(57)【要約】【課題】ＣＢＩＣ工法によりランドレススルーホールを有するプリント配線基板を製造することができる技術の提供。【解決手段】スルーホールを有する絶縁体の両面に銅からなる回路が形成され、前記スルーホール内に表裏の回路を接続する銅からなる接続体が、ほぼ前記スルーホールを満たすように形成され、前記回路と前記接続体とが互いに金属結合しているプリント配線基板において、ランドレススルーホールを有することを特徴とするプリント配線基板。【選択図】図１
2009010282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スルーホールを有する絶縁体の両面に銅からなる回路が形成され、前記スルーホール内に表裏の回路を接続する銅からなる接続体が、ほぼ前記スルーホールを満たすように形成され、前記回路と前記接続体とが互いに金属結合しているプリント配線基板において、
ランドレススルーホールを有することを特徴とするプリント配線基板。
【請求項２】
前記接続体は、その中心付近の直径よりも、前記回路との接続部の直径が小さいことを特徴とする請求項１に記載のプリント配線基板。
【請求項３】
少なくとも２層以上の構造をもつ前記絶縁体に設けられたスルーホールに、前記接続体が前記スルーホール内のほぼ全域にわたって充填されたことを特徴とする請求項２に記載のプリント配線基板。
【請求項４】
前記回路が複数の平行する回路ラインを有し、これら回路ラインにそれぞれ隣接して、その中心付近の直径よりも回路ラインとの接続部の直径が小さい複数の接続体を千鳥配置で設け、接続体の中心付近の直径よりも回路ラインピッチを狭くしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線基板。
【請求項５】
絶縁体に中心付近の直径よりも開口端の直径が小さいスルーホールを穿設する工程と、次いで、該スルーホール内に銅ボールを挿入するとともに、２枚の銅箔間に前記絶縁体を挟んで押圧し、前記銅ボールを潰してほぼ前記スルーホールを満たし、且つ前記銅箔と金属結合された接続体を形成する工程と、次いで、前記銅箔にレジストを形成し、サブトラクティブ法によって銅箔をエッチングして回路を形成しプリント配線基板を得る工程とを有することを特徴とするプリント配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁体が、少なくとも２層以上の絶縁体を積層してなり、各層の絶縁体にテーパ状のスルーホールを穿設し、これらを積層した際に、中心付近の直径よりも開口端の直径が小さいスルーホールを設けることを特徴とする請求項５に記載のプリント配線基板の製造方法。
【請求項７】
中心付近の直径よりも開口端の直径が小さい複数のスルーホールを千鳥配置で設け、前記回路として複数の平行する回路ラインを形成し、且つ接続体の中心付近の直径よりも回路ラインピッチを狭くしたことを特徴とする請求項５又は６に記載のプリント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、スルーホールを有するプリント配線基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
（ＣＢＩＣ工法：特許文献１）
ＣＢＩＣ（Copper Ball Interconnection Co-laminated）工法は、ポリイミドフィルムなどの絶縁体の両面に、銅などの金属によって回路が形成されたプリント配線基板の層間導通を得る方法のひとつであり、絶縁体に設けたスルーホールに銅ボールを挿入し、絶縁体の上下に銅箔を張り合わせ、厚さ方向に加圧・変形させ層間導通を得るプリント配線基板作製法である。また回路は、層間導通を得た後にサブトラクティブ法によって銅箔をエッチングすることで形成される。
【０００３】
現在のところ、この種のプリント配線基板の層間導通を得る方法としては、スルーホール内壁に銅めっきを施すめっき法が主流であるが、この方法では銅箔表面にもめっき層が形成されるため、銅箔の厚さが増すことになり、サブトラクティブ法などによる微細回路の形成が難しくなる。しかし、ＣＢＩＣ工法を用いれば、銅箔の厚さが増すことがないため、微細回路の形成が可能となるし、また、層間導通を得るためにめっき工程などの煩雑な工程が必要なため、製造コスト低減が可能となる。
【０００４】
（ランドレススルーホールを有するプリント配線基板の作製法：特許文献２）
この技術では、ランドレススルーホールを有するプリント配線基板を製造することを可能にしている。
