JP4161605B2 - プリント配線板とその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面実装部品、特にベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の情報、通信端末を中心とした電子機器の高機能化と小型化、軽量化の要求により、半導体の高集積化、高速化技術が急速に進展している。
【０００３】
そのため、これら小型化、軽量化を達成するためのベアチップ等の電子部品を実装するプリント配線板に対しても高密度配線及び高密度実装を可能とし、なおかつ安価なものが求められている。
【０００４】
このような市場の要求に応えるために、従来の銅めっきによるスルーホール接続を基本構成とする配線基板に代わって、インタースティシャルバイアホール（以下、ＩＶＨという）に導電性ペーストを充填して導通接続を図るとともに、部品ランド直下や任意の層間にＩＶＨを形成し、安価に製造できる全層ＩＶＨ構造の多層プリント配線板（特開平６−２６８３４５号公報）が開発され、市場に供給されている。
【０００５】
この全層ＩＶＨ構造の多層プリント配線板は基材に貫通孔を開けて、その貫通孔に導電性ペーストを充填した後、金属はくを張り合せて加熱・加圧することにより、層間接続をとるものである。
【０００６】
以下従来のプリント配線板の製造方法について説明する。
【０００７】
図８は従来のプリント配線基板の製造方法を示す工程断面図である。
【０００８】
まず、両面にポリエステルなどの離型性フィルム２１を備えた基材２２を準備する。この基材としては、例えば樹脂繊維やガラス繊維の不織布に熱硬化性エポキシ樹脂を含浸させた基材が用いられる（図８（Ａ））。
【０００９】
次に基材２２の所定の箇所に貫通孔２３を形成し（図８（Ｂ））、導電性ペースト２４を充填する。充填方法としては、導電性ペースト２４を直接、離型性フィルム２１の上から印刷する（図８（Ｃ））。
【００１０】
次に基材２２の両面から離型性フィルム２１を剥離後、両面に銅はく２５などの金属はくを張り付け（図８（Ｄ））、真空熱プレス機で加熱・加圧することにより、基材２２が圧縮されるとともに銅はく２５と接着される（図８（Ｅ））。
【００１１】
この工程において、導電性ペーストも圧縮されるが、そのときに導電物質間からバインダ成分が押し出され、導電物質同士および導電物質と銅はく間の結合が強固になり、導電性ペースト中の導電物質が緻密化されるとともに、基材も圧縮され、基材２２の構成成分であるエポキシ樹脂及び導電性ペースト２４が硬化するというもので、これにより、接着抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続が得られる。
【００１２】
その後フォトプロセスにより銅はく２５を選択的にエッチングして所定の配線パターン２６を形成する（図８（Ｆ））。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、現在ではさらに基板の高密度化が進んでランドの小径化が、より一層求められることとなり、それに伴いバイアホールとなる貫通孔２３も径を小さくする必要が生じてきた。そのため、貫通孔２３の径を小さくしていくと、従来どおりの導電性ペースト２４では導通抵抗が高くなるため、導電性ペースト２４中の導電物質の割合を増加させ、バインダ樹脂を減少させなければならなくなった。
【００１４】
このような状況下において、従来のような構成及び製造方法では、信頼性を確保するのが困難になってきた。特に、ＢＧＡ，ＣＳＰなどの半導体パッケージに使用されるプリント配線板に対しては、ファインパターンとランドの小径化に加えて、高信頼性が要求されている。
【００１５】
信頼性試験の中でもプレッシャークッカー試験（高温、高圧下での破壊試験）、温度サイクル試験が特に過酷な条件で実施される。
【００１６】
これらの信頼性試験で不合格となった製品の解析調査を行うと、図９に示すような層間接続部の銅はく２５と導電性ペースト２４の界面が剥離３７する現象が多く発生することがわかった。界面が剥離する要因としては、基材２２と導電性ペースト２４の線膨張係数などの違いにより、層間接続部に応力がかかり、最も弱い部分である界面に応力が集中したために起こったものであるが、この界面の接続は、導電性ペースト２４の導電物質である銅粉などのフィラーと銅はく２５がバインダ樹脂を介して点接触していることから、もともと、銅めっきなどのスルーホール接続に比べて弱いものである。
【００１７】
また貫通孔の小径化による抵抗値の上昇を抑えるため、導電性ペースト中のバインダ樹脂量を減らしていることから、導電性ペーストの導電物質である銅粉などのフィラーと銅はくとの接着力は低下している。つまり接続が弱くなっている。
【００１８】
本発明は上記の課題を解決するものであり、ランドを小径化し、過酷な信頼性試験においても界面剥離を起こさない信頼性の高いプリント配線板とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【００２０】
