JP2018082084A - プリント配線板およびプリント配線板の製造方法 - Google Patents

プリント配線板およびプリント配線板の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プリント配線板を用いる電子機器の小型化および接続品質の向上。【解決手段】実施形態のプリント配線板1は、導体層2a〜2dと樹脂絶縁層3a〜3cとの積層体10を有している。積層体10は、第1面10Fおよび第2面10Sを有し、かつ、第2面10S上に第4導体層2dを有している。積層体10の第1面10Sを構成する第1樹脂絶縁層3aは補強材3a1を含む材料で形成され、第2および第3樹脂絶縁層3b、3cは補強材3a1を含まない材料で形成されている。第4導体層2dは、外部の第1電子部品E1と接続される複数の第1導体パッド21、および外部の第2電子部品E2と接続される第2導体パッド22を含んでいる。複数の第2導体パッド22は、複数の第1導体パッド21の外周側に、複数の第1導体パッド21の配置ピッチよりも大きいピッチで配置されている。【選択図】図1

Description

本発明は、2以上の樹脂絶縁層を含むコアレス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、コア基板を有さない多層配線基板が開示されている。この多層配線基板は、50μm以上の厚さを有するように厚く形成されるガラスクロス入りの絶縁層を含む積層体を含んでいる。半導体素子の電極と接続する接続パッドが積層体の一方の面にほぼ等間隔で配置されている。
特開2009−224739号公報
特許文献1の多層配線基板では、積層体の一方の面に、同一形態の複数の接続パッドが単一のピッチで形成されているだけなので、多層配線基板上に2つ以上の半導体素子を積み重ねて実装することは困難であると考えられる。多層配線基板を用いる電子機器の小型化が促進され難いと考えられる。また、多層配線基板が主に樹脂からなる絶縁層と薄い配線層とで形成されているため、多層配線基板の使用条件によっては、その剛性が十分でないことがあると推察される。半導体素子の適切な実装に支障を来たすことがあると考えられる。また、ガラスクロスを含む絶縁層が比較的厚く形成されるため、多層配線基板を用いる電子機器の薄型化が阻害されると推察される。
本発明のプリント配線板は、交互に積層されている導体層および樹脂絶縁層により構成されていて2以上の樹脂絶縁層を含んでいる積層体を有するコアレス構造のプリント配線板である。そして、前記積層体は、前記積層体の表裏それぞれの最表層の樹脂絶縁層の一面それぞれからなる第1面および第2面を有し、かつ、前記第2面上に複数の導体パッドを含む導体層を有しており、前記積層体の第1面を構成する第1樹脂絶縁層は補強材を含む材料で形成され、前記第1樹脂絶縁層以外の前記積層体内の樹脂絶縁層は補強材を含まない材料で形成され、前記積層体の第2面上の導体層は、外部の第1電子部品と接続される複数の第1導体パッド、および前記第1電子部品よりも大型の外部の第2電子部品と接続される複数の第2導体パッドを含んでおり、前記複数の第2導体パッドは、前記複数の第1導体パッドよりも前記第2面の外周側に、前記複数の第1導体パッドの配置ピッチよりも大きいピッチで配置されている。
本発明のプリント配線板の製造方法は、支持板の少なくとも一面上に設けられている金属箔上に第1導体層を形成することと、前記第1導体層上および前記第1導体層に覆われずに露出する前記金属箔上に、補強材を含む材料からなる第1樹脂絶縁層を形成することと、前記第1樹脂絶縁層上に、導体層と、補強材を含まない樹脂絶縁層とを1組または2組以上積層し、さらに、最上層の樹脂絶縁層上に複数の導体パッドを含む導体層を形成すること、とを含んでいる。そして、前記複数の導体パッドを含む導体層を形成することは、複数の第1導体パッドを所定のピッチで形成することと、前記複数の第1導体パッドよりも前記プリント配線板の外周側に、前記複数の第1導体パッドの配置ピッチよりも大きい所定のピッチで複数の第2導体パッドを形成することとを含んでおり、前記製造方法は、さらに、前記支持板上で、前記第2導体パッド上に導電性部材を設けることを含んでいる。
本発明の実施形態によれば、プリント配線板上に複数の外部の電子部品を高密度に実装することができると考えられる。プリント配線板を用いる電子機器の小型化が推進されると考えられる。また、外部の電子部品が反りなどの少ないプリント配線板に実装され得るため、電子機器の品質が向上すると推察される。また、プリント配線板上の導電性ポストなどの形成が容易であると考えられる。
本発明の一実施形態のプリント配線板の断面図。 図1のプリント配線板の平面図。 本発明の他の実施形態のプリント配線板の断面図。 本発明のさらに他の実施形態のプリント配線板の断面図。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法において用いられる支持板の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における積層体の形成の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における積層体の形成の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における積層体の形成の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における積層体の形成の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における積層体の形成の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における積層体の形成の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における積層体の形成の一例を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法におけるソルダーレジスト層の形成工程を示す図。 一実施形態のプリント配線板の製造方法における導電性部材を設ける工程の一例を示す図。 図4のプリント配線板の導体ポストの形成工程の一例を示す図。
