JP2016021535A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補強材等の部材を用いてプリント配線板の反りを防止するのではなく、反りによりプリント配線板に加えられる応力を緩和して、接続不良を防ぐためのプリント配線板。
【解決手段】実施形態のプリント配線板は、第１面１１ａと第２面１１ｂとを有する樹脂絶縁層１１と、第１面側に表面が露出するように埋め込まれ、電子部品が電気的に接続される第１導体層１２と、第２面上に形成される第２導体層１４と、樹脂絶縁層１１を貫通して設けられ、第１導体層１２と第２導体層１４とを電気的に接続するビア導体１５と、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａおよび第１導体層１２上に形成され、電子部品と接続する一部の第１導体層１２ａを露出させるための開口部１６ａを備えるソルダーレジスト層１６とを有する。開口部から露出している第１導体層１２ａ上に、バリアメタル層１７を介して金属層１３が形成され、金属層１３は、樹脂絶縁層１１の表面から突出している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品が搭載されるプリント配線板およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、電子部品と配線板との接続の確実性および信頼性の向上が図られたプリント配線板およびその製造方法に関する。

特許文献１には、導体回路パターンが形成された樹脂フィルムが絶縁性基板に圧着され、その後樹脂フィルムが引き剥がされることにより、絶縁性基板の表面に導体回路パターンが埋め込まれる構造が開示されている。

特開平１０−１７３３１６号公報

一方、一般的にプリント配線板では、電子部品が搭載される場所以外のところにソルダーレジスト層が塗布されて表面が保護される。しかしながら、絶縁性基板の一方の側に回路パターンが埋め込まれており、他方の側に埋め込み構造ではなく面上に回路パターンが形成される場合、一方側が、他方側よりも回路パターンの厚さに応じた分だけソルダーレジスト層の厚さが薄くなる。絶縁性基板の上下両面でソルダーレジスト層が形成される体積が異なっていると、温度の上昇または下降により絶縁性基板に反りが生じる。反りが生じると、例えば電子部品をハンダバンプにより搭載する際に、電子部品の各電極パッドと絶縁性基板に埋め込まれた回路パターンの各パッドとの間で高さが異なり、接続不良が生じたり、製品に組み込まれた後の動作、非動作により温度の上昇、下降が繰り返されるヒートサイクルのため、電子部品と回路パターンとの接続に剥離が生じたりして、信頼性が低下するという問題がある。

本発明の目的は、プリント配線板の一部に電子部品がハンダバンプ等により搭載される際に、確実に接続されると共に、電子機器に組み込まれて使用される段階で、温度の上昇、下降が繰り返されてヒートサイクルが繰り返されても、接続部に破断などが生じ難くすることにより、信頼性の高いプリント配線板およびその製造方法を提供することである。

本発明のプリント配線板は、第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、前記樹脂絶縁層の前記第１面側に埋め込まれ、電子部品が電気的に接続される第１導体層と、前記樹脂絶縁層の第２面上に形成される第２導体層と、前記樹脂絶縁層を貫通して設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層とを電気的に接続するビア導体と、前記樹脂絶縁層の第１面および前記第１導体層上に形成され、前記電子部品と接続する一部の前記第１導体層を露出させるための開口部を備えるソルダーレジスト層と、を有している。そして、前記開口部から露出している前記第１導体層上に、バリアメタル層と金属層とがこの順に形成され、かつ、前記バリアメタル層が前記金属層とは異種の金属からなり、前記金属層は、前記樹脂絶縁層の前記第１面から突出している。

本発明のプリント配線板の製造方法は、金属膜が設けられているキャリアを用意することと、前記金属膜の上に、バリアメタル層を形成することと、該バリアメタル層上に電子部品が接続される第１導体層を形成することと、前記第１導体層が埋め込まれるように前記金属膜の上に樹脂絶縁層を形成することと、前記樹脂絶縁層の露出面側から前記樹脂絶縁層を貫通し、前記第１導体層を露出させる導通用孔を形成することと、前記導通用孔内を導体で埋めると共に、前記樹脂絶縁層の露出面側に第２導体層を形成することと、前記キャリアを除去し、前記金属膜の一面を露出させることと、前記電子部品が接続される前記第１導体層の部分以外の前記金属膜を、前記バリアメタル層をエッチングストッパとして選択性エッチングにより除去することにより金属層のパターンを形成することと、前記樹脂絶縁層の前記第１面と、前記金属層が形成されていない前記第１導体層の上にソルダーレジスト層を形成することと、を含んでいる。

本発明では、プリント配線板の樹脂絶縁層内に表面が露出するように第１導体層が埋め込まれている。そして、電子部品が実装されるこの第１導体層の各パターンの表面に金属層が設けられ、その金属層は樹脂絶縁層の表面から突出している。しかも、金属層と第１導体層との間にバリアメタル層が設けられているため、金属層の厚さが厚くなって、そのパターニングの際のエッチング深さの制御が難しくなっても、バリアメタル層で必ず深さ方向のエッチングは止まり、第１導体層をエッチングし過ぎるという問題は無くなる。その結果、背の高い金属層の形成が可能となり、熱膨張率の差に基づく応力が吸収されやすくなり、応力を緩和して電子部品の実装の信頼性が大幅に向上する。また、金属層のパターンの大きさは、パターニングのマスクにより容易に調整することができるので、実装時のハンダリフロー時の温度上昇の際に樹脂絶縁層に反りが発生するような場合には、金属層の大きさが調整されることにより、ハンダバンプ等の高さが調整され、実装時の反りに伴う接続不良等が防止され得る。

