JP2008078343A - プリント配線板及びその製造方法 - Google Patents

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記孝 仲田
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Abstract

【課題】導体パッド部を狭ピッチ化することができると共に、回路配線を高密度化することができるプリント配線板の提供。
【解決手段】プリント配線板の一方の面から設けられた第1の接続ビアと、他方の面から設けられた第2の接続ビアとが、それぞれの底部にて接続している層間接続ビアにより表裏の導体が接続されているプリント配線板において、当該一方の面部に第1の接続ビアを含む導体パッドが複数配置されていると共に、他方の面部に第2の接続ビアを含む導体パッドが複数配置され、かつ当該一方の面部に配置された隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間のピッチ幅と、当該他方の面部に配置された隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つのピッチ幅とが異なるプリント配線板。
【選択図】図4

Description

本発明はプリント配線板及びその製造方法に関し、特に、CSP(チップサイズパッケージ)などのような狭ピッチな電極パッドを有する電子部品を搭載することができる、高密度で狭ピッチな導体配線を有するプリント配線板及びその製造方法に関する。
近年、電子部品の高密度や細線化に共ない、当該電子部品を搭載することが可能なプリント配線板の要求が高まっている。前記電子部品の一例としては、CSP(チップサイズパッケージ)と呼称される能動部品のパッケージ方式が挙げられ、当該CSPが安定して搭載できる高密度な実装パッド部を有するプリント配線板が重要となっている。
上記のようなプリント配線板は、CSPの電極パッド部と電気的に接続する部品を実装するパッド部を必要とするため、プリント配線板上の前記パッド部は、CSPの電極パッド部と同じピッチ幅(ピッチ幅とは導体パッド部の中心間距離)が要求される。ここで、プリント配線板上の部品を実装するパッド部の一例としては、ピッチ幅を0.3mmとする技術が必要とされる。
従来、高密度な部品を実装するパッド部を有するプリント配線板は、層間接続方式に関して、図8に示されるスルーホール接続及び図9に示されるBVH(ブラインドビアホール)接続などが用いられていたが、このような従来のプリント配線板の層間接続方式においては、次のような問題を生じていた。
図8に示されるスルーホール51接続を用いたプリント配線板においては、始めに、所望の箇所にドリル穴あけ及び銅めっき53を行ない、スルーホール51を形成し、次いで、スルーホール51部を樹脂54にて封止(孔埋め)を行なう。前記スルーホール51部の封止(孔埋め)性が良好に実施できる製造方法を考慮した場合、ドリル径の最小サイズはφ100μmとなる。加えて、アニュラリングの幅に関しては、回路形成時の合わせを考慮し、部品を実装するパッド部のピッチ幅を0.3mm(=300μm)とした場合、部品を実装するパッド部52の径が220μm、当該パッド部52の間隙部が80μm、アニュラリングの幅が60μmとなり、部品を実装するパッド部52の間隙部に導体配線を配置することができず、いわゆる導体配線の引き回し手段が設計上で制限されるため、プリント配線板の高密度化が阻害される問題を生じていた。
一方、上記回路形成時の設計寸法において、ガラス乾板やデジタル露光技術により、アニュラリング幅をより小さくすることできるが、部品を実装するパッド部52を小径化することは、CSPなどの高密度な部品を実装する際に、実装不良の不具合を生じやすくなる。そのため、適した解決手段とはならないものであった。
また、図9に示されるBVH61接続を用いたプリント配線板においては、レーザによる孔あけ加工により、BVH61のトップ径が最小φ80μmとして、それに伴い、部品を実装するパッド部62を小径化できる。
図9に示される仕様であれば、部品を実装するパッド部のピッチ幅を0.3mm(=300μm)とした場合、部品を実装するパッド部62の径が200μm、当該パッド部62の間隙部が100μm、アニュラリングの幅が60μmとなる。しかしながら、BVH61を小径化するために、BVH61の底部箇所においてはφ50μm程度となり、BVH孔あけ部への銅めっき液の入り込みが悪くなるなどの問題を生じる。そして、それによりBVH61の底部箇所においては、電気的な接続が不安定となる問題を生じていた。
すなわち、BVH61接続を用いたプリント配線板の構造においても、図9に示される設計寸法のプリント配線板となり、部品を実装するパッドの間隙部に導体配線を配置することができず、いわゆる導体配線の引き回し手段が設計上で制限されるため、プリント配線板の高密度化が阻害される問題を生じていた。
前記プリント配線板の導体配線の引き回し技術について言及するならば、従来、前記導体パッド部の最小ピッチ幅は、0.5mmピッチ程度の幅であり、高密度な導体配線を形成するに際し、パッド間隙と呼称されるプリント配線板上の部品を実装するパッド部間のスペースに、1本ないし2本の導体配線を設ける手法が有効であり、このような導体配線の引き回し技術が設計上でも有効であった。
ところが、前述のようにプリント配線板上の部品を実装するパッド部のピッチ幅が0.3mmとなった場合、パッド部間のスペースに導体配線を設けることが困難になる。
より詳細に例を挙げて説明すると、図9に示されるプリント配線板上の部品を実装するパッド部のピッチ幅が0.3mm(=300μm)となった場合、実装パッド部の径はφ0.2mm(=200μm)となり、部品を実装パッド部の間隙は0.1mm(=100μm)となる。したがって、当該100μmの導体パッドの間隙部に導体配線を形成する際には、ライン/スペース=30/30μmの導体配線が必要となり、サブトラクティブ法による回路形成方法では困難で、工業的な量産を背景とした場合には歩留まりを低下させるものであった。
このような背景において、従来の技術としては、微細で高密度な導体配線の形成を目的として、図10に示されるような導体層が3層構造からなるプリント配線板の技術が報告されている(例えば、特許文献1参照)。
このような図10に示されるプリント配線板は、内層配線71を中心として、その上下両面に絶縁樹脂層を介して複数の配線層が形成されるものであり、特徴的な箇所としては、内層配線71を中心に対向する構造で第1の層間接続ビア73と第2の層間接続ビア74が設けられている点である。この構造により、配線層のパターン設計自由度が増すなどの効果がある。
