特開 2024-112342 プリント配線板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112342

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】プリント配線板

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/10 20060101AFI20240814BHJP

   H05K 3/18 20060101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

H05K3/10 E

H05K3/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017245

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000000158

【氏名又は名称】イビデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122622

【弁理士】

【氏名又は名称】森 徳久

(72)【発明者】

【氏名】籠橋 進

(72)【発明者】

【氏名】酒井 純

(72)【発明者】

【氏名】吉川 恭平

【テーマコード（参考）】

5E343

【Ｆターム（参考）】

5E343AA02

5E343AA17

5E343BB24

5E343BB52

5E343DD25

5E343DD43

5E343EE53

5E343GG02

5E343GG13

(57)【要約】

【課題】高い品質を有するプリント配線板の提供。
【解決手段】実施形態のプリント配線板は、第１導体層と、第１導体層上に形成されていて第１導体層を露出するビア導体用の開口と第１面と第１面と反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、樹脂絶縁層の第１面上に形成されている第２導体層と、開口内に形成されていて、第１導体層と第２導体層とを接続するビア導体とを有する。第２導体層とビア導体は、シード層とシード層上に形成される電解めっき層によって形成されている。シード層はスパッタリングによって形成されており、銅とアルミニウムと特定金属を含有する合金からなり、特定金属はニッケル、亜鉛、ガリウム、ケイ素、マグネシウムのうちの少なくとも１つである。樹脂絶縁層はガラス粒子と樹脂によって形成されており、第２導体層は信号配線を含み、樹脂絶縁層の第１面は樹脂で形成されており、開口の内壁面は樹脂とガラス粒子の表面で形成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導体層と、
前記第１導体層上に形成されていて、前記第１導体層を露出するビア導体用の開口と第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、
前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されている第２導体層と、
前記開口内に形成されていて、前記第１導体層と前記第２導体層とを接続するビア導体、とを有するプリント配線板であって、
前記第２導体層と前記ビア導体は、シード層と前記シード層上に形成される電解めっき層によって形成されており、
前記シード層はスパッタリングによって形成されており、銅とアルミニウムと特定金属を含有する合金からなり、前記特定金属はニッケル、亜鉛、ガリウム、ケイ素、マグネシウムのうちの少なくとも１つであり、
前記樹脂絶縁層はガラス粒子と樹脂によって形成されており、前記第２導体層は信号配線を含み、前記樹脂絶縁層の前記第１面は前記樹脂で形成されており、前記開口の内壁面は前記樹脂と前記ガラス粒子の表面で形成されている。

【請求項2】

請求項１のプリント配線板であって、前記信号配線は第１信号配線と第２信号配線によって形成されるペア配線を含んでいる。

【請求項3】

請求項１のプリント配線板であって、前記第１面は前記ガラス粒子の表面を含まない。

【請求項4】

請求項３のプリント配線板であって、前記第１面は前記樹脂のみで形成されている。

【請求項5】

請求項３のプリント配線板であって、前記第１面から前記ガラス粒子は露出しない。

【請求項6】

請求項１のプリント配線板であって、前記特定金属はケイ素を含み、前記合金中のケイ素の含有量は０．５ａｔ％以上１０．０ａｔ％以下である。

【請求項7】

請求項１のプリント配線板であって、前記合金中のアルミニウムの含有量は１．０ａｔ％以上１５．０ａｔ％以下である。

【請求項8】

請求項１のプリント配線板であって、前記合金はさらに炭素を含有しており、前記合金中の炭素の含有量は５０ｐｐｍ以下である。

【請求項9】

請求項１のプリント配線板であって、前記合金はさらに酸素を含有しており、前記合金中の酸素の含有量は１００ｐｐｍ以下である。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書によって開示される技術は、プリント配線板に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、樹脂基板と樹脂基板上に形成されている樹脂絶縁層と導体回路を有するプリント配線板を開示する。導体回路は、特定の金属を含む合金層を介して樹脂絶縁層上に形成されている。例えば、特許文献１の８段落に特定の金属は示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０００－１２４６０２号公報

【発明の概要】

【0004】

［特許文献１の課題］
特許文献１の合金層を備えるプリント配線板では、導体回路と樹脂絶縁層の密着力が十分ではないと考えられる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明のプリント配線板は、第１導体層と、前記第１導体層上に形成されていて、前記第１導体層を露出するビア導体用の開口と第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されている第２導体層と、前記開口内に形成されていて、前記第１導体層と前記第２導体層とを接続するビア導体、とを有する。前記第２導体層と前記ビア導体は、シード層と前記シード層上に形成される電解めっき層によって形成されている。前記シード層はスパッタリングによって形成されており、銅とアルミニウムと特定金属を含有する合金からなり、前記特定金属はニッケル、亜鉛、ガリウム、ケイ素、マグネシウムのうちの少なくとも１つである。前記樹脂絶縁層はガラス粒子と樹脂によって形成されており、前記第２導体層は信号配線を含み、前記樹脂絶縁層の前記第１面は前記樹脂で形成されており、前記開口の内壁面は前記樹脂と前記ガラス粒子の表面で形成されている。

