(57)【要約】    【課題】  信頼性の高いプリント配線板を提供する。    【解決手段】  メタルコアの貫通孔３８ａを樹脂で充填する上部絶縁層２０Ｆが芯材を備えない。このため、芯材を備える絶縁層と異なり樹脂が浸み出し易く、貫通孔３８ａ内にボイドを発生させることなく樹脂２０Ｃを充填できる。このため、プリント配線板の信頼性が高い。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有し、上面と下面を備えるメタルコアと、
前記メタルコアの前記上面に形成される上部絶縁層及び上部導体層と、
前記メタルコアの前記下面に形成される下部絶縁層及び下部導体層と、
前記上部絶縁層から浸み出して、前記メタルコアの貫通孔に充填された樹脂と、
前記樹脂に形成されたスルーホール導体と、
前記上部絶縁層に形成され、前記メタルコアと前記上部導体層とを接続する上部ビア導体と、
前記下部絶縁層に形成され、前記メタルコアと前記下部導体層とを接続する下部ビア導体と、を有するコア基板と、
前記コア基板上に形成された層間樹脂絶縁層及び導体層からなるビルドアップ層と、を有するプリント配線板であって、
前記層間樹脂絶縁層は芯材を備え、
前記上部絶縁層は芯材を備えない。
【請求項２】
請求項１のプリント配線板であって、
前記スルーホール導体は、前記上部導体層と前記下部導体層とを接続する。
【請求項３】
請求項１のプリント配線板であって、
前記メタルコアの前記下面側の前記貫通孔の開口は、前記下部絶縁層で塞がれている。
【請求項４】
請求項１のプリント配線板であって、
前記下部絶縁層は芯材を備えない。
【請求項５】
請求項１のプリント配線板であって、
前記メタルコアの前記貫通孔は、前記メタルコアの前記上面から前記下面に向かってテーパーしている。
【請求項６】
請求項１のプリント配線板であって、
前記メタルコアの厚みは、１００μｍ〜２００μｍである。
【請求項７】
請求項１のプリント配線板であって、
前記メタルコアは、金属箔に銅めっき膜を形成して成る。
【請求項８】
支持板を準備することと、
前記支持板上で、下部絶縁層と、貫通孔を備えるメタルコアと、上部絶縁層とを順に形成すると共に、該上部絶縁層から浸み出した樹脂で、前記貫通孔内を充填することによりコア基板を作製することと、
前記支持板からコア基板を剥離することと、
前記コア基板上に層間樹脂絶縁層及び導体層からなるビルドアップ層を形成することと、を含むプリント配線板の製造方法であって、
前記上部絶縁層は芯材を備えず、
前記層間樹脂絶縁層は芯材を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持板を用いる逐次積層の多層ビルドアップ式のプリント配線板の製造方法、及び、該プリント配線板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の薄型化に対応するため、内蔵されるプリント配線板の厚みを薄くすることが求められている。プリント配線板の厚みを薄くすると、絶縁層の剛性が下がり反り等が発生し易くなる。これに対応するため、コア基板にビルドアップ層を設けるビルドアップ多層プリント配線板において、コア基板内に剛性の高い金属板を入れる構成が種々提案されている。
【０００３】
