JP2004214410A - 多層配線基板の製造方法及び多層配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】ビアホール周辺をランドとして使用できる高密度多層配線基板を高品質を維持しつつ、製造工程における労力を軽減することのできる製造方法であって、特に、積層板の表面に盛り上がった電気めっきの研削処理の労力を軽減できる製造方法の提案する。
【解決手段】ブラインドビアホール６ａ、６ｂ開口部周辺部及び貫通スルーホール７開口部周辺部を除いた表面層及び裏面層の表面に耐めっきレジストを形成してマスキングをした後、電気めっきでブラインドビアホール６ａ、６ｂをフィリングすると共に貫通スルーホール７の内周面に電気めっきを析出させ、ついで、耐めっきレジストを剥離し、表面層及び裏面層の表面から盛り上がった電気めっきを機械的研削により除去し、表面層及び裏面層の表面平坦化を行う工程を含む多層配線基板の製造方法。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基材上に複数の配線層と絶縁層を介在して積層形成するＢＶＨ、ＩＶＨおよびビルドアップ型の多層配線基板の製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型電子機器に代表されるように電子機器は軽薄小型化が求められ実装密度の高いプリント配線板が求められており、配線層と絶縁層とを積層した多層配線基板が用いられるようになっている。この多層配線基板は、上下の配線層の電気導通のためのブラインドビアホールや貫通スルーホール等のビアホールを備えているが、通常のビアホールは、部品を接続固定するためのランドとして使用できないためデッドスペースとなっていた。
【０００３】
このため、更なる軽薄小型化の要請により、ビアホールを有効に活用して部品搭載出来るようにして実装密度を向上させるニーズが多くなっている。
【０００４】
そこで、ビアホール及びビアホール周辺を部品搭載の為のランドとして使用するために、ビアホールの孔径を小径にしたり、内壁に電気めっきを施した後のビアホールを樹脂で充填して表面を平滑にした後、蓋めっきを行って部品の接続固定のためのランドの形成を行ったりしている。
【０００５】
また、ビアホールに電気めっきを施して充填することも行われている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−６５３４０号公報
【０００７】
【発明により解決しようとする課題】
然し乍、ビアホールの内壁に電気めっきを施した後に樹脂で充填し、さらに蓋めっきを行う場合は、表面に位置する導体の厚みが厚くなり、微細回路形成に難点があった。
【０００８】
具体的な数値を示しながら説明すると、表面の素材銅箔の厚さが１２μｍ、スルーホールめっきをすることにより基板表面に析出するめっきの厚さが２０μｍ程度であるので、合計で３２μｍ程度の厚さとなるが、蓋めっきを施す場合は、これに蓋めっきの厚さが加算され、蓋めっきの厚さが１０μｍ程度であるので、合計で４２μｍ程度の厚さとなってしまう。
【０００９】
ここで、パターン形成では銅を溶解する腐食液を噴射して表面から溶解していくので表面には保護被膜を形成しておくが、腐食液を噴射すると側面もエッチングされ、パターンが細くなってしまう。
【００１０】
このため、パターン形成を行う表層全ての厚み、すなわち、素材銅箔、スルーホールメッキにより基板表面に析出しためっきの厚み及び蓋メッキの厚みのすべてを合計した厚みが厚くなると、その分、側面から溶解される量が増大するのでファインパターン形成の精度が悪くなるという問題があった。
【００１１】
一方、ビアホールに電気めっきを施して充填し、表面を平坦化する場合も、プリント配線基板のような多数の穴が穿設された大きな寸法の製品では品質の保持が困難であった。
【００１２】
基板にめっき処理を施す場合、基板の周辺部からめっきが付着し始め、中心に向かってめっきの付着が進行していくので、一般的に基板の周辺部分のめっきの厚さが厚くなり、基板の中心付近のめっきの厚さが薄くなる。
