JP2014179518A - 多層配線基板、及び部品実装多層配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】子部品の広範囲に亘る適用性を維持した上で接続信頼性に優れ、高密度化及び高機能化を図ることが可能な多層配線基板、及び当該多層配線基板を用いた部品実装多層配線基板を低コストで提供する。
【解決方法】複数の配線層と、それぞれが前記複数の配線層間を電気的に分離するようにして配設された複数の絶縁層と、前記複数の配線層を電気的に接続するための層間接続体とを具え、前記複数の配線層の表面に位置する配線層は複数の電極ランドを含み、当該複数のランド上には導電性ポストが配設され、当該導電性ポストの上面にははんだ層が配設されるようにして、多層配線基板を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話機器の分野や電子機器の分野において好適に用いることのできる多層配線基板、及び部品実装多層配線基板に関する。

近年の電子機器の高性能化・小型化の流れの中、回路部品の高密度化、高機能化が一層求められている。かかる観点より、回路部品を搭載したモジュールにおいても、高密度化、高機能化への対応が要求されている。このような観点から、近年において多層配線基板が実用化されるに至っている。多層配線基板によれば、実装する回路部品、すなわち電子部品を電気的に接続するに際して表面配線等を使用する必要がなく、内部配線を経由して行うことができる。

したがって、電子部品を高密度に配設することができ、また、種々の電子部品を配設することができるので、モジュールの高密度化及び高機能化に寄与することができる。

一方、このようなモジュールにおいては、上記電子部品の多層配線基板への接続信頼性が問題となる場合がある。かかる観点より、特許文献１においては、電子部品側に金属ピラーを配設するとともに、当該金属ピラーの上面にはんだ層を形成し、金属ピラー及びはんだ層を介して基板側に実装する技術が開示されている。また、特許文献２においては、基板側に銅ポストを形成するとともに、この銅ポストの上面を粗化することによって、電子部品側の酸化被膜を破壊して電気的接続を向上させる技術が開示されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電子部品側に金属ピラーを配設するために使用できる電子部品の種類が限定されてしまい、適用性に劣るという問題があった。また、電子部品側に金属ピラーを配設することから、配設工程が煩雑化してしまい、製造コストが増大してしまうという問題があった。

また、特許文献２に記載の技術では、基板と電子部品との電気的接続を金属圧接によって行うため、熱ストレスに対する耐性が低く、接合信頼性を十分に高めることができないという問題があった。

特開平９−９７７９１号 特開２０００−２６９２６９号

本発明は、電子部品の広範囲に亘る適用性を維持した上で接続信頼性に優れ、高密度化及び高機能化を図ることが可能な多層配線基板、及び当該多層配線基板を用いた部品実装多層配線基板を低コストで提供することを目的とする。

上記目的を達成すべく、本発明は、
複数の配線層と、
それぞれが前記複数の配線層間を電気的に分離するようにして配設された複数の絶縁層と、
前記複数の配線層を電気的に接続するための層間接続体とを具え、
前記複数の配線層の表面に位置する配線層は複数の電極ランドを含み、当該複数のランド上には導電性ポストが配設され、当該導電性ポストの上面にははんだ層が配設されていることを特徴とする、多層配線基板に関する。

また、本発明は、
複数の配線層と、それぞれが前記複数の配線層間を電気的に分離するようにして配設された複数の絶縁層と、前記複数の配線層を電気的に接続するための層間接続体とを有し、前記複数の配線層の表面に位置する配線層は複数の電極ランドを含み、当該複数のランド上には導電性ポストが配設され、当該導電性ポストの上面にははんだ層が配設された多層配線基板と、
前記はんだ層を介して実装された電子部品と、
を具えることを特徴とする、部品実装多層配線基板に関する。

