JP4707273B2 - Manufacturing method of multilayer printed wiring board - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソルダーレジスト層が有する半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷する方法に特徴を有する多層プリント配線板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
いわゆる多層ビルドアップ配線基板と呼ばれる多層プリント配線板は、セミアディティブ法等により製造されており、コアと呼ばれる0.5〜1.5mm程度のガラスクロス等で補強された樹脂基板の上に、銅等による導体回路と層間樹脂絶縁層とを交互に積層することにより作製される。この多層プリント配線板の層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の接続は、バイアホールにより行われている。
【0003】
従来、ビルドアップ多層プリント配線板は、例えば、特開平9−130050号公報等に開示された方法により製造されている。
すなわち、まず、銅箔が貼り付けられた銅張積層板に貫通孔を形成し、続いて無電解銅めっき処理を施すことによりスルーホールを形成する。続いて、基板の表面をフォトリソグラフィーの手法を用いて導体パターン状にエッチング処理して導体回路を形成する。次に、形成された導体回路の表面に、無電解めっきやエッチング等により粗化面を形成し、その粗化面を有する導体回路上に絶縁樹脂層を形成した後、露光・現像処理を行ってバイアホール用開口を形成し、その後、UV硬化、本硬化を経て層間樹脂絶縁層を形成する。
【0004】
さらに、層間樹脂絶縁層に酸や酸化剤等により粗化形成処理を施した後、薄い無電解めっき膜を形成し、この無電解めっき膜上にめっきレジストを形成した後、電解めっきにより厚付けを行い、めっきレジスト剥離後にエッチングを行って、下層の導体回路とバイアホールにより接続された導体回路を形成する。
これを繰り返した後、最後に導体回路を保護するためのソルダーレジスト層を形成し、ICチップ等の電子部品やマザーボード等との接続のために開口を露出させた部分にめっき等を施して半田バンプ形成用パッドとした後、ICチップ等の電子部品実装側に半田ペーストを印刷して半田バンプを形成することにより、ビルドアップ多層プリント配線板を製造する。また、必要に応じて、マザーボード接続側にも半田バンプを形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
半田バンプ、特にフリップチップ用半田バンプは、半田バンプ形成用開口に対向する部分に開口を有するマスクを載置した後、半田ペーストを印刷することにより形成する。
【0006】
しかしながら、マスクを用いて半田ペーストを印刷する方法では、マスクが有する開口の径等によっては、半田ペーストの抜け性が悪く、版離れ時に、半田ペーストがマスクの裏側に回り込み、ソルダーレジスト層の表面に滲んでしまうことがあった。この場合、リフロー処理時の熱でソルダーレジスト層表面の半田ペーストが流動し、近接する半田バンプ形成用開口に充填した半田ペーストと繋がり、半田バンプ間の短絡の原因になることがあった。
また、ソルダーレジスト層表面の半田ペーストを介して、隣接する半田バンプ形成用開口内の半田ペースト同士が繋がった場合には、半田バンプ形成用開口内に充填した半田ペーストがリフロー処理時に流動して隣の半田バンプ形成用開口内に移動し、その結果、半田未充填の半田バンプ形成用開口や、半田充填量が多過ぎる半田バンプ形成用開口が形成されることがあった。
さらに、多層プリント配線板の高密度化に伴い、半田バンプ形成用開口間の距離が短くなっているにもかかわらず、充填する半田ペーストの量はさほど減少しておらず、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを充填する際に、より半田ペーストの滲みが発生しやすくなっている。
【0007】
また、マスクを用いて半田ペーストを印刷する方法では、基板とマスクとの間で位置合わせを行わなければならないが、ソルダーレジスト層の硬化収縮に起因する半田パッドやターゲットマークの位置ズレにより、半田バンプ形成用開口とマスクが有する開口部との間で位置ズレが発生してしまうことがあった。
また、ソルダーレジスト層上には、通常、若干の凹凸が存在し、この凹凸によりマスクとソルダーレジスト層との間に隙間ができるため、ソルダーレジスト層の表面に半田ペーストが滲んでしまうことがあった。
【0008】
さらに、近年の半導体、プリント基板等の電子部品の高密度化、高集積化に伴い、多層プリント配線板の半田バンプも狭ピッチ化、ファイン化が進行しているため、半田バンプ形成時に用いる印刷用マスクにおいても、その開口部間のピッチも狭くする必要があった。
しかしながら、開口部間のピッチを狭くした場合、マスクの機械的強度が弱くなり、半田ペーストを印刷する際に、マスクの破損や反りが発生するおそれがあった。また、開口部間のピッチが狭い場合には、開口部の形状をマスクの裏側に向かって拡径する形状のテーパを有するものとすることができず、半田ペーストの抜け性が不充分なことに起因して、半田ペースト印刷工程において不具合が多発していた。
【0009】
加えて、高密度化、高集積化した多層プリント配線板では、半田バンプは、平坦な導体回路上のみならず、その少なくとも一部に窪みを有するバイアホール上にも形成されている。
このような、導体回路上の半田バンプとバイアホール上の半田バンプとでは、これらを形成する際に充填する半田ペーストの量が異なり、バイアホール上に半田バンプを形成する場合には、半田ペーストを多量に充填しなければならなかった。そのため、マスクを介して、バイアホール上に半田ペーストを充填する場合には、マスクに設ける開口部の径を大きくしたり、マスク圧(マスクを基板に押しつける圧力)を変えたりする必要があったが、上述したようなマスクの機械的強度が弱くなる等の理由により充分に対応することができなかった。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記課題に鑑みて鋭意研究した結果、ソルダーレジスト層上に、半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔を有する半田ペースト印刷用レジストを形成し、この半田ペースト印刷用レジストを介して、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷することにより、相互間で短絡がなく、外部接続部品との接続信頼性に優れた半田バンプを有する多層プリント配線板を製造することができることを見いだし、以下に示す内容を要旨構成とする発明に到達した。
【0011】
即ち、本発明の多層プリント配線板の製造方法は、導体回路を形成した基板上に、層間樹脂絶縁層と導体回路とを積層形成した後、最上層の導体回路上に、複数の半田バンプ形成用開口を有するソルダーレジスト層を設け、上記半田バンプ形成用開口に半田バンプを形成する多層プリント配線板の製造方法であって、
少なくとも下記(a)〜(e)の工程を含むことを特徴とする。
(a)ソルダーレジスト層上に、レジスト用樹脂層を形成するレジスト用樹脂層形成工程、
(b)上記レジスト用樹脂層に露光・現像処理、または、レーザ処理を施し、半田バンプ形成用開口部分に上記開口と連通した貫通孔を有する半田ペースト印刷用レジストを形成するレジスト形成工程、
(c)上記半田ペースト印刷用レジストを介して、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷する半田ペースト印刷工程、
(d)上記(c)の工程で印刷した半田ペーストにリフロー処理を施し、半田バンプを形成する半田バンプ形成工程、および、
(e)半田ペースト印刷用レジストを剥離または除去するレジスト除去工程。
【0012】
本発明の多層プリント配線板の製造方法において、上記半田ペースト印刷用レジストの剥離または除去は、酸溶液、アルカリ溶液、または、有機溶媒を用いて行うことが望ましい。
【0013】
上記酸溶液は、硫酸、硝酸、塩酸、酢酸、および、酪酸のうちの少なくとも1つであることが望ましい。
【0014】
上記アルカリ溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および、アンモニアのうちの少なくとも1つであることが望ましい。
【0015】
また、上記有機溶媒は、アルコール類、アミン類、ケトン、および、アセトンのうちの少なくとも1つであることが望ましい。
【0016】
上記多層プリント配線板の製造方法においては、上記レジスト用樹脂層は、樹脂組成物を塗布することにより形成することが望ましい。
【0017】
また、上記多層プリント配線板の製造方法において、上記ソルダーレジスト層は、その底面が平坦な半田バンプ形成用開口と、その底面の少なくとも一部が窪んだ半田バンプ形成用開口とを有することが望ましい。
【0018】
また、上記多層プリント配線板の製造方法においては、上記半田ペースト印刷工程の後、上記半田ペースト印刷用レジスト上に残留した半田ペーストを除去する残留ペースト除去工程を行うことが望ましい。
【0019】
また、上記多層プリント配線板の製造方法において、上記半田バンプ形成用開口の底面には、貴金属、スズ、または、ニッケルからなる貴金属層が露出していることが望ましい。
【0020】
また、上記多層プリント配線板の製造方法において、上記半田ペースト印刷用レジストは、熱硬化性樹脂、感光性樹脂、または、これらの複合体からなることが望ましい。
【0021】
なお、特許第2861965号公報においては、突起電極の先端部に第1の膜を形成し、次いで、突起電極形成面に第2の膜を突起電極の基部が埋没するように形成し、この第2の膜が硬化した後に第1の膜を除去する突起電極の形成方法が開示されている。この方法は、半導体チップ等と接続するための電極を形成するという点では共通しているものの、既に形成した電極の上に樹脂等からなる膜を形成するものであり、樹脂等からなる複数の膜(半田ペースト印刷用レジスト)を形成した後、電極となる半田バンプを形成する本発明の方法とは、構成が全く異なり、これらの公報の存在により本発明の新規性または進歩性が何ら阻却されるものではない。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明の多層プリント配線板の製造方法は、導体回路を形成した基板上に、層間樹脂絶縁層と導体回路とを積層形成した後、最上層の導体回路上に、複数の半田バンプ形成用開口を有するソルダーレジスト層を設け、上記半田バンプ形成用開口に半田バンプを形成する多層プリント配線板の製造方法であって、
少なくとも下記(a)〜(e)の工程を含むことを特徴とする。
(a)ソルダーレジスト層上に、レジスト用樹脂層を形成するレジスト用樹脂層形成工程、
(b)上記レジスト用樹脂層に露光・現像処理、または、レーザ処理を施し、半田バンプ形成用開口部分に上記開口と連通した貫通孔を有する半田ペースト印刷用レジストを形成するレジスト形成工程、
(c)上記半田ペースト印刷用レジストを介して、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷する半田ペースト印刷工程、
(d)上記(c)の工程で印刷した半田ペーストにリフロー処理を施し、半田バンプを形成する半田バンプ形成工程、および、
(e)半田ペースト印刷用レジストを剥離または除去するレジスト除去工程。
【0023】
上記多層プリント配線板の製造方法では、ソルダーレジスト層上に半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔を有する半田ペースト印刷用レジストを形成し、この半田ペースト印刷用レジストを介して、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷する。このため、充填された半田ペーストは、半田ペースト印刷用レジストにより隔離された状態となっており、この状態でリフロー処理を受けるため、形成された半田バンプの相互間で短絡が発生することはない。従って、本発明によると、外部接続部品との接続信頼性に優れた半田バンプを有する多層プリント配線板を製造することができる。
なお、本発明は、層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の接続をバイアホールによって行うビルドアップ多層プリント配線板の製造方法のほぼ最終工程に近い半田バンプの形成方法に特徴を有するものであるため、フルアディティブ法、セミアディティブ法、サブトラ法、RCC法、コンフォーマル法、一括積層法等の方法を本発明に適用することができる。
また、本発明では、この両主面に半田バンプが形成され、この半田バンプを介して、他のプリント配線板や半導体チップと接続する構造のBGA(Ball Grid Array )のみならず、一方の主面に形成された半田バンプに導電性ピンを取り付けることにより製造されるPGA(Pin Grid Array)も製造の対象とする。
ただし、PGAの場合には、半田ペーストを塗布した後、この半田ペーストをリフローする際に導電性ピンを接続する場合もある。
【0024】
以下に、本発明の多層プリント配線板の製造方法について説明する。
なお、本発明の多層プリント配線板の製造方法は、ソルダーレジスト層が有する半田バンプ形成用開口内に半田ペーストを印刷する工程、即ち、上記(a)〜(e)の工程に特徴を有するものである。従って、ここではまず、この(a)〜(e)の工程について、図面を参照しながら説明し、多層プリント配線板を製造する全製造工程については、後に説明することとする。
【0025】
図1(a)〜(e)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法における製造工程の一部を模式的に示す部分断面図である。
本発明の製造方法では、半田バンプ形成用開口106を有するソルダーレジスト層114を形成した後、上記(a)の工程(レジスト用樹脂層形成工程)を行い、ソルダーレジスト層114上に、レジスト用樹脂層111を形成する(図1(a)参照)。
レジスト用樹脂層111は、例えば、未硬化の樹脂組成物をロールコーター、カーテンコーター等により塗布したり、未硬化(半硬化)の樹脂フィルムを熱圧着したりすることにより形成することができる。
なお、図中、102は層間樹脂絶縁層、105は導体回路、107はバイアホール、116は半田パッドである。
【0026】
本発明の多層プリント配線板の製造方法では、レジスト用樹脂層111は、樹脂組成物を塗布することにより形成することが望ましい。
半田バンプ形成用開口が形成されたソルダーレジスト層を有する基板に、未硬化の樹脂フィルムを貼りつけることによりレジスト用樹脂層を形成した場合には、レジスト用樹脂層の半田バンプ形成用開口の直上部分に窪みが生じることがある。この場合、レジスト用樹脂層に貫通孔を形成し、半田ペースト印刷用レジストとした際に、貫通孔の壁面がテーパ状となる等、所望の形状の貫通孔を形成することができないことがあり、その結果、後の半田ペースト印刷工程において、半田ペースト印刷用レジストを介して半田バンプ形成用開口内に半田ペーストを充填した際に、半田バンプ形成用開口ごとに半田ペースト量のバラツキが生じ、充填する半田ペースト量が増減し、これが半田バンプの高さのバラツキに繋がることがある。なお、レジスト用樹脂層における窪みの発生は、樹脂フィルムを圧着することによりレジスト用樹脂層を形成した場合に特に顕著に現れる。
【0027】
また、上述したように、ソルダーレジスト層上には、通常、若干の凹凸が存在し、マスクを用いて半田ペーストを充填する際には、この凹凸の存在に起因して、半田ペーストの裏周りが発生し、ソルダーレジスト層の表面に半田ペーストが滲んでしまうことがあったが、樹脂フィルムを貼りつけてレジスト用樹脂層を形成する際にもこの問題は完全には解消されず、形成した半田ペースト印刷用レジストとソルダーレジスト層との間に僅かな隙間が形成され、その結果、半田ペーストを印刷した際にソルダーレジスト層の表面に半田ペーストが滲んでしまうことがある。
【0028】
これに対し、樹脂組成物を塗布することによりレジスト用樹脂層111を形成する場合には、上述したようなレジスト用樹脂層111の半田バンプ形成用開口106の直上部分に窪みが生じるという問題は発生せず、所望の形状の貫通孔を有する半田ペースト印刷用レジストを形成することができ、後工程を経て、高さの均一な半田バンプを形成することができる。
また、樹脂組成物を塗布することにより形成したレジスト用樹脂層111は、ソルダーレジスト層114の表面の凹凸に対する追従性に優れているため、レジスト用樹脂層とソルダーレジスト層との間に隙間が形成されることがなく、当然、半田ペーストを印刷した際に、ソルダーレジスト層の表面に半田ペーストが滲むこともない。
【0029】
上記樹脂組成物や上記樹脂フィルムに含まれる樹脂としては特に限定されないが熱硬化性樹脂、感光性樹脂、または、これらの複合体であることが望ましい。
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。
【0030】
上記エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂やノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
上記ビスフェノール型エポキシ樹脂は、A型やF型の樹脂を選択することにより、希釈溶媒を使用しなくてもその粘度を調整することができ、上記ノボラック型エポキシ樹脂は、高強度で耐熱性や耐薬品性に優れ、熱分解もしにくいからである。
【0031】
上記ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂やビスフェノールF型エポキシ樹脂が望ましく、低粘度でありかつ溶剤を用いることなく使用することができる点からビスフェノールF型エポキシ樹脂がより望ましい。
【0032】
また、上記ノボラック型エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック型エポキシ樹脂およびクレゾールノボラック型エポキシ樹脂から選択される少なくとも一種が望ましい。後述する工程で形成する、半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔の形状保持性がよいからである。
【0033】
また、上記ビスフェノール型エポキシ樹脂と上記ノボラック型エポキシ樹脂とを混合して使用してもよい。
この場合、上記ビスフェノール型エポキシ樹脂と上記ノボラック型エポキシ樹脂との混合比は、1:1〜1:100の範囲であることが望ましい。この範囲で混合することにより、粘度の上昇を抑えることができるからである。
【0034】
上記感光性樹脂としては、例えば、上記熱硬化性樹脂を感光化したものが挙げられる。具体的には、例えば、メタクリル酸やアクリル酸等を用い、熱硬化基を(メタ)アクリル化反応させたものが挙げられる。
これらのなかでは、エポキシ樹脂の(メタ)アクリレートが望ましく、1分子中に、2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂がより望ましい。
また、上記感光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂等も挙げられる。
【0035】
上記複合体としては、上記熱硬化性樹脂と感光性樹脂とを含むものであれば特に限定されず任意の組成のものを用いることができる。また、上記複合体において、上記熱硬化性樹脂と感光性樹脂とは化学的に結合したものであってもよく、単に上記熱硬化性樹脂と感光性樹脂とが混在しているものであってもよい。
これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0036】
上記樹脂組成物や上記樹脂フィルムは、上記樹脂成分以外に硬化剤、添加剤、溶剤等が含まれていてもよい。
上記硬化剤としては特に限定されず、一般に使用される硬化剤を用いることができる。具体的には、例えば、イミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤等が挙げられる。
【0037】
上記樹脂組成物や上記樹脂フィルムは、樹脂粒子やゴム粒子等の有機粒子、無機粒子、金属粒子等の粒子、光沢剤、反応安定剤、光重合剤等の添加剤等を含んでいてもよい。このような添加剤を適宜選択して配合することにより、形成される半田ペースト印刷用レジストの熱膨張係数、硬化度、難燃性等を調整することができるからである。
【0038】
上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、具体的には、例えば、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂等)、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、フェノキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、ビスマレイミド−トリアジン樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
【0039】
上記ゴム粒子としては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリイソプレンゴム、アクリルゴム、多硫系剛性ゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ABS樹脂、ポリブタジエンゴム、エポキシ変性、ウレタン変性、(メタ)アクリロニトリル変性等の各種変性ポリブタジエンゴム、カルボキシル基を含有した(メタ)アクリロニトリル・ブタジエンゴム等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
【0040】
上記無機粒子としては、例えば、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、マグネシウム化合物、ケイ素化合物等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0041】
上記アルミニウム化合物としては、例えば、アルミナ、水酸化アルミニウム等が挙げられ、上記カルシウム化合物としては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム等が挙げられ、上記カリウム化合物としては、例えば、炭酸カリウム等が挙げられ、上記マグネシウム化合物としては、例えば、マグネシア、ドロマイト、塩基性炭酸マグネシウム、タルク等が挙げられ、上記ケイ素化合物としては、例えば、シリカ、ゼオライト等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0042】
上記金属粒子としては、例えば、金、銀、銅、スズ、亜鉛、ステンレス、アルミニウム、ニッケル、鉄、鉛等からなるものが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
【0043】
また、上記樹脂組成物や上記樹脂フィルムは、溶剤を含んでいてもよいが、溶剤を全く含まないものが望ましい。溶剤を全く含まない樹脂組成物等では、硬化処理後に気泡が発生しにくいからである。
また、溶剤を含んでいる場合、該溶剤としては、例えば、NMP(ノルマルメチルピロリドン)、DMDG(ジエチレングリコールジメチルエーテル)、グリセリン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、メチルセルソルブ、メチルセルソルブアセテート、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール等が挙げられる。
【0044】
また、この工程では、樹脂組成物を塗布したり、上記フィルムを貼り付けたりした後、必要に応じて、乾燥処理を施してもよい。通常、樹脂組成物を塗布した後には、乾燥処理を施すことが望ましい。上記乾燥処理は、例えば、温度80〜250℃で、5〜60分間加熱することにより行えばよい。
また、この工程で形成するレジスト用樹脂層の厚さは特に限定されないが、通常、5〜60μm程度である。このような厚さであれば、後工程で半田ペースト印刷用レジストとしての役割を果たすのは勿論のこと、半田ペースト印刷後、剥離または除去しやすいからである。なお、上記したように樹脂組成物の塗布等を行った後、乾燥処理を施す場合には、例えば、乾燥前の厚さを10〜65μm程度にしておけばよい。
【0045】
レジスト用樹脂層を形成するソルダーレジスト層の半田バンプ形成用開口の底面には、貴金属、スズ、または、ニッケルからなる金属層が露出していることが望ましい。後工程で、半田ペースト印刷用レジストを剥離または除去する際に使用する溶液等による腐食から導体回路を保護するためである。
【0046】
また、上記金属層は、単層であってもよく、2層以上からなるものであってもよい。また、上記金属層の材質としては、例えば、ニッケル−金、ニッケル−銀、ニッケル−パラジウム、ニッケル−パラジウム−金等が挙げられる。
また、上記金属層の形成は、例えば、めっき、蒸着、電着等の方法を用いて行うことができる。
【0047】
上記半田バンプ形成用開口の底面に露出する金属層の厚さは、0.01〜5μmが望ましい。0.01μm未満では、導体回路の表面に粗化層を設けた場合に導体回路を完全に被覆することができず、一方、5μmを超えても、上記した導体回路を保護する効果はほとんど変わらないからである。より望ましくは、0.05〜3μmである。
【0048】
また、上記ソルダーレジスト層は、その底面が平坦な半田バンプ形成用開口と、その底面の少なくとも一部が窪んだ半田バンプ形成用開口とを有することが望ましい。
ここで、その底面が平坦な半田バンプ形成用開口とは、導体回路上に形成した半田バンプ形成用開口であり、その底面の少なくとも一部が窪んだ半田バンプ形成用開口とは、バイアホール上に形成した半田バンプ形成用開口である。このように、導体回路上のみならず、バイアホール上にも半田バンプ形成用開口を設けることにより、後工程を経て多数の半田バンプを形成することができ、多層プリント配線板の高密度化、高集積化に対応することができる。
【0049】
上記レジスト用樹脂層形成工程終了後、上記(b)の工程(レジスト形成工程)を行う。
この工程では、上記(a)の工程で形成されたレジスト用樹脂層111に露光・現像処理、または、レーザ処理を施し、上記開口と連通した貫通孔113を有する半田ペースト印刷用レジスト112を形成する(図1(b)参照)。
また、貫通孔113の開口径は、図1に示す実施形態では、半田バンプ形成用開口106の開口径と略同一であるが、本発明の製造方法で形成する半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔213の開口径は、半田バンプ形成用開口106よりも大きくてもよい(図2参照)。より確実に半田バンプ形成用開口に半田ペーストを充填することができるからである。
【0050】