本発明の一実施形態のプリント配線板が、図面を参照しながら説明される。図1および図2には、一実施形態のプリント配線板1の一例の断面図および平面図が、それぞれ示されている。図1は図2のI−I線での断面図である。プリント配線板1は、交互に積層されている導体層および樹脂絶縁層により構成されていて少なくとも2層の樹脂絶縁層を含んでいる積層体10を有している。プリント配線板1は、積層体10内の各導体層よりも厚い金属板や、積層体10内の各樹脂絶縁層よりも剛性の高い絶縁基板などからなるコア基板を積層体10の積層方向の中央部に有さないコアレス構造を有している。
積層体10は、図1の例では、第1〜第4導体層2a〜2dおよび第1〜第3樹脂絶縁層3a〜3cにより構成されている。また、積層体10は、積層体10の表裏それぞれの最表層の樹脂絶縁層の一面それぞれからなる、第1面10Fおよび第1面10Fと反対側の第2面10Sを有している。図1の例では、第1面10Fは、第1樹脂絶縁層3aの積層体10の外方側の一面からなる。また、第2面10Sは、第3樹脂絶縁層3cの積層体10の外方側の一面からなる。積層体10の各導体層および各樹脂絶縁層は、第1面10F側から、第1導体層2a、第1樹脂絶縁層3a、第2導体層2b、第2樹脂絶縁層3b、第3導体層2c、第3樹脂絶縁層3c、そして、第4導体層2dの順で交互に積層されている。
第1〜第3樹脂絶縁層3a〜3c内には、各樹脂絶縁層をそれぞれ貫通する第1〜第3ビア導体4a〜4cが形成されている。第1ビア導体4aによって、第1導体層2aと第2導体層2bとが接続されている。同様に、第2ビア導体4bによって第2導体層2bと第3導体層2cとが接続され、第3ビア導体4cによって第3導体層2cと第4導体層2dとが接続されている。また、積層体10の第2面10S側には、ソルダーレジスト層5が形成されている。
積層体10内の各導体層は、それぞれ、導体パッドや配線などの所定の形状にパターニングされた導体パターンを有している。図1の例では、積層体10の第2面10S上に積層されている第4導体層2dは、複数の第1導体パッド21および複数の第2導体パッド22を含んでいる。複数の第1導体パッド21および複数の第2導体パッド22は、それぞれ、外部の第1電子部品E1および外部の第2電子部品E2と接続される。また、積層体10内の導体層のうちで最も第1面10F側に位置する第1導体層2aは、第1面10F側に露出する複数の第3導体パッド23を含んでいる。第3導体パッド23は、たとえば、プリント配線板1が用いられる電子機器のマザーボード内の任意の導体パッドや端子などと接続される。積層体10内の各導体層は、たとえば銅などの良好な導電性を有する材料で形成される。各導体層はニッケルなどの他の金属により形成されてもよい。
図2に示されるように、複数の第1導体パッド21は、積層体10の第2面10Sの中央部に配置されている。そして、複数の第2導体パッド22は、複数の第1導体パッド21よりも第2面10Sの外周側に配置されている。図2の例では、複数の第2導体パッド22は、第2面10Sの中央部の第1導体パッド21の周囲全周を囲むように第2面10Sの外周部に形成されている。なお、図2では、第1および第2の導体パッド21、22が明確に示されるように、ソルダーレジスト層5(図1参照)は省略されている。
複数の第1導体パッド21および複数の第2導体パッド22は、それぞれ、隣接する導体パッドとの間隔を空けて、配置ピッチP1、P2で配置されている。図2に示されるように、複数の第2導体パッド22の配置ピッチP2は、複数の第1導体パッド21の配置ピッチP1よりも大きい。また、図2の例では、第1導体パッド21および第2導体パッド22は、円形の平面形状を有しており、それぞれ、径D1、D2を有している。そして、第2導体パッド22の径D2は、第1導体パッド21の径D1よりも大きい。なお、図2は、第1および第2の導体パッド21、22が円形の平面形状を有している例であるが、第1および第2の導体パッド21、22の平面形状は円形に限定されない。第1および第2の導体パッド21、22の「径」は、第1および第2の導体パッド21、22それぞれの平面形状の外周上の最長の2点間の距離を意味している。
一般的に、サイズの小さなCSPやベアチップなどは比較的狭いピッチで配置された端子を有し、サイズの大きなBGAなどは比較的広いピッチで配置された端子を有している。たとえば、図1に示されるように、半導体素子のベアチップなどの外部の第1電子部品E1が、配置ピッチP1を有する第1導体パッド21に実装される。そして、第1電子部品E1を跨ぐように、外周部だけに端子を有する大型の外部の第2電子部品E2が、配置ピッチP1よりも大きな配置ピッチP2を有する第2導体パッド22に実装される。このように、プリント配線板1では、複数の電子部品が、プリント配線板1の厚さ方向に重なるように実装され得る。積層体10の第2面10Sの面方向における小さな領域に多くの電子部品を実装することができると考えられる。パッケージオンパッケージのような3次元の実装構造を有する高密度の集積回路パッケージが得られることがある。
また、大きな配置ピッチを有する電子部品の端子は、小さな配置ピッチを有する電子部品の端子よりも大きいことが多いと考えられる。径D1を有する第1導体パッド21と、第1導体パッド21の周囲に径D1よりも大きな径D2で形成されている第2導体パッド22とを有するプリント配線板1は、電子部品の高密度実装に、さらに適していると考えられる。なお、外部の第1電子部品E1としては、たとえば、前述の半導体素子のベアチップの他、WLPまたはCSPなどの比較的小型の集積回路装置が例示される。外部の第2電子部品E2としては、たとえば、BGAや、再配線用の配線板と共にパッケージングされている比較的大型の集積回路装置などが例示される。外部の第1電子部品E1および外部の第2電子部品E2は、これら以外の半導体部品や受動部品であってもよい。
