(57)【要約】【課題】プリント配線板のビアホールにおいて、絶縁層と導体層の熱膨張差に起因して発生する導体層間の電気的接続不良を無くす。【解決手段】本発明のプリント配線板は、ビア底部における第１の導体１２と第２の導体１５の接合面１８の面積が大きく、さらに、第２の導体１５が、ビア底部における第２の絶縁層１４の開口の外周部２０において、第２の絶縁層の表面１７と接合するフリンジ（つば）領域２１を有するので、絶縁層と導体層の熱膨張差に起因して発生する引張り応力に対して安定であり、ビア内の導体層間の電気的接続不良が発生しない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の絶縁層上に形成された第１の導体と、
前記第１の導体を含む前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、
前記第１の導体上の第２の絶縁層に設けられ、前記第１の導体に達する孔と、
少なくとも前記孔の内周面および前記孔の開口周辺の前記第２の絶縁層の表面を被覆して、前記第１の導体に接続する第２の導体とを含み、
前記第１の導体と第２の導体は、前記孔の底部における前記第１の導体と第２の絶縁層の接触面よりも下方において接合し、その接合面の径は前記孔の底部における前記第２の絶縁層の開口径よりも大きいことを特徴とする、ビアホールを有するプリント配線板。
【請求項２】
第１の絶縁層上に形成された第１の導体と、
前記第１の導体を含む前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、
前記第１の導体上の第２の絶縁層に設けられ、前記第１の導体に達する孔と、
少なくとも前記孔の内周面および前記孔の開口周辺の前記第２の絶縁層の表面を被覆して、前記第１の導体に接続する第２の導体とを含み、
前記第２の導体は、前記孔の底部における前記第２の絶縁層の開口の外周部において、前記第２の絶縁層の表面と接合するフリンジ領域を有することを特徴とする、ビアホールを有するプリント配線板。
【請求項３】
前記第１の導体と第２の導体の接合面の径は、前記第１の導体の幅よりも小さいことを特徴とする、請求項１のプリント配線板。
【請求項４】
第１の絶縁層上に形成された第１の導体と、
前記第１の導体を含む前記第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、
前記第１の導体上の第２の絶縁層に設けられ、前記第１の導体に達する孔と、
前記孔を充填するとともに少なくとも前記孔の開口周辺の前記第２の絶縁層の表面を被覆して、前記第１の導体に接続する第２の導体とを含み、
前記第１の導体と第２の導体は、前記孔の底部における前記第１の導体と第２の絶縁層の接触面よりも下方において接合し、その接合面の径は前記孔の底部における前記第２の絶縁層の開口径よりも大きいことを特徴とする、ビアホールを有するプリント配線板。
【請求項５】
プリント配線板の製造方法であって、
（ａ）第１の絶縁層を準備するステップと、
（ｂ）前記第１の絶縁層上に第１の導体層を設けるステップと、
（ｃ）前記第１の導体層を含む前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を設けるステップと、
（ｄ）前記第１の導体層上の第２の絶縁層に、前記第１の導体層に至る孔を設けるステップと、
（ｅ）前記孔に面する前記第１の導体層に、前記孔の底部の開口径よりも大きな径を有する開口部を設けるステップと、
（ｆ）前記開口部を充填するとともに、少なくとも前記孔の内周面および前記孔の開口周辺の前記第２の絶縁層の表面を被覆する第２の導体層を形成するステップと、
を含む製造方法。
【請求項６】
前記開口部に充填された第２の導体層は、前記孔の底部における前記第２の絶縁層の開口の外周部において、前記第２の絶縁層の表面と接合するフリンジ領域を有することを特徴とする、請求項５の製造方法。
【請求項７】
前記開口部を設けるステップ（ｅ）は、前記孔の底部における前記第２の絶縁層の開口の外周部において、前記第２の絶縁層の表面を露出させるステップを含むことを特徴とする、請求項５の製造方法。
