JP2008060119A

JP2008060119A - プリント配線板

Info

Publication number: JP2008060119A
Application number: JP2006231821A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Shibata; 大輔柴田; Mitsuaki Toda; 戸田　　光昭
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2006-08-29
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2026-08-29
Also published as: JP4961180B2

Abstract

【課題】剛性が向上したプリント配線板を提供する。
【解決手段】絶縁性を有する板状であって一面側に第１配線層２９を有し他面側に第２配線層１８を有する第１コア材１と、絶縁性を有する板状であって一面側に第３配線層８を有し他面側に第４配線層２７を有する第２コア材１とが、第２配線層と第３配線層とが互いに向き合うようにして絶縁層２３を介して貼り合わされ、第１配線層と第２配線層とは第１コア材を貫通する第１ビア１４によって電気的に接続され、第２配線層と第３配線層とは絶縁層を貫通する導電性を有するバンプ２１によって電気的に接続され、第３配線層と第４配線層とは第２コア材を貫通する第２ビア４によって電気的に接続された構成とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリント配線板に係り、特に多層プリント配線板に関する。

電子機器の高性能化や小型化等の要求に対応するために、プリント配線板に対して高密度化や小型化が要求されており、このような高密度化や小型化に対応するプリント配線板の一例が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のプリント配線板は、その厚さ方向に、配線層と絶縁層とが交互に複数積層された積層構造を有し、隣り合う配線層同士は、介在する絶縁層（樹脂シート）を貫通するバンプによってそれぞれ電気的に接続されている。
特開平８−１９５５６１号公報

ところで、プリント配線板に電子部品をはんだ等を用いて実装する際、プリント配線板と電子部品とを接続するランド部の小型化に伴って、プリント配線板と電子部品との熱膨張係数の差（特にプリント配線板の面方向における熱膨張係数の差）やプリント配線板の反り等によって、プリント配線板と電子部品との接続不良が発生する可能性が大きくなってきている。
そこで、プリント配線板の剛性をさらに向上させることが望まれている。

例えば、プリント配線板の剛性を向上させる１つの手段として、絶縁層に含まれるガラスクロス等のシート状補強材の枚数を増やす方法がある。
しかしながら、特許文献１に記載のプリント配線板は、重なり合う複数のシート状補強材を有する絶縁層をバンプで貫通させることが困難であるため、隣り合う配線層同士間で導通不良となる場合がある。
従って、通常、特許文献１に記載のプリント配線板では、各絶縁層に含まれるシート状補強材の枚数はそれぞれ１枚であるため、その剛性のさらなる向上が望まれる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、複数のガラスクロス等のシート状補強材を含む絶縁層（またはコア材）を介する配線層同士を接続可能とすることによって剛性が向上したプリント配線板を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願各発明は次の手段を有する。
１）絶縁性を有する板状であって、一面側に第１の配線層（２９）を有し他面側に第２の配線層（１８）を有する第１のコア材（１）と、絶縁性を有する板状であって、一面側に第３の配線層（８）を有し他面側に第４の配線層（２７）を有する第２のコア材（１）とが、前記第２の配線層と前記第３の配線層とが互いに向き合うようにして、絶縁層（２３）を介して貼り合わされ、前記第１の配線層と前記第２の配線層とは前記第１のコア材を貫通する第１のビア（１４）によって電気的に接続され、前記第２の配線層と前記第３の配線層とは前記絶縁層を貫通する導電性を有するバンプ（２１）によって電気的に接続され、前記第３の配線層と前記第４の配線層とは前記第２のコア材を貫通する第２のビア（４）によって電気的に接続されてなることを特徴とするプリント配線板（４０，６０，８０）である。
２）前記第２のビアは、前記第２のコア材を貫通する貫通孔（４）と、前記貫通孔に充填された導電性を有する充填材（５１）とを備え、前記バンプと前記充填材とが接触する構成としたことを特徴とする１）項記載のプリント配線板である。
３）前記第１のコア材は、絶縁性を有する第１の樹脂（１ｂ）と、前記第１の樹脂の内部に前記第１のコア材の面に沿って重なって複数配置された第１のシート状補強材（１ａ）とを有し、前記第２のコア材は、絶縁性を有する第２の樹脂（１ｂ）と、前記第２の樹脂の内部に前記第２のコア材の面に沿って重なって複数配置された第２のシート状補強材（１ａ）とを有することを特徴とする１）項または２）項記載のプリント配線板である。
４）前記第１のシート状補強材及び前記第２のシート状補強材は、ガラスクロス、アラミドクロス、ガラス不織布、及びアラミド不織布のいずれかであることを特徴とする３）項記載のプリント配線板である。

