JP2016029682A

JP2016029682A - プリント配線板

Info

Publication number: JP2016029682A
Application number: JP2014151556A
Authority: JP
Inventors: 徹古田; Toru Furuta; 剛士古澤; Takeshi Furusawa
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2016-03-03

Abstract

【課題】電子部品を実装し易いプリント配線板の提供
【解決手段】実施形態のプリント配線板は、パッド用の溝を有する樹脂絶縁層と樹脂絶縁層の溝に形成されているパッドと樹脂絶縁層上に形成されている外部端子と全てのパッドを露出する開口を有する上側のソルダーレジスト層と外部端子を個別に露出する開口を有する下側のソルダーレジスト層を有する。そして、パッドの上面と樹脂絶縁層の第１面との間にギャップが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を実装するプリント配線板に関する。

特許文献１は、プリント配線板を開示している。特許文献１の図１０によれば、交互に積層されている絶縁層と配線層を有する。そして、第１の回路パターンは第１の絶縁層に埋まっていて、第３の回路パターンは第２の絶縁層上に形成されている。

ＵＳ２０１４／００２７１６７Ａ１

特許文献１の図１０や図１１によれば、第１の回路パターンは第１の絶縁層に埋まっていて、第３の回路パターンは第２の絶縁層上に形成されている。そのため、特許文献１のプリント配線板の構造は非対称である。そのため、特許文献１のプリント配線板は、ヒートサイクルで大きな反りを有すると考えられる。特許文献１のプリント配線板に電子部品が実装される時、特許文献１のプリント配線板の温度は高くなる。その時、特許文献１のプリント配線板の反りは大きいと予想される。特許文献１のプリント配線板に電子部品を実装することが難しいと推察される。反りに拠って中央領域のパッドが短絡することが予想される。また、外周領域のパッドと電子部品間の接続不良が発生すると予想される。

本発明の目的は、電子部品を実装しやすいプリント配線板を提供することである。本発明の別の目的は、プリント配線板の反りを小さくすることである。

本発明に係るプリント配線板は、第１面と前記第１面と反対側の第２面を有するとともに、前記第１面に形成されていて電子部品を搭載するためのパッド用の複数の溝を有する樹脂絶縁層と、前記溝に形成されている前記パッドと、前記第２面上に形成されている外部端子と、前記樹脂絶縁層を貫通し、前記パッドと前記外部端子を接続するビア導体と、前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されていて、前記パッドの全てを露出する１つの開口を有する上側のソルダーレジスト層と、前記樹脂絶縁層の前記第２面と前記外部端子上に形成されていて、前記外部端子を個別に露出している開口を有する下側のソルダーレジスト層と、からなる。そして、前記パッドの上面は前記第１面から凹んでいる。

図１（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の断面図であり、図１（Ｂ）はプリント配線板の応用例の断面図であり、図１（Ｃ）は、パッドの拡大図である。図２（Ａ）は図１（Ａ）のプリント配線板の平面図であり、図２（Ｂ）は第１実施形態のプリント配線板の別例の平面図であり、図２（Ｃ）はパッドの拡大図である。第１実施形態のプリント配線板の製造工程図。図４（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るプリント配線板の断面図であり、図４（Ｂ）は、上側のソルダーレジスト層の開口の大きさと電子部品の大きさを示す図であり、図４（Ｃ）はギャップを示している。

