(57)【要約】【課題】貫通孔のまわりの配線導体が絶縁基板から剥離することを抑制し、信頼性に優れた配線基板並びにその製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも、樹脂を含有してなる絶縁基板１と、該絶縁基板１に形成された貫通孔３と、該貫通孔３の内壁に被着した貫通導体５と、前記絶縁基板１の主面に形成された金属箔９を備えた配線層１３とを具備してなる配線基板において、前記絶縁基板１の主面のうち、前記貫通孔周縁部には、めっき層１１からなる貫通孔周縁配線層１４が形成され、該貫通孔周縁配線層１４を介して、前記貫通導体５と前記配線層１３とが接続されてなることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、樹脂を含有してなる絶縁基板と、該絶縁基板に形成された貫通孔と、該貫通孔の内壁に被着した貫通導体と、前記絶縁基板の主面に形成された金属箔を備えた配線層とを具備してなる配線基板において、前記絶縁基板の主面のうち、前記貫通孔周縁部には、めっき層からなる貫通孔周縁配線層が形成され、該貫通孔周縁配線層を介して、前記貫通導体と前記配線層とが接続されてなることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
貫通孔周縁配線層の幅が３μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
めっき層が、無電解めっき層と、電解めっき層とからなり、銅めっきであることを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板。
【請求項４】
樹脂を含有してなる絶縁基板と、絶縁基板の主面に形成された金属箔とからなる両面銅張基板に貫通孔を形成する工程と、前記両面銅張基板を粗化処理する工程と、粗化処理した前記両面銅張基板の銅箔の一部をエッチングして前記貫通孔の周縁の銅箔を除去し、前記貫通孔の周縁の絶縁基板の主面を露出させる工程と、前記貫通孔の周縁の銅箔を除去した前記両面銅張基板に、順次、無電解銅めっき層と電解銅めっき層とを形成し、貫通導体と、貫通導体周縁配線層と、配線層と、を形成する工程と、前記貫通孔内に穴埋め樹脂を埋め込む工程と、前記両面銅張基板の表層を研磨して穴埋め樹脂の不要部分を除去するとともに、配線層の厚みを所定の厚みにする研磨工程と、を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
貫通孔がレーザ加工により形成されることを特徴とする請求項４記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
研磨工程において前記両面銅張基板の表層の研磨と銅のエッチングを交互に複数回繰り返して穴埋め樹脂の不要部分を除去するとともに表層の銅の厚みを所定の厚みにすることを特徴とする請求項４又は５に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機材料系の配線基板およびその製造方法に関し、特に、貫通孔周縁部において、絶縁基板と配線層である貫通孔周縁配線層との剥離のない、信頼性に優れた配線基板およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子等の電子部品を搭載するための有機材料系の配線基板として、例えばガラス−エポキシ板からなり、その上面から下面にかけて貫通する貫通孔を有する絶縁基板の上下両面に銅箔およびその上に施しためっき層からなる配線導体を被着させるとともに、前記貫通孔の内面に前記上下両面の配線導体同士を接続するめっき層からなる貫通導体を被着させてなる配線基板が使用されている。
【０００３】
このような有機材料系の配線基板は、ガラス−エポキシ板からなる絶縁基板の上下両面に銅箔が被着された両面銅張基板を準備するとともに、この両面銅張基板を上下に貫通する貫通孔をドリル加工により穿孔し、次に前記上下両面の銅箔上および貫通孔内面に銅からなるめっき層を無電解めっき法および電解めっき法により析出させて前記上下両面の銅箔の上にめっき層を被着するとともに貫通孔の内面にめっき層からなる貫通導体を形成し、次に、前記絶縁基板の上下両面に被着された銅箔およびその銅箔に被着しためっき層をフォトリソグラフィー技術を採用して部分的にエッチングして配線導体を形成することによって製作されている。
【０００４】
また、この配線基板の両面にビルドアップ樹脂層およびビルドアップ配線層を形成することによりビルドアップ配線基板が製作される。なお、このような配線基板においては、貫通導体が被着された貫通孔は通常、エポキシ樹脂等の穴埋め樹脂により充填されている。
【０００５】
