JP2021005609A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント配線板においてリフロー後のバンプ高さを揃える。【解決手段】基部絶縁層と、基部絶縁層上に形成された導体層と、基部絶縁層上および導体層上に形成され、かつ、導体層の一部を第１の導体パッドとして露出させる第１の開口、および第１の開口よりも径が小さく導体層の他の一部を第２の導体パッドとして露出させる第２の開口を有するソルダーレジスト層と、第１の導体パッド上に形成された第１のバンプと、第２の導体パッド上に形成され、第１のバンプよりも小径の第２のバンプと、を備え、第１のバンプは、第１の開口内に形成された第１のベースめっき層と、第１のベースめっき層上に形成された第１のトップめっき層とを有し、複数の第１のバンプにおいて、第１のバンプの径がプリント配線板の中央に向かって大きく、複数の第１のバンプの最上位置が略同一である。【選択図】図１

Description

本発明は、めっきバンプを有する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は、めっき法を用いたバンプ形成を開示している。

特開２０１０−１２９９９６号公報

しかしながら、図５および図６に示すように、ソルダーレジスト層１６’に形成された大きさの異なる開口１６ａ’、１６ｂ’内の導体パッド１４ａ’、１４ｂ’上にベースめっき層２４’、３０’を形成し、該ベースめっき層２４’、３０’上にトップめっき層２８’、３２’を形成して大きさの異なる大径バンプ２０’と小径バンプ２２’を形成した場合、基板の中央部の大径バンプ２０’と外周部の大径バンプ２０’において、トップめっき層２８’のリフロー後に中央部のバンプ高さＢＨ３と外周部のバンプ高さＢＨ１との間でバンプの高さが揃わない場合があった。

本発明に係るプリント配線板は、プリント配線板であって、基部絶縁層と、前記基部絶縁層上に形成された導体層と、前記基部絶縁層上および前記導体層上に形成され、かつ、前記導体層の一部を第１の導体パッドとして露出させる第１の開口、および該第１の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第２の導体パッドとして露出させる第２の開口を有するソルダーレジスト層と、前記第１の導体パッド上に形成された第１のバンプと、前記第２の導体パッド上に形成され、前記第１のバンプよりも小径の第２のバンプと、を備え、前記第１のバンプは、前記第１の開口内に形成された第１のベースめっき層と、該第１のベースめっき層上に形成された第１のトップめっき層とを有し、前記第２のバンプは、前記第２の開口内に形成された第２のベースめっき層と、該第２のベースめっき層上に形成された第２のトップめっき層とを有し、複数の前記第１のバンプにおいて、第１のバンプの径がプリント配線板の中央に向かって大きく、複数の前記第１のバンプの最上位置が略同一である。

また、本発明のプリント配線板の製造方法は、プリント配線板の製造方法であって、基部絶縁層を形成することと、前記基部絶縁層上に導体層を形成することと、前記基部絶縁層上および前記導体層上にソルダーレジスト層を形成することと、前記ソルダーレジスト層に、前記導体層の一部を第１の導体パッドとして露出させる第１の開口を形成することと、前記ソルダーレジスト層に、前記第１の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第２の導体パッドとして露出させる第２の開口を形成することと、前記第１の導体パッド上に第１のバンプを形成することと、前記第２の導体パッド上に、前記第１のバンプよりも小径の第２のバンプを形成することと、を含み、前記第１のバンプを形成することは、前記第１の開口内に第１のベースめっき層を形成することと、前記第１のベースめっき層上に第１のトップめっき層を形成することと、第１のトップめっき層をリフローして、複数の前記第１のバンプの径を、複数の前記第１のベースめっき層の径をプリント配線板の中央に向かって大きくすることで、プリント配線板の中央に向かって大きくすることと、を含み、前記第２のバンプを形成することは、前記第２の開口内に第２のベースめっき層を形成することと、前記第２のベースめっき層上に、前記第１のトップめっき層の上面の最上位置より上にある上面を有する第２のトップめっき層を形成することと、第２のトップめっき層をリフローすることと、を含む。

