JP2021103733A

JP2021103733A - プリント配線板及びプリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP2021103733A
Application number: JP2019234255A
Authority: JP
Inventors: 智明篠塚; Tomoaki Shinozuka; 幸信三門; Yukinobu Mikado
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2019-12-25
Filing date: 2019-12-25
Publication date: 2021-07-15

Abstract

【課題】高い信頼性を有する金属バンプ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に至る金属バンプ８０と、金属バンプ８０上に形成されている金属膜７８、とを有する。そして、金属バンプ８０は上面８０Ｔと上面８０Ｔから延びる側面９０Ｓを有し、上面８０Ｔは、平坦部８０Ｔｆと平坦部８０Ｔｆと側面９０Ｓとの間の外周部９０Ｔｏを有し、上面８０Ｔを形成している外周部９０Ｔｏは、平坦部８０Ｔｆから側面９０Ｓに向かって下がっており、金属膜７８は上面８０Ｔ上に形成されていて側面９０Ｓ上に形成されていない。【選択図】図１

Description

本発明は、金属バンプを有するプリント配線板、及び、そのプリント配線板の製造方法に関する。

特許文献１は、導電バンプを有する配線基板を開示している。

特開２００４−１４０２４８号公報

[特許文献１の課題]
特許文献１（文献１）の図２によれば、耐半田樹脂層から突出している導電バンプの部位（導電バンプの突出部位）は半田層で覆われている。つまり、文献１では、導電バンプの突出部位の側面は半田層で覆われている。導電バンプの突出部位の側面を覆っている半田層は、隣接する導電バンプ間の絶縁信頼性に影響を与えると考えられる。隣接する導電バンプ間の距離が短いと、隣接する導電バンプ間の絶縁信頼性が低下すると予想される。例えば、隣接する導電バンプ間の距離が２５μｍ以下であると、絶縁信頼性が低下すると予測される。

本発明に係るプリント配線基板は、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金属バンプと、前記金属バンプ上に形成されている金属膜、とを有する。そして、前記金属バンプは上面と前記上面から延びる側面を有し、前記上面は、平坦部と前記平坦部と前記側面との間の外周部を有し、前記上面を形成している前記外周部は、前記平坦部から前記側面に向かって下がっており、前記金属膜は前記上面上に形成されていて前記側面上に形成されていない。

本発明に係るプリント配線基板の製造方法は、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面とを有する最外の樹脂絶縁層を前記第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第１開口を前記最外の樹脂絶縁層に形成することと、前記最外の樹脂絶縁層上に、前記第１開口を露出する第２開口を有するめっきレジストを形成することと、前記第１開口と前記第２開口で形成される導体用開口内に導体を形成することと、前記めっきレジストと前記導体を研磨すること、前記導体用開口から露出する前記導体の露出面をエッチングで除去することで、上面を有する金属バンプを形成することと、前記金属バンプの前記上面上に金属膜を形成することと、前記めっきレジストを除去すること、とを有する。そして、前記金属バンプは、前記上面から延びる側面を有し、前記上面は、平坦部と前記平坦部と前記側面との間に形成されている外周部で形成されていて、前記外周部を形成する前記上面は前記平坦部から前記側面に向かって下がっている。

[実施形態の効果]
本発明の実施形態によれば、金属バンプの上面は金属膜で覆われている。しかしながら、金属バンプの側面は金属膜で完全に覆われていない。あるいは、金属バンプの全側面は金属膜で完全に覆われていない。そのため、隣接する金属バンプ間の距離（絶縁距離）が小さくても、隣接する金属バンプ間の絶縁信頼性が低下し難い。例えば、絶縁距離が２５μｍ以下であっても、隣接する金属バンプ間の絶縁抵抗が低下し難い。絶縁距離が２０μｍ以下であっても、隣接する金属バンプ間の絶縁信頼性を長期間に渡って維持することができる。実施形態の金属バンプは、１つの部材で形成されている。金属バンプ内に界面が存在しない。そのため、金属バンプが大きなストレスを受けても、金属バンプの接続信頼性が低下しがたい。金属バンプの抵抗が変化し難い。そのため、絶縁距離が１７μｍ以下であっても、隣接する金属バンプ間の絶縁信頼性と金属バンプを介する接続信頼性を長期間に渡って維持することができる。

図１（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るプリント配線板の断面図であり、図１（Ｂ）は第１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）は第１実施形態のプリント配線板の断面の拡大図であり、図１（Ｄ）は第２実施形態のプリント配線板の断面の拡大図である。第１実施形態のプリント配線板の製造工程図第１実施形態のプリント配線板の製造工程図

図１（Ａ）は本発明の第１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に至る複数の金属バンプ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。金属バンプ８０は開口５１内に形成されている導体部（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部（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。金属バンプ８０の径は突出部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。

突出部９０の上面は金属バンプ８０の上面８０Ｔを形成する。上面８０Ｔの一部が平坦である。上面８０Ｔの平坦な部分は平坦面（平坦部）８０Ｔｆと称される。平坦部８０Ｔｆは、上面８０Ｔの中央に形成されている。