ところで、このような有機材料系の多層配線基板においては、電子装置の小型・薄型化の要求に対応してその配線密度を高めるために、例えば絶縁基板の厚みを０．２〜１ｍｍ程度、貫通孔の直径を７５〜１３０μｍ程度の小さなものとする試みがなされている。また、このような直径が７５〜１３０μｍ程度の小さな貫通孔を形成するためには、例えば炭酸ガスレーザによる穿孔方法が採用される（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−９１７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、両面銅張基板に貫通孔を形成する場合、従来のドリル加工およびレーザで加工で貫通孔を形成した際、貫通孔形成時の熱や振動、衝撃などにより貫通孔周縁において、銅箔と絶縁基板との密着強度が極端に劣化し、半導体素子実装時の熱履歴を受けた際などに、絶縁基板と銅箔との熱膨張係数の違いにより発生する応力により、特に、貫通孔周縁において、絶縁基板と銅箔の間にクラックが発生し、そのクラックが起点となり配線基板の表裏の導通の為の貫通導体を断線せしめ導通不良を発生させてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は、両面銅張基板に貫通孔を形成したときの熱や振動、衝撃などによる銅箔と絶縁基板の密着強度低下を原因とする貫通導体の断線の生じない配線基板および配線基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】
【０００８】
本発明の配線基板は、少なくとも、樹脂を含有してなる絶縁基板と、該絶縁基板に形成された貫通孔と、該貫通孔の内壁に被着した貫通導体と、前記絶縁基板の主面に形成された金属箔を備えた配線層とを具備してなる配線基板において、前記絶縁基板の主面のうち、前記貫通孔周縁部には、めっき層からなる貫通孔周縁配線層が形成され、該貫通孔周縁配線層を介して、前記貫通導体と配線層とが接続されてなることを特徴とする。
【０００９】
また、貫通孔周縁配線層の幅が３μｍ以上であることが望ましい。
【００１０】
また、本発明の配線基板は、めっき層が、無電解めっき層と、電解めっき層とからなり、銅めっきであることが望ましい。
【００１１】
また、本発明の配線基板の製造方法は、樹脂を含有してなる絶縁基板と、絶縁基板の主面に形成された金属箔とからなる両面銅張基板に貫通孔を形成する工程と、前記両面銅張基板を粗化処理する工程と、粗化処理した前記両面銅張基板の銅箔の一部をエッチングして前記貫通孔の周縁の銅箔を除去し、前記貫通孔の周縁の絶縁基板の主面を露出させる工程と、前記貫通孔の周縁の銅箔を除去した前記両面銅張基板に、順次、無電解銅めっき層と電解銅めっき層とを形成し、貫通導体と、貫通導体周縁配線層と、配線層と、を形成する工程と、前記貫通孔内に穴埋め樹脂を埋め込む工程と、前記両面銅張基板の表層を研磨して穴埋め樹脂の不要部分を除去するとともに、配線層の厚みを所定の厚みにする研磨工程と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の配線基板の製造方法は貫通孔の形成方法がレーザ加工であることが望ましい。
【００１３】
また、本発明の配線基板の製造方法は研磨工程において前記両面銅張基板の表層の研磨と銅のエッチングとを交互に複数回繰り返して行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
従来、両面銅張基板に貫通孔を形成する際に発生する熱や振動、衝撃などに起因して発生する貫通孔周縁の銅箔と絶縁基板との密着強度低下により、配線基板の信頼性は著しく低下しているのであるが、本発明によれば、密着強度の低下した銅箔をあらかじめ除去し、再度、めっき法により、貫通孔周縁に貫通孔周縁配線層を形成することで、貫通孔周縁の絶縁基板と貫通孔周縁配線層との密着信頼性を格段に改善することができ、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明では貫通孔周縁配線層の貫通孔からの幅を３μｍ以上とすることで、密着力が低下した金属箔を除去することができ、配線基板の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
また、貫通孔周縁配線層を、無電解めっき層と電解めっき層とで形成することで、電気抵抗が小さく電気的ノイズの小さい配線層を安価に、容易に形成することができる。
【００１７】
また、本発明の製造方法によれば、貫通孔周縁の絶縁基板との密着信頼性に優れた貫通孔周縁配線層を容易に形成することができ、信頼性に優れた配線基板を提供することができる。
【００１８】
特に、貫通孔形成後に両面配線基板を粗化処理し、その粗化処理後に両面銅張基板の銅の一部をエッチングするという工程順序にしたことで両面銅張基板の粗化工程において銅箔との密着強度のみならず、樹脂として要求される特性の低下した絶縁基板の極表面部分を除去することができ、絶縁基板の特性を回復させることもできる。
【００１９】
そして、この粗化工程の後に銅箔のエッチングを行うことにより、貫通孔の周縁の銅箔を貫通孔周縁において、幅３〜５μｍ程度、容易に除去することができる。
【００２０】
また、貫通孔に穴埋め樹脂を埋め込む工程と前記貫通孔の周縁の銅箔を前記両面銅張基板の表層を研磨して穴埋め樹脂の不要部分を除去するとともに、配線層の厚みを所定の厚みにする研磨工程とすることで貫通孔周縁配線層と、金属箔を備える配線層とを略同一面とすることができ、ビルドアップ配線層を形成する際に十分な平坦度を得ることができる。