特に、その底面の少なくとも一部が窪んだ形状の半田バンプ形成用開口に半田ペーストを充填する場合には、その底面が平坦な形状の半田バンプ形成用開口に比べて、多量の半田ペーストを必要とするため、上記貫通孔の開口径は、半田バンプ形成用開口よりも大きいことが望ましい。
また、本工程で形成する半田ペースト印刷用レジストでは、マスクと異なり、貫通孔の径を大きくすることに伴う機械的強度の低下等の問題は発生しない。
なお、図2は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の製造工程の一部を説明するための部分断面図である。
【0051】
この工程では、露光・現像処理、または、レーザ処理を施すことにより、貫通孔113を有する半田ペースト印刷用レジスト112を形成する。具体的には、レジスト用樹脂層111を感光性樹脂を含む樹脂組成物を用いて形成した場合には、露光・現像処理を施すことができ、その他の場合には、レーザ処理を施す。勿論、感光性樹脂を含む樹脂組成物を用いた場合に、レーザ処理を施すことにより半田ペースト印刷用レジスト112を形成してもよい。
従って、ここでは、露光・現像処理によるレジスト形成と、レーザ処理によるレジスト形成とを別々に説明することとする。
【0052】
(1)露光・現像処理によるレジスト形成
この場合には、上記(a)の工程で形成されたレジスト用樹脂層上にマスクを載置した後、露光・現像処理を施し、半田バンプ形成用開口部分に半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔を形成する。
ここで、露光・現像条件、即ち、露光波長、光量、現像液の種類等は特に限定されず、レジスト用樹脂層の組成や形状等を考慮して適宜選択すればよい。例えば、200〜1000mJ/cm2 の条件で紫外線を照射した後、炭酸ナトリウム水溶液、DMTG(ジエチレングリコールトリメチルエーテル)溶液等の現像液に浸漬するか、現像液をスプレイすることにより行う。
また、半田バンプ形成用開口部分上に形成されたレジスト用樹脂層を完全に除去するため、現像処理を2回に分けて行ったり、現像液に超音波処理を行いながら現像処理を行ってもよい。
【0053】
(2)レーザ処理によるレジスト形成
この場合には、上記(a)の工程で形成されたレジスト用樹脂層にレーザ処理を施し、半田バンプ形成用開口部分に半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔を形成する。
このとき、使用するレーザとしては、例えば、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザ、UVレーザ、YAGレーザ等が挙げられる。
これらのレーザは、形成する半田ペースト印刷用レジストの形状等を考慮して使い分けてもよい。
【0054】
上記レーザ処理を施す際に、マスクを介して、ホログラム方式のエキシマレーザによるレーザ光照射することにより、一度に多数の半田ペースト印刷用レジストを形成することができる。同一強度で、かつ、照射角度が同一のレーザ光を複数の部分に同時に照射することができるからである。
【0055】
また、光学系レンズとマスクとを介してレーザ光を照射することによっても、一度に多数の半田ペースト印刷用レジストを形成することができる。
光学系レンズとマスクとを介することにより、同一強度で、かつ、照射角度が同一のレーザ光を複数の部分に同時に照射することができるからである。
【0056】
上記マスクに形成された貫通孔は、レーザ光のスポット形状を真円にするために、真円であることが望ましく、上記貫通孔の径は、0.1〜2mm程度が望ましい。
また、上記炭酸ガスレーザを用いる場合、そのパルス間隔は、10-4〜10-8秒であることが望ましい。また、開口を形成するためのレーザを照射する時間は、10〜500μ秒であることが望ましい。
レーザ光にて半田バンプ形成用開口部分に半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔を形成した場合、特に炭酸ガスレーザを用いて貫通孔を形成した場合には、デスミア処理を行うことが望ましい。
また、上記露光、現像処理やレーザ処理を施して半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔を形成する前、または、形成した後には、必要に応じて、硬化処理を施してもよい。
【0057】
このような露光・現像処理やレーザ処理により形成する半田ペースト印刷用レジストの開口径は、半田バンプ形成用開口径の1.0〜2.0倍であることが望ましい。半田バンプ形成用開口から露出した金属層(半田パッド116)の形状によっては、半田バンプ形成用開口を完全に充填するために多くの半田ペーストを必要とする場合があるからである。
上述した通り、導体回路上に半田バンプ形成用開口を形成した場合には、半田バンプ形成用開口底面に露出した金属層は、平坦であるのに対し、バイアホール上に半田バンプ形成用開口を形成した場合には、半田バンプ形成用開口底面に露出した金属層は、その一部(中央部)が窪んだ形状であるため、半田バンプ形成用開口を完全に充填するために多くの半田ペーストを必要とする。
【0058】
上記レジスト形成工程終了後、上記(c)の工程(半田ペースト印刷工程)を行う。
この工程では、上記(b)の工程で形成された半田ペースト印刷用レジスト112を介して、半田バンプ形成用開口106に半田ペースト115を印刷する(図1(c)参照)。したがって、この場合には、マスクを用いないで半田ペーストの印刷を行う。
【0059】
上記半田ペーストの印刷は、通常、印刷用スキージや密閉式のスキージユニットを用いて行う。
【0060】
上記印刷用スキージの材質は特に限定されず、例えば、ポリエチレン等のゴム;鉄、ステンレス等の金属;セラミック等の一般に多層プリント配線板を製造する際に用いられるスキージと同様の材質が挙げられる。
これらのなかでは、弾力性を有し、基板表面の凹凸(アンジュレーション)に対する追従性が高いため、より確実に開口内に半田ペーストを印刷することができ、しかも、半田ペースト印刷用レジスト上に半田ペーストが残留しにくい点から硬度60°以上のゴムが望ましい。
【0061】
上記印刷用スキージの形状としては、平型、角型等の種々の形状が挙げられる。上記形状のスキージに、適時切れ込みを入れることにより半田ペーストの充填性を向上させることもできる。
上記スキージの厚さは特に限定されないが、通常、10〜30mmが望ましく、15〜25mmがより望ましい。繰り返し印刷を行っても、反りやたわみがないからである。また、金属性のスキージの場合は、その厚さは50〜300μmが望ましい。
【0062】
上記密閉式のスキージユニットとしては、例えば、エアー圧入型、ローラー圧入型、ピストン圧入型等が挙げられる。
特に隣合う半田バンプ同士の距離が200μm以下の半田バンプを形成する場合には、密閉式のスキージユニットを用いることが望ましい。通常のスキージ印刷では、このような狭い間隔の半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷することが困難であるからである。
また、上記密閉式のスキージユニットのなかでは、印刷圧力の安定性に優れる点からピストン圧入型が望ましい。
【0063】
上記半田ペースト印刷工程で用いる半田ペーストとしては特に限定されず、一般に多層プリント配線板の製造で使用されるものを用いることができる。具体的には、例えば、Sn:Pb(重量比)=63:37、Sn:Pb:Ag=62:36:2、Sn:Ag=96.5:3.5、Sn:Sb=95:5等からなるものや、SnとSbとPbとからなるもの、SnとAgとCuとからなるもの等が挙げられる。また、半田粒子の粒子径は、2〜40μmが望ましく、5〜20μmがより望ましい。
【0064】
上記半田ペーストの融点は、180〜280℃の範囲であることが望ましい。上記範囲内であれば、PGAの製造における導電性接続ピンの強度が20N/pin以上となるからである。
一方、融点が180℃未満では、後工程のリフロー処理を経て形成した半田バンプの形状保持性が弱く、フリップチップ実装でICチップを接続することができない場合があり、一方、280℃を超えると、半田ペースト印刷用レジストまたはソルダーレジスト層が溶解するおそれがあるからである。
より望ましくは200〜260℃である。
また、導電性接続ピンを接続する側の半田の融点は、ICチップを接続する側の半田バンプの半田の融点よりも高い方が望ましい。ICチップをフリップチップに実装する際、リフロー処理により導電性接続ピンの傾きや脱落を発生させないからである。具体的には、ICチップを接続する側の半田バンプにSnとPbとからなるもの、導電性接続ピンを接続する側にSnとSbとからなるものを用いる場合等が挙げられる。
【0065】
上記半田ペーストの粘度は、25℃において、100〜300Pa・sであることが望ましい。上記範囲内であれば、所望の形状に半田ペーストを印刷することができ、形状の均一な半田バンプを形成することができるからである。
【0066】
また、この工程で半田ペースト印刷用レジスト上に半田ペーストが残留した場合には、該半田ペーストを除去する残留ペースト除去工程を行うことが望ましい。後工程のリフロー処理時の熱で半田ペースト印刷用レジスト上に残留した半田ペーストが流動化し、近接する半田バンプ用開口内に充填された半田ペーストと繋がることにより、形成した半田バンプ間で短絡が発生することがあるからである。具体的には、スキージやクリーニングペーパ等を用いて半田ペーストを除去することができる。
【0067】
半田バンプ形成用開口106に半田ペースト115を印刷した後、上記(d)の工程(リフロー工程)で、半田ペースト115にリフロー処理を施し、半田バンプ117を形成する(図1(d)参照))。
【0068】
上記リフローは、例えば、窒素リフロー装置等を用いて行うことができる。また、リフロー温度は、180〜280℃の範囲内で行うことが望ましい。
【0069】
半田ペーストにリフロー処理を施した後、上記(e)の工程(レジスト除去工程)で、ソルダーレジスト層114上に形成された半田ペースト印刷用レジスト112を剥離または除去する(図1(e)参照)。
【0070】
半田ペースト印刷用レジスト112の剥離または除去は、例えば、基板を酸溶液、アルカリ溶液、または、有機溶媒中に浸漬したり、半田ペースト印刷用レジスト112に酸溶液、アルカリ溶液、または、有機溶媒を塗布したり、スプレイすることにより行うことが望ましい。半田バンプ117に傷をつけずに半田ペースト印刷用レジスト112を剥離または除去することができ、また、半田ペースト印刷用レジスト112の残渣が生じることがないからである。
また、半田ペースト印刷用レジスト112を樹脂フィルムを用いて形成した場合には、半田ペースト印刷用レジスト112は、引き剥がすことにより除去してもよい。
【0071】
上記酸溶液としては、例えば、硫酸、硝酸、塩酸、酢酸、酪酸等が挙げられ、上記アルカリ溶液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等が挙げられる。上記酸溶液としては、弱酸性の溶液が特に望ましく、上記アルカリ溶液としては、弱塩基性の溶液が特に望ましい。強酸性または強塩基性の溶液を用いると半田が腐食されることがあるからである。
【0072】
上記有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類、トリエチルアミン、ピリジン等のアミン類、ケトン、アセトン等の揮発性有機溶剤等が挙げられる。
【0073】
上記(a)〜(e)の工程終了後、必要に応じて、半田バンプ117をフラックス洗浄する。
また、半田ペースト印刷工程で形成した半田ペーストにリフロー処理を施す前に、予め、該半田ペーストに導電性ピンを取り付けておき、外部端子と接続するためのPGAを形成してもよい。
なお、製品認識文字等を形成するための文字印刷工程やソルダーレジスト層の改質のために、酸素や四塩化炭素等のプラズマ処理を適時行ってもよい。
【0074】
上記(a)〜(e)の工程では、半田ペーストを印刷するために形成する半田ペースト印刷用レジストが樹脂からなるため、半田ペーストとの親和性が低く、半田ペーストをはじくため、半田ペーストの抜け性に優れ、確実に半田バンプ形成用開口に半田ペーストを充填することができ、均一な形状の半田バンプを形成することができる。
【0075】
また、上記半田ペースト印刷用レジストは、ソルダーレジスト層上に直接形成されているため、マスクを載置する場合と異なり、半田ペースト印刷用レジストとソルダーレジスト層との間にギャップ(隙間)が形成されることが少なく、半田ペーストがソルダーレジスト層の表面に滲んでしまうおそれが少ない。なお、この効果は、ソルダーレジスト層上に樹脂組成物を塗布することでレジスト用樹脂層を形成した場合に特に顕著に得られる。
また、半田バンプ形成用開口は、半田ペースト印刷用レジストにより隔離された状態となっており、半田バンプ形成用開口部以外のソルダーレジスト層上に半田ペーストが付着することがないため、隣接する半田バンプ形成用開口内の半田ペースト同士が繋がることがなく、相互間で短絡の発生することのない半田バンプを形成することができる。
【0076】
さらに、マスクを用いて半田ペーストを印刷する方法のように、基板とマスクとの位置合わせを必要としないことから、マスクが位置ズレした際に発生する不都合が発生することがない。
また、レジスト形成工程において、半田バンプ形成用開口と半田ペースト印刷用レジストとの間で位置ズレが発生した場合であっても、半田ペースト印刷用レジストを容易に剥離または除去することができるため、半田ペースト印刷用レジストを正確な位置に再形成することができる。
【0077】
次に、本発明の多層プリント配線板の製造方法の全製造工程について、工程順に説明する。
(1)本発明の多層プリント配線板の製造方法においては、まず、基板上に導体回路を形成する。
具体的には、例えば、基板の両面に無電解めっき処理等を施すことによりベタの導体層を形成した後、該導体層上に導体回路パターンに対応したエッチングレジストを形成し、その後、エッチングを行うことにより形成すればよい。
なお、無電解めっき処理を施した後、電解めっきを施すことにより導体層の厚さを厚くしてもよい。
上記基板としては、樹脂基板が望ましく、具体的には、例えば、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(BT樹脂基板)、フッ素樹脂基板、FR4、FR5等が挙げられる。
また、銅張積層板やRCC基板等を、ベタの導体層が形成された基板として用いてもよい。
【0078】
また、必要に応じて、上記無電解めっき処理を施す際に、予め、この絶縁性基板に貫通孔を形成しておき、該貫通孔の壁面にも無電解めっき処理を施すことにより、基板を挟んだ導体回路間を電気的に接続するスルーホールとしてもよい。また、スルーホールを形成した場合には、該スルーホール内に樹脂充填材を充填することが望ましい。
【0079】
上記樹脂充填材としては、例えば、エポキシ樹脂と硬化剤と無機粒子とを含む樹脂組成物等が挙げられる。
上記エポキシ樹脂としては、例えば、半田ペースト印刷用レジストを形成する際に用いられるエポキシ樹脂と同様のものを挙げることができる。
【0080】
上記樹脂充填材に含まれる硬化剤は特に限定されず、従来公知の硬化剤を用いることができるが、イミダゾール系硬化剤またはアミン系硬化剤が望ましい。
これらの硬化剤を用いた場合には、硬化時の収縮の程度が小さく、スルーホールと樹脂充填材層との密着性に特に優れるからである。
【0081】
上記樹脂充填材に含まれる無機粒子としては、例えば、アルミニウム化合物、カルシウム化合物、カリウム化合物、マグネシウム化合物、ケイ素化合物等からなるものが挙げられる。これらは単独でもよいし、2種以上併用してもよい。
【0082】
上記樹脂充填材中の無機粒子の含有比率は、10〜50重量%である。この範囲であれば層間樹脂絶縁層との間で、熱膨張係数等を整合できるからである。より望ましい含有比率は、20〜40重量%である。
【0083】
上記無機粒子の形状は、球状、楕円球状、破砕状、多面体状等が挙げられる。これらの中では、球状、楕円球状が望ましい。粒子の形状に起因したクラック等の発生を抑制できるからである。また、上記無機粒子の表面は、シリカカップリング剤等により、コーティングされていてもよい。無機粒子とエポキシ樹脂との密着性が向上するからである。
【0084】
上記樹脂充填材中には、上記エポキシ樹脂以外に、他の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、それらの複合体等が含まれてもよい。
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等が挙げられる。
また、上記熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、4フッ化エチレン6フッ化プロピレン共重合体(FEP)、4フッ化エチレンパーフロロアルコキシ共重合体(PFA)等のフッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスルフォン(PSF)、ポリフェニレンスルフォド(PPS)、熱可塑性ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリエーテルスルフォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンスルフォン(PPES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリオレフィン、フェノキシ樹脂等が挙げられる。
また、上記感光性樹脂としては、例えば、上記熱硬化性樹脂を感光化したもの、アクリル樹脂等が挙げられる。具体的には、例えば、メタクリル酸やアクリル酸等を用い、熱硬化基を(メタ)アクリル化反応させたもの等が挙げられる。これらの樹脂を単独でもよいし、2種以上併用してもよい。なお、エポキシ樹脂に代えて、これらの樹脂やその複合体(熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂、または、感光性樹脂と熱可塑性樹脂の複合体)を用いてもよい。
【0085】
また、上記樹脂充填材中には、上記無機粒子以外に、樹脂粒子、金属粒子等が含まれていてもよい。上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の樹脂を球状に成形したもの等が挙げられ、上記金属粒子としては、例えば、金、銀、銅等からなる導電性を有する粒子が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
また、上記樹脂粒子等は、上記無機粒子の代わりに用いてもよい。
また、樹脂充填剤として、導電性樹脂や金、銀、銅等の導電性のある金属フィラーを主とするペーストを用いてもよい。
【0086】
上記樹脂充填材には、NMP(ノルマルメチルピロリドン)、DMDG(ジエチレングリコールジメチルエーテル)、グリセリン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、メチルセルソルブ、メチルセルソルブアセテート、メタノール、エタノール、ブタノール、プロパノール等の溶剤を含んでも(溶剤含浸タイプ)よいが、溶剤をまったく含まない(無溶剤タイプ)ものがより望ましい。溶剤を含むことにより、硬化させた樹脂充填材に気泡が残り、信頼性や接続性を低下させることがあるからである。
【0087】
また、スルーホールを形成した後、樹脂充填材を充填する前に、該スルーホールの表面の少なくとも一部には、粗化面を形成することが望ましい。
スルーホールと樹脂充填材層との密着性が一層高められることで、熱履歴を受けた際の膨張収縮が抑制され、両者間で剥離等が発生しにくくなるからである。粗化面の平均粗度は、0.05〜5μmであることが望ましい。平均粗度が0.05μm未満では、導体回路の表面を粗化面にする効果がほとんど得ることができず、一方、5μmを超えると、信号伝達時の表皮効果に起因して、信号遅延や信号エラーが発生するおそれがあるからである。
【0088】
(2)次に、必要に応じて、導体回路の表面の粗化処理を行う。粗化処理方法としては、例えば、エッチング処理、黒化(酸化)−還元処理、Cu−Ni−P針状合金めっきによる処理等を用いることができる。
形成される粗化面は、0.1〜5μmであることが望ましい。上記範囲内であれば、導体回路と層間樹脂絶縁層との剥離が起こりにくいからである。
【0089】
上記エッチング処理の具体例としては、例えば、有機酸と第二銅錯体とを含むエッチング液をスプレイやバブリング等の酸素が共存する条件で作用させ、導体回路の導体回路の銅導体を溶解し、ボイドを形成することにより、粗化処理を行う方法等を挙げることができる。
上記有機酸としては、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、アクリル酸、クロトン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、安息香酸、グリコール酸、乳酸、リンゴ酸、スルファミン酸等が挙げられる。有機酸の含有量は、0.1〜30重量%が望ましい。酸化された銅の溶解性を維持し、かつ溶解安定性を確保するためである。
また、発生した第一銅錯体は、酸の作用で溶解し、酸素と結合して第二銅錯体となって、再び銅の酸化に寄与する。
【0090】
上記第二銅錯体は、アゾール類の第二銅錯体が望ましい。金属銅等を酸化する酸化剤として作用するからである。
上記アゾール類としては、ジアゾール、トリアゾール、テトラゾールが望ましい。中でも、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール等が望ましい。
また、アゾール類の第二銅錯体の添加量は、1〜15重量%が望ましい。溶解性および安定性に優れるからである。
【0091】
また、銅の溶解やアゾール類の酸化作用を補助するために、フッ素イオン、塩素イオン、臭素イオン等のハロゲンイオンをエッチング液に添加してもよい。
上記ハロゲンイオンの添加は、塩酸、塩化ナトリウム等をエッチング液に添加することにより行うことができる。ハロゲンイオン量は、0.01〜20重量%が望ましい。形成された粗化面と層間樹脂絶縁層との密着性に優れるからである。
【0092】
アゾール類の第二銅錯体と有機酸(必要に応じてハロゲンイオン)を、水に溶解してエッチング液を調整する。また、市販のエッチング液、例えば、商品名「メック エッチボンド」(メック社製)を使用し、粗化面を形成してもよい。
【0093】
上記黒化−還元処理の具体的な方法としては、例えば、NaOH(10g/l)、NaClO2 (40g/l)、Na3 PO4 (6g/l)、を含む水溶液を黒化浴とする黒化処理、および、NaOH(10g/l)、NaBH4 (6g/l)を含む水溶液を還元浴とする還元処理を行う方法等が挙げられる。
【0094】
上記Cu−Ni−P針状合金めっき処理の具体的な方法としては、例えば、硫酸銅(1〜40g/l)、硫酸ニッケル(0.1〜6.0g/l)、クエン酸(10〜20g/l)、次亜リン酸ナトリウム(10〜100g/l)、ホウ酸(10〜40g/l)および界面活性剤(日信化学工業社製、サーフィノール465)(0.01〜10g/l)を含むpH=9の無電解めっき浴にて無電解めっきを施す方法等が挙げられる。
【0095】
(3)次に、導体回路上に熱硬化性樹脂や樹脂複合体からなる未硬化の樹脂絶縁層を形成するか、または、熱可塑性樹脂からなる樹脂絶縁層を形成する。
上記未硬化の樹脂絶縁層は、未硬化の樹脂をロールコーター、カーテンコーター等により塗布して成形してもよく、また、未硬化(半硬化)の樹脂フィルムを熱圧着して形成してもよい。さらに、未硬化の樹脂フィルムの片面に銅箔等の金属層が形成された樹脂フィルムを貼付してもよい。
また、熱可塑性樹脂からなる樹脂層は、フィルム状に成形した樹脂成形体を熱圧着することにより形成することが望ましい。
【0096】
このような樹脂絶縁層の形成において使用する熱硬化性樹脂の具体例としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。
【0097】
上記エポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、トリグリシジルイソシアヌレート、脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。それにより、耐熱性等に優れるものとなる。
【0098】
上記ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、シクロオレフィン系樹脂、これらの樹脂の共重合体等が挙げられる。
これらのなかでは、誘電率および誘電正接が低く、GHz帯域の高周波信号を用いた場合でも信号遅延や信号エラーが発生しにくく、さらには、剛性等の機械的特性にも優れている点からシクロオレフィン系樹脂が望ましい。
【0099】
上記シクロオレフィン系樹脂としては、2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネンまたはこれらの誘導体からなる単量体の単独重合体または共重合体等が望ましい。上記誘導体としては、上記2−ノルボルネン等のシクロオレフィンに、架橋を形成するためのアミノ基や無水マレイン酸残基あるいはマレイン酸変性したもの等が結合したもの等が挙げられる。
上記共重合体を合成する場合の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン等が挙げられる。
また、上記ポリオレフィン樹脂は、有機フィラーを含むものであってもよい。
【0100】
上記ポリフェニレンエーテル樹脂としては、例えば、下記化学式(1)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリフェニレンエーテル樹脂や下記化学式(2)で表される繰り返し単位を有する熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられる。
【0101】
【化1】
【0102】
(式中、nは、2以上の整数を表す。)
【0103】
【化2】
【0104】
(式中、mは、2以上の整数を表す。また、R1 、R2 は、メチレン基、エチレン基または−CH2 −O−CH2 −を表し、両者は同一であってもよいし、異なっていてもよい。)
【0105】
また、上記化学式(1)で表される繰り返し単位を有する熱可塑性ポリフェニレンエーテル樹脂は、ベンゼン環にメチル基が結合した構造を有しているが、本発明で用いることのできるポリフェニレンエーテル樹脂としては、上記メチル基が、エチル基等の他のアルキル基等で置換された誘導体や、メチル基の水素がフッ素で置換された誘導体等であってもよい。
【0106】
また、上記熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリスルフォン樹脂等が挙げられる。
また、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との複合体(樹脂複合体)としては、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを含むものであれば特に限定されず、その具体例としては、例えば、粗化面形成用樹脂組成物等が挙げられる。
【0107】