通常のスルーホールを有するプリント配線基板の回路をサブトラクティブ法で形成する場合、まず、銅張積層板（以下、ＣＣＬと記す）にドリルもしくはレーザーでスルーホールを形成し、ＣＣＬ表面とスルーホール内壁に銅めっきを施す。その表面に感光性フィルムなどのフォトレジストを積層し、フォトマスクを介して露光・現像することで導電層のエッチングを行う。このときライン幅が、スルーホール直径とほぼ同程度の大きさもしくはそれより小さい場合、エッチング時に薬液がスルーホール内に入り込み、スルーホール内壁のめっきが除去されてしまう。これを防ぐためには、スルーホールをフォトレジストにより完全にテントする必要があるため、スルーホール周辺のフォトレジストは、スルーホール開口部より十分大きい面積を持った非露光部を形成していなければならない。従って、完成したプリント配線基板のスルーホールには必ずランドが設けられたことになる。
【０００５】
ランドが設けられたスルーホールを有するプリント配線基板では、ランドの直径よりも回路のライン幅を狭くしても、ラインがスルーホールを通過する部分だけライン幅を広くする必要がある。その結果、隣り合うライン同士の間隔の狭小化はランド直径により制限を受けてしまう。
【０００６】
これを改善するために、特許文献２に開示された技術では、基材にスルーホールを形成してめっきを施した後、銅箔表面とスルーホール内部にネガ型感光性電着塗料樹脂組成物をフォトレジストとして電着塗装する。その上にフォトマスクを設置し、露光することで、回路パターン膜を形成し、銅箔のエッチングを行う。この方法では、ネガ型感光性電着塗料樹脂組成物がスルーホール内壁にも電着されるためフォトレジストでスルーホールを完全に塞がなくてもエッチングの薬液がスルーホール内壁の金属を除去することがない。これによってランドレススルーホールを有するプリント配線基板を製造する。
【特許文献１】特開２００６−１７９８３３号公報
【特許文献２】特開平６−３２６４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されたＣＢＩＣ工法では、プリント配線基板を作製する際、スルーホールにランドを設ける必要がないため、ランドレススルーホールを有するプリント配線基板を作製することができるが、特許文献１には、ランドレススルーホールの構造について示されていない。
また、特許文献１に開示されたＣＢＩＣ工法において、スルーホールに挿入される銅ボールは、加圧・変形させたときにスルーホール内にほとんど完全に充填されるだけの体積が必要である。例えば、絶縁体の厚さが５０μｍ程度であるＦＰＣの場合、使用される銅ボール直径は１００μｍ程度必要となり、銅ボールを加圧・変形させた後のスルーホール直径も、１００μｍ程度になる。ライン幅が１００μｍより小さい場合、隣り合うライン同士の間隔の狭小化は、スルーホール直径により制限を受けてしまう。
【０００８】
特許文献２に開示された技術では、ランドレススルーホールを有するプリント配線基板を製造する工程は、従来のプリント配線基板の製造過程において感光性フィルムを積層する工程を、ネガ型感光性電着塗料樹脂組成物を電着塗装する工程に置き換えたものであるため、従来よりもさらに工程が煩雑になり、コストも増大してしまう。
また、特許文献２に開示された技術は、スルーホール内壁にめっきを施して層間導通を得る方法であり、メッキ層が銅箔表面にも形成され、銅箔の厚さが増してしまうため、サブトラクティブ法などによる微細回路の形成が難しくなる。
さらに、微細回路を形成した場合、ライン幅がスルーホールの直径より細くても、隣り合うライン同士の間隔の狭小化は、スルーホール直径により制限を受けてしまう。現在、実用化されているスルーホールの最小直径は、一般的に５０μｍ程度とされている。この場合、仮に幅３０μｍのラインが複数本平行に並んでいて、各ラインのスルーホールが直径５０μｍであり、さらにそれらスルーホールが隣接して配置されると、回路ピッチは実質５０μｍより小さくすることができない。
【０００９】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、ＣＢＩＣ工法によりランドレススルーホールを有するプリント配線基板を製造することができる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するため、本発明は、スルーホールを有する絶縁体の両面に銅からなる回路が形成され、前記スルーホール内に表裏の回路を接続する銅からなる接続体が、ほぼ前記スルーホールを満たすように形成され、前記回路と前記接続体とが互いに金属結合しているプリント配線基板において、ランドレススルーホールを有することを特徴とするプリント配線基板を提供する。
