(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下両主面に貫通するスルーホールを有する絶縁基板と、
上記絶縁基板の少なくとも一平面に形成された配線層と、
上記スルーホールの内周面に形成され、前記配線層と電気的に接続するスルーホール導体と、
開口端面において上記配線層の表面と実質的に同一平面になるように前記スルーホール内に充填されたスルーホール充填物と、
を備えた配線基板の製造方法であって、
上記スルーホールに、第１の樹脂材料を充填する第１充填工程と、
上記第１の樹脂材料を硬化させる第１硬化工程と、
上記第１硬化工程により生じた凹み部分に、第２の樹脂材料を充填する第２充填工程と、
上記第２の樹脂材料を硬化させる第２硬化工程と、
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の樹脂材料は、前記第１の樹脂材料よりも溶媒成分量の少ないことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記スルーホールに、第１の樹脂材料を前記配線層より突出するように充填する第１充填工程と、
上記第１の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の表面と同一平面をなすよう整面する第１整面工程と、
上記第１整面工程を経た第１の樹脂材料を硬化させる第１硬化工程と、
を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記スルーホールに、第２の樹脂材料を前記配線層より突出するように充填する第２充填工程と、
上記第２の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の表面と同一平面をなすよう整面する第２整面工程と、
上記第２整面工程を経た第２の樹脂材料を硬化させる第２硬化工程と
を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記スルーホール充填物の露出面に金属層を形成するメッキ工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記第２の樹脂材料は、金属粒子またはメッキ触媒核のいずれかを含有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板の製造方法に関し、特に、絶縁基板の上下に貫通するスルーホールを有する配線基板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
電子装置の小型化、高密度化に伴い、電子装置に使用される配線基板も小型化、高密度化が求められている。こうした配線基板としては、例えば、上下両主面に銅等の金属材料からなる配線層が形成されたガラス−エポキシ樹脂等の電気絶縁材料からなる絶縁基板の上下両主面にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料からなる樹脂絶縁層と、銅等の金属材料からなる配線層とを交互に積み上げたビルドアップ層を備えたビルドアップ多層配線基板が知られている。
【０００３】
このようなビルドアップ多層配線基板は、絶縁基板（いわゆるコア基板）を上下に貫通するスルーホールが形成されているとともに、そのスルーホール内に銅等の金属材料からなるスルーホール導体が被着形成されている。このスルーホール導体は、絶縁基板の上下両主面に形成された配線層を電気的に接続する役割を担っている。
【０００４】
このようなスルーホールには、通常、絶縁基板を平坦化し、良好なビルドアップ層を得るために、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等のスルーホール充填物が形成される。このようなスルーホール充填物は、絶縁基板に形成されたスルーホール内に、上記スルーホール導体を形成した後、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂からなる未硬化の樹脂材料を充填し、これを約１５０℃の温度で熱処理して硬化させることによって形成される。このスルーホール充填物は、前記配線層の表面と同一平面を有し、かつ平坦であることが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなスルーホール充填物は、仮に硬化前に配線層と同一平面とする研磨等の整面処理を施しておいたとしても、硬化時の体積の収縮により減少して、前記配線層の表面よりも凹んだものとなりやすい。