(57)【要約】【課題】接続信頼性の高い層間接続を可能にした多層プリント配線板を提供する。【解決手段】層間接合部１１Ａにおいて、最内層を形成する基材１０ｅに設けられたビアＶｅ１の径を、他の各層を形成する基材１０ａ，１０ｂ，…，１０ｄ、１０ｆ，１０ｇ，…，１０ｉに設けられた各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｄ１、Ｖｆ１，Ｖｇ１，…，Ｖｉ１の径よりも大きくした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外層を形成する第１の基材および第２の基材と、
前記第１の基材と第２の基材との間に設けられ、内層を形成する複数の第３の基材と、
前記第１の基材および第２の基材に設けられた第１のビアと、
前記第３の基材に設けられ、前記第１のビアと連接された第２のビアと、
同じく前記第３の基材の最内層に位置して前記第２のビアと連接して設けられ、前記第１のビアおよび第２のビアより径の大きい第３のビアと、
を具備したことを特徴とする多層プリント配線板。
【請求項２】
前記各ビアはランドを有し前記各層毎に前記ランドを介して連接される請求項１記載の多層プリント配線板。
【請求項３】
前記各ビアは、全層を貫くように前記各層に配列されていることを特徴とする請求項２記載のプリント配線板。
【請求項４】
前記各ビアは、前記最内層に向かって漸次、径を大きくしたことを特徴とする請求項２記載の多層プリント配線板。
【請求項５】
前記第２のビアは、前記第１のビアより大径で、前記第３のビアより小径であることを特徴とする請求項２記載の多層プリント配線板。
【請求項６】
前記第２のビアは、前記第３のビアに向かって漸次、径を大きくしたことを特徴とする請求項２記載の多層プリント配線板。
【請求項７】
前記第２のビアおよび第３のビアは、中実である請求項１記載の多層プリント配線板。
【請求項８】
連接した前記各ビアは、少なくとも一部が互いに重なっていることを特徴とする請求項２記載の多層プリント配線板。
【請求項９】
前記第３のビアは、ランドの同一面に接合された複数のビアにより形成され、前記複数のビアが接合された前記ランドは、前記第１のビアのランドおよび前記第２のビアのランドより大径であることを特徴とする請求項２記載の多層プリント配線板。
【請求項１０】
多層プリント配線板の層間接合方法であって、
前記多層プリント配線板を構成する各基材の一部にビアを設け、
前記各基材に設けたビアのうち、最内層に位置するビアの径を他の層に位置するビアの径より大きくするとともに、互いに隣接する各基材を前記ビアを介して接合したことを特徴とする多層プリント配線板の層間接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器の回路板を構成する多層プリント配線板および多層プリント配線板の層間接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の回路板を構成する多層プリント配線板においては、メッキスルーホールおよびビアホールが多用される。スルーホールは主に全層を跨る層間接続に適用され、ビアホールは主に一部特定層間の接続に適用される。スルーホールは各層を貫通する孔の内壁部に導体めっき（例えば銅めっき）を施すことにより形成される。従ってプリント配線板を構成する基材の積層数が増加すると、この増加に伴う孔内の深さ方向に対するめっき斑が問題となり、この種のめっき斑が生じると、熱的ストレス、機械的ストレス等によって、スルーホールのクラックによる断線を招来する。このようなことから、積層数が例えば８層を超える高密度多層プリント配線板においては、基板製造時を含めた熱応力並びに外部応力に対して、接続信頼性の高い層間接合技術が要求される。この種、接続信頼性を考慮したビアホールの形成技術として、蓋めっき層の上に形成されるビアの底径を、真上に形成されるビアの底径よりも大きくする技術が存在する。
【特許文献１】特開２００６−２１６７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多層プリント配線板において、基板製造時を含めた熱応力並びに外部応力に対して、接続信頼性の高い層間接続を図るため、多層プリント配線板の各層間を、スルーホールに代え、ビアで接続する層間接続技術を試みた。多層プリント配線板の全層をビアで接続した場合、熱サイクル試験において、高温環境下で、中心部位に位置するビアに対して、基材の熱膨張に起因する離散方向への応力が集中するという積層構造の部分的な脆弱性が認められた。
【０００４】
本発明は、接続信頼性の高い層間接続を可能にした多層プリント配線板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】
