JP4238242B2 - 配線基板 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁基板の表面に電子部品の電極が半田を介して接続される半田接合パッドを形成して成る配線基板に関するものである。

従来、半導体集積回路素子等の電子部品を搭載するために用いられる配線基板として、例えばガラス−エポキシ樹脂等の有機材料系の絶縁層と銅箔等の銅から成る配線導体とを交互に複数層積層して成る絶縁基板上に、電子部品の電極が半田を介して電気的に接続される銅めっき層から成る半田接合パッドを形成した配線基板が知られている。この配線基板においては、半田接合パッドに電子部品の電極を半田を介して接続する際に絶縁基板を熱から保護するとともに半田接合パッド同士の電気的な短絡を防止するためにエポキシ樹脂等の耐熱樹脂から成る耐半田樹脂層を絶縁基板上に半田接合パッドの外周部を覆うようにして被着させている。なお、半田接合パッドは、その酸化腐食を防止するとともに半田接合パッドと電子部品の電極との半田を介した電気的接続を良好かつ強固なものとする目的で、半田接合パッドの露出する表面には通常、無電解ニッケルめっき層および無電解金めっき層が順次被着されている。

このような配線基板は、先ず有機材料系の絶縁層と銅から成る配線導体とを積層した絶縁基板上に直径が２５０〜６００μｍの銅めっき層から成る半田接合パッドを形成し、次に絶縁基板上に半田接合パッドの外周部を覆うとともに中央部を露出させる耐半田樹脂層を形成した後、半田接合パッドの露出表面に無電解ニッケルめっき層および無電解金めっき層を順次被着させることにより製造されている。なお、無電解ニッケルめっき層上に被着された無電解金めっき層は、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田を介して接続する際に半田中に拡散して消滅する。
特開２００１−１１０９３９号公報

しかしながら、近年、環境への配慮から、電子部品の電極と配線基板の半田接合パッドとを接続する半田として鉛を含まない鉛フリー半田が使用されるようになってきている。このような鉛フリー半田は、従来の鉛を含んだ半田よりもその融点が一般的に１０〜２０℃程度高く、そのためこの鉛フリー半田を使用して電子部品の電極と配線基板の半田接合パッドとを接続する場合、従来よりも１０〜２０℃程度高い温度で半田を溶融させる必要がある。そして、このように高い温度を配線基板に印加すると、無電解ニッケルめっき層はその結晶が疎であるため半田接合パッド上に被着された無電解ニッケルめっき層と半田との界面に脆弱な金属間化合物が多量に形成され、そのため電子部品の電極を半田接合パッドに接続する半田に熱や外力による応力が印加されると、半田がめっき金属層との間で剥離しやすくなり、その結果、電子部品の電極と半田接合パッドとを半田を介して強固に接続することができなくなってしまうという問題点を誘発した。そこで、半田接合パッド上に被着させるめっき金属層を結晶が緻密な電解ニッケルめっき層およびその上に被着させた電解金めっき層とすることで半田接合パッドに被着されたニッケルめっき層と半田との間に脆弱な金属間化合物が形成されにくくすることが考えられる。しかしながら、電気的に独立した各半田接合パッドに電解ニッケルめっき層および電解金めっき層を被着させるには、各半田接合パッドに電荷を供給するためのめっき導通用の配線を接続させる必要があり、そのようなめっき導通用の配線により半田接合パッドに不要な静電容量やインダクタンスが形成されてしまい、特に高周波で作動する電子部品を搭載する場合にはそのような不要な静電容量やインダクタンスにより電子部品を正常に作動させることができなくなってしまうという問題点を誘発してしまう。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、絶縁基板に形成した半田接合パッドの表面に電解めっきによる緻密なめっき金属層をめっき導通用の配線を残すことなく良好に被着して、電子部品の電極を半田接合パッドに半田を介して強固に接続することができるとともに電子部品を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することにある。

