JP5014878B2 - 多層プリント配線板の製造方法およびその配線板 - Google Patents

Description

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および配線板の構造に関し、特に層間接続部にステップビア構造を含む多層フレキシブルプリント配線板の製造方法および配線板の構造に関する。

近年、電子機器、特に携帯電話の小型化・高機能化はめざましく、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、高密度にパッケージングして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。

そこで、高密度実装を実現するため、両面あるいは多層フレキシブルプリント配線板をコア基板として、１〜２層程度のビルドアップ層を両面あるいは片面に有するビルドアップ型多層フレキシブルプリント配線板も実用化されてきている。

この工程を増やすことなく高密度な層間接続を可能とするものとして、特許文献１（P3、図１）では、段状のビアホールとステップビアホールとを組み合わせることが提案されている。

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、内層に行くに従ってレーザ加工用のメタルマスク、コンフォーマルマスクの径を、位置ズレ等を考慮しつつ小さくしていき、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。

しかしながら、このステップビアホールを形成する上では幾つか問題がある。まず、上述したように、位置ズレを考慮し、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。また、各層のコンフォーマルマスクの中心が揃わない場合に、外層側のコンフォーマルマスクが庇のようになり、内層側のレーザ加工の不良原因となったり、導通用孔の形成後にめっきを行った際のめっき付き周りが不安定になったりする。

このため、めっきボイド等の不良が発生し易く、めっきで得られたステップビアホールが非対称構造となって、温度サイクル試験等でステップビアホールに発生する熱応力が局所的に大きくなり、層間接続の信頼性が低下する原因ともなる。

このような理由から、結局、ビアホールの信頼性を得るためには、めっき厚を厚くする必要があり、めっき厚を厚くすると導体層厚が厚くなり、結局、微細回路の形成は困難である。

ビルドアップ層と内層の両面コア基板とを電気的に接続するビアホールの接続信頼性を確保するためには、ビルドアップ層のビアホールの壁面のめっき厚も厚くする必要がある。このため、微細回路の形成は困難であり、高密度実装の要求を満足することができない。そこで、微細回路の形成能力の不足を層数の増加で補うべく、さらに２段目のビルドアップを行う手法が提案されている。
特許第2562373号公報 特開2001-177248号公報

しかし、この手法を用いて、２段ビルドアップ型多層フレキシブルプリント配線板を作製するには、逐次積層を繰り返すため、層数が増すにつれて工程が煩雑になり、歩留まりが低下する問題がある。

上述の問題点につき、図３により説明する。図３に示すように、内層コア基板１２１にビルドアップ層１２２を組み合わせてケーブル部１２３を有する多層プリント基板１２４を構成する場合に、下記の問題点が生じる。

予め作製したレーザ加工の際のコンフォーマルマスク１１１および内層の両面コア基板１２１に形成したレーザ加工用のコンフォーマルマスク１１２を用いてレーザ加工を行い、後にめっきを付けてビアホールとなる導通用孔１０１ａ,１０１ｂを形成する。

導通用孔１０１ａについては、コンフォーマルマスク１１１とコンフォーマルマスク１１２との位置ズレを考慮し、コンフォーマルマスク１１１の直径を250μm、コンフォーマルマスク１１２の直径を50μmとした。

この際、図３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１１１とコンフォーマルマスク１１２との中心位置は揃わない。最大で約100μm程度の位置ズレが発生するから、導通用孔１０１ａの下側の孔の安定したレーザ加工が困難である。

次に、導通用孔１０１ａ,１０１ｂを有する多層回路基材に、25〜30μm程度の電解めっきを行い、導通用孔１０１ａより得られたステップビアホール１０２ａ、導通用孔１０１ｂより得られたビアホール１０２ｂを形成し、これらを用いて層間導通をとる。

このとき、上述したようにコンフォーマルマスク１１１とコンフォーマルマスク１１２との中心が最大で約100μm程度の位置ズレを起こすことから、導通用孔１０１ａの下側の孔へのめっき付き周りが不安定になる。

そのため、めっきボイド等１０３の不良が発生し易く、めっきされて得られたステップビアホールが構造的に非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１０２ａに発生する熱応力が局所的に大きくなり、層間接続信頼性の低下の原因ともなる。また、局所的にめっき厚が薄い箇所が発生し易いことから、これについても温度サイクル試験等の層間接続信頼性の低下の原因となる。

