JP5092547B2 - 印刷配線板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体素子実装用の薄板厚の印刷配線板及びその製造方法ならびに印刷配線板に半導体素子を設置して成る半導体装置に関する。
従来の半導体素子実装用の薄板厚の印刷配線板の製造方法として、特許文献1では、第1に、金属の支持基板上にニッケル等の外部電極パッドを形成し、次に、支持基板と外部電極パッドを覆う第1の絶縁樹脂層を重ね、次に、第1の絶縁樹脂層に外部電極パッドに達する第1のビアホール下穴を形成し、次に、金属の支持基板を電極とする電解銅めっきにより、第1のビアホール下穴を銅で充填しビアホールを形成し第1の絶縁樹脂層の表面に銅の導体層の第1の配線パターンを形成する。第2に、第1の絶縁樹脂層と第1の配線パターンを覆う第2の絶縁樹脂層を重ね、次に、第2の絶縁樹脂層に外部電極パッドに達する第2のビアホール下穴を形成し、次に、金属の支持基板を電極とする電解銅めっきにより、第2のビアホール下穴を銅で充填しビアホールを形成し第2の絶縁樹脂層の表面に銅の導体層の第2の配線パターンを形成する。第3に、第2の絶縁樹脂層と第2の配線パターンを覆う第3の絶縁樹脂層を重ね、次に、第3の絶縁樹脂層に外部電極パッドに達する第3のビアホール下穴を形成し、次に、金属の支持基板を電極とする電解銅めっきにより、第3のビアホール下穴を銅で充填しビアホールを形成し第3の絶縁樹脂層の表面に銅の導体層の第3の配線パターンを形成する。第4に、第3の絶縁樹脂層と第3の配線パターンを覆うソルダーレジストを形成する。第5に、金属の支持基板をエッチングで除去することで、全層間厚がきわめて薄く薄板厚の印刷配線板を製造していた。
以下に公知文献を記す。
特開2001−177010号公報
しかし、特許文献1の印刷配線板の製造方法では、製造工程の一番最後に支持基板を除去するまでは配線パターンの導体層の全体が支持基板と電気接続しているため、配線パターンとビアホールの断線や短絡を電気検査で発見することができない問題があった。すなわち、支持基板を除去した際に初めて配線パターンの回路が支持基板から独立するので、次に、電気検査装置で配線パターンとビアホールの不具合を発見していた。こうして、製造工程の初期の段階で発生した配線パターンあるいはビアホールの断線や短絡の不具合を最後の工程で発見するため、印刷配線板の製造歩留まりが悪い問題があった。また、この製造方法で層数が多い印刷配線板を製造する場合は、印刷配線板の全層を支持基板の片面に形成するため、製造工期が長くなる欠点があった。
また、特許文献1の印刷配線板の製造方法では、両面にソルダーレジストを印刷する場合は、基板の片面にソルダーレジストを形成した後に支持基板を除去し、露出した面にソルダーレジストを形成すると、片面にソルダーレジストを形成するアンバランスなストレスにより、印刷配線板が反る問題があった。一方、金属の支持基板をエッチングで除去した後に、基板の両面にソルダーレジストを形成する場合も、ソルダーレジストを硬化させる際に加える加熱処理により印刷配線板が反る問題があった。鋭意研究の結果、この問題の原因は、片面形成した印刷配線板には、片面に偏ったストレスが残留するため、加熱処理により、上下面でアンバランスなストレスがあらわれ、そのストレスにより印刷配線板が反る知見を得た。
更に、特許文献1の製造方法では、エッチングにより金属の支持基板を除去する際に、支持基板に接していた外部電極パッドがエッチング液に曝されると、外部電極パッドの絶縁樹脂層の隙間から外部電極パッドに電気接続する導体層の位置までエッチング液が侵入し導体面が腐食されることがある問題があった。また、その外部電極パッドを金めっきで形成した場合、その金めっき上にソルダーレジストを形成すると、金めっきとソルダーレジストとの密着が悪くなり、ソルダーレジスト剥がれ不良を発生する問題があった。
本発明の課題は、半導体素子実装用の薄板厚の印刷配線板においてこれらの問題を解決することにある、すなわち、薄板厚の印刷配線板の反りを低減し、また、印刷配線板のソルダーレジスト剥がれ不良を低減することを課題とする。
本発明は、この課題を解決するために、支持基板上に第1の絶縁樹脂層を重ね、前記第1の絶縁樹脂層の面上に第1の導体層を電解銅めっきによって形成し、第1の絶縁樹脂層及び第1の導体層の上に第2の絶縁樹脂層を、第1の導体層の厚さだけ前記第1の絶縁樹脂層の厚さよりも厚く形成する処理と、前記第2の絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第2の導体層を電解銅めっきによって形成する処理により絶縁樹脂層と導体層を交互に重ねるビルドアップ処理を繰り返し前記支持基板の面上に最外層を前記第2の絶縁樹脂層で被覆した内層基板を形成する第1の工程を有し、次に、前記支持基板を除去し前記内層基板を独立させる第2の工程を有し、次に、前記内層基板の両面の外層の前記絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第3の導体層を形成し、外層の前記絶縁樹脂層及び第3の導体層の上に、前記第1の絶縁樹脂層の厚さよりも第3の導体層の厚さだけ厚い第3の絶縁樹脂層を重ね更に導体層を形成するビルドアップ処理を繰り返し前記内層基板の層数を増す第3の工程を有し、次に、前記内層基板の外層にソルダーレジストを形成する第4の工程を有することを特徴とする印