(57)【要約】【課題】貫通孔へのフィルドめっきを可能とし、且つ信頼性を確保可能な配線基板を提供する。【解決手段】補強繊維の束を有する織布に絶縁樹脂を含浸させたプリプレグを、厚さ方向に奇数枚積層して形成した絶縁層と、この絶縁層の表裏面に配置された銅箔と、この表裏面の両方の銅箔側からレーザ加工して形成され厚さ方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔内に前記絶縁層の表裏面と垂直方向に内壁を形成する絶縁樹脂と、この貫通孔の内壁の絶縁樹脂から前記貫通孔内に突出した補強繊維の束とを備え、前記絶縁樹脂から貫通孔内に対向して突出した補強繊維の束の先端の間隙が、前記絶縁層の厚さ方向の中央部で表裏側よりも狭い配線基板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強繊維の束を有する織布に絶縁樹脂を含浸させたプリプレグを、厚さ方向に奇数枚積層して形成した絶縁層と、この絶縁層の表裏面に配置された銅箔と、この表裏面の両方の銅箔側からレーザ加工して形成され厚さ方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔内に前記絶縁層の表裏面と垂直方向に内壁を形成する絶縁樹脂と、この貫通孔の内壁の絶縁樹脂から前記貫通孔内に突出した補強繊維の束とを備え、前記絶縁樹脂から貫通孔内に対向して突出した補強繊維の束の先端の間隙が、前記絶縁層の厚さ方向の中央部で表裏側よりも狭い配線基板。
【請求項２】
請求項１において、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の太さが、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維よりも太い配線基板。
【請求項３】
請求項１において、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の一束当りの本数が、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維の一束当りの本数よりも多い配線基板。
【請求項４】
請求項１において、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の束の繊維密度が、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維の束の繊維密度より高い多い配線基板。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１つにおいて、絶縁層に形成された貫通孔内に、めっきが充填された配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層間接続用の貫通孔を有する配線基板に関し、特には、貫通孔の層間接続をフィルドビアめっきで形成する配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、配線基板の高密度化に伴って、配線基板に設けられた貫通孔や非貫通孔上に、電子部品素子を搭載する端子等の配線パターンを形成できるようにした配線基板が要求されている。これに応える配線基板としては、貫通孔や非貫通孔を穴埋め樹脂で充填し、蓋めっき等を行って、貫通孔や非貫通孔上に、配線パターンを形成する配線基板が従来から行われている。しかし、この配線基板では、貫通孔等への穴埋め樹脂の充填や表面研磨、蓋めっきといった工程が必要となり、工数を要する問題がある。
【０００３】
そこで、このような工数増加の問題を回避するため、配線基板の貫通孔の一方の開口を金属箔で塞ぎ、この金属箔を給電層として、フィルドビアめっきを行って貫通孔を充填した配線基板が提案されている（特許文献１）。また、非貫通孔にフィルドビアで形成した層間接続を、配線基板の厚み方向全体に亘って積み上げるフルスタック構造が提案されている（特許文献２）。さらに、配線基板の表裏面の両側から、内部に向かって孔径が縮小するテーパ形状の頂部同士を突き合わせた形状の貫通孔を形成し、この貫通孔内にフィルドビアめっきを行い、めっき初期において、貫通孔の最小径部がフィルドビアめっきで塞がれることを利用して、非貫通孔を形成し、実質的に非貫通孔へのフィルドビアめっきと同様な状態として、最終的に貫通孔をフィルドビアめっきで充填する配線基板が開示されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５９７９５号公報