【００１３】
ここで、一般的なワークサイズとして３４０ｍｍ×４１０ｍｍ、５１０ｍｍ×４１０ｍｍの基板が用いられることがあるが、基板中心付近の穴をめっきで充填しようとすると、基板の周辺部のめっきの厚さは厚くなり、極端な場合は盛り上がった様な状態となることがある。この盛り上がりはバフ、ベルト等を用いた研磨で除去する必要があるが、このような研磨は、盛り上がった部分のみを選択的に研磨できるものではなく、バフ、ベルト等が基板表面の全面に当たって研磨するので、薄い部分はさらに薄くなり、厚く盛り上がった部分が適正膜厚になったときには薄い部分は必要な導体厚みが確保されず、問題となることがあった。
【００１４】
めっき処理が施された基板全面に亘って研磨で平坦化するには相当な労力を必要とし、多くの工数時間も必要となる。さらに、処理面積、労力が増す分だけ品質保持が困難となる問題もあった。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、めっき処理により生じる盛り上がりの平坦化処理の軽減、及びファインパターン形成時にめっき層の側面からめっきが溶解することに伴うパターンの品質低下を回避すべく、ビアホールに電気めっきを行う前に、電気めっきの付着が不要な箇所に耐めっきレジストを形成することによって必要最小限の部分にのみ電気めっき処理を施すこととした。
【００１６】
すなわちこの発明の多層配線基板の製造方法は、配線層と絶縁層とを交互に積層し、配線層として金属箔を積層して形成した多層基材にブラインドビアホール及び貫通スルーホールを形成する多層配線基板の製造方法であって、（１）配線層と絶縁層とを交互に積層し、表面層及び裏面層として金属箔を積層して多層基材を形成する工程と、（２）多層基材にブラインドビアホール及び貫通スルーホールを形成する工程と、（３）表面層及び裏面層を形成する金属箔の表面、ブラインドビアホール及び貫通スルーホールに無電解めっき層を形成する工程と、（４）ブラインドビアホール開口部周辺部及び貫通スルーホール開口部周辺部を除いた表面層及び裏面層の表面に耐めっきレジストを形成する工程と、（５）電気めっきでブラインドビアホールをフィリングすると共に貫通スルーホールの内周面に電気めっきを析出させる工程と、（６）前記耐めっきレジストを剥離し、表面層及び裏面層の表面から盛り上がった電気めっきを機械的研削により除去し、表面層及び裏面層の表面平坦化を行う工程と、（７）表面平坦化を行った表面層及び裏面層に外層パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法である。
【００１７】
（１）の配線層と絶縁層とを交互に積層し、配線層として金属箔を積層して多層基材を形成する工程は、配線層としてコア材を構成する金属箔を用い、絶縁層としてガラスクロスに絶縁樹脂を含浸乾燥させたプリプレグを用い、これらを順次積層し、積層プレス機で加熱、加圧成型する順序で絶縁層、配線層のビルドアップを行うことができる。なお、前記配線層としての金属箔に銅箔を用いることができる。
【００１８】
さらに、前記プリプレグを形成する絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ノンハロゲンエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂のいずれかから適宜選択することができる。
【００１９】
（２）の多層基材にブラインドビアホール及び貫通スルーホールを形成する工程は、従来ある工法で行うことができる。例えばドリル加工により行うことができ、また、レーザー加工等によって行うこともできる。
【００２０】
（３）の工程における無電解めっき層および（５）の工程における電気めっきに使用する材料は、銅、ニッケル、金、銀、パラジュウム、スズ、ロジュウムのいずれかから適宜選択することができる。
【００２１】
（４）の工程における耐めっきレジストの材料としては、ドライフィルムや印刷インクを選択することができる。この耐めっきレジストは、完成時に電気めっき処理がされていることを要しない箇所に形成する、いわばマスキングの役割を果たすものである。