その結果、絶縁基板の上下両主面において、スルーホール充填物の表面と配線層の表面とに、大きな段差を有することになる。このような絶縁基板の上下両主面に樹脂絶縁層と配線層とを交互に積み上げてビルドアップ層を形成すると、配線層を正確に形成することが困難であり、断線や短絡などを生じることがあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような問題を解決する手法として、本発明の請求項１に記載の配線基板の製造方法は、上下両主面に貫通するスルーホールを有する絶縁基板と、上記絶縁基板の少なくとも一平面に形成された配線層と、上記スルーホールの内周面に形成され、前記配線層と電気的に接続するスルーホール導体と、開口端面において上記配線層の表面と実質的に同一平面になるように前記スルーホール内に充填されたスルーホール充填物と、を備えた配線基板の製造方法であって、上記スルーホールに、第１の樹脂材料を充填する第１充填工程と、上記第１の樹脂材料を硬化させる第１硬化工程と、上記第１硬化工程により生じた凹み部分に、第２の樹脂材料を充填する第２充填工程と、上記第２の樹脂材料を硬化させる第２硬化工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
このような製造方法によれば、スルーホール内に充填した樹脂材料（第１の樹脂材料）を一旦硬化させ、その際に生じた凹み部分に樹脂（第２の樹脂材料）を再度充填するので、絶縁基板とスルーホール充填物を容易に同一平面とすることができる。なお、第１の樹脂材料および第２の樹脂材料は、溶媒を含んだものであっても、溶媒を含まない無溶媒タイプのものよい。溶媒タイプ、無溶媒タイプのいずれであっても、第１の樹脂材料を硬化した後の凹みが生じた箇所に充填される第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料と同一の樹脂材料であっても良く、また、性質の異なる樹脂材料であっても良い。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載の配線基板の製造方法は、前記第２の樹脂材料は、前記第１の樹脂材料よりも溶媒成分量の少ないことを特徴とする。
上記硬化時の樹脂材料の収縮量は、溶媒成分を含んだ樹脂材料を用いた場合、樹脂材料中に含まれる溶媒成分の量に影響される。上記凹んだ部分に、再度樹脂材料を充填する際に、最初に充填した樹脂材料と比べて、溶媒成分量が多い樹脂材料を用いると、後の硬化工程によって、再度同様の凹みを生じることとなり、あまり効果が得られないことがある。また、予め溶媒成分量の少ない樹脂材料を用いて、硬化時の収縮を少なくすることも考えられるが、溶媒成分量が少ないとスルーホール内への充填性が悪くなるという欠点がある。しかし、本発明によれば、第１と第２の樹脂材料に含まれる溶媒成分の量を変えることで、両方の問題を一挙に解決できる。
【０００９】
すなわち、このような配線基板の製造方法によれば、比較的溶媒成分量が多く、スルーホール充填性の良い第１の樹脂材料を用いて、スルーホールを充填して硬化させた後、その硬化時に生じた凹み部分には、第１の樹脂材料よりも溶媒成分量が少なく、硬化収縮量が少ない第２の樹脂材料を充填することにより、再度硬化収縮が生じにくい。したがって、配線層の表面と実質的に同一表面を有するスルーホール充填物を容易に形成できる。このような配線基板は、ビルドアップ層を正確に形成できるので、断線等の欠点を生じない。
また、第１の樹脂材料には、比較的溶媒成分量の多いものを使用するため、スルーホール内への充填性がよい。
なお、ここで用いる溶媒成分量としては、Ｎ、Ｎ−ジメチルアセトアミドに代表されるアミド系溶媒やエーテル系溶媒等の反応溶媒が挙げられるが、それらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で公知の材料を適用適用できる。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の配線基板の製造方法は、前記スルーホールに、第１の樹脂材料を前記配線層より突出するように充填する第１充填工程と、上記第１の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の表面と同一平面をなすよう整面する第１整面工程と、上記第１整面工程を経た第１の樹脂材料を硬化させる第１硬化工程と、を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法ある。