本発明の請求項１に記載の発明は、特に、上部に矩形状断面のはんだ層を有する回路が、前記はんだ層が対向する向きになるように層間接着用シートの両側から埋設され、前記層間接着用シートの両側から埋設された前記はんだ層を電気的に接続する導通孔を備え、前記導通孔は、前記層間接着用シートの貫通孔に充填された導電性ペーストが、上部に前記はんだ層を有する前記回路により両側から圧縮されることによって形成されたものであり、前記はんだ層は、少なくともすずを含有し、前記導電性ペーストは銅粉を含有し、前記はんだ層と前記導通孔との界面はすずと銅の拡散層が形成されており、前記はんだ層の幅は、前記回路と前記はんだ層との接触面における前記回路の幅よりも大きいことを特徴とするプリント配線板であり、これにより基材の所定位置に設けられた貫通孔に充填した導電性ペーストに充分な圧縮がかかることになり、導電性ペースト中の導電物質が緻密化されるため、接続抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続を有したプリント配線板を実現することができ、積層工程での加熱・加圧により、はんだ層と導電性ペーストの界面には、はんだのすず成分と導電性ペーストの導電物質である銅粉とが拡散接合により、一体化するため、強固な接続状態となり、界面剥離の発生を防止するという効果が得られる。
【００２１】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、はんだ層は電解めっきにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板であり、これにより導電性ペーストの圧縮率を制御するためのはんだ層の厚みが容易に設定できるという効果が得られる。
【００２２】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、はんだ層の一定厚みは、層間接着用シートの厚みの５〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板であり、これにより細線化のため配線パターンの厚みが薄くなっても一定の厚さのはんだ層が基材内部に埋設されるため、導電性ペーストに充分な圧縮がかかることになり、接続抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続を有したプリント配線板を得ることができる。
【００２３】
また本発明は、特に、層間接着用シートは、導通孔を備えていることを特徴とするプリント配線板であり、これにより多層化した際、任意の層間で必要な層間のみ導通がとれることから、不要な層間の導通のために生じるデッドスペース（不要なスペース）が発生しなくなるため高密度化が実現できるものである。
【００２４】
また本発明は、特に、導通孔は、導電性ペーストを充填して形成されたものであることを特徴とするプリント配線板であり、従来のめっき導通孔に比べて、スローイングパワー（めっき付きまわり性）を考慮する必要がないため大幅な小径化が可能となるという効果が得られる。
【００２５】
また本発明は、特に、第１の転写板に形成されたはんだ層と、第２の転写板に形成されたはんだ層は、導通孔を介して電気的に接続されていることを特徴とするプリント配線板であり、これにより任意の層間で、必要な層間のみ導通がとれるため、デッドスペースが発生せず高密度化が実現でき、小径化に伴い導電性ペーストの充填量が減少しても、支持基板上に形成された回路と回路上に形成されたはんだ層が、層間接着用シートに埋設されながら導電性ペーストを充分圧縮するため、接続抵抗値の低いプリント配線板を実現できるものである。
【００２６】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、層間接着用シートは、アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートであることを特徴とするプリント配線板であり、アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートは従来のガラス不織布エポキシ樹脂含浸シートに比べて比重が小さいため、基板が軽くなり製品の軽量化に有効である。
【００２７】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、はんだ層の寸法は導通孔より４０〜１５０μｍだけ大であることを特徴とするプリント配線板であり、位置ずれの許容差を一定範囲にすることにより、従来の転写板と導電性ペーストの充填された導通孔を有する層間接着用シートとを重ねる際、位置ずれが生じると、ランドから導電性ペーストが層間接着用シートの表面に露出、流出し、短絡の原因となっていた問題を解消するという効果が得られる。
【００２８】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、層間接着用シートは、被圧縮性を有する多孔質材であることを特徴とするプリント配線板であり、これにより層間接着用シートが圧縮されると同時に導電性ペーストも圧縮されるため、導電性ペースト中のバインダ成分が多孔質材である層間接着用シートの方に押し出され、導電物質同士および導電物質と銅はく間の結合が強固になり、導電性ペースト中の導電物質が緻密化されるため、接続抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続を得ることができる。