【0006】

本発明の実施形態のプリント配線板では、シード層は銅とアルミニウムと特定金属を含有する合金によって形成されている。アルミニウムは高い延性と高い展性を有する。そのため、樹脂絶縁層とシード層間の密着力が高い。アルミニウムは酸化しやすいと考えられる。開口の内壁面上に形成されるシード層は内壁面を形成するガラス粒子内の酸素を介してガラス粒子に密着すると考えられる。開口の内壁面とシード層間の密着力が高いと考えられる。さらに本発明の実施形態のプリント配線板では、樹脂絶縁層の第１面は樹脂で形成されている。樹脂絶縁層の第１面は樹脂のみで形成されている。第１面は無機粒子の表面を含まない。樹脂絶縁層の第１面近傍部分の比誘電率の標準偏差が大きくなることが抑制される。樹脂絶縁層の第１面の比誘電率はほぼ同じである。第１面上に第２導体層が形成される場合、第２導体層に含まれる信号配線間の電気信号の伝搬速度の差を小さくすることができる。実施形態のプリント配線板ではノイズが抑制される。高品質のプリント配線板が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態のプリント配線板を模式的に示す断面図。

【図2A】実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

【図2B】実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

【図2C】実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

【図2D】実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

【図2E】実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

【図2F】実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

【図2G】実施形態のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

［実施形態］
図１は実施形態のプリント配線板２を示す断面図である。図１に示されるように、プリント配線板２は、絶縁層４と第１導体層１０と樹脂絶縁層２０と第２導体層３０とビア導体４０とを有する。

【0009】

絶縁層４は樹脂を用いて形成される。絶縁層４はガラス等の無機粒子を含んでもよい。絶縁層４は、ガラスクロス等の補強材を含んでもよい。絶縁層４は、第３面６と第３面６と反対側の第４面８を有する。

【0010】

第１導体層１０は絶縁層４の第３面６上に形成されている。第１導体層１０は信号配線１２とパッド１４とを含む。図に示されていないが、第１導体層１０は信号配線１２とパッド１４以外の導体回路も含んでいる。第１導体層１０は主に銅によって形成される。第１導体層１０は、シード層１０ａとシード層１０ａ上の電解めっき層１０ｂで形成されている。シード層１０ａはスパッタリングによって形成されている。シード層１０ａは第３面６上の第１層１１ａと第１層１１ａ上の第２層１１ｂで形成されている。第１層１１ａは絶縁層４に接している。第２層１１ｂは必須ではない。

【0011】

第１層１１ａは銅とアルミニウムと特定金属を含有する合金からなる。特定金属の例は、ニッケル、亜鉛、ガリウム、ケイ素、マグネシウムである。合金は１種類の特定金属、または、２種類の特定金属、または、３種類の特定金属を含むことが好ましい。合金中のアルミニウムの含有量は１．０ａｔ％以上１５．０ａｔ％以下である。特定金属の例はケイ素である。合金中の特定金属の含有量は０．５ａｔ％以上１０．０ａｔ％以下である。第１層１１ａは不純物を含んでも良い。不純物の例は酸素と炭素である。第１層１１ａは酸素、または、炭素を含むことができる。第１層１１ａは酸素と炭素を含むことができる。実施形態では、合金はさらに炭素を含有している。合金中の炭素の含有量は５０ｐｐｍ以下である。合金はさらに酸素を含有している。合金中の酸素の含有量は１００ｐｐｍ以下である。上記各元素の含有量の値は一例である。第１層１１ａを形成する元素の中で銅の量が最も大きい。次いで、アルミニウムの量が大きい。特定金属の量はアルミニウムの量より小さい。従って、銅は主の金属であり、アルミニウムは第１の副の金属であり、特定金属は第２の副の金属である。不純物の量は特定金属の量より小さい。

【0012】

第２層１１ｂは銅で形成されている。第２層１１ｂを形成している銅の含有量は９９．９ａｔ％以上である。第２層１１ｂ中の銅の含有量は９９．９５ａｔ％以上であることが好ましい。電解めっき層１０ｂは銅で形成されている。電解めっき層１０ｂを形成している銅の含有量は９９．９ａｔ％以上である。電解めっき層１０ｂ中の銅の含有量は９９．９５ａｔ％以上であることが好ましい。

