JP2009290124A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】応力の発生を抑制することができるプリント配線板を提供する。
【解決手段】プリント配線板１１では、少なくとも特定の領域に分布する全ての下穴用貫通孔１７内で大径ビア１８、下穴用充填材２１、貫通孔２４および小径ビア２５といった同一の構造が確立される。その結果、特定の領域で、コア層１３の面内方向に下穴用充填材２１の比率とコア層１３の比率とは均一な分布に規定される。したがって、コア層１３の面内方向で熱応力の歪みの発生は抑制される。しかも、少なくとも特定の領域に分布する全ての下穴用貫通孔１７が相互に均等に配置されれば、コア層１３の面内方向で熱応力の歪みの発生は確実に回避される。
【選択図】図２

Description

本発明は、導電性を有するコア層を備えるプリント配線板に関する。

プローブカードといったプリント配線板は広く知られる。プローブカードは例えば半導体ウエハやＬＳＩ（大規模集積回路）チップパッケージの試験に用いられる。プローブカード上には半導体ウエハやＬＳＩチップパッケージが配置される。このとき、バーンイン試験といった高温動作試験やスクリーニングといった低温動作試験が実施される。プローブカードには、高温動作試験や低温動作試験ごとの温度範囲で温度の昇降すなわち温度サイクルといった熱ストレスが加えられる。

例えばＬＳＩチップはシリコン基板を備える。シリコンの熱膨張率は低いことから、ＬＳＩチップの熱膨張率は低く抑えられる。その一方で、プローブカードのコア基板は、例えば炭素繊維クロスに樹脂を含浸して形成される。炭素繊維クロスの働きでコア基板の熱膨張率は低減される。こうしてプローブカードの熱膨張率はＬＳＩチップの熱膨張率に合わせ込まれる。その結果、例えばプローブカードの導電パッドおよびＬＳＩチップの電極ピンの位置ずれは回避される。

プローブカードのコア基板には複数の下穴用貫通孔が形成される。下穴用貫通孔の内壁面には円筒形の大径ビアが形成される。大径ビア内には樹脂製の下穴用充填材が充填される。下穴用充填材には貫通孔が形成される。貫通孔の内壁面には円筒形の小径ビアが形成される。小径ビア内には充填材が充填される。こうした充填材は例えばエポキシ樹脂から形成される。こうして二重にビアが形成される。

その一方で、任意の下穴用貫通孔の内壁面には円筒形のビアが形成される。ビア内には充填材が充填される。充填材には貫通孔は形成されない。こうして一重にビアが形成される。コア基板は炭素繊維クロスに基づき導電性を有する。炭素繊維クロスは下穴用貫通孔の内壁面に露出する。ビアはコア基板に電気的に接続されることから、コア基板は電源層やグラウンド層として機能することができる。
特開２００４−３１７３０号公報 特開２００４−３１７３１号公報 特開２００４−２８９００６号公報

コア基板では一重のビアと二重のビアとが混在する。その結果、コア基板の面内方向で炭素繊維クロスの量と充填材の量とに不均一が生じる。炭素繊維クロスの熱膨張率と充填材の熱膨張率とは相違することから、例えば温度サイクル試験の実施時にコア基板の面内方向に熱応力の歪みが生じる。歪みはいわゆるクラックを生じさせる。クラックは導電パターンの断線を招いてしまう。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、応力の発生を抑制することができるプリント配線板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、プリント配線板は、導電性を有するコア層と、前記コア層に形成されて表面から裏面まで前記コア層を貫通する複数の下穴用貫通孔と、少なくとも特定の領域に分布する全ての前記下穴用貫通孔の内壁面に沿って円筒形に形成される導電性の大径ビアと、前記大径ビア内に充填される下穴用充填材と、前記下穴用充填材に形成されて、前記下穴用貫通孔の中心軸に沿って前記下穴用充填材を貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁面に沿って円筒形に形成される導電性の小径ビアとを備えることを特徴とする。