なお、第2導体パッド22は、図2に示される配置パターン以外のパターンで、第1導体パッド21よりも第2面10Sの外周側に形成されていてもよい。たとえば、積層体10の第2面10S上の一の方向(たとえば、図2上、上下方向または左右方向)における複数の第1導体パッド21の両側だけに配置されていてもよい。
図1の例では、第1導体層2aは第1樹脂絶縁層3aに埋め込まれて一面だけを積層体10の第1面10F側に露出している。第1樹脂絶縁層3aは、後述のようにエッチングを用いずに形成され得るため、ファインピッチの導体パターンを含み得る。また、図1の例では、第1導体層2aの露出面と積層体10の第1面10Fとは、ほぼ面一である。しかし、第1導体層2aの露出面は、積層体10の第1面10Fよりも第2面10S側に位置していてもよい。すなわち、第3導体パッド23の露出面23aが、第1面10Fよりも第2面10S側に凹んでいてもよい。第3導体パッド23が外部のマザーボードなどと接続される場合に、隣接する第3導体パッド23同士の間で、はんだなどの濡れ広がりによるショート不良が発生し難いと考えられる。
積層体10内の各樹脂絶縁層は、絶縁性や、導体層との密着性、および適度な熱膨張率などを有する樹脂材料により主に形成される。たとえば、エポキシ樹脂などが各樹脂絶縁層の材料として用いられる。本実施形態では、積層体10の第1面10Fを構成する第1樹脂絶縁層3aは、補強材3a1を含む樹脂材料で形成される。補強材は、芯材や基材とも呼ばれる、樹脂材料で主に構成される絶縁層の強度を高めるために用いられる部材である。たとえば、第1樹脂絶縁層3aは、補強材3a1と補強材3a1に含浸された樹脂材料により構成されている。補強材3a1の材料としては、ガラス繊維やアラミド繊維などからなる織布または不織布が例示される。好ましくは、ガラスクロスが補強材3a1として用いられる。補強材3a1を含む第1樹脂絶縁層3aを含んでいることによって、プリント配線板1の剛性が高まり、その反りや撓みが少なくなると考えられる。
プリント配線板1は、コアレス構造のため全体として薄く形成され得る。しかも、積層体10の第1面10F側の第1樹脂絶縁層3aが補強材3a1を含んでいるため、薄く形成されることによるプリント配線板1の剛性の低下が抑制されると考えられる。プリント配線板1の反りなどが少ないと推察される。
補強材3a1を含む第1樹脂絶縁層3aは、コアレス構造による薄型化のメリットの享受とプリント配線板1の反りなどの発生防止という観点から、適度な厚さに形成される。たとえば、図1のプリント配線板1では、第1樹脂絶縁層3aの厚さは30μmである。第1樹脂絶縁層3aの好ましい厚さの範囲は、25μm以上、30μm以下である。
一方、第1樹脂絶縁層3a以外の積層体10内の各樹脂絶縁層、すなわち、第2および第3の樹脂絶縁層3b、3cは補強材を含まない樹脂材料で形成されている。たとえば、第1樹脂絶縁層3a以外の各樹脂絶縁層は、エポキシ樹脂などの樹脂材料とSiO2などの充填材(フィラー)とから主に構成される。第2および第3の樹脂絶縁層3b、3cの表面にガラスクロスなどの補強材が露出することが無い。従って、第2および第3の樹脂絶縁層3b、3c上に、ファインピッチで導体パターンを形成することができると考えられる。また、ガラスクロスなどの露出のリスクがなく、また、補強材3a1を含む第1樹脂絶縁層3aによって剛性が確保され得るため、第2および第3の樹脂絶縁層3b、3cは、第1樹脂絶縁層3aよりも薄く形成され得る。たとえば、図1のプリント配線板1では、第2および第3の樹脂絶縁層3b、3cそれぞれの厚さは15μmである。第2および第3の樹脂絶縁層3b、3cそれぞれの好ましい厚さの範囲は、10μm以上、15μm以下である。
このように、プリント配線板1は、コアレス構造であるため薄く、しかも、補強材を含む適度な厚さの第1樹脂絶縁層3aと、補強材を含まない第2および第3の樹脂絶縁層3b、3cとの両方を含んでいるため反り難く、かつ、高密度配線を実現し得ると考えられる。
図1に示されるように、第1〜第3ビア導体4a〜4cは、それぞれ、積層体10の第2面10S側から第1面10F側に向って縮径している。すなわち、各ビア導体の積層体10の厚さ方向と直交する断面の大きさは、第2面10S側であるほど大きく、第1面10F側であるほど小さい。各ビア導体の第1面10F側の端面は、第2面10S側の端面よりも小さい。たとえば、第1ビア導体4aの第1面10F側の端面が小さいため、第3導体パッド23の小径化が可能となることがある。第3導体パッド23間のギャップが拡がるため、ショート不良の発生が抑制されると考えられる。また、第3導体パッド23間に、多くの配線パターンを配置し得ることがある。各ビア導体は、好ましくは、第1〜第4導体層2a〜2dと同様の材料で形成される。なお「縮径」という語は、単に、各樹脂絶縁層を貫通する各ビア導体の断面が、その貫通方向のいずれか一方の側に向うほど小さくなることを意味しているに過ぎない。各ビア導体の断面は円形以外の形状であってもよい。
ソルダーレジスト層5は、積層体10の第2面10S、すなわち、第3樹脂絶縁層3cの露出面全面、ならびに、第1導体パッド21および第2導体パッド22の周囲部分を覆うように形成されている。ソルダーレジスト層5には、第1導体パッド21上の部分および第2導体パッド22上の部分に開口5aが形成されている。開口5a内に、第1導体パッド21および第2導体パッドそれぞれの中央部分が露出している。ソルダーレジスト層5は、たとえば、感光性のエポキシ樹脂やポリイミド樹脂で形成され得る。
図1には示されていないが、第1導体パッド21の露出面21a、第2導体パッド22の露出面22a、および、第3導体パッド23の露出面23aそれぞれに、各パッドの腐食を防ぐ表面保護膜が形成されていてもよい。各導体パッドが、外部の電子部品やマザーボードなどと、強固に、かつ、低い接触抵抗で確実に接続されると考えられる。表面保護膜としては、金やニッケル、またはパラジウムなどからなる、電解もしくは無電解めっき膜が例示される。このようなめっき膜は単独で形成されてもよく、複数のめっき膜の積層体によって表面保護膜が形成されてもよい。表面保護膜は、好ましくは、高い耐食性と低い接触抵抗とを兼ね備える金めっき膜からなる。複数のめっき膜が積層される場合は、周囲の空気に晒される最表層に金めっき膜が形成される。また、表面保護膜は、イミダゾールなどからなるプリフラックス膜であってもよい。