上記粗化面形成用樹脂組成物としては、例えば、酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に対して難溶性の未硬化の樹脂中(以下、難溶性樹脂という)に、酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に対して可溶性の粒子(以下、可溶性粒子という)が分散されたもの等が挙げられる。
なお、上記「難溶性」および「可溶性」という語は、同一の粗化液に同一時間浸漬した場合に、相対的に溶解速度の早いものを便宜上「可溶性」といい、相対的に溶解速度の遅いものを便宜上「難溶性」と呼ぶ。
【0108】
上記難溶性樹脂としては、層間樹脂絶縁層に上記粗化液を用いて粗化面を形成する際に、粗化面の形状を保持できるものが好ましく、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、これらの複合体等が挙げられる。また、感光性樹脂であってもよい。後述するバイアホール用開口を形成する工程において、露光現像処理により開口を形成することができるからである。
これらのなかでは、熱硬化性樹脂を含有しているものが望ましい。それにより、めっき液あるいは種々の加熱処理によっても粗化面の形状を保持することができるからである。
【0109】
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、上記熱硬化性樹脂を感光化する場合は、メタクリル酸やアクリル酸等を用い、熱硬化基を(メタ)アクリル化反応させる。特にエポキシ樹脂の(メタ)アクリレートが望ましい。さらに、1分子中に、2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂がより望ましい。上述の粗化面を形成することができるばかりでなく、耐熱性等にも優れているため、ヒートサイクル条件下においても、導体回路に応力の集中が発生せず、導体回路と層間樹脂絶縁層との間で剥離が発生しにくいからである。
【0110】
上記熱可塑性樹脂としては、例えば、フェノキシ樹脂、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニルエーテル、ポリエーテルイミド等が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0111】
上記可溶性粒子としては、例えば、酸または酸化剤に可溶性の樹脂粒子、無機粒子、金属粒子、ゴム粒子、液相樹脂または液相ゴム等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。
【0112】
上記可溶性粒子の形状は特に限定されず、球状、破砕状等が挙げられる。また、上記可溶性粒子の形状は、一様な形状であることが望ましい。均一な粗さの凹凸を有する粗化面を形成することができるからである。
【0113】
上記可溶性粒子の平均粒径としては、0.1〜10μmが望ましい。この粒径の範囲であれば、2種類以上の異なる粒径の粒子を含有してもよい。すなわち、平均粒径が0.1〜0.5μmの可溶性粒子と平均粒径が1〜3μmの可溶性粒子とを含有する場合等である。これにより、複雑な粗化面を形成することができ、導体回路との密着性にも優れるからである。なお、本明細書において、可溶性粒子の粒径とは、可溶性粒子の一番長い部分の長さである。
【0114】
上記樹脂粒子としては、例えば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等からなるものが挙げられ、酸、アルカリおよび酸化剤から選ばれる少なくとも1種からなる粗化液に浸漬した場合に、上記難溶性樹脂よりも溶解速度の早いものであれば特に限定されず、具体的には、例えば、半田ペースト印刷用レジストを形成する際に用いる樹脂組成物や樹脂フィルムに含まれるものと同様のもの等が挙げられる。
【0115】
上記樹脂粒子は予め硬化処理されていることが必要である。硬化させておかないと上記樹脂粒子が難溶性樹脂を溶解させる溶剤に溶解してしまうため、均一に混合されてしまい、酸や酸化剤で樹脂粒子のみを選択的に溶解除去することができないからである。
【0116】
上記無機粒子としては、例えば、半田ペースト印刷用レジストを形成する際に用いる樹脂組成物や樹脂フィルムに含まれるものと同様のもの等が挙げられる。
【0117】
上記金属粒子としては、例えば、半田ペースト印刷用レジストを形成する際に用いる樹脂組成物や樹脂フィルムに含まれるものと同様のもの等が挙げられる。また、上記金属粒子は、絶縁性を確保するために、表層が樹脂等により被覆されていてもよい。
【0118】
上記ゴム粒子としては、例えば、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ポリクロロプレンゴム、ポリイソプレンゴム、アクリルゴム、多硫系剛性ゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、ABS樹脂等が挙げられる。
【0119】
また、上記ゴム粒子として、例えば、ポリブタジエンゴム、エポキシ変性、ウレタン変性、(メタ)アクリロニトリル変性等の各種変性ポリブタジエンゴム、カルボキシル基を含有した(メタ)アクリロニトリル・ブタジエンゴム等を使用することもできる。これらのゴムを使用することにより、上記ゴム粒子が酸あるいは酸化剤に溶解しやすくなるからである。つまり、酸を用いてゴム粒子を溶解する際には、強酸以外の酸でも溶解することができ、酸化剤を用いてゴム粒子を溶解する際には、比較的酸化力の弱い過マンガン酸でも溶解することができる。また、クロム酸を用いた場合でも、低濃度で溶解することができる。そのため、酸や酸化剤が樹脂表面に残留することがなく、後述するように、粗化面形成後、塩化パラジウム等の触媒を付与する際に、触媒が付与されなかったり、触媒が酸化されたりすることがない。
【0120】
上記液相樹脂としては、上記熱硬化性樹脂の未硬化溶液を使用することができ、このような液相樹脂の具体例としては、例えば、未硬化のエポキシオリゴマーとアミン系硬化剤の混合液等が挙げられる。
上記液相ゴムとしては、例えば、上記したポリブタジエンゴム、エポキシ変性、ウレタン変性、(メタ)アクリロニトリル変性等の各種変性ポリブタジエンゴム、カルボキシル基を含有した(メタ)アクリロニトリル・ブタジエンゴム等の未硬化溶液等を使用することができる。
【0121】
上記液相樹脂や液相ゴムを用いて上記感光性樹脂組成物を調製する場合には、難溶性樹脂と可溶性粒子とが均一に相溶しない(つまり相分離するように)ように、これらの物質を選択する必要がある。
上記基準により選択された難溶性樹脂と可溶性粒子とを混合することにより、上記難溶性樹脂の「海」の中に液相樹脂または液相ゴムの「島」が分散している状態、または、液相樹脂または液相ゴムの「海」の中に、難溶性樹脂の「島」が分散している状態の感光性樹脂組成物を調製することができる。
【0122】
上記可溶性粒子を、2種以上混合して用いる場合、混合する2種の可溶性粒子の組み合わせとしては、樹脂粒子と無機粒子との組み合わせが望ましい。両者とも導電性が低くいため上下の導体回路間の絶縁性を確保することができるとともに、上記難溶性樹脂との間で熱膨張の調整が図りやすく、樹脂絶縁層にクラックが発生せず、樹脂絶縁層と導体回路との間で剥離が発生しないからである。
【0123】
上記可溶性粒子は、上記難溶性樹脂中にほぼ均一に分散されていることが望ましい。これにより、均一な粗さの凹凸を有する粗化面を形成することができ、バイアホールやスルーホールを形成しても、その上に形成する導体回路の金属層の密着性を確保することができるからである。
また、粗化面を形成する表層部だけに可溶性粒子を含有する樹脂フィルムを用いてもよい。それによって、樹脂フィルムの表層部以外は酸または酸化剤にさらされることがないため、層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の絶縁性が確実に保たれる。
【0124】
上記難溶性樹脂中に分散している可溶性粒子の配合量は、3〜40重量%が望ましい。可溶性粒子の配合量が3重量%未満では、所望の凹凸を有する粗化面を形成することができない場合があり、40重量%を超えると、酸または酸化剤を用いて可溶性粒子を溶解した際に、層間樹脂絶縁層の深部まで溶解してしまい、層間樹脂絶縁層を介した導体回路間の絶縁性を維持できず、短絡の原因となる場合がある。
【0125】
上記粗化面形成用樹脂組成物としては、上記難溶性樹脂、上記可溶性粒子以外に、硬化剤、その他の成分等を含有していることが望ましい。
上記硬化剤としては、例えば、イミダゾール系硬化剤、アミン系硬化剤、グアニジン系硬化剤、これらの硬化剤のエポキシアダクトやこれらの硬化剤をマイクロカプセル化したもの、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスフォニウム・テトラフェニルボレート等の有機ホスフィン系化合物等が挙げられる。
【0126】
上記硬化剤の含有量は、上記粗化面形成用樹脂組成物に対して、0.05〜10重量%であることが望ましい。0.05重量%未満では、硬化が不十分となるため、酸や酸化剤が層間樹脂絶縁層に侵入する度合いが大きくなり、絶縁性が損なわれることがある。一方、10重量%を超えると過剰な硬化剤成分が樹脂の組成を変成させることがあり、信頼性の低下を招いてしまうことがある。
【0127】
上記その他の成分としては、例えば、粗化面の形成に影響しない無機化合物や樹脂等のフィラーが挙げられる。
上記無機化合物としては、例えば、シリカ、アルミナ、ドロマイト等が挙げられ、上記樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェニレン樹脂、メラニン樹脂、オレフィン系樹脂等が挙げられる。これらのフィラーを含有させることにより、熱膨張係数の整合や耐熱性、耐薬品性の向上等を図り、多層プリント配線板の性能をより向上させることができるからである。
【0128】
また、上記粗化面形成用樹脂組成物は、溶剤を含有していてもよい。上記溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテートやトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよいし、2種以上併用してもよい。
【0129】
(4)次に、その材料として熱硬化性樹脂や樹脂複合体を用いた層間樹脂絶縁層を形成する場合には、未硬化の樹脂絶縁層に硬化処理を施すとともに、バイアホール用開口を形成し、層間樹脂絶縁層とする。
上記バイアホール用開口は、レーザ処理により形成することが望ましい。上記レーザ処理は、上記硬化処理前に行ってもよいし、硬化処理後に行ってもよい。
また、感光性樹脂からなる層間樹脂絶縁層を形成する場合には、露光・現像処理を行うことにより、バイアホール用開口を設けてもよい。なお、この場合、露光・現像処理は、上記硬化処理前に行う。
【0130】
また、その材料として熱可塑性樹脂を用いた層間樹脂絶縁層を形成する場合には、熱可塑性樹脂からなる樹脂層にレーザ処理によりバイアホール用開口を形成し、層間樹脂絶縁層とすることができる。
【0131】
上記レーザ処理は、例えば、半田ペースト印刷用レジストを形成する際のレーザ処理と同様の方法等で行うことができる。
【0132】
また、上記した方法で形成する層間樹脂絶縁層の厚さは特に限定されないが、5〜50μmが望ましい。
また、上記バイアホール用開口の開口径は特に限定されないが、通常、40〜200μmが望ましい。
【0133】
また、層間樹脂絶縁層を形成した後、必要に応じて、該層間樹脂絶縁層と基板とを貫通する貫通孔を形成してもよい。該貫通孔は、ドリル加工やレーザ処理等を用いて形成することができる。
【0134】
このような貫通孔を形成した場合には、後工程で、層間樹脂絶縁層の表面に薄膜導体層を形成する際に、該貫通孔の壁面にも薄膜導体層を形成することにより、基板と層間樹脂絶縁層とを挟んだ2層の導体回路間は勿論のこと、この2層の導体回路と基板の両面に形成された2層の導体回路との計4層の導体回路間を電気的に接続するスルーホールを形成することができる。このようにして導体回路間を接続することにより、信号伝送距離を短くすることができるため、信号遅延等が発生しにくくなり、多層プリント配線板の性能の向上に繋がる。
【0135】
(5)次に、バイアホール用開口の内壁を含む層間樹脂絶縁層の表面と上記工程で貫通孔を形成した場合には貫通孔の内壁とに、必要に応じて、酸または酸化剤を用いて粗化面を形成する。
上記酸としては、硫酸、硝酸、塩酸、リン酸、蟻酸等が挙げられ、上記酸化剤としては、クロム酸、クロム硫酸、過マンガン酸ナトリウム等の過マンガン酸塩等が挙げられる。なお、上記粗化面の形成は、プラズマ処理等を用いて行ってもよい。
また、上記酸または酸化剤を用いて、貫通孔のデスミア処理と層間樹脂絶縁層の表面の粗化処理を同時に行うことができる場合がある。
この場合は、製造工程を簡略化することができるため、多層プリント配線板を廉価に製造することができる。
【0136】
また、粗化面を形成した後には、アルカリ等の水溶液や中和液等を用いて、層間樹脂絶縁層の表面を中和することが望ましい。
次工程に、酸や酸化剤の影響を与えないようにすることができるからである。
【0137】
(6)次に、バイアホール用開口の内壁を含む層間樹脂絶縁層の表面と、上記工程で貫通孔を形成した場合には貫通孔の内壁とに、必要に応じて、酸や酸化剤等を用いて粗化面を形成する。
なお、この粗化面は、層間樹脂絶縁層とその上に形成する薄膜導体層との密着性を高めるために形成するものであり、層間樹脂絶縁層と薄膜導体層との間に充分な密着性がある場合には形成しなくてもよい。
【0138】
(7)次に、バイアホール用開口を設けた層間樹脂絶縁層の表面に薄膜導体層を形成する。
上記薄膜導体層は、無電解めっき、スパッタリング、蒸着等の方法を用いて形成することができる。なお、層間樹脂絶縁層の表面に粗化面を形成しなかった場合には、上記薄膜導体層は、スパッタリングにより形成することが望ましい。
また、上記薄膜導体層の表面にドライ処理として、プラズマ処理、UV処理またはコロナ処理を施し、表面の改質を行ってもよい。
なお、無電解めっきにより薄膜導体層を形成する場合には、被めっき表面に、予め、触媒を付与しておく。上記触媒としては、例えば、塩化パラジウム等が挙げられる。
【0139】
上記薄膜導体層の厚さは特に限定されないが、該薄膜導体層を無電解めっきにより形成した場合には、0.6〜1.2μmが望ましく、スパッタリングにより形成した場合には、0.1〜1.0μmが望ましい。
なお、上記(4)の工程で貫通孔を形成した場合には、この工程で貫通孔の内壁面にも金属からなる薄膜導体層を形成することにより、スルーホールとすることができる。
【0140】
また、上記したように貫通孔の内壁面に薄膜導体層を形成し、スルーホールとした場合には、この後、スルーホール内に樹脂充填材層を形成することが望ましい。なお、上記スルーホール内と薄膜導体層が形成されたバイアホール用開口とを同一の充填材で同時に充填してもよい。これにより、スルーホール内とバイアホール内との強度が均一に保たれるため、多層プリント配線板の信頼性を高めることができ、かつ、製造工程を簡略化することができるからである。
【0141】
また、上記スルーホール内に樹脂充填材層を形成した場合には、該スルーホール上に樹脂充填材層を覆う蓋めっき層を形成してもよい。これにより、該蓋めっき層の直上に、バイアホールや半田パッドを形成することができ、信号伝送距離を短くすることができるからである。また、外部接続端子(半田バンプ、導電性接続ピン)へ接続されるバイアホールとスルーホールとを直接接続することができるため、接続信頼性を高めることができる。
なお、上記蓋めっき層を形成する場合は、スルーホールに充填した樹脂充填材を研磨により平坦にしてから形成することが望ましい。これにより、スルーホールとバイアホールとの接続信頼性を高めることができるからである。
【0142】
(8)次に、上記薄膜導体層上の一部にドライフィルムを用いてめっきレジストを形成し、その後、上記薄膜導体層をめっきリードとして電気めっきを行い、上記めっきレジスト非形成部に電気めっき層を形成する。
このとき、バイアホール用開口を電気めっきで充填してフィールドビア構造としてもよく、バイアホール用開口に導電性ペーストを充填した後、その上に蓋めっき層を形成してフィールドビア構造としてもよい。
【0143】
(9)上記電気めっき層を形成した後、上記めっきレジストを剥離し、めっきレジストの下に存在していた金属からなる薄膜導体層をエッチングにより除去し、独立した導体回路とする。
上記エッチング液としては、例えば、硫酸−過酸化水素水溶液、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩水溶液、塩化第二鉄、塩化第二銅、塩酸等が挙げられる。また、エッチング液として上述した第二銅錯体と有機酸とを含む混合溶液を用いてもよい。
また、必要に応じて、導体回路の表面の粗化処理を行う。粗化処理方法としては、例えば、Cu−Ni−P針状合金めっきによる処理、エッチング処理、黒化(酸化)−還元処理等を用いることができる。
【0144】
また、上記(8)および(9)に記載した方法に代えて、以下の方法を用いることにより導体回路を形成してもよい。
即ち、上記薄膜導体層上の全面に電気めっき層を形成した後、該電気めっき層上の一部にドライフィルムを用いてエッチングレジストを形成し、その後、エッチングレジスト非形成部下の電気めっき層および薄膜導体層をエッチングにより除去し、さらに、エッチングレジストを剥離することにより独立した導体回路を形成してもよい。
【0145】
(10)この後、上記(3)〜(9)の工程を繰り返すことにより、層間樹脂絶縁層上に最上層の導体回路が形成された基板を作製する。
【0146】
(11)次に、最上層の導体回路を含む基板上に、複数の半田バンプ形成用開口を有するソルダーレジスト層を形成する。
具体的には、未硬化のソルダーレジスト組成物をロールコーターやカーテンコーター等により塗布したり、フィルム状に成形したソルダーレジスト組成物を圧着したりした後、レーザ処理や露光・現像処理により半田バンプ形成用開口を形成し、さらに、必要に応じて、硬化処理を施すことによりソルダーレジスト層を形成する。
【0147】
上記ソルダーレジスト層は、例えば、エポキシ樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオレフィン樹脂、フッ素樹脂、熱可塑性エラストマー、ポリイミド樹脂等を含むソルダーレジスト組成物を用いて形成することができ、これらの樹脂の具体例としては、例えば、層間樹脂絶縁層に用いた樹脂と同様の樹脂等が挙げられる。
【0148】
上記以外のソルダーレジスト組成物としては、例えば、ノボラック型エポキシ樹脂の(メタ)アクリレート、イミダゾール硬化剤、アミン系硬化剤、2官能性(メタ)アクリル酸エステルモノマー、分子量500〜5000程度の(メタ)アクリル酸エステルの重合体、ビスフェノール型エポキシ樹脂等からなる熱硬化性樹脂、多価アクリル系モノマー等の感光性モノマー、グリコールエーテル系溶剤等を含むペースト状の流動体が挙げられ、その粘度は25℃で1〜10Pa・sに調整されていることが望ましい。
また、後工程でソルダーレジスト層に半田バンプ形成用開口を設けて、半田バンプを形成する場合には、ソルダーレジスト組成物に例えば、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(メタ)アクリレート、または、イミダゾール硬化剤等を含むものを用いることが望ましい。
【0149】
上記ノボラック型エポキシ樹脂の(メタ)アクリレートとしては、例えば、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等と反応させたエポキシ樹脂等が挙げられる。
【0150】
上記2官能性(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては特に限定されず、例えば、各種ジオール類のアクリル酸やメタクリル酸のエステル等が挙げられ、その市販品としては、日本化薬社製のR−604、PM2、PM21等が挙げられる。
【0151】
また、上記ソルダーレジスト組成物は、エラストマーや無機フィラーが配合されていてもよい。
エラストマーが配合されていることにより、形成されるソルダーレジスト層は、エラストマーの有する柔軟性および反発弾性により、ソルダーレジスト層に応力が作用した場合でも、該応力を吸収したり、緩和したりすることができ、その結果、多層プリント配線板の製造工程や製造した多層プリント配線板にICチップ等の電子部品を搭載した後のソルダーレジスト層にクラックや剥離が発生することを抑制でき、さらに、クラックが発生した場合でも該クラックが大きく成長することがほとんどない。
【0152】
また、上記半田バンプ形成用開口を形成する際に用いるレーザとしては、上述した半田ペースト印刷用レジストを形成する際に用いるレーザと同様のもの等が挙げられる。
【0153】
次に、上記半田バンプ形成用開口の底面に露出した導体回路の表面に、半田パッドを形成することが望ましい。
上述したように、上記ソルダーレジスト層の半田バンプ形成用開口の底面に露出する金属層は、貴金属等により形成されていることが望ましいからである。
また、上記ソルダーレジスト層には、必要に応じて、ドライ処理、プラズマ処理、UV処理、または、コロナ処理等の表面処理を行ってもよい。これにより、アンダーフィルの充填性が向上するからである。
【0154】
(12)次に、上記半田バンプ形成用開口を有するソルダーレジスト層に上記した(a)〜(e)の工程を行うことにより、半田バンプを形成し、多層プリント配線板とする。なお、上述したように、基板の一方に半田バンプを形成し、他方にPGAを形成してもよい。
【0155】
【実施例】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
(実施例1)
A.層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量469、油化シェルエポキシ社製エピコート1001)30重量部、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(エポキシ当量215、大日本インキ化学工業社製 エピクロンN−673)40重量部、トリアジン構造含有フェノールノボラック樹脂(フェノール性水酸基当量120、大日本インキ化学工業社製 フェノライトKA−7052)30重量部をエチルジグリコールアセテート20重量部、ソルベントナフサ20重量部に攪拌しながら加熱溶解させ、そこへ末端エポキシ化ポリブタジエンゴム(ナガセ化成工業社製 デナレックスR−45EPT)15重量部と2−フェニル−4、5−ビス(ヒドロキシメチル)イミダゾール粉砕品1.5重量部、微粉砕シリカ2重量部、シリコン系消泡剤0.5重量部を添加しエポキシ樹脂組成物を調製した。
得られたエポキシ樹脂組成物を厚さ38μmのPETフィルム上に乾燥後の厚さが50μmとなるようにロールコーターを用いて塗布した後、80〜120℃で10分間乾燥させることにより、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを作製した。
【0156】
B.貫通孔充填用樹脂組成物の調製
ビスフェノールF型エポキシモノマー(油化シェル社製、分子量:310、YL983U)100重量部、表面にシランカップリング剤がコーティングされた平均粒径が1.6μmで、最大粒子の直径が15μm以下のSiO2 球状粒子(アドテック社製、CRS 1101−CE)72重量部およびレベリング剤(サンノプコ社製 ペレノールS4)1.5重量部を容器にとり、攪拌混合することにより、その粘度が25±1℃で30〜80Pa・sの樹脂充填材を調製した。
なお、硬化剤として、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、2E4MZ−CN)6.5重量部を用いた。
【0157】
C.多層プリント配線板の製造方法
(1)厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂、または、BT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる基板1の両面に18μmの銅箔8がラミネートされている銅張積層板を出発材料とした(図3(a)参照)。まず、この銅張積層板をドリル削孔し、無電解めっき処理を施し、パターン状にエッチングすることにより、基板1の両面に下層導体回路4とスルーホール9を形成した。
【0158】
(2)スルーホール9および下層導体回路4を形成した基板を水洗いし、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹きつけた後、搬送ロールで送ることでそのスルーホール9を含む下層導体回路4の表面に粗化面4a、9aを形成した(図3(b)参照)。エッチング液として、イミダゾール銅 (II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部からなるエッチング液(メック社製、メックエッチボンド)を使用した。
【0159】
(3)次に、上記Bに記載した貫通孔充填用樹脂組成物を調製した後、下記の方法により調整後24時間以内に、スルーホール9内、および、基板1の片面の導体回路非形成部と導体回路4の外縁部とに樹脂充填材10′の層を形成した。
即ち、まず、スキージを用いてスルーホール内に貫通孔充填用樹脂組成物を押し込んだ後、100℃、20分の条件で乾燥させた。次に、導体回路非形成部に相当する部分が開口したマスクを基板上に載置し、スキージを用いて凹部となっている導体回路非形成部に樹脂充填材10′の層を形成し、100℃、20分の条件で乾燥させた(図3(c)参照)。
【0160】
(4)上記(3)の処理を終えた基板の片面を、#600のベルト研磨紙(三共理化学製)を用いたベルトサンダー研磨により、下層導体回路4の表面やスルーホール9のランド表面に樹脂充填材10が残らないように研磨し、次いで、上記ベルトサンダー研磨による傷を取り除くためのバフ研磨を行った。このような一連の研磨を基板の他方の面についても同様に行った。
次いで、100℃で1時間、150℃で1時間の加熱処理を行って樹脂充填材10を硬化させ、樹脂充填剤層10を形成した。
【0161】
このようにして、スルーホール9や導体回路非形成部に形成された樹脂充填材10の表層部および下層導体回路4の表面を平坦化し、樹脂充填材層10と下層導体回路4の側面とが粗化面4aを介して強固に密着し、またスルーホール9の内壁面と樹脂充填材層10とが粗化面9aを介して強固に密着した絶縁性基板を得た(図3(d)参照)。即ち、この工程により、樹脂充填材層10の表面と下層導体回路4の表面が同一平面となる。
【0162】
(5)上記基板を水洗、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹きつけて、下層導体回路4の表面とスルーホール9のランド表面と内壁とをエッチングすることにより、下層導体回路4の全表面に粗化面4a、9aを形成した(図4(a)参照)。なお、エッチング液としては、イミダゾール銅(II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部からなるエッチング液(メック社製、メックエッチボンド)を使用した。
【0163】