本発明の一実施形態のプリント配線板を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板において、バンプ径の関係を説明するための図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板において、バンプ径を変えるプリント配線板のゾーンを説明するための図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法を示す断面図である。 従来技術に従うプリント配線板において、バンプの構造を説明するための断面図である。 従来技術に従うプリント配線板において、大径バンプの高さが揃わない様子を説明するための断面図である。

＜本発明のプリント配線板について＞
本発明のプリント配線板の一実施形態が、図面を参照して説明される。図１には、実施形態の製造方法により作製されたプリント配線板１０の一部が拡大して示されている。プリント配線板１０は、コア基板（図示せず）の片面または両面に所定の回路パターンを有する導体層と樹脂絶縁層とを交互に積層してなるコア付き基板であってよい。コア基板の両面に導体層を形成する場合には、コア基板を介して対向する導体層同士は、スルーホール導体（図示せず）を介して接続されていてもよい。あるいは、プリント配線板１０は、コア基板の代わりに支持板（図示せず）上で導体層と樹脂絶縁層とを交互に積層した後、支持板を除去してなるコアレス基板であってもよい。いずれにせよ、プリント配線板１０は、図１に示すように、少なくとも１層の樹脂絶縁層のうち最外に配置されたものである基部絶縁層１２と、基部絶縁層１２上に形成された、所定の回路パターンを有する導体層１４と、基部絶縁層１２および導体層１４上に形成されたソルダーレジスト層１６とを備えている。基部絶縁層１２の下層には他の複数の導体層および樹脂絶縁層が交互に設けられている場合が多いが、図では省略されている。しかし、プリント配線板１０は、１層の基部絶縁層１２と１層の導体層１４とからなるものでもよい。

基部絶縁層１２は、例えばシリカやアルミナ等の無機フィラーとエポキシ系樹脂とを含む樹脂組成物等で構成することができる。導体層１４は導電性金属、例えば銅を主成分とする金属で形成される。

ソルダーレジスト層１６は、導体層１４の一部を第１の導体パッド１４ａとして露出させる第１の開口１６ａと、第１の開口１６ａよりも径が小さく導体層１４の他の一部を第２の導体パッド１４ｂとして露出させる第２の開口１６ｂとを有している。第１の開口１６ａのアスペクト比、つまり底部の口径に対する深さの比は０．５以下とすることができる。第２の開口１６ｂのアスペクト比、つまり底部の口径に対する深さの比０．６以上とすることができる。

第１および第２の導体パッド１４ａ、１４ｂ上には下地層１８がそれぞれ形成されていてよい。下地層１８としては、第１および第２の導体パッド１４ａ、１４ｂの表面に形成されたニッケル層とニッケル層上に形成されたパラジウム層とパラジウム層上に形成された金層とを例示することができる。その他、ニッケル層とニッケル層上に形成された金層とを例示することができる。下地層１８は形成しなくてもよい。

プリント配線板１０はさらに、第１の導体パッド１４ａ上に下地層１８を介して形成された第１のバンプ２０と、第２の導体パッド１４ｂ上に下地層１８を介して形成され、第１のバンプ２０よりも小径の第２のバンプ２２とを備えている。下地層１８を形成しない場合、第１および第２のバンプ２０、２２は第１および第２の導体パッド１４ａ、１４ｂ上に直接形成することができる。第１のバンプ２０は電源もしくはグランド線との接続に用いることができる。第１のバンプ２０よりも径の小さい第２のバンプ２２は信号線との接続に用いることができる。

本発明のプリント配線板１０において大径バンプを構成する第１のバンプ２０は、第１の開口１６ａ内に形成された第１のベースめっき層２４と、第１のベースめっき層２４上に例えばニッケルを主成分とする中間層２６を介して形成された第１のトップめっき層２８とを有する。中間層２６の厚みは７μｍ以下とすることが好ましい。中間層２６は形成しなくてもよい。中間層２６を形成しない場合、第１のトップめっき層２８は第１のベースめっき層２４上に直接形成することができる。

