JP2003324168A - 半導体集積回路実装用プリント配線板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 、高密度配線を備えたプリント配線基板のパ
ターニングの位置精度を高め、また反りを小さく抑える
ことの可能なプリント配線基板を提供することを目的と
する。 【解決手段】 基板１の上面には導体層２からなる配線
パターンの上に、熱硬化性樹脂３からなるソルダーレジ
ストが形成されている。そして開口が設けられている。
一方下面には導体層２からなる配線パターンの上に感光
性樹脂４からなるソルダーレジストが形成されて開口が
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品を搭載・
実装するためのプリント配線板に関し、さらに詳しく
は、半導体集積回路をフリップチップ実装するためのプ
リント配線板に関する。

【０００２】

【従来の技術】抵抗素子や半導体部品などの電子部品の
端子間を電気的に接続し、また、固着・保持するために
プリント配線板が使用される。プリント配線板には少な
くとも1層以上の配線パターンがあり、電子部品の端子
と接続すべきパッドなどを除き、ソルダーレジストと呼
ばれる樹脂皮膜で被覆されている。ソルダーレジストに
は、熱硬化性樹脂のものと感光性樹脂のものがある。

【０００３】図２と図３に従来のプリント配線板を示
す。図２において基板１の上面には導体層２からなる配
線パターンの上に、熱硬化性樹脂３からなるソルダーレ
ジストが形成されており、開口が設けられている。一方
下面には導体層２からなる配線パターンの上に熱硬化性
樹脂３からなるソルダーレジストが形成されて開口が設
けられている。前記開口の端部である開口端５とパッド
端部６が接したり、横切る場合はズレ不良となる。ズレ
不良は、基板の伸縮やマスクフィルムのズレに起因して
おり、これらのズレ要因を考慮し、あらかじめ寸法余裕
をとって設計する。図２における、０．５ｍｍが寸法余
裕にあたる。熱硬化性樹脂を用いる場合、樹脂インクの
印刷に使用するスクリーン版にマスクテープを貼って、
樹脂インクが塗布されない部分、すなわち、保護被膜の
開口部を形成する。スクリーン版の位置合わせは人手に
頼るところが多く、前記の寸法余裕０．５ｍｍ以上を取
る必要がある。

【０００４】図３は熱硬化性樹脂の代わりに感光性樹脂
４が形成されている。感光性樹脂の場合、マスクフィル
ムを用いて、露光・現像により開口部を形成する。露光
機に搭載の画像認識装置よりマスクフィルムと基板の位
置を合わせることができるため、前記のスクリーン版の
場合よりも、寸法余裕を小さくすることができる。通
常、０．０５ｍｍ以上の寸法余裕を取って、設計する。
熱硬化性樹脂を用いる場合に比べ、寸法余裕を１０分の
１にすることができるため、配線密度を高めることがで
きる。

【０００５】この製造法を簡単に説明する。ソルダーレ
ジストを塗工する前に、基板の表面に回路配線を形成す
る。絶縁樹脂板の両面に銅箔を貼り付けた銅張り積層板
を用意し、両面の銅箔間で電気的な接続を取りたい場所
にドリルなどで穴をあけ、穴の中に銅メッキを施す。そ
の後、基板の両面に感光性ドライフィルムを貼り付け、
露光・現像によりエッチングレジストを形成する。この
基板をエッチング液に浸すことにより、回路配線が形成
される。エッチングレジストを剥離し、水洗・乾燥した
のち、ソルダーレジスト形成工程へ移動する。

【０００６】熱硬化性のソルダーレジストを用いる場合
には、スクリーン印刷機で基板表面に塗工する。スクリ
ーン版にはパッドなどに相当する部分に樹脂が塗工され
ないよう、マスクが形成されており、パッドを除いた部
分に樹脂皮膜が形成される。その後、一定の温度・時間
で加熱することにより、ソルダーレジスト皮膜が形成さ
れる。

【０００７】一方、感光性ソルダーレジストの場合、基
板表面のほぼ全体にスクリーン印刷機によりレジストを
塗工したのち、マスクフィルムを用いて露光する。その
後、現像により露光されていないパッド部の樹脂皮膜を
除去する。さらに、加熱・硬化させることにより、ソル
ダーレジスト皮膜を形成する。熱硬化性ソルダーレジス
トの場合に比べ、工程が多いため、製造コストが高くな
る。

【０００８】スクリーン印刷機の位置合わせ精度は、数
百ミクロン程度であるため、上記のような熱硬化性ソル
ダーレジストの形成工程では、電子部品の小型化に伴う
配線密度の上昇、パッドの縮小に対応できない。

