JP2021093431A

JP2021093431A - プリント配線板及びプリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2021093431A
Application number: JP2019222582A
Authority: JP
Inventors: 幸信三門; Yukinobu Mikado; 智明篠塚; Tomoaki Shinozuka
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-17
Also published as: US11277923B2; US20210176870A1

Abstract

【課題】高い信頼性を有する金属ポスト付プリント配線板の提供【解決手段】実施形態のプリント配線板は、導体層３８と、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有し、第２面Ｓが導体層３８と向かい合うように導体層３８上に積層されている最外の樹脂絶縁層５０と、最外の樹脂絶縁層５０を貫通し導体層３８に至る複数の金属ポスト８０、とを有する。そして、金属ポスト８０は第１上面８０１Ｔを有する第１金属ポスト８０１と第２上面８０２Ｔを有する第２金属ポスト８０２を含み、第１金属ポスト８０１と第２金属ポスト８０２は複数であって、第１上面８０１Ｔと第２上面８０２Ｔは第１面Ｆより上に位置していて、第１上面８０１Ｔの全体は平坦であって、第２上面８０２Ｔの一部が平坦である。【選択図】図１

Description

本発明は、金属ポストを有するプリント配線板、及び、金属ポストを有するプリント配線板の製造方法に関する。

特許文献１は、金属ポストを有するプリント配線板を開示している。特許文献１では、導体層上に金属ポスト形成用の開口を有するめっきレジストが形成される。開口内にめっきにより金属ポストが形成される。めっきレジストが除去される。金属ポストが絶縁層内に埋められる。金属ポストと絶縁層の表面が研磨される。これにより、すべての金属ポストの頂部が平坦にされる。金属ポストの高さが揃えられる。

特開２０１７−５０３１５号公報

[特許文献１の課題]
特許文献１では、全ての金属ポストの頂部が平坦にされるように、金属ポストは研磨される。研磨のために、多くの時間が必要である。全ての金属ポストの頂部が平坦であるので、過剰な研磨が行われていると考えられる。研磨時に金属ポスト内に応力が蓄えられると推察される。その応力により、金属ポストの信頼性が低下すると推測される。

本発明に係るプリント配線板は、導体層と、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記第２面が前記導体層と向かい合うように前記導体層上に積層されている最外の樹脂絶縁層と、前記最外の樹脂絶縁層を貫通し前記導体層に至る複数の金属ポスト、とを有する。そして、前記金属ポストは第１上面を含む第１金属ポストと第２上面を含む第２金属ポストを有し、前記第１金属ポストと前記第２金属ポストは複数であって、前記第１上面と前記第２上面は前記第１面より上に位置していて、前記第１上面の全体は平坦であって、前記第２上面の一部が平坦である。

本発明に係るプリント配線板の製造方法は、導体層を形成することと、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記第２面が前記導体層と向かい合うように前記導体層上に最外の樹脂絶縁層を形成することと、前記最外の樹脂絶縁層を貫通し前記導体層に至る複数の開口を形成することと、前記開口内に金属ポストを形成することと、研磨により、前記金属ポストの高さを低くすること、とを有する。そして、前記金属ポストを形成することは第１金属ポストを形成することと第２金属ポストを形成することを含み、前記第１金属ポストと前記第２金属ポストは複数であって、前記低くすることは、第１上面を有する前記第１金属ポストと前記第２上面を有する第２金属ポストを形成することを含み、前記第１上面と前記第２上面は前記第１面より上に位置していて、前記第１上面の全体は平坦であって、前記第２上面の一部が平坦である。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、第１金属ポストの第１上面の全体が平坦である。第２金属ポストの第２上面の一部が平坦である。即ち、実施形態では、全ての金属ポストの上面が完全に平坦になるまで、研磨は行われない。研磨時間が短縮される。研磨時、金属ポスト内に蓄えられる応力を小さくすることができる。製造コストを軽減することができる。金属ポストの信頼性を高くすることができる。第２金属ポストの第２上面の一部が平坦であるため、第２金属ポストの信頼性が低下し難い。第２金属ポストの径が第１金属ポストの径より小さいと、第２金属ポストを介する信頼性は第１金属ポストを介する信頼性より低い。しかしながら、第２金属ポストの第２上面の一部が平坦であるため、第２金属ポスト内の応力の大きさは、第１金属ポスト内の応力の大きさより小さい。このため、第２金属ポストの径が第１金属ポストの径より小さくても、両者の信頼性はほぼ同等である。第１金属ポストと第２金属ポストの中の１つが短期間で劣化しないので、第１金属ポストと第２金属ポストを有するプリント配線板の信頼性が長期間に渡って安定である。
第２金属ポストが第２外周部を有すると、第２上面の面積を大きくすることができる。そのため、第２上面上に金属膜が形成されても、第２上面と金属膜間の密着性を高くすることができる。第２上面上にバンプが形成されても、第２上面とバンプ間の密着性を高くすることができる。第２金属ポストが第２外周部を有するので、プリント配線板内に異なる径を有する金属ポストが存在しても、金属ポストを介する信頼性が長期間に渡って安定である。