【特許文献２】特開２００９−２２４７３１号公報
【特許文献３】特開２００９−０６０１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、引用文献１の配線基板では、フィルドビアめっきの給電層を設けるために、貫通孔の一方の開口に金属箔を接着材で貼り合せる工程や、余分な接着材を除去する工程が必要となり、やはり工数が多い問題がある。
【０００６】
引用文献２の配線基板では、非貫通孔にフィルドビアめっきを充填するものであるため、配線基板の厚み方向全体に亘ってフィルドビアめっきを形成するために、フィルドビアめっきで形成した非貫通孔を、１層ずつ積み上げる必要があり、やはり工数を要する問題がある。
【０００７】
引用文献３の配線基板では、配線基板の表裏面のそれぞれの側から、レーザ加工によって、内部に向かって孔径が縮小するテーパー形状の頂部同士を突き合わせた形状の貫通孔を形成するが、テーパー形状を必要とするため基板中心部に向かって穴径を縮小させる必要があり、温度サイクル接続信頼性試験を実施した際に穴径が最小となるテーパー形状の頂部でクラックが発生し易くなり接続信頼性を低下させる。
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、貫通孔へのフィルドめっきを可能とし、且つ信頼性を確保可能な配線基板を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、以下に関する。
１．補強繊維の束を有する織布に絶縁樹脂を含浸させたプリプレグを、厚さ方向に奇数枚積層して形成した絶縁層と、この絶縁層の表裏面に配置された銅箔と、この表裏面の両方の銅箔側からレーザ加工して形成され厚さ方向に貫通する貫通孔と、この貫通孔内に前記絶縁層の表裏面と垂直方向に内壁を形成する絶縁樹脂と、この貫通孔の内壁の絶縁樹脂から前記貫通孔内に突出した補強繊維の束とを備え、前記絶縁樹脂から貫通孔内に対向して突出した補強繊維の束の先端の間隙が、前記絶縁層の厚さ方向の中央部で表裏側よりも狭い配線基板。
２．項１において、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の太さが、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維よりも太い配線基板。
３．項１において、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の一束当りの本数が、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維の一束当りの本数よりも多い配線基板。
４．項１において、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の束の繊維密度が、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維の束の繊維密度より高い多い配線基板。
５．項１〜４の何れか１つにおいて、絶縁層に形成された貫通孔内に、めっきが充填された配線基板。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、貫通孔へのフィルドめっきを可能とし、且つ信頼性を確保可能な配線基板を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の配線基板の一例の断面図である。
【図２】本発明の配線基板の製造方法の一例を表すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の配線基板の実施形態としては、図１に示すように、補強繊維の束６を有する織布に絶縁樹脂５を含浸させたプリプレグ７を、厚さ方向に奇数枚積層して形成した絶縁層２と、この絶縁層２の表裏面に配置された銅箔１と、この表裏面の両方の銅箔１側からレーザ加工して形成され厚さ方向に貫通する貫通孔３と、この貫通孔３内に前記絶縁層２の表裏面と垂直方向に内壁を形成する絶縁樹脂５と、この貫通孔３の内壁の絶縁樹脂５から前記貫通孔３内に突出した補強繊維の束８とを備え、前記絶縁樹脂５から貫通孔３内に対向して突出した補強繊維の束８の先端の間隙が、前記絶縁層２の厚さ方向の中央部で表裏側よりも狭い配線基板が挙げられる。
