JP6303364B2 - コア基板の貫通孔形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、プリント配線板などに使用される多層配線板のコア基板に層間接続を行うための貫通孔を形成する方法に関する。

導体層と絶縁樹脂層とを交互に積層した多層配線板においては、微細な回路の実現のため、多層の導体層間の層間接続構造を随所に配置している。層間接続構造は、ドリル等による貫通孔の形成および貫通孔の内部へのめっき充填により形成するのが一般的である。貫通孔は、導体層間を接続するために、絶縁樹脂層にあける孔をいう。

プリント配線板の配線パターン微細化に伴い、貫通孔の孔径はより小さくなっていくが、貫通孔形成にドリルを用いる場合、ドリルの径は０．１５〜０．２０ｍｍ程度が下限であるため、層間接続構造の周囲に形成するビアランド径を小さくできない。したがって、ドリルを用いた貫通孔形成では、高密度なパターン形成が困難になる。

そのため、微細な層間接続構造の形成には貫通孔をレーザにより形成し、フィルドめっきによってビアを充填することが行われている。特許文献１では、両面銅付き樹脂板の両面からレーザを照射して、テーパー形状の頂部同士を付き合わせた形状となる穴を形成することにより、絶縁層の厚さが比較的大きい層間接続構造を形成する際のビアの充填を容易にし、高密度なパターン形成が実現できる積層配線板を実現している。

特開２００３−４６２４８号公報

しかしながら、特許文献１の貫通孔形成方法では、貫通孔を形成する際に絶縁層の両面側からレーザ加工を行うため、絶縁層のそれぞれの面に対して行うレーザ照射の位置精度のばらつきによって、穴の中間部に形成されるくびれ部分の位置及び孔径が変化する。レーザの照射位置精度のばらつきが大きい場合には、貫通孔が形成されない可能性があり、層間接続の信頼性が損なわれる。

本発明が解決しようとする課題は、コア基板に貫通孔を精度良く形成できる貫通孔の形成方法を提供することである。

本発明は、絶縁層の両面に第１の金属層及び第２の金属層が設けられた基板に貫通孔を形成するための貫通孔の形成方法に関するものである。絶縁層と、第１の金属層及び第２の金属層とが接着剤を介して接着されており、第１の金属層及び第２の金属層の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であり、本発明に係る貫通孔の形成方法は、貫通孔の形成位置にある第１の金属層の一部をエッチングによって選択的に除去することにより第１の開口部を形成する工程と、第１の開口部から露出する絶縁層にレーザを照射することにより、第２の金属層にまで達するビアを形成する工程と、ビアの底部にある第２の金属層の一部をエッチングにより除去して貫通孔を形成する工程と、貫通孔の内壁部のうち、第２の金属層側の一部をデスミアにより除去して、基板の厚み方向の略中心にくびれ部を形成する工程とを備える。

あるいは、絶縁層と、第１の金属層及び第２の金属層とが接着剤を介して接着されており、第１の金属層及び第２の金属層の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であり、本発明に係る貫通孔の形成方法は、貫通孔の形成位置にある第１の金属層の一部及び第２の金属層の一部をエッチングによって選択的に除去することにより、第１の金属層及び第２の金属層に基板の平面方向の位置が対応するように、第１の開口部及び第２の開口部をそれぞれ形成する工程と、第１の開口部から露出する絶縁層にレーザを照射することにより、貫通孔を形成する工程と、貫通孔の内壁部のうち、第２の金属層側の一部をデスミアにより除去して、基板の厚み方向の略中心にくびれ部を形成する工程とを備えても良い。

本発明によれば、コア基板に貫通孔を精度良く形成することができる。

第１の実施形態に係る貫通孔形成方法で用いる両面銅張積層板の一例を示す概略断面図 第１の実施形態に係る貫通孔形成方法の工程を示す概略断面図 貫通孔の開口とくびれ部分の位置関係を説明する図 第２の実施形態に係る貫通孔形成方法の工程を示す概略断面図

