JP2006135154A

JP2006135154A - プリント配線版

Info

Publication number: JP2006135154A
Application number: JP2004323599A
Authority: JP
Inventors: Satoru Higuchi; 哲樋口; Yasushi Takeuchi; 靖竹内
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2006-05-25

Abstract

【課題】スタックビア構造のプリント配線板におけるランドは、直下に樹脂絶縁層を有する配線層と貫通導体部で構成している。電子部品が実装されたプリント配線板の温度が上下すると、ランド樹脂絶縁層のみが変形し、貫通導体周縁部を境にしてランド外周部のみに変形が生じ、はんだ接合部に過大な応力が発生してしまう問題を解決する。
【解決手段】最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って複数配置し、ランド外周部を固定することで、樹脂絶縁層の膨張、収縮に伴った配線層の変形を抑制し、はんだ接合部の信頼性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の配線層と絶縁層が交互に積層されており、絶縁層に設けた貫通孔を導体で充填した貫通導体により上下の配線層を電気的に接続しているプリント配線板に関する。

近年、携帯電話やデジタルカメラを代表とする電子機器の高機能化、小型化が求められている。それに伴い、電子機器に搭載されるプリント配線板の小型化、薄型化が求められている。それらを実現するために、配線幅、配線間隔をより細くし、配線層を多層化することで、高密度配線化をおこなっている。高密度配線化を実現するためのプリント配線板として、特開平１１−２５１７５３や特開２００３−６９２２６に示されているようにビルドアップ法によるプリント配線板の各配線層の電気的接続を貫通孔に導体を充填した貫通導体を用いて行い、さらに複数の貫通導体を垂直方向に積み重ねたスタックビア構造を有するプリント配線板が知られている。

このスタックビア構造を有するプリント配線板の製造方法の一例を説明する。図１０（Ａ）〜（Ｇ）に示すように、まず、コア基板となるプリント配線基板の表層にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる絶縁層と銅箔を重ね、熱プレスにより積層する。つぎにレーザー加工により絶縁層に直径１５０μｍ程度の貫通孔を形成し絶縁層下の配線導体を露出させる。この貫通孔内に無電解銅めっき及び電解銅めっきを順次施すことにより貫通孔を銅めっきで充填して貫通導体を形成し、配線層間の電気的接続を行う。そして、配線層表面に感光性レジスト樹脂を塗布し、露光、現像によってパターニングしたあと、エッチングし、配線パターンを形成する。さらに多層化するために、同様にして絶縁層と配線層を積層させ、貫通導体を形成させることによって製造される。また、貫通導体を垂直方向に積み重ねて形成することによって高密度配線が可能となる。
特開平１１−２５１７５３特開２００３−６９２２６特開平１０−２４７７８３特開２００３−３０４０６２

上記プリント配線板において、電子部品を接合するランドは、直下に樹脂絶縁層を有する配線層と貫通導体部で構成している。一般的に、樹脂は金属よりも熱膨張率が大きいため、電子部品が実装されたプリント配線板の温度が上下すると、樹脂絶縁層部分は、貫通導体部に比べて基板厚さ方向に大きく膨張、収縮する。それに伴い、直下に樹脂絶縁層を有するランド部は、基板厚さ方向に変形が生じる。他方、貫通導体部は、直下に樹脂絶縁層を有するランド部に比べて変形が生じない。そのため、電子部品を接続しているはんだ接合部には、図８に示すように、貫通導体周縁部を境にしてランド外周部のみに変形が生じ、はんだ接合部に過大な応力が発生してしまう問題がある。

この樹脂絶縁層と貫通導体との熱膨張率の差によって発生する負荷を軽減する方法として、特開平１０−２４７７８３や特開２００３−３０４０６２が挙げられる。特開平１０−２４７７８３では、層間樹脂絶縁層の材料に高靭性樹脂を用いることで、発生する応力を吸収する提案がなされ、特開２００３−３０４０６２では、最外樹脂絶縁層に熱膨張率の低い材料を使用し、貫通導体の熱膨張率との差を小さくすることで、樹脂絶縁層と貫通導体との基板厚さ方向の伸縮を小さくする提案がなされている。しかし、これらの方法ではプリント配線版の構成に特殊な材料が必要となってしまう。