さらに、本発明の製造方法によれば、金属層が、従来のキャリアを用いて製造されるプリント配線板の製造に必須のものとして用いられ、最終的に廃棄されるキャリア上の金属膜から形成されている。すなわち、従来廃棄されていた金属膜がパターニングされて、その一部が残されるだけで金属層が形成されているので、金属層が形成されるのに、従来より多少厚い金属膜が用いられることが好ましいが、材料の増加もなく、工数もそれ程増加しない。

本発明の一実施形態のプリント配線板の断面説明図。 金属層と第１導体層との大小関係および位置関係を説明する断面説明図。 金属層と第１導体層との大小関係および位置関係の他の例を説明する断面説明図。 金属層の形状を説明するため、厚さ方向を誇張して拡大した断面説明図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法のフローチャート。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 本発明の他の実施形態のプリント配線板の断面説明図。

本発明の一実施形態のプリント配線板が、図面を参照して説明される。図１は、本実施形態のプリント配線板１の断面説明図である。プリント配線板１は、第１面１１ａとその反対側の第２面１１ｂとを有する樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ側に埋め込まれ、電子部品（図示せず）が電気的に接続される第１導体層１２が設けられている。そして、樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂ上に第２導体層１４が形成されている。また、樹脂絶縁層１１を貫通して、第１導体層１２と第２導体層１４とを電気的に接続するビア導体１５が形成されている。樹脂絶縁層１１の第１面１１ａおよび第１導体層１２上にソルダーレジスト層１６が形成され、そのソルダーレジスト層１６に、電子部品と接続する第１導体層１２の第１パターン１２ａを露出させるための開口部１６ａが形成されている。この開口部１６ａから露出している第１導体層１２の第１パターン１２ａ上に、バリアメタル層１７と金属層１３とがこの順に形成されている。このバリアメタル層１７は金属層１３とは異種の金属により形成されており、金属層１３は、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから突出している。

樹脂絶縁層１１は、第１面１１ａと、第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂとを有する絶縁層である。樹脂絶縁層１１は、例えばガラス繊維のような芯材にフィラーを含む樹脂組成物を含浸させたものでも良く、フィラーを含む樹脂組成物だけで形成されたものでも良い。また、１層であっても良く、複数の絶縁層から形成されていても良い。樹脂絶縁層１１は、複数の絶縁層から形成されるならば、例えば熱膨張率、柔軟性、厚さが容易に調整され得る。樹脂としては、エポキシ等が例示される。樹脂絶縁層１１の厚さとしては、２５〜１００μｍが例示される。第１面１１ａには、第１導体層１２が露出しており、電子部品が搭載される第１パターン１２ａの部分が開口部１６ａから露出するように、電子部品が搭載される部分以外の第２パターン１２ｂおよびその周囲の樹脂絶縁層１１の第１面１１ａにソルダーレジスト層１６が形成されている。樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂには、後述される第２導体層１４が形成されている。

第１導体層１２は、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａに埋め込まれるパターンである。この図１に示されている例では、第１導体層１２の表面に、金属層１３と異なる金属からなるバリアメタル層１７が設けられ、このバリアメタル層１７の一面が露出するように樹脂絶縁層１１内に埋め込まれている。このように、バリアメタル層１７および第１導体層１２が樹脂絶縁層１１内に埋め込まれることは、プリント配線板１の薄型化に寄与すると共に、第１導体層と樹脂絶縁層１１との密着性の向上に寄与する。一方で、後述されるように、第１面１１ａと第２面１１ｂとで不均一なソルダーレジスト層１６が形成されると、樹脂絶縁層１１の反りが生じやすいという問題がある。第１導体層１２には、図示しない電子部品の電極がハンダにより接続される部分と、それ以外の配線部分とがあり、図１では、電子部品が接続される部分の電極部が第１パターン１２ａとして、それ以外の第１導体層１２の部分が第２パターン１２ｂとして表示されている。電子部品は、ディスクリートやＩＣなどの半導体素子が例示される。第１導体層１２を形成する方法は、特に限定されない。好ましくは、第１導体層１２は、電気めっきにより形成される電気めっき膜であっても良い。第１導体層１２が電気めっき膜であるならば、純粋な金属膜として形成されるという利点がある。第１導体層１２を構成する材料は、銅が例示される。銅は、電気めっきが容易でありながら、抵抗が小さく腐食の問題も生じにくい。この第１導体層１２の厚さは、３〜２０μｍが例示される。

