JP2016039253A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板の反りに対する接続信頼性の向上および接続不良の防止、ならびに高密度配線における電子部品との接続の確保および導体層の保護。
【解決手段】実施形態のプリント配線板は、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と、第１面１１ａ側に埋め込まれ、電子部品との接続部１２ｂを含む第１導体層１２と、第２面１１ｂに突出して形成される第２導体層１４と、これらの導体層を接続するビア導体１５と、第１面１１ａおよび第１導体層１２上に形成され、接続部１２ｂを露出させる開口部１６ａを備えるソルダーレジスト層１６とを有している。各接続部１２ｂ上にバリアメタル層１７を介して金属ポスト１３が設けられ、金属ポスト１３は、その幅が接続部１２ｂの幅よりも大きく、バリアメタル層１７は、金属ポスト１３および第１導体層１２とは異種の金属からなると共に第１面１１ａより突出している。
【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、電子部品とプリント配線板との接続の確実性および信頼性の向上が図られると共に、金属ポストのパターニングが確実に行われ、かつ、配線のパターンがオーバーエッチングされることのない構造の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、高密度、高集積化に伴い配線が細く、かつ、配線間隔が狭くなっても、その配線の密着性が向上すると共に、電子部品等との接続が確実に行われ、かつ、隣接する配線間でも接触事故が起りにくい構造のプリント配線板およびその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、デバイスに組み込まれた後の使用状態で温度の上昇、下降が繰り返されても、電子部品とプリント配線板との間の熱膨張係数の差に基づく熱応力を吸収できる構造のプリント配線板およびその製造方法を提供することにある。

一実施形態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複数の接続部を含む第１導体層と、前記樹脂絶縁層の第２面より突出して形成される第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、前記複数の接続部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各接続部上にバリアメタル層を介して金属ポストが設けられ、前記金属ポストは、該金属ポストの幅が前記接続部の幅よりも大きくなるように形成され、かつ、前記バリアメタル層は、前記金属ポストおよび前記第１導体層とは異種の金属からなると共に、前記樹脂絶縁層の前記第１面より突出して形成されている。

一実施形態のプリント配線板の製造方法は、キャリア金属を有するキャリアに金属膜を設けることと、前記金属膜の上に前記金属膜とは異種金属からなるバリアメタル層を全面に形成することと、前記バリアメタル層上に、該バリアメタル層とは異種金属からなり、電子部品が接続される複数の接続部を含む第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、前記各接続部上に、該接続部の幅より大きい幅の金属ポストが形成されるように、前記金属膜の一部を残して他の部分をエッチングすることと、前記金属膜のエッチングにより露出する前記バリアメタル層を前記金属ポストの周囲を除いてエッチングにより除去することと、前記樹脂絶縁層の前記第１面側に、前記金属ポストが露出するように開口部を有するソルダーレジスト層を形成することと、を含んでいる。

本発明の一実施形態のプリント配線板の断面説明図。 本発明の他の実施形態のプリント配線板の断面説明図。 本発明の他の実施形態のプリント配線板の断面説明図。 金属ポストの形状説明のため、厚さ方向を誇張して拡大した断面説明図。 金属ポストの形状説明のため、厚さ方向を誇張して拡大した断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の平面説明図。 図２に示されるプリント配線板の平面説明図。 図３に示される配線パターンの他の実施形態を示す平面説明図。 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。 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、一実施形態のプリント配線板１の断面説明図（図５ＡのＩ−Ｉ線断面であるが簡略化のため、配線の数は減らしてある）である。本実施形態のプリント配線板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複数の接続部１２ｂを含む第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より突出して第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の複数の配線１２ａのそれぞれの接続部１２ｂを露出させるための開口部１６ａが形成されている。そして、開口部１６ａから露出している接続部１２ｂ上にバリアメタル層１７を介して金属ポスト１３が設けられている。金属ポスト１３は、その金属ポスト１３の幅ｗ１が接続部１２ｂの配線１２ａの幅ｗ２よりも大きくなるように、金属膜１３ａ（図６Ｈ参照）の一部を残して他の部分をエッチングして除去することにより形成され、かつ、バリアメタル層１７は、金属ポスト１３および第１導体層１２とは異種の金属からなると共に、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａより突出して形成されている。