【００２１】
また、両面銅張基板への貫通孔への加工をレーザ加工により行うことで貫通孔のまわりの銅箔がエッチングされ易くなる。特に炭酸ガスレーザで貫通孔を形成する場合の銅箔のエッチングされやすさは顕著となる。それはレーザ加工の際の熱作用で銅箔に孔が開き貫通孔が形成されるが貫通孔の周りの銅箔も熱作用を受け表面が酸化され、また熱作用により銅の結晶配行も変化してエッチングがされやすくなるためと考えられる。
【００２２】
そのために両面銅張基板への貫通孔の形成はレーザ、特に炭酸ガスレーザによる加工が望ましい。
【００２３】
また、研磨工程においては、両面銅張基板の表層の研磨と銅のエッチングとを交互に複数回繰り返して穴埋め樹脂の不要部分を除去するとともに表層の銅の厚みを所定の厚みにする。研磨のみで穴埋め樹脂の不要部分の除去と銅厚みを所定の厚みにするより、研磨と銅のエッチングを交互に行うことにより穴埋め樹脂の不要部分を除去し銅の厚みを所定の厚みとするほうが、総計の作業時間が短縮され、銅厚みがより均一となる。また銅のエッチング液としては硫酸−過酸化水素水の混合溶液や過硫酸アンモニウム水溶液が望ましく、銅厚みの均一なエッチングを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の配線基板は、例えば、図１に示すように絶縁基板１に貫通孔３が設けられており、この貫通孔３には、絶縁基板１の両面を電気的に接続する貫通導体５が設けられている。そして、貫通導体５が取り囲んで形成する空間には埋め込み樹脂７が充填されている。
【００２５】
また、絶縁基板１の両面には、金属箔９とめっき層１１とからなる配線層１３が形成されている。そして、貫通孔３の周縁部には、金属箔９がなく、めっき層１１からなる貫通孔周縁配線層１４が形成されている。
【００２６】
本発明の配線基板においては、貫通孔３の周縁部において、金属箔９を設けず、金属箔９を具備する配線層１３と、貫通導体５とを貫通孔周縁配線層１４を介して、接続することが重要である。
【００２７】
例えば、両面銅張基板から配線基板を作製する場合には、貫通孔３を形成する際に発生する熱や、振動、衝撃などにより、特に、貫通孔３の周縁において絶縁基板１と金属箔９との接着強度は著しく劣化するのであるが、このような構造とすることで、貫通孔３の周縁において接着強度に劣る金属箔９に換えて、新たにめっき層による貫通孔周縁配線層１４を形成することで、貫通孔周縁部における絶縁基板１との接着強度に優れた貫通孔周縁配線層１４を有する配線基板となり、配線基板の信頼性を格段に向上させることができる。
【００２８】
この貫通孔周縁配線層１４は、形成が容易であることから、めっき法により形成することが望ましく、特に、絶縁基板１の主面に順次、無電解めっき層、電解めっき層を被着させて、形成することが望ましい。また、抵抗の低い銅を主成分とすることが望ましい。
【００２９】
また、スパッタ法や真空蒸着法などにより、電解めっき層の下地を形成してもよい。
【００３０】
また、絶縁基板１の主面に形成された配線導体１３は、例えば、厚みが３〜１８μｍの銅箔９に銅めっき等のめっき層１１を被着させてなり、配線基板に搭載される電子部品（図示せず）の電極を外部電気回路基板の配線導体（図示せず）に電気的に接続するための導電路の一部として機能し、上面側の配線導体層１３には、電子部品の電極が半田等の導電性接合部材を介して接続される電子部品接続パッドおよびこの電子部品接続パッドから引き回される配線パターン等が形成されており、下面側の配線導体層１３には、外部電気回路基板の配線導体に半田等の導電性接合部材を介して接続される外部接続パッド等が形成されている。
【００３１】
なお、配線導体１３を構成する銅箔９は、その厚みを５μｍ以上とすることで、配線導体１３に貫通孔３を形成した後に無電解銅めっき層形成の前処理として行なわれるマイクロエッチング時に銅箔９がエッチングされて銅箔９のピンホールまたは銅箔９の欠損を生じず、銅箔９への銅めっき層１１の付き周り性や密着力が十分確保できる。他方、２０μｍ以下とすることで、銅箔９に銅めっき層１１等の層１１を良好に形成することができる。したがって配線導体１３を構成する銅箔９の厚みは５〜２０μｍ、最適には１０〜１５μｍの範囲とすることが望ましい。
【００３２】
また、配線導体１３は、これらを構成する銅箔９とそれに被着しためっき層１１との合計の厚みが８μｍ未満であると、配線導体１３の電気抵抗が高いものとなり、他方、３０μｍを超えると、配線導体１３を高密度の配線パターンに形成することが困難となる。したがって、配線導体１３を構成する銅箔９とこの銅箔９に被着しためっき層１１との合計の厚みは、８〜３０μｍの範囲が好ましい。
【００３３】
また、本発明の配線基板に用いられる絶縁基板１は、例えば、ガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂を含浸させた厚みが０．２〜０．８ｍｍの平板である。
【００３４】
