特開 2024-147936 配線基板及び配線基板の製造方法

(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】P2024147936

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】配線基板及び配線基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 1/02 20060101AFI20241009BHJP

   H05K 3/46 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

H05K1/02 J

H05K3/46 N

H05K3/46 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060695

(22)【出願日】2023-04-04

(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】100112472

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 弘

(74)【代理人】

【識別番号】100202223

【弁理士】

【氏名又は名称】軸見 可奈子

(72)【発明者】

【氏名】山内 勉

【テーマコード（参考）】

5E316

5E338

【Ｆターム（参考）】

5E316AA32

5E316AA43

5E316CC02

5E316CC04

5E316CC32

5E316CC33

5E316CC37

5E316CC38

5E316CC52

5E316DD02

5E316DD32

5E316DD33

5E316DD47

5E316EE33

5E316FF03

5E316FF07

5E316FF13

5E316FF14

5E316GG15

5E316GG17

5E316GG18

5E316GG22

5E316HH31

5E338AA03

5E338AA16

5E338BB19

5E338BB25

5E338CD05

5E338EE31

(57)【要約】

【課題】金属ポストが所望外の領域にはみ出して形成されることを防ぐことのできる配線基板を提供する。
【解決手段】本開示の配線基板は、絶縁層上に形成される導電層と、前記導電層を覆う最外の絶縁層と、前記導電層のうち前記最外の絶縁層の開口部から一部分が露出するパッドと、前記パッドの露出部分に接続され、前記最外の絶縁層から突出する金属ポストと、を備える配線基板であって、前記絶縁層には、前記パッドに対応する位置に凹部が形成され、前記凹部は、前記導電層と一体の導体により充填されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁層上に形成される導電層と、
前記導電層を覆う最外の絶縁層と、
前記導電層のうち前記最外の絶縁層の開口部から一部分が露出するパッドと、
前記パッドの露出部分に接続され、前記最外の絶縁層から突出する金属ポストと、を備える配線基板であって、
前記絶縁層には、前記パッドに対応する位置に凹部が形成され、
前記凹部は、前記導電層と一体の導体により充填されている。

【請求項2】

請求項１に記載の配線基板において、
前記絶縁層を貫通して形成されるビア導体を備え、
前記パッドには、前記絶縁層上に位置する第１パッドと、前記ビア導体上に位置する第２パッドと、が含まれていて、
前記凹部は、前記第１パッドに対応する位置に位置している。

【請求項3】

請求項１に記載の配線基板において、
前記導電層は、配線部と、前記配線部と繋がっており、かつ前記配線部よりも幅広で前記パッドを有する接続部と、を備え、
前記凹部は、前記接続部の下方に配されている。

【請求項4】

請求項１に記載の配線基板において、
前記凹部の深さは、前記導電層の厚さの０．２倍以上１．２倍以下になっている。

【請求項5】

請求項１から４の何れか１の請求項に記載の配線基板において、
前記絶縁層の表面及び前記凹部の内面は粗化されている。

【請求項6】

絶縁層上にパッドを含む導電層が形成されることと、
前記導電層を覆う最外の絶縁層に開口部が形成されて、前記パッドの一部分が露出されることと、
前記パッドの露出部分の上に、前記最外の絶縁層より突出した金属ポストが形成されることと、を含む配線基板の製造方法であって、
前記絶縁層における、前記導電層のうち前記パッドの下方領域となる位置に凹部が形成されることと、
前記導電層の形成時に、前記導電層と同一の導体により前記凹部が充填されることと、を含む。

【請求項7】

請求項６に記載の配線基板の製造方法において、
前記凹部が形成されたのち、前記絶縁層の表面及び前記凹部の内面が粗化される。

【請求項8】

請求項６に記載の配線基板の製造方法において、
前記開口部の形成は、レーザ加工によって行われる。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は配線基板及び配線基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の配線基板として、導電層のうちソルダーレジスト層から露出するパッド上に、金属ポストを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１２９９９６号公報（段落［０００５］）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した従来の配線基板においては、導体パッド上に金属ポストを形成する際、導体パッドと下地絶縁層との間の微小な剥離を起点として、ソルダーレジスト層の一部が損傷し、金属ポストが所望する領域からはみ出して形成されてしまうことがあり、その対策が求められている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の配線基板は、絶縁層上に形成される導電層と、前記導電層を覆う最外の絶縁層と、前記導電層のうち前記最外の絶縁層の開口部から一部分が露出するパッドと、前記パッドの露出部分に接続され、前記最外の絶縁層から突出する金属ポストと、を備える配線基板であって、前記絶縁層には、前記パッドに対応する位置に凹部が形成され、前記凹部は、前記導電層と一体の導体により充填されている。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】本開示の一実施形態に係る配線基板の断面図