図１（Ａ）は本発明の実施形態に係るプリント配線板の断面図であり、図１（Ｂ）は実施形態に係るプリント配線板の応用例の断面図であり、図１（Ｃ）は、実施形態に係るプリント配線板の応用例の平面図である。実施形態のプリント配線板の製造工程図実施形態のプリント配線板の製造工程図図４（Ａ）は実施形態のプリント配線板の断面の拡大図であり、図４（Ｂ）は、実施形態の改変例のプリント配線板の断面の拡大図であり、図４（Ｃ）は、金属ポストの配置を示している。

図１（Ａ）は本発明の実施形態に係るプリント配線板１０の断面図である。プリント配線板１０は、導体層３８と導体層３８上に形成されている最外の樹脂絶縁層５０と最外の樹脂絶縁層５０を貫通し導体層３８に至る複数の金属ポスト８０とを有する。最外の樹脂絶縁層５０は、第１面Ｆと第１面Ｆと反対側の第２面Ｓとを有する。第２面Ｓと導体層３８が向かい合っている。最外の樹脂絶縁層５０は導体層３８に至る開口５１を有する。金属ポスト８０は開口５１内に形成されている導体（ビア導体部）６０と最外の樹脂絶縁層５０の第１面Ｆから突出している導体（突出部）９０で形成されている。開口５１とビア導体部６０の形状は略切頭錐体である。導体層３８上の開口５１の径は、第１面Ｆ上の開口５１の径より小さい。突出部９０の形状は略円柱である。ビア導体部６０と突出部９０は連続していて、両者は一体化されている。

ビア導体部６０は導体層３８と対向する下面と下面と反対側の上面を有する。ビア導体部６０の上面と第１面Ｆは同じ面を形成する。ビア導体部６０の径は、ビア導体部６０の上面の径で代表される。
突出部９０は、ビア導体部６０の上面と対向する下面と下面と反対側の上面８０Ｔを有する。突出部９０の下面と第１面Ｆは同じ面を形成する。突出部９０の径は、突出部９０の下面の径で代表される。金属ポスト８０の径ｄ１、ｄ２は、突出部９０の径で代表される。突出部９０の上面は第１面Ｆより上に位置している。
突出部９０の径はビア導体部６０の径より大きい。突出部９０の下面はビア導体部６０の上面を完全に覆う。突出部９０の下面の外周はビア導体部６０の上面の外周より完全に外側に位置する。

金属ポスト８０は第１金属ポスト８０１と第２金属ポスト８０２を有する。第１金属ポスト８０１を形成するビア導体部６０は第１ビア導体部６０１である。第１金属ポスト８０１を形成する突出部９０は第１突出部９０１である。第１金属ポスト８０１は第１ビア導体部６０１と第１ビア導体部６０１に直接繋がっている第１突出部９０１で形成される。第２金属ポスト８０２を形成するビア導体部６０は第２ビア導体部６０２である。第２金属ポスト８０２を形成する突出部９０は第２突出部９０２である。第２金属ポスト８０２は第２ビア導体部６０２と第２ビア導体部６０２に直接繋がっている第２突出部９０２で形成される。
第１金属ポスト８０１の径ｄ１は、第２金属ポスト８０２の径ｄ２より大きい。第１金属ポスト８０１を形成するビア導体部（第１ビア導体部）６０１の径は、第２金属ポスト８０２を形成するビア導体部（第２ビア導体部）６０２の径より大きい。