【０００５】
本発明は、外層を形成する第１の基材および第２の基材と、前記第１の基材と第２の基材との間に設けられ、内層を形成する複数の第３の基材と、
前記第１の基材および第２の基材に設けられた第１のビアと、前記第３の基材に設けられ、前記第１のビアと連接された第２のビアと、同じく前記第３の基材の最内層に位置して前記第２のビアと連接して設けられ、前記第１のビアおよび第２のビアより径の大きい第３のビアと、を具備した多層プリント配線板を提供する。
【０００６】
また、本発明は、多層プリント配線板を構成する各基材の一部にビアを設け、前記各基材に設けたビアのうち、最内層に位置するビアの径を他の層に位置するビアの径より大きくするとともに、互いに隣接する各基材を前記ビアを介して接合した多層プリント配線板の層間接合方法を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、接続信頼性の高い層間接続を可能にした多層プリント配線板を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
本発明の実施形態に係る多層プリント配線板を用いた電子機器の構成を図１に示す。
【００１０】
図１に示す電子機器１は、本体２に、表示部筐体３がヒンジ機構を介して回動自在に設けられている。本体２には、ポインティングデバイス、キーボード４等の操作部が設けられている。表示部筐体３には、例えばＬＣＤ等の表示デバイス５が設けられている。
【００１１】
また、本体２の内部には、回路部品Ｐ，Ｐ，…を実装した回路板９ａ，９ｂが設けられている。この回路板９ａ，９ｂは本発明の実施形態に係る多層プリント配線板１０により構成される。この多層プリント配線板１０は、全層をビアで接合した層間接合部１１を有する。この層間接合部１１を介して任意の層間で配線パターン相互が回路接続される。例えば、各層の電源パターン相互の回路接続、各層のグランドパターン相互の回路接続、任意層の特定信号パターン相互の回路接続等に層間接合部１１が適用される。
【００１２】
この層間接合部１１は、プリント配線板１０を構成する各基材の予め定めた領域内において、各層毎にビアを配置し、この各ビアをランドを介し積層方向に連接することにより形成される。
【００１３】
多層プリント配線板１０は、外層を形成する第１の基材１０ａおよび第２の基材１０ｉと、第１の基材１０ａと第２の基材１０ｂとの間に設けられ、内層を形成する複数の第３の基材１０ｂ，…，１０ｈとを積層して構成される。第３の基材１０ｂ，…，１０ｈのうち、基材１０ｅは、多層プリント配線板１０の最内層を形成する。
【００１４】
層間接合部１１は、外層を形成する第１および第２の基材１０ａ，１０ｉに設けられた第１のビアＶａ，Ｖｉと、第３の基材１０ｂ，１０ｈに設けられ、第１のビアＶａ，Ｖｉと連接された第２のビアＶｂ，Ｖｈと、最内層を形成する第３の基材１０ｅに設けられた、第１のビアＶａ，Ｖｉおよび第２のビアＶｂ，Ｖｈより径の大きい第３のビアＶｅとがそれぞれランドを介して全層を貫くように積層方向に連接されることにより形成される。このビアの径の違いに応じて、第３のビアＶｅに設けたランドＬｅ，Ｌｆは、第１のビアＶａに設けたランドＬａおよび他の各ビアＶｂ，…，Ｖｄ，Ｖｆ，…，Ｖｉのランドより大径である。すなわち、第３のビアＶｅとこのビアＶｅに設けたランドＬｅ，Ｌｆは、他の各ビアとこのビアに設けたランドよりも広い接合面積を有している。また全層を貫くように積層方向に連接された各ビアＶａ，…，Ｖｄ，Ｖｅ，Ｖｆ，…，Ｖｉは、それぞれが中実（例えば銅塊）であり、きわめて電気抵抗の低い、かつ電流容量の大きい、導体太線を形成している。
【００１５】
このように、全層をビアで接合した層間接合部において、最内層を形成する基材に設けられたビアの径を他のビアの径よりも大径にして、積層中心部位の接合強度を高めたことにより、高温環境下においても接続信頼性の高い層間接続を可能にした多層プリント配線板が提供できる。また、歩留まりの高い多層高密度の基板製造が可能となる。
【００１６】
本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の層間接続構成を図２に示す。本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板１０は、全層をビアで接合した層間接合部１１Ａにおいて、最内層に位置するビアを除いて各ビアを同一径とし、最内層に位置するビアを他の各ビアより大径にしている。
【００１７】
多層プリント配線板１０は、積層された基材１０ａ，１０ｂ，…，１０ｉにより構成される。この多層プリント配線板１０は、全層をビアで接合した層間接合部１１Ａを有する。
