JP2020150096A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁層を介さずにコア基板および電子部品の表面に直接配線パターンを形成する。【解決手段】コア基板の開口内に電子部品を内蔵するプリント配線板の製造方法であって、コア基板の開口内に電子部品を搭載し、開口と電子部品との間に樹脂を充填し、コア基板および電子部品の表面を平坦化し、コア基板および電子部品の表面に配線パターンを形成する。好ましくは、電子部品の貫通孔に、前記開口への樹脂充填と同時に同じ樹脂を充填する。また、好ましくは、配線パターンを、セミアディティブ法により形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、コア基板の開口内に電子部品を内蔵するプリント配線板の製造方法に関する。

近年のプリント配線板の高密度化および低背化の要求に対して、樹脂などでガラス基板を被覆するプリント基板のデザインが提案されている（例えば特許文献１参照）。

このようなプリント配線板を製造するにあたり、図３（ａ）に示すように、テープ５１上の樹脂製コア基板５２の開口５３内に電子部品５４を搭載し、図３（ｂ）に示すように、コア基板５２と電子部品５４との上側の表面、および、開口５３内に、樹脂を充填して絶縁層５５を形成し、図３（ｃ）に示すように、テープ５１を剥離し、図３（ｄ）に示すように、コア基板５２と電子部品５４との下側の表面に、組合せプレスにより樹脂からなる絶縁層５６を形成し、図３（ｅ）に示すように、絶縁層５５上に配線５７を形成し、絶縁層５６上に配線５８を形成するのが通常である。

特許６１４８７６４号公報

しかしながら、電子部品５４およびコア基板５２の両表面には、絶縁層５５、５６が形成されているため、電子部品５４と配線５７、５８との電気的な導通は、電子部品５４の表面に形成したパッド５９および接続ビア６０、６１を介して行う必要があった。そのため、基板プロセスで電子部品５４上に直接配線形成できる技術がなかった。

本発明に係るプリント配線板の製造方法は、コア基板の開口内に電子部品を内蔵するプリント配線板の製造方法であって、コア基板の開口内に電子部品を搭載し、開口と電子部品との間に樹脂を充填し、コア基板および電子部品の表面を平坦化し、コア基板および電子部品の表面に配線パターンを形成する。

本発明の実施形態によれば、樹脂をコア基板の開口と電子部品との間にのみ充填して、各部材の表面には樹脂からなる絶縁層を形成していないため、絶縁層を介さずにコア基板および電子部品の表面に直接配線パターンを形成することができる。また、後の表裏に形成する絶縁層の厚みのバラツキを低減することができる。さらに、配線パターンをセミアディティブ法で形成した場合は、サブトラクティブ法よりファインな配線パターンを形成することができる。

本発明の一実施形態の製造方法に従って製造したプリント配線板を示す断面図である。 （ａ）〜（ｇ）は、図１に示される実施形態のプリント配線板の製造方法の各工程を説明する断面図である。 （ａ）〜（ｅ）は、従来のプリント配線板の製造方法の各工程を説明する断面図である。

以下、図面を参照して本発明に係るプリント配線板の製造方法の一実施形態について説明する。図面の説明において、同様の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。

＜本発明が対象とするプリント配線板＞
図１は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板を示す断面図である。この実施形態のプリント配線板１０は、コア基板１２と、ビルドアップ層１４とを具える。

コア基板１２は、例えばシリカやアルミナ等の無機フィラーを含有するエポキシ樹脂やＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂等の絶縁性樹脂組成物で構成されており、ガラスクロス等の補強材を含んでいる。その他、ベークライト、ポリイミド、セラミックス、ガラスなどの材料も使用することができる。コア基板１２の表側の面であるＦ面１２Ｆと、コア基板１２の裏側の面であるＢ面１２Ｂとにはそれぞれ、導体回路層２２が形成されている。導体回路層２２は、導電性金属、例えば銅で形成される。コア基板１２には複数のスルーホール導体２４が形成されている。スルーホール導体２４は各々、導電性金属、例えば銅で形成され、コア基板１２の表側の面であるＦ面１２Ｆおよび裏側の面であるＢ面１２Ｂ上の導体回路層２２同士を電気的に接続している。