第１導体層１２に形成されるパターンのうち、ソルダーレジスト層１６の開口１６ａ内に露出する電子部品が搭載される第１パターン１２ａには、バリアメタル層１７と金属層１３とが形成されている。バリアメタル層１７は、金属層１３とは異なる材料からなっており、例えばニッケルまたはチタンが例示される。このバリアメタル層１７は、金属層１３が金属膜１３ａからパターニングされて形成される際に、金属層１３と通常同じ材料で形成される第１導体層１２がエッチングされないようにするバリア層として機能する。特に、後述するように、金属層２３が厚くなると、エッチング制御を厳密に行うことが難しくなるが、このバリアメタル層１７が設けられることにより、第１配線層１２をオーバーエッチングする恐れもなく、金属層１３が正確に形成される。

この金属層１３と金属層１３が形成される第１導体層１２の各パターン（バリアメタル層１７のパターンも後述する製造方法から明らかなように、第１導体層１２のパターンと同じになる）との大小関係および位置関係は、後述される。金属層１３は、第１導体層１２の第１パターン１２ａと図示しない電子部品とを電気的損失が殆ど生じないように接続し得る金属で形成されれば特に限定されない。好ましくは、金属層１３は、銅箔またはニッケル箔が例示される。しかし、金属層１３が厚く形成される場合には、できるだけ電気抵抗の小さい銅が好ましく、第１導体層１２も同様の理由により銅が好ましいため、その間に前述のバリアメタル層１７がニッケル等により形成されることが好ましい。金属層１３やバリアメタル層１７が銅またはニッケルであるならば、安価で電気抵抗も小さく、簡単に形成しやすいという利点がある。

金属層１３は、１層であっても良く、複数の層から形成されていても良い。複数の層で形成される場合は、例えばＣｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｐｄ／Ｎｉ、Ａｕ／Ｎｉが例示される。最外層として設けられるＮｉやＴｉは、表面保護膜として機能し得る。しかし、これらの複層で金属層１３が形成される場合、前述のバリアメタル層１７は、その複層のいずれの材料とも異なる材料が選択されるのが好ましく、少なくとも、複層のうちの最下層（バリアメタル層１７に隣接する層）の材料と異なる材料が選択される必要がある。

金属層１３の厚さは、電子部品の実装時、電子機器に組み込まれて使用される際の温度の上昇や下降等による樹脂絶縁層の反り等に基づく電子部品との接続の信頼性および接続後のヒートサイクルによる接続性の信頼性を高めるため、少々の反りがあっても接続しやすくすると共に、接続部に係る応力を緩和し得る厚さであればよい。すなわち、電子部品が接続される第１パターン１２ａが第１導体層１２だけで形成されていると、第１導体層１２の表面を除いた大部分は樹脂絶縁層１１に覆われているため、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａと第２面１１ｂとのソルダーレジスト層の不均衡によりプリント配線板１に反りが発生したときに、電子部品のハンダ付け部分のみに熱膨張率差に基づく応力がかかることになり、ハンダ付け部分が耐えられなくなり、破損に至る恐れが生じ得るが、この金属層１３が設けられることにより、金属層１３は周囲が空間と接しており、金属層１３の膨張や収縮により、その応力を吸収しやすくなる。好ましくは、金属層１３の厚さは、ソルダーレジスト層１６の厚さと同程度か、それよりも大きい。金属層１３の厚さは、５〜２０μｍが例示される。金属層１３の厚さがソルダーレジスト層１６の厚さよりも厚ければ、応力を緩和しやすい点で好ましい。第１導体層１２の第２パターン１２ｂは、電子部品が搭載される第１パターン１２ａとは異なる部分であり、その表面にはソルダーレジスト層１６が形成されている。

金属層１３は、厚さのみならず、形状によっても応力が吸収されやすくなる。例えば図４(ａ)〜(ｂ)に、金属層１３の厚さを誇張した拡大図で書かれているように、金属層１３の側面が湾曲した形状にされることにより、応力が吸収されやすくなる。

すなわち、図４（ａ）に示される構造は、金属層１３の上面ＵＦと、上面と反対側の下面ＢＦと、上面と下面の間の側面ＳＦとを有する。そして、側面ＳＦは湾曲している。上面ＵＦにおける金属層１３の太さｄ１は下面ＢＦにおける太さｄ２より細いことが好ましい。図４（ａ）では、上面ＵＦと下面ＢＦとの間に最も細い部分ＮＰが存在していて、最も細い部分ＮＰの太さｄ０は、上面ＵＦにおける太さｄ１より細く、かつ、下面ＢＦにおける太さｄ２より細い。

図４（ｂ）に示される例では、上面ＵＦから下面ＢＦに向かって金属層１３の太さは太くなっている。図４（ｂ）では、最も細い部分ＮＰは金属層１３の上面にＵＦに形成されているので、ｄ１＝ｄ０になっている。金属層１３の側面ＳＦの形状はストレートではなく、湾曲しているので、この上に搭載される電子部品等との間の物性の差に起因する応力が金属層１３で緩和される。物性値としては、熱膨張係数やヤング率などが挙げられる。図４（ａ）の形状は、図４（ｂ）の形状よりも応力緩和に適する。このような形状は、エッチング条件等により調整され得るので、金属層１３の厚さや形状が制御されることにより、より一層応力が緩和される。