【００１８】
この層間接合部１１Ａは、各層毎に設けられたビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｉ１が全層を貫くように積層方向に連接されることにより形成される。上記各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｉ１はそれぞれランドＬａ１，Ｌｂ１，…，Ｌｊ１を有する。このランドＬａ１，Ｌｂ１，…，Ｌｊ１は、それぞれビアの開口面を塞ぐように、ビアの開口面の径（ＳＶ）より大きい径（ＳＬ）を有して構成される。このランドＬａ１，Ｌｂ１，…，Ｌｊ１を介して上記各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｉ１が相互に接合され、全層に亘り積層方向に連接される。
【００１９】
上記各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｉ１のうち、最内層を形成する基材１０ｅに設けられたビアＶｅ１は、他の各層を形成する基材１０ａ，１０ｂ，…，１０ｄ、１０ｆ，１０ｇ，…，１０ｉに設けられた各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｄ１、Ｖｆ１，Ｖｇ１，…，Ｖｉ１よりも大きい径を有して構成される。このビアＶｅ１に接合するランドＬｅ１，Ｌｆ１も上記各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｄ１、Ｖｆ１，Ｖｇ１，…，Ｖｉ１に設けたランドＬａ１，Ｌｂ１，…，Ｌｄ１、Ｌｇ１，Ｌｈ１，…，Ｌｊ１よりも大きい径を有して構成される。
【００２０】
このように、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板１０は、最内層に位置するビアＶｅ１を除いて各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｄ１、Ｖｆ１，Ｖｇ１，…，Ｖｉ１を同一径とし、最内層に位置するビアＶｅ１を他の各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｄ１、Ｖｆ１，Ｖｇ１，…，Ｖｉ１より大径にして、積層中心部位に位置するビアＶｅ１の接合強度（密着力）を、このビアＶｅ１に積み重ねられた他の各ビアＶａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｄ１、Ｖｆ１，Ｖｇ１，…，Ｖｉ１より高めている。
【００２１】
なお、外層を形成する基材（第１の基材および第２の基材）１０ａ，１０ｉに設けたビアＶａ１，Ｖｉ１は、中実でなく、開口された断面凹部形状であってもよい。また、径の大きさも、隣接して積み上げられた他層のビアの径に関係なく、任意の大きさであってもよい。
【００２２】
これにより、上述したように、高温環境下において、積層中心部に集中する応力に対して十分に耐え得る接合強度をもってビアの積み上げによる層間接合部を形成することができ、接続信頼性の高い層間接続を可能にした、かつ、より多層化を可能にした多層プリント配線板が提供できる。また、歩留まりの高い多層高密度の基板製造が可能となる。
【００２３】
本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板の層間接続構成を図３に示す。本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板１０は、全層をビアで接合した層間接合部１１Ｂにおいて、各層毎に積み重ねたビアのうち、最内層に位置するビアの径を最も大きくし、他のビアを、漸次、最内層に向かって大きくするビア配置を特徴としている。この第２実施形態では、各層毎にビア径（ビアの開口面の径；ＳＶ）およびランド径（ＳＬ）を異ならせている。
【００２４】
多層プリント配線板１０は、上記した第１実施形態と同様に、積層された基材１０ａ，１０ｂ，…，１０ｉにより構成される。この多層プリント配線板１０は、全層をビアで接合した層間接合部１１Ｂを有する。
【００２５】
この層間接合部１１Ｂは、各層毎に設けられたビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２が全層を貫くように積層方向に連接されることにより形成される。上記各ビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２はそれぞれランドＬａ２，Ｌｂ２，…，Ｌｊ２を有する。このランドＬａ２，Ｌｂ２，…，Ｌｊ２は、それぞれビアの開口面を塞ぐように、ビアの開口面の径（ＳＶ）より大きい径（ＳＬ）を有して構成される。このランドＬａ２，Ｌｂ２，…，Ｌｊ２を介して上記各ビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２が相互に接合され、全層に亘り積層方向に連接される。
