設けられた貫通孔に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填してビアを形成する工程、上記絶縁層間基材の表面に配線層を形成する工程、上記配線層が設けられた面に絶縁層間基材を積層する工程、積層された上記層間絶縁基材の所定箇所にレーザを照射し、貫通孔を設ける工程、及び上記貫通孔に上記導電ペーストを充填してビアを形成する工程を備え、上記導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーは、平均粒径が５μｍ以上で、かつ上記貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の大きさであるものである。

また、本発明の多層プリント配線板の製造方法は、絶縁層間基材を介して複数の配線層が積層され、上記層間絶縁基材に設けられた貫通孔に導電ペーストを充填して構成したビアにより、上記複数の配線層が電気的に接続されると共に、信号線とビア、または信号線に接続され、積層方向に連結するビアとビアとは、ビア径より小さいランドを介して接続される多層プリント配線板の製造方法であって、絶縁層間基材の所定箇所に設けられた貫通孔に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填してビアを形成する工程、上記絶縁層間基材の表面に配線層を形成する工程、上記配線層が設けられた面に絶縁層間基材を積層する工程、積層された上記層間絶縁基材の所定箇所にレーザを照射し、貫通孔を設ける工程、及び上記貫通孔に上記導電ペーストを充填してビアを形成する工程を備え、上記導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーは、平均粒径が５μｍ以上で、かつ上記貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の大きさであるものである。

以上のように、この発明によれば、ランドを無くした構成、あるいはランドをビア径よりも小さくした構成の多層プリント配線板を製造するにあたって、層間絶縁基材を積層してから所定位置にレーザを照射して貫通孔を形成し、この貫通孔に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填してビアを形成すると共に、上記導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーは、平均粒径が５μｍ以上で、かつ上記貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の大きさのものとしたので、ビア内に隙間が出来難く、層間の接続信頼性が確保でき、安定して伝送特性の優れた多層プリント配線板が得られる。

実施の形態１．
以下、本発明の多層プリント配線板の製造方法を図を用いて説明する。
図１（ａ）はこの発明の実施の形態１による製造方法により製造された多層プリント配線板を示す断面構成図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の破線部分Ａを上方から見た平面構成図である。
多層プリント配線板１０は絶縁層間基材１を介して複数の配線層が積層されたものであり、図１においては、５層の絶縁層間基材１が積層されることにより６層の配線層を有している。表面の配線層（図１では下側表面）には表面実装型コネクタ実装されるパッド３が設けられ、パッド３の周囲にはグランド４が設けられている。内層に設けられた配線層には信号線５および信号線５を囲むグランド４が設けられている。信号線５とパッド３とは、絶縁層間基材１に設けられた貫通孔に導電性ペーストを充填して構成したビア２により電気的に接続されている。ビア２は信号線５が設けられた層まで積層方向に連結しており、ビア２とビア２との間にはランドを設けず、直に接触している。また、ビア２と信号線５との間にもランドを設けず、直接接触し、信号線５とビア２との接続部はビア径よりも小さくなっている。各配線層におけるグランド４もビア２により電気的に接続される。また、上記導電性ペーストは、樹脂中にＣｕやＡｌなどで構成される金属フィラーが含有されたものであり、含有される金属フィラーは所定の導電率が得られるように、金属フィラーが９０重量％、樹脂が１０重量％となっている。また、体積比では、金属フィラー５０％、樹脂５０％の含有率となっている。また、本実施の形態の導電ペーストは、含有される上記金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーの平均粒径が、５μｍ以上で、かつ貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の粒径のものである。