第２導体層１４は、樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂ上に形成されている。第２導体層１４を形成する方法は、特に限定されない。第２導体層１４０を構成する材料は、銅が例示される。第２導体層１４の厚さは、３〜２０μｍが例示される。第２導体層１４は、図１では１層の例で示されているが、後述されるように、例えば金属箔とめっき膜により形成されても良い。

ビア導体１５は、樹脂絶縁層１１を貫通し、第１導体層１２と第２導体層１４とを電気的に接続している。ビア導体１５は、第２導体層１４と樹脂絶縁層１１とを貫通する導通用孔１１ｄに導体を埋めることにより形成されている。ビア導体１５としては、銅が例示され、例えば電気めっきにより形成される。

ソルダーレジスト層１６は、電子部品の電極が接続される第１導体層１２の第１パターン１２ａを除く範囲の第１導体層１２（第２パターン１２ｂ）および樹脂絶縁層１１の第１面１１ａに形成されている。図１に示される例では、ソルダーレジスト層１６は、第１パターン１２ａの領域全体には形成されないで、開口部１６ａの範囲を除く周囲全体に形成されている。この開口部１６ａは、図１に示されるように、各配線の接続部が列状に並んで露出するように形成される一括開口部として形成されている。開口部１６ａは、第１導体層１２の第１パターン１２ａを露出させている。ソルダーレジスト層１６は、不要部分にハンダが付着するのを防止するために設けられている。そのため、望ましくは図７で後述する例のように、第１パターン１２ａの領域全体を開口部１６ａとするよりも、第１パターン１２ａの領域内の各配線の接続部ごとに露出するように、パターン間（第１導体層１２間）の間隙部にもソルダーレジスト層１６ｂが残り、各接続部が個別に開口するように個別開口部が形成されることが好ましい。それにより、パターン間の電気絶縁性が確保される。ソルダーレジスト層１６を構成する材料は、熱硬化性エポキシ樹脂が例示される。ソルダーレジスト層１６の厚さは、例えば２０μｍ程度に形成される。

本実施形態のプリント配線板１は、従来のプリント配線板と異なり、電子部品と接続される第１導体層１２の第１パターン１２ａに、バリアメタル層１７を介して、金属層１３が形成されている。そして、第１導体層１２の第１パターン１２ａは、バリアメタル層１７および金属層１３を介して図示しない電子部品と電気的に接続される。

金属層１３は、樹脂絶縁層１１の表面（第１面１１ａ）から突出している。そのため、樹脂絶縁層１１内に埋め込まれている第１導体層１２とは異なり、膨張、収縮に対しても、比較的対応しやすい。その結果、電子機器に組み込まれて使用時にヒートサイクルにより膨張、収縮が繰り返されても、ハンダの接続部のみにその応力がかからないで、この金属層１３により吸収される。その結果、ハンダ付け部分でのひび割れやクラックなどによる破損が減少し、信頼性が大幅に向上する。

一方、熱膨張および収縮による樹脂絶縁層１１の反りは、電子部品を実装する際にも問題になり得る。すなわち、電子部品の実装は、例えばプリント配線板の端子パッド（第１導体層１２の第１パターンの各パターン）か、電子部品の電極端子のいずれかにハンダボールが形成され、そのままリフロー炉に通して２００℃くらいまで上げて行われるため、その温度上昇の際に樹脂絶縁層１１が反ると、電子部品の中心部の電極パッドと端部の電極パッドとで第１導体層１２の各パターンとの距離が異なり、一部で接続不良が起こるという危険性がある。しかし、金属層１３が設けられることにより、全体に嵩上げされるため、距離の近いところのハンダ量を減らすとか、金属層１３の大きさを異ならせる（パターニングする際のマスクの形状を変えることにより簡単に異ならせることができる）ことにより、接続部のハンダバンプの形状が横長にされて低くなるようにし、または金属層１３のパターンを小さくしてハンダバンプの形状を高くすることにより、その接続不良を解消することができる。なお、このような調整を第１導体層１２の第１パターン１２ａの大きさを変えることにより行うと、小さくするときに、樹脂絶縁層１１との接触面積が小さくなることに伴う密着強度の低下が懸念されるが、本実施形態では、第１パターン１２ａの密着強度を低下させることなく、接続部の高さが調整され得る。

すなわち、ハンダバンプは、表面張力が働いて、丸まる性質があるため、接着する金属層１３のパターンが小さいと、その表面積と電子部品の電極パッドの表面積との間で太鼓状の形状になる。そのため、金属層１３の面積が小さいと、ハンダバンプの高さは高くなり、金属層１３の面積が大きいとハンダバンプの高さは低くなる。一方、金属層１３の大きさが一定でも、ハンダボールの大きさを変えることにより、同様の理由でハンダバンプの大きさを調整することができる。その結果、電子部品の実装時の接続不良も解消することができる。