コア基板１２は、中央部に矩形の開口を画成する部品収容部２６を有し、部品収容部２６は、コア基板１２をその厚み方向に貫通する貫通孔からなる。部品収容部２６には電子部品としてのガラス基板２８が収容されている。ガラス基板２８の表側の面であるＦ面２８Ｆと、ガラス基板２８の裏側の面であるＢ面２８Ｂとにはそれぞれ、導体回路層３０が形成されている。導体回路層３０は、導電性金属、例えば銅で形成される。ガラス基板２８は、そのガラス基板２８をその厚み方向に貫通する例えば複数のスルーホールを有し、各スルーホールの内周面上には円筒状のスルーホール導体３２が形成されている。スルーホール導体３２は各々、導電性金属、例えば銅で形成され、ガラス基板２８のＦ面２８ＦおよびＢ面２８Ｂ上の導体回路層３０同士を電気的に接続している。各スルーホール導体３２の中心部には微細な貫通孔３４が形成されている。

ビルドアップ層１４は、コア基板１２のＦ面１２Ｆ上およびＢ面１２Ｂ上にそれぞれ形成されている。ビルドアップ層１４は、層間絶縁層３６と導体回路層３８とを交互に積層してなる。層間絶縁層３６は、例えばシリカやアルミナ等の無機フィラーを含有するエポキシ樹脂やＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂等の樹脂組成物からなる。層間絶縁層３６は、好ましくは、ガラスクロス等の補強材を含んでいる。導体回路層３８は、導電性金属、例えば銅で形成される。

部品収容部２６内のガラス基板２８の周囲の隙間およびスルーホール導体３２の貫通孔３４内には、コア基板１２を構成する絶縁性樹脂組成物と同一組成の絶縁性樹脂４０が充填されて固化しており、絶縁性樹脂４０により、ガラス基板２８が部品収容部２６内の所定位置に固定されるとともに、スルーホール導体３２と空気との接触を遮ってスルーホール導体３２の腐食を防止している。この絶縁性樹脂４０は、好ましくは例えばシリカやアルミナ等の無機フィラーを含有する。

コア基板１２のＦ面１２Ｆ上およびＢ面１２Ｂ上のビルドアップ層１４の導体回路層３８は、コア基板１２のＦ面１２ＦおよびＢ面１２Ｂ上の導体回路層２２に、それらのビルドアップ層１４の層間絶縁層３６を貫通するバイアホール導体４２を介してそれぞれ電気的に接続されている。Ｆ面１２Ｆ上のビルドアップ層１４の導体回路層３８はまた、コア基板１２の部品収容部２６内のガラス基板２８のＦ面２８Ｆ上の導体回路層３０に、そのビルドアップ層１４のバイアホール導体４２を介して電気的に接続されている。バイアホール導体４２は、導体回路層２２、導体回路層３０および導体回路層３８と同じ導電性金属、例えば銅で形成することができる。

この実施形態のプリント配線板１０によれば、部品収容部２６内に内蔵されたガラス基板２８を例えばインターポーザとして、この実施形態のプリント配線板１０上にフリップチップ実装される複数のＩＣチップのピッチの異なる電極同士や、それらのＩＣチップの電極とビルドアップ層１４の導体回路層３８の電極パッドとの間の電気的接続に使用することができる。また、部品収容部２６内に内蔵されたガラス基板２８の周囲およびそのガラス基板２８のスルーホール導体３２の貫通孔３４内のみに充填された、コア基板１２を構成する絶縁性樹脂組成物と同一組成の絶縁性樹脂４０が固化しているので、部品収容部２６内でガラス基板２８を精度良く位置決め固定できるとともに、ガラス基板２８の両面上に直接形成された導体回路層３０のスルーホール導体３２による電気的接続の信頼性を向上させることができる。

＜本発明が対象とするプリント配線板の製造方法＞
次に、本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態が、図２（ａ）〜図２（ｇ）を参照して説明される。図１で説明された要素と同様の要素には、同じ符号が付され、適宜説明が省略される。