これらのことから、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安価かつ安定的に製造する方法の出現が望まれている。

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のうち、ステップビアの上穴と下穴との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。

上記目的達成のため、本願では、次の各発明を提供する。

上記目的達成のため、本発明では、
a)樹脂フィルムからなる絶縁ベース材上に、少なくとも1層の導電層を有する内層コア基板を用意する工程、b)少なくとも一面に導電層を有する銅張積層板で構成された外層ビルドアップ層を、接着材を介して前記内層コア基板に積層する工程、c)積層前または後で、前記銅張積層板の導電層の導通用孔の形成部位にある銅箔に開口を形成し、積層回路基材を形成する工程、d)前記積層回路基材に対し、ステップビアホール用の導通用孔を形成する工程、およびe)前記導通用孔に対し、導電化処理を行い電解めっきにより前記ステップビアホールを含む層間接続を形成する工程、を含む多層プリント配線板の製造方法において、
前記内層コア基板を用意する工程a)は、
後工程で層間接続を形成する部位における前記導電層の厚みを他の部位の導電層の厚みよりも大きくし、
前記導通用孔を形成する工程d)は、
前記積層回路基材に対し、前記外層側の導通用孔の形成部位に前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の銅箔の開口を形成し、
前記銅箔の開口の略中心に対し、銅を除去し得る強さのレーザ光を前記ステップビアホールの上穴径に略等しいビーム径で照射して前記外層ビルドアップ層の層間絶縁樹脂および前記接着材に穿孔を形成し、
次いで前記レーザ光の径を前記ステップビアホールの下穴径に絞って照射して、前記内層コア基板における前記レーザ光の照射面側の導電層に、前記外層側の導通用孔の形成部位における前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の貫通孔を形成する
ことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法、
を提供するものである。

また、第２の発明は、
内層コア基板に外層ビルドアップ層を積層した構造であり、前記外層ビルドアップ層と前記内層コア基板との層間接続を、外層側ほど導通用孔の径が大きくなる3層以上の配線層の層間接続を行うステップビアホール、および最外層とその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によって行うプリント配線板において、
前記ステップビアホールに対する前記内層コア基板の受けランドの導体厚が、前記ブラインドビアホールの受けランドの導体厚よりも薄いことを特徴とするプリント配線板、
を提供する。

これらの特徴により、本発明は次のような効果を奏する。

本発明によるケーブル部を有する多層プリント配線板は、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薄くすることで、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ため、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。

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と下穴の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に安定的に製造する方法を提供できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明による多層プリント配線板の製造方法を示す断面工程図である。この多層プリント配線板は、層間接続部にステップビア構造を含んだ、ケーブル部を有する４層型多層プリント配線板である。

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を有する両面銅張積層板４を用意し、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。

その後、導電化処理を行い、ケーブル等の配線パターン上にはめっきを付けずに、内壁に位置する部分のみに選択的に電解めっきを行うように、部分めっき用レジスト層６を形成する。

この場合、露光の位置ずれ、基板の寸法ばらつき、NCドリルの加工位置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ようにレジスト層６を形成することとする。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。

次いで図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、層間導通を取る。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。

続いて図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、さらにレジスト層を剥離する。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を用いたが、ビアホール型の両面コア基板を用いてもよい。また、この実施例１では、先に導通用孔内および受けランドに部分めっきを行い、その後でケーブル等の回路パターンの形成を行ったが、先に導通用孔の穴明けをしてケーブル等の回路パターンを形成し、その後で、部分めっきにより導通用孔および受けランドの上にめっきを厚付けすることも可能である。

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を用いた。処理前後で、炭酸ガスレーザ光（波長：約9.8μm）の吸収が、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。

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上に厚さ20μmのアクリル・エポキシ等の接着材１３を有するカバーレイ１４を用意し、このカバーレイ１４を両面コア基板１１の両面に真空プレス、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。

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１７aを有する片面銅張積層板１８aを用意し、さらに片面銅張積層板１８aを型抜きし、この片面銅張積層板１８aの銅箔１７aにレーザ加工の際のコンフォーマルマスクを形成するためのレジスト層（図示せず）を形成する。

このレジスト層を用いたフォトファブリケーション手法により、レーザ加工の際のコンフォーマルマスク１７b,１７cを形成し、さらにレジスト層を剥離する。ここまでの工程で、多層プリント配線板のビルドアップ層１８bを得る。

