特開2021-52104(P2021-52104A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(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】特開2021-52104(P2021-52104A)
(43)【公開日】2021年4月1日
(54)【発明の名称】プリント配線板およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
   H05K 3/34 20060101AFI20210305BHJP
【FI】
   H05K3/34 502E
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2019-174477(P2019-174477)
(22)【出願日】2019年9月25日
(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】110001542
【氏名又は名称】特許業務法人銀座マロニエ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 章紀
(72)【発明者】
【氏名】丹野 克彦
【テーマコード(参考)】
5E319
【Fターム(参考)】
5E319AA03
5E319AA07
5E319AA08
5E319AB05
5E319AC02
5E319AC11
5E319CC22
5E319GG03
5E319GG20
(57)【要約】
【課題】プリント配線板において導体パッドとバンプの接続信頼性を高める。
【解決手段】基部絶縁層と、基部絶縁層上に形成された導体層と、基部絶縁層上および導体層上に形成され、かつ、導体層の一部を第1の導体パッドとして露出させる第1の開口、第1の開口よりも径が小さく導体層の他の一部を第2の導体パッドとして露出させる第2の開口および導体層のさらに他の一部を第3の導体パッドとして露出させる第3の開口を有するソルダーレジスト層と、第1の導体パッド上に直接形成された第1のバンプと、第2の導体パッド上に直接形成された、第1のバンプよりも小径の第2のバンプと、第3の導体パッド上に形成された、導体層と異なる金属からなる下地層と、を備え、第1のバンプは、第1の導体パッド上に順次に形成された第1のベースめっき層および略半球状の第1のトップめっき層を有し、第2のバンプは、第2の導体パッド上に順次に形成された第2のベースめっき層および略半球状の第2のトップめっき層を有している。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
プリント配線板であって、
基部絶縁層と、
前記基部絶縁層上に形成された導体層と、
前記基部絶縁層上および前記導体層上に形成され、かつ、前記導体層の一部を第1の導体パッドとして露出させる第1の開口、および該第1の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第2の導体パッドとして露出させる第2の開口を有するとともに、前記導体層のさらに他の一部を第3の導体パッドとして露出させる第3の開口を有するソルダーレジスト層と、
前記第1の導体パッド上に直接形成された第1のバンプと、
前記第2の導体パッド上に直接形成された、前記第1のバンプよりも小径の第2のバンプと、
前記第3の導体パッド上に形成された、前記導体層と異なる金属からなる下地層と、
を備え、
前記第1のバンプは、前記第1の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第1のベースめっき層と、前記第1のベースめっき層上に形成された第1のトップめっき層とを有し、
前記第2のバンプは、前記第2の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第2のベースめっき層と、前記第2のベースめっき層上に形成された第2のトップめっき層とを有している。
【請求項2】
請求項1に記載のプリント配線板であって、前記導体層と前記第1のベースめっき層と前記第2のベースめっき層とは、銅を主成分とする金属からそれぞれ形成されている。
【請求項3】
請求項1に記載のプリント配線板であって、
前記第1のトップめっき層は、前記第1のベースめっき層上に第1の中間層を介して形成され、
前記第2のトップめっき層は、前記第2のベースめっき層上に第2の中間層を介して形成され、
前記第1の中間層および前記第2の中間層は、ニッケル層を含む。
【請求項4】
請求項1に記載のプリント配線板であって、前記第1のトップめっき層および前記第2のトップめっき層は、スズを主成分とする金属からそれぞれ形成されている。
【請求項5】
請求項1に記載のプリント配線板であって、前記ソルダーレジスト層の前記第3の開口内に露出する前記第3の導体パッド上に形成された前記下地層は、順次積層されたニッケル層、パラジウム層および金層からなる。
【請求項6】
請求項1に記載のプリント配線板であって、前記ソルダーレジスト層の前記第3の開口内に露出する前記第3の導体パッド上に形成された前記下地層は、順次積層されたニッケル層および金層からなる。
【請求項7】
プリント配線板の製造方法であって、
基部絶縁層を形成することと、
前記基部絶縁層上に導体層を形成することと、
前記基部絶縁層上および前記導体層上にソルダーレジスト層を形成することと、