こうしたプリント配線板では、少なくとも特定の領域に分布する全ての下穴用貫通孔内で大径ビア、下穴用充填材、貫通孔および小径ビアといった同一の構造が確立される。その結果、特定の領域で、コア層の面内方向に下穴用充填材の比率とコア層の比率とは均一な分布に規定される。したがって、コア層の面内方向で熱応力の歪みの発生は抑制される。しかも、少なくとも特定の領域に分布する全ての下穴用貫通孔が相互に均等に配置されれば、コア層の面内方向で熱応力の歪みの発生は確実に回避される。

以上のように、プリント配線板は応力の発生を抑制することができる。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一具体例に係るプリント配線板１１の断面構造を概略的に示す。このプリント配線板１１は例えばプローブカードに利用される。プローブカードはプローブ装置といった電子機器に装着される。ただし、プリント配線板１１はその他の電子機器で利用されてもよい。

プリント配線板１１はコア基板１２を備える。コア基板１２は平板状のコア層１３を備える。コア層１３は導電層１４を備える。導電層１４には炭素繊維クロスが埋め込まれる。炭素繊維クロスはコア層１３の表面や裏面に沿って延びる。したがって、導電層１４では面内方向に熱膨張が著しく規制される。炭素繊維クロスは導電性を有する。導電層１４の形成にあたって炭素繊維クロスは樹脂に含浸される。樹脂には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂が用いられる。炭素繊維クロスは炭素繊維糸の織布および不織布のいずれかから形成される。

コア層１３は、導電層１４の表面および裏面にそれぞれ積層される１対のコア絶縁層１５、１６を備える。コア絶縁層１５、１６は導電層１４を挟み込む。コア絶縁層１５、１６は絶縁性を有する。コア絶縁層１５、１６にはガラス繊維クロスが埋め込まれる。ガラス繊維クロスはコア層１３の表面や裏面に沿って延びる。コア絶縁層１５、１６の形成にあたってガラス繊維クロスは樹脂に含浸される。樹脂には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂が用いられる。ガラス繊維クロスはガラス繊維糸の織布および不織布のいずれかから形成される。

コア層１３には複数の下穴用貫通孔１７が形成される。下穴用貫通孔１７は表面から裏面にコア層１３を貫通する。下穴用貫通孔１７は例えば円柱空間を規定する。円柱空間の軸心はコア層１３の表面および裏面に直交する。下穴用貫通孔１７の働きでコア層１３の表面および裏面には円形の開口が区画される。下穴用貫通孔１７の内壁面には導電層１４の炭素繊維クロスが露出する。

下穴用貫通孔１７内には導電性の大径ビア１８が形成される。大径ビア１８は下穴用貫通孔１７の内壁面に沿って円筒形に形成される。前述の通り、下穴用貫通孔１７の内壁面には炭素繊維クロスが露出することから、大径ビア１８は炭素繊維クロスに電気的に接続される。大径ビア１８はコア層１３の表面および裏面で環状の導電ランド１９に接続される。導電ランド１９はコア層１３の表面や裏面で広がる。大径ビア１８や導電ランド１９は例えば銅といった導電材料から形成される。

下穴用貫通孔１７内で大径ビア１８の内側空間は樹脂製の下穴用充填材２１で埋められる。下穴用充填材２１は大径ビア１８の内壁面に沿って円筒形に広がる。下穴用充填材２１には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂が用いられる。エポキシ樹脂には例えばセラミックフィラーが埋め込まれる。

コア基板１２は、コア層１３の表面および裏面にそれぞれ積層される１対の絶縁層２２、２３を備える。絶縁層２２、２３はコア層１３を挟み込む。絶縁層２２、２３は下穴用充填材２１に覆い被さる。絶縁層２２、２３は絶縁性を有する。絶縁層２２、２３にはガラス繊維クロスが埋め込まれる。ガラス繊維クロスはコア層１３の表面および裏面に沿って延びる。絶縁層２２、２３の形成にあたってガラス繊維クロスは樹脂に含浸される。樹脂には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂が用いられる。ガラス繊維クロスはガラス繊維糸の織布および不織布のいずれかから形成される。