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る貫通孔形成方法で用いる両面銅張積層板の一例を示す概略断面図であり、図２は、第１の実施形態に係る貫通孔形成方法の工程を示す概略断面図である。

まず、図１に示すような、絶縁樹脂層１１の両面に極薄銅箔１２ａ及び１２ｂが熱圧着された両面銅張積層板１０を用意する。絶縁樹脂層１１はプリプレグなどからなる。絶縁樹脂層１１の厚さは、例えば、１００μｍ以上、２００μｍ以下である。極薄銅箔１２ａ及び１２ｂの厚さは、例えば、５μｍ〜１８μｍである。

なお、極薄銅箔１２ａ及び１２ｂと絶縁樹脂層１１との密着性は、一般的には極薄銅箔１２の算術平均粗さ（Ｒａ）を０．１〜０．５μｍ程度に規定することにより得られるアンカー効果によって確保できる。ただし、Ｒａが小さくなる程、銅箔除去工程でのエッチング量を減少させることができ、サイドエッチングなどの不要なエッチングが少なくなるという利点がある。したがって、Ｒａが０．１μｍ以下の平滑な極薄銅箔１２ａ及び１２ｂであって、絶縁樹脂層１１との接着面に接着層が形成されている極薄銅箔１２ａ及び１２ｂを用いることで、絶縁樹脂層１１との十分な密着性とエッチングのばらつき抑制とが可能となる。

次に、図２（ａ）に示すように、両面銅張積層板１０の両面にレジスト１５ａ及び１５ｂを形成する。このとき、貫通孔の形成位置における極薄銅箔１２ａの上に開口部１４が設けられるように、レジスト１５ａをフォトリソグラフィによって形成する。

次に、図２（ｂ）に示すように、開口部１４から露出した極薄銅箔１２ａの一部をウェットエッチングにより除去する。これにより、両面銅張積層板１０の片面の貫通孔形成位置には、極薄銅箔１２に開口部１６が設けられて、開口部１６から絶縁樹脂層１１が露出した状態となる。

このように、絶縁樹脂層１１にレーザ加工で貫通孔を形成する前に、貫通孔の形成箇所にある極薄銅箔１２ａにレーザ加工以外の方法（ウェットエッチングなど）によって開口部１６を予め形成しておく。

次に、図２（ｃ）に示すように、レジスト１５ａ及び１５ｂを除去する。

次に、極薄銅箔１２ａをマスクとして、開口部１６を通して絶縁樹脂層１１の一部にレーザを照射し絶縁樹脂層１１の一部を除去する。レーザとしては、ＣＯ_２レーザ又はＵＶ−ＹＡＧレーザなどを使用することができる。これにより、図２（ｄ）に示すように、絶縁樹脂層１１に対して極薄銅箔１２ｂに到達する有底ビア２０が形成される。このときレーザ加工によって昇華した絶縁樹脂層１１の樹脂が、有底ビア２０の底面に再付着して樹脂残渣１７となる。また、レーザ照射によって昇華した極薄銅箔１２ｂの一部が銅残渣１８として有底ビア２０の底面に付着する場合がある。

本実施形態では、絶縁樹脂層１１をレーザで加工する前に、極薄銅箔１２ａにウェットエッチングなどによって開口部１６を予め形成しておき、その後に開口部１６からレーザを絶縁樹脂層１１に照射して有底ビア２０を形成している。これにより、極薄銅箔１２ａをレーザ加工する必要がなくなり、貫通孔上部の周辺部分に銅バリが生じるのを抑えることができる。また、エッチングによる銅箔開口部がビア径となるため、レーザの口径を絞る必要がなく、有底ビア２０の加工速度を速くできるという利点もある。