特許文献１で、メタルコアの直上の絶縁層は、下側が低ＣＴＥ材、上側が高ＣＴＥ材の２層構造から成る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−７７６９９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、従来のメタルコアタイプのプリント配線板は、メタルコアに設けたスルーホール導体形成用の貫通孔にボイドを含まないように樹脂を充填することが困難で、貫通孔のボイドに起因して絶縁層にクラックが入り易いという課題があった。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、信頼性の高いプリント配線板、及び、該プリント配線板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明のプリント配線板は、貫通孔を有し、上面と下面を備えるメタルコアと、前記メタルコアの前記上面に形成される上部絶縁層及び上部導体層と、前記メタルコアの前記下面に形成される下部絶縁層及び下部導体層と、前記上部絶縁層から浸み出して、前記メタルコアの貫通孔に充填された樹脂と、前記樹脂に形成されたスルーホール導体と、前記上部絶縁層に形成され、前記メタルコアと前記上部導体層とを接続する上部ビア導体と、前記下部絶縁層に形成され、前記メタルコアと前記下部導体層とを接続する下部ビア導体と、を有するコア基板と、前記コア基板上に形成された層間樹脂絶縁層及び導体層からなるビルドアップ層と、を有する。そして、前記層間樹脂絶縁層は芯材を備え、前記上部絶縁層は芯材を備えない。
【０００８】
本願発明のプリント配線板の製造方法は、支持板を準備することと、前記支持板上で、下部絶縁層と、貫通孔を備えるメタルコアと、上部絶縁層とを順に形成すると共に、該上部絶縁層から浸み出した樹脂で、前記貫通孔内を充填することによりコア基板を作製することと、前記支持板からコア基板を剥離することと、前記コア基板上に層間樹脂絶縁層及び導体層からなるビルドアップ層を形成することと、を含む。そして、前記上部絶縁層は芯材を備えず、前記層間樹脂絶縁層は芯材を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明のプリント配線板では、メタルコアの貫通孔を樹脂で充填する上部絶縁層が芯材を備えない。このため、芯材を備える絶縁層と異なり樹脂が浸み出し易く、貫通孔内にボイドを発生させることなく樹脂を充填できる。コア基板内にボイドが無いため、プリント配線板の信頼性が高い。
【００１０】
本願発明のプリント配線板の製造方法では、メタルコアの貫通孔を樹脂で充填する上部絶縁層が芯材を備えない。このため、芯材を備える絶縁層と異なり樹脂が浸み出し易く、貫通孔内にボイドを発生させることなく樹脂を充填できる。コア基板内にボイドが無いため、プリント配線板の信頼性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図２】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図３】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図４】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図５】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図６】第１実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。
【図７】第１実施形態のプリント配線板の断面図。
【図８】第１実施形態の第１改変例に係るプリント配線板の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
[第１実施形態]
図７は第１実施形態のプリント配線板を示す。プリント配線板１０は、上部絶縁層２０Ｆ、下部絶縁層２０Ｓを有するコア基板３０を備える。