【０００９】一方、露光機にはフィルムとプリント配線
板の位置合わせを行う機構が備わっている。位置合わせ
精度は、ワークサイズや露光機の性能に依存するが、通
常、数十ミクロン程度である。このような理由で、最近
は、ほとんどのプリント配線板に感光性ソルダーレジス
トが使用されている。

【００１０】さらに、高い位置精度を求める場合には、
熱硬化性ソルダーレジストで被膜を形成したのち、レー
ザーにてパッド上の樹脂を除去する方法がある。この場
合、パッド毎に加工する必要があるため、加工時間が露
光法よりも長くなり、結局、コスト高になってしまう。
すなわち、コストは印刷法 ＜露光法 ＜レーザー加工の
順に高くなる。

【００１１】従来、半導体集積回路はリードフレームに
ワイヤボンディング工法で電気接続され、樹脂により封
止されていた。半導体集積回路の小型化・多端子化に伴
い、リードのピッチが狭小化し、マザーボードへの実装
が困難になってきている。そこで、プリント配線板に半
導体集積回路をワイヤボンディング工法で接続し、他方
の面にはハンダボールを格子状に配置するボール・グリ
ッド・アレイが普及している。

【００１２】最近では、さらに、多端子化をすすめるた
め、ワイヤボンディング工法に代わり、フリップチップ
工法が増加している。フリップチップ工法では、半導体
集積回路とプリント配線板に格子状に配置された端子間
で電気接続をとるため、端子ピッチが同じでもワイヤボ
ンディング工法よりも多くの端子を配置することができ
る。

【００１３】さらに、端子ピッチが狭くなると、パッド
とソルダーレジストの位置関係が重要になる。すなわ
ち、パッドとソルダーレジストの位置合わせにおいて、
高い精度が求められる。高機能素子の場合、パッドとソ
ルダーレジストの位置合わせ精度は10um程度が必要であ
る。しかしながら、従来の露光工法では必要な位置合わ
せ精度が得られない。

【００１４】そこで、熱硬化性樹脂を用い、レーザーで
パッド部の樹脂を除去する方法がある。レーザー加工の
場合、カメラでパッド位置に相当する認識マークを読み
とり、演算によりパッド位置を特定し、加工を行うた
め、数um程度の高い精度が得られる。しかしながら、レ
ーザー工法では露光工法と異なり、パッド毎にレーザを
照射して加工する必要があるため、加工時間が長く、コ
ストアップとなる問題があった。

【００１５】従来から、外観の均一性を重視し、あるい
は非対称性に起因したプリント配線板のソリを回避する
ため、ソルダーレジストは両面とも感光性樹脂を用いる
か、あるいは、両面とも熱硬化性樹脂を用いてレーザー
加工していた。そのため、加工位置精度をとるか、コス
トをとるかの二者択一であった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高密度配線
を備えたプリント配線基板のパターニングの位置精度を
高め、また反りを小さく抑えることの可能なプリント配
線基板を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】発明者らは、プリント配
線基板の両面のソルダーレジストの種類が異なっていて
もソリが許容範囲となる被膜の条件を見いだし、基板加
工に必要な精度を得られる加工方法を適用することを提
案する。すなわち本発明は、絶縁層を挟んで少なくとも
2層の配線層のあるプリント配線板において、片方の配
線層上には感光性樹脂による保護皮膜が形成されてお
り、もう一方の配線層上には熱硬化性樹脂による保護皮
膜が形成されており、両方の保護被膜とも膜厚が30μm
以下であるプリント配線板である。

【００１８】感光性樹脂による保護皮膜が形成されてい
る配線層は、前記保護皮膜の開口部の開口端と前記開口
部に対応する配線であるパッドの端部との平均距離の最
小値が50ミクロン以上であることが好ましい。また熱硬
化性樹脂による保護皮膜が形成されている配線層は、前
記保護皮膜の開口部の開口端と前記開口部に対応する配
線であるパッドの端部との平均距離の最小値が5ミクロ
ン以上50ミクロン以下であることが好ましい。

【００１９】プリント配線基板の両面のうちの半導体集
積回路との接続パッドを形成する面に、熱硬化性ソルダ
ーレジストを用い、レーザーでパッド上の樹脂皮膜を除
去することにより、高精度でソルダーレジスト皮膜を形
成することができる。また、他方の面を感光性ソルダー
レジストとすることで、コストを抑制できる。すなわ
ち、必要な精度を確保したうえで、低コストとなるプリ
ント配線板を得られる。基板の両面に異なる樹脂を形成
すると反りが発生するが、それぞれのソルダーレジスト
の厚さを３０μｍ以下にすることにより反りを無視する
程度に小さくできる。

