JP2022113221A - プリント配線板 - Google Patents

Abstract

【課題】はんだバンプと導体パッドとの接合部における破断の発生を抑制することができる技術を開示する。
【解決手段】プリント配線板は、絶縁材料からなる基部絶縁層と、前記基部絶縁層上に形成され、導体パッドを含む導体層と、前記基部絶縁層及び前記導体層上に形成され、前記導体パッドを露出させる開口部を有するソルダーレジスト層と、露出された前記導体パッド上に形成されるとともに、前記開口部内に充填される第１部分と、前記開口部よりも上方に突出する第２部分とを有するはんだバンプと、を備える。前記開口部の開口面積は、前記ソルダーレジスト層の上面から前記導体パッドの上面に向けて大きくなる。
【選択図】図１

Description

本明細書によって開示される技術は、プリント配線板に関する。

特許文献１は、基板と、基板上に設けられる導体パッドを含む導体層と、基板及び導体パッド上に形成され、導体パッドを露出させる開口部を有するソルダーレジスト層と、露出された導体パッド上に形成されるはんだバンプとを備える半導体パッケージ基板を開示する。この半導体パッケージ基板では、開口部は、その開口面積が導体パッドから離れるに従って大きくなるように形成されている。これにより、導体パッドに対するはんだボールの搭載の確実化が図られている。

特開２０１２－７４５９５号公報

［特許文献１の課題］
特許文献１の技術では、開口部の底部の開口面積が、開口部の上部の開口面積よりも小さい。そのため、はんだバンプと導体パッドとの接触面積が比較的小さい。その結果、基板に応力が加わった場合に、はんだバンプと導体パッドとの接合部において破断が生じる可能性がある。

本明細書によって開示されるプリント配線板は、絶縁材料からなる基部絶縁層と、前記基部絶縁層上に形成され、導体パッドを含む導体層と、前記基部絶縁層及び前記導体層上に形成され、前記導体パッドを露出させる開口部を有するソルダーレジスト層と、露出された前記導体パッド上に形成されるとともに、前記開口部内に充填される第１部分と、前記開口部よりも上方に突出する第２部分とを有するはんだバンプと、を備える。前記開口部の開口面積は、前記ソルダーレジスト層の上面から前記導体パッドの上面に向けて大きくなる。

上記のプリント配線板によると、ソルダーレジスト層の開口部の開口面積は、ソルダーレジスト層の上面から導体パッドの上面に向けて大きくなる。このため、はんだバンプの第１部分と導体パッドとの接触面積が比較的大きくなる。その結果、はんだバンプと導体パッドとの接合部における破断の発生を抑制することができる。

実施例のプリント配線板の一部を模式的に示す断面図である。 開口部の形状を模式的に示す説明図である。 実施例のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図である。 実施例のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図である。 実施例のプリント配線板の製造方法を模式的に示す断面図である。

［実施例］
図１、図２を参照して、実施例のプリント配線板１０の構成を説明する。図１は、実施例のプリント配線板１０の一部を示す断面図である。図２は、実施例のプリント配線板１０のソルダーレジスト層１８に形成される開口部２０の形状を模式的に示す説明図である。本実施例のプリント配線板１０は、コア基板（図示しない）の片面又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もよい。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（図示しない）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（図示しない）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、本実施例のプリント配線板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、複数個の導体パッド１４ａを含む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、複数個の導体パッド１４ａのそれぞれを露出させる複数個の開口部２０を有するソルダーレジスト層１８と、各開口部２０から露出された導体パッド１４ａ上に形成されるはんだバンプ３０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。ただし、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とからなるものであってもよい。

基部絶縁層１２は、絶縁材料、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される。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１８は、ＵＶ光（紫外線）によって硬化するタイプのソルダーレジスト（いわゆるＵＶ硬化型ソルダーレジスト）によって形成される。本実施例では、ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストは、顔料を０．１質量％以上５．０質量％以下の割合で含んでいる。ソルダーレジストに含まれる顔料は、例えばピグメントブルーである。

