JP3994312B2 - プリント配線板およびその製造方法およびインターポーザ基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップ等の電子部品や素子をプリント配線板であるインターポーザ基板に実装する際に用いられプリント配線板およびその製造方法およびインターポーザ基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体チップ等の電子部品やベアチップの素子をインターポーザ基板と呼ばれる中間基板を介して親プリント配線板であるマザー基板上に実装するチップ・オン・ボード（以下、ＣＯＢと略称する）実装法がある。このＣＯＢ実装法は、プリント配線板に対面実装する面となる半導体チップの下面側の回路面に設けられた各電極（以下、これをパッドと称する）上にそれぞれ突起状電極としてのバンプを形成し、このバンプを形成した半導体チップをプリント配線板の部品実装面上にフェースダウンして直接実装する実装方法であり、半導体チップ等を高密度で実装することができる利点がある。
【０００３】
従来は図７（ａ）に示すように、インターポーザ基板５には上面接続端子部（ランド）７と非貫通接続穴１６が設けられ、同図（ｂ）に示すように、この非貫通接続穴１６の上端縁の全周にはリング状のランド８が形成され、上面接続端子部（ランド）７と非貫通接続穴１６のリング状のランド８とは、配線パターン９を介して導通されている。また、この非貫通接続穴１６は内側壁に形成したスルーホールめっきを介してインターポーザ基板５の下面に形成した下面の外部接続用端子部６に電気的に接続されており、この非貫通接続穴１６を介して上下の端子部（ランド）７，６が電気的に接続されている。
【０００４】
また、図６に示すように、インターポーザ基板５として、めっきスルーホール内に充填した充填材の上下面を金属導体で覆った非貫通接続穴１６、つまりフラットスルーホールの金属導体を接続端子部となる上面の端子部（ランド）７を形成し、電極間ピッチの狭ピッチ化と図７に示す配線パターン９を省略し小面積化を図るものである。
例えば１個のインターポーザ基板５のサイズが０．８×１．０ｍｍ、上下面の端子部のランド７、６サイズ０．２×０．３ｍｍの略中央部にフラットスルーホール３を形成するため、微小穴径φ０．１５（レーザー穴明け）、１０列×１０段／シートとすれば、穴径φ０．１５のレーザー穴明けを４００穴／シート行わなければならない。さらに、プリント配線板の作業サイズを３３０×３３０ｍｍ／ボードとすれば、約７８０シート／ボード＝３１２０００穴／ボードのぼうだいな穴数となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
近年、エレクトロニクス機器は軽薄短小化の傾向がさらに強まり、高機能集積化および信号処理の高速化が進み、これにともなって半導体チップ等の電子部品やベアチップの素子の電極間ピッチも狭ピッチ化と小面積化が進んでいる。
このような狭ピッチ化された各電子部品や素子を接続端子部に対応させてランドや配線パターンおよび微小穴径のレーザー穴をプリント配線板上に複数形成することは高度な特殊技術を要するだけでなく、上面端子部（上面ランド）と下面端子部（下面ランド）とを電気的に導通する接続信頼性の悪化、さらにコストアップにもつながっていた。
【０００６】
本発明は上記した従来の問題に鑑みなされたものであり、第１の目的はインターポーザ基板の上下面導体（端子部）の接続信頼性を向上させることにある。第２の目的は高密度かつ微小サイズの端子部（ランド）の設計を可能とし、電子部品や素子の電極間の狭ピッチ化と小面積化を図り、高密度実装を可能にする。第３の目的は上下面端子部の接続穴において、微小穴径の加工削減と接続穴数の大幅低減により穴明け作業効率の向上とコストダウンを図ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数の基板に分割する分割線を要するプリント配線板において、縦・横に交差する分割線の交点に配置するめっきスルーホール内に充填した充填材の上下面を金属導体で覆った非貫通接続穴と、前記の非貫通接続穴の上部端縁表面の一部と重ねて形成した分割線に接しない上部端子部と、前記非貫通接続穴の下部端縁表面の一部と重ねて形成した分割線に接しない下面の外部接続用端子部とを形成するものである。
したがって、非貫通接続穴上の全面にランドを形成する必用がないから高密度かつ微小サイズの端子部（ランド）の設計を可能とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、上記プリント配線板をその分割線に沿って分割したインターポーザ基板である。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、以下の工程（ａ）から（ｅ）の工程を順に行うことで製造されるプリント配線板の製造方法である。
（ａ）絶縁基材の後に分割する分割線の交点箇所に貫通穴を設ける工程。