【請求項８】
前記開口部を設けるステップ（ｅ）は、ウエットエッチングにより、前記第１の導体層をエッチングするステップを含む、請求項５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、一般的には、プリント配線板とその製造方法に関し、より詳細には、絶縁層で離間された導体層間の電気的接続のためのビアホールを有する多層プリント配線板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルドアップ法などの方法により作られる多層プリント配線板は、絶縁層で離間された導体層間の電気的接続のためのビアホールを有する。図１は、従来のビアホールの断面を示した図である。図１において、下地となる樹脂などからなる絶縁層１の上に、パターン化された一般に”ランド”と呼ばれる導体層２が設けられている。導体層２は、ビアの開口部３を除いて、樹脂などからなる絶縁層４で覆われている。ビアの開口３は、ウエットエッチングやレーザ等により、絶縁層４に対して導体層２に至る孔を空けることにより作られる。絶縁層４の開口３の内部はメッキ法などにより導体層５で覆われる。導体層５は、導体層２と接続するとともに、絶縁層４上の導体層（図示なし）にも接続する。導体層５により絶縁層４の上下の導体層間の電気的接続が図られる。
【０００３】
プリント配線板では、温度に応じて、絶縁層と導体層の熱膨張係数の違いにより、その内部に熱応力が発生する。その熱応力は、図１のビアホールでは、矢印６で示される方向に働く。すなわち、図１のランドの導体層２とビアの導体層５の接合を引き離す方向に力が働く。その結果、接合面７が離れて、導体層２と導体層５の電気的接続が切れる事態（断線）が発生する。この現象は、ビアホールの径が小さくなる程顕著になる。その理由は、ビアホール底部の開口が小さくなることにより、開口に露出するランド導体２の面積も小さくなる結果、導体層２とビアの導体層５の接合面７（図１）の面積が小さくなってしまうからである。また、この現象は、温度変化が大きい環境において顕著になり、プリント配線板の信頼性を著しく低下させる。
【０００４】
ビアホールにおける引き剥がし力に対する導体接続の信頼性を高めることを目的としたプリント配線板に係わる従来技術は、例えば日本国の公開特許公報、２００１−２４３２９に開示されている。しかし、この公報のプリント配線板は、熱応力によって、図１の接合面７が離れて、導体層２と導体層５の電気的接続が切れる事態（断線）を防ぐ技術ついて何ら開示していない。
【０００５】
導体層２と導体層５の電気的接続が切れる事態（断線）を防ぐ技術ついて開示する従来例として、日本国の公開特許公報、特開平５−６７８８２がある。この公報の技術は、レーザを用いてビア底部の孔径を大きくあるいはビアの深さを深くすることにより、導体層２と導体層５の接合面積を増加させるものである。したがって、この公報の技術は、設計上ビアの孔径や深さを大きくできない場合における問題を解決するものではない。言い換えれば、公報の技術は、現在および将来のプリント配線板に要求される微細なビアホール仕様（例えば、孔径：数十マイクロメータ以下）に対して有効ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、プリント配線板のビアホールにおいて、絶縁層と導体層の熱膨張差に起因して発生する導体層間の電気的接続（断線）不良を無くすことである。
【０００７】
本発明の目的は、温度変化に対するプリント配線板の信頼性を向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の絶縁層上に形成された第１の導体と、第１の導体を含む第１の絶縁層上に形成された第２の絶縁層と、第１の導体上の第２の絶縁層に設けられ、第１の導体に達する孔と、少なくとも孔の内周面および孔の開口周辺の第２の絶縁層の表面を被覆して、第１の導体に接続する第２の導体とを含み、第１の導体と第２の導体は、孔の底部における第１の導体と第２の絶縁層の接触面よりも下方において接合し、その接合面の径は孔の底部における第２の絶縁層の開口径よりも大きいことを特徴とするビアホールを有するプリント配線板である。