【００２９】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、被圧縮性を有する多孔質材の被圧縮率は、１０〜５０％であることを特徴とするプリント配線板であり、これにより多孔質材が圧縮される際に回路とはんだ層が多孔質材中へ埋設されるのが容易となる。そしてこの埋設された回路の厚みとはんだ層の厚みとの相互作用により、導電性ペースト中の導電物質が更に緻密化されるため、接続抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続を得ることができる。
【００３０】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、層間接着用シートの、樹脂含有率は、４０〜６５％であることを特徴とするプリント配線板であり、これにより多孔質材が圧縮される際、回路、はんだ層の周囲に樹脂が回り込みながら埋まっていくため、ボイドのない平坦性の優れたプリント配線板を得ることができる。
【００３１】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、はんだ層を形成するはんだの融点は、２８０℃以上であることを特徴とするプリント配線板であり、部品実装時の加熱に対しても溶融し基板が変形しないようにすることができる。
【００３２】
本発明の請求項１０に記載の発明は、特に、はんだの成分は、８０〜９５％が鉛であり、その残りがすずで構成されていることを特徴とするプリント配線板であり、この成分構成によってはんだの融点を２８０℃以上にすることができ、これにより部品実装時の加熱に対しても溶融し基板が変形しないようにすることができる。
【００３３】
また本発明は、特に、導通孔は、銅粉を含有する導電性ペーストにより形成されたものであり、はんだ層と導電性ペーストの界面は、すずと銅の拡散層が形成されていることを特徴とするプリント配線板であり、積層工程での加熱・加圧により、はんだ層と導電性ペーストの界面には、はんだのすず成分と導電性ペーストの導電物質である銅粉とが拡散接合により一体化するため、強固な接続状態となり、界面剥離の発生を防止するという効果が得られる。
【００３４】
本発明の請求項１１に記載の発明は、特に、支持基板上に金属はくが形成された第１及び第２の転写板を準備する工程と、前記第１及び第２の転写板の金属はく上にはんだ層を選択的に形成する工程と、前記はんだ層をエッチングレジストとして前記金属はくを回路形成する工程と、層間接着用シートを準備する工程と、前記第１及び第２の転写板の回路形成面を前記層間接着用シートを介して対向させ積層する工程と、これを加熱・加圧する工程とを備え、前記層間接着用シートを準備する工程は、前記層間接着用シートに貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電性ペーストを充填する工程を含み、前記はんだ層を構成するはんだは少なくともすずを含有し、かつ融点は２８０℃以上であり、前記導電性ペーストは銅粉を含有するものであり、前記加熱・加圧する工程における加熱温度の最高温度を１８０〜２５０℃とすることにより、前記はんだ層と前記導通孔との界面にすずと銅の拡散層を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより基材の所定位置に設けられた貫通孔に充填した導電性ペーストに充分な圧縮がかかることになり、導電性ペースト中の導電物質が緻密化されるため、接続抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続を有したプリント配線板を実現することができる。
【００３５】
本発明の請求項１２に記載の発明は、特に、はんだ層を選択的に形成する工程は、フォトプロセスによりめっきレジストを形成し、めっきレジストの非形成部に電解ニッケルめっき層を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより導電性ペーストの圧縮率を制御するためのはんだ層の厚みが容易に設定できる。また電解ニッケルめっき層は硬度が高いため、加熱・加圧により層間接着用シートに容易に埋め込まれるという効果が得られる。
【００３６】
本発明の請求項１３に記載の発明は、特に、はんだ層の厚みは、電解めっきプロセスを用いて層間接着用シートの厚みの５〜１０％に設定することを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、電解めっきプロセスを用いるためはんだ層の厚みが容易に設定でき、また細線化のため配線パターンの厚みが薄くなっても一定の厚さのはんだ層が基材内部に埋設されるため、導電性ペーストに充分な圧縮がかかることになり、接続抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続を有したプリント配線板を得ることができる。
【００３７】
本発明の請求項１４に記載の発明は、特に、金属はくを回路形成する工程は、銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液を用いて金属はくを溶解除去することを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これによりエッチングレジストとなるはんだ層を電解はんだめっきによって形成した場合、アルカリエッチング液でエッチングする際、電解はんだめっき層を保護しつつ金属はくを溶解除去して回路を形成することができるという効果が得られる。