図２は、本実施の形態１による多層プリント配線板の製造工程を説明する図である。また、図３はビア部分の詳細を示す図である。
まず、高周波特性に優れた樹脂を、強化材のクロスに含侵させた半硬化状態のプリプレグ６を準備する。この時、後述する積層プレス工程で樹脂の流動が起き過ぎないように、予めプリプレグ６をアニールして、Ｂステージ化し、若干硬化反応を進行させ（仮硬化）、プレス時の最低溶融粘度を高くする（図２（ａ））。なお、プリプレグ６は本硬化後、絶縁層間基材１として機能する。
次に、図２（ｂ）に示すように、プリプレグ６の片面に銅箔７を、もう片面に離型フィルム８を配置し、適度の密着性と剥離性が確保できる温度・圧力で真空ラミネートする。
次に、図２（ｃ）に示すように、離型フィルム８側からレーザ加工して、プリプレグ６に貫通孔９を形成し、底面に銅箔７が現れるようにする。底面が銅箔７よりなる貫通孔（有底孔）を形成後、常圧プラズマ処理などを施し、有底孔内に残存する樹脂（スミア）を除去する。
次に、図２（ｄ）に示すように、導電性ペースト１１を、真空印刷機などで有底孔に充填する。
次に、図２（ｅ）に示すように、離型フィルム８を剥がす。この時、予め基板を適度にアニールし、導電性ペースト１１の硬化反応を若干進行させて（仮硬化）、導電性ペースト１１が離型フィルム８に付着して欠損しないようにしておく。
次に、図２（ｆ）に示すように、突出した導電性ペースト１１を抑えるように銅箔７で積層プレスする。この状態におけるビア部分の詳細を図３（ａ）に示す。図３（ａ）において、貫通孔９内には、樹脂１１ａと金属フィラー１１ｂとで構成される導電性ペースト１１が充填され、導電ペースト１１は銅箔７で覆われている。
次に、図２（ｇ）に示すように、プリプレグ６の両面に設けられた銅箔７のエッチングを行い、片側の面に多層配線板のコネクタを実装するパッド３、およびその周囲を囲むグランド４などのパターンを形成する。もう片側の面には、内層回路パターンを形成する。上記内層回路パターンにおいて、ビア部分に信号線５を配置する場合にはランドを形成せず、ビア部分に直接、信号線５のみが形成されるようにする。また、少なくとも、グランド４を形成する領域以外に設けられたビア部分にはランドを形成せず、ビアに充填された導電性ペースト１１が剥き出しの状態になるようにする。このとき、導電性ペースト１１が剥き出しのビア表面はエッチング液により金属フィラー１１ｂが除去され、図３（ｂ）に示すように、クレーター状となる。この状態では樹脂１１ａがビア表面を覆っているため、表面は不導通となる。
次に、図２（ｈ）に示すように、内層信号線５が設けられた側の面に、予めＢステージ化を進めたプリプレグ６を、さらに離型フィルム８を順に重ね、後工程に問題とならないように適切な密着性と剥離性が得られるように真空ラミネートする。
次に、図２（ｉ）に示すように、剥き出し状態の導電性ペースト１１、およびビア上のグランド４に目掛けて、プリプレグ６側からレーザを照射し、プリプレグ６に貫通孔９を形成し、形成された貫通孔９の底に、導電性ペースト面、あるいはグランド面が露出した貫通孔（有底孔）を形成する。その後、有底孔内の不要な樹脂を除去する。このようにすることにより、図３（ｃ）に示すように、ビア表面を覆っていた樹脂１１ａがレーザにより除去され、ビア表面に金属フィラー１１ｂ面が復活し、表面は導通状態になる。
次に、デスミア処理後、図２（ｊ）に示すように、形成された有底孔に導電性ペースト１１を充填し、仮硬化する。このようにすることで、図３（ｄ）に示すように、互いに隣接するビアとビアとに充填された導電性ペースト１１同士が結合し、低抵抗な導通が得られる。
その後、図２（ｋ）に示すように離型フィルム８を剥がし、さらに、図２（ｌ）に示すように、突出した導電性ペースト１１を抑えるように銅箔７を施して、積層プレスを行う。
次に、図２（ｍ）に示すように、銅箔７のエッチングを行い、内層回路パターンを形成する。内層回路パターンは、前述したように、ビア部分に信号線５を配置する場合にはランドを形成せず、ビア部分に直接、信号線５のみが形成されるようにする。また、少なくとも、グランド４を形成する領域以外に設けられたビア部分にはランドを形成せず、ビアに充填された導電性ペースト１１が剥き出しの状態になるようにする。このようにして３層配線板を得る。図２（ｈ）〜（ｍ）に示すような工程を繰り返すことで、例えば、図１（ａ）に示すような目的の多層プリント配線板を得る。