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、前記第1の絶縁樹脂層を、補強材入りプリプレグ樹脂を用いて形成することを特徴とする上記の印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、表面に剥離層を形成した支持基板上の面上に第1の導体層を電解銅めっきによって形成し、次に、前記支持基板及び前記第1の導体層に第1の絶縁樹脂層を重ねる処理と、前記第1の絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第2の導体層を電解銅めっきによって形成することで絶縁樹脂層と導体層を交互に重ねるビルドアップ処理を繰り返し前記支持基板の面上に最外層に前記第2の導体層を有し、絶縁樹脂層の導体層間の厚さを同じ厚さに形成した内層基板を形成する第1の工程を有し、次に、前記支持基板を除去し前記内層基板を独立させる第2の工程を有し、次に、前記内層基板の両面の外層の前記第1の導体層と前記第2の導体層に第3の絶縁樹脂層を、導体層上の厚さを前記内層基板における絶縁樹脂層の導体層間の厚さと同じ厚さに形成する処理と、次に、前記内層基板の両面の前記第3の絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第3の導体層を電解銅めっきによって形成し、前記第3の導体層に絶縁樹脂層を重ね更に導体層を電解めっきによって形成するビルドアップ処理を繰り返し前記内層基板の層数を増す第3の工程を有し、次に、前記内層基板の外層にソルダーレジストを形成する第4の工程を有することを特徴とする印刷配線板の製造方法である。
また、本発明は、前記第1の絶縁樹脂層を、補強材入りプリプレグ樹脂を用いて形成することを特徴とする上記の印刷配線板の製造方法である。
本発明は、内層基板の各絶縁樹脂層の厚さが薄い場合も、それらの絶縁樹脂層を複数層重ねた適度の厚さの内層基板を形成した後に支持基板を除去し、それ以降に、支持基板の無い内層基板を取り扱うので、その内層基板は厚さが適度であるため取り扱いが容易である。そのため、その内層基板を電気検査装置で検査することができ、それにより配線パターンとビアホールの欠陥を検査でき、不良品を早期に除外できるので、印刷配線板の歩留まりを向上させる効果がある。また、内層基板に適度な層数の配線パターンを形成し、支持基板を除去した後は、両面に絶縁樹脂層と配線パターンをビルドアップして2層ずつ形成していくので、それ以降の工程は、支持基板の片面にビルドアップしていく従来工法に比べビルドアップの工程数を半減させ製造工期を短縮できる効果がある。
また、本発明の印刷配線板は、内層基板の両面に第4の絶縁樹脂層を重ねて基板の両面の絶縁樹脂層にビアホールと第4の配線パターンを形成することで基板の上下に上下対称な層構成に絶縁樹脂層と配線パターンをビルドアップすることができる。それにより、板厚がきわめて薄い印刷配線板でありながら、その印刷配線板を加熱処理しても印刷配線板が反る問題が少ない良い品質の印刷配線板が得られる効果がある。特に、従来の基板の両面にソルダーレジストを印刷する際の加熱処理による印刷配線板の反りを改善できる効果がある。
更に、本発明は、配線パターンを両面の絶縁樹脂層で被覆して配線パターンが露出しない内層基板から支持基板を除去するので、支持基板の除去の際の薬液による処理によって導体層が損傷することが無く、また、その後の製造工程でも内層基板の導体層が損傷することが無いので、印刷配線板の製造歩留まりを向上できる効果がある。
以下、本発明の実施形態について図面を基に説明する。本実施形態は、図1から図4に示すように、支持基板1上に第1の絶縁樹脂層2を重ね、その第1の絶縁樹脂層2の面上に配線パターンを含む第1の導体層6を形成し、その第1の導体層6に第2の絶縁樹脂層2−2を重ね、その第2の絶縁樹脂層2−2内に第1の導体層6に接続するビアホール7−2を形成するとともに第2の絶縁樹脂層2−2の面上に第2の導体層6−2を金属めっきで形成する処理を繰り返すことで支持基板1に第2の絶縁樹脂層2−2と第2の導体層6−2を交互に重ねた基板を製造する第1の工程を有し、次に、その基板から支持基板1
を除去した内層基板8を製造する第2の工程を有し、その内層基板8の両面に金属めっきで第3の導体層6−4を形成し、内層基板8の両面に第3の絶縁樹脂層2−5を重ねるビルドアップ処理を繰り返すことで内層基板8の両面にビルドアップ層を形成する第3の工程と、次に最外層にソルダーレジスト9を形成する第4の工程を有する印刷配線板の製造方法である。以下、本実施形態の製造方法を図1から図4に基づき詳細に説明する。
<第1の実施形態>
(工程1)
図1(a)のように、支持基板1として金属板を用い、例えば250μmの銅板を支持基板1として用い、その支持基板1をCZ処理などで粗化処理する。粗化処理は、研磨材によるサンドブラスト処理または酸化還元処理による黒化処理、過水硫酸系のソフトエッチング処理でも良い。
(工程2)
次に、図1(b)のように、支持基板1に絶縁樹脂層2をロールラミネートまたは積層プレスで熱圧着させる。例えば厚さ30μmのエポキシ樹脂をロールラミネートする。
(変形例1)