前記ソルダーレジスト層に、前記導体層の一部を第1の導体パッドとして露出させる第1の開口を形成することと、
前記ソルダーレジスト層に、前記第1の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第2の導体パッドとして露出させる第2の開口を形成することと、
前記ソルダーレジスト層に、前記導体層のさらに他の一部を第3の導体パッドとして露出させる第3の開口を形成することと、
前記第1の導体パッド上に第1のバンプを直接形成することと、
前記第2の導体パッド上に、前記第1のバンプよりも小径の第2のバンプを直接形成することと、
前記第3の導体パッド上に、前記導体層と異なる金属からなる下地層を形成することと、
を含み、
前記第1のバンプを形成することは、前記第1の開口内に前記導体層と同じ金属で第1のベースめっき層を形成することと、前記第1のベースめっき層上に第1のトップめっき層を形成することと、前記第1のトップめっき層をリフローして略半球状の第1のトップめっき層を形成することと、を含み、
前記第2のバンプを形成することは、前記第2の開口内に前記導体層と同じ金属で第2のベースめっき層を形成することと、前記第2のベースめっき層上に第2のトップめっき層を形成することと、第2のトップめっき層をリフローして略半球状の第2のトップめっき層を形成することと、を含む。
【請求項8】
請求項7に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記導体層と前記第1のベースめっき層と前記第2のベースめっき層とは、銅を主成分とする金属からそれぞれ形成されている。
【請求項9】
請求項7に記載のプリント配線板の製造方法であって、
前記第1のトップめっき層は、前記第1のベースめっき層上に第1の中間層を介して形成し、
前記第2のトップめっき層は、前記第2のベースめっき層上に第2の中間層を介して形成し、
前記第1の中間層および前記第2の中間層は、ニッケル層を含む。
【請求項10】
請求項7に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第1のトップめっき層および前記第2のトップめっき層は、スズを主成分とする金属からそれぞれ形成する。
【請求項11】
請求項7に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記ソルダーレジスト層の前記第3の開口内に露出する前記第3の導体パッド上に形成する下地層は、順次積層されたニッケル層、パラジウム層および金層からなる。
【請求項12】
請求項7に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記ソルダーレジスト層の前記第3の開口内に露出する前記第3の導体パッド上に形成する下地層は、順次積層されたニッケル層および金層からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、めっきバンプを有するプリント配線板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1は、めっき法を用いたバンプ形成を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−129996号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、図3に示すように、プリント配線板10’の基部絶縁層12’上に導体層14’を形成し、基部絶縁層12’上および導体層14’上にソルダーレジスト層16’を形成し、ソルダーレジスト層16’に形成された開口16a’,16b’内の導体パッド14a’,14b’上に、下地層18’を介してベースめっき層24’,30’を形成し、該ベースめっき層24’,30’上に中間層26’,32’を介してトップめっき層28’,34’を形成して、めっきバンプ20’,22’を形成した場合、下地層18’が導体パッド14a’,14b’およびベースめっき層24’,30’と異なる金属からなるため、導体パッド14a’,14b’に対するベースめっき層24’,30’の接続信頼性を十分高くできないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係るプリント配線板は、基部絶縁層と、前記基部絶縁層上に形成された導体層と、前記基部絶縁層上および前記導体層上に形成され、かつ、前記導体層の一部を第1の導体パッドとして露出させる第1の開口、および該第1の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第2の導体パッドとして露出させる第2の開口を少なくとも有するソルダーレジスト層と、前記第1の導体パッド上に形成された第1のバンプと、前記第2の導体パッド上に形成された、前記第1のバンプよりも小径の第2のバンプと、を備え、
前記第1のバンプは、前記第1の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第1のベースめっき層と、前記第1のベースめっき層上に第1の中間層を介して形成された第1のトップめっき層とを有し、
前記第2のバンプは、前記第2の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第2のベースめっき層と、前記第2のベースめっき層上に第2の中間層を介して形成された第2のトップめっき層とを有している。
