JP4480207B2 - 樹脂パッケージ基板 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導電性接続ピンが固定された樹脂パッケージ基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣチップ等をマザーボード又はドータボードへ接続するためのパッケージ基板は、近年、信号の高周波数化に伴い、低誘電率、低誘電正接が求められるようになった。そのため、基板の材質もセラミックから樹脂へと主流が移りつつある。
【０００３】
このような背景の下、樹脂基板を用いたプリント配線板に関する技術として、例えば、特公平４−５５５５５号公報に、回路形成がなされたガラスエポキシ基板にエポキシアクリレートを層間樹脂絶縁層として形成し、続いて、フォトリソグラフィの手法を用いてバイアホール用開口を設け、表面を粗化した後、めっきレジストを設けて、めっきにより導体回路およびバイアホールを形成した、いわゆるビルドアップ多層配線板が提案されている。
【０００４】
このようなビルドアップ多層配線板をパッケージ基板として使用する場合には、マザーボードやドータボードヘ接続するための導電性接続ピンを取り付ける必要がある。
このピンはＴ型ピンと呼ばれ、図１７に示すように柱状の接続部１２２と板状の固定部１２１とで側面視略Ｔ字形状に形成されており、接続部１２２を介してマザーボードのソケット等に接続するようになっている。この導電性接続ピン１２０は、ビルトアップ多層配線板の最外層の層間樹脂絶縁層２００（又は、コア基板）の導体層をパッド１６とし、このパッド１６にハンダなどの導電性接着剤１７を介して接着固定される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構造では、パッド１６とその内層の層間樹脂絶縁層２００との接着面積が小さいことに加え、金属製のパッドと樹脂絶縁層という全く異なる材質ため、両者の接着強度が充分でないという問題があった。そのため、信頼性試験としての高温と低温とを繰り返すヒートサイクル条件下で、パッケージ基板側とマザーボード又はドータボード側との熱膨張率差により、基板に反りや凹凸が生じた場合、パッド１６と層間樹脂絶縁層２００との界面で破壊が起こり、導電性接続ピン１２０がパッド１６と共に基板から剥離する問題が見られた。また、当該導電性接続ピンを介してパッケージ基板をマザーボードへ装着する際、導電性接続ピンの位置と接続すべきマザーボードのソケットとの間に位置ずれがあると、接続部に応力が集中して導電性接続ピンがパッドとともに剥離することがあった。ヒートサイクルの高温領域下またはＩＣチップを実装する際の熱によって、導電性ピンが脱落、傾きを起こしたり、電気的接続が取れないこともあった。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するために提案されたものであって、ヒートサイクル条件下や、実装の際に応力が加わっても導電性接続ピンが剥離、脱落し難いかつ電気的接続の取れる樹脂パッケージ基板を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、導電性接続ピンに関し、パッケージ基板に固定されて他の基板との接続を得るための導電性接続ピンにおいて、前記導電性接続ピンが柱状の接続部と板状の固定部よりなり、前記柱状の接続部に他の部分の直径よりも小さいくびれ部が形成されていることを技術手段としている。
【０００８】
本発明では、導電性接続ピンの柱状の接続部に他の部分の直径よりも小さいくびれ部が設けられているので、ピンに曲がりやすさが付与される。そのため、導電性接続ピンに応力が加わった際には、接続部がくびれ部で曲がるのでその応力が吸収され、導電性接続ピンを基板から剥離しにくくする。
【０００９】
この導電性接続ピンには、板状の固定部とこの板状の固定部の略中央に突設された柱状の接続部とからなる、いわゆるＴ型ピンが好適に用いられる。
板状の固定部は、パッドとなる導体層に導電性接着剤を介して固定される部分であって、パッドの大きさに合わせて円形状や多角形状など適宜に形成される。また、接続部は、他の基板に取り付けられる部分であって、その電子部品に挿入可能であれば形状に特に問題はなく、円柱・角柱・円錐・角錐など何でもよい。この接続部は通常一のピンに対し基本的に１本であるが、２本以上設けても特に問題はなく、実装される他の基板に応じて適宜に形成してよい。
【００１０】
この導電性接続ピンは、板状の固定部の直径が０．５〜２．０ｍｍの範囲、柱状の接続部の直径が０．１から０．８ｍｍで、長さが１〜１０ｍｍで形成することが好ましく、固定されるパッケージ基板や装着される他の基板の種類などにより適宜選択される。
【００１１】
くびれ部は、この接続部の途中に設けられており、他の部分よりも細く形成されている。このくびれ部の太さは、導電性接続ピンを構成する材質や導電性接続ピンの大きさなどによって異なるが、その直径が、接続部そのものの直径の５０％以上９８％以下とすることが重要である。くびれ部の直径が他の部分の直径の５０％より小さいと、接続部の強度が不充分となり、パッケージ基板を装着した際に変形したり折れたりすることがある。また、くびれ部の直径が他の部分の直径の９８％を超えると、接続部に所期の可撓性を付与することができず、応力の吸収効果が得られない。また、くびれ部は、複数形成されていてもよい（図８（Ｂ））。
【００１２】