図４（Ｃ）はプリント配線板１０の平面図を示している。図４（Ｃ）では、プリント配線板１０が第１面Ｆより上の位置からを観察されている。図４（Ｃ）には、第１面Ｆと金属ポスト８０が描かれている。図４（Ｃ）に示されるように、第２金属ポスト８０２は所定のエリア（第２金属ポスト用エリア）Ａ２内に形成されている。第２金属ポスト用エリアＡ２の外周は点線で描かれている。第２金属ポスト用エリアＡ２はプリント配線板１０の中央部分に形成されている。第２金属ポスト用エリアＡ２の外に第１金属ポスト８０１が形成されている。第１金属ポスト８０１は第１金属ポスト用エリアＡ１に形成されている。第１金属ポスト用エリアＡ１は第２金属ポスト用エリアＡ２を囲んでいる。

第１金属ポスト８０１の上面は第１上面８０１Ｔである。第１上面８０１Ｔの全体が平坦である。第２金属ポスト８０２の上面は第２上面８０２Ｔである。第２上面８０２Ｔの一部が平坦である。第２上面８０２Ｔの平坦な部分は第２平坦面（第２平坦部）８０２Ｔｆと称される。第２平坦部８０２Ｔｆは、第２上面８０２Ｔの中央に形成されている。

第１上面８０１Ｔと第２上面８０２Ｔ上に金属膜７８が形成されている。金属膜７８の例は、スズ層やＮｉ／Ｐｄ／Ａｕ層である。

図４（Ａ）は実施形態のプリント配線板の断面の拡大図である。図４（Ａ）は第１上面８０１Ｔに垂直な面で、金属ポスト８０を切断することで得られる。
第２金属ポスト８０２は、第２上面８０２Ｔから延びる側面８０２Ｓを有する。第２上面８０２Ｔは第２平坦部８０２Ｔｆと側面８０２Ｓとの間に第２外周部８０２Ｔｏを有する。第２外周部８０２Ｔｏは第２平坦部８０２Ｔｆから側面８０２Ｓに向かって下がっている。図４（Ａ）に示されるように、第２外周部８０２Ｔｏは曲がっている。第２外周部８０２Ｔｏを形成する曲面は外側に膨らんでいる。

図４（Ｂ）は実施形態の改変例に係るプリント配線板の断面の拡大図である。図４（Ｂ）は第１上面８０１Ｔに垂直な平面で金属ポスト８０を切断することで得られる。
改変例では、第１金属ポスト８０１の突出部９０１の側面８０１Ｓと第２金属ポスト８０２の突出部９０２の側面８０２Ｓは、金属ポスト８０の上面８０Ｔから突出部９０の下面に向かってテーパーしている。第１金属ポスト８０１のビア導体部６０１の側面と第２金属ポスト８０２のビア導体部６０２の側面は、ビア導体部６０の上面からビア導体部６０の下面に向かってテーパーしている。突出部９０の側面と突出部９０の下面との間の角度θ１は、ビア導体部６０の側面とビア導体部６０の下面との間の角度θ２より大きい。角度θ１、θ２は、図４（Ｂ）に示されている。この場合、突出部の形状は略円柱である。突出部の上面の径と突出部の下面の径との比（上面の径／下面の径）が１．１以下であることが好ましい。
改変例では、第２金属ポスト８０２の第２外周部８０２Ｔｏは外側に膨らんでいる。

図１（Ｂ）は実施形態に係るプリント配線板の応用例の断面図である。プリント配線板１０上に第１電子部品１０２と第２電子部品１０４とが実装される。第１電子部品１０２と第２電子部品１０４は金属ポスト８０を介しプリント配線板１０に実装されている。

