JP2002261407A - 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】 狭ピッチの部品実装電極を有するプリント配
線板の製造方法において、実装する部品が基板の電極か
らずれ落ちるのを阻止し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台形状断面を有
する導体パターンの上辺に表面凹凸を有する導電ペース
ト層を形成し、この導電ペースト層の幅が前記台形状断
面を有する導体パターンの上辺の幅よりも大であるプリ
ント配線板により、部品を実装する際の位置ずれに関す
る許容度が大きくなるとともに部品が基板の電極上を滑
ることがないため、接触不良の抑制に有効な優れたプリ
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７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７（Ａ））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７（Ｂ））、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７（Ｃ））、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７
（Ｄ））。

【０００５】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。

【０００６】最後に、仕上げ処理として、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
（図７（Ｅ））。

【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、銅はく３をエッチングする際、厚み方向
だけではなく横方向にもエッチングされパターン５の断
面形状は上幅が細く、下幅が太い台形状になる。このた
めファインパターン化が進み、パターン幅とパターン間
隙が狭くなってくると隣接するパターン間の下幅におい
て所定の間隙を保とうとすると上幅が細くなってしま
う。また従来各製造工程の前処理として研磨を入れてい
たが、パターンエッジ部の欠け、きずなどパターンへの
ダメージを避けるため、ファインパターンについては可
能な限り研磨工程を省いたり、研磨の条件を緩めて表面
凹凸を小さくする傾向にある。そのため部品を実装する
パターンの表面も滑らかな状態となっている。

【０００８】このようなパターンの上に部品を実装する
場合、パターンの上幅が細いため、部品に配置された電
極をパターン上に精度よく載せるのが難しく、また精度
よく載ったとしてもパターンの表面が滑らかなため、部
品がパターンからずれ落ちたりして電気的接続がとれな
いという問題があった。

【０００９】これを具体的に説明すると図８に示すよう
に、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。

【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、特に、
絶縁基板上に形成された導体パターンの上辺に矩形状断
面を有する金属導電層が形成され、前記金属導電層の幅
は、導体パターンの上辺の幅よりも大であり、かつ前記
金属導電層の表面は多数の凹凸を備えているプリント配
線板の構成を有しており、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、金属導電層の表面にある多数
の凹凸によるアンカー効果によって部品が金属導電層上
を滑ることがないため、部品が基板のパターンからずれ
落ちたりして接触不良を起こすなどの不具合を防止する
ことができる。

【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、特に、
金属導電層は、金属粉と硬化性樹脂を含有した導電ペー
ストで形成されている請求項１に記載のプリント配線板
の構成を有しており、これにより基板の実装電極の表面
には導電ペーストに使用する金属粉の形状、粒径に応じ
た多数の凹凸があるため実装する部品が基板の電極上を
滑ってずれ落ちることがない。

【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、特に、
導電パターンは、めっき析出を促進させるための触媒を
含有している請求項２に記載のプリント配線板の構成を
有しており、これにより導電ペーストの上に銅めっきや
ニッケルめっき、金めっきが析出するのを促進させるこ
とができるため、安定したボンディング性を有する実装
電極を得ることができる。

【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、特に、
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請求項１に記載のプリント配線
板の構成を有しており、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。

【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、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、
その上に形成されかつ表面に多数の凹凸を有する金属導
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、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。

【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、露出し
た金属導電層の表面に無電解ニッケルめっきと無電解金
めっきの層を形成する請求項１または請求項５に記載の
プリント配線板という構成を有しており、これにより電
解ニッケルめっきと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。また露出した金属導
電層の表面にニッケルめっき層、その上に金めっき層を
形成することにより、金属導電層表面への酸化膜生成を
防止し、安定したボンディング性を有する実装電極を得
ることができる。

【００１７】本発明の請求項７に記載の発明は、特に、
金属導電層を選択的に塗布・形成し、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
を形成し、導体パターン上に前記金属導電層を残存した
まま次工程の処理を行うというものであり、これにより
導体パターンを形成する際のエッチング状態に左右され
ない一定の幅をもった金属導電層が得られる。

