特許 7568533 プリント配線板およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(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 20060101AFI20241008BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 505A

H01L21/92 602D

H01L21/92 604B

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021018338

(22)【出願日】2021-02-08

(65)【公開番号】P2022121152

(43)【公開日】2022-08-19

【審査請求日】2023-12-20

(73)【特許権者】

【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】弁理士法人銀座マロニエ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川合 悟

【審査官】内田 勝久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４０１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１３６６５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－００５６０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／３２ － ３／３４

Ｈ０１Ｌ ２１／６０ － ２１／６０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のめっきバンプを有する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導体パッドとして露出させる開口を有するソルダーレジスト層と、
前記ソルダーレジスト層の開口内に形成されたベースめっき層と、
前記ベースめっき層上に半球状に形成されたトップめっき層と、を含むめっきバンプと、を有し、
前記めっきバンプが、少なくとも第１バンプおよび第２バンプを有し、
前記第１バンプおよび前記第２バンプは前記ベースめっき層の上面中央に凹曲面を有し、互いの曲率が異なり、
前記第１バンプの径が前記第２バンプの径と略同じである。

【請求項2】

請求項１に記載のプリント配線板において、部品実装面の第１エリアに含まれるバンプはすべて前記第１バンプからなり、第２エリアに含まれるバンプはすべて前記第２バンプからなる。

【請求項3】

請求項２に記載のプリント配線板において、前記第１エリアの前記第１バンプの高さと前記第２エリアの前記第２バンプの高さとが異なる。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載のプリント配線板において、前記第１バンプおよび前記第２バンプは、前記トップめっき層が前記ベースめっき層の上面のみ被覆する。

【請求項5】

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導体パッドとして露出させる開口を形成することと、
前記開口内にベースめっき層を形成することと、
前記ベースめっき層上にトップめっき層を形成することと、
前記トップめっき層をリフローすることでめっきバンプを形成することと、を含む、複数のめっきバンプを有するプリント配線板の製造方法であって、
前記めっきバンプとして、少なくとも第１バンプおよび第２バンプを形成することと、
前記第１バンプおよび前記第２バンプでは、前記ベースめっき層を形成する際、前記ベースめっき層の上面中央に、互いの曲率が異なる凹曲面を形成することと、
前記第１バンプの径と前記第２バンプの径とが略同じとなるよう形成することと、
を含む。

【請求項6】

請求項５に記載のプリント配線板の製造方法において、前記互いの曲率が異なる凹曲面の形成は、抑制剤と促進剤を含むめっき液を用いて、該めっき液を攪拌させながら電解めっき処理をおこなうことを含む。

【請求項7】

請求項５に記載のプリント配線板の製造方法において、前記互いの曲率が異なる凹曲面の形成は、前記ソルダーレジスト層上に形成された、前記めっきバンプの形成予定部位に開口を有する所定のパターンのめっきレジストを介して電解めっき処理をおこなうことと、前記電解めっき処理の後、エッチング液を攪拌しながら前記めっきレジストを介してエッチング処理をおこなうことと、を含む。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の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、複数のめっきバンプを有するプリント配線板の一例を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】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】

図６は、従来の複数のめっきバンプを有するプリント配線板のめっきバンプの一例を示す図である。図６において、プリント配線板５１は、基部絶縁層６１上にソルダーレジスト層６２を形成し、ソルダーレジスト層６２に形成された開口６２ａ内の導体パッド６３上にベースめっき層６４を形成し、ベースめっき層６４上にトップめっき層６５を形成して、トップめっき層６５をリフローしてめっきバンプ７１を形成している。

【0005】

この場合、図７に示すように、例えばＳｎからなるトップめっき層６５のリフローなどの熱処理時に、溶融Ｓｎがベースめっき層６４の側面に垂れ下がり、トップめっき層６５のＳｎ量が減少しバンプ７１の高さが低下することがあった。その結果、顧客での実装で、実装部品のターミナルとバンプ７１との間の接触不良が発生していた。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るプリント配線板は、複数のめっきバンプを有する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導体パッドとして露出させる開口を有するソルダーレジスト層と、前記ソルダーレジスト層の開口内に形成されたベースめっき層と、前記ベースめっき層上に半球状に形成されたトップめっき層と、を含むめっきバンプと、を有し、前記めっきバンプが第、少なくとも第１バンプおよび第２バンプを有し、前記第１バンプおよび前記第２バンプは前記ベースめっき層の上面中央に凹曲面を有し、互いの曲率が異なり、前記第１バンプの径が前記第２バンプの径と略同じである。

【0007】

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導体パッドとして露出させる開口を形成することと、前記開口内にベースめっき層を形成することと、
前記ベースめっき層上にトップめっき層を形成することと、前記トップめっき層をリフローすることでめっきバンプを形成することと、を含む、複数のめっきバンプを有するプリント配線板の製造方法であって、前記めっきバンプとして、少なくとも第１バンプおよび第２バンプを形成することと、前記第１バンプおよび前記第２バンプでは、前記ベースめっき層を形成する際、前記ベースめっき層の上面中央に、互いの曲率が異なる凹曲面を形成することと、前記第１バンプの径と前記第２バンプの径とが略同じとなるよう形成することと、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係るプリント配線板におけるめっきバンプの構成を説明するための断面図である。

