(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コア基板を貫通する導通部が同軸線路構造に形成された配線基板の製造方法において、
コア材に貫通孔を形成し、該貫通孔の内壁面に導体層を形成した後、
該導体層が形成された貫通孔に、電気的絶縁性を有する樹脂により芯線の外周囲を被覆した長尺な線材を、前記コア材の厚さよりも軸線方向の長さが長くなるように切断して前記貫通孔に挿入可能な円柱体状に形成したスルーホール部品を、前記コア材の両面から両端面が延出するように挿入して固定し、
前記貫通孔の内壁面に形成した導体層と芯線とにより、前記導通部を同軸線路構造としたコア基板を形成することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記貫通孔の内壁面に導体層を形成し、該導体層に粗化処理を施した後、前記貫通孔に前記スルーホール部品を挿入して固定することを特徴とする請求項１記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記芯線の外周囲を被覆する樹脂を半硬化状態の樹脂とし、前記貫通孔に前記スルーホール部品を挿入した後、前記樹脂が硬化する温度にまで加熱して前記樹脂を硬化させることにより、前記コア材に前記スルーホール部品を固定することを特徴とする請求項１または２記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記コア材に前記スルーホール部品を挿入して固定した後に、前記コア材の両面から突出する前記スルーホール部品の両端面を研磨し、前記コア材の表面と前記スルーホール部品の端面とを同一面に形成することを特徴とする請求項１、２または３記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記コア基板の両面に、前記同軸線路構造に形成した導通部を介して電気的に接続する配線パターンを形成することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
コア基板の両面に形成された配線パターンを電気的絶縁層により被覆し、該電気的絶縁層に下層の配線パターンが底面に露出するビア穴を形成した後、該ビア穴の内面及び電気的絶縁層の表面に導体層を形成し、該導体層を所定のパターンにエッチングして次層の配線パターンを形成することにより、配線パターンを多層に形成することを特徴とする請求項５記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は配線基板の製造方法に関し、より詳細にはコア基板の両面に形成された配線パターンを電気的に接続する導通部を同軸線路構造に形成した配線基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置に使用される配線基板には、樹脂基板等によって形成したコア基板の両面に配線パターンを積層して形成した製品がある。このような配線基板では、コア基板に貫通孔を形成し、貫通孔の内壁面にめっき等により導体層を形成することによってコア基板の両面に形成する配線パターンを電気的に接続するようにしている。コア基板に形成する貫通孔は通常は単孔形状であるが、配線の高密度化を図る目的から、図５に示すように貫通孔の内側に貫通孔と同芯にさらに貫通孔を形成した製品が考えられている。
【０００３】
図５に示す配線基板は貫通孔の内側にさらに貫通孔を形成した配線基板の従来の構成例を示す。同図で１０がコア材、１２ａ、１２ｂ、１２ｃがコア材１０の一方の面に形成した配線パターン、１４ａ、１４ｂ、１４ｃがコア材１０の他方の面に形成した配線パターンである。１６は各配線パターンを電気的に絶縁する電気的絶縁層、１８は層間で配線パターンを電気的に接続するビアである。
【０００４】
この配線基板において、コア材１０の両面に形成した配線パターンを電気的に接続する構成は、コア材１０に設けた第１の貫通孔２０の内壁面に形成した導体層２２と、第１の貫通孔２０に充填された絶縁樹脂２４を貫通してさらに内側に形成した第２の貫通孔２６の内壁面に形成した導体層２８とによっている。なお、図示例の配線基板では、貫通孔３０の内壁面に設けた導体層３２はコア材１０の両面に形成した配線パターン１２ｂ、１４ｂを電気的に接続している。コア材１０の両面に形成する配線パターンを電気的に接続する貫通孔を形成した層までを含めてコア基板という場合は、この第２層目の配線パターン１２ｂ、１４ｂを形成した層までがコア基板となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、貫通孔の内側にさらに細径の貫通孔を通す構成としているのは、コア基板の両面の配線パターンを電気的に接続する配線を同軸線路構造とすることによって電気特性上のインダクタンスを低減させること、また、単一の貫通孔に複数の導通部を配置することによって配線の高密度化を図ることを目的としている。