【００１１】
本発明のプリント配線基板において、前記接続体は、その中心付近の直径よりも、前記回路との接続部の直径が小さいことが好ましい。
【００１２】
本発明のプリント配線基板において、少なくとも２層以上の構造をもつ前記絶縁体に設けられたスルーホールに、前記接続体が前記スルーホール内のほぼ全域にわたって充填されたことが好ましい。
【００１３】
本発明のプリント配線基板において、前記回路が複数の平行する回路ラインを有し、これら回路ラインにそれぞれ隣接して、その中心付近の直径よりも回路ラインとの接続部の直径が小さい複数の接続体を千鳥配置で設け、接続体の中心付近の直径よりも回路ラインピッチを狭くしたことが好ましい。
【００１４】
また本発明は、絶縁体に中心付近の直径よりも開口端の直径が小さいスルーホールを穿設する工程と、次いで、該スルーホール内に銅ボールを挿入するとともに、２枚の銅箔間に前記絶縁体を挟んで押圧し、前記銅ボールを潰してほぼ前記スルーホールを満たし、且つ前記銅箔と金属結合された接続体を形成する工程と、次いで、前記銅箔にレジストを形成し、サブトラクティブ法によって銅箔をエッチングして回路を形成しプリント配線基板を得る工程とを有することを特徴とするプリント配線基板の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明のプリント配線基板の製造方法において、前記絶縁体が、少なくとも２層以上の絶縁体を積層してなり、各層の絶縁体にテーパ状のスルーホールを穿設し、これらを積層した際に、中心付近の直径よりも開口端の直径が小さいスルーホールを設けることが好ましい。
【００１６】
本発明のプリント配線基板の製造方法において、中心付近の直径よりも開口端の直径が小さい複数のスルーホールを千鳥配置で設け、前記回路として複数の平行する回路ラインを形成し、且つ接続体の中心付近の直径よりも回路ラインピッチを狭くしたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のプリント配線基板は、スルーホールを有する絶縁体の両面に銅からなる回路が形成され、前記スルーホール内に表裏の回路を接続する銅からなる接続体が、ほぼ前記スルーホールを満たすように形成され、前記回路と前記接続体とが互いに金属結合しているプリント配線基板において、ランドレススルーホールを有することを特徴とするものなので、めっきを用いずにランドレススルーホールを有するプリント配線基板を得ることができ、製造コストを低減できる。
また、中心付近の直径よりも回路との接続部の直径が小さい接続部を有する構成としたことで、回路のライン幅、ライン間隔及びラインピッチの小さい狭ピッチ回路を形成することができる。
【００１８】
本発明のプリント配線基板の製造方法によれば、めっき工程などの煩雑な工程を用いずに、ランドレススルーホールを有するプリント配線基板を安価に製造することができる。
また、めっき工程を行わないことで、微細回路の形成が可能になる。
また、少なくとも２層以上の絶縁体を用い、各層の絶縁体にテーパ状のスルーホールを穿設し、これらを積層した絶縁体を用いることで、中心付近の直径よりも開口端の直径が小さいスルーホールを簡単に形成することができる。
また、中心付近の直径よりも回路との接続部の直径が小さい接続部を有する構成としたことで、回路のライン幅、ライン間隔及びラインピッチの小さい狭ピッチ回路を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１に本発明のプリント配線基板の基本構造を示す。図１（ａ）はプリント配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。図１中の符号１は絶縁体、２は回路、３は接続体、４は接続体３の接続部直径、５は接続体３の中心部直径である。
【００２０】
このプリント配線基板は、絶縁基板１にスルーホールを開け、それよりやや大きな接続体である銅ボールを嵌め込んだ状態で、表面と裏面に回路２となる銅箔を配置し、ＣＢＩＣ工法で加圧加熱してフィルドビアの層間導通を形成し、その後、フォトリソグラフ技術によりレジストを形成し、サブトラクティブ法にて回路２を形成したものである。スルーホールがフィルドビアであることから、回路２が接続体３と接合する接続部直径４を中心部直径５とほぼ同寸法にすることができ、ランドレススルーホールを実現している。
【００２１】