【００１３】
本実施の形態における絶縁層とは、配線基板の層間を絶縁するものであり、配線の支持基板となるものである。本実施の形態においては、補強繊維の束を有する織布に絶縁樹脂を含浸させたプリプレグを、厚さ方向に奇数枚積層して形成する。本実施の形態では、絶縁層を構成するプリプレグとして、補強繊維として織布を用いたものだけを使用しており、補強繊維として不織布を用いたものは使用していない。
【００１４】
本実施の形態における銅箔とは、めっきとともに配線を形成する導体として、絶縁層上に設けられるものである。銅箔は、プリプレグと重ねた後、熱プレス等により積層一体化することで、絶縁層上に設けられる。
【００１５】
本実施の形態における貫通孔とは層間接続を形成するためのものであり、表裏面の両方の銅箔側からレーザ加工して厚さ方向に貫通することにより形成する。レーザ加工による貫通孔の形成方法として、コンフォーマルマスク法や銅ダイレクト法を用いることができる。
【００１６】
本実施の形態では、貫通孔の内壁の絶縁樹脂から貫通孔内に突出した補強繊維の束を有している。表裏面の両方の銅箔側からレーザ加工することにより、絶縁樹脂と補強繊維の熱分解温度の差により、絶縁樹脂から貫通孔内に突出した補強繊維の束を形成することができる。また、補強繊維とは、配線基板の絶縁層を補強するものであり、補強繊維の束を織り込んだ織布からなる繊維シートを用いることができる。絶縁樹脂よりも熱分解温度が高く、強度および耐熱性等の点から、ガラスクロスが好ましい。
【００１７】
図１に示すように、本実施の形態では、絶縁樹脂５から貫通孔３内に対向して突出した補強繊維の束８の先端の間隙が、絶縁層２の厚さ方向の中央部で表裏側よりも狭く形成される。貫通孔３をレーザ加工により形成する際、レーザ加工のエネルギーは、表面から裏面に到達するまでの間に減衰があっても、絶縁層２の絶縁樹脂５は、補強繊維の束６に比べて熱分解温度が低いため、ほぼ垂直に（ストレートに）貫通孔加工されるが、補強繊維の束６は、絶縁樹脂５に比べて熱分解温度が高いため、レーザ加工のエネルギーの減衰の影響が大きく、絶縁樹脂５から貫通孔３内に突出した形状となる。本実施の形態では、補強繊維が束の状態となっている織布を用いているため、補強繊維がばらばらに絡み合った不織布に比べて、絶縁樹脂５と補強繊維とのレーザ加工による熱分解のされ方に差が生じやすく、補強繊維の束６が絶縁樹脂５から突出しやすい。表裏面の両方の銅箔側からレーザ加工することにより、レーザ加工のエネルギーの減衰の影響によって、絶縁層２の厚さ方向の中央部の補強繊維の束６の突出が最も大きくなるため、絶縁層２の厚さ方向の中央部で、補強繊維の束６の先端の間隙が、表裏側よりも狭く形成される。このように、絶縁層２の厚さ方向の中央部で、補強繊維の束６の先端の間隙が、表裏側よりも狭く形成されることにより、フィルドめっきによって、確実に貫通孔にめっきを充填することが可能になる。つまり、フィルドめっきは、もともと貫通孔の表面側よりも内部に析出しやすいが、絶縁層の厚さ方向の中央部で補強繊維の束の先端の間隔が表面側よりも狭くなっているため、より確実に、絶縁層の厚さ方向の中央部から優先的にフィルドめっきが析出し、確実に貫通孔にめっきを充填することが可能になる。
【００１８】
本実施の形態において、貫通孔のフィルドめっきは、絶縁層の厚さ方向の中央部の補強繊維の束の突出があることにより、まず、絶縁層の厚さ方向の中央部がフィルドめっきで塞がれ、次に、完全に貫通孔内がめっきで充填される。このとき、貫通孔の内壁（絶縁樹脂の内壁）は、ほぼストレートな状態でフィルドめっきが充填されているので、熱応力が集中することがなく信頼性を確保できる。つまり、貫通孔の内壁は断面形状がほぼストレートであり、補強繊維の束が部分的に突出しているだけであるため、貫通孔の径はほぼ確保されており、断面がくびれ形状にはならないので熱応力が集中し難い。また、補強繊維の束の先端は、補強繊維がばらばらになり、その隙間にフィルドビアめっきが入り込んで析出しているため、補強繊維の先端がくさびの作用を有し、強固にフィルドめっきが密着する。また、プリプレグの補強繊維は、平面的に見れば、縦方向と横方向に交わっているため、補強繊維の密度が高い部分（絶縁樹脂が少ない部分）と補強繊維の密度が低い部分（絶縁樹脂が多い部分）がある。このため、貫通孔の円周の全ての方向において、補強繊維の束が同じ突出量で突出するわけではなく、補強繊維の密度が低い部分（絶縁樹脂が多い部分）は貫通孔の内壁は断面形状がほぼストレートになっており、熱応力が集中し難い。したがって、貫通孔へのフィルドめっきを可能とし、且つ信頼性を確保可能な配線基板を提供することができる。