【００１８】本発明の請求項８に記載の発明は、特に、
金属導電層は導電ペーストにて形成する請求項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
より基板の実装電極となる金属導電層の表面には導電ペ
ーストに使用する金属粉の形状、粒径に応じた多数の凹
凸がある。この凹凸によるアンカー効果により実装する
部品が基板の電極からずれ落ちて傾いたりしない。

【００１９】本発明の請求項９に記載の発明は、特に、
導体パターン上に金属導電層を残存したまま行う次工程
の処理は、導体パターンと金属導電層の表面に無電解ニ
ッケルめっきと無電解金めっきを施すこととする請求項
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、これにより金属導電層表面への酸化膜生成を防止
し、安定したボンディング性を有する実装電極を得るこ
とができるとともにエッチングによって露出した導体パ
ターンの側面を防錆することができる。

【００２０】本発明の請求項１０に記載の発明は、特
に、エッチングレジストが形成されていない部分の銅は
くをエッチングして導体パターンを形成し、導体パター
ン間を含む配線基板上の全面に絶縁樹脂層を形成し、絶
縁樹脂層を導体パターンの表面が露出するまで平滑に研
磨した後、露出した導体パターン上に金属導電層をペー
ストにて塗布形成するプリント配線板の製造方法という
ものであり、これによりエッチング状態に左右されない
一定の幅を持ち、かつ表面に多数の凹凸のある実装電極
が得られるため、部品が実装電極からずれ落ちて傾き、
接触不良を起こすなどの不具合を防止することができ
る。

【００２１】本発明の請求項１１に記載の発明は、特
に、導電ペーストにて塗布形成した金属導電層の表面に
無電解ニッケルめっきと無電解金めっきを行うこととす
る請求項１０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表面への酸化膜生成
を防止し、安定したボンディング性を有する実装電極を
得ることができる。

【００２２】本発明の請求項１２に記載の発明は、特
に、請求項４記載のプリント配線板の接続端子パターン
に、電子部品の凸状の接続電極を前記接続電極を接触、
加圧することで接続端子パターンと接続電極を電気的に
接合する電子部品の実装方法というものであり、これに
より接続端子パターンの幅は十分確保されており、かつ
表面に存在する多数の凹凸によるアンカー効果のため、
実装時、電子部品に圧力がかかっても電子部品の接続電
極が接続端子パターンからずれ落ちて傾き、接触不良を
起こすなどの不具合を防止することができる。

【００２３】本発明の請求項１３に記載の発明は、特
に、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
の基板では特に、高温高湿下における信頼性試験におい
て問題となっていた封止樹脂と基板電極の隙間に水が入
り基板の電極を腐食し断線に至るという課題に対して、
本発明の基板では基板の電極に多数の凹凸があるため封
止樹脂との密着力が上がり、水の浸入が防止され信頼性
が向上する。

【００２４】本発明の請求項１４に記載の発明は、請求
項４の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
より請求項１３と同様、基板の電極に多数の凹凸がある
ため基板電極と硬化性樹脂との密着力が上がり、水の浸
入が防止され信頼性が向上する。

【００２５】本発明の請求項１５に記載の発明は、特
に、請求項４記載のプリント配線板の接続端子パターン
と、電子部品の接続電極をはんだ、またははんだボール
を溶融して電気的に接合する電子部品の実装方法という
ものであり、これにより接続端子パターンが表面に多数
の凹凸を備えていることから、この凹凸によるアンカー
効果により、電子部品の接続電極とはんだ、またははん
だボールを溶融して電気的に接合する際に高いはんだ接
合強度を維持することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１および図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。

【００２７】図１および図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おり、図１（Ａ）〜（Ｄ）まで
は従来の技術を示す図７（Ａ）〜（Ｄ）までと同様、サ
ブトラクティブ法によりパターン形成を完了する。

【００２８】次に、配線基板１０の表面に絶縁樹脂層１
１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２（Ｅ））。

【００２９】次に、硬化した絶縁樹脂層１１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、パターン５が表面に露出されるまで平
滑に研磨する（図２（Ｆ））。

