JP2015207678A - 配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】全ての電子部品接続パッドの高さのばらつきを小さなものとして、電子部品の電極端子と電子部品接続パッドとを良好に接続することが可能な配線基板を提供すること。
【解決手段】配置密度が疎な部分の電子部品接続パッド３ａに電気的に接続されたダミーの導体パターン６の表面に、電子部品接続パッド３ａを形成する導体層２ｂよりも電気的に貴な金属層７を被着し、これらを電解液Ｓ中に浸漬することにより、これらの導体層２ｂと金属層７との間の電池効果によりダミーの導体パターン６に電気的に接続された電子部品接続パッド３ａの導体層２ｂを電解液Ｓ中に溶出させてその電子部品接続パッド３ａの高さを他の電子部品接続パッド３の高さに近似させる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、半導体素子等の電子部品を搭載するための配線基板の製造方法に関するものである。

図１１（ａ），（ｂ）に従来の製造方法により製造された配線基板２０を示す。なお、図１１（ａ）は、図１１（ｂ）のＡ−Ａ切断線における断面図である。半導体素子等の電子部品Ｅを搭載するための従来の配線基板２０は、樹脂系絶縁材料から成る絶縁基板１１の内部および表面に、銅から成る配線導体１２を有している。配線導体１２のうち、絶縁基板１１の上面に被着された一部は、電子部品Ｅの電極端子Ｔと接続するための電子部品接続パッド１３を形成している。また、配線導体１２のうち、絶縁基板１１の下面に被着された一部は、外部の回路基板と接続するための外部接続パッド１４を形成している。これらの電子部品接続パッド１３と外部接続パッド１４とは、所定のもの同士が互いに電気的に接続されている。さらに、絶縁基板１１の上下面には、ソルダーレジスト層１５が被着されている。上面側のソルダーレジスト層１５は、電子部品接続パッド１３を露出させる開口部１５ａを有している。下面側のソルダーレジスト層１５は、外部接続パッド１４を露出させる開口部１５ｂを有している。

そして、電子部品Ｅの電極端子Ｔを電子部品接続パッド１３上に半田を介して接続することにより、電子部品Ｅが配線基板２０上に実装される。

このような配線基板２０において、微細なパターンの配線導体１２を形成する場合、セミアディティブ法と呼ばれる配線形成方法が用いられる。セミアディティブ法は、まず絶縁基板１１の上下面の全面に薄い下地金属層を被着させた後、その下地金属層上に配線導体１２のパターンに対応した開口部を有するめっきレジスト層を形成し、次にめっきレジスト層の開口部から露出する下地金属層上に配線導体１２用の電解めっき層を所定厚みに析出させた後、めっきレジスト層を剥離除去し、次に電解めっき層で覆われずに露出する下地金属層が消失するまでエッチング処理することにより配線導体１２を形成する方法である。

ところで、このような配線基板２０においては、電子部品Ｅの電極端子Ｔの配列により電子部品接続パッド１３の配置密度が不均一なものとなる場合がある。例えば図１１（ｂ）に示す電子部品接続パッド１３ａは、隣接する電子部品接続パッド１３との間隔が他の電子部品接続パッド１３の場合よりも大きく、配置密度が疎になっている。電解めっき層を析出させる際の電界は、電子部品接続パッド１３の配置密度が密な部分では分散され、疎な部分では集中する。したがって、配置密度が疎である電子部品接続パッド１３ａでは電解めっきの際、めっきのための電界が集中して作用するので電解めっき層の厚みが他の電子部品接続パッド１３よりも厚くなる。その結果、配置密度が疎である電子部品接続パッド１３ａと他の電子部品接続パッド１３との高さが大きくばらついたものとなりやすい。電子部品接続パッド１３の高さに大きなばらつきがあると、電子部品Ｅの電極端子Ｔを電子部品接続パッド１３に接続する際に、両者が良好に接触しにくいので接続不良が発生する危険性が高くなる。