この絶縁基板１は、その厚みを０．２ｍｍ以上とすることで、絶縁基板１および金属箔９を貫通して複数の貫通孔３を形成したり、あるいは絶縁基板１の上下両面に配線導体１３を形成したり、さらには穴埋め樹脂７を形成する際等に印加される熱や外力等の影響により、発生する配線基板の反り、変形を抑制することができ、配線基板に要求される平坦度を確保することができる。また、絶縁基板１の厚みを０．８ｍｍ以下とすることで、貫通孔３の内部に貫通導体５を形成するときに、貫通孔３の内壁にめっき液を浸入させやすくなり、貫通導体５を良好に形成することできる。したがって、絶縁基板１の厚みは０．２〜０．８ｍｍの範囲が好ましい。
【００３５】
なお、絶縁基板１は、ガラスクロスに含浸させるエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂中にシリカやアルミナあるいはアラミド樹脂等からなるフィラーをガラスクロス部分と樹脂部分とでレーザ光の透過度が略同等となる程度に含有させておけば、絶縁基板１と金属箔９との積層体である絶縁基板にレーザ光で貫通孔３を穿孔する際に、貫通孔３を略均一な大きさで良好に形成することが可能となる。したがって、絶縁基板１のガラスクロスに含浸させるエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂中にはシリカやアルミナあるいはアラミド樹脂等からなるフィラーをガラスクロス部分と樹脂部分とでレーザ光の透過度が略同等となるように含有させておくことが好ましい。
【００３６】
また、ガラスクロスを含まない絶縁基板１であってもよく、また、液晶ポリマーからなる絶縁基板１を用いて熱膨張係数を適宜調整することもできる。また、あるいは、これらの絶縁基板１を複数の種類用いて、熱膨張係数や強度などの特性を調整することも可能である。
【００３７】
また、絶縁基板を貫通して直径が７５〜１３０μｍの貫通孔３が形成されることが望ましく、この貫通孔３の内壁に金属めっきを施すことにより貫通導体５が形成される。貫通孔３は、貫通導体５を絶縁基板１の上面から下面にかけて導出させるための導出路を提供するためのものであり、レーザ加工により穿孔されている。
【００３８】
この貫通孔３は、その直径が絶縁基板１の断面の略中央部においては７５〜１１５μｍで略同じ大きさであり、絶縁基板１の開口部で９０〜１３０μｍとなるように外側に向かって拡径させておくことが好ましい。
【００３９】
そして、このように貫通孔３の孔径を７５〜１３０μｍと微細にした場合には、貫通孔３の大きさが小さくなるため、貫通導体５を高密度で配置することができ、極めて高密度な配線を有する配線基板を得ることができる。
【００４０】
また、貫通孔３は、その直径が外側に向かって広がっていることにより、貫通孔３の内部にめっき金属を被着させて貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、その結果、貫通孔３内に貫通導体５を良好に被着・形成することができる。なお、貫通孔３の直径が７５μｍ以上の場合、貫通孔３の内部にめっき金属を充填して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み貫通孔３の内部にめっき金属を被着させて貫通導体５を良好に形成することが可能となり、他方、１３０μｍ以下の場合、貫通導体５および配線導体１３を高密度で配置することが可能となる。したがって、貫通孔３の直径は、７５〜１３０μｍの範囲が好ましい。
【００４１】
さらに、貫通孔３の開口部における直径が絶縁基板１の厚み方向の略中央部における直径よりも１０μｍ以上大きい場合には、貫通孔３の内部にめっき金属を充填して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、貫通孔３内に貫通導体５を良好に被着・形成することが可能となり、また、貫通孔３の開口部における直径が絶縁基板の厚み方向の略中央部における直径よりも大きく、その差が５０μｍ以下の場合には、そのような形状を有する貫通孔３を安定して形成することが可能となる。したがって、貫通孔３の開口部における直径は、絶縁基板１の厚み方向の略中央部における直径よりも１０〜５０μｍ大きいことが好ましい。
【００４２】
また、貫通孔３内に被着・形成された貫通導体５は銅めっき等のめっき金属からなり、絶縁基板１を挟んで上下に位置する配線導体１３同士を互いに電気的に接続する接続導体として機能する。そして、貫通孔３が上述したように外側に向けて拡径する形状となっていることから、貫通孔３内にめっき層５を被着させることにより良好に被着・形成されている。
【００４３】
次に、図１に示した配線基板を製造する本発明の配線基板の製造方法について、図２（ａ）〜図５（ｇ）を用いて詳細に説明する。なお、本実施例においても、直径が７５〜１３０μｍと微細な貫通孔３を有するとともに、厚みが０．２〜０．８ｍｍの薄型の配線基板を製造する場合の例を示している。
【００４４】
まず、図２（ａ）に示すように、例えばガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂・ポリフェニレンエーテル樹脂等の樹脂を含浸させた厚みが０．２〜０．８ｍｍの絶縁基板１の両面に厚みが５〜２０μｍの金属箔９である銅箔９が被着形成された両面銅張基板１５を準備する。