【００３８】
本発明の請求項１５に記載の発明は、特に、はんだ層は、矩形状断面に形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより層間接着用シートが圧縮され回路とはんだ層が層間接着用シート中へ埋設される際、層間接着用シートの樹脂が、回路とはんだ層の周囲に回り込んで埋め込まれ、埋め込まれたはんだ層の幅は回路の上幅よりも広いため、アンカー効果により、ピール強度やプル強度が大幅に向上することができるという効果が得られる。
【００３９】
本発明の請求項１６に記載の発明は、特に、加圧・加熱する工程の後、第１及び第２の転写板の支持基板を除去する工程を備えたことを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより真空熱プレス機などで加熱・加圧する工程で基板に異物が付着しても、配線パターンとなる金属はくは支持基板によって保護されているため配線パターンの断線につながるような金属はくへのキズが防止できるという効果が得られる。
【００４０】
本発明の請求項１７に記載の発明は、特に、支持基板を除去する工程は、化学的溶解除去または機械的研磨除去であることを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより支持基板を硫酸、塩酸などで化学的に溶解するかまたはベルトサンダーなどにより機械的研磨を用いて比較的に低コストで容易に除去することができるという効果が得られる。
【００４１】
本発明の請求項１８に記載の発明は、特に、支持基板は、導電体であることを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより支持基板は導電体であるため、支持基板上に電解めっきにより容易に銅はくなどの金属はくを形成することができるという効果が得られる。
【００４２】
本発明の請求項１９に記載の発明は、特に、支持基板は、樹脂フィルムであることを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより支持基板をキャリアとすることにより、極薄銅はくも製造設備や搬送において取り扱いが容易になるとともに剥離機で容易に剥離することができるという効果が得られる。
【００４３】
本発明の請求項２０に記載の発明は、特に、樹脂フィルムは、耐熱性と離型性を有するものであることを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより真空熱プレスで加熱・加圧しても支持基板である樹脂フィルムは耐熱性を有するため、溶着を防止することができる。また支持基板を除去する際は離型性を有することで引き剥がし剥離が容易となる効果が得られる。
【００４４】
また本発明は、特に、層間接着用シートを準備する工程は、層間接着用シートに貫通孔を形成し導電性ペーストを充填する工程を含むことを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これにより、多層化した際、任意の層間で、必要な層間のみ導通がとれることから、従来のように不要な層間が導通化されるために生じるデッドスペースが発生しなくなるため、高密度化が実現できるという効果が得られる。
【００４５】
本発明の請求項２１に記載の発明は、特に、層間接着用シートは、被圧縮性の多孔性を有するアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートであり、かつ含浸樹脂は半硬化状態であることを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、これによりアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートは従来のガラスクロスエポキシ樹脂含浸シートに比べて比重が小さいため、基板が軽くなり製品の軽量化に有効である。
【００４６】
また本発明は、特に、導電性ペーストは銅粉を含有するものであることを特徴とするプリント配線板の製造方法であり、積層工程での加熱・加圧により、はんだ層と導電性ペーストの界面には、はんだのすず成分と導電性ペーストの導電物質である銅粉とが拡散接合により、一体化するため、強固な接続状態となり、界面剥離の発生を防止するという効果が得られる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図１、図２は本発明の実施の形態におけるプリント配線板の製造工程図である。
【００４９】
まず、金属はくとしての銅はく３と支持基板２からなる転写板１を準備する。この支持基板２としてはステンレス板やアルミニウムはくなどの導電体を使用し、支持基板２に銅はく３を電解めっきにより形成したものを使う場合と、支持基板２として樹脂フィルムを使用し、この樹脂フィルムに銅はくを張り合せたものを使う場合がある（図１（Ａ））。
【００５０】
銅はく３は、エッチングにより微細な配線パターン６（約３０〜５０μｍ）を形成するために、厚みが１０μｍ以下の極薄の銅はく３を使用することが望ましい。