本発明は、上記問題を解決するために以下の手段を採用する。

はんだ接合部の接合信頼性を低下させる原因は、樹脂絶縁層の膨張、収縮に伴ったランドの変形である。この変形を軽減させることで、十分な信頼性を得ることができるといえる。本発明では、図１に示すように、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って複数配置することで、樹脂絶縁層の膨張、収縮に伴ったランドの変形を抑制し、はんだ接合部の信頼性を向上させることが可能となる。なお、本発明では、特開平１０−２４７７８３や特開２００３−３０４０６２で提案するような従来のプリント配線版と異なる特殊な材料を用いる必要がなく、従来のプリント配線版と同様の材料、製造プロセスによって実施することができる。本発明のプリント配線板の製造に関しては、図１１（Ａ）〜（Ｊ）に示す。従来技術であるビルドアップ法によるプリント配線板の製造と同様に、コア基板となるプリント配線基板の表層にエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなる絶縁層と銅箔を重ね、熱プレスにより積層する。つぎにレーザー加工により絶縁層に直径１５０μｍ程度の貫通孔を形成し絶縁層下の配線導体を露出させる。この貫通孔内に無電解銅めっき及び電解銅めっきを順次施すことにより貫通孔を銅めっきで充填して貫通導体を形成し、配線層間の電気的接続を行う。そして、配線層表面に感光性レジスト樹脂を塗布し、露光、現像によってパターニングしたあと、エッチングし、配線パターンを形成する。最外層以外に関しては、同様にして絶縁層と配線層を積層させ、貫通導体を垂直方向に積み重ねて形成する。最外層に関しては、レーザー加工の際にランドの外周に内接するように貫通孔をランドの外周に沿って複数形成し、無電解銅めっき及び電解銅めっきよって貫通導体を形成することで、本発明のプリント配線板を実現する。

以上説明したように、請求項１から４に示すプリント配線板は、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って複数配置し、ランド外周部を固定することで、樹脂絶縁層の膨張、収縮に伴ったランドの変形を抑制することができ、はんだ接合部の信頼性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

まず、第１の実施の形態に係るプリント配線板について説明する。本実施の形態に係るプリント配線板は、図１に示すように、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って複数配置し、最上層以外の層に関しては、図２に示すように、貫通導体を１つ配置し、垂直方向に積み重ねた構造をしている。ランドの直径は０．２〜０．３ｍｍ、貫通導体の直径は０．１５ｍｍ程度であり、レーザー加工による貫通孔に無電解銅めっき及び電解銅めっきによって銅を充填することで形成する。従来のプリント配線板は、図３、図４に示すように、全ての層が１つの貫通導体で垂直に積み重ねられた構造をしている。

以上のような本発明のプリント配線板と従来のプリント配線板に対して、半導体パッケージを接合し、熱サイクル疲労試験（−２５℃⇔＋１２５℃）による評価を行った。接合した半導体パッケージは、縦１０ｍｍ、横１０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのシリコン基板を本体とするものであり、はんだバンプは、半径４５０μｍの球状に形成されたものである。はんだバンプの間隔は、０．５ｍｍピッチである。その結果、一般的なプリント配線板では、５００サイクルではんだ接合部に破断が生じたのに対して、本発明のプリント配線板では約４倍の２０００サイクルの接合寿命を得ることできた。