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。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を介して、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。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性を安定的に向上させる。この粗化処理の内容、効果は、前述の通りである。

なお、この銅箔表面に粗化処理を行う工程順序としては、(a)片面銅張積層板にまず粗化処理を行い、コンフォーマルマスクを形成し、両面コア基板に積層する、(b)コンフォーマルマスクを形成し、次に粗化処理を行い、両面コア基板に積層する、(c)コンフォーマルマスクを形成し、両面コア基板に積層した後、粗化処理を行う、の3つの態様があり、実施例１では(c)の工程順序により行っている。

この理由として、上記(a)、(b)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ことに加え、(a)では粗化処理後に、フォトファブリケーション手法によるコンフォーマルマスクを形成する際のエッチングレジストと銅との密着性が必要以上に向上し、コンフォーマルマスク形成工程でのエッチングレジストの剥離が困難になるためである。

また、コンフォーマルマスクと内層コア基板のランドとの位置精度を高める別の工法として、次のような方法がある。片面銅張積層板を両面コア基板に積層し、両面コア基板に予め形成したターゲットマークや導通用孔を形成するランドを直接認識し、ダイレクト露光法によりコンフォーマルマスクを形成すると、最も位置ズレの少ない状態でコンフォーマルマスクが形成できる。さらにこの後、前述した粗化処理を行う。

次に図１Ｂ(6)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１７b,１７cを用いてレーザ加工を行い、ステップビアホール用の導通用孔２１a、ビアホール用の導通用孔２１b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、銅を除去できるエキシマレーザ、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。

コンフォーマルマスク１７bの径は、形成されるステップビアホールの下側の孔の径に略等しく、コンフォーマルマスク１７cの径は形成されるビアホールの径に略等しくなるよう、それぞれ形成されている。これにレーザ加工を行い、ステップビアホールを形成するコンフォーマルマスク１７bに対しては、ステップビアホールの上穴径に略等しいビーム径のレーザビームを、コンフォーマルマスク１７bの中心を画像処理の手法等で狙って照射する。これにより、図１Ｂに示すように、コンフォーマルマスク１７bの径に略等しい径、ここではビーム径200μmで照射することで、まずランド１０aまでの樹脂が除去される。

なお、図１Ｂに示すように、導通用孔２１a,２１cと導通用孔２１bとが対向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,２１cを先に形成し、その後で導通用孔２１bを形成することが好ましい。

このため、図１Ｂにおいては、図中の上側の導通用孔２１a,２１cを先に加工し、下側の導通用孔２１a,２１cと導通用孔２１bを加工する。したがって、実施例１においては、導通用孔２１a,２１cと導通用孔２１bとが対向する場合、導通用孔２１a,２１c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行うことが可能で、効率的である。

次いで図１Ｃ(7)に示すように、ステップビアホールを形成するコンフォーマルマスク１７bに対して、さらにレーザをビーム径200μmで照射し、コンフォーマルマスク１７bの銅箔を200μm径に貫通させ、その下の樹脂も除去する。

このとき、ランド１０aは、図１Ｂ(6)で示したようにコンフォーマルマスク１７bの延長上の樹脂が除去され、ランド１０aの銅箔上にレーザビームが選択的に照射されている状態となる。この結果、ランド１０aもコンフォーマルマスク１７bの延長上の位置にコンフォーマルマスク１７bの径に略等しい大きさに貫通する。

このとき、最後の１、２ショットは、画像処理の手法等でステップビアホール中心を狙った上で、所定のアパーチャー等でビーム径を100μmまで絞って加工することにより、導通用孔２１aの下側の孔２１cの形状がさらに良好なものとなる。

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２１cは100μmの穴径でランド１０a上の導通用孔２１aの上側の略中心に安定的に形成された。なお、導通用孔２１bについては、貫通が生じないコンフォーマルレーザ加工により形成した。

図１Ｂ(6)から図１Ｃ(7)までの一連のレーザ加工の一例を示す。この場合、炭酸ガスレーザ加工機としてML605GTXIII-5100U2（三菱電機(株)製）を用い、画像処理によりあるいは基板上の複数点のターゲットマークを読み取ることにより、さらに多層回路基材２０の寸法伸縮を個別に読み取ったり、補正を加える等して、コンフォーマルマスク１７bの中心に位置合わせする。