【００４５】
なお、絶縁基板１は、その厚みを０．２ｍｍ以上とすることで、絶縁基板１および銅箔９を貫通して複数の貫通孔３を形成したり、さらには穴埋め樹脂７を形成する際等に印加される熱や外力等の影響で配線基板に反りや変形が発生して配線基板に要求される平坦度を確保できなくなってしまう危険性を小さくすることができ、また、その厚みを０．８ｍｍ以下とすることで、後述するように貫通孔３の内壁にめっき層５を被着して貫通導体５を形成するとき、貫通孔３内にめっき液が浸入しにくくなり、貫通導体５に断線が発生しやすくなるということがない。したがって、厚みが０．２〜０．８ｍｍの絶縁基板１を用いることが好ましい。
【００４６】
また、銅箔９は、その厚みを５μｍ以上とすることで、貫通孔３形成後のめっき層形成の前処理として行なわれるマイクロエッチング時に銅箔９がエッチングされて銅箔９にピンホールまたは欠損を生じることがなくなり、銅箔９へのめっきの付き周り性や密着力を強くすることができる。
【００４７】
また、銅箔９の厚みを２０μｍ以下とすることで、貫通孔３をレーザ加工により穿孔する場合に、直径が７５〜１３０μｍの貫通孔３を安定して形成することが可能となる。したがって、５〜２０μｍの厚みの銅箔９を用いることが望ましい。
【００４８】
このような銅箔９は、例えば、絶縁基板１の上下全面に厚みが８〜４０μｍ程度の銅箔９を貼着するとともに、この銅箔９を硫酸−過酸化水素水などの銅エッチング液で膜厚が均一となるようにエッチングし、厚みが５〜２０μｍとなるように加工して形成される。
【００４９】
次に、図２（ｂ）に示すように、レーザ加工により両面銅張基板１５を貫通する直径が７５〜１３０μｍで、絶縁基板１の表層において外側に向けて拡径する貫通孔３を穿孔する。
【００５０】
なお、この場合、貫通孔３の内壁にはレーザ加工に伴なって厚みが数μｍ以下程度の炭化層１７が形成される。また貫通孔加工時のレーザ加工の熱衝撃により、貫通孔３の周縁の銅箔９と絶縁基板１との密着強度が低くなっている。
【００５１】
このように、貫通孔３の直径を７５〜１３０μｍと微細に場合には、貫通導体５および配線導体１３を形成する際に貫通導体５および配線導体１３を高密度で配置することができ、それにより高密度な配線基板を得ることができる。また、貫通孔３の孔径が外側に向かって広がっていることから、貫通孔３の内部にめっき金属を充填して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、その結果、貫通孔３内に貫通導体５を良好に形成することができる。
【００５２】
なお、貫通孔３の孔径が７５μｍ以上の場合、貫通孔３の内層にめっき金属を被着して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み、貫通孔３の内部に貫通導体５を良好に形成することが可能となり、他方、１３０μｍ以下では、貫通導体５および配線導体１３を高密度で配置することが可能となる。したがって、貫通孔３の直径は、７５〜１３０μｍの範囲が好ましい。
【００５３】
また、貫通孔３の開口部における直径が、絶縁基板１の厚み方向の略中央部における直径よりも１０μｍ以上大きい場合には、貫通孔３の内層にめっき金属を被着して貫通導体５を形成する際に、貫通導体５を形成するためのめっき液が貫通孔３の内部に良好に入り込み貫通孔３の内部に貫通導体５を良好に形成することが可能となり、また、貫通孔３の開口部における直径が絶縁基板１の厚み方向の略中央部における直径よりも５０μｍを超えない範囲で大きい場合には、そのような形状を有する貫通孔３を安定して形成することが可能となる。したがって、貫通孔３の開口部における直径は、絶縁基板１の略中央部における直径よりも１０〜５０μｍ程度大きくしておくことが好ましい。
【００５４】
なお、絶縁基板１および銅箔９に貫通孔３を形成するには、銅箔９上に例えばレーザ光のエネルギーを良好に吸収する黒色もしくは黒色に近い色を有する樹脂からなるレーザ加工用シートを貼着し、このレーザ加工用シートの上から炭酸ガスレーザ光を照射する方法、もしくは銅箔９の表面を算術平均粗さＲａで０．２〜２μｍの範囲で表面を粗化した後、その銅箔９に酸化雰囲気１５０℃で３０分程度の熱処理を施し、その表面をレーザ光のエネルギーを良好に吸収する黒色もしくは茶色等の黒色に近い色を有する色として炭酸ガスレーザ光を照射する方法のどちらかの方法を使用し、８〜３０ｍＪの出力の炭酸ガスレーザ光を４０〜２４０μ秒のパルス幅で所定の位置に照射して貫通孔３を穿孔する方法が採用される。
【００５５】
このとき、炭酸ガスレーザ光の出力を８ｍＪ以上とすることで、貫通孔３を十分な大きさに穿孔することが可能となる。また、３０ｍＪ以下とすることで絶縁基板１における貫通孔３の孔径を精度よく形成することができる。したがって、照射する炭酸ガスレーザ光は、その出力が８〜３０ｍＪでパルス幅が４０〜２４０μ秒の範囲ですることが好ましい。
【００５６】