特開２００９−１４７０２９号公報

本発明が解決しようとする課題は、電子部品接続パッドの配置密度が不均一なものであったとしても、全ての電子部品接続パッドの高さのばらつきを小さなものとして、電子部品の電極端子と電子部品接続パッドとを良好に接続することが可能な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、絶縁基板の上面に、セミアディティブ法により形成された多数の電子部品接続パッドが、互いの隣接間隔が小さく配置密度が密な部分と互いの隣接間隔が大きく配置密度が疎な部分とを有するように配設されて成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（３）の工程を行うことを特徴とするものである。
（１）前記絶縁基板の上面に、前記電子部品接続パッドおよびダミーの導体パターンを含む導体層を、前記配置密度が疎な部分の前記電子部品接続パッドと前記ダミーの導体パターンとが互いに電気的に接続されるようにしてセミアディティブ法により形成する工程
（２）前記電子部品接続パッドの前記導体層を露出させた状態で、前記ダミーの導体パターンの表面に前記導体層よりも電気的に貴な金属層を被着させる工程
（３）前記導体層が露出した前記電子部品接続パッドおよび前記金属層が被着された前記ダミーの導体パターンを電解液中に浸漬することにより、前記導体層と前記金属層との間の電池効果により前記ダミーの導体パターンに電気的に接続された前記電子部品接続パッドの前記導体層を前記電解液中に溶出させて該電子部品接続パッドの高さを他の前記電子部品接続パッドの高さに近似させる工程

本発明の配線基板の製造方法によれば、配置密度が疎な部分の電子部品接続パッドに電気的に接続されたダミーの導体パターンの表面に、電子部品接続パッドを形成する導体層よりも電気的に貴な金属層を被着し、これらを電解液中に浸漬することにより、これらの導体層と金属層との間の電池効果により、ダミーの導体パターンに電気的に接続された電子部品接続パッドの導体層を電解液中に溶出させてその電子部品接続パッドの高さを他の電子部品接続パッドの高さに近似させることから、全ての電子部品接続パッドの高さのばらつきを小さなものとして、電子部品の電極端子と電子部品接続パッドとを良好に接続することが可能な配線基板を提供することができる。

図１（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法が適用される配線基板の実施形態の一例を示す断面図であり、図１（ｂ）は、その上面図である。 図２（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図２（ｂ）は、その上面図である。 図３（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図３（ｂ）は、その上面図である。 図４（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図４（ｂ）は、その上面図である。 図５（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図５（ｂ）は、その上面図である。 図６（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図６（ｂ）は、その上面図である。 図７（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図７（ｂ）は、その上面図である。 図８（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図８（ｂ）は、その上面図である。 図９（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図９（ｂ）は、その上面図である。 図１０（ａ）は、本発明の配線基板の製造方法における実施形態の一例を説明するための断面図であり、図１０（ｂ）は、その上面図である。 図１１（ａ）は、従来の配線基板の製造方法により製造された配線基板の例を示す断面図であり、図１１（ｂ）は、その上面図である。

次に、本発明の配線基板の製造方法が適用される配線基板の形態例を添付の図１（ａ），（ｂ）を基に説明する。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本例の配線基板１０は、絶縁基板１と配線導体２とソルダーレジスト層５とを備えている。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）の切断線Ａ−Ａにおける断面図であり、後に説明する図２（ａ），（ｂ）〜図１０（ａ），（ｂ）においても図の（ａ），（ｂ）の関係は同様である。

絶縁基板１は、例えばガラスクロス入りの熱硬化性樹脂層により形成されている。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等が好適に用いられる。

絶縁基板１の内部および表面には、銅めっきから成る配線導体２が配設されている。配線導体２は、絶縁基板１を貫通する貫通導体Ｖおよび絶縁基板１の上下面に被着された表面導体を含んでいる。貫通導体Ｖの直径は３０〜１００μｍ程度であり、表層導体の厚みは、５〜２５μｍ程度である。

