JP2016213422A - プリント配線板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 モールド樹脂とプリント配線板の密着性を高め、モールド樹脂の剥離の発生を防止するプリント配線板、及びその製造方法を提供する。【解決手段】 絶縁基材表面に、少なくとも導体の配線と、その配線上に搭載、固定された半導体素子を有し、それぞれ配線及び半導体素子を封止したモールド樹脂を備えるプリント配線板であって、プリント配線板におけるモールド樹脂が設けられた領域である樹脂封止領域に、モールド樹脂を充填する凹部を絶縁基材に凹部底を有する深さで備えることを特徴とするプリント配線板である。【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント配線板及びその製造方法に関する。

パッケージ基板やモジュール基板の多くは、半導体素子がプリント配線板に直接搭載されて半導体素子の電極とプリント配線板上のボンディングパッドが、ワイヤボンディングやフリップチップボンディングなどの実装方法により接続されている。さらに、その実装された半導体素子を覆うようにモールド樹脂で封止されている。
そのため、そのモールド樹脂とプリント配線板との密着性が低い場合には両者が剥離してしまい、また、剥離に到らない場合でも、両者の間で接合していない箇所等が生じると、外部回路への実装時にかかる熱等により、モールド樹脂にクラックが生じることもあり、内部でワイヤの破断を引き起こす等の弊害があり、半導体装置としての信頼性を低下させるという問題を抱えている。

特許文献１には、モールド樹脂とプリント配線板との密着性を向上させるために、プリント配線板の表面のモールド樹脂で封止する領域に、微細な凹凸を多数形成することにより粗面化し、モールド樹脂との密着性を向上させる技術が記載されている。
この特許文献１に記載された技術では、プリント配線板のモールド樹脂が形成される領域に、エポキシやポリイミド等の樹脂層を形成し、その樹脂層に多数の凹凸を形成して樹脂層とモールド樹脂との密着性を向上させているが、樹脂層とプリント配線板との密着性は、従来のモールド樹脂とプリント配線板との密着性と同等であると考えられる。

さらに、特許文献２には、モールド樹脂による封止領域に、モールド樹脂が充填される凹部をプリント配線板表面の電気回路の一部に形成する技術が開示されている。
この特許文献２では、レーザー加工によるビアホール形成工程において、モールド樹脂が形成される領域に凹部を同時に形成することで工程を増加させることなくモールド樹脂が充填される凹部を形成しているが、次工程のビアフィリング処理で、形成した凹部を銅めっき層により埋められ、その銅めっき層をエッチング加工により、一定量を除去して再び凹部を形成し、その凹部にモールド樹脂を充填し、密着性を向上させる技術である。

しかしながら、この凹部は、配線を形成するエッチング処理時間で加工できる範囲の凹部の深さであり、レーザー加工により形成した深さを活用できていないばかりか、密着性の低い金属層が凹部底に形成されているために、モールド樹脂とプリント配線板との良好な密着性を得られない問題を抱えている。

特開平０８−１０２５８３号公報 特開２０１５−１８９３４号公報

本発明は、上述の点を鑑みて発明したものであり、モールド樹脂とプリント配線板の密着性を高め、モールド樹脂の剥離の発生を防止するプリント配線板、及びその製造方法を提供するものである。

本発明に係るプリント配線板は、絶縁基材表面に導体による配線と、その配線上に搭載される半導体素子を有し、それらが樹脂封止されたプリント配線板であって、そのプリント配線板の樹脂封止領域には、モールド樹脂が充填されている底部が絶縁基材に達する凹部を有し、その凹部は、内壁が表面の金属層を除いた側面及び底面が絶縁基材であるプリント配線板である。
さらに、その凹部は、導体による配線がエッチング加工により形成された後にレーザー加工により加工される製造方法であり、導体による配線の形成時に凹部を形成するための開口部を配線の一部に形成するプリント配線板の製造方法である。