【図2】配線基板の製造工程を示す断面図

【図3】配線基板の製造工程を示す断面図

【図4】配線基板の製造工程を示す断面図

【図5】配線基板の導体パターンの拡大平面図

【発明を実施するための形態】

【0007】

図１に示されるように、本開示の一実施形態の配線基板１０は、コア基板１１の表裏に第１ビルドアップ部１２Ａ，１２Ｂを有する構造になっている。具体的には、配線基板１０の積層構造では、コア基板１１の表側の面である第１面１１Ｆ上に第１第１ビルドアップ部１２Ａが積層され、コア基板１１の裏側の面である第２面１１Ｓ上に第２第２ビルドアップ部１２Ｂが積層されている。

【0008】

コア基板１１は、絶縁層としての絶縁性基材１１Ｋに表裏の両側（第１面１１Ｆ側と第２面１１Ｓ側）から導電層１３Ａ，１３Ｂが積層されてなる。第１面１１Ｆ側の導電層１３Ａと、第２面１１Ｓ側の導電層１３Ｂとは、所定パターンに形成され、絶縁性基材１１Ｋを貫通するスルーホール導体１４Ｄによって接続されている。

【0009】

第１ビルドアップ部１２Ａと第２ビルドアップ部１２Ｂは、それぞれコア基板１１上に積層される絶縁層１５と、その上に形成される導電層１６とを有する。絶縁層１５は、例えば、ビルドアップ基板用の絶縁フィルム（心材を有さず、例えば、無機フィラーを含む熱硬化性樹脂からなるフィルム）またはプリプレグ（ガラスクロス等の繊維からなる心材を樹脂含侵してなるＢステージの樹脂シート）で構成され、厚さは２５～４５μｍになっている。

【0010】

導電層１３Ａと導電層１６、及び導電層１３Ｂと導電層１６とは、絶縁層１５を貫通するビア導体１５Ｄによって接続されている。ビア導体１５Ｄは、コア基板１１に近づくにつれて縮径されるテーパー状になっている。

【0011】

図５に示すように、各導電層１６は導体パターンとして配線部３６と接続部３７とを有している。配線部３６は任意の電気信号の伝送や電力の供給に用いられる導電路として機能し、次述するソルダーレジスト層１７によって全面を覆われている。接続部３７は、導電層１６のうちビア導体１５Ｄに接続される部分や、配線基板１０上に部品を接続するためのパッド１８が形成される部分に配置され、配線部３６よりも幅広であって、本実施形態では平面視円形になっている。なお、導電層１３Ａ，１３Ｂの導体パターンにも同様に配線部と接続部とが含まれている。

【0012】

各導電層１６上には、ソルダーレジスト層１７が積層されている。各ソルダーレジスト層１７のうち、一部の接続部３７に対応する位置には開口部１７Ｓが形成されている。そして接続部３７のうち開口部１７Ｓによってソルダーレジスト層１７から露出する部分が、複数のパッド１８になっている。

【0013】

なお、接続部３７は円形でなくてもよく、ティアドロップ形や四角形や楕円など、どんな形状になっていてもよい。また、開口部１７Ｓは接続部３７の中央に対応する位置に配置されていなくても良く、端部寄りの位置に配置されていてもよい。

【0014】

また、図１に示すように、複数のパッド１８には、ビア導体１５Ｄと接続される接続部３７に配される第２パッド３８と、全体が絶縁層１５上に位置する接続部３７に配される第１パッド３９とが含まれる。

【0015】

第１面１１Ｆ側に形成されるパッド１８上には、金属ポスト３０が形成されている。金属ポスト３０はソルダーレジスト層１７の表面から突出した突出部３１と、開口部１７Ｓの開口内部に充填される充填部３２とを有している。突出部３１は、上下に扁平な円筒状で、開口部１７Ｓよりも大径になっており、充填部３２はコア基板１１に近づくにつれて縮径されるテーパー状になっている。また、金属ポスト３０は、銅、ニッケル、錫、金などの材料で形成されることが好ましい。

【0016】

ここで、第１ビルドアップ部１２Ａの絶縁層１５には、金属ポスト３０と接続されている第１パッド３９の下方に、複数の凹部３５が形成されている。凹部３５は、絶縁層１５の上面に開口し、コア基板１１に近づくにつれて縮径する円錐状になっている。また、凹部３５の深さは、５～１０μｍで、絶縁層１５の厚みの０．１倍以上０．５倍以下、導電層１６の厚みの０．２倍以上１．２倍以下になっている。

