(57)【要約】【課題】スルーホールめっきを従来のように厚くしなくても、スルーホールめっきの接続強度を確保することができ、基板表面の回路パターンの細線加工が可能で、しかも、スルーホールの深さ方向全体に亘って、スルーホール内壁の膨らみやテーパーが少なく、レーザーによって形成されるスルーホールの小径化が可能になる配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】スルーホールを設けた基材を備える配線板であって、前記スルーホールの側壁の面積が、前記スルーホールが円筒であるとした場合の側壁の面積よりも大きい配線板及びその製造方法である。また、上記において、スルーホールの外周形状が、平面視で異形形状であり、前記スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となる配線板及びその製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルーホールを設けた基材を備える配線板であって、前記スルーホールの側壁の面積が、前記スルーホールが円筒であるとした場合の側壁の面積よりも大きい配線板。
【請求項２】
請求項１において、スルーホールの外周形状が、平面視で異形形状であり、前記スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となる配線板。
【請求項３】
請求項１又は２において、スルーホールの外周形状が、平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状である配線板。
【請求項４】
請求項１から３の何れかにおいて、スルーホールの外周の形状によって形成される側壁の凹凸又は溝や突起が、前記スルーホールの深さ方向に連続する配線板。
【請求項５】
請求項１から４の何れかにおいて、スルーホールが非貫通スルーホールであって、非貫通となる部分が銅箔で構成された配線板。
【請求項６】
請求項５において、非貫通となる部分のスルーホールの外周が異形形状である配線板。
【請求項７】
基材上の銅箔にレーザー加工のマスクとなる窓穴を形成した後、この窓穴を通してレーザーを照射して、前記窓穴に対応する領域の基材にスルーホールを形成する配線板の製造方法において、前記窓穴の外周形状が平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状であり、前記スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となるスルーホールを形成する配線板の製造方法。
【請求項８】
基材上の銅箔上からレーザーを照射して、前記銅箔とともに基材にスルーホールを形成する配線板の製造方法において、前記レーザーのビーム径を固定し、前記ビーム径の５％から７０％のピッチで移動しながら、スルーホールの外周形状が、平面視で異形形状であり、前記スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となるスルーホールを形成する配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線板及び配線板の製造方法に関し、特には高密度で且つスルーホールの接続信頼性の優れた配線板及び配線板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線板に対する高密度化の要求に伴い、ドリル加工に比べて小径のスルーホールの加工が容易であることから、スルーホールの穴明けにレーザー加工が多用されるようになっている。
【０００３】
図３は、貫通スルーホール３を、予め基材２の表面側１５と裏面側１６の銅箔１にエッチングによってレーザー加工のマスクとなる窓穴１３を設けておき、基材２の表面側１５から裏面側１６に向かってレーザーを照射して形成した例である。この場合の貫通スルーホール３は、スルーホール深さ方向にいくにつれて穴径が小さくなる傾向がある。
【０００４】
また、図４は、非貫通スルーホール３を、予め基材２の表面側１５の銅箔１だけにエッチングによってレーザー加工のマスクとなる窓穴１３を設けておき、基材２の表面側１５から裏面側１６に向かってレーザーを照射して形成した例である。基材２の表面側１５には非貫通スルーホール３の開口が形成されるのに対して、裏面側１６は銅箔１によって非貫通となる部分（底面）１０を備えている。これは、いわゆるパッドオンビアといわれる構造であり、この非貫通となる部分（底面）１０の銅箔１を加工部品実装部や自由な配線として利用できるので、高密度化の要求に沿うものである。この場合の非貫通スルーホール３は、貫通スルーホール３の場合と同様に、スルーホール深さ方向にいくにつれて穴径が小さくなる傾向がある。