すなわち、図１および図５Ａに示されるように、配線１２ａが並列して樹脂絶縁層１１内にその一面だけが露出するように埋め込まれている。その配線１２ａの接続部１２ｂは、図１〜２および図５Ａ〜５Ｂに示されるように、隣接する配線１２ａの並ぶ方向に沿って一列に並ぶように形成されても良いし、図３および図５Ｃに示されるように、隣接する配線１２ａ間で一定のピッチだけずらした位置に形成され、いわゆる千鳥状に接続部１２ｂが配列されていても良い。配線１２ａ間の間隔が狭い場合には、図５Ｃに示されるように千鳥状に形成されることが、隣接する配線１２ａ間での接触を避ける点から好ましい。換言すると、図５Ａ〜５Ｂに示されるように、接続部１２ｂが一列に並ぶ場合は、接続部１２ｂが一列に整列し、図５Ｃに示されるように、隣接する配線１２ａ間ごとに一定のピッチだけずれて接続部１２ｂが形成される場合には、二列で接続部１２ｂが配列する構造になる。この千鳥状に接続部１２ｂが形成される場合、その接続部１２ｂごとにソルダーレジスト層１６の開口部１６ａが形成されても良い。

図１〜３のいずれの実施形態の場合も、第１導体層１２が樹脂絶縁層１１内に埋め込まれて形成されており、その表面にバリアメタル層１７を介して金属ポスト１３が形成されている。このバリアメタル層１７は、金属ポスト１３および第１導体層１２とは異なる材料により形成されている。すなわち、第１導体層１２上に金属膜１３ａ（図６Ｈ参照）がパターニングされることにより金属ポスト１３（図６Ｉ参照）とされることにより形成されるため、第１導体層１２および金属膜１３ａが銅などの同じ材料により形成されると、その両者のエッチングの境界が明確ではなくなる。そうすると、配線１２ａ間がショートしないように、マスクで覆われていない金属膜１３ａが完全に無くなるまでエッチングしようとすると、第１導体層１２がオーバーエッチングされて、配線１２ａが薄くなるという問題が生じる。しかし、本実施形態のように、バリアメタル層１７がその間に介在されていると、両者間のエッチングの境界が明白に区分され、第１導体層１２のオーバーエッチングが防止される。

このバリアメタル層１７のエッチング液と、金属ポスト１３および第１導体層１２とのエッチング液は異なるため、バリアメタル層１７は非常に薄い膜で良く、数μｍ程度以下に形成される。例えばニッケル膜やチタン膜などにより形成される。図１〜３に示される例では、金属ポスト１３の幅ｗ１よりも大きく形成されているが、必ずしも金属ポスト１３よりも大きくする必要は無く、金属ポスト１３の投影面積とバリアメタル層１７の投影面積とが同じ大きさでも構わない。同じパターンに形成されれば、特にマスクを設けることなくバリアメタル層１７のパターニングをすることができる。いずれの場合でも、バリアメタル層１７のパターンの大きさは、配線１２ａの幅よりも大きい。

また、このバリアメタル層１７は、高周波回路などでは、表皮効果により表面だけを電流が流れるため、表面には電気抵抗の大きい被膜が形成されていないことが望ましい。その観点から、表面に露出するバリアメタル層１７はできるだけ除去されることが好ましいが、接続部１２ｂのみに介在しているだけであるので、支障はない。なお、後述する製造方法で説明するように、バリアメタル膜１７ａの形成後に形成される金属被膜（無電解めっき膜）も、第１導体層１２の形成後に第１導体層１２の下側以外はエッチングにより除去される。