（１）先ず、図２（ａ）に示されるようなコア基板１２の材料として、エポキシ樹脂又はＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂とガラスクロスなどの補強材とからなる絶縁性基材の表裏両面が銅箔でラミネートされたものが用意される。

（２）次いで、その絶縁性基材の表面側から例えば炭酸ガスレーザが照射されて、スルーホール導体用貫通孔を形成するためのテーパ孔が穿孔される。また、絶縁性基材の裏面側のうち前述した表面のテーパ孔の真裏となる位置に例えば炭酸ガスレーザが照射されてテーパ孔が穿孔され、それら表面および裏面のテーパ孔が繋がることで、スルーホール導体２４用の貫通孔を有するコア基板１２が形成される。また、そのコア基板１２の中央部には、例えば炭酸ガスレーザの照射により、矩形の開口を持つ貫通孔としての部品収容部２６が形成される。

（３）次いで、無電解めっき処理が行われ、コア基板１２の表側の面であるＦ面１２Ｆおよび裏側の面であるＢ面１２Ｂの銅箔上と貫通孔の内周面とに無電解めっき膜が形成される。そして銅箔上の無電解めっき膜上に、所定パターンのめっきレジストが形成され、そのめっきレジストは、部品収容部２６を覆っているが、スルーホール導体用貫通孔は露出させている。

（４）次いで、電解めっき処理が行われ、電解めっきがスルーホール導体用貫通孔内に充填されてスルーホール導体２４が形成されるとともに、銅箔上の無電解めっき膜のうちめっきレジストから露出している部分に電解めっき膜が形成される。その後、めっきレジストが剥離されるとともにめっきレジストの下方の無電解めっき膜及び銅箔が除去され、残された電解めっき膜と無電解めっき膜と銅箔とにより、コア基板１２のＦ面１２ＦおよびＢ面１２Ｂ上に導体回路層２２がそれぞれ形成される。コア基板１２のＦ面１２ＦおよびＢ面１２Ｂ上の導体回路層２２は、スルーホール導体２４によって互いに電気的に接続されている。

（５）しかる後、図２（ａ）に示されるように、例えば粘着テープからなるテープ４４が、図では下向きとされている上記のコア基板１２のＢ面１２Ｂ側の導体回路層２２上に、部品収容部２６を塞ぐように張り付けられる。次いで、プリント配線板１０の部品収容部２６内に内蔵されるべきガラス基板２８が準備され、そのガラス基板２８がマウンタ（図示せず）によって部品収容部２６の所定位置に配置される。

（６）ガラス基板２８も、例えばコア基板１２と同様にして、表側の面であるＦ面２８Ｆおよび裏側の面であるＢ面２８Ｂ上に導体回路層３０とされる導体層がそれぞれ形成される。ガラス基板２８のＦ面２８ＦおよびＢ面２８Ｂ上の導体層は、スルーホール導体３２によって互いに電気的に接続されている。また、各スルーホール導体３２の中心部にはガラス基板２８のＦ面２８Ｆ側からＢ面２８Ｂ側までは貫通する微細な貫通孔３４が形成されている。

（７）次いで、このテープ４４上のコア基板１２とその部品収容部２６内に配置されたガラス基板２８とが、その部品収容部２６のみを露出させる図示しないマスクでコア基板１２のＦ面１２Ｆを全体的に覆われた状態で、コア基板１２を構成する絶縁性樹脂組成物と同一組成の溶融状態の絶縁性樹脂材料が例えば印刷塗布、若しくは、ＡＢＦのラミネートにより選択的に部品収容部２６内に供給されて、部品収容部２６内のガラス基板２８の周囲およびスルーホール導体３２の中心部の貫通孔３４内にのみ充填される。さらに、溶融樹脂が含有するフィラーは、中心粒径が０．１μｍ〜２０μｍのものであると、貫通孔３４内への溶融樹脂の充填がより確実に行われる。