本実施の形態で用いられる導電性ペースト１１は、前述のように、樹脂中にＣｕやＡｌなどで構成される金属フィラーが含有されたものであるが、金属フィラー１１ｂの粒径が小さい場合は、図４（ｃ）に示すように、金属フィラー１１ｂでレーザが止まらずに、金属フィラー１１ｂを回り込んで導電性ペースト１１内の樹脂１１ａを除去し、不要な部分まで加工してビアを傷つけてしまう。その結果、図４（ｄ）に示すように、ビア上に形成される新たなビアに充填される導電性ペースト１１との界面に隙間１１ｃが生じ、接着力が乏しくなると共に、高抵抗となってしまう。なお、図４（ａ）（ｂ）は、図３（ａ）（ｂ）と同じ工程におけるビア部分の状態を示しており、金属フィラー１１ｂの粒径が小さい場合を示す。
また、金属フィラー１１ｂの粒径が大きすぎると、貫通孔への充填ができなかったり、あるいは貫通孔への充填の際にボイドができてしまい、接着力が乏しくなると共に、高抵抗となる。
したがって、金属フィラーの平均粒径は、導電性ペースト１１を目掛けてレーザ加工した際に、図３（ｃ）に示すように、ビア表面の樹脂層のみが除去され、すぐ下の金属フィラー面が復活する程度の粒径以上で、かつ導電ペースト１１がボイドなく充填できる粒径でなければならない。

表１に導電性ペースト１１中に含有される金属フィラー１１ｂの粒径Ｒ、及び金属フィラー全体に対する上記粒径の金属フィラーの割合を変化させたときの、１ビア当たりの抵抗値と、断面研磨時の隙間の有無を示す。試料としては、本実施の形態１と同様の方法で、プリプレグ６の積層、レーザ照射による貫通孔９の形成、導電性ペースト１１の充填、銅箔の配置、及び銅箔のエッチングを繰り返すことで、図５に示す構成の多層板を得た。得られた多層板の１ビア当たりの抵抗値を図５に示すようなデイジーパターンにより求めた。図５に示すパターンは、ビアとビアとのピッチが６００μ、一層あたり２００個のビアを５層積み上げて、１ピースあたり１０００個のビアで構成されたものであり、抵抗値は１０００ビアの平均値で求めた。なお、図５のものにおいて、貫通孔のレーザ照射側の平均孔径は１２０μｍであった。
また、上記多層板をエポキシ樹脂でモールドし、サンドペーパーで研磨した後、１μｍのアルミナからなる鏡面研磨剤｛ショウポリッシュ（Ｒ）昭和電工（株）｝で仕上げ、断面観察を行なった。

表１より、金属フィラー１１ｂの粒径Ｒは、平均粒径が４μｍ以上で、かつ貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０（表１では１２μｍ）以下の大きさのものが好ましく、導電性ペーストに含有される金属フィラーのうちの少なくとも７０％以上の金属フィラーの粒径が上記範囲内にある導電性ペーストであれば、ビア内に隙間が出来難く、かつ低抵抗のものが得られた。その結果、隣接するビア間の接続信頼性が安定して確保でき、伝送特性の優れた多層プリント配線板が得られる。

なお、導電ペースト中の金属フィラー１１ｂは、上記範囲内にある同じ粒径の金属フィラーで構成されていても良いし、上記上記範囲内にある複数種類の粒径の金属フィラーで構成されていても良い。大きな粒径の金属フィラーと小さな粒径の金属フィラーとを混合させた場合、金属フィラーがより密に詰まったビアが構成でき、より低抵抗となる。

また、本実施の形態においてプリプレグ６に用いられる樹脂としては、比誘電率と誘電正接が汎用のエポキシ樹脂よりも小さい、トリアジン樹脂やビスマレイミド・トリアジン樹脂（ＢＴ樹脂）などのトリアジン樹脂系樹脂、共役ジエン重合体や長鎖のアルキル基などの非極性構造を含有する変性エポキシ樹脂が好ましい。