【００１１】
第１樹脂材料は、塗布する際から配線層と同一平面をなすように形成しておくことも可能であるが、未硬化の樹脂を硬化させるとその硬化収縮量は大きく、硬化収縮によって生じる凹み部分が大きくなる。この後、充填される第２の樹脂材料も硬化時に収縮し再度凹みを生じる恐れがあるため、凹み部分はできるだけ小さい方がこのましい。そこで、第１の樹脂材料を配線層より突出するように形成し、半硬化する。半硬化とは、樹脂が完全には硬化していないが、硬化作用がある程度進行した状態を指す。完全に硬化させるための熱処理時間よりも、熱処理時間を短くするといった方法により、半硬化状態にすることができる。完全に硬化した場合は、樹脂が硬くなり過ぎて整面工程が困難であるため、整面工程は半硬化状態の第１の樹脂材料に対して行うのが好ましい。ここで樹脂材料の硬化作用がある程度進むので、整面後の第１硬化工程で硬化収縮量を低減できる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の配線基板の製造方法は、前記スルーホールに、第２の樹脂材料を前記配線層より突出するように充填する第２充填工程と、上記第２の充填材料を、半硬化させた後、上記配線層の表面と同一平面をなすよう整面する第２整面工程と、上記第２整面工程を経た第２の樹脂材料を硬化させる第２硬化工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。
【００１３】
第２樹脂材料は、配線層と同一平面をなすように形成した未硬化の樹脂を硬化させるよりも、半硬化した状態で整面しておくことによって、完全に硬化する際の硬化収縮量をさらに低減することができる。また、研磨等の整面工程を経ることにより、配線層と同一平面を有し、極めて平坦度の高いスルーホール充填物を形成することができる。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の配線基板の製造方法は、前記スルーホール充填物の露出面に金属層を形成するメッキ工程を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配線基板の製造方法である。請求項１乃至３の配線基板の製造方法によって得られた配線基板は、スルーホール充填物が配線層と実質的に同一平面を有しているので、スルーホール充填物の上面および配線層にメッキを施した際に平坦な金属層を形成することができる。また、スルーホール充填物の上に金属層を形成することで、スルーホールの直上領域にも非貫通孔（ブラインドビア）の形成が可能となる。
【００１５】
本発明の請求項６に記載の配線基板の製造方法は、前記第２の樹脂材料が、金属粒子またはメッキ触媒核の少なくともいずれかを含有していることを特徴とする請求項４に記載の配線基板の製造方法である。第２の樹脂材料が、銅粉末などの金属粒子およびパラジウム等のメッキ触媒核の少なくともいずれかを含有していることにより、スルーホール充填物上に施される金属層とスルーホール充填物との密着強度を向上することができる。
【００１６】
また、第１の樹脂材料についても、第２の樹脂材料と同じまたは異なる量の金属粒子またはメッキ触媒核の少なくともいずれかを含有させてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の図面に従って、更に詳細に説明するが、本発明はこれら図面になんら限定されるものではない。本発明の代表的な配線基板の製造方法を以下に示す。
【００１８】
図１は、本発明の配線基板の製造方法の第１の実施形態について説明する。まず、厚さ０．３ｍｍのガラス−エポキシ樹脂複合材料（ＪＩＳ：ＦＲ−４）からなる絶縁基板１の上下両主面に、厚さ１２μｍの銅箔２が取着された両面銅張絶縁基板１０を用意する。次いで、この両面銅張絶縁基板１０にドリルによって所定ピッチで貫通孔Ｈを形成する（図１（ａ）参照）。
その後、無電解Ｃｕメッキおよび電解Ｃｕメッキ（厚さ１５μｍ）を施して、貫通孔Ｈの内周面にもＣｕメッキ層２Ｈを形成する（図１（ｂ）参照）。
さらに、エッチングレジストとなるドライフィルム（図示せず）を貫通孔Ｈを塞ぐようにして貼り付け、露光現像して、貫通孔Ｈの端部周縁に若干掛かるようにしてドライフィルムを残す。次に、不要な銅をエッチングにより除去し、ドライフィルムを剥がして、貫通孔Ｈの内周面のスルーホール導体３および貫通孔周縁の配線層４を形成する（図１（ｃ）参照）。
【００１９】
次に、図２（ａ）に示すように、前記スルーホールＨにエポキシ樹脂等の樹脂材料５（第１の樹脂材料）を充填する。ここでは、配線層４とほぼ同一平面を有するように充填する。