図２〜４が参照されて、金属層１３とバリアメタル層１７および第１導体層１２の位置、およびその大小の関係の例が説明される。この金属層１３は、後述するように、金属膜１３ａをエッチングしてパターニングすることにより得られる。そのため、そのパターニングのマスクの形成により位置および大きさは自由に設定することができる。一方、パターニングのマスクの精度にも限界があるため、第１導体層１２と全く一致させて形成することは非常に難しい。しかし、理論的には、全く一致させて形成することもできる。図２〜４は、金属層１３とバリアメタル層１７および第１導体層１２との大小関係および位置関係を説明するための断面説明図である。なお、平面図が示されていないが、金属層１３の平面形状は、矩形でも多角形でも円形でも長円でも自由に選択することができる。なお、本明細書で金属層１３に関して幅とは、円形であれば直径を、矩形または多角形であれば長辺または短辺の長さを、長円であれば長径または短径を、それぞれ意味する。

図２に示される例では、金属層１３の幅は、バリアメタル層１７および第１導体層１２の第１パターン１２ａの幅よりも小さい。また、金属層１３は、第１パターン１２ａからはみ出ないように形成されている。このような構造にすることにより、前述のように、この上に形成されるハンダバンプを高くすることができ、反りにより電子部品との距離が大きくなる場所の金属層に適している。

図３（ａ）に示される例では、金属層１３の幅は、バリアメタル層１７および第１パターン１２ａの幅と略同じ大きさである。また、金属層１３は、バリアメタル層１７および第１パターン１２ａとずれた位置で接合されている。すなわち、バリアメタル層１７と接合する側の面の一部がバリアメタル層１７の表面と接触し、金属層１３の一部は、バリアメタル層１７からはみ出ており、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に延びている。このようにずれが生じても、バリアメタル層１７および第１パターン１２ａと金属層１３との接続には問題がなく、この金属層１３と電子部品とが接続されるため、何ら不都合は生じない。この場合、ずれた部分の金属層１３の下には、バリアメタル層１７も存在しないが、ずれた部分の金属層１３の下は樹脂絶縁層１１になり、金属層１３がエッチングされて露出するのは樹脂絶縁層１１であるため、エッチング液によっては、エッチングされないので、何の問題も生じない。一方、この程度のずれが容認されるのであれば、それ程マスクの位置合せに神経をすり減らす必要が無くなり、製造コストが低下され得る。

図３（ｂ）に示される例は、金属層１３の幅がバリアメタル層１７および第１パターン１２ａの幅よりも大きい例である。また、金属層１３は、バリアメタル層１７および第１パターン１２ａを覆っている。すなわち、金属層１３の外周縁に近い部分が、バリアメタル層１７および第１パターン１２ａからはみ出ており、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に延びている。このような構造にされると、前述のようにこの上に形成されるハンダバンプが、この広い金属層１３の全面に広がってハンダバンプを形成するため、同じ大きさのハンダボールであれば、ハンダバンプを低くすることができる。従って、電子部品のうち、樹脂絶縁層１１の反りにより、電子部品の電極パッドとの距離が近くなる部分の金属層１３に適した構造になる。この場合も、エッチング部分にバリアメタル層１７は存在しないが、樹脂絶縁層１１であるため、エッチングされることは無く何ら問題は生じない。

金属層１３とバリアメタル層１７および第１パターン１２ａとの大小関係および位置関係は、上述される各々の効果を奏するために、適宜選択される。なお、金属層１３とバリアメタル層１７および第１パターン１２ａとの大小関係および位置関係を調整する方法は、前述のように、金属層１３をパターニングするときのマスク形成により簡単に得られる。

以上、本実施形態によれば、第１導体層１２の第１パターン１２ａ上のバリアメタル層１７上に金属層１３が設けられているため、電子部品を搭載する場合に樹脂絶縁層１１の反りが発生しても、予めその反りの発生が予測できる場合には、金属層１３のパターニングを前述のように工夫することにより、接続不良が解消される。また、この金属層１３が樹脂絶縁層１１内に埋め込まれておらず、その表面から突出しているので、膨張収縮に対応しやすく、応力を吸収する緩和層としても機能する。そのため、実装時の接続不良による歩留り低下が防止されるのみならず、使用後のヒートサイクルによる亀裂発生の防止などの信頼性も大幅に向上する。

前述の例では、ソルダーレジスト層１６は、樹脂絶縁層１１の第１導体層１２の第１パターン１２ａ以外の領域に形成される、すなわちソルダーレジスト層１６の開口部１６ａ内ではソルダーレジスト層１６が形成されない例であった。しかし、ソルダーレジスト層１６は、そもそも隣接する電極パッド間でのショートを防止することを目的としているので、開口部１６内、すなわち第１パターン１２ａの領域でも、それぞれのパターン間にもソルダーレジスト層１６ｂが形成されることが好ましい。その例が図７に示されている。この実施形態は、第１パターン１２ａ内の各パターンの間にソルダーレジスト層１６ｂが形成されている点で、図１に示される例と異なるが、その他の部分は図１に示される例と同じで、同じ部分には同じ符号が付されて、その説明は省略されている。

次に、プリント基板の製造方法の一実施形態が、図５および図６Ａ〜６Ｈを参照して説明される。なお、本実施形態の製造方法の説明において、上述のプリント配線板１の実施形態で説明された部分と同じ部分は、同一の参照符号が付され、説明が適宜省略されている。