また、図１〜３に示されるいずれの例でも、金属ポスト１３の幅ｗ１が、接続部１２ｂの配線１２ａの幅ｗ２よりもよりも大きくなるように、金属膜１３ａがパターニングされて形成されている。このように、金属ポスト１３の幅ｗ１が、接続部１２ｂの配線１２ａの幅ｗ２より大きく形成されていることにより、配線１２ａが細くなっても、電子部品との接続部分の配線の幅を大きくすることができ、電子部品等との接続に支障をきたすことが無い。すなわち、接続部１２ｂの面積を大きくすることができると共に、金属ポスト１３がある程度の高さを有するように形成されることにより、樹脂絶縁層１１の第１面上に形成されていて、樹脂絶縁層１１内に埋め込まれていないので、熱膨張、熱収縮に対しても応力が吸収されやすい。従って、例えば電子部品が実装される際に、プリント配線板に反りが発生しても、比較的確実に接続しやすく、また、セットに組み込まれた後に、ヒートサイクルによる熱膨張、熱収縮に対しても、その応力が吸収されやすい。なお、金属ポスト１３の下側の配線１２ａの部分だけを広くしておくこともできる。金属ポスト１３の下側の配線１２ａの部分を幅広に形成しておけば、配線１２ａと金属ポスト１３との接触部分の面積を十分に確保することができ、安定した接続が得られる。

本実施形態では、このように配線１２ａの幅ｗ２よりも大きい幅ｗ１の金属ポスト１３が配線１２ａの上に形成されている。そして、大きく形成された金属ポスト１３と電子部品等が接続されるため、配線１２ａの接続部１２ｂと電子部品等との接続は確実に得られる。しかも、金属ポスト１３が１０μｍ以上と高く形成されているため、電子部品等と樹脂絶縁層１１との熱膨張係数が異なっていても、その金属ポスト１３により熱応力が吸収されやすくなり、より一層接続強度の向上および信頼性の向上が図られる。特に、金属ポスト１３の形状が、底面側の配線１２ａ側で太く、その反対側の上面側で狭く湾曲状に形成されることにより、より一層応力が吸収されやすいと共に、配線１２ａとの接続は十分に行われながら、電子部品等とのハンダ付けの部分の面積を小さくすることができるため、より一層接触の危険性を抑制することができる。その結果、非常に信頼性の高い電子部品等との電気的接続が得られる。

また、金属ポスト１３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、金属ポスト１３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、この金属ポスト１３は、後述する製造方法で説明されるように、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の多少厚いものが用いられるが、その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ポスト１３が形成されているので、材料の増加も殆どなく、工数もそれ程増加しない。なお、図５Ｃに示される例では、接続部１２ｂの位置が１本おきにずれているため、たとえば図５ＣのIII−III断面が示される図３でみると、接続部ではない部分では、ソルダーレジスト層の断面が見えて、その後ろに金属ポスト１３が隠れている。

図１〜３に示される実施形態では、基本的な金属ポスト１３と配線１２ａとの大小関係、および金属ポスト１３と第１導体層１２との間にバリアメタル層１７が介在されている点で共通している。一方、図１〜３では、ソルダーレジスト層１６の開口部１６ａの形状が異なることと、図３に示される構造では、図５Ｃに示されるように、隣接する各配線１２ａの接続部の位置が、一定ピッチごとずれた位置に形成され、二列に配列されるように形成されていることとが異なっているが、他の構造は、殆ど同じである。なお、前述のように、このソルダーレジスト層１６の開口部のパターン（一列に並ぶか千鳥形状に並ぶか）とソルダーレジスト層１６の被覆の仕方（金属ポスト１３の上まで一部被覆されるか、その周囲だけ被覆されるか、または大きく一括開口されるか）については、それぞれの構造が全く独立して採用され、図に示される構造に限定されるものではない。