コア基板１２には複数の貫通孔２４が形成される。貫通孔２４はコア基板１２を貫通する。貫通孔２４は下穴用貫通孔１７内に配置される。貫通孔２４は下穴用貫通孔１７を突き抜ける。ここでは、貫通孔２４は円柱空間を規定する。貫通孔２４は下穴用貫通孔１７に同軸に形成される。貫通孔２４の働きでコア基板１２の表面および裏面には円形の開口が区画される。

貫通孔２４内には導電性の小径ビア２５が形成される。小径ビア２５は貫通孔２４の内壁面に沿って円筒形に形成される。下穴用充填材２１の働きで大径ビア１８および小径ビア２５は相互に絶縁される。小径ビア２５は例えば銅といった導電材料から形成される。

絶縁層２２、２３の表面には導電ランド２６が形成される。小径ビア２５は絶縁層２２、２３の表面で導電ランド２６に接続される。導電ランド２６は例えば銅といった導電材料から形成される。導電ランド２６、２６同士の間で小径ビア２５の内側空間は絶縁性樹脂の充填材２７で埋められる。充填材２７は例えば円柱形に形成される。充填材２７には例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂が用いられる。エポキシ樹脂には例えばセラミックフィラーが埋め込まれる。

絶縁層２２および絶縁層２３には導電材すなわちビア２８が形成される。ビア２８は、例えば絶縁層２２、２３の裏面に形成される導電パターン２９に接続される。こうしてビア２８、導電ランド１９および小径ビア２５に基づき導電パターン２９は導電層１４に電気的に接続される。その結果、導電層１４はプリント配線板１1
の例えば電源層やグラウンド層として機能することができる。ビア２８および導電パターン２９は例えば銅といった導電材料から形成される。

絶縁層２２、２３の表面にはそれぞれビルドアップ層３１、３２が形成される。ビルドアップ層３１、３２はそれぞれ裏面で対応の絶縁層２２、２３の表面に受け止められる。ビルドアップ層３１、３２はコア層１３および絶縁層２２、２３を挟み込む。ビルドアップ層３１、３２は導電ランド２６、２６や導電パターン２９に覆い被さる。

ビルドアップ層３１、３２は複数の絶縁層３３および導電パターン３４の積層体から形成される。絶縁層３３および導電パターン３４は交互に積層される。異なる層の導電パターン３４同士はビア３５で電気的に接続される。絶縁層３３は例えばエポキシ樹脂といった熱硬化性樹脂から形成される。導電パターン３４やビア３５は例えば銅といった導電材料から形成される。

ビルドアップ層３１、３２の表面には導電パッド３６が露出する。導電パッド３６は例えば銅といった導電材料から形成される。ビルドアップ層３１、３２の表面で導電パッド３６以外の領域にはオーバーコート層３７が積層される。オーバーコート層３７には例えばエポキシ樹脂が用いられる。プリント配線板１１の裏面で導電パッド３６は例えばプローブ装置の電極端子に接続される。プリント配線板１１の表面で導電パッド３６は例えば半導体ウエハのバンプ電極に搭載される。こうして例えば温度サイクル試験に基づき半導体ウエハの検査が実施される。

図２に示されるように、コア基板１２では、少なくとも特定の領域に分布する全ての下穴用貫通孔１７は相互に均等に配置される。本実施形態では、コア基板１２に形成される全ての下穴用貫通孔１７が相互に均等に配置される。ここでは、均等な配置にあたって、任意の１つの下穴用貫通孔１７に、正四角形の各頂点上に配置される４つの下穴用貫通孔１７が取り囲む。任意の１つの下穴用貫通孔１７は各頂点上の各下穴用貫通孔１７に等距離に配置される。

