JP2002198620A - プリント配線板とその製造方法および電子部品の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 狭ピッチのパターンを有するプリント配線板
において、ソルダレジストを形成する際、パターン間隙
での未着、ボイドの発生を抑えるとともに、実装部品と
基板の隙間に封止樹脂を注入する際、ボイドの発生を抑
えたプリント配線板の製造方法を提供することを目的と
する。 【解決手段】 絶縁基板上に形成された導体パターンの
上に矩形状断面を有する金属導電層が形成され、導体パ
ターン及び金属導電層の間の絶縁基板上に形成された絶
縁樹脂層を有し、この絶縁樹脂層は金属導電層と略同一
水準の厚さで略平坦に形成されているプリント配線板に
より、ソルダレジストを形成する際、従来のようにパタ
ーン間隙においてソルダレジストの未着やボイドが発生
せず、薄く均一に塗布できる。また部品と基板の隙間に
接続信頼性向上のため、封止樹脂を注入する際もボイド
の巻き込みを防止できる信頼性の高いプリント配線板を
実現できるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面実装部品、特
にベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板と
その製造方法および電子部品の実装方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のプリント配線板のパターン形成方
法は、大別するとサブトラクティブ法とアディティブ法
の二つがあり、サブトラクティブ法は量産性が高く、製
造コストを低減できることからプリント配線板のパター
ン形成方法として多用されている。

【０００３】図８はサブトラクティブ法によるパターン
形成の製造工程手順である。

【０００４】基材２と銅はく３からなる銅張り積層板１
（図８（Ａ）参照）の表面にフォトプロセスによりエッ
チングレジスト４を形成した後（図８（Ｂ）参照）、塩
化第二銅などのエッチング液により不要な銅はくを除去
して所定のパターン５を形成したうえで（図８（Ｃ）参
照）、エッチングレジストを剥離してパターン形成が完
了する（図８（Ｄ）参照）。

【０００５】そして、図９（Ａ）に示すように、配線基
板の表面に部品実装部分を残してソルダレジスト１４を
塗布する。

【０００６】最後に、仕上げ処理として、図９（Ｂ）に
示すように、部品実装の際、接続電極となるパターンの
上に無電解ニッケルめっき層６、さらにその上に無電解
金めっき層７を形成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
製造方法では、図５（ａ）に示すようにパターン間隙で
印刷かすれによるソルダレジスト１４の未着１５やボイ
ド１６が発生する場合がある。特に今後、ファインパタ
ーン化が進み、パターンの間隙が狭くなると顕著にな
る。

【０００８】近年の表面実装用の電子部品のプリント配
線板への実装は、図６（ａ）に示すような通称フリップ
チップ実装と呼ばれる実装方法が増え、ベアチップ８と
基板１０の隙間に接続信頼性向上のため、封止樹脂１７
を注入することが多い。

【０００９】この注入工程では、パターンの狭ピッチ化
が進むなか、いかにボイドの巻きこみをなくして早く注
入させられるかが大きな課題となっている。上記従来の
基板においてはボイド１８の発生を抑えるのは困難であ
った。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は以下の構成を有する。

【００１１】本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁基
板上に形成された導体パターンと、その上に形成された
矩形状断面を有する金属導電層と、導体パターン及び金
属導電層の間の絶縁基板上の形成された絶縁樹脂層を有
し、この絶縁樹脂層は金属導電層と略同一水準の厚さで
略平坦に形成されているプリント配線板という構成を有
しており、これにより、ソルダレジストを形成する際、
従来のようにパターン間隙においてソルダレジストの未
着やボイドが発生せず、薄く均一に塗布できる。また部
品と基板の隙間に接続信頼性向上のため、封止樹脂を注
入する際もボイドの巻き込みを防止できるという作用効
果が得られる。