本発明の導電性接続ピンを構成する材質は、金属であれば特に限定はなく、金・銀・銅・ニッケル・コバルト・スズ・鉛などの中から少なくとも一種類以上の金属で形成するのがよい。鉄合金である、商品名「コバール」（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅの合金）やステンレス、銅合金であるリン青銅は好ましい材質である。電気的特性が良好で、しかも導電性接続ピンへの加工性にも優れているからである。特に、リン青銅は、高い可撓性を有するため、応力吸収のために好適である。
【００１３】
また、本発明では、導体層を設けた基板上に他の基板との接続を得るための導電性接続ピンが固定されてなるパッケージ基板において、前記導電性接続ピンは、柱状の接続部と板状の固定部よりなり、前記柱状の接続部に他の部分の直径よりも小さいくびれ部が形成されており、前記導体層の一部または全部に前記導電性接続ピンを固定するためのパッドが形成され、前記パッドに前記導電性接続ピンの固定部が導電性接着剤を介して固定されていることを技術手段としている。従って、このパッケージ基板を外部の電子部品などに取り付ける際などに、たとえば導電性接続ピンと他の基板との間に位置のずれなどがあって当該導電性接続ピンに応力が加わった場合には、接続部がくびれ部を介して撓むことでその応力を吸収するので、導電性接続ピンが基板から剥離するのを防止でき、信頼性の高いパッケージ基板となる。
【００１４】
本発明のパッケージ基板は、導電性接続ピンが固定されるパッドを、当該パッドを部分的に露出する開口部が設けられた有機樹脂絶縁層で覆ってもよい。それにより、先に述べた導電性接続ピンへの応力の集中や基板の変形などが生じた場合でも、パッドが有機樹脂絶縁層で押さえられており、基板から剥離するのを防止できる。特に金属性のパッドと層間樹脂絶縁層という全く異なる材質同士の接着で充分な接着力を得難い場合でも、パッド表面を有機樹脂絶縁層で覆うことで高い剥離強度を付与することができる。
【００１５】
パッドを有機樹脂絶縁層で覆う場合、そのパッドの大きさは、当該パッドが現れる有機樹脂絶縁層の開口部よりやや大きくすることが重要である。それにより、パッドを開口部から部分的に露出させることができる。すなわち、パッドの周縁が有機樹脂絶縁層で被われるのである。パッドの大きさは、その直径が、当該パッドを露出する有機樹脂絶縁層の開口部の直径の、１．０２から１００倍とするのがよい。パッドの直径が、開口部の直径の１．０２倍未満では、パッドの周囲を有機樹脂絶縁層で確実に押さえることができず、導電性接続ピンの剥離を防止できない。また、１００倍より大きくすると、導体層の高密度化を阻害するからである。具体的には、有機樹脂絶縁層に設けられた開口部の直径を１００から１，５００μｍとしたとき、パッドの直径を１１０から２，０００μｍとする。
【００１８】
また、パッドを一つ以上のバイアホールを介して内層の導体層と接続してもよい。パッドの接着面積をさらに増して、より剥離しにくい構造とすることができるからである。なお、パッドをバイアホールを介して内層の導体層に接続する場合、バイアホールはそのパッドの周辺部分に配置するのが接続性を高める上で効果的である。そのため、バイアホールをリング状とし、そのリングを覆うようにパッドを設けてもよい。
【００１９】
さらに、ビルドアップ基板において、導電性接続ピンが固定されるパッドは、２層以上のバイアホールを介して内層の導体層と接続するように構成してもよく、パッケージ基板の形状や種類によっては、この二層以上のバイアホールがそれぞれ一つ以上のバイアホールよりなってもよい。いずれも、パッドの表面積が増しので、接着強度を高めるために有効だからである。パッドが設けられるバイアホールを、パッドを部分的に露出させる開口部を有する有機樹脂絶縁層によって被覆すれば、パッドの剥離を確実に防止することができる。
【００２１】
コア基板上の導体層は、コア基板となる樹脂基板の表面に粗化面（マット面）を介して強固に密着しており、このような導体層にパッドを接続させることにより、パッドが層間樹脂絶縁層から一層剥離しにくくなる。なお、パッドを一つ以上のバイアホールおよび二層以上のバイアホールを介して内層の導体層に接合する場合も、その内層の導体層はコア基板に設けたものであってよい。
【００２３】
このパッケージ基板によれば、導電性接続ピンと当該導電性接続ピンが設けられる側の反対側面にある他の基板との配線長を短くすることができる。具体的には、コア基板において、スルーホール周辺のランドおよびスルーホール内に充填された樹脂充填材にバイアホールを介してパッドを接続する。また、スルーホールを導体層で被う、いわゆる蓋めっきを行い、この導体層に、バイアホールを介してパッドを接続する。さらに、スルーホールのランドのみにバイアホールを介してパッドを接続してもよい。
【００２４】
本発明では、導電性接着剤の融点が１８０〜２８０℃であることによって、導電性接続ピンとの接着強度２．０Ｋg／pin以上が確保される。この強度は、ヒートサイクルなどの信頼性試験後、あるいは、ＩＣチップの実装の際に要する熱を加えた後でも、その強度の低下が少ない。１８０℃未満の場合は、接着強度も２．０Ｋｇ／pin前後であり、場合によっては、１．５Ｋg／pin程度しか出ない。また、ＩＣチップ実装の加熱によって、導電性接着剤が溶解してしまい、導電性接続ピンの脱落、傾きを起こってしてしまう。２８０℃を越える場合は、導電性接着剤の溶解温度に対して、樹脂層である樹脂絶縁層、ソルダーレジスト層が溶けてしまう。特に、望ましい温度は、２００〜２６０℃である。その温度の導電性接着剤であることが、導電性接続ピンの接着強度のバラツキも少なくなり、実際に加わる熱がパッケージ基板を構成する樹脂層への損傷もないからである。
【００２５】