【００１９】
好ましくは、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の太さが、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維よりも太い配線基板である。これにより、レーザ加工によって、絶縁層の厚さ方向の中央部の補強繊維が、絶縁層の表面側の補強繊維に比べて、より除去され難くなるため、絶縁層の厚さ方向の中央部に、補強繊維の束の突出を形成し易い。
【００２０】
好ましくは、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の１束当りの本数が、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維の１束当りの本数よりも多い配線基板である。これにより、レーザ加工によって、絶縁層の厚さ方向の中央部の補強繊維が、絶縁層の表面側の補強繊維よりも、より除去され難くなるため、絶縁層の厚さ方向の中央部に、補強繊維の束の突出を形成し易い。
【００２１】
好ましくは、奇数枚積層されたプリプレグのうち、絶縁層の厚さ方向中央部に配置されたプリプレグの補強繊維の束の繊維密度が、それ以外の前記絶縁層の厚さ方向に配置されたプリプレグの補強繊維の束の繊維密度より高い多い配線基板。これにより、レーザ加工によって、絶縁層の厚さ方向の中央部の補強繊維が、絶縁層の表面側の補強繊維よりも、より除去され難くなるため、絶縁層の厚さ方向の中央部に、補強繊維の束の突出を形成し易い。
【００２２】
好ましくは、絶縁層に形成された貫通孔内に、めっきが充填された配線基板である。フィルドめっきを用いて貫通孔をめっきで充填する場合、絶縁層の厚さ方向の中央部の補強繊維の束の突出があることにより、まず、絶縁層の厚さ方向の中央部がフィルドめっきで塞がれ、次に、完全に貫通孔内がめっきで充填される。このとき、貫通孔の内壁（絶縁樹脂の内壁）は、断面形状がほぼストレートな状態でフィルドめっきが充填されているので、熱応力が集中することがなく、信頼性を確保できる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明の好適な実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されない。
【００２４】
図２（Ａ）に示すように、ガラスクロスに絶縁樹脂を含浸させたプリプレグを銅箔と積層一体化して形成した、板厚０．１８ｍｍ、表裏の銅箔の厚さ５μｍ、サイズ５００ｍｍ×４００ｍｍのＭＣＬ−ＬＺ−７１Ｇ（日立化成株式会社製、製品名、「ＭＣＬ」は登録商標。）を準備した。この基板は、いわゆるＦＲ−４（Ｆｌａｍｅ  ｒｅｔａｒｄａｎｔ−４）材である。次に、貫通孔３を形成する位置に、直径６５μｍのコンフォーマルマスクを形成した。コンフォーマルマスクの形成は、一般的なサブトラクティブ法により行った。また、コンフォーマルマスクの形成の露光工程には、大日本スクリーン株式会社製のダイレクトイメージ露光装置を使用し、コンフォーマルマスク１０の表裏面の位置あわせ精度は、±２０μｍ以内で形成した。
【００２５】
次に図２（Ｂ）に示すように、コンフォーマルマスクに合わせて、表面側から、深さ方向に貫通孔３を、レーザ加工で形成する。レーザ加工には、炭酸ガスレーザ加工機であるＬＣ−２Ｋ２１２／２Ｃ（日立ビアメカニクス株式会社製、商品名）を使用した。レーザビーム径は１００μｍを選択し、レーザ１ショット当り基板の絶縁層２を、深さ３０〜４５μｍ加工するレーザ条件に設定し、レーザのショット数は６ショットで加工した。
【００２６】