しかしながら、上記の配線層が3層構造からなるプリント配線板は、内層配線71を中心として、その上下両面に絶縁樹脂層72を介するため、特に絶縁層部位の厚さが増し、プリント配線板の薄型化が困難になるといった問題が生じるものであった。
一方、層間接続ビアの対面構造に係る従来の技術としては、図11に示されるような、両面構造のプリント配線板に層間接続ビアを対面構造に設けた技術が報告されている(例えば、特許文献2)。
このような図11に示されるプリント配線板は、絶縁基板81に貫通孔82を設け、かつ当該貫通孔82の内層中央部にくびれ構造を設けたものであり、絶縁基板81の周壁83を表面処理した後に、導電部材84を充填し、加えて導体パターン85を形成したものである。
上記プリント配線板の特徴的な箇所としては、貫通孔82の内層中央部にくびれ構造を設けることにより、温度サイクル試験などにおいて耐久性が向上し、クラックなどを抑制することで信頼性が向上する点である。
しかしながら、上記の貫通孔82の内層中央部にくびれ構造を有するプリント配線板は、前述のように貫通孔82の部位において信頼性は向上するものの、直接的な高密度配線の形成は困難であり、また製造方法においては、貫通孔82と貫通孔84との形成で、中心性C1における穴あけ位置合わせ精度がミクロン単位で要求されるため位置合わせ精度が厳密であり、工業的な量産を背景とした場合では、歩留まりを向上させるのに限界が生じるものであった。
特開2004−265967号公報 特開2003−318501号公報
以上のような背景に基づき本発明が解決しようとする課題は、CSPなどのような狭ピッチな電極パッド部を有する電子部品を搭載できるプリント配線板に関して、前記部品を実装するプリント配線板のパッド部を狭ピッチ化することができ、かつ高密度な導体配線を備えたプリント配線板及びその製造方法を提供することにある。
更に詳細には、本発明は前記の如き従来の問題に鑑み、特に電極パッド部のピッチ幅が0.3mmピッチ以下であるCSPを容易に実装することのできるプリント配線板及びその製造方法を提供することを課題としている。
発明者は上記課題を解決するために種々検討を重ねた。その結果、プリント配線板の一方の面より第1の接続ビアを、他方の面より第2の接続ビアを設け、各々の底部で接続せしめて、プリント配線板の表裏の導体を接続する層間接続ビアを設ける際に、一方の平面上で隣接する第1の接続ビアの配列ピッチの幅と、他方の裏面の平面上で隣接する第2の接続ビアの配列ピッチの幅とを異なるもの、特に第1の接続ビアの配列ピッチの幅を狭ピッチ化し、第2の接続ビアの配列ピッチの幅を広げ、加えて第2の接続ビアのパッドの間隙箇所に、少なくとも1本の導体配線を設ければ、極めて良い結果が得られることを見出して本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、プリント配線板の一方の面から設けられた第1の接続ビアと、他方の面から設けられた第2の接続ビアとが、それぞれの底部にて接続している層間接続ビアにより表裏の導体が接続されているプリント配線板において、当該一方の面部に第1の接続ビアを含む導体パッドが複数配置されていると共に、他方の面部に第2の接続ビアを含む導体パッドが複数配置され、かつ当該一方の面部に配置された隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間のピッチ幅と、当該他方の面部に配置された隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つのピッチ幅とが異なることを特徴とするプリント配線板により課題を解決したものである。
また、本発明は、前記第1の接続ビアの底部が、前記第2の接続ビアの底部よりも大きな面積を備え、かつ当該第2の接続ビアの底部が、当該第1の接続ビアの底部内の任意の箇所に接続されていることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間のピッチ幅が0.3mm以下であり、かつ当該ピッチ幅は、前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つのピッチ幅よりも狭いことを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つの間隙部が、前記隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間の間隙部よりも広いことを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つの間隙部に、導体配線が設けられていることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記導体配線が、ライン/スペース=50μm/50μm以下の導体配線であることを特徴とするプリント配線板により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記プリント配線板をコア部材として備えていることを特徴とする多層プリント配線板により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、内部に補強材が設けられた両面銅張積層板の一方の面から第1の接続ビアを設ける工程と、他方の面から第2の接続ビアを設ける工程と、当該第1及び第2の接続ビアをそれぞれの底部にて接続して表裏の導体を接続する層間接続ビアを形成する工程とを備えたプリント配線板の製造方法において、前記第1の接続ビアを両面銅張積層板の一方の面から内部に設けられた補強材までの層間部に設け、かつ前記第2の接続ビアを前記両面銅張積層板の他方の面から内部に設けられた補強材を貫通して、前記第1の接続ビアの底部に達するまでの層間部に設けることを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記第1の接続ビア及び第2の接続ビアを設ける前に、当該ビアの形成位置における表面の銅箔をエッチング除去する工程を備えていることを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記第1の接続ビア及び第2の接続ビアを設ける加工を、レーザ加工により行なうことを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記両面銅張積層板の内部に設けられた補強材が、ガラスクロスであることを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記第1の接続ビアの底部を、前記第2の接続ビアの底部より大きな面積で設けることを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、更に、前記一方の面部に第1の接続ビアを含む導体パッドを複数形成する工程と、前記他方の面部に第2の接続ビアを含む導体パッドを複数形成する工程とを備えていることを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の間隙部の少なくとも一つを、前記隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間の間隙部よりも広く形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