配線導体２のうち、絶縁基板１の上面に被着された一部は、絶縁基板１の上面中央部において電子部品Ｅの電極端子Ｔと接続するための電子部品接続パッド３を形成している。電子部品接続パッド３の大きさは例えば幅が１０〜３０μｍ程度、長さが４０〜１５０μｍ程度である。さらに各電子部品接続パッド３からは、絶縁基板１の上面外周部に向けて幅が１０〜４０μｍ程度の帯状の配線導体２が延びている。

配線導体２のうち、絶縁基板１の下面に被着された一部は、絶縁基板１の下面の中央部および外周部において外部の回路基板と接続するための外部接続パッド４を形成している。外部接続パッド４の大きさは直径が５０〜５００μｍ程度である。これらの電子部品接続パッド３と外部接続パッド４とは、所定のもの同士が絶縁基板１を貫通する貫通導体Ｖを介して互いに電気的に接続されている。

さらに、絶縁基板１の上下面には、ソルダーレジスト層５が被着されている。ソルダーレジスト層５は、熱硬化性樹脂から成る。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂が好適に用いられる。

上面側のソルダーレジスト層５は、電子部品接続パッド３を露出させるスリット状の開口部５ａを有している。下面側のソルダーレジスト層５は、外部接続パッド４を露出させる円形状の開口部５ｂを有している。

そして、電子部品Ｅの電極端子Ｔを電子部品接続パッド３上に半田を介して接続することにより、電子部品Ｅが配線基板１０上に実装される。

ところで、本例の配線基板１０においては、電子部品接続パッド３の配置密度が不均一なものとなっている。具体的には、図１（ｂ）に示す電子部品接続パッド３ａは、隣接する電子部品接続パッド３との間隔が他の電子部品接続パッド３の場合よりも大きく、配置密度が疎になっている。これらの電子部品接続パッド３は、後述するように、セミアディティブ法により形成されている。しかしながら、電子部品接続パッド３の高さばらつきは小さく収められている。したがって、電子部品Ｅの電極端子Ｔと電子部品接続パッド３とを良好に接続することができる。

さらに、本例の配線基板１０においては、絶縁基板１の上面にダミーの導体パターン６を有している。ダミーの導体パターン６は、電子部品接続パッド３ａの面積に対して５〜１５倍程度の面積をしており、その表面に金めっき層７が被着されている。このダミーの導体パターン６は配線基板１０を製造する際に、配置密度が疎な部分の電子部品接続パッド３ａの厚みを調整するために使用されるものである。なお、ダミーの導体パターン６は上面側のソルダーレジスト層５に設けた円形状の開口部５ｃ内に露出している。

次に、上述した配線基板１０を本発明の製造方法の実施形態により製造する方法について図２（ａ），（ｂ）〜図１０（ａ），（ｂ）を基に説明する。

先ず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁基板１を準備する。絶縁基板１には貫通導体Ｖを形成しておく。貫通導体Ｖは、絶縁基板１にドリル加工やレーザー加工等の穿孔技術を用いて貫通孔を穿孔し、その内部を無電解銅めっきおよび電解銅めっきにより充填することにより形成される。

次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁基板１の上下面の全面に下地金属層２ａを被着する。下地金属層２ａは、例えば厚みが０．１〜１μｍ程度の無電解銅めっき層からなる。あるいは、下地金属層２ａは、スパッタや蒸着等の薄膜形成技術により形成されても良い。

次に、図４（ａ），（ｂ）に示すように、下地金属層２ａの上にめっきマスクＭを形成する。めっきマスクＭには、絶縁基板１の上下面に形成する導体層のパターンに対応した開口部が形成されている。このようなめっきマスクＭは、感光性のレジストフィルムを下地金属層２ａ上に貼着するとともに、所定の開口パターンを有すように露光および現像することにより形成される。