【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、金属導
電層の幅は、導体パターンの上辺の幅よりも大であると
する請求項１に記載のプリント配線板という構成を有し
ており、これにより、部品に配置された電極を金属導電
層上に載せる際、位置ずれに関する許容度が大きくなる
とともに、部品の電極が金属導電層の端部に配置されて
も金属導電層と絶縁樹脂層が平坦なことから、ずれ落ち
て部品が傾いて接触不良を起こすなどの不具合を起こす
ことはないという作用効果が得られる。

【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、金属導
電層は、電解ニッケルめっきと、その上に電解金めっき
または無電解金めっきにて形成されている請求項１に記
載のプリント配線板という構成を有しており、これによ
り、金属導電層を接続電極としてはんだ接合する場合、
金属導電層となるニッケル皮膜中にはリンが含まれない
ため、高いはんだ接合強度を維持することができるとい
う作用効果が得られる。

【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、導体パ
ターンは、電子部品との電気的接続を図るための接続端
子パターンであるとする請求項１に記載のプリント配線
板という構成を有しており、これにより、従来サブトラ
クティブ法では困難な領域であった狭ピッチの高密度基
板でも表面実装部品を載せることができるだけの幅をも
った金属導電層を形成することが可能となり、ベアチッ
プを実装するＢＧＡ、ＣＳＰ用の基板にも適用できると
いう作用効果が得られる。

【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、導体パ
ターン及び金属導電層の間を含む絶縁基板上全面に絶縁
樹脂層を形成し、前記絶縁樹脂層を金属導電層の表面が
露出するまで平滑に研磨するプリント配線板の製造方法
というものであり、これにより、ソルダレジストを形成
する際、従来のようにパターン間隙においてソルダレジ
ストの未着やボイドが発生せず、薄く均一に塗布でき
る。また部品と基板の隙間に接続信頼性向上のため、封
止樹脂を注入する際もボイドの巻き込みを防止できると
いう作用効果が得られる。

【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、金属導
電層は、電解ニッケルめっき、または電解ニッケルめっ
き上に電解金めっきにて形成する請求項５に記載のプリ
ント配線板の製造方法というものであり、これにより、
金属導電層を接続電極としてはんだ接合する場合、金属
導電層となるニッケル皮膜中にはリンが含まれないた
め、高いはんだ接合強度を維持することができる、また
多数のピンホールが存在する無電解金めっきに比べて、
電解金めっきはピンホールのない緻密な層が形成される
ため腐食が発生せず、長期保存性が良好であるという作
用効果が得られる。

【００１７】本発明の請求項７に記載の発明は、露出し
た金属導電層の表面に無電解金めっきを行うとする請求
項５に記載のプリント配線板の製造方法というものであ
り、これにより、電解金めっきの場合に必要となる通電
のための引き回し線が不要となるため、配線密度と部品
実装密度を上げることができるという作用効果が得られ
る。

【００１８】本発明の請求項８に記載の発明は、無電解
金めっきを行う直前に無電解ニッケルめっきを露出した
金属導電層の表面に行うとする請求項７に記載のプリン
ト配線板の製造方法というものであり、これにより、絶
縁樹脂層を平滑に研磨する際に生じた金属導電層の研磨
痕を緩和させたり、金めっき層の密着を向上させること
ができるという作用効果が得られる。

【００１９】本発明の請求項９に記載の発明は、請求項
４記載のプリント配線板の接続端子パターンと、電子部
品の凸状の接続電極を電気的に接合し、プリント配線板
と電子部品との隙間に封止樹脂を介在させる電子部品の
実装方法というものであり、これにより、従来の基板で
はボイドの発生を抑えるのは困難であったが、本発明の
基板においては絶縁樹脂層と金属導電層が略平坦に形成
されていることからボイドの巻き込みを抑えながら封止
樹脂を高速で注入できるという作用効果が得られる。