この技術により、加圧加熱によるプレス工程で製造でき、めっきが不要となり、めっき浴の管理が不要となるだけでなく、めっき前の表面処理、めっき後の洗浄等の工程が不要となる。また、めっきを行わないため、回路形成前に、めっきによって銅箔厚が増してしまうことがなく、微細回路の形成が可能となる。
【００２２】
このように、本発明によれば、ランドを設ける必要が無く、スルーホール直径とほぼ同寸法の幅の回路形成が可能なため、回路２のライン幅が、ランドによって影響されることがなくなり、回路のライン幅、ライン間隔及びラインピッチの小さい狭ピッチ回路を形成することができる。
【００２３】
しかし、球形の銅ボールを接続体として用いる限りは、絶縁体１の厚さより十分大きく、接合後にスルーホールを充填する量に見合った直径の銅ボールを用いる必要があり、スルーホール直径の設計範囲が決まってしまい、寸法と銅ボール直径の関係、加圧加熱の条件を調整できる範囲が限定され、結果として設計したい回路のライン幅よりスルーホール直径を小さくすることができない場合が発生する。
【００２４】
このような場合の改善方法として、絶縁体１を工夫して、積極的に中心部と表層部の寸法を変えることで、接続体３として使用する銅ボール直径に対して、回路２が接合する幅を狭める方法をとることが好ましい。図２にその一例を示す。
【００２５】
図２に示すプリント配線基板は、二枚の絶縁体１に、表と裏で開口部の直径が異なるテーパー状の穴を開け、開口部の直径が広い方を内向きにして、銅ボールを嵌め込んだ状態で表面と裏面に銅箔を配置し、ＣＢＩＣ工法にて加圧加熱し、フィルドビアの層間導通を形成し、その後、フォトリソグラフ技術によりレジストを形成し、サブトラクティブ法にて回路形成して製造される。このような構造にすることで、はじめに絶縁体１をテーパー状に加工する際の形状によって、積極的にスルーホールの中心部と、銅箔が接合される面の直径を変えることが可能となり、更にライン幅を細くすることが可能になる。
【００２６】
但し、スルーホールが隣接する回路パターンにおいては、回路パターンと接続体が接合している直径を小さくしても、接続体の直径が最も大きい部分でピッチが制限されてしまう問題がある。図４はこれを鑑みて改善したものである。この例では、３本の平行するラインのほぼ同位置にスルーホールが設けられて配置されている。こういった場合においては図のように接続体３が互いに接触しないよう、スルーホールを互い違いにずらして配置（千鳥配置）することで、ライン一本おきのスルーホールが導通してしまわない程度にまで近づけることができる。
【実施例１】
【００２７】
図１に示すプリント配線基板をＣＢＩＣ工法を用いて作製した。絶縁体に厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを使用した場合、スルーホール直径と銅ボール直径は、回路のライン幅に関わらずそれぞれ１００μｍ程度必要となる。しかし、このプリント配線基板のスルーホールには、ランドが必要ないため、ライン幅が１００μｍ以上である回路を採用すれば、スルーホールの周辺でライン幅が広くなることのないプリント配線基板を作製することができる。
【実施例２】
【００２８】
図２に示すプリント配線基板をＣＢＩＣ工法を用いて作製した。図２（ａ）はプリント配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。図２に示すプリント配線基板は、接続体３の回路２との接続部直径４の方が、接続体３の中心部直径５よりも小さいスルーホールを作製する実施例を示している。本実施例において、絶縁体１は２層構造になっている。
【００２９】
このプリント配線基板を製造するには、まず、厚さ２５μｍ程度の熱可塑性ポリイミドフィルム２枚にスルーホールを形成する。このスルーホールの開口部は、表面が直径５０μｍ程度で、裏面が直径１００μｍ程度になるようにテーパーをつける。次に、これら２枚の絶縁体の裏面同士を、スルーホールの開口部が一致するように重ね合わせ、それらスルーホールの間に銅ボールを挟みこむ。次に、２枚の絶縁体の上下に厚さ１８μｍ程度の銅箔を積層し、厚さ方向に押圧すると、銅ボールが変形して上下の銅箔と接触して層間導通が得られる。次に、フォトリソグラフ技術によりレジストを形成し、サブトラクティブ法にて回路形成して製造される。
【００３０】
本実施例において、ポリイミドフィルムに熱可塑性材を用いるこによって、押圧したときに加熱することで、ポリイミドフィルム同士を接着することができる。銅ボールが変形して得られた接続体３は、スルーホールのテーパーに沿って充填されるため、接続体３の中心部直径５は１００μｍ程度で、接続部直径４は５０μｍ程度になる。これにより接続体中心周辺の直径より接続部のほうが小さいスルーホールを有するプリント配線基板を作製することができる。
