JP4282127B2 - 多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面に半田バンプの配設される多層プリント配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パッケージ基板等のプリント配線板の表面には、載置されるＩＣチップ等の電子部品と電気的に接続を取るために、半田バンプと呼ばれる半田の球状突起が配設される。この半田バンプは、基板表面の導体回路上に形成される他、集積度を高める等の目的から、バイアホールに直接形成されることがある。このバイアホールに半田バンプを形成する技術が、特開平８−３３５７８１号に開示されている。
【０００３】
このプリント配線板への半田バンプの形成について、図１０を参照して説明する。
図１０（Ａ）は、従来技術に係る多層プリント配線板３１０の断面を示している。該多層プリント配線板は、コア基板１３０の上層及び下層に複数の層間樹脂絶縁層１４０，１６０を介在させて導体回路１３４，１５２、１７２を形成してなる。最外層の層間樹脂絶縁層１６０には、バイアホール用の開口部１６２が穿設され、該開口部１６２には、銅メッキからなるバイアホール１７０が形成されている。そして、該バイアホール１７０によって層間樹脂絶縁層１６０の下層の導体回路１５２との接続が取られている。最外層の層間樹脂絶縁層１６０には、所定径の開口１８１の穿設されためっきレジスト１８０が形成されている。
【０００４】
ここで、該多層プリント配線板３１０に半田バンプを形成する際には、図１０（Ｂ）に示すように、多層プリント配線板３１０にメタルマスク１９８を載置し、めっきレジスト１８０の各開口１８１、１８１、１８１に半田ペーストを印刷する。ここで、該メタルマスク１９８には、めっきレジスト１８０の開口１８１の各位置に対応させて、開口１９８ａ、１９８ｂが形成されている。ここで、バイアホール１７０に対応させた開口１９８ｂは、相対的に大径に形成され、反対に、導体回路１７２に対応させた開口１９８ａは、相対的に小径に形成されている。これにより、バイアホール１７０側へより多くの半田ペーストを印刷できるようにしてある。
【０００５】
半田ペーストを印刷した後、加熱炉に多層プリント配線板３１０を通過させることにより、半田ペーストをリフローし、図１０（Ｃ）に示すように半田バンプ１８８を完成させる。その後、リフロー時に半田から流れ出したフラックスを洗浄する。そして、図１０（Ｄ）に示すように多層プリント配線板３１０にＩＣチップ１９０を、該ＩＣチップ１９０の半田パッド１９２が多層プリント配線板３１０側の半田バンプ１８８と対応するように載置し、加熱炉を通過させることで該半田パッド１８８を溶融し、多層プリント配線板３１０とＩＣチップ１９０との電気接続を取る。その後、リフロー時に半田から流れ出したフラックスを洗浄する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した多層プリント配線板においては、ＩＣチップとの接続が適正に取れないことがあった。即ち、図１０（Ｃ）に示すように凹状のバイアホール１７０上に形成される半田バンプ１８８の高さｈ１と、平板状の導体回路１７２上に形成される半田バンプ１８８の高さｈ２とを同一にすることが困難なため、図１０（Ｄ）に示すように、多層プリント配線板３１０側の半田パッド１８８のいずれかがＩＣチップ１９０側の半田パッド１９２と適切に接続できないことがあった。
【０００７】
また、図１０（Ｂ）を参照して上述したようにメタルマスクは、径の異なる開口１９８ａ、１９８ｂを、めっきレジスト１８０の開口１８１の各位置に対応させて穿設する必要があるため、調整が困難であった。更に、上述したように半田バンプを形成するために半田をリフローした後、及び、該半田バンプとＩＣチップの半田パッドとの接続をリフローにより行った後に、半田から出たフラックスを洗浄する必要がある。しかし、バイアホール１７０内へ半田を充填させているため、半田の量が増大し滲み出るフラックスの量が多くなり、完全に洗浄することが難かった。このため、清浄後もフラックスが残留し、配線の短絡等の原因となることがあった。また更に、上記リフローの際に、多層プリント配線板３１０に反りが発生し、ＩＣチップ９０との間の実装信頼性が低下することがあった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半田バンプの接続信頼性に優れた多層プリント配線板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため本発明は、層間樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積層してなる多層プリント配線板において、
最外層の層間樹脂絶縁層上に配設された導体回路上に形成された半田バンプと、
該最外層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部に金属がめっき充填されて成る最外層バイアホール上に形成された半田バンプと、
前記最外層の下層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部に金属がめっき充填されて成る下層バイアホールと、を備え
前記最外層バイアホールは前記下層バイアホールの上に形成され、
前記最外層バイアホールの表面の高さを、前記半田バンプの形成される前記導体回路の高さと等しくしたことを技術的特徴とする。
【００１０】
本発明においては、開口部に金属（めっき）を充填することで、バイアホールの表面の高さを、半田バンプの形成される導体回路の高さと等しくしてある。従って、バイアホールと導体回路とに同量の半田ペーストを印刷することで、当該バイアホールに形成される半田バンプと、導体回路に形成される半田バンプとの高さを等しくすることができる。このため、半田バンプの接続信頼性を高めることができる。
【００１２】
本発明においては、開口部に金属を充填することで、バイアホールの表面の高さを全て等しくしてある。従って、半田ペーストを印刷することで、当該バイアホールに形成される半田バンプの高さを全て等しくすることができる。このため、半田バンプの接続信頼性を高めることができる。
【００１３】
本発明の好適な態様において、バイアホールの中央部に窪みが形成されているため、バイアホールと半田バンプとを強固に接続し、半田バンプの接続信頼性を高めることができる。このような窪みとしては、導体回路の厚み範囲（即ち、窪みが開口部に達しない範囲）であることが望ましく、具体的には、０．５〜３０μｍである。
【００１４】
本発明の好適な態様においては、層間樹脂絶縁層の開口部の側面が粗化処理されているため、該開口部内に形成されるバイアホールとの密着性を高めることができる。
【００１５】
本発明の好適な態様においては、バイアホール及び導体回路の表面が粗化処理されているため、該バイアホール及び導体回路の上に形成さた半田バンプとの間の密着性を高めることができる。
【００１６】
本発明の好適な態様においては、めっきを充填してなるバイアホール表面に、貴金属を介して半田バンプが形成されているため、銅等からなるバイアホール表面と半田バンプとの間に、酸化被膜が形成されず、バイアホールと半田バンプとの密着性を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の構成について図６（Ｕ）及び図７を参照して説明する。図７は、多層プリント配線板の断面を示し、図６（Ｕ）は、該多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を取り付け、マザーボード９５側に載置した状態を示している。図６（Ｕ）中に示す多層プリント配線板１０は、上面にＩＣチップ９０のバンプ９２側に接続するための半田バンプ８８Ｕが設けられ、下面側にマザーボード９５のバンプ９６に接続するための半田バンプ８８Ｄが配設され、該ＩＣチップ９０−マザーボード９５間の信号等の受け渡しの役割を果たすパッケージ基板として構成されている。
【００１８】
図７に示すように多層プリント配線板１０のコア基板３０の上面側上層及び下面側上層（ここで、上層とは基板３０を中心として上面については上側を、基板の下面については下側を意味する）には、グランド層となる内層銅パターン３４、３４が形成されている。また、内層銅パターン３４の上層には、下層層間樹脂絶縁層４０を介在させて信号線を形成する導体回路５２、又、該層間樹脂絶縁層４０を貫通して下層バイアホール５０が形成されている。下層バイアホール５０及び導体回路５２の上層には、最外層層間樹脂絶縁層６０を介して最外層の導体回路７２、及び該最外層層間樹脂絶縁層６０に形成された開口部６２に銅めっきを充填してなる上層バイアホール７０が形成されている。