上面８０Ｔ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１（Ｃ）は第１実施形態のプリント配線板１０の断面の拡大図である。
金属バンプ８０は、上面８０Ｔから延びる側面９０Ｓを有する。上面８０Ｔは平坦部８０Ｔｆと側面９０Ｓとの間に外周部９０Ｔｏを有する。外周部９０Ｔｏは平坦部８０Ｔｆから側面９０Ｓに向かって下がっている。図１（Ｃ）に示されるように、外周部９０Ｔｏは曲がっている。外周部９０Ｔｏを形成する曲面は外側に膨らんでいる。

図１（Ｂ）は第１実施形態に係るプリント配線板１０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が実装される。第１電子部品１０２と第２電子部品１０４は金属バンプ８０を介しプリント配線板１０に実装されている。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に接続している金属バンプ８０と第２電子部品１０４に接続している金属バンプ８０を介して行われる。

第１実施形態のプリント配線板１０では、金属バンプ８０が最外の樹脂絶縁層５０から突出するので、隣接する金属バンプ８０間の距離を小さくすることができる。隣接する金属バンプ８０間の距離が小さくても、隣接する金属バンプ８０間で短絡が生じ難い。

導体層３８は最外の樹脂絶縁層５０の第１面Ｆ上に形成されているシード層５６とシード層５６上に形成されている電解めっき膜（第１電解めっき膜）５８で形成されている。シード層５６は第１面Ｆに接している。第１電解めっき膜５８はシード層５６に接している。第１電解めっき膜５８は電解銅めっき膜である。

金属バンプ８０は第１電解めっき膜５８上に直接形成されている。金属バンプ８０と第１電解めっき膜５８は異なるプロセスで形成される。そのため、金属バンプ８０は導体層３８に接しているが、金属バンプ８０と導体層３８は一体的に形成されていない。金属バンプ８０と導体層３８との間に界面が存在する。

金属バンプ８０の側面９０Ｓ上に、金属膜が形成されていない。金属バンプ８０を形成する第２電解めっき膜５４が露出している。このため、金属膜７８を介して、隣接する金属バンプ８０間で短絡が発生し難い。プリント配線板１０の絶縁信頼性が高い。

金属バンプ８０が外周部９０Ｔｏを有すると、上面８０Ｔの面積を大きくすることができる。そのため、上面８０Ｔ上に金属膜７８が形成されても、上面８０Ｔと金属膜７８間の密着性を高くすることができる。上面８０Ｔ上にバンプが形成されても、上面８０Ｔとバンプ間の密着性を高くすることができる。

[製造方法]
図２と図３に第１実施形態のプリント配線板１０の製造方法が示される。
導体回路３４上に樹脂絶縁層３０が形成される。樹脂絶縁層３０上にシード層５６と第１電解めっき膜５８からなる導体層３８が形成される。その時、樹脂絶縁層３０を貫通し導体回路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との反対面の第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（第１開口）５１が形成される（図２（Ｂ））。最外の樹脂絶縁層５０の第１面Ｆと第１開口５１内に無電解めっきによりシード層５２が形成される（図２（Ｃ））。

最外の樹脂絶縁層５０の第１面Ｆ上に第２開口７１を有するめっきレジスト７０が形成される（図２（Ｄ））。第２開口７１は第１開口５１に繋がっている。第２開口７１の径は第１開口５１の径より大きい。第２開口７１と第１開口５１で導体用開口５３が形成される。シード層５２を用いて第２電解めっき膜５４を形成することで、導体用開口５３内に導体８が形成される（図２（Ｅ））。図２（Ｅ）に導体８の頂部８Ｔの断面形状の例が示されている。頂部８Ｔは第２開口７１により露出される面である。導体８の頂部８Ｔは平坦である。あるいは、導体８の頂部８Ｔは凹んでいる。あるいは、導体８の頂部８Ｔは膨らんでいる。導体８の側面９０Ｓはめっきレジスト７０に接している。

めっきレジスト７０と導体８が研磨される。めっきレジスト７０の厚みが薄くなる。導体８の高さが低くなる。研磨により、導体８の上面７Ｔが形成される。頂部８Ｔから上面７Ｔが形成される。平坦な上面７Ｔを有する導体８が形成される（図３（Ａ））。

めっきレジスト７０の第２開口７１から露出する導体８の上面７Ｔがエッチングで溶かされる（図３（Ｂ））。上面８０Ｔを有する金属バンプ８０が形成される。突出部９０とビア導体部６０とからなる金属バンプ８０が形成される。導体８の上面７Ｔが溶解されるとき、上面７Ｔの外周部分は上面７Ｔの中央部分より大きく溶解される。上面７Ｔの中央部分はほぼ均一に溶解される。中央部分の平坦性は維持される。そのため、金属バンプ８０の上面８０Ｔの中央部は平坦である。平坦な部分は平坦部８０Ｔｆと称される。図１（Ｃ）に示されるように、平坦部８０Ｔｆの周りに、外周部９０Ｔｏが形成される。外周部９０Ｔｏは平坦部８０Ｔｆと側面９０Ｓとの間に形成されている。外周部９０Ｔｏは平坦部８０Ｔｆから側面９０Ｓに向かって下がっている。外周部９０Ｔｏはエッチングにより形成される。突出部９０の側面９０Ｓはめっきレジスト７０に接している。