【００２２】
このように耐めっきレジストを形成することにより、ビアホール周辺の微小部分にのみ電気めっき処理を施すことになるので、めっきの際の通電量のばらつきが少なくて済み、品質向上を達成することができる。
【００２３】
また、微小部分のみを対象として研削処理を行えばよいことになるので、労力の軽減を図ることができると共に品質の向上ともなる。
【００２４】
（５）の工程は、電気めっきでブラインドビアホールをフィリングすると共に貫通スルーホールの内周面に電気めっきを析出させるものであるが、この工程により、（４）の工程で対めっきレジストを形成していない多層基材の表面部分、すなわち、ブラインドビアホール開口部周辺部及び貫通スルーホール開口部周辺部を除いた表面層及び裏面層の表面に電気めっきが盛り上がる。
【００２５】
（６）の工程における前記耐めっきレジストを剥離し、表面層及び裏面層の表面から盛り上がった電気めっきを機械的研削により除去し、表面層及び裏面層の表面平坦化を行う工程における耐めっきレジストの剥離は、対めっきレジストに水酸化ナトリウム溶液をスプレー噴射する等して剥離除去することができる。また、前記のように（５）の工程で表面層及び裏面層の表面から盛り上がった電気めっきの機械的研削は、基板表面の平坦化を行う通常用いられる手段を採用することができ、例えば、ベルト研磨又はバフ研磨等により行うことができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明実施の形態につき、各工程に沿って、図面を参照しつつ、説明する。
【００２７】
１．〔積層板作製工程〕
多層基材１は、内層パターンを形成した内層金属箔２を一面側に貼着し、のちに外層パターンが形成される外層金属箔５、５を他面側に貼着して構成した２枚のコア材３、３をプリプレグ４を介装して対向配置する。このとき、内層パターンを形成した内層金属箔２を貼着した側が内側に位置するように配置する。
【００２８】
このような状態で、積層プレス機（不図示）によりプレスすることにより多層基材１を形成する（図１）。
【００２９】
ここで、内層金属箔２、２及び外層金属箔５、５は、銅箔を用いた。また、絶縁層となるプリプレグ４は、ガラスクロス４ａに絶縁物であるエポキシ樹脂を含浸塗布したものを用いた。
【００３０】
以上のように構成した積層板１は、３４０×５１０ｍｍのワークサイズに切断する。
【００３１】
２．〔穴開け工程〕（貫通スルーホール及びブラインドビアホールの穿設）
次に、ＮＣ穴あけ機（不図示）を用いて、多層基材１の所定位置にブラインドビアホール６ａ、６ｂ及び貫通スルーホール７を形成する（図２）。
【００３２】
ここで、ブラインドビアホール６ａは、図２中、上側のコア材３の外層金属箔５から内層金属箔２に亘って穿設する。一方、ブラインドビアホール６ｂは、図２中、下側のコア材３の外層金属箔５から内層金属箔２に亘って穿設する。
【００３３】
また、貫通スルーホール７は、多層基材１の上面から下面に亘って貫通するように穿設する。
【００３４】
３．〔化学銅めっき処理工程〕
次に、外層パターンを形成する外層金属箔（銅箔）５、５の表面、ブラインドビアホール６ａ、６ｂの内周面及び貫通スルーホール７の内周面に上下配線層導通のための無電解めっき層８を形成する（図３）。
【００３５】
ここで、無電解めっきとしては化学銅めっきを採用する。なお、図３中の無電解めっき層８は説明のため多少厚く表現しているが、実際に使用する化学銅めっきは薄付け用であり、その厚さは０．２〜０．５μｍ程度である。
【００３６】
４．〔耐めっきレジスト形成工程〕
次に、外層パターンを形成する外層金属箔５、５の表面において、ブラインドビアホール開口部周辺部９ａ、９ｂ及び貫通スルーホール開口部周辺部９ｃ、９ｃを除いた箇所に耐めっきレジスト１１、１１を形成する（図４）。
【００３７】
すなわち、次工程で電気めっきを析出させる外層金属箔５、５の箇所（ブラインドビアホール開口部周辺部９ａ、９ｂ及び貫通スルーホール開口部周辺部９ｃ、９ｃ）以外をマスキングする。
【００３８】