本発明によれば、電極ランドに導電性ポストを配設し、さらに当該導電性ポストの上面にはんだ層を配設して多層配線基板を形成し、当該多層配線基板上に、上記導電性ポスト及びはんだ層を介して電子部品を接続するようにしている。したがって、電子部品側に金属ピラーやはんだ層を配設する場合に比較して、使用できる電子部品の種類が拡大し、適用性に劣るという問題を回避することができる。例えば、電子部品によっては金属ピラーやはんだ層を形成することが困難な場合があるが、本発明によれば、このような問題を回避することができる。また、電子部品側に金属ピラーを配設することから、配設工程が煩雑化してしまい、製造コストが増大してしまうという問題もない。

さらに、本発明によれば、多層配線基板側に配設したはんだ層を介して電子部品との電気的接続を行い、はんだ層が熱ストレスによる多層配線基板の反りや電子部品の反りを吸収するので、熱ストレスに対する耐性を向上させることができ、接合信頼性を十分に高めることができる。

また、本発明によれば、多層配線基板側に導電性ポストを介してはんだ層を形成していることから、電子部品を実装するに際しては、通常のリフローのみでなく高速実装が可能なマウンタを使用することができ、生産性を向上できるという作用効果をも得ることができる。

本発明の一態様において、導電性ポストは導電性ペーストあるいはめっき銅などの金属から形成することができる。この場合、導電性ポストを印刷法やディスペンス法等により簡易に形成することができるので、多層配線基板及び部品実装多層配線基板の製造コストをより低減することができる。

また、特に導電性ポストを導電性ペーストから構成した場合、導電性ポストとはんだ層との間に金属膜を配設することが好ましい。導電性ペーストは樹脂材を含むため、このような導電性ペーストからなる導電性ポストの上面にはんだ層を配設した際、当該はんだ層との濡れ性が悪くなって、導電性ポストとはんだ層との密着性が劣化してしまう場合がある。

しかしながら、上記のように、金属膜を形成することにより、はんだ層は金属材料からなる金属膜上に配設されるようになるので、はんだ層の濡れ性が向上することになり、導電性ポストとはんだ層との密着性を間接的に向上させることができる。したがって、はんだ層が導電性ポストから剥離してしまうようなことがない。

なお、本発明の部品実装多層配線基板においては、電子部品と多層配線基板との間に介在するはんだ層は、例えば導電性ポストの側面を覆い、実装された電子部品へ向けてテーパー状に広がるようになる。したがって、はんだ層と導電性ポストとの密着性及び接合強度、並びにはんだ層と電子部品との密着性及び接合強度が向上するので、電子部品と多層配線基板との密着性及び接合強度が向上するようになる。

以上、本発明によれば、電子部品の広範囲に亘る適用性を維持した上で接続信頼性に優れ、高密度化及び高機能化を図ることが可能な多層配線基板、及び当該多層配線基板を用いた部品実装多層配線基板を低コストで提供することができる。

実施形態の多層配線基板の概略構成を示す断面図である。 実施形態の部品実装多層配線基板の概略構成を示す断面図である。 本実施形態の変形例に関する部分拡大図である。

以下、本発明のその他の特徴及び利点について、発明を実施するための形態に基づいて説明する。

図１は、本実施形態の多層配線基板の概略構成を示す断面図であり、図２は、本実施形態の部品実装多層配線基板の概略構成を示す断面図である。

なお、図１及び図２では、本実施形態の特徴を明確にすべく、保護層として機能するレジスト層等の記載は省略している。

図１に示すように、本実施形態の多層配線基板１０は、上から順に第１の配線層１１、第２の配線層１２、第３の配線層１３及び第４の配線層１４が形成され、第１の配線層１１及び第２の配線層１２間を電気的に絶縁するための第１の絶縁層２１、第２の配線層２２及び第３の配線層２３間を電気的に絶縁するための第２の絶縁層２２、並びに第３の配線層１３及び第４の配線層１４間を電気的に絶縁するための第３の絶縁層２３が形成されている。

また、第１の配線層１１及び第２の配線層１２間は、第１の絶縁層２１を貫通するようにして形成された第１の層間接続体３１によって電気的に接続され、第２の配線層１２及び第３の配線層１３間は、第２の絶縁層２２を貫通するようにして形成された第２の層間接続体３２によって電気的に接続され、第３の配線層１３及び第４の配線層１４間は、第３の絶縁層２３を貫通するようにして形成された第３の層間接続体３３によって電気的に接続されている。