本発明では、導電性接着剤は、スズ、鉛、アンチモン、銀、金、銅が少なくとも１種類以上で形成されていることによって、前述の融点を有する導電性接着剤を形成することができる。特に、スズ−鉛あるいはスズ−アンチモンが少なくとも含有されている導電性接着剤が、前述の融点の範囲を形成させることができ、熱によって融解しても、再度、固着し易く導電性接続ピンの脱落、傾きを引き起こさない。
【００２６】
前記導電性接着剤は、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｓｂ、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｓｂ／Ｐｂの合金であることによって、特に、接着強度も２．０Ｋg／pinであり、そのバラツキも小さく、ヒートサイクル条件下やＩＣチップの実装の熱によっても、導電性接続ピンの接着強度の低下もなく、ピンの脱落、傾きを引き起こさず、電気的接続も確保されている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
次に、図１ないし図８に従い、第１実施例のパッケージ基板を、ビルドアップ基板の製造方法とともに説明する。以下の方法は、セミアディティブ法によるものであるが、フルアディティブ法を採用してもよい。
【００２８】
［第１実施例］
（１） まず、基板の表面に導体層を形成したコア基板を作成する。コア基板としては、ガラスエポキシ基板、ポリイミド基板、ビスマレイミド−トリアジン樹脂基板などの樹脂絶縁基板の両面に銅箔８を貼った銅張積層板を使用することができる（図１（ａ）参照）。銅箔８は、片面が粗化面（マット面）となっており、樹脂基板に強固に密着している。この基板に、ドリルで貫通孔を設けた後、無電解めっきを施しスルーホール９を形成する。無電解めっきとしては銅めっきが好ましい。引き続き、めっきレジストを形成し、エッチング処理して導体層４を形成する。なお、銅箔の厚付けのためにさらに電気めっきを行ってもよい。この電気めっきにも銅めっきが好ましい。また、電気めっきの後、導体層４の表面およびスルーホール９の内壁面を粗面４ａ，９ａとしてもよい（図１（ｂ）参照）。
【００２９】
この粗化処理方法としては、例えば、例えば黒化（酸化）−還元処理、有機酸と第２銅錯体の混合水溶液によるスプレー処理、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐの針状合金めっきによる処理などが挙げられる。
【００３０】
次に、得られた基板を水洗してから乾燥する。その後、基板表面の導体層４間およびスルーホール９内に樹脂充填材１０を充填し、乾燥させる（図１（ｃ））。引き続き、基板両面の不要な樹脂充填材１０をベルトサンダー研磨などで研削し、導体層４を露出させ、樹脂充填材１０を本硬化させる。導体層４間およびスルーホール９による凹部を埋めて基板を平滑化する（図１（ｄ）参照）。
【００３１】
次に、露出した導体層４の表面に粗化層１１を再度設ける（図２（ａ）参照）。なお、図２（ａ）中の円で示す部分は、粗化層１１が設けられた導体層４を拡大して示している。この粗化層１１は、先に述べたようなＣｕ−Ｎｉ−Ｐの針状あるいは多孔質状合金層により形成されていることが望ましいが、この他にも黒化（酸化）−還元処理やエッチング処理で粗化層を形成することもできる。Ｃｕ−Ｎｉ−Ｐ針状または多孔質状合金層による場合、荏原ユージライト製商品名「インタープレート」により、また、エッチング処理は、メック社製商品名「ＭＥＣ ｅｔｃｈ Ｂｏｎｄ」により行うことが望ましい。
【００３２】
（２） 上記（１）で作成した導体層４を有する配線基板の両面に樹脂層２ａ、２ｂからなる樹脂絶縁層２を形成する（図２（ｂ）参照）。この樹脂絶縁層２は後述するようにパッケージ基板の層間樹脂絶縁層２００として機能する。
上記樹脂絶縁体層（以下、層間樹脂絶縁層２００）を構成する材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂またはこれらの複合樹脂などが挙げられる。層間樹脂絶縁層２として、無電解めっき用接着剤を用いることが望ましい。この無電解めっき用接着剤は、硬化処理された酸あるいは酸化剤に可溶性の耐熱性樹脂粒子が、酸あるいは酸化剤に難溶性の未硬化の耐熱性樹脂中に分散されてなるものが最適である。後述するように酸、酸化剤の溶液で処理することにより、耐熱性樹脂粒子が溶解除去されて、表面に蛸つぼ状のアンカーからなる粗化面を形成できるからである。
【００３３】
上記無電解めっき用接着剤において、特に硬化処理された前記耐熱性樹脂粒子としては、▲１▼平均粒径が１０μｍ以下の耐熱性樹脂粉末、▲２▼平均粒子径が相対的に大きな粒子と平均粒子径が相対的に小さな粒子を混合した粒子が望ましい。これらはより複雑なアンカーを形成できるからである。
【００３４】
使用できる耐熱性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂（ビスＡ型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂など）、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂と熱可塑性樹脂との複合体等が挙げられる。複合させる熱可塑性樹脂として、ポリエーテルスルフォン（ＰＥＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンサルフォン（ＰＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＥＳ）、ポリフェニルエーテル（ＰＰＥ）、ポリエーテルイミド（ＰＩ）などを使用できる。また、酸や酸化剤の溶液に溶解する耐熱性樹脂粒子としては、たとえば、エポキシ樹脂（特にアミン系硬化剤で硬化させたエポキシ樹脂がよい）、アミノ樹脂や、ポリエチレン系ゴム、ポリブタン系ゴム、ポリブタジェンゴム、ポリブチンゴムなどのゴムが挙げられる。層間絶縁層は、塗布、樹脂フィルムを加熱圧着などを施して形成される。