本発明によれば、複数のガラスクロス等のシート状補強材を含むコア材を介する配線層同士を接続する構成とすることによってプリント配線板の剛性が向上するという効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例である第１実施例〜第３実施例により図１〜図９を用いて説明する。

＜第１実施例＞
まず、本発明のプリント配線板の第１実施例をＡ１工程〜Ａ５工程として図１〜図５を用いて説明する。
図１〜図５は、本発明のプリント配線板の第１実施例におけるＡ１工程〜Ａ５工程をそれぞれ説明するための模式的断面図である。

（Ａ１工程）［図１参照］
絶縁性を有する板状のコア材１の両面側に銅箔２ａ，２ｂが貼り合わされた、所謂、両面銅張り板を２枚準備する。
コア材１は、エポキシ樹脂等の絶縁性を有する樹脂１ｂと、この樹脂１ｂ中にコア材１の面に直交する方向、即ちコア材１の厚さ方向に配置された２枚のシート状補強材１ａとを有して構成されている。
シート状補強材１ａとして、ガラスクロス，アラミドクロス，ガラス不織布，アラミド不織布等を用いることができる。
第１実施例では、コア材１の厚さを０．２ｍｍとし、銅箔２ａ，２ｂの厚さをそれぞれ１２μｍとした。

ここで、便宜上、２枚の両面銅張り板のうち、一方の両面銅張り板｛図１（ａ）｝を第１の両面銅張り板３と称し、他方の両面銅張り板｛図１（ｂ）｝を第２の両面銅張り板１３と称することとする。
なお、第１の両面銅張り板３及び第２の両面銅張り板１３において、コア材１の厚さ及び銅箔２ａ，２ｂの厚さはこれに限定されるものではなく、第１の両面銅張り板３と第２の両面銅張り板１３とでコア材１の厚さや銅箔２ａ，２ｂの厚さがそれぞれ異なっていてもよい。

次に、第１の両面銅張り板３の所定位置に貫通孔４を穿設し、第２の両面銅張り板１３の所定位置に貫通孔１４を穿設する。
貫通孔４，１４は、ドリル加工やレーザ加工により形成することができる。
第１実施例では、貫通孔４，１４の孔径をそれぞれ０．１ｍｍとした。
従って、貫通孔４のアスペクト比（貫通孔４の孔径に対するコア材１の厚さの比率）、及び、貫通孔１４のアスペクト比（貫通孔１４の孔径に対するコア材１の厚さの比率）は、それぞれ２である。

（Ａ２工程）［図２参照］
第１の両面銅張り板３において、貫通孔４の内壁を覆うように、銅箔２ａ，２ｂのそれぞれの表面に、例えば、銅からなる第1めっき層５を形成する。
また、第２の両面銅張り板１３において、貫通孔１４の内壁を覆うように、銅箔２ａ，２ｂのそれぞれの表面に、例えば、銅からなる第２めっき層１５を形成する。
第1めっき層５及び第２めっき層１５は、例えば、無電解銅めっきを行った後、さらに電解銅めっきを行うことで形成することができる。
第１実施例では、第1めっき層５及び第２めっき層１５の厚さがそれぞれ約１５μｍとなるように、めっき条件を設定した。

次に、第1めっき層５で内壁が覆われた貫通孔４、及び、第２めっき層１５で内壁が覆われた貫通孔１４のそれぞれの内部に充填材６を充填する。
詳しくは、充填材６である孔埋め用絶縁性樹脂インクを、例えばスクリーン印刷法により、貫通孔４，１４のそれぞれの内部に充填させた後に硬化させ、第1めっき層５及び第２めっき層１５の表面より突出して硬化した余分なインクを、例えばバフ研磨により除去して平坦な表面を形成する。孔埋め用インクとしては市販の孔埋め用インクを使用することができる。また、他の充填方法としてロールコート法を用いることができる。

（Ａ３工程）［図３参照］
第１の両面銅張り板３において、充填材６の露出部を覆うように、第1めっき層５の表面に、例えば、銅からなる第３めっき層７を形成する。
また、第２両面銅張り板１３において、充填材６の露出部を覆うように、第２めっき層１５の表面に、例えば、銅からなる第４めっき層１７を形成する。
第３めっき層７及び第４めっき層１７は、上述した第1めっき層５及び第２めっき層１５と同様の方法によって形成することができる。
第１実施例では、第３めっき層７及び第４めっき層１７の厚さがそれぞれ約１０μｍとなるように、めっき条件を設定した。