【００３０】次に、部品を実装するパターンの上に実装
電極となる導電ペースト１２を形成する。この導電ペー
スト材料としては銅、銀、金などの金属粉とエポキシ、
フェノール、メタクリル、エチルセルロースなどの樹脂
とエチルカルビトール、酢酸ブチルなどの溶剤および添
加剤を混合したもので、導電ペーストの上に銅めっきや
ニッケルめっき、金めっきが析出するのを促進させるた
めパラジウムなどの触媒を添加したものである。

【００３１】組成比としては粒径０．１〜１５μｍの金
属粉を重量比で２５〜８０％、樹脂７〜２５％で望まし
くは平均粒径３〜７μｍの銀粉５５〜６５％、エポキシ
樹脂８〜１０％、残りを溶剤としてエチルカルビトール
を使用した導電ペーストにより体積抵抗率５×１０^-5Ω
・ｃｍ以下が得られる。また塗布方法としてはディスペ
ンサ方式、転写方式、スクリーン方式等がある。なお塗
布面積は実装時の位置ずれを考慮して設定する（図２
（Ｇ））。

【００３２】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。

【００３３】最後に、仕上げ処理として、部品実装部分
などの導電ペースト層が露出した部分にニッケルめっき
および金めっき処理を施す。このニッケルめっき層６、
金めっき層７は無電解めっきにより実施する（図２
（Ｈ））。

【００３４】また安定した電極厚や導電ペーストとニッ
ケルめっき層との密着を向上させるためニッケルめっき
直前に無電解銅めっき層を導電ペースト層の上に実施す
ることもある。

【００３５】＜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。

【００３６】（１）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導電ペースト層１
２の幅により決まり、この幅はスクリーン方式の場合、
使用するマスクの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、一定の安定した部品実装電極幅が得られる。

【００３７】（２）基板の実装電極の表面には図３に示
されるように多数の凹凸があるため実装する部品が基板
の電極からずれ落ちて傾いたりしない。本実施形態では
実装電極は導電ペーストからなっているため金属粉によ
り電極表面には多数の凹凸がある。たとえば平均粒径３
μｍの球状銀粉に粒径０．１〜２μｍの燐片状銀粉を混
合してなる導電ペーストによって形成した電極表面は平
均粗さで２．０〜３．０μｍであり、この凹凸によるア
ンカー効果により、部品実装時に圧力がかかっても部品
が基板の電極上を滑ったり、ずれ落ちて傾いたりしない
ため実装歩留まりが向上する。

【００３８】（３）基板の実装電極の表面には図３に示
されるように多数の凹凸があるため実装する部品と基板
の電極との接続信頼性が向上する。ワイヤボンディング
方式やフリップチップ方式においても実装電極に適度な
凹凸があればアンカー効果で密着性が上がるため接続信
頼性が向上する。たとえばボンディング強度を表す指標
としてボールせん断強度を従来の基板と比較すると１．
４倍向上することがわかった。

【００３９】またベアチップをフリップチップ実装する
際に注入するアンダフィル材の密着性も向上する。

【００４０】（４）基板が平坦なためソルダレジストを
形成する場合、図４に示すように従来の基板であればパ
ターン間隙で印刷かすれによるソルダレジスト１３の未
着１４やボイド１５が発生する。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。本実施形態では絶縁樹脂層１１で基板が平坦化され
ているため、未着１４やボイド１５の発生もないばかり
か薄く、均一に塗布できる。

【００４１】（５）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５に示すようにフリップチップ実装におい
てはベアチップ８と基板１０の隙間に接続信頼性向上の
ため、封止樹脂１６を注入することが多い。この注入工
程では、パターンの狭ピッチ化が進む中、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。

【００４２】従来の基板ではボイド１７の発生を抑える
のは困難であったが、本実施形態では絶縁樹脂層１１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。

【００４３】（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。

【００４４】（実施の形態２）図６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。

【００４５】基材２と銅はく３からなる配線基板１０
（図６（Ａ））に実施の形態１と同様の導電ペースト１
２を所定のパターンとなる銅はく上に塗布する（図６
（Ｂ））。