また、プリプレグ６に貫通孔９を形成する方法は、ドリルによる機械加工ではなくレーザによる熱加工が好ましい。また、レーザ加工のうち、ガラスクロスを透過してしまうＹＡＧレーザのような固体レーザによる加工ではなく、炭酸ガスレーザなどを用いた加工が好ましい。

また、プリプレグ６に設けられた有底孔の底に残存する樹脂を取り除く方法としては、アルカリ性過マンガン酸塩溶液などのウェット処理でなく、常圧プラズマ処理等のドライ処理を用いると良い。

また。導電性ペースト１１を突出させるために用いる離型フィルム８は、ラミネート時の温度に耐えるものであれば良いが、プリプレグ６との適度な密着性を得るために接着剤などの表面処理が施されているものを用いる方が好ましい。

さらに、本実施の形態で用いるプリプレグ６は、レーザ加工性、プラズマデスミア性に優れる高開繊ガラスクロスを使用した方が、より確実な層間導通と低抵抗ビアが得られるので好ましい。

以上のように、導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーの粒径が、レーザ照射により貫通孔内に充填された導電性ペーストが過剰に加工されたりしない程度の粒径（約５μｍ）以上で、かつ導電ペーストがボイドなく充填できる程度の粒径（貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０）以下である導電性ペーストを用いることで、隣接するビア間、あるいはビアと信号線との間にランドがなくても、それぞれが低抵抗で直接接続することができるため、ランドとグランドとの容量性成分に起因する特性インピーダンスの低下を抑えた、伝送特性に優れた多層プリント配線板が得られる。
また、ビアとビアとが直に結合しているため、銅箔を介した従来のものよりも大きな機械強度が得られるメリットがある。

なお、金属フィラーの含有率は上記値に限定されない。通常は、所定の導電率が得られるように、金属フィラーが９０〜９５重量％、樹脂が５〜１０重量％程度にする。

実施の形態２．
図６（ａ）はこの発明の実施の形態２による製造方法により製造された多層プリント配線板を示す断面構成図、図６（ｂ）は図６（ａ）の破線部分Ａを上方から見た平面構成図である。本実施の形態２による多層プリント配線板は、実施の形態１と同様の製造工程で作製されるが、異なる点は、図２（ｇ）、（ｍ）に示すエッチング工程で、内層回路パターンを形成する際に、ビア部分に信号線５を配置する場合には、ビア径よりも小さいランド１２を形成し、ビア部分にランド１２を介して信号線５が接続されるようにする。また、グランド４を形成する領域以外に設けられた部分、すなわち信号線５に接続され、積層方向に連結するビアとビアとの間にも、ビア径よりも小さいランド１２を形成し、上記ビアと、上記ビア上に新たに形成されるビアとが上記ランド１２を介して接続されるようにする。本実施の形態２では、図２（ｉ）に示すレーザによる孔加工の際には、ビア上のランド１２、およびビア上のグランド４に目掛けて、積層した新たなプリプレグ６側からレーザ照射して、プリプレグ６に貫通孔９を形成し、形成された貫通孔９の底に、ランド面、あるいはグランド面が露出した貫通孔（有底孔）を形成する。

なお、本実施の形態においては、ランド１２がビア径よりも小さいため、充填された導電性ペースト１１は一部剥き出し状態となっている。したがって、図２（ｉ）に示すレーザによる孔加工の際には、レーザが直接、導電性ペースト１１に照射されるが、実施の形態１と同様、導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーの粒径が、約５μｍ以上で、かつ貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の導電性ペーストを用いているので、貫通孔に導電性ペーストをボイドなく充填できると共に、金属フィラー面でレーザ光を止めることができ、導電性ペースト１１中の樹脂１１ａを過剰に除去して傷つけることがないため、ビアとビアとの間の接続信頼性が確保できる。その結果、伝送特性の優れた多層プリント配線板が安定して得られる。

なお、本実施の形態２の構造の場合、ビア同士の接続部は、銅箔からなるランド１２を介しているので、実施の形態１に比べ、層間接続部の導電率が小さくなるメリットがある。

また、本実施の形態では、信号線５とビア２、及び信号線５に接続され、積層方向に連結するビアとビアとは、すべてビア径より小さいランド１２を介して接続されているが、例えば信号線部のみランド１２を介して接続し、他の部分は実施の形態１のように直接接続されていても良い。

