JP2004063907A - ビルドアップ多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搭載すべき電子部品との良好な導通も確保でき、かつ配線ショート等の不具合が起こりにくいように導電パッドおよび半田バンプが形成され、電子部品の高集積化に対応したビルドアップ多層プリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】コア材２とコア配線パターン３とからなるコア基板上に、樹脂絶縁層４，６，８と配線パターン５，７をビルドアッププロセスにより交互に形成する。絶縁樹脂層８に、その下の配線パターン７が底となるバイア１４を穿孔して、めっきレジスト３１でマスクしつつ導電パッド１０を形成する。電解半田めっき法により導電パッド１０の上に半田バンプ１１を形成し、めっきレジスト３１を除去することにより、ビルドアップ多層プリント配線板１を得る。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビルドアップ多層プリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂絶縁層と配線パターンとを交互に積層させた構造を有する多層プリント配線板はよく知られている。近年は、レーザーや写真法で穿孔したバイアを介して層間の電気的接続を取りながら樹脂絶縁層および配線パターンを１層ずつ順次積層した製品、すなわちビルドアップ多層プリント配線板が主流になっている。その構造は、たとえば図３に示すようなものである。
【０００３】
図３は、従来のビルドアップ多層プリント配線板１００の一部を拡大して模式的に示す断面図である。コア材２’の上には、コア配線パターン３５、第１および第２のビルドアップ樹脂絶縁層４０，６０（以下、単に樹脂絶縁層ともいう）、配線パターン３６，３７が積層形成されている。樹脂絶縁層４０，６０には、バイア３１，３２，３３，３４が形成されており、それらを介して層間の電気的接続が図られている。また、配線パターンのうち最上層に形成された配線パターン３７は、ソルダーレジスト層８０に被覆されている。ソルダーレジスト層８０は、電子部品と導通を取るための導電パッド５０，５１が露出するように開口され、この開口に半田ペーストが印刷充填された後、リフローされて半田バンプが形成されることとなる。なお、普通はコア材２’を貫通するスルーホールが設けられる（図示省略）。
【０００４】
ところで、搭載する電子部品の高集積化が進むと、それに合わせて導電パッド５０，５１の中心間距離を縮小する必要がある。そのような必要性に対応するためには、導電パッド５０，５１同士の間隔Ｄ_１を小さくすることが考え得る。そうすれば、導電パッド５０，５１を縮小することなく、半田ペーストが充填されるソルダーレジスト層８０の開口径Ｄ_２を比較的大きく取ることができるので、半田ペーストの充填が困難にならずに済む。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、導電パッド５０、５１同士の間隔Ｄ_１を小さくすると、半田ブリッジが起こりやすくなるし、パッド−パッド間を通る配線パターン３７を大幅に微細化する必要に迫られる。
【０００６】
上記の手段に代わる別の手段としては、図４に示す従来のビルドアップ多層プリント配線板１０１のように、小径の導電パッド６２，６３を採用して、ソルダーレジスト層８０の開口径Ｄ_２１を小さくすることが考え得る。これによれば、導電パッド６２，６３同士の間隔Ｄ_１１を比較的大きく取れるものの、今度はソルダーレジスト層８０の開口径Ｄ_２１を小さくする必要に迫られる。ソルダーレジスト層８０の開口径Ｄ_２１を小さくしすぎると、その開口に半田ペーストを十分に充填できない、半田内ボイドが生じやすい等の不具合を招く。そのような状態では、電子部品との良好な導通を補償できない。かといって、半田ペーストを過剰に印刷すると半田ブリッジの発生を招く。
【０００７】
そこで本発明は、搭載すべき電子部品との良好な導通も確保でき、かつ配線ショート等の不具合が起こりにくいように導電パッドおよび半田バンプが形成され、電子部品の高集積化に対応したビルドアップ多層プリント配線板の製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明は、コア基板上に樹脂絶縁層と配線パターンとを交互に積層し、外部接続端子としての導電パッドを複数形成したビルドアップ多層プリント配線板の製造方法であって、コア材とコア配線パターンとからなるコア基板上に、配線パターンが基板表面に露出しないように、樹脂絶縁層と配線パターンとを所定数積層させる工程と、絶縁樹脂層のうち最も表層側に位置するものに、その樹脂絶縁層の下の配線パターンが底となるバイアを穿孔する工程と、バイアの開口周縁部を露出させる形でめっきレジストを形成する工程と、バイアに銅めっきを施して、そのバイアの開口周縁部に拡がる導電パッドを形成する工程と、電解半田めっき法により導電パッドの上に半田バンプを形成する工程と、めっきレジストを除去する工程とをこの順に行うことを特徴とする。