工程2の変形例として、第1の絶縁樹脂層2として、支持基板1上にガラス繊維やガラスフレークやフィラーなどの補強材入りプリプレグ樹脂を重ね、その上に厚さ12μmの銅箔を重ね合わせ、積層プレスで熱圧着させることで、銅箔付きの絶縁樹脂層2を支持基板1に接着して形成する。絶縁樹脂層2の材料としては、ガラス繊維入りエポキシ樹脂材、ガラス繊維入りビスマレイミド−トリアジン樹脂(以下、BT樹脂と称す)材、ガラス繊維入りポリイミド樹脂材、ガラス繊維入りPPE樹脂材を使用できる。絶縁樹脂層2にガラス繊維入りプリプレグ樹脂を用いることで、絶縁樹脂層2にクラックが発生しクラックが成長することを防ぐことができる。特に、絶縁樹脂層2には後工程による熱ストレスが何回も加わり熱ストレスにより内部にクラック不具合を生じ易くそのクラック不具合が拡大する恐れがあるので、絶縁樹脂層2にガラス繊維入りプリプレグ樹脂を用いることで、絶縁樹脂層2を強化しクラック不具合を防止する効果がある。そして、不具合を発生し易い絶縁樹脂層2をこのように補強することで製造する印刷配線板の信頼性を高くできる効果がある。また、プリプレグ樹脂の補強材としては、ガラス繊維以外に、アラミド不織布、アラミド繊維、ポリエステル繊維を使用することもできる。また、絶縁樹脂層2の補強材は、繊維状の補強材以外にフレーク状の補強材、または、フィラーで、例えばセラミックスや硫酸バリウム等のフィラーで強化した補強材入りプリプレグ樹脂を用いることができる。
絶縁樹脂層2の樹脂材料として、エポキシ樹脂、BT樹脂、ポリイミド、PPE、フェノール樹脂、PTFE樹脂、珪素樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、PPS樹脂、PPO樹脂などの有機樹脂を使用することができる。また、これらの樹脂単独でも、複数樹脂を混合しあるいは化合物を作成するなどの樹脂の組み合わせも使用できる。こうして、支持基板1にプリプレグと銅箔を積層して絶縁樹脂層2を形成した場合は、その銅箔を塩化第二鉄水溶液などのエッチング液で全面エッチングして絶縁樹脂層2の表面を露出させる。
(工程3)
次に、必要に応じて絶縁樹脂層2の表面を粗化する。一般的には、クロム酸、過マンガン酸塩の水溶液などの酸化剤による表面粗化処理などのウェットプロセスや、プラズマ処理やアッシング処理などのドライプロセスが有効である。次に、図1(c)のように、無電解銅めっき処理により、絶縁樹脂層2の表面の全面に、厚さ0.5μmから3μmのめっき下地導電層3を形成する。
(工程4)
次に、図1(d)のように、めっきレジスト4として例えばドライフィルムの感光性レジストをロールラミネートで基板に貼り付け、次に、図1(e)のように、露光・現像し配線パターン部分5を開口して、その部分でめっき下地導電層3を露出させためっきレジスト4のパターンを形成する。
(工程5)
次に、図1(f)のように、めっき下地導電層3を電極にして電解銅めっき処理により、配線パターン部分5で露出しためっき下地導電層3の面上に銅めっきを15μmの厚さに厚付けした配線パターン6を形成した第1の導体層を形成する。
(工程6)
次に、めっきレジスト4を剥離する。次に、図2(g)のように、過水硫酸系のフラッシュエッチング処理により、絶縁樹脂層2上の第1の導体層に残っている厚さ0.5μmから3μmのめっき下地導電層3を除去し、絶縁樹脂層2に配線パターン6を残した第1の導体層を形成する。
(変形例2)
以上の工程3から工程6による配線パターン6の形成方法はセミアディティブ工法であるが、これ以外に、以下の製造方法でも同様に第1の導体層の配線パターン6を形成することができる。すなわち、第1に、絶縁樹脂層2の表面を粗化した後に、無電解銅めっき処理でめっき下地導電層3を形成し、第2に、めっき下地導電層3の全面に電解銅めっきを12μmの厚さで加えた第1の導体層を形成し、第3に、第1の導体層の表面にエッチングレジストパターンを形成することで第1の導体層をエッチングして配線パターン6を形成する。第4にエッチングレジストを剥離する。以上のサブトラクティブ工法によっても配線パターン6を形成し図2(g)の構造を製造できる。
(工程7)
次に、第1の導体層の配線パターン6の表面を粗化処理することで第2の絶縁樹脂層2−2を形成する準備をする。この粗化処理としては、CZ処理または酸化還元処理による黒化処理、過水硫酸系のソフトエッチング処理を実施する。
次に、図2(h)のように、絶縁樹脂層2の厚さより配線パターン6の厚さだけ厚い第2の絶縁樹脂層2−2を、ロールラミネートまたは積層プレスで、配線パターン6および絶縁樹脂層2の面上に熱圧着させる。例えば厚さ45μmエポキシ樹脂をロールラミネートする。これにより、配線パターン6、すなわち第1の導体層の上の第2の絶縁樹脂層2−2の厚さを絶縁樹脂層2と同じ厚さにする。
ここで、第2の絶縁樹脂層2−2を形成するために、ガラス繊維やガラスフレークやフィラーなどの補強材入りプリプレグ樹脂に厚さ12μmの銅箔を重ね合わせ、積層プレスで熱圧着させることで、銅箔付きの第2の絶縁樹脂層2−2を形成することが望ましい。第2の絶縁樹脂層2−2の材料としては、ガラス繊維入りエポキシ樹脂材、ガラス繊維入りビスマレイミド−トリアジン樹脂(以下、BT樹脂と称す)材、ガラス繊維入りポリイミド樹脂材、ガラス繊維入りPPE樹脂材を使用できる。ガラス繊維入りプリプレグ樹脂を用いることで、絶縁樹脂層2−2にクラックが発生することを防ぎ、また、クラックが絶縁樹脂層2−2で成長することを防ぐことができる効果がある。こうして、プリプレグと銅箔を熱圧着させて第2の絶縁樹脂層2−2を形成した場合は、その銅箔を全面エッチングする。エッチング液として、塩化第二鉄水溶液などが使用できる。
(工程8)