上記の通り、ソルダーレジスト層１８は、複数個の導体パッド１４ａのそれぞれを露出させる複数個の開口部２０を有している。図１及び図２に示すように、各開口部２０は円錐台形に形成されている。開口部２０の内径は、ソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなっている。即ち、開口部２０の開口面積は、ソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなっている。開口部２０の上端部の開口面積よりも、開口部２０の底部の開口面積の方が大きいと言い換えてもよい。

図１に示すように、ソルダーレジスト層１８のうち、開口部２０の側壁部分１８ａは、開口部２０の開口面積がソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向かって大きくなるように、導体パッド１４ａの上面に対して傾斜している。言い換えると、開口部２０の側壁部分１８ａは、開口部２０の内径がソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなるように、導体パッド１４ａの上面に対して傾斜している。本実施例では、側壁部分１８ａは、導体パッド１４ａの上面に対して真っすぐに傾斜している。側壁部分１８ａと導体パッド１４ａの上面との間の角度は、６０°以上９０°未満の任意の角度である。ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストに含まれる顔料の含有割合が大きいほど、側壁部分１８ａと導体パッド１４ａの上面との間の角度は、６０°に近くなる（即ち小さくなる）。

各導体パッド１４ａ上には、下地層１６が形成されていてもよい。下地層１６は、例えば、ニッケル層とパラジウム層と金層とを積層して形成される層であってもよい。下地層１６は省略されてもよい。

各はんだバンプ３０は、下地層１６を介して、開口部２０によって露出された導体パッド１４ａ上に形成されている。なお、下地層１６が省略される場合には、各はんだバンプ３０は、開口部２０によって露出された導体パッド１４ａ上に直接形成されてもよい。はんだバンプ３０は、はんだによって形成されている。はんだバンプ３０を形成するはんだは、例えばスズを５０質量％以上含むものであってもよい。はんだバンプ３０は、露出された導体パッド１４ａ上に形成されるとともに、開口部２０内に充填される第１部分３２と、開口部２０よりも上方に突出する第２部分３４とを有する。第２部分３４の上面は半球状に形成されている。

以上の通り、本実施例のプリント配線板１０の構成が説明された。上記の通り、本実施例のプリント配線板１０では、ソルダーレジスト層１８の開口部２０の開口面積は、ソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなっている。このため、はんだバンプ３０の第１部分３２と導体パッド１４ａとの接触面積が比較的大きくなる。即ち、はんだバンプ３０の第１部分３２と導体パッド１４ａとが密着する面積が大きい。その結果、プリント配線板１０に応力が加わる場合であっても、はんだバンプ３０と導体パッド１４ａとの接合部における破断の発生を抑制することができる。

また、本実施例のプリント配線板１０では、開口部２０は円錐台形に形成されている（図２参照）。そのため、例えば導体パッド１４ａを平面視した場合に、導体パッド１４ａの上面が円形に形成されている場合に、導体パッド１４ａの上面に、導体パッド１４ａの形状に適合する形状のはんだバンプ３０を適切に配置することができる。

［プリント配線板１０の製造方法］
図３Ａ～図３Ｃを参照して、本実施例のプリント配線板１０の製造方法を説明する。図３Ａは、プリント配線板１０の形成のために準備される中間基板を示す。図３Ａに示される中間基板は、基部絶縁層１２と、基部絶縁層１２上に形成されている導体層１４とを有する。そして、基部絶縁層１２及び導体層１４上には、ソルダーレジスト層１８が形成されている。ソルダーレジスト層１８は、例えばＵＶ硬化型ソルダーレジストフィルムを貼付して形成されていてもよいし、液状のソルダーレジストを塗布して形成されていてもよい。ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストは、顔料を０．１質量％以上５．０質量％以下の割合で含んでいる。ソルダーレジストに含まれる顔料は、例えばピグメントブルーである。この時点では、ソルダーレジスト層１８は硬化されておらず、開口部２０（図１参照）も形成されていない。