図１（Ｃ）は実施形態に係るプリント配線板１０の応用例の平面図である。図１（Ｃ）に第２金属ポスト用エリアＡ２が描かれている。
第１電子部品１０２と第２電子部品１０４間のデータ伝送は、第１電子部品１０２に接続している第２金属ポスト８０２と第２電子部品１０４に接続している第２金属ポスト８０２を介して行われる。第１電子部品１０２と第２電子部品１０４へ第１金属ポスト８０１を介し電源が供給される。第１電子部品１０２と第２電子部品１０４は、第１金属ポスト８０１を介しアースに接続される。

実施形態と改変例のプリント配線板１０では、第１金属ポスト８０１の第１上面８０１Ｔの全体が平坦である。第２金属ポスト８０２の第２上面８０２Ｔの一部が平坦である。即ち、実施形態と改変例では、全ての金属ポストの上面が完全に平坦になるまで、研磨は行われない。研磨時間が短縮される。研磨時、金属ポスト内に蓄えられる応力を小さくすることができる。製造コストを軽減することができる。金属ポストの信頼性を高くすることができる。第２金属ポスト８０２の第２上面８０２Ｔの一部が平坦であるため、第２金属ポスト８０２の信頼性が低下し難い。第２金属ポスト８０２の径が第１金属ポスト８０１の径より小さいと、第２金属ポスト８０２を介する信頼性は第１金属ポスト８０１を介する信頼性より低い。しかしながら、第２金属ポスト８０２の第２上面８０２Ｔが部分的に平坦である。そのため、第２金属ポスト８０２内の応力の大きさは、第１金属ポスト８０１内の応力の大きさより小さい。このため、第２金属ポスト８０２の径ｄ２が第１金属ポスト８０１の径ｄ１より小さくても、両者の信頼性はほぼ同等である。第１金属ポスト８０１と第２金属ポスト８０２の中の１つが短期間で劣化しないので、第１金属ポスト８０１と第２金属ポスト８０２を有するプリント配線板の信頼性が長期間に渡って安定である。

第２金属ポスト８０２が第２外周部８０２Ｔｏを有すると、第２上面８０２Ｔの面積を大きくすることができる。そのため、第２上面８０２Ｔ上に金属膜７８が形成されても、第２上面８０２Ｔと金属膜７８間の密着性を高くすることができる。第２上面８０２Ｔ上にバンプが形成されても、第２上面８０２Ｔとバンプ間の密着性を高くすることができる。第２金属ポスト８０２が第２外周部８０２Ｔｏを有するので、プリント配線板内に異なる径を有する金属ポスト８０が存在しても、金属ポスト８０を介する信頼性が長期間に渡って安定である。

[製造方法]
図２と図３に実施形態のプリント配線板１０の製造方法が示される。
第１導体層３４上に樹脂絶縁層３０が形成される。樹脂絶縁層３０上に導体層３８が形成される。その時、樹脂絶縁層３０を貫通し第１導体層３４に至るビア導体３６が形成される。樹脂絶縁層３０と導体層３８上に最外の樹脂絶縁層５０が形成される（図２（Ａ））。最外の樹脂絶縁層５０は第１面Ｆと第１面Ｆと反対面の第２面Ｓとを有する。第２面Ｓと導体層３８が向かい合うように、最外の樹脂絶縁層５０は形成されている。最外の樹脂絶縁層５０に、レーザで導体層３８に至る開口５１が形成される（図２（Ｂ））。開口５１は第１ビア導体部６０１用の第１開口６０１ｏと第２ビア導体部６０２用の第２開口６０２ｏを含む。第１開口６０１ｏの径は第２開口６０２ｏの径より大きい。第１開口６０１ｏと第２開口６０２ｏの径は第１面Ｆ上で測定される。最外の樹脂絶縁層５０の第１面Ｆと開口５１内に無電解めっき膜（シード層）５２が形成される（図２（Ｃ））。