【００１９】
上面側の該導体回路７２、上層バイアホール７０には、半田バンプ８８Ｕを支持する半田パッド８６Ｕが形成されている。ここで、ＩＣチップ側の半田パッド８６Ｕは、直径１３３μｍに形成されている。他方、下面側の該導体回路７２、上層バイアホール（図示せず）には半田バンプ８８Ｄを支持する半田パッド８６Ｄが形成されている。ここで、マザーボード側の半田パッド８６Ｄは、直径６００μｍに形成されている。該半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄは、ソルダーレジスト８０の開口（パット部）８１に形成されている。
【００２０】
第１実施形態の多層プリント配線板においては、最外層の層間樹脂絶縁層６０の開口部６２にめっきが充填されバイアホール７０が形成されている。このためバイアホール７０が、図１０（Ａ）を参照して上述した従来技術に係る多層プリント配線板の凹状バイアホール１７０と異なり、表面の高さが、半田バンプの形成される導体回路７２の高さと等しくなっている。このため、後述するようにバイアホール７０と導体回路７２とに同量の半田ペーストを印刷することで、当該バイアホール７０に形成される半田バンプ８８Ｕと、導体回路７２に形成される半田バンプ８８Ｕとの高さを等しくすることができる。このため、図６（Ｕ）に示すように、ＩＣチップ９０を載置する際に、該ＩＣチップの半田パッド９２と、多層プリント配線板１０の半田バンプ８８Ｕとの接続信頼性を高めることができる。
【００２１】
更に、バイアホール７０の中央部に深さ１０μｍの窪み７０ａが形成されているため、バイアホール７０と半田バンプ８８Ｕとの接続信頼性を高めることができる。特に、該窪み７０ａの曲面に対して垂直に粗化層７８が設けられているため、ＩＣチップ９０の温度上昇に伴う、バイアホール７０と半田バンプ８８との間に加わる応力に対して両者を強固に接続し、バイアホール７０と半田バンプ８８Ｕとの接続信頼性を高めることができる。ここで、窪み７０ａの深さは、上層層間樹脂絶縁層６０に穿設された開口部６２には至らず、導体回路の厚さ範囲である。従って、０．５〜１５μｍの範囲である。一方、最外層層間樹脂絶縁層６０の開口部６２の側面６２ａは、図中に示すように粗化処理されているため、該開口部６２内に形成されるバイアホール７０との密着性を高めることができる。
【００２２】
銅からなるバイアホール７０と、該バイアホール７０の形成された樹脂からなる最外層層間樹脂絶縁層６０との間には、両者の熱膨張率の違いから熱収縮の際に大きな応力が加わる。このため、該多層プリント配線板１０においては、最外層層間樹脂絶縁層６０に、靱性の高い熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の複合体を用いることで、該応力によるクラックの発生を防止している。ここでは、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の複合体を用いているが、この代わりに靱性の高いフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を主に用いて最外層層間樹脂絶縁層６０を形成することも可能である。
【００２３】
更に、導体回路７２の表面は粗化処理され、粗化層７８が形成されているため、導体回路７２上に形成される半田バンプ８８Ｕとの間の密着性を高めることができる。また、銅めっきを充填してなるバイアホール７０及び銅めっきがら成る導体回路７２の表面に、ニッケルめっき層８２及び金めっき層（貴金属層）８４を形成し、該金めっき層８４を介して半田バンプ８８Ｕが形成されているため、銅等からなるバイアホール７０、導体回路７２表面と半田バンプ８８Ｕとの間に、酸化被膜が形成されず、バイアホール及び導体回路と半田バンプとの密着性を高めることができる。更に、ソルダーレジスト８０は、バイアホール７０及び導体回路７２を、半田パッド８６Ｕ形成部を除き覆っているため、該ソルダーレジスト８０がバイアホール７０及び導体回路７２を保護し、基板全体の強度を高めている。なお、上述した説明では、多層プリント配線板１０の上面側の半田バンプ８８Ｕについて説明したが、下側の半田バンプ８８Ｄについても、同様に形成されている。
【００２４】
引き続き、図７に示すパッケージ基板の製造工程について図１〜図６を参照して説明する。
（１）厚さ１ｍｍのＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂またはガラスエポキシ樹脂からなるコア基板３０の両面に１８μｍの銅箔３２がラミネートされている銅張積層板３０Ａを出発材料とする（図１（Ａ）参照）。まず、この銅張積層板３０Ａをパターン状にエッチングすることにより、基板３０の両面に内層銅パターン（導体回路）３４を形成する（図１（Ｂ）参照）。
【００２５】
さらに、内層銅パターン３４を形成した基板３０を、水洗いして乾燥した後、硫酸銅８ｇ／ｌ、硫酸ニッケル０．６ｇ／ｌ、クエン酸１５ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム２９ｇ／ｌ、ホウ酸３１ｇ／ｌ、界面活性剤０．１ｇ／ｌからなるｐＨ＝９の無電解めっき液に浸漬し、該内層銅パターン３４の表面に厚さ３μｍの銅−ニッケル−リンからなる粗化層３８を形成する（図１（Ｃ）参照）。その基板３０を水洗いし、０．１ｍｏｌ／ｌホウふっ化スズ−１．０ｍｏｌ／ｌチオ尿素液からなる無電解スズ置換めっき浴に５０℃で１時間浸漬し、粗化層表面に０．３μｍのスズ層（図示せず）を設ける。
【００２６】
（２）ここで、層間樹脂絶縁層を形成する無電解めっき用接着剤を用意する。ここでは、
▲１▼クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬製：分子量２５００）の２５％アクリル化物を３５重量部（固形分８０％）、感光性モノマー（東亜合成製：商品名アロニックスＭ３１５）４重量部、消泡剤（サンノプコ製 Ｓ−６５）０．５重量部、ＮＭＰを３．６重量部を撹拌混合する。
▲２▼熱可塑性樹脂としてポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）８重量部、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂粒子（三洋化成製商品名 ポリマーポール）の平均粒径０．５μｍのものを７．２４５重量部、を混合した後、さらにＮＭＰ２０重量部を添加し撹拌混合する。
▲３▼イミダゾール硬化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）２重量部、光開始剤（チバガイギー製イルガキュア −９０７）２重量部、光増感剤（日本化薬製：ＤＥＴＸ−Ｓ）０．２重量部、ＮＭＰ１．５重量部を撹拌混合する。
▲１▼から▲３▼を混合撹拌して無電解めっき用接着剤を得る。
【００２７】
（３）（１）の無電解めっき用接着剤を（２）の基板３０にロールコ一夕で塗布し、水平状態で２０分間放置してから、６０℃で３０分の乾燥（プリベーク）を行い、層間樹脂絶縁層４０を形成する（図１（Ｄ）参照）。
【００２８】
下層層間樹脂絶縁層４０を形成した基板３０の両面に、所定径の黒円が印刷されたフォトマスクフィルムを密着させ、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2 で露光する。これをＤＭＤＧ溶液でスプレー現像し、さらに、当該基板を超高圧水銀灯により３０００ｍＪ／ｃｍ2 で露光し、１００℃で１時間、その後１５０℃で５時間の加熱処理（ポストベーク）をすることにより、フォトマスクフィルムに相当する寸法精度に優れた６０μｍφの開口（バイアホール形成用開口部４２：底部６１μｍ、上部６７μｍ）を有する厚さ２０μｍの層間樹脂絶縁層４０を形成する（図２（Ｅ）参照）。
【００２９】
（４）開口部４２が形成された基板３０を、クロム酸に２分間浸漬し、層間樹脂絶縁層４０の表面のエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、該層間樹脂絶縁層４０の表面に深さ４μｍ粗化面を形成する。この粗化面は、開口部４２内部の側面４２ａに対しても同様に形成される（図２（Ｆ）参照）。その後、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬してから水洗いする。
さらに、粗面化処理した該基板の表面に、パラジウム触媒（アトテック製）を付与することにより、層間樹脂絶縁層４０の表面およびバイアホール用開口部４２の内壁面に触媒核を付ける。
【００３０】