（ｂ）無電解銅めっき及び電解銅めっき処理により、前記貫通穴の内側壁にめっき導体を形成するとともに、絶縁基板の上面及び下面に第１上面めっき導体及び第１下面めっき導体を形成する工程。
（ｃ）めっきされた貫通穴内に充填材を充填し、非貫通接続穴を形成する工程。
（ｄ）非貫通接続穴の上下面に無電解銅めっき処理を行い、第２上面めっき導体及び第２下面めっき導体を形成する工程。
（ｅ）第１上面めっき導体、第２上面めっき導体、第１下面めっき導体及び第２下面めっき導体が前記分割線から離間するようにエッチング処理する工程。
これにより、非貫通接続穴の上の全面にランドが形成されないから、微小サイズの端子部（ランド）とすることが出来、分割線の直線部に複数の端子部を形成できるから端子ピッチを極力狭くすることが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る個別のインターポーザ基板を１０列×１０段／シートとシート状に継げた場合の平面図である。図２は図１における個別のインターポーザ基板５を拡大した本発明に係るインターポーザ基板の要部を示す平面図、図３（ｂ）は本発明に係るインターポーザ基板の図３（ａ）の平面図に対比する断面図、図４は図２における個別のインターポーザ基板を拡大して示す斜視図である。図５は本発明に係る実施例２の個別のインターポーザ基板の平面図である。これらの図において、上述した図６ないし図７に示す従来技術において説明した同一または同等の部材については同一の符号を付し詳細な説明は適宜省略する。
【００１１】
まず、図１のインターポーザ基板５をシート状に継げた平面図を用いて、本発明に係るインターポーザ基板の製造方法などの状況を説明する。同図において、シート状基板２にＮＣ穴明け機によってガラス基材エポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁基板１の外周と複数の個別のインターポーザ基板５に分割する分割線１２の交点や分割線１２相互の交点および外周の角部に貫通穴直径０．５を穿孔し、無電解銅めっき処理、電解銅めっき処理によって、貫通穴の内側壁と絶縁基板の表面にめっき導体を形成し、貫通接続穴を形成する。めっきスルーホールである貫通接続穴内に充填材を充填し、穴埋め・硬化および研磨を行って、非貫通接続穴１６を形成し、第２の無電解銅めっき処理によって、めっきスルーホール（貫通接続穴）内に充填した充填材の上下面を金属導体で覆った非貫通接続穴１６の表面と絶縁基板の表面にめっき導体を形成する。
【００１２】
次に、前記フラットスルーホール３の略中央部を横切る分割線に金属導体部が接しないように分割線の両側にエッチング処理で絶縁部（間隔）を設け、同時にこの分割線の近傍にプリント配線板の所定の上面接続端子部７と下面の外部接続用端子部６となる端子部（ランド）をエッチングによって形成する。その後、各電子部品や素子を接続端子部に実装してから前記分割線１２をダイサーでダイシングカットして個々のインターポーザ基板に分割する分割切断工程と、からフラットスルーホールの一部と接する上面接続端子部と下面の外部接続用端子部とを形成するプリント配線板の製造方法である。
【００１３】
例えば、従来と同じ仕様になるように、１個のインターポーザ基板５のサイズが０．８×１．０ｍｍ、上下面の端子部のランドサイズ０．２×０．３ｍｍ、１０列×１０段／シートとするとφ０．５の貫通穴数が１２１穴／シート（９４３８０穴／ボード）となり従来（４００穴／シート．３１２０００穴／ボード）に比べ約３０％の穴数で上下面端子部を電気的に導通する接続機能を達成できる。
さらに穴明け加工がレーザー加工からＮＣ穴明け加工に変更でき、重ね枚数も１枚から５〜１０枚にすることが可能となった。
つまり、図１の本発明に係るインターポーザ基板の平面図において、個別のインターポーザ基板５に縦．横に交差する分割線の交点に位置するフラットスルーホール１穴（個）で片面４個（上下面で８個）の端子部を電気的に導通する効率のよい接続部の機能を有する。
【００１４】
このとき、図２に示すように、非貫通接続穴１６の上端縁の一部と重ねて接するようにして、分割線の近傍にプリント配線板の上面接続端子部７と下面の外部接続用端子部となる端子部（ランド）を形成する。すなわち、個別のインターポーザ基板５の角部に４個の端子部をプリント配線板の上下面の略同一位置に配置され、かつプリント配線板の外周端面に接しないように形成する。非貫通接続穴１６の上端縁の一部に端子部（ランド）を直接電気的に接続することにより、充填材の表面と非貫通接続穴１６の上端縁の全周に電極となるランドを形成するようなことがなく、かつ端子部（ランド）と非貫通接続穴１６とを接続するための配線パターンが不要になる。また、上面接続端子部７と下面の外部接続用端子部６と電気的に接続する接続部の貫通穴は直径０．５と大きい径であるため、穴明け加工、無電解銅めっき処理、電解銅めっき処理が簡単で管理が楽になり、接続信頼性の高いめっき導体を形成することが出来る。
【００１５】