【００３５】
（３） 次に、層間樹脂絶縁層２に、導体層４との電気接続を確保するためのバイアホール形成用開口６を設ける（図２（ｃ）参照）。
上述した無電解めっき用接着剤を用いる場合には、バイアホール形成のための円パターンが描画されたフォトマスクを載置し、露光、現像処理してから熱硬化することで開口６を設ける。一方、熱硬化性樹脂を用いた場合には、熱硬化したのちレーザー加工することにより、上記層間樹脂絶縁層にバイアホール用の開口６を設ける。また、樹脂フィルムを貼り付けて層間絶縁層を形成させた場合には、炭酸、ＹＡＧ、エキシマ、ＵＶレーザ等のレーザで加工することにより、バイアホール用の開口を設ける。必要に応じて過マンガン酸などによるディップあるいは、プラズマなどのドライエッチングによってデスミヤ処理をする。
【００３６】
（４） 次に、バイアホール形成用開口６を設けた層間樹脂絶縁層２の表面を粗化する（図２（ｄ）参照）。層間樹脂絶縁層２に無電解めっき用接着剤を用いた場合、この無電解めっき用接着剤層の表面に存在する耐熱性樹脂粒子を酸または酸化剤で溶解除去することにより、無電解めっき用接着剤層２の表面を粗化して、蛸壺状のアンカーを設ける。
【００３７】
ここで、上記酸としては、例えば、リン酸、塩酸、硫酸などの強酸、または蟻酸や酢酸などの有機酸を用いることができる。特に、有機酸を用いるのが望ましい。これは、粗化処理した場合に、バイアホール用開口６から露出する金属導体層４を腐食させにくいからである。
一方、上記酸化剤としては、クロム酸、過マンガン酸塩（過マンガン酸カリウムなど）の水溶液を用いることが望ましい。
【００３８】
前記粗化は、表面の最大粗度Ｒｍａｘ０．１〜２０μｍがよい。厚すぎると粗化面自体が損傷、剥離しやすく、薄すぎると密着性が低下するからである。
【００３９】
（５） 次に、層間樹脂絶縁層２の表面を粗化した配線基板に、触媒核を付与する。触媒核の付与には、貴金属イオンや貴金属コロイドなどを用いることが望ましく、一般的には塩化パラジウムやパラジウムコロイドを使用する。なお、この触媒核を固定するために、加熱処理を行うことが望ましい。このような触媒核にはパラジウムが好適である。
【００４０】
（６） 続いて、粗化し触媒核を付与した層間樹脂絶縁層２の全面に無電解めっきを施し、無電解めっき膜１２を形成する（図３（ａ）参照）。この無電解めっき膜１２の厚みは、０．１〜５μｍが好ましい。
【００４１】
次に、無電解めっき膜１２の表面にめっきレジスト３を形成する（図３（ｂ）参照）。形成した無電解めっき膜１２上に感光性樹脂フィルム（ドライフィルム）をラミネートし、この感光性樹脂フィルム上に、めっきレジストパターンが描画されたフォトマスク（ガラス基板がよい）を密着させて載置し、露光し現像処理することによりめっきレジスト３を形成できる。
【００４２】
（７） 次に、電気めっきを施し、無電解めっき膜１２上のめっきレジスト非形成部に電気めっき膜を形成し、導体層５とバイアホール７を形成する。その厚みは５〜２０μｍがよい。この電気めっきには、銅めっきが好ましい。
また、電気めっき後に、電解ニッケルめっき、無電解ニッケルめっき、またはスパッタから選ばれる少なくとも１の方法により、ニッケル膜１４を形成する（図３（ｃ）参照）。このニッケル膜１４上にはＣｕ−Ｎｉ−Ｐからなる合金めっきが析出しやすいからである。また、ニッケル膜はメタルレジストとして作用するため、その後の工程でも過剰エッチングを防止するという効果を奏する。
【００４３】
（８） 続いて、めっきレジスト３を除去した後、そのめっきレジスト下に存在していた無電解めっき膜１２を、硫酸と過酸化水素の混合液や過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムなどの水溶液からなるエッチング液にて除去し、無電解めっき膜１２、電解めっき膜１３及びニッケル膜１４の３層からなる独立した導体層５とバイアホール７を得る（図３（ｄ）参照）。なお、非導体部分に露出した粗化面上のパラジウム触媒核は、クロム酸、硫酸過水などにより溶解除去する。
【００４４】
（９） 次に、導体層５とバイアホール７の表面に粗化層１１を設け、さらに層間樹脂絶縁層２として先に述べた無電解めっき用接着剤の層を形成する。（図４（ａ）参照）。
【００４５】
（１０） この層間樹脂絶縁層２に、バイアホール用開口６を設けるとともに、層間樹脂絶縁層２の表面を粗化する。（図４（ｂ）参照）。
【００４６】
（１１） つづいて、この粗化した層間樹脂絶縁層２の表面に触媒核を付与した後、無電解めっき膜１２を形成する（図４（ｃ）参照）。
【００４７】
（１２） 無電解めっき膜１２の表面にめっきレジスト３を形成し、先に述べたように、めっきレジスト３の非形成部に電気メッキ膜１３、ニッケルめっき膜１４を形成する（図４（ｄ）参照）。
【００４８】
（１３） めっきレジスト３を除去し、めっきレジスト下の無電解めっき膜１２を除去し、導体層（導電性接続ピンを固定するパッド１６となる導体層を含む）５、およびバイアホール７を設け、片面３層の６層のビルドアップ基板を得る（図５参照）。
【００４９】