以上のようなプリント配線板１１では、少なくとも特定の領域に分布する全ての下穴用貫通孔１７内で下穴用貫通孔１７、大径ビア１８、下穴用充填材２１、貫通孔２４、小径ビア２５および充填材２７といった同一の構造が確立される。その結果、コア基板１２の面内方向に下穴用充填材２１、充填材２７の比率と炭素繊維クロスの比率とは均一な分布に規定される。したがって、コア基板１２の面内方向で熱応力の歪みの発生は抑制される。例えばビルドアップ層３１、３２内でクラックの発生は低減される。導電パターン３４の断線は回避される。しかも、少なくとも特定の領域に分布する全ての下穴用貫通孔１７が相互に均等に配置されれば、コア基板１２の面内方向で熱応力の歪みの発生は確実に回避される。

その一方で、下穴用貫通孔内で領域ごとに異なる構成を有するプリント配線板では、コア基板の面内方向で炭素繊維クロスの量と充填材の量とに不均一が生じる。炭素繊維クロスの熱膨張率と充填材の熱膨張率とは相違することから、例えば温度サイクル試験の実施時にコア基板の面内方向に熱応力の歪みが生じる。歪みはいわゆるクラックを生じさせる。クラックは導電パターンの断線を招いてしまう。

次にプリント配線板１１の製造方法を説明する。まず、コア基板１２が形成される。形成にあたって、図３に示されるように、例えば４枚のプリプレグ４１が用意される。各プリプレグ４１は炭素繊維クロスを含有する。同時に、例えば１対のプリプレグ４２が用意される。各プリプレグ４２はガラス繊維クロスを含有する。プリプレグ４１の形成にあたって、炭素繊維クロスはエポキシ樹脂ワニスに含浸される。同様に、プリプレグ４２の形成にあたって、ガラス繊維クロスはエポキシ樹脂ワニスに含浸される。その後、エポキシ樹脂ワニスは乾燥される。こうしてプリプレグ４１、４２が形成される。

プリプレグ４１は１対のプリプレグ４２、４２に挟み込まれる。１対のプリプレグ４２、４２同士は加熱されつつ相互に押し付けられる。押し付けにあたって例えば真空プレスが実施される。加熱のピーク温度や真空プレスの圧力は所定の条件に設定される。プリプレグ４１、４２ではエポキシ樹脂の溶融に基づき相互に接着される。こうして、図４に示されるように、コア層１３が形成される。４枚のプリプレグ４１は導電層１４を形成する。１対のプリプレグ４２はそれぞれコア絶縁層１５、１６を形成する。

図５に示されるように、コア層１３には所定の位置に下穴用貫通孔１７が穿たれる。穿孔にあたって例えばドリルが用いられればよい。下穴用貫通孔１７はコア層１３の表面から裏面まで貫通する。その後、コア層１３には全面にわたって例えば電解めっきや無電解めっきが実施される。その結果、図６に示されるように、コア層１３の全面に銅めっき層４３が形成される。銅めっき層４３は、コア層１３の表面および裏面、下穴用貫通孔１７の内壁面に沿って所定の厚みで形成される。こうして下穴用貫通孔１７内には大径ビア１８が形成される。

図７に示されるように、大径ビア１８内には樹脂材料４４が流し込まれる。樹脂材料４４には例えば溶剤タイプのエポキシ樹脂が用いられる。樹脂材料４４は加熱される。樹脂材料４４は硬化する。大径ビア１８から溢れる樹脂材料４４は例えばバフ研磨に基づき除去される。続いて、コア層１３の表面や裏面に所定のパターンでレジスト膜（図示されず）が形成される。こうしたレジスト膜の外側で銅めっき層４３にエッチング処理が施される。エッチング処理後、レジスト膜は除去される。その結果、コア層１３の表面や裏面では導電ランド１９が形成される。