次に、図２（ｅ）に示すように、ウェットエッチングなどにより、有底ビア２０の底部となっていた極薄銅箔１２ｂの一部と銅残渣１８とを除去して、貫通孔２１を形成する。このとき、有底ビア２０の底部以外の銅箔部分もエッチングされるが、有底ビア２０の底部は表裏からエッチングを受けるため、除去が早く進む。したがって、図２（ｅ）に示すように、絶縁樹脂層１１上に極薄銅箔１２ａ及び１２ｂを残したまま、貫通孔２１を形成することができる。

次に、図２（ｆ）に示すように、デスミアにより貫通孔２１内部の樹脂を除去する。このとき、通常の樹脂残渣１７を除去する場合よりも強くデスミア処理を施す。これにより、貫通孔２１の側面はデスミアによって除去されていくが、デスミアの液流やプリプレグの中心部にガラスがあることによって、貫通孔２１の樹脂は厚さ方向の略中心部を残して選択的に除去される。この結果、貫通孔２１は、絶縁樹脂層１１の厚さ方向の略中心部にくびれ部２２（すなわち、基板表面の開口に対してテーパー状に狭まった部分）を持つくびれ付貫通孔３０となる。以上の工程を経て、くびれ付貫通孔３０を有するコア基板４０が得られる。

本実施形態では、極薄銅箔１２ａ及び１２ｂを接続する際に、有底ビア２０の状態で接続を行わず、くびれ付貫通孔３０の状態で接続するため、有底ビア２０の底部となる極薄銅箔の破れに起因する接続不良が発生しない。また、くびれ付貫通孔３０の形成を片面からのレーザ照射とデスミアによって行うため、両面側からレーザ照射を行う貫通孔の形成方法のように、レーザの位置精度のばらつきによって貫通孔の径が小さくなり、接続不良が発生することがない。

図３は、貫通孔の開口とくびれ部分の位置関係を説明する図である。図３においては、コア基板４０の一方面上及び他方面上に形成される開口の位置と、くびれ部２２の位置とを両矢印で特定している。

絶縁樹脂層１１の両面から２回に分けてレーザ照射を行う方法では、レーザ照射時の位置決め誤差に起因して、貫通孔の開口に対するくびれ部の位置ずれが問題となる。これに対して、本実施形態では、両面銅張積層板１０の一方面側から絶縁樹脂層１１に対して１回のレーザ照射を行うことによって貫通孔２１を形成した後、デスミア処理によってくびれ部２２を形成するため、コア基板４０の平面方向におけるくびれ付貫通孔３０の開口とくびれ部２２との位置ずれを抑制することができる。具体的には、図３に示す、コア基板４０の極薄銅箔１２ａ上に形成される開口の中心Ｃ１と、コア基板４０の極薄銅箔１２ｂ上に形成される開口の中心Ｃ２と、くびれ部２２の中心Ｃ３とを、コア基板４０のいずれか一方の面上から見たときに、半径５μｍの円内に収めることができる。コア基板４０の一方の面と平行な面上への中心Ｃ１、Ｃ２及びＣ３の射影が半径５μｍの円に含まれるとも言える。したがって、本実施形態に係る貫通孔の形成方法によれば、コア基板４０の両面に形成されるくびれ付き貫通孔３０の２つの開口とくびれ部２２との位置精度を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態に係る貫通孔形成方法の工程を示す概略断面図である。

上記の第１の実施形態では、両面銅張積層板１０に設けられた一方の極薄銅箔１２ａにエッチングにより開口部１４を形成し、その後にレーザ加工を行う例を説明したが、本実施形態のように、レーザ照射時の裏面側となる極薄銅箔１２ｂにもエッチングによって開口部を形成してからレーザ加工を行っても良い。