【図2】本発明に係るプリント配線板の一実施形態を説明するための断面図である。

【図3】本発明に係るプリント配線板の他の実施形態を説明するための断面図である。

【図4】本発明に係るプリント配線板の一実施形態におけるエリアを説明するための図である。

【図5】（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、本発明に係るプリント配線板の製造方法の一実施形態における各工程を説明するための図である。

【図6】従来の複数のめっきバンプを有するプリント配線板の一例を示す図である。

【図7】従来の複数のめっきバンプを有するプリント配線板の一例における問題を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜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。なお、図１～図３に示す例において、各部材の寸法、特に高さ方向の寸法については、本発明の特徴をより良く理解できるようにするために、実際の寸法とは異なる寸法で記載している。

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係るプリント配線板におけるめっきバンプの構成を説明するための断面図である。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。

【0011】

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。

【0012】

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。ソルダーレジスト層１６は、導体層１４の一部を導体パッド１４ａとして露出させる開口１６ａを有している。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。導体パッド１４ａ上には下地層（図示せず）が形成されていてもよい。下地層としては、導体パッド１４ａ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。

【0013】

プリント配線板１０はさらに、導体パッド１４ａ上に形成されためっきバンプ２０を備えている。めっきバンプ２０は電源もしくはグランド線との接続あるいは信号線との接続に用いることができる。めっきバンプ２０は、開口１６ａ内に形成されたベースめっき層２４と、ベースめっき層２４の上面は曲率Ｃの凹曲面となっており、その上に形成されたトップめっき層２８とを有する。ベースめっき層２４上に、例えばニッケルを主成分とする中間層（図示せず）を形成することもできる。中間層の厚みは７μｍ以下とすることが好ましい。

【0014】

ベースめっき層２４は、導電性金属、好ましくは銅を主成分とする金属から形成されている。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。これによりめっきバンプ２０が開口１６ａ内に安定して保持される。ソルダーレジスト層１６の表面からのベースめっき層２４の厚みは３μｍ～２０μｍの範囲内とすることが好ましい。トップめっき層２８は、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。トップめっき層２８の厚み（めっきバンプ２０の外周面においてトップめっき層２８の下端からトップめっき層２８の頂部までの垂直方向の距離）は５μｍ～４５μｍの範囲とすることが好ましい。トップめっき層２８の厚みをこの範囲とすることで、めっきバンプ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。

【0015】

図２は、上述した構成のめっきバンプを有するプリント配線板の一実施形態を説明するための断面図である。本発明のプリント配線板の一実施形態の特徴は、図２に示すように、めっきバンプ２０が第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２を有し、第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２はベースめっき層２４の上面中央にそれぞれ曲率Ｃ１およびＣ２を有する凹曲面を有し、互いの曲率Ｃ１およびＣ２が異なり、第１バンプ２０－１の径が第２バンプの径２０－２と略同じ点である。また、図２に示すプリント配線板の一実施形態では、第１バンプ２０－１の高さと第２バンプ２０－２の高さが略同じである。

【0016】

図２に示す本発明に係るプリント配線板の一実施形態では、ベースめっき層２４の上面中央がそれぞれ曲率Ｃ１およびＣ２を有する凹曲面となっているため、リフロー後のトップめっき層２８がそれぞれの凹曲面に止まることができ、第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２において、トップめっき層２８がベースめっき層２４の上面のみ被覆することができる。そのため、従来のプリント配線板で問題となっていた、図７に示すような、ベースめっき層の側面へのトップめっき層の垂れ下がりを防止できる。そのため、トップめっき層のＳｎ量が減少せずバンプの高さの低下を防止することができる。その結果、顧客での実装で、実装部品のターミナルとバンプ７１との間の接触不良の発生を防止することができる。なお、図２に示す本発明に係るプリント配線板の一実施形態では、第１バンプ２０－１の高さと第２バンプ２０－２の高さが略同じであるため、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）が同じ高さの場合に、好適に用いることができる。

【0017】

図３は、上述した構成のめっきバンプを有するプリント配線板の他の実施形態を説明するための断面図である。本発明のプリント配線板の他の実施形態の特徴は、図３に示すように、めっきバンプ２０が第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２を有し、第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２はベースめっき層２４の上面中央にそれぞれ曲率Ｃ１およびＣ２を有する凹曲面を有し、互いの曲率Ｃ１およびＣ２がＣ１＜Ｃ２と異なり、第１バンプ２０－１の径が第２バンプの径２０－２と略同じ点である。また、図３に示すプリント配線板の一実施形態では、互いの曲率Ｃ１およびＣ２がＣ１＜Ｃ２と異なるため、第１バンプ２０－１の高さが第２バンプ２０－２の高さよりＨだけ高くなっている。