【００２６】
上記各ビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２は、内層に向かって集中する応力に対して、各層毎に、ビアの接合面にかかる応力が分散されるように、それぞれ径を異にしている。この実施形態では、層間接合部１１Ｂに積み重ねた上記各ビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２のうち、最内層を形成する基材１０ｅに設けたビアＶｅ２の径を最も大きくし、他のビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｄ２、Ｖｆ２，Ｖｇ２，…，Ｖｉ２について、それぞれ最外層から最内層に向かって、漸次（この実施形態では層毎に連続して）、大きくしている。言い換えると、最内層を形成する基材１０ｅに設けたビアＶｅ２の径を最大径として、最外層に向かうに従い、各ビアの径を徐々に小径にしている。
【００２７】
このような、径を異にするビアの積み重ねにより形成された層間接合部１１Ｂは、高温環境下において、積層中心に向かって集中する応力に対して、各層毎に、ビアの接合面にかかる応力を分散して受けることになり、積層中心部のビアにかかる過度の応力集中を分散して、ビアの接続信頼性を向上できる。
【００２８】
これにより、上述したように、高温環境下において、積層中心部に集中する応力に対して十分に耐え得る接合強度をもってビアの積み上げによる層間接合部を形成することができ、接続信頼性の高い層間接続を可能にした多層プリント配線板が提供できる。また、歩留まりの高い多層高密度の基板製造が可能となる。
【００２９】
なお、上記した第２実施形態では、上記各ビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２の径を各層毎に異にしているが、例えば１２層以上の多層プリント配線板において、複数層単位で（例えば二層毎に）段階的に径を異ならせるビアの積み上げ構造であってもよい。また、外層を形成する基材（第１の基材および第２の基材）１０ａ，１０ｉに設けたビアＶａ１，Ｖｉ１は、中実でなく、開口された断面凹部形状であってもよい。また、径の大きさも、隣接して積み上げられた他層のビアの径に関係なく、任意の大きさであってもよい。
【００３０】
本発明の第３実施形態に係る多層プリント配線板の層間接続構成を図４に示す。本発明の第３実施形態に係る多層プリント配線板１０は、全層をビアで接合した層間接合部１１Ｃにおいて、各層毎に積み重ねたビアのうち、最内層に位置するビア構造を、ランドの同一面に接合された複数のビアにより形成している。この複数のビアが接合されたランドは、このランドを介して積み上げられた他のビアのランドより大径である。
【００３１】
多層プリント配線板１０は、上記した第１および第２実施形態と同様に、積層された基材１０ａ，１０ｂ，…，１０ｉにより構成される。この多層プリント配線板１０は、全層をビアで接合した層間接合部１１Ｃを有する。
【００３２】
この層間接合部１１Ｃは、各層毎に設けられたビアＶａ３，Ｖｂ３，…，Ｖｉ３が全層を貫くように積層方向に連接されることにより形成される。上記各ビアＶａ３，Ｖｂ３，…，Ｖｉ３はそれぞれランドＬａ３，Ｌｂ３，…，Ｌｊ３を有する。このランドＬａ３，Ｌｂ３，…，Ｌｊ３を介して上記各ビアＶａ３，Ｖｂ３，…，Ｖｉ３が相互に接合され、全層に亘り積層方向に連接される。
【００３３】
上記積層された基材１０ａ，１０ｂ，…，１０ｉのうち、最内層を形成する基材１０ｅには、２つのビアＶｅ３，Ｖｅ３を並べてランドＬｅ３，Ｌｆ３に接合したビア構造が設けられている。このビア構造を複合ビアと称す。この複合ビアＶｅ３，Ｖｅ３に接合されたランドＬｅ３，Ｌｆ３は、上記最内層に対して他の各層を形成する基材１０ａ，１０ｂ，…，１０ｄ、１０ｆ，１０ｇ，…，１０ｉに設けられた各ビアＶａ３，Ｖｂ３，…，Ｖｄ３、Ｖｆ３，Ｖｇ３，…，Ｖｉ３の径、およびこの各ビアに設けたランドＬａ３，Ｌｂ３，…，Ｌｄ３、Ｌｇ３，Ｌｈ３，…，Ｌｊ３よりも大きい径を有して構成される。これにより、積層中心部位に位置する複合ビアＶｅ３，Ｖｅ３の接合強度を、この複合ビアＶｅ３，Ｖｅ３に積み重ねられた他の各ビアＶａ３，Ｖｂ３，…，Ｖｄ３、Ｖｆ３，Ｖｇ３，…，Ｖｉ３より高めている。
【００３４】