【0006】
また、本発明に係るプリント配線板の製造方法は、基部絶縁層を形成することと、前記基部絶縁層上に導体層を形成することと、前記基部絶縁層上および前記導体層上にソルダーレジスト層を形成することと、前記ソルダーレジスト層に、前記導体層の一部を第1の導体パッドとして露出させる第1の開口を形成することと、前記ソルダーレジスト層に、前記第1の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第2の導体パッドとして露出させる第2の開口を形成することと、前記第1の導体パッド上に第1のバンプを形成することと、前記第2の導体パッド上に、前記第1のバンプよりも小径の第2のバンプを形成することと、を含み、
前記第1のバンプを形成することは、前記第1の開口内に前記導体層と同じ金属で第1のベースめっき層を形成することと、前記第1のベースめっき層上に第1の中間層を介して第1のトップめっき層を形成することと、前記第1のトップめっき層をリフローして略半球状の第1のトップめっき層を形成することと、を含み、
前記第2のバンプを形成することは、前記第2の開口内に前記導体層と同じ金属で第2のベースめっき層を形成することと、前記第2のベースめっき層上に第2の中間層を介して第2のトップめっき層を形成することと、第2のトップめっき層をリフローして略半球状の第2のトップめっき層を形成することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】本発明の一実施形態のプリント配線板を示す断面図である。
図2A】本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図2B】上記実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図2C】上記実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図2D】上記実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図2E】上記実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図2F】上記実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図2G】上記実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図2H】上記実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。
図3】従来技術に従うプリント配線板を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
<本発明のプリント配線板について>
本発明のプリント配線板の一実施形態が、図面を参照して説明される。図1には、実施形態のプリント配線板10の一部が拡大して示されている。プリント配線板10は、コア基板(図示せず)の片面または両面に所定の回路パターンを有する導体層と樹脂絶縁層とを交互に積層してなるコア付き基板であってよい。コア基板の両面に導体層を形成する場合には、コア基板を介して対向する導体層同士は、スルーホール導体(図示せず)を介して接続されていてもよい。あるいは、プリント配線板10は、コア基板の代わりに支持板(図示せず)上で導体層と樹脂絶縁層とを交互に積層した後、支持板を除去してなるコアレス基板であってもよい。いずれにせよ、プリント配線板10は、図1に示すように、少なくとも1層の樹脂絶縁層のうち最外に配置されたものである基部絶縁層12と、基部絶縁層12上に形成された、所定の回路パターンを有する導体層14と、基部絶縁層12および導体層14上に形成されたソルダーレジスト層16とを備えている。基部絶縁層12の下層には他の複数の導体層および樹脂絶縁層が交互に設けられている場合が多いが、図では省略されている。しかし、プリント配線板10は、1層の基部絶縁層12と1層の導体層14とからなるものでもよい。
【0009】
基部絶縁層12は、例えばシリカやアルミナ等の無機フィラーとエポキシ系樹脂とを含む樹脂組成物等で構成することができる。導体層14は導電性金属、例えば銅を主成分とする金属で形成される。
【0010】
ソルダーレジスト層16は、導体層14の一部を第1の導体パッド14aとして露出させる第1の開口16aと、第1の開口16aよりも径が小さく、導体層14の他の一部を第2の導体パッド14bとして露出させる第2の開口16bと、例えば第1の開口16aよりも径が大きく、導体層14のさらに他の一部を第3の導体パッド14cとして露出させる第3の開口16cとを有している。第1の開口16aのアスペクト比、つまり底部の口径に対する深さの比は0.5以下とすることができる。第2の開口16bのアスペクト比、つまり底部の口径に対する深さの比0.6以上とすることができる。
【0011】
第3の導体パッド14c上には下地層18が形成されている。下地層18としては、例えば、第3の導体パッド14cの表面に形成されたニッケル層とニッケル層上に形成されたパラジウム層とパラジウム層上に形成された金層とを例示することができる。その他、ニッケル層とニッケル層上に形成された金層とを例示することができる。
【0012】