なお、貫通孔３を上下両面側に向けて拡径する形状とするには、レーザ加工により穿孔する場合、レーザ光の１パルス当たりのエネルギーやショット数を調整すればよい。
【００５７】
例えば、まず、図６（ａ）に要部拡大断面図で示すように、出力が８〜３０ｍＪでパルス幅が４０〜５００μ秒の数パルスのレーザ光を照射して銅箔９および絶縁基板１を貫通し、絶縁基板１の上面側で上下両面側に向けて拡径する形状の貫通孔３を形成する。このとき絶縁基板１の上面側ではレーザ光のエネルギーが下面側より多く印加されるので、貫通孔３は絶縁基板１の上面側で外側に向けて拡径する形状となる。また、銅箔９は絶縁基板１よりも穿孔されにくいので、貫通孔３はその直径が銅箔９の部位において絶縁基板１の部位よりも小さく、銅箔９が貫通孔３の内側に突き出た形状となる。
【００５８】
次に、図６（ｂ）に要部拡大断面図に示すように、さらに数パルスのレーザ光を照射する。それにより照射されたレーザ光の一部が絶縁基板１の下面側において貫通孔３の内側に突き出た銅箔９で反射されて絶縁基板１の下面側をえぐるので、貫通孔３は絶縁基板１の上下で上下両面側に向けて拡径する形状となる。
【００５９】
さらに、絶縁基板１の下面側の銅箔９をレーザーにより除去することで、図６（ｃ）に示すように両面銅張基板１５に絶縁基板１の上下で上下両面側に向けて拡径し、上下の穴経が略同じとなる貫通孔３を形成することができる。
【００６０】
例えば、厚みが０．４ｍｍのガラス−エポキシ板からなる絶縁基板１の上下面に厚みが１０μｍの銅箔９が被着された両面銅張基板１５に炭酸ガスレーザを用いて貫通孔３を形成する場合には、レーザの１パルス当たりのパルス幅を４０〜２４０μ秒、エネルギー値を８〜３０ｍＪ、ショット数３〜１０にすればよい。このとき、レーザ光照射のショット数が少なすぎると貫通孔３の下面側を外側に向けて良好に拡径することができなくなり、ショット数が多すぎると貫通孔３の下面側の径が大きくなりすぎてしまう。
【００６１】
また、このレーザ条件とすることで後述する貫通孔３に突出した金属箔９の突出幅を３０μｍ以内に抑えることができる。
【００６２】
また、炭酸ガスレーザを用いて、レーザ加工の条件をパルス幅４０〜２４０μｓ、出力８〜３０ｍＪ、ショット数３〜１０ショットとすることにより、貫通孔３に突出した金属箔９の突出幅を３０μｍ以内に抑えるとともに両面銅張基板１５に貫通孔３を安定して形成することが可能となる。
【００６３】
すなわち、パルス幅を２４０μｓ以下とすることで銅箔９を安定して開口できるのである。また、出力を８ｍＪ以上とすることで、両面銅張基板１５の裏面まで安定して穿孔することができる。また、ショット数を３ショット以上とすることで、レーザ光が両面銅張基板１５の裏面まで届くため、両面銅張基板１５の裏面まで安定して穿孔することができる。また、１０ショット以下の場合も同様に良好に開口でき、１０ショットを超える場合のようにエネルギーが大きすぎて両面銅張基板１５に形成した貫通孔３が大きくなりすぎてしまい微細な配線の形成ができないということがない。また前述のレーザ条件で加工することにより貫通孔３のまわりの金属箔９が変質し、後述する突出した金属箔９の除去のためのエッチング時、貫通孔３のまわりの変質した金属箔９のエッチング速度が速くなり、貫通孔３のまわりの絶縁基板１が露出される。
【００６４】
なお、図６では、炭化層１７は省略した。
【００６５】
そして、貫通孔３内壁の炭化層１７を例えば過マンガン酸カリウム溶液や過マンガン酸ナトリウム溶液からなる粗化液を用いて粗化して除去することにより、図３（ｃ）の部分断面図に示す炭化層１７が除去された両面銅張基板１５が得られる。
【００６６】
ここで、金属箔９の表面にエッチングレジスト２０を形成する。このエッチングレジスト２０は貫通孔３の周辺に３μｍ以上の開口があるように形成することが望ましい。次に、金属箔９を貫通孔３に突出した部分を含めエッチング除去する。エッチング液としては金属箔９が銅箔９の場合は硫酸と過酸化水素水の混合溶液または塩化第２銅水溶液または塩化第２鉄水溶液からなるエッチング液が好適に用いられる。この後に、エッチングレジスト２０を剥離することにより、図３（ｄ）に示すように、貫通孔３の周縁部において金属箔９を除去し、絶縁基板１を露出させることができる。
【００６７】
エッチングレジストを用いない場合でも、次に示すようにレーザ条件と銅箔厚み条件およびエッチング条件にすることで、図３（ｄ）の部分断面図に示された絶縁基板１を得ることができる。その条件を下記に示す。貫通孔３に突出した金属箔９の幅は金属箔９の厚みの２．５倍以下に抑えることが好ましい。銅箔９の貫通孔３に突出した金属箔９があることにより、図７に示すように過マンガン酸カリウム溶液や過マンガン酸ナトリウム溶液からなる粗化液を用いて粗化するときに、貫通孔３に突出した金属箔９の部分で対流がおきやすくなり、より確実に炭化層１７を除去することができ、さらに金属箔９と、密着強度の低下した絶縁基板１の表層の極薄い部分を除去することができる。ただし、貫通孔３に突出した金属箔９の長さが、金属箔９の厚みの２．５倍を超える場合には、銅エッチングの際に貫通孔３に突出した金属箔９を十分に除去することが困難となる。
【００６８】