そして、まず、ビーム径200μm、パルス幅15μsec、15mJ、3ショットにより加工し、所定のアパーチャー等でビーム径を100μmまで絞り、パルス幅15μsec、10mJ、１ショットを更に加えることで、コンフォーマルマスク１７bの銅箔を200μm径に開口する。そして、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ランド１０aは、100μm径で貫通し、その他のめっきで厚付けしたランド１０b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、導通用孔２１aを形成した。

コンフォーマルマスク１７b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、レーザ光の中心がエネルギー密度の高い、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。

コンフォーマルマスク１７bおよびランド１０a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±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を確認している。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。

ランド１０bの銅厚みについては、下側の孔２１c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。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取るためのデスミア処理、導電化処理を行う。ただし、導通用孔２１aの下側の孔２１cの周縁にあるランド１０aの銅箔は除去しておく。この銅箔は溶融して、後のめっき工程において、めっきボイドを発生させる等の不具合の原因となることもあるため、デスミア処理工程中に過硫酸アンモニウム水溶液等のエッチング液で2μm程度エッチングして除去した。

図１Ｃに示すように、導通用孔２１a,２１cと導通用孔２１bとが対向する位置に配置されている場合においては、ランド１０bの上下面両側からエッチングされるが、上述したように、ランド１０bの銅厚みを厚くしていることから、このエッチング工程やその後のめっきの前処理工程等においても貫通は発生しない。

次に図１Ｃ(8)に示すように、導通用孔２１a,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、層間導通を取る。ステップビアホール２３aの上穴および下穴の中心には位置ズレが発生しないことから、導通用孔の下側の孔へのめっき付き周りが安定である。

この結果、めっきボイド等の不良が発生し難く、めっきで得られたステップビアホールが対称構造になって、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、層間接続の信頼性が向上する。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の信頼性を確保できる。

ここまでの工程で、層間導通の完了した多層回路基材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、上記ビアホールの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。

次に図１Ｄ(9)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４層型多層プリント配線板２６を得る。

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の構造を形成する必要がある。

しかしながら、上述のように厚み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。

また、ケーブルが第２層に配置されているから、最短距離で部品実装部を接続するには、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あり、かつ第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がビアホール径200μm以下に形成できるから、ピッチ0.4mm以下に配置可能である。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以下のビアホール２３aを採用しているため、高密度化に有利な構造となる。

図２Ａ、Ｂは、本発明の６層型多層プリント配線板の製造方法を示す断面工程図である。まず、図１Ａ(1)〜(4)と同様の手法により、導通用孔内と受けランドに部分めっきによる厚付けを行ったカバーレイ付きの両面コア基板１５を準備する。

次に、図２Ａ(1)に示すように、ポリイミド等の可撓性絶縁ベース材４６（ここでは、厚さ25μmのポリイミド）の両面に厚さ7μmの銅箔４７aおよび４８aを有する、両面銅張積層板４９aを用意し、さらに両面銅張積層板４９aを型抜きし、両面銅張積層板４９aの銅箔４７aに対してはレーザ加工の際のコンフォーマルマスクを、銅箔４８aに対してはステップビアホールの2層目のランドとなる４８bと内層の配線を、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両面に形成する。

このレジスト層を用い、フォトファブリケーション手法により、レーザ加工の際のコンフォーマルマスク４７b,４７c,４７dを形成し、さらにレジスト層を剥離する。ここまでの工程で多層プリント配線板のビルドアップ層４９bを得る。

ビルドアップ層４９b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５０を予め型抜きし、位置合わせを行う。接着材５０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。

ここでは導体層を充填する必要がないため、接着材５０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５０を介してビルドアップ層４９b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２１を得る。さらに、この後、多層回路基材５１のビルドアップ層４９b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。この粗化処理の内容、効果は前述の通りである。

また、コンフォーマルマスクと内層コア基板のランドとの位置精度を高める別の工法として、次のような方法がある。片面銅張積層板を両面コア基板に積層し、両面コア基板に予め形成したターゲットマークや導通用孔を形成するランドを直接認識し、ダイレクト露光方法によりコンフォーマルマスクを形成すると、最も位置ズレの少ない状態で、コンフォーマルマスクが形成できる。さらにこの後、前述した粗化処理を行う。

