JP2021052104A - 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導体パッドとバンプの接続信頼性を高める。【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、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の開口および導体層のさらに他の一部を第３の導体パッドとして露出させる第３の開口を有するソルダーレジスト層と、第１の導体パッド上に直接形成された第１のバンプと、第２の導体パッド上に直接形成された、第１のバンプよりも小径の第２のバンプと、第３の導体パッド上に形成された、導体層と異なる金属からなる下地層と、を備え、第１のバンプは、第１の導体パッド上に順次に形成された第１のベースめっき層および略半球状の第１のトップめっき層を有し、第２のバンプは、第２の導体パッド上に順次に形成された第２のベースめっき層および略半球状の第２のトップめっき層を有している。【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３に示すように、プリント配線板１０’の基部絶縁層１２’上に導体層１４’を形成し、基部絶縁層１２’上および導体層１４’上にソルダーレジスト層１６’を形成し、ソルダーレジスト層１６’に形成された開口１６ａ’，１６ｂ’内の導体パッド１４ａ’，１４ｂ’上に、下地層１８’を介してベースめっき層２４’，３０’を形成し、該ベースめっき層２４’，３０’上に中間層２６’，３２’を介してトップめっき層２８’，３４’を形成して、めっきバンプ２０’，２２’を形成した場合、下地層１８’が導体パッド１４ａ’，１４ｂ’およびベースめっき層２４’，３０’と異なる金属からなるため、導体パッド１４ａ’，１４ｂ’に対するベースめっき層２４’，３０’の接続信頼性を十分高くできないという問題があった。

本発明に係るプリント配線板は、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の開口を少なくとも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た、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の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第１のベースめっき層と、前記第１のベースめっき層上に第１の中間層を介して形成された第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の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第２のベースめっき層と、前記第２のベースめっき層上に第２の中間層を介して形成された第２のトップめっき層とを有している。

また、本発明に係るプリント配線板の製造方法は、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の開口内に前記導体層と同じ金属で第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の中間層を介して第１のトップめっき層を形成することと、前記第１のトップめっき層をリフローして略半球状の第１のトップめっき層を形成することと、を含み、
前記第２のバンプを形成することは、前記第２の開口内に前記導体層と同じ金属で第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第２の中間層を介して第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して略半球状の第２のトップめっき層を形成することと、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の製造方法を示す断面図である。 上記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。 上記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。 上記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。 上記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。 上記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。 上記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。 上記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を示す断面図である。

＜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、例えば第１の開口１６ａよりも径が大きく、導体層１４のさらに他の一部を第３の導体パッド１４ｃとして露出させる第３の開口１６ｃ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３の導体パッド１４ｃ上には下地層１８が形成されている。下地層１８としては、例えば、第３の導体パッド１４ｃ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。

プリント配線板１０はさらに、第１の導体パッド１４ａ上に形成された第１のバンプ２０と、第２の導体パッド１４ｂ上に形成された、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。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、下地層１８を介さず直接形成されている。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。第３の導体パッド１４ｃは例えば下地層１８を介して、例えばコンデンサ等の電子部品の端子との接続に用いることができる。

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第１の中間層２６を介して形成された略半球状の第１のトップめっき層２８とを有する。第１の中間層２６の厚みは７μｍ以下とすることが好ましい。

第１のベースめっき層２４は、導体層１４と同種の導電性金属、例えば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の表面から第１のベースめっき層２４の上端面２４ａまでの高さは３μｍ〜１５μｍ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）は２０μｍ〜４０μｍ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。

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第２の中間層３２を介して形成された略半球状の第２のトップめっき層３４とを有する。第２の中間層３２の厚みは７μｍ以下とすることが好ましい。

第２のベースめっき層３０は、導体層１４と同種の導電性金属、例えば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の表面から第２のベースめっき層３０の上端面３０ａまでの高さは３μｍ〜１５μｍの範囲内とすることが好ましい。

第２のトップめっき層３４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３４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３４の下端から第２のトップめっき層３４の頂部までの垂直方向の距離）は２０μｍ〜４０μｍの範囲とすることが好ましい。第２のトップめっき層３４の厚み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。