次に、フォトリソ法により、第１の両面銅張り板３の一面Ａ３側の第３めっき層７，第1めっき層５，及び銅箔２ａを部分的にエッチングして、第１配線層８を形成する。
また、フォトリソ法により、第２の両面銅張り板１３の一面Ａ１３側の第４めっき層１７，第２めっき層１５，及び銅箔２ａを部分的にエッチングして、第２配線層１８を形成する。

その後、第２の両面銅張り板１３の第２配線層１８の所定位置に、導電性を有する略円錐状のバンプ２１を形成する。
バンプ２１は周知の方法によって形成することができる。
第１実施例では、Ａｇ（銀）ペーストをスクリーン印刷法によって印刷して、高さＨ２１が８０μｍであり第２配線層１８と接する底部の直径Ｒ２１が８０μｍであるバンプ２１を形成した。

（Ａ４工程）［図４参照］
図４（ａ）に示すように、第１の両面銅張り板３の一面Ａ３と第２の両面銅張り板１３の一面Ａ１３とを互いに向き合わせて、第１の両面銅張り板３と第２の両面銅張り板１３とを、未硬化状態のプリプレグ２３を介して加圧及び加熱することにより、プリプレグ２３が硬化されて、図４（ｂ）に示す第１の両面銅張り板３と第２の両面銅張り板１３とが貼り合わされた４層シールド板２５を得る。
プリプレグ２３は、未硬化状態のエポキシ樹脂等の絶縁性を有する樹脂２３ｂと、この樹脂２３ｂの内部に配置されたシート状補強材２３ａとを有して構成されている。
シート状補強材２３ａとして、ガラスクロス、アラミドクロス、ガラス不織布、アラミド不織布等を用いることができる。
第１実施例では、未硬化状態のプリプレグ２３の厚さを６０μｍとした。
また、上述した貼り合わせによって、バンプ２１はプリプレグ２３を貫通して第１配線層８に電気的に接続される。

（Ａ５工程）［図５参照］
フォトリソ法により、４層シールド板２５における一面Ｂ３側の第３めっき層７，第1めっき層５，及び銅箔２ｂを部分的にエッチングして第３配線層２７を形成し、４層シールド板２５における他面Ｂ１３側の第４めっき層１７，第２めっき層１５，及び銅箔２ｂを部分的にエッチングして第４配線層２９を形成する。

上述したＡ１工程〜Ａ５工程により、第１配線層８，第２配線層１８，第３配線層２７，及び第４配線層２９の４層の配線層を有する４層プリント配線板４０を得る。

この４層プリント配線板４０は、第１配線層８と第３配線層２７とが第1めっき層５で内壁が覆われた貫通孔（導通孔またはビアと称する場合がある）４によって電気的に接続されるので、面に沿って複数重なって配置されたガラスクロス等のシート状補強材を含むコア材を介して配線層同士を接続することが可能になるため、作製されたプリント配線板の剛性を向上させることができる。
また、この４層プリント配線板４０は、第２配線層１８と第４配線層２９とが第２めっき層１５で内壁が覆われた貫通孔（導通孔またはビアと称する場合がある）１４によって電気的に接続されるので、面に沿って複数重なって配置されたガラスクロス等のシート状補強材を含むコア材を介して配線層同士を接続することが可能になるため、作製されたプリント配線板の剛性を向上させることができる。

＜第２実施例＞
次に、本発明のプリント配線板の第２実施例をＢ１工程〜Ｂ３工程として図６〜図８を用いて説明する。
図６〜図８は、本発明のプリント配線板の第２実施例におけるＢ１工程〜Ｂ３工程をそれぞれ説明するための模式的断面図である。
第１実施例では第1めっき層５及び第２めっき層１５を形成したが、第２実施例は、これらのめっき層５，１５を形成せずに、導電性を有する充填材５１を用いて配線層同士を電気的に接続することを特徴の１つとしている。
なお、第１実施例と同じ構成部には、第１実施例と同じ符号を付すこととする。

（Ｂ１工程）［図６参照］
まず、上述した第１実施例のＡ１工程と同様の工程を行う。
次に、貫通孔４，１４のそれぞれの内部に導電性を有する充填材５１を充填する。
詳しくは、充填材５１であるＣｕ（銅）ペーストを、例えばスクリーン印刷法により、貫通孔４，１４のそれぞれの内部に充填させた後に硬化させ、銅箔２ａ，２ｂの表面より突出して硬化した余分なＣｕペーストを、例えばバフ研磨により除去して平坦な表面を形成する。

