JP6715618B2

JP6715618B2 - プリント配線板

Info

Publication number: JP6715618B2
Application number: JP2016032122A
Authority: JP
Inventors: 徹古田; 正志粟津
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2016-02-23
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2036-02-23
Also published as: JP2017152477A

Description

本発明は、パッドとパッド上に形成されている導電性ピラーとソルダーレジスト層とを有するプリント配線板に関する。

特許文献１は、回路基板と半導体パッケージを開示している。そして、特許文献１の回路基板は、絶縁膜と絶縁膜の下面に形成されている下層配線と絶縁膜上に形成されている上層配線と絶縁膜を貫通し上層配線と下層配線を接続するビアホールを有している。

特開２００５−３２７７８０号公報

特許文献１は、特許文献１の図５に半導体パッケージを示している。特許文献１の図５によれば、半導体素子は回路基板の下層配線上に実装されている。特許文献１の図５に示されるように、下層配線は絶縁層から凹んでいる。そのため、半導体素子と下層配線との間の距離が長くなると考えられる。回路基板に半導体素子を実装することが難しいと予想される。また、特許文献１の半導体パッケージでは、半導体素子と回路基板間の距離が短くなると考えられる。回路基板と半導体素子間の接続部の信頼性が低いと予想される。

本発明のプリント配線板は、第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記第１面側に形成されている複数の凹部を有する樹脂絶縁層と、前記凹部に形成されていて、パッドを含む第１導体層と、前記パッド上に形成されていて前記樹脂絶縁層の第１面から突出している、電子部品搭載用の導電性ピラーと、前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されていて、前記第１面に露出する前記第１導体層の一面を覆っているソルダーレジスト層と、を含んでいる。そして、前記ソルダーレジスト層は前記導電性ピラーの側面を覆っており、前記導電性ピラーの前記パッド側と反対側の端面は前記ソルダーレジスト層から露出している。

本発明の実施形態のプリント配線板によれば、半導体素子等の電子部品を実装する歩留まりが高くなる。半導体素子への接続部の狭ピッチ化に伴って配線パターンがファインピッチ化されても、ショート状態となるおそれが少ない。電子部品とプリント配線板間の接続信頼性が高くなる。

本発明の一実施形態のプリント配線板を説明するための断面図。電極の一例を示す図。電極の別例を示す図。電極の別例を示す図。導電性ピラーの一例を示す図。導電性ピラーの別例を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。図１に示されるプリント配線板の製造方法を示す図。電極の別例を示す図。導電性ピラーの別例を示す図。導電性ピラーの別例を示す図。図１のプリント配線板の他の例を示す図。

本発明のプリント配線板の一実施形態が、図面を参照して説明される。図１は、実施形態のプリント配線板１の断面を説明する図である。プリント配線板１は、第１面１１ａと第１面１１ａと反対側の第２面１１ｂとを有する樹脂絶縁層１１と樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に形成されているパッド１２ａを含む第１導体層１２とパッド１２ａ上に形成されている電子部品を搭載するための導電性ピラー１７と樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に形成されているソルダーレジスト層１６とを含んでいる。導電性ピラー１７は、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから突出している。ソルダーレジスト層１６は、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａに露出する第１導体層１２の一面を覆っている。また、ソルダーレジスト層１６は、導電性ピラー１７の側面を覆っている。導電性ピラー１７は、パッド１２ａ側と反対側の端面である上面１７Ｔを有し、上面１７Ｔはソルダーレジスト層１６から露出している。パッド１２ａと導電性ピラー１７で電子部品と接続するための電極２１が形成されている。導電性ピラー１７の上面１７Ｔ上に電子部品が実装される。

電子部品の例は、半導体素子、受動素子（キャパシタや抵抗器など）、配線層を有するインターポーザ、再配線層を有する半導体素子、ＷＬＰ（Wafer Level Package）などである。導電性ピラー１７は、たとえば、電子部品の電極の数に応じて複数個形成される。図１には、３つの導電性ピラー１７が示されているが、導電性ピラー１７は、これに限定されず、任意の数で設けられ得る。

図１に示されるように、樹脂絶縁層１１は第１面１１ａ側に第１導体層１２用の凹部１１ｃを有する。そして、第１導体層１２は凹部１１ｃ内に形成されている。第１導体層１２は凹部１１ｃ内に埋まっている。第１導体層１２はトップ面Ｔとトップ面Ｔと反対側のバック面Ｂを有する。トップ面Ｔが樹脂絶縁層１１の第１面１１ａに向いていて、バック面Ｂは凹部１１ｃの底を向いている。図１に示される一実施形態のプリント配線板１の第１導体層１２のトップ面Ｔは第１面１１ａから凹んでいる。しかしながら、第１導体層１２のトップ面Ｔは第１面１１ａと面一であってもよい。樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂ上には、第２導体層１４が形成されている。第２導体層１４は樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂから突出している。樹脂絶縁層１１を貫通し、第１導体層１２と第２導体層１４とを接続するビア導体１５が形成されている。