図４（Ｂ）は該コア基板３０を示す。上部絶縁層２０Ｆ上に上部導体層３４Ｆが形成され、下部絶縁層２０Ｓ下に下部導体層３４Ｓが形成されている。上部絶縁層と下部絶縁層との間には、メタルコア３８が形成されている。上部絶縁層２０Ｆの開口３１Ｆには、上部導体層３４Ｆとメタルコア３８とを接続する上部ビア導体３５Ｆが形成されている。下部絶縁層２０Ｓの開口３１Ｓには、下部導体層３４Ｓとメタルコア３８とを接続する下部ビア導体３５Ｓが形成されている。メタルコア３８は、芯部金属箔２２Ｃ及び該芯部金属箔２２Ｃ上に形成された電解めっき膜２４をパターニングすることにより形成されている。メタルコア３８の厚みは１００〜２００μｍであることが好ましい。この厚みであることで、プリント配線板の強度を高めると共に、放熱性を改善できる。１００μｍ未満では、放熱性を改善できず、２００μｍを超えると、上部絶縁層が芯材を備えない樹脂層であったとしても、貫通孔内にボイドが残るリスクが高くなる。上部ビア導体３５Ｆは下方に向かって縮径するテーパー形状に形成され、下部ビア導体３５Ｓは上方に向かって縮径するテーパー形状に形成されている。
【００１３】
図７に示すように第１実施形態のプリント配線板は、コア基板３０の第１面Ｆ上に、第１導体層５８Ｆ、第１ビア導体６０Ｆを備える第１絶縁層５０Ｆが４層ビルドアップ積層されている。コア基板の第２面Ｓ上には、第２導体層５８Ｓ、第２ビア導体６０Ｓを備える第２絶縁層５０Ｓが４層ビルドアップ積層されている。最上層の第１絶縁層５０Ｆ上には、ソルダーレジスト層７０Ｆが形成され、ソルダーレジスト層７０Ｆの開口７１Ｆには半田バンプ７６Ｆが形成されている。最下層の第２絶縁層５０Ｓ上には、ソルダーレジスト層７０Ｓが形成され、ソルダーレジスト層７０Ｓの開口７１Ｓには半田バンプ７６Ｓが形成されている。
【００１４】
第１実施形態のプリント配線板１０は、コア基板３０の中心にメタルコア３８を備えるメタルコア構造を取るため、厚みの厚いメタルコア３８の剛性により反りを抑制でき、薄板化の要求に応えることができる。また、金属製のメタルコア３８によりプリント配線板の熱伝導性が改善される。
【００１５】
[第１実施形態の製造方法]
第１実施形態のプリント配線板１０の製造方法が図１〜図６に示される。
（１）支持板１８が準備される。例えば、支持板１８は、絶縁基材とその絶縁基材の両面に積層されている銅箔（図示せず）とからなる銅張積層板（両面銅張積層板）である。支持板は第１面と第１面と反対側の第２面を有する。支持板１８の第１面上、第２面上に下層金属箔２２Ｓが準備される。金属箔２２Ｓは例えば銅箔であり、厚みは１２μｍである。下層金属箔２２Ｓ上にＢステージの樹脂フィルム２２が準備され、樹脂フィルム２２上に芯部金属箔２２Ｃが準備される（図１（Ａ））。樹脂フィルム２２の厚みは４０〜６０μｍであって、芯部金属箔２２Ｃの厚みは１２μｍである。支持板１８の第１面上、第２面上に下層金属箔２２Ｓが積層される。支持板１８と金属箔２２Ｓが外周で固定される。銅張積層板と金属箔は超音波で接合される。金属箔と支持板は固定部分１４で接合されている。固定部分の巾は基板端部から３０ｍｍである。固定部分は枠状に形成されている。下層金属箔２２Ｓ上にＢステージの樹脂フィルムが積層され、芯部金属箔２２Ｃが積層される（図１（Ｂ））。その後、樹脂フィルムは硬化され、支持板上に下部絶縁層２０Ｓが形成される。下部絶縁層２０Ｓは、無機粒子を含むが芯材を有しない。無機粒子として、シリカやアルミナや水酸化物からなる粒子が挙げられる。水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等の金属水酸化物が挙げられる。水酸化物は熱で分解されることで水が生成する。このため、水酸化物は、絶縁層を構成する材料から熱を奪うことが可能であると考えられる。すなわち、下部絶縁層２０Ｓが水酸化物を含むことで、レーザの加工性が向上すると推測される。