（８）その後、部品収容部２６内のガラス基板２８の周囲およびスルーホール導体３２の中心部において、図２（ｂ）に示されるように、ガラス基板２８を部品収容部２６内の所定位置に精度良く位置決め固定するとともに、スルーホール導体３２の中心部の貫通孔３４の内周面と空気との接触を遮断する。樹脂の材料としては、ＡＢＦの他、感光性樹脂も使用することができる。

（９）次いで、図２（ｃ）に示されるように、コア基板１２とその部品収容部２６内に配置されたガラス基板２８とからテープ４４が剥離される。

（１０）次いで、図２（ｄ）に示されるように、コア基板１２のＦ面１２Ｆ上およびＢ面１２Ｂ上の導体回路層２２と、ガラス基板２８のＦ面２８Ｆ上およびＢ面２８Ｂ上の導体層とが例えばエッチングにより除去される。また、コア基板１２のＦ面１２ＦおよびＢ面１２Ｂから突出する樹脂およびガラス基板２８のＦ面２８ＦおよびＢ面２８Ｂから突出する樹脂は例えば切削や研削等により除去され、コア基板１２のＦ面１２Ｆおよびガラス基板２８のＦ面２８Ｆは平坦かつ面一にされ、コア基板１２のＢ面１２Ｂおよびガラス基板２８のＢ面２８Ｂも平坦かつ面一にされる。

（１１）次いで、図２（ｅ）に示されるように、コア基板１２のＦ面１２Ｆ上およびＢ面１２Ｂ上と、ガラス基板２８のＦ面２８Ｆ上およびＢ面２８Ｂ上とに、電解めっきによる導体回路層の形成のためのシード層となる無電解めっき膜４６が形成される。

（１２）次いで、図２（ｆ）に示されるように、セミアディティブ法により、コア基板１２のＦ面１２Ｆ上およびＢ面１２Ｂ上と、ガラス基板２８のＦ面２８Ｆ上およびＢ面２８Ｂ上との無電解めっき膜４６上にそれぞれ所定パターンのめっきレジストが形成され、次に、電解めっき処理が行われ、無電解めっき膜４６のうちめっきレジストから露出している部分に電解めっき膜が形成される。その後、めっきレジストが剥離されるとともにめっきレジストの下方の無電解めっき膜が除去され、残された電解めっき膜と無電解めっき膜とにより、コア基板１２のＦ面１２ＦおよびＢ面１２Ｂ上に導体回路層２２がそれぞれ形成されるとともに、ガラス基板２８のＦ面２８Ｆ上およびＢ面２８Ｂ上にも導体回路層３０がそれぞれ形成される。

（１３）次いで、図２（ｇ）に示されるように、図では上向きとされているコア基板１２のＦ面１２Ｆ側の導体回路層２２上およびガラス基板２８のＦ面２８Ｆ側の導体回路層３０上に、層間絶縁層３６を形成するための、ガラスクロス等の補強材にエポキシ樹脂やＢＴ樹脂等の絶縁性樹脂が含浸したＢステージのプリプレグ４８、若しくは、ガラスクロスを含まないＡＢＦ４８が積層され、そのプリプレグ４８若しくはガラスクロスを含まないＡＢＦ４８上に銅箔（図示せず）が積層され、その後、プリプレグ４８若しくはガラスクロスを含まないＡＢＦ４８とその上の銅箔とが加熱プレスされる。

（１４）次いで、上記と同様にして、図では下向きとされているコア基板１２のＢ面１２Ｂ側の導体回路層２２上およびガラス基板２８のＢ面２８Ｂ側の導体回路層３０上にも、層間絶縁層３６を形成するための、ガラスクロス等の補強材にエポキシ樹脂やＢＴ樹脂等の絶縁性樹脂が含浸したＢステージのプリプレグ４８、若しくは、ガラスクロスを含まないＡＢＦ４８が積層され、そのプリプレグ４８若しくはガラスクロスを含まないＡＢＦ４８上に銅箔（図示せず）が積層され、その後、プリプレグ４８若しくはガラスクロスを含まないＡＢＦ４８とその上の銅箔とが加熱プレスされる。