また、本発明は、更に、前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つの間隙部に導体配線を設ける工程を備えていることを特徴とするプリント配線板の製造方法により上記課題を解決したものである。
本発明によれば、隣接する導体パッド間の間隙部に導体配線を配置できるため、プリント配線板の導体パッド部を狭くピッチ化することができると共に、回路配線を高密度化することができる。
本発明を実施するための最良の形態に関し、第1の実施の形態について図1から図4を使用して説明し、第2の実施の形態について図5から図7を使用して説明する。
(第1の実施の形態)
図1に示すように、始めに両面銅張積層板1を用意する。両面銅張積層板1としては、絶縁性の樹脂にガラスクロス2を含浸させてなる絶縁材料10を使用し、当該絶縁材料10の表裏の面に銅箔4a及び銅箔4bを配置し、積層プレスなどにより圧着した材料を使用する。
また、両面銅張積層板1は、図1(a)に示されるように、表面側内部において、ガラスクロス2と銅箔4aとの層間部に、樹脂3aのみからなり、ガラスクロス2を含まない樹脂専有部分を有し、裏面側内部においても同様に、ガラスクロス2と銅箔4bとの層間部に樹脂3bのみからなる樹脂専有部分を有する。このガラスクロス2、樹脂3a及び樹脂3bの厚み比率は特に限定されないが、例えば、ガラスクロス2が60%、樹脂3a及び樹脂3bがそれぞれ20%の材料を使用することが好適である。
このような両面銅張積層板1を使用して、両面銅張積層板1の表面より、図1(b)に示されるように、第1の接続ビア11a,11bを設ける。因に、図1(b)に示される構造体においては、2つの第1の接続ビアが設けられている。
前記第1の接続ビア11a,11bの製造方法は、銅箔4aの所望の箇所に回路形成で銅箔をエッチングし、開口させることでウインドウ部を形成した後に、レーザ照射にて樹脂3aを燃焼させ、その第1の接続ビア11a,11bの底部がガラスクロス2に接するように形成する。これは、第1の接続ビア11a,11bを形成する際にレーザ穴あけ加工の条件を調節し、図1(b)に示されるように、ガラスクロス2の上部に設けられている樹脂3aのみをレーザにて燃焼させ、ガラスクロス2を燃焼させないレーザ穴あけ加工の条件を使用して第1の接続ビア11a,11bを形成する。
また、前記回路形成で銅箔をエッチングし、開口させることでウインドウ部を形成する工程においては、工程の簡略化を目的として、図1(b)に示される構造体の銅箔4a及び銅箔4bの両面において、所望の箇所にウインドウ部を形成することが好適である。
ここで、図1(b)に示される構造体においてはガラスクロス2を使用し、当該ガラスクロス2の上に第1の接続ビア11a,11bを設けることとしているが、目的とするところは第1の接続ビア11a,11bの底部が当該箇所に設けられれば良いため、ガラスクロス2以外の材料も使用できる。例えば、補強材として各種無機フィラーを高充填させた材料であっても良い。
上記第1の接続ビア11a,11bを形成する際のレーザ穴あけ加工の条件の一例としては、レーザ加工装置に三菱電機社製のレーザ加工機(ML−605GTX)を使用し、パルス幅8μs、ショット数1〜5ショット、マスク径φ0.7mm、コリメーション152mmとするレーザ条件の使用が挙げられる。このような製造方法にて、図1(b)に示されるような第1の接続ビア11a,11bを形成する。
次いで、第1の接続ビア11a,11bを形成した図1(b)に示される構造体を使用して、両面銅張積層板1の裏面側に設けられた銅箔4bの所望の箇所に回路形成で銅箔をエッチングし、開口させることでウインドウ部を形成した後に、レーザ照射にて樹脂3b及びガラスクロス2を燃焼させ、図1(c)に示される構造体のように、ビアの底部が第1の接続ビア11a,11bに接する2つの第2の接続ビア12a,12bを形成する。
前記第2の接続ビア12a,12bを形成する際においても、新たにレーザ穴あけ加工の条件を調節し、図1(c)に示されるように、樹脂3b及びガラスクロス2(ガラスクロスの周辺の樹脂部を含む)を燃焼させるレーザ穴あけ加工の条件を使用して第2の接続ビア12a,12bを形成する。
ここで、上記第2の接続ビア12a,12bを形成する際のレーザ穴あけ加工の条件の一例としては、レーザ加工装置に三菱電機社製のレーザ加工機(ML−605GTX)を使用し、パルス幅5μs、ショット数1〜5ショット、マスク径φ0.7mm、コリメーション142mmとするレーザ条件の使用が挙げられる。このような製造方法にて、図1(c)に示されるような第2の接続ビア12a,12bを形成する。
ここで、第2の接続ビア12a,12bの形成においては、第1の接続ビア11a,11bに接するように行なうことが必要であるが、このビア同士の接続は、第1の接続ビア11a,11bの底部の面積が、第2の接続ビア12a,12bの底部の面積よりも大きく加工を行なうのが好ましい。これは、第1の接続ビア11a,11bに第2の接続ビア12a,12bを接続しやすいという利点のためである。これにより、当該両方のビア接続においては、製造方法が容易になるため、従来の製造方法に対して歩留まりや位置精度の向上といった観点より有利である。
このことは、従来技術を示す図10及び図11の構造と比較して説明するとより明確である。図10に示される従来技術は、第1の接続ビア73に対して、第2の接続ビア74が位置精度として対向する構造を必要としているため、製造方法において厳密な位置合わせが必要となり、実質的に製造が難しく、歩留まりを低下させる要因となっていた。また、前記ビア間に内層配線層71が設けられることで、多少の位置ずれが許容されることとなるが、この場合、内層配線層71の存在により、隣接する他のビアとの狭ピッチ化や高密度化が阻害されていた。