(6)基板の両面に、上記Aで作製した基板より少し大きめの層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に載置し、圧力0.4MPa、温度80℃、圧着時間10秒の条件で仮圧着して裁断した後、さらに、以下の方法により真空ラミネーター装置を用いて張り付け、その後、熱硬化させることにより層間樹脂絶縁層2を形成した(図4(b)参照)。すなわち、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを基板上に、真空度67Pa、圧力0.4MPa、温度80℃、圧着時間60秒の条件で本圧着して張り付け、その後、170℃で30分間熱硬化させた。
【0164】
(7)次に、層間樹脂絶縁層2上に、厚さ1.2mmの貫通孔が形成されたマスクを介して、波長10.4μmのCO2 ガスレーザにて、ビーム径4.0mm、トップハットモード、パルス幅8.0μ秒、マスクの貫通孔の径1.0mm、1ショットの条件で層間樹脂絶縁層2に、直径80μmのバイアホール用開口6を形成した(図4(c)参照)。
【0165】
(8)さらに、バイアホール用開口6を形成した基板を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶液に10分間浸漬し、層間樹脂絶縁層2の表面に存在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、バイアホール用開口6の内壁を含む層間樹脂絶縁層2の表面を粗面とした(図4(d)参照)。
【0166】
(9)次に、上記処理を終えた基板を、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした。
さらに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板の表面に、パラジウム触媒(アトテック社製)を付与することにより、層間樹脂絶縁層2の表面およびバイアホール用開口6の内壁面に触媒核を付着させた。
【0167】
(10)次に、以下の組成の無電解銅めっき水溶液中に基板を浸漬して、粗面全体に厚さ0.6〜3.0μmの無電解銅めっき層12を形成した(図5(a)参照)。
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO4 0.003 mol/l
酒石酸 0.200 mol/l
硫酸銅 0.030 mol/l
HCHO 0.050 mol/l
NaOH 0.100 mol/l
α、α′−ビピリジル 40 mg/l
ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l
〔無電解めっき条件〕
35℃の液温度で40分
【0168】
(11)市販の感光性ドライフィルムを無電解銅めっき層12に貼り付け、マスクを載置して、100mJ/cm2 で露光し、0.8%炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、厚さ20μmのめっきレジスト3を設けた(図5(b)参照)。
【0169】
(12)ついで、基板を50℃の水で洗浄して脱脂し、25℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解銅めっきを施し、電解銅めっき層13を形成した(図5(c)参照)。
〔電解めっき水溶液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤 19.5 ml/l
(アトテックジャパン社製、カパラシドHL)
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm2
時間 65 分
温度 22±2 ℃
【0170】
(13)さらに、めっきレジスト3を5%NaOH水溶液で剥離除去した後、そのめっきレジスト3下の無電解めっき膜12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、無電解銅めっき膜12と電解めっき膜13からなる厚さ18μmの独立の上層導体回路5(バイアホール7を含む)とした(図5(d)参照)。
【0171】
(14)上記(5)〜(13)の工程を繰り返すことにより、さらに、上層の層間樹脂絶縁層2と上層の導体回路5(バイアホール7を含む)とを形成した(図6(a)〜図7(a)参照)。
その後、上記上層の導体回路5の表面に無電解めっきにより、粗化層(Cu−Ni−Pからなる合金)を形成した。(図7(b)参照)。
【0172】
(15)次に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DMDG)に60重量%の濃度になるように溶解させた、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬社製)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)46.67重量部、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(油化シェル社製、商品名:エピコート1001)15.0重量部、イミダゾール硬化剤(四国化成社製、商品名:2E4MZ−CN)1.6重量部、感光性モノマーである多価アクリルモノマー(日本化薬社製、商品名:R604)3.0重量部、同じく多価アクリルモノマー(共栄化学社製、商品名:DPE6A)1.5重量部、分散系消泡剤(サンノプコ社製、S−65)0.71重量部を容器にとり、攪拌、混合して混合組成物を調製し、この混合組成物に対して光重合開始剤としてベンゾフェノン(関東化学社製)2.0重量部、光増感剤としてのミヒラーケトン(関東化学社製)0.2重量部を加え、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た。
なお、粘度測定は、B型粘度計(東京計器社製、DVL−B型)で60min-1(rpm)の場合はローターNo.4、6min-1(rpm)の場合はローターNo.3によった。
【0173】
(16)次に、多層配線基板の両面に、上記ソルダーレジスト組成物を30μmの厚さで塗布し、70℃で20分間、80℃で30分間の条件で乾燥処理を行った後、半田パッドのパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクをソルダーレジスト層に密着させて500〜1500mJ/cm2 の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理し、直径80μmの開口を形成した。
そして、さらに、80℃で1時間、100℃で1時間、120℃で1時間、150℃で3時間の条件でそれぞれ加熱処理を行ってソルダーレジスト層を硬化させ、半田バンプ形成用開口を有し、その厚さが20μmのソルダーレジスト層14を形成した。なお、半田バンプ形成用開口の開口径は200μmである。
また、上記ソルダーレジスト組成物としては、市販のソルダーレジスト組成物、LPSR用樹脂等を使用することもできる。
【0174】
(17)次に、過硫酸ナトリウムを主成分とするエッチング液を、そのエッチング能が毎分2μm程度になるように調製し、このエッチング液中にソルダーレジスト層14が形成された基板を1分間浸漬し、導体回路表面に平均粗度(Ra)が1μm以下の粗化面を形成した。
さらに、この基板を、塩化ニッケル(2.3×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(2.8×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.6×10-1mol/l)を含むpH=4.5の無電解ニッケルめっき液に20分間浸漬して、開口部に厚さ5μmのニッケルめっき層15を形成した。さらに、その基板をシアン化金カリウム(7.6×10-3mol/l)、塩化アンモニウム(1.9×10-1mol/l)、クエン酸ナトリウム(1.2×10-1mol/l)、次亜リン酸ナトリウム(1.7×10-1mol/l)を含む無電解金めっき液に80℃の条件で7.5分間浸漬して、ニッケルめっき層15上に、厚さ0.03μmの金めっき層16を形成し、半田パッドとした。
【0175】
(18)この後、ソルダーレジスト層14上に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー、ポリイミド樹脂、イミダゾール硬化剤、光重合開始剤、光増感剤等からなる樹脂組成物を35μmの厚さで塗布し、150℃で30分間の条件で乾燥処理を行って、厚さ30μmのレジスト用樹脂層を形成した。
【0176】
(19)次に、上記レジスト用樹脂層に半田パッドのパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクを密着させて1000mJ/cm2 の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理を行うことにより、半田バンプ形成用開口部分に半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔(開口径225μm)を有する半田ペースト印刷用レジストを形成した。
【0177】
(20)次に、上記(19)の工程で形成された半田ペースト印刷用レジストを介して、ピストン式圧入型印刷機により、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷した。
なお、ここで充填した半田ペーストは、Sn:Agを重量比96.5:3.5で配合させた主として粒径5〜20μmの半田を含むもので、その粘度を250Pa・sに調整したものである。
【0178】
(21)次に、上記(20)の工程で印刷された半田ペーストを260℃でリフロー処理した。
【0179】
(22)次に、半田ペースト印刷用レジストが形成された基板を3重量%のNa2CO3溶液中に浸漬させ、剥離除去した。
【0180】
(23)その後、上記(20)の工程で印刷した半田バンプをフラックス洗浄することにより、半田バンプ17を備えた多層プリント配線板を得た(図7(c)参照)。
【0181】
(実施例2)
A.実施例1と同様にして、層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムの作製、貫通孔充填用樹脂組成物の作製を行った。
【0182】
B.多層プリント配線板の製造
(1)厚さ0.8mmのガラスエポキシ樹脂、FR4、FR5、または、BT(ビスマレイミドトリアジン)樹脂からなる絶縁性基板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を出発材料とした(図8(a)参照)。まず、この銅張積層板を下層導体回路パターン状にエッチングすることにより、基板の両面に下層導体回路34を形成した(図8(b)参照)。
【0183】
(2)下層導体回路34を形成した基板30を水洗いし、酸性脱脂した後、ソフトエッチングし、次いで、エッチング液を基板の両面にスプレイで吹きつけた後、搬送ロールで送ることで下層導体回路34の表面に粗化面34aを形成した(図8(c)参照)。エッチング液として、イミダゾール銅 (II)錯体10重量部、グリコール酸7重量部、塩化カリウム5重量部からなるエッチング液(メック社製、メックエッチボンド)を使用した。
【0184】
(3)次に、上記Aで作製した層間樹脂絶縁層用樹脂フィルムを、温度50〜150℃まで昇温しながら、0.5MPaでラミネートにより貼り付け、樹脂フィルム層50αを形成した(図8(d)参照)。
さらに、樹脂フィルム層50αを貼り付けた基板30に、ドリル加工により直径300μmの貫通孔35を形成した(図8(e)参照)。
【0185】
(4)次に、樹脂フィルム層50α上に、厚さ1.2mmの貫通孔が形成されたマスクを介して、波長10.4μmのCO2 ガスレーザにて、ビーム径4.0mm、トップハットモード、パルス幅8.0μ秒、マスクの貫通孔の径1.0mm、1ショットの条件で樹脂フィルム層50αに、直径80μmのバイアホール用開口52を形成し、層間樹脂絶縁層50とした(図9(a)参照)。
【0186】
(5)バイアホール用開口52を形成した基板を、60g/lの過マンガン酸を含む80℃の溶液に10分間浸漬し、貫通孔35の壁面にデスミア処理を施すとともに、層間樹脂絶縁層50の表面に存在するエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、バイアホール用開口52の内壁面を含むその表面に粗化面50a、52aを形成した(図9(b)参照)。
【0187】
(6)次に、上記処理を終えた基板を、中和溶液(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした。
さらに、粗面化処理(粗化深さ3μm)した該基板の表面に、パラジウム触媒を付与することにより、層間樹脂絶縁層50の表面(バイアホール用開口52の内壁面を含む)、および、貫通孔35の壁面に触媒核を付着させた(図示せず)。即ち、上記基板を塩化パラジウム(PdCl2 )と塩化第一スズ(SnCl2 )とを含む触媒液中に浸漬し、パラジウム金属を析出させることにより触媒を付与した。
【0188】
(7)次に、以下の組成の無電解銅めっき水溶液中に、基板を浸漬し、層間樹脂絶縁層50の表面(バイアホール用開口52の内壁面を含む)、および、貫通孔35の壁面に厚さ0.6〜3.0μmの無電解銅めっき膜42を形成した(図9(c)参照)。
〔無電解めっき水溶液〕
NiSO4 0.003 mol/l
酒石酸 0.200 mol/l
硫酸銅 0.030 mol/l
HCHO 0.050 mol/l
NaOH 0.100 mol/l
α、α′−ビピリジル 100 mg/l
ポリエチレングリコール(PEG) 0.10 g/l
〔無電解めっき条件〕
34℃の液温度で40分
【0189】
(8)次に、無電解銅めっき膜42が形成された基板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 で露光し、0.8%炭酸ナトリウム水溶液で現像処理することにより、厚さ20μmのめっきレジスト43を設けた(図9(d)参照)。
【0190】
(9)ついで、基板を50℃の水で洗浄して脱脂し、25℃の水で水洗後、さらに硫酸で洗浄してから、以下の条件で電解めっきを施し、めっきレジスト43非形成部に、厚さ20μmの電解銅めっき膜44を形成した(図9(e)参照)。
〔電解めっき液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤 19.5 ml/l
(アトテックジャパン社製、カパラシドGL)
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm2
時間 65 分
温度 22±2 ℃
【0191】
(10)次に、めっきレジスト43を5%KOHで剥離除去した後、そのめっきレジスト43下の無電解めっき膜を硫酸と過酸化水素との混合液でエッチング処理して溶解除去し、スルーホール36、および、上層導体回路45(バイアホール46を含む)とした(図10(a)参照)。
【0192】
(11)次に、スルーホール36、および、上層導体回路(バイアホール46を含む)の表面に無電解めっきにより、粗化層(Cu−Ni−Pからなる合金)36a、46aを形成した(図10(b)参照)。
【0193】
(12)次に、上記Aに記載した貫通孔充填用樹脂組成物を調製した後、下記の方法により調製後24時間以内に、スルーホール36内、および、基板の片面のバイアホール46内に樹脂充填材40′、54′の層を形成した。
即ち、まず、スキージを用いてスルーホール内に貫通孔充填用樹脂組成物を押し込んだ後、100℃、20分の条件で乾燥させた。次に、バイアホール46に相当する部分が開口したマスクを基板上に載置し、スキージを用いてバイアホール46内に貫通孔充填用樹脂組成物を充填し、100℃、20分の条件で乾燥を行った。
さらに、同様にして、基板の他方の面のバイアホール46内にも貫通孔充填用樹脂組成物を充填した(図10(c)参照)。
【0194】
(13)次に、上記(12)の処理を終えた基板の両面にバフ研磨を施し、スルーホール36およびバイアホール46から露出した樹脂充填材40′、54′の層の表面を平坦にした。
次いで、100℃で1時間、150℃で1時間の加熱処理を行うことにより、樹脂充填材40′、54′の層を硬化させ、樹脂充填剤層40、54とした(図10(d)参照)。
【0195】
(14)次に、層間樹脂絶縁層50の表面、および、樹脂充填材層40、54の露出面に、上記(6)と同様の処理を行いてパラジウム触媒(図示せず)を付与した。
次に、上記(7)と同様の条件で無電解めっき処理を施し、層間樹脂絶縁層50の表面、および、樹脂充填材40、54の露出面に無電解めっき膜56を形成した(図11(a)参照)。
【0196】
(15)次に、上記(8)と同様の方法を用いて、無電解めっき膜56上に、厚さ20μmのめっきレジストを設けた(図示せず)。さらに、上記(9)と同様の条件で電解めっきを施して、めっきレジスト非形成部に電解めっき膜57を形成した。その後、めっきレジストと、その下に存在する無電解めっき膜56とを除去し、スルーホール36上およびバイアホール46上に、無電解めっき膜56と電解めっき膜57とからなる蓋めっき層58を形成した(図11(b)参照)。
【0197】
(16)次に、蓋めっき層58の表面に上記(11)で用いたエッチング液(メックエッチボンド)を用いて粗化面58aを形成した(図11(c)参照)。
【0198】
(17)次に、上記(3)〜(11)の工程を繰り返すことにより、さらに上層の層間樹脂絶縁層60、導体回路(バイアホール66を含む)を形成し、多層配線板を得た(図11(d)参照)。なお、この工程では、スルーホールを形成しなかった。
【0199】
(18)次に、実施例1の(16)および(17)と同様にして、半田バンプ形成用開口が形成し、その底面に、半田パッド66を有するソルダーレジスト層70を形成した(図12(a)〜(c)参照)。なお、半田バンプ形成用開口の開口径は200μmであった。
【0200】
(19)この後、ソルダーレジスト層70上に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂のエポキシ基50%をアクリル化した感光性付与のオリゴマー、ポリイミド樹脂、イミダゾール硬化剤、光重合開始剤、光増感剤等からなる樹脂組成物を35μmの厚さで塗布し、150℃で30分間の条件で乾燥処理を行って、厚さ30μmのレジスト用樹脂層を形成した。
【0201】
(20)次に、上記レジスト用樹脂層に半田パッドのパターンが描画された厚さ5mmのフォトマスクを密着させて1000mJ/cm2 の紫外線で露光し、DMTG溶液で現像処理を行うことにより、半田バンプ形成用開口部分に半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔(開口径225μm)を有する半田ペースト印刷用レジストを形成した。
【0202】
(21)次に、上記(20)の工程で形成された半田ペースト印刷用レジストを介して、ピストン式圧入型印刷機により、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷した。
なお、ここで充填した半田ペーストは、Sn:Pbを重量比63:37で配合させた主として粒径5〜20μmの半田を含むもので、その粘度を200Pa・sに調整したものである。
また、ソルダーレジスト層70の他の一面には、半田ペーストを印刷した後、導電性ピン78を取り付けた。
【0203】
(22)次に、上記(21)の工程で印刷した半田ペーストを230℃でリフロー処理した。
【0204】
(23)次に、半田ペースト印刷用レジストが形成された基板を3重量%のNa2CO3溶液中に浸漬させ、剥離除去した。
【0205】
(24)その後、上記(21)の工程で印刷した半田ペーストをフラックス洗浄することにより、半田バンプ76とPGAとを備えた多層プリント配線板を得た(図13参照)。
【0206】
(比較例1)
実施例1の(18)〜(23)の工程に代えて、ソルダーレジスト層上に全ての半田バンプ形成用開口に対向する部分にマスクを載置し、半田ぺーストを印刷した以外は、実施例1と同様にして多層プリント配線板を製造した。具体的には、以下の工程を行った。
【0207】
即ち、半田パッドを形成したソルダーレジスト層上に、全ての半田バンプ形成用開口に対向する部分に直径100μmの開口を有するマスクを載置し、ピストン式圧入型印刷機を用いて、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷し、半田バンプを形成するための半田ペーストを形成した。
その後、半田ペーストを200℃でリフローし、さらに、フラックス洗浄を行うことにより、半田バンプを備えた多層プリント配線板を得た。
なお、半田ペーストとしては、実施例1の(20)の工程で用いたものと同様のものを使用した。
【0208】
(比較例2)
実施例2の(19)〜(24)の工程に代えて、ソルダーレジスト層上に全ての半田バンプ形成用開口に対向する部分にマスクを載置し、半田ぺーストを印刷した以外は、実施例2と同様にして多層プリント配線板を製造した。具体的には、以下の工程を行った。
【0209】
即ち、半田パッドを形成したソルダーレジスト層上に、全ての半田バンプ形成用開口に対向する部分に直径100μmの開口を有するマスクを載置し、ピストン式圧入型印刷機を用いて、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷し、半田バンプを形成するための半田ペーストを形成した。
その後、基板の片面に導電性ピンを取り付け、さらに、半田ペーストをリフローした後、フラックス洗浄を行うことにより、半田バンプとPGAとを備えた多層プリント配線板を得た。
なお、半田ペーストとしては、実施例2の(21)の工程で用いたものと同様のものを使用した。
【0210】
実施例1、2および比較例1、2で得られた多層プリント配線板について、ソルダーレジスト層表面の汚染の有無、半田バンプの形状の観察、信頼性試験前後の性能評価を下記の評価方法を用いて行った。
【0211】
評価方法
(1)半田バンプの形状
得られた多層プリント配線板をカッターで切断し、その多層プリント配線板の半田バンプの断面形状を顕微鏡で観察した。
【0212】
(2)信頼性試験
135℃、相対湿度85%の条件下で1000時間放置した後、下記する導通試験を行い、さらに多層プリント配線板を半田バンプが形成されている部分で切断して半田バンプの状態を観察した。
【0213】
(3)導通試験
多層プリント配線板を製造した後、上記信頼性試験前後に導通試験を行い、モニターに表示された結果から導通状態を評価した。
【0214】
実施例1、2の多層プリント配線板では、半田バンプの形状は略均一であり、半田未充填や半田充填量が多過ぎることによる半田バンプの形状のバラツキは見られなかった。また、ソルダーレジスト層の表面には、半田の付着が見られず、半田バンプ間での短絡もなかった。
さらに、信頼性試験および信頼性試験前後に行った導通試験にも全く問題はなかった。
【0215】
一方、比較例1、2の多層プリント配線板では、半田バンプの形状が一様ではなく、ソルダーレジスト層の表面に半田が付着していた。これは、印刷時に半田ペーストがマスクの裏側に回り込んだためであると推定された。
また、導通試験に関しては、信頼性試験前後で短絡が発生した。短絡と確認された部分の半田バンプの断面を観察すると、形成された半田バンプの大きさにバラツキが見られた。これは、隣接する半田バンプ同士が繋がることにより、半田の充填量にバラツキが発生したためであると推定された。
【0216】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多層プリント配線板の製造方法では、ソルダーレジスト層上に形成された半田ペースト印刷用レジストを介して、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷するため、相互間で短絡のない半田バンプを形成することができ、接続性および信頼性に優れた多層プリント配線板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(e)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法における(a)〜(e)の工程の一例を模式的に示す部分断面図である。
【図2】本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を模式的に示す部分断面図である。
【図3】(a)〜(d)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図4】(a)〜(d)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図5】(a)〜(d)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図6】(a)〜(c)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図7】(a)〜(c)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図8】(a)〜(e)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図9】(a)〜(e)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図10】(a)〜(d)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図11】(a)〜(d)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図12】(a)〜(c)は、本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【図13】本発明の多層プリント配線板の製造方法の工程の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
1、30 基板
8、32 銅箔
4、34 下層導体回路
9、36 スルーホール
6、52 バイアホール用開口
12、42 薄膜導体層(無電解めっき膜)
3、43 めっきレジスト
13、44 電解めっき膜
2、50、102 層間樹脂絶縁層
10、54 樹脂充填材
58 蓋めっき層
14、70、114 ソルダーレジスト層
17、76、117 半田バンプ
78 導電性ピン
105 導体回路
106 半田バンプ形成用開口
107 バイアホール
111 レジスト用樹脂層
112 半田ペースト印刷用レジスト
113、213 貫通孔
115 半田ペースト
116 半田パッド[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a multilayer printed wiring board characterized by a method of printing a solder paste in a solder bump forming opening of a solder resist layer.