第２の実施の形態に係るプリント配線板について説明する。本実施の形態に係るプリント配線板は、図５に示すように、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って複数配置し、貫通導体同士が近接することを特徴としている。最上層以外の層に関しては、貫通導体を１つ配置し、垂直方向に積み重ねた構造をしている。ランドの直径は０．２〜０．３ｍｍ、貫通導体の直径は０．１５ｍｍ程度であり、レーザー加工による貫通孔に無電解銅めっき及び電解銅めっきによって銅を充填することで形成する。以上の構造を有することで、ランド外周部の変形を抑制するだけでなく、変形可能なランドの面積をより減少させるため、信頼性を向上させることができる。実施例１と同様に、本プリント配線板と従来のプリント配線板に対して、半導体パッケージを接合し、熱サイクル疲労試験（−２５℃⇔＋１２５℃）による評価を行ったところ、実施例１と同じ結果を得た。

第３の実施の形態に係るプリント配線板について説明する。本実施の形態に係るプリント配線板は、図６に示すように、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って２つ配置し、最上層以外の層に関しては、貫通導体を１つ配置し、垂直方向に積み重ねた構造をしている。実施例１と同様に、本プリント配線板と従来のプリント配線板に対して、半導体パッケージを接合し、熱サイクル疲労試験（−２５℃⇔＋１２５℃）による評価を行ったところ、一般的なプリント配線板では、５００サイクルではんだ接合部に破断が生じたのに対して、本プリント配線板では約３倍の１５００サイクルの接合寿命を得ることできた。

第４の実施の形態に係るプリント配線板について説明する。本実施の形態に係るプリント配線板は、図７に示すように、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って３つ配置し、最上層以外の層に関しては、貫通導体を１つ配置し、垂直方向に積み重ねた構造をしている。実施例１と同様に、本プリント配線板と従来のプリント配線板に対して、半導体パッケージを接合し、熱サイクル疲労試験（−２５℃⇔＋１２５℃）による評価を行ったところ、一般的なプリント配線板では、５００サイクルではんだ接合部に破断が生じたのに対して、本プリント配線板では約４倍の２０００サイクルの接合寿命を得ることできた。貫通導体を３つにすることで、実施例３よりもコストが増加するが、より高い信頼性の向上がはかれる。

なお、図９は、本発明による実施の形態に係るプリント配線版に発生する変形を説明する部分断面図である。

本発明による実施の形態に係るプリント配線版の斜視図である。第１の実施の形態に係るプリント配線版の構造を示した部分断面図である。従来例によるプリント配線版の構造を示した部分断面図である。従来例によるプリント配線版の構造を示した斜視図である。第２の実施の形態に係るプリント配線版の構造を示した斜視図である。第３の実施の形態に係るプリント配線版の構造を示した斜視図である。第４の実施の形態に係るプリント配線版の構造を示した斜視図である。従来例によるプリント配線版に発生する変形を説明する部分断面図である。本発明による実施の形態に係るプリント配線版に発生する変形を説明する部分断面図である。Ａ〜Ｇは、従来の技術の実施例の工程を説明する側断面図である。Ａ〜Ｊは、本発明の技術の実施例の工程を説明する側断面図である。

符号の説明

１コア基板
２絶縁層
３ランド
４貫通導体
５はんだ接合部
６半導体パッケージ
７貫通孔
８配線層

Claims

複数の配線層と絶縁層が交互に積層されており、上下の配線層を絶縁層に設けた貫通孔を導体で充填した貫通導体により電気的に接続しているプリント配線板において、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って複数配置することを特徴とするプリント配線板。
複数の配線層と絶縁層が交互に積層されており、上下の配線層を絶縁層に設けた貫通孔を導体で充填した貫通導体により電気的に接続しているプリント配線板において、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って複数配置し、貫通導体同士が近接することを特徴とするプリント配線板。
複数の配線層と絶縁層が交互に積層されており、上下の配線層を絶縁層に設けた貫通孔を導体で充填した貫通導体により電気的に接続しているプリント配線板において、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って２つ配置することを特徴とするプリント配線板。
複数の配線層と絶縁層が交互に積層されており、上下の配線層を絶縁層に設けた貫通孔を導体で充填した貫通導体により電気的に接続しているプリント配線板において、最上層のランドの外周に内接する貫通導体をランドの外周に沿って３つ配置することを特徴とするプリント配線板。