しかしながら、従来の配線基板の製造方法では工数が長くなるとともに、コア基板に形成する導通部を精度のよい同軸線路構造に形成することが難しいという問題があった。
【０００６】
図６に、従来の配線基板の製造方法を示す。まず、両面に銅箔を被着したコア材１０に貫通孔２０をあけ（図６(a)）、無電解銅めっき及び電解銅めっきを施して貫通孔２０の内壁面に導体層２２を形成する（図６(b)）。次に、銅箔１１をエッチングしてコア材１０の表面に所定の配線パターン１２ａ、１４ａを形成し、導体層２２によって配線パターン１２ａ、１４ａを電気的に接続させる（図６(c)）。次に、導体層２２によって内壁面が被覆されている貫通孔２０に絶縁樹脂２４を充填し（図６(d)）、絶縁樹脂２４の中央部にレーザ加工等により細径の貫通孔２６を形成する（図６(e)）。さらに、貫通孔２６の内壁面に導体層２８を形成するため、無電解銅めっき及び電解銅めっきを施し（図６(f)）、貫通孔２６に絶縁樹脂２４を充填する（図６(g)）。こうして、貫通孔２０の内側にさらに貫通孔２６が形成され、各々の貫通孔２０、２６の内面が導体層２２、２８によって被着されることにより、導体層２２、２８が同軸線路構造に形成されたコア基板が得られる。そして、コア基板の表面にビルドアップ法等により配線パターンを積層して形成することにより、図５に示すような配線基板を得ることができる。
【０００７】
なお、上記製造工程で、貫通孔２０の内側面を導体層２２によって被覆した後、貫通孔２０を絶縁樹脂２４によって充填し、コア材１０の表面を電気的絶縁層によって被覆する方法には２通りの方法がある。図６(d)は、貫通孔２０内に絶縁樹脂２４を充填すると同時にコア材１０の表面を絶縁樹脂２４ａ（電気的絶縁層）によって被覆する方法であり、図６(d)’、(d)”は貫通孔２０に絶縁樹脂２４を充填した後、コア材１０の表面を電気的絶縁層２４ｂによって被覆する方法を示す。
【０００８】
このように、貫通孔の内側にさらに貫通孔を形成する従来の製造工程は工数がかかるという問題とともに、高密度配線を可能にするため３００μｍ程度の径寸法の貫通孔内にさらに貫通孔を形成するから、外側の貫通孔に形成する導体層と内側の貫通孔に形成する導体層が電気的に短絡しないようにすることが難しいという問題がある。内側の貫通孔を形成するためには外側の貫通孔内に充填した絶縁樹脂に正確に貫通孔をあけなければならないし、絶縁樹脂に気泡が巻き込まれていたりすると外側の貫通孔に形成された導体層と内側の貫通孔に形成された導体層が電気的に短絡するといったことが生じるからである。また、内側の貫通孔がきわめて細径であるため、この貫通孔内に絶縁樹脂を確実に充填することが難しいという問題もある。
【０００９】
本発明はこれらの問題を解消すべくなされたものであり、コア基板の両面に形成される配線パターンを電気的に接続する導通部を確実に同軸線路構造に形成することができ、配線パターンの高密度化を効果的に図ることができるとともに信頼性の高い配線基板を提供することができる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、コア基板を貫通する導通部が同軸線路構造に形成された配線基板の製造方法において、コア材に貫通孔を形成し、該貫通孔の内壁面に導体層を形成した後、該導体層が形成された貫通孔に、電気的絶縁性を有する樹脂により芯線の外周囲を被覆した長尺な線材を、前記コア材の厚さよりも軸線方向の長さが長くなるように切断して前記貫通孔に挿入可能な円柱体状に形成したスルーホール部品を、前記コア材の両面から両端面が延出するように挿入して固定し、前記貫通孔の内壁面に形成した導体層と芯線とにより、前記導通部を同軸線路構造としたコア基板を形成することを特徴とする。
【００１１】
また、前記貫通孔の内壁面に導体層を形成し、該導体層に粗化処理を施した後、前記貫通孔に前記スルーホール部品を挿入して固定することにより、スルーホール部品を貫通孔内に確実に固定することができる。
また、前記芯線の外周囲を被覆する樹脂を半硬化状態の樹脂とし、前記貫通孔に前記スルーホール部品を挿入した後、前記樹脂が硬化する温度にまで加熱して前記樹脂を硬化させることにより、前記コア材に前記スルーホール部品を固定することを特徴とする。