本発明の配線基板は、内部および表面の少なくとも一方に配線導体を有する絶縁基板と、該絶縁基板上に形成され、上面の中央部と上面の外周部との間に該外周部側が低くなる段差を有する銅からなる半田接合パッドと、前記絶縁基板上に、前記半田接合パッドの側面と前記外周部と前記段差の側面とに密着して形成されるとともに前記中央部に達しないように形成された耐半田樹脂層と、前記中央部のみに順次被着された電解ニッケルめっき層および金めっき層とを具備してなることを特徴とするものである。

本発明の配線基板において好ましくは、前記絶縁基板の表面に形成された前記半田接合パッドに、めっき導通用の配線が形成されていないことを特徴とする。

本発明の配線基板によれば、内部および表面の少なくとも一方に配線導体を有する絶縁基板と、絶縁基板上に形成され、上面の中央部と上面の外周部との間に外周部側が低くなる段差を有する銅からなる半田接合パッドと、絶縁基板上に、半田接合パッドの側面と外周部と前記段差の側面とに密着して形成されるとともに中央部に達しないように形成された耐半田樹脂層と、中央部のみに順次被着された電解ニッケルめっき層および金めっき層とを具備してなることから、半田接合パッドに接続されためっき導通用の配線を残すことなく耐半田樹脂層から露出する半田接合パッドの表面に緻密な電解ニッケルめっき層および電解金めっき層を被着させることができる。したがって、電子部品の電極を半田接合パッドに半田を介して強固に接続することができるとともに電子部品を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。

本発明の配線基板は、絶縁基板の表面に形成された半田接合パッドに、めっき導通用の配線が形成されていないことにより、半田接合パッドに不要な静電容量やインダクタンスが形成されることなく、電子部品を正常に作動させることが可能となる。

次に本発明の配線基板を添付の図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す要部断面図であり、図中、１は絶縁基板、２は配線導体、３は半田接合パッド、４は耐半田樹脂層であり、主としてこれらで本発明の配線基板が構成されている。

絶縁基板１は、例えばガラス繊維を縦横に編んで形成されたガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁板１ａ上にエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂを積層して成り、その内部や表面には銅箔や銅めっき層等の銅から成る複数の配線導体２が配設されている。

また、絶縁基板１の表面には、配線導体２に電気的に接続された銅めっき層から成る複数の半田接合パッド３が形成されており、この半田接合パッド３には図示しない電子部品の電極が半田を介して電気的に接続される。

なお、半田接合パッド３の露出する上面には半田接合パッド３の酸化腐蝕を防止するとともに半田接合パッド３と半田との接合を良好とするために電解ニッケルめっき層５と電解金めっき層６とが順次被着されている。そして半田接合パッド３に半田を溶着させると電解金めっき層６は半田中に拡散して消滅するとともに電解ニッケルめっき層５と半田とが接合する。このとき、半田接合パッド３の上面に被着された電解ニッケルめっき層５はその結晶が緻密であることから、電解ニッケルめっき層５と半田との間に脆弱な金属間化合物が多量に形成されにくく、そのため電子部品の電極を半田接合パッド３に半田を介して強固に接続することができる。

さらに、絶縁基板１上には、半田接合パッド３の外周部を覆うとともに中央部を露出させるようにしてエポキシ樹脂等の耐熱樹脂から成る耐半田樹脂層４が被着されている。耐半田樹脂層４は、半田接合パッド３に電子部品の電極を半田を介して接続する際に、その熱から絶縁基板１を保護するとともに半田接合パッド３同士が半田を介して電気的に短絡するのを防止するためのダムとして機能する。

次に、上述した本発明の配線基板を製造する方法を図２に基づいて詳細に説明する。図２（ａ）〜（ｉ）は、本発明の配線基板を製造する方法を説明するための各工程毎の要部断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、ガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた絶縁板１ａ上にエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂から成る絶縁層１ｂを積層して成るとともに内部および／または表面に銅箔や銅めっき層から成る配線導体２を有する絶縁基板１を準備する。絶縁板１ａは、ガラス繊維を縦横に織り込んだガラスクロスにエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させることにより形成され、絶縁層１ｂは、未硬化のエポキシ樹脂や変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱硬化性樹脂から成る厚みが１０〜７０μｍの樹脂シートを絶縁板１ａの上面に貼着するとともにその樹脂シートにレーザ加工により配線導体２を露出させる開口部１ｃを形成した後、上下から加圧しながら加熱して熱硬化させることにより絶縁板１ａ上に積層される。また、配線導体２は絶縁板１ａの上面に予め銅箔を貼着しておくとともにその銅箔を所定のパターンにエッチング加工することにより形成される。

