JP2015185564A - プリント配線板及びプリント配線板の製造方法 - Google Patents

プリント配線板及びプリント配線板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 電子部品を内蔵するプリント配線板の信頼性を高める。【解決手段】 多層コア基板30の開口26から各内層導体パターン34A、34Bまでの距離が、開口から各外層導体パターン34F、34Sまでの距離よりも大きい。このため、外層導体パターン34Fのアライメントマーク34FAを基準にしてレーザで多層コア基板に開口を形成する際に、レーザが内層の導体パターン34A、34Bに当たることが無い。適切に電子部品収容用の開口を形成できる。【選択図】 図2

Description

本発明は、電子部品を内蔵するプリント配線板及びプリント配線板の製造方法に関する。
特開2007−288179はコア基板にチップコンデンサを内蔵しているプリント配線板を開示していて、コア基板は表裏の導体回路を接続しているスルーホール導体を有している。
特開2007−288179号公報
プリント配線板のコア基板として内層に導体パターンを備える多層コア基板が用いられることがある。係る多層コア基板の場合、チップコンデンサを収容するための開口をレーザで形成する際に、内層の導体パターンにレーザが当たり、適切に開口が形成されず、係る開口にチップコンデンサ内蔵することで、プリント配線板の信頼性が低下することがあった。
本発明の目的は、電子部品を内蔵するプリント配線板の信頼性を高めることである。
本発明に係るプリント配線板は、ビア導体を備える複数の樹脂層で形成され、前記複数の樹脂層の内層に形成された複数の内層導体パターンと、外層に形成された外層導体パターンとを備え、電子部品収容用の開口を有する多層コア基板と、前記多層コア基板の開口に収容されている電子部品と、前記多層コア基板上に形成され、前記開口を覆っている層間樹脂絶縁層を含むビルドアップ層と、を有する。そして、前記開口から各前記内層導体パターンまでの距離が、前記開口から各前記外層導体パターンまでの距離よりも大きい。
本発明に係るプリント配線板の製造方法では、複数の樹脂層と、該樹脂層を貫通するビア導体と、前記複数の樹脂層の内層に形成される複数の内層導体パターンと、外層に形成される外層導体パターンとを備える多層コア基板を形成することであって、前記内層導体パターンは、開口形成位置からの距離が、該開口形成位置から各前記外層導体パターンまでの距離よりも大きくなるように形成することと、前記外層導体パターン中のアライメントマークを基準にレーザで前記多層コア基板に開口を形成することと、前記開口に電子部品を収容することと、前記多層コア基板上にビルドアップ層を形成することと、を備える。
本発明のプリント配線板、及び、プリント配線板の製造方法は、開口から各内層導体パターンまでの距離が、開口から各外層導体パターンまでの距離よりも大きい。このため、外層導体パターンのアライメントマークを用いてレーザで多層コア基板に開口を形成する際に、レーザが内層の導体パターンに当たることが無い。適切に電子部品収容用の開口を形成できる。このため、電子部品を内蔵するプリント配線板の信頼性が高まる。
本発明の第1実施形態に係るプリント配線板の断面図。 第1実施形態に係るプリント配線板の多層コア基板の断面図。 開口と導体層の配置の説明図。 第1実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。 第1実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。 第1実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。 第1実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。 第1実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。 第1実施形態のプリント配線板の製造方法を示す工程図。 本発明の第1実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面図。
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態に係るプリント配線板10の断面が図1に示される。そのプリント配線板10では、チップコンデンサなどの電子部品110が第1面(F)とその第1面と反対側の第2面(S)を有する多層コア基板30に内蔵されている。