第１のベースめっき層２４は、導電性金属、好ましくは銅を主成分とする金属から形成されている。第１のベースめっき層２４はソルダーレジスト層１６の表面（基部絶縁層１２とは反対側の面）を超える高さまで形成する。これにより第１のバンプ２０が第１の開口１６ａ内に安定して保持される。ソルダーレジスト層１６の表面からの第１のベースめっき層２４の厚みＢ１は３μｍ〜２０μｍの範囲内とすることが好ましい。

第１のトップめっき層２８は、第１のベースめっき層２４よりも融点が低くリフロー処理により溶融して図１に示すような略半球状に整形される金属、例えばスズを主成分とする金属からなる。第１のトップめっき層２８の厚み（第１のバンプ２０の外周面において第１のトップめっき層２８の下端から第１のトップめっき層の頂部までの垂直方向の距離）Ａ１は５μｍ〜４５μｍの範囲とすることが好ましい。第１のトップめっき層２８の厚みＡ１をこの範囲とすることで、第１のバンプ２０と、プリント配線板１０に実装される半導体チップやメモリなど電子部品の接続パッド（図示せず）との間で良好な接続信頼性が得られる。

本発明のプリント配線板１０において小径バンプを構成する第２のバンプ２２は、第２の開口１６ｂ内に形成された第２のベースめっき層３０と、第２のベースめっき層３０上に例えばニッケルを主成分とする中間層２６を介して形成された第２のトップめっき層３２とを有する。中間層２６の厚みは７μｍ以下とすることが好ましい。中間層２６は形成しなくてもよい。中間層２６を形成しない場合、第２のトップめっき層３２は第２のベースめっき層３０上に直接形成することができる。

第２のベースめっき層３０は、導電性金属、好ましくは銅を主成分とする金属から形成されている。第２のベースめっき層３０はソルダーレジスト層１６の表面（基部絶縁層１２とは反対側の面）を超える高さまで形成することが好ましい。これにより第２のバンプ２２が第２の開口１６ｂ内に安定して保持される。ソルダーレジスト層１６の表面からの第２のベースめっき層３０の厚みＢ２は３μｍ〜２０μｍの範囲内とすることが好ましい。第２のベースめっき層３０は上面中央部分に第２の窪み３０ａを有する。すなわち、第２のベースめっき層３０の上面中央部分は上面外周部分よりも低い位置に形成されている。

第２のトップめっき層３２は、第２のベースめっき層３０よりも融点が低くリフロー処理により溶融して図１に示すような略半球状に整形される金属、例えばスズを主成分とする金属からなる。第２のトップめっき層３２の厚み（第２のバンプ２２の外周面において第２のトップめっき層３２の下端から第２のトップめっき層３２の頂部までの垂直方向の距離）Ａ２は５μｍ〜４５μｍの範囲とすることが好ましい。第２のトップめっき層３２の厚みＡ２をこの範囲とすることで、第２のバンプ２２と、プリント配線板１０に実装される半導体チップやメモリなど電子部品の接続パッド（図示せず）との間で良好な接続信頼性が得られる。

本発明に係るプリント配線板では、大径バンプを構成する複数の第１のバンプ２０において、第１のバンプ２０の径が、プリント配線板の中央に向かって大きく、複数の第１のバンプ２０の最上位置が略同一である。