【００１６】
（２）１２μｍの芯部金属箔２２Ｃ上に８８〜１８８μｍ（好適には１００μｍ）の厚みの電解めっき膜２４が形成され、金属箔２２Ｃと電解めっき膜２４とからなる厚さ１００〜２００μｍのメタルコア３８が形成される（図１（Ｃ））。
【００１７】
（３）電解めっき膜２４上に所定パターンのエッチングレジスト２６が形成される（図１（Ｄ））。
【００１８】
（４）エッチングレジスト非形成部の電解めっき膜２４、芯部金属箔２２Ｃがエッチングにより除去され、貫通孔３８ａが形成され（図２（Ａ））、エッチングレジストが除去され、電解めっき膜２４、芯部金属箔２２Ｃから成るメタルコア３８が形成される（図２（Ｂ））。貫通孔３８ａは、メタルコアの上面から下面に向かってテーパーしている。
【００１９】
（５）下部絶縁層の第１面とメタルコア３８上に上部絶縁層２０Ｆ及び上部金属箔２２Ｆが形成される（図２（Ｃ））。上部絶縁層は下部絶縁層と同様な無機粒子を含み、芯材を備えず、４０〜６０μｍの厚みである。上部金属箔２２Ｆは、下部金属箔と同様に例えば銅箔であり、厚みは１２μｍである。上部絶縁層２０Ｆの積層の際に、メタルコアの貫通孔３８ａ内が、該上部絶縁層２０Ｆから浸み出した樹脂２０Ｃで充填される。ここで、上部絶縁層の厚みを下部絶縁層より予め厚くしておくことで、両者の仕上がりの厚みが等しくなるようにすることが好ましい。
【００２０】
実施形態のプリント配線板の製造方法では、メタルコアの貫通孔３８ａを樹脂で充填する上部絶縁層２０Ｆが芯材を備えない。このため、芯材を備える絶縁層と異なり樹脂が浸み出し易く、貫通孔３８ａ内にボイドを発生させることなく樹脂２０Ｃを充填できる。コア基板内にボイドが無いため、プリント配線板の信頼性が高い。また、貫通孔３８ａが上面から下面に向かってテーパーしているので、上面側の上部絶縁層２０Ｆからの樹脂が入り込み易く、貫通孔３８ａ内にボイドが発生し難い。
【００２１】
（６）図２（Ｄ）中のＺ１−Ｚ１線に沿って、支持板付き中間体は切断される。切断箇所は固定部分１４より内側である。中間体３０αが、支持板１８から分離される（図３（Ａ））。
【００２２】
（７）上部絶縁層２０Ｆにレーザが照射される。メタルコア３８に至る上部開口３１Ｆが上部絶縁層に形成される。下部絶縁層２０Ｓにレーザが照射される。メタルコア３８に至る下部開口３１Ｓが下部絶縁層に形成される。また、上部絶縁層２０Ｆと下部絶縁層２０Ｓにレーザが照射され、スルーホール用貫通孔３１が形成される（図３（Ｂ））。上部開口３１Ｆは上部絶縁層の表面からメタルコア３８に向かってテーパーしている。下部開口３１Ｓは下部絶縁層の表面からメタルコア３８に向かってテーパーしている。スルーホール用貫通孔３１は、上部絶縁層の表面からテーパーすると共に、下部絶縁層の表面からテーパーする砂時計形状に形成される。
【００２３】
（８）上部金属箔２２Ｆ上、下部金属箔２２Ｓ及び上部開口３１Ｆ、上部開口３１Ｓ、スルーホール用貫通孔３１の内壁に無電解めっき膜４２が形成される（図３（Ｃ））。
【００２４】
（９）無電解めっき膜をシード層として、無電解めっき膜４２上に電解めっき膜４６が形成される。上部開口３１Ｆ、下部開口３１Ｓは電解めっき膜４６で充填され、上部金属箔２２Ｆ、下部金属箔２２Ｓの上層の無電解めっき膜４２上に電解めっき膜４６が形成される（図３（Ｄ））。
【００２５】
（１０）第１面Ｆ側、第２面Ｓ側の電解めっき膜４６上に所定パターンのエッチングレジスト４４が形成される（図４（Ａ））。
【００２６】