[0002]
[Prior art]
A multilayer printed wiring board called a so-called multilayer build-up wiring board is manufactured by a semi-additive method or the like, on a resin board reinforced with a glass cloth of about 0.5 to 1.5 mm called a core, and copper It is produced by alternately laminating a conductor circuit and an interlayer resin insulation layer. The connection between the conductor circuits through the interlayer resin insulating layer of the multilayer printed wiring board is made by via holes.
[0003]
Conventionally, a build-up multilayer printed wiring board is manufactured by a method disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-130050.
That is, first, a through hole is formed in a copper clad laminate on which a copper foil is attached, and then a through hole is formed by performing an electroless copper plating process. Subsequently, the surface of the substrate is etched into a conductor pattern using a photolithographic technique to form a conductor circuit. Next, a roughened surface is formed on the surface of the formed conductor circuit by electroless plating, etching, or the like, and an insulating resin layer is formed on the conductor circuit having the roughened surface, followed by exposure and development processing. Via hole openings are formed, and then an interlayer resin insulation layer is formed through UV curing and main curing.
[0004]
In addition, the interlayer resin insulation layer is roughened with acid, oxidant, etc., then a thin electroless plating film is formed, a plating resist is formed on the electroless plating film, and then thickened by electrolytic plating. Etching is performed after the plating resist is peeled off to form a conductor circuit connected to the underlying conductor circuit by a via hole.
After repeating this process, a solder resist layer for protecting the conductor circuit is finally formed, and plating is applied to the exposed portions for connection to electronic components such as IC chips and motherboards, and soldering is performed. After forming a bump forming pad, a solder paste is printed on an electronic component mounting side such as an IC chip to form a solder bump, thereby manufacturing a build-up multilayer printed wiring board. Further, if necessary, solder bumps are also formed on the mother board connection side.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Solder bumps, particularly flip-chip solder bumps, are formed by placing a mask having openings in portions facing the solder bump forming openings and then printing a solder paste.
[0006]
However, in the method of printing the solder paste using a mask, the solder paste is not easily removed depending on the opening diameter of the mask, and the solder paste wraps around the back side of the mask when the plate is separated, and the surface of the solder resist layer There were times when it was blurred. In this case, the solder paste on the surface of the solder resist layer flows due to heat during the reflow process, and is connected to the solder paste filled in the adjacent solder bump forming openings, which may cause a short circuit between the solder bumps.
In addition, when the solder pastes in adjacent solder bump formation openings are connected to each other through the solder paste on the surface of the solder resist layer, the solder paste filled in the solder bump formation openings flows during the reflow process. As a result, the solder bump forming opening that is not filled with solder or the solder bump forming opening that is excessively filled with solder may be formed.
Furthermore, with the increase in the density of multilayer printed wiring boards, the amount of solder paste to be filled has not decreased so much even though the distance between the solder bump formation openings has become shorter. When the solder paste is filled in the solder paste, the solder paste is more likely to bleed.
[0007]
Also, in the method of printing solder paste using a mask, alignment must be performed between the substrate and the mask. However, the solder pad and target mark misalignment caused by the curing shrinkage of the solder resist layer causes soldering. There is a case where a positional deviation occurs between the opening for bump formation and the opening of the mask.
In addition, there is usually some unevenness on the solder resist layer, and this unevenness creates a gap between the mask and the solder resist layer, so that the solder paste may spread on the surface of the solder resist layer. It was.
[0008]
In addition, with the recent trend toward higher density and higher integration of electronic components such as semiconductors and printed boards, solder bumps on multilayer printed wiring boards are becoming narrower and finer. Also in the mask for use, it was necessary to narrow the pitch between the openings.
However, when the pitch between the openings is narrowed, the mechanical strength of the mask is weakened, and there is a possibility that the mask is damaged or warped when the solder paste is printed. In addition, when the pitch between the openings is narrow, the shape of the openings cannot have a taper that increases the diameter toward the back side of the mask, and the solder paste cannot be easily removed. Due to this, troubles frequently occurred in the solder paste printing process.
[0009]
In addition, in a multilayer printed wiring board with high density and high integration, solder bumps are formed not only on a flat conductor circuit but also on a via hole having a depression at least at a part thereof.
The solder bump on the conductor circuit and the solder bump on the via hole are different in the amount of solder paste to be filled when forming them, and when the solder bump is formed on the via hole, the solder paste Had to be filled in large quantities. Therefore, when the solder paste is filled on the via hole through the mask, it is necessary to increase the diameter of the opening provided in the mask or change the mask pressure (pressure to press the mask against the substrate). However, it has not been able to cope with it sufficiently because the mechanical strength of the mask as described above becomes weak.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research in view of the above problems, the present inventors have formed a solder paste printing resist having a through hole communicating with the solder bump forming opening on the solder resist layer, and the solder paste printing resist is interposed therebetween. In addition, it has been found that by printing a solder paste on the opening for forming solder bumps, it is possible to produce a multilayer printed wiring board having solder bumps having no connection short circuit and excellent connection reliability with external connection parts. The inventors have reached an invention having the following contents.
[0011]
That is, in the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention, an interlayer resin insulation layer and a conductor circuit are laminated on a substrate on which a conductor circuit is formed, and then a plurality of solder bumps are formed on the uppermost conductor circuit. A method for producing a multilayer printed wiring board, wherein a solder resist layer having an opening for forming is provided, and a solder bump is formed in the opening for forming a solder bump,
It includes at least the following steps (a) to (e).
(A) Resist resin layer forming step of forming a resist resin layer on the solder resist layer;
(B) A resist forming step of subjecting the resist resin layer to exposure / development processing or laser processing to form a solder paste printing resist having a through hole communicating with the opening in the opening portion for forming the solder bump;
(C) a solder paste printing process for printing the solder paste on the solder bump forming opening via the solder paste printing resist;
(D) a solder bump forming step of applying a reflow process to the solder paste printed in the step (c) to form a solder bump; and
(E) A resist removal step of peeling or removing the solder paste printing resist.
[0012]
In the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention, it is desirable to remove or remove the resist for printing solder paste using an acid solution, an alkaline solution, or an organic solvent.
[0013]
The acid solution is preferably at least one of sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and butyric acid.
[0014]
The alkaline solution is preferably at least one of sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia.
[0015]
The organic solvent is preferably at least one of alcohols, amines, ketones, and acetone.
[0016]
In the method for producing a multilayer printed wiring board, it is desirable that the resist resin layer is formed by applying a resin composition.
[0017]
In the method for manufacturing a multilayer printed wiring board, the solder resist layer preferably has a solder bump forming opening having a flat bottom surface and a solder bump forming opening in which at least a part of the bottom surface is recessed. .
[0018]
In the method for producing a multilayer printed wiring board, it is desirable to perform a residual paste removing step of removing the solder paste remaining on the solder paste printing resist after the solder paste printing step.
[0019]
In the method for producing a multilayer printed wiring board, it is desirable that a noble metal layer made of noble metal, tin, or nickel is exposed on the bottom surface of the solder bump forming opening.
[0020]
In the method for producing a multilayer printed wiring board, the solder paste printing resist is preferably made of a thermosetting resin, a photosensitive resin, or a composite thereof.
[0021]
In Japanese Patent No. 2861965, the first film is formed at the tip of the protruding electrode, and then the second film is formed on the protruding electrode forming surface so that the base of the protruding electrode is buried. A method for forming a protruding electrode is disclosed in which the first film is removed after the second film is cured. Although this method is common in that an electrode for connecting to a semiconductor chip or the like is formed, a film made of a resin or the like is formed on an already formed electrode, and a plurality of resins or the like are formed. After forming a film (resist for solder paste printing), the method of the present invention is completely different from the method of the present invention for forming solder bumps to be electrodes, and the existence of these publications prevents any novelty or inventive step of the present invention. Is not to be done.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method for producing a multilayer printed wiring board of the present invention, an interlayer resin insulation layer and a conductor circuit are laminated on a substrate on which a conductor circuit is formed, and then a plurality of solder bump forming openings are formed on the uppermost conductor circuit. A method of manufacturing a multilayer printed wiring board, wherein a solder bump is formed in the solder bump forming opening,
It includes at least the following steps (a) to (e).
(A) Resist resin layer forming step of forming a resist resin layer on the solder resist layer;
(B) A resist forming step of subjecting the resist resin layer to exposure / development processing or laser processing to form a solder paste printing resist having a through hole communicating with the opening in the opening portion for forming the solder bump;
(C) a solder paste printing process for printing the solder paste on the solder bump forming opening via the solder paste printing resist;
(D) a solder bump forming step of applying a reflow process to the solder paste printed in the step (c) to form a solder bump; and
(E) A resist removal step of peeling or removing the solder paste printing resist.
[0023]
In the manufacturing method of the multilayer printed wiring board, a solder paste printing resist having a through hole communicating with the solder bump forming opening is formed on the solder resist layer, and the solder bump forming resist is formed via the solder paste printing resist. Print solder paste in the opening. For this reason, the filled solder paste is in a state of being isolated by a solder paste printing resist, and is subjected to a reflow process in this state, so that a short circuit does not occur between the formed solder bumps. . Therefore, according to the present invention, a multilayer printed wiring board having solder bumps excellent in connection reliability with external connection parts can be manufactured.
The present invention is characterized by a method for forming solder bumps that is almost similar to the final step of a method for manufacturing a build-up multilayer printed wiring board in which connection between conductor circuits via an interlayer resin insulation layer is performed by via holes. Therefore, methods such as a full additive method, a semi-additive method, a subtra method, an RCC method, a conformal method, and a batch lamination method can be applied to the present invention.
In the present invention, solder bumps are formed on both main surfaces, and not only BGA (Ball Grid Array) having a structure connected to other printed wiring boards and semiconductor chips via the solder bumps but also one main surface. A PGA (Pin Grid Array) manufactured by attaching conductive pins to solder bumps formed on the surface is also an object of manufacture.
However, in the case of PGA, the conductive pins may be connected when the solder paste is applied and then reflowed.
[0024]
Below, the manufacturing method of the multilayer printed wiring board of this invention is demonstrated.
The method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention is characterized by the step of printing solder paste in the solder bump forming openings of the solder resist layer, that is, the steps (a) to (e) above. It is. Accordingly, first, the steps (a) to (e) will be described with reference to the drawings, and all manufacturing steps for manufacturing the multilayer printed wiring board will be described later.
[0025]
1A to 1E are partial cross-sectional views schematically showing a part of a manufacturing process in a method for manufacturing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
In the manufacturing method of the present invention, after the solder resist
The resist resin layer 111 can be formed, for example, by applying an uncured resin composition using a roll coater, a curtain coater, or the like, or thermocompression bonding an uncured (semi-cured) resin film.
In the figure, 102 is an interlayer resin insulation layer, 105 is a conductor circuit, 107 is a via hole, and 116 is a solder pad.
[0026]
In the method for producing a multilayer printed wiring board of the present invention, the resist resin layer 111 is preferably formed by applying a resin composition.
When a resist resin layer is formed by attaching an uncured resin film to a substrate having a solder resist layer with solder bump formation openings, directly above the solder bump formation openings on the resist resin layer A depression may occur in the portion. In this case, when a through hole is formed in the resist resin layer to form a resist for solder paste printing, a through hole having a desired shape may not be formed, for example, the wall surface of the through hole is tapered. As a result, in the subsequent solder paste printing process, when the solder paste is filled in the solder bump forming opening via the solder paste printing resist, the solder paste amount varies for each solder bump forming opening. The amount of solder paste to be filled increases and decreases, which may lead to variations in the height of solder bumps. In addition, the generation | occurrence | production of the hollow in the resin layer for resists appears notably especially when the resin layer for resists is formed by crimping | bonding a resin film.
[0027]
In addition, as described above, there are usually some unevenness on the solder resist layer, and when filling the solder paste using a mask, due to the presence of the unevenness, In some cases, the solder paste spreads on the surface of the solder resist layer, but this problem was not completely solved even when the resin film was formed by attaching a resin film. A slight gap is formed between the solder paste printing resist and the solder resist layer, and as a result, the solder paste may ooze on the surface of the solder resist layer when the solder paste is printed.
[0028]
On the other hand, when the resist resin layer 111 is formed by applying a resin composition, there is a problem that a depression is generated in the portion directly above the solder
In addition, since the resist resin layer 111 formed by applying the resin composition has excellent followability to the unevenness of the surface of the solder resist
[0029]
Although it does not specifically limit as resin contained in the said resin composition or the said resin film, It is desirable that they are a thermosetting resin, a photosensitive resin, or these composites.
Examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polyolefin resin, and a fluororesin.
[0030]
Examples of the epoxy resin include bisphenol type epoxy resins and novolac type epoxy resins.
The viscosity of the bisphenol-type epoxy resin can be adjusted without using a diluting solvent by selecting an A-type or F-type resin. The novolac-type epoxy resin has high strength, heat resistance, This is because of its excellent chemical resistance and resistance to thermal decomposition.
[0031]
The bisphenol type epoxy resin is preferably a bisphenol A type epoxy resin or a bisphenol F type epoxy resin, and more preferably a bisphenol F type epoxy resin because it has a low viscosity and can be used without using a solvent.
[0032]
The novolac epoxy resin is preferably at least one selected from a phenol novolac epoxy resin and a cresol novolac epoxy resin. This is because the shape retaining property of the through-hole formed in the process described later and communicating with the opening for forming solder bumps is good.
[0033]
Further, the bisphenol type epoxy resin and the novolac type epoxy resin may be mixed and used.
In this case, the mixing ratio of the bisphenol type epoxy resin and the novolac type epoxy resin is desirably in the range of 1: 1 to 1: 100. It is because an increase in viscosity can be suppressed by mixing in this range.
[0034]
As said photosensitive resin, what sensitized the said thermosetting resin is mentioned, for example. Specifically, for example, methacrylic acid, acrylic acid, or the like is used, and a thermosetting group is subjected to (meth) acrylation reaction.
Among these, (meth) acrylate of an epoxy resin is desirable, and an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule is more desirable.
Moreover, as said photosensitive resin, an acrylic resin etc. are mentioned, for example.
[0035]
The composite is not particularly limited as long as it contains the thermosetting resin and the photosensitive resin, and those having any composition can be used. In the composite, the thermosetting resin and the photosensitive resin may be chemically bonded, or simply the mixture of the thermosetting resin and the photosensitive resin. Also good.
These may be used alone or in combination of two or more.
[0036]
The resin composition and the resin film may contain a curing agent, an additive, a solvent and the like in addition to the resin component.
The curing agent is not particularly limited, and a commonly used curing agent can be used. Specific examples include imidazole curing agents and amine curing agents.
[0037]
The resin composition and the resin film may contain additives such as organic particles such as resin particles and rubber particles, particles such as inorganic particles and metal particles, brighteners, reaction stabilizers, and photopolymerizers. . This is because the thermal expansion coefficient, degree of cure, flame retardancy, and the like of the formed solder paste printing resist can be adjusted by appropriately selecting and blending such additives.
[0038]
Examples of the resin particles include those made of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and the like. Specifically, for example, amino resins (melamine resins, urea resins, guanamine resins, etc.), epoxy resins, phenol resins, and the like. , Phenoxy resin, polyimide resin, polyphenylene resin, polyolefin resin, fluororesin, bismaleimide-triazine resin and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0039]
Examples of the rubber particles include acrylonitrile-butadiene rubber, polychloroprene rubber, polyisoprene rubber, acrylic rubber, polysulfuric rigid rubber, fluorine rubber, urethane rubber, silicone rubber, ABS resin, polybutadiene rubber, epoxy modification, and urethane modification. And various modified polybutadiene rubbers modified with (meth) acrylonitrile, (meth) acrylonitrile-butadiene rubbers containing a carboxyl group, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0040]
Examples of the inorganic particles include aluminum compounds, calcium compounds, potassium compounds, magnesium compounds, and silicon compounds. These may be used alone or in combination of two or more.
[0041]
Examples of the aluminum compound include alumina and aluminum hydroxide. Examples of the calcium compound include calcium carbonate and calcium hydroxide. Examples of the potassium compound include potassium carbonate. Examples of the magnesium compound include magnesia, dolomite, basic magnesium carbonate, and talc. Examples of the silicon compound include silica and zeolite. These may be used alone or in combination of two or more.
