JP2003179330A - 多層印刷配線板とその製造方法 - Google Patents

多層印刷配線板とその製造方法

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thickness
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Yuichi Nakazato
裕一 中里
Hajime Nakayama
肇 中山
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Showa Denko Materials Co Ltd
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Hitachi Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層印刷配線板において、その表裏で残銅率
が異なる場合、残銅率の低い面が凹状に反ってしまう。
そのような表裏での残銅率が異なる多層印刷配線板にお
いても、反りの少ない多層印刷配線板を製造する方法を
提供する。 【解決手段】 多層印刷配線板の表裏面にレジスト層と
なる樹脂層を形成するのに際し、残銅率の高い面のレジ
スト層の厚みを、残銅率の低い面のレジスト層の厚みの
2倍以上の厚みに形成する多層印刷配線板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、多層印刷配線板と
その製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】ボールグリッドアレイ(以下、BGAと
いう。)等表面実装タイプの半導体パッケージは、一般
にその表面の電極パッドに、はんだボール付けを行い、
前記半導体パッケージの電極パッドとこれを実装する所
定の多層印刷配線板(以下、配線板という。)上の実装
パッドとの位置合わせを行った後、赤外線リフロー炉、
N2 リフロー炉等を用いて加熱し、前記はんだボールを
溶融して、前記配線板の実装パッドと接合した後冷却固
定し、電気的接続を達成している。この実装方法におい
て、半導体パッケージの平坦性が重要な要素となる。す
なわち、半導体パッケージが所定量以上に反っていた場
合、前記配線板の実装パッドに接することのできないは
んだボールが発生し、電気的な接続を達成することがで
きない。そこで、半導体チップを搭載するための配線板
は、できるだけ反りの発生を防止するため、表裏の絶縁
層の厚み、導体層の厚み、及び残銅率の均一化を図って
いる。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】ところが、これら従来
技術のうち、多層印刷配線板の表裏での残銅率の均一化
が図れない場合が出てきた。その一例として、半導体チ
ップ実装の高密度化による、半導体実装用配線板のマル
チチップモジュール(以下、MCMという。)基板化が
上げられる。すなわち、MCM基板では、複数個の半導
体チップが基板の片面に実装され、且つ、電位の異なる
複数の電源・グランド層が使用されることがめずらしく
なく、更に、基板の厚みをできるだけ薄く保つため、導
体層数は出きるだけ少なくする必要がある。この要求に
答えるには、ビルドアップ工法による配線板(以下、ビ
ルドアップ配線板という。)の採用が必須である。この
ビルドアップ配線板による、MCM基板の一般的な層構
成は、半導体チップ実装面及びその下層の信号層に設け
られたラインパターンを用いて、半導体チップ間の電気
的接続を行い、それに対向するはんだボール実装面(以
下、ボール面という。)の下層には電源・グランド層が
設けられる。この時信号層には、ラインパターンが用い
られるため、ライン間には必然的に間隙が生じ、一般に
ラインパターンによる残銅率は50%以下となる。一
方、電源・グランド層は、できるだけベタ銅となるよう
設計されるため、残銅率は、70%以上となる。 【0004】ところで、多層印刷配線板の多層化は、一
般に、導体回路を形成した絶縁基板の両面に熱硬化性樹
脂を半硬化のシート状(以下、熱硬化性樹脂シートとい
う。)にしたものを配し、加熱加圧してその熱硬化性樹
脂シートを硬化接着して行われる。この硬化接着時、前
記熱硬化性樹脂シートは、熱硬化により収縮することに
なる。一方、導体回路となる銅箔は、熱履歴を経ても常
温のもとでは、伸縮の発生は殆どなく、前記熱硬化性樹
脂シートの硬化による収縮を抑制する効果がある。よっ
て、前記したように、配線板の表裏で残銅率が異なる場