また、図11に示される従来技術は、第1の接続ビア82に対して、第2の接続ビア84が位置精度として対向する構造を必要としているため、製造方法においては、接続ビア84の形成における穴あけ位置合わせ精度がミクロン単位で要求されるため、工業的な量産を背景とした場合では、歩留まりを向上させるのに限界が生じるものであった。
しかしながら、本発明のプリント配線板においては、第1の接続ビア11a,11bの底部を第2の接続ビア12a,12bの底部よりも大きく設計しているため、多少の位置ずれを生じた場合であっても、容易に第1の接続ビア11a,11bと第2の接続ビア12a,12bとを接続することができる。これはプリント配線板の製造方法においては、歩留まりの向上などにおいて有利である。また、本発明のプリント配線板においては、前記従来技術のビア間に設けられた内層配線層71が無い。そのため、隣接する他のビアとの狭ピッチ化や高密度化が容易に行なえるために有利である。
さらに、本発明の第1の接続ビア11a,11bの底部は、第2の接続ビア12a,12bの底部よりも大きな面積を備えており、当該第2の接続ビア12a,12bの底部が、当該第1の接続ビア11a,11bの底部内であれば任意の箇所に接続することができる。その結果、詳細は後述するが、表面の同一面部で配置された隣接する第1の接続ビア11a,11bをそれぞれ含む導体パッド間のピッチ幅が、裏面の同一面部で配置された隣接する第2の接続ビア12a,12bをそれぞれ含む導体パッド間のピッチ幅とは異なるものとすることができ、特に第2の接続ビア12a,12bをそれぞれ含む導体パッド間の間隙部を広げることなどができ、設計上で有利となる。
このような態様で作製される、図1(c)に示される構造体は、ビア構造において特徴を有する。これは、第2の接続ビア12a,12bを設ける際に、第1の接続ビア11a,11bの底部が第2の接続ビア12a,12bよりも大きいという点を利用する。より詳しくは、図1(c)左側において、第2の接続ビア12aを第1の接続ビア11aに接続する際に、設計上で第1の接続ビア11aの底部の向かって左側に第2の接続ビア12aの底部を配置する。加えて、設計上で第1の接続ビア11bの底部の向かって右側に第2の接続ビア12bの底部を配置する。
このような配置を行なうことで、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅よりも、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を広く設けることができる。一例としては、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅を0.3mm(=300μm)として、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を0.4mm(=400μm)とすることが可能となる。
これにより、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅を狭く設計した場合でも、そのビアに接続された裏面側の、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を広く設けることが可能となり、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとの間に導体配線を設けることができる。これは、ビアのピッチ幅を狭ピッチな状態で保持したまま、回路配線を高密度化することができるため、狭ピッチで高密度なプリント配線板として大変有効である。
加えて、前記第1の接続ビア11a,11bの底部内であれば任意の箇所に、第2の接続ビア12a,12bを接続することができる結果、図1(d)に示されるような、第2の接続ビア12a及び12bがより接近した構造を形成することも可能となる。
このような配置を行なうことで、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅よりも、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を狭く設けることもできる。一例としては、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅を0.3mm(=300μm)として、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を0.2mm(=200μm)とすることが可能となる。
すなわち、本発明のプリント配線板においては、第1の接続ビア11a,11bと第2の接続ビア12a,12bのそれぞれのピッチを変化させることができる。その結果、図1(d)に示される銅箔4b面側の同一面部で配置された隣接する第2の接続ビア12aと12bの間隙部を広げたり、狭くすることができ、当該広くした間隙部に導体配線を配置することが可能となり、設計上で有利となる。
次いで、図1(c)に示されるプリント配線板の構造体の全面に銅めっき13を付着させ、図2(a)に示される構造体を得る。この銅めっき13を付着させる方法の一例としては、始めに、第1の接続ビア11a,11b及び第2の接続ビア12a,12bの壁面をデスミアなどに代表される薬液処理を行ない、バリやスミアを除去することで銅めっきの付着性を向上させる。
次いで、前記銅めっき13を無電解型の化学銅及び電解型の銅めっきを順に行ない、銅めっき13がプリント配線板骨格の前面に付着した図2(a)に示される構造体を得る(図2、図3においては図面上でガラスクロス2を省略している)。
次いで、第1の接続ビア11a,11bと第2の接続ビア12a,12bからなるプリント配線板の表裏を接続するビア内を封止樹脂にて充填することで、図2(b)に示される構造体を得る。このビア内の封止樹脂の方法は一例として次のように行なう。
前記ビア内の樹脂封止方法としては、例えば東海商事株式会社製の製版枠取付け仕様のスクリーン印刷機(セリア、SVM5060MS−CT)を使用して、封止樹脂15には、例えばタツタシステムエレクトロニクス株式会社製の封止樹脂(商品名「AE1125HD銅ペースト」)を用いて、ロールコート印刷型の樹脂封止方法にて行なう。この際に、前記封止樹脂15としては、前記銅ペーストに限定されるものではなく、一般に市販されているスルーホールなどの穴内埋設の用途に使用される封止樹脂であれば、各種製品が使用できる。
また、前記スクリーン印刷に係る印刷条件としては、減圧条件下で行なうことが高品質で樹脂が充填されるため好適であり、当該減圧条件下でのロールコート印刷の条件の一例としては次のように行なう。