図１に示される実施形態の構造は、図５Ａに示されるように、接続部１２ｂが一列に並んだ全体が露出するように、一括開口されている。配線間の間隔が狭すぎると、接触の危険性が高くなるが、ある程度の配線１２ａ間の間隔があれば、このように一括開口されていれば、製造工程が簡略化される。

図２に示される実施形態は、図５Ｂに平面説明図が示されるように、図１と同様な接続部１２ｂの形成であるが、その金属ポスト１３の周りにもソルダーレジスト層１６が形成されており、開口部１６ａは金属ポスト１３が完全に露出するように形成されている。このようなソルダーレジスト層１６が形成されると、隣接する配線１２ａ間での接触事故を防止することができるので好ましい。

図３は、図５ＣのIII−III線断面図が示されており（この図も配線１２ａの数は図３と図５Ｂとで合っていない）、図３および図５Ｃから明らかなように、図１〜２に示されるように、接続部１２ｂが一列に並ぶ構造ではなく、千鳥状に接続部１２ｂが形成された構造であり、ソルダーレジスト層１６の開口部１６ａが接続部１２ｂごとに、しかも金属ポスト１３の周囲もソルダーレジスト層１６により被覆されるように開口部１６ａが形成されている。すなわち、図３に示されるように、金属ポスト１３は、配線１２ａの一列おきに現れ、その間では、ソルダーレジスト層１６の後ろ側に金属ポスト１３が隠れている。従って、配線１２ａ間の間隔が狭くても、接触の危険性が無く、確実に広い金属ポスト１３を利用して、電子部品等の電極との接続が容易になる。なお、図３に示される例では、配線１２ａの接続部１２ｂが千鳥状に形成されているため、図５ＣのIII−III線断面では、配線１２ａの１本おきにしか、断面部分には金属ポスト１３が断面図としては出てこない。

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配線１２ａの部分がソルダーレジスト層１６の開口部１６ａから露出するように、電子部品が搭載される接続部１２ｂ以外の配線１２ａ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が第２面１１ｂから突出して形成されている。

第１導体層１２は、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａに埋め込まれる配線１２ａのパターンである。埋め込まれている第１導体層１２は、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａと略面一で一面が露出している。このように、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。さらに、微細配線に対応することができるという利点もある。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が、本実施形態では、反りによる電子部品などの接続信頼性への影響が少なくされる。また、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、電気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。

この配線１２ａの間隔が狭くなり、金属ポスト１３が大きく形成されると、隣接する配線１２ａとの接触の恐れが発生する場合がある。そのような場合には、１本おきに並ぶ配線１２ａの接続部１２ｂの間に位置する配線部分が細く形成されることが接触事故を防止する観点から好ましい。細くされる割合は、通常の配線１２ａの幅の２／３〜１／２程度に形成される。配線１２ａが少々狭くなっても、配線１２ａは樹脂絶縁層１１内に埋め込まれているので、断線の恐れは無く、接触の危険性を避けることができる。

第１導体層１２に形成される配線１２ａのうち、ソルダーレジスト層１６の開口部１６ａ内に露出する電子部品が搭載される接続部１２ｂには、金属ポスト１３が形成されている。金属ポスト１３の幅ｗ１は、金属ポスト１３が形成される接続部１２ｂでの配線１２ａの幅ｗ２よりも大きく形成されている。すなわち、プリント配線板１の配線１２ａがファインピッチ化して各配線１２ａが細くなり、しかもその配線１２ａ間の間隔も狭くなっているが、その配線１２ａよりも大きな金属ポスト１３が形成されているので、この上に電子部品などが搭載される場合でも、その接続が容易になる。例えば、この金属ポスト１３の幅ｗ１は、２０μｍ程度に形成され、配線１２ａの幅ｗ２は、１０μｍ程度の幅に形成される。また、隣接する配線１２ａの間隔ｗ３は、１０μｍ程度に形成される。従って、金属ポスト１３の端部と隣接する配線１２ａとの間隔は、５μｍ程度となり、非常に狭いが、例えば、図５Ｃに示されるように、隣接する配線１２ａ間で、接続部１２ｂが一定ピッチだけずれた位置に形成されていれば、隣接する配線１２ａ間で接触することなく容易に接続部１２ｂが露出して形成され得る。