次に、図2(i)のように、ビアホール下穴7を形成する。ビアホール下穴7は、レーザ法あるいはフォトエッチング法で形成する。フォトエッチング法で第2の絶縁樹脂層2−2にビアホール下穴7を形成する場合は、絶縁樹脂層2−2に光硬化型の感光性樹脂を用いる場合は、所定のビアホール下穴7の部分を遮光するパターンを形成したマスクを第
2の絶縁樹脂層2−2に密着させ、紫外線により露光し、未露光部を現像除去する。あるいは、第2の絶縁樹脂層2−2に光分解型の感光性樹脂を用いる場合は、所定のビアホール下穴7部以外を遮光するパターンを形成したマスクを第2の絶縁樹脂層2−2に密着させ、紫外線により露光し、露光部を現像除去するフォトエッチング法によりビアホール下穴7を形成する。
レーザ光にて第2の絶縁樹脂層2−2にビアホール下穴7を形成する場合は、レーザ光としては、高調波YAGレーザやエキシマレーザなどの紫外線レーザ光を用いるか、炭酸ガスレーザなどの赤外線レーザ光を用いる。このようにレーザ光の波長域としては赤外光領域から紫外光領域までを用いる。第2の絶縁樹脂層2−2が熱硬化性樹脂からなる場合は、レーザ光にてビアホール下穴7を形成することが望ましい。ここで、レーザ光でビアホール下穴7を形成した場合は、ビアホール下穴7は、その穴の開口部分の径がその穴の底部の穴の径より大きい、漏斗状の穴になる。
ビアホール下穴7を形成した後にビアホール下穴7の底に薄い樹脂膜が残るため、デスミア処理により、その薄い樹脂膜を除去する。このデスミア処理は、強アルカリにより樹脂を膨潤させ、その後、クロム酸、過マンガン酸塩水溶液などの酸化剤を使用して樹脂を分解除去する。また研磨材によるサンドブラスト処理やプラズマ処理にて除去してもよい。
第2の絶縁樹脂層2−2にビアホール下穴7を形成した後、必要に応じて第2の絶縁樹脂層2−2の表面を粗化する。一般的には、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を使用した場合、クロム酸、過マンガン酸塩の水溶液などの酸化剤による表面粗化処理などのウェットプロセスや、プラズマ処理やアッシング処理などのドライプロセスが有効である。
(工程9)
次に、工程3と同様にして、ビアホール下穴7の壁面および第2の絶縁樹脂層2−2の表面の全面に無電解銅めっき処理により厚さ0.5μmから3μmのめっき下地導電層3(図示せず)を第2の導体層として形成する。次に、工程4と同様にして、めっきレジスト4(図示せず)例えばドライフィルムの感光性レジストをロールラミネートで基板に貼り付け、次に、露光・現像して配線パターン部分5(図示せず)を開口しためっきレジスト4を形成する。
(工程10)
次に、めっき下地導電層3を電極にして電解銅めっき処理を行い、配線パターン部分5に露出しためっき下地導電層3の面上に電解銅めっき層を15μmの厚さに厚付けすることで配線パターン6−2を形成した第2の導体層を形成し、同時に、ビアホール下穴7を電解銅めっき層で充填したビアホール7−2を第2の絶縁樹脂層2−2に埋め込んで形成する。この際にビアホール7−2を形成するために、電解銅めっき浴としては、以下の組成のように平滑剤を含む電解銅めっき浴を用いることが望ましい。
(電解銅めっき浴組成)
硫酸銅:200〜250g/L
硫酸 :30〜50g/L
塩素 :30〜60ppm
ポリエチレングリコール(PEG):0.5〜1g/L
ビス(3−スルホプロピル)ジスルフィド(SPS):1〜10mg/L
平滑剤:ヤーヌスグリーンB(JGB)を1〜10mg/L。
(工程11)
次に、めっきレジスト4を剥離する。次に、第2の絶縁樹脂層2−2上の第2の導体層に残っている厚さ0.5μmから3μmのめっき下地導電層3は除去し、厚さ15μmの
配線パターン6−2の大部分は残す過水硫酸系のフラッシュエッチング処理を行い、図2(k)のように、第2の絶縁樹脂層2−2にビアホール7−2を有し、その上に第2の導体層の配線パターン6−2を有する構造を形成する。この工程でレーザ光を用いて形成したビアホール下穴7は、その穴の開口部分の径がその穴の底部の穴の径より大きい、漏斗状の穴になるので、そのビアホール下穴7に形成されたビアホール7−2の径は、支持基板1側の径が、支持基板1から遠い側の径よりも小さい円錐台形に形成される。
(工程12)
次に、以下のように、工程7から工程11までを繰り返すことで、配線パターンの導体層を多層に形成する。先ず、工程7の処理により、図2(m)のように、絶縁樹脂層2−3を形成する。次に、工程8から工程11の処理により、図3(n)のように、配線パターン6−3の導体層と、絶縁樹脂層2−3に埋め込まれたビアホール7−3を形成する。こうして、工程3から工程12の処理により、配線パターン6と6−2と6−3の3層の導体層が形成できる。この工程でレーザ光を用いて形成したビアホール下穴7に形成されたビアホール7−3の径は、支持基板1側の径が、支持基板1から遠い側の径よりも小さい円錐台形に形成される。
(工程13)
次に、図3(p)のように、工程7の処理により絶縁樹脂層2−4を形成する。
(工程14)
次に、図3(q)のように、銅の支持基板1をエッチングし除去し両面を絶縁樹脂層2と絶縁樹脂層2−4で被覆した内層基板8を製造する。この際に用いるエッチング溶液として、例えばアンモニアを主成分としたアルカリエッチング液などを使用できる。あるいは、第二塩化鉄水溶液または第二塩化銅水溶液を使用しても良い。この内層基板8は、その各絶縁樹脂層2、2−2、2−3、2−4の厚さが薄い場合も、それらの絶縁樹脂層を複数層重ねた適度の厚さを有するので、その内層基板8の取り扱いが容易であり、これにより印刷配線板を製造することが容易である効果がある。また、内層基板8の両面の導体層が絶縁樹脂層2、2−4で保護され外に露出しないので、内層基板8から支持基板1を除去する際の取り扱いで導体層が損傷しない効果があり、それ以降の製造工程における取り扱いでも導体層が損傷しない効果があり、これにより、印刷配線板の製造歩留まりが向上する効果がある。