貫通孔３に突出した金属箔９をエッチング除去する仕様は、絶縁基板１の表面に形成された金属箔９が１方向からエッチング液が接触してエッチングされるのに対して、貫通孔３に突出した金属箔９は３方向からエッチング液が接触してエッチングされるため、絶縁基板１の表面に形成された銅箔９の２〜３倍の速度でエッチングされることを利用したエッチング仕様である。
【００６９】
そのため、貫通孔３に突出した金属箔９の突出幅が両面銅張基板１５の表面に形成された銅箔の厚みの２．５倍をこえると、貫通孔に突出した金属箔９をエッチング除去する際に、貫通孔３に突出した金属箔９のエッチング量が大きくなり、絶縁基板１の表面に形成された銅箔３がエッチングされすぎてしまう。なお、貫通孔３に突出した金属箔９の突出幅を３０μｍ以内に抑える方法としては前述したとおり、炭酸ガスレーザの条件の調整により実施することができる。即ち、炭酸ガスレーザを用いて、パルス幅４０〜２４０μｓ、出力８〜３０ｍＪ、ショット数３〜１０ショットの条件とすることにより、貫通孔３に突出した金属箔９の長さを絶縁基板１の表面に形成された銅箔３の厚みの２．５倍以内に抑えるとともに絶縁基板１に穿孔した貫通孔３を安定して形成することが可能となる。
【００７０】
このようにして、貫通孔３の内壁の炭化層１７の除去、銅箔９のひさし形状の部分に近接した炭化層１７、貫通孔周縁部の銅箔９、貫通孔周縁部の絶縁基板１の表層とを除去することができる。このような工程とすることで、後にのべる貫通導体５および貫通孔周縁配線層１４、配線層１３を良好に形成することができる。なおこのエッチングには、硫酸と過酸化水素水の混合溶液または塩化第２銅水溶液または塩化第２鉄水溶液からなるエッチング液が好適に用いられる。
【００７１】
次に、図４（ｅ）に示すように、炭化層１７と貫通孔周縁部の金属箔９とを除去した後に、貫通孔３の内部、貫通孔周縁部の絶縁基板１が露出した部分、金属箔９の表面に無電解めっき層１１ａ（図示せず）および電解銅めっき層１１ｂ（図示せず）を順次析出させて貫通孔３に貫通導体５を形成するとともに、銅箔９の表面に厚みが１〜３μｍの無電解銅めっき層１１ａおよび厚みが２０〜３０μｍの電解銅めっき層１１ｂを順次析出させて、めっき層１１を形成し、配線層１３を形成する。そして、同時に貫通孔周縁部には、電解銅めっき層１１ａと電解銅めっき層１１ｂとからなる貫通孔周縁配線層１４が形成される。
【００７２】
このとき、貫通孔３の内壁から炭化層１７を除去し、さらに、貫通孔周縁部の金属箔９、貫通孔周縁部の絶縁基板１の密着強度の低下した表層の極薄い部分とをあらかじめ除去したことで、貫通導体５と貫通孔３、並びに貫通孔周縁配線層１４と絶縁基板１とを強固に結合させることができる。
【００７３】
なお、無電解銅めっき層１１ａを析出させるには、例えば、塩化アンモニウム系酢酸パラジウムを含有するパラジウム活性液を使用して貫通孔３内壁、貫通孔周縁部のの絶縁基板１が露出した部分ならびに銅箔９の表面にパラジウム触媒を付着させるとともに、その上に硫酸銅系の無電解銅めっき液を用いて無電解銅めっき層１１ａを被着させればよい。このとき、貫通孔３は、両面銅張基板１５の開口部において外側に向けて拡径していることから、貫通孔３内に無電解銅めっき液が良好に浸入し、その結果、無電解銅めっき層１１ａを略均一な厚みに良好に被着させることができる。
【００７４】
また、電解銅めっき層１１ｂを被着させるための電解銅めっき液としては、例えば、硫酸銅系の電解銅めっき液を用いればよい。このとき、貫通孔３は、両面銅張基板１５の開口部において外側に向けて拡径していることから、貫通孔３内に電解銅めっき液が良好に浸入し、その結果、貫通孔３内を電解銅めっき層で良好に充填することができる。
【００７５】
次に、図４（ｆ）に示すように貫通孔３の内部に穴埋め樹脂７を埋め込みし、硬化させた後に、配線層１３、貫通孔周縁配線層１４ならびに穴埋め樹脂７の表面を研磨し、平坦化する。この研磨により穴埋め樹脂の不要部分を除去するとともに、配線層１３、貫通孔周縁配線層１４の厚みを所定の厚みにすることができる。また研磨工程においては、研磨と銅のエッチングとを交互に複数回繰り返して穴埋め樹脂７の不要部分を除去するとともに表層の配線層１３、貫通孔周縁配線層１４の厚みを所定の厚みにする。研磨のみで穴埋め樹脂７の不要部分の除去と配線層１３、貫通孔周縁配線層１４の厚みを所定の厚みにするよりも、研磨と銅のエッチングを交互に行ったほうが、総計の作業時間が短縮され、配線層１３、貫通孔周縁配線層１４の厚みがより均一となる。また銅のエッチング液としては硫酸−過酸化水素水の混合溶液や過硫酸アンモニウム水溶液が望ましく、銅厚みの均一なエッチングを行うことができる。
【００７６】
最後に、図５（ｇ）に示すように、従来周知のサブトラクト法、セミアディティブ法などにより配線導体１３を形成する。かくして、本発明の配線基板の製造方法によれば、貫通孔周縁部において、絶縁基板１との密着強度が低下した金属箔９を容易に除去でき、新たに露出した貫通孔周縁部の絶縁基板１にめっき法により貫通孔周縁配線層１４を形成できるため、貫通孔周縁部において、絶縁基板１と貫通孔周縁配線層１４とを強固に接着することができ、信頼性に優れた配線基板を容易に提供することができる。