まず、図４（ａ）に示すように、両面銅張積層板１０の両面にレジスト１５ａ及び１５ｂを形成する。このとき、貫通孔の形成位置における極薄銅箔１２ａ及び１２ｂの上に開口部１４ａ及び１４ｂが設けられるように、レジスト１５ａ及び１５ｂをフォトリソグラフィによって形成する。このとき、開口部１４ａ及び１４ｂを、両面銅張積層板１０の平面方向における位置が対応するように（つまり、ほぼ重なるように）形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、開口部１４ａ及び１４ｂから露出した極薄銅箔１２ａの一部及び極薄銅箔１２ｂの一部をウェットエッチングにより除去し、開口部１６ａ及び１６ｂを形成する。

次に、図４（ｃ）に示すように、レジスト１５ａ及び１５ｂを除去する。

次に、図４（ｄ）に示すように、極薄銅箔１２ａをマスクとして、開口部１６ａから露出する絶縁樹脂層１１の一部にレーザを照射し、絶縁樹脂層１１の一部を除去する。これにより、図４（ｄ）に示すように、貫通孔２１が形成される。貫通孔２１の内部には、樹脂残渣１７が残存する。

次に、図４（ｅ）に示すように、デスミアにより貫通孔２１内部の樹脂を除去する。このとき、通常の樹脂残渣１７を除去する場合よりも強くデスミア処理を施す。第１の実施形態と同様の理由により、貫通孔２１の内壁部の樹脂は厚さ方向の略中心部を残して選択的に除去される。この結果、貫通孔２１は、絶縁樹脂層１１の厚さ方向の略中心部にくびれ部２２を持つくびれ付貫通孔３０となる。以上の工程を経て、くびれ付貫通孔３０を有するコア基板４０が得られる。

本実施形態では、予めレーザ照射時の裏面側となる極薄銅箔１２ｂの一部を除去しているため、有底ビアを形成せずに貫通孔２１を形成することができる。この方法では、有底ビアの形成後にエッチングによって底部の極薄銅箔を除去する必要がないため、製造工程の全体を通して、極薄銅箔１２ａ及び１２ｂの厚さを略一定に保つことができる。

尚、上記の各実施形態に係る製造方法で得られたくびれ付貫通孔３０を持つコア基板４０を用いて、多層配線板を製造することができる。例えば、このコア基板４０にビアフィリングによって層間接続構造を形成した後、層間接続構造形成後のコア基板４０の両面にビルドアップ工法を用いて、１層または複数層の配線層を形成し、多層配線板を製造することができる。

また、形成する配線のサイズに適した工法を適宜選択することができる。例えば、微細な配線層の形成にはビルドアップ工法を使用し、配線のサイズが微細でない配線層には従来のプリプレグと銅箔を積層する工法を使用して、多層配線板を製造することも可能である。

また、上記の各実施形態では、絶縁樹脂層１１の両面に極薄銅箔１２ａ及び１２ｂを設けた両面銅張積層板１０に貫通孔を形成する例を説明したが、絶縁樹脂層１１の両面に設ける金属層は、金や銀等の銅以外の金属層であっても良い。

以下、本発明を具体的に実施した実施例を説明する。本実施例は、上記の第１の実施形態に係る製造方法（図１及び２）に対応する。

まず、日立化成株式会社製の高Ｔｇガラスエポキシ多層材料 ６７９ＦＧ（厚さ１００μｍ）の両面に、日本電解株式会社製の銅箔 ＰＦ−Ｅ（厚さ１２μｍ）を貼り合わせた後に、硫酸過水溶液（ＪＣＵ社製 ＨＥ５００）でウェットエッチングを行って、銅箔の厚さを７μｍとした、両面銅張積層板を得た（図１参照）。

次に、得られた両面銅張積層板の両面に、日立化成株式会社製ドライフィルムレジスト ＳＬ−９０２５（厚さ２５μｍ）をラミネートした後、フォトリソグラフィによって、一方面のレジストに開口部を形成した（図２（ａ）参照）。次に、硫酸過水溶液（ＨＥ−５００）で開口部から露出した銅箔をエッチングにより除去した（図２（ｂ）参照）。銅箔に形成される開口部の直径は８０μｍとした。