【０００９】
本発明のプリント配線板は、ビア底部における第１の導体と第２の導体の接合面積が大きく、さらに、第２の導体が、ビア底部における第２の絶縁層の開口の外周部において、第２の絶縁層の表面と接合するフリンジ領域を有するので、絶縁層と導体層の熱膨張差に起因して発生する引張り応力に対して安定であり、ビア内の導体層間の電気的接続不良が発生しない。
【００１０】
本発明のプリント配線板の製造方法は、
（ａ）第１の絶縁層を準備するステップと、
（ｂ）前記第１の絶縁層上に第１の導体層を設けるステップと、
（ｃ）前記第１の導体層を含む前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層を設けるステップと、
（ｄ）前記第１の導体層上の第２の絶縁層に、前記第１の導体層に至る孔を設けるステップと、
（ｅ）前記孔に面する前記第１の導体層に、前記孔の底部の開口径よりも大きな径を有する開口部を設けるステップと、
（ｆ）前記開口部を充填するとともに、少なくとも前記孔の内周面および前記孔の開口周辺の前記第２の絶縁層の表面を被覆する第２の導体層を形成するステップとを含む製造方法である。
【００１１】
本発明のプリント配線板の製造方法によって作られるプリント配線板は、ビア底部における第１の導体と第２の導体の接合面積が大きく、さらに第２の導体が、ビア底部における第２の絶縁層の開口の外周部において、第２の絶縁層の表面と接合するフリンジ領域を有するので、絶縁層と導体層の熱膨張差に起因して発生する引張り応力に対して安定であり、導体層間の電気的接続不良が発生しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明について以下に詳細に説明する。以下の説明は専ら本発明の特徴であるビアホールに関しておこなっている。プリント配線板の他の部分は従来からの一般的な製造方法で作れものでよいので、ここではその説明を省略している。なお、本発明のビアホール構造は、多層のビルドアップ基板を含む全てのプリント配線板に適用できるものであることは言うまでもない。
【００１３】
図２は、本発明のプリント配線板のビアホール部の一つの実施の形態の断面を示した図である。絶縁層１１上にランドとなる導体層１２がある。導体層１２を含む絶縁層１１上に絶縁層１４がある。導体層１２上の絶縁層１４はホール１３を有する。導体層１５は、孔１３の内周面１６および孔１３の開口周辺の絶縁層１４の表面１７を被覆するとともに、導体層１２と接合面１８で接続する。接合面１８は、孔１３の底部における導体層１２と絶縁層１４の接触面を含む平面１９よりも下方にある。接合面１８の径Ｌは孔の底部における絶縁層１４の開口径Ｌ１よりも大きい。
【００１４】
導体１５は、孔１３の底部における絶縁層１４の開口の外周部２０において、絶縁層１４の表面２０と接合するフリンジ領域２１を有する。導体１５の平面１９よりも下方にある部分２２は、いわば釘やネジの頭のような形状を有する。この導体部分２２の存在により、導体層１２との接合面１８の面積が、図１の従来の接合面７の面積よりも大きくなる。さらに、この導体部分２２がネジの頭のような形状を有する（フリンジ領域２１を有する）ので、これらの相乗効果により、絶縁層と導体層の熱膨張係数の差に起因して発生する引張り力（矢印２３の方向）に対して強くなる。
【００１５】
導体部分２２は、最大で図２の点線２４で示されるサイズまで大きくすることが可能である。すなわち、導体部分２２の径（接合面２４の径）Ｌは、最大で導体１２の幅Ｌ２まで拡張できる。また、導体部分２２の厚さＨは、最大で導体１２の厚さＨ１までで拡張できる。導体部分２２の大きさが大きくなるにつれて、接合面１８の面積が大きくなり、同時に絶縁層表面２０と接するフリンジ領域２１も大きくなるので、引張り力（矢印２３の方向）に対してより強くなる。この場合、導体部分２２との接合面１８の面積に比例して引張り力に対して強くなる傾向がある。
【００１６】