次に、図３Ｂに示すように、ソルダーレジスト層１８上にマスク４０を配置する。マスク４０は、開口部２０（図１）の上端部に対応する範囲をカバーするように配置される。即ち、マスク４０は、各導体パッド１４ａの上方のソルダーレジスト層１８の上面をカバーする。この状態で、ソルダーレジスト層１８に対して露光処理が行われる。即ち、マスク４０及びソルダーレジスト層１８に対して、上方からＵＶ光が照射される（図中矢印５０参照）。

この際、ソルダーレジスト層１８のうちマスク４０でカバーされている第１領域１８ｂにはＵＶ光が照射されない。そのため、第１領域１８ｂは硬化しない。一方、ソルダーレジスト層１８のうちマスク４０でカバーされていない第２領域１８ｃにはＵＶ光が照射される。そのため、第２領域１８ｃは硬化する。ただし、上記の通り、ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストは、顔料を０．１質量％以上５．０質量％以下の割合で含んでいる。そのため、顔料を含んでいない場合に比べて、ソルダーレジスト層１８へのＵＶ光の透過率が低い。そのため、本実施例のソルダーレジスト層１８は、上面から見て下方に離れるほど（即ち、基部絶縁層１２及び導体層１４に近くなるほど）、ＵＶ光による硬化率が低くなる。即ち、第２領域１８ｃのうち、ソルダーレジスト層１８の上面に近い部分は硬化率が高い。一方、第２領域１８ｃのうち、基部絶縁層１２及び導体層１４に近い部分は硬化率が低い。第２領域１８ｃの硬化率は、ソルダーレジスト層１８の上面から基部絶縁層１２及び導体層１４の上面に向かって徐々に低くなる。ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストに含まれる顔料の含有割合が大きいほど、基部絶縁層１２及び導体層１４に近い部分の硬化率は低くなる。

次に、図３Ｃに示すように、ソルダーレジスト層１８に対して現像処理を行う。現像処理では、現像液（例えば希アルカリ水溶液）によって、ソルダーレジスト層１８の未硬化部分が除去される。これにより、ＵＶ光が照射されておらず硬化されていない第１領域１８ｂ（図３Ｂ参照）に相当する部分が除去される。さらに、第２領域１８ｃ（図３Ｂ参照）のうち、第１領域１８ｂに隣接する部分の一部も、現像液によって除去される。この際、第２領域１８ｃのうちの第１領域１８ｂに隣接する部分は、その硬化度合いに応じて除去される度合いが異なる。即ち、第２領域１８ｃのうちの第１領域１８ｂに隣接する部分は、硬化度合いが低いほど、現像液によってより多く除去される。上記の通り、第２領域１８ｃの硬化率は、ソルダーレジスト層１８の上面から基部絶縁層１２及び導体層１４の上面に向かって徐々に低くなる。そのため、第２領域１８ｃのうちの第１領域１８ｂに隣接する部分は、基部絶縁層１２及び導体層１４に近い部分ほどより多く現像液によって除去される。なお、上記の通り、ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストに含まれる顔料の含有割合が大きいほど、基部絶縁層１２及び導体層１４に近い部分の硬化率は低くなる。そのため、ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストに含まれる顔料の含有割合が大きいほど、現像処理によって、第２領域１８ｃのうちの第１領域１８ｂに隣接する部分がより多く除去される。

この結果、ソルダーレジスト層１８には、複数個の導体パッド１４ａのそれぞれを露出させる複数個の開口部２０が形成される。各開口部２０は円錐台形に形成される。開口部２０の内径は、ソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなっている。ソルダーレジスト層１８のうち、開口部２０の側壁部分１８ａは、開口部２０の開口面積がソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向かって大きくなるように、導体パッド１４ａの上面に対して傾斜している。言い換えると、開口部２０の側壁部分１８ａは、開口部２０の内径がソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなるように、導体パッド１４ａの上面に対して傾斜している。側壁部分１８ａと導体パッド１４ａの上面との間の角度は、６０°以上９０°未満である。ただし、ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストに含まれる顔料の含有割合が大きいほど、側壁部分１８ａと導体パッド１４ａの上面との間の角度は、６０°に近くなる（即ち小さくなる）。