【実施例３】
【００３１】
図３に示すプリント配線基板をＣＢＩＣ工法を用いて作製した。図３（ａ）はプリント配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。図３に示すプリント配線基板は、接続体３の接続部直径４の方が、中心部直径５よりも小さいスルーホールを作製する他の実施例を示している。本実施例において、絶縁体１は３層構造になっている。
【００３２】
このプリント配線基板を製造するには、まず、厚さ１６μｍ程度のポリイミドフィルムに、直径１００μｍスルーホールを形成し、１００μｍの銅ボールをはめ込む。次に、その上下に、直径５０μｍのスルーホールを形成した厚さ１６μｍのポリイミドフィルムを、３層のポリイミドフィルムのスルーホール中心が合致するように貼りあわせる。次に、３枚の絶縁体の上下に厚さ１８μｍの銅箔を積層し、厚さ方向に押圧すると、銅ボールが変形して上下の銅箔と接触して層間導通が得られる。次に、フォトリソグラフ技術によりレジストを形成し、サブトラクティブ法にて回路形成して製造される。
【００３３】
本実施例において、ポリイミドフィルムには、実施例２と同じく熱可塑材を用いる。銅ボールが変形して得られた接続体３は、３層のポリイミドフィルムのスルーホール形状に沿って充填されるため、接続体３の中心部直径５は１００μｍ程度で、接続部直径４は５０μｍ程度になる。これにより接続体中心周辺の直径より接続部のほうが小さいスルーホールを有するプリント配線基板を作製することができる。
【００３４】
前述した実施例２及び実施例３のプリント配線基板において、さらに接続部直径４を３０μｍとした場合、見かけ上直径３０μｍのランドレススルーホールを形成することができる。これによって、従来のめっきによって層間導通を得る方法では信頼性の観点から実用化することが困難であった大きさのスルーホールを、ランドレススルーホールとして作製できる。
【実施例４】
【００３５】
幅が銅ボール直径よりも狭い複数本の回路ラインが平行に並び、それらのスルーホールが隣接して配置された場合、接続部直径４がライン幅より狭くなるように調節したとしても、隣り合う接続体３同士が絶縁体１内部で導通してしまうほどにはライン間隔を狭めることができない。例えば、厚さ５０μｍの絶縁体１と直径１００μｍの銅ボールを用いＣＢＩＣ工法により直径１００μｍのフィルドビアを形成して層間導通を得たプリント配線基板で、例えば、幅３０μｍの回路ラインを複数本平行に並ぶように形成し、接続体１と回路ラインとの接続部直径４を３０μｍに調節したとしても、ライン間隔が７０μｍ以下になると隣接する接続体同士が導通してしまうため、狭ピッチの回路を作製することができない。
【００３６】
この場合、スルーホールを千鳥配置すれば、回路ライン一本おきで接続体同士が接触しなければよいので、ラインピッチをさらに狭めることができる。その実施例を図４に示す。図４はプリント配線基板の平面図である。本実施例では、例えば、上記構成のプリント配線基板で、スルーホールを千鳥配置したとすると、仮にライン間隔を３０μｍとした場合でも、ライン一本おきで隣り合う接続体同士の間隔は１０μｍ確保できるので、ライン間隔３０μｍ、ラインピッチ６０μｍの狭ピッチ回路を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る実施例１のプリント配線基板を示し、（ａ）はプリント配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】本発明に係る実施例２のプリント配線基板を示し、（ａ）はプリント配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明に係る実施例３のプリント配線基板を示し、（ａ）はプリント配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【図４】本発明に係る実施例４のプリント配線基板を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…絶縁体、２…回路、３…接続体、４…接続体の接続部直径、５…接続体の中心部直径。
【図１】
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【図２】
2009010282.tif 000004
【図３】
2009010282.tif 000005
【図４】
2009010282.tif 000006