次に、形成した銅箔の開口部を通じてＣＯ_２レーザを照射することにより、開口部の直径が８０μｍの有底ビアを形成した（図２（ｃ）参照）。

次に、レジストを除去した後（図２（ｄ）参照）、硫酸過水溶液（ＨＥ５００）を用いたウェットエッチングにより、銅箔の表面を厚み４μｍ分だけ除去することよって、有底ビアの底部となっていた銅箔を除去し、貫通孔２１を形成した（図２（ｅ）参照）。

続いて、貫通孔２１を形成した両面銅張積層板を過マンガン酸カリウム６０ｇ／Ｌとマンガン酸カリウム１５ｇ／Ｌの混合溶液に、液温７０℃で３０分浸漬させ、貫通孔内部の樹脂残渣を除去すると共に、レーザ照射時に裏面側となった貫通孔の内壁の一部を除去し、最大内径１００μｍ、くびれ部分の内径５０μｍであるくびれ付貫通孔を有するコア基板を得た（図２（ｆ）参照）。

本発明に係る貫通孔形成方法は、貫通孔を通して層間接続構造が設けられる多層配線板の製造に利用できる。

１０ 両面銅張積層板
１１ 絶縁樹脂層
１２ａ 極薄銅箔（第１の金属層）
１２ｂ 極薄銅箔（第２の金属層）
１４ 開口部
１４ａ 開口部（第１の開口部）
１４ｂ 開口部（第２の開口部）
１５ａ、１５ｂ レジスト
１６、１６ａ、１６ｂ 開口部
１７ 樹脂残渣
１８ 銅残渣
２０ 有底ビア
２１ 貫通孔
２２ くびれ部
３０ くびれ付貫通孔
４０ コア基板

Claims (3)

1. 絶縁層の両面に第１の金属層及び第２の金属層が設けられた基板に貫通孔を形成するための貫通孔の形成方法であって、
   前記絶縁層と、前記第１の金属層及び前記第２の金属層とが接着剤を介して接着されており、前記第１の金属層及び前記第２の金属層の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であり、
   前記貫通孔の形成位置にある前記第１の金属層の一部をエッチングによって選択的に除去することにより第１の開口部を形成する工程と、
   前記第１の開口部から露出する前記絶縁層にレーザを照射することにより、前記第２の金属層にまで達するビアを形成する工程と、
   前記ビアの底部にある前記第２の金属層の一部をエッチングにより除去して貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔の内壁部のうち、前記第２の金属層側の一部をデスミアにより除去して、前記基板の厚み方向の略中心にくびれ部を形成する工程とを備える、貫通孔の形成方法。
2. 絶縁層の両面に第１の金属層及び第２の金属層が設けられた基板に貫通孔を形成するための貫通孔の形成方法であって、
   前記絶縁層と、前記第１の金属層及び前記第２の金属層とが接着剤を介して接着されており、前記第１の金属層及び前記第２の金属層の算術平均粗さＲａが０．１μｍ以下であり、
   前記貫通孔の形成位置にある前記第１の金属層の一部及び前記第２の金属層の一部をエッチングによって選択的に除去することにより、前記第１の金属層及び前記第２の金属層に前記基板の平面方向の位置が対応するように、第１の開口部及び第２の開口部をそれぞれ形成する工程と、
   前記第１の開口部から露出する前記絶縁層にレーザを照射することにより、貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔の内壁部のうち、前記第２の金属層側の一部をデスミアにより除去して、前記基板の厚み方向の略中心にくびれ部を形成する工程とを備える、貫通孔の形成方法。
3. 前記基板の一方面上にある前記貫通孔の開口の中心と、前記基板の他方面上にある前記貫通孔の開口の中心と、前記貫通孔のくびれ部の中心とが、前記基板の一方面上から見たときに、半径５μｍの円内に収まることを特徴とする、請求項１または２に記載の貫通孔の形成方法。