【0018】

図３に示す本発明に係るプリント配線板の一実施形態では、ベースめっき層２４の上面中央がそれぞれ曲率Ｃ１およびＣ２を有する凹曲面となっているため、リフロー後のトップめっき層２８がそれぞれの凹曲面に止まることができ、第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２においては、トップめっき層２８がベースめっき層２４の上面のみ被覆することができる。そのため、従来のプリント配線板で問題となっていた、図７に示すような、ベースめっき層の側面へのトップめっき層の垂れ下がりを防止できる。そのため、トップめっき層のＳｎ量が減少せずバンプの高さの低下を防止することができる。その結果、顧客での実装で、実装部品のターミナルとバンプ７１との間の接触不良の発生を防止することができる。なお、図３に示す本発明に係る他の実施形態では、第１バンプ２０－１の高さが第２バンプ２０－２の高さよりＨだけ高くなっているため、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）がエリアごとに異なる高さの場合には、エリアごとに第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２を別個に配置することで、好適に用いることができる。

【0019】

図４は、本発明に係るプリント配線板の一実施形態におけるエリアを説明するための図である。図４に示すプリント配線板１０（すべてが部品実装面）では、少なくとも、部品実装面の第１エリア１０－１に含まれるバンプはすべて第１バンプ２０－１からなり、第２エリア１０－２に含まれるバンプはすべて第２バンプ２０－２からなる。なお、ここではエリアを第１エリア１０－１および第２エリア１０－２の２つのエリアから構成する例を説明したが、エリアの数（バンプの種類に対応）はこれに限定されるものではない。本例の場合、第１エリア１０－１の接続パッドの高さが、第２エリア１０－２の接続パッドの高さよりＨだけ低くなっている場合に、図３に示す本発明に係る他の実施形態のように、第１バンプ２０－１の高さが第２バンプ２０－２の高さよりＨだけ高くなっているプリント配線板１０を好適に用いることができる。

【0020】

＜本発明のプリント配線板の製造方法について＞
以下、本発明に係る図１～図３に示すプリント配線板１０の製造方法を、図５（ａ）～（ｄ）を参照して説明する。

【0021】

図５（ａ）には、公知の方法を用いて、第１バンプ１０－１および第２バンプ１０－２のそれぞれにおいて、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、ソルダーレジスト層１６、めっきレジスト３１を形成し、めっきレジスト３１の開口にベースめっき層２４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。

【0022】

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。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、導体層１４の一部を導体パッド１４ａとして露出させる開口１６ａが形成される。開口１６ａのアスペクト比は０．５以下とするのが好ましい。導体パッド１４ａ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（図示せず）が形成されてもよい。ベースめっき層２４は、ソルダーレジスト層１６上に形成された、めっきバンプ２０の形成予定部位に開口を有する所定パターンのめっきレジスト３１を介して、例えば電解めっき処理を行うことで形成される。

【0023】

次に、図５（ｂ）に示すように、第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２のぞれぞれのベースめっき層２４の上面中央に、それぞれ曲率Ｃ１およびＣ２を有する凹曲面を形成する。凹曲面の形成は、めっきレジスト３１中のベースめっき層２４の上面に対し、強撹拌めっきを行い添加剤のレベリング作用で凹曲面を形成する方法、エッチングの液撹拌の作用により凹曲面を形成する方法、などを利用することができる。また、第１バンプ２０－１と第２バンプ２０－２との異なる曲率は、強撹拌めっきおよびエッチングの使用条件を変えることで得ることができる。

【0024】

凹曲面の形成の具体例として、抑制剤と促進剤を含むめっき液を用いて、該めっき液を攪拌させながら電解めっき処理をおこなう方法をとることができる。また、ソルダーレジスト層１６上に形成された、めっきバンプ２０の形成予定部位に開口を有する所定のパターンのめっきレジストを介して電解めっき処理をおこなうことと、電解めっき処理の後、エッチング液を攪拌しながらめっきレジストを介してエッチング処理をおこなうことと、とを含む方法をとることもできる。

【0025】

次に、図５（ｃ）に示すように、第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２において、めっきレジスト３１内に、例えばスズを用いた電気めっきを施した後めっきレジスト３１を除去することで、ベースめっき層２４上にスズからなるトップめっき層２８を形成する。その後、図５（ｄ）に示すように、トップめっき層２８をリフローすることで、第１バンプ２０－１および第２バンプ２０－２を得ることができる。

【符号の説明】

【0026】

１０ プリント配線板
１０－１ 第１エリア
１０－２ 第２エリア
１２ 基部絶縁層
１４ 導体層
１４ａ 導体パッド
１６ ソルダーレジスト層
１６ａ 開口
２０ めっきバンプ
２０－１ 第１バンプ
２０－２ 第２バンプ
２４ ベースめっき層
２８ トップめっき層
３１ めっきレジスト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】