上記した複合ビアは、２つのビアＶｅ３，Ｖｅ３を並べてランドＬｅ３，Ｌｆ３に接合したビア構造であったが、この複合ビア構造の他の構成例を図５、図６にそれぞれ示している。
【００３５】
図５に示す複合ビア構造は、ランドに対してビアがトライアングル形状に配置されたビア構造であり、３つのビアＶｅ４，Ｖｅ４，Ｖｅ４を並べてランドＬｅ４（図４のランドＬｅ３に相当），Ｌｆ４（図４のランドＬｆ３に相当）に接合したビア構造である。
【００３６】
図６に示す複合ビア構造は、ランドに対してビアがスクエア形状に配置されたビア構造であり、４つのビアＶｅ４，…，Ｖｅ４を並べてランドＬｅ４，Ｌｆ４に接合したビア構造である。
【００３７】
上記したように、最内層に複合ビア構造を配して、各層毎にビアを積み重ねて形成された層間接合部１１Ｃは、高温環境下において、積層中心に向かって集中する応力に対して十分に耐え得る接合強度をもつことから、接続信頼性の高い層間接続を可能にした多層プリント配線板を構成できる。また、歩留まりの高い多層高密度の基板製造が可能となる。
【００３８】
本発明の第４実施形態に係る多層プリント配線板の層間接続構成を図７に示す。この第４実施形態に係る多層プリント配線板１０は、図７（ａ）に示すように、各層毎に設けられたビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２が積層方向に連接されることにより形成される。上記各ビアＶａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２はそれぞれランドＬａ２，Ｌｂ２，…，Ｌｊ２を有する。
【００３９】
この第４実施形態に係る多層プリント配線板１０は、上述した第２実施形態と同様に、全層をビアで接合した層間接合部１１Ｄにおいて、各層毎に積み重ねたビアのうち、最内層に位置するビアの径を最も大きくし、他のビアを、漸次、最内層に向かって大きくするビア配置としているが、積み重ねた一部のビアについて、ランドを利用して、位置を偏倚させている。この実施形態では、層間接合部１１Ｂに積み重ねた上記各ビアＶａ５，Ｖｂ５，…，Ｖｉ５のうち、偏倚させるビア（この実施形態ではＶｆ５）の偏倚量（ｄ１）を製造誤差範囲を考慮した一定の範囲（例えば５０μｍ）内に留めている。また、図７（ｂ）に示すように、偏倚させるビアと、このビアに隣接して積まれるビアとの間（ｄ２）において、ランドの一部が互いに重なることを条件に、一部ビアの偏倚を許容している。このような層間接合部１１Ｄは、例えば各層のパターン設計において、ビアを積み上げて形成した層間接合部を設けたときに、パターン設計の自由度が損なわれる不具合を解消するための手法として用いることができる。
【００４０】
なお、上記した各実施形態に係る多層プリント配線板において、最内層を形成する基材（上記各実施形態では１０ｅ）に、低線膨張率の基材、低ヤング率の基材、高ガラス転移温度の基材等を適用することで、より層間接合部の接続信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態に係る多層プリント配線板を用いて回路板を構成した電子機器の構成を示す側断面図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の層間接合構成を示す断面図。
【図３】本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板の層間接合構成を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施形態に係る多層プリント配線板の層間接合構成を示す断面図。
【図５】上記第３実施形態に係る層間接合部に設けられる複合ビアの他の構成例を示す図。
【図６】上記第３実施形態に係る層間接合部に設けられる複合ビアの他の構成例を示す図。
【図７】本発明の第４実施形態に係る多層プリント配線板の層間接合構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１０…多層プリント配線板、１０ａ，１０ｂ，…，１０ｉ…基材、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ…層間接合部、Ｖａ１，Ｖｂ１，…，Ｖｉ１、Ｖａ２，Ｖｂ２，…，Ｖｉ２、Ｖａ３，Ｖｂ３，…，Ｖｉ３、Ｖｅ４、Ｖａ５，Ｖｂ５，…，Ｖｉ５…ビア、Ｌａ１，Ｌｂ１，…，Ｌｊ１、Ｌａ２，Ｌｂ２，…，Ｌｊ２、Ｌａ３，Ｌｂ３，…，Ｌｊ３、Ｌｅ４，Ｌｆ４、Ｌａ５，Ｌｂ５，…，Ｌｊ５…ランド。
【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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