その後、ＵＶ硬化処理、熱硬化処理が行われ、開口部２０が形成された後のソルダーレジスト層１８の全体が完全に硬化される。その後、公知の方法によって各導体パッド１４ａ上に下地層１６が形成される（図１参照）。そして、下地層１６の上に、はんだバンプ３０が形成される（図１参照）。この結果、図１に示すプリント配線板１０が得られる。

以上、実施例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、以下の変形例が採用されてもよい。

（変形例１）上記の実施例では、開口部２０は、円錐台形に形成されており、開口部２０の内径はソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなっている（図１及び図２参照）。これに限られず、開口部２０は、その開口面積がソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向けて大きくなっていれば、円錐台形に限られず他の形状（例えば多角錘台形）に形成されていてもよい。

（変形例２）上記の実施例では、開口部２０の側壁部分１８ａは、開口部２０の開口面積がソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向かって大きくなるように、導体パッド１４ａの上面に対して傾斜している。即ち上記の実施例では側壁部分１８ａは導体パッド１４ａの上面に対して真っすぐに傾斜する。これに限られず、開口部２０の側壁部分１８ａは、開口部２０の開口面積がソルダーレジスト層１８の上面から導体パッド１４ａの上面に向かって大きくなる形状であれば、導体パッド１４ａの上面に対して真っすぐに傾斜していなくてもよく、段差を有していてもよい。

（変形例３）上記の実施例では、側壁部分１８ａと導体パッド１４ａの上面との間の角度は、６０°以上９０°未満の任意の角度である。これに限られず、側壁部分１８ａと導体パッド１４ａの上面との間の角度は６０°以下であってもよい。

（変形例４）ソルダーレジスト層１８を形成するソルダーレジストに含まれる顔料の含有割合も、０．１質量％以上５．０質量％以下の範囲外の割合であってもよい。

１０：プリント配線板
１２：基部絶縁層
１４：導体層
１４ａ：導体パッド
１６：下地層
１８：ソルダーレジスト層
１８ａ：側壁部分
１８ｃ：第１領域
１８ｄ：第２領域
２０：開口部
３０：はんだバンプ
３２：第１部分
３４：第２部分
４０：マスク
５０：ＵＶ光

Claims (5)

1. 絶縁材料からなる基部絶縁層と、
   前記基部絶縁層上に形成され、導体パッドを含む導体層と、
   前記基部絶縁層及び前記導体層上に形成され、前記導体パッドを露出させる開口部を有するソルダーレジスト層と、
   露出された前記導体パッド上に形成されるとともに、前記開口部内に充填される第１部分と、前記開口部よりも上方に突出する第２部分とを有するはんだバンプと、を備えるプリント配線板において、
   前記開口部の開口面積は、前記ソルダーレジスト層の上面から前記導体パッドの上面に向けて大きくなる。
2. 請求項１のプリント配線板であって、前記開口部は円錐台形に形成されており、前記開口部の内径は、前記ソルダーレジスト層の上面から前記導体パッドの上面に向けて大きくなる。
3. 請求項１のプリント配線板であって、前記ソルダーレジスト層のうちの前記開口部の側壁部分は、前記開口部の前記開口面積が前記ソルダーレジスト層の上面から前記導体パッドの上面に向かって大きくなるように、前記導体パッドの上面に対して傾斜する。
4. 請求項３のプリント配線板であって、前記側壁部分と前記導体パッドの上面との間の角度は、６０°以上９０°未満である。
5. 請求項１のプリント配線板であって、前記ソルダーレジスト層を構成するソルダーレジストは、顔料を０．１質量％以上５．０質量％以下の割合で含む。
   

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