金属ポスト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。

金属ポスト１３の高さ（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１１の反りを緩和し得る高さであればよい。すなわち、電子部品が接続される接続部１２ｂ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１６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、この金属ポスト１３が設けられることにより、金属ポスト１３は周囲が空間と接しており、金属ポスト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、金属ポスト１３の高さは、例えば１０〜２０μｍ、さらに好ましくは１８μｍ程度に形成される。金属ポスト１３の高さがソルダーレジスト層１６の厚さよりも大きいことが、応力を緩和しながら、薄型化を達成できる点で好ましい。

この金属ポスト１３は、高さを高くするだけではなく、形状によっても応力が吸収されやすくなる。例えば図４Ａ〜４Ｂに、金属ポスト１３の厚さを誇張した拡大図で書かれているように、金属ポスト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４Ａに示される構造は、金属ポスト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における金属ポスト１３の太さｄ０は下面ＢＦにおける太さｄ２より細いことが好ましい。図４Ａ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ｄ１は、上面ＵＦにおける太さｄ０より細く、かつ、下面ＢＦにおける太さｄ２より細い。

図４Ｂに示される例では、上面ＵＦから下面ＢＦに向かって金属ポスト１３の太さは太くなっている。図４Ｂでは、最も細い部分ＮＰは金属ポスト１３の上面にＵＦに形成されているので、ｄ１＝ｄ０になっている。金属ポスト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ポスト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４Ａの形状は、図４Ｂ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、金属ポスト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。

前述のように、このバリアメタル層１７は、金属ポスト１３や第１導体層１２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等が例示される。このバリアメタル層１７は、金属ポスト１３が金属膜１３ａからパターニングされて形成される際に、金属ポスト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、金属ポスト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導体層１２をオーバーエッチングする恐れもなく、金属ポスト１３が正確に形成される。このバリアメタル層１７は、数μｍ程度あれば充分である。

第２導体層１４は、樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂより突出して形成されている。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１４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の配線１２ａを除く範囲の第１導体層１２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、配線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に示される例では、各配線１２ａの接続部１２ｂ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。しかし、前述の図２〜３に示されるように、個別開口にすることもできる。また、Ｃ４パッド２０が露出するように第２開口部１６ｂが形成されている。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。

以上のように、本実施形態によれば、電子部品を搭載する第１導体層１２の上に金属ポスト１３が設けられているので、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、金属ポスト１３のパターニングを大きくしたり、小さくしたりすることができ、反りにより距離の離れる配線１２ａでは、金属ポスト１３の大きさを小さくしてその盛り上がりを大きくすることもできる。そのように工夫をすることにより、接続不良が解消され得る。また、この金属ポスト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などが防止され、信頼性も大幅に向上する。

次に、図１に示される実施形態の製造方法について説明がされる。図２〜３の実施形態でも、ソルダーレジスト層１６の開口部のパターニングが異なるだけで、実質的な製造工程は同じである。

まず、図６Ａ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、後述されるように、プリント配線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、温度上昇により、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６Ａ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に貼り付けられてい。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、両方に形成され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、符号も説明も部分的に省略されている。