【００２０】本発明の請求項１０に記載の発明は、請求
項４記載されたプリント配線板上の接続端子パターン上
またはその近傍に硬化性樹脂を配置し、接続端子パター
ンに、電子部品の凸状の接続電極を接触させ、前記硬化
性樹脂を硬化する電子部品の実装方法としたものであ
り、これにより、絶縁樹脂層と金属導電層が略平坦に形
成されていることからボイドのない接続信頼性の高い実
装方法を実現できるという作用効果が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１、２は本発
明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造工程図
である。

【００２２】図１、２において、本実施形態では配線基
板１０として、基材２には例えばガラスエポキシ基板の
両面に導電層としての銅はく３を貼り付けてなる銅張り
積層板を使用している（図１（Ａ）参照）。

【００２３】この配線基板１０に対してフォトプロセス
によりめっきレジスト１１を形成する（図１（Ｂ）参
照）。

【００２４】次に、めっきレジスト１１の非形成部に金
属導電層としての矩形状断面を有する電解ニッケルめっ
き層１２を形成する（図１（Ｃ）参照）。そしてめっき
レジスト１１を水酸化ナトリウム等の溶液で剥離する
（図１（Ｄ）参照）。

【００２５】次に、電解ニッケルめっき層１２をエッチ
ングレジストとして、銅アンモニウム錯イオンを主成分
とするアルカリエッチング液により不要な銅はくを除去
して所定のパターン５を形成する（図２（Ｅ）参照）。

【００２６】次に、配線基板１０の表面に絶縁樹脂層１
３を形成する。この絶縁樹脂材料としては、熱硬化型の
エポキシ系樹脂を使用し、スクリーン印刷機、カーテン
コータ、スロットコータなどで塗布した後、熱硬化炉で
指触乾燥の状態にしたうえで、配線基板１０の裏面側に
も同様に絶縁樹脂材料を塗布して、熱硬化炉で両面同時
に硬化させる（図１（Ｆ）参照）。

【００２７】次に、硬化した絶縁樹脂層１３を研磨す
る。研磨装置としては例えばベルトサンダーやバフ研磨
機などを使用し、電解ニッケルめっき層１２が表面に露
出されるまで平滑に研磨する（図１（Ｇ）参照）。その
後、必要に応じて配線基板の表面に部品実装部分を残し
てソルダレジストを塗布することもある（図５
（ｂ））。

【００２８】最後に、仕上げ処理として、部品実装部分
などの電解ニッケルめっき層が露出した部分に金めっき
処理を施す。この金めっき処理層７は無電解めっきによ
り実施し、露出した電解ニッケルめっき層の表面を酸処
理、アルカリ処理、シアン処理などの化学研磨とバフな
どによる機械研磨を組み合わせて、充分活性化した後、
金めっきを実施する（図２（Ｈ）参照）。また図２
（Ｇ）のところで実施した研磨により電解ニッケルめっ
き層の表面に大きな研磨痕がある場合や金めっき層の密
着を向上させるため金めっき直前に無電解ニッケルめっ
き層を電解ニッケルめっき層の上に実施することもあ
る。

【００２９】＜本実施形態の利点＞このように本実施の
形態におけるプリント配線板の構成および製造方法によ
れば、次のような効果が得られる。

【００３０】（１）ベアチップを基板にフリップチップ
実装する際のアンダフィル材の注入が容易でボイドの発
生がない（図６（ｂ））。

【００３１】本実施形態では絶縁樹脂層１３により基板
表面が平坦化されているため、ボイドの発生が格段に減
少し、注入の時間が大幅に短縮される。なお、この封止
樹脂の代わりに樹脂の硬化収縮を利用してベアチップと
基板の電気接続を保つ圧接工法の場合で、樹脂がペース
ト状以外にフィルム状のもの、あるいは樹脂に導電粒子
を含むもの、含まないものを使用する場合も同様の効果
がある。

【００３２】（２）上記の実施形態で示したように絶縁
樹脂層１３上にソルダレジストを形成する場合でも、従
来の基板の課題であるパターン間隙で印刷かすれによる
ソルダレジスト１４の未着１５やボイド１６の発生がな
い。