（１１）第１面Ｆ側のエッチングレジスト非形成部の電解めっき膜４６、無電解めっき膜４２、上部金属箔２２Ｆ、第２面Ｓ側のエッチングレジスト非形成部の電解めっき膜４６、無電解めっき膜４２、下部金属箔２２Ｓがエッチングにより除去された後、エッチングレジストが剥離され、第１面Ｆ上に電解めっき膜４６、無電解めっき膜４２、上部金属箔２２Ｆから成る上部導体層３４Ｆが、第２面Ｓ上に電解めっき膜４６、無電解めっき膜４２、下部金属箔２２Ｓからなる下部導体層３４Ｓ形成され、コア基板３０が完成する（図４（Ｂ））。ここで、上部導体層３４Ｆ、下部導体層３４Ｓの厚みはそれぞれ２０μｍである。
【００２７】
（１２）コア基板３０の第１面Ｆに第１絶縁層５０Ｆ及び金属箔５３が、第２面Ｓに第２絶縁層５０Ｓ及び金属箔５３が形成される（図４（Ｃ））。第１絶縁層５０Ｆ、第２絶縁層５０Ｓの厚みは４０〜６０μｍである。金属箔５３の厚みは１２μｍである。第１絶縁層５０Ｆは上部絶縁層の第１面と上部導体層３４Ｆ上に形成されている。第２絶縁層５０Ｓは下部絶縁層の第２面と下部導体層３４Ｓ上に形成されている。絶縁層の厚みは４０μｍから６０μｍである。金属箔５３は、上部金属箔、下部金属箔と同様に例えば銅箔であり、厚みは１２μｍである。第１脂絶縁層、第２絶縁層は無機粒子と補強材を有する。補強材としては、例えばガラスクロス、アラミド繊維、ガラス繊維などが挙げられる。ガラスクロスが好適である。第１脂絶縁層、第２絶縁層は、上部絶縁層、下部絶縁層と同一の厚みであることが望ましい。
【００２８】
（１３）次に、ＣＯ２ガスレーザにて第１絶縁層５０Ｆ，第２絶縁層５０Ｓにそれぞれビア導体用の第１開口５１Ｆ，第２開口５１Ｓが形成される（図４（Ｄ））。
【００２９】
（１４）第１絶縁層５０Ｆ，第２絶縁層５０Ｓ上と第１開口５１Ｆ、第２開口５１Ｓ内に無電解めっき膜５２が形成される（図５（Ａ））。
【００３０】
（１５）無電解めっき膜をシード層として、無電解めっき膜５２上に電解めっき膜５６が形成される。第１開口５１Ｆ、第２開口５１Ｓは電解めっき膜５６で充填され、金属箔５３上層の無電解めっき膜５２上に電解めっき膜５６が形成される（図５（Ｂ））。
【００３１】
（１６）電解めっき膜５６上に所定パターンのエッチングレジスト５４が形成される（図５（Ｃ））。
【００３２】
（１７）エッチングレジスト非形成部の電解めっき膜５６、無電解めっき膜５２、金属箔５３がエッチングにより除去され、エッチングレジストが剥離され、第１開口５１Ｆ内に第１ビア導体６０Ｆが形成され、第２開口５１Ｓ内に第２ビア導体６０Ｓが形成され、第１絶縁層の第１面上に、電解めっき膜５６、無電解めっき膜５２、金属箔５３から成る第１導体層５８Ｆが、第２絶縁層の第２面上に、電解めっき膜５６、無電解めっき膜５２、金属箔５３から成る第２導体層５８Ｓが形成される（図５（Ｄ））。
【００３３】
（１８）図４（Ｃ）〜図５（Ｄ）の処理が繰り返され、更に３層の第１導体層５８Ｆ、第１ビア導体６０Ｓを備える第１絶縁層５０Ｆ、第２導体層５８Ｓ、第２ビア導体６０Ｓを備える第２絶縁層５０Ｓがビルドアップ形成される（図６（Ａ））。
【００３４】
（１９）最上層の第１絶縁層５０Ｆ上に開口７１Ｆを有する上側のソルダーレジスト層７０Ｆが形成され、最下層の第２絶縁層５０Ｓ上に開口７１Ｓを有する下側のソルダーレジスト層７０Ｓが形成される（図６（Ｂ））。開口７１Ｆ，７１Ｓから露出される導体層５８Ｆ、５８Ｓとビア導体６０Ｆ、６０Ｓの上面がパッド７１ＦＰ、７１ＳＰとして機能する。
【００３５】
（２０）パッド７１ＦＰ、７１ＳＰ上にニッケルめっき層７２が形成され、さらにニッケルめっき層７２上に金めっき層７４が形成される（図６（Ｃ））。
【００３６】
（２１）開口７１Ｆ，７１Ｓ内に半田ペーストが印刷され、リフローが行われ、上側のビルドアップ層上に半田バンプ７６Ｆが形成され、下側のビルドアップ層上に半田バンプ７６Ｓが形成される。プリント配線板１０を完成する（図７）。