【００５１】
次に、この支持基板２に形成された銅はく３の表面にフォトプロセスによりめっきレジスト４を形成する（図１（Ｂ））。
【００５２】
次に、めっきレジスト４の非形成部に金属層としての矩形状断面を有する電解はんだめっき層５を形成する（図１（Ｃ））。この電解はんだめっき層５は、部品実装時などにかかる温度で溶融することがないようにするため、融点は２８０℃以上のものが析出するようにする。そのためには、はんだ中の鉛を８０〜９５％とし、残りがすずとなるよう設定する。
【００５３】
そして所定の組成の電解はんだめっき層５を形成後、めっきレジスト４を水酸化ナトリウム等の溶液で剥離する（図１（Ｄ））。そして前記電解はんだめっき層５をエッチングレジストとして、銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液により不要な銅はくを除去して所定の配線パターン６を形成することにより、第１の転写板１の作製が完了する（図１（Ｅ））。
【００５４】
銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液を用いて銅はくを溶解除去する理由は、これにより、エッチングレジストとしての電解はんだめっき層５を保護しつつ銅はくを溶解除去して回路を形成することができるからである。
【００５５】
次に上記と同様の転写板の作製方法により、異なる配線パターン９が支持基板７に形成された第２の転写板１０を作製（図１（Ｆ））し、第１及び第２の転写板１，１０の準備を完了する。
【００５６】
次に、両面にポリエステルなどの離型性フィルム１１を備えた多孔質基材１２を準備する。この多孔質基材１２としては、厚さが５０〜１００μｍのアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートなどが用いられる（図２（Ｇ））。
【００５７】
アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートは比重が小さいため、軽量化に有効である。またアラミド不織布はレーザー加工性が良好であるため、微小な孔を高速で開けるのに適している。さらにアラミド不織布は樹脂でありエポキシ樹脂との密着性が良いため導電性ペーストの流れによるにじみの発生が大幅に減少する。
【００５８】
また樹脂の含有率は、４０〜６５％の範囲であれば基板としての物理機械的特性及び電気的特性において優れたものが選定できるが、望ましくは５５〜６０％であるものを選定することが良好である。これにより多孔質基材１２が圧縮される際、配線パターン９、金属層の周囲に樹脂が回り込みながら埋まっていくため、ボイドのない平坦性の優れた基板が得られる。
【００５９】
上記の樹脂含有率４０〜６５％の範囲で層間接着用シートとしてのアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートを選定した場合、多孔質基材１２の被圧縮率は１０〜５０％の範囲となり、５５〜６０％の範囲で選定した場合は、被圧縮率は、３０〜４０％とすることが可能となる。
【００６０】
ここで、被圧縮率が１０％以下の場合、導電性ペースト中の導電物質の緻密化が悪く、貫通孔の直径が５０μｍの小径の場合、接続抵抗値が高くなり、また、被圧縮率が５０％以上の場合は、導通孔が変形し、基材の平滑性が損なわれ、抵抗値のばらつきが大きくなる傾向にあるので不適当である。
【００６１】
したがって、樹脂の含有率は５５〜６０％の範囲で、かつ被圧縮率は３０〜４０％の範囲の層間接着用シートとしてのアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートを選定することによって、基板としての物理機械的特性及び電気的特性はもちろん、導通接続抵抗値が安定し、平坦性の優れた基板が得られる。
【００６２】
次にアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートの所定の箇所にレーザ加工機などで直径５０〜１００μｍの貫通孔１３を形成（図２（Ｈ））し、貫通孔１３に導電性ペースト１４を充填する。充填方法としては、貫通孔１３を有するアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートをスクリーン印刷機などにセットした後、導電性ペースト１４を直接、離型性フィルム１１の上から印刷する。
【００６３】
次にアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートの両面から離型性フィルム１１を剥離後（図２（Ｉ））、先に作製した第１の転写板１と第２の転写板１０とを対向させ、その間に導電性ペースト１４が充填された層間接着用シートとしてのアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートを重ね合わせる（図２（Ｊ））。
【００６４】