(変形例3)
以上の製造工程は、内層基板8に配線パターン6、6−2、6−3の3層の導体層を形成し、その両面を絶縁樹脂層2、2−4で被覆した内層基板8を製造するものであるが、これ以外の内層基板8として、配線パターン6、6−2の2層の導体層を形成し、3層の絶縁樹脂層2、2−2、2−3を形成し、内層基板8の両面の表層を絶縁樹脂層2、2−3にした内層基板8を製造することも可能である。更に、配線パターン6の1層の導体層を絶縁樹脂層2、2−2で被覆した内層基板8を製造することも可能である。
(変形例4)
また、工程1から工程14までは、金属の支持基板1を用いたが、支持基板1は金属に限定されず、表面に剥離層を形成したガラスエポキシ樹脂基板などのガラス繊維入り絶縁樹脂基板を支持基板1として用い、工程14で、支持基板1から内層基板8を剥離することで支持基板1を除去することも可能である。
(工程15)
次に、工程8と同様にして、内層基板8の絶縁樹脂層2−4と絶縁樹脂層2にレーザ光でビアホール下穴7を形成する。すなわち、ここでは、基板の片側のみではなく基板の両側にビアホール下穴7を形成する。この工程でレーザ光を用いて形成したビアホール下穴
7の内層基板8の中心側の底面の内径よりも内層基板8の外側の開口部の内径が大きい漏斗状に形成される。
(工程16)
次に、図3(r)のように、工程9から工程11と同様にして、ただし、基板の片側のみではなく基板の両側に金属めっきをする。すなわち、両面への金属めっきにより、絶縁樹脂層2−4の表面に形成した第3の導体層の配線パターン6−4と、絶縁樹脂層2−4に埋め込んだビアホール7−4を形成し、また、絶縁樹脂層2に重ねた配線パターン6−1と、絶縁樹脂層2に埋め込んだビアホール7−1を形成する。この工程で、先にレーザ光で形成したビアホール下穴7を金属めっきで充填したビアホール7−4と7−1は、その内層基板8の中心側の底部の径よりも内層基板8の外側の底部の径が大きい円錐台形状に形成される。
(工程17)
この図3(r)の内層基板8は厚さが約200μmあり電気検査装置で検査するための適度の厚さを有するので、電気検査の際の取り扱いが容易である効果がある。そのため、この内層基板8を電気検査装置に設置し、内層基板8の両面のビアホール下穴7に露出した配線パターン間の導通を検査する。これにより、内層基板8の全配線パターンと導体層間を接続するビアホールの不良を検出し、不良品の内層基板8を除外し以降の製造工程を進める。こうして配線パターンの電気接続の不具合を十分に検査し不具合を除外しつつ製造工程を進めることができ、印刷配線板の製造歩留まりを向上させられる効果がある。
(変形例5)
ここまでの処理を以下のように変形して行うこともできる。すなわち、工程1では、支持基板1として、剥離層を接着した、ガラスエポキシ樹脂基板などのガラス繊維入り絶縁樹脂基板を用い、次に、工程3から工程6と同様に処理することでその支持基板1の面上に電気検査の電極用パッドおよび配線パターン6を形成する。次に、工程7と同様にして支持基板1上に絶縁樹脂層2−2を形成する。この変形例5では、絶縁樹脂層2−2はガラス繊維やフレークやフィラーなどの補強材入りプリプレグで形成することが特に望ましい。絶縁樹脂層2−2は、この変形例5では支持基板1の面上に最初に積層する絶縁樹脂層であるので、補強材入りプリプレグで形成することで絶縁樹脂層2−2が後工程の製造工程により加わる熱処理により劣化しないよう強化できる効果がある。次に、工程8から工程12までを行い配線パターン6−3までを形成する。次に、工程14で支持基板1を剥離し除去して、下面に電気検査の電極用パッドと配線パターンを露出させ上面に配線パターン6−3を露出させた内層基板8を製造することが可能である。次に、工程17でその内層基板の電気検査を行う。
(工程18)
次に、図3(s)のように、工程7と同様にして、基板の両面に第3の絶縁樹脂層2−5(上面)と2−6(下面)を形成する。この際に、導体層の上の第3の絶縁樹脂層の厚さを第1の絶縁樹脂層2の厚さと同じ厚さに形成する。
(工程19)
以下、必要な層数が得られるまで、工程18に続いて工程15から工程16を繰り返し、図4(t)のように、絶縁樹脂層2−5の内部に埋め込んだビアホール7−5と絶縁樹脂層2−5の表面に形成した導体層の配線パターン6−5を形成し、絶縁樹脂層2−6の内部に埋め込んだビアホール7−6と絶縁樹脂層2−6の表面に形成した導体層の配線パターン6−6を形成する。この工程でレーザ光を用いて形成したビアホール下穴7に形成したビアホール7−5と7−6は、その内層基板8の中心側の底部の径よりも内層基板8の外側の底部の径が大きい円錐台形状に形成される。この基板の最外層の絶縁樹脂層2−5および2−6は、補強材入りプリプレグで形成することが望ましい。絶縁樹脂層2−5および2−6は、この製造方法で製造した印刷配線板をマザー基板に実装する場合に、そのマザー基板との接合部分で熱的機械的ストレスを受け易いが、これらの絶縁樹脂層を補強材入りプリプレグで形成することで、この印刷配線板をマザー基板に実装した後の印刷配線板の耐久性および寿命を延長させることができる効果がある。なお、先の工程15から工程17による基板の両面に配線パターンを形成するビルドアップ処理を行った後に、工程18と工程19を経ずに、直ぐに次の工程20の処理に進んでも良い。