シード層５２上に開口７１を有するめっきレジスト７０が形成される（図２（Ｄ））。開口７１は第１突出部９０１用の第３開口７１１と第２突出部９０２用の第４開口７１２を有する。第３開口７１１の径は第４開口７１２の径より大きい。第３開口７１１の径と第４開口７１２の径は第１面Ｆ上で測定される。第３開口７１１は第１開口６０１ｏに繋がっている。第３開口７１１の径は第１開口６０１ｏの径より大きい。第３開口７１１と第１開口６０１ｏで第１金属ポスト８０１用の第５開口５が形成される。第５開口５の径は第３開口７１１の径で代表される。第４開口７１２は第２開口６０２ｏに繋がっている。第４開口７１２の径は第２開口６０２ｏの径より大きい。第４開口７１２と第２開口６０２ｏで第２金属ポスト８０２用の第６開口６が形成される。第６開口６の径は第４開口７１２の径で代表される。無電解めっき膜５２をシード層として用いることで、第５開口５内に第１金属ポスト８０１が形成される。第６開口６内に第２金属ポスト８０２が形成される（図３（Ａ））。図３（Ａ）に第１金属ポスト８０１の頂部８０１ＴＴと第２金属ポスト８０２の頂部８０２ＴＴの断面形状の例が示されている。頂部は開口７１により露出される面である。第５開口５の径が第６開口６の径より大きいので、第５開口５内のめっきの成長速度は第６開口６内のめっきの成長速度より大きくなりやすい。例えば、両者でめっき液の循環速度が異なる。そのため、第１金属ポスト８０１の頂部８０１ＴＴはほぼ平坦であって、第２金属ポスト８０２の頂部８０２ＴＴは、膨らんでいる。第２金属ポスト８０２の頂部８０２ＴＴの中央が高い。あるいは、第１金属ポスト８０１は第２金属ポスト８０２より高い。そして、第２金属ポスト８０２の頂部８０２ＴＴは膨らんでいる。第１金属ポスト８０１の頂部８０１ＴＴは平坦である。あるいは、第１金属ポスト８０１の頂部８０１ＴＴは凹んでいる。あるいは、第１金属ポスト８０１の頂部８０１ＴＴは膨らんでいる。第２金属ポスト８０２の頂部８０２ＴＴの頂点は第１金属ポスト８０１の頂部８０１ＴＴの最下点より低い。

めっきレジスト７０と金属ポスト８０が研磨される。めっきレジスト７０の厚みが薄くなる。金属ポスト８０の高さが低くなる。研磨により、金属ポスト８０の上面８０Ｔが形成される。平坦な第１上面８０１Ｔを有する第１金属ポスト８０１が形成される。部分的に平坦な第２上面８０２Ｔを有する第２金属ポスト８０２が形成される（図３（Ｂ））。第２上面８０２Ｔの中央部のみが平坦である。図４（Ａ）に示されるように、第２平坦部８０２Ｔｆの周りに、第２外周部８０２Ｔｏが形成される。第２外周部８０２Ｔｏは研磨されていない。第２外周部８０２Ｔｏは第２平坦部８０２Ｔｆから側面８０２Ｓに向かって下がっている。

めっきレジスト７０から露出する第１金属ポスト８０１の第１上面８０１Ｔと第２金属ポスト８０２の第２上面８０２Ｔ上に金属膜７８が形成される（図３（Ｃ））。めっきレジスト７０が除去される（図３（Ｄ））。第１金属ポスト８０１と第２金属ポスト８０２から露出する無電解めっき膜５２がエッチングで除去される。プリント配線板１０が完成する（図１（Ａ））。無電解めっき膜５２を除去するためのエッチング条件を調整することで、図４（Ｂ）に示される実施形態の改変例に係る第１金属ポスト８０１と第２金属ポスト８０２を形成することができる。実施形態の改変例では、第１金属ポスト８０１の側面８０１Ｓと第２金属ポスト８０２の側面８０２Ｓは、第１面Ｆに向かって突出部が細くなるように、テーパーを有する。