まず、図６Ａおよび図５のステップＳ１に示されるように、金属膜１３ａが設けられたキャリア１８が用意される。キャリア１８としては、例えば銅張積層板が用いられるが、これに限定されない。図１に示される例では、例えばプリプレグからなる支持板１８ａの両面に、例えばキャリア銅箔１８ｂ付き金属膜１３ａが接着剤により、または熱圧着法等により貼り付けられることにより、支持板１８ａの両面に例えばキャリア銅箔１８ｂが貼り付けられてキャリア１８が形成されている。例えば金属膜１３ａの厚さは５〜２０μｍ、好ましくは１０〜２０μｍに、キャリア銅箔１８ｂの厚さは１５〜３０μｍ、好ましくは１８μｍ程度に形成される。

このキャリア１８は次の各工程の作業時における基板として用いられるもので、後述するように、プリント基板としては残らないで除去されるものである。従って、第１導体層１２等と分離できるようにするため、この表面に金属膜１３ａが設けられるが、この金属膜１３ａはキャリア１８から分離しやすいように、金属膜１３ａとキャリア１８との間に、例えば熱可塑性樹脂等の容易に分離しやすい接着剤を介して全面で接着または固定されている。すなわち、キャリア銅箔１８ｂと金属膜１３ａとが、熱可塑性樹脂などにより全面で接着されてキャリア銅箔１８ｂ付き金属膜１３ａが形成され、そのキャリア銅箔１８ｂが支持板１８ａに熱圧着等により接合されている。この熱可塑性樹脂により接着されることにより、全面で接着されていても、温度が上昇されることにより、容易に金属膜１３ａとキャリア銅箔１８ｂとの間で分離される。しかし、これに限らず、例えば金属膜１３ａとキャリア銅箔１８ｂとが周囲のみで接着または固定されても良い。この周囲で固定されることにより、周囲を切断すれば、簡単に両者は分離される。そのため、この場合の周囲での固定は熱可塑性樹脂には限定されない。このキャリア１８と金属膜１３ａの両者間には、熱膨張などの差が無いことが望ましいため、金属膜１３ａにニッケルが用いられるのであれば、キャリア銅箔もキャリアニッケル箔からなるなど、同じ材料であることが好ましい。従って、このキャリア１８の金属膜１３ａが設けられる面には、適宜、剥離層が設けられても良い。

図１に示される例では、キャリア銅箔１８ｂと金属膜１３ａとが予め接着剤等により接着されたキャリア銅箔付き金属膜１３ａが支持板１８ａに貼り付けられる例である。しかし、キャリア銅箔１８ｂ等が支持板１８ａに貼り付けられたキャリア１８に金属膜１３ａが全面で、またはその周囲などで接着されても良い。また、キャリア１８の両面に金属膜１３ａが設けられる例が示されているが、廃棄されるキャリア１８の両面を利用して一度に２枚のプリント配線板が作製されるという点で好ましい。しかし、一方だけでも良く、また、両方に形成して異なる回路パターンに形成されても良い。以下に示される例では、両面に同じ回路パターンが形成される例であるため、図では示されているが、片面だけの説明で、他面側に関しては、符号も説明も省略されている。

次に、図６Ｂおよび図５のステップＳ２に示されるように、電子部品が搭載される第１パターン１２ａおよびそれ以外の第２パターン１２ｂを含む第１導体層１２が形成される。第１導体層１２を形成する方法は、所定のパターンを形成するためのレジストパターン（図示せず）が金属膜１３ａの表面に形成され、金属膜１３ａを一方の電極として電気銅めっき法により、金属膜１３ａが露出している部分に、例えばニッケルメッキが施されることにより、バリアメタル層１７が形成され、さらに、例えば銅めっきが施されることにより、第１導体層１２が形成される。その後、レジストパターンが除去されることにより、図６Ｂに示されるようなバリアメタル層１７および第１導体層１２が形成される。

次に、図６Ｃおよび図５のステップＳ３に示されるように、樹脂絶縁層１１および第２導体層１４の一部となる金属箔１４ａが、第１導体層１２上および金属膜１３ａの露出している面に積層される。この樹脂絶縁層１１および金属箔１４ａの積層は、加圧および加熱して貼り合わせる公知の方法が用いられる。

次に、図５のステップＳ４に示されるように、導通用孔１１ｄが形成される。導通用孔１１ｄを形成する方法は、レーザ光照射の方法が用いられる。すなわち、樹脂絶縁層１１の両面に設けられる第１導体層１２と第２導体層１４とが接続される部分に形成され、金属箔１４ａの表面から、ＣＯ₂レーザ光等が照射されることにより加工される。

次に、導通用孔１１ｄ内および金属箔１４ａ上に図示しない無電解めっき膜等の金属被膜が形成され、続いて、図６Ｄおよび図５のステップＳ５に示されるように、例えば電気めっきにより、ビア導体１５が形成されると共に、金属箔１４ａの表面に図示しない金属被膜と電気めっき膜の層が形成される。この金属箔１４ａと、図示しない金属被膜および電気めっき膜１４ｂとにより第２導体層１４が構成される。そして、この図示しない金属被膜および金属箔１４ａがパターニングされて３層からなる第２導体層１４が形成されており、この状態が図６Ｄに示されている。このパターニングによる第２導体層１４の形成は、通常のレジスト膜の形成、パターニングとエッチングにより形成される。