この後、樹脂材料５を１５０℃で１時間加熱して熱硬化させ、第１の樹脂充填層１５を形成する。この硬化により、樹脂材料５は収縮し、凹部７を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００２０】
ついで、この凹部７にエポキシ樹脂等の樹脂材料８（第２の樹脂材料）を充填する（図２（ｃ）参照）。この第２の樹脂材料８は、第１の樹脂材料５よりも溶媒成分量が少なく、Ｃｕ粉末している。Ｃｕ粉末を含有させた理由は、後述の金属層１２（図６参照）との密着性を高めるためであり、Ｃｕ粉末以外の金属粒子またはメッキ触媒核を含有させた樹脂材料を用いても効果が得られる。
【００２１】
この後、第２の樹脂材料８を１５０℃で０．５時間加熱して熱硬化させ、第２の樹脂充填層を形成する。第１の樹脂材料５（第１の樹脂充填層１５）はすでに硬化されているので、第２の樹脂材料８を硬化する際には、第１の樹脂材料５（第１の樹脂充填層１５）の硬化収縮は生じない。したがって、硬化収縮するのはスルーホールＨ内のうち開口付近の第２の樹脂材料のみであり、硬化収縮量はごくわずかであるので、わずかに収縮しても、実質的に配線層４と同一平面を維持できる。
【００２２】
上記第１の実施形態では、第１の樹脂材料５を充填する際に、配線層４とほぼ面一になるように充填した（図２（ａ）参照）が、配線層４よりも突出するように充填しておくこともできる。このような方法について、第２の実施形態として、以下に記載する。なお、上記第１の実施形態と同じところは、同一の符号を用いることとする。
【００２３】
図１（ｃ）に記載の絶縁基板１のスルーホールＨに、エポキシ等の樹脂材料５を、配線層４よりも突出するように充填する（図３（ａ）参照）。その後、樹脂材料５を１５０℃で０．５時間加熱して半硬化させる（図３（ｂ）参照）。この半硬化された樹脂材料５は、収縮により凹部７を生じる。ついで、半硬化した樹脂材料５のうち、配線層４より盛り上がった部分を研磨により除去する（図３（ｃ）参照）。このように研磨により整面された半硬化状態の樹脂材料５を硬化させ、凹部１７を有する第１の樹脂充填層１５を形成する（図４（ａ）参照）。
【００２４】
ここで、樹脂材料５は半硬化されているので、すでに硬化収縮がある程度進行しており、この硬化時の収縮量はそれほど大きくならない。したがって、硬化収縮により形成される凹部１７の深さ（凹み量）は、未硬化の樹脂材料５を一挙に硬化させた第１の実施例（図２（ｂ）参照）と比べて、小さくなる。この場合、半硬化状態にするための熱処理時間を変えることにより半硬化の程度を変え、凹部７’の深さ（凹み量）を適宜調節することができる。
【００２５】
次に、この凹部７’には、上記第１の実施例と同様に、エポキシ樹脂等の樹脂材料８（第２の樹脂材料）を充填する（図４（ｂ）参照）。この第２の樹脂材料８は、第１の樹脂材料５よりも溶媒成分量が少なく、Ｃｕ粉末を含有している。Ｃｕ粉末を含有させた理由は、後述の金属層１２との密着性を高めるためであり、Ｃｕ粉末以外の金属粒子またはメッキ触媒核を含有させた樹脂材料を用いても効果が得られる。
【００２６】
この後、第２の樹脂材料８を１２０℃で０．５時間加熱処理し熱硬化させ、第２の樹脂充填層１８を形成する。第１の樹脂材料５はすでに硬化されているので、第２の樹脂材料８を硬化する際には、第１の樹脂材料５の硬化収縮は生じない。したがって、硬化収縮するのはスルーホールＨ内のうち、凹部１７内の第２の樹脂材料８のみであるため、その硬化収縮量はわずかであり、わずかに収縮しても、実質的に配線層４と同一平面を維持できる。
【００２７】
上記第１および第２の実施例においては、凹部７および１７に第２の樹脂材料８をほぼ配線層４とほぼ面一に充填する例を示したが、以下においては、配線層４より突出するように第２の樹脂材料を充填する方法について、第３の実施形態として説明する。
まず、図４（ａ）に示したスルーホールＨの開口近傍に形成された凹部１７に、第２の樹脂材料８を配線層４よりも突出するように形成する（図５（ａ）参照）。その後、この樹脂材料８を半硬化させる。この半硬化された樹脂材料８’は、僅かに収縮する（図５（ｂ）参照）。ついで、半硬化した樹脂材料８’のうち、配線層４より盛り上がった部分を研磨により除去する（図５（ｃ）参照）。このように研磨により整面された半硬化状態の樹脂材料８’を硬化させ、第２の樹脂充填層１８を形成する。半硬化状態の樹脂材料８は、すでに硬化収縮がある程度進行しており、この硬化時の収縮量はほとんど無視できる程度である。したがって、硬化後においても、配線層４と実質的に同一平面を維持できる。