積層体10は、図1の例に限定されず、3つ以上の任意の数の導体層および2つ以上の任意の数の樹脂絶縁層により構成され得る。たとえば、積層体10は、3つの導体層、および、それら3つの導体層の間に挟まれた2つの樹脂絶縁層だけで構成されてもよく、4層より多い導体層を含んでいてもよい。
一実施形態のプリント配線板1の第2導体パッド22には、外部の第2電子部品E2との電気的接続に寄与する、球状や柱状などの形状を有する導電性部材が設けられてもよい。導電性部材を有することにより、第1導体パッド21への、より厚い電子部品の搭載が可能となることがある。図3および図4には、そのような導電性部材として導電性ボール8、または、導電性ポスト9を備える他の実施形態のプリント配線板1a、1bが、それぞれ示されている。なお、導電性部材の形状は、球状や柱状に限定されない。
図3に示されるように、他の実施形態のプリント配線板1aでは、第2導体パッド22上に、外部の第2電子部品E2との接続用の導電性部材として導電性ボール8が設けられている。また、積層体10の第1面10Fに金属箔11を挟んで支持板6が設けられている。加えて、第1導体パッド21上に、外部の第1電子部品E1と第1導体パッド21とを接合する接合材層7が形成されている。これらの点を除いて、プリント配線板1aは、図1に示されるプリント配線板1と同じ構造を有している。プリント配線板1と同じ構成要素には図1内の符号と同じ符号が付され、それらの構成要素についての説明は省略される。
図3に示されるように、導電性ボール8は、第2導体パッド22上に配置され、接合材7aによって第2導体パッド22に接合されている。導電性ボール8は、たとえば、銅やニッケルなどの金属からなる球状体である。また、導電性ボール8は、樹脂などの非導電性材料からなる球状のコアと、このコアの表面上に形成された導電性材料からなる被覆層とにより形成される球状体であってもよい。第2導体パッド22と電気的に接続される外部の第2電子部品E2は、導電性ボール8上に搭載され得る。導電性ボール8を設けることによって、積層体10の第2面10Sから第2電子部品E2までの高さが、図1のプリント配線板1と比べて高くなる。そのため、第1導体パッド21への、より厚い外部の電子部品の搭載が可能となることがある。なお、導電性ボール8は、完全な球体でなくともよい。たとえば、導電性ボール8の形状は、楕円体でも、部分的に平面を含む形状であってもよい。また、導電性ボール8に変えて、柱状体などの他の形状有する導電性材料からなる部品が、導電性部材として第2導体パッド22に接合されてもよい。
接合材7aは、導電性ボール8と第2導体パッド22とを、電気的および機械的に接続できるものであれば、特に限定されない。接合材7aとしては、はんだ(好ましくは高融点はんだ)や導電性接着剤などが例示される。図3の例では、接合材7aは、導電性ボール8の表面上に濡れ広がり、導電性ボール8全体を覆っている。
導電性ボール8を含む導電性部材の高さH1は、たとえば、50μm以上、150μm以下である。比較的厚い電子部品の第1導体パッド21上への実装が可能であると考えられる。また、導電性ボール8の大型化により高さH1が高くされる場合でも、積層体10の第2面10S上において導電性ボール8による専有面積が過度に増大しないと考えられる。なお、導電性部材の高さH1は、第2導体パッド22の露出面22aと、第2導体パッド22から最も遠い導電性ボール8(導電性ボール8が接合材7a覆われている場合は接合材7a)の最頂部との距離である。
第1導体パッド21上の接合材層7は、第1導体パッド21を酸化などから保護すると共に、第1導体パッド21と外部の第1電子部品E1とを接合する接合材として機能し得る。第1電子部品E1の実装時に、第1導体パッド21上へのはんだなどの供給を省略し得ることがある。接合材層7は、たとえば、接合材7aと同じ材料で形成され得る。
支持板6は、適度な剛性を有する材料で形成され、積層体10を支持し得るように、積層体10の第1面10F側に設けられている。前述の補強材3a1による効果に加えて、支持板6に堅固に支持されることによってプリント配線板1の反りや撓みがさらに高度に抑制されると考えられる。第1導体パッド21上への外部の第1電子部品E1の実装や、第2導体パッド22上への導電性ボール8の搭載が、容易に、かつ、安定した状態で行われ得る。
支持板6は、たとえば、金属板や、ガラス繊維などの補強材にエポキシ樹脂を含浸してなるガラスエポキシ板、または、ガラスエポキシ基板の両面に銅箔を有する銅張積層板などにより構成される。図3の支持板6は、ガラスエポキシ基板61と、その両面に熱圧着された銅箔62とによって構成されている。支持板6には、これら以外にも、適度な剛性を有する任意の材料が使用され得る。支持板6の厚さは、たとえば、100μm以上、500μm以下である。積層体10が適切に支持され、かつ、支持板6を含むプリント配線板1aの厚さが極端に厚くならないと考えられる。
図3に示されるように、支持板6と積層体10の第1面10Fとの間には、第1面10Fの全面に亘って金属箔11が介在している。金属箔11は、たとえば銅やニッケルなどからなる箔である。第1面10Fに形成されている第1導体層2aは、第1樹脂絶縁層3c内に埋め込まれていて金属箔11側に第1面10Fとほぼ面一の一面を有する複数の導体パターンを含んでいる。金属箔11によって、第1面10Fと略面一の一面を有する第1導体層2aの各導体パターンが互いに接続されている。金属箔11により、前述の表面保護膜(図示せず)のうち第1および第2の導体パッド21、22それぞれの露出面21a、22a上の表面保護膜を短い時間で形成し得ることがある。たとえば、第1導体層2aの各導体パターンと第1および第2の導体パッド21、22とが積層体10内で電気的に接続されていると、金属箔11を給電層として用いる電解めっきにより表面保護膜が形成され得るからである。後述される第2導体パッド22上の導電性ポスト9(図4参照)の形成も、同様に、金属箔11を給電層とする電解めっきにより可能なことがある。なお、支持板6および金属箔11は、たとえば、外部の第1および第2の電子部品E1、E2の実装後に除去され得る。それにより、第1導体層2aの各導体パターンは、互いに分離され得る。複数の第3導体パッド23同士も電気的に絶縁され得る。