【０００９】
電解半田めっき法によれば、均一な厚さの半田バンプを形成することができる。しかしながら、それだけでは配線パターンの高集積化に応え得るものとはならない。そこで本発明の方法においては、上記した工程順を遵守することで、ビルドアップ多層プリント配線板の最上層を、電子部品の接続部となる導電パッド専用の層としている。すなわち、配線パターンは、樹脂絶縁層を１層挟んで導電パッドの下に形成している。そのため、半田バンプが配線パターンにブリッジする恐れも少ない。また、半田バンプを形成する際のめっきレジストを、バイア内に銅めっきを施す際のめっきレジストに兼用できるため簡便である。
【００１０】
好適な態様において、バイアに充填された銅めっきは、無電解銅めっき法と電解銅めっき法とにより形成されたものとすることができる。すなわち、めっきレジストを形成する前に、絶縁樹脂層の表面とともにバイアの内面を粗化する工程と、無電解銅めっき工程とを行う一方、めっきレジストを形成したのち、電解銅めっき法により導電パッドを形成する工程を行い、めっきレジストを除去したあとで、導電パッドの形成されていない部分の無電解銅めっき層を除去する工程を行うようにする。すなわち、セミアディティブ法によれば、めっき条件の調整によりバイア内を銅めっきで充填することも可能であるため、本発明に好適に採用できる。
【００１１】
また、バイアを穿孔する工程において、導電パッドを形成するために、バイアを１層下のフィルドバイアにスタックさせる位置関係で穿孔することが望ましい。このようにすると、バイアをオフセットさせない分、１層下の配線パターンを作りこむスペースに余裕が生じる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明のビルドアップ多層プリント配線板１の要部を拡大して示す断面図である。ビルドアップ多層プリント配線板１は、コア基板上に樹脂絶縁層と配線パターンが交互に積み上げられてなる。本実施形態では、フリップチップ用の配線板として構成された例を示しており、このようなビルドアップ多層プリント配線板１に対し、リフロー工程を経てフリップチップにより、図示しないＩＣチップ等の電子部品が搭載される。
【００１３】
耐熱性樹脂板（たとえばビスマレイミド−トリアジン樹脂板）や、繊維強化樹脂板（たとえばガラス繊維強化エポキシ樹脂）等で構成された板状のコア材２と、コア材２の両表面に所定のパターンに形成されたコア配線パターン３は、ビルドアップ多層プリント配線板１のコア基板として構成されるものである。なお、通常はコア材２を貫通するスルーホールが形成されるが、本図では省略している。また、コア基板の内部には、図示しない配線パターンが形成されていてもよい。
【００１４】
コア配線パターン３の上層には、エポキシ樹脂（紫外線硬化性または熱硬化性を有するもの）等の絶縁性の有機樹脂材料により第１ビルドアップ樹脂絶縁層４が形成されている。さらに、その表面にはそれぞれ第１配線パターン５が銅めっきにより形成されている。なお、コア配線パターン３と第１配線パターン５とは、孔内が銅めっきで充填されたバイア２１，２２により層間接続がなされている。なお、バイア２１，２２は孔内が導電ペーストで充填された形態でもよい。
【００１５】
同様に、第１配線パターン層５の上層には、第１ビルドアップ樹脂絶縁層４と同様の材料により第２ビルドアップ樹脂絶縁層６が形成されている。その表面には第２配線パターン７が銅めっきにより形成されている。これら第１配線パターン５と第２配線パターン７とも、銅めっきで充填されたバイア１９，２０により層間接続がなされている。
【００１６】
図３，４の従来品と比較すると分かるが、通常ならば配線パターン７を直接ソルダーレジスト層で被覆して、ソルダーレジスト層の開口に半田バンプが形成される。ところが本発明においては、配線パターンのうち最上層の配線パターン７を形成したのちに、さらにもう一層、第１ビルドアップ樹脂絶縁層４と同様の材料により第３ビルドアップ樹脂絶縁層８を設けるようにしている。そして、その第３ビルドアップ樹脂絶縁層８の上に外部接続端子としての導電パッド１０，１２が形成され、それら導電パッド１０，１２の各々に半田バンプ１１，１３が形成されている。すなわち、１対の隣り合う導電パッド１０，１２間を横切る配線パターンおよびその配線パターンを被覆すべきソルダーレジスト層が形成されていない。