(工程20)
次に、図4(u)のように、基板の両面にソルダーレジスト9を形成する。ソルダーレジスト9の形成手順は、前処理として、配線パターン6−4および配線パターン6−5の粗化処理に例えばCZ処理を施す。次に、感光性液状ソルダーレジスト9をスプレーコート、ロールコート、カーテンコート、スクリーン法で約20μm厚に塗布し乾燥、または感光性ドライフィルム・ソルダーレジスト9をロールラミネートで貼り付ける。次に、図4(v)のように、ソルダーレジスト9を露光・現像することで外部電極を形成するためのパッド用開口部10をソルダーレジスト9に形成する。次にソルダーレジスト9を加熱硬化させる。
(工程21)
次に、ソルダーレジスト9のパッド用開口部10に露出した配線パターン6−5と6−6に、無電解ニッケルめっき層を3μm以上形成し、その上に無電解金めっき層を0.03μm以上形成して外部電極パッド10−1と10−2を形成する。外部電極パッド10−1と10−2の無電解金めっき層は1μm以上のこともある。更に外部電極パッド10−1には、固相点が217〜227℃程度のSn−Ag−Cuはんだや固相点が213℃程度のSn−Bi−AgはんだやSnPbはんだ等の、固相点が235℃以下のはんだをプリコートする。このプリコートはんだは、固相点が230℃以下のはんだを選んで用いることが望ましい。また、外部電極パッド10−1と10−2には、無電解ニッケルめっきのかわりに電解ニッケルめっき層を3μm以上形成し、その上に電解金めっき層を0.5μm以上形成した外部電極パッドを形成しても良い。あるいは、金属めっき層のかわりに、イミダゾール化合物やベンズイミダゾール化合物等から成る水溶性プリフラックスによる水溶液有機防錆皮膜を外部電極パッド10−1と10−2に形成することも可能である。
(工程22)
次に、この基板をダイサーなどで加工することで、1つの基板から、個片に分離した複数の印刷配線板を得る。
以上の製造方法により、導体層間の絶縁樹脂層の厚さを同じ厚さに形成した印刷配線板が得られる。ここで、ソルダーレジスト形成後に外部電極パッド10−1、10−2の金めっき等を形成するので、外部電極パッド10−1、10−2の部分でのソルダーレジスト剥がれが無い良好な品質の印刷配線板が得られる効果がある。また、最良の実施形態として、各絶縁樹脂層2と2−2と2−3と2−4と2−5と2−6をガラス繊維入り絶縁樹脂層で形成する。そして、この印刷配線板は、内層基板8の両面の絶縁樹脂層にビアホールと配線パターンを形成することで、基板の上下に上下対称な層構成に絶縁樹脂層と配線パターンをビルドアップするので、ストレスを基板の片面側に偏って残留させない効果がある。そのため、板厚がきわめて薄い印刷配線板でありながら、この印刷配線板にソルダーレジストを印刷する際の加熱処理による熱ストレスや、後工程のはんだ付けの際の加熱処理などの熱ストレスを加えても印刷配線板が反る問題が少ない良い品質の印刷配線板が得られる効果がある。
更に、その支持基板1を除去する工程14以前に内層基板8の絶縁樹脂層2−2と2−
3に埋め込んで形成したビアホールは、上底の径が下底の径より大きい逆向きの円錐台形状に形成される。支持基板1を除去した後に絶縁樹脂層2に形成したビアホールは、印刷配線板の中心に対して上下対称な向きに形成され、ビアホールの円錐台形状の印刷配線板の中心側に面する下底の径よりも印刷配線板の外側に面する上底の径の方が大きく形成される。そのため、印刷配線板で絶縁樹脂層2−2と2−3と2−4と2−5との4層の絶縁樹脂層に埋め込まれたビアホールは上側の径が下側の径より大きい逆向きの円錐台形状に形成され、絶縁樹脂層2と2−6との2層の絶縁層に埋め込まれたビアホールは上側の径が下側の径より小さい円錐台形状に形成される。このように、本実施形態で製造した印刷配線板は、その上層側の絶縁樹脂層が、上側の径が下側の径より大きい逆向きの円錐台形状を有するビアホールを有し、下層側の絶縁樹脂層が含むビアホールが、その上下が逆の円錐台形状を有するビアホールであり、上層側の絶縁樹脂層の層数が下層側の絶縁樹脂層の層数より多い独特な形状の印刷配線板が製造される。この印刷配線板は、この印刷配線板の不具合の解析の際に、断面を観察し各層のビアホールの上下の向きを確認することで、支持基板1上にビルドアップして形成した内層基板の部分とその外側の両面にビルドアップして形成した外側の層を容易に区別することができ、異なる製造プロセスに起因する不具合を容易に区別して解析できる効果がある。
(工程23)
次に、図5(w)のように、外部電極パッド10−1のプリコートはんだを加熱して再溶融させて半導体素子11のバンプ12にはんだ付けするフリップチップ接続処理を行う。次に、封止樹脂13を半導体素子11と絶縁樹脂層2−5との間の空間に流し込み硬化させることで半導体素子11を絶縁樹脂層2−5とその上面のソルダーレジスト9上に実装する。
(工程24)
次に、図5(x)のように、外部電極パッド10−2にはんだボールの外部接続端子14を装着しボールグリッドアレイ構造の半導体装置を製造する。
(変形例6)