次に、図５（ａ），（ｂ）に示すように、めっきマスクＭの開口内に露出する下地金属層２ａ上に電解銅めっき層から成る導体層２ｂを析出させる。導体層２ｂの厚みは５〜２５μｍ程度とする。これにより、マスクＭの開口内に電子部品接続パッド３および外部接続パッド４を含む配線導体２ならびにダミーの導体パターン６および後述する接続パターン８用の所定パターンの導体層２ｂが無電解めっき層２ａ上に形成される。このとき、隣接する電子部品接続パッド３との間隔が他の電子部品接続パッド３の場合よりも大きく、配置密度が疎である電子部品接続パッド３ａ用の導体層２ｂは、他の電子部品接続パッド３用の導体層２ｂの厚みよりも厚いものとなる。これは、電解めっき層から成る導体層２ｂを析出させる際の電界は、電子部品接続パッド３の配置密度が密な部分では分散され、疎な部分では集中するので、配置密度が疎である電子部品接続パッド３ａでは電解めっきのための電界が集中して作用するためである。

次に、図６（ａ），（ｂ）に示すように、めっきマスクＭを除去する。これにより、電子部品接続パッド３および外部接続パッド４を含む配線導体２ならびにダミーの導体パターン６および接続パターン８用の導体層２ｂ以外の部分の下地金属層２ａが導体層２ｂから露出する。めっきマスクの除去には、アルカリ系の剥離液を用いる。

次に、図７（ａ），（ｂ）に示すように、導体層２ｂから露出する下地金属層２ａが消失するまでエッチング処理することにより、多数の電子部品接続パッド３および外部接続パッド４を含む配線導体２ならびにダミーの導体パターン６および接続パターン８が形成される。なお、隣接する電子部品接続パッド３との間隔が他の電子部品接続パッド３の場合よりも大きく、配置密度が疎になっている電子部品接続パッド３ａとダミーの導体パターン６とは、接続パターン８により互いに電気的に接続されている。この時点で、電子部品接続パッド３ａの厚みは、他の電子部品接続パッド３の厚みよりも厚いままである。エッチング処理には、酸系のエッチング液を用いる。

次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、ソルダーレジスト層５を形成する。ソルダーレジスト層５には、多数の電子部品接続パッド３を一括して露出させるスリット状の開口部５ａと、外部接続パッド４を個別に露出させる円形の開口部５ｂと、ダミーの導体パターン６を露出させる円形の開口部５ｃと、接続パターン８の一部を露出させる方形状の開口部５ｄとが形成されている。このようなソルダーレジスト層５は、導体パターンが形成された絶縁基板１の上下面の全面に液状の感光性の熱硬化性樹脂を塗布して乾燥させた後、所定の開口部５ａ〜５ｄを有するように露光および現像した後、紫外線硬化および熱硬化させることにより形成される。

次に、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ダミーの導体パターン６の表面に金めっき層から成る金属層７を被着する。金属層７を被着するには、ダミーの導体パターン６以外の導体層をめっきマスクで覆った状態で無電解金めっき層をダミーの導体パターン６のみに析出させる方法が採用される。したがって、電子部品接続パッド３および外部接続パッド４ならびに接続パターン８は銅めっき層のままで露出した状態となる。なお、金属層７の厚みは、０．５〜１μｍ程度とする。

次に、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、電子部品接続パッド３ａと金属層７が被着されたダミーの導体パターン６とを電解液Ｓの中に浸漬する。このとき、電子部品接続パッド３ａを形成する電解銅めっき層から成る導体層２ｂとダミーの導体パターン６を被覆する金めっき層から成る金属層７との間の電池効果によりダミーの導体パターン６に電気的に接続された電子部品接続パッド３ａの電解銅めっき層から成る導体層２ｂが電解液Ｓ中に溶出する。それにより電子部品接続パッド３ａの高さを他の電子部品接続パッド３の高さに近似させることができる。なお、このとき絶縁基板１の下面側の外部接続パッド４は、エッチングレジストＲにより被覆しておく。電解液Ｓとしては、酸性の電解液を用いる。