図2(B)は多層コア基板の断面図である。第1実施形態のプリント配線板の多層コア基板30は第3樹脂層20Cとその第3樹脂層を挟む第1樹脂層20Aと第2樹脂層20Bを有する。第1樹脂層はコア基板の最上層であり、第2樹脂層はコア基板の最下層である。コア基板の第1面(F)と各樹脂層の第1面は同じ面であり、コア基板の第2面(S)と各樹脂層の第2面は同じ面である。各樹脂層20C、20A、20Bは補強材を有している。第3樹脂層の厚みが第1樹脂層の厚みや第2樹脂層の厚みより厚いと、コア基板の厚みが調整され易い。内蔵される電子部品とコア基板の厚みが同等に成る。各樹脂層の厚みは略同じであると各樹脂層のビア導体の長さが同等に成る。スルーホール導体の信頼性が高くなる。
コア基板は第1樹脂層の第1面上に第1の導体層34Fを有し、第2樹脂層の第2面上に第2の導体層34Sを有し、第1樹脂層と第3樹脂層の間に第3の導体層34Aを有し、第2樹脂層と第3樹脂層の間に第4の導体層34Bを有する。第1と第2と第3の導体層はビアランドを含み、第4の導体層はビアパッド(ビア導体のパッド)34BPを含む。第1と第2と第3と第4の導体層は、さらに、導体回路を含んでも良い。
コア基板は、さらに、第1樹脂層を貫通し第1の導体層と第3の導体層を接続する層間接続用導体(ビア導体)36Aと、第2樹脂層を貫通し第2の導体層と第4の導体層を接続する層間接続用導体(ビア導体)36Bと、第3樹脂層を貫通し第3の導体層と第4の導体層を接続する層間接続用導体(ビア導体)36Cを有する。
ビア導体36A、36B、36Cは直線に積層されていて、これらのビア導体とビア導体36Bとビア導体36Cで挟まれるビアパッド34BPでスルーホール導体が形成される。ビア導体36Aはビア導体36C上に直接積層されて、ビア導体36Cとビア導体36Bはビアパッド34BPを挟んでいる。
さらに、コア基板は第1面Fから第2面Sに至る開口26を有している。開口26はコア基板を構成している複数の樹脂層を貫通している。この開口に電子部品が収容される。
第1実施形態では、外層導体パターン(第1の導体層34F、第2の導体層34S)は、開口26から距離d1:50μm分離れた線L1上に形成されている。内層導体パターン(第3の導体層34A、第4の導体層34B)は、開口26から距離d2:70μm分離れた線L2上に形成されている。図3(A)は、開口26と線L1、L2を示す平面図である。図3(B)は、外層導体パターン(第1の導体層)34Fの配置例を示す平面図である。図3(B)中では、線L1分離して、開口26の外周を囲む額縁状のプレーン層34FPが形成されている。図3(C1)は、外層導体パターン(第1の導体層)34Fの配置例を示す平面図である。図3(C1)中では、線L1分離してビアランド34FRが配置されている。該ビアランドのビア導体36Aが接続される内層の導体パターン(第3の導体層)34Aが図3(C2)中に示される。内層の導体パターン(第3の導体層)34Aでは、ビアランド34ARが、開口26に面する側が線L2に沿って一部切り取られて形成されている。
第1実施形態では、多層コア基板30の開口26から各内層導体パターン34A、34Bまでの距離が、開口から各外層導体パターン34F、34Sまでの距離よりも20μm以上大きい。このため、図2(A)中に示されるように、外層導体パターン34Fのアライメントマーク34FAを基準にしてレーザで多層コア基板に開口を形成する際に、レーザが内層の導体パターン34A、34Bに当たることが無い。適切に電子部品収容用の開口を形成できる。このため、電子部品を内蔵するプリント配線板の信頼性が高まる。
第1実施形態では、電子部品を収容するための開口26を有するコア基板が複数の樹脂層で形成されている。特開2007−288179の図1では1枚のコア基板にスルーホール導体用の貫通孔が形成されている。それに対して、実施形態ではコア基板が複数の樹脂層で形成され、各樹脂層にビア導体用の開口が形成される。そのため、1枚のコア基板にスルーホール導体用の貫通孔を形成することに比べ第1実施形態ではビア導体用の各開口の深さが浅くなる。そのため、ビア導体用の開口の径を小さくすることができる。第1実施形態ではスルーホール導体間のピッチを狭くすることができる。
コア基板の樹脂層を複数にすることで各樹脂層の厚みが薄くなる。そのため、各樹脂層に形成されているビア導体用の開口をめっきで充填しやすくなる。ボイドなどの欠陥の少ない、もしくは、欠陥を含んでいないビア導体が形成される。このため、スルーホール導体の抵抗が低くなる。
第1実施形態のコア基板は電子部品を収容するための開口を有している。そのため、コア基板の強度が低い。しかしながら、第1実施形態ではスルーホール導体がフィルドビアと金属からなるビアパッドで形成されているので、コア基板の強度が高い。そのため、コア基板が電子部品を収容するための開口を有してもプリント配線板の反りが小さい。コア基板に内蔵される電子部品がダメージを受けがたい。各樹脂層が薄くてもスルーホール導体によりコア基板の強度が高くなるので、薄い電子部品を内蔵することができる。コア基板の厚みは電子部品の厚みと同等もしくは厚い。コア基板の厚みと電子部品の厚みの差は0から220μmである。