半導体装置の変形例として、外部電極パッド10−2に装着する外部接続端子14として金属のピン端子を用い、そのピン端子を外部電極パッド10−2に装着してピングリッドアレイ構造を形成することもできる。外部接続端子14に用いるピン端子は、例えばピン端子の銅合金の基材の表面にニッケルめっきし、その上に金めっきをした構造のピン端子を用いる。また、ピン端子の、外部電極パッド10−2に装着する部分を面状端子にし、面状端子にピンを立てた構造のピン端子を用いる。そして、ピン端子のはんだ付けは、工程23において、半導体素子11を絶縁樹脂層2−5上に設置する以前に、ピン端子の面状端子を、固相点が240℃以上で250℃以下のはんだで、外部電極パッド10−2にはんだ付けする。この条件を満足するはんだにはSn−5Sbはんだ(固相点が240℃)やSn−Sb−Pbはんだ等がある。ピン端子をはんだ付けするはんだの固相点が250℃を超えるとそのはんだ付け温度が絶縁樹脂層を劣化させる問題があり、固相点が240℃未満の場合は、次の工程で、半導体素子11のバンプ12を印刷配線板の外部電極パッド10−1へはんだ付けする際にピン端子の接合部分が外れたり劣化する問題が発生する。このように、外部電極パッド10−2に固相点が240℃以上で250℃以下のはんだで外部接続端子14をはんだ付けすることで、外部電極パッド10−1に半導体素子11やその他の電子部品をはんだ付けする際の印刷配線板の加熱処理で外部接続端子の接合部分が耐えることができる効果がある。
また、外部電極パッド10−1へ半導体素子11のバンプ12をはんだ付けする際に、工程21でプリコートしたはんだで、固相点が235℃以下のはんだを再溶融させる。すなわち、先の工程21において、外部電極パッド10−1および外部電極パッド10−2に、それぞれにはんだ付けする部品に応じたはんだを予めプリコートしておく。すなわち
、工程21では、印刷配線板の外部電極パッド10−1には固相点が235℃以下のはんだをプリコートし、外部電極パッド10−2には固相点が240℃以上で250℃以下のはんだをプリコートする。そして、工程23で、外部電極パッド10−2にピン端子の外部接続端子14をはんだ付けしてピングリッドアレイ構造を形成し、次に、外部電極パッド10−1に235℃以下の温度で半導体素子11のバンプ12をはんだ付けして半導体装置を製造する。
なお、半導体素子11などをはんだ付けする以前に印刷配線板に接合する外部接続端子14は、ピン端子に限られない。例えば、電子部品を印刷配線板にはんだ付け以前に、金属バンプの外部接続端子14を外部電極パッド10−2にはんだ付け接合した印刷配線板、あるいは表層の導体層の一部に金属スティフナーをはんだ付けした印刷配線板、を形成する場合も同様に固相点が240℃以上で250℃以下のはんだでそれらの外部接続端子14等を導体層の一部に接合することが望ましい。
以上の工程で製造する半導体装置は、半導体素子11及び外部接続端子14は、印刷配線板に対して図5とは上下逆に設置することも可能である。更に、半導体素子11および外部接続端子14を印刷配線板の下面に設置し、外部接続端子14も半導体素子11も印刷配線板の同じ下面に設置することも可能である。
以上の工程で製造した半導体装置は、半導体素子11を実装する印刷配線板が、第1の絶縁樹脂層の上層に第2絶縁樹脂層を有し、前記第1の絶縁樹脂層の下層と前記第2の絶縁樹脂層の上層の両面に同じ層数の第3の絶縁樹脂層を有し、前記両面の第3の絶縁樹脂層の外層の両面にソルダーレジストを有し、前記第2の絶縁樹脂層以上の絶縁樹脂層内のビアホールが上側の径が下側の径より大きい逆向きの円錐台形状のビアホールであり、前記第1の絶縁樹脂層以下の絶縁樹脂層のビアホールが上側の径が下側の径より小さい円錐台形状のビアホールである構造を有する。そのように、この半導体素子11を実装する印刷配線板のビアホールの円錐台形状の向きが印刷配線板の層構造の中心層に対して非対称な向きに配置されている。そのため、この半導体装置をマザー基板に実装する熱ストレスが加わった際に、その半導体装置の印刷配線板は、層構造の中心層に対する非対称な構造を反映して、印刷配線板の同じ側の片側に反る傾向を持つ。それにより、反りの対策や補正および反りの管理が容易になる効果がある。
<第2の実施形態>
(工程1)
第2の実施形態では、第1の実施形態で用いる支持基板1を、単体の基板ではなく、例えば125μmの銅板2枚を接着して用いる。あるいは、銅板のかわりに、厚さ125μmに形成した銅箔の支持基板1を2枚接着して用いることができる。支持基板1の接着の前処理として、2枚の支持基板1の片面の銅の面をCZ処理などで粗化処理する。粗化処理は、酸化還元処理による黒化処理、過水硫酸系のソフトエッチング処理でも良い。次に、粗化処理した面を対向させ2枚の銅板の支持基板1の端部を15mm幅で接着する。その接着材としては絶縁樹脂層2の中央部をプレス加工等でくり貫いたものを用い、接着剤の材料に応じて、積層プレスまたはロールラミネートで熱圧着させる。あるいは、この接着剤としては、液状熱硬化性接着剤をディスペンサ、あるいはスクリーン印刷等で支持基板1に塗布して支持基板1を張り合せることもできる。
(工程2)
こうして得られた2枚1組の銅板を支持基板1に用い、その2枚1組の銅板の支持基板1の両面に絶縁樹脂層2を形成する。
(工程3から工程13)
第1の実施形態の工程3から工程14と同様にして、ただし、2枚1組の支持基板1の
両面に導体層と絶縁樹脂層をビルドアップする。
(工程14)