その後、真空熱プレス機で第１及び第２の転写板の両側から最高温度１８０〜２５０℃、最高圧力４０〜１２０ｋｇ／平方センチメートルの条件で加熱・加圧することにより、アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートが圧縮されるとともにアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートの内部に配線パターン６，９及び電解はんだめっき層５，８が埋設され、アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートと接着される（図２（Ｋ））。この際、電解はんだめっき層５，８と導電性ペースト１４の界面にはすずと銅の拡散層１５が形成される。この拡散層１５は、電解はんだめっき層５のすず成分と導電性ペースト１４の銅粉とが加熱・加圧により、拡散接合したものである。
【００６５】
第１の転写板１と第２の転写板１０に用いた支持基板２，７を、耐熱性と離型性を有する樹脂フィルムとすることにより、支持基板上の極薄銅はくも製造設備や搬送において取り扱いが容易になり、真空熱プレスでの加熱・加圧に際しても溶着を防止することができ、さらに支持基板の除去、引き剥がし剥離が容易となる。
【００６６】
最後に、支持基板２，７を硫酸、塩酸などで化学的に溶解するかまたはベルトサンダーなど機械的研磨の低コストで容易にできる方法を用いて除去することにより、配線パターン６，９および電解はんだめっき層５，８がアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートに埋設された配線基板が得られる（図２（Ｌ））。
【００６７】
ここで、層間接着用シートとしてのアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートに埋設される金属層としての電解はんだめっき層５との関係について以下に述べる。
【００６８】
アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートは、厚みを５０μｍ、被圧縮率は３０〜４０％のものを使用し、形成する貫通孔１３の直径は５０μｍに設定する。
【００６９】
また第１の転写板１と第２の転写板１０上の配線パターン６，９の線間、線幅を３０μｍとするため、銅はく３の厚みを５μｍの極薄のものを使用する。
【００７０】
このとき、金属層としての電解はんだめっき層５の厚みは、層間接着用シートの厚みの５〜１０％である２．５〜５μｍに設定することによって、層間接着用シートに埋設される深さは、片側それぞれ７．５〜１０μｍとなり、アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートの被圧縮率３０〜４０％の範囲内で安定した加圧が可能となる。
【００７１】
また、層間接着用シートの厚みを１００μｍ（被圧縮率は３０〜４０％）のものを使用し、形成する貫通孔１３の直径を１００μｍ、配線パターン６，９の線間、線幅を５０μｍとし、銅はく３の厚みを１０μｍの極薄のものを使用した場合においても、電解はんだめっき層５の厚みを、層間接着用シートの厚みの５〜１０％である５〜１０μｍとすることによって同様の接続信頼性の効果が得られる。
【００７２】
これにより、ファイン化のため、配線パターン６，９の厚みが薄くなっても一定の厚さの金属層が基材内部に埋設されるため、導電性ペーストに充分な圧縮がかかることになり、接続抵抗値が低く、信頼性の高い層間接続を有したプリント配線板が得られる。
【００７３】
なお、銅はく３の厚みを１０μｍ以上にすると、エッチングによる配線パターンの形成が困難となり、逆に５μｍ以下のものは、製造工程における搬送や取り扱いが困難となり、さらに材料コストの上昇につながり実現性が乏しい。
【００７４】
このような極薄の銅はくを用いるに際して第１及び第２の転写板の支持基板２，７を、アルミニウムはく等の導電体とすることにより支持基板２，７上に電解めっきにより容易に銅はくなどの金属はくを形成することができるとともに、製造設備や搬送において取り扱いが困難であった極薄銅はくも支持基板２，７をキャリアとすることにより、取り扱いが容易となる。
【００７５】
また基材が支持基板２，７で固定されることで寸法が安定化するため、従来、製造工程中の主に加熱処理工程で問題となっていた基材の伸び縮みによる位置精度不良などが減少する。
【００７６】
さらに電解はんだめっき層５の寸法は導通孔より４０〜１５０μｍだけ大であることが望ましく、積層の際の位置ずれが生じても貫通孔１３内の導電性ペースト１４は電解はんだめっき層５に覆われた状態であるため導電性ペースト１４が露出しにくくなり、位置ずれの許容量が大きくなる。また広い幅の矩形状断面を有するはんだ層が基材中に埋設されているため、アンカー効果によりピール強度やプル強度が大幅に向上する。
【００７７】
ここで、４０μｍ以下の場合は位置ずれに対応するのが困難となり、１５０μｍ以上の場合は配線設計における配線収容性が低下するため、上記の範囲とすることが望ましい。
【００７８】
以上のように本実施の形態によれば、ランドとなる銅はく上に電解めっきではんだ層を形成し、積層工程での加熱・加圧により、はんだ層と導電性ペーストの界面には、はんだのすず成分と導電性ペーストの導電物質である銅粉とが拡散接合により一体化しているため、強固な接続状態となり、界面剥離の発生がなくなる。
【００７９】
なお、本実施の形態では、電解めっきにより、はんだ層を形成したが、すず層を形成しても導電性ペーストの銅粉との間に拡散接合するため有効である。
【００８０】