[0042]
As said metal particle, what consists of gold, silver, copper, tin, zinc, stainless steel, aluminum, nickel, iron, lead etc. is mentioned, for example. These may be used alone or in combination of two or more.
[0043]
Moreover, although the said resin composition and the said resin film may contain the solvent, what does not contain a solvent at all is desirable. This is because, in a resin composition or the like that does not contain any solvent, bubbles are hardly generated after the curing treatment.
In the case of containing a solvent, examples of the solvent include NMP (normal methyl pyrrolidone), DMDG (diethylene glycol dimethyl ether), glycerin, cyclohexanol, cyclohexanone, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, methanol, ethanol, and butanol. And propanol.
[0044]
Moreover, in this process, after apply | coating a resin composition or sticking the said film, you may give a drying process as needed. Usually, after applying the resin composition, it is desirable to perform a drying treatment. What is necessary is just to perform the said drying process by heating at the temperature of 80-250 degreeC for 5 to 60 minutes, for example.
The thickness of the resist resin layer formed in this step is not particularly limited, but is usually about 5 to 60 μm. This is because, with such a thickness, not only does it serve as a resist for solder paste printing in a later process, but it is easy to peel off or remove after solder paste printing. In addition, what is necessary is just to make thickness before drying into about 10-65 micrometers, for example, when performing a drying process after performing application | coating etc. of a resin composition as mentioned above.
[0045]
It is desirable that a metal layer made of noble metal, tin, or nickel is exposed on the bottom surface of the solder bump forming opening of the solder resist layer that forms the resist resin layer. This is to protect the conductor circuit from corrosion caused by a solution or the like used when peeling or removing the solder paste printing resist in a later step.
[0046]
Further, the metal layer may be a single layer or may be composed of two or more layers. Examples of the material for the metal layer include nickel-gold, nickel-silver, nickel-palladium, nickel-palladium-gold, and the like.
Moreover, formation of the said metal layer can be performed using methods, such as plating, vapor deposition, and electrodeposition, for example.
[0047]
The thickness of the metal layer exposed on the bottom surface of the solder bump forming opening is preferably 0.01 to 5 μm. If the thickness is less than 0.01 μm, the conductor circuit cannot be completely covered when a roughening layer is provided on the surface of the conductor circuit. On the other hand, the effect of protecting the above-described conductor circuit is hardly changed even if the surface exceeds 5 μm. Because there is no. More desirably, the thickness is 0.05 to 3 μm.
[0048]
The solder resist layer preferably has a solder bump forming opening with a flat bottom surface and a solder bump forming opening with at least a portion of the bottom surface recessed.
Here, the solder bump forming opening having a flat bottom surface is a solder bump forming opening formed on a conductor circuit, and the solder bump forming opening having at least a part of the bottom surface depressed is on a via hole. This is an opening for forming solder bumps. Thus, by providing openings for forming solder bumps not only on the conductor circuit but also on the via hole, a large number of solder bumps can be formed through a later process, and the density of the multilayer printed wiring board can be increased. It can cope with high integration.
[0049]
After the resist resin layer forming step is completed, the step (b) (resist forming step) is performed.
In this step, the resist resin layer 111 formed in the step (a) is subjected to exposure / development processing or laser processing to form a solder paste printing resist 112 having a through
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the opening diameter of the through
[0050]
In particular, when solder paste is filled into the openings for forming solder bumps having at least a part of the bottom surface thereof, a larger amount of solder paste is required compared to the openings for forming solder bumps having a flat bottom surface. Therefore, it is desirable that the opening diameter of the through hole is larger than the opening for forming solder bumps.
Also, in the resist for printing solder paste formed in this step, unlike the mask, there is no problem such as a decrease in mechanical strength caused by increasing the diameter of the through hole.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view for explaining a part of the manufacturing process of the method for manufacturing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
[0051]
In this step, a solder paste printing resist 112 having a through
Therefore, here, the resist formation by the exposure / development process and the resist formation by the laser process will be described separately.
[0052]
(1) Resist formation by exposure and development
In this case, after the mask is placed on the resist resin layer formed in the step (a), exposure / development processing is performed, and the solder bump formation opening portion communicates with the solder bump formation opening portion. A through hole is formed.
Here, the exposure / development conditions, that is, the exposure wavelength, the light amount, the type of the developer, and the like are not particularly limited, and may be appropriately selected in consideration of the composition and shape of the resist resin layer. For example, 200 to 1000 mJ / cm2 After irradiating with ultraviolet rays under the above conditions, it is performed by immersing in a developing solution such as an aqueous solution of sodium carbonate or DMTG (diethylene glycol trimethyl ether) or by spraying the developing solution.
Further, in order to completely remove the resist resin layer formed on the opening portion for forming the solder bump, the development process may be performed in two steps, or the development process may be performed while ultrasonically treating the developer. Good.
[0053]
(2) Resist formation by laser processing
In this case, the resist resin layer formed in the step (a) is subjected to laser treatment to form a through hole communicating with the solder bump forming opening in the solder bump forming opening.
At this time, examples of the laser to be used include a carbon dioxide laser, an excimer laser, a UV laser, and a YAG laser.
These lasers may be used properly in consideration of the shape of the solder paste printing resist to be formed.
[0054]
When performing the laser treatment, a large number of resists for printing solder paste can be formed at a time by irradiating laser light with a hologram type excimer laser through a mask. This is because it is possible to simultaneously irradiate a plurality of portions with laser light having the same intensity and the same irradiation angle.
[0055]
Also, a large number of resists for printing solder paste can be formed at a time by irradiating laser light through an optical system lens and a mask.
This is because laser light having the same intensity and the same irradiation angle can be simultaneously irradiated to a plurality of portions through the optical system lens and the mask.
[0056]
The through hole formed in the mask is preferably a perfect circle in order to make the spot shape of the laser beam a perfect circle, and the diameter of the through hole is preferably about 0.1 to 2 mm.
When the carbon dioxide laser is used, the pulse interval is 10-Four-10-8It is desirable to be seconds. Moreover, it is desirable that the time for irradiating the laser for forming the opening is 10 to 500 μsec.
When a through hole communicating with the solder bump forming opening is formed in the solder bump forming opening by laser light, particularly when the through hole is formed using a carbon dioxide laser, it is desirable to perform a desmear treatment.
Further, before or after forming the through holes communicating with the solder bump forming openings by performing the exposure, development processing or laser processing, a curing treatment may be performed as necessary.
[0057]
The opening diameter of the solder paste printing resist formed by such exposure / development processing or laser processing is preferably 1.0 to 2.0 times the opening diameter of the solder bump formation. This is because depending on the shape of the metal layer (solder pad 116) exposed from the solder bump forming opening, a large amount of solder paste may be required to completely fill the solder bump forming opening.
As described above, when the solder bump forming opening is formed on the conductor circuit, the metal layer exposed on the bottom surface of the solder bump forming opening is flat, whereas the solder bump forming opening is formed on the via hole. When formed, the metal layer exposed on the bottom surface of the solder bump forming opening has a shape in which a part (center portion) is depressed, so that a lot of solder paste is used to completely fill the solder bump forming opening. Need.
[0058]
After completion of the resist formation step, the step (c) (solder paste printing step) is performed.
In this step, the
[0059]
The solder paste is usually printed using a printing squeegee or a sealed squeegee unit.
[0060]
The material of the squeegee for printing is not particularly limited, and examples thereof include materials similar to those used for manufacturing a multilayer printed wiring board in general, such as rubber such as polyethylene, metal such as iron and stainless steel, and ceramic.
Among these, since it has elasticity and has high followability to unevenness (undulation) on the substrate surface, it is possible to print solder paste more reliably in the opening, and on the solder paste printing resist. A rubber having a hardness of 60 ° or more is desirable because the solder paste hardly remains.
[0061]
Examples of the shape of the printing squeegee include various shapes such as a flat shape and a square shape. By filling the squeegee with the above shape in a timely manner, the filling property of the solder paste can be improved.
Although the thickness of the squeegee is not particularly limited, it is usually preferably 10 to 30 mm and more preferably 15 to 25 mm. This is because there is no warping or deflection even when printing is repeated. In the case of a metallic squeegee, the thickness is preferably 50 to 300 μm.
[0062]
Examples of the sealed squeegee unit include an air press-fit type, a roller press-fit type, and a piston press-fit type.
In particular, when forming a solder bump having a distance between adjacent solder bumps of 200 μm or less, it is desirable to use a sealed squeegee unit. This is because in normal squeegee printing, it is difficult to print solder paste in such narrowly spaced openings for forming solder bumps.
Further, among the above-described sealed squeegee units, a piston press-in type is desirable from the viewpoint of excellent printing pressure stability.
[0063]
It does not specifically limit as a solder paste used by the said solder paste printing process, Generally what is used by manufacture of a multilayer printed wiring board can be used. Specifically, for example, Sn: Pb (weight ratio) = 63: 37, Sn: Pb: Ag = 62: 36: 2, Sn: Ag = 96.5: 3.5, Sn: Sb = 95: 5 And the like, those consisting of Sn, Sb and Pb, and those consisting of Sn, Ag and Cu. The particle diameter of the solder particles is preferably 2 to 40 μm, more preferably 5 to 20 μm.
[0064]
The melting point of the solder paste is desirably in the range of 180 to 280 ° C. This is because within the above range, the strength of the conductive connection pin in the production of PGA is 20 N / pin or more.
On the other hand, when the melting point is less than 180 ° C., the shape retention of solder bumps formed through the reflow process in the subsequent process is weak, and the IC chip may not be connected by flip chip mounting. This is because the solder paste printing resist or solder resist layer may be dissolved.
More preferably, it is 200-260 degreeC.
Further, it is desirable that the melting point of the solder on the side to which the conductive connection pin is connected is higher than the melting point of the solder bump on the side to which the IC chip is connected. This is because when the IC chip is mounted on the flip chip, the reflow process does not cause the conductive connection pins to be tilted or dropped. Specifically, the case where a solder bump made of Sn and Pb is used for the solder bump on the side where the IC chip is connected, and the case where a solder bump made of Sn and Sb is used for the side where the conductive connection pin is connected, can be mentioned.
[0065]
The solder paste preferably has a viscosity of 100 to 300 Pa · s at 25 ° C. This is because the solder paste can be printed in a desired shape within the above range, and a solder bump having a uniform shape can be formed.
[0066]
Further, when the solder paste remains on the solder paste printing resist in this step, it is desirable to perform a residual paste removing step for removing the solder paste. The solder paste remaining on the solder paste printing resist is fluidized by the heat during the reflow process in the subsequent process, and is connected to the solder paste filled in the adjacent solder bump opening, thereby causing a short circuit between the formed solder bumps. This is because it may occur. Specifically, the solder paste can be removed using a squeegee, cleaning paper, or the like.
[0067]
After the
[0068]
The reflow can be performed using, for example, a nitrogen reflow apparatus. The reflow temperature is preferably within a range of 180 to 280 ° C.
[0069]
After reflowing the solder paste, the solder paste printing resist 112 formed on the solder resist
[0070]
The solder paste printing resist 112 is peeled off or removed by, for example, immersing the substrate in an acid solution, an alkaline solution, or an organic solvent, or applying an acid solution, an alkaline solution, or an organic solvent to the solder paste printing resist 112. It is desirable to carry out by applying or spraying. This is because the solder paste printing resist 112 can be peeled or removed without damaging the solder bumps 117, and a residue of the solder paste printing resist 112 does not occur.
When the solder paste printing resist 112 is formed using a resin film, the solder paste printing resist 112 may be removed by peeling off.
[0071]
Examples of the acid solution include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and butyric acid. Examples of the alkaline solution include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonia. The acid solution is particularly preferably a weakly acidic solution, and the alkali solution is particularly preferably a weakly basic solution. This is because solder may be corroded when a strongly acidic or strongly basic solution is used.
[0072]
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol and ethanol, amines such as triethylamine and pyridine, volatile organic solvents such as ketone and acetone, and the like.
[0073]
After the steps (a) to (e) are completed, the solder bumps 117 are flux-washed as necessary.
Further, before the reflow treatment is performed on the solder paste formed in the solder paste printing process, a conductive pin may be attached to the solder paste in advance to form a PGA for connection to an external terminal.
It should be noted that plasma treatment with oxygen, carbon tetrachloride, or the like may be performed in a timely manner for a character printing process for forming product recognition characters or the like or for modifying the solder resist layer.
[0074]
In the above steps (a) to (e), since the solder paste printing resist formed to print the solder paste is made of resin, the affinity with the solder paste is low, and the solder paste is repelled. It has excellent pull-out properties, can reliably fill the solder bump forming openings with the solder paste, and can form uniform-shaped solder bumps.
[0075]
In addition, since the solder paste printing resist is formed directly on the solder resist layer, a gap is formed between the solder paste printing resist and the solder resist layer, unlike when a mask is placed. The solder paste is less likely to spread on the surface of the solder resist layer. This effect is particularly prominent when the resist resin layer is formed by applying a resin composition on the solder resist layer.
Also, the solder bump forming openings are isolated by the solder paste printing resist, and the solder paste does not adhere on the solder resist layer other than the solder bump forming openings. Solder pastes in the bump forming openings are not connected to each other, and solder bumps that do not cause a short circuit can be formed.
[0076]
Furthermore, unlike the method of printing the solder paste using a mask, it is not necessary to align the substrate and the mask, so that the inconvenience that occurs when the mask is displaced does not occur.
Further, in the resist forming process, even if a positional deviation occurs between the solder bump forming opening and the solder paste printing resist, the solder paste printing resist can be easily peeled or removed, The solder paste printing resist can be re-formed at an accurate position.
[0077]
Next, all the manufacturing processes of the manufacturing method of the multilayer printed wiring board of this invention are demonstrated in order of a process.
(1) In the method for producing a multilayer printed wiring board of the present invention, first, a conductor circuit is formed on a substrate.
Specifically, for example, after forming a solid conductor layer by performing electroless plating treatment on both surfaces of the substrate, an etching resist corresponding to the conductor circuit pattern is formed on the conductor layer, and then etching is performed. What is necessary is just to form by performing.
In addition, after giving an electroless-plating process, you may thicken the thickness of a conductor layer by giving electrolytic plating.
The substrate is preferably a resin substrate, and specific examples include a glass epoxy substrate, a polyimide substrate, a bismaleimide-triazine resin substrate (BT resin substrate), a fluororesin substrate, FR4, FR5, and the like.
Moreover, you may use a copper clad laminated board, a RCC board | substrate, etc. as a board | substrate with which the solid conductor layer was formed.
[0078]
In addition, when performing the electroless plating process, if necessary, a through hole is formed in the insulating substrate in advance, and the wall surface of the through hole is also subjected to the electroless plating process, thereby It is good also as a through hole which electrically connects between the interposed conductor circuits. Further, when a through hole is formed, it is desirable to fill the through hole with a resin filler.
[0079]
Examples of the resin filler include a resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and inorganic particles.
As said epoxy resin, the thing similar to the epoxy resin used when forming the resist for solder paste printing can be mentioned, for example.
[0080]
The curing agent contained in the resin filler is not particularly limited, and a conventionally known curing agent can be used, but an imidazole curing agent or an amine curing agent is desirable.
This is because when these curing agents are used, the degree of shrinkage during curing is small, and the adhesion between the through hole and the resin filler layer is particularly excellent.
[0081]
As an inorganic particle contained in the said resin filler, what consists of an aluminum compound, a calcium compound, a potassium compound, a magnesium compound, a silicon compound etc. is mentioned, for example. These may be used alone or in combination of two or more.
[0082]
The content ratio of the inorganic particles in the resin filler is 10 to 50% by weight. This is because the thermal expansion coefficient can be matched with the interlayer resin insulation layer within this range. A more desirable content ratio is 20 to 40% by weight.
[0083]
Examples of the shape of the inorganic particles include a spherical shape, an elliptical spherical shape, a crushed shape, and a polyhedral shape. Of these, spherical and elliptical spheres are desirable. This is because the occurrence of cracks and the like due to the shape of the particles can be suppressed. Further, the surface of the inorganic particles may be coated with a silica coupling agent or the like. This is because the adhesion between the inorganic particles and the epoxy resin is improved.
[0084]
The resin filler may contain other thermosetting resins, thermoplastic resins, photosensitive resins, composites thereof and the like in addition to the epoxy resin.
As said thermosetting resin, a polyimide resin, a phenol resin, etc. are mentioned, for example.
Examples of the thermoplastic resin include fluorine such as polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene perfluoroalkoxy copolymer (PFA). Resin, polyethylene terephthalate (PET), polysulfone (PSF), polyphenylene sulfide (PPS), thermoplastic polyphenylene ether (PPE), polyether sulfone (PES), polyetherimide (PEI), polyphenylene sulfone (PPES), Examples include polyethylene naphthalate (PEN), polyetheretherketone (PEEK), polyolefin, phenoxy resin, and the like.
Moreover, as said photosensitive resin, what sensitized the said thermosetting resin, an acrylic resin, etc. are mentioned, for example. Specifically, for example, those obtained by subjecting a thermosetting group to (meth) acrylation reaction using methacrylic acid or acrylic acid can be used. These resins may be used alone or in combination of two or more. Note that these resins and composites thereof (a thermosetting resin and a thermoplastic resin, or a composite of a photosensitive resin and a thermoplastic resin) may be used instead of the epoxy resin.
[0085]
In addition to the inorganic particles, the resin filler may contain resin particles, metal particles, and the like. Examples of the resin particles include those obtained by molding a resin such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin into a spherical shape. Examples of the metal particles include conductivity made of gold, silver, copper, or the like. Particles. These may be used alone or in combination of two or more.
Moreover, you may use the said resin particle etc. instead of the said inorganic particle.
Further, as the resin filler, a paste mainly composed of a conductive resin or a conductive metal filler such as gold, silver, or copper may be used.
[0086]
The resin filler may contain solvents such as NMP (normal methyl pyrrolidone), DMDG (diethylene glycol dimethyl ether), glycerin, cyclohexanol, cyclohexanone, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, methanol, ethanol, butanol, propanol ( Solvent impregnation type) is preferable, but a solvent-free type (solvent-free type) is more desirable. This is because inclusion of a solvent may cause bubbles to remain in the cured resin filler, thereby reducing reliability and connectivity.
[0087]
Moreover, it is desirable to form a roughened surface on at least a part of the surface of the through hole after forming the through hole and before filling the resin filler.
This is because the adhesion between the through hole and the resin filler layer is further enhanced, so that expansion and contraction when subjected to a thermal history are suppressed, and peeling or the like is less likely to occur between the two. The average roughness of the roughened surface is desirably 0.05 to 5 μm. If the average roughness is less than 0.05 μm, the effect of roughening the surface of the conductor circuit can hardly be obtained. On the other hand, if the average roughness exceeds 5 μm, signal delay or This is because a signal error may occur.
[0088]
(2) Next, the surface of the conductor circuit is roughened as necessary. As the roughening treatment method, for example, etching treatment, blackening (oxidation) -reduction treatment, treatment by Cu—Ni—P needle-shaped alloy plating, or the like can be used.
The roughened surface to be formed is desirably 0.1 to 5 μm. This is because peeling between the conductor circuit and the interlayer resin insulation layer is less likely to occur within the above range.
[0089]
As a specific example of the etching treatment, for example, an etching solution containing an organic acid and a cupric complex is allowed to act under conditions in which oxygen such as spraying and bubbling coexists, and the copper conductor of the conductor circuit of the conductor circuit is dissolved. A method of performing a roughening treatment by forming a void can be exemplified.
Examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, acrylic acid, crotonic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, maleic acid, benzoic acid, glycolic acid, lactic acid, Examples include malic acid and sulfamic acid. The content of the organic acid is preferably 0.1 to 30% by weight. This is to maintain the solubility of oxidized copper and to ensure dissolution stability.
Moreover, the generated cuprous complex dissolves by the action of an acid, and combines with oxygen to form a cupric complex, which again contributes to the oxidation of copper.
[0090]
The cupric complex is preferably an azole cupric complex. This is because it acts as an oxidizing agent that oxidizes metallic copper and the like.
As the azoles, diazole, triazole, and tetrazole are desirable. Of these, imidazole, 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-undecylimidazole, and the like are preferable.
The addition amount of the cupric complex of azoles is preferably 1 to 15% by weight. It is because it is excellent in solubility and stability.
[0091]
Further, halogen ions such as fluorine ions, chlorine ions and bromine ions may be added to the etching solution in order to assist the dissolution of copper and the oxidizing action of azoles.
The halogen ion can be added by adding hydrochloric acid, sodium chloride or the like to the etching solution. The halogen ion amount is preferably 0.01 to 20% by weight. This is because the adhesion between the formed roughened surface and the interlayer resin insulation layer is excellent.
[0092]
An etching solution is prepared by dissolving a cupric complex of an azole and an organic acid (halogen ion if necessary) in water. Further, a roughened surface may be formed using a commercially available etching solution, for example, trade name “MEC Etch Bond” (manufactured by MEC).
[0093]
Specific examples of the blackening-reduction treatment include NaOH (10 g / l), NaClO.2 (40 g / l), NaThree POFour A blackening treatment using an aqueous solution containing (6 g / l), and NaOH (10 g / l), NaBHFour And a method of performing a reduction treatment using an aqueous solution containing (6 g / l) as a reduction bath.
[0094]
Specific examples of the Cu—Ni—P acicular alloy plating treatment include, for example, copper sulfate (1 to 40 g / l), nickel sulfate (0.1 to 6.0 g / l), citric acid (10 to 10 20 g / l), sodium hypophosphite (10 to 100 g / l), boric acid (10 to 40 g / l) and surfactant (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd., Surfynol 465) (0.01 to 10 g / l) and a method of performing electroless plating in an electroless plating bath of pH = 9 containing 1).
[0095]
(3) Next, an uncured resin insulating layer made of a thermosetting resin or a resin composite is formed on the conductor circuit, or a resin insulating layer made of a thermoplastic resin is formed.