まず、減圧条件下でのスクリーン印刷方法として、図1(a)に示される構造体で、第2の接続ビア12a,12b側の表面に、ペットフィルムを添付して、一時的に擬似の有底構造とする(図面説明なし)。次に、スクリーン印刷を実施するチャンバー内の環境を減圧にする。このときの減圧度としては一例として、150Paとすることが好適である。
次いで、減圧下で樹脂封止を行なう。減圧条件下でのロールコート印刷の具体的条件としては、例えば減圧度を150Pa以下に設定し、当該減圧環境下において、印刷スキージの押し込み圧力を100(N)として、印刷速度を30(mm/sec)、ロール回転速度75(mm/sec)、ロールと製品の隙間となるクリアランス1.2mmで行なう方法が挙げられる。また、減圧条件を開放し、常圧条件にした後には、印刷スキージの押し込み圧力を50(N)として、印刷速度を30(mm/sec)、ロール回転速度75(mm/sec)、ロールと製品の隙間となるクリアランス1.2mmで行なうと、目的とする樹脂封止の状態が得られる。
ここでの減圧環境と常圧環境での印刷は、第1の接続ビア11a,11bと第2の接続ビア12a,12bのアスペクトなどにより、減圧環境での印刷と常圧環境での印刷を数回繰り返すことで、必要量の封止樹脂を目的とするビア内に充填することができる。この態様は、従来の減圧型印刷機と同様の使い方で行なうことができる。
次いで、封止樹脂15を所定の加熱条件のもと、加熱硬化を行なう。ここで、タツタシステムエレクトロニクス株式会社製の封止樹脂(商品名「AE1125HD銅ペースト」)の加熱条件としては、例えば80℃で30分加熱した後に、160℃で60分加熱し、封止樹脂15の硬化物を得る。
次いで、後工程として、前記貼り付けを行なったペットフィルムを剥離し、バフロール型の表面研磨機を使用し、特にプリント配線板の表面に残っている封止樹脂15を研磨で除去し、図2(b)に示される構造体を得る。
次いで、図2(b)に示されるプリント配線板の構造体に、フタ状態となる銅めっき18を付着させる。この銅めっき18は、無電解型の化学銅及び電解型の銅めっきを順に行ない、銅めっき18がプリント配線板の表面に付着した図2(c)に示される構造体を得る。
次いで、図2(c)に示されるプリント配線板の構造体の回路形成を行なう。回路形成方法としては、図2(c)に示されるプリント配線板の構造体の表裏の銅を粗化処理した後に、ドライフィルムエッチングレジストをラミネートする。次いで、回路配線形成用のマスクを張合せ、表裏の面に露光を行ない、ドライフィルムエッチングレジスト用の現像液を使用して現像を行ない、塩化第二鉄液などを用いてエッチングを行なう。次いで、ドライフィルムエッチングレジストの剥離を行ない、図3(a)に示されるプリント配線板の構造体を得る。
また、ここでの回路形成方法としては、露光工程にデジタル露光システムによる直接描画方法を使用しても良い。露光システムによる直接描画方法は、ドライフィルムエッチングレジストを張り合わせた後に、プリント配線板上のパターン類が形成される箇所において露光を行ない、前記レジストを硬化させる方法であり、狭ピッチで高密度なプリント配線板を形成する際に、従来の露光ムラ不具合を生じることなく、高精度で形状安定性の良好なレジスト及び回路パターン類を形成することができる。
図3(a)に示されるプリント配線板の構造は、第1の接続ビア11a,11bの箇所を回路形成して得られる部品を実装する導体パッド21a,21bとその裏面に第2の接続ビア12a,12bの箇所を回路形成して得られる導体パッド22a,22bを有している。
その構造の特徴的な箇所としては、プリント配線板の表面の第1の接続ビア11a,11bを含む導体パッド21a,21bと、その裏面の第2の接続ビア12a,12bを含む導体パッド22a,22bがプリント配線板の表裏の導体を接続してなる層間接続ビア構造であって、かつ、導体パッド21a,21bと導体パッド22a,22bのパッド径が異なり、例えば導体パッド21a,21bよりも導体パッド22a,22bを小さくすることが可能となる。
また、表面の同一平面上で隣接する第1の接続ビア11a,11bを含む導体パッド21a,21bの配列ピッチの幅が、裏面の同一平面上で隣接する第2の接続ビア12a,12bを含む導体パッド22a,22bの配列ピッチの幅とは異なる幅を有する。すなわち、第1の接続ビア11a,11bを含む導体パッド21a及び導体パッド21bの配列ピッチの幅(図3(a)内P1)と、第2の接続ビア12a,12bを含む導体パッド22a及び導体パッド22bの配列ピッチの幅(図3(a)内P2)とは、異なるピッチ幅を有する。
これにより、図3(a)に示されるプリント配線板の構造においては、表面の同一平面上で隣接する第1の接続ビア11a,11bを含む導体パッド21aと導体パッド21bの間隙部D1に対して、裏面の同一平面上で隣接する第2の接続ビア12a,12bを含む導体パッド22aと導体パッド22bの間隙部D2を広げることができ、当該間隙部D2箇所において、導体配線20を設けることができる。
すなわち、この図3(a)に示されるプリント配線板は、狭ピッチの導体パッドの配列ピッチ幅を保持し、導体配線20が設けられることにより、回路配線の高密度な設計が可能となる。
ここで、設計寸法における一例を示して説明する。導体パッド21a及び導体パッド21bのパッド径はφ250μmであって、導体パッド21aと導体パッド21bのピッチ幅(パッドの中心間距離)が300μmであった場合、間隙部D1は50μmである。この50μmの間隙部D1においては、狭すぎるために導体配線を形成することができない。
一方、裏面側の導体パッド22a及び導体パッド22bは、パッド径を導体パッド21a,21bよりも小さくできるため、例えばφ125μmとすることができる。これにより、導体パッド22aと導体パッド22bの間隙部D2は175μmとすることが可能となる。この175μmの間隙部D2においては、例えば、ライン/スペース=50μm/50μmの導体配線20を設けることが可能となる。
この図3(a)に示されるプリント配線板は、導体パッド21a,21bに電極パッドのピッチ幅が0.3mm(300μm)ピッチ幅であるCSPが容易に実装できるものであり、加えて、導体パッド21a,21bは裏面の導体パッド22a,22bに接続され、導体パッド22a,22bの間隙部D2に設けられた導体配線20を利用することで、回路配線部が高密度に形成することができる。さらに、この図3(a)に示されるプリント配線板は、骨格が両面銅張積層板からなるために、薄型化の特性を有するプリント配線板として利用できる。