次に、図６Ｅおよび図５のステップＳ６に示されるように、キャリア１８が除去される。なお、図６Ｅにおいて、説明の明瞭化のため、図６Ｄに示されたキャリア１８の上側のみが、図の上下が反転されて示されている。前述のように、キャリア１８（キャリア銅箔１８ｂ）と金属膜１３ａとは、熱可塑性樹脂等の容易に分離しやすい接着剤等により固定されているため、温度が上昇された状態で引き剥がすことにより容易に分離され、金属膜１３ａのキャリア銅箔１８ｂとの接触面が露出する。

次に、図６Ｆ〜６Ｈおよび図５のステップＳ７に示されるように、金属膜１３ａがパターニングされて、金属層１３が形成されている（図６Ｈ参照）。この金属層１３のパターニングは、図６Ｆに示されるように、第１導体層１２のうちの第１パターン１２ａの表面に例えばハンダめっき膜からなるマスク１９がパターニングされて形成され、そのハンダめっき膜からなるマスク１９から露出している部分がエッチングされることにより所定のパターンで金属層１３が形成され（図６Ｇ）る。その際、金属層１３のサイドは、ハンダめっき膜からなるマスク１９の幅より若干小さくなるが、第１導体層１２側は、その表面に形成されているバリアメタル層１７によりエッチングが止まり、第１導体層１２が余計にエッチングされることはない。その後、ハンダめっき膜からなるマスク１９はそのまま残しておいて、接合材として使用することができる。しかし、ハンダめっき膜ではなく、通常のレジスト膜をマスクとして形成することもでき、金属層１３の形成後にマスク１９は除去されても良い。図６Ｈに示される例では、マスク１９が除去された構造になっている。

前述のように、この金属層１３の形状は、このマスク１９の形状をどのように形成するかにより、図２〜３に示される種々の形状に形成され得る。すなわち、マスク１９のパターンを第１パターン１２ａの各パターンよりも小さくすれば図２に示される構造になり、マスク１９の大きさは第１パターン１２ａの大きさと同じで、位置がずれていれば、図３（ａ）に示される構造になり、第１パターン１２ａのパターンよりも大きいマスク１９が形成されれば、図３（ｂ）に示される構造に形成される。なお、非常に細かいパターンであり、多少のマスクずれは避けられず、意図しないで図２〜３の構造になることもあり得る。しかし、図２〜３に示される構造のいずれかが好まれなければ、意識的にそうならないように形成され得る。

次いで、電子部品の実装を行う際に、樹脂絶縁層１１の表面が保護されるように、ソルダーレジスト層１６が、電子部品が実装される第１パターン１２ａの部分以外の第２パターン１２ｂおよび樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ、および樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂに塗布され、ソルダーレジスト層１６が形成されて（Ｓ８）、図１に示される構造になる。このソルダーレジスト層１６は、例えばソルダーレジストが全面に塗布されて、フォトリソグラフィ技術を採用してパターニングされることにより形成される。

この後、図示されていないが、金属層１３および第２導体層１２の露出面には、ＯＳＰ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｓｎ等の被覆による表面処理が行われる。

以上、本実施形態によれば、樹脂絶縁層１１の表面（第１面）から突出する金属層１３を含むプリント配線板１が製造される。第１導体層１２の第１パターン１２ａは、金属層１３を介して、図示しない電子部品と電気的に接続される。このような金属層１３は、プリント配線板１に繰り返し反りが発生する場合であっても、反りによりプリント配線板１に加えられる応力を緩和し得る。そのため、電子部品と第１導体層１２の第１パターン１２ａとの接続箇所は、破断しにくく、接続不良を起こしにくい。

一方、この金属層１３は、前述の製造方法からも分るように、銅張キャリアの表面に形成された金属膜１３ａがパターニングされるだけで形成されている。この金属層１３が設けられない従来のこの種のプリント配線板でも、この金属膜１３ａは第１導体層１２の形成のために下地層として必要であり、従来はすべて除去されていたものである。上記実施形態では、従来エッチング等により除去されていたものが、多少厚い金属膜１３ａが用いられることが好ましいが、一部残されるだけで使用時のヒートサイクルによる熱応力を緩和することができる。換言すると、パターニングの工程だけ付加されるが、材料的には、何も追加することなく、画期的な効果が奏される。

また、上記実施形態の製造方法によれば、金属層１３が金属膜１３ａのパターニングにより形成されているので、そのパターニングのマスクの形成時に、その大きさを調整することが可能である。従って、例えば電子部品が搭載される際に、樹脂絶縁層１１に反りが発生していて、電子部品の複数の電極パッドのそれぞれと、第１導体層１２の第１パターン１２ａそれぞれのパターンとの間で間隔の相違が生じるような場合でも、その傾向は予め予測できるので、間隔が広くなる部分の第１パターン２２ａの金属層１３が小さい径になるようにパターニングされ、間隔が狭い部分の第１パターン１２ａの金属層１３が大きい径になるようにパターニングされることができる。そうすることにより、電子部品を実装する際に、ハンダリフローの温度が上昇して樹脂絶縁層１１に反りが発生しても、確実にすべての電極パッドを接続することができる。さらに、本実施形態によれば、金属層の下側にバリアメタル層１７が設けられているため、どのような形状に金属層１３が形成されても、第１導体層１２がエッチングされることは無く、第１導体層１２を損傷させることが無い。