図８に示されるように、１対のプリプレグ４５、４５が用意される。プリプレグ４５は前述のプリプレグ４１と同様の構成を有する。プリプレグ４５はコア層１３の表面および裏面に重ね合わせられる。プリプレグ４５は加熱されつつコア層１３の表面および裏面に押し付けられる。押し付けにあたって真空プレスが実施される。加熱のピーク温度および真空プレスの時間は所定の条件に設定される。その結果、図９に示されるように、エポキシ樹脂の溶融に基づきプリプレグ４５はコア層１３の表面および裏面に接着される。プリプレグ４５に基づき絶縁層２２、２３が形成される。

その後、絶縁層２２、２３の所定の位置に例えばＵＶ−ＹＡＧレーザが照射される。こうしたレーザの照射に基づき絶縁層２２、２３には孔４６が形成される。孔４６内で導電ランド１９が露出する。その後、コア層１３には全面にわたって例えば電解めっきや無電解めっきが実施される。その結果、コア層１３の全面に銅めっき層４７が形成される。銅めっき膜４７は、コア層１３の表面および裏面に沿って所定の厚みで形成される。こうして孔４６内にはビア２８が形成される。

図１０に示されるように、コア層１３では下穴用貫通孔１７内で樹脂材料４４に貫通孔２４が穿たれる。貫通孔２４は下穴用貫通孔１７に同軸に形成されればよい。穿孔にあたって例えばドリルが用いられればよい。その後、コア層１３には全面にわたって例えば電解めっきや無電解めっきが実施される。その結果、図１１に示されるように、コア層１３の全面に銅めっき層４８が形成される。銅めっき膜４８は、コア層１３の表面および裏面、貫通孔２４の内壁面に沿って所定の厚みで形成される。こうして貫通孔２４内には小径ビア２５が形成される。

小径ビア２５内には樹脂材料４９が流し込まれる。樹脂材料４９には例えば溶剤タイプのエポキシ樹脂が用いられる。樹脂材料４９は加熱される。樹脂材料４９は硬化する。小径ビア２５から溢れる樹脂材料４９は例えばバフ研磨に基づき除去される。続いて、コア層１３には全面にわたって例えば電解めっきや無電解めっきが実施される。その結果、図１２に示されるように、コア層１３の表面や裏面には銅めっき層５１が形成される。銅めっき層５１は貫通孔２４を塞ぐ。続いて、コア層１３の表面や裏面に所定のパターンでレジスト膜（図示されず）が形成される。レジスト膜の外側で銅めっき膜４７にエッチング処理が施される。その結果、図１３に示されるように、コア層１３の表面や裏面では導電ランド２６や導電パターン２９が形成される。こうしてコア基板１２が形成される。

次に、コア基板１２の表面および裏面にビルドアップ層３１、３２が形成される。ビルドアップ層３１、３２は同時に形成される。図１４に示されるように、コア基板１２の表面および裏面には樹脂シート５２が重ね合わせられる。樹脂シート５２はコア基板１２の表面および裏面に向かって加熱されつつ押し付けられる。押し付けにあたって真空プレスが実施される。加熱のピーク温度および真空プレスの時間は所定の条件に設定される。加熱に基づき樹脂シート５２は硬化する。こうして樹脂シート５２に基づき絶縁層３３が形成される。

絶縁層３３の所定の位置に例えばＵＶ−ＹＡＧレーザが照射される。こうしたレーザの照射に基づき、図１５に示されるように、絶縁層３３には孔５３が形成される。孔５３内で例えば導電ランド２６が露出する。絶縁層３３の表面および孔５３内に銅めっき層５４が形成される。形成にあたって例えば無電解めっきが実施される。銅めっき層５４の表面には所定のパターンでレジスト膜（図示されず）が形成される。レジスト膜の外側で銅めっき層５４にはエッチング処理が施される。その後、レジスト膜は除去される。その結果、図１６に示されるように、絶縁層３３の表面には導電パターン３４が形成される。孔５３内にはビア３５が形成される。