また、製品としてのプリント配線板としては、図3(a)に示されるプリント配線板の構造体に、所望の形状のソルダーレジスト23を設けることにより得られ、図3(b)に示されるプリント配線板の構造体となる。
さらに、上記図3(a)に示されるプリント配線板をコア部材とし、当該プリント配線板の表裏の面にビルドアップ材25を積層プレスなどによる熱圧着にて貼り付け、多層構造のプリント板として使用しても良い。この多層構造のプリント板はビルドアップ材25を設けた後に、従来の製造方法を使用して、BVH(ブラインドビアホール)を設け、表層には回路配線を形成して使用する。
このようにして得られる本発明のプリント配線板の、隣接するビアの例を図4に示す。図4(a)では、表面側に導体パッド21a及び21bを均等なピッチ幅で配列させ、その裏面側に、導体パッド22a及び22bを異なるなピッチ幅で配列させた構造体を示している。
このような構造体においては、導体パッド21aと導体パッド21bとのピッチ幅よりも、導体パッド22aと導体パッド22bとのピッチ幅を広く設けることができ、それにより広げられた導体パッド22aと導体パッド22bとの間隙部に導体配線20を設けることができ、設計上で有利となる。前記構造の一例としては、導体パッド21aと導体パッド21bとのピッチ幅を0.3mm(=300μm)として、導体パッド22aと導体パッド22bとのピッチ幅を部分的に0.4mm(=400μm)とする。そして、導体パッド22aと導体パッド22bの間隙部に、例えば、ライン/スペース=50μm/50μmの導体配線20が設けられる。
また、製品として使用されるプリント配線板としては、図4(a)に示されるプリント配線板の構造体に、所望の形状のソルダーレジスト23を設けたプリント配線板の構造体となる。
さらに、前記記載のように、本発明のプリント配線板をコア部材とし、当該プリント配線板の表裏の面にビルドアップ材25を積層プレスなどによる熱圧着にて貼り付け、図4(b)に示されるような多層構造のプリント板として使用しても良い。この多層構造のプリント板はビルドアップ材25を設けた後に、従来の製造方法を使用して、BVH(ブラインドビアホール)を設け、表層には回路配線を形成して使用する。
(第2の実施の形態)
図5に示すように、始めに両面銅張積層板1を用意する。両面銅張積層板1としては、絶縁性の樹脂にガラスクロス2を含浸させてなる絶縁材料10を使用し、当該絶縁材料10の表裏の面に銅箔4a及び銅箔4bを配置し、積層プレスなどにより圧着した材料を使用する。
また、両面銅張積層板1は、図5(a)に示されるように、表面側内部において、ガラスクロス2と銅箔4aとの層間部に、樹脂3aのみからなり、ガラスクロス2を含まない樹脂専有部分を有し、裏面側内部においても同様に、ガラスクロス2と銅箔4bとの層間部に樹脂3bのみからなる樹脂専有部分を有する。このガラスクロス2、樹脂3a及び樹脂3bの厚み比率は特に限定されないが、ガラスクロス2が60%、樹脂3a及び樹脂3bがそれぞれ20%の材料を使用することが好適である。
このような両面銅張積層板1を使用して、両面銅張積層板1の表面より、図5(b)に示されるように、第1の接続ビア11a,11bを設ける。因に、図5(b)に示される構造体においては、2つの第1の接続ビアが設けられている。
前記第1の接続ビア11a,11bの製造方法は、銅箔4aの所望の箇所に回路形成で銅箔をエッチングし、開口させることでウインドウ部を形成した後に、レーザ照射にて樹脂3aを燃焼させ、その第1の接続ビア11a,11bの底部がガラスクロス2に接するように形成する。すなわち、第1の接続ビア11a,11bを形成する際にレーザ穴あけ加工の条件を調節し、図5(b)に示されるように、ガラスクロス2の上部に設けられている樹脂3aのみをレーザにて燃焼させ、ガラスクロス2を燃焼させないレーザ穴あけ加工の条件を使用して第1の接続ビア11a,11bを形成する。
ここで、図5(b)に示される構造体においてはガラスクロス2を使用し、当該ガラスクロス2の上に第1の接続ビア11a,11bを設けることとしているが、目的とするところは第1の接続ビア11a,11bの底部が当該箇所に設けられれば良いため、ガラスクロス2以外の材料も使用できる。例えば、補強材として各種無機フィラーを高充填させた材料であっても良い。
上記第1の接続ビア11a,11bを形成する際のレーザ穴あけ加工の条件の一例としては、レーザ加工装置に三菱電機社製のレーザ加工機(ML−605GTX)を使用し、パルス幅8μs、ショット数1〜5ショット、マスク径φ0.7mm、コリメーション152mmとするレーザ条件の使用が挙げられる。このような製造方法にて、図5(b)に示されるような第1の接続ビア11a,11bを形成する。
次いで、第1の接続ビア11a,11bを形成した図5(b)に示される構造体を使用して、その全面に銅めっき31を行なう。始めに、銅めっきの前処理として、第1の層間接続ビア11a,11b内をデスミアなどに代表される薬液処理を行ない、バリやスミアを除去することで銅めっきの付着性を向上させる。
ここでの銅めっきとしては、有底構造を充填することができる、いわゆるフィルドビア機能を有する銅めっきを使用する。このフィルドビア機能を有する銅めっき31にて、前記第1の接続ビア11a,11b内を充填し、図5(c)に示される構造体を得る。この際に、プリント配線板の裏面部へ銅めっきが付着しても良い。また、銅めっき厚みが厚くなった場合は、エッチング処理やバフ研磨などにより導体厚さを薄くしても良い。
次いで、第1の接続ビア11a,11b及び銅めっき31を形成した図5(c)に示される構造体を使用して、両面銅張積層板1の裏面側に設けられた銅箔4bの所望の箇所に回路形成で銅箔をエッチングし、開口させることでウインドウ部を形成した後に、レーザ照射にて樹脂3b及びガラスクロス2を燃焼させ、図6(a)に示される構造体のように、第1の接続ビア11a,11bに接する2つの第2の接続ビア12a,12bを形成する。(図6、図7においては図面上でガラスクロス2を省略している。)
前記第2の接続ビア12a,12bを形成する際においても、新たにレーザ穴あけ加工の条件を調節し、樹脂3b及びガラスクロス2(ガラスクロスの周辺の樹脂部を含む)を燃焼させるレーザ穴あけ加工の条件を使用して第2の接続ビア12a,12bを形成する。
ここで、上記第2の接続ビア12a,12bを形成する際のレーザ穴あけ加工の条件の一例としては、レーザ加工装置に三菱電機社製のレーザ加工機(ML−605GTX)を使用し、パルス幅5μs、ショット数1〜5ショット、マスク径φ0.7mm、コリメーション142mmとするレーザ条件の使用が挙げられる。このような製造方法にて、図6(a)に示されるような第2の接続ビア12a,12bを形成する。