2枚1組の支持基板1の両面それぞれで必要なビルドアップの層数の導体層と絶縁樹脂層を得たら、次に、2枚1組の支持基板1の接着部の端部15mmをルータ加工などで切断し、2枚1組の支持基板1を2枚に分離する。そして、第1の実施形態の工程14と同様にして、支持基板1を除去して内層基板8を形成する。
(工程15から工程22)
第1の実施形態の工程15から工程22と同様に処理して内層基板8の両面にビルドアップ層を形成して印刷配線板を製造する。
(変形例7)
なお、第2の実施形態の変形例として、工程1において、銅板のかわりに、ガラスエポキシ樹脂基板などのガラス繊維入り絶縁樹脂基板の両面に剥離層を形成した支持基板1を用いて、工程3から工程13で、その両面に絶縁樹脂層と導体層をビルドアップし、工程14では、剥離層で内層基板8を剥離する。以降の工程15から工程22では、第1の実施形態と同様に処理して印刷配線板を製造する。
(変形例8)
第二の実施形態の変形例として、工程1において、2枚の銅の支持基板1の間に熱発泡性シートを挟んで支持基板1を積層プレスで加熱・加圧することで接着させ、工程3から工程13で、その両面に絶縁樹脂層と導体層をビルドアップし、工程14では、積層温度以上の熱、例えば220℃を加えて、5分間処理することで、支持基板1を分離する。オーブン等でこの熱履歴を掛けることで、熱発泡シートの残渣なく2枚の支持基板1を分離する。以降の工程15から工程22では、第1の実施形態と同様に処理して印刷配線板を製造する。
本発明の印刷配線板の第1の実施形態の製造工程を示す断面図である。 本発明の印刷配線板の第1の実施形態の製造工程を示す断面図である。 本発明の印刷配線板の第1の実施形態の製造工程を示す断面図である。 本発明の印刷配線板の第1の実施形態の製造工程を示す断面図である。 本発明の半導体装置の第1の実施形態の製造工程を示す断面図である。
符号の説明
1・・・支持基板
2、2−2、2−3、2−4、2−5、2−6・・・絶縁樹脂層
3・・・めっき下地導電層
4・・・めっきレジスト
5・・・配線パターン部分
6、6−1、6−2、6−3、6−4、6−5、6−6・・・配線パターン
7・・・ビアホール下穴
7−1、7−2、7−3、7−4、7−5、7−6・・・ビアホール
8・・・内層基板
9・・・ソルダーレジスト
10・・・パッド用開口部
10−1、10−2・・・外部電極パッド
11・・・半導体素子
12・・・バンプ
13・・・封止樹脂
14・・・外部接続端子

Claims (4)

  1. 支持基板上に第1の絶縁樹脂層を重ね、前記第1の絶縁樹脂層の面上に第1の導体層を電解銅めっきによって形成し、第1の絶縁樹脂層及び第1の導体層の上に第2の絶縁樹脂層を、第1の導体層の厚さだけ前記第1の絶縁樹脂層の厚さよりも厚く形成する処理と、前記第2の絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第2の導体層を電解銅めっきによって形成する処理により絶縁樹脂層と導体層を交互に重ねるビルドアップ処理を繰り返し前記支持基板の面上に最外層を前記第2の絶縁樹脂層で被覆した内層基板を形成する第1の工程を有し、次に、前記支持基板を除去し前記内層基板を独立させる第2の工程を有し、次に、前記内層基板の両面の外層の前記絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第3の導体層を形成し、外層の前記絶縁樹脂層及び第3の導体層の上に、前記第1の絶縁樹脂層の厚さよりも第3の導体層の厚さだけ厚い第3の絶縁樹脂層を重ね更に導体層を形成するビルドアップ処理を繰り返し前記内層基板の層数を増す第3の工程を有し、次に、前記内層基板の外層にソルダーレジストを形成する第4の工程を有することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
  2. 前記第1の絶縁樹脂層を、補強材入りプリプレグ樹脂を用いて形成することを特徴とする請求項1記載の印刷配線板の製造方法。
  3. 表面に剥離層を形成した支持基板上の面上に第1の導体層を電解銅めっきによって形成し、次に、前記支持基板及び前記第1の導体層に第1の絶縁樹脂層を重ねる処理と、前記第1の絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第2の導体層を電解銅めっきによって形成することで絶縁樹脂層と導体層を交互に重ねるビルドアップ処理を繰り返し前記支持基板の面上に最外層に前記第2の導体層を有し、絶縁樹脂層の導体層間の厚さを同じ厚さに形成した内層基板を形成する第1の工程を有し、次に、前記支持基板を除去し前記内層基板を独立させる第2の工程を有し、次に、前記内層基板の両面の外層の前記第1の導体層と前記第2の導体層に第3の絶縁樹脂層を、導体層上の厚さを前記内層基板における絶縁樹脂層の導体層間の厚さと同じ厚さに形成する処理と、次に、前記内層基板の両面の前記第3の絶縁樹脂層内にビアホールを形成するとともに表面に第3の導体層を電解銅めっきによって形成し、前記第3の導体層に絶縁樹脂層を重ね更に導体層を電解めっきによって形成するビルドアップ処理を繰り返し前記内層基板の層数を増す第3の工程を有し、次に、前記内層基板の外層にソルダーレジストを形成する第4の工程を有することを特徴とする印刷配線板の製造方法。
  4. 前記第1の絶縁樹脂層を、補強材入りプリプレグ樹脂を用いて形成することを特徴とする請求項3記載の印刷配線板の製造方法。
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