また、前記コア材に前記スルーホール部品を挿入して固定した後に、前記コア材の両面から突出する前記スルーホール部品の両端面を研磨し、前記コア材の表面と前記スルーホール部品の端面とを同一面に形成することにより、前記芯線を介してコア基板の両面の配線パターンを確実に電気的に接続することが可能になる。
また、前記コア基板の両面に、前記同軸線路構造に形成した導通部を介して電気的に接続する配線パターンを形成することを特徴とする。
また、前記コア基板の両面に形成された配線パターンを電気的絶縁層により被覆し、該電気的絶縁層に下層の配線パターンが底面に露出するビア穴を形成した後、該ビア穴の内面及び電気的絶縁層の表面に導体層を形成し、該導体層を所定のパターンにエッチングして次層の配線パターンを形成することにより、配線パターンを多層に形成することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１、２は本発明に係る配線基板の製造方法を示す説明図である。
図１(a)は、コア基板を形成するためのコア材１０の断面図を示す。このコア材１０はコア樹脂１０ａの両面に銅箔１１を被着したものである。
図１(b)は、コア材１０にドリル加工を施して貫通孔４０を形成した状態である。貫通孔４０はその内壁面に形成した導体層を介してコア基板の両面に形成する配線パターンを電気的に接続するためのものである。したがって、貫通孔４０は、コア基板に形成する配線パターンの配置にもとづいた所定位置に形成される。貫通孔４０の径寸法は配線の配置密度等に応じて適宜選択可能である。本実施形態では２００μｍ程度の径寸法に形成した。また、貫通孔４０はレーザ加工等の適宜方法によって形成することができる。
【００１３】
図１(c)は、貫通孔４０の内壁面に無電解銅めっき及び電解銅めっきを施して導体層４２を形成した状態を示す。貫通孔４０の内壁面に導体層４２を被着させて形成したことにより、コア材の両面の銅箔１１が導体層４２を介して電気的に導通した状態になる。無電解銅めっき及び電解銅めっきは貫通孔４０の内壁面に導体層４２を形成するために行う操作であり、導体層４２を形成する方法は無電解銅めっき及び電解銅めっきを施す方法に限るものではない。たとえば、Ｐｄ、Ｃをシーディング層として電解銅めっきを施すといった方法によることも可能である。
【００１４】
貫通孔４０の内壁面に導体層４２を形成した後、導体層４２の表面に粗化処理を施す。粗化処理とは、導体層４２の表面を荒らす処理のことであり、貫通孔４０に挿入するスルーホール部品と導体層４２との密着性を良好にするために施す。本実施形態では、酸化雰囲気中でコア材１０を加熱し、導体層４２を酸化させて粗化した。導体層４２の銅が酸化して黒色に変化することからこの処理を黒化処理ともいう。
【００１５】
図１(d)は、導体層４２が形成された貫通孔４０にスルーホール部品５０を挿入し、貫通孔４０をスルーホール部品５０によって密封した状態である。スルーホール部品５０は貫通孔４０に嵌入可能な円柱体状に形成した部品であり、銅線等の導線の芯線５２の外周面を電気的絶縁性を有する樹脂５４によって被覆して形成したものである。図３(a)にスルーホール部品５０の斜視図を示す。スルーホール部品５０は中心に軸線方向に貫通する芯線５２を配置し、芯線５２の外周面を樹脂５４によって被覆している。芯線５２はコア基板の両面に形成される配線パターンを電気的に接続する導通部となる。
【００１６】
スルーホール部品５０は、図３(b)に示すような芯線５２の外周面を樹脂５４によって被覆した長尺な線材５０ａを所定長さに切断して得ることができる。線材５０ａを所定長さごと切断することにより、芯線５２はスルーホール部品５０の長さ方向に貫通して得られる。
スルーホール部品５０の軸線方向の長さ（厚さ）は、図１(d)に示すように、貫通孔４０にスルーホール部品５０を挿入した状態でスルーホール部品５０の両端面がコア材１０の両面から若干延出する長さ、すなわち、コア材１０の厚さよりもスルーホール部品５０の厚さがやや厚くなるようにする。これは、芯線５２がコア基板の両面の配線パターンと確実に電気的に接続できるように余裕をもたせるためである。
【００１７】