（５）以下の組成の無電解銅めっき浴中に基板を浸漬して、粗面全体に厚さ０．６μｍの無電解銅めっき膜４４を形成する（図２（Ｇ）参照）。
〔無電解めっき液〕
ＥＤＴＡ １５０ ｇ／ｌ
硫酸銅 ２０ ｇ／ｌ
ＨＣＨＯ ３０ｍｌ／ｌ
ＮａＯＨ ４０ ｇ／ｌ
α、α’−ビピリジル ８０ ｍｇ／ｌ
ＰＥＧ ０．１ｇ／ｌ
【００３１】
（６）上記（５）で形成した無電解銅めっき膜４４上に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、１００ｍＪ／ｃｍ2 で露光、０．８％炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ１５μｍで、Ｌ／Ｓ＝２５／２５μｍのめっきレジスト４６を設ける（図２（Ｈ）参照）。
【００３２】
（７）ついで、レジスト非形成部分に以下の条件で電解銅めっきを施し、厚さ２０μｍの電解銅めっき膜４８を析出し、該めっき膜により開口部４２内を充填する（図３（Ｉ）参照）。
液条件：硫酸銅・５水和物 ６０ｇ／ｌ
硫酸 １９０ｇ／ｌ
塩素イオン ４０ｐｐｍ
レベリング剤（アトテック製 ＨＬ）４０ｍｌ／ｌ
光沢剤 （アトテック製 ＵＶ）０．５ｍｌ／ｌ
操作条件：バブリング ３．００ｌ／分 電流密度 ０．５Ａ／ｄｍ2
設定電流値 ０．１８Ａ めっき時間１００分
この実施形態では、めっきにより充填を行ったが、めっきの代わりに、導電性ペーストを充填することもできる。導電性ペーストとしては、タッタ電線製ＤＤペースト（ＡＥ１６００１）などが挙げられる。
【００３３】
（８）めっきレジスト４６を５％ＫＯＨで剥離除去した後、そのめっきレジスト４６下の無電解めっき膜４４を硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処理して溶解除去し、無電解めっき膜４４と電解銅めっき膜４８からなる厚さ約１５μｍの導体回路５２及びバイアホール５０を形成する（図３（Ｊ）参照）。
【００３４】
（９）引き続き、基板３０の導体回路５２及びバイアホール５０に対して、上記（２）と同様にして粗化層５８を形成する（図３（Ｋ）参照）。
【００３５】
（１０）上記（２）〜（８）の工程を繰り返すことにより、さらに上層の導体回路を形成する。即ち、基板３０の両面に、無電解めっき用接着剤を塗布し、水平状態で放置してから乾燥を行い、その後、フォトマスクフィルムを密着させ、露光・現像し、バイアホール形成用開口６２を有する厚さ２０μｍの層間樹脂絶縁層６０を形成する（図３（Ｌ）参照）。次に、該層間樹脂絶縁層６０の表面及び開口部６２の側面６２ａを粗面とした後、該粗面化処理した該基板３０の表面に、無電解銅めっき膜６４を形成する（図４（Ｍ）参照）。引き続き、無電解銅めっき膜６４上にめっきレジスト６６を設けた後、レジスト非形成部分に電解銅めっき膜６８を形成する（図４（Ｎ）参照）。そして、めっきレジスト６６を剥離除去した後、そのめっきレジスト６６下の無電解めっき膜６４を溶解除去し上層バイアホール７０及び導体回路７２を形成する（図４（Ｏ）参照）。本実施形態の製造方法では、バイアホール７０を形成する部位の電解銅めっき６８の中央部に窪み７０ａができるように電解めっきを行う。さらに、該上層バイアホール７０及び導体回路７２の表面に粗化層７８を形成し、パッケージ基板を完成する（図５（Ｐ）参照）。ここで、粗化層７８は、バイアホール７０の中央の窪み７０ａの曲面に対しては、該曲面に垂直に形成される。
【００３６】
なお、本実施形態では、バイアホール径（開口部６２の開口径：６７μｍ）と最外層の層層間樹脂絶縁層６０の厚み（２０μｍ）との比が、３．３５に設定してある。ここで、バイアホール径と層層間樹脂絶縁層の厚みとの比が１以下では、上記めっき工程において、開口部６２の開口径に対して深みが深過ぎて、めっき液が該開口部６２内に十分に回り込めず、効率的にめっきを行い得ない。他方、バイアホール径：層層間樹脂絶縁層の厚みの比が４を越えると、バイアホールを形成する開口部の開口径が深みに対して広すぎるため、バイアホールの中央部に窪みを形成することができない。このため、バイアホール径：層層間樹脂絶縁層の厚みの比は、１を越え４以下であることが望ましい。
【００３７】
また、導電回路７２の厚みは２０μｍ以下が好適で、４０μｍ以下であることが望ましい。これは、導電回路の厚みは、上述しためっきレジスト６６の厚みにより決まるが、該光学的に形成されるめっきレジストの厚みが４０μｍを越えるようにすると、解像度が低下して所望の形状が構成し難いからである。
【００３８】
（１１）引き続き、上述したパッケージ基板にはんだバンプを形成する。先ず、はんだバンプ用のソルダーレジスト組成物の調整について説明する。ここでは、ＤＭＤＧに溶解させた８０重量％のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬製）のエポキシ基５０％をアクリル化した感光性付与のオリゴマー（分子量４０００）を４６．６７ｇ、メチルエチルケトンに溶解させた８０重量％のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製、エピコート１００１）１５．０ｇ、イミダゾール硬化剤（四国化成製、商品名：２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）１．６ｇ、感光性モノマーである多価アクリルモノマー（日本化薬製、商品名：Ｒ６０４）３ｇ、同じく多価アクリルモノマー（共栄社化学製、商品名：ＤＰＥ６Ａ）１．５ｇ、分散系消泡剤（サンノプコ社製、商品名：Ｓ−６５）０．７１ｇを混合し、さらにこの混合物に対して光開始剤としてのベンゾフェノン（関東化学製）を２ｇ、光増感剤としてのミヒラーケトン（関東化学製）を０．２ｇ加えて、粘度を２５℃で２．０Ｐａ・ｓに調整したソルダーレジスト組成物を得る。なお、粘度測定は、Ｂ型粘度計（東京計器、ＤＶＬ−Ｂ型）で６０ｒｐｍの場合はローターＮｏ．４、６ｒｐｍの場合はローターＮｏ．３によった。
【００３９】
（１２）基板にソルダーレジスト組成物を２０μｍの厚さで塗布する。次いで、７０℃で２０分間、７０℃で３０分間の乾燥処理を行った後、１０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線で露光し、ＤＭＴＧ現像処理し、パッド部８１が開口したソルダーレジスト層８０を得る（図５（Ｑ）参照）。パッド部８１の開口径は上面側１３３μｍ、下面側６００μｍである。
【００４０】
（１３）次に、ソルダーレジスト層８０を形成した基板３０を、塩化ニッケル３０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌ、クエン酸ナトリウム１０ｇ／ｌからなるｐＨ＝５の無電解ニッケルめっき液に２０分間浸漬して、パッド部（開口部）８１に厚さ５μｍのニッケルめっき層８２を形成する（図５（Ｒ）参照）。さらに、その基板３０を、シアン化金カリウム２ｇ／ｌ、塩化アンモニウム７５ｇ／ｌ、クエン酸ナトリウム５０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌからなる無電解金めっき液に９３℃の条件で２３秒間浸漬して、ニッケルめっき層８２上に厚さ０．０３μｍの金めっき層８４を析出し、上面に直径１３３μｍの半田パッド８６Ｕを、下面に直径６００μｍの半田パッド８６Ｄを形成する。
【００４１】
（１４）厚さ４０μｍ、直径１６０μｍの開口９８ａを持つメタルマスク９８を載置し、ソルダーレジスト層８０の開口部８１内の上面側半田パッド８６Ｕに、平均粒子径２０μｍの半田ペーストを印刷し（図６（Ｓ）参照）、同様に下面側の半田パッド８６Ｄに半田ペーストを印刷する。この半田ペーストの印刷工程において、バイアホール７０上も、導体回路７２上と同量の半田ペーストを印刷すればよいため、メタルマスク９８の開口９８ａの径を全て等しく形成できる。このため、図１０（Ｂ）を参照して上述した従来技術の多層プリント配線板を形成用するための複数種の径の開口１９８ａ、１９８ｂを備えるメタルマスク１９８と比較して、本実施形態のメタルマスク９８は容易に形成できる。
【００４２】
半田ペーストの印刷に続き、基板３０を２００℃で加熱リフローし、上面側半田パッド８６Ｕに直径１３３μｍの半田バンプ８８Ｕを、下面側半田パッド８６Ｄに直径６００μｍの半田バンプ８８Ｄを設け、半田バンプの形成を完了する（図６（Ｔ）参照）。その後、多層プリント配線板１０の表面を、界面活性材溶液にて洗浄し、上記リフローの際に半田ペーストから染み出たフラックスを洗い流す。
【００４３】