本発明の第１の発明は、絶縁基材表面に、少なくとも導体の配線と、その配線上に搭載、固定された半導体素子を有し、配線及び半導体素子を封止するモールド樹脂を備えるプリント配線板であって、プリント配線板におけるモールド樹脂が設けられた領域である樹脂封止領域に、モールド樹脂を充填する凹部を絶縁基材に凹部底を有する深さで備えることを特徴とするプリント配線板である。

本発明の第２の発明は、第１の発明における凹部の表面における凹部開口部の導体を除いた側面、及び凹部底面が、絶縁基材の裸面であることを特徴とするプリント配線板である。

本発明の第３の発明は、凹部の形成が、エッチング加工による導体の配線を設けた後に、行われることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

本発明の第４の発明は、第３の発明における凹部の形成が、レーザー加工により行われることを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

本発明の第５の発明は、第３及び第４の発明における凹部の凹部開口部を、エッチング加工による導体の配線を設けた後に、その配線の一部に形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法である。

本発明により、モールド樹脂密着強化用孔として備えられた凹部は、その凹部が配線領域に設けられる場合には、その配線が形成する凹部側面の金属層を除いた凹部側面及び底面が絶縁基材の裸面から構成されていることから、樹脂封止に用いるモールド樹脂が凹部に充填されることでプリント基板との密着性が向上し、剥離等の発生を防止することができる。

本発明に係るモールド樹脂密着強化用孔を備えたプリント配線板の一例を説明する部分断面図である。 本発明のプリント配線板の製造工程を説明する図で、（ａ）はプリント配線板の材料として準備した絶縁基材（絶縁層）の表裏面に導体層を有するプリント配線板用基板の断面図、（ｂ）はビアホール４を形成するために樹脂封止側の導体層２にビア開口部４ａを形成したプリント配線板の断面図、（ｃ）はレーザー加工によりビア開口部４ａに沿ってビアホール４が形成されたプリント配線板の断面図で、（ｄ）はレーザー加工によりビアホールを形成し、形成したビアホールに対しビアフィリング処理を行い、その内壁に金属層を形成して導体層２、３を電気的につながった状態としたプリント配線板の断面図で、（ｅ）は導体層２、３を配線とするエッチング加工を行うと同時に凹部開口部５ａを配線に設けたプリント配線板の断面図で、（ｆ）はレーザー加工により底面が絶縁基材を有する凹部を形成したプリント配線板の断面図である。

本発明は、絶縁性の絶縁基材の表裏面に導体層を備える両面基板に、モールド樹脂密着強化用孔の凹部を形成したプリント配線板及びその製造方法であるが、この両面基板に限らず多層積層板の最外層部に適用する事が可能である。

図１は本発明に係るモールド樹脂密着強化用孔を備えたプリント配線板の一例を説明する部分断面図である。
図１において、１は絶縁基材（絶縁層）、２は樹脂封止側の導体層（配線）で、以後表面側の導体層とも称す、３は他面側の導体層（配線）で、以後裏面側の導体層と称す、４はビアホール、５は凹部（モールド樹脂密着強化用孔）、６は半導体素子、７は半田、８はモールド樹脂、９は樹脂封止領域、２０はプリント配線板である。

図１に示すように、本発明のプリント配線板２０は、プリント配線板用基板の樹脂封止の領域（樹脂封止領域９）に、底面が絶縁基材１に達する凹部５を備えることによって、樹脂封止に用いるモールド樹脂８とプリント配線板用基板との密着性を高めて信頼性を向上させたプリント配線板である。

モールド樹脂密着強化用孔である凹部５の開口形状（大きさを含む）、及び深さには、製造上の指定、制限は無いが、モールド樹脂との密着性は、金属の導体層より樹脂を主体とする絶縁基材の方が良いことから、その凹部５は貫通状態では無く、絶縁基材１に凹部底５ｂが到達して形成されていることが好ましい。
なお、凹部の開口形状、及び凹部の深さに関しては、モールド樹脂による樹脂封止時には圧力、熱が加わる為、封止時に破壊されない厚みが残厚として絶縁基材に必要であり、開口形状についても同様に外力、熱応力の付加により絶縁基材の欠損が生じない範囲で規定されるものである。