（１４） このようにして得られたビルドアップ基板の導体層５及びバイアホール７に粗化層１１を形成し、パッド１６を露出させる開口部１８を有する有機樹脂絶縁層１５で被覆する（図６参照）。有機樹脂絶縁層の厚さは５〜４０μｍがよい。薄すぎると絶縁性能が低下し、厚すぎると開口し難くなるうえ半田と接触し、クラックなどの原因となるからである。
【００５０】
この有機樹脂絶縁層を構成する樹脂としては、種々のものが使用でき、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂のアクリレート、ノボラック型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂のアクリレートをアミン系硬化剤やイミダゾール硬化剤で硬化させた樹脂を使用できる。
【００５１】
このような構成の有機樹脂絶縁層は、鉛のマイグレーション（鉛イオンが、有機樹脂絶縁層内を拡散する現象）が少ないといった利点を有する。しかも、この有機樹脂絶縁層は、耐熱性、耐アルカリ性に優れ、ハンダなどの導電性接着剤が溶融する温度（２００℃前後）でも劣化しないし、ニッケルめっきや金めっきのような強塩基性のめっき液で分解することもない。
【００５２】
ここで、上記ノボラック型エポキシ樹脂のアクリレートとしてはフェノールノボラックやクレゾールノボラックのグリシジルエーテルをアクリル酸やメタクリル酸などと反応させたエポキシ樹脂などを用いることができる。上記イミダゾール硬化剤は、２５℃で液状であることが望ましい。液状であれば均一混合できるからである。
【００５３】
このような液状イミダゾール硬化剤としては、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール（品名：１Ｂ２ＭＺ）、１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾール（品名：２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ）、４−メチル−２−エチルイミダゾール（品名：２Ｅ４ＭＺ）を用いることができる。
【００５４】
このイミダゾール硬化剤の添加量は、上記有機樹脂絶縁層の総固形分に対して１から１０重量％とすることが望ましい。この理由は、添加量がこの範囲内にあれば均一混合がしやすいからである。上記有機樹脂絶縁層の硬化前組成物は、溶媒としてグリコールエーテル系の溶剤を使用することが望ましい。かかる組成物を用いた有機樹脂絶縁層は遊離酸素が発生せず、パッド表面を酸化させず、また人体に対する有害性も少ないからである。
【００５５】
上記グリコールエーテル系溶剤としては、望ましくはジエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＤＧ）およびトリエチレングリコールジメチルエーテル（ＤＭＴＧ）から選ばれるいずれか少なくとも１種を用いる。これらの溶剤は、３０〜５０℃程度の加温により、反応開始剤であるベンゾフェノンやミヒラーケトンを完全に溶解させることができるからである。
このグリコールエーテル系の溶媒は、有機樹脂絶縁層の組成物の全重量に対して１０〜４０重量％がよい。
【００５６】
以上説明したような有機樹脂絶縁層の組成物には、そのほかに各種消泡剤やレベリング剤、耐熱性や耐塩基性の改善と可撓性付与のために熱硬化性樹脂、解像度改善のために感光性モノマーなどを添加することができる。例えば、レベリング剤としてはアクリル酸エステルの重合体からなるものがよい。また、開始剤としてはチバガイギー社製のイルガキュアＩ９０７、光増感剤としては日本化薬社製のＤＥＴＸ−Ｓがよい。さらに、有機樹脂絶縁層の組成物には色素や顔料を添加してもよい。配線パターンを隠蔽できるからである。この色素としてはフタロシアニングリーンを用いることが望ましい。
【００５７】
添加成分としての上記熱硬化性樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることができる。このビスフェノール型エポキシ樹脂には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とビスフェノールＦ型エポキシ樹脂があり、耐塩基性を重視する場合には前者が、低粘度化が要求される場合（塗布性を重視する場合）には後者がよい。
【００５８】
また、これらの有機樹脂絶縁層組成物は、２５℃で０．５から１０Ｐａ・ｓ、より望ましくは１〜１０Ｐａ・ｓがよい。ロールコータで塗布しやすい粘度だからである。
【００５９】
（１５） 前記開口部１８内に金めっき膜、ニッケルめっき膜−金めっき膜などの耐食金属である金属膜１９の形成を行った後、パッケージ基板の下面側（ドータボード、マザーボードとの接続面）となる開口部１６内に、導電性接着剤１７としてハンダペーストを印刷する。半田ペースの粘度としては、５０〜４００ＰａＳの範囲で行うことがよい。さらに、接続部１１１にくびれ１１３が設けられた導電性接続ピン１００を適当なピン保持装置に取り付けて支持し、導電性接続ピン１００の固定部１０１を開口部１６内の導電性接着剤１７に当接させて、２４０〜２７０℃でリフロを行い，導電性接続ピン１００を導電性接着剤１７に固定する（図７参照）。または、導電性接着剤をボール状等とに形成したものを開口部内に入れて、あるいは、導電性接続ピンの板状の固定部側に接合させて導電性接続ピンを取り付けた後、リフローさせてもよい。また、図７において円で囲んで示した導電性接続ピン１００を設けたパッド部分を、図８（Ａ）に拡大して示した。
なお、パッケージ基板３１０において、上面側の開口１８には、ＩＣチップなどの部品に接続可能なハンダバンプ２３０を設けた。
【００６０】