本実施形態において、多層配線基板１０の表面に位置する第１の配線層１１は複数の電極ランド３１ａを形成している。

また、電極ランド３１ａ上には導電性ポスト４１が配設され、当該導電性ポスト４１上にははんだ層４２が配設されている。導電性ポスト４１の形状は特に限定されるものではなく、主としてその製造方法に依存して円錐台形状等の形状を呈する。

さらに、導電性ポスト４１は、例えば銀ペーストや銅ペーストなどから構成することができ、この場合、印刷法やディスペンス法等により簡易に形成することができるので、多層配線基板１０及び以下に説明する部品実装多層配線基板５０の製造コストをより低減することができる。

但し、導電性ポスト４１を構成する材料は、上述のような導電性ペーストに限られるものではなく、めっき銅などの金属、その他の汎用の部材及び方法によって製造することができる。

また、多層配線基板１０の、導電性ポスト４１を形成する以前までのアセンブリは、公知の方法、例えばＢ^２ｉｔ（ビー・スクエア・イット：登録商標）等の方法で形成することができる。

図２に示すように、本実施形態の部品実装多層配線基板５０は、図１に示す多層配線基板１０のはんだ層４２上に電子部品５１及び５２が実装されている。実装に際しては、電子部品５１及び５２の電極部分が、はんだ層４２と接触するようにして行う。

なお、図２から明らかなように、多層配線基板１０のはんだ層４２上に電子部品５１及び５２を実装した場合、はんだ層４２は例えばリフロー等に際して、導電性ポスト４１の側面を覆い、実装された電子部品５１及び５２へ向けてテーパー状に広がるようになる。

本実施形態の多層配線基板１０及び部品実装多層配線基板５０においては、電極ランド３１ａに導電性ポスト４１を配設し、さらに導電性ポスト４１の上面にはんだ層４２を配設し、導電性ポスト４１及びはんだ層４２を介して電子部品５１及び５２を接続するようにしている。したがって、電子部品側に金属ピラーやはんだ層を配設する場合に比較して、使用できる電子部品５１及び５２の種類が拡大し、適用性に劣るという問題を回避することができる。

例えば、電子部品によっては金属ピラーやはんだ層を形成することが困難な場合があるが、本実施形態によれば、このような問題を回避することができる。また、電子部品側に金属ピラーを配設することから、配設工程が煩雑化してしまい、製造コストが増大してしまうという問題もない。

さらに、本実施形態によれば、多層配線基板１０側に配設したはんだ層４２を介して電子部品５１及び５２との電気的接続を行うので、はんだ層４２が熱ストレスによる多層配線基板１０の反りや電子部品５１及び５２の反りを吸収し、熱ストレスに対する耐性を向上させることができ、電子部品５１及び５２の、多層配線基板１０に対する接合信頼性を十分に高めることができる。

また、導電性ポスト４１を導電性ペーストから構成しているので、多層配線基板１０や電子部品５１及び５２の反りを吸収し、これら多層配線基板１０及び電子部品５１，５２に負荷される加圧時、熱サイクル時の応力を緩和することができる。

さらに、本実施形態によれば、多層配線基板１０側に導電性ポスト４１を介してはんだ層４２を形成していることから、電子部品５１及び５２を実装するに際しては、通常のリフローのみでなく高速実装が可能なマウンタを使用することができ、部品実装多層配線基板２０の生産性を向上できるという作用効果をも得ることができる。

なお、上述したように、部品実装多層配線基板５０においては、電子部品５１及び５２と多層配線基板１０との間に介在するはんだ層４２は、導電性ポスト４１の側面を覆い、実装された電子部品５１及び５２へ向けてテーパー状に広がるようになる。したがって、はんだ層４２と導電性ポストとの密着性及び接合強度、並びにはんだ層４２と電子部品５１及び５２との密着性及び接合強度が向上するので、電子部品５１及び５２と多層配線基板１０との密着性、すなわち接合強度が向上するようになる。