合、残銅率の低い面では、銅箔による熱硬化性樹脂シー
トの収縮の抑制効果が低くなり、残銅率の高い面に比べ
て収縮量が大きくなり、結果的に配線板は、残銅率の低
い面が、凹状に反ることになる。このような層構成によ
り製造された配線板は、半導体チップを搭載してBGA
とした後、はんだボールを用いて所定の配線板に表面実
装しても、BGAとしての反りが大きいため、BGAと
BGA実装用配線板の間で未接続が発生してしまうとい
う課題があった。 【0005】本発明は、配線板表裏での残銅率が異なる
場合においても、反りの少ない配線板を製造する方法を
提供することを目的とする。 【0006】 【課題を解決するための手段】本発明の多層印刷配線板
は、その両表面にレジスト層となる樹脂層を形成するの
に際し、片面のレジスト層の厚みを、その対向する面の
レジスト層の厚みの2倍以上の厚みに形成したことを特
徴とする。 【0007】 【発明の実施の形態】本発明の半導体チップを搭載する
ための多層印刷配線板は、主にパッケージの裏面に、入
出力用のパッドを並べたランドグリッドアレイ(以下、
LGAという。)、また、前記入出力パッドに、はんだ
ボールを乗せたBGA等がある。表層の回路を形成した
多層印刷配線板の上に形成するレジスト層には、熱硬化
性の絶縁樹脂、または感光性の絶縁樹脂、更に、感光性
絶縁樹脂ワニスを支持フィルム上に塗布して加熱・半硬
化したドライフィルム状のものが使用できる。 【0008】レジスト層の形成方法としては、熱硬化性
絶縁樹脂の場合、スクリーン印刷機を用いて、半導体チ
ップを搭載するためのパッド上、及び入出力用のパッド
上を除く必要な部分にのみ塗布して形成する。基板表裏
でのレジスト層の厚みを変える方法としては、シルク印
刷版の目の粗さ及び乳剤厚を変える方法があり、厚みを
厚くしたい面には、目が粗く乳剤厚が厚いシルク印刷版
を用いる。また、一度基板の両面にレジスト層を形成し
た後、片面にのみ再度レジスト層を塗り重ねる方法もあ
る。 【0009】感光性樹脂を用いてレジスト層を形成する
には、スクリーン印刷機、ロールコータ、カーテンコー
タ、アルファーコータ等を用いて塗布した後、加熱・半
硬化し、更に、半導体チップ搭載用パッド、及び入出力
用パッド等レジストが不要な箇所に光が当たらないよう
遮蔽部を形成したフォトマスクを重ね、紫外線を露光
し、専用の現像液にさらして、光が照射されなかった箇
所を溶解除去してレジスト層を形成する。基板表裏での
レジスト層の厚みを変える方法としては、一度基板の両
面にレジスト層を形成した後、片面にのみ再度レジスト
層を形成する方法がある。片面にのみ再度レジスト層を
形成するには、片面にのみ感光性樹脂を塗布する方法、
及び両面に感光性樹脂を塗布した後、必要な面にのみ紫
外線を露光し、二度目のレジストが不要な面には、紫外
線を露光せずに現像液にさらし、二度目のレジストを全
面的に除去してしまう方法がある。また、スクリーン印
刷機を用いる場合には、前記した方法に加え、シルク印
刷版の目の粗さ及び乳剤厚を変える方法があり、厚みを
厚くしたい面には、目が粗く乳剤厚が厚いシルク印刷版
を用いる。さらに、カーテンコータ、及びアルファーコ
ータでは、感光性樹脂の塗布速度及び樹脂量の調整によ
り、塗布厚みを調整することができる。 【0010】感光性ドライフィルムを用いてレジスト層
を形成するには、ホットロールラミネータ、真空ラミネ
ータ等を用いて基板両面にラミネートした後、半導体チ
ップ搭載用パッド、及び入出力用パッド等レジストが不
要な箇所に光が当たらないよう遮蔽部を形成したフォト
マスクを重ね、紫外線を露光し、専用の現像液にさらし
て、光が照射されなかった箇所を溶解除去してレジスト
層を形成する。基板表裏でのレジスト層の厚みを変える
方法としては、一度基板の両面にレジスト層を形成した
後、片面にのみ再度レジスト層を形成方法がある。片面
にのみ、再度レジスト層を形成方法がある。片面にの
み、再度レジスト層を形成するには、片面にのみ感光性
ドライフィルムをラミネートする方法、及び両面に感光
性ドライフィルムをラミネートした後、必要な面にのみ
紫外線を露光し、二度目のレジストが不要な面には紫外
線を露光せずに現像液にさらし、二度目のレジストを全
面的に除去してしまう方法がある。更に、厚みの異なる
2種類の感光性ドライフィルムを基板の両面にラミネー
トして基板表裏でのレジスト層の厚みを変えることがで
きる。以上の方法により、多層印刷配線板の片面のレジ
スト層の厚みを、その対向する面のレジスト層の厚みの
2倍以上の厚みに形成するものである。 【0011】 【実施例】工程1 両面の銅箔厚みが18μmであり、絶縁層の厚みが0.