[第１実施形態]
図１（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るプリント配線板１０の断面図である。
プリント配線板１０は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有する樹脂絶縁層（最外の樹脂絶縁層）５０と第１面Ｆ上に形成されている第１導体層３４と第２面Ｓ上に形成されている第２導体層５８と樹脂絶縁層５０を貫通し第１導体層３４と第２導体層５８を接続しているビア導体６０とを有する。樹脂絶縁層５０は第１面Ｆに第１導体層３４用の凹部（溝）５１を有する。凹部５１内に第１導体層３４が形成されている。第１導体層３４はＩＣチップ等の電子部品を搭載するための複数のパッド３４Ｐを有する。第１導体層は、さらに、パッド３４Ｐとビア導体６０を接続する配線３４Ｌを有する。図１（Ｃ）に示されるように、パッド３４Ｐの上面３４ＰＵは、樹脂絶縁層５０の第１面Ｆから凹んでいる。第１面Ｆとパッド３４Ｐの上面３４ＰＵとの間の距離ｄ１は０μｍより大きく、５μｍ以下である。第１面Ｆとパッド３４Ｐの上面３４ＰＵとの間の空間はギャップＧである（図４（Ｃ））。
第２導体層５８は、図１（Ａ）に示されるように、樹脂絶縁層５０内に埋まっていない。第２導体層５８は、樹脂絶縁層５０の第２面から突出している。第２導体層５８は、マザーボードと接続するための外部端子５８Ｐを有する。
プリント配線板は、さらに、樹脂絶縁層５０の第１面Ｆと配線３４Ｌ上に形成されている上側のソルダーレジスト層７０Ｆを有する。上側のソルダーレジスト層７０Ｆは、図２（Ａ）に示されるように、全てのパッド３４Ｐを露出する１つの開口７１Ｆを有する。
プリント配線板は、さらに、樹脂絶縁層５０の第２面Ｓと第２導体層５８上に形成されている下側のソルダーレジスト層７０Ｓを有する。下側のソルダーレジスト層７０Ｓは、図１（Ａ）に示されるように、外部端子を個別に露出する開口７１Ｓを有する。
樹脂絶縁層はガラスクロスなどの補強材を有する。プリント配線板の反りが低減する。

図２（Ａ）は、図１（Ａ）のプリント配線板の平面図である。図２（Ａ）は、プリント配線板１０を上側のソルダーレジスト層７０Ｆ側から観察することで得られる図である。図２（Ａ）中のＸ１−Ｘ１間のプリント配線板１０の断面が図１（Ａ）に示されている。図２（Ａ）に示されるように、上側のソルダーレジスト層７０Ｆは、プリント配線板の中央領域に形成されている矩形状の第１ソルダーレジスト層７０ＦＩとプリント配線板の外周領域に形成されている枠状の第２ソルダーレジスト層７０ＦＯとで形成されている。そして、上側のソルダーレジスト層７０Ｆは、第１ソルダーレジスト層７０ＦＩと第２ソルダーレジスト層７０ＦＯとの間に枠状の開口７１Ｆを有する。開口７１Ｆから露出される樹脂絶縁層５０の第１面Ｆ上に矩形のパッド３４Ｐが配置されている。パッド３４Ｐは、樹脂絶縁層５０の凹部５１内に形成されている。パッド３４Ｐ以外、パッド３４Ｐから上側のソルダーレジスト層７０Ｆ下のビア導体６０に延びる配線３４Ｌの一部が開口７１Ｆから露出される。図２（Ａ）の例では、パッド３４Ｐは、２列に配列されている。第１ソルダーレジスト層７０ＦＩに近いパッドで内側のパッド３４ＰＩが形成され、第２ソルダーレジスト層７０ＦＯに近いパッドで外側のパッド３４ＰＯが形成されている。内側のパッド３４ＰＩと外側のパッド３４ＰＯの配列は千鳥配列である。内側のパッド３４ＰＩに繋がっている配線３４Ｌは第１ソルダーレジスト層７０ＦＩ下のビア導体に延びている。外側のパッド３４ＰＯにつながっている配線３４Ｌは第２ソルダーレジスト層７０ＦＯ下のビア導体に延びている。

実施形態のプリント配線板の別例の平面図が図２（Ｂ）に示される。別例では、パッド３４Ｐがプリント配線板１０の中央領域に形成されている。全てのパッド３４Ｐを露出する１つの開口７１が上側のソルダーレジスト層７０Ｆに形成されている。別例では、矩形の開口７１Ｆはプリント配線板１０の中央領域に形成されている。