【０００５】
このように、レーザー加工によって形成したスルーホールは、貫通スルーホール及び非貫通スルーホールの何れの場合も、スルーホール深さ方向に向かって、スルーホールの断面形状がテーパーを有する形状となり、表面側の穴径に対して裏面側又は底面の穴径が小さくなる傾向がある。裏面側又は底面の穴径が小さいと、この部分のスルーホールめっきの付きまわりが低下してめっき厚が薄くなり、接続強度が低下し易い。このため、信頼性を評価すると、裏面側又は底面の周囲のスルーホールめっきに先に亀裂が入り、スルーホールが壊れることが多い。この原因は、裏面側又は底面のスルーホール強度が低いことが原因である。
【０００６】
近年では、機器の小型化によって配線板の高密度化が要求され、これに伴って貫通スルーホールか非貫通スルーホールかを問わず、ますます穴径の小径化が要求されてきている。スルーホールの小径化が進むと、上述したように、レーザー加工で形成したスルーホールはテーパーを有しているため、ますます裏面側又は底面の穴径が小さくなり、信頼性の低下が著しくなることが予想される。
【０００７】
スルーホールの小径化による高密度化については、スルーホール内壁の膨らみやテーパーの形成を制御してスルーホールの径が拡大しないようにするため、熱収縮温度の最も高い基材を最上部に配置し、基材の上面から下面にかけて、熱収縮温度の高い順に基材を配置する回路形成用基板（特許文献１）、パルスレーザーの照射領域が重なり合うように照射位置をずらしながら複数回のショットを行なうレーザー加工方法（特許文献２）等が知られている。
【０００８】
スルーホールの信頼性については、スルーホールめっきの際にめっきの付きまわりを改善するため、非貫通スルーホールの断面の内面形状が凹面形状になるようにする製造方法（特許文献３）、めっき液が入り込み易くするため、非貫通スルーホールを長穴形状で且つ、側面形状が穴底から表面に向かって拡がった傾斜角度を有する配線板（特許文献４）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−３３０６４９号公報
【特許文献２】特開２００３−０５３５６０号公報
【特許文献３】特開２０００−０２２３３７号公報
【特許文献４】特開２００１−２０３４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
配線板の高密度化に対応するためには、スルーホールの小径化が必要であるが、同時に信頼性を確保しなければならない。スルーホールの穴径は、現在では最小で直径１００μｍ〜１５０μｍ程度までが量産可能なレベルであり、これより小さい穴径のスルーホールの加工安定化や信頼性確保は難しい領域となっている。
【００１１】
このような小径のスルーホールにおいて、信頼性を確保するために、スルーホールの銅めっき厚を増やして対処する方法も採られているが、同時に基材表面の銅厚が増すことになるため、その後の工程で回路パターンを作製するときに細線加工が難しくなるなどの弊害が出る。
【００１２】
特許文献１、２は、レーザーにより形成される穴径が基板の厚み方向で拡大しないように制御できるため、高密度化は達成できるが、基板の厚み方向全体に亘ってスルーホールの穴径が同等な円筒状なので、めっき液がスルーホール内に入り難いため、特に非貫通スルーホールでは、スルーホール底部に対するスルーホールめっきの付きまわりが悪く、接続強度が弱いために信頼性上の問題がある。
【００１３】
特許文献３、４は、スルーホール内へのめっきの付きまわりが改善するため、信頼性を向上することができるが、レーザーにより形成されるスルーホールが比較的大きな内壁の膨らみやテーパーを有するため、小径化により高密度化が難しい問題がある。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、スルーホールめっきを従来のように厚くしなくても、スルーホールめっきの接続強度を確保することができ、基板表面の回路パターンの細線加工が可能で、しかも、スルーホールの深さ方向全体に亘って、スルーホール内壁の膨らみやテーパーが少なく、レーザーによって形成されるスルーホールの小径化が可能になる配線板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、次のものに関する。
（１）  スルーホールを設けた基材を備える配線板であって、前記スルーホールの側壁の面積が、前記スルーホールが円筒であるとした場合の側壁の面積よりも大きい配線板。
（２）  上記（１）において、スルーホールの外周形状が、平面視で異形形状であり、前記スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となる配線板。