【0013】

樹脂絶縁層２０は絶縁層４の第３面６と第１導体層１０上に形成されている。樹脂絶縁層２０は第１面２２と第１面２２と反対側の第２面２４を有する。樹脂絶縁層２０にはパッド１４を露出する開口２６が形成されている。樹脂絶縁層２０は樹脂８０と樹脂８０内に分散されている多数の無機粒子９０で形成されている。樹脂８０はエポキシ系樹脂である。樹脂の例は熱硬化性樹脂と光硬化性樹脂である。無機粒子９０はガラス粒子である。無機粒子９０はアルミナであってもよい。

【0014】

樹脂絶縁層２０の第１面２２は樹脂８０のみで形成されている。第１面２２から無機粒子９０は露出しない。第１面２２は無機粒子９０の表面を含まない。樹脂絶縁層２０の第１面２２には凹凸が形成されていない。第１面２２は荒らされていない。第１面２２は平滑に形成されている。一方、開口２６の内壁面２７には無機粒子９０が露出する。開口２６の内壁面２７は無機粒子９０の表面を含む。開口２６の内壁面２７は凹凸を有する。開口２６の内壁面２７は樹脂８０の露出面と無機粒子９０の露出面で形成される。

【0015】

樹脂絶縁層２０の厚さＴは、第２導体層３０の厚さの２倍以上である。樹脂絶縁層２０の厚さＴは第１面２２と第１導体層１０の上面の間の距離である。

【0016】

第２導体層３０は樹脂絶縁層２０の第１面２２上に形成されている。第２導体層３０は第１信号配線３２と第２信号配線３４とランド３６とを含む。図に示されていないが、第２導体層３０は第１信号配線３２と第２信号配線３４とランド３６以外の導体回路も含んでいる。第１信号配線３２と第２信号配線３４はペア配線を形成している。第２導体層３０は主に銅によって形成される。第２導体層３０は、シード層３０ａとシード層３０ａ上の電解めっき層３０ｂで形成されている。シード層３０ａはスパッタリングによって形成されている。シード層３０ａは第１面２２上の第１層３１ａと第１層３１ａ上の第２層３１ｂで形成されている。第１層３１ａは第１面２２に接している。第２層３１ｂは必須ではない。

【0017】

第２導体層３０を形成する第１層３１ａと第１導体層１０を形成する第１層１１ａは同様である。

【0018】

第２導体層３０を形成する第２層３１ｂと第１導体層１０を形成する第２層１１ｂは同様である。電解めっき層３０ｂは銅で形成されている。

【0019】

ビア導体４０は開口２６内に形成されている。ビア導体４０は第１導体層１０と第２導体層３０を接続する。図１ではビア導体４０はパッド１４とランド３６を接続する。ビア導体４０はシード層３０ａとシード層３０ａ上の電解めっき層３０ｂで形成されている。ビア導体４０を形成するシード層３０ａと第２導体層３０を形成するシード層３０ａは共通である。ビア導体４０を形成するシード層３０ａは、開口２６の内壁面２７上と開口２６から露出するパッド１４上に形成されている第１層３１ａと第１層３１ａ上の第２層３１ｂで形成されている。第１層３１ａはパッド１４の上面と内壁面２７に接している。

【0020】

［実施形態のプリント配線板２の製造方法］
図２Ａ～図２Ｇは実施形態のプリント配線板２の製造方法を示す。図２Ａ～図２Ｇは断面図である。図２Ａは絶縁層４と絶縁層４の第３面６上に形成されている第１導体層１０を示す。第１導体層１０はセミアディティブ法によって形成される。第１層１１ａと第２層１１ｂはスパッタリングで形成される。第１層１１ａは銅とアルミニウムと特定金属を含有する合金で形成される。特定金属の例は、ケイ素、または、ニッケルである。第２層１１ｂは銅で形成される。電解めっき層１０ｂは電解めっきで形成される。電解めっき層１０ｂは銅で形成される。

【0021】

図２Ｂに示されるように、絶縁層４と第１導体層１０上に樹脂絶縁層２０と保護膜５０が形成される。樹脂絶縁層２０の第２面２４が絶縁層４の第３面６と対向している。樹脂絶縁層２０の第１面２２上に保護膜５０が形成されている。樹脂絶縁層２０の第１面２２は樹脂８０のみで形成されている。第１面２２から無機粒子９０は露出しない。第１面２２は無機粒子９０の表面を含まない。樹脂絶縁層２０の第１面２２には凹凸が形成されていない。