フラックス洗浄の際に、図１０（Ｃ）を参照して上述した従来技術の多層プリント配線板３１０においては、バイアホール１７０内へ多くの半田ペーストを挿入するため、バイアホール１７０に形成された半田バンプから出るフラックス量が多く、完全にフラックスを洗浄することは難しかった。これに対して、本実施形態の多層プリント配線板１０では、バイアホール７０上にも、導体回路７２上と同様に少量の半田ペーストしか印刷していないため、フラックスを完全に洗い流すことができる。
【００４４】
更に、２００°Ｃのリフローの際に、従来技術の多層プリント配線板３１０は、大きく反って、ＩＣチップの実装精度が低下した。これに対して、本実施形態の多層プリント配線板１０は、リフローの際の反りが小さくなった。この理由として、従来技術の多層プリント配線板３１０は、バイアホール１７０が中空になっているため、該バイアホール自体が変形するのに対して、本実施形態では、バイアホール７０が銅めっき６８を充填して成るため、バイアホール７０自体が熱により変形することがないためであると推測される。
【００４５】
最後に、該多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を、ＩＣチップ９０の半田パッド９２が多層プリント配線板側の半田バンプ８８Ｕに対応するように載置し、加熱炉でリフローすることにより、多層プリント配線板１０へのＩＣチップ９０の取り付けを行う（図６（Ｕ）参照）。その後、多層プリント配線板１０とＩＣチップ９０との間に、界面活性材溶液を注入し、上記リフローの際に半田ペーストから染み出たフラックスを洗い流す。
【００４６】
フラックス洗浄の際に、多層プリント配線板１０とＩＣチップとの間の狭い空間に界面活性剤溶液を注入しなければならないため、図１０（Ｄ）を参照して上述した従来技術の多層プリント配線板３１０においては、バイアホール１７０に形成された半田バンプのフラックスを完全に洗浄することは難しかった。これに対して、本実施形態の多層プリント配線板１０では、バイアホール７０上にも、導体回路７２上と同様に少量の半田ペーストしか印刷していないため、フラックスを完全に洗い流すことができる。
【００４７】
このリフローの工程の後、該多層プリント配線板１０とＩＣチップとの間の空間に樹脂を注入して、当該空間を樹脂封止してから、ＩＣチップ９０全体を樹脂で覆い、樹脂モールドする（図示せず）。その後、ＩＣチップ９０を載置した多層プリント配線板をマザーボード９５に取り付ける（図６（Ｕ）参照）。
【００４８】
図８は、本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板１１０を示している。図７を参照して上述した第１実施形態の多層プリント配線板においては、半田バンプの形成される上層バイアホール７０のみならず、下層層間樹脂絶縁層４０に形成される下層バイアホール４０についても銅めっきが充填されていた。これに対して、第２実施形態の多層プリント配線板においては、下層バイアホール５０は、図１０を参照して上述した従来技術と同様に、内部に樹脂が充填されている。また、第１実施形態の上層バイアホール７０には、中央に窪み７０ａが形成されていたのに対して、第２実施形態の上層バイアホール７０の表面は平滑に形成されている。更に、第１実施形態では、上層バイアホール７０及び導体回路７２の上面に貴金属層として金めっき層８４が設けられていたのに対して、第２実施形態では、白金めっき層８４が形成されている。この第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄの接続信頼性を高めることができる。
【００４９】
図９は、本発明の第３実施形態に係る多層プリント配線板２１０を示している。図７を参照して上述した第１実施形態の多層プリント配線板においては、導体回路７２及び上層バイアホール７０に半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄが形成されている。これに対して、第３実施形態の多層プリント配線板では、上層バイアホール７０に半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄが形成されている。該第３実施形態の多層プリント配線板２１０においても、第１実施形態と同様に上層層間樹脂絶縁層６０の開口部６２の側面６２ａが粗化処理され、また、バイアホール７２及び導体回路７０の表面が粗化処理されている。更に、バイアホール７２の表面には、ニッケルめっき層８２及び金めっき層８４が形成され、この金めっき層８４の上に半田バンプが形成されている
【００５０】
この第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、層間樹脂絶縁層６０の開口部６２に電解銅めっき膜（金属）６８を充填することで、バイアホール７０の表面の高さを全て等しくしてある。従って、半田ペーストを印刷することで、当該バイアホール７０に形成される半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄの高さを全て等しくすることができる。このため、半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄの接続信頼性を高めることが可能となる。
【００５１】
なお、上述した実施形態では、セミアディティブ法により形成するパッケージ基板を例示したが、本発明の構成は、フルアディティブ法により形成するパッケージ基板にも適用し得る。また、上述した実施形態では、多層プリント配線板としてパッケージ基板を例に挙げたが、本発明の構成をパッケージ基板以外の多層プリント配線板に好適に適用し得ることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の多層プリント配線板において、開口部にめっきを充填することで、バイアホールの表面の高さを、半田バンプの形成される導体回路の高さと等しくしてある。このため、バイアホールと導体回路とに同量の半田ペーストを印刷することで、当該バイアホールに形成される半田バンプと、導体回路に形成される半田バンプとの高さを等しくすることができるので、半田バンプの接続信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図２】図２（Ｅ）、図２（Ｆ）、図２（Ｇ）、図２（Ｈ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図３】図３（Ｉ）、図３（Ｊ）、図３（Ｋ）、図３（Ｌ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図４】図４（Ｍ）、図４（Ｎ）、図４（Ｏ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図５】図５（Ｐ）、図５（Ｑ）、図５（Ｒ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図６】図６（Ｓ）、図６（Ｔ）、図６（Ｕ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）、図１０（Ｄ）は、従来技術に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
３０ コア基板
４０ 層間樹脂絶縁層
５０バイアホール
５２ 導体回路
６０ 最外層層間樹脂絶縁層
６２ 開口部
６２ａ 側面
６８ 電解銅めっき膜（金属）
７０ 上層バイアホール
７０ａ 窪み
７２ 導体回路
８０ ソルダーレジスト層
８４ 金めっき
８６Ｕ、８６Ｄ 半田パッド
８８Ｕ、８８Ｄ 半田バンプ
【発明の属する技術分野】
この発明は、表面に半田バンプの配設される多層プリント配線板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パッケージ基板等のプリント配線板の表面には、載置されるＩＣチップ等の電子部品と電気的に接続を取るために、半田バンプと呼ばれる半田の球状突起が配設される。この半田バンプは、基板表面の導体回路上に形成される他、集積度を高める等の目的から、バイアホールに直接形成されることがある。このバイアホールに半田バンプを形成する技術が、特開平８−３３５７８１号に開示されている。
【０００３】
このプリント配線板への半田バンプの形成について、図１０を参照して説明する。
図１０（Ａ）は、従来技術に係る多層プリント配線板３１０の断面を示している。該多層プリント配線板は、コア基板１３０の上層及び下層に複数の層間樹脂絶縁層１４０，１６０を介在させて導体回路１３４，１５２、１７２を形成してなる。最外層の層間樹脂絶縁層１６０には、バイアホール用の開口部１６２が穿設され、該開口部１６２には、銅メッキからなるバイアホール１７０が形成されている。そして、該バイアホール１７０によって層間樹脂絶縁層１６０の下層の導体回路１５２との接続が取られている。最外層の層間樹脂絶縁層１６０には、所定径の開口１８１の穿設されためっきレジスト１８０が形成されている。