（３）  上記（２）において、スルーホールの外周形状が、平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状である配線板。
（４）  上記（１）から（３）の何れかにおいて、スルーホールの外周の形状によって形成される側壁の凹凸又は溝や突起が、前記スルーホールの深さ方向に連続する配線板。
（５）  上記（１）から（４）の何れかにおいて、スルーホールが非貫通スルーホールであって、非貫通となる部分が銅箔で構成された配線板。
（６）  上記（５）において、非貫通となる部分のスルーホールの外周が異形形状である配線板。
（７）  基材上の銅箔にレーザー加工のマスクとなる窓穴を形成した後、この窓穴を通してレーザーを照射して、前記窓穴に対応する領域の基材にスルーホールを形成する配線板の製造方法において、前記窓穴の外周形状が平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状であり、前記スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となるスルーホールを形成する配線板の製造方法。
（８）  基材上の銅箔上からレーザーを照射して、前記銅箔とともに基材にスルーホールを形成する配線板の製造方法において、前記レーザーのビーム径を固定し、前記ビーム径の５％から７０％のピッチで移動させながら、スルーホールの外周形状が、平面視で異形形状であり、前記スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となるスルーホールを形成する配線板の製造方法。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スルーホールめっきを従来のように厚くしなくても、スルーホールめっきの接続強度を確保することができるので、基板表面の回路パターンの細線加工が可能になり、しかも、スルーホールの深さ方向全体に亘って、スルーホール内壁の膨らみやテーパーが少ないので、レーザーによって形成されるスルーホールの小径化が可能になる配線板及びその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１、２の非貫通スルーホールの各工程における断面図及び平面視のスルーホール外周形状である。
【図２】本発明の実施例２の非貫通スルーホールの側壁を、斜め上からＳＥＭで観察したものである（ＵＶレーザーで形成したスルーホールの側壁）。
【図３】従来例の貫通スルーホールの断面及び平面視のスルーホール外周形状である。
【図４】比較例（従来例）の非貫通スルーホールのスルーホールめっき後における断面図及び平面視のスルーホール外周形状である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の配線板の一例として、図１、図２に示すように、スルーホール３を設けた基材２を備える配線板５が挙げられる。
【００１９】
基材としては、配線板や半導体実装用の基板として一般的に使用されるものを使用できる。このようなものとして、例えば、ガラス布エポキシ樹脂含浸の銅張り積層板のほかに、ガラス不繊布エポキシ樹脂含浸銅張り積層板や、フレキシブル配線板に使用される、両面に銅箔を張り合わせたポリイミド樹脂銅張積層板などが挙げられる。配線板の層構成としては、両面２層板をはじめとして、多層基板にも使用できる。
【００２０】
スルーホールとしては、基材を貫通する貫通スルーホールを始め、非貫通スルーホール、スタックビア、穴埋めビア、ＩＶＨ（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ  Ｖｉａ  Ｈｏｌｅ）などスルーホールとしての機能を果たす構造のもの全てが含まれる。非貫通スルーホールの場合は、例えば、非貫通となる部分（底面）が銅箔で構成され、この非貫通となる部分（底面）の銅箔を加工部品実装部や自由な配線として利用できる、いわゆるパッドオンビアといわれる構造のものも含まれる。
【００２１】
スルーホールの形成は、ドリル加工も可能ではあるが、スルーホールの外周形状を制御し易い点でレーザーを用いるのがより望ましい。加工に用いるレーザーとしては、配線板や半導体実装基板の製造に用いられる、炭酸ガスレーザやＹＡＧレーザなどを用いることができる。
【００２２】
スルーホールを形成した後の側壁の処理は、配線板や半導体実装基板の製造に用いられる、過マンガン酸を使用したデスミア処理で樹脂残りを除去することができる。スルーホールめっきは、配線板や半導体実装用の基板の製造に用いられる、電気銅めっきや無電解銅めっきなど、従来の技術をそのまま使用できる。その後の回路パターン形成、ソルダーレジスト形成、めっき処理などは、従来の技術をそのまま使用したプロセスや材料、設備を使用することができる。