【0022】

保護膜５０は樹脂絶縁層２０の第１面２２を完全に覆っている。保護膜５０の例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製のフィルムである。保護膜５０と樹脂絶縁層２０との間に離型剤が形成されている。

【0023】

図２Ｃに示されるように、保護膜５０の上からレーザ光Ｌが照射される。レーザ光Ｌは保護膜５０と樹脂絶縁層２０を同時に貫通する。第１導体層１０のパッド１４に至るビア導体用の開口２６が形成される。レーザ光Ｌは例えばＵＶレーザ光、ＣＯ２レーザ光である。開口２６によりパッド１４が露出される。開口２６が形成される時、第１面２２は保護膜５０で覆われている。そのため、開口２６が形成される時、樹脂が飛散しても、第１面２２に樹脂が付着することが抑制される。

【0024】

その後、開口２６内が洗浄される。開口２６内を洗浄することにより開口２６形成時に発生する樹脂残渣が除去される。開口２６内の洗浄はプラズマによって行われる。即ち洗浄はドライプロセスで行われる。洗浄はデスミア処理を含む。プラズマにより、樹脂８０が選択的に除去される。プラズマは無機粒子９０より樹脂８０を早く除去する。開口２６の内壁面２７はプラズマで荒らされる。

【0025】

開口２６内を洗浄することにより、開口２６の内壁面２７に無機粒子９０が露出する（図２Ｃ）。開口２６の内壁面２７は無機粒子９０の表面を含む。開口２６の内壁面２７に凹凸が形成される。一方、樹脂絶縁層２０の第１面２２は保護膜５０で覆われている。第１面２２はプラズマの影響を受けない。第１面２２は樹脂８０のみで形成されている。第１面２２から無機粒子９０は露出しない。第１面２２は無機粒子９０の表面を含まない。樹脂絶縁層２０の第１面２２に凹凸が形成されない。第１面２２は平滑に形成されている。

【0026】

図２Ｄに示されるように、樹脂絶縁層２０から保護膜５０が除去される。保護膜５０除去後、樹脂絶縁層２０の第１面２２を荒らすことは行われない。

【0027】

図２Ｅに示されるように、樹脂絶縁層２０の第１面２２上にシード層３０ａが形成される。シード層３０ａはスパッタリングによって形成される。シード層３０ａの形成はドライプロセスで行われる。シード層３０ａは開口２６から露出するパッド１４の上面と開口２６の内壁面２７にも形成される。第１層３１ａが第１面２２上にスパッタリングで形成される。開口２６から露出する内壁面２７とパッド１４上に第１層３１ａがスパッタリングで形成される。第２層３１ｂが第１層３１ａ上にスパッタリングで形成される。

【0028】

シード層３０ａの第１層３１ａは銅とアルミニウムとケイ素を含有する合金によって形成されている。アルミニウムは高い延性と高い展性を有する。そのため、樹脂絶縁層２０と第１層３１ａ間の密着力が高い。樹脂絶縁層２０が伸縮したとしても、アルミニウムを含むシード層３０ａがその伸縮に追従することができると考えられる。第１面２２が平滑であっても、シード層３０ａは樹脂絶縁層２０から剥がれ難い。アルミニウムは酸化しやすいと考えられる。開口２６の内壁面２７上に形成される第１層３１ａは内壁面２７を形成する無機粒子９０（ガラス粒子）内の酸素を介して無機粒子９０に密着すると考えられる。第１層３１ａと内壁面２７が強く接合される。開口２６の内壁面２７と第１層３１ａ間の密着力を高くすることができる。シード層３０ａは内壁面２７から剥がれ難い。

【0029】

図２Ｆに示されるように、シード層３０ａ上にめっきレジスト６０が形成される。めっきレジスト６０は、第１信号配線３２と第２信号配線３４とランド３６（図１）を形成するための開口を有する。

【0030】

図２Ｇに示されるように、めっきレジスト６０から露出するシード層３０ａ上に電解めっき層３０ｂが形成される。電解めっき層３０ｂは開口２６を充填する。第１面２２上のシード層３０ａと電解めっき層３０ｂによって、第１信号配線３２と第２信号配線３４とランド３６が形成される。第２導体層３０が形成される。開口２６内のシード層３０ａと電解めっき層３０ｂによって、ビア導体４０が形成される。ビア導体４０は、パッド１４とランド３６を接続する。第１信号配線３２と第２信号配線３４はペア配線を形成する。