実施の形態３．
図７はこの発明の実施の形態３による多層プリント配線板の製造方法を説明する図であり、ビア部分を詳細に示す図である。本実施の形態３による多層プリント配線板の製造方法は、実施の形態１または２と同様の製造工程で作製されるが、導電ペースト１１中の金属フィラー１１ｂが、図２（ｇ）、（ｍ）に示すエッチング工程で除去されない元素よりなるもの、あるいはエッチング耐性のある金属で表面がコーティングされているものである。金属フィラー１１ｂの粒径の範囲、及び金属フィラー全体に対する上記粒径の範囲の金属フィラーの割合は実施の形態１と同様である。

このようにすることにより、図７（ｂ）に示すように、エッチィング工程後も、導電性ペースト１１を充填したときのままの形状のビアとなり、図７（ｃ）に示すように、レーザ照射によるダメージを小さくすることができる。その結果、より安定して伝送特性の優れた多層プリント配線板が得られる。
また、図７（ｃ）に示すように、隣接するビアとビアとの界面の位置がほとんど変化せず、安定した接続信頼性を確保できる。

実施の形態４．
図８はこの発明の実施の形態４による多層プリント配線板の製造方法を説明する図であり、ビア部分を詳細に示す図である。本実施の形態４による多層プリント配線板の製造方法は、実施の形態１または２と同様の製造工程で作製されるが、導電ペースト１１中の金属フィラー１１ｂは、レーザ照射により溶融する導電性物質で被覆されているものである。金属フィラー１１ｂの粒径の範囲、及び金属フィラー全体に対する上記粒径の範囲の金属フィラーの割合は実施の形態１と同様である。

このようにすることにより、図２（ｉ）に示すレーザ照射工程で、図８（ｃ）に示すように、金属フィラー１１ｂを被覆している導電性物質が溶融し、レーザ照射の熱エネルギーで、ビア表面に、上記導電性物質からなる層１１ｄが形成され、隣接するビアとビアとの界面接触抵抗が小さくなるとともに機械的強度を向上させるというメリットが得られる。

なお、図８では、金属フィラー１１ｂが図２（ｇ）、（ｍ）に示すエッチング工程で除去されるものを示したが、実施の形態３と同様、金属フィラー１１ｂがエッチング工程で除去されないものであってもよく、レーザ照射により溶融する導電性物質で被覆されていればよい。