具体的な態様の一例として、図２に示すように、第１のトップめっき層２８のリフロー前において、プリント配線板の外周部に位置する外周部バンプの第１のベースめっき層２４の径をＲ１とし、プリント配線板の中央部に位置する中央部バンプの第１のベースめっき層２４の径をＲ３とすると、第１のトップめっき層２８のリフロー後における第１のバンプ２０の径は、外形部バンプにおいてＲ１となり、中央部バンプにおいてＲ３となる。この外周部バンプと中央部バンプとの関係を、Ｒ３＞Ｒ１とする。この際、第１のベースめっき層２４の下地層１８と接触する部分の径をＲ１１とすると、Ｒ１１は外周部バンプおよび中央部バンプにおいて同じであり、Ｒ１およびＲ３との関係はＲ３＞Ｒ１＞Ｒ１１となる。また、第１のバンプ２０のバンプ高さを、外周部バンプでＢＨ１、中央部バンプでＢＨ３とすると、略ＢＨ１＝ＢＨ３の関係となる。

具体的な態様の他の例として、図３に示すように、プリント配線板１０を中央部Ｚ３、中間部Ｚ２および外周部Ｚ１と分け、中央部Ｚ３に存在する第１のバンプ２０の径をＲ３、中間部Ｚ２に存在する第１のバンプ２０の径をＲ２、外周部Ｚ１に存在する第１のバンプ２０の径をＲ３としたとき、Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１とすることができる。

＜本発明のプリント配線板の製造方法について＞
以下、本発明に係る図１に示すプリント配線板１０の製造方法を、図４Ａ〜図４Ｈを参照して説明する。

図４Ａには、公知の方法を用いて、基部絶縁層１２上に所定の回路パターンを有する導体層１４およびソルダーレジスト層１６が形成された中間体が示されている。基部絶縁層１２の下層には他の複数の導体層および樹脂絶縁層が交互に形成されている場合が多いが、図では省略されている。複数の導体層および樹脂絶縁層はコア基板上もしくは後に除去可能な支持板上で積層することができる。しかし、プリント配線板１０は、基部絶縁層１２としての１層の樹脂絶縁層と１層の導体層１４とからなるものでもよく、この場合この樹脂絶縁層が基部絶縁層１２に相当する。基部絶縁層１２には、シリカやアルミナ等の無機フィラーとエポキシ系樹脂とを含むビルドアップ用絶縁樹脂フィルムを用いることができる。ソルダーレジスト層１６には、例えば炭酸ガスレーザまたはＵＶ−ＹＡＧレーザ等により、導体層１４の一部を第１の導体パッド１４ａとして露出させる第１の開口１６ａと導体層１４の他の一部を第２の導体パッド１４ｂとして露出させる第２の開口１６ｂが形成される。第１の開口１６ａのアスペクト比は０．５以下とし、第２の開口１６ｂのアスペクト比は０．６以上とするのが好ましい。第１および第２の導体パッド１４ａ、１４ｂ上には、めっきにより例えばニッケル層、パラジウム層、金層がこの順に積層されて下地層１８が形成される。下地層１８は形成しなくてもよい。

図４Ｂに示されるように、例えば、無電解銅めっき処理等の無電解めっき処理が行われ、中間体の表面（ソルダーレジスト層１６の表面および第１および第２の開口１６ａ、１６ｂの側面）上と、下地層１８上（下地層１８が形成されない場合には導体パッド１４ａ、１４ｂ上）にシード層３４が形成される。

図４Ｃに示されるように、シード層３４上に、第１および第２のバンプ２０、２２（図１）の形成予定部位に開口３６ａを有する所定パターンのめっきレジスト３６が形成される。

図４Ｄに示されるように、電解めっき処理が行われ、シード層３４上の、めっきレジスト３６から露出する部分に、例えば銅を主成分とする第１のベースめっき層２４および第２のベースめっき層３０が形成される。本発明では、この段階で、複数の第１のベースめっき層２４の径をプリント配線板の中央に向かって大きくすることで、最終形状の第１のバンプ２０の径をプリント配線板の中央に向かって大きくすることができる。

また、第１および第２のベースめっき層２４、３０を形成する際には、ソルダーレジスト層１６の表面からの第１のベースめっき層２４の厚みおよび第２のベースめっき層３０の厚みが３μｍ〜２０μｍの範囲内となるよう、第１および第２のベースめっき層２４、３０のめっき厚を調整するのが好ましい。