ここで、第2の接続ビア12a,12bの形成においては、第1の接続ビア11a,11bに接するように行なうことが必要であるが、このビア同士の接続は、容易に行なうことができる。
これは、第2の接続ビア12a,12bを設ける際に、第1の接続ビア11a,11bの底部が第2の接続ビア12a,12bよりも大きいという点を利用する。より詳しくは、図6(a)左側において、第2の接続ビア12aを第1の接続ビア11aに接続する際に、設計上で第1の接続ビア11aの底部の向かって左側に第2の接続ビア12aの底部を配置する。加えて、設計上で第1の接続ビア11bの底部の向かって右側に第2の接続ビア12bの底部を配置する。
このような配置を行なうことで、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅よりも、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を広く設けることができる。一例としては、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅を0.3mm(=300μm)として、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を0.4mm(=400μm)とすることが可能となる。
これにより、第1の接続ビア11aと第1の接続ビア11bとのピッチ幅を狭く設計した場合でも、そのビアに接続された裏面側の、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとのピッチ幅を広く設けることが可能となり、第2の接続ビア12aと第2の接続ビア12bとの間に導体配線を設けることができる。これは、ビアのピッチ幅を狭ピッチな状態で保持したまま、回路配線を高密度化することができるため、狭ピッチで高密度なプリント配線板として大変有効である。
次いで、図6(a)に示されるプリント配線板の構造体の全面に銅めっき33を付着させ、図6(b)に示される構造体を得る。ここでも銅めっき33を良好に付着させるために、第1の接続ビア11a,11b及び第2の接続ビア12a,12bの内部をデスミアなどに代表される薬液処理を行ない、バリやスミアを除去することで銅めっきの付着性を向上させる。
次いで、銅めっきとしては、有底構造を充填することができる、いわゆるフィルドビア機能を有する銅めっきを使用する。このフィルドビア機能を有する銅めっき33にて、前記第2の接続ビア12a,12b内を埋設し、図6(b)に示される構造体を得る。この際に、プリント配線板の裏面部へ銅めっきが付着しても良い。
また、この銅めっき33にて、プリント配線板の表面の導体厚みが増す場合は、エッチングや物理研磨などの処理を行ない、表面の導体厚みを薄くして図6(c)に示される構造体を得る。
次いで、図6(c)に示されるプリント配線板の構造体の回路形成を行なう。回路形成方法としては、図6(c)に示されるプリント配線板の構造体の表裏銅を粗化処理した後に、ドライフィルムエッチングレジストをラミネートする。次いで、回路配線形成用のマスクを張合せ、表裏の面に露光を行ない、ドライフィルムエッチングレジスト用の現像液を使用して現像を行ない、塩化第二鉄液などを用いてエッチングを行なう。次いで、ドライフィルムエッチングレジストの剥離を行ない、図7(a)に示されるプリント配線板の構造体を得る。
図7(a)に示されるプリント配線板の構造は、第1の接続ビア11a,11bの箇所を回路形成して得られる導体パッド21a,21bとその裏面に第2の接続ビア12a,12bの箇所を回路形成して得られる導体パッド22a,22bを有している。
その構造の特徴的な箇所としては、プリント配線板の表面の第1の接続ビア11a,11bを含む導体パッド21a,21bと、その裏面の第2の接続ビア12a,12bを含む導体パッド22a,22bがプリント配線板の表裏の導体を接続してなる層間接続ビア構造であって、かつ、導体パッド21a,21bと導体パッド22a,22bのパッド径が異なり、例えば導体パッド21a,21bよりも導体パッド22a,22bを小さくすることが可能となる。
また、この導体パッド21a,21bと導体パッド22a,22bのパッド径が異なることから、表面の同一平面上で隣接する第1の接続ビア11a,11bを含む導体パッド21a,21bの配列ピッチの幅が、裏面の同一平面状で隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド22a,22bの配列ピッチの幅とは異なる幅を有する。
これにより、図7(a)に示されるプリント配線板の構造においては、表面の同一平面上で隣接する第1の接続ビア11a,11bを含む導体パッド21aと導体パッド21bの間隙部D1に対して、裏面の同一平面上で隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド22aと導体パッド22bの間隙部D2を広げることができ、当該間隙部D2箇所において、導体配線20を設けることができる。
すなわち、この図7(a)に示されるプリント配線板は、狭ピッチの導体パッドの配列ピッチ幅を保持し、導体配線20が設けられることにより、回路配線の高密度な設計が可能となる。
ここで、設計寸法における一例を示して説明する。導体パッド21a及び導体パッド21bのパッド径はφ250μmであって、導体パッド21aと導体パッド21bのピッチ幅(パッドの中心間距離)が300μmであった場合、間隙部D1は50μmである。この50μmの間隙部D1においては、狭すぎるために導体配線を形成することができない。
一方、裏面側の導体パッド21a及び導体パッド21bは、パッド径を導体パッド21よりも小さくできるため、例えばφ100μmとすることができる。これにより、導体パッド22aと導体パッド22bの間隙部D1は200μmとすることが可能となる。この200μmの間隙部D2においては、例えば、ライン/スペース=50μm/50μmの導体配線20を設けることが可能となる。
この図7(a)に示されるプリント配線板は、導体パッド21a,21bに電極パッドのピッチ幅が0.3mm(=300μm)ピッチ幅であるCSPが容易に実装できるものであり、加えて、導体パッド21a,21bは裏面の導体パッド22a,22bに接続され、導体パッド22a,22bの間隙部D2に設けられた導体配線20を利用することで、回路配線部を高密度に形成することができる。さらに、この図7(a)に示されるプリント配線板は、骨格が両面銅張積層板からなるために、薄型化の特性を有するプリント配線板として利用できる。