【0017】

また、凹部３５の内部は、直上に形成される導電層１６と一体の導体によって充填される。そして、凹部３５の内部に充填された導体は第１パッド３９を有する接続部３７の下方から突出する楔状導体３５Ｄになっている。

【0018】

本実施形態の配線基板１０は、例えば、以下のようにして製造される。
（１）絶縁性基材１１Ｋの両面側に銅箔を積層した銅張積層板に、例えば、ドリル加工等によってスルーホール１４が形成される。次いで、銅張積層板の全面及びスルーホール１４の内部に無電解めっき処理が施され、図示しない無電解めっき膜が形成される。そして、サブトラクティブ法によって導電層１３が形成されると共に、スルーホール１４の内面にスルーホール導体１４Ｄが形成される。これにより、図２（Ａ）に示されるコア基板１１が形成される。なお、図２（Ａ）には、コア基板１１のＦ面１１Ｆを上側、Ｓ面１１Ｓを下側にしている状態の例が示されている。

【0019】

（２）コア基板１１の両面にビルドアップ基板用の絶縁フィルムが積層されて加熱硬化され、コア基板１１の両面上に絶縁層１５が形成される（図２（Ｂ））。なお、絶縁層１５として、ビルドアップ基板用の絶縁フィルムの代わりにプリプレグを用いてもよい。

【0020】

（３）コア基板１１の両面の絶縁層１５に、レーザが照射されて、絶縁層１５を貫通する複数のビアホール１５Ｈ及び凹部３５が形成される（図２（Ｃ））。ビアホール１５Ｈは絶縁層１５を貫通し、導電層１３が露出するように形成される。凹部３５は深さが５～１０μｍになるように形成され、これは絶縁層１５の厚みの０．１倍以上０．５倍以下、後の工程で形成される導電層１６の厚みの０．２倍以上１．２倍以下になっている。ビアホール１５Ｈと凹部３５の深さは、レーザの照射時間や照射量を変更することによって調整される。

【0021】

次いで、過マンガン酸塩などを含む薬液を用いたデスミア処理によって、ビアホール１５Ｈと凹部３５内部に残存する樹脂残渣が除去される。この時、絶縁層１５の上面とビアホール１５Ｈ，凹部３５の内面が粗化され、それら表面に０．１～０．８μｍの凹凸が形成される。次いで、無電解めっき処理が行われ、各絶縁層１５上と、ビアホール１５Ｈ及び凹部３５の内面とに無電解めっき膜（図示せず）が形成される。

【0022】

（４）各絶縁層１５に積層されている無電解めっき膜上にめっきレジスト５３が形成される。この時めっきレジスト５３は、少なくともビアホール１５Ｈと凹部３５の上部を露出させた形状に形成される。次いで、電解めっき処理が行われ、めっきレジスト５３によって被覆される部分以外の場所に電解めっき膜が形成されるとともに、電解めっきがビアホール１５Ｈと凹部３５内に充填されて、ビア導体１５Ｄ及び楔状導体３５Ｄが形成される（図３（Ａ））。

【0023】

（５）次いで、めっきレジスト５３と、めっきレジスト５３の下側の無電解めっき膜が除去され、絶縁層１５上に残された電解めっき膜と無電解めっき膜により導電層１６が形成される（図３（Ｂ））。なお、図３（Ｂ）には導電層１６のうち接続部３７のみが示されている。

【0024】

（６）導電層１６上にそれぞれソルダーレジスト層１７が積層され、ソルダーレジスト層１７のうち、一部の接続部３７を覆う位置に、レーザ加工やフォトリソグラフィ処理等により、開口部１７Ｓが形成される。そして、接続部３７のうち開口部１７Ｓによって露出する部分によりパッド１８が形成される（図３（Ｃ））。このとき、ビア導体１５Ｄと接続する接続部３７に形成されたパッド１８が第２パッド３８となり、楔状導体３５Ｄが一体形成された接続部３７に形成されたパッド１８が第１パッド３９となる。

【0025】

（７）ソフトエッチング処理によって各パッド１８の表面の酸化膜などが除去される。

【0026】

（８）第１ビルドアップ部１２Ａの最外に積層されたソルダーレジスト層１７、開口部１７Ｓ、パッド１８の表面に、無電解めっき処理が施され、図示されない無電解めっき膜が形成される。次いで、第１ビルドアップ部１２Ａの最外の無電解めっき膜上と、第２ビルドアップ部１２Ｂの最外に積層されたソルダーレジスト層１７上に、めっきレジスト４０が形成される（図４（Ａ））。