その後、絶縁層３３の積層から導電パターン３４の形成までが繰り返される。最表面には前述の導電パッド３６が形成される。最表面の絶縁層３３の表面にはオーバーコート層（図示されず）が形成される。オーバーコート層には例えば下穴用充填材料が用いられればよい。オーバーコート層の形成にあたって例えばスクリーン印刷法やフォトリソグラフィ法が実施されればよい。オーバーコート層の所定の位置には開口が形成される。この開口に基づき前述の導電パッド３６が露出する。こうしてコア基板１２の表面および裏面にはビルドアップ層３１、３２が形成される。プリント配線板１１は製造される。

図１７は本発明の他の具体例に係るプリント配線板１１ａの断面構造を概略的に示す。このプリント配線板１１ａでは、ビア３５は、コア層１３の表面や裏面に沿って広がる導電パターン６１の一端に接続される。図１８に示されるように、導電パターン６１は導電ランド１９の他端に接続される。こうして大径ビア１８、導電ランド１９、導電パターン６１およびビア３５に基づき導電パターン２９は導電層１４に電気的に接続される。導電パターン６１は例えば銅といった導電材料から形成される。その他、前述のプリント配線板１１と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。こうしたプリント配線板１１ａでは前述のプリント配線板１１と同様の作用効果が実現される。

本発明の一具体例に係るプリント配線板の断面構造を概略的に示す部分拡大断面図である。 図１に２−２線に沿った断面図である。 複数枚のプリプレグを相互に重ね合わせる工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 複数枚のプリプレグを相互に重ね合わせる工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 コア層に下穴用貫通孔を形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 コア層に銅めっき膜を形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 下穴用貫通孔に樹脂材料を流し込む工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 コア層の表面および裏面にプリプレグおよび銅箔を重ね合わせる工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 コア層の表面および裏面にプリプレグおよび銅箔を重ね合わせる工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 コア層に貫通孔を形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 銅めっき膜を形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 銅めっき層を形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 導電ランドを形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 コア基板の表面に絶縁層を形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 絶縁層上に銅めっき層を形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 絶縁層上に導電パターンを形成する工程を概略的に示す部分拡大断面図である。 本発明の他の具体例に係るプリント配線板の断面構造を概略的に示す部分拡大断面図である。 図１７の１８−１８線に沿った断面図である。

符号の説明

１１ プリント配線板、１３ コア層、１７ 下穴用貫通孔、１８ 大径ビア、２１ 下穴用充填材、２４ 貫通孔、２５ 小径ビア、３１ ビルドアップ層、３２ ビルドアップ層、６１ 導電パターン。

Claims (4)

1. 導電性を有するコア層と、
   前記コア層に形成されて表面から裏面まで前記コア層を貫通する複数の下穴用貫通孔と、
   少なくとも特定の領域に分布する全ての前記下穴用貫通孔の内壁面に沿って円筒形に形成される導電性の大径ビアと、
   前記大径ビア内に充填される下穴用充填材と、
   前記下穴用充填材に形成されて、前記下穴用貫通孔の中心軸に沿って前記下穴用充填材を貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔の内壁面に沿って円筒形に形成される導電性の小径ビアとを備えることを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１に記載のプリント配線板において、前記コア層には、前記下穴用貫通孔の内壁面で露出し、前記大径ビアに接続される炭素繊維が含まれることを特徴とするプリント配線板。
3. 請求項２に記載のプリント配線板において、前記コア層の表面および裏面の少なくともいずれかに形成されて、前記大径ビアに接続される導電パターンを備えることを特徴とするプリント配線板。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のプリント配線板において、前記コア層の表面および裏面の少なくともいずれかに形成されるビルドアップ層を備えることを特徴とするプリント配線板。

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