芯線５２の外周面を被覆する樹脂５４には熱硬化性のエポキシ、ＰＰＥ等の樹脂が使用でき、とくにエポキシ系樹脂が好適に使用できる。芯線５２を樹脂５４により被覆して線材５０ａを形成する方法としては、芯線５２の外面に樹脂を塗布して被覆する方法、液状樹脂に芯線５２をディップして引き上げて被覆する方法等が利用できる。なお、樹脂５４は芯線５２を被覆した状態で半硬化の状態とし、貫通孔４０にスルーホール部品５０を挿入した後、１５０℃〜２００℃程度に加熱して完全に硬化させるようにする。本実施形態のスルーホール部品５０の樹脂５４の外径寸法は貫通孔４０と略同径の２００〜３００μｍ、芯線５２の径寸法は１００μｍ程度である。
【００１８】
貫通孔４０にスルーホール部品５０を挿入し、加熱して固着させた後、スルーホール部品５０の両端面を研磨して、コア材１０の表面とスルーホール部品５０の芯線５２及び樹脂５４の端面とが同一面となるように形成する。
次に、コア材１０の表面を被覆している銅箔１１をエッチングして配線パターン１２ａ、１４ａを形成する（図１(e)）。配線パターン１２ａはコア材１０の上面に設けた配線パターンであり、配線パターン１４ａはコア材１０の下面に設けた配線パターンである。こうして、コア材１０の両面に形成される配線パターンを電気的に接続する貫通孔４０で、コア材１０の両面の配線パターンを電気的に接続する導体層４２と芯線５２によって形成される導通部４２ａ、５２ａが同軸線路構造に形成されたコア基板６０が得られる。
【００１９】
図２は、ビルドアップ法により、コア基板６０の両面に電気的絶縁層を介して配線パターンを積層して形成する工程を示す。コア基板の両面に配線パターンを積層して形成する方法は、従来の多層配線基板の製造方法と同様である。
図２(a)は、コア基板６０の両面に電気的絶縁層６２を形成した状態である。電気的絶縁層６２はポリイミド等の樹脂フィルムをコア基板６０の両面に接着して加熱・硬化させる方法、あるいは液状樹脂をコア基板６０の両面にコーティングして加熱・硬化させる方法によって形成することができる。なお、電気的絶縁層６２と配線パターン１２ａ、１４ａ、及び導通部５２との密着性を良好にするため、電気的絶縁層６２を形成する前工程として、配線パターン１２ａ、１４ａ及び導通部５２に粗化処理を施す。
【００２０】
図２(b)は、電気的絶縁層６２を介して積層された配線パターンを層間で電気的に接続するためのビア穴６４を形成した状態を示す。ビア穴６４は電気的絶縁層６２にレーザ光を照射する方法、あるいは電気的絶縁層６２を感光性樹脂によって形成した場合は露光・現像して形成することができる。図１(e)に示すように、スルーホール部品５０の端面を研磨して導通部５２ａの端面と配線パターン１２ａ、１４ａの端面とを同一面に形成したことによってビア穴６４を高精度に形成することが可能になる。ビア穴６４は底面に配線パターン１２ａ、１４ａ及び導通部５２が露出するように形成する。
【００２１】
図２(c)は、無電解銅めっき及び電解銅めっきを施し、ビア穴６４の内面と電気的絶縁層６２の表面に導体層６６を形成した状態を示す。ビア穴６４の内面を被覆する導体層は層間で配線パターンを電気的に接続するビア６８となる。なお、ビア穴６４を無電解銅めっき及び電解銅めっきによって充填するようにしてもよい。図示例は、めっきによってビア穴６４を充填した例である。めっき条件を調節する等によりビア穴６４をめっきによって充填するようにすることができる。
【００２２】
図２(d)は、電気的絶縁層６２の表面を被覆する導体層６６を所定パターンにエッチングして第２層目の配線パターン１２ｂ、１４ｂを形成した状態を示す。このエッチング操作により、電気的絶縁層６２により第１層目の配線パターン１２ａ、１４ａと第２層目の配線パターン１２ｂ、１４ｂとが電気的に絶縁されて積層されると共に、ビア６８を介して第１層目の配線パターン１２ａ、１４ａと第２層目の配線パターン１２ｂ、１４ｂとが電気的に接続される。また、コア基板６０の両面の配線パターン１２ａ、１２ｂ、１４ａ、１４ｂは貫通孔４０に形成した導通部４２ａと導通部４２ａの内側に導通部４２ａと同芯に形成した導通部５２ａを介して電気的に接続される。
【００２３】
配線パターンを順次積層して形成していく場合は、上記方法と同様に、下層の配線パターンを電気的絶縁層によって被覆し、電気的絶縁層にビア穴を形成し、ビア穴の内面及び電気的絶縁層の表面に導体層を形成し、導体層をエッチングして次層の配線パターンを形成するという操作を繰り返していけばよい。
【００２４】
以上説明した配線基板の製造方法においてもっとも特徴的な構成は、貫通孔４０にスルーホール部品５０を挿入してコア基板の両面の配線パターンを電気的に接続する導通部４２ａ、５２ａを同軸線路構造に形成する点にある。