【００２３】
スルーホールの側壁の面積（表面積）は、スルーホールが円筒であるとした場合の側壁の面積よりも大きくなるように、スルーホールが形成される。これは、スルーホールが円筒の場合のように、スルーホールの内壁が平坦ではなく、凹凸又は溝や突起などを有することにより可能となる。このためには、スルーホールの外周形状は、平面視で異形形状であり、スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状となるようにするのが望ましい。ここで、異形形状とは、スルーホールの外周が単純な円形ではないことをいい、例えば、スルーホールの外周形状が、平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状である場合が挙げられる。また、スルーホールの深さ方向の全体に亘って同一形状とは、完全な同一形状でなくてもよく、従来レベルのテーパー（基材の表面側のスルーホールの穴径が１００μｍに対して、裏面側の穴径が９０μｍ程度のテーパー）によって、形状やサイズが変化する場合も含まれる。
【００２４】
これにより、スルーホールの側壁が平坦な場合に比べて、スルーホール側壁に形成されるスルーホールめっきの量が多くなるので、基材の厚み方向の伸縮に対してもめっきの抗張力や伸びによって対応し易くなる。また、スルーホールの側壁が平坦でないことにより、スルーホールの側壁の深さ方向の端部（即ち基板の表裏の銅箔に至る部分）の外周の長さが、スルーホールが単純な円筒の場合に比べて長くなるため、スルーホールめっきが基板の表裏の銅箔と接続する部分が拡大される。このため、接続信頼性の優れたスルーホールが形成できる。
【００２５】
スルーホールの外周の形状によって形成される側壁の凹凸又は溝や突起は、その形状を保ってスルーホールの深さ方向にまっすぐに連続するようにするのが望ましい。このように、側壁の凹凸又は溝や突起が、スルーホールの深さ方向にまっすぐに連続するようにすることによって、スルーホールの側壁の深さ方向に連続した凹凸又は溝や突起が形成され、スルーホールの深さ方向については平滑なので、スルーホールめっきの際に、スルーホール内へのめっき液の進入が妨げられにくくなり、めっきの付きまわりが良くなる。
【００２６】
スルーホールが非貫通スルーホールであって、非貫通となる部分が銅箔で構成され、非貫通となる部分のスルーホールの外周が異形形状であるのが望ましい。これにより、スルーホールの側壁の深さ方向の端部（即ち非貫通となる部分の銅箔に至る部分）の外周の長さが、スルーホールが単純な円筒の場合に比べて長くなるため、スルーホールめっきが基板の表裏の銅箔と接続する部分が拡大される。このため、接続信頼性の優れたスルーホールが形成できる。
【００２７】
このようなスルーホール外周の異形形状は、一例としては、基材上の銅箔にレーザー加工のマスクとなる窓穴を形成した後、この窓穴を通してレーザーを照射して、窓穴に対応する領域の基材にスルーホールを形成する配線板の製造方法（いわゆるコンフォーマルマスク工法）によって形成することができる。例えば、この場合において、窓穴の外周形状を、平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状とし、このような形状の窓穴をマスクとして、レーザー加工することで、スルーホールの外周形状が、スルーホールの深さ方向の全体に亘って略同一形状となるスルーホールを形成することができる。窓穴の外周形状は、配線板の回路パターンを形成する際に用いられる、いわゆるサブトラクト法などの工法によって自在に形成できる。
【００２８】
スルーホール外周の異形形状を形成する他の方法としては、基材上の銅箔上からレーザーを照射して、直接、銅箔とともに基材にスルーホールを形成する配線板の製造方法（いわゆるダイレクトレーザー工法）によって形成することができる。スルーホールの外周形状を、平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状とする方法としては、トレパン加工、スパイラル加工、サークル加工などが使用できる。例えば、レーザーのビーム径を直径２５μｍ程度に固定し、ビーム径の５％から７０％程度のピッチで円を描くように移動することによって、スルーホールの外周形状が、平面視で波打ち形状、ギザギザ形状又は多角形状などの異形形状であり、スルーホールの深さ方向の全体に亘って略同一形状となるスルーホールを形成することができる。レーザービームのピッチは、１０％から５０％程度とするのが、スルーホールめっきの付きまわりとスルーホール強度を確保するうえでさらに望ましい。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００３０】