その後、第１の両面銅張り板３において、充填材５１の露出部を覆うように、銅箔２ａ，２ｂの表面に、例えば、銅からなる第３めっき層７を形成する。
また、第２の両面銅張り板１３において、充填材５１の露出部を覆うように、第２めっき層１５の表面に、例えば、銅からなる第４めっき層１７を形成する。
第２実施例における第３めっき層７及び第４めっき層１７の形成方法及び厚さは、第１実施例と同じである。

（Ｂ２工程）［図７参照］
次に、フォトリソ法により、第１の両面銅張り板３の一面Ａ３側の第３めっき層７及び銅箔２ａを部分的にエッチングして第１配線層８ａを形成する。
また、フォトリソ法により、第２の両面銅張り板１３の一面Ａ１３側の第４めっき層１７及び銅箔２ａを部分的にエッチングして第２配線層１８ａを形成する。

（Ｂ３工程）［図８参照］
その後、第１実施例と同様の工程を行って、４層シールド板２５ａを形成する。
次に、フォトリソ法により、４層シールド板２５ａにおける一面Ｂ３ａ側の第３めっき層７及び銅箔２ｂを部分的にエッチングして第３配線層２７ａを形成し、４層シールド板２５ａにおける他面Ｂ１３ａ側の第４めっき層１７及び銅箔２ｂを部分的にエッチングして第４配線層２９ａを形成する。

上述したＢ１工程〜Ｂ３工程により、第１配線層８ａ，第２配線層１８ａ，第３配線層２７ａ，及び第４配線層２９ａからなる４層の配線層を有する４層プリント配線板６０を得る。

この４層プリント配線板６０は、第１配線層８ａと第３配線層２７ａとが内部に導電性を有する充填材５１が充填された貫通孔（導通孔またはビアと称する場合がある）４によって電気的に接続されるので、面に沿って複数重なって配置されたガラスクロス等のシート状補強材を含むコア材を介して配線層同士を接続することが可能になるため、作製されたプリント配線板の剛性を向上させることができる。
また、この４層プリント配線板６０は、第２配線層１８ａと第４配線層２９ａとが内部に導電性を有する充填材５１が充填された貫通孔（導通孔またはビアと称する場合がある）１４によって電気的に接続されるので、面に沿って複数重なって配置されたガラスクロス等のシート状補強材を含むコア材を介して配線層同士を接続することが可能になるため、作製されたプリント配線板の剛性を向上させることができる。

また、この４層プリント配線板６０によれば、第１実施例における第1めっき層５及び第２めっき層１５を形成しない構成であるため、第１実施例の４層プリント配線板４０よりも製造工程を簡略化することができる。

＜第３実施例＞
次に、本発明のプリント配線板の第３実施例を図９を用いて説明する。
図９は、本発明のプリント配線板の第３実施例を説明するための模式的断面図である。
なお、第１実施例及び第２実施例と同じ構成部には、第１実施例及び第２実施例と同じ符号を付すこととする。

第２実施例では第３めっき層７及び第４めっき層１７を形成したが、第３実施例は、図９に示すように、第３めっき層７及び第４めっき層１７を形成せずに、第１の両面銅張り板３と第２の両面銅張り板１３とを未硬化状態のプリプレグ２３を介して貼り合わせる際に、バンプ２１の少なくとも一部を充填材５１の内部に埋め込ませてバンプ２１と充填材５１とを電気的に接続することによって配線層同士を電気的に接続することを特徴の１つとしている。

図９に示す第３実施例の４層プリント配線板８０は、第１配線層８ｂと第３配線層２７ｂとが内部に導電性を有する充填材５１が充填された貫通孔（導通孔またはビアと称する場合がある）４によって電気的に接続されるので、面に沿って複数重なって配置されたガラスクロス等のシート状補強材を含むコア材を介して配線層同士を接続することが可能になるため、作製されたプリント配線板の剛性を向上させることができる。
また、この４層プリント配線板８０は、第２配線層１８ｂと第４配線層２９ｂとが内部に導電性を有する充填材５１が充填された貫通孔（導通孔またはビアと称する場合がある）１４によって電気的に接続されるので、面に沿って複数重なって配置されたガラスクロス等のシート状補強材を含むコア材を介して配線層同士を接続することが可能になるため、作製されたプリント配線板の剛性を向上させることができる。

また、この４層プリント配線板８０によれば、第２実施例における第３めっき層７及び第４めっき層１７を形成しない構成であるため、第２実施例の４層プリント配線板６０よりも製造工程をさらに簡略化することができる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