The uncured resin insulation layer may be formed by applying uncured resin with a roll coater, curtain coater, or the like, or by thermocompression bonding of an uncured (semi-cured) resin film. Good. Furthermore, you may affix the resin film in which metal layers, such as copper foil, were formed in the single side | surface of an uncured resin film.
The resin layer made of a thermoplastic resin is preferably formed by thermocompression bonding a resin molded body formed into a film shape.
[0096]
Specific examples of the thermosetting resin used in forming such a resin insulation layer include, for example, epoxy resins, phenol resins, polyimide resins, polyester resins, bismaleimide resins, polyolefin resins, polyphenylene ether resins, and the like. .
[0097]
Examples of the epoxy resin include cresol novolac type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, alkylphenol novolac type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, Examples thereof include cyclopentadiene type epoxy resins, epoxidized products of condensates of phenols and aromatic aldehydes having a phenolic hydroxyl group, triglycidyl isocyanurate, and alicyclic epoxy resins. These may be used alone or in combination of two or more. Thereby, it will be excellent in heat resistance.
[0098]
Examples of the polyolefin resin include polyethylene, polystyrene, polypropylene, polyisobutylene, polybutadiene, polyisoprene, cycloolefin resin, and copolymers of these resins.
Among these, the dielectric constant and dielectric loss tangent are low, signal delays and signal errors are less likely to occur even when high-frequency signals in the GHz band are used, and they are also excellent in mechanical properties such as rigidity. Olefin resins are desirable.
[0099]
The cycloolefin-based resin is preferably a homopolymer or copolymer of a monomer composed of 2-norbornene, 5-ethylidene-2-norbornene, or a derivative thereof. Examples of the derivative include those in which an amino group for forming a bridge, a maleic anhydride residue, or a maleic acid-modified one is bonded to the cycloolefin such as 2-norbornene.
Examples of the monomer for synthesizing the copolymer include ethylene and propylene.
The polyolefin resin may contain an organic filler.
[0100]
Examples of the polyphenylene ether resin include a thermoplastic polyphenylene ether resin having a repeating unit represented by the following chemical formula (1) and a thermosetting polyphenylene ether resin having a repeating unit represented by the following chemical formula (2). It is done.
[0101]
[Chemical 1]
[0102]
(In the formula, n represents an integer of 2 or more.)
[0103]
[Chemical formula 2]
[0104]
(In the formula, m represents an integer of 2 or more. Also, R1 , R2 Is a methylene group, ethylene group or -CH2 -O-CH2 -Represents that both may be the same or different. )
[0105]
In addition, the thermoplastic polyphenylene ether resin having a repeating unit represented by the chemical formula (1) has a structure in which a methyl group is bonded to a benzene ring, but as a polyphenylene ether resin that can be used in the present invention, Further, a derivative in which the methyl group is substituted with another alkyl group such as an ethyl group, a derivative in which hydrogen of the methyl group is substituted with fluorine, or the like may be used.
[0106]
Examples of the thermoplastic resin include phenoxy resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, and the like.
Further, the composite of the thermosetting resin and the thermoplastic resin (resin composite) is not particularly limited as long as it includes a thermosetting resin and a thermoplastic resin. Specific examples thereof include, for example, Examples thereof include a resin composition for forming a roughened surface.
[0107]
As the roughened surface-forming resin composition, for example, in an uncured resin that is hardly soluble in a roughened liquid consisting of at least one selected from an acid, an alkali, and an oxidizing agent (hereinafter referred to as a hardly soluble resin). And those in which particles (hereinafter referred to as soluble particles) that are soluble in a roughening solution comprising at least one selected from acids, alkalis and oxidizing agents are dispersed.
As used herein, the terms “slightly soluble” and “soluble” refer to those having a relatively high dissolution rate as “soluble” for convenience when immersed in the same roughening solution for the same time. The slow one is called “slightly soluble” for convenience.
[0108]
The hardly soluble resin is preferably one that can maintain the shape of the roughened surface when the roughened surface is formed in the interlayer resin insulating layer using the roughening liquid. For example, a thermosetting resin or a thermoplastic resin is preferable. , And these composites. Photosensitive resin may also be used. This is because the opening can be formed by exposure and development processing in a step of forming a via hole opening to be described later.
Among these, those containing a thermosetting resin are desirable. This is because the shape of the roughened surface can be maintained by the plating solution or various heat treatments.
[0109]
Examples of the thermosetting resin include an epoxy resin, a phenol resin, a polyimide resin, a polyolefin resin, and a fluororesin. Moreover, when sensitizing the said thermosetting resin, methacrylic acid, acrylic acid, etc. are used, and a thermosetting group is (meth) acrylated. In particular, (meth) acrylate of epoxy resin is desirable. Furthermore, an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule is more desirable. Not only can the above-mentioned roughened surface be formed, but also has excellent heat resistance, etc., so that stress concentration does not occur in the conductor circuit even under heat cycle conditions, and the conductor circuit and the interlayer resin insulation layer This is because peeling does not easily occur between the two.
[0110]
Examples of the thermoplastic resin include phenoxy resin, polyether sulfone, polysulfone, polyphenylene sulfone, polyphenylene sulfide, polyphenyl ether, polyether imide, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
[0111]
Examples of the soluble particles include resin particles soluble in acids or oxidizing agents, inorganic particles, metal particles, rubber particles, liquid phase resins, and liquid phase rubbers. These may be used alone or in combination of two or more.
[0112]
The shape of the soluble particles is not particularly limited, and examples thereof include spherical shapes and crushed shapes. Moreover, it is desirable that the soluble particles have a uniform shape. This is because a roughened surface having unevenness with uniform roughness can be formed.
[0113]
The average particle size of the soluble particles is preferably 0.1 to 10 μm. If it is the range of this particle size, you may contain the particle | grains of 2 or more types of different particle sizes. That is, for example, when soluble particles having an average particle diameter of 0.1 to 0.5 μm and soluble particles having an average particle diameter of 1 to 3 μm are contained. This is because a complicated roughened surface can be formed and the adhesiveness with the conductor circuit is excellent. In the present specification, the particle size of the soluble particles is the length of the longest part of the soluble particles.
[0114]
Examples of the resin particles include those made of a thermosetting resin, a thermoplastic resin, and the like, and when the resin particles are immersed in a roughening solution made of at least one selected from an acid, an alkali, and an oxidizing agent, the poorly soluble material described above. The resin is not particularly limited as long as it has a faster dissolution rate than the resin. Specifically, for example, the resin composition used when forming a resist for solder paste printing, the same as that included in the resin film, etc. Can be mentioned.
[0115]
The resin particles must be previously cured. If not cured, the resin particles are dissolved in a solvent that dissolves the poorly soluble resin, so they are uniformly mixed, and only the resin particles cannot be selectively dissolved and removed with an acid or an oxidizing agent. It is.
[0116]
As said inorganic particle, the thing similar to what is contained in the resin composition used when forming the resist for solder paste printing, a resin film, etc. are mentioned, for example.
[0117]
As said metal particle, the thing similar to what is contained in the resin composition used when forming the resist for solder paste printing, a resin film, etc. are mentioned, for example. In addition, the metal particles may be coated with a resin or the like in order to ensure insulation.
[0118]
Examples of the rubber particles include acrylonitrile-butadiene rubber, polychloroprene rubber, polyisoprene rubber, acrylic rubber, polysulfuric rigid rubber, fluorine rubber, urethane rubber, silicone rubber, and ABS resin.
[0119]
In addition, as the rubber particles, for example, polybutadiene rubber, various modified polybutadiene rubbers such as epoxy modification, urethane modification, (meth) acrylonitrile modification, (meth) acrylonitrile / butadiene rubber containing a carboxyl group, and the like can be used. By using these rubbers, the rubber particles are easily dissolved in an acid or an oxidizing agent. That is, when dissolving rubber particles using an acid, an acid other than a strong acid can be dissolved. When dissolving rubber particles using an oxidizing agent, even permanganic acid having a relatively low oxidizing power can be used. Can be dissolved. Even when chromic acid is used, it can be dissolved at a low concentration. Therefore, no acid or oxidant remains on the resin surface. As described later, when a catalyst such as palladium chloride is applied after the roughened surface is formed, the catalyst is not applied or the catalyst is oxidized. There is nothing to do.
[0120]
As the liquid phase resin, an uncured solution of the thermosetting resin can be used. As a specific example of such a liquid phase resin, for example, a mixed liquid of an uncured epoxy oligomer and an amine curing agent. Etc.
Examples of the liquid phase rubber include various polybutadiene rubbers such as the above polybutadiene rubber, epoxy modification, urethane modification, (meth) acrylonitrile modification, uncured solutions such as (meth) acrylonitrile / butadiene rubber containing a carboxyl group, etc. Can be used.
[0121]
When the photosensitive resin composition is prepared using the liquid phase resin or the liquid phase rubber, the poorly soluble resin and the soluble particles are not compatible with each other (that is, so as to cause phase separation). It is necessary to select a substance.
A state where liquid island resin or liquid phase rubber “islands” are dispersed in the “sea” of the hardly soluble resin by mixing the hardly soluble resin selected according to the above criteria and soluble particles, or A photosensitive resin composition in which “islands” of hardly soluble resin are dispersed in “sea” of liquid phase resin or liquid phase rubber can be prepared.
[0122]
When two or more kinds of the soluble particles are used in combination, the combination of the two kinds of soluble particles to be mixed is preferably a combination of resin particles and inorganic particles. Since both have low electrical conductivity, it is possible to ensure insulation between the upper and lower conductor circuits, and it is easy to adjust thermal expansion with the above-mentioned hardly soluble resin, and no cracks are generated in the resin insulation layer. This is because no peeling occurs between the insulating layer and the conductor circuit.
[0123]
The soluble particles are desirably dispersed almost uniformly in the hardly soluble resin. As a result, it is possible to form a roughened surface having unevenness with a uniform roughness, and even if a via hole or a through hole is formed, the adhesion of the metal layer of the conductor circuit formed thereon can be ensured. Because it can.
Moreover, you may use the resin film containing a soluble particle only in the surface layer part which forms a roughening surface. As a result, since the portion other than the surface layer portion of the resin film is not exposed to the acid or the oxidizing agent, the insulation between the conductor circuits via the interlayer resin insulation layer is reliably maintained.
[0124]
As for the compounding quantity of the soluble particle disperse | distributed in the said hardly soluble resin, 3 to 40 weight% is desirable. If the blending amount of the soluble particles is less than 3% by weight, a roughened surface having desired irregularities may not be formed. If the blending amount exceeds 40% by weight, the soluble particles are dissolved using an acid or an oxidizing agent. In addition, it melts to the deep part of the interlayer resin insulation layer, and the insulation between the conductor circuits through the interlayer resin insulation layer cannot be maintained, which may cause a short circuit.
[0125]
The roughened surface-forming resin composition preferably contains a curing agent, other components, etc. in addition to the hardly soluble resin and the soluble particles.
Examples of the curing agent include imidazole curing agents, amine curing agents, guanidine curing agents, epoxy adducts of these curing agents, microcapsules of these curing agents, triphenylphosphine, and tetraphenylphosphorus. And organic phosphine compounds such as nium tetraphenylborate.
[0126]
As for content of the said hardening | curing agent, it is desirable that it is 0.05 to 10 weight% with respect to the said resin composition for roughening surface formation. If it is less than 0.05% by weight, the curing becomes insufficient, so that the degree of penetration of the acid and the oxidant into the interlayer resin insulation layer increases, and the insulation may be impaired. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, an excessive curing agent component may change the composition of the resin, which may lead to a decrease in reliability.
[0127]
Examples of the other components include fillers such as inorganic compounds and resins that do not affect the formation of the roughened surface.
Examples of the inorganic compound include silica, alumina, and dolomite. Examples of the resin include polyimide resin, polyacrylic resin, polyamideimide resin, polyphenylene resin, melanin resin, and olefin resin. By including these fillers, the thermal expansion coefficient can be matched, heat resistance and chemical resistance can be improved, and the performance of the multilayer printed wiring board can be further improved.
[0128]
Moreover, the said resin composition for roughening surface formation may contain the solvent. Examples of the solvent include ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone, and aromatic hydrocarbons such as ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, toluene, and xylene. These may be used alone or in combination of two or more.
[0129]
(4) Next, when forming an interlayer resin insulation layer using a thermosetting resin or resin composite as the material, the uncured resin insulation layer is cured and a via hole opening is formed. And an interlayer resin insulation layer.
The via hole opening is preferably formed by laser processing. The laser treatment may be performed before the curing treatment or after the curing treatment.
When an interlayer resin insulating layer made of a photosensitive resin is formed, a via hole opening may be provided by performing exposure and development processes. In this case, the exposure / development process is performed before the curing process.
[0130]
When an interlayer resin insulation layer using a thermoplastic resin as the material is formed, a via hole opening can be formed in the resin layer made of the thermoplastic resin by laser processing to form an interlayer resin insulation layer. .
[0131]
The laser treatment can be performed, for example, by the same method as the laser treatment when forming a solder paste printing resist.
[0132]
The thickness of the interlayer resin insulation layer formed by the above method is not particularly limited, but is preferably 5 to 50 μm.
Moreover, the opening diameter of the opening for the via hole is not particularly limited, but is usually preferably 40 to 200 μm.
[0133]
Further, after forming the interlayer resin insulation layer, if necessary, a through-hole penetrating the interlayer resin insulation layer and the substrate may be formed. The through hole can be formed using drilling, laser processing, or the like.
[0134]
When such a through hole is formed, when a thin film conductor layer is formed on the surface of the interlayer resin insulation layer in a later step, the thin film conductor layer is also formed on the wall surface of the through hole, thereby In addition to the two-layer conductor circuit sandwiching the interlayer resin insulation layer, the two-layer conductor circuit and the two-layer conductor circuit formed on both sides of the substrate are electrically connected between the four-layer conductor circuits. Through-holes connected to can be formed. By connecting the conductor circuits in this way, the signal transmission distance can be shortened, so that signal delay or the like hardly occurs and the performance of the multilayer printed wiring board is improved.
[0135]
(5) Next, if necessary, an acid or an oxidizing agent is used for the surface of the interlayer resin insulating layer including the inner wall of the opening for the via hole and the inner wall of the through hole in the case where the through hole is formed in the above process. To form a roughened surface.
Examples of the acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, formic acid, and examples of the oxidizing agent include permanganates such as chromic acid, chromium sulfuric acid, and sodium permanganate. Note that the roughened surface may be formed using plasma treatment or the like.
In some cases, the desmear treatment of the through holes and the roughening treatment of the surface of the interlayer resin insulating layer can be simultaneously performed using the acid or the oxidizing agent.
In this case, since the manufacturing process can be simplified, the multilayer printed wiring board can be manufactured at low cost.
[0136]
In addition, after the roughened surface is formed, it is desirable to neutralize the surface of the interlayer resin insulation layer using an aqueous solution such as an alkali or a neutralizing solution.
This is because the next step can be prevented from being affected by an acid or an oxidizing agent.
[0137]
(6) Next, an acid, an oxidant, or the like, if necessary, on the surface of the interlayer resin insulating layer including the inner wall of the opening for the via hole and the inner wall of the through hole when the through hole is formed in the above process Is used to form a roughened surface.
This roughened surface is formed in order to improve the adhesion between the interlayer resin insulation layer and the thin film conductor layer formed thereon, and provides sufficient adhesion between the interlayer resin insulation layer and the thin film conductor layer. If there is a property, it may not be formed.
[0138]
(7) Next, a thin film conductor layer is formed on the surface of the interlayer resin insulating layer provided with the via hole opening.
The thin film conductor layer can be formed using a method such as electroless plating, sputtering, or vapor deposition. When the roughened surface is not formed on the surface of the interlayer resin insulating layer, the thin film conductor layer is preferably formed by sputtering.
The surface of the thin film conductor layer may be subjected to plasma treatment, UV treatment or corona treatment as a dry treatment to modify the surface.
In addition, when forming a thin film conductor layer by electroless plating, the catalyst is previously provided to the to-be-plated surface. Examples of the catalyst include palladium chloride.
[0139]
The thickness of the thin film conductor layer is not particularly limited, but when the thin film conductor layer is formed by electroless plating, 0.6 to 1.2 μm is desirable, and when formed by sputtering, 0.1 to 0.1 μm is preferable. 1.0 μm is desirable.
When the through hole is formed in the step (4), a through hole can be formed by forming a thin film conductor layer made of metal on the inner wall surface of the through hole in this step.
[0140]
Further, when the thin film conductor layer is formed on the inner wall surface of the through hole as described above to form a through hole, it is desirable to form a resin filler layer in the through hole thereafter. The through hole and the via hole opening in which the thin film conductor layer is formed may be simultaneously filled with the same filler. This is because the strength in the through hole and the via hole is kept uniform, so that the reliability of the multilayer printed wiring board can be improved and the manufacturing process can be simplified.
[0141]
When a resin filler layer is formed in the through hole, a lid plating layer that covers the resin filler layer may be formed on the through hole. This is because a via hole or a solder pad can be formed immediately above the lid plating layer, and the signal transmission distance can be shortened. In addition, since the via hole and the through hole connected to the external connection terminal (solder bump, conductive connection pin) can be directly connected, connection reliability can be improved.
In addition, when forming the said lid plating layer, it is desirable to form after flattening the resin filler with which the through hole was filled by grinding | polishing. This is because the connection reliability between the through hole and the via hole can be increased.
[0142]
(8) Next, a plating resist is formed on a part of the thin film conductor layer using a dry film, and then electroplating is performed using the thin film conductor layer as a plating lead, and the plating resist non-formed portion is electroplated. Form a layer.
At this time, the via hole opening may be filled with electroplating to form a field via structure, or after filling the via hole opening with a conductive paste, a lid plating layer may be formed thereon to form a field via structure. .
[0143]
(9) After the electroplating layer is formed, the plating resist is peeled off, and the thin film conductor layer made of metal existing under the plating resist is removed by etching to form an independent conductor circuit.
Examples of the etching solution include sulfuric acid-hydrogen peroxide aqueous solution, persulfate aqueous solution such as ammonium persulfate, ferric chloride, cupric chloride, hydrochloric acid and the like. Moreover, you may use the mixed solution containing the cupric complex mentioned above and organic acid as etching liquid.
Further, the surface of the conductor circuit is roughened as necessary. As a roughening treatment method, for example, treatment by Cu—Ni—P needle-shaped alloy plating, etching treatment, blackening (oxidation) -reduction treatment, or the like can be used.
[0144]
Moreover, it may replace with the method described in said (8) and (9), and may form a conductor circuit by using the following method.
That is, after an electroplating layer is formed on the entire surface of the thin film conductor layer, an etching resist is formed on a part of the electroplating layer using a dry film, and then the electroplating layer under the non-etching resist forming portion and An independent conductor circuit may be formed by removing the thin film conductor layer by etching and further removing the etching resist.
[0145]
(10) Thereafter, by repeating the steps (3) to (9), a substrate having the uppermost conductor circuit formed on the interlayer resin insulation layer is produced.
[0146]
(11) Next, a solder resist layer having a plurality of solder bump forming openings is formed on the substrate including the uppermost conductor circuit.
Specifically, an uncured solder resist composition is applied by a roll coater, a curtain coater, or the like, or a solder resist composition formed into a film shape is pressure-bonded, and then solder bumps are applied by laser treatment or exposure / development treatment. Forming openings are formed, and a solder resist layer is formed by performing a curing treatment as necessary.
[0147]
The solder resist layer can be formed using, for example, a solder resist composition containing an epoxy resin, a polyphenylene ether resin, a polyolefin resin, a fluororesin, a thermoplastic elastomer, a polyimide resin, and the like as specific examples of these resins. For example, the same resin as the resin used for the interlayer resin insulating layer can be used.
[0148]
Examples of other solder resist compositions include (meth) acrylates of novolak-type epoxy resins, imidazole curing agents, amine-based curing agents, bifunctional (meth) acrylic acid ester monomers, and molecular weights of about 500 to 5000 (meta ) Paste fluid containing polymer of acrylic ester, thermosetting resin composed of bisphenol type epoxy resin, photosensitive monomer such as polyvalent acrylic monomer, glycol ether solvent, etc. It is desirable that the temperature is adjusted to 1 to 10 Pa · s at 25 ° C.
In addition, when solder bumps are formed by providing solder bump formation openings in the solder resist layer in a later step, the solder resist composition may be, for example, a novolac type epoxy resin, a novolak type epoxy resin (meth) acrylate, or It is desirable to use one containing an imidazole curing agent.
[0149]
Examples of the (meth) acrylate of the novolak type epoxy resin include an epoxy resin obtained by reacting a glycidyl ether of phenol novolak or cresol novolak with acrylic acid or methacrylic acid.
[0150]
The bifunctional (meth) acrylic acid ester monomer is not particularly limited, and examples thereof include acrylic acid and methacrylic acid esters of various diols, and commercially available products thereof include R- manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd. 604, PM2, PM21 and the like.
[0151]
The solder resist composition may contain an elastomer or an inorganic filler.
When the elastomer is blended, the formed solder resist layer absorbs or relaxes the stress even if the solder resist layer has stress due to the flexibility and rebound resilience of the elastomer. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks and peeling in the solder resist layer after mounting electronic components such as IC chips on the manufacturing process of the multilayer printed wiring board and the manufactured multilayer printed wiring board. Even when this occurs, the crack hardly grows.
[0152]
Examples of the laser used when forming the solder bump forming openings include those similar to the laser used when forming the solder paste printing resist described above.
[0153]
Next, it is desirable to form a solder pad on the surface of the conductor circuit exposed at the bottom surface of the solder bump forming opening.
As described above, the metal layer exposed on the bottom surface of the solder bump forming opening of the solder resist layer is preferably formed of a noble metal or the like.
The solder resist layer may be subjected to a surface treatment such as a dry treatment, a plasma treatment, a UV treatment, or a corona treatment as necessary. This is because the filling property of the underfill is improved.