プリント配線板10はさらに、第1の導体パッド14a上に形成された第1のバンプ20と、第2の導体パッド14b上に形成された、第1のバンプ20よりも小径の第2のバンプ22とを備えている。第1および第2のバンプ20,22は第1および第2の導体パッド14a,14b上に、下地層18を介さず直接形成されている。第1のバンプ20は電源もしくはグランド線との接続に用いることができる。第1のバンプ20よりも径の小さい第2のバンプ22は信号線との接続に用いることができる。第3の導体パッド14cは例えば下地層18を介して、例えばコンデンサ等の電子部品の端子との接続に用いることができる。
【0013】
第1のバンプ20は、第1の開口16a内に形成された第1のベースめっき層24と、第1のベースめっき層24上に例えばニッケルを主成分とする第1の中間層26を介して形成された略半球状の第1のトップめっき層28とを有する。第1の中間層26の厚みは7μm以下とすることが好ましい。
【0014】
第1のベースめっき層24は、導体層14と同種の導電性金属、例えば銅を主成分とする金属から形成されている。第1のベースめっき層24は、ソルダーレジスト層16の表面(基部絶縁層12とは反対側の面)を超える高さまで形成する。これにより第1のバンプ20が第1の開口16a内に安定して保持される。ソルダーレジスト層16の表面から第1のベースめっき層24の上端面24aまでの高さは3μm〜15μmの範囲内とすることが好ましい。
【0015】
第1のトップめっき層28は、第1のベースめっき層24よりも融点が低く、リフロー処理により溶融して図1示すような略半球状に整形される金属、例えばスズを主成分とする金属からなる。第1のトップめっき層28の厚み(第1のバンプ20の外周面において第1のトップめっき層28の下端から第1のトップめっき層の頂部までの垂直方向の距離)は20μm〜40μmの範囲とすることが好ましい。第1のトップめっき層28の厚みをこの範囲とすることで、第1のバンプ20と、プリント配線板10に実装される半導体チップやメモリなど電子部品の接続パッド(図示せず)との間で良好な接続信頼性が得られる。
【0016】
第2のバンプ22は、第2の開口16b内に形成された第2のベースめっき層30と、第2のベースめっき層30上に例えばニッケルを主成分とする第2の中間層32を介して形成された略半球状の第2のトップめっき層34とを有する。第2の中間層32の厚みは7μm以下とすることが好ましい。
【0017】
第2のベースめっき層30は、導体層14と同種の導電性金属、例えば銅を主成分とする金属から形成されている。第2のベースめっき層30は、ソルダーレジスト層16の表面(基部絶縁層12とは反対側の面)を超える高さまで形成する。これにより第2のバンプ22が第2の開口16b内に安定して保持される。ソルダーレジスト層16の表面から第2のベースめっき層30の上端面30aまでの高さは3μm〜15μmの範囲内とすることが好ましい。
【0018】
第2のトップめっき層34は、第2のベースめっき層30よりも融点が低く、リフロー処理により溶融して図1に示すような略半球状に整形される金属、例えばスズを主成分とする金属からなる。第2のトップめっき層34の厚み(第2のバンプ22の外周面において第2のトップめっき層34の下端から第2のトップめっき層34の頂部までの垂直方向の距離)は20μm〜40μmの範囲とすることが好ましい。第2のトップめっき層34の厚みをこの範囲とすることで、第2のバンプ22と、プリント配線板10に実装される半導体チップやメモリなど電子部品の接続パッド(図示せず)との間で良好な接続信頼性が得られる。
【0019】
図1に示す実施形態のプリント配線板10では、第1のベースめっき層24と第2のベースめっき層30とは一緒に形成されて、第1のベースめっき層24の上端面24aと第2のベースめっき層30の上端面30aとは互いに同一の高さにされている。また、第1の中間層26と第2の中間層32とは一緒に形成されて、互いに同一の厚み(高さ)にされている。
【0020】
そして、第1のトップめっき層28と第2のトップめっき層34とは一緒に形成されるとともにそれぞれ金属めっき量を調節されて、リフロー処理による溶融後の厚み(高さ)が互いに同一にされている。
【0021】
これにより図1に示す実施形態のプリント配線板10は、大きさの異なるバンプ20,22を備えていてもバンプ20とバンプ22との高さが実質上揃っている。しかも第1および第2のベースめっき層24,30は第1および第2の導体パッド14a,14bを形成する導体層14と同種の導電性金属、例えば銅を主成分とする金属からなり、第1および第2の導体パッド14a,14b上に直接形成されているので、導体パッド14a,14bに対するベースめっき層24,30ひいては第1および第2のバンプ20,22の接続信頼性は十分高いものとなっている。
【0022】
<本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法について>
以下、図1に示すプリント配線板10を製造するための、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法を、図2A図2Hを参照して説明する。
【0023】