めっきレジスト７０から露出する金属バンプ８０の上面８０Ｔ上に金属膜７８が形成される（図３（Ｃ））。めっきレジストが除去され、金属バンプ８０側面９０Ｓが露出される。側面９０Ｓ上に金属膜は形成されていない。金属バンプ８０から露出するシード層５２が除去される（図３（Ｄ））。プリント配線板１０が完成する（図１（Ａ））。

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（図１（Ｂ））。

図１（Ｄ）は、第２実施形態のプリント配線板１０の断面の拡大図である。
金属バンプ８０の上面８０Ｔの形状が、第１実施形態のプリント配線板１０と第２実施形態のプリント配線板１０との間で異なる。特に、外周部９０Ｔｏの形状が異なる。それ以外、両者は同様である。図１（Ｄ）に示されるように、第２実施形態では、金属バンプ８０の外周部９０Ｔｏの断面形状がＳに似ている。外周部９０Ｔｏの断面は、平坦部８０Ｔｆから側面９０Ｓに向かって２度曲がっている。

[第２実施形態の製造方法]
第１実施形態のプリント配線板１０の製造方法と第２実施形態のプリント配線板１０の製造方法はほぼ同様である。

[第１製造方法]
第１製造方法と第１実施形態のプリント配線板１０の製造方法との間で、図３（Ｂ）に示されるステップのやり方が違う。例えば、導体８の上面７Ｔを溶かす力（エッチング力）が異なる。第１製造方法のエッチング力は第１実施形態のエッチング力より強い。第１実施形態では、導体８をエッチング液に浸漬することで、導体８の上面７Ｔが溶解される。第１製造方法では、エッチング液を導体８にスプレーすることで、導体８の上面７Ｔが溶解される。スプレーの力を変えることで、エッチング力を変えることができる。エッチング力を大きくすることで、図１（Ｄ）に示される金属バンプ８０を形成することができる。

[第２製造方法]
第２製造方法と第１実施形態のプリント配線板１０の製造方法との間で、図３（Ａ）に示されるステップのやり方が違う。第１実施形態では、導体８の上面７Ｔが平坦になるまで、研磨が行われている。第２製造方法では、研磨後、導体８の上面の中央部分のみが平坦である。平坦な部分以外の部分は平坦な部分より下に位置する。その後、導体８の上面７Ｔが溶解される。図１（Ｄ）に示される金属バンプ８０を形成される。

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。

平坦部８０Ｔｆは完全に平坦な面ではない。平坦部８０Ｔｆはほぼ平坦な面を含む。

１０プリント配線板
５０最外の樹脂絶縁層
３８導体層
７８金属膜
８０金属バンプ
８０Ｔ上面
８０Ｔｆ平坦部
９０Ｔｏ外周部
９０Ｓ側面

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金属バンプと、
前記金属バンプ上に形成されている金属膜、とを有するプリント配線板であって、
前記金属バンプは上面と前記上面から延びる側面を有し、前記上面は、平坦部と前記平坦部と前記側面との間の外周部を有し、前記上面を形成している前記外周部は、前記平坦部から前記側面に向かって下がっており、前記金属膜は前記上面上に形成されていて前記側面上に形成されていない。
請求項１のプリント配線板であって、前記外周部は曲がっている。
請求項１のプリント配線板であって、前記金属膜は、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ膜である。
請求項１のプリント配線板であって、前記金属バンプは銅めっきで形成されている。
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面とを有する最外の樹脂絶縁層を前記第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第１開口を前記最外の樹脂絶縁層に形成することと、
前記最外の樹脂絶縁層上に、前記第１開口を露出する第２開口を有するめっきレジストを形成することと、
前記第１開口と前記第２開口で形成される導体用開口内に導体を形成することと、
前記めっきレジストと前記導体を研磨すること、
前記導体用開口から露出する前記導体の露出面をエッチングで除去することで、上面を有する金属バンプを形成することと、
前記金属バンプの前記上面上に金属膜を形成することと、
前記めっきレジストを除去すること、とを有するプリント配線板の製造方法であって、
前記金属バンプは、前記上面から延びる側面を有し、前記上面は、平坦部と前記平坦部と前記側面との間に形成されている外周部で形成されていて、前記外周部を形成する前記上面は前記平坦部から前記側面に向かって下がっている。
請求項５のプリント配線板の製造方法であって、前記めっきレジストを除去することは、前記側面を露出することを含み、前記側面上に前記金属膜は形成されていない。
請求項６のプリント配線板の製造方法であって、前記めっきレジストと前記側面は接している。
請求項５のプリント配線板の製造方法であって、前記エッチングで除去することは前記外周部を形成することを含む。