図1に示されるように、多層コア基板30の第1面Fとチップコンデンサ上に上側のビルドアップ層が形成されている。上側のビルドアップ層は多層コア基板30の第1面Fとチップコンデンサ110上に形成されている絶縁層(第1の層間樹脂絶縁層)50Fとその絶縁層50F上の導体層(上側の導体層)58Fと絶縁層50Fを貫通し第1の導体層34Fやスルーホール導体と導体層58Fを接続しているビア導体60Fとを有する。ビア導体60Fは導体層58Fとチップコンデンサなどの電子部品の電極110Tとを接続するビア導体60FIを含む。
多層コア基板30の第2面Sとチップコンデンサ下に下側のビルドアップ層が形成されている。下側のビルドアップ層は多層コア基板30の第2面Sとチップコンデンサ下に形成されている絶縁層(第2の層間樹脂絶縁層)50Sとその絶縁層50S下の導体層(下側の導体層)58Sと絶縁層50Sを貫通し第2の導体層34Sやスルーホール導体と導体層58Sを接続しているビア導体60Sを有する。
電子部品収容用の開口内の隙間は充填材で充填されている。隙間は電子部品とコア基板間のスペースである。隙間は層間樹脂絶縁層の樹脂成分で充填されている。
上側と下側のビルドアップ層に開口71を有するソルダーレジスト層70F、70Sが形成されている。ソルダーレジスト層の開口71により露出されている導体層58F、58Sやビア導体60F、60Sの上面はパッドとして機能する。パッド上にNi/Pd/Auなどの金属膜72が形成され、その金属膜上に半田バンプ76U、76Sが形成されている。上側のビルドアップ層上に形成されている半田バンプ76Uを介してICチップがプリント配線板10に搭載される。下側のビルドアップ層上に形成されている半田バンプ76Sを介してプリント配線板はマザーボードに搭載される。
第1実施形態では、多層コア基板30にチップコンデンサ110が内蔵されるので、チップコンデンサ110と実装されるICチップとの距離が短い。そのため、ICチップへ電源が瞬時に供給されるので、ICチップが誤動作しがたい。
[第1実施形態の製造方法]
第1実施形態のプリント配線板10の製造方法が図4〜図9に示される。
(1)第1面(F)と第1面と反対側の第3面とを有する絶縁性基材20Czとその両面に銅箔18Cが積層されている両面銅張積層板20Zが出発材料である。絶縁性基材の厚さは、45〜75μmである。厚みが45μmより薄いと基板強度が低すぎる。厚みが75μmを越えるとプリント配線板の厚さが厚くなる。銅箔18Cの表面に図示されない黒化処理が施される(図4(A))。絶縁性基材はガラスクロスを有する。このガラスはTガラスである。絶縁性基材20Czが第3樹脂層20Cに相当する。
(2)絶縁性基材の第1面F側から両面銅張積層板20Zにレーザが照射される。絶縁性基材にビア導体用の開口21Cが形成される(図4(B))。
(3)無電解めっき処理により無電解めっき膜22Cが開口21Cの内壁と銅箔上に形成される(図4(C))。
(4)電解めっき処理により、無電解めっき膜上に電解めっき膜26Cが形成される。開口21Cは電解めっき膜で充填され、ビア導体36Cが形成される。ビア導体36Cは開口21Cの内壁に形成されている無電解めっき膜22Cと開口21Cを充填している電解めっき膜26Cで形成される(図4(D))。
(5)電解めっき膜26Cに所定パターンのエッチングレジスト24Cが形成される(図4(E))。
(6)エッチングレジストから露出する電解めっき膜22C、無電解めっき膜26C、銅箔18Cが除去される。その後、エッチングレジストが除去される。第3の導体層34A、第4の導体層34Bとビア導体36Cが形成される(図5(A))。
(7)第3樹脂層20Cの第1面Fと第3の導体層34A上にプリプレグと金属箔18Aが重ねられる。第3樹脂層20Cの第2面と第4の導体層34B上にプリプレグと金属箔18Aが重ねられる。その後、加熱プレスにより第3樹脂層20C上にプリプレグと金属箔18Cが積層される。プリプレグから第1樹脂層20A、第2樹脂層20Bが形成される(図5(B))。第1樹脂層の第1面、第2樹脂層の第2面はコア基板の最外層である。
(8)第1樹脂層20Aの第1面側からCO2ガスレーザにて第3樹脂層に第3の導体層34Aに至るビア導体用の開口21Aが形成され、第2樹脂層20Bの第2面側からCO2ガスレーザにて第3樹脂層に第4の導体層34Bに至るビア導体用の開口21Bが形成される(図5(C))。
(9)無電解めっき処理により、ビア導体用の開口21A、21Bの内壁と金属箔18A、18B上に無電解めっき膜22Aが形成される(図5(D))。