次に、図２（Ｃ）に示すように、コンフォーマルマスクに合わせて、裏面側からのレーザ加工を、前記表面側からのレーザ加工と同一条件にて行い、貫通孔３を形成した。このとき、絶縁層２の絶縁樹脂５の内壁は、断面形状がほぼストレートであるが、絶縁層２内部の補強繊維の束６は、絶縁樹脂５より０〜１５μｍの突出した形状に形成された。レーザ加工後の貫通孔３を３０個観察した結果、絶縁層２の表面側で０〜１０μｍであり、絶縁層２の中央部で８〜１５μｍであった。この突出形状は、一般的に絶縁層２の材料として用いられる有機樹脂材料より補強繊維材料として用いられるガラス繊維材の方がレーザ加工時に熱分解除去されにくいため、絶縁樹脂５より０〜１５ｕｍの補強繊維の束６の突出が形成される。さらに、貫通孔３をレーザ加工で形成する際、レーザのエネルギーが配線基板９の表面から深さ方向に進むに従って減衰するため、本実施例のように配線基板９の表面側及び裏面側からレーザ加工した場合、図２（Ｃ）に示すとおり、配線基板９の厚さ方向の中央に配置された補強繊維の束６の突出がもっとも大きくなる。一方、絶縁樹脂５の熱分解温度は、ガラス繊維に比べて低いため、レーザ加工のエネルギーの減衰の影響を受けにくく、深さ方向において、レーザ加工の状態に差が生じにくいので、絶縁層２の絶縁樹脂５の内壁は、断面形状がほぼストレートに形成される。
【００２７】
次に、図２（Ｄ）に示すように、貫通孔３の内壁面に導電膜（下地銅めっき）を、無電解銅めっきにより形成し、さらに、図２（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、貫通孔３内にフィルドめっき４にて貫通孔内をめっき充填した。具体的には、温度８０±５℃、濃度５５±１０ｇ／Ｌの過マンガン酸ナトリウム水溶液を用いて、貫通孔３内のデスミア処理を施した後、無電解銅めっきにて０．４〜０．８μｍの厚みの導電膜（下地めっき）を形成し、次に、電解フィルドめっきＶＦ−５（荏原ユージライト株式会社製、商品名）を使用し、配線基板９の表裏面のめっき厚設定は２５μｍとして貫通孔内をめっき充填した。
【００２８】
次に、図１に示すように、サブトラクティブ法で、配線基板９の表裏面のフィルドめっき４及び銅箔１を回路形成した。回路形成後の配線基板９の貫通孔３を３０個観察した結果、デスミア処理によって、レーザ加工後よりも補強繊維の束６の突出量（突出した長さ）は大きくなっており、絶縁層２の表面側で２〜１２μｍであり、絶縁層２の中央部で１０〜１７μｍであった。
【００２９】
（比較例）
絶縁層として、表層のみにガラスクロスに絶縁樹脂を含浸させたプリプレグを配置し、表層以外の内部にはガラス不織布に絶縁樹脂を含浸させたプリプレグを配置し、銅箔と積層一体化して形成した、板厚０．１８ｍｍ、表裏の銅箔の厚さ５μｍ、サイズ５００ｍｍ×４００ｍｍのコンポジットタイプの銅張り積層板（いわゆるＣＥＭ３：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｅｐｏｘｙ  ｍａｔｅｒｉａｌ−３）を準備した。
【００３０】
実施例とは異なり、まず、配線基板の表面側からレーザ加工して非貫通孔を形成し、次に、配線基板の裏面側からレーザ加工して、非貫通孔同士が突き当たるようにして、貫通孔を形成した。絶縁層の絶縁樹脂の内壁は、配線基板の表面及び裏面側から、厚さ方向の中央に向かって断面形状がテーパー形状であった。
【００３１】
実施例と同様にして、デスミア処理、フィルドめっき、回路形成を行い、配線基板を形成した。
【００３２】
（評価）
実施例と比較例の配線基板のフィルドビアめっきの表面を観察したところ、深さ１５μｍ以上の凹みは認められなかった。また、ホットオイル温度サイクル試験（高温２６０℃１０秒⇔常温２０℃１０秒）において、接続信頼性を確認した結果、比較例である貫通孔にテーパー形状を持たせた配線基板は、２０サイクルで断線不良が発生したが、実施例の配線基板では、８０サイクルまで断線不良の発生はなく、本実施例の配線基板では約４倍の耐久性向上が確認された。
【符号の説明】
【００３３】
１．銅箔
２．絶縁層
３．貫通孔
４．フィルドめっき
５．絶縁樹脂
６．補強繊維の束
７．プリプレグ
８．通孔内に突出した補強繊維の束
９．配線基板
１０．コンフォーマルマスク
【図１】
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【図２】
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