【0027】

（９）第１ビルドアップ部１２Ａ側のめっきレジスト４０のうち、開口部１７Ｓと対応する位置に、レーザ加工やフォトリソグラフィ処理等によりレジスト開口４１が形成される。レジスト開口４１は、開口部１７Ｓよりも大径になっていて、第１パッド３９，第２パッド３８、及びソルダーレジスト層１７の一部が露出する。一方で、第２ビルドアップ部１２Ｂ側のめっきレジスト４０にはレジスト開口４１は形成されていない。

【0028】

（１０）電解めっき処理が行われ、電解めっきがレジスト開口４１内に充填される（図４（Ｂ））。

【0029】

（１１）次いで、めっきレジスト４０が剥離されると共に、めっきレジスト４０の下側の無電解めっき膜が除去される。すると、開口部１７Ｓ及びソルダーレジスト層１７上に残された電解めっき膜と無電解めっき膜により、金属ポスト３０が形成される（図４（Ｃ））。

【0030】

本実施形態の配線基板１０の構造及び製造工程の説明は以上である。ここで、従来の配線基板においては、金属ポストの形成時にソルダーレジスト層に発生したクラック内に導体がめっきされ、金属ポストが、所望する領域からはみ出して形成されてしまうという問題が生じていた。この問題は、レーザ加工等（上記工程（６）に相当）でパッドに熱衝撃が加わったり、パッドをソフトエッチング処理したり（上記工程（７）に相当）すると、パッドを有する接続部が絶縁層から剥離して浮き上がり、内側からソルダーレジスト層に当接することでソルダーレジスト層にクラックが発生し、その後の無電解めっき処理及び電解めっき処理によってクラック内に導体が入り込むことによって生じると考えられる。

【0031】

これに対して、本実施形態の配線基板１０では、絶縁層１５のうち金属ポスト３０と接続されている第１パッド３９の下方に凹部３５が形成されていて、この凹部３５に充填されている楔状導体３５Ｄが、第１パッド３９を有する接続部３７と一体になっている。これにより、楔状導体３５Ｄが楔として機能して接続部３７が絶縁層１５から剥離しにくくなり、ソルダーレジスト層１７のクラック発生が防がれ、金属ポストが所望する領域からはみ出して形成されてしまうという問題の発生も防がれる。

【0032】

さらに、凹部３５は、第１パッド３９の下方、即ち、全体が絶縁層１５上に位置し、絶縁層１５からの剥離が起こりやすい接続部３７の下方に形成されているので、より効率的に剥離を抑制することが可能になる。

【0033】

また、凹部３５の深さ、つまり楔状導体３５Ｄの長さは、導電層１３の厚さの０．７５倍以上１．５倍以下になっている。これによれば楔状導体３５Ｄが接続部３７の楔として十分機能し、接続部３７の剥離が防がれる。また、絶縁層１５の表面及び凹部３５の内面が粗化されることで、アンカー効果によって導電層１６及び楔状導体３５Ｄとの良好な接着を得ることができ、接続部３７との剥離がより防がれる。

【0034】

［他の実施例］
（１）金属ポスト３０の突出部３１は、開口部１７Ｓよりも大径になっていなくてもよく、例えば、開口部１７Ｓの開口上面と同径の円筒状や、半球状などどのような形になっていてもよい。また、充填部３２は、開口部１７Ｓ内全部に充填されていなくてもよい。

【0035】

（２）上記実施形態では、凹部３５は第１パッド３９を含む接続部３７の下方の絶縁層１５にのみ形成されていたが、第２パッド３８を含む接続部３７の下方の絶縁層１５に形成されていてもよい。また、第２ビルドアップ部１２Ｂ側に積層される接続部３７の下方の絶縁層１５に形成されていてもよい。

【0036】

（３）上記実施形態では、１つの第１パッド３９につき１つの凹部３５が設けられているが、複数の凹部３５が設けられていてもよい。また、凹部３５の位置は、第１パッド３９の直下でなくてもよく、第１パッド３９からずれて配置されていてもよい。さらに、凹部３５の形状は円柱状や角柱など、どのような形状になっていてもよい。

【0037】

なお、本明細書及び図面には、特許請求の範囲に含まれる技術の具体例が開示されているが、特許請求の範囲に記載の技術は、これら具体例に限定されるものではなく、具体例を様々に変形、変更したものも含み、また、具体例から一部を単独で取り出したものも含む。

【符号の説明】

【0038】

１０ 配線基板
１５ 絶縁層
１５Ｄ ビア導体
３６ 配線部
３７ 接続部
１７ ソルダーレジスト層
１８ パッド
３８ 第２パッド
３９ 第１パッド
２０ 導電層
３０ 金属ポスト
３５ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】