(10)無電解めっき膜22A上にめっきレジスト24Aが形成される(図6(A))。
(11)次に、電解めっき処理により、めっきレジスト24Aから露出する無電解めっき膜22A上に電解めっき膜26Aが形成される(図6(B)参照)。
(12)続いて、めっきレジストが除去される。その後、電解銅めっき膜26Aから露出する無電解めっき膜22Aと金属箔18A、18Bがエッチングにて除去され、金属箔18A、18B、無電解めっき膜22Aと電解めっき膜26Aからなる第1の導体層34F、第2の導体層34Sが形成される。同時にビア導体36A、36Bが形成される(図6(C))。
第1の導体層34Fはアライメントマーク34FAを含む。また、第1の導体層34Fや第2の導体層34Sは複数の導体回路やビア導体のランドを含む。第4の導体層34Bはビア導体のパッド34BPを含む。そのパッド以外に第4の導体層は導体回路を有しても良い。第3の導体層内のパッド34Pとそのパッドを挟むビア導体36A、36Bは直線に並んでいる。そして、それらはスルーホール導体として機能する。
(13)第1樹脂層20Aの第1面から第2樹脂層20Bの第2面に至る開口26が、第1導体層中のアライメントマーク34FAを基準に位置決めされレーザで形成される。開口26は第1樹脂層と第3樹脂層と第2樹脂層を同時に貫通している(図6(D))。複数の樹脂層を有する多層コア基板30が完成する。開口26は第2面から第1面に向かってテーパーしていてもよい。
図2を参照して上述されたように、多層コア基板の開口から各内層導体パターン34A、34Bまでの距離が、開口から各外層導体パターン34F、34Sまでの距離よりも大きい。このため、外層導体パターン34Fのアライメントマーク34FAを基準にしてレーザで多層コア基板に開口を形成する際に、レーザが内層の導体パターン34A、34Bに当たることが無い。適切に電子部品収容用の開口を形成できる。このため、電子部品を内蔵するプリント配線板の信頼性が高まる。
(14)第2面Sが上、第1面Fが下になるように、多層コア基板30が反転される。多層コア基板30の第1面にテープ94が貼られる。開口26はテープで塞がれる(図7(A))。テープ94の例としてPETフィルムが挙げられる。
(15)開口26により露出するテープ94上にチップコンデンサ110が置かれる(図7(B))。コア基板の開口26に収容されるチップコンデンサの厚みはコア基板の厚みの75%〜100%である。
(16)コア基板の第2面と電子部品上にB−ステージのプリプレグと金属箔48が積層される。加熱プレスによりプリプレグから樹脂が開口内にしみ出て、開口26が充填剤(樹脂充填剤)50で充填される(図7(C))。開口の内壁とチップコンデンサ間の隙間が充填剤で満たされる。チップコンデンサがコア基板に固定される。プリプレグの代わりに層間絶縁層用樹脂フィルムが積層されてもよい。プリプレグはガラスクロスなどの補強材を有するが層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムは補強材を有していない。両者ともガラス粒子などの無機粒子を含むことが好ましい。充填剤はシリカなどの無機粒子を含んでいる。
(17)テープ剥離後、第1面Fが上、第2面Sが下になるように、多層コア基板30が反転される。コア基板の第1面と電子部品上にB−ステージのプリプレグと金属箔48が積層される。コア基板の両面に積層されているプリプレグが加熱、硬化され層間樹脂絶縁層50F、50Sが形成される(図7(D))。層間樹脂絶縁層50Fは上側のビルドアップ層に属し、層間樹脂絶縁層50Sは下側のビルドアップ層に属している。
(18)層間樹脂絶縁層50Fに第1の導体層34Fや第1樹脂層のビア導体36Aに至るビア導体用の開口51FOが形成される。同時に、電子部品110の電極110Tに至るビア導体用の開口51FIが形成される。
層間樹脂絶縁層50Sに第2の導体層34Sや第2樹脂層のビア導体36Bに至るビア導体用の開口51Sが形成される。金属箔48、48上と開口51FO、51FI、51Sの内壁に無電解めっき膜52が形成される(図8(A))。その後、無電解メッキ膜上にめっきレジスト54、54が形成される(図8(B))。続いて、めっきレジスト54、54から露出する無電解めっき膜上に電解めっき膜56、56が形成される(図8(C))。そして、めっきレジストが除去され、電解めっき膜から露出する無電解めっき膜52、52と金属箔48、48が除去される。ビルドアップ層が完成する(図8(D))。1層のビルドアップ層は層間樹脂絶縁層50F、50Sと層間樹脂絶縁層上の導体層58F、58Sと層間樹脂絶縁層を貫通するビア導体60FI、60FO、60Sで形成される。ビア導体60FOは第1の導体層34Fやスルーホール導体36Aと導体層58Fを接続している。ビア導体60FIは電子部品110の電極110と導体層58Fを接続している。ビア60Sは第2の導体層34Sやスルーホール導体36Bと導体層58Sを接続している。コア基板の第1面上のビルドアップ層が上側のビルドアップ層であり、コア基板の第2面上のビルドアップ層が下側のビルドアップ層である。各層間樹脂絶縁層50F、50S、はガラスクロスなどの補強材を有している。