本発明に用いられる導電性接続ピン１００は、板状の固定部１０１とこの板状の固定部１０1の略中央に突設された柱状の接続部１０２とからなる、いわゆるＴ型ピンが好適に用いられる。板状の固定部１０１は、パッド１６となるパッケージ基板の最外層の導体層５に導電性接着剤１７を介して固定される部分であって、パッドの大きさに合わせた円形状や多角形状など適当に形成される。また、接続部１０２の形状は、他の基板の端子など接続部に挿入可能な柱状であれば問題なく、円柱・角柱・円錐・角錐など何でもよい。
【００６１】
くびれ部１０３は、接続部１０２の途中に設けられており、他の部分よりも細く形成されている。このくびれ部１０３の太さは、その直径が、接続部そのものの直径の５０％以上９８％以下とすることが重要である。くびれ部の直径が他の部分の直径の５０％より小さいと、接続部の強度が不充分となり、パッケージ基板を装着した際に変形したり折れたりすることがある。また、くびれ部の直径が他の部分の直径の９８％を超えると、接続部に所期の可撓性を付与することができず、応力の吸収効果が得られない。
【００６２】
本発明の導電性接続ピンを構成する材質は、金属であれば特に限定はなく、金・銀・銅・ニッケル・コバルト・スズ・鉛などの中から少なくとも一種類以上の金属で形成するのがよい。鉄合金である、商品名「コバール」（Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅの合金）やステンレス、銅合金であるリン青銅は好ましい材質である。電気的特性が良好で、しかも導電性接続ピンへの加工性にも優れているからである。特に、リン青銅は、高い可撓性を有するため、応力吸収のために好適である。
【００６３】
導電性接続ピン１００において、柱状の接続部１０２は直径が０．１〜０．８ｍｍで長さが１．０〜１０ｍｍ、板状の固定部１０１の直径は０．５〜２．０ｍｍの範囲とすることが望ましく、パッドの大きさや装着されるマザーボードのソケット等の種類などによって適宜に選択される。
【００６４】
本発明のパッケージ基板に用いられる導電性接着剤１７としては、ハンダ（スズ−鉛、スズ−アンチモン、銀−スズ−銅など）、導電性樹脂、導電性ペーストなどを使用することができる。導電性接着剤の融点が１８０〜２８０℃の範囲のものを用いることがよい。それにより、導電性接続ピンの接着強度２．０Ｋg／pin以上が確保され、ヒートサイクル条件下や実装の際にかかる熱による導電性接続ピンの脱落、傾きがなくなり、電気的接続も確保されるのである。ハンダで形成するのが最も好ましい。導電性接続ピンとの接続強度に優れているとともに、熱にも強く、接着作業がやりやすいからである。
【００６５】
導電性接着剤１７をハンダで形成する場合、Ｓｎ／Ｐｂ＝９５：５、６０／４０などの組成よりなるハンダを使用するのが好適である。用いられるハンダの融点も１８０〜２８０℃の範囲にあるものが好適である。特に望ましいのは２００〜２６０℃の範囲であるものがよい。それにより、導電性接続ピンの接着強度のバラツキも少なくなり、実装の際に加わる熱がパッケージ基板を構成する樹脂層を損傷しないからである。
【００６６】
図８（Ａ）、図８（Ｂ）から理解されるように、この導電性接続ピン１００は、接続部１０２にくびれ部１０３が設けられているので、可撓性に富んで曲がり易くなっており、パッケージ基板をマザーボード等へ取り付ける際などに導電性接続ピン１００に加わった応力を、接続部１０２がくびれ部１０３を介して曲がることにより吸収することができる。
【００６７】
ａ.第１改変例
第１改変例のパッケージ基板３１１のパッド１６は、図９に示すように、当該パッド１６を部分的に露出させる開口部１８が形成された有機樹脂絶縁層（スルーホール層）１５により被覆されており、開口部１８から露出したパッド１６に導電性接着剤１７を介して導電性接続ピン１００の固定部１０１が固定されている。図から理解されるように、この有機樹脂絶縁層１５は、パッド１６の周囲を押さえるように被覆しているので、ヒートサイクル時や、パッケージ基板をマザーボードへ装着する際などに、導電性接続ピン１００に応力が加わっても、パッド１６の破壊および層間樹脂絶縁層１５との剥離を防止できる。なお、ここでは、層間樹脂絶縁層が形成された多層プリント配線板から成るパッケージ基板を例示したが、１枚の基板のみからなるパッケージ基板にも第１実施例の構成は適用可能である。
【００６８】
［第２実施例］
このパッケージ基板３１２は、基本的には図７および図８を参照して上述した第１実施例と同じであるが、導電性接続ピン１００を固定するパッド１６を、バイアホール７を介して、層間樹脂絶縁層２００の内層の導体層１６０に接続した。そして、有機樹脂絶縁層１５によってパッド１６の一部を被覆した（図１０参照）。製造工程は、（１）から（１４）までは第１実施例と全く同じである。
（１５） バイアホール７内に、導電性接着剤となるハンダペースト（Ｓｎ／Ｓｂ＝９５：５）１７を充填する。有機樹脂絶縁層１５の表面にマスク材（図示せず）を配置し密着させてハンダペーストを印刷し、最高２７０℃でリフロした。
（１６） 導電性接続ピンのパッドへの固定は、第１実施例と同じである。
第２実施例では、導電性接続ピン１１０のくびれ部１１３による応力の吸収性の高さに加え、バイアホール７によってパッド１６と基板との接着面積が大きくなっているので、パッド１６の剥離強度を高めることができる。また、内層の導体層１６０は、金属層であるので、同じ金属製のパッド１６の接着性も良好で、剥がれ難い構造となっている。しかもその表面を有機樹脂絶縁層１５で覆っているので、パッド１６と基板との剥離強度に優れている。