なお、耐めっきレジストは、耐めっきレジストに適用できるインクを用い、紗張り版による印刷で形成するが、インクを印刷しない部分には樹脂（乳剤）で目止めし、ブラインドビアホール開口部周辺部９ａ、９ｂ及び貫通スルーホール開口部周辺部９ｃ、９ｃ以外に印刷する。
【００３９】
また、外層金属箔５、５の表面に耐めっきレジスト１１、１１を形成するときは、次工程の電気めっき処理を行う際に必要となる電気めっき通電用の接点部分１０、１０を確保しておく。
【００４０】
５．〔電気めっき処理工程〕
次に、ブラインドビアホール６ａ、６ｂと、貫通スルーホール７における電気的導通を取るために電気めっき処理を行う（図５）。すなわち、ブラインドビアホール６ａ、６ｂを電気めっき１２でフィリングすると共に、貫通スルーホール７の内周面に電気めっき１２を析出させる。
【００４１】
このとき、電気めっきは、浴組成として硫酸銅浴を用い、接点部分１０、１０に電極を配置して、電流密度１Ａ／ｄｍ^２の電流を通電して行う。
【００４２】
電気めっき処理を行うと、図５図示のように耐めっきレジスト１１、１１で囲まれたブラインドビアホール開口部周辺部９ａ、９ｂ及び貫通スルーホール開口部周辺部９ｃ、９ｃも電気めっき１２ａ、１２ａで満たされる。
【００４３】
６．〔耐めっきレジスト剥離工程〕
次に、耐めっきレジスト１１、１１を剥離する（図６）。
【００４４】
ここで、耐めっきレジスト１１、１１の剥離は、エッチングラインと称する装置の内部で耐めっきレジスト１１、１１に水酸化ナトリウム溶液をスプレー噴射して除去する。
【００４５】
７．〔電気めっき平坦化処理工程〕
次に、積層材１の表面に盛り上がった電気めっき１２ａ、１２ａ（図６）を機械的研削により除去し、積層材１の外層金属箔５、５の表面の平坦化を行う（図７）。機械的研削はベルトサンダー等の工具を使用して研磨し、平坦化を行った。
【００４６】
８．〔外層パターン形成工程〕
最終工程として、外層金属箔５、５にファインパターンを形成する（図８）。ファインパターンの形成は、通常の方法により行えばよい。
【００４７】
以上の工程により、多層配線基板１３が形成される。このように形成された多層配線基板１３は、ブラインドビアホール６ａ、６ｂ、貫通スルーホール７において通電可能であると共に、ブラインドビアホール開口部周辺部９ａ、９ｂ及び貫通スルーホール開口部周辺部９ｃ、９ｃにランドＡ、Ｂ、Ｃが形成されるので、ランドＡ、Ｂ、Ｃに部品を搭載することが可能である。
【００４８】
多層配線基板の異常としては、スルーホールメッキの破壊に起因する通電不良等が考えられるが、多層配線基板１３を、はんだ温度２６０℃に２０秒デイップさせ検査したがこのような異常は認められなかった。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施の形態を添付図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。
【００５０】
例えば、耐めっきレジストには、インクに代え、ドライフィルムを用いることもできる。また、例えば、硫酸銅浴でなくピロリン酸銅浴でも可能である。
【００５１】
【発明の効果】
この発明の多層配線基板の製造方法によれば、ブラインドビアホール開口部周辺部及び貫通スルーホール開口部周辺部を除いた表面層及び裏面層の表面に耐めっきレジストを形成するので、電気めっきでブラインドビアホールをフィリングすると共に貫通スルーホールの内周面に電気めっきを析出させてランドを形成したい箇所にのみ電気めっきを析出させることができ、これにより、めっきを施す面積が微小となり、めっきの際の通電量のばらつきが少なくて済み、品質向上を達成することができる。
【００５２】
また、微小部分のみを対象として研削処理を行えばよいことになるので、労力の軽減を図ることができると共に品質の向上を達成することができる効果がある。
【００５３】
すなわち、難しい管理なしに、電気めっきでブラインドビアホールをフィリングさせ、その表面を機械的研磨で平坦化を行う事で高密度多層配線板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】積層プレスにより形成した多層基材の断面説明図。