【００１７】
上記のような構造にすると、隣り合う導電パッド１０，１２の中心間距離Ｄ_３を縮小すること、すなわち導電パッド１０と導電パッド１２との距離Ｄ_４を、配線パターンの存在を気にすることなく縮小することが可能になる。別の観点からは、樹脂絶縁層のうち最も表層側に位置するもの（図１では樹脂絶縁層８）の表面上に、導電パッド１０，１２だけの層を形成した、と捉えることもできる。つまり、外部接続端子としての導電パッド１０，１２と同じ層に、配線パターンは作りこまないようにすることができる。これにより、当該ビルドアップ多層プリント配線板１の主板面は、第３ビルドアップ樹脂絶縁層８の表面８ａと、導電パッド１０，１２および半田バンプ１１，１３とにより構成されることとなる。このように、最上層の配線パターン７と導電パッド１０，１２とを別々の層に形成したことにより、それぞれの寸法に余裕を持たせることが可能になる。なお、主板面とは、配線板の側面を除いた表面および裏面を示す。
【００１８】
具体的に本実施形態において、ビルドアッププロセスによって形成された全ての配線パターン５，７（コア配線パターン３を含めて考えることも可）は、樹脂絶縁層６，８に被覆されている。そして、導電パッド１０，１２は、樹脂絶縁層４，６，８のうち最も表層側に位置するもの、すなわち樹脂絶縁層８に形成されたバイア１４，１６を介して、１層下の配線パターン７との導通が取られている。このようにすると、ソルダーレジスト層を設けずとも、配線パターンが表面に露出しないので絶縁劣化等の問題も生じない。なお、層間接続のためのバイアは、一般には配線パターンの一部として形成されたランド上に位置することとなるが、ランドレスの構造を採用することもあり得る。
【００１９】
また、本実施形態において導電パッド１０，１２は略円形であり、最も近接し合うもの同士の中心間距離Ｄ_３は１５０μｍ以下に調整されている。換言すると、ビルドアップ多層プリント配線板１は、端子間距離が１５０μｍ以下のフリップチップ用基板として好適に採用される。このような場合、導電パッド１０，１２の径は、たとえば９０μｍ以上１１０μｍ以下に調整することにより、パッド−パッド間距離Ｄ_４を４０μｍ以上に保つことができる。なお、バイア１４，１６，１９，２０，２１，２２は円筒状に穿孔されるとして、その径はおよそ６０μｍとすることができる。また、バイア１９，２０，２１，２２の真上に形成され、配線パターン５，７の一部をなすランドは、バイアの穿孔時の位置決め限界まで小さくすることが可能である。
【００２０】
導電パッド１０，１２は、銅めっきにより樹脂絶縁層８の表面８ａ上に台地状に形成されたものであり、導電パッド１０，１２それぞれ自身の上に搭載すべき部品（たとえばフリップチップ）の端子に直接接する半田バンプ１１，１３が半田めっきにより形成されている。スクリーン印刷法による半田バンプの形成は、めっき法によるそれと比べて簡易であるが、本実施形態のビルドアップ多層プリント配線板１のように、隣接する導電パッド間の距離が小さくなると、一定量を均質に印刷形成することが困難になってくる。他方、めっき法はめっき条件の調整によりめっき厚を均一にできるので、微細な半田バンプの形成に好適である。
【００２１】
上記では、導電パッド１０，１２に直接半田バンプ１１，１３がそれぞれ形成されるが、これに限ることはない。たとえば、導電パッド１０，１２上に、ＮｉめっきおよびＡｕめっきを行い、Ａｕめっき上に半田バンプ１１，１３をそれぞれ形成してもよい。
【００２２】
次に、図１に示したビルドアップ多層プリント配線板１の製造方法について説明する。図２に示すのが、その製造工程を説明する図である。まず、公知のビルドアッププロセスにより、コア基板の上に最上層の配線パターン７まで積層形成する（工程▲１▼）。次に、配線パターン７を樹脂絶縁層８で被覆する（工程▲２▼）。ここまでの工程により、配線パターンが基板表面に露出しない形にて、樹脂絶縁層と配線パターンとが所定数積層されている。
【００２３】
次に、樹脂絶縁層のうち最も表層側に位置するもの、すなわち樹脂絶縁層８に、その樹脂絶縁層８の下の配線パターン７（具体的には配線パターン７の一部をなすランド）が底となるバイア１４を穿孔する（工程▲３▼）。この孔明け工程は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、ＣＯ_２レーザ、エキシマレーザなどを用いたレーザ加工により行うことが好ましい。また、本実施形態では、導電パッド１０を形成するためのバイア１４を、一層下のフィルドバイア１９にスタックさせる位置関係で穿孔している。このようにすると、バイアをオフセットさせない分、配線パターンを作りこむスペースに余裕が生じるので好ましい。フィルドバイア１９は、その上にバイア１４をスタックさせなければならないので、コンフォーマルバイアに置換不可である。なお、レーザによる孔明け終了後には、バイア１４の底に残余したスミアをデスミア処理により除去するとよい。