図１に示す実施形態のプリント配線板１０では、第１のベースめっき層２４と第２のベースめっき層３０とは一緒に形成されて、第１のベースめっき層２４の上端面２４ａと第２のベースめっき層３０の上端面３０ａとは互いに同一の高さにされている。また、第１の中間層２６と第２の中間層３２とは一緒に形成されて、互いに同一の厚み（高さ）にされている。

そして、第１のトップめっき層２８と第２のトップめっき層３４とは一緒に形成されるとともにそれぞれ金属めっき量を調節されて、リフロー処理による溶融後の厚み（高さ）が互いに同一にされている。

これにより図１に示す実施形態のプリント配線板１０は、大きさの異なるバンプ２０，２２を備えていてもバンプ２０とバンプ２２との高さが実質上揃っている。しかも第１および第２のベースめっき層２４，３０は第１および第２の導体パッド１４ａ，１４ｂを形成する導体層１４と同種の導電性金属、例えば銅を主成分とする金属からなり、第１および第２の導体パッド１４ａ，１４ｂ上に直接形成されているので、導体パッド１４ａ，１４ｂに対するベースめっき層２４，３０ひいては第１および第２のバンプ２０，２２の接続信頼性は十分高いものとなっている。

＜本発明の一実施形態のプリント配線板の製造方法について＞
以下、図１に示すプリント配線板１０を製造するための、本発明の一実施形態に係るプリント配線板の製造方法を、図２Ａ〜図２Ｈを参照して説明する。

図２Ａ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。

図２Ｂに示されるように、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、先ず、導体層１４の一部を第３の導体パッド１４ｃとして露出させる第３の開口１６ｃが形成される。

図２Ｃに示されるように、第３の導体パッド１４ｃ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。

図２Ｄに示されるように、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、次いで、導体層１４の他の一部を第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のさらに他の一部を第２の導体パッド１４ｂとして露出させる第２の開口１６ｂとが形成される。

図２Ｅ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、中間体のソルダーレジスト層１６の表面および第１，第２，第３の開口１６ａ，１６ｂ，１６ｃの側面上と、導体パッド１４ａ，１４ｂ上と、下地層１８上にシード層３６が形成される。

図２Ｆに示されるように、シード層３６上に、例えばドライフィルムレジストからなり、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３８ａ，３８ｂを有する所定パターンのめっきレジスト３８が形成される。

図２Ｇに示されるように、電解めっき処理が行われ、シード層３６の、めっきレジスト３８の開口３８ａ，３８ｂ内に露出する部分のうち、ソルダーレジスト層１６の第１および第２の開口１６ａ，１６ｂ内の部分上および、シード層３６の、めっきレジスト３８の開口３８ａ，３８ｂ内に露出する部分のうち残りの部分上に、第１および第２の導体パッド１４ａ，１４ｂを形成する導体層１４と同種の導電性金属、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。ソルダーレジスト層１６の表面から第１および第２のベースめっき層２４，３０の上端面２４ａ，３０ａまでの高さは、互いに実質上同一とされる。

図２Ｇに示されるように、さらに、例えば電解めっき処理が行われ、めっきレジスト３８の開口３８ａ，３８ｂ内で第１および第２のベースめっき層２４，３０の上端面２４ａ，３０ａ上に、例えばニッケルを主成分とする第１および第２の中間層２６，３２が形成される。第１および第２の中間層２６，３２の厚みは、好ましくは７μｍ以下とされ、互いに実質上同一とされる。

図２Ｇに示されるように、さらに、例えば電解めっき処理が行われ、めっきレジスト３８の開口３８ａ，３８ｂ内で第１および第２のベースめっき層２４，３０の上端面２４ａ，３０ａ上に、第１および第２の中間層２６，３２を介在させて第１および第２のトップめっき層２８，３４が形成される。第１および第２のトップめっき層２８，３４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。リフロー処理後の第１および第２のトップめっき層２８，３４の高さは、好ましくは２０μｍ〜４０μｍの範囲内で、互いに実質上同一とされる。

図２Ｈに示されるように、めっきレジスト３８が剥離される。また、めっきレジスト３８の除去により露出したシード層３６の部分がエッチングにより除去される。

図１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３４が略半球状に整形される。この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、例えば銅のベースめっき層と、ニッケルの中間層と、スズのトップめっき層とからなる第１のバンプ２０および第２のバンプ２２が形成され、第１および第２のバンプ２０，２２の高さは実質的に揃えられる。図１ではシード層３６の図示は省略されている。