特許文献１と同様に、実施形態のプリント配線板１０のパッド３４Ｐは樹脂絶縁層５０に埋まっていて、外部端子は樹脂絶縁層５０から突出している。しかしながら、実施形態のプリント配線板では、上側のソルダーレジスト層７０Ｆが全てのパッド３４Ｐを露出する大きな開口７１Ｆを有する。そして、そのような上側のソルダーレジスト層７０Ｆが樹脂絶縁層５０の第１面Ｆ上に形成されている。また、下側のソルダーレジスト層７０Ｓが外部端子５８Ｐを個別に露出する開口７１Ｓを有する。そして、そのような下側のソルダーレジスト層７０Ｓが樹脂絶縁層の第２面Ｓ上に形成されている。そのため、第１面Ｆ上のソルダーレジスト層の量は、第２面Ｓ上のソルダーレジスト層の量より少ない。埋まっている第１導体層と突出している第２導体層に起因するアンバランスが改善される。従って、特許文献１の図１０の構造に起因する反りが低減される。ヒートサイクルで実施形態のプリント配線板の反りは低減する。実施形態によれば、ＩＣチップ等の電子部品を実装しやすいプリント配線板が提供される。

図１（Ｂ）にプリント配線板１０の応用例２０が示されている。図１（Ｂ）に示されているプリント配線板の応用例２０の電子部品９０は、電極として、金属ポスト９４を有する。金属ポスト９４の形状は円柱である。金属ポスト９４は銅で形成されている。金属ポスト９４がパッド３４Ｐに半田やすず等の接合部材７６で接合されている。

図２（Ｃ）にパッド３４Ｐの拡大図が示されている。金属ポスト９４の底面積（接触面積）は、パッド３４Ｐの面積より小さい。金属ポスト９４の底面は図２（Ｃ）中で点線で示されている。金属ポスト９４の直径ｂ１は５０μｍであり、パッド３４Ｐの短辺の長さａ１は７０μｍであり、長辺の長さａ２は９０μｍである。隣接するパッド３４Ｐ間の絶縁間隔ｃ１は、３μｍ〜２０μｍである。ギャップが３μｍ未満であると、隣接するパッド３４Ｐ間の絶縁信頼性が低下する。ギャップが２０μｍを超えると、プリント配線板のサイズが大きくなる。ヒートサイクルでプリント配線板の反りが大きくなる。

第１実施形態のプリント配線板では、パッド３４Ｐの上面の面積が金属ポスト９４の底面積より大きい。そのため、第１実施形態のプリント配線板では、絶縁間隔ｃ１は３μｍ〜２０μｍでも隣接する金属ポスト間で短絡が発生しない。実施形態のプリント配線板は、距離ｄ１を有する。そのため、パッドの上面３４ＰＵと樹脂絶縁層の第１面Ｆとの間に存在する樹脂絶縁層５０の側壁がダムの機能を有する。従って、隣接するパッド３４Ｐ間で短絡が発生しない。応用例が距離ｄ１を有するため、応用例の厚みが薄くなる。
プリント配線板１０が凹部５１を有している。凹部５１が存在すると、電子部品９０とプリント配線板１０間の距離が長くなる。電子部品の実装が難しくなる。しかしながら、実施形態の応用例では、電子部品が金属ポストを有する。金属ポストの径ｂ１がパッド３４Ｐの短辺ａ１より小さい。そのため、金属ポスト９４とパッド３４Ｐ間の接続信頼性が高い。距離ｄ１が５μｍを超えると、電子部品９０とプリント配線板１０間の距離が大きすぎる。金属ポスト９４とパッド３４Ｐ間の接続信頼性が低下する。
図４（Ｂ）は、図１（Ｂ）の応用例の投影図である。樹脂絶縁層５０の第１面Ｆに電子部品９０と上側のソルダーレジスト層７０Ｆが等倍で投影されている。実線Ｌは電子部品９０の辺を示している。点線Ｍは図２（Ａ）に示される開口７１Ｆの外周を示している。点線Ｗは図２（Ａ）に示される開口７１Ｆの内周を示している。応用例の電子部品９０の外周は開口７１Ｆの外周より外側に位置している。応用例の反りが低減する。

