JP2022161152A - プリント配線板およびプリント配線板の製造方法 - Google Patents

プリント配線板およびプリント配線板の製造方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2022161152000001
【課題】導体パッドとベースめっき層との間の接続信頼性を良好にするプリント配線板及びプリント配線板の製造方法を提供する。
【解決手段】プリント配線板10において、基部絶縁層12上に形成された導体層14と、基部絶縁層12上及び導体層14の上面に形成され、かつ、導体層14の一部を露出させる第1の開口16a及び第1の開口16aよりも径が小さく導体層14の他の一部を露出させる第2の開口16bを有するソルダーレジスト層16と、第1の導体パッド14aの上面に形成された第1のバンプ20と、第2の導体パッド14bの上面に形成され、第1のバンプ20よりも小径の第2のバンプ22と、を有する。さらに、第1の導体パッド14aの上面に形成された第1のリセス15aを有するとともに、第2の導体パッド14bの上面に形成された第2のリセス15bを有する。第1のリセス15aが第2のリセス15bよりも大きい。
【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プリント配線板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。特許文献1に記載の従来技術では、図4に示すように、ソルダーレジスト層66に形成された大きさの異なる開口66a、66b内の導体パッド64a、64b上にベースめっき層74、80を形成し、該ベースめっき層74、80上にトップめっき層78、82を形成して大きさの異なるバンプ70、72を形成している。
特開2010-129996号公報
特許文献1に記載の従来技術では、導体パッド64aとベースめっき層74との間に界面が存在するとともに、導体パッド64bとベースめっき層80との間に界面が存在する。そのため、これらの界面での接続面積が小さいと、両者の間の接続強度が弱くなり、バンプセパレーションが発生し、導体パッド64a、64bとベースめっき層74、80との間の接続信頼性が損なわれることがあった。
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、前記第1の導体パッドの上面に形成された第1のリセスを有するとともに、前記第2の導体パッドの上面に形成された第2のリセスを有し、前記第1のリセスが前記第2のリセスよりも大きい。
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、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、を含み、前記ソルダーレジスト層に前記第1の開口および前記第2の開口を形成した後、前記第1の導体パッドの上面および前記第2の導体パッドの上面に、それぞれ、第1のリセスおよび第2のリセスを、前記第1のリセスが前記第2のリセスよりも大きくなるよう形成することと、を含む。
本発明に係るプリント配線板の一実施態様を示す断面図である。 本発明に係るプリント配線板の他の実施態様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。 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。
<本発明に係る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および図2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。なお、図1および図2に示す例において、各部材の寸法、特に高さ方向の寸法については、本発明の特徴をより良く理解できるようにするために、実際の寸法とは異なる寸法で記載している。
図1は、本発明に係るプリント配線板の一実施態様を示す断面図である。図1に示す例において、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は0.6以上とすることができる。
本発明に係るプリント配線板10においては、第1の導体パッド14aの上面には深さD1の第1のリセス15aを有する。また、第2の導体パッド14bの上面には深さD2の第2のリセス15bを有する。そして、第1のリセス15aは第2のリセス15bよりも大きい。具体的には、第1のリセス15aの深さD1と第2のリセス15bの深さD2との差(D1-D2)を、1.5μm以上とすることが好ましい。
第1および第2の導体パッド14a、14b上には下地層(図示せず)がそれぞれ形成されていてもよい。下地層としては、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。
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、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。
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とが好ましい。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。
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。
なお、本実施形態において、第1のトップめっき層28の厚みA1を、第2のトップめっき層32の厚みA2より大きくしても良い。また、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を、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より小さくしても良い。
本発明に係るプリント配線板では、第1の導体パッド14aの上面に深さD1の第1のリセス15aを形成するとともに、第2の導体パッド14bの上面に深さD2の第2のリセス15bを形成している。そのため、第1の導体パッド14aとその上の第1のベースめっき層24との界面の長さを、第1のリセス15aを形成しない場合(平坦な場合)と比較して大きくすることができる。同様に、第2の導体パッド14bとその上の第2のベースめっき層30との界面の長さを、第2のリセス15bを形成しない場合(平坦な場合)と比較して大きくすることができる。その結果、第1の導体パッド14bと第1のベースめっき層24との接続信頼性、および、第2の導体パッド14bと第2のベースめっき層30との間の接続信頼性、を従来に比べてともに良好にすることができる。
なお、第1のリセス15aの深さD1と第2のリセス15bの深さD2との差(D1-D2)を1.5μm以上とすることが好ましいのは、第1の開口16aの方が第2の開口16bよりも大きく、第1の導体パッド14aと接続する第1のベースめっき層24の方が第2の導体パッド14bと接続する第2のベースめっき層30よりも大きいため、より大きな界面の長さを必要とするためであり、そのためには少なくとも両者の差(D1-D2)を1.5μm以上とすることが好ましいためである。
図2は、本発明に係るプリント配線板の他の実施態様を示す断面図である。図2に示す例において、図1に示す例と同一の部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。図2に示す例において、図1に示す例と異なる点は、第1のバンプ20において、第1のリセス15aが、ソルダーレジスト層16から露出された第1の導体パッド14aの上面と、その周りでソルダーレジスト層16に覆われた導体層14の一部にまで拡がるように形成されている点である。本実施形態によれば、図1に示す例における界面の長さを大きくすることができる効果に加え、第1の導体パッド14aとその上の第1のベースめっき層24との界面がソルダーレジスト層16の下まで潜り込むことになり、両者間の接続信頼性をより良好にすることができる。なお、上記第1のバンプ20の構成および効果は、第2のバンプ22でも同様である。
<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3A~図3Iを参照して説明する。
図3A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、あるいは露光後現像を行うことにより、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とが形成される。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(図示せず)が形成されてもよい。
本発明に係るプリント配線板の製造方法の一実施態様では、ソルダーレジスト層16に第1の開口16aおよび第2の開口16bを形成した後、第1の開口16aおよび第2の開口16bの側面、および、第1の開口16aに露出する第1の導体層14aの上面および第2の開口16bに露出する第2の導体層14bの上面、に対して、それらの面に残存する樹脂残渣などを除去するためにソフトエッチングを行う。これにより、図3Bに示されるように、第1の導体パッド14aの上面および第2の導体パッド14bの上面に、それぞれ、深さD1の第1のリセス15aおよび深さD2の第2のリセス15bを、第1のリセス15aが第2のリセス15bよりも大きくなるよう形成することができる。
次に、図3C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、ソルダーレジスト層16の表面上、第1および第2の開口16a、16bの側面上、および、導体パッド14a、14b上にシード層34が形成される。
次に、図3D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)の形成予定部位に第1の開口36aおよび第2の開口36b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。
次に、図3E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の第1の開口36aおよび第2の開口36b内に、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。
なお、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。
次に、図3F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第1および第2の中間層26a、26bが形成される。第1および第2の中間層26a、26bの厚みは好ましくは7μm以下とする。第1および第2の中間層26a、26bは形成しなくてもよい。
次に、図3G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、第1および第2の中間層26a、26bを介して、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。
次に、図3H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。
最後に、図3I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の中間層26a、26bが形成されている場合には、第1および第2の導体パッド14a、14bに近い側から銅層、銅/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。第1および第2の中間層26a、26b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
15a 第1のリセス
15b 第2のリセス
16 ソルダーレジスト層
16a 第1の開口
16b 第2の開口
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
26 中間層
26a 第1の中間層
26b 第2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のトップめっき層
34 シード層
36 めっきレジスト
36a 第1の開口
36b 第2の開口