【００２４】
バイア１４を形成したのち、セミアディティブ法によりバイア１４内にめっき層を形成するために、樹脂絶縁層８の表面とともにバイア１４の内面を粗化する（工程▲４▼）。粗化した面に公知の無電解めっき法により無電解銅めっき層３０を薄付けし（工程▲５▼）、バイア１４の開口周縁部（導電パッド１０の形成予定位置）が露出するようにめっきレジスト３１を形成する（工程▲６▼）。めっきレジスト３１には、感光性のドライフィルムを使用し、写真法によりバイア１４の開口周縁部を露出させるとよい。
【００２５】
めっきレジスト３１の形成後、電解銅めっき法によりバイア１４内を銅めっきで充填して導電パッド１０を形成する（工程▲７▼）。本実施形態においては、導電パッド１０を下層の配線パターンと導通させるためのバイア１４を、銅めっきで充填したフィルドバイアとしているが、このバイア１４に関していえば、どのみち半田めっきで充填されるのでコンフォーマルバイアにしても構わない。
【００２６】
導電パッド１０を形成したのち、電解半田めっき法により導電パッド１０の上に直接半田バンプ１１を形成する（工程▲８▼）。電解半田めっきに関していえば、公知のほうふっ化浴や酸性浴を用いて、Ｐｂ−Ｓｎ―Ｓｂ半田めっき、あるいは鉛フリーのＳｎ−Ｓｂ半田めっきを形成することができる。そして、めっきレジスト３１を除去するとともに、導電パッド１０の形成されていない部分の無電解銅めっき層３０を除去する（工程▲９▼）。以上のようにして、図１に示したビルドアップ多層プリント配線板１が作製される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のビルドアップ多層プリント配線板の要部拡大断面図。
【図２】図１のビルドアップ多層プリント配線板の製造工程を説明する図。
【図３】従来のビルドアップ多層プリント配線板を示す断面図。
【図４】図３と同様の断面図。
【符号の説明】
１　ビルドアップ多層プリント配線板
２　コア材
３　コア配線パターン
４，６，８　ビルドアップ樹脂絶縁層
５，７　配線パターン
８ａ　ビルドアップ樹脂絶縁層の表面
１０，１２　導電パッド
１１，１３　半田バンプ
１４，１６　バイア
１９，２０　フィルドバイア
３０　無電解銅めっき層
３１　ドライフィルム（めっきレジスト）

Claims (3)

1. コア基板上に樹脂絶縁層と配線パターンとを交互に積層し、外部接続端子としての導電パッドを複数形成したビルドアップ多層プリント配線板の製造方法であって、
   コア材とコア配線パターンとからなる前記コア基板上に、前記配線パターンを基板表面に露出させないように、前記樹脂絶縁層と前記配線パターンとを所定数積層させる工程と、
   前記絶縁樹脂層のうち最も表層側に位置するものに、その樹脂絶縁層の下の前記配線パターンが底となるバイアを穿孔する工程と、
   前記バイアの開口周縁部を露出させる形でめっきレジストを形成する工程と、前記バイアに銅めっきを施して、そのバイアの開口周縁部に拡がる前記導電パッドを形成する工程と、
   電解半田めっき法により前記導電パッドの上に半田バンプを形成する工程と、
   前記めっきレジストを除去する工程と、
   をこの順に行うことを特徴とするビルドアップ多層プリント配線板の製造方法。
2. 前記バイアに充填された前記銅めっきは、無電解銅めっき法と電解銅めっき法とにより形成されたものであり、
   前記めっきレジストを形成する前に、前記絶縁樹脂層の表面とともに前記バイアの内面を粗化する工程と、無電解銅めっき工程とを行う一方、
   前記めっきレジストを形成したのち、電解銅めっき法により前記導電パッドを形成する工程を行い、
   前記めっきレジストを除去したあとで、前記導電パッドの形成されていない部分の無電解銅めっき層を除去する工程を行う請求項１記載のビルドアップ多層プリント配線板の製造方法。
3. 前記バイアを穿孔する工程において、前記導電パッドを形成するために、前記バイアを１層下のフィルドバイアにスタックさせる位置関係で穿孔する請求項１または２記載のビルドアップ多層プリント配線板の製造方法。

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