【００４６】この導電ペースト１２をエッチングレジス
トとして、塩化第２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を形成する（図６
（Ｃ））。

【００４７】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したうえで、
実施の形態１と同様、仕上げ処理として、部品実装部分
などの導電ペースト層が露出した部分に無電解ニッケル
めっき６および無電解金めっき７を施す。

【００４８】本実施形態においても部品実装に必要なパ
ターン上幅を確保できるとともに基板の実装電極の凹凸
によるアンカー効果により部品が基板の電極からずれ落
ちることがない。また密着力が強固となるため接続信頼
性も向上する。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、絶縁基
板上に形成された台形状断面を有する導体パターンの上
辺に表面凹凸を有する導電ペースト層を形成し、この導
電ペースト層の幅が前記台形状断面を有する導体パター
ンの上辺の幅よりも大であるプリント配線板により、部
品を実装する際の位置ずれに関する許容度が大きくなる
とともに部品が基板の電極上を滑ることがないため、接
触不良の抑制に有効な優れた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】同工程断面図

【図３】本発明の実施の形態１におけるプリント配線板
との部品の実装状態を示す断面図

【図４】同じくソルダレジストの形成状態の比較を示す
断面図

【図５】同じく封止樹脂の形成状態の比較を示す断面図

【図６】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７】従来のプリント配線板の製造方法を示す断面図

【図８】従来のプリント配線板との部品の実装状態を示
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 絶縁樹脂層 １２ 導電ペースト １３ ソルダレジスト １４ ソルダレジストの未着 １５ ソルダレジスト中のボイド １６ 封止樹脂 １７ 封止樹脂中のボイド

Claims (15)

【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、前記導体パターンの上辺に金属導
   電層が形成され、前記金属導電層の幅は、前記台形状断
   面を有する導体パターンの上辺の幅よりも大であり、か
   つ前記金属導電層の表面は多数の凹凸を備えたことを特
   徴とするプリント配線板。
2. 【請求項２】 金属導電層は、金属粉と硬化性樹脂を含
   有した導電ペーストで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。
3. 【請求項３】 導電ペーストは、めっき析出を促進させ
   るための触媒を含有していることを特徴とする請求項２
   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】 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か
   つ表面に多数の凹凸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。
6. 【請求項６】 金属導電層の表面に無電解ニッケルめっ
   きと無電解金めっきの層を形成したことを特徴とする請
   求項１または請求項５に記載のプリント配線板。
7. 【請求項７】 銅張積層板に金属導電層を選択的に塗布
   ・形成する工程と、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、前記導体パターン上に前記金属
   導電層を残存したまま次工程の処理を行うことを特徴と
   するプリント配線板の製造方法。
8. 【請求項８】 金属導電層は、導電ペーストにて形成す
   る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】 導体パターン上に金属導電層を残存した
   まま行う次工程の処理は、前記導体パターンと前記金属
   導電層の表面に無電解ニッケルめっきと無電解金めっき
   を施す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。
10. 【請求項１０】 銅張積層板にエッチングレジストを選
    択的に形成する工程と、前記エッチングレジストが形成
    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
    記絶縁樹脂層を導体パターンの表面が露出するまで平滑
    に研磨する工程と、露出した導体パターン上に金属導電
    層を導電ペーストにて塗布形成することを特徴とするプ
    リント配線板の製造方法。
11. 【請求項１１】 導電ペーストにて塗布形成した金属導
    電層の表面に無電解ニッケルめっきと無電解金めっきを
    行うことを特徴とする請求項１０に記載のプリント配線
    板の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項４記載のプリント配線板の接続
    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、前記電子部品を加圧することに
    よって前記接続端子パターンと接続電極を電気的に接合
    することを特徴とする電子部品の実装方法。
13. 【請求項１３】 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。
14. 【請求項１４】 請求項４に記載された接続端子パター
    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。
15. 【請求項１５】 請求項４記載のプリント配線板の接続
    端子パターンと、電子部品の接続電極をはんだ、または
    はんだボールを溶融して電気的に接合することを特徴と
    する電子部品の実装方法。