また、絶縁基材１には、市販のコア材、プリプレグに加え、シート状、フィルム状、または半硬化の液状樹脂を用いる。
樹脂成分には指定は無く、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素含有樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等を単体または複数樹脂の混合物で使用する。
さらに、各種添加剤や充填剤を調合したり、補強材としてガラス等の無機繊維、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、各種天然繊維等の有機繊維を使用しても良い。

［プリント配線板の製造方法］
次に、図２を参照して、本発明に係るプリント配線板の製造方法を説明する。
絶縁基材１の表裏両面に導体層２及び３を備えたプリント配線板用基板１０を用意する（図２（ａ）参照）。

ビアホール（バイアホールとも称す）４を形成するためのビア開口部４ａを設けるための所定のレジストマスクを導体層２上に形成した。
次に、エッチング加工によって導体層２にビア開口部４ａの形成を行った（図２（ｂ）参照）。

次に、レジストマスクを剥離後、レーザー加工によってビアホール４を形成した（図２（ｃ）参照）。
このレーザー加工には炭酸ガスレーザー、ＵＶレーザー、エキシマレーザー等が使用出来るが、樹脂を除去出来る波長であれば特に指定は無い。また事例ではコンフォーマル法としているが、開口部にダイレクトにレーザー加工する事も可能である。

次に、形成したビアホール４の内面を銅めっきして表裏の導体層２、３が、電気的接続が可能となるようビアフィリング処理をした（図２（ｄ）参照）。

次に、導体層２、３を必要な配線パターンに形成するために、導体層２、３上にレジストマスク（図示せず）を形成し、エッチング処理を行い、配線２、３を形成した。
このエッチング処理に使用する薬液には指定は無く、硫酸−過酸化水素、塩化第二鉄、塩化第二銅等の銅をエッチングする事が可能な薬液の中から選択すれば良い。
このエッチング処理時に、モールド樹脂による樹脂封止領域９に形成される配線２の一部に、ビアホールを形成する場合と同じく凹部開口部５ａを有する配線として形成した（図２（ｅ）参照）。

次に、レジストマスクを剥離した後、レーザー加工によって絶縁基材１を掘り起し、所定の深さの非貫通（絶縁基材１内に底面（凹部底５ｂ）を有する）のビアホールを形成することでモールド樹脂が充填される凹部５を形成した（図２（ｆ）参照）。
その後、半導体素子の搭載、結線を経た後、樹脂封止領域をモールド樹脂により樹脂封止を行い、所望のプリント配線板２０を作製する。

１ 絶縁基材（絶縁層）
２ 表面側の導体層（配線）
３ 他面側の導体層（配線）
４ ビアホール
４ａ ビア開口部
５ 凹部（モールド樹脂密着強化用孔）
５ａ 凹部開口部
５ｂ 凹部底
６ 半導体素子
７ 半田
８ モールド樹脂
９ 樹脂封止領域
１０ プリント配線板用基板
２０ プリント配線板

Claims (5)

1. 絶縁基材表面に、少なくとも導体の配線と、前記配線上に搭載、固定された半導体素子を有し、前記配線及び半導体素子を封止したモールド樹脂を備えるプリント配線板であって、
   前記プリント配線板における前記モールド樹脂が設けられた領域である樹脂封止領域に、前記モールド樹脂を充填する凹部を前記絶縁基材に凹部底を有する深さで備えることを特徴とするプリント配線板。
2. 前記凹部の表面における前記凹部の開口部の導体を除いた側面、及び凹部底面が、絶縁基材の裸面であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. 前記凹部の形成が、エッチング加工による導体の配線を設けた後に、行われることを特徴とするプリント配線板の製造方法。
4. 前記凹部の形成が、レーザー加工により行われることを特徴とする請求項３に記載のプリント配線板の製造方法。
5. 前記凹部の凹部開口部を、エッチング加工による導体の配線を設けた後に、前記配線の一部に形成することを特徴とする請求項３又は４に記載のプリント配線板の製造方法。

Images