次に、図６Ｂに示されるように、金属膜１３ａの表面にバリアメタル膜１７ａが形成され、その表面にさらに金属被膜１２ｆが形成されている。バリアメタル膜１７ａは、前述のように、金属膜１３ａをエッチングしてパターニングする際に、金属膜１３ａが無くなっても、その下の第１導体層１２をエッチングし過ぎて配線１２ａが薄くなり過ぎるのを防止するためのもので、金属膜１３ａや第１導体層１２とは異なる材料により形成される。例えば金属膜１３ａおよび第１導体層１２には、一般的に銅材が使われることが多いため、一般的には、このバリアメタル膜１７ａとして、ニッケルまたはチタン膜が用いられ、電気めっき法により形成されるのが好ましい。このニッケル膜は酸化しやすいため、できるだけ抵抗成分を層内に取り込まないように、ニッケル膜１７ａの形成後に、例えば無電解めっきにより薄い金属被膜を形成することが好ましい。この金属被膜１２ｆの形成は、表面を清浄に保持して酸化膜が形成されないようにするためのもので、たとえば真空蒸着など他の方法により銅被膜などの安定した電気抵抗の小さい膜が形成されることが好ましい。例えば銅被膜が形成されることにより、その金属被膜をシード層として容易に電気めっきが容易に施される。なお、この金属被膜１２ｆは、必須ではないが、前述のように、ニッケルめっき膜１７ａは酸化しやすいので、無電解めっき法または真空蒸着などによりニッケルめっき膜の表面に安定な金属被膜１２ｆが形成されることが好ましい。

次に、図６Ｃに示されるように、金属被膜１２ｆを一方の電極として電気めっきが行われる。すなわち、電子部品が搭載される配線１２ａ等を含む第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）が金属被膜１２ｆの表面に形成され、金属膜１３ａまたは金属被膜１２ｆを一方の電極として電気銅めっき法により、金属被膜１２ｆが露出している部分に、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６Ｃに示されるようなバリアメタル膜１７ａの上に金属被膜１２ｆを介して第１導体層１２が形成される。

次に、図６Ｄに示されるように、レジストパターンが除去されて露出する無電解めっき等からなる金属被膜１２ｆがエッチングにより除去される。この金属被膜１２ｆは、非常に薄いため、第１導体層１２の表面をマスクすることなく、全面が軽くエッチングされることにより、除去される。その結果、バリアメタル膜１７ａと第１導体層１２との間だけ残り、それ以外のところの金属被膜１２ｆが除去される。

次に、図６Ｅ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上およびバリアメタル膜１７ａ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、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６Ｆ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１４ｂ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６Ｆ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６Ｇに示されるように、キャリア１８が除去される。なお、図６Ｇにおいて、説明の明瞭化のため、図６Ｆ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、温度が上昇し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６Ｈ〜６Ｊに示されるように、金属膜１３ａがパターニングされて、金属ポスト１３が形成されている（図６Ｊ参照）。この金属ポスト１３のパターニングは、図６Ｈに示されるように、第１導体層１２の配線１２ａの接続部１２ｂ（図５Ａ参照）の表面に図６Ｊに示される例では、バリアメタル層１７を介して金属ポスト１３が形成されるように行われる。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ポスト１３が形成される。（図６Ｉ参照）その際、金属ポスト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膜１７ａ（図６Ｈ参照）によりエッチングが止まる。その後、バリアメタル膜１７ａのみを選択的にエッチングすることができるエッチング液により、金属膜１３ａが除去されて露出するバリアメタル膜１７ａが選択的にエッチングされる。その結果、第１導体層１２の表面が、全くエッチングされることなく露出される。

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、通常のレジスト膜がマスク１９として用いられ、金属ポスト１３の形成後にマスク１９は除去されても良い。図６Ｊ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、この金属ポスト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、種々の形状に形成され得る。しかし、図１〜３に示される実施形態では、いずれも金属ポスト１３の幅ｗ１が配線１２ａの接続部１２ｂにおける幅ｗ２よりも大きく形成されている。すなわち、このように金属ポスト１３の幅を大きくすることにより、ファインピッチ化して細くなる配線でも、電子部品などと接続する接続部を確保することができる。