【0031】

その後、めっきレジスト６０が除去される。電解めっき層３０ｂから露出するシード層３０ａが除去される。第２導体層３０とビア導体４０は同時に形成される。実施形態のプリント配線板２（図１）が得られる。

【0032】

実施形態のプリント配線板２（図１）では樹脂絶縁層２０の第１面２２は樹脂８０で形成されている。第１面２２には無機粒子９０が露出しない。第１面２２には凹凸が形成されない。樹脂絶縁層２０の第１面２２近傍部分の比誘電率の標準偏差が大きくなることが抑制される。第１面２２の比誘電率は場所によって大きく変わらない。第１信号配線３２と第２信号配線３４が第１面２２に接していても、第１信号配線３２と第２信号配線３４間の電気信号の伝搬速度の差を小さくすることができる。そのため、実施形態のプリント配線板２ではノイズが抑制される。実施形態のプリント配線板２にロジックＩＣが実装されても、第１信号配線３２で伝達されるデータと第２信号配線３４で伝達されるデータがロジックＩＣにほぼ遅延なく到達する。ロジックＩＣの誤動作を抑制することができる。第１信号配線３２の長さと第２信号配線３４の長さが５ｍｍ以上であっても、両者の伝搬速度の差を小さくすることができる。第１信号配線３２の長さと第２信号配線３４の長さが１０ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であっても、ロジックＩＣの誤動作を抑制することができる。図に示されないが、プリント配線板２の各辺の長さは５０ｍｍ以上である。各辺の長さは１００ｍｍ以上であることが好ましい。各辺の長さは２５０ｍｍ以下である。高い品質を有するプリント配線板２が提供される。

【0033】

実施形態のプリント配線板２（図１）では、樹脂絶縁層２０の厚さＴは第２導体層３０の厚さの２倍以上である。プリント配線板２がヒートサイクルを受けると、開口２６の内壁面２７とビア導体４０の間に加わるストレスは、第１面２２と第２導体層３０の間に加わるストレスより大きいと考えられる。開口２６の内壁面２７は凹凸を有する。そのため、開口２６の内壁面２７とビア導体４０間の密着強度は、第１面２２と第２導体層３０間の密着強度より高い。ビア導体４０が樹脂絶縁層２０から剥離し難い。第２導体層３０が樹脂絶縁層２０から剥離し難い。

【0034】

実施形態のプリント配線板２では、シード層３０ａはスパッタリングで形成される（図２Ｅ）。シード層３０ａを形成する粒子は第１面２２とほぼ垂直に衝突する。そのため、第１面２２とシード層３０ａとの間の密着強度は高い。一方、シード層３０ａを形成する粒子と開口２６の内壁面２７は斜めに衝突する。開口２６の内壁面２７は凹凸を有する。開口２６の内壁面２７はガラス粒子の露出面を含む。シード層３０ａはアルミニウムを含む。そのため、シード層３０ａと開口２６の内壁面２７間の密着強度を上げることができる。第２導体層３０と第１面２２との間の密着強度とビア導体４０と開口２６の内壁面２７との間の密着強度の差を小さくすることができる。第２導体層３０と第１面２２との間の界面にストレスが集中し難い。ビア導体４０と開口２６の内壁面２７との間の界面にストレスが集中し難い。プリント配線板２が熱衝撃を受けても、ビア導体４０が樹脂絶縁層２０から剥離し難い。第２導体層３０が樹脂絶縁層２０から剥離し難い。高い品質を有するプリント配線板２が提供される。

【0035】

［実施形態の別例１］
実施形態の別例１では、シード層１０ａ、３０ａの第１層１１ａ、３１ａを形成する合金に含まれる特定金属は、ニッケル、亜鉛、ガリウム、ケイ素、マグネシウムのうちの少なくとも１つである。

【0036】

［実施形態の別例２］
実施形態の別例２では、シード層１０ａ、３０ａの第１層１１ａ、３１ａを形成する合金は炭素を含有していない。

【0037】

［実施形態の別例３］
実施形態の別例３では、シード層１０ａ、３０ａの第１層１１ａ、３１ａを形成する合金は酸素を含有していない。

【符号の説明】

【0038】

２ ：プリント配線板
４ ：絶縁層
１０ ：第１導体層
２０ ：樹脂絶縁層
２２ ：第１面
２４ ：第２面
２６ ：開口
２７ ：内壁面
３０ ：第２導体層
３０ａ ：シード層
３０ｂ ：電解めっき層
３１ａ ：第１層
３１ｂ ：第２層
３２ ：第１信号配線
３４ ：第２信号配線
３６ ：ランド
４０ ：ビア導体
８０ ：樹脂
９０ ：無機粒子

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図2F】

【図2G】