図4には、外部の第2電子部品E2との接続用の導電性部材として導電性ポスト9を有する、本発明のさらに他の実施形態のプリント配線板1bが示されている。プリント配線板1bでは、第2導体パッド22上にめっき膜からなる導電性ポスト9が設けられている。また、第1導体パッド21上に接合材層7(図3参照)は形成されていない。これらの点を除いて、プリント配線板1bは、図3に示されるプリント配線板1aと同じ構造を有している。図1のプリント配線板1または図3のプリント配線板1aと同じ構成要素には図1または図3内の符号と同じ符号が付され、それらの構成要素についての説明は省略される。
導電性ポスト9は、導電性の材料により形成される任意の底面(端面)形状を有する柱状体である。導電性ポスト9は、たとえば電解銅めっき膜からなる。導電性ボール8(図3参照)のような別途の部品の形成およびその実装を要することなく、外部との接続用の導電性部材が第2導体パッド22上に設けられ得る。導電性ポスト9は、ニッケルなどの他の金属によるめっき膜で構成されてもよい。
導電性ポスト9の積層体10と反対側の端面に、外部の第2電子部品E2が接続される。第2導体パッド22と第2電子部品E2とが導電性ポスト9を介して接続され得る。導電性ポスト9を設けることによって、積層体10の第2面10Sと第2電子部品E2との間に、導電性ポスト9の高さH2に応じた高さを有する空間が確保される。図3のプリント配線板1aと同様に、第1導体パッド21への、より厚い外部の電子部品の搭載が可能となることがある。
導電性ポスト9の高さH2は、たとえば、50μm以上、200μm以下である。比較的厚い電子部品が第1導体パッド21に実装され得ると考えられる。また、電解めっきなどによって導電性ポスト9が比較的短い時間内に形成されると考えられる。なお、導電性ポスト9の高さH2は、第2導体パッド22の露出面22aから、導電性ポスト9の第2導体パッド22と反対側の端面までの距離である。
プリント配線板1bの第1導体パッド21の露出面21a上には、図1のプリント配線板1と同様に、表面保護膜が形成されてもよい。また、図3のプリント配線板1aと同様に接合材層7が形成されてもよい。
図1〜図4に示される実施形態のプリント配線板1、1a、1bの製造方法の一例が、図5A〜5Jおよび図6を参照して以下に説明される。
図5Aに示されるように、金属箔11が用意される。金属箔11は支持板6の一面6a上に設けられている。金属箔11は、好ましくは銅箔である。金属箔11は、ニッケル箔などの他の金属箔であってもよい。支持板6は、ガラスエポキシ基板61と、ガラスエポキシ基板61の両面に接合されている銅箔62とによって構成されている両面銅張積層板からなる。支持板6は、金属箔11の材料に応じた銅以外の材料からなる金属層をガラスエポキシ基板61のようなベース基板の少なくとも一面に設けられた金属層付き基板であってもよい。銅などの金属板が支持板6として用いられてもよい。
図5Aの例では、支持板6の一面6a側の銅箔62上に金属箔11が接着されている。金属箔11と銅箔62とは、たとえば、熱可塑性接着剤などの分離可能な接着剤で接着されている。金属箔11と銅箔62とは、外周付近の余白部分だけで接着されてもよい。また、キャリア銅箔を銅箔62として備える金属箔11と、この金属箔11のキャリア銅箔側の露出面に接合されたガラスエポキシ基板61とによって、支持板6および金属箔11が構成されてもよい。なお、支持板6の一面6aと反対側の他面6b側にも金属箔11が接着されていてもよい。そして、以下に説明される方法で、支持板6の表裏両面において、プリント配線板が製造されてもよい。プリント配線板を効率よく製造することができる。
金属箔11の厚さは、たとえば3μm以上、10μm以下である。金属箔11は、後述されるように、後工程において、電解めっきによる他の構成要素の形成時の給電層として機能し得る。また、金属箔11は、必要に応じて、導電性ポスト9(図6参照)の形成後などにエッチングにより除去されることがある。適切な範囲の厚さを有する金属箔11により、十分なめっき電流が供給され得る。また、金属箔11の除去時に導電性ポスト9などを意図せずにエッチングしてしまう量が少なくなり得る。なお、図5A〜5Jおよび図6において各構成要素の厚さの正確な比率を示すことは意図されていない。
図5Bに示されるように、金属箔11上に第1導体層2aが形成される。まず、第1導体層2a形成用のめっきレジスト41が金属箔11上に形成される。めっきレジスト41には、たとえばフォトリソグラフィ技術により第1導体層2aの各導体パターンの形成領域に開口41aが形成される。そして、金属箔11を給電層とする電解めっきにより開口41a内に、第3導体パッド23などの所定の導体パターンを含む第1導体層2aが形成される。エッチングを用いないので、第1導体層2aには、ファインピッチの配線パターンが形成され得る。第1導体層2aの形成後、めっきレジスト41が除去される。第1導体層2aは、好ましくは、金属箔11と同じ材料で形成される。第1導体層2aは、たとえば、無電解めっきなどの他の方法で形成されてもよい。
図5Cに示されるように、第1導体層2aおよび第1導体層2aに覆われずに露出する金属箔11上に、第1樹脂絶縁層3aが形成される。第1樹脂絶縁層3aは、補強材3a1を有する材料により形成される。補強材3a1としては、前述のように、ガラスクロスなどが用いられる。たとえば、第1導体層2a、および金属箔11の露出部分上に、補強材3a1にエポキシ樹脂を含浸してなるBステージ状態のプリプレグが積層される。このプリプレグが加熱および加圧されることにより第1樹脂絶縁層3aが形成される。図5Cの例では、第1樹脂絶縁層3aの支持板6と反対側の面上に、プリプレグと共に重ねられ、共に熱圧着された銅箔2b1が積層されている。銅箔2b1によって、加圧機のプレス面と第1樹脂絶縁層3aとの粘着が防がれる。銅箔2b1の代わりに他の金属からなる箔が用いられてもよい。第1樹脂絶縁層3aは積層体10(図1参照)の第1面10Fを構成する。第1樹脂絶縁層3aは、第3導体パッド23などの第1導体層2aの各導体パターンを、金属箔11側の一面を除いて被覆するように形成される。第1樹脂絶縁層3aは、好ましくは、25μm以上、30μm以下の厚さに形成される。補強材3a1を含む第1樹脂絶縁層3aをこのような範囲内の厚さに形成することにより、プリント配線板1、1a、1bの剛性が高まると推察される。