(19)上側と下側のビルドアップ層上に開口71を有するソルダーレジスト層70F、70Sが形成される(図9(A))。開口71は導体層やビア導体の上面を露出する。その部分はパッドとして機能する。
(20)パッド上にニッケル層とニッケル層上の金層で形成される金属膜72が形成される(図9(B))。ニッケル−金層以外にニッケル−パラジウム−金層からなる金属膜が挙げられる。図1に示されるプリント配線板では、接続ビア導体を上側のビルドアップ層のみ有する。接続ビア導体は電子部品の電極と接続しているビア導体である。そのため、下側のビルドアップ層はチップコンデンサなどの電子部品の下側に導体回路を有しなくてもよい。チップコンデンサの直下の下側のビルドアップ層が導体回路を有さないとプリント配線板に反りが生じ易い。その場合、上側のビルドアップ層の絶縁層の厚みは下側のビルドアップ層の厚みよりも厚いことが好ましい。
(21)この後、上側のビルドアップ層のパッドに半田バンプ76Uが形成され、下側のビルドアップ層のパッドに半田バンプ76Sが形成される。半田バンプを有するプリント配線板10が完成する(図1)。
半田バンプ76Uを介してICチップがプリント配線板10へ実装される(図示せず)。その後、半田バンプ76Sを介してプリント配線板がマザーボードに搭載される(図示せず)。
[第1実施形態の改変例]
図10に第1実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面が示される。
第1実施形態の改変例では、開口26が多層コア基板の第1面側から第2面側に向かって側壁がテーパーしている。係る開口形状においても、内層の導体パターンの配置位置を、外層導体パターンよりも開口から距離を置くことで、開口の信頼性を高めることができる。
10 プリント配線板
26 開口
30 多層コア基板
34F、34S 外層導体パターン
34A、34B 内層の導体パターン
50F 第1の層間樹脂絶縁層
58F、58S 導体層
60F ビア導体
110 チップコンデンサ

Claims (7)

  1. ビア導体を備える複数の樹脂層で形成され、前記複数の樹脂層の内層に形成された複数の内層導体パターンと、外層に形成された外層導体パターンとを備え、電子部品収容用の開口を有する多層コア基板と、
    前記多層コア基板の開口に収容されている電子部品と、
    前記多層コア基板上に形成され、前記開口を覆っている層間樹脂絶縁層を含むビルドアップ層と、を有するプリント配線板であって、
    前記開口から各前記内層導体パターンまでの距離が、前記開口から各前記外層導体パターンまでの距離よりも大きい。
  2. 請求項1のプリント配線板であって、
    前記開口から各前記内層導体パターンまでの距離が、前記開口から各前記外層導体パターンまでの距離よりも20μm以上大きい。
  3. 請求項1のプリント配線板であって、
    前記外層導体パターンは、前記開口の外周を囲む額縁状のプレーン層を備える。
  4. 請求項1のプリント配線板であって、
    前記内層導体パターンと前記外層導体パターンは、スタックビア導体に含まれるビアランドから成り、
    前記内層導体パターンは、前記開口に面する側が一部切り取られたビアランドを含む。
  5. 請求項1のプリント配線板であって、
    前記開口は、前記複数の樹脂層の連続した切断面から成る。
  6. 請求項1のプリント配線板であって、
    前記開口の側壁にテーパーが付けられている。
  7. プリント配線板の製造方法であって、
    複数の樹脂層と、該樹脂層を貫通するビア導体と、前記複数の樹脂層の内層に形成される複数の内層導体パターンと、外層に形成される外層導体パターンとを備える多層コア基板を形成することであって、
    前記内層導体パターンは、開口形成位置からの距離が、該開口形成位置から各前記外層導体パターンまでの距離よりも大きくなるように形成することと、
    前記外層導体パターン中のアライメントマークを基準にレーザで前記多層コア基板に開口を形成することと、
    前記開口に電子部品を収容することと、
    前記多層コア基板上にビルドアップ層を形成することと、を備える。
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