最後に、開口部５ｄから露出する接続パターン８をエッチング除去することによって図１（ａ），（ｂ）に示した配線基板１０が完成する。かくして、上述した配線基板１０の製造方法によれば、配置密度が疎な部分の電子部品接続パッド３ａに電気的に接続されたダミーの導体パターン６の表面に、電子部品接続パッド３を形成する導体層２ｂよりも電気的に貴な金属層７を被着し、これらを電解液Ｓ中に浸漬することにより、これらの導体層２ｂと金属層７との間の電池効果によりダミーの導体パターン６に電気的に接続された電子部品接続パッド３ａの導体層２ｂを電解液Ｓ中に溶出させて、その電子部品接続パッド３ａの高さを他の電子部品接続パッド３の高さに近似させることから、全ての電子部品接続パッド３の高さのばらつきを小さなものとして、電子部品Ｅの電極端子Ｔと電子部品接続パッド３とを良好に接続することが可能な配線基板１０を提供することができる。

ところで、接続パターン８を介して互いに電気的接続された電子部品接続パッド３ａとダミーの導体パターン６とにおいて、電子部品接続パッド３ａと接続パターン８の露出部との合計の面積に対して金属層７で覆われたダミーの導体パターン６の面積の比率が５倍未満である場合、これらを電解液Ｓ中に浸漬した場合に、電子部品接続パッド３ａにおける導体層２ｂの溶出量が少なく、電子部品接続パッド３ａの高さを他の電子部品接続パッド３の高さに近似させるのに長時間を要し、逆に１５倍を超える場合、これらを電解液Ｓ中に浸漬した場合に、電子部品接続パッド３ａにおける溶出量が多くなり、電子部品接続パッド３ａが極めて薄くなったり細くなったりする危険性が高くなる。したがって、接続パターン８を介して互いに電気的接続された電子部品接続パッド３ａとダミーの導体パターン６とにおいて、電子部品接続パッド３ａと接続パターン８の露出部との合計の面積に対して金属層７で覆われたダミーの導体パターン６の面積の比率が５〜１５倍の範囲であることが必要である。

なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更は可能である。例えば上述の実施形態の一例では、電子部品接続パッド３ａの高さを他の電子部品接続パッド３に近似させた後、開口部５ｄから露出する接続パターン８をエッチング除去したが、接続パターン８は必ずしもエッチング除去する必要はなく、残したままとしておいてもかまわない。この場合、接続パターン８は、外部に露出させずにソルダーレジスト５で被覆した状態としておくことが好ましい。また、ダミーの導体パターン６の形状も円形に限らず、方形や三角形等他の形状であってもかまわない。

１ 絶縁基板
２ 配線導体
２ｂ 導体層
３，３ａ 電子部品接続パッド
６ ダミーの導体パターン
７ 金属層

Claims (1)

1. 絶縁基板の上面に、セミアディティブ法により形成された多数の電子部品接続パッドが、互いの隣接間隔が小さく配置密度が密な部分と互いの隣接間隔が大きく配置密度が疎な部分とを有するように配設されて成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（３）の工程を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。
   （１）前記絶縁基板の上面に、前記電子部品接続パッドおよびダミーの導体パターンを含む導体層を、前記配置密度が疎な部分の前記電子部品接続パッドと前記ダミーの導体パターンとが互いに電気的に接続されるようにしてセミアディティブ法により形成する工程
   （２）前記電子部品接続パッドの前記導体層を露出させた状態で、前記ダミーの導体パターンの表面に前記導体層よりも電気的に貴な金属層を被着させる工程
   （３）前記導体層が露出した前記電子部品接続パッドおよび前記金属層が被着された前記ダミーの導体パターンを電解液中に浸漬することにより、前記導体層と前記金属層との間の電池効果により前記ダミーの導体パターンに電気的に接続された前記電子部品接続パッドの前記導体層を前記電解液中に溶出させて該電子部品接続パッドの高さを他の前記電子部品接続パッドの高さに近似させる工程

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