また、第１および第２のベースめっき層２４，３０は第１および第２の導体パッド１４ａ，１４ｂを形成する導体層１４と同種の導電性金属、例えば銅を主成分とする金属からなり、第１および第２の導体パッド１４ａ，１４ｂ上に直接形成されているので、導体パッド１４ａ，１４ｂに対するベースめっき層２４，３０ひいては第１および第２のバンプ２０，２２の接続信頼性は十分高いものとなっている。

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
１４ｃ 第３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
１６ｃ 第３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，３０ａ 上端面
２６ 第１の中間層
２８ 第１のトップめっき層
３０ 第２のベースめっき層
３２ 第２の中間層
３４ 第２のトップめっき層
３６ シード層
３８ めっきレジスト
３８ａ，３８ｂ 開口

Claims (12)

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の開口を有するとともに、前記導体層のさらに他の一部を第３の導体パッドとして露出させる第３の開口を有するソルダーレジスト層と、
   前記第１の導体パッド上に直接形成された第１のバンプと、
   前記第２の導体パッド上に直接形成された、前記第１のバンプよりも小径の第２のバンプと、
   前記第３の導体パッド上に形成された、前記導体層と異なる金属からなる下地層と、
   を備え、
   前記第１のバンプは、前記第１の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第１のベースめっき層と、前記第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の開口内に前記導体層と同じ金属で形成された第２のベースめっき層と、前記第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ている。
2. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記導体層と前記第１のベースめっき層と前記第２のベースめっき層とは、銅を主成分とする金属からそれぞれ形成されている。
3. 請求項１に記載のプリント配線板であって、
   前記第１のトップめっき層は、前記第１のベースめっき層上に第１の中間層を介して形成され、
   前記第２のトップめっき層は、前記第２のベースめっき層上に第２の中間層を介して形成され、
   前記第１の中間層および前記第２の中間層は、ニッケル層を含む。
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。
5. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記ソルダーレジスト層の前記第３の開口内に露出する前記第３の導体パッド上に形成された前記下地層は、順次積層されたニッケル層、パラジウム層および金層からなる。
6. 請求項１に記載のプリント配線板であって、前記ソルダーレジスト層の前記第３の開口内に露出する前記第３の導体パッド上に形成された前記下地層は、順次積層されたニッケル層および金層からなる。
7. 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、
   前記ソルダーレジスト層に、前記導体層のさらに他の一部を第３の導体パッドとして露出させる第３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のバンプを直接形成することと、
   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のバンプを直接形成することと、
   前記第３の導体パッド上に、前記導体層と異なる金属からなる下地層を形成することと、
   を含み、
   前記第１のバンプを形成することは、前記第１の開口内に前記導体層と同じ金属で第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、前記第１のトップめっき層をリフローして略半球状の第１のトップめっき層を形成することと、を含み、
   前記第２のバンプを形成することは、前記第２の開口内に前記導体層と同じ金属で第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して略半球状の第２のトップめっき層を形成することと、を含む。
8. 請求項７に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記導体層と前記第１のベースめっき層と前記第２のベースめっき層とは、銅を主成分とする金属からそれぞれ形成されている。
9. 請求項７に記載のプリント配線板の製造方法であって、
   前記第１のトップめっき層は、前記第１のベースめっき層上に第１の中間層を介して形成し、
   前記第２のトップめっき層は、前記第２のベースめっき層上に第２の中間層を介して形成し、
   前記第１の中間層および前記第２の中間層は、ニッケル層を含む。
10. 請求項７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のトップめっき層は、スズを主成分とする金属からそれぞれ形成する。
11. 請求項７に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記ソルダーレジスト層の前記第３の開口内に露出する前記第３の導体パッド上に形成する下地層は、順次積層されたニッケル層、パラジウム層および金層からなる。
12. 請求項７に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記ソルダーレジスト層の前記第３の開口内に露出する前記第３の導体パッド上に形成する下地層は、順次積層されたニッケル層および金層からなる。

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