次に図２（ｂ）に示すように、開口部１ｃ内の配線導体２上を含む絶縁基板１の上面の全面に厚みが１〜２μｍ程度の無電解銅めっき層３ａを被着させる。絶縁基板１の上面の全面に無電解銅めっき層３ａを被着させるには、まず、絶縁層１ｂの表面を約５０℃の過マンガン酸塩類水溶液等の粗化液に浸漬することにより粗化し、次に、絶縁層１ｂの表面が粗化された絶縁基板１の上面を約３０℃の無電解めっき用のパラジウム触媒水溶液中に浸漬して絶縁層１ｂの表面および開口部１ｃの配線導体２上にパラジウム触媒を付着させ、次にその絶縁基板１の上面を硫酸銅、ロッセル塩、ホルマリン、ＥＤＴＡナトリウム塩、安定剤等を含有する無電解めっき液に浸漬して絶縁層１ｂの表面および開口部１ｃ内の配線導体２上に１〜２ｍ程度の厚みの無電解銅めっき層３ａを析出させる方法が採用される。

次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁基板１の上面に被着させた無電解銅めっき層３ａ上に、半田接合パッド３が形成される部位の無電解銅めっき層３ａを露出させる第一の開口部１１ａを有する第一のめっきレジスト層１１を被着させる。第一のめっきレジスト層１１は、例えば厚みが１０〜５０μｍ程度の未硬化の紫外線硬化性樹脂および熱硬化性樹脂を含有する感光性樹脂フィルムを無電解銅めっき層３ａが被着された絶縁基板１上に貼着するとともに、これをフォトリソグラフィー技術を採用して露光および現像することにより形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、第一のめっきレジスト層１１の第一の開口部１１ａから露出した無電解銅めっき層３ａ上に電解銅めっき層３ｂを被着させる。電解銅めっき層３ｂを被着させるには、硫酸、硫酸銅５水和物、塩素、光沢剤等を含有する電解銅めっき液を用い、無電解銅めっき層３ａから数Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら電解銅めっきを施すことにより、５〜３０μｍ程度の厚みの電解銅めっき層３ｂを析出させる方法が採用される。

次に、図２（ｅ）に示すように、第一のめっきレジスト層１１を水酸化ナトリウム水溶液等の剥離液を用いて剥離した後、無電解銅めっき層３ａおよび電解銅めっき層３ｂ上に、半田接合パッド３が形成される部位に被着された電解銅めっき層３ｂの中央部を露出させる第二の開口部１２ａを有するとともに外周部を覆う第二のめっきレジスト層１２を被着させる。第二のめっきレジスト層１２は、例えば厚みが１０〜５０μｍ程度の未硬化の紫外線硬化性樹脂および熱硬化性樹脂を含有する感光性樹脂フィルムを無電解銅めっき層３ａおよび電解銅めっき層３ｂが被着された絶縁基板１上に貼着するとともに、これをフォトリソグラフィー技術を採用して露光および現像することにより形成される。

次に、図２（ｆ）に示すように、第二のめっきレジスト層１２の開口部１２ａから露出した電解銅めっき層３ｂ上に電解ニッケルめっき層５と電解金めっき層６とを順次被着させる。電解ニッケルめっき層５を被着させるには、スルファミン酸浴やワット浴を用い、無電解銅めっき層３ａから数Ａ／ｄｍ２の電流を印加しながら電解ニッケルめっきを施すことにより１〜５μｍ程度の厚みの電解ニッケルめっき層５を析出させる方法が採用される。このとき、電解めっきは緻密な結晶のめっき層を形成することができるので、電解ニッケルめっき層５の結晶は緻密なものとなる。さらに電解金めっき層６を被着させるには、中性シアン化金めっき浴を使用し、無電解銅めっき層３ａから０．１〜１Ａ／ｄｍ２の電流密度で電解金めっきを施すことにより０．１〜１μｍ程度の厚みの電解金めっき層６を被着させる方法が採用される。