図5Dに示されるように、第1ビア導体4a(図1参照)の形成場所に、銅箔2b1および第1樹脂絶縁層3aを貫通する導通用孔4aaが形成される。たとえばCO2レーザー光が銅箔2b1の所定の位置に照射される。銅箔2b1の支持板6と反対側からのレーザー光の照射により、第1面10F側に向って縮径するテーパー形状の導通用孔4aaが形成される。続いて、導通用孔4aa内および銅箔2b1の表面上に、無電解めっきもしくはスパッタリングなどにより金属層2b2が形成される。
図5Eに示されるように、第1ビア導体4aおよび第2導体層2bが形成される。第1ビア導体4aおよび第2導体層2bは、所謂パターンめっき法などにより形成される。たとえば、金属層2b2(図5D参照)上に、導通用孔4aa上および第2導体層2bの導体パターンの形成位置に開口を有するめっきレジスト(図示せず)が形成される。このめっきレジストの開口内および導通用孔4aa内に、金属層2b2を給電層とする電解めっきにより電解めっき膜が形成される。その後、めっきレジストが溶剤などにより除去される。続けて、金属層2b2の露出部分がエッチングによって除去され、さらに、銅箔2b1(図5D参照)の露出部分がエッチングにより除去される。その結果、導通用孔4aa内に第1ビア導体4aが形成される。また、第1樹脂絶縁層3a上および第1ビア導体4a上に第2導体層2bが形成される。なお、第1ビア導体4aは、図5Eには1層に簡略化して示されているが、導通用孔4aa内の金属層2b2(図5D参照)および電解めっき膜により構成されている。また、第2導体層2bは、銅箔2b1(図5D参照)、金属層2b2および電解めっき膜からなる(図5F〜5Jにおいても、各ビア導体および各導体層は同様に簡略化されている)。導通用孔4aaは第1面10F側に向って縮径するテーパー形状を有しているため、導通用孔4aaの形状に沿って第1面10F側に向って縮径する形状を有する第1ビア導体4aが形成されている。
図5Fに示されるように、第2導体層2b上、および第2導体層2bに覆われずに露出する第1樹脂絶縁層3a上に第2樹脂絶縁層3bが形成される。第2樹脂絶縁層3bは補強材を含まない樹脂材料により形成される。たとえば、第2樹脂絶縁層3bは、第2導体層2b上、および第1樹脂絶縁層3aの露出部上に、フィルム状のエポキシ樹脂などを載置して熱圧着することにより形成される。
図5Gに示されるように、第2樹脂絶縁層3b上に、第3導体層2c、および、第1面10F側に向って縮径する形状を有する第2ビア導体4bが形成される。第3導体層2cおよび第2ビア導体4bは、図5D〜5Eの工程と同様の工程を繰り返すことにより形成され得る。なお、図5Gに示される第3導体層2cは、第2導体層2bと異なり、銅箔2b1(図5D参照)のような金属箔を含んでいない。
さらに、図5F〜5Gの工程と同様の工程を繰り返すことにより、図5Hに示されるように、第2樹脂絶縁層3bおよび第3導体層2c上に、第3樹脂絶縁層3c、第4導体層2d、および、第1面10F側に向って縮径する形状を有する第3ビア導体4cが形成される。第3樹脂絶縁層3cの支持板6と反対側の面は、積層体10の第2面10Sを構成する。また、第4導体層2dには、少なくとも、複数の第1導体パッド21および複数の第2導体パッド22が形成されている。たとえば、パターンめっき法による第4導体層2dの形成時に、第4導体層2d形成用のめっきレジストの各導体パッドに対応する位置に所定のピッチで複数の開口が設けられる。この複数の開口内に電解めっき膜を形成することにより、複数の第1および第2の導体パッド21、22が、それぞれ所定の位置に所定のピッチで形成される。第2導体パッド22の形成用の複数の開口は、第1導体パッド21形成用の複数の開口間のピッチよりも広いピッチで、第1導体パッド21形成用の複数の開口の周囲に形成される。それにより、複数の第2導体パッド22は、複数の第1導体パッド21より広いピッチで、かつ、複数の第1導体パッド21よりも積層体10の第2面10Sの外周側に形成される。
このように、図1〜4に示されるプリント配線板1、1a、1bが製造される場合は、第1樹脂絶縁層3a上に、導体層(第2および第3の導体層2b、2c)と、補強材を含まない樹脂絶縁層(第2および第3の樹脂絶縁層3b、3c)とが2組積層される。さらに、最上層の樹脂絶縁層(第3樹脂絶縁層3c)上に複数の導体パッド(複数の第1および第2の導体パッド21、22)を含む第4導体層2dが形成される。実施形態のプリント配線板が、図1〜4に示されるプリント配線板1、1a、1bと異なる数の導体層を有するときは、図5F〜5Gに示される工程の繰り返し数が適宜加減される。たとえば、交互に積層された2つの樹脂絶縁層と3つの導体層とからなる積層体を有するプリント配線板が製造される場合は、図5F〜5Gの工程は繰り返されない。
第1〜第4導体層2a〜2dおよび第1〜第3ビア導体4a〜4cの材料は、良好な導電性を有し、めっきによる形成やエッチングによる除去の容易な材料であれば特に限定されない。各導体層および各ビア導体の材料としては、銅やニッケルなどが例示され、好ましくは、銅が用いられる。前述のように、第1樹脂絶縁層3aは補強材3a1を含み、一方、第2および第3の樹脂絶縁層3b、3cは補強材を含んでいない。第1〜第3樹脂絶縁層3a〜3cの樹脂材料は、良好な絶縁性などを有するものであれば特に限定されない。前述のエポキシ樹脂の他、ビスマレイミドトリアジン樹脂(BT樹脂)、フェノール樹脂などが用いられ得る。各樹脂絶縁層を形成する樹脂材料は、シリカなどの無機フィラーを含んでいてもよい。