[0154]
(12) Next, solder bumps are formed on the solder resist layer having the solder bump forming openings by the steps (a) to (e) described above to obtain a multilayer printed wiring board. As described above, solder bumps may be formed on one side of the substrate and PGA may be formed on the other side.
[0155]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
Example 1
A. Preparation of resin film for interlayer resin insulation layer
30 parts by weight of bisphenol A type epoxy resin (epoxy equivalent 469, Epicoat 1001 manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), 40 parts by weight of cresol novolac type epoxy resin (epoxy equivalent 215, Epiklon N-673 manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.),
The obtained epoxy resin composition was applied on a PET film having a thickness of 38 μm using a roll coater so that the thickness after drying was 50 μm, and then dried at 80 to 120 ° C. for 10 minutes, whereby an interlayer resin was obtained. A resin film for an insulating layer was produced.
[0156]
B. Preparation of resin composition for filling through-hole
100 parts by weight of bisphenol F type epoxy monomer (manufactured by Yuka Shell Co., Ltd., molecular weight: 310, YL983U), SiO having an average particle diameter of 1.6 μm and a maximum particle diameter of 15 μm or less coated with a silane coupling agent on the surface2 By taking 72 parts by weight of spherical particles (manufactured by Adtech, CRS 1101-CE) and 1.5 parts by weight of a leveling agent (Perenol S4, manufactured by San Nopco) in a container, the viscosity is 30 to 25 ° C. at 25 ± 1 ° C. An 80 Pa · s resin filler was prepared.
As the curing agent, 6.5 parts by weight of an imidazole curing agent (manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd., 2E4MZ-CN) was used.
[0157]
C. Manufacturing method of multilayer printed wiring board
(1) A copper-clad laminate in which 18 μm copper foil 8 is laminated on both surfaces of a
[0158]
(2) The substrate on which the through
[0159]
(3) Next, after preparing the resin composition for filling through-holes described in B above, within 24 hours after adjustment by the following method, in the through-
That is, first, the resin composition for filling a through hole was pushed into the through hole using a squeegee and then dried at 100 ° C. for 20 minutes. Next, a mask having an opening corresponding to the conductor circuit non-forming portion is placed on the substrate, and a layer of the resin filler 10 'is formed on the conductor circuit non-forming portion which is a recess using a squeegee, Drying was performed at 100 ° C. for 20 minutes (see FIG. 3C).
[0160]
(4) One side of the substrate after the processing of (3) above is applied to the surface of the
Next, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour and 150 ° C. for 1 hour to cure the
[0161]
In this way, the surface layer portion of the
[0162]
(5) After washing the substrate with water and acid degreasing, soft etching is performed, and then an etching solution is sprayed on both sides of the substrate to spray the surface of the
[0163]
(6) On both surfaces of the substrate, a resin film for an interlayer resin insulation layer that is slightly larger than the substrate prepared in A above is placed on the substrate, temporarily under the conditions of pressure 0.4 MPa, temperature 80 ° C., and
[0164]
(7) Next,
[0165]
(8) Furthermore, the substrate on which the via
[0166]
(9) Next, the substrate after the above treatment was immersed in a neutralization solution (manufactured by Shipley Co., Ltd.) and washed with water.
Further, a palladium catalyst (manufactured by Atotech) is applied to the surface of the substrate that has been roughened (roughening depth: 3 μm), so that the surface of the interlayer
[0167]
(10) Next, the substrate was immersed in an electroless copper plating aqueous solution having the following composition to form an electroless
[Electroless plating aqueous solution]
NiSOFour 0.003 mol / l
Tartaric acid 0.200 mol / l
Copper sulfate 0.030 mol / l
HCHO 0.050 mol / l
NaOH 0.100 mol / l
α, α'-bipyridyl 40 mg / l
Polyethylene glycol (PEG) 0.10 g / l
[Electroless plating conditions]
40 minutes at 35 ° C liquid temperature
[0168]
(11) A commercially available photosensitive dry film is affixed to the electroless
[0169]
(12) Next, the substrate is washed with 50 ° C. water, degreased, washed with 25 ° C. water, further washed with sulfuric acid, and then subjected to electrolytic copper plating under the following conditions. It formed (refer FIG.5 (c)).
(Electrolytic plating aqueous solution)
Sulfuric acid 2.24 mol / l
Copper sulfate 0.26 mol / l
Additive 19.5 ml / l
(Manufactured by Atotech Japan, Kaparaside HL)
[Electrolytic plating conditions]
Current density 1 A / dm2
65 minutes
Temperature 22 ± 2 ° C
[0170]
(13) Further, after removing the plating resist 3 with 5% NaOH aqueous solution, the
[0171]
(14) By repeating the steps (5) to (13), an upper interlayer
Thereafter, a roughened layer (alloy made of Cu—Ni—P) was formed on the surface of the
[0172]
(15) Next, the photosensitizing property obtained by acrylated 50% of an epoxy group of a cresol novolac type epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) dissolved in diethylene glycol dimethyl ether (DMDG) to a concentration of 60% by weight. 46.67 parts by weight of oligomer (molecular weight: 4000), 80% by weight of bisphenol A type epoxy resin (trade name: Epicoat 1001 manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.) dissolved in methyl ethyl ketone, 15.0 parts by weight, imidazole curing agent (Shikoku 1.6 parts by weight manufactured by Kasei Co., Ltd., trade name: 2E4MZ-CN), 3.0 parts by weight of polyvalent acrylic monomer (Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: R604), which is a photosensitive monomer, Kyoei Chemical Co., Ltd., trade name: DPE6A) 1.5 parts by weight, dispersion antifoam (San Nopco, S-65) 0.7 Part by weight is placed in a container, and a mixture composition is prepared by stirring and mixing. 2.0 parts by weight of benzophenone (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.) as a photopolymerization initiator and Michler's ketone as a photosensitizer are mixed with this mixture composition. (Kanto Chemical Co., Ltd.) 0.2 parts by weight was added to obtain a solder resist composition having a viscosity adjusted to 2.0 Pa · s at 25 ° C.
The viscosity is measured with a B-type viscometer (DVL-B type, manufactured by Tokyo Keiki Co., Ltd.) for 60 minutes.-1(Rpm), rotor No. 4, 6 min-1(Rpm), rotor No. 3 according.
[0173]
(16) Next, the solder resist composition is applied to both surfaces of the multilayer wiring board at a thickness of 30 μm, and dried at 70 ° C. for 20 minutes and at 80 ° C. for 30 minutes. A photomask having a thickness of 5 mm on which a pattern of 5 mm is drawn is brought into close contact with the solder resist layer to 500 to 1500 mJ / cm.2 Were exposed to UV light and developed with DMTG solution to form an opening having a diameter of 80 μm.
Further, the solder resist layer is cured by heating at 80 ° C. for 1 hour, at 100 ° C. for 1 hour, at 120 ° C. for 1 hour, and at 150 ° C. for 3 hours. Then, a solder resist layer 14 having a thickness of 20 μm was formed. The opening diameter of the solder bump forming opening is 200 μm.
Moreover, as said solder resist composition, a commercially available solder resist composition, resin for LPSR, etc. can also be used.
[0174]
(17) Next, an etching solution containing sodium persulfate as a main component is prepared so that the etching ability is about 2 μm per minute, and the substrate on which the solder resist layer 14 is formed in this etching solution is applied for 1 minute. Immersion was performed to form a roughened surface having an average roughness (Ra) of 1 μm or less on the surface of the conductor circuit.
Further, this substrate was made of nickel chloride (2.3 × 10-1mol / l), sodium hypophosphite (2.8 × 10-1mol / l), sodium citrate (1.6 × 10-1The
[0175]
(18) Thereafter, on the solder resist layer 14, a photosensitizing oligomer obtained by acrylating 50% of the epoxy group of the cresol novolac type epoxy resin, a polyimide resin, an imidazole curing agent, a photopolymerization initiator, a photosensitizer, and the like. A resin composition comprising: 35 μm thick was applied and dried at 150 ° C. for 30 minutes to form a resist resin layer having a thickness of 30 μm.
[0176]
(19) Next, a photomask having a thickness of 5 mm on which a solder pad pattern is drawn is brought into close contact with the resist resin layer, and 1000 mJ / cm.2 Then, a solder paste printing resist having a through hole (opening diameter 225 μm) communicating with the solder bump forming opening at the opening portion for forming the solder bump was formed by developing with a DMTG solution.
[0177]
(20) Next, the solder paste was printed in the solder bump forming openings by the piston press-fitting type printing machine through the solder paste printing resist formed in the step (19).
In addition, the solder paste filled here contains solder with a particle size of 5 to 20 μm, which is mainly mixed with Sn: Ag in a weight ratio of 96.5: 3.5, and its viscosity is adjusted to 250 Pa · s. It is.
[0178]
(21) Next, the solder paste printed in the step (20) was reflowed at 260 ° C.
[0179]
(22) Next, the substrate on which the solder paste printing resist is formed is added with 3 wt% Na.2CO3It was immersed in the solution and peeled off.
[0180]
(23) Thereafter, the solder bump printed in the step (20) was flux-cleaned to obtain a multilayer printed wiring board provided with the solder bump 17 (see FIG. 7C).
[0181]
(Example 2)
A. In the same manner as in Example 1, a resin film for an interlayer resin insulation layer and a resin composition for filling a through hole were prepared.
[0182]
B. Manufacture of multilayer printed wiring boards
(1) A copper-clad laminate in which 18
[0183]
(2) The
[0184]
(3) Next, the resin film for an interlayer resin insulation layer produced in the above A was laminated by laminating at 0.5 MPa while raising the temperature to 50 to 150 ° C. to form a resin film layer 50α (FIG. 8). (See (d)).
Furthermore, a through
[0185]
(4) Next, through a mask in which a through hole having a thickness of 1.2 mm is formed on the resin film layer 50α, CO having a wavelength of 10.4 μm2 With a gas laser, a via
[0186]
(5) The substrate on which the via
[0187]
(6) Next, the substrate after the above treatment was immersed in a neutralization solution (manufactured by Shipley Co., Ltd.) and washed with water.
Furthermore, the surface of the interlayer resin insulation layer 50 (including the inner wall surface of the via hole opening 52) is provided by applying a palladium catalyst to the surface of the substrate that has been roughened (
[0188]
(7) Next, the substrate is immersed in an electroless copper plating aqueous solution having the following composition, and the surface of the interlayer resin insulation layer 50 (including the inner wall surface of the via hole opening 52) and the wall surface of the through
[Electroless plating aqueous solution]
NiSOFour 0.003 mol / l
Tartaric acid 0.200 mol / l
Copper sulfate 0.030 mol / l
HCHO 0.050 mol / l
NaOH 0.100 mol / l
α, α'-bipyridyl 100 mg / l
Polyethylene glycol (PEG) 0.10 g / l
[Electroless plating conditions]
40 minutes at a liquid temperature of 34 ° C
[0189]
(8) Next, a commercially available photosensitive dry film is attached to the substrate on which the electroless
[0190]
(9) Next, the substrate is washed with 50 ° C. water, degreased, washed with 25 ° C. water, further washed with sulfuric acid, and then subjected to electrolytic plating under the following conditions to form a plating resist 43 non-formed portion. Then, an electrolytic
[Electrolytic plating solution]
Sulfuric acid 2.24 mol / l
Copper sulfate 0.26 mol / l
Additive 19.5 ml / l
(Manufactured by Atotech Japan, Kaparaside GL)
[Electrolytic plating conditions]
Current density 1 A / dm2
65 minutes
Temperature 22 ± 2 ° C
[0191]
(10) Next, after removing the plating resist 43 with 5% KOH, the electroless plating film under the plating resist 43 is dissolved and removed by etching with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. 36 and the upper-layer conductor circuit 45 (including the via hole 46) (see FIG. 10A).
[0192]
(11) Next, roughening layers (alloys made of Cu-Ni-P) 36a and 46a were formed on the surface of the through
[0193]
(12) Next, after preparing the resin composition for filling a through hole described in A above, within 24 hours after preparation by the following method, in the through
That is, first, the resin composition for filling a through hole was pushed into the through hole using a squeegee and then dried at 100 ° C. for 20 minutes. Next, a mask having an opening corresponding to the via
Further, in the same manner, the through hole filling resin composition was filled in the via
[0194]
(13) Next, both surfaces of the substrate after the processing of (12) above were buffed to flatten the surface of the
Next, heat treatment was performed at 100 ° C. for 1 hour and at 150 ° C. for 1 hour to cure the resin filler layers 40 ′ and 54 ′ to form resin filler layers 40 and 54 (FIG. 10D). reference).
[0195]
(14) Next, a palladium catalyst (not shown) was applied to the surface of the interlayer
Next, an electroless plating process was performed under the same conditions as in (7) above, and an
[0196]
(15) Next, a plating resist having a thickness of 20 μm was provided on the
[0197]
(16) Next, a roughened
[0198]
(17) Next, by repeating the steps (3) to (11) above, an upper interlayer
[0199]
(18) Next, in the same manner as in (16) and (17) of Example 1, a solder bump forming opening was formed, and a solder resist
[0200]
(19) Thereafter, on the solder resist
[0201]
(20) Next, a photomask having a thickness of 5 mm on which a solder pad pattern is drawn is brought into close contact with the resin layer for resist, and 1000 mJ / cm.2 Then, a solder paste printing resist having a through hole (opening diameter 225 μm) communicating with the solder bump forming opening at the opening portion for forming the solder bump was formed by developing with a DMTG solution.
[0202]
(21) Next, the solder paste was printed in the solder bump forming openings by the piston press-fitting type printing machine through the solder paste printing resist formed in the step (20).
In addition, the solder paste filled here contains a solder having a particle size of 5 to 20 μm mainly containing Sn: Pb in a weight ratio of 63:37, and its viscosity is adjusted to 200 Pa · s.
On the other surface of the solder resist
[0203]
(22) Next, the solder paste printed in the step (21) was reflowed at 230 ° C.
[0204]
(23) Next, the substrate on which the solder paste printing resist is formed is added with 3 wt% Na.2CO3It was immersed in the solution and peeled off.
[0205]
(24) Thereafter, the solder paste printed in the step (21) was flux-cleaned to obtain a multilayer printed wiring board including the solder bumps 76 and PGA (see FIG. 13).
[0206]
(Comparative Example 1)
In place of the steps (18) to (23) of Example 1, a mask was placed on the solder resist layer on the part facing all the solder bump forming openings, and the solder paste was printed. A multilayer printed wiring board was produced in the same manner as in Example 1. Specifically, the following steps were performed.
[0207]
That is, on the solder resist layer on which the solder pads are formed, a mask having an opening with a diameter of 100 μm is placed on the portion facing all the solder bump forming openings, and the solder bump formation is performed using a piston press-fitting type printing machine. Solder paste was printed on the openings for forming solder paste for forming solder bumps.
Thereafter, the solder paste was reflowed at 200 ° C. and further flux cleaning was performed to obtain a multilayer printed wiring board provided with solder bumps.
Note that the same solder paste as that used in the step (20) of Example 1 was used.
[0208]
(Comparative Example 2)
In place of the steps (19) to (24) in Example 2, a mask was placed on the solder resist layer on the part facing all the solder bump forming openings, and the solder paste was printed. A multilayer printed wiring board was produced in the same manner as in Example 2. Specifically, the following steps were performed.
[0209]
That is, on the solder resist layer on which the solder pads are formed, a mask having an opening with a diameter of 100 μm is placed on the portion facing all the solder bump forming openings, and the solder bump formation is performed using a piston press-fitting type printing machine. Solder paste was printed on the openings for forming solder paste for forming solder bumps.
Thereafter, conductive pins were attached to one side of the substrate, and after reflowing the solder paste, flux cleaning was performed to obtain a multilayer printed wiring board having solder bumps and PGA.
The solder paste used was the same as that used in the step (21) of Example 2.
[0210]
For the multilayer printed wiring boards obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the following evaluation method was used for the presence or absence of contamination on the surface of the solder resist layer, observation of the shape of the solder bumps, and performance evaluation before and after the reliability test. Used.
[0211]
Evaluation methods
(1) Shape of solder bump
The obtained multilayer printed wiring board was cut with a cutter, and the cross-sectional shape of the solder bump of the multilayer printed wiring board was observed with a microscope.
[0212]
(2) Reliability test
After leaving for 1000 hours under conditions of 135 ° C. and 85% relative humidity, the following continuity test was performed, and the multilayer printed wiring board was cut at the portion where the solder bumps were formed, and the state of the solder bumps was observed.
[0213]
(3) Continuity test
After the multilayer printed wiring board was manufactured, a continuity test was performed before and after the reliability test, and the continuity state was evaluated from the results displayed on the monitor.
[0214]
In the multilayer printed wiring boards of Examples 1 and 2, the shape of the solder bump was substantially uniform, and there was no variation in the shape of the solder bump due to unfilled solder or too much solder filling amount. Also, no solder was found on the surface of the solder resist layer, and there was no short circuit between the solder bumps.
Furthermore, there was no problem in the reliability test and the continuity test performed before and after the reliability test.
[0215]
On the other hand, in the multilayer printed wiring boards of Comparative Examples 1 and 2, the shape of the solder bump was not uniform, and the solder adhered to the surface of the solder resist layer. This was presumed to be because the solder paste wraps around the back of the mask during printing.
As for the continuity test, a short circuit occurred before and after the reliability test. When the cross section of the solder bump of the portion confirmed to be short-circuited was observed, the size of the formed solder bump was found to vary. This is presumed to be because the solder filling amount varies due to the connection between adjacent solder bumps.
[0216]
【The invention's effect】
As described above, in the method for manufacturing a multilayer printed wiring board of the present invention, the solder paste is printed in the solder bump forming openings via the solder paste printing resist formed on the solder resist layer. Thus, a solder bump without a short circuit can be formed, and a multilayer printed wiring board excellent in connectivity and reliability can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1E are partial sectional views schematically showing an example of steps (a) to (e) in a method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing a part of the process of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views showing a part of the steps of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 4A to 4D are cross-sectional views showing a part of the steps of the method for manufacturing a multilayer printed wiring board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views showing a part of the steps of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention. FIGS.
6A to 6C are cross-sectional views showing a part of the steps of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
7A to 7C are cross-sectional views showing a part of the steps of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
FIGS. 8A to 8E are cross-sectional views illustrating a part of the process of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 9A to 9E are cross-sectional views showing a part of the steps of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 10A to 10D are cross-sectional views illustrating a part of the process of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
FIGS. 11A to 11D are cross-sectional views illustrating a part of the steps of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention. FIGS.
FIGS. 12A to 12C are cross-sectional views showing a part of the steps of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention. FIGS.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a part of the process of the method for producing a multilayer printed wiring board according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 30 substrate
8, 32 Copper foil
4, 34 Lower layer conductor circuit
9, 36 Through hole
6, 52 Openings for via holes
12, 42 Thin film conductor layer (electroless plating film)
3, 43 Plating resist
13, 44 Electrolytic plating film
2, 50, 102 Interlayer resin insulation layer
10, 54 Resin filler
58 Lid plating layer
14, 70, 114 Solder resist layer
17, 76, 117 Solder bump
78 Conductive pin
105 Conductor circuit
106 Solder bump formation opening
107 Bahia Hall
111 Resin Resin Layer
112 Solder paste printing resist
113, 213 Through hole
115 Solder paste
116 Solder pads
Claims (8)
少なくとも下記(a)〜(e)の工程を含むことを特徴とする多層プリント配線板の製造方法。
(a)ソルダーレジスト層上に、樹脂組成物を塗布することによりレジスト用樹脂層を形成するレジスト用樹脂層形成工程、
(b)前記レジスト用樹脂層に露光・現像処理、または、レーザ処理を施し、その底面が平坦な半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔の開口径が、該半田バンプ形成用開口と略同一又は該半田バンプ形成用開口よりも大きくなるように、且つ、その底面の少なくとも一部が窪んだ半田バンプ形成用開口と連通した貫通孔の開口径が、該半田バンプ形成用開口よりも大きくなるように、半田バンプ形成用開口部分に前記開口と連通した貫通孔を有する半田ペースト印刷用レジストを形成するレジスト形成工程、
(c)前記半田ペースト印刷用レジストを介して、半田バンプ形成用開口に半田ペーストを印刷する半田ペースト印刷工程、
(d)前記(c)の工程で印刷した半田ペーストにリフロー処理を施し、半田バンプを形成する半田バンプ形成工程、および、
(e)半田ペースト印刷用レジストを剥離または除去するレジスト除去工程。After the interlayer resin insulation layer and the conductor circuit are laminated on the substrate on which the conductor circuit is formed, the solder bump forming opening having a flat bottom surface and at least a part of the bottom surface are formed on the uppermost conductor circuit. A method for producing a multilayer printed wiring board, wherein a solder resist layer having a recessed solder bump forming opening is provided, and a solder bump is formed in the solder bump forming opening,
The manufacturing method of the multilayer printed wiring board characterized by including the process of following (a)-(e) at least.
(A) Resist resin layer forming step of forming a resist resin layer by applying a resin composition on the solder resist layer;
(B) The resist resin layer is subjected to exposure / development processing or laser processing, and the opening diameter of the through hole communicating with the solder bump forming opening having a flat bottom surface is substantially the same as the solder bump forming opening. or so as to be larger than the solder bump forming openings, and the opening diameter of at least some penetration in communication with the openings for forming solder bumps recessed hole in its bottom surface is larger than the solder bump forming openings Forming a solder paste printing resist having a through hole communicating with the opening in the opening portion for forming the solder bump,
(C) a solder paste printing step of printing the solder paste on the solder bump forming opening via the solder paste printing resist;
(D) a solder bump forming step of applying a reflow process to the solder paste printed in the step (c) to form a solder bump; and
(E) A resist removal step of peeling or removing the solder paste printing resist.
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