次に、図２（ｇ）に示すように、第二のめっきレジスト層１２を水酸化ナトリウム水溶液等の剥離液を用いて剥離した後、図２（ｈ）に示すように、電解銅めっき層３ｂから露出する無電解銅めっき層３ａを硫酸および過酸化水素水あるいは硫酸銅等の硫酸系水溶液によりエッチング除去することによって、絶縁基板１の上面に無電解銅めっき層３ａとその上の電解銅めっき層３ｂとから成り、その上面の中央部に電解ニッケルめっき層５と電解金めっき層６とが順次被着された半田接合パッド３を形成する。このとき、電解銅めっき層３ｂから露出する部位の無電解銅めっき層３ａは除去されるので、めっき導通用の配線が残ることはなく、したがって半田接合パッド３に不要な静電容量やインダクタンスが形成されることはない。また、電解銅めっき層３ｂの露出部も多少エッチングされるので電解銅めっき層３ｂの上面に段差が形成される。

そして最後に、図２（ｉ）に示すように、絶縁基板１上に、半田接合パッド３の外周部を覆うとともに中央部を露出させる耐半田樹脂層４を被着形成することによって本発明による配線基板が完成する。なお、耐半田樹脂層４を被着形成するには、半田接合パッド３が被着形成された絶縁基板１の上面に例えばアクリル変性エポキシ樹脂等の感光性樹脂と光開始剤等とからなる混合物に３０〜７０質量％のシリカやタルク等の無機粉末フィラーを含有させた未硬化の耐半田樹脂を、スクリーン印刷やロールコート法により１０〜８０μｍ程度の厚みに塗布し、しかる後、半田接合パッド３の中央部を露出させる開口部を有するように露光、現像した後、それを紫外線硬化および熱硬化させる方法が採用される。このとき、半田接合パッド３の上面外周部には電解ニッケルめっき層５および電解金めっき層６が被着されていないことから、耐半田樹脂層４と半田接合パッド３とが強固に密着する。また、半田接合パッド３を構成する電解銅めっき層３ｂの上面に形成された段差により耐半田樹脂層４の樹脂が半田接合パッド３の中央部に流れ出すことが有効に防止される。

このように、本発明の配線基板によれば、半田接合パッド３の表面に緻密な結晶の電解ニッケルめっき層５および電解金めっき層６をめっき導通用の配線を残すことなく良好に被着して、電子部品の電極を半田を介して半田接合パッド３に強固に接続することができるとともに電子部品を正常に作動させることが可能な配線基板を提供することができる。

なお、本発明は、上述の実施の形態の一例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変更や改良を施すことは何ら差し支えない。

本発明の配線基板の実施の形態の一例を示す要部断面図である。 （ａ）〜（ｉ）は本発明の配線基板を製造する方法を説明するための各工程毎の要部断面図である。

符号の説明

１・・・・絶縁基板
２・・・・配線導体
３・・・・半田接合パッド
４・・・・耐半田樹脂層
５・・・・電解ニッケルめっき層
６・・・・電解金めっき層
１１・・・第一のめっきレジスト層
１１ａ・・・第一の開口部
１２・・・第二のめっきレジスト層
１２ａ・・・第二の開口部

Claims (2)

1. 内部および表面の少なくとも一方に配線導体を有する絶縁基板と、該絶縁基板上に形成され、上面の中央部と上面の外周部との間に該外周部側が低くなる段差を有する銅からなる半田接合パッドと、前記絶縁基板上に、前記半田接合パッドの側面と前記外周部と前記段差の側面とに密着して形成されるとともに前記中央部に達しないように形成された耐半田樹脂層と、前記中央部のみに順次被着された電解ニッケルめっき層および金めっき層とを具備してなる配線基板。
2. 前記絶縁基板の表面に形成された前記半田接合パッドに、めっき導通用の配線が形成されていないことを特徴とする請求項１に記載の配線基板。

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