（１５）このようにしてプリプレグ４８の樹脂成分が加熱プレスにより固化されて、コア基板１２のＦ面１２Ｆおよびガラス基板２８のＦ面２８Ｆ上に層間絶縁層３６が形成されるとともにコア基板１２のＢ面１２Ｂ上およびガラス基板２８のＢ面２８Ｂ上にも層間絶縁層３６が形成された後、それらの層間絶縁層３６上の銅箔の上から所定の位置に例えば炭酸ガスレーザが照射され、銅箔および層間絶縁層３６を貫くバイアホールが形成される。バイアホールは、導体回路層２２および導体回路層３０を部分的に露出させる。

（１６）次いで、それらの層間絶縁層３６上の銅箔の上に、例えばフォトリソグラフィ法によって、上記バイアホールの位置に加えて導体回路層２２および導体回路層３０が形成される位置に開口を有するめっきレジストが形成される。

（１７）次いで、上記めっきレジストの開口およびバイアホールの内面上に、例えば無電解めっき処理により金属膜（図示せず）が形成される。金属膜は、スパッタリングや真空蒸着により形成されてもよい。この金属膜をシード層とした電解めっき処理により、バイアホール導体４２および銅箔上のめっき膜が形成される。電解めっき処理は、好ましくは、電解銅めっき処理である。その後、めっきレジストは剥離により除去される。

（１８）次いで、表面にめっき膜が形成されていない銅箔の部分がエッチングにより除去される。これによりコア基板１２のＦ面１２ＦおよびＢ面１２Ｂ上並びにガラス基板２８のＦ面２８ＦおよびＢ面２８Ｂ上の層間絶縁層３６上に、銅箔およびめっき膜からなる導体回路層３８が形成される。図１に示されるように、層間絶縁層３６上の導体回路層３８はバイアホール導体４２によって、コア基板１２のＦ面１２ＦおよびＢ面１２Ｂ上の導体回路層２２に電気的に接続されるとともに、部品収容部２６内のガラス基板２８のＦ面２８Ｆ上の導体回路層３０にも電気的に接続されている。

本発明は、上記実施形態に限定されず、請求の範囲の記載から逸脱しない範囲で種々の変更、修正が可能である。例えば、図１に示される実施形態のプリント配線板および図２（ａ）〜（ｇ）に示される実施形態のプリント配線板の製造方法では、コア基板の表面および裏面上に、層間絶縁層を有する１層のビルドアップ層を具えているが、本発明のプリント配線板および本発明のプリント配線板の製造方法はこれに限られず、コア基板の表面および裏面の少なくとも一方の上に、各々層間絶縁層を有する２層以上のビルドアップ層を具えるものでも良い。

１０ プリント配線板
１２ コア基板
１２Ｆ 表側の面（Ｆ面）
１２Ｂ 裏側の面（Ｂ面）
１４ ビルドアップ層
２２ 導体回路層
２４ スルーホール導体
２６ 部品収容部
２８ ガラス基板
２８Ｆ 表側の面（Ｆ面）
２８Ｂ 裏側の面（Ｂ面）
３０ 導体回路層
３２ スルーホール導体
３４ 貫通孔
３６ 層間絶縁層
３８ 導体回路層
４０ 絶縁性樹脂
４２ バイアホール導体
４４ テープ
４６ 無電解めっき膜
４８ プリプレグ若しくはガラスクロスを含まないＡＢＦ

Claims (3)

1. コア基板の開口内に電子部品を内蔵するプリント配線板の製造方法であって、
   コア基板の開口内に電子部品を搭載し、
   開口と電子部品との間に樹脂を充填し、
   コア基板および電子部品の表面を平坦化し、
   コア基板および電子部品の表面に配線パターンを形成する。
2. 請求項１に記載のプリント配線板の製造方法であって、
   前記電子部品の貫通孔に、前記開口への樹脂充填と同時に同じ樹脂を充填する。
3. 請求項１または２に記載のプリント配線板の製造方法であって、
   前記配線パターンを、セミアディティブ法により形成する。

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