図４Ｅに示されるように、例えば電解めっき処理が行われ、第１および第２のベースめっき層２４，３０上に例えばニッケルを主成分とする中間層２６が形成される。中間層２６の厚みは好ましくは７μｍ以下とする。中間層２６は形成しなくてもよい。

図４Ｆに示されるように、電解めっき処理が行われ、第１および第２のベースめっき層２４，３０上に中間層２６を介在して第１および第２のトップめっき層２８，３２が形成される。第１および第２のトップめっき層２８，３２は、第１および第２のベースめっき層２４，３０よりも融点が低くリフロー処理により溶融して略半球状に整形される金属、例えばスズを主成分とする金属からなる。第１および第２のトップめっき層２８，３２の厚みは５μｍ〜４５μｍの範囲とすることが好ましい。

図４Ｇに示されるように、めっきレジスト３６が剥離される。また、めっきレジスト３６の除去により露出したシード層３４の部分がエッチングにより除去される。

図４Ｈに示されるように、リフロー処理が行われ、第１のトップめっき層２８および第２のトップめっき層３２が略半球状に整形される。リフロー処理により、第１および第２の導体パッド１４ａ、１４ｂに近い側から銅層、銅／ニッケル合金層、ニッケル層、ニッケル／スズ合金層、スズ層からなる第１のバンプ２０および第２のバンプ２２が形成される。中間層２６が形成されていない場合には、第１および第２の導体パッド１４ａ，１４ｂに近い側から銅層、銅／スズ合金層、スズ層からなる第１のバンプ２０および第２のバンプ２２が形成される。

１０ プリント配線板
１２ 基部絶縁層
１４ 導体層
１４ａ 第１の導体パッド
１４ｂ 第２の導体パッド
１６ ソルダーレジスト層
１６ａ 第１の開口
１６ｂ 第２の開口
１８ 下地層
２０ 第１のバンプ
２２ 第２のバンプ
２４ 第１のベースめっき層
２４ａ 第１の窪み
２６ 中間層
２８ 第１のトップめっき層
３０ 第２のベースめっき層
３０ａ 第２の窪み
３０ｂ 隆起部
３２ 第２のトップめっき層
３４ シード層
３６ めっきレジスト

Claims (20)