配線基板の製造工程から見た場合、貫通孔４０にスルーホール部品５０を挿入して導通部を同軸線路構造に形成する方法は、貫通孔４０に絶縁樹脂２４を充填し、絶縁樹脂２４にさらに貫通孔を形成し、貫通孔の内壁面に導体層を形成して導通部の同軸線路構造を形成する従来の工程にくらべてはるかに製造工程が簡略化できるという利点がある。スルーホール部品５０を使用することによって貫通孔の内側に形成する細径の貫通孔内に絶縁樹脂を充填するといった必要がない。
【００２５】
また、スルーホール部品５０を使用した場合は貫通孔４０の内側の導通部５２ａは銅線の芯線５２によって形成されるから、導通部５２ａの電気的導通の信頼性が従来のように無電解銅めっき及び電解銅めっきによって導体層を形成した場合よりも高くなるという利点がある。この結果、導通部５２ａの径寸法を従来よりも細くすることが可能であり、配線の高密度化を図ることができるようになる。また、芯線５２を被覆する樹脂５４をボイド等の欠陥のない状態で形成することは容易に可能であり、これによって導通部４２ａ、５２ａを確実に電気的に絶縁して、導通部４２ａ、５２ａの電気的短絡を防止することが可能になる。また、樹脂５４による導通部５２ａの電気的絶縁性が確実になされることから、樹脂５４の厚さを薄くすることが可能であり、これによって貫通孔４０を細径に形成することが可能となり、配線の高密度化、製品の小型化を図ることが可能になる。
【００２６】
また、芯線５２と樹脂５４との厚さを適宜調節することが可能であることから導通部４２ａ、５２ａのインダクタンスを適宜調節することが可能であり、電気的特性のすぐれた配線基板として提供することが可能になる。
また、上記実施形態では、樹脂５４によって被覆した芯線５２は１本のみとしているが、スルーホール部品５０は上記実施形態の構成のみに限定されるものではない。図４(a)は、樹脂５４内に複数本の芯線５２を通した例である。スルーホール部品５０を複線構造とすることによって配線をさらに高密度に配置することが可能になる。図４(b)は、スルーホール部品５０の両端面に芯線５２よりも大径のパッド５１を形成した例である。スルーホール部品５０の端面にパッド５１を形成しておくことにより、芯線５２配線パターンとを電気的に接続するビアの配置を容易にすることができる。図４(c)は、芯線５２の外周面をスルーホール部品５０を貫通孔４０に溶着する温度では溶けない樹脂５５によって被覆し、樹脂５５の外周面を前記樹脂５４によって被覆した例である。樹脂５５によって芯線５２を被覆したことにより、スルーホール部品５０を加熱して貫通孔４０に固定する際に樹脂５４が軟化した場合でも貫通孔４０の内側面の導体層４２と芯線５２とが電気的に短絡することを防止することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る配線基板の製造方法によれば、上述したように、同軸線路構造を有するコア基板を容易にかつ確実に製造することができ、製造工程の簡素化を図って製造コストを低減させることができる。また、同軸線路構造を有する導通部を高密度に形成することが可能となり配線基板に形成する配線の高密度化を図ることが可能となる。また、導通部のインダクタンスを調節することが可能となり、電気的特性のすぐれた配線基板を得ることができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る配線基板の製造方法において、コア基板を形成する工程を示す説明図である。
【図２】本発明に係る配線基板の製造方法においてコア基板の両面に配線パターンを形成する工程を示す説明図である。
【図３】スルーホール部品及びスルーホール部品を形成する線材の斜視図である。
【図４】スルーホール部品の他の構成例を示す斜視図である。
【図５】従来の配線基板の構成を示す断面図である。
【図６】従来の配線基板の製造方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  コア材
１１  銅箔
１２ａ、１２ｂ  配線パターン
１４ａ、１４ｂ  配線パターン
２０  第１の貫通孔
２２、２８、３２  導体層
２４  絶縁樹脂
２６  第２の貫通孔
４０  貫通孔
４２  導体層
４２ａ  導通部
５０  スルーホール部品
５０ａ  線材
５１  パッド
５２  芯線
５２ａ  導通部
５４  樹脂
６０  コア基板
６２  電気的絶縁層
６４  ビア穴
６６  導体層
６８  ビア
【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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