図5Iに示されるように、第1および第2の導体パッド21、22上に開口5aを有するソルダーレジスト層5が形成される。ソルダーレジスト層5は、第4導体層2dに覆われずに露出する第3樹脂絶縁層3cの表面上、および、複数の第1および第2の導体パッド21、22それぞれの外縁部上に形成される。たとえば、感光性のエポキシ樹脂からなる層が、第4導体層2d上および第3樹脂絶縁層3c上に印刷やスプレーコーティングなどにより形成され、フォトリソグラフィ技術により開口5aが形成される。
図示されていないが、第1および第2の導体パッド21、22それぞれの露出面21a、22a上に、各導体パッドの腐食を防ぐ表面保護膜が形成されていてもよい。たとえば、無電解めっきや、金属箔11を給電層とする電解めっきにより、第4導体層2dの材料よりも高い耐食性を有する金属などからなる1層または複数の層からなるめっき膜(図示せず)が形成される。たとえば、第1および第2の導体パッド21、22それぞれの露出面21a、22a上に、順に、ニッケル、パラジウム、および、金からそれぞれなるめっき膜が形成され得る。めっき膜からなる表面保護膜は、他の材料や3層以外の層数のめっき膜により構成されていてもよい。また、イミダゾールなどの化合物からなる液状のフラックスの塗布やスプレー、または、このような液状のフラックスへの浸漬により、プリフラックス膜が表面保護膜として形成されてもよい。
図1に示されるプリント配線板1が形成される場合は、支持板6と積層体10とが分離され、支持板6が除去される。具体的には、支持板6に接合されている銅箔62と金属箔11とが分離される。たとえば、金属箔11と銅箔62とを接着している熱可塑性接着剤が加熱されることにより軟化し、その状態で、金属箔11と銅箔62とが引き離される。金属箔11と銅箔62とが外周部分だけで接着されている場合は、接着部分が除去されるように、その接着部分よりも内周側で金属箔11および銅箔62それぞれが切断されてもよい。単に支持板6と積層体10とを互いに逆方向に引っ張ることにより両者が分離されてもよい。銅箔62と金属箔11との分離により金属箔11が積層体10の第1面10F側に露出する。
続いて、金属箔11がエッチングなどにより除去される。金属箔11の除去により、積層体10の第1面10Fが露出する。同時に、複数の第3導体パッド23などの第1導体層2aの各導体パターンの第1樹脂絶縁層3aに覆われていない一面も露出する。以上の工程を経ることにより、図1に示されるプリント配線板1が完成する。なお、第1導体層2aの各導体パターン同士の間を確実に分離するため、金属箔11の消失後もエッチングが継続されてもよい。第1導体層2aが金属箔11用のエッチング液でエッチングされ得る材料で形成されている場合、そのようなエッチングの継続により、第1導体層2aの各導体パターンの露出面がエッチングされる。その場合、第3導体パッド23の露出面23aは積層体10の第1面10Fよりも第2面10S側に凹み得る。図示されていないが、積層体10の第1面10F上に、ソルダーレジスト層5の形成方法と同様の方法で、第3導体パッド23を露出する開口を有するソルダーレジスト層が形成されてもよい。
図3および図4に示される他の実施形態のプリント配線板1a、1bが製造される場合は、支持板6は除去されずに、支持板6上で、第2導体パッド22上に、導電性ボール8や導電性ポスト9などの導電性部材が設けられる。
図3のプリント配線板1aのように、導電性ボール8が設けられる場合は、図5Jに示されるように、たとえば、接合材7aを用いて第2導体パッド22上に導電性ボール8が実装される。ソルダーレジスト層5の形成後、たとえば、はんだペーストなどの接合材7aが、マスクなどを用いて第2導体パッド22の露出面22a上に塗布などにより供給される。そして、第2導体パッド22の上に導電性ボール8が搭載される。その後、はんだリフローなどで加熱されることにより、接合材7aによって第2導体パッド22と導電性ボール8とが接合される。はんだ以外の金属材料や導電性接着剤が、接合材7aとして用いられてもよい。また、ベーク炉内やヒートブロック上での加熱により、接合材7aによって導電性ボール8が第2導体パッド22に接合されてもよい。導電性ボール8は、たとえば、金属などの任意の導電性材料や、任意の導電性材料によって表面を被覆されている樹脂材料などで構成され得る。柱状体など、球状以外の形状を有する導電性材料からなる部品が外部の電子部品との接続用の導電性部材として第2導体パッド22に接続される場合も、前述の導電性ボール8についての方法と同様の方法が用いられ得る。
また、塗布などによる第2導体パッド22への接合材7aの供給時に、第1導体パッド21の露出面21a上にも、接合材7aが供給されてもよい。導電性ボール8の接合時の加熱を経ることにより第1導体パッド21上に供給された接合材7aが硬化する。それにより、たとえばプリント配線板1aの使用時に外部の第2電子部品E2(図3参照)と第1導体パッド21とを接合する接合材層7が、第1導体パッド21の露出面21上に形成される。図3に示されるプリント配線板1aが完成する。導電性ボール8の接合後、図1のプリント配線板1の製造方法についての前述の説明と同様に、支持板6が除去されてもよい。
接合材7aは、支持板6に支持されている積層体10の第2導体パッド22上に供給される。導電性ボール8も、支持板6に支持されている第2導体パッド22上に搭載され、かつ接合される。支持板6に支持されている積層体10は反りや撓みが少ないため、接合材7aの供給や導電性ボール8の搭載が容易であると考えられる。また、導電性ボール8と第2導体パッド22とが、良好な品質で接合されると推察される。
図4に示される、さらに他の実施形態のプリント配線板1bが製造される場合は、前述の図5Iに示される工程の後、支持板6は除去されずに、第2導体パッド22の露出面22a上に導電性ポスト9が形成される。図6に示されるように、支持板6に支持されている図5Iの工程を経た積層体10の第2面10S側に、めっきレジスト42が形成される。めっきレジスト42には、導電性ポスト9の形成位置、すなわち、第2導体パッド22上に、たとえばフォトリソグラフィ技術により、開口42aが設けられる。図4のプリント配線板1bの導体ポスト9の幅は第2導体パッド22の幅よりも小さいため、開口42aは、第2導体パッド22の幅よりも小さい開口幅を有するように形成される。