【０００４】
ここで、該多層プリント配線板３１０に半田バンプを形成する際には、図１０（Ｂ）に示すように、多層プリント配線板３１０にメタルマスク１９８を載置し、めっきレジスト１８０の各開口１８１、１８１、１８１に半田ペーストを印刷する。ここで、該メタルマスク１９８には、めっきレジスト１８０の開口１８１の各位置に対応させて、開口１９８ａ、１９８ｂが形成されている。ここで、バイアホール１７０に対応させた開口１９８ｂは、相対的に大径に形成され、反対に、導体回路１７２に対応させた開口１９８ａは、相対的に小径に形成されている。これにより、バイアホール１７０側へより多くの半田ペーストを印刷できるようにしてある。
【０００５】
半田ペーストを印刷した後、加熱炉に多層プリント配線板３１０を通過させることにより、半田ペーストをリフローし、図１０（Ｃ）に示すように半田バンプ１８８を完成させる。その後、リフロー時に半田から流れ出したフラックスを洗浄する。そして、図１０（Ｄ）に示すように多層プリント配線板３１０にＩＣチップ１９０を、該ＩＣチップ１９０の半田パッド１９２が多層プリント配線板３１０側の半田バンプ１８８と対応するように載置し、加熱炉を通過させることで該半田パッド１８８を溶融し、多層プリント配線板３１０とＩＣチップ１９０との電気接続を取る。その後、リフロー時に半田から流れ出したフラックスを洗浄する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した多層プリント配線板においては、ＩＣチップとの接続が適正に取れないことがあった。即ち、図１０（Ｃ）に示すように凹状のバイアホール１７０上に形成される半田バンプ１８８の高さｈ１と、平板状の導体回路１７２上に形成される半田バンプ１８８の高さｈ２とを同一にすることが困難なため、図１０（Ｄ）に示すように、多層プリント配線板３１０側の半田パッド１８８のいずれかがＩＣチップ１９０側の半田パッド１９２と適切に接続できないことがあった。
【０００７】
また、図１０（Ｂ）を参照して上述したようにメタルマスクは、径の異なる開口１９８ａ、１９８ｂを、めっきレジスト１８０の開口１８１の各位置に対応させて穿設する必要があるため、調整が困難であった。更に、上述したように半田バンプを形成するために半田をリフローした後、及び、該半田バンプとＩＣチップの半田パッドとの接続をリフローにより行った後に、半田から出たフラックスを洗浄する必要がある。しかし、バイアホール１７０内へ半田を充填させているため、半田の量が増大し滲み出るフラックスの量が多くなり、完全に洗浄することが難かった。このため、清浄後もフラックスが残留し、配線の短絡等の原因となることがあった。また更に、上記リフローの際に、多層プリント配線板３１０に反りが発生し、ＩＣチップ９０との間の実装信頼性が低下することがあった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半田バンプの接続信頼性に優れた多層プリント配線板を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するため本発明は、層間樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積層してなる多層プリント配線板において、
最外層の層間樹脂絶縁層上に配設された導体回路上に形成された半田バンプと、
該最外層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部に金属がめっき充填されて成る最外層バイアホール上に形成された半田バンプと、
前記最外層の下層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部に金属がめっき充填されて成る下層バイアホールと、を備え
前記最外層バイアホールは前記下層バイアホールの上に形成され、
前記最外層バイアホールの表面の高さを、前記半田バンプの形成される前記導体回路の高さと等しくしたことを技術的特徴とする。
【００１０】
本発明においては、開口部に金属（めっき）を充填することで、バイアホールの表面の高さを、半田バンプの形成される導体回路の高さと等しくしてある。従って、バイアホールと導体回路とに同量の半田ペーストを印刷することで、当該バイアホールに形成される半田バンプと、導体回路に形成される半田バンプとの高さを等しくすることができる。このため、半田バンプの接続信頼性を高めることができる。
【００１２】
本発明においては、開口部に金属を充填することで、バイアホールの表面の高さを全て等しくしてある。従って、半田ペーストを印刷することで、当該バイアホールに形成される半田バンプの高さを全て等しくすることができる。このため、半田バンプの接続信頼性を高めることができる。
【００１３】
本発明の好適な態様において、バイアホールの中央部に窪みが形成されているため、バイアホールと半田バンプとを強固に接続し、半田バンプの接続信頼性を高めることができる。このような窪みとしては、導体回路の厚み範囲（即ち、窪みが開口部に達しない範囲）であることが望ましく、具体的には、０．５〜３０μｍである。
【００１４】
本発明の好適な態様においては、層間樹脂絶縁層の開口部の側面が粗化処理されているため、該開口部内に形成されるバイアホールとの密着性を高めることができる。
【００１５】
本発明の好適な態様においては、バイアホール及び導体回路の表面が粗化処理されているため、該バイアホール及び導体回路の上に形成さた半田バンプとの間の密着性を高めることができる。
【００１６】
本発明の好適な態様においては、めっきを充填してなるバイアホール表面に、貴金属を介して半田バンプが形成されているため、銅等からなるバイアホール表面と半田バンプとの間に、酸化被膜が形成されず、バイアホールと半田バンプとの密着性を高めることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の構成について図６（Ｕ）及び図７を参照して説明する。図７は、多層プリント配線板の断面を示し、図６（Ｕ）は、該多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を取り付け、マザーボード９５側に載置した状態を示している。図６（Ｕ）中に示す多層プリント配線板１０は、上面にＩＣチップ９０のバンプ９２側に接続するための半田バンプ８８Ｕが設けられ、下面側にマザーボード９５のバンプ９６に接続するための半田バンプ８８Ｄが配設され、該ＩＣチップ９０−マザーボード９５間の信号等の受け渡しの役割を果たすパッケージ基板として構成されている。
【００１８】
図７に示すように多層プリント配線板１０のコア基板３０の上面側上層及び下面側上層（ここで、上層とは基板３０を中心として上面については上側を、基板の下面については下側を意味する）には、グランド層となる内層銅パターン３４、３４が形成されている。また、内層銅パターン３４の上層には、下層層間樹脂絶縁層４０を介在させて信号線を形成する導体回路５２、又、該層間樹脂絶縁層４０を貫通して下層バイアホール５０が形成されている。下層バイアホール５０及び導体回路５２の上層には、最外層層間樹脂絶縁層６０を介して最外層の導体回路７２、及び該最外層層間樹脂絶縁層６０に形成された開口部６２に銅めっきを充填してなる上層バイアホール７０が形成されている。
【００１９】
上面側の該導体回路７２、上層バイアホール７０には、半田バンプ８８Ｕを支持する半田パッド８６Ｕが形成されている。ここで、ＩＣチップ側の半田パッド８６Ｕは、直径１３３μｍに形成されている。他方、下面側の該導体回路７２、上層バイアホール（図示せず）には半田バンプ８８Ｄを支持する半田パッド８６Ｄが形成されている。ここで、マザーボード側の半田パッド８６Ｄは、直径６００μｍに形成されている。該半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄは、ソルダーレジスト８０の開口（パット部）８１に形成されている。
【００２０】
第１実施形態の多層プリント配線板においては、最外層の層間樹脂絶縁層６０の開口部６２にめっきが充填されバイアホール７０が形成されている。このためバイアホール７０が、図１０（Ａ）を参照して上述した従来技術に係る多層プリント配線板の凹状バイアホール１７０と異なり、表面の高さが、半田バンプの形成される導体回路７２の高さと等しくなっている。このため、後述するようにバイアホール７０と導体回路７２とに同量の半田ペーストを印刷することで、当該バイアホール７０に形成される半田バンプ８８Ｕと、導体回路７２に形成される半田バンプ８８Ｕとの高さを等しくすることができる。このため、図６（Ｕ）に示すように、ＩＣチップ９０を載置する際に、該ＩＣチップの半田パッド９２と、多層プリント配線板１０の半田バンプ８８Ｕとの接続信頼性を高めることができる。