【００２０】まず、半導体集積回路を接続する面につい
ては、熱硬化性ソルダーレジストを用いる。フリップチ
ップ工法により接続されるパッドは、一旦、樹脂皮膜で
覆われるが、レーザーにより除去し、電子部品の端子と
電気接続がとれるようにする。レーザー加工では、パッ
ド毎に加工が必要なため、加工コストが高くなるが、10
um以下の高い位置精度を得られる。

【００２１】他方の面は感光性ソルダーレジストを用い
る。この面のパッドとソルダーレジストの位置合わせ精
度は数十ミクロン程度なので、問題はない。感光工法で
は、一度に基板面全体を加工できるため、レーザー工法
よりも低コストとなる。

【００２２】前記の通り、フリップチップ工法により接
続されるパッドの配置される面では位置精度の高いレー
ザー加工を用い、他方の面では加工コストの低い感光性
工法を用いた。

【００２３】さらに、ことなる種類のソルダーレジスト
樹脂を使用する場合、被膜の膜厚が30μm以下であれ
ば、基板のソリは許容範囲内であることを見いだした。

【００２４】上記の効果は、レーザー加工を行う面の加
工精度の方が、他方の面よりも高いことが重要である。
加工精度は、パッドの寸法と開口径の寸法から次の式に
より算出される。

【００２５】加工精度＝±ABS（パッド径−開口径）÷2 （ABSは絶対値を得るための関数） 例えば、パッド径が200μmで、開口径が150μmの場合、
必要な加工精度は±（200-150）÷2＝±25μmとなる。
また、この加工精度は、パッドと開口部の平均距離と等
しい。

【００２６】レーザー加工の加工精度が必要な面には、
熱硬化性ソルダーレジストを用い、レーザー加工を施
す。他方の面は、感光性レジストを用い、露光法により
ソルダーレジスト皮膜を形成する。

【００２７】露光法の加工精度は±50μm以上であり、
レーザー加工の加工精度は±5μm以上である。そこで、
熱硬化性レジストを用いる面のパッドと開口部の平均距
離は5〜50μmであることが好ましく、他方の面のパッド
と開口部の平均距離は50μm以上であることが好まし
い。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施例１）厚さが200μmのガラ
スエポキシ絶縁板の両面に18μmの銅箔を貼り付けた銅
張り積層板を準備する。前記銅張り積層板の両面で電気
的接続を取りたい部分にドリルで直径200μmの穴をあけ
たのち、穴の壁面に銅メッキを析出させ、両面の電気的
接続を確保した。つぎに、感光性ドライフィルムを密着
・張り付けし、配線パターンを露光・現像した。これを
エッチングレジストとして、エッチング液に浸すことに
より、不要な銅箔および銅メッキを除去し、回路配線を
形成した。

【００２９】つぎに半導体を実装する面（A面）に熱硬
化性樹脂をスクリーン印刷機により塗工した。この際、
基板の4隅付近に回路の位置を認識するための回路パタ
ーン部には樹脂が塗工されないようにスクリーンにマス
クをしておいた。塗工後、70℃で、30分間、加熱するこ
とにより、樹脂中の溶剤分を除去した。次に、レーザー
加工により、パッド上にある樹脂を除去した。この場
合、基板の4隅にある認識パターンをカメラで読みと
り、パッドの位置を演算により求めることにより、正確
に加工を行うことができた。この後、150℃で、60分
間、加熱することにより樹脂を完全に硬化させた。

【００３０】次に半導体を実装しない面（B面）に感光
性樹脂をスクリーン印刷機により塗工した。こちらの面
にもA面と同様に認識パターンがあり、その部分に樹脂
が塗工されないようにスクリーンにマスクをしておい
た。塗工後、70℃で30分間、加熱することにより、樹脂
中の溶剤分を除去した。次に、開口部を描画したフィル
ムを重ね、フィルムの認識パターンと基板の認識パター
ンがほぼ一致するように位置合わせを行ったのち、UV露
光を行った。炭酸ナトリウム水溶液に浸すことにより、
未露光部（パッド開口部）を除去した。

【００３１】こうして製造したプリント配線板を図１に
示す。基板１の上面には導体層２からなる配線パターン
の上に、熱硬化性樹脂３からなるソルダーレジストが形
成されている。そして開口が設けられている。一方下面
には導体層２からなる配線パターンの上に感光性樹脂４
からなるソルダーレジストが形成されて開口が設けられ
ている。