4mmである両面銅張積層板(MCL−E−679)の
所定の位置に、NC穴あけ機を用いて穴あけを行った
後、硫酸銅めっき(電解銅めっき)を用いて、膜厚が1
5μmになるように銅めっきを行った。 工程2 次に、通常のエッチドホイル法により内層回路を形成
し、内層回路板を作製した。この時、おもて面(以下、
A面という。)の内層回路の残銅率を40%とし、裏面
(以下、B面という。)の内層回路の残銅率を80%と
した。 工程3 その両表面に、銅箔厚みが18μmの絶縁樹脂付銅箔M
CF−6000Eを配し、170℃、3.0MPaで6
0分間加熱・加圧して積層接着した。 【0012】工程4 次に、レーザー穴あけするべき箇所の表面銅箔を通常の
エッチドホイル法により除去した後、炭酸ガスレーザー
で所定の位置に穴あけを行った。 工程5 次に、硫酸銅めっき(電解銅めっき)を用いて、基板表
面に、膜厚が15μmになるように銅めっきを行った。 工程6 次に、通常のエッチドホイル法により外層回路を形成
し、4層配線板を作製した。この時、外層回路の残銅率
は、両面共に40%とした。 【0013】工程7 次に、光硬化型のソルダーレジストインクであるPSR
−4000(太陽インキ製造株式会社製、商品名)を、
スクリーン印刷機を用いて膜厚が15μmになるように
4層配線板のA面側に印刷した後、80℃、35分乾燥
し、続いてB面側にも膜厚15μmになるように印刷し
た後、80℃、35分の乾燥を行った。 工程8 次に、所定の位置が露光されるように作製したフォトマ
スクを基板の両面に配し、露光機を用いて前記基板の両
面に480mJ/cm2 の紫外線を照射した後、フォト
マスクを取り外した。 工程9 基板を濃度1.0g/lの炭酸水素ナトリウム水溶液に
3分間浸漬し、前記ソルダーレジストインクの光が照射
されていない箇所を溶解除去した。 【0014】工程10 次に、光硬化型のソルダーレジストインクであるPSR
−4000(太陽インキ製造株式会社製、商品名)を、
スクリーン印刷機を用いて膜厚が15μmになるように
基板のB面側にのみ印刷した後、80℃、35分乾燥し
た。 工程11 次に、所定の位置が露光されるように作製したフォトマ
スクを基板のA面に配し、露光機を用いて前記基板のB
面にのみ mJ/cm2 の紫外線を照射した後、フォト
マスクを取り外した。 工程12 基板を濃度 g/lの炭酸水素ナトリウム水溶液に 分
間浸漬し、前記ソルダーレジストインクの光が照射され
ていない箇所を溶解除去した。 【0015】工程13 続いて、基板の両面にメタルハライドランプにより15
00mJ/cm2 の強度の紫外線を照射した後、150
℃、60分間加熱して完全に硬化した。 工程14 次に、NC外形加工機を用いて35mm×35mmのサ
イズに切り取り半導体チップ搭載用の多層印刷配線板を
作製した。 【0016】比較例 実施例の工程10〜12を行わなかったこと以外は、実
施例と同様の工程で半導体チップ搭載用の多層印刷配線
板を作製した。 【0017】以上、実施例と比較例で作製した多層印刷
配線板のそれぞれの反り量を調べた。その結果、実施例
では基板の中央部がB面側に凸状に反っており、その反
り量は100μm以下であった。これに対し比較例で
は、反りの形状は同様であったが、200μm前後の反
りが発生していた。 【0018】 【発明の効果】以上に説明したとおり、本発明により、
配線板表裏での残銅率が異なる場合においても、反りの
少ない配線板を製造する方法を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H096 AA26 CA12 CA16 CA20 5E314 AA25 AA27 BB02 BB12 CC01 CC15 FF05 GG21 5E338 AA02 AA03 AA16 BB63 BB72 BB75 CC01 CD32 EE28 5E346 AA01 AA12 AA15 AA17 AA25 AA32 BB01 BB16 CC02 CC08 CC31 CC52 GG01 HH11

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】予め導体回路を形成した絶縁基板の表面に
    1層以上の絶縁層及び導体回路層を形成し、その両表面
    にレジスト層となる樹脂層を形成する多層印刷配線板に
    おいて、片面のレジスト層の厚みを、その対向する面の
    レジスト層の厚みの2倍以上の厚みに形成したことを特
    徴とする多層印刷配線板。
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