また、小径化により、貫通孔の径が小さくなって、導電性ペーストの充填量が減少しても、支持基板上に形成された配線パターンと、その上に形成された電解はんだめっき層が基材中に埋設し、導電性ペーストを充分圧縮することができるため、安定した低い接続抵抗値を有するプリント配線板を得ることができる。
【００８１】
また、エッチングにより銅はくでできたパターンは従来と同様、細くなり、ランド径も小さくなるが、パターンやランドの上には、電解はんだめっき層が形成されており、この電解はんだめっき層の幅は、フォトプロセスに使用するマスクフィルムのパターン幅、ランド径によりコントロールされるものであり、エッチングで細くなったり、径が小さくなることはない。従って、図３（Ｂ）に示すように、位置ずれに対する許容度が大きくなり、図３（Ａ）に示すような導電性ペーストの露出１６が減少し、安定した低い接続抵抗値を有するプリント配線板を得ることができる。
【００８２】
また、支持基板上に形成されたパターン６を多孔質基材１２に転写しているため、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、細くなったパターン６の上側が多孔質基材１２中に埋設され、パターン６の下側である太い方が多孔質基材１２の表面に出ることになり、実装時の位置ずれに対する許容度が大きくなるとともに、圧縮性の多孔質基材１２にパターン６が埋設され、表面が平坦になっているため、部品に配置された電極がパターン６の端部に載っても、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、ベアチップ３０上のバンプ３１が、無電解ニッケルめっき層３８および無電解金めっき層３９が形成されたパターン２６よりずれ落ちることはなく、実装歩留まりが大幅に向上する。
【００８３】
また、本実施の形態では、基板が平坦であるため、図６（Ａ）に示すようなソルダレジストの未着３３やボイド３４の発生もないだけでなく、図６（Ｂ）に示すようにソルダレジスト３２を薄く、均一に塗布できる。フリップ実装においては図７に示すように、ベアチップ３０と多孔質基材１２，２２とのすき間に接続信頼性向上のため封止樹脂３５を注入することが多く、従来では図７（Ａ）のようにボイド３６が発生していたが、図７（Ｂ）のように多孔質基材１２の表面が平坦であればボイド３６の発生が格段に減少し、注入の時間が大幅に短縮される。なお、この封止樹脂のかわりに樹脂の硬化収縮を利用してベアチップと基板の電気接続を保つ圧接工法の場合で、樹脂がペースト状以外にフィルム状のもの、あるいは樹脂に導電粒子を含むもの、含まないものを使用する場合も同様の効果がある。
【００８４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板上に形成されている配線パターンとその上に形成されたはんだ層を基材内部に埋設することにより、基材の所定位置に設けられた貫通孔に充填した導電性ペーストとの界面には、はんだのすず成分と導電性ペーストの導電物質である銅粉とが拡散接合により一体化しているため、強固な接続状態となっている。よって、半導体パッケージ用プリント配線板に求められる過酷な信頼性試験においても界面剥離のない信頼性の高いプリント配線板を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図２】同実施の形態におけるプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図３】本発明の実施の形態における層間位置ずれした時の層間接続状態を比較するための断面図
【図４】従来のプリント配線板への電子部品の実装状態を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態における電子部品の実装状態を比較するための断面図
【図６】本発明の実施の形態におけるソルダレジストの形成状態を比較するための断面図
【図７】本発明の実施の形態における電子部品の実装状態を比較するための断面図
【図８】従来のプリント配線板の製造方法を示す工程断面図
【図９】従来のプリント配線板の層間接続部における銅はくと導電性ペーストの界面剥離を示す断面図
【符号の説明】
１，１０ 転写板
２，７ 支持基板
３，２５ 銅はく
４ めっきレジスト
５，８ 電解はんだめっき層
６，９，２６ 配線パターン
１１，２１ 離型性フィルム
１２，２２ 多孔質基材
１３，２３ 貫通孔
１４，２４ 導電性ペースト
１５ 拡散層
１６ 導電性ペーストの露出
３０ ベアチップ
３１ バンプ
３２ ソルダレジスト
３３ ソルダレジストの未着
３４ ソルダレジスト中のボイド
３５ 封止樹脂
３６ 封止樹脂中のボイド
３７ 界面剥離
３８ 無電解ニッケルめっき層
３９ 無電解金めっき層

Claims (21)

1. 上部に矩形状断面のはんだ層を有する回路が、前記はんだ層が対向する向きになるように層間接着用シートの両側から埋設され、
   前記層間接着用シートの両側から埋設された前記はんだ層を電気的に接続する導通孔を備え、
   前記導通孔は、前記層間接着用シートの貫通孔に充填された導電性ペーストが、上部に前記はんだ層を有する前記回路により両側から圧縮されることによって形成されたものであり、
   前記はんだ層は、少なくともすずを含有し、