【００３３】本実施形態では絶縁樹脂層１３で基板が平
坦化されているため、未着１５やボイド１６の発生もな
いばかりかソルダレジストを薄く、均一に塗布すること
ができる。

【００３４】（３）部品実装に必要なパターン上幅を確
保でき、実装時の位置ずれに関して許容度が大きくな
る。部品を実装するパターンの上幅は電解ニッケルめっ
き層１２の幅により決まり、この幅はフォトプロセスに
使用するマスクフィルムのパターン幅によりコントロー
ルされるものであって、パターン５のエッチング状態に
左右されることはないため、一定の安定したパターン上
幅が得られる。

【００３５】（４）基板が平坦なため実装する部品が基
板のパターンからずれ落ちて傾いたりしない。図７
（ａ）、（ｂ）に示すように従来の基板であればベアチ
ップ８に配置された基板との接続電極であるバンプ９が
実装時の圧力によりパターン５からずれ落ちてベアチッ
プが傾き、接触不良を起こすなどの不具合が発生してい
た。図７（ｃ）、（ｄ）に示すように本実施形態では電
解ニッケルめっき層１２の端部にバンプ９が配置されて
も絶縁樹脂層１３により平坦化されているためベアチッ
プ８が傾くことがなく、接続が維持される。

【００３６】（５）仕上げの表面処理として実施してい
るニッケルめっきは電解めっきにより形成されることか
ら、ニッケル皮膜中にリンを含まないため、はんだ接合
強度が向上する。高密度基板やベアチップ実装用基板で
は仕上げの表面処理として、ニッケル、金めっきが多用
されている。ニッケル、金めっきには電解めっきと無電
解めっきがあり、電解めっきの場合、通電のための引き
回し線が必要であるが、高密度基板では引き回し線を収
容するだけのスペースがないため、無電解めっきによる
ものが多い。ところが無電解ニッケルめっきは還元剤と
して次亜リン酸ナトリウムを使用しているため、ニッケ
ル皮膜中には必然的にリンが含まれる。このリンを含ん
だニッケルめっき層の部分を接続電極としてはんだ接合
した場合、はんだ中のすずとニッケルにより合金層が形
成され、接合界面にはリン濃度が高い層ができる。この
リン濃度の高い層の形成ははんだ接合強度を低下させる
ことがわかっている。本実施形態により作製した基板の
接続電極部は電解ニッケルめっきにより形成されている
ことからリンを含まず、高いはんだ接合強度を維持する
ことができる。したがって、本基板に表面実装部品をは
んだで接続する場合や本基板をベアチップ実装用基板と
して使用し、マザー基板の上にはんだボールによりＢＧ
Ａ実装を行う場合に有効である。

【００３７】（６）高密度基板やベアチップ基板として
汎用されているビルドアップ配線基板は絶縁樹脂上に析
出させた銅めっき層によって、配線パターンおよび部品
実装パターンを形成していることから、銅はくのピール
強度やプル強度が低いため、基板からの部品脱落が問題
となっている。本実施形態による基板は銅はくの側面が
絶縁樹脂層により覆われているため、ピール強度やプル
強度が大幅に向上する。

【００３８】（実施の形態２）図３、４は本発明の実施
の形態２におけるプリント配線板の製造工程図である。

【００３９】本実施形態では図３（Ｂ）までは実施の形
態１の図１（Ｂ）までと同様、フォトプロセスによりめ
っきレジスト１１を形成する（図３（Ｂ）参照）。

【００４０】次に、めっきレジスト１１の非形成部に電
解ニッケルめっき層１２を形成し、さらにその上に電解
金めっき層１９を形成する（図３（Ｃ）参照）。そして
めっきレジスト１１を水酸化ナトリウム等の溶液で剥離
する（図３（Ｄ）参照）。