【００２１】
更に、バイアホール７０の中央部に深さ１０μｍの窪み７０ａが形成されているため、バイアホール７０と半田バンプ８８Ｕとの接続信頼性を高めることができる。特に、該窪み７０ａの曲面に対して垂直に粗化層７８が設けられているため、ＩＣチップ９０の温度上昇に伴う、バイアホール７０と半田バンプ８８との間に加わる応力に対して両者を強固に接続し、バイアホール７０と半田バンプ８８Ｕとの接続信頼性を高めることができる。ここで、窪み７０ａの深さは、上層層間樹脂絶縁層６０に穿設された開口部６２には至らず、導体回路の厚さ範囲である。従って、０．５〜１５μｍの範囲である。一方、最外層層間樹脂絶縁層６０の開口部６２の側面６２ａは、図中に示すように粗化処理されているため、該開口部６２内に形成されるバイアホール７０との密着性を高めることができる。
【００２２】
銅からなるバイアホール７０と、該バイアホール７０の形成された樹脂からなる最外層層間樹脂絶縁層６０との間には、両者の熱膨張率の違いから熱収縮の際に大きな応力が加わる。このため、該多層プリント配線板１０においては、最外層層間樹脂絶縁層６０に、靱性の高い熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の複合体を用いることで、該応力によるクラックの発生を防止している。ここでは、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の複合体を用いているが、この代わりに靱性の高いフッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を主に用いて最外層層間樹脂絶縁層６０を形成することも可能である。
【００２３】
更に、導体回路７２の表面は粗化処理され、粗化層７８が形成されているため、導体回路７２上に形成される半田バンプ８８Ｕとの間の密着性を高めることができる。また、銅めっきを充填してなるバイアホール７０及び銅めっきがら成る導体回路７２の表面に、ニッケルめっき層８２及び金めっき層（貴金属層）８４を形成し、該金めっき層８４を介して半田バンプ８８Ｕが形成されているため、銅等からなるバイアホール７０、導体回路７２表面と半田バンプ８８Ｕとの間に、酸化被膜が形成されず、バイアホール及び導体回路と半田バンプとの密着性を高めることができる。更に、ソルダーレジスト８０は、バイアホール７０及び導体回路７２を、半田パッド８６Ｕ形成部を除き覆っているため、該ソルダーレジスト８０がバイアホール７０及び導体回路７２を保護し、基板全体の強度を高めている。なお、上述した説明では、多層プリント配線板１０の上面側の半田バンプ８８Ｕについて説明したが、下側の半田バンプ８８Ｄについても、同様に形成されている。
【００２４】
引き続き、図７に示すパッケージ基板の製造工程について図１〜図６を参照して説明する。
（１）厚さ１ｍｍのＢＴ（ビスマレイミドトリアジン）樹脂またはガラスエポキシ樹脂からなるコア基板３０の両面に１８μｍの銅箔３２がラミネートされている銅張積層板３０Ａを出発材料とする（図１（Ａ）参照）。まず、この銅張積層板３０Ａをパターン状にエッチングすることにより、基板３０の両面に内層銅パターン（導体回路）３４を形成する（図１（Ｂ）参照）。
【００２５】
さらに、内層銅パターン３４を形成した基板３０を、水洗いして乾燥した後、硫酸銅８ｇ／ｌ、硫酸ニッケル０．６ｇ／ｌ、クエン酸１５ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム２９ｇ／ｌ、ホウ酸３１ｇ／ｌ、界面活性剤０．１ｇ／ｌからなるｐＨ＝９の無電解めっき液に浸漬し、該内層銅パターン３４の表面に厚さ３μｍの銅−ニッケル−リンからなる粗化層３８を形成する（図１（Ｃ）参照）。その基板３０を水洗いし、０．１ｍｏｌ／ｌホウふっ化スズ−１．０ｍｏｌ／ｌチオ尿素液からなる無電解スズ置換めっき浴に５０℃で１時間浸漬し、粗化層表面に０．３μｍのスズ層（図示せず）を設ける。
【００２６】
（２）ここで、層間樹脂絶縁層を形成する無電解めっき用接着剤を用意する。ここでは、
▲１▼クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬製：分子量２５００）の２５％アクリル化物を３５重量部（固形分８０％）、感光性モノマー（東亜合成製：商品名アロニックスＭ３１５）４重量部、消泡剤（サンノプコ製 Ｓ−６５）０．５重量部、ＮＭＰを３．６重量部を撹拌混合する。
▲２▼熱可塑性樹脂としてポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）８重量部、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂粒子（三洋化成製商品名 ポリマーポール）の平均粒径０．５μｍのものを７．２４５重量部、を混合した後、さらにＮＭＰ２０重量部を添加し撹拌混合する。
▲３▼イミダゾール硬化剤（四国化成製：商品名２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）２重量部、光開始剤（チバガイギー製イルガキュア −９０７）２重量部、光増感剤（日本化薬製：ＤＥＴＸ−Ｓ）０．２重量部、ＮＭＰ１．５重量部を撹拌混合する。
▲１▼から▲３▼を混合撹拌して無電解めっき用接着剤を得る。
【００２７】
（３）（１）の無電解めっき用接着剤を（２）の基板３０にロールコ一夕で塗布し、水平状態で２０分間放置してから、６０℃で３０分の乾燥（プリベーク）を行い、層間樹脂絶縁層４０を形成する（図１（Ｄ）参照）。
【００２８】
下層層間樹脂絶縁層４０を形成した基板３０の両面に、所定径の黒円が印刷されたフォトマスクフィルムを密着させ、超高圧水銀灯により５００ｍＪ／ｃｍ2 で露光する。これをＤＭＤＧ溶液でスプレー現像し、さらに、当該基板を超高圧水銀灯により３０００ｍＪ／ｃｍ2 で露光し、１００℃で１時間、その後１５０℃で５時間の加熱処理（ポストベーク）をすることにより、フォトマスクフィルムに相当する寸法精度に優れた６０μｍφの開口（バイアホール形成用開口部４２：底部６１μｍ、上部６７μｍ）を有する厚さ２０μｍの層間樹脂絶縁層４０を形成する（図２（Ｅ）参照）。
【００２９】
（４）開口部４２が形成された基板３０を、クロム酸に２分間浸漬し、層間樹脂絶縁層４０の表面のエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、該層間樹脂絶縁層４０の表面に深さ４μｍ粗化面を形成する。この粗化面は、開口部４２内部の側面４２ａに対しても同様に形成される（図２（Ｆ）参照）。その後、中和溶液（シプレイ社製）に浸漬してから水洗いする。
さらに、粗面化処理した該基板の表面に、パラジウム触媒（アトテック製）を付与することにより、層間樹脂絶縁層４０の表面およびバイアホール用開口部４２の内壁面に触媒核を付ける。
【００３０】
（５）以下の組成の無電解銅めっき浴中に基板を浸漬して、粗面全体に厚さ０．６μｍの無電解銅めっき膜４４を形成する（図２（Ｇ）参照）。
〔無電解めっき液〕
ＥＤＴＡ １５０ ｇ／ｌ
硫酸銅 ２０ ｇ／ｌ
ＨＣＨＯ ３０ｍｌ／ｌ
ＮａＯＨ ４０ ｇ／ｌ
α、α’−ビピリジル ８０ ｍｇ／ｌ
ＰＥＧ ０．１ｇ／ｌ
【００３１】
（６）上記（５）で形成した無電解銅めっき膜４４上に市販の感光性ドライフィルムを張り付け、マスクを載置して、１００ｍＪ／ｃｍ2 で露光、０．８％炭酸ナトリウムで現像処理し、厚さ１５μｍで、Ｌ／Ｓ＝２５／２５μｍのめっきレジスト４６を設ける（図２（Ｈ）参照）。
【００３２】
（７）ついで、レジスト非形成部分に以下の条件で電解銅めっきを施し、厚さ２０μｍの電解銅めっき膜４８を析出し、該めっき膜により開口部４２内を充填する（図３（Ｉ）参照）。
液条件：硫酸銅・５水和物 ６０ｇ／ｌ
硫酸 １９０ｇ／ｌ
塩素イオン ４０ｐｐｍ
レベリング剤（アトテック製 ＨＬ）４０ｍｌ／ｌ
光沢剤 （アトテック製 ＵＶ）０．５ｍｌ／ｌ
操作条件：バブリング ３．００ｌ／分 電流密度 ０．５Ａ／ｄｍ2
設定電流値 ０．１８Ａ めっき時間１００分
この実施形態では、めっきにより充填を行ったが、めっきの代わりに、導電性ペーストを充填することもできる。導電性ペーストとしては、タッタ電線製ＤＤペースト（ＡＥ１６００１）などが挙げられる。
【００３３】