実施例１．
非極性基を含有する変性エポキシ樹脂であるアリールエステル付加共役ジエン重合体含有エポキシ樹脂をマトリックス樹脂に用い、このマトリックス樹脂をガラスクロスに含侵したプリプレグ｛ＧＸＡ−６７Ｎ：日立化成工業（株）社製｝６を１４０℃のオーブンに入れ、予めＢステージ化を進めておく。
次に、厚み１８μｍの銅箔７｛Ｆ３−ＷＳ：古河サーキットフォイル（株）社製｝と厚み３８μｍのアクリル系粘着材付ＰＥＴフィルム８を、得られたプリプレグ６にラミネートする。真空ラミネート条件は、１４０℃、５ｋｇ／ｃｍ²で行い、３０ｓｅｃ真空引きした後、３０ｓｅｃ加圧した。
次に、炭酸ガスレーザでプリプレグ６に貫通孔９をあけ、有底孔を形成する。さらに、２０ｓｅｃ、プラズマ照射し、有底底の残存樹脂を綺麗にした後、真空印刷機で導電性ペースト１１を充填する。導電性ペースト１１は、導電ペーストに含まれる金属フィラーの１００％が平均粒径１０μｍの銅フィラーであるものを用いた。有底孔の孔径は、レーザ照射側で２００μｍ、ビア底部の孔径は１５０μｍを目標とした。得られた基板を１００℃、１５ｍｉｎ、オーブンに入れ、導電性ペースト１１を仮硬化した後、ＰＥＴフィルム８を剥がした。
次に、銅箔７を配置し、３℃／ｍｉｎ昇温、１２０℃から６０ｋｇ／ｃｍ²で加圧し、２１０℃で６０ｍｉｎ加熱し、プリプレグ６と導電性ペースト１１を同時に完全硬化させた。次に、得られた基板をエッチングした。このときビア上にはランドは設けなかった。したがって、ビア部分は導電性ペースト１１の樹脂面が剥き出しになっている。
次に、予め同様の熱履歴を施したプリプレグ６と接着剤付ＰＥＴフィルム８を、上記基板に同様の条件で真空ラミネートする。その後、炭酸ガスレーザでプリプレグ６に貫通孔９を形成し、形成された貫通孔９の底に、導電性ペースト面を露出させて有底孔を形成する。このとき、露出した導電性ペースト１１中の樹脂も除去する。照射された炭酸ガスレーザは導電性ペースト１１に含まれる銅フィラー１１ｂで止まる。さらに、プラズマデスミアを施し、新たな導電性ペースト１１を形成された有底孔に充填し、導電性ペースト１１の仮硬化後、ＰＥＴフィルム８を剥がし、銅箔７を積層プレスし、銅箔７をエッチングした。
同様にして、プリプレグ６の積層、レーザ照射による貫通孔９の形成、導電性ペースト１１の充填、銅箔の配置、及び銅箔のエッチングを繰り返すことで、図５に示す構成の多層板を得た。得られた多層板の１ビア当たりの抵抗値を図５に示すようなデイジーパターンにより求めた。図５に示すパターンは、ビアとビアとのピッチが６００μ、一層あたり２００個のビアを５層積み上げて、１ピースあたり１０００個のビアで構成されたものであり、抵抗値は１０００ビアの平均値で求めた。また、１ワーク内に図５で示すものと同様のパターンを５０ピース形成し、各ピースの１ビア当たりの抵抗値を測定した。その結果、いずれのピースも５ｍΩ／ビアの良好な値が得られた。また、上記多層板をエポキシ樹脂でモールドし、サンドペーパーで研磨した後、１μｍのアルミナからなる鏡面研磨剤｛ショウポリッシュ（Ｒ）昭和電工（株）｝で仕上げ、断面観察を行なった。隣接するビアとビアとの間は綺麗に接合していた。

実施例２．
銅箔のエッチング工程の際に、ビア径よりも小さいランド１２をビア上に設けたこと以外、実施例１と同様にして多層板を得た。実施例１と同様に、得られた多層板の１ビア当たりの抵抗値を測定した。また、ビア、及びビア間の断面観察を行なった。その結果、実施例１と同様に、いずれのピースも５ｍΩ／ビアの良好な抵抗値が得られ、隣接するビアとビアとの間は綺麗に接合していた。

実施例３．
導電性ペーストに含まれる銅フィラー（平均粒径１０μｍ）が金でコーティングされていること以外、実施例１と同様にして多層板を得た。本実施例においては、エッチング加工の際、金でコーティングされた銅フィラーは溶解しない。実施例１と同様に、得られた多層板の１ビア当たりの抵抗値を測定した。また、ビア、及びビア間の断面観察を行なった。その結果、実施例１と同様に、いずれのピースも５ｍΩ／ビアの良好な抵抗値が得られ、隣接するビアとビアとの間は綺麗に接合していた。

実施例４．
導電性ペーストに含まれる銅フィラー（平均粒径１０μｍ）がはんだでコーティングされていること以外、実施例１と同様にして多層板を得た。本実施例においては、レーザ照射によりはんだが溶融し、ビア表面に導電性物質からなる層が形成される。実施例１と同様に、得られた多層板の１ビア当たりの抵抗値を測定した。また、ビア、及びビア間の断面観察を行なった。その結果、いずれのピースも、実施例１よりは若干小さい値（４ｍΩ／ビア）の抵抗値が得られた。また、隣接するビアとビアとの間は綺麗に接合し、界面に溶解したはんだの層が見られた。