また、製品としてのプリント配線板としては、図7(a)に示されるプリント配線板の構造体に、所望の形状のソルダーレジスト23を設けることにより得られ、図7(b)に示されるプリント配線板の構造体となる。
さらに、上記図7(a)に示されるプリント配線板をコア部材とし、当該プリント配線板の表裏の面にビルドアップ材を積層プレスなどによる熱圧着にて貼り付け、多層構造のプリント板として使用しても良い。この多層構造のプリント板はビルドアップ材を設けた後に、従来の製造方法を使用して、BVH(ブラインドビアホール)を設け、表層には回路配線を形成して使用する。
本発明プリント配線板の第1の製造方法を示す概略断面工程説明図。 図1に引き続く概略断面工程説明図。 図2に引き続く概略断面工程説明図。 本発明プリント配線板の概略断面説明図。 本発明プリント配線板の第2の製造方法を示す概略断面工程説明図。 図5に引き続く概略断面工程説明図。 図6に引き続く概略断面工程説明図。 従来プリント配線板の第1の例を示す概略断面説明図。 従来プリント配線板の第2の例を示す概略断面説明図。 従来プリント配線板の第3の例を示す概略断面説明図。 従来プリント配線板の第4の例を示す概略断面説明図。
符号の説明
1:両面銅張積層板
2:ガラスクロス
3,3a,3b:樹脂
4,4a,4b:銅箔
10:絶縁樹脂
11a,11b:第1の接続ビア
12a,12b:第2の接続ビア
13:銅めっき
15:封止樹脂
18:銅めっき
20:導体配線
21a,21b:導体パッド
22a,22b:導体パッド
23:ソルダーレジスト
25:ビルドアップ材
31:銅めっき
33:銅めっき
D1:隣接する導体パッド21a,21bの間隙部
D2:隣接する導体パッド22a,22bの間隙部

Claims (15)

  1. プリント配線板の一方の面から設けられた第1の接続ビアと、他方の面から設けられた第2の接続ビアとが、それぞれの底部にて接続している層間接続ビアにより表裏の導体が接続されているプリント配線板において、当該一方の面部に第1の接続ビアを含む導体パッドが複数配置されていると共に、他方の面部に第2の接続ビアを含む導体パッドが複数配置され、かつ当該一方の面部に配置された隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間のピッチ幅と、当該他方の面部に配置された隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つのピッチ幅とが異なることを特徴とするプリント配線板。
  2. 前記第1の接続ビアの底部が、前記第2の接続ビアの底部よりも大きな面積を備え、かつ当該第2の接続ビアの底部が、当該第1の接続ビアの底部内の任意の箇所に接続されていることを特徴とする請求項1に記載のプリント配線板。
  3. 前記隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間のピッチ幅が0.3mm以下であり、かつ当該ピッチ幅は、前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つのピッチ幅よりも狭いことを特徴とする請求項1又は2に記載のプリント配線板。
  4. 前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つの間隙部が、前記隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間の間隙部よりも広いことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のプリント配線板。
  5. 前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つの間隙部に、導体配線が設けられていることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のプリント配線板。
  6. 前記導体配線が、ライン/スペース=50μm/50μm以下の導体配線であることを特徴とする請求項5に記載のプリント配線板。
  7. 請求項1〜6の何れか1項に記載のプリント配線板をコア部材として備えていることを特徴とする多層プリント配線板。
  8. 内部に補強材が設けられた両面銅張積層板の一方の面から第1の接続ビアを設ける工程と、他方の面から第2の接続ビアを設ける工程と、当該第1及び第2の接続ビアをそれぞれの底部にて接続して表裏の導体を接続する層間接続ビアを形成する工程とを備えたプリント配線板の製造方法において、前記第1の接続ビアを両面銅張積層板の一方の面から内部に設けられた補強材までの層間部に設け、かつ前記第2の接続ビアを前記両面銅張積層板の他方の面から内部に設けられた補強材を貫通して、前記第1の接続ビアの底部に達するまでの層間部に設けることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
  9. 前記第1の接続ビア及び第2の接続ビアを設ける前に、当該ビアの形成位置における表面の銅箔をエッチング除去する工程を備えていることを特徴とした請求項8に記載のプリント配線板の製造方法。
  10. 前記第1の接続ビア及び第2の接続ビアを設ける加工を、レーザ加工により行なうことを特徴とする請求項8又は9に記載のプリント配線板の製造方法。
  11. 前記両面銅張積層板の内部に設けられた補強材が、ガラスクロスであることを特徴とする請求項8〜10の何れか1項に記載のプリント配線板の製造方法。
  12. 前記第1の接続ビアの底部を、前記第2の接続ビアの底部より大きな面積で設けることを特徴とする請求項8〜11の何れか1項に記載のプリント配線板の製造方法。
  13. 更に、前記一方の面部に第1の接続ビアを含む導体パッドを複数形成する工程と、前記他方の面部に第2の接続ビアを含む導体パッドを複数形成する工程とを備えていることを特徴とする請求項8〜12の何れか1項に記載のプリント配線板の製造方法。
  14. 前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の間隙部の少なくとも一つを、前記隣接する第1の接続ビアを含む導体パッド間の間隙部よりも広く形成することを特徴とする請求項13に記載のプリント配線板の製造方法。
  15. 更に、前記隣接する第2の接続ビアを含む導体パッド間の少なくとも一つの間隙部に導体配線を設ける工程を備えていることを特徴とする請求項13又は14に記載のプリント配線板の製造方法。
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