第１実施形態のプリント配線板の途中基板が特許文献１に開示されている方法で製造される。特許文献１の内容は本明細書に取り込まれる。特許文献１の図２から図６に示されている方法でキャリア１００上に途中基板１０００が製造される。途中基板は、樹脂絶縁層５０と樹脂絶縁層の第１面Ｆ上の第１導体層３４と樹脂絶縁層の第２面Ｓ上の第２導体層５８と、樹脂絶縁層５０を貫通するビア導体６０で形成されている。キャリア１００とキャリア１００上の途中基板１０００が図３（Ａ）に示される。途中基板１０００からキャリア１００が除去される（図３（Ｂ））。途中基板の両面にソルダーレジスト層７０Ｆ、７０Ｓが形成される（図３（Ｃ））。パッドの上面がエッチングで除去される。図４（Ｃ）に示されるギャップＧが形成される。エッチング時間で距離ｄ１は制御される。この時、外部端子は保護シートで保護されている。保護シートが除去される。プリント配線板１０が完成する（図３（Ｄ））図３に示される方法によれば、ギャップＧが形成される時、ソルダーレジスト層７０Ｆ下の第１導体層は薄くならない。そのため、パッド３４Ｐの厚さとソルダーレジスト層７０Ｆ下の配線３４Ｌの厚さは異なる。配線３４Ｌの厚さは、パッド３４Ｐの厚さより厚い。低抵抗で信号が伝送される。ソルダーレジスト層７０Ｆ下の配線３４Ｌの上面は第１面Ｆから凹んでもよい。あるいは、ソルダーレジスト層７０Ｆ下の配線の上面と第１面Ｆは同一平面上に位置してもよい。ソルダーレジスト層７０Ｆが形成される前に、ギャップＧが形成されると、配線３４Ｌの上面とパッド３４Ｐの上面は図１（Ａ）に示されるように同一平面上に位置する。パッド３４Ｐと外部端子５８Ｐ上にＮｉ／Ａｕやスズなどの保護膜を形成することができる。
第１実施形態では、パッド３４Ｐ上にスズ膜が形成される。パッド３４Ｐ上にスズ膜を介してＩＣチップ９０の金属ポスト９４が接合される。プリント配線板の応用例２０が完成する（図１（Ｂ））。

[第２実施形態]
図４（Ａ）は第２実施形態のプリント配線板１の断面図である。
第２実施形態のプリント配線板では、複数の樹脂絶縁層５０、１５０、２５０と複数の導体層３４、５８、１５８、２５８が交互に積層されている。隣接する導体層は各樹脂絶縁層５０、１５０、２５０を貫通するビア導体６０、１６０、２６０で接続されている。第２実施形態のプリント配線板１の導体層３４は第１実施形態のプリント配線板１０と同様に樹脂絶縁層５０に埋まっている。樹脂絶縁層５０上に開口７１Ｆを有する上側のソルダーレジスト層７０Ｆが形成されている。第２実施形態のプリント配線板１は第１実施形態や第１実施形態の別例と同様な上側のソルダーレジスト層７０Ｆや開口７１Ｆを有する。プリント配線板１は、樹脂絶縁層２５０と導体層２５８上に下側のソルダーレジスト層７０Ｓを有する。第２実施形態のプリント配線板１の下側のソルダーレジスト層７０Ｓは外部端子を個別に露出する開口７１Ｓを有する。

第２実施形態でも、パッド３４Ｐの上面は樹脂絶縁層５０の第１面Ｆから凹んでいる。第２実施形態のプリント配線板１は、第１実施形態のプリント配線板１０と同様な距離ｄ１を有する。従って、反りが改善される。

１０プリント配線板
３４第１導体層
３４Ｐパッド
５０最外の樹脂絶縁層
５８第２導体層
６０ビア導体
９０電子部品
９４金属ポスト

Claims

第１面と前記第１面と反対側の第２面を有するとともに、前記第１面に形成されていて電子部品を搭載するためのパッド用の複数の溝を有する樹脂絶縁層と、
前記溝に形成されている前記パッドと、
前記第２面上に形成されている外部端子と、
前記樹脂絶縁層を貫通し、前記パッドと前記外部端子を接続するビア導体と、
前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されていて、前記パッドの全てを露出する１つの開口を有する上側のソルダーレジスト層と、
前記樹脂絶縁層の前記第２面と前記外部端子上に形成されていて、前記外部端子を個別に露出している開口を有する下側のソルダーレジスト層と、からなるプリント配線板であって、
前記パッドの上面は前記第１面から凹んでいる。
請求項１のプリント配線板であって、前記第1面と前記パッドの上面との間の距離は、０μｍより大きく、５μｍ以下である。
請求項１のプリント配線板であって、隣接する前記パッド間の距離は３μｍ〜２０μｍである。