【００７７】
また、このような配線基板の主面にビルドアップ樹脂層およびビルドアップ配線層を積層してビルドアップ配線基板を製作したとしても、ビルドアップ樹脂層に貫通孔３内や貫通孔のまわりの配線導体１３と絶縁基板１の間からのクラックが発生することのない配線基板を得ることができる。
【００７８】
なお、上述の実施例では貫通孔３の直径が７５〜１３０μｍ、厚みが０．２〜０．８ｍｍの配線基板を例にとって示したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【００７９】
また、上述の実施例では、レーザー加工により貫通孔３を形成したが、ドリル加工で貫通孔３を形成した場合にも、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【実施例】
【００８０】
本発明の配線基板を評価するために、サンプルを作製し、次の評価を行なった。
【００８１】
主面に厚み１０μｍの銅箔９を具備する全体の厚みが０．４ｍｍの両面銅張基板１５に炭酸ガスレーザにより貫通孔３を形成した。なお、炭酸ガスレーザの穿孔条件はパルス幅が１６０μｓで出力が２０ｍＪでショット数を６ショットとした。
【００８２】
なお、作製した貫通孔３の直径は９０μｍとした。その後、炭酸ガスレーザ加工された両面銅張基板１５を過マンガン酸カリウム溶液からなる８０℃の粗化液で１０分間粗化処理を行った。次に、銅箔９の主面に貫通孔３のまわりの銅箔９の露出幅をかえたエッチングレジスト２０を形成し、硫酸−過酸化水素水混合溶液からなる銅エッチング液により、銅箔９をエッチングして貫通孔周縁部の絶縁基板１を表１に示す露出幅で露出させた。
【００８３】
この後で、エッチングレジスト２０を剥離して、無電解銅めっき層１１ａおよび電解銅めっき層１１ｂを貫通孔３の壁面と、貫通孔周縁部の絶縁基板１の露出している部分および銅箔９の表面に被着した。
【００８４】
その後、貫通孔３の内部に穴埋め樹脂７を埋め込み、研磨により穴埋め樹脂７の不要部分を除去し、貫通孔周縁配線層１４と配線導体１３を所定の厚みにし、従来周知のサブトラクト法により配線パターンを形成し、コア基板としての試験片を得た。
【００８５】
これらの表１に示すスルーホール３の周りの絶縁基板１の露出幅を変化させた試験片を、それぞれ１０個づつ作製し、半導体素子実装およびプリント基板への実装を想定した耐熱試験と、温度サイクル試験を行った後、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）による断面観察により貫通孔周縁部の絶縁基板１と貫通孔周縁配線層１４との剥離状態を確認した。
【００８６】
なお、半導体素子実装およびプリント基板への実装を想定した耐熱試験はピーク温度が２６０℃で２００℃以上保持時間が６０秒以上のリフロー条件に３回通して行った。また、温度サイクル試験は−５５℃／１２５℃で１０００サイクルの条件で行った。
【表１】
2005191115.tif 000003
【００８７】
本発明の範囲外である貫通孔周縁部に金属箔が形成された試料Ｎｏ．１では、温度サイクル後の貫通孔の断面観察で配線導体と絶縁基板の間の剥離が１０／１０個確認され、信頼性に劣ることが確認された。
【００８８】
一方、本発明の貫通孔周縁配線層を設けた試料Ｎｏ．２〜５では温度サイクル後の貫通孔の断面観察で配線導体と絶縁基板の間の剥離は全く確認されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の配線基板の要部拡大図である。
【図２】本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。
【図３】本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。
【図４】本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。
【図５】本発明の配線基板の製造方法の工程を説明する工程図である。
【図６】本発明の配線基板の製造方法のうち、貫通孔を形成する穿孔工程を説明する工程図である。
【図７】本発明の配線基板の製造方法のうち、炭化層を除去する粗化工程を説明する工程図である。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・絶縁基板
３・・・貫通孔
５・・・貫通導体
７・・・埋め込み樹脂
９・・・金属箔
１１・・・めっき層
１１ａ・・・無電解めっき層
１１ｂ・・・電解めっき層
１３・・・配線層
１４・・・貫通孔周縁配線層
１５・・・両面銅張基板
１７・・・炭化層
【図１】
2005191115.tif 000004
【図２】
2005191115.tif 000005
【図３】
2005191115.tif 000006
【図４】
2005191115.tif 000007
【図５】
2005191115.tif 000008
【図６】
2005191115.tif 000009
【図７】
2005191115.tif 000010