【００４１】次に、電解ニッケルめっき層１２および電
解金めっき層１９をエッチングレジストとして、銅アン
モニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液
により不要な銅はくを除去して所定のパターン５を形成
する（図４（Ｅ）参照）。その後、必要に応じて配線基
板の表面に部品実装部分を残してソルダレジストを塗布
することもある。

【００４２】最後に、仕上げ処理として、パターン５の
側面の銅露出部分を防錆することを目的として、水溶性
耐熱プリフラックス２０により処理する（図４（Ｆ）参
照）。この水溶性耐熱プリフラックス２０はアルキルベ
ンズイミダゾール誘導体を主成分とするもので、防錆成
分が銅表面にのみ化学吸着するもので、金めっき部やソ
ルダレジストには吸着および反応しない。

【００４３】＜本実施形態の利点＞ （１）実施の形態１と同様に、部品実装に必要なパター
ン上幅を確保でき、実装の位置ずれに関して許容度が大
きくなる。

【００４４】（２）本実施形態による基板は実施の形態
１と同様、接続電極となるニッケルめっき層は電解めっ
きにより形成されていることから、ニッケル層中にリン
を含まないため、はんだ接合強度が向上する。また、ニ
ッケル層の上の金めっきも電解めっきによるものであ
り、ピンホールのない緻密な層が形成されるため、長期
保存性は良好である。

【００４５】従来、金めっきは無電解めっきによるもの
が多く、そのため金めっき層には多数のピンホールが存
在する。このピンホールの部分では金とニッケルの接触
による局部電池が形成され、金とニッケル間に非常に大
きな電位差が生じて腐食が発生する。この腐食は時間の
経過とともに進行するため、長期保存ができない。

【００４６】また金めっき層に存在するピンホールの部
分ではニッケル層が表面に出ているが、ニッケルは仕上
げ処理の水溶性耐熱プリフラックスの成分と結合するた
め、銅表面だけではなく、ニッケルめっきおよび金めっ
きを施した接続電極部にも有機被膜が形成される。接続
電極部に有機被膜が形成されるとベアチップ実装時のワ
イヤボンディング接続等が困難になるなどの大きな課題
があったが、本実施形態では金めっき層を電解めっきで
形成するため、ピンホールのない緻密な層を形成するこ
とができるだけでなく、金めっきの厚みもめっき条件に
より容易にコントロールできる。

【００４７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絶縁基
板上に形成された導体パターンの上に矩形状断面を有す
る金属導電層が形成され、導体パターン及び金属導電層
の間の絶縁基板上に形成された絶縁樹脂層を有し、この
絶縁樹脂層は金属導電層と略同一水準の厚さで略平坦に
形成されているプリント配線板により、ソルダレジスト
を形成する際、従来のようにパターン間隙においてソル
ダレジストの未着やボイドが発生せず、薄く均一に塗布
できる。また部品と基板の隙間に接続信頼性向上のた
め、封止樹脂を注入する際もボイドの巻き込みを防止で
きる信頼性の高いプリント配線板を実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるプリント配線板
の製造方法を示す工程断面図

【図２】同実施の形態１におけるプリント配線板の製造
方法を示す工程断面図

【図３】本発明の実施の形態２におけるプリント配線板
の製造方法を示す工程断面図

【図４】同実施の形態２におけるプリント配線板の製造
方法を示す工程断面図

【図５】（ａ）従来のプリント配線板とのソルダレジス
トの形成状態を示す断面図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるソルダレジスト形
成と金めっき処理状態を示す断面図