続いて、金属箔11を給電層とする電解めっきにより開口42a内に銅などの電解めっき膜が形成される。すなわち、開口42a内にめっき膜からなる導電性ポスト9が形成される。その後、めっきレジスト42が除去される。その結果、図4に示される第2導体パッド22上に形成された導電性ポスト9を有するプリント配線板1bが完成する。導電性ポスト9は、支持板6に支持されている積層体10の第2導体パッド22上に形成される。支持板6に支持されている積層体10は反りや撓みが少ないため、導電性ポスト9の形成が容易であると考えられる。また、第2導体パッド22と強固に接合され、正確な位置に配置されている導電性ポスト9が得られると考えられる。
実施形態のプリント配線板は、図1〜4に示される構造に限定されない。たとえば、第4導体層2dが、第1および第2の導体パッド21、22の他にも導体パターンを含んでいてもよい。第1〜第3ビア導体4a〜4cは、必ずしも第1面10F側に向って縮径していなくてもよい。また、複数の第1導体パッド21および第2導体パッド22を一括して1つの開口5a内に露出するようにソルダーレジスト層5が形成されてもよい。また、実施形態のプリント配線板の製造方法は、図5A〜5Jおよび図6を参照して説明された方法に限定されない。たとえば、複数のプリント配線板が、支持板6の一面6a側および他面6b側(図5A参照)それぞれにおいて製造されてもよい。実施形態のプリント配線板の製造方法には、前述の各工程以外に任意の工程が追加されてもよく、前述の説明で説明された工程のうちの一部が省略されてもよい。
1、1a、1b プリント配線板
2a 第1導体層
2b 第2導体層
2c 第3導体層
2d 第4導体層
3a 第1樹脂絶縁層
3a1 補強材
3b 第2樹脂絶縁層
3c 第3樹脂絶縁層
4a 第1ビア導体
4b 第2ビア導体
4c 第3ビア導体
5 ソルダーレジスト層
5a 開口
6 支持板
61 ガラスエポキシ基板
62 銅箔
7 接合材層
7a 接合材
8 導電性ボール
9 導電性ポスト
10 積層体
10F 第1面
10S 第2面
11 金属箔
21 第1導体パッド
22 第2導体パッド
23 第3導体パッド

Claims (12)

  1. 交互に積層されている導体層および樹脂絶縁層により構成されていて2以上の樹脂絶縁層を含んでいる積層体を有するコアレス構造のプリント配線板であって、
    前記積層体は、前記積層体の表裏それぞれの最表層の樹脂絶縁層の一面それぞれからなる第1面および第2面を有し、かつ、前記第2面上に複数の導体パッドを含む導体層を有しており、
    前記積層体の第1面を構成する第1樹脂絶縁層は補強材を含む材料で形成され、
    前記第1樹脂絶縁層以外の前記積層体内の樹脂絶縁層は補強材を含まない材料で形成され、
    前記積層体の第2面上の導体層は、外部の第1電子部品と接続される複数の第1導体パッド、および前記第1電子部品よりも大型の外部の第2電子部品と接続される複数の第2導体パッドを含んでおり、
    前記複数の第2導体パッドは、前記複数の第1導体パッドよりも前記第2面の外周側に、前記複数の第1導体パッドの配置ピッチよりも大きいピッチで配置されている。
  2. 請求項1記載のプリント配線板であって、前記第1樹脂絶縁層の厚さは、25μm以上、30μm以下である。
  3. 請求項1記載のプリント配線板であって、前記複数の第2導体パッド上に、導電性部材が設けられている。
  4. 請求項3記載のプリント配線板であって、前記導電性部材の高さは、50μm以上、200μm以下である。
  5. 請求項1記載のプリント配線板であって、前記複数の第1導体パッドに、前記第1電子部品と前記第1導体パッドとを接合する接合材層、または表面保護膜が形成されている。
  6. 請求項1記載のプリント配線板であって、前記積層体の第1面に金属箔を挟んで支持板が設けられている。
  7. 請求項6記載のプリント配線板であって、前記積層体内の導体層のうち最も第1面側に位置する第1導体層は、前記第1樹脂絶縁層内に埋め込まれていて前記金属箔側に前記第1面と略面一の一面を有する複数の導体パターンを含んでいる。
  8. 支持板の少なくとも一面上に設けられている金属箔上に第1導体層を形成することと、
    前記第1導体層上および前記第1導体層に覆われずに露出する前記金属箔上に、補強材を含む材料からなる第1樹脂絶縁層を形成することと、
    前記第1樹脂絶縁層上に、導体層と、補強材を含まない樹脂絶縁層とを1組または2組以上積層し、さらに、最上層の樹脂絶縁層上に複数の導体パッドを含む導体層を形成すること、とを含んでいるプリント配線板の製造方法であって、
    前記複数の導体パッドを含む導体層を形成することは、複数の第1導体パッドを所定のピッチで形成することと、前記複数の第1導体パッドよりも前記プリント配線板の外周側に、前記複数の第1導体パッドの配置ピッチよりも大きい所定のピッチで複数の第2導体パッドを形成することとを含んでおり、
    前記製造方法は、さらに、前記支持板上で、前記第2導体パッド上に導電性部材を設けることを含んでいる。
  9. 請求項8記載のプリント配線板の製造方法であって、さらに、前記支持板上で、前記第1導体パッドの露出面に、表面保護膜、または、外部の電子部品と前記第1導体パッドとを接合する接合材層を形成することを含んでいる。
  10. 請求項8記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第1樹脂絶縁層は、25μm以上、30μm以下の厚さに形成される。
  11. 請求項8記載のプリント配線板の製造方法であって、前記導電性部材を設けることは、前記金属箔を給電層として用いる電解めっきにより前記第2導体パッド上に電解めっき膜からなる導電性ポストを形成することを含んでいる。
  12. 請求項8記載のプリント配線板の製造方法であって、前記導電性部材を設けることは、前記第2導体パッド上にはんだリフローにより導電性ボールを実装することを含んでいる。
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