図2Aには、公知の方法を用いて、基部絶縁層12上に所定の回路パターンを有する導体層14およびソルダーレジスト層16が形成された中間体が示されている。基部絶縁層12の下層には他の複数の導体層および樹脂絶縁層が交互に形成されている場合が多いが、図では省略されている。複数の導体層および樹脂絶縁層はコア基板上もしくは後に除去可能な支持板上で積層することができる。しかし、プリント配線板10は、基部絶縁層12としての1層の樹脂絶縁層と1層の導体層14とからなるものでもよく、この場合この樹脂絶縁層が基部絶縁層12に相当する。基部絶縁層12には、シリカやアルミナ等の無機フィラーとエポキシ系樹脂とを含むビルドアップ用絶縁樹脂フィルムを用いることができる。
【0024】
図2Bに示されるように、ソルダーレジスト層16には、例えば炭酸ガスレーザまたはUV−YAGレーザ等により、先ず、導体層14の一部を第3の導体パッド14cとして露出させる第3の開口16cが形成される。
【0025】
図2Cに示されるように、第3の導体パッド14c上には、めっきにより例えばニッケル層、パラジウム層、金層がこの順に積層されて下地層18が形成される。
【0026】
図2Dに示されるように、ソルダーレジスト層16には、例えば炭酸ガスレーザまたはUV−YAGレーザ等により、次いで、導体層14の他の一部を第1の導体パッド14aとして露出させる第1の開口16aと、導体層14のさらに他の一部を第2の導体パッド14bとして露出させる第2の開口16bとが形成される。
【0027】
図2Eに示されるように、例えば無電解銅めっき処理等の無電解めっき処理が行われ、中間体のソルダーレジスト層16の表面および第1,第2,第3の開口16a,16b,16cの側面上と、導体パッド14a,14b上と、下地層18上にシード層36が形成される。
【0028】
図2Fに示されるように、シード層36上に、例えばドライフィルムレジストからなり、第1および第2のバンプ20,22(図1)の形成予定部位に開口38a,38bを有する所定パターンのめっきレジスト38が形成される。
【0029】
図2Gに示されるように、電解めっき処理が行われ、シード層36の、めっきレジスト38の開口38a,38b内に露出する部分のうち、ソルダーレジスト層16の第1および第2の開口16a,16b内の部分上および、シード層36の、めっきレジスト38の開口38a,38b内に露出する部分のうち残りの部分上に、第1および第2の導体パッド14a,14bを形成する導体層14と同種の導電性金属、例えば銅を主成分とする第1のベースめっき層24および第2のベースめっき層30が形成される。ソルダーレジスト層16の表面から第1および第2のベースめっき層24,30の上端面24a,30aまでの高さは、互いに実質上同一とされる。
【0030】
図2Gに示されるように、さらに、例えば電解めっき処理が行われ、めっきレジスト38の開口38a,38b内で第1および第2のベースめっき層24,30の上端面24a,30a上に、例えばニッケルを主成分とする第1および第2の中間層26,32が形成される。第1および第2の中間層26,32の厚みは、好ましくは7μm以下とされ、互いに実質上同一とされる。
【0031】
図2Gに示されるように、さらに、例えば電解めっき処理が行われ、めっきレジスト38の開口38a,38b内で第1および第2のベースめっき層24,30の上端面24a,30a上に、第1および第2の中間層26,32を介在させて第1および第2のトップめっき層28,34が形成される。第1および第2のトップめっき層28,34は、第1および第2のベースめっき層24,30よりも融点が低くリフロー処理により溶融して略半球状に整形される金属、例えばスズを主成分とする金属からなる。リフロー処理後の第1および第2のトップめっき層28,34の高さは、好ましくは20μm〜40μmの範囲内で、互いに実質上同一とされる。
【0032】
図2Hに示されるように、めっきレジスト38が剥離される。また、めっきレジスト38の除去により露出したシード層36の部分がエッチングにより除去される。
【0033】
図1に示されるように、リフロー処理が行われ、第1のトップめっき層28および第2のトップめっき層34が略半球状に整形される。このリフロー処理により、第1および第2の導体パッド14a、14bに近い側から、例えば銅のベースめっき層と、ニッケルの中間層と、スズのトップめっき層とからなる第1のバンプ20および第2のバンプ22が形成され、第1および第2のバンプ20,22の高さは実質的に揃えられる。図1ではシード層36の図示は省略されている。
【0034】
また、第1および第2のベースめっき層24,30は第1および第2の導体パッド14a,14bを形成する導体層14と同種の導電性金属、例えば銅を主成分とする金属からなり、第1および第2の導体パッド14a,14b上に直接形成されているので、導体パッド14a,14bに対するベースめっき層24,30ひいては第1および第2のバンプ20,22の接続信頼性は十分高いものとなっている。
【符号の説明】
【0035】
10 プリント配線板
12 基部絶縁層
14 導体層
14a 第1の導体パッド
14b 第2の導体パッド
14c 第3の導体パッド
16 ソルダーレジスト層
16a 第1の開口
16b 第2の開口
16c 第3の開口
18 下地層
20 第1のバンプ
22 第2のバンプ
24 第1のベースめっき層
24a,30a 上端面
26 第1の中間層
28 第1のトップめっき層
30 第2のベースめっき層
32 第2の中間層
34 第2のトップめっき層
36 シード層
38 めっきレジスト
38a,38b 開口
図1
図2A
図2B
図2C
図2D
図2E
図2F
図2G
図2H
図3