【００６９】
なお、パッドが接続する内層の導体層は、コア基板１に設けられていてもよい。先に述べたように、コア基板上の導体層は粗化面を介してコア基板と強固に密着しているので、パッドをより剥離し難くすることができる。
【００７０】
ａ．第１改変例
基本的に第２実施例と同じであるが、一の導電性接続ピン１００を固定するパッド１６を、複数のバイアホール７を介して、層間樹脂絶縁層２００の内層の導体層１６０に接続したパッケージ基板３１３である（図１１（Ａ）参照）。本例では、図１１（Ｂ）に示すように、バイアホール７を円形に６つ配置し、各バイアホール７を覆うようにパッド１６を形成した。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）をバイアホール７側から見たＢ矢視図である。なお、図１１（Ｂ）に示すバイアホール７の位置では、断面で示した場合、図１１（Ａ）のような３つのバイアホール７は現れないが、図示の便宜上、向こう側のバイアホールを点線で示してある。
【００７１】
ｂ．第２改変例
基本的に第１改変例と同じであるが、バイアホール７の形状を、図１２（Ｂ）で示すようなリング状としたパッケージ基板３１４である（図１２参照）。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ矢視図である。
【００７２】
第１改変例では複数のバイアホール７によって、また、第２改変例ではリング状のバイアホール７によって、基板との接着面積が更に大きくなっている。
【００７３】
ｃ．第３改変例
基本的に図１１に示して説明した第１改変例と同じであるが、内層の層間樹脂絶縁層２００にも円形に配置した複数のバイアホール７を設け、パッド１６が設けられる外層側バイアホール７と内層のバイアホール７とを接合したパッケージ基板３１５である（図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）参照）。このパッケージ基板３１５では、複数のバイアホール７同士を結合しているので、パッド１６が極めて剥がれ難くなっている。
【００７４】
なお、先に述べたように、これら各改変例においても、パッドが設けられる内層の導体層はコア基板１に形成されたものであることが望ましい。コア基板上の導体層は、コア基板となる絶縁基板と粗化面（マット面）を介して強固に密着しており、このようなコア基板上の導体層に接続させることにより、パッド１６が層間樹脂絶縁層２００から剥離し難くなる。
【００７５】
［第３実施例］
基本的に第２実施例の第２改変例と同じであるが、パッド１６を接続する内層の導体層をコア基板１のスルーホール９に設けた導体層（ランド９１）とし、有機樹脂絶縁層１５によりパッド１６の周縁を覆ったパッケージ基板３１６である（図１４参照）。図示されるように、スルーホール９のランド９１およびスルーホール９内の樹脂充填材１０に、バイアホール７を介してパッド１６を接続している。
【００７６】
つまり、パッド１６は、バイアホール７を介してコア基板１の導体層に接続していることに特徴がある。コア基板１上の導体層は、コア基板となる絶縁基板と粗化面（マット面）を介して強固に密着しており、このようなコア基板上の導体層に接続させることにより、パッド１６が層間樹脂絶縁層２００から剥離し難くなる。また、スルーホール９とパッド１６とがバイアホール７を介して接続されている。このため、外部端子である導電性接続ピン１００と、該導電性接続ピン１００該導電性接続ピン１００が設けられる側の反対に位置するＩＣチップ（半導体チップ）との間の配線長を短くできる。
【００７７】
ａ．第１改変例
基本的に第３実施例と同じであるが、スルーホール９に当該スルーホール９を覆う蓋めっきと呼ばれる導体層９０を形成し、この導体層９０にバイアホール７を介してパッド１６を接続したパッケージ基板３１７である（図１５参照）。
【００７８】
ｂ．第２改変例
基本的に第３実施例と同じであるが、バイアホールを介して、スルーホール９のランド９１のみにパッド１６を接続したパッケージ基板３１８である（図１６参照）。これらの例では、パッド１６が、コア基板１表面の導体層４と接着して剥がれにくい構造となっているだけでなく、特にスルーホールのランド９１と結合させることで、基板裏面側との配線長を短くすることができる。
【００７９】
［第４実施例］
基本的に第２実施例と同じであるが、ハンダをボール状にしたものを導電性接続ピンに取り付けて、その後、導電性接続ピンを配設した。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の導電性接続ピンによれば、柱状の接続部と板状の固定部よりなり、柱状の接続部に他の接続部の直径よりも細いくびれ部が設けられているので、ヒートサイクル時やパッケージ基板の装着時にピンに加わる応力をくびれ部が曲がることで充分に吸収しピンが基板から剥離するのを防止することができる。また、このような導電性接続ピンを用いたパッケージ基板は、導電性接続ピンに応力が集中しにくいため、導電性接続ピンとパッド、およびパッドと基板との接着強度が高く、接続信頼性に優れている。
【００８１】
図１８に各実施例のパッケージ基板を評価した結果を示す。評価項目として、接合後の導電性接続ピンの最小の接着強度、加熱試験（仮想のＩＣ実測状態の再現、ピンを配設した基板を２５０℃にした窒素リフロー炉に通すことによる評価）、およびヒートサイクル条件下（１３０℃／３分＋−６５℃／３分を１サイクルとして、１００００サイクル実施）後の各々のピンの状態、最小接着強度、導通試験を行った。