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配線１２ａの接続部１２ｂの部分以外の部分、および樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂに形成されて、図１〜３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、金属ポスト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）から突出する金属ポスト１３を含むプリント配線板１が製造される。第１導体層１２の配線１２ａは、金属ポスト１３を介して、図示しない電子部品と電気的に接続される。このような金属ポスト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の配線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、この金属ポスト１３は、前述の製造方法からも分るように、キャリア銅箔１８ｂ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。この金属ポスト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よりも、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、金属ポスト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の配線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配線１２ａの金属ポスト１３が小さい径になるようにパターニングされ、間隔が狭い部分の配線１２ａの金属ポスト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、確実に全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、金属ポスト１３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ポスト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１〜３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６Ｆ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６Ｅ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６Ｇ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 配線
１２ｂ 接続部
１３ 金属ポスト
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
１６ｂ 第２開口部
１７ バリアメタル層
１７ａ バリアメタル膜
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複数の接続部を含む第１導体層と、
   前記樹脂絶縁層の第２面より突出して形成される第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、前記複数の接続部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各接続部上にバリアメタル層を介して金属ポストが設けられ、前記金属ポストは、該金属ポストの幅が前記接続部の幅よりも大きくなるように形成され、かつ、前記バリアメタル層は、前記金属ポストおよび前記第１導体層とは異種の金属からなると共に、前記樹脂絶縁層の前記第１面より突出して形成されている。
2. 請求項１記載のプリント配線板であって、
   前記金属ポストは、前記第１導体層側で幅が大きく、前記金属ポストの上面側で幅が小さく形成されている。
3. 請求項２記載のプリント配線板であって、前記金属ポストの側面が湾曲状である。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属ポストの下側にある前記バリアメタル層が、前記金属ポストの投影面積より大きく形成されている。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属ポストと前記第１導体層との間および該前記金属ポストの周囲を除いた部分では、前記バリアメタル層が全て除去されている。
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、
   前記金属ポストが銅からなり、前記バリアメタル層がニッケルまたはチタンからなる。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属ポストが箔から形成され、前記第１導体層がめっき膜である。
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、
   前記金属ポスト１３の高さが前記ソルダーレジスト層の厚さよりも大きい。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、前記金属ポストの厚さが１０μｍ以上である。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、前記接続部を露出させる前記ソルダーレジスト層の開口部が、前記複数の接続部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。
11. 請求項１〜９のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、前記接続部を露出させる前記ソルダーレジスト層の開口部が、前記接続部ごとに個別に開口する個別開口である。
12. プリント配線板の製造方法であって、
    キャリア金属を有するキャリアに金属膜を設けることと、
    前記金属膜の上に前記金属膜とは異種金属からなるバリアメタル層を全面に形成することと、
    前記バリアメタル層上に、該バリアメタル層とは異種金属からなり、電子部品が接続される複数の接続部を含む第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、
    前記各接続部上に、該接続部の幅より大きい幅の金属ポストが形成されるように、前記金属膜の一部を残して他の部分をエッチングすることと、
    前記金属膜のエッチングにより露出する前記バリアメタル層を前記金属ポストの周囲を除いてエッチングにより除去することと、
    前記樹脂絶縁層の前記第１面側に、前記金属ポストが露出するように開口部を有するソルダーレジスト層を形成することと、
    を含む。
13. 請求項１２記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記バリアメタル層の形成を電気めっき法により形成し、その後金属被膜を形成した後に、電気めっき法により前記第１導体層を形成する。
14. 請求項１２または１３記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記金属ポストが銅からなり、前記バリアメタル層がニッケルまたはチタンからなる。
15. 請求項１２記載のプリント配線板の製造方法であって、
    前記金属膜が箔であり、前記第１導体層が電気めっき膜である。
16. 請求項１２〜１５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、前記金属膜の厚さが１０μｍ以上である。

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