【図６】（ａ）従来の電子部品の実装状態を示す断面図 （ｂ）本発明の実施の形態１における電子部品の実装状
態を示す断面図

【図７】本発明の実施の形態１における電子部品の実装
状態を比較するための断面図

【図８】従来のプリント配線板の製造方法を示す工程断
面図

【図９】従来のプリント配線板の製造方法を示す断面図

【符号の説明】

１ 銅張り積層板 ２ 基材 ３ 銅はく（導体層） ４ エッチングレジスト ５ パターン ６ 無電解ニッケルめっき層 ７ 無電解金めっき層 ８ ベアチップ ９ バンプ １０ 配線基板 １１ めっきレジスト １２ 電解ニッケルめっき層 １３ 絶縁樹脂層 １４ ソルダレジスト １５ ソルダレジストの未着 １６ ソルダレジスト中のボイド １７ 封止樹脂 １８ 封止樹脂中のボイド １９ 電解金めっき層 ２０ 水溶性耐熱プリフラックス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA03 BB01 BB23 BB24 BB30 BB33 BB35 CC06 DD04 DD06 DD19 GG20 5E319 AA03 AC01 AC16 CC22 GG15 5E338 AA01 AA02 BB63 CC01 CD03 CD32 EE33 5E339 AB01 AB05 AD01 AD03 BC01 BD01 BD05 BD08 BD11 BE11 CD05 CE02 CE13 CE17 GG02 5E343 AA02 AA12 BB09 BB17 BB23 BB24 BB44 BB67 BB71 DD33 DD43 ER11 FF23 GG01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁基板上に形成された台形状断面を有
   する導体パターンと、前記導体パターン上に形成された
   矩形状断面を有する金属導電層と、導体パターン及び金
   属導電層の間の絶縁基板上に形成された絶縁樹脂層を有
   し、前記絶縁樹脂層は前記金属導電層と略同一水準の厚
   さで略平坦に形成されていることを特徴とするプリント
   配線板。
2. 【請求項２】 金属導電層の幅は、前記断面形状が台形
   状の導体パターンの上辺の幅よりも大であることを特徴
   とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 【請求項３】 金属導電層は、電解ニッケルめっきと、
   その上に電解金めっきまたは無電解金めっきにて形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配
   線板。
4. 【請求項４】 導体パターンは、電子部品との電気的接
   続を図るための接続端子パターンであることを特徴とす
   る請求項１に記載のプリント配線板。
5. 【請求項５】 銅張積層板にめっきレジストを選択的に
   形成する工程と、前記めっきレジストの非形成部に金属
   導電層を形成する工程と、前記めっきレジストを剥離す
   る工程と、前記金属導電層が形成されていない部分の銅
   はくをエッチングし導体パターンを有する配線基板を形
   成する工程と、導体パターン及び金属導電層の間を含む
   絶縁基板上全面に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記絶
   縁樹脂層を金属導電層の表面が露出するまで平滑に研磨
   する工程を有するプリント配線板の製造方法。
6. 【請求項６】 金属導電層は、電解ニッケルめっき、ま
   たは電解ニッケルめっき上に電解金めっきにて形成する
   ことを特徴とする請求項５に記載のプリント配線板の製
   造方法。
7. 【請求項７】 露出した金属導電層の表面に無電解金め
   っきを行うことを特徴とする請求項５に記載のプリント
   配線板の製造方法。
8. 【請求項８】 無電解金めっきを行う直前に無電解ニッ
   ケルめっきを露出した金属導電層の表面に行うことを特
   徴とする請求項７に記載のプリント配線板の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項４記載のプリント配線板の接続端
   子パターンと、凸状の接続電極を有する電子部品の前記
   接続電極を電気的に接合する工程と、前記プリント配線
   板と前記電子部品との隙間に封止樹脂を介在させる工程
   を有する電子部品の実装方法。
10. 【請求項１０】 請求項４記載の接続端子パターンを有
    するプリント配線板上の前記接続端子パターン上または
    その近傍に硬化性樹脂を配置する工程と、前記接続端子
    パターンに、凸状の接続電極を有する電子部品の前記接
    続電極を接触させる工程と、前記硬化性樹脂を硬化する
    工程を有する電子部品の実装方法。