比較例１．
導電性ペーストに含まれる金属フィラー全体の内の７０％以上が平均粒径２５μｍの銅フィラーであるとした以外、実施例１と同様にして多層板を得た。実施例１と同様に、得られた多層板の１ビア当たりの抵抗値を測定した。また、ビア、及びビア間の断面観察を行なった。その結果、ピース毎に抵抗値にばらつきがあり、全体に高抵抗を示した。また、ビア内にボイドが発生しているものが多数見られた。

比較例２．
導電性ペーストに含まれる金属フィラー全体の内の７０％以上が平均粒径３μｍの銅フィラーであるとした以外、実施例１と同様にして多層板を得た。実施例１と同様に、得られた多層板の１ビア当たりの抵抗値を測定した。また、ビア、及びビア間の断面観察を行なった。その結果、ピース毎に抵抗値にばらつきがあり、全体に高抵抗を示した。また、隣接するビアとビアとの界面に隙間が生じていた。これは、金属フィラーの粒径が小さいため、レーザ照射により導電性ペーストに含まれる樹脂分のダメージが大きくなり、接着力が低下し、断面研磨時に削り取られたと考えられる。

この発明の実施の形態１による製造方法により製造された多層プリント配線板を示す断面構成図および平面構成図である。この発明の実施の形態１による多層プリント配線板の製造方法を示す図である。この発明の実施の形態１による多層プリント配線板の製造方法を説明する図である。この発明の実施の形態１による多層プリント配線板の製造方法を説明する図である。この発明の実施の形態１による多層プリント配線板の製造方法を説明する図である。この発明の実施の形態２による製造方法により製造された多層プリント配線板を示す断面構成図および平面構成図である。この発明の実施の形態３による多層プリント配線板の製造方法を説明する図である。この発明の実施の形態４による多層プリント配線板の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１絶縁層間基材、２ビア、３パッド、４グランド、５信号線、６プリプレグ、７銅箔、８離型フィルム、９貫通孔、１０多層プリント配線板、１１導電性ペースト、１２ランド、１１ａ樹脂、１１ｂ金属フィラー、１１ｃ隙間、１１ｄ導電性物質からなる層。

Claims

絶縁層間基材を介して複数の配線層が積層され、上記層間絶縁基材に設けられた貫通孔に導電ペーストを充填して構成したビアにより、上記複数の配線層が電気的に接続されると共に、信号線とビアとの接続部はビア径より小さく、かつ信号線に接続され、積層方向に連結するビアとビアとが直接接続される多層プリント配線板の製造方法であって、絶縁層間基材の所定箇所に設けられた貫通孔に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填してビアを形成する工程、上記絶縁層間基材の表面に配線層を形成する工程、上記配線層が設けられた面に絶縁層間基材を積層する工程、積層された上記層間絶縁基材の所定箇所にレーザを照射し、貫通孔を設ける工程、及び上記貫通孔に上記導電ペーストを充填してビアを形成する工程を備え、上記導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーは、平均粒径が５μｍ以上で、かつ上記貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の大きさであることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
絶縁層間基材を介して複数の配線層が積層され、上記層間絶縁基材に設けられた貫通孔に導電ペーストを充填して構成したビアにより、上記複数の配線層が電気的に接続されると共に、信号線とビア、または信号線に接続され、積層方向に連結するビアとビアとは、ビア径より小さいランドを介して接続される多層プリント配線板の製造方法であって、絶縁層間基材の所定箇所に設けられた貫通孔に金属フィラーを含有する導電ペーストを充填してビアを形成する工程、上記絶縁層間基材の表面に配線層を形成する工程、上記配線層が設けられた面に絶縁層間基材を積層する工程、積層された上記層間絶縁基材の所定箇所にレーザを照射し、貫通孔を設ける工程、及び上記貫通孔に上記導電ペーストを充填してビアを形成する工程を備え、上記導電ペーストに含有される金属フィラーの内の７０％以上の金属フィラーは、平均粒径が５μｍ以上で、かつ上記貫通孔のレーザ照射側の平均孔径の１／１０以下の大きさであることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
金属フィラーは、配線層を形成する際に用いるエッチング液に耐性を有する元素で構成されるものであることを特徴とする請求項１または２記載の多層プリント配線板の製造方法。
金属フィラーは、レーザ照射により溶融する導電性物質で被覆されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多層プリント配線板の製造方法。