このように本発明では、図３に示すように、フラットスルーホールの略中央部を横切る縦．横に交差する分割線に金属導体部が接しないように分割線の両側にエッチング処理で絶縁部（間隔）を設けるため、上面接続端子部７および下面の外部接続用端子部６がプリント配線板の外周端面に接しない。
さらに、非貫通接続穴１６の端縁の約１／４円周部と重ねてプリント配線板の上下面に端子部（ランド）を形成したもの（フラットスルーホールの１／４分割）であるにもかかわらず上下面端子部の形状は正確な方形．円形．長円形で、かつ微小サイズの端子部（ランド）の設計を可能とする。
したがって、高密度かつ微小サイズの端子部として、例えばランドサイズ０．１×０．１５ｍｍ（従来サイズの１／４の面積）、および端子ピッチを０．５ｍｍから０．３ｍｍとする設計が可能となる。
【００１６】
また、図４のインターポーザ基板を拡大して示す斜視図のように、前記で説明した非貫通接続穴１６の端縁の１／４円周部以下である約１／８円周部と重ねてプリント配線板の上下面に端子部（ランド）７，６を形成しても高い接続信頼性が得ることが確認できた。従って、高密度かつ微小サイズの端子部と端子ピッチを狭くすることにより高密度実装が可能になる。
つまり、フラットスルーホール（接続穴）１個で２〜８個分の接続部の機能を有することができる。
【００１７】
図５は本発明の第２の実施の形態を示す１個分のインターポーザ基板要部を拡大して示す平面図である。この第２の実施の形態においては、非貫通接続穴１６をシート状に継げたインターポーザ基板５に縦．横に交差する分割線の交点の非貫通接続穴１６ａと交点以外の直線部に非貫通接続穴１６ｂの中心が位置するように形成したものである。この場合にも、非貫通接続穴１６ｂを分割切断した接続部をプリント配線板の外周側面に設置することができるから、端子数の多い電子部品や素子の高密度実装が可能になる。また、本実施の形態では、両面プリント配線板について説明したが、多層プリント配線板にも適用できる。
【００１８】
但し、プリント配線板の上面の接続部として、電子部品や素子を搭載するサイズの関係から該接続部と端子部（ランド）を区別して位置を変えることもある。例えば、ベアチップ素子が小さくインターポーザ基板の下面の外部接続用端子と電極間ピッチを変える必要がある場合、上面の接続部より内側にワイヤーボンデング用の端子部（ランド）を形成する。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、接続信頼性が向上するだけでなく、高密度設計、高密度実装が可能になり、作業効率の向上とコストダウンも達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る個別のインターポーザ基板をシート状に継げた場合の平面図である。
【図２】 図１における１個のインターポーザ基板を拡大した要部を示す平面図である。
【図３】 インターポーザ基板の平面図と断面図である。
【図４】 図２における個別のインターポーザ基板を拡大して示す斜視図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態を拡大して示す平面図である。
【図６】 従来のフラットスルーホールのインターポーザ基板を示す平面図である。
【図７】 従来のインターポーザ基板を示す平面図である。
【符号の説明】
２…シート状基板、３…フラットスルーホール、５…インターポーザ基板、
６、７…端子部（ランド）、１６…非貫通接続穴。

Claims (3)

1. 複数の基板に分割する分割線を要するプリント配線板において、縦・横に交差する分割線の交点に配置するめっきスルーホール内に充填した充填材の上下面を金属導体で覆った非貫通接続穴と、前記の非貫通接続穴の上部端縁表面の一部と重ねて形成した分割線に接しない上部端子部と、前記非貫通接続穴の下部端縁表面の一部と重ねて形成した分割線に接しない下面の外部接続用端子部とを形成することを特徴とするプリント配線板。
2. 請求項１記載のプリント配線板をその分割線に沿って分割したインターポーザ基板。
3. 以下の工程（ａ）から（ｅ）の工程を順に行うことで製造されるプリント配線板の製造方法。
   （ａ）絶縁基材の後に分割する分割線の交点箇所に貫通穴を設ける工程。
   （ｂ）無電解銅めっき及び電解銅めっき処理により、前記貫通穴の内側壁にめっき導体を形成するとともに、絶縁基板の上面及び下面に第１上面めっき導体及び第１下面めっき導体を形成する工程。
   （ｃ）めっきされた貫通穴内に充填材を充填し、非貫通接続穴を形成する工程。
   （ｄ）非貫通接続穴の上下面に無電解銅めっき処理を行い、第２上面めっき導体及び第２下面めっき導体を形成する工程。
   （ｅ）第１上面めっき導体、第２上面めっき導体、第１下面めっき導体及び第２下面めっき導体が前記分割線から離間するようにエッチング処理する工程。

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