図３は、本実施形態の多層配線基板１０の変形例であり、本変形例の特徴部分である導電性ポスト及びはんだ層の部分を拡大して示す断面図である。なお、図１に示す多層配線基板１０の構成要素と類似あるいは同一の構成要素については、同一の符号を用いている。

本変形例では、導電性ポスト４１とはんだ層４２との間に金属膜４３を配設している。したがって、特に導電性ポスト４１を導電性ペーストから構成する場合において、当該導電性ペーストは樹脂材を含むため、このような導電性ペーストからなる導電性ポスト４１の上面にはんだ層４２を配設した際、はんだ層４２との濡れ性が悪くなって、導電性ポスト４１とはんだ層４２との密着性が劣化してしまう場合がある。

しかしながら、本変形例では、導電性ポスト４１とはんだ層４２との間に金属膜４５を形成しているので、はんだ層４２は金属材料からなる金属膜４５上に配設されるようになる。したがって、はんだ層４２の濡れ性が向上することになり、導電性ポスト４１とはんだ層４２との密着性を間接的に向上させることができる。したがって、はんだ層４２が導電性ポスト４１から剥離してしまうようなことがない。

なお、金属膜４５の厚さは、例えばはんだ層４２の厚さの１／２〜１／１００程度とすることができる。これによって、上述した金属膜４５の作用効果をより顕著に奏することができるようになる。また、金属膜４５は、Ni/AuあるいはCr/Au等の複数層構造も可能である。

以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。

なお、本実施形態では、多層配線基板１０の配線層の数を４としたが、当該配線層の数は必要に応じて任意の数とすることができる。

１０ 多層配線基板
１１ 第１の配線層
１１ａ 電極ランド
１２ 第２の配線層
１３ 第３の配線層
１４ 第４の配線層
２１ 第１の絶縁層
２２ 第２の絶縁層
２３ 第３の絶縁層
３１ 第１の層間接続体
３２ 第２の層間接続体
３３ 第３の層間接続体
４１ 導電性ポスト
４２ はんだ層
５１，５２ 電子部品

Claims (8)

1. 複数の配線層と、
   それぞれが前記複数の配線層間を電気的に分離するようにして配設された複数の絶縁層と、
   前記複数の絶縁層を貫通して前記複数の配線層を電気的に接続するための層間接続体とを具え、
   前記複数の配線層の表面に位置する配線層は複数の電極ランドを含み、当該複数のランド上には導電性ポストが配設され、当該導電性ポストの上面にははんだ層が配設されていることを特徴とする、多層配線基板。
2. 前記導電性ポストは導電性ペーストからなることを特徴とする、請求項１に記載の多層配線基板。
3. 前記導電性ポストは金属からなることを特徴とする、請求項１に記載の多層配線基板。
4. 前記導電性ポストと前記はんだ層との間に、金属膜が配設されていることを特徴とする、請求項２に記載の多層配線基板。
5. 複数の配線層と、それぞれが前記複数の配線層間を電気的に分離するようにして配設された複数の絶縁層と、前記複数の配線層を電気的に接続するための層間接続体とを有し、前記複数の配線層の表面に位置する配線層は複数の電極ランドを含み、当該複数のランド上には導電性ポストが配設され、当該導電性ポストの上面にははんだ層が配設された多層配線基板と、
   前記はんだ層を介して実装された電子部品と、
   を具えることを特徴とする、部品実装多層配線基板。
6. 前記導電性ポストは導電性ペーストからなることを特徴とする、請求項５に記載の部品実装多層配線基板。
7. 前記導電性ポストと前記はんだ層との間に、金属膜が配設されていることを特徴とする、請求項５に記載の部品実装多層配線基板。
8. 前記はんだ層は、前記導電性ポストの側面を覆い、前記実装された電子部品へ向けてテーパー状に広がっていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一に記載の部品実装多層配線基板。

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