次に図２Ａ(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４７b,４７c,４７dを用いてレーザ加工を行い、ステップビアホール用の導通用孔５２a、第2層の導体層と導通を取らず、第3層へ直接電気的接続を行うスキップビアホール用の導通用孔５２b、ビアホール用の導通用孔５２d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できるエキシマレーザ、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。

コンフォーマルマスク４７bの径は、形成されるステップビアホールの下側の孔の径に略等しく、コンフォーマルマスク４７c,４７dの径は、形成されるスキップビアホールおよびビアホールの径に略等しくなるよう、それぞれ形成されている。

これにレーザ加工を行い、ステップビアホールを形成するコンフォーマルマスク４７bに対しては、ステップビアホールの上穴径に略等しいビーム径のレーザビームをコンフォーマルマスク４７bの中心を画像処理の手法等で狙って照射する。図２Ａに示すように、コンフォーマルマスク４７bの径に略等しい径、ここではビーム径200μmで照射することで、まずランド４８bまでの樹脂が除去される。

次に図２Ｂ(3)に示すように、ステップビアホールを形成するコンフォーマルマスク４７bに対して、さらにレーザをビーム径200μmで照射し、コンフォーマルマスク４７bの銅箔を200μm径に貫通させ、その下の樹脂も除去する。このとき、図２Ａ(2)で示したように、コンフォーマルマスク４７bの延長上の樹脂が除去され、ランド４８bの銅箔上にレーザビームが選択的に照射されている状態となる。このため、ランド４８bもコンフォーマルマスク４７bの延長上の位置が、コンフォーマルマスク４７bの径に略等しい大きさで貫通してビアホールが形成される。

このとき、最後の１、２ショットは、画像処理の手法等でステップビアホールの中心を狙った上で、所定のアパーチャー等でビーム径を100μmまで絞って加工することで、導通用孔５２aの下側の孔５２dの形状が、さらに良好なものとなる。

形成された導通用孔５２aの形状について整理すると、導通用孔５２aの上側の孔の径は200μmとなり、導通用孔５２aの下側の孔５２dは、100μmの穴径でランド４８bの導通用孔５２aの上側の略中心に安定的に形成された。なお、導通用孔５２bおよび５２cについては、貫通が生じないコンフォーマルレーザ加工により形成した。

図２Ａ(2)および図２Ｂ(3)における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、画像処理の手法、あるいは基板上の複数点のターゲットマークの読み取りにより、さらに多層回路基材５１の寸法伸縮を個別に読み取って補正を加える等して、コンフォーマルマスク４７bの中心に位置合わせする。

そして、まず、ビーム径200μm、パルス幅15μsec、15mJ、3ショットにより加工し、所定のアパーチャー等でビーム径を100μmまで絞り、パルス幅15μsec、10mJ、１ショットを更に加えることで、コンフォーマルマスク４７bの銅箔に200μm径の開口を形成し、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ランド４８aは100μm径で貫通し、その他のめっきで厚付けしたランド１０b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、導通用孔５２aを形成した。

コンフォーマルマスク４７bおよびランド４８aの銅箔の所定の箇所を安定した径で貫通するためには、レーザ光の中心がエネルギー密度の高い、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。

コンフォーマルマスク４７bおよびランド４８a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±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を確認している。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。

ランド１０bの銅厚みについては、下側の孔５２cのレーザ照射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。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取るためのデスミア処理、導電化処理を行う。ただし、導通用孔５２aの下側の孔５２c周縁のランド４８aの銅箔は溶融しており、後のめっき工程において、めっきボイドを発生させる等の不具合の原因となり得るため、デスミア処理工程中に過硫酸アンモニウム水溶液等のエッチング液で2μm程度エッチングし、溶融した銅箔を除去した。

次に図２Ｂ(4)に示すように、導通用孔５２a,５２b,５２dを有する多層回路基材２３に10〜15μm程度の電解めっきを行い、導通用孔５２aより得られたステップビアホール５４a、導通用孔５２bより得られたスキップビアホール５４b、導通用孔５２dより得られたビアホール５４cを形成し、層間導通を取る。

ステップビアホール５４aの上穴と下穴とは中心の位置ズレが発生しないことから、導通用孔の下側の孔へのめっき付き周りが安定である。この結果、めっきボイド等の不良が発生し難く、めっきされて得られたステップビアホールが対称構造になって、温度サイクル試験等でステップビアホール５４aに発生する熱応力が均一に分散するので、層間接続の信頼性が向上する。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。