Claims (18)

  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、
    前記第1の導体パッドの上面に形成された第1のリセスを有するとともに、前記第2の導体パッドの上面に形成された第2のリセスを有し、前記第1のリセスが前記第2のリセスよりも大きい。
  2. 請求項1に記載のプリント配線板であって、前記第1のリセスが前記第2のリセスよりも1.5μm以上大きい。
  3. 請求項1に記載のプリント配線板であって、前記第1のリセスおよび前記第2のリセスが、前記ソルダーレジスト層から露出された第1の導体パッドおよび第2の導体パッドの上面と、その周りでソルダーレジスト層に覆われた導体層の一部にまで拡がるように形成されている。
  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。
  5. 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。
  6. 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。
  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第1および第2の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、前記第1および第2の中間層の厚みは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。
  10. 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、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、を含み、
    前記ソルダーレジスト層に前記第1の開口および前記第2の開口を形成した後、前記第1の導体パッドの上面および前記第2の導体パッドの上面に、それぞれ、第1のリセスおよび第2のリセスを、前記第1のリセスが前記第2のリセスよりも大きくなるよう形成すること、を含む。
  11. 請求項10に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第1のリセスが前記第2のリセスよりも1.5μm以上大きい。
  12. 請求項10に記載のプリント配線板の製造方法であって、前記第1のリセスおよび前記第2のリセスが、前記ソルダーレジスト層から露出された第1の導体パッドおよび第2の導体パッドの上面と、その周りでソルダーレジスト層に覆われた導体層の一部にまで拡がるように形成されている。
  13. 請求項10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10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10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10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第1および第2の中間層をそれぞれ形成することをさらに含む。
  17. 請求項16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の中間層の厚みを7μm以下とする。
  18. 請求項10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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