【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実施例に係るパッケージ基板の製造工程図である。
【図２】図２（ａ），図２（ｂ），図２（ｃ），図２（ｄ）は、本発明の第１実施例に係るパッケージ基板の製造工程図である。
【図３】図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ），図３（ｄ）は、本発明の第１実施例に係るパッケージ基板の製造工程図である。
【図４】図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ），図４（ｄ）は、本発明の第１実施例に係るパッケージ基板の製造工程図である。
【図５】本発明の第１実施例に係るパッケージ基板の断面図である。
【図６】本発明の第１実施例に係るパッケージ基板の断面図である。
【図７】本発明の第１実施例に係るパッケージ基板の断面図である。
【図８】図８（Ａ）図７において、導電性接続ピンをパッドに接続した部分を拡大した断面図であり、図８（Ｂ）は、導電性接続ピンの変形例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施例の第１改変例に係るパッケージ基板の断面図である。
【図１０】第２実施例に係るパッケージ基板を示す断面図である。
【図１１】第２実施例の第１改変例を示す図であって、図１１（Ａ）はパッド部分の断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＢ矢視図である。
【図１２】第２実施例の第２改変例を示す図あって、図１２（Ａ）パッド部分の断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ矢視図である。
【図１３】図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）は、第２実施例の第３改変例を示す断面図である。
【図１４】第３実施例に係るパッケージ基板の断面図である。
【図１５】第３実施例の第１改変例を示す断面図である。
【図１６】第３実施例の第２改変例を示す断面図である。
【図１７】従来技術のパッケージ基板を示す断面図である。
【図１８】各実施例のパッケージ基板の評価結果を示す図表である。
【符号の説明】
１ コア基板
２，２００ 層間樹脂絶縁層
３ めっきレジスト
４ 導体層（下層）
４ａ 粗化面
５ 導体層（上層）
６ バイアホール用開口
７ バイアホール
８ 銅箔
９ スルーホール
９ａ 粗化面
９１ スルーホールのランド
１０ 樹脂充填剤
１１ 粗化層
１２ 無電解めっき膜
１３ 電解めっき膜
１４ ニッケルめっき層
１５ 有機樹脂絶縁層
１６ パッド
１７ 導電性接着剤
１００ 導電性接続ピン
１０１ 固定部
１０２ 接続部
１０３ くびれ部
３１０，３１１，３１２，３１３ パッケージ基板
３１４，３１５，３１６，３１７，３１８ パッケージ基板

Claims (6)

1. 導体層と層間樹脂絶縁層とが交互に積層された構造を少なくとも一つ以上有するビルドアップ基板に、他の基板との電気的接続を得るための導電性接続ピンが固定されてなるパッケージ基板において、
   前記導電性接続ピンは、柱状の接続部と板状の固定部よりなり、前記柱状の接続部に他の部分の直径よりも小さいくびれ部が形成され、
   前記ビルドアップ基板の最外層の導体層の一部または全部に、前記導電性接続ピンを固定するためのパッドが形成され、
   前記パッドは、最外層の層間樹脂絶縁層に設けられたリング状のバイアホールを介して内層の導体層に電気的に接続されるとともに、前記パッドに導電性接続ピンが、該導電性接続ピンの固定部と前記パッド間に介在する導電性接着剤を介して固定されていることを特徴とするパッケージ基板。
2. 導体層が形成されたコア基板の両面に導体層と層間樹脂絶縁層とが交互に積層された構造を少なくとも一つ以上有するビルドアップ基板に、他の基板との電気的接続を得るための導電性接続ピンが固定されたパッケージ基板において、
   前記導電性接続ピンは、柱状の接続部と板状の固定部よりなり、前記柱状の接続部に他の部分の直径よりも小さいくびれ部が形成され、
   前記ビルドアップ基板の、最外層の導体層の一部または全部に、前記導電性接続ピンを固定するためのパッドが形成され、
   前記パッドは最外層の層間樹脂絶縁層に設けられたリング状のバイアホールを介して前記コア基板の導体層に電気的に接続されるとともに、当該パッドには導電性接続ピンが、該導電性接続ピンの固定部と前記パッド間に介在する導電性接着剤を介して固定されていることを特徴とするパッケージ基板。
3. 前記導電性接続ピンは、リン青銅製であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパッケージ基板。
4. 前記導電性接着剤は、融点が１８０〜２８０℃であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載のパッケージ基板。
5. 前記導電性接着剤は、スズ、鉛、アンチモン、銀、金、銅が少なくとも１種類以上で形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載のパッケージ基板。
6. 前記導電性接着剤は、Ｓｎ／Ｐｂ、Ｓｎ／Ｓｂ、Ｓｎ／Ａｇ、Ｓｎ／Ｓｂ／Ｐｂの合金であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載のパッケージ基板。

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