図３は、本発明のプリント配線板のビアホール部の別の一実施の形態の断面を示した図である。図３では、図２の孔１３が導体１５で充填された構造を示す。他の構成は全て図２の構成と同じである。図３のビア構造でも、図２の場合と同様に、点線１９より下の導体部分２２の存在により、引張り力（矢印２３の方向）に対して強くなる。
【００１７】
図４は、本発明のプリント配線板の製造方法のフローを示す図である。
ステップ（ａ）で、第１の絶縁層１１を準備する。第１の絶縁層１１は、基板上あるいは基板上の絶縁層の上に設けることができる。絶縁層としては例えば樹脂が使われる。ステップ（ｂ）で、第１の絶縁層１１上に第１の導体層１２を設ける。導体層１２は第１の絶縁層１１上全体に設けられた導体層をフォトリソグラフィ技術によりパターン化（エッチング）して得る。あるいは、いわゆるパターンプレート工法により、パターン化した導体層１２を得る。ステップ（ｃ）で、第１の導体層１２を含む第１の絶縁層１１上に第２の絶縁層１４を設ける。第２の絶縁層１４は例えば樹脂フィルムを圧着した後、硬化させることにより得る。
【００１８】
ステップ（ｄ）で、第１の導体層１２上の第２の絶縁層１４に、第１の導体層１２に至る孔１３を設ける。孔１３は、フォトリソグラフィ（エッチング）技術あるいはレーザ照射（除去）によって得る。ステップ（ｅ）で、孔１３に面する第１の導体層１２に、孔の底部の開口径Ｌ１よりも大きな径Ｌを有する開口部３０を設ける。開口部３０は、いわゆるウエットエッチング法により、導体層１２を除去（エッチング）する酸などの溶液を用いて形成する。開口部３０の大きさ（幅Ｌと厚さＨ）は、エッチング液の濃度やエッチングの時間などにより制御する。ここで重要なことは、いわゆる異方性エッチングのように、導体層１２を鉛直方向だけエッチングするのはなく、水平方向にもエッチングすることである。すなわち、いわゆる等方性エッチングをおこなう。このステップ（ｅ）は、孔の底部における第２の絶縁層１４の開口１３の外周部２０において、第２の絶縁層の表面２０を露出させる。なお、後工程でメッキにより導体層を形成する場合は、ステップ（ｅ）の前に、孔１３内の絶縁層１４の表面に細かい凹凸を作る”粗化ステップ”をおこなう。その理由は、メッキ金属と絶縁層１４との密着力を向上させるためである。
【００１９】
ステップ（ｆ）で、開口部３０を充填するとともに、少なくとも孔の内周面１６および孔の開口１３周辺の第２の絶縁層１４の表面１７を被覆する第２の導体層１５を形成する。第２の導体層１５は例えばメッキ法により形成される。絶縁層１４上の導体層１５は、フォトリソグラフィ（エッチング）技術により、所定のパターンにする。導体層１５は絶縁層１４上の他の導体層と接続する。その結果、導体層１５を介して絶縁層の上下間の電気的接続がとられる。導体１５は、孔１３の底部における絶縁層１４の開口の外周部２０において、絶縁層１４の表面２０と接合するフリンジ領域２１を有する。ステップ（ｆ）により、図２と同様のビア構造を得る。なお、導体層１５により孔１３を点線３２まで充填することにより、図３のビア構造を得ることができる。
【００２０】
【実施例】
図５は本発明の製造方法により作られたビアホール部分の断面の拡大図である。なお、図５は実際のビア断面の顕微鏡写真を基に作成した図である。図５の符合は図２、図３の符合に対応している。図５で、ビアの上部の絶縁層１４の開口の径は約４８マイクロメータであり、ビア底部の絶縁層１４の開口の径Ｌ１は約３８マイクロメータである。導体層１２の幅（径）Ｌ２は約９５マイクロメータであり、その厚さＨ１は約１３マイクロメータである。絶縁層１４の厚さＨ２は約３５マイクロメータである。さらに、導体層１２の導体部分２２の深さＨ５は約５マイクロメータであり、その径Ｌは約５７マイクロメータである。なお、導体層１２、１５は銅メッキ層である。絶縁層１４は樹脂層である。
【００２１】
図５のビアについて、パターン・プレート工法を用いた製造工程を以下に示す。
（ａ）ランド導体のエッチング、あるいはパターン・プレート工法により、導体層１２を含む回路パターンを形成する。