ここまでの工程で、層間導通の完了した多層回路基材５５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。

さらに、外層のパターン５６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６層型多層プリント配線板５７を得る。

本発明に係る４層型多層プリント配線板の製造方法における部分工程を示す概念的断面図。 本発明に係る４層型多層プリント配線板の製造方法における部分工程を示す概念的断面図。 本発明に係る４層型多層プリント配線板の製造方法における部分工程を示す概念的断面図。 本発明に係る４層型多層プリント配線板の製造方法における部分工程を示す概念的断面図。 本発明の６層型多層プリント配線板の製造方法における部分工程を示す概念的断面図。 本発明の６層型多層プリント配線板の製造方法における部分工程を示す概念的断面図。 従来のビルドアップ型多層プリント基板における導通孔形成にかんする不具合を示す説明図。

符号の説明

１ 可撓性絶縁ベース材
２，３ 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，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
１７a 銅箔
１７b，１７ｂ コンフォーマルマスク
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，２１ｂ 導通用孔
２１c 導通用孔２１aの下側の孔
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 4層型多層プリント配線板
４６ 可撓性絶縁ベース材
４７a 銅箔
４７b，４７ｃ，４７ｄ コンフォーマルマスク
４８a 銅箔
４８b ランド
４９a 片面銅張積層板
４９b ビルドアップ層
５０ 接着材
５１ 多層回路基材
５２a，５２ｂ 導通用孔
５２c 導通用孔５２aの下側の孔
５２d 導通用孔
５３ 多層回路基材
５４a，５４ｂ ステップビアホール
５４c ビアホール
５５ 層間導通の完了した多層回路基材
５６ 外層回路パターン
５７ 6層型多層プリント配線板
１０１ａ、１０１ｂ 導通用孔
１０２ａ ステップビアホール
１０３ めっきボイド等
１１１，１１２ コンフォーマルマスク
１２１ 内層コア基板
１２２ ビルドアップ層
１２３ ケーブル部
１２４ 多層プリント基板

Claims (3)

1. a)樹脂フィルムからなる絶縁ベース材上に、少なくとも1層の導電層を有する内層コア基板を用意する工程、b)少なくとも一面に導電層を有する銅張積層板で構成された外層ビルドアップ層を、接着材を介して前記内層コア基板に積層する工程、c)積層前または後で、前記銅張積層板の導電層の導通用孔の形成部位にある銅箔に開口を形成し、積層回路基材を形成する工程、d)前記積層回路基材に対し、ステップビアホール用の導通用孔を形成する工程、およびe)前記導通用孔に対し、導電化処理を行い電解めっきにより前記ステップビアホールを含む層間接続を形成する工程、を含む多層プリント配線板の製造方法において、
   前記内層コア基板を用意する工程a)は、
   後工程で層間接続を形成する部位における前記導電層の厚みを他の部位の導電層の厚みよりも大きくし、
   前記導通用孔を形成する工程d)は、
   前記積層回路基材に対し、前記外層側の導通用孔の形成部位に前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の銅箔の開口を形成し、
   前記銅箔の開口の略中心に対し、銅を除去し得る強さのレーザ光を前記ステップビアホールの上穴径に略等しいビーム径で照射して前記外層ビルドアップ層の層間絶縁樹脂および前記接着材に穿孔を形成し、
   次いで前記レーザ光の径を前記ステップビアホールの下穴径に絞って照射して、前記内層コア基板における前記レーザ光の照射面側の導電層に、前記外層側の導通用孔の形成部位における前記ステップビアホールの下穴径に略等しい径の貫通孔を形成する
   ことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
2. 請求項1記載の多層プリント配線板の製造方法において、
   前記導通用孔の形成部位が前記配線板の厚み方向の両側の同一位置である場合、前記配線板の厚み方向の一方の側の貫通孔を形成し、次いで他の側の貫通孔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。
3. 内層コア基板に外層ビルドアップ層を積層した構造であり、前記外層ビルドアップ層と前記内層コア基板との層間接続を、外層側ほど導通用孔の径が大きくなる3層以上の配線層の層間接続を行うステップビアホール、および最外層とその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によって行うプリント配線板において、
   前記ステップビアホールに対する前記内層コア基板の受けランドの導体厚が、前記ブラインドビアホールの受けランドの導体厚よりも薄いことを特徴とするプリント配線板。

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