図１に示される実施形態では、１層の樹脂絶縁層を介して一対の導体層（第１導体層１２および第２導体層１４）が形成される２層構造のプリント配線板が例示された。しかしながら、例えば図６Ｄに示される第２導体層１４が形成された後に、この第２導体層１４および樹脂絶縁層１１の露出面に、さらに図６Ｃに示されるように、第２の樹脂絶縁層、第２の金属箔が積層され、その後に、図６Ｅ以降の工程を行うことにより、３層構造のプリント配線板とされても良い。

１ プリント配線板
１１ 樹脂絶縁層
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１１ｄ 導通用孔
１２ 第１導体層
１２ａ 第１パターン
１２ｂ 第２パターン
１３ 金属層
１３ａ 金属膜
１４ 第２導体層
１４ａ 金属箔
１４ｂ 電気めっき膜
１５ ビア導体
１６ ソルダーレジスト層
１６ａ 開口部
１７ バリアメタル層
１８ キャリア
１９ マスク

Claims (16)

1. 第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、
   前記樹脂絶縁層の前記第１面側に埋め込まれ、電子部品が電気的に接続される第１導体層と、
   前記樹脂絶縁層の第２面上に形成される第２導体層と、
   前記樹脂絶縁層を貫通して設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層とを電気的に接続するビア導体と、
   前記樹脂絶縁層の第１面および前記第１導体層上に形成され、前記電子部品と接続する一部の前記第１導体層を露出させるための開口部を備えるソルダーレジスト層と、
   を有するプリント配線板であって、
   前記開口部から露出している前記第１導体層上に、バリアメタル層と金属層とがこの順に形成され、かつ、前記バリアメタル層が前記金属層とは異種の金属からなり、
   前記金属層は、前記樹脂絶縁層の前記第１面から突出している。
2. 請求項１記載のプリント配線板であって、
   前記金属層は、該金属層の前記バリアメタル層と接合する側の面の全てが前記バリア層を介して前記第１導体層の表面と接触するように形成されている。
3. 請求項２記載のプリント配線板であって、
   前記金属層と接触していない前記バリアメタル層の表面が平坦である。
4. 請求項１記載のプリント配線板であって、
   前記金属層が銅からなり、前記バリアメタル層がニッケルまたはチタンからなる。
5. 請求項４記載のプリント配線板であって、
   前記金属層が銅箔であり、前記第１導体層が銅めっき膜である。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属層の厚さは、前記ソルダーレジスト層の厚さよりも大きい。
7. 請求項６記載のプリント配線板であって、前記金属層の厚さが１０μｍ以上である。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、前記電子部品と接続する一部の前記第１導体層を露出させる前記ソルダーレジスト層の開口部が、前記第１導体層の各配線の接続部の複数個が一列に連続して露出するように形成される一括開口である。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、前記電子部品と接続する一部の前記第１導体層を露出させる前記ソルダーレジスト層の開口部が、前記第１導体層の各配線の接続部ごとに個別に開口する個別開口である。
10. プリント配線板の製造方法であって、
    金属膜が設けられているキャリアを用意することと、
    前記金属膜の上に、バリアメタル層を形成することと、
    該バリアメタル層上に電子部品が接続される第１導体層を形成することと、
    前記第１導体層が埋め込まれるように前記金属膜の上に樹脂絶縁層を形成することと、
    前記樹脂絶縁層の露出面側から前記樹脂絶縁層を貫通し、前記第１導体層を露出させる導通用孔を形成することと、
    前記導通用孔内を導体で埋めると共に、前記樹脂絶縁層の露出面側に第２導体層を形成することと、
    前記キャリアを除去し、前記金属膜の一面を露出させることと、
    前記電子部品が接続される前記第１導体層の部分以外の前記金属膜を、前記バリアメタル層をエッチングストッパとして選択性エッチングにより除去することにより金属層のパターンを形成することと、
    前記樹脂絶縁層の前記第１面と、前記金属層が形成されていない前記第１導体層の上にソルダーレジスト層を形成することと、を含む。
11. 請求項１０記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記金属層は、該金属層の前記バリアメタル層と接合する側の面の全てが前記バリア層を介して前記第１導体層の表面と接触するように形成されている。
12. 請求項１１記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記金属層と接触していない前記バリアメタル層の表面が平坦である。
13. 請求項１０記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記金属層が銅からなり、前記バリアメタル層がニッケルまたはチタンからなる。
14. 請求項１３記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記金属層が銅箔であり、前記第１導体層が銅めっき膜である。
15. 請求項１０〜１４のいずれか１項に記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記金属層の厚さは、前記ソルダーレジスト層の厚さよりも大きい。
16. 請求項１５記載のプリント配線板の製造方法であって、前記金属層の厚さが１０μｍ以上である。

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