（実施例１）
［工程（ａ）］
図１（ａ）に示すように、基材２の両面に厚さ１２μｍの銅箔１を貼り合わせたポリイミド樹脂銅張り積層板（新日鉄化学株式会社製  製品名ＭＢ１２−２５−１２ＣＥＧ：商品名）を準備した。
［工程（ｂ）］
図１（ｂ）に示すように、銅箔１にフォトリソグラフを用いたサブトラクト法により窓穴１３を形成した。窓穴１３の外周形状１４は、突起と溝のピッチが約１０μｍのギザギザ形状とした。また、窓穴１３の直径は、ギザギザ形状の外側で、直径１５０μｍ、１００μｍ、５０μｍ、３０μｍとした。
［工程（ｃ）］
図１（ｃ）に示すように、１２μｍの銅箔１と２５μｍのポリイミド基材２までを貫通するスルーホール３をレーザー加工（炭酸ガスレーザー）で明けた。スルーホール３の外周形状１１は、平面視で突起と溝のピッチが約１０μｍのギザギザ形状であり、スルーホール３の深さ方向の全体に亘って略同一形状となるスルーホール３が形成された。スルーホール３の直径は、ギザギザ形状の外側で、直径１５０μｍ、１００μｍ、５０μｍ、３０μｍであった。
［工程（ｄ）］
図１（ｄ）に示すように、過マンガン酸を使用したデスミアを行った後、スルーホールめっき４を電解銅めっきによって４μｍの厚みに形成した。
【００３１】
（実施例２）
［工程（ａ）］
図１（ａ）に示すように、基材２の両面に厚さ１２μｍの銅箔１を貼り合わせたポリイミド樹脂銅張り積層板（新日鉄化学株式会社製  製品名ＭＢ１２−２５−１２ＣＥＧ：商品名）を準備した。
［工程（ｃ）］
実施例１とは異なって、窓穴１３を形成せずに、図１（ｃ）に示すように、１２μｍの銅箔１と２５μｍのポリイミド基材２までを貫通するスルーホール３をレーザー加工（ＵＶ−ＹＡＧレーザー）で明けた。加工方法としては、サークル加工を使用し、レーザーのビーム径を約２５μｍとし、このビーム径の４０％のピッチ（約２０μｍ）で円を描くように移動することによってスルーホール３を形成した。スルーホール３の外周形状１１は、平面視で突起と溝のピッチが約１０μｍのギザギザ形状であり、スルーホール３の深さ方向の全体に亘って略同一形状となるスルーホール３が形成された。スルーホール３の直径は、ギザギザ形状の外側で、直径１５０μｍ、１００μｍ、５０μｍ、３０μｍであった。なお、直径１００μｍの場合のスルーホール３をＳＥＭで観察した結果を一例として図２に示す。
［工程（ｄ）］
図１（ｄ）に示すように、過マンガン酸を使用したデスミアを行った後、スルーホールめっき４を電解銅めっきによって４μｍの厚みに形成した。
【００３２】
（比較例）
［工程（ｂ）］
図４に示すように、実施例１と同様に、銅箔１にフォトリソグラフを用いたサブトラクト法により窓穴１３を形成し、スルーホールめっき４を電解銅めっきによって４μｍの厚みに形成した。実施例１と異なり、窓穴１３の外周形状１４は、円形とした。これ以外は、実施例１と同様である。図４に示すように、スルーホール３の外周形状１２は、平面視で円形であり、スルーホール３の深さ方向の全体に亘って略同一形状となるスルーホール３が形成された。
【００３３】
実施例１、２及び比較例について、ホットオイル試験を行い、スルーホールの接続信頼性を試験した。ホットオイル試験は、２６０℃、１０秒から２５℃、１０秒のサイクルを繰り返し、所定サイクル数毎に、基板表裏のスルーホールの抵抗を測定して行なった。抵抗値が初期値に対して１０％上昇するまでのサイクル数をカウントした。この結果を表１に示す。スルーホールの外周形状が、従来の円形の場合と比較すると、本発明のギザギザ形状の場合は、圧倒的に信頼性が向上していることが分かった。また、比較例より小径穴になっても信頼性が確保できるため、高密度化が可能なことが分かった。
【００３４】
【表１】
2010177533.tif 000003
【符号の説明】
【００３５】
１…銅箔、２…基材、３…スルーホール（貫通スルーホール又は非貫通スルーホール）、４…スルーホールめっき、５…配線板、６…スルーホールの外周形状（めっき前）、７…スルーホールの外周形状（めっき後）、８…側壁、９…凹凸又は溝や突起、１０…非貫通となる部分（底面）、１１…スルーホールの外周形状（めっき前）、１２…スルーホールの外周形状（めっき後）、１３…窓穴、１４…窓穴の外周形状、１５…表面側、１６…裏面側
【図１】
2010177533.tif 000004
【図２】
2010177533.tif 000005
【図３】
2010177533.tif 000006
【図４】
2010177533.tif 000007