【００２８】
さらに、図５（ｃ）に示す樹脂充填層１８の上に、無電解Ｃｕメッキおよび／または電解Ｃｕメッキにより、金属層１２を形成する（図６参照）。第２の樹脂充填層１８を粒子およびメッキ触媒核の少なくともいずれかを含有している樹脂材料により形成した場合には、金属層１２と樹脂充填層１８との密着性が極めて良好になる。
なお、上記実施例では、溶媒成分を含んだ樹脂材料を用いた例を示したが、第１および第２の樹脂材料のうちの両方、または、いずれか一方に無溶剤タイプの樹脂材料を用いてもよい。いずれの場合であっても、一旦第１の樹脂材料を硬化させた凹部に再度第２の樹脂材料を充填・硬化するため、最終的な凹みはほぼ皆無であり、配線層（４）と同一平面を有する樹脂充填物を形成することが可能となる。
【００２９】
本発明で用いる絶縁基板１の材料は特に制限されず、公知の材質、構造を有するものが制限なく使用することができる。例えば、紙基材−フェノール樹脂積層基板、紙基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−ポリエステル樹脂積層基板、ガラス基材−エポキシ樹脂積層基板、紙基材−テフロン樹脂積層基板、ガラス基材−ポリイミド樹脂積層基板、ガラス基材−ＢＴ（ビスマレイミド−トリアジン）レジン樹脂積層基板、コンポジット樹脂基板等の合成樹脂基板や、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属をエポキシ樹脂等で被覆して絶縁処理した金属系絶縁基板、あるいはセラミック等の絶縁基板等が挙げられる。
【００３０】
本発明の配線基板の製造方法において複数の絶縁基板の積層体を用いる場合は、その積層体の形成方法は、特に限定されない。通常、必要に応じて配線層が施された絶縁基板を積層する方法が採用され、一般的には絶縁基板間にプリプレグを挟み積層されるピンラミネート方式およびマスラミネート方式が好適に用いられる。また、絶縁基板の層数は、パターンの必要に応じて決定される。配線層は、この積層体の両表面、或いは一表面と該複数の絶縁基板間に形成される。これに対し、本発明の配線基板は、絶縁基板が１枚の場合には、その両面に配線層を有しいる。上記の配線層としては、通常の回路パターン、ランド部、パッド部等の公知のパターンが必要に応じて形成される。また、形成される配線層の材質は特に限定されないが、銅、ニッケル等が挙げられる。
【００３１】
上記スルーホールの形成方法としては、ドリル加工、パンチング加工、レーザ加工等の通常の配線基板の製法と同様の公知の手法が特に限定されずに用いられる。
上記整面工程の手法としては、バフ研磨、スクラブ研磨、ベルト研磨、スラリー研磨等の通常の配線基板の研磨に用いられる手法が好適に用いられる。
【００３２】
さらに、上記実施形態に記載の製造方法で得られた配線基板は、さらに従来公知の手法により、さらに上層にビルドアップ層を形成し、多層配線基板を形成するとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる配線基板の製造方法のうち、スルーホール導体３を形成する過程の説明図である。
【図２】第１の実施形態にかかる配線基板の製造方法のうち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図である。
【図３】第２の実施形態にかかる配線基板の製造方法のうち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図である。
【図４】第２の実施形態にかかる配線基板の製造方法のうち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図である。
【図５】第３の実施形態にかかる配線基板の製造方法のうち、スルーホール充填物を形成する過程の説明図である。
【図６】スルーホール充填物の上に金属層を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１：絶縁基板
２：銅箔
３：スルーホール導体
４：配線層
５：第１の樹脂材料
７、７’、１７：凹部
８：第２の樹脂材料
Ｈ：スルーホール
２Ｈ：Ｃｕメッキ層
１０：両面銅張基板
１２：金属層
１５：第１樹脂充填層
１８：第２樹脂充填層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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