1. プリント配線板であって、
   基部絶縁層と、
   前記基部絶縁層上に形成された導体層と、
   前記基部絶縁層上および前記導体層上に形成され、かつ、前記導体層の一部を第１の導体パッドとして露出させる第１の開口、および該第１の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第２の導体パッドとして露出させる第２の開口を有するソルダーレジスト層と、
   前記第１の導体パッド上に形成された第１のバンプと、
   前記第２の導体パッド上に形成され、前記第１のバンプよりも小径の第２のバンプと、
   を備え、
   前記第１のバンプは、前記第１の開口内に形成された第１のベースめっき層と、該第１のベースめっき層上に形成された第１のトップめっき層とを有し、
   前記第２のバンプは、前記第２の開口内に形成された第２のベースめっき層と、該第２のベースめっき層上に形成された第２のトップめっき層とを有し、
   複数の前記第１のバンプにおいて、第１のバンプの径がプリント配線板の中央に向かって大きく、複数の前記第１のバンプの最上位置が略同一である。
2. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記プリント配線板を中央部、中間部および外周部に分け、中央部に存在する前記第１のバンプの径をＲ３、中間部に存在する前記第１のバンプの径をＲ２、外周部に存在する前記第１のバンプの径をＲ１としたとき、Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１である。
3. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記第１のトップめっき層および前記第２のトップめっき層の厚みは、５μｍ〜４５μｍである。
4. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記第１のベースめっき層および前記第２のベースめっき層は、銅を主成分とする金属からそれぞれ形成されている。
5. 請求項１に記載のプリント配線板であって、第１のトップめっき層および前記第２のトップめっき層は、スズを主成分とする金属からそれぞれ形成されている。
6. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記第１のベースめっき層と前記第１の導体パッドとの間、および前記第２のベースめっき層と前記第１の導体パッド層との間に、ニッケル層、パラジウム層及び金層からなる下地層をそれぞれ有する。
7. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記第１のベースめっき層と前記第１のトップめっき層との間、および前記第２のベースめっき層と前記第２のトップめっき層との間にニッケルを主成分とする中間層をそれぞれ有する。
8. 請求項７に記載のプリント配線板であって、前記中間層の厚みは７μｍ以下である。
9. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記第１および第２のベースめっき層は前記ソルダーレジスト層の表面を超える高さまで形成され、前記ソルダーレジスト層の表面からの前記第１のベースめっき層の厚みおよび前記第２のベースめっき層の厚みはそれぞれ３μｍ〜２０μｍの範囲内にある。
10. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記第１の開口のアスペクト比は０．５以下であり、前記第２の開口のアスペクト比は０．６以上である。
11. プリント配線板の製造方法であって、
    基部絶縁層を形成することと、
    前記基部絶縁層上に導体層を形成することと、
    前記基部絶縁層上および前記導体層上にソルダーレジスト層を形成することと、
    前記ソルダーレジスト層に、前記導体層の一部を第１の導体パッドとして露出させる第１の開口を形成することと、
    前記ソルダーレジスト層に、前記第１の開口よりも径が小さく前記導体層の他の一部を第２の導体パッドとして露出させる第２の開口を形成することと、
    前記第１の導体パッド上に第１のバンプを形成することと、
    前記第２の導体パッド上に、前記第１のバンプよりも小径の第２のバンプを形成することと、を含み、
    前記第１のバンプを形成することは、前記第１の開口内に第１のベースめっき層を形成することと、前記第１のベースめっき層上に第１のトップめっき層を形成することと、第１のトップめっき層をリフローして、複数の前記第１のバンプの径を、複数の前記第１のベースめっき層の径をプリント配線板の中央に向かって大きくすることで、プリント配線板の中央に向かって大きくすることと、を含み、
    前記第２のバンプを形成することは、前記第２の開口内に第２のベースめっき層を形成することと、前記第２のベースめっき層上に、前記第１のトップめっき層の上面の最上位置より上にある上面を有する第２のトップめっき層を形成することと、第２のトップめっき層をリフローすることと、を含む。
12. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記プリント配線板を中央部、中間部および外周部に分け、中央部に存在する前記第１のバンプの径をＲ３、中間部に存在する前記第１のバンプの径をＲ２、外周部に存在する前記第１のバンプの径をＲ１としたとき、Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１とする。
13. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第１のトップめっき層および前記第２のトップめっき層の厚みを５μｍ〜４５μｍの範囲内とする。
14. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第１のベースめっき層および前記第２のベースめっき層を、銅を主成分とする金属からそれぞれ形成する。
15. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、第１のトップめっき層および前記第２のトップめっき層を、スズを主成分とする金属からそれぞれ形成する。
16. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第１のベースめっき層と前記第１の導体パッドとの間、および前記第２のベースめっき層と前記第１の導体パッド層との間に、ニッケル層、パラジウム層及び金層からなる下地層をそれぞれ形成することをさらに含む。
17. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第１のベースめっき層と前記第１のトップめっき層との間、および前記第２のベースめっき層と前記第２のトップめっき層との間にニッケルを主成分とする中間層をそれぞれ形成することをさらに含む。
18. 請求項１７に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記中間層の厚みを７μｍ以下とする。
19. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第１および第２のベースめっき層を前記ソルダーレジスト層の表面を超える高さまで形成し、前記ソルダーレジスト層の表面からの前記第１のベースめっき層の厚みおよび前記第２のベースめっき層の厚みをそれぞれ３μｍ〜２０μｍの範囲内とする。
20. 請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第１の開口のアスペクト比は０．５以下であり、前記第２の開口のアスペクト比は０．６以上である。

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