（８）めっきレジスト４６を５％ＫＯＨで剥離除去した後、そのめっきレジスト４６下の無電解めっき膜４４を硫酸と過酸化水素の混合液でエッチング処理して溶解除去し、無電解めっき膜４４と電解銅めっき膜４８からなる厚さ約１５μｍの導体回路５２及びバイアホール５０を形成する（図３（Ｊ）参照）。
【００３４】
（９）引き続き、基板３０の導体回路５２及びバイアホール５０に対して、上記（２）と同様にして粗化層５８を形成する（図３（Ｋ）参照）。
【００３５】
（１０）上記（２）〜（８）の工程を繰り返すことにより、さらに上層の導体回路を形成する。即ち、基板３０の両面に、無電解めっき用接着剤を塗布し、水平状態で放置してから乾燥を行い、その後、フォトマスクフィルムを密着させ、露光・現像し、バイアホール形成用開口６２を有する厚さ２０μｍの層間樹脂絶縁層６０を形成する（図３（Ｌ）参照）。次に、該層間樹脂絶縁層６０の表面及び開口部６２の側面６２ａを粗面とした後、該粗面化処理した該基板３０の表面に、無電解銅めっき膜６４を形成する（図４（Ｍ）参照）。引き続き、無電解銅めっき膜６４上にめっきレジスト６６を設けた後、レジスト非形成部分に電解銅めっき膜６８を形成する（図４（Ｎ）参照）。そして、めっきレジスト６６を剥離除去した後、そのめっきレジスト６６下の無電解めっき膜６４を溶解除去し上層バイアホール７０及び導体回路７２を形成する（図４（Ｏ）参照）。本実施形態の製造方法では、バイアホール７０を形成する部位の電解銅めっき６８の中央部に窪み７０ａができるように電解めっきを行う。さらに、該上層バイアホール７０及び導体回路７２の表面に粗化層７８を形成し、パッケージ基板を完成する（図５（Ｐ）参照）。ここで、粗化層７８は、バイアホール７０の中央の窪み７０ａの曲面に対しては、該曲面に垂直に形成される。
【００３６】
なお、本実施形態では、バイアホール径（開口部６２の開口径：６７μｍ）と最外層の層層間樹脂絶縁層６０の厚み（２０μｍ）との比が、３．３５に設定してある。ここで、バイアホール径と層層間樹脂絶縁層の厚みとの比が１以下では、上記めっき工程において、開口部６２の開口径に対して深みが深過ぎて、めっき液が該開口部６２内に十分に回り込めず、効率的にめっきを行い得ない。他方、バイアホール径：層層間樹脂絶縁層の厚みの比が４を越えると、バイアホールを形成する開口部の開口径が深みに対して広すぎるため、バイアホールの中央部に窪みを形成することができない。このため、バイアホール径：層層間樹脂絶縁層の厚みの比は、１を越え４以下であることが望ましい。
【００３７】
また、導電回路７２の厚みは２０μｍ以下が好適で、４０μｍ以下であることが望ましい。これは、導電回路の厚みは、上述しためっきレジスト６６の厚みにより決まるが、該光学的に形成されるめっきレジストの厚みが４０μｍを越えるようにすると、解像度が低下して所望の形状が構成し難いからである。
【００３８】
（１１）引き続き、上述したパッケージ基板にはんだバンプを形成する。先ず、はんだバンプ用のソルダーレジスト組成物の調整について説明する。ここでは、ＤＭＤＧに溶解させた８０重量％のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂（日本化薬製）のエポキシ基５０％をアクリル化した感光性付与のオリゴマー（分子量４０００）を４６．６７ｇ、メチルエチルケトンに溶解させた８０重量％のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（油化シェル製、エピコート１００１）１５．０ｇ、イミダゾール硬化剤（四国化成製、商品名：２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）１．６ｇ、感光性モノマーである多価アクリルモノマー（日本化薬製、商品名：Ｒ６０４）３ｇ、同じく多価アクリルモノマー（共栄社化学製、商品名：ＤＰＥ６Ａ）１．５ｇ、分散系消泡剤（サンノプコ社製、商品名：Ｓ−６５）０．７１ｇを混合し、さらにこの混合物に対して光開始剤としてのベンゾフェノン（関東化学製）を２ｇ、光増感剤としてのミヒラーケトン（関東化学製）を０．２ｇ加えて、粘度を２５℃で２．０Ｐａ・ｓに調整したソルダーレジスト組成物を得る。なお、粘度測定は、Ｂ型粘度計（東京計器、ＤＶＬ−Ｂ型）で６０ｒｐｍの場合はローターＮｏ．４、６ｒｐｍの場合はローターＮｏ．３によった。
【００３９】
（１２）基板にソルダーレジスト組成物を２０μｍの厚さで塗布する。次いで、７０℃で２０分間、７０℃で３０分間の乾燥処理を行った後、１０００ｍＪ／ｃｍ2 の紫外線で露光し、ＤＭＴＧ現像処理し、パッド部８１が開口したソルダーレジスト層８０を得る（図５（Ｑ）参照）。パッド部８１の開口径は上面側１３３μｍ、下面側６００μｍである。
【００４０】
（１３）次に、ソルダーレジスト層８０を形成した基板３０を、塩化ニッケル３０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌ、クエン酸ナトリウム１０ｇ／ｌからなるｐＨ＝５の無電解ニッケルめっき液に２０分間浸漬して、パッド部（開口部）８１に厚さ５μｍのニッケルめっき層８２を形成する（図５（Ｒ）参照）。さらに、その基板３０を、シアン化金カリウム２ｇ／ｌ、塩化アンモニウム７５ｇ／ｌ、クエン酸ナトリウム５０ｇ／ｌ、次亜リン酸ナトリウム１０ｇ／ｌからなる無電解金めっき液に９３℃の条件で２３秒間浸漬して、ニッケルめっき層８２上に厚さ０．０３μｍの金めっき層８４を析出し、上面に直径１３３μｍの半田パッド８６Ｕを、下面に直径６００μｍの半田パッド８６Ｄを形成する。
【００４１】
（１４）厚さ４０μｍ、直径１６０μｍの開口９８ａを持つメタルマスク９８を載置し、ソルダーレジスト層８０の開口部８１内の上面側半田パッド８６Ｕに、平均粒子径２０μｍの半田ペーストを印刷し（図６（Ｓ）参照）、同様に下面側の半田パッド８６Ｄに半田ペーストを印刷する。この半田ペーストの印刷工程において、バイアホール７０上も、導体回路７２上と同量の半田ペーストを印刷すればよいため、メタルマスク９８の開口９８ａの径を全て等しく形成できる。このため、図１０（Ｂ）を参照して上述した従来技術の多層プリント配線板を形成用するための複数種の径の開口１９８ａ、１９８ｂを備えるメタルマスク１９８と比較して、本実施形態のメタルマスク９８は容易に形成できる。
【００４２】
半田ペーストの印刷に続き、基板３０を２００℃で加熱リフローし、上面側半田パッド８６Ｕに直径１３３μｍの半田バンプ８８Ｕを、下面側半田パッド８６Ｄに直径６００μｍの半田バンプ８８Ｄを設け、半田バンプの形成を完了する（図６（Ｔ）参照）。その後、多層プリント配線板１０の表面を、界面活性材溶液にて洗浄し、上記リフローの際に半田ペーストから染み出たフラックスを洗い流す。
【００４３】
フラックス洗浄の際に、図１０（Ｃ）を参照して上述した従来技術の多層プリント配線板３１０においては、バイアホール１７０内へ多くの半田ペーストを挿入するため、バイアホール１７０に形成された半田バンプから出るフラックス量が多く、完全にフラックスを洗浄することは難しかった。これに対して、本実施形態の多層プリント配線板１０では、バイアホール７０上にも、導体回路７２上と同様に少量の半田ペーストしか印刷していないため、フラックスを完全に洗い流すことができる。
【００４４】
更に、２００°Ｃのリフローの際に、従来技術の多層プリント配線板３１０は、大きく反って、ＩＣチップの実装精度が低下した。これに対して、本実施形態の多層プリント配線板１０は、リフローの際の反りが小さくなった。この理由として、従来技術の多層プリント配線板３１０は、バイアホール１７０が中空になっているため、該バイアホール自体が変形するのに対して、本実施形態では、バイアホール７０が銅めっき６８を充填して成るため、バイアホール７０自体が熱により変形することがないためであると推測される。
【００４５】
最後に、該多層プリント配線板１０にＩＣチップ９０を、ＩＣチップ９０の半田パッド９２が多層プリント配線板側の半田バンプ８８Ｕに対応するように載置し、加熱炉でリフローすることにより、多層プリント配線板１０へのＩＣチップ９０の取り付けを行う（図６（Ｕ）参照）。その後、多層プリント配線板１０とＩＣチップ９０との間に、界面活性材溶液を注入し、上記リフローの際に半田ペーストから染み出たフラックスを洗い流す。
【００４６】
フラックス洗浄の際に、多層プリント配線板１０とＩＣチップとの間の狭い空間に界面活性剤溶液を注入しなければならないため、図１０（Ｄ）を参照して上述した従来技術の多層プリント配線板３１０においては、バイアホール１７０に形成された半田バンプのフラックスを完全に洗浄することは難しかった。これに対して、本実施形態の多層プリント配線板１０では、バイアホール７０上にも、導体回路７２上と同様に少量の半田ペーストしか印刷していないため、フラックスを完全に洗い流すことができる。