【００３７】
第１実施形態のプリント配線板の製造方法では、支持板１８上で中間体が形成される。１枚の絶縁層の厚みが薄くても、搬送などで中間体の絶縁層や導体層に折れやクラックが入らない。また、中間体は２層の絶縁層２０Ｆ、２０Ｓと１層の厚みの厚いメタルコア３８を含むので、中間体の強度は高くなる。そのため、中間体が支持板から分離されても、中間体の反りやうねりは小さくなる。従って、支持板無で中間体が加工や搬送されても中間体はダメージを受けがたい。コア基板やプリント配線板の歩留りや接続信頼性が高くなる。また、薄いプリント配線板が効率よく製造される。第１実施形態の製造方法では治具を用いずビルドアップ層が形成される。微細な導体回路を形成することができる。
【００３８】
第１実施形態のプリント配線板の製造方法は、コア基板３０の中心にメタルコア３８を備えるメタルコア構造を取るため、メタルコア３８の剛性により反りを抑制でき、薄板化の要求に応えることができる。支持板１８上にコア基板を形成し、剥離する構成であるため、メタルコア構造のコア基板を簡易なプロセスで製造でき、製造コストを低減できると共に、歩留まりを高めることができる。
【００３９】
ガラスクロス等の芯材は熱伝導率が高く芯材を備える絶縁層（第１絶縁層、第２絶縁層）の熱伝導率は０．６２Ｗ／ｍｋである。これに対して、芯材を備えない絶縁層の熱伝導率は０．１９Ｗ／ｍｋである。第１実施形態のプリント配線板では、コア基板３０の第１面Ｆ上に、芯材を備える第１絶縁層５０Ｆが４層ビルドアップ積層され、コア基板の第２面Ｓ上に、芯材を備える第２絶縁層５０Ｓが４層ビルドアップ積層されている。このため、該ビルドアップ層で放熱性を向上させることができる。
【００４０】
[第１実施形態の第１改変例]
図８は第１実施形態の改変例に係るプリント配線板を示す。プリント配線板１０は、上部絶縁層２０Ｆ、下部絶縁層２０Ｓを有するコア基板３０を備える。
第１実施形態の改変例では、メタルコア３８の貫通孔３８ａ内に充填された樹脂を介して絶縁されたメタルコア片３８ｂが形成される。メタルコア片３８ｂに、上部絶縁層２０Ｆに形成されたビア導体３５Ｆ、下部絶縁層２０Ｓに形成されたビア導体３５Ｓが接続され、第１絶縁層５０Ｆと第２絶縁層５０Ｓとが接続される。
【００４１】
[参考例]
第１実施形態のプリント配線板の構成から、メタルコアを設けない構造で参考例のプリント配線板を製造した。参考例のプリント配線板に、プロセッサーを搭載し、プロセッサーの最高温度を測定した。その結果、プロセッサーは１１３．６℃まで温度が上昇した。これに対して、第１実施形態のプリント配線板は、同じプロセッサーを搭載し、最高温度を測定した結果、プロセッサーの温度上昇を９７．５℃までに抑えることができた。即ち、第１実施形態のプリント配線板は、メタルコアを内蔵することで、最高温度を１４％減少させる効果があった。
【符号の説明】
【００４２】
１８  支持板
２０Ｆ  上部絶縁層
２０Ｓ  下部絶縁層
２２Ｃ  芯部金属箔
２４  電解めっき膜
３０  コア基板
３５Ｆ、３５Ｓ  ビア導体
３８  メタルコア
３４Ｆ  上部導体層
３４Ｓ  下部導体層
５０Ｆ  第１絶縁層
５０Ｓ  第２絶縁層
６０Ｆ、６０Ｓ  ビア導体
【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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【図７】
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【図８】
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