プリント配線板１０上に第１電子部品１０２と第２電子部品１０４が実装される（図１（Ｂ））。

実施形態のプリント配線板１０の製造方法では、全ての金属ポストの上面が完全に平坦になるまで、研磨は行われない。研磨時間が短縮される。研磨時、金属ポスト内に蓄えられる応力を小さくすることができる。製造コストを軽減することができる。金属ポストの信頼性を高くすることができる。めっきレジスト７０が存在するとき、金属ポスト８０の上面８０Ｔ上に金属膜７８が形成される。そのため、金属膜７８を上面８０Ｔ上のみに形成することができる。金属ポストの側面８０Ｓ上に金属膜７８が形成されない。隣接する金属ポスト８０間の絶縁信頼性を高くすることができる。

実施形態のプリント配線板は、３以上の樹脂絶縁層やコア基板を有することができる。

１０プリント配線板
５０最外の樹脂絶縁層
３８導体層
８０１第１金属ポスト
８０１Ｔ第１上面
８０２第２金属ポスト
８０２Ｔ第２上面

Claims

導体層と、
第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記第２面が前記導体層と向かい合うように前記導体層上に積層されている最外の樹脂絶縁層と、
前記最外の樹脂絶縁層を貫通し前記導体層に至る複数の金属ポスト、とを有するプリント配線板であって、
前記金属ポストは第１上面を含む第１金属ポストと第２上面を含む第２金属ポストを有し、前記第１金属ポストと前記第２金属ポストは複数であって、前記第１上面と前記第２上面は前記第１面より上に位置していて、前記第１上面の全体は平坦であって、前記第２上面の一部が平坦である。
請求項１のプリント配線板であって、前記第２金属ポストは、前記第２上面から延びる側面を有し、前記第２上面に形成されている平坦な面は第２平坦部であって、前記第２上面は前記第２平坦部と前記側面との間に第２外周部を有し、前記第２外周部を形成する前記第２上面は前記第２平坦部から前記側面に向かって下がっている。
請求項２のプリント配線板であって、前記第１金属ポストの径は前記第２金属ポストの径より大きい。
請求項２のプリント配線板であって、前記第２外周部は曲がっている。
請求項４のプリント配線板であって、前記第２外周部は外側に膨らんでいる。
請求項１のプリント配線板であって、さらに、前記第１上面と前記第２上面上に金属膜を有する。
請求項１のプリント配線板であって、前記第２金属ポストの全ては所定のエリア内に形成されていて、前記第１金属ポストの全ては前記所定のエリア外に形成されている。
導体層を形成することと、
第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記第２面が前記導体層と向かい合うように前記導体層上に最外の樹脂絶縁層を形成することと、
前記最外の樹脂絶縁層を貫通し前記導体層に至る複数の開口を形成することと、
前記開口内に金属ポストを形成することと、
研磨により、前記金属ポストの高さを低くすること、とを有するプリント配線板の製造方法であって、
前記金属ポストを形成することは第１金属ポストを形成することと第２金属ポストを形成することを含み、前記第１金属ポストと前記第２金属ポストは複数であって、前記低くすることは、第１上面を有する前記第１金属ポストと第２上面を有する前記第２金属ポストを形成することを含み、前記第１上面と前記第２上面は前記第１面より上に位置していて、前記第１上面の全体は平坦であって、前記第２上面の一部が平坦である。
請求項８のプリント配線板の製造方法であって、前記第２金属ポストは、前記第２上面から延びる側面を有し、前記第２上面に形成されている平坦な面は第２平坦部であって、前記第２上面は前記第２平坦部と前記側面との間に第２外周部を有し、前記第２外周部を形成する前記第２上面は前記第２平坦部から前記側面に向かって下がっている。
請求項９のプリント配線板の製造方法であって、前記第１金属ポストの径は前記第２金属ポストの径より大きい。
請求項９のプリント配線板の製造方法であって、前記第２外周部は曲がっている。
請求項１１のプリント配線板の製造方法であって、前記第２外周部は外側に膨らんでいる。
請求項８のプリント配線板の製造方法であって、前記低くすることは、全体的に平坦な前記第１上面を形成することと、部分的に平坦な前記第２上面を形成することを含む。