【図２】図１図示の状態から、ブラインドビアホール及び貫通スルーホールを穿設した状態の断面説明図。
【図３】図２図示の状態から、化学銅めっきを施した状態の断面説明図。
【図４】図３図示の状態から、耐めっきレジストを形成した状態の断面説明図。
【図５】図４図示の状態から、電気めっきを施して、ブラインドビアホールをフィリングするとともに、貫通スルーホールの内周面に電気めっきを析出させた状態の断面説明図。
【図６】図５図示の状態から、耐めっきレジストを剥離した状態の断面説明図。
【図７】図６図示の状態から、多層基材の表面に盛り上がった電気めっきを研削除去した状態の断面説明図。
【図８】図７図示の状態から、外層金属箔にファインパターンを形成して完成させた多層配線基板の断面説明図。
【符号の説明】
１ 多層基材
２ 内層金属箔
３ コア材
４ プリプレグ
５ 外層金属箔
６ａ、６ｂ ブラインドビアホール
７ 貫通スルーホール
８ 無電解めっき層
１１ 耐めっきレジスト
１２ 電気めっき
１３ 多層配線基板

Claims (7)

1. 配線層と絶縁層とを交互に積層し、配線層として金属箔を積層して形成した多層基材にブラインドビアホール及び貫通スルーホールを形成する多層配線基板の製造方法であって、
   配線層と絶縁層とを交互に積層し、表面層及び裏面層として金属箔を積層して多層基材を形成する工程と、
   多層基材にブラインドビアホール及び貫通スルーホールを形成する工程と、
   表面層及び裏面層を形成する金属箔の表面、ブラインドビアホール及び貫通スルーホールの表面に無電解めっき層を形成する工程と、
   ブラインドビアホール開口部周辺部及び貫通スルーホール開口部周辺部を除いた表面層及び裏面層の表面に耐めっきレジストを形成する工程と、
   電気めっきでブラインドビアホールをフィリングすると共に貫通スルーホールの内周面に電気めっきを析出させる工程と、
   前記耐めっきレジストを剥離し、表面層及び裏面層の表面から盛り上がった電気めっきを機械的研削により除去し、表面層及び裏面層の表面平坦化を行う工程と、
   表面平坦化を行った表面層及び裏面層に外層パターンを形成する工程とを
   含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 多層基材の形成は、ガラスクロスに絶縁樹脂を含浸乾燥させたプリプレグと銅箔を貼付したコア材を順次積層したものを積層プレス機で加熱、加圧成型して絶縁層、配線層のビルドアップを行うことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
3. 絶縁樹脂は、エポキシ樹脂、ノンハロゲンエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂のいずれかから選択することを特徴とする請求項２記載の多層配線基板の製造方法。
4. 多層基材にブラインドビアホール及び貫通スルーホールを形成する工程は、ドリル加工により行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の多層配線基板の製造方法。
5. 無電解めっき層及び電気めっきの材料は、銅、ニッケル、金、銀、パラジュウム、スズ、ロジュウムのいずれかから選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の多層配線基板の製造方法。
6. 表面層及び裏面層の表面から盛り上がった電気めっきの機械的研削は、ベルト研磨又はバフ研磨であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の多層配線基板の製造方法。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項記載の製造方法により製造されたことを特徴とする多層配線基板。

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