（ｂ）絶縁層フィルムの圧着、硬化により絶縁層１４を作る。
（ｃ）レーザにより孔を形成する。この時点では、まだフランジ領域を含む開口は形成されない。
（ｄ）後工程のメッキ銅の密着強度を上げるため、過マンガン酸により絶縁層樹脂表面を粗化する。この時点でもフランジはまだ形成されない。
（ｅ）硫酸などの酸を含む混合溶液を使用して、ビアの底の導体層１２をエッチングして開口部を形成する。
（ｆ）絶縁層表面全体に無電解銅メッキを施す。この時、導体層１２の開口部にも無電解銅メッキが付く。
（ｇ）パターン・レジストをパネルに貼り、露光、現像を行う。
（ｈ）上記（ｆ）で形成した無電解銅をシード層として電解銅メッキを行い、パターンの形成を行う。形成は、パターン・プレート工法あるいはセミ・アディティブ工法による。この時、上記（ｅ）で形成された開口部に銅メッキがなされ、開口部は完全に銅で埋まる。これによりビア底にフランジ領域（導体部分２２）が形成される。
【００２２】
図５の本発明のビアを含むプリント配線板について温度サイクル試験をした結果を以下に示す。比較のために、従来の図１のビアを含む基板についても同時に試験をした。
（ａ）試験条件：
下記の２つの温度サイクル（１０００サイクル）試験１、２をおこなった。
１．試験１の条件：−５５〜１２５℃、２サイクル／時間で１０００サイクル、
２．試験２の条件：−５５〜１２５℃、１０サイクル／時間で１０００サイクル
（ｂ）サンプル：
１．図１の従来のビアを含む基板Ａ：
試験１用に３９基板（全部で１０３０４０個のビアを含む）、
試験２用に５６基板（全部で１７３３６０個のビアを含む）
２．図２（図５）の本発明のビアを含む基板Ｂ
試験１用に２０基板（全部で７００００個のビアを含む）、
試験２用に４１基板（全部で６９２１６個のビアを含む）
（ｃ）試験結果：
１．従来の基板Ａ：
温度サイクル試験１用の３９基板と温度サイクル試験２用の５６基板の計９５基板中１１基板において、ビアの導通不良（断線）が発生した（不良発生割合：約１２％）。
２．本発明の基板Ｂ：
温度サイクル試験１用の２０基板と温度サイクル試験２用の４１基板の計６１基板中、ビアの導通不良（断線）が発生した基板はゼロだった。すなわち、計１３９２１６個のビアに対してビアの導通不良（断線）が発生したビアはゼロであったことを意味する（不良発生割合：０％）。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のプリント配線板の製造方法によって作られるプリント配線板は、ビア底部における第１の導体と第２の導体の接触面積を大きく、さらに第２の導体が、ビア底部における第２の絶縁層の開口の外周部において、第２の絶縁層の表面と接合するフリンジ（つば）領域を有するので、絶縁層と導体層の熱膨張差に起因して発生する引張り応力に対して安定であり、ビアの導体層間の電気的接続不良が発生しない。本発明のプリント配線板は熱応力に対して高い安定性、信頼性を有する。本発明は、特に現在および将来の微細なビアホールを有するプリント配線板における信頼性を著しく向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のビアホールの断面を示した図である。
【図２】本発明のプリント配線板のビアホール部の一つの実施の形態の断面を示した図である。
【図３】本発明のプリント配線板のビアホール部の別の一実施の形態の断面を示した図である。
【図４】本発明のプリント配線板の製造方法のフローを示す図である。
【図５】本発明の製造方法により作られたビアホール部分の断面の拡大図である。
【符号の説明】
１、４、１１、１４：絶縁層
２、５、１２、１５：導体層
３、１３、３０：開口部（孔）
１６：内周面
１８：接合面
１７：絶縁層の表面
１９：平面
２０：外周部
２１：フリンジ領域
２２：導体部分
【図１】
2004158703.tif 000003
【図２】
2004158703.tif 000004
【図３】
2004158703.tif 000005
【図４】
2004158703.tif 000006
【図５】
2004158703.tif 000007