【００４７】
このリフローの工程の後、該多層プリント配線板１０とＩＣチップとの間の空間に樹脂を注入して、当該空間を樹脂封止してから、ＩＣチップ９０全体を樹脂で覆い、樹脂モールドする（図示せず）。その後、ＩＣチップ９０を載置した多層プリント配線板をマザーボード９５に取り付ける（図６（Ｕ）参照）。
【００４８】
図８は、本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板１１０を示している。図７を参照して上述した第１実施形態の多層プリント配線板においては、半田バンプの形成される上層バイアホール７０のみならず、下層層間樹脂絶縁層４０に形成される下層バイアホール４０についても銅めっきが充填されていた。これに対して、第２実施形態の多層プリント配線板においては、下層バイアホール５０は、図１０を参照して上述した従来技術と同様に、内部に樹脂が充填されている。また、第１実施形態の上層バイアホール７０には、中央に窪み７０ａが形成されていたのに対して、第２実施形態の上層バイアホール７０の表面は平滑に形成されている。更に、第１実施形態では、上層バイアホール７０及び導体回路７２の上面に貴金属層として金めっき層８４が設けられていたのに対して、第２実施形態では、白金めっき層８４が形成されている。この第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄの接続信頼性を高めることができる。
【００４９】
図９は、本発明の第３実施形態に係る多層プリント配線板２１０を示している。図７を参照して上述した第１実施形態の多層プリント配線板においては、導体回路７２及び上層バイアホール７０に半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄが形成されている。これに対して、第３実施形態の多層プリント配線板では、上層バイアホール７０に半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄが形成されている。該第３実施形態の多層プリント配線板２１０においても、第１実施形態と同様に上層層間樹脂絶縁層６０の開口部６２の側面６２ａが粗化処理され、また、バイアホール７２及び導体回路７０の表面が粗化処理されている。更に、バイアホール７２の表面には、ニッケルめっき層８２及び金めっき層８４が形成され、この金めっき層８４の上に半田バンプが形成されている
【００５０】
この第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、層間樹脂絶縁層６０の開口部６２に電解銅めっき膜（金属）６８を充填することで、バイアホール７０の表面の高さを全て等しくしてある。従って、半田ペーストを印刷することで、当該バイアホール７０に形成される半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄの高さを全て等しくすることができる。このため、半田バンプ８８Ｕ、８８Ｄの接続信頼性を高めることが可能となる。
【００５１】
なお、上述した実施形態では、セミアディティブ法により形成するパッケージ基板を例示したが、本発明の構成は、フルアディティブ法により形成するパッケージ基板にも適用し得る。また、上述した実施形態では、多層プリント配線板としてパッケージ基板を例に挙げたが、本発明の構成をパッケージ基板以外の多層プリント配線板に好適に適用し得ることは言うまでもない。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の多層プリント配線板において、開口部にめっきを充填することで、バイアホールの表面の高さを、半田バンプの形成される導体回路の高さと等しくしてある。このため、バイアホールと導体回路とに同量の半田ペーストを印刷することで、当該バイアホールに形成される半田バンプと、導体回路に形成される半田バンプとの高さを等しくすることができるので、半田バンプの接続信頼性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図２】図２（Ｅ）、図２（Ｆ）、図２（Ｇ）、図２（Ｈ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図３】図３（Ｉ）、図３（Ｊ）、図３（Ｋ）、図３（Ｌ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図４】図４（Ｍ）、図４（Ｎ）、図４（Ｏ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図５】図５（Ｐ）、図５（Ｑ）、図５（Ｒ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【図６】図６（Ｓ）、図６（Ｔ）、図６（Ｕ）は、本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る多層プリント配線板を示す断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）、図１０（Ｄ）は、従来技術に係る多層プリント配線板の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
３０ コア基板
４０ 層間樹脂絶縁層
５０バイアホール
５２ 導体回路
６０ 最外層層間樹脂絶縁層
６２ 開口部
６２ａ 側面
６８ 電解銅めっき膜（金属）
７０ 上層バイアホール
７０ａ 窪み
７２ 導体回路
８０ ソルダーレジスト層
８４ 金めっき
８６Ｕ、８６Ｄ 半田パッド
８８Ｕ、８８Ｄ 半田バンプ
Claims (6)
- 層間樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積層してなる多層プリント配線板において、
最外層の層間樹脂絶縁層上に配設された導体回路上に形成された半田バンプと、
該最外層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部に金属がめっき充填されて成る最外層バイアホール上に形成された半田バンプと、
前記最外層の下層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部に金属がめっき充填されて成る下層バイアホールと、を備え
前記最外層バイアホールは前記下層バイアホールの上に形成され、
前記最外層バイアホールの表面の高さを、前記半田バンプの形成される前記導体回路の高さと等しくしたことを特徴とする多層プリント配線板。 - 層間樹脂絶縁層と導体回路とを交互に積層してなる多層プリント配線板の製造方法において、
最外層の下層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部にめっき充填により下層バイアホールを形成する工程と、
最外層の層間樹脂絶縁層上に導体回路と、該最外層の層間樹脂絶縁層に穿設された開口部に最外層バイアホールとをめっきにより同時に形成する工程と
前記最外層の層間樹脂絶縁層上に導体回路と、前記最外層バイアホール上に半田バンプを形成する工程とを備え、
前記最外層バイアホールを前記下層のバイアホールの上に形成し、
前記下層バイアホール及び最外層バイアホールをめっきにより充填することを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。 - 前記バイアホールの中央部には、窪みが形成され、該窪みの深さが前記最外層の層間樹脂絶縁層上に導体回路の厚みの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の多層プリント配線板。
- めっきにより充填される前記バイアホールの表面の高さを、前記半田バンプの形成される前記導体回路の高さと等しくしたことを特徴とする請求項２の多層プリント配線板の製造方法。
- 前記バイアホール及び前記導体回路の表面に粗化層が形成され、該粗化層が前記バイアホールの前記窪みの曲面に対して、該曲面の垂直に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の多層プリント配線板。
- 前記バイアホールの表面には、少なくとも表面に貴金属層を有する金属層が形成され、この貴金属の上に半田バンプが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の多層プリント配線板。
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