   前記導電性ペーストは銅粉を含有し、前記はんだ層と前記導通孔との界面はすずと銅の拡散層が形成されており、
   前記はんだ層の幅は、前記回路と前記はんだ層との接触面における前記回路の幅よりも大きいことを特徴とするプリント配線板。
2. はんだ層は、電解めっきにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
3. はんだ層の一定厚みは、層間接着用シートの厚みの５〜１０％であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
4. 層間接着用シートは、アラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートであることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
5. はんだ層の寸法は導通孔より４０〜１５０μｍだけ大であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
6. 層間接着用シートは、被圧縮性を有する多孔質材であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
7. 被圧縮性を有する多孔質材の被圧縮率は、１０〜５０％であることを特徴とする請求項６に記載のプリント配線板。
8. 層間接着用シートの、樹脂含有率は、４０〜６５％であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
9. はんだ層を形成するはんだの融点は、２８０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
10. はんだの成分は、８０〜９５％が鉛であり、その残りがすずで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプリント配線板。
11. 支持基板上に金属はくが形成された第１及び第２の転写板を準備する工程と、
    前記第１及び第２の転写板の金属はく上にはんだ層を選択的に形成する工程と、
    前記はんだ層をエッチングレジストとして前記金属はくを回路形成する工程と、
    層間接着用シートを準備する工程と、
    前記第１及び第２の転写板の回路形成面を前記層間接着用シートを介して対向させ積層する工程と、
    これを加熱・加圧する工程とを備え、
    前記層間接着用シートを準備する工程は、前記層間接着用シートに貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔に導電性ペーストを充填する工程を含み、
    前記はんだ層を構成するはんだは少なくともすずを含有し、かつ融点は２８０℃以上であり、
    前記導電性ペーストは銅粉を含有するものであり、
    前記加熱・加圧する工程における加熱温度の最高温度を１８０〜２５０℃とすることにより、前記はんだ層と前記導通孔との界面にすずと銅の拡散層を形成することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
12. はんだ層を選択的に形成する工程は、フォトプロセスによりめっきレジストを形成し、めっきレジストの非形成部に電解はんだめっき層を形成することを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
13. はんだ層の厚みは、電解めっきプロセスを用いて層間接着用シートの厚みの５〜１０％に設定することを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
14. 金属はくを回路形成する工程は、銅アンモニウム錯イオンを主成分とするアルカリエッチング液を用いて金属はくを溶解除去することを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
15. はんだ層は、矩形状断面に形成することを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
16. 加圧・加熱する工程の後、第１及び第２の転写板の支持基板を除去する工程を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
17. 支持基板を除去する工程は、化学的溶解除去または機械的研磨除去であることを特徴とする請求項１６に記載のプリント配線板の製造方法。
18. 支持基板は、導電体であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
19. 支持基板は、樹脂フィルムであることを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。
20. 樹脂フィルムは、耐熱性と離型性を有するものであることを特徴とする請求項１９に記載のプリント配線板の製造方法。
21. 層間接着用シートは、被圧縮性の多孔性を有するアラミド不織布エポキシ樹脂含浸シートであり、かつ含浸樹脂は半硬化状態であることを特徴とする請求項１１に記載のプリント配線板の製造方法。

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