【００３２】下面のソルダーレジストの開口端とパッド
端部の距離は、前述の寸法余裕を考慮し、０．０５ｍｍ
である。一方、上面の場合、熱硬化性樹脂をレーザーに
て加工しており、寸法余裕は０．００５ｍｍ以上あれば
よい。そこで、上面のソルダーレジスト開口端とパッド
端部の距離は、０．０１ｍｍとした。そのため、従来の
方法よりも、寸法余裕が５分の１になり、配線密度を高
めることができた。

【００３３】このようにして製造した基板をNC加工機で
50mm角の小基板に切り出した。小基板を定盤の上に置
き、ソリを測定した。ソリは次のようにして測定した。
まず、小基板の1つの角から対角線に沿ってレーザー変
位計を用いて定盤からの高さを測定した。測定箇所は、
基材の上に保護皮膜のみがある箇所に限る。導体配線や
保護皮膜の開口部があると、それに起因した段差を含め
た値となってしまうからである。次に、他の対角線に沿
って同様に測定した。高さの最大値と最小値の差をソリ
と定義した。これを小基板の寸法（50mm）で除した値を
ソリ率とした。一般に、ソリ率は1%以下であることが求
められる。ソリ率が1%を越えると、半導体の実装時など
に実装不良が生じる。

【００３４】ソルダーレジストの膜厚は、塗工時に用い
るスクリーンの番手により調整できる。ここで１５０メ
ッシュのスクリーンを使用した。また、ソルダーレジス
トの樹脂、加工方法は次のようにした。 ・半導体集積回路を実装する面（A面） 熱硬化性ソルダーレジスト：太陽インキ製造社製 S500
（熱硬化性レジスト） レーザー：ESI社製 MODEL 5150（加工精度：±5μm） パッド径：120μm 開口径：100μm ・他方の面（B面） 感光性ソルダーレジスト：太陽インキ製造社製 PSR4000
-AUS5（感光性レジスト） 露光機：小野測器社製（加工精度：±50μm） パッド径：500μm 開口径：600μm （実施例２）ソルダーレジストを塗布する際のスクリー
ンの番手を１００メッシュとした以外は実施例１と同様
にした。 （比較例１）ソルダーレジストを塗布する際のスクリー
ンの番手を７５メッシュとした以外は実施例１と同様に
した。 （比較例２）ソルダーレジストを塗布する際のスクリー
ンの番手を１００メッシュとし、塗工回数を2回とした
以外は実施例１と同様にした。

【００３５】それぞれの膜厚とソリ率を表にまとめた。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】プリント配線基板の両面のうちの半導体
集積回路との接続パッドを形成する面に、熱硬化性ソル
ダーレジストを用い、レーザーでパッド上の樹脂皮膜を
除去することにより、高精度でソルダーレジスト皮膜を
形成することができる。また、他方の面を感光性ソルダ
ーレジストとすることで、コストを抑制できる。。すな
わち、必要な精度を確保したうえで、低コストとなるプ
リント配線板を得られる。この場合、両面それぞれのソ
ルダーレジストの膜厚を30μm以下にすることにより、
ソリ率を1%以下にすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプリント配線板の概略図。

【図２】従来のプリント配線板の概略図。

【図３】従来のプリント配線板の概略図。

【符号の説明】

１・・ 基板、 ２・・導体層 ３・・ 熱硬化性樹脂、 ４・・感光性樹
脂 ５・・ 保護被膜開口部の開口端、 ６・・ パッドの
端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁層を挟んで少なくとも2層の配線層の
   あるプリント配線板において、片方の配線層上には感光
   性樹脂による保護皮膜が形成されており、もう一方の配
   線層上には熱硬化性樹脂による保護皮膜が形成されてお
   り、両方の保護被膜とも膜厚が30μm以下であることを
   特徴とするプリント配線板。
2. 【請求項２】感光性樹脂による保護皮膜が形成されてい
   る配線層は、前記保護皮膜の開口部の開口端と前記開口
   部に対応する配線であるパッドの端部との平均距離の最
   小値が50ミクロン以上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】熱硬化性樹脂による保護皮膜が形成されて
   いる配線層は、前記保護皮膜の開口部の開口端と前記開
   口部に対応する配線であるパッドの端部との平均距離の
   最小値が5ミクロン以上50ミクロン以下であることを特
   徴とする請求項1ないしは2に記載のプリント配線板。