例えば、第１実施例〜第３実施例では、コア材１がその厚さ方向に２枚のシート状補強材１ａが配置された構成としたが、これに限定されるものではなく、上述したように、本発明によれば、コア材１の厚さを任意の厚さとすることができるため、コア材１の厚さを厚くすることによって、このコア材１に含まれるシート状補強材１ａの枚数を３枚以上とすることも可能である。
コア材１に含まれるシート状補強材１ａの枚数を増やすことにより、プリント配線板の剛性をより向上させることができる。

また、第１実施例〜第３実施例では、４層プリント配線板４０，６０，８０を例にあげて説明したが、これに限定されるものではなく、さらに多層（例えば、６層や８層）のプリント配線板とすることも可能である。
第１実施例〜第３実施例よりもさらに多層のプリント配線板を製造する場合においても、貼り合わせる基板同士の一方にバンプを形成しておくことにより、複数の基板を１度に貼り合わせることができる。

また、第１実施例〜第３実施例では、貫通孔４のアスペクト比（貫通孔４の孔径に対するコア材１の厚さの比率）、及び、貫通孔１４のアスペクト比（貫通孔１４の孔径に対するコア材１の厚さの比率）をそれぞれ２としたが、これに限定されるものではなく、コア材１の厚さ及び貫通孔４，１４の孔径をそれぞれ任意の値とすることにより、貫通孔４，１４のアスペクト比をそれぞれ任意の値とすることができる。

また、第１実施例〜第３実施例では、コア材１の両面側に銅箔２ａ，２ｂが貼り合わされた両面銅張り板を用いたが、これに限定されるものではなく、両面銅張り板の代わりに、内層配線層を有する多層シールド板を用いてもよい。
両面銅張り板の代わりに多層シールド板を用いることにより、さらに多層のプリント配線板を製造することができる。

本発明のプリント配線板の第１実施例におけるＡ１工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第１実施例におけるＡ２工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第１実施例におけるＡ３工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第１実施例におけるＡ４工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第１実施例におけるＡ５工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第２実施例におけるＢ１工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第２実施例におけるＢ２工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第２実施例におけるＢ３工程を説明するための模式的断面図である。本発明のプリント配線板の第３実施例を説明するための模式的断面図である。

符号の説明

１コア材、１ａ，２３ａシート状補強材、１ｂ，２３ｂ樹脂、２ａ，２ｂコア材、３，１３両面銅張り板、４，１４貫通孔、５，７，１５，１７めっき層、６，５１充填材、８，８ａ，１８，１８ａ，２７，２７ａ，２９，２９ａ配線層、２１バンプ、２３プリプレグ、２５，２５ａシールド板、４０，６０，８０プリント配線板、Ａ３，Ａ１３，Ｂ３，Ｂ１３面、Ｈ２１高さ、Ｒ２１直径

Claims

絶縁性を有する板状であって、一面側に第１の配線層を有し他面側に第２の配線層を有する第１のコア材と、
絶縁性を有する板状であって、一面側に第３の配線層を有し他面側に第４の配線層を有する第２のコア材とが、
前記第２の配線層と前記第３の配線層とが互いに向き合うようにして、絶縁層を介して貼り合わされ、
前記第１の配線層と前記第２の配線層とは前記第１のコア材を貫通する第１のビアによって電気的に接続され、
前記第２の配線層と前記第３の配線層とは前記絶縁層を貫通する導電性を有するバンプによって電気的に接続され、
前記第３の配線層と前記第４の配線層とは前記第２のコア材を貫通する第２のビアによって電気的に接続されてなることを特徴とするプリント配線板。
前記第２のビアは、前記第２のコア材を貫通する貫通孔と、前記貫通孔に充填された導電性を有する充填材とを備え、
前記バンプと前記充填材とが接触する構成としたことを特徴とする請求項１記載のプリント配線板。
前記第１のコア材は、絶縁性を有する第１の樹脂と、前記第１の樹脂の内部に前記第１のコア材の面に沿って重なって複数配置された第１のシート状補強材とを有し、
前記第２のコア材は、絶縁性を有する第２の樹脂と、前記第２の樹脂の内部に前記第２のコア材の面に沿って重なって複数配置された第２のシート状補強材とを有することを特徴とする請求項１または請求項２記載のプリント配線板。
前記第１のシート状補強材及び前記第２のシート状補強材は、ガラスクロス、アラミドクロス、ガラス不織布、及びアラミド不織布のいずれかであることを特徴とする請求項３記載のプリント配線板。