図１に示されるように、ソルダーレジスト層１６はプリント配線板１の略全面に形成されている。ソルダーレジスト層１６は複数の開口部１６ａを備えている。各開口部１６ａは電子部品を実装するための導電性ピラー１７の最表面である上面１７Ｔを露出している。実施形態のプリント配線板１では、導電性ピラー１７の側面、およびパッド１２ａの導電性ピラー１７から露出するトップ面Ｔは、ソルダーレジスト層１６に覆われている。図１の例では、導電性ピラー１７の側面は、上面１７Ｔと略同じ高さまでソルダーレジスト層１６に覆われている。すなわち、導電性ピラー１７の上面１７Ｔのみがソルダーレジスト層１６から露出している。上面１７Ｔにたとえばはんだバンプ（図示せず）が形成され、このはんだバンプで導電性ピラー１７と電子部品とが接続される。導電性ピラー１７の上面１７Ｔ以外はソルダーレジスト層１６で覆われているため、はんだは導電性ピラー１７の側面に濡れ拡がり得ない。隣接する導電性ピラー１７同士がはんだで短絡し難い。電子部品の接続部が狭ピッチになっても、接続部間のショートが発生し難い。狭ピッチで配置された電極を備える電子部品が適切に実装され得る。なお、導電性ピラー１７の側面は、上面１７Ｔの高さまでソルダーレジスト層１６に覆われていなくてもよい。その例が図７に示されている。導電性ピラー１７の側面が部分的に被覆されるだけでも、導電性ピラー１７間がショートし難くなると考えられる。

第１導体層１２はパッド１２ａの他に、所定のパターンに形成されている配線１２ｂを含んでいる。樹脂絶縁層１１の第１面１１ａからの配線１２ｂの露出面もソルダーレジスト層１６に覆われている。導電性ピラー１７の上面１７Ｔからはんだが飛散して配線１２ｂ上に付着することがない。たとえば、図１の例のように、配線１２ｂとして複数の幅の細い配線１２ｂ１がパッド１２ａ間に狭ピッチで形成されていても、配線１２ｂ１間、および、配線１２ｂ１と導電性ピラー１７との間の絶縁性が確実に確保される。

ソルダーレジスト層１６は、図１に示されるように、隣接する導電性ピラー１７間において凹んでいる。ソルダーレジスト層１６の樹脂絶縁層１１と反対側の面、すなわちソルダーレジスト層１６の表面は、導電性ピラー１７の付近で樹脂絶縁層１１側と反対側に向かって凸状の形状を有している。ソルダーレジスト層１６の表面は曲面部分を有している。導電性ピラー１７の近傍のソルダーレジスト層１６の厚さは厚い。導電性ピラー１７の側面に接するソルダーレジスト層１６の厚さ（パッド１２ａのトップ面Ｔから、導電性ピラー１７の側面に接している部分のソルダーレジスト層１６の表面までの距離）は、導電性ピラー１７の長さｈ（図２Ａ参照）とほぼ等しい。後述されるように、導電性ピラー１７の長さｈは、１５μｍ以上であって、３５μｍ以下である。したがって、ソルダーレジスト層１６の導電性ピラー１７の側面に接している部分の厚さは、１５μｍ以上であって、３５μｍ以下であり得る。導電性ピラー１７間の凹んでいる部分（例えば図１の配線１２ｂ上）のソルダーレジスト層１６の厚さは、最も薄い部分で５μｍ以上であって、１５μｍ以下である。ソルダーレジスト層１６の表面が導電性ピラー１７間で凹んでいるため、導電性ピラー１７上に接続される電子部品とソルダーレジスト層１６の表面との間に、より多くの空間が確保され得る。たとえば、電子部品とプリント配線板１との間へのアンダーフィルの充填が容易である。さらに、たとえば、導電性ピラー１７の上面１７Ｔに供給されるはんだの余剰分は、この空間において導電性ピラー１７の長さ方向に拡がり得る。はんだが、隣接する導電性ピラー１７の方に拡がり難いと考えられる。はんだの接触による導電性ピラー１７間のショートが、いっそう発生し難いと考えられる。しかし、ソルダーレジスト層１６の表面は平坦であってもよい。

図１に示されるように、プリント配線板１は樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂと第２導体層１４上に、複数の開口部１６０ａを備える下側のソルダーレジスト層１６０が設けられている。下側のソルダーレジスト層１６０はプリント配線板１の略全面に形成されている。また、各開口部１６０ａはマザーボードと接続するための各パッド１６０Ｐを露出している。

図２Ａにパッド１２ａとパッド１２ａ上の導電性ピラー１７で形成される電極２１の一例が拡大図で示されている。導電性ピラー１７の上面１７Ｔは、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ側を覆うソルダーレジスト層１６から露出している。導電性ピラー１７の側面および導電性ピラー１７から露出する第１導体層１２のトップ面Ｔはソルダーレジスト層１６に覆われている。

導電性ピラー１７は上面１７Ｔと上面１７Ｔと反対側の下面１７Ｕを有する。下面１７Ｕは図中に点線で示されている。導電性ピラー１７の上面１７Ｔは、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから突出している。導電性ピラー１７の上面１７Ｔ上に電子部品が実装される。導電性ピラー１７は下面１７Ｕを介してパッド１２ａに接続されている。図２Ａの例では、下面１７Ｕとトップ面Ｔは同一平面上に位置している。導電性ピラー１７は長さｈを有する。長さｈは１５μｍ以上であって、３５μｍ以下である。長さｈが所定の長さを有するので、電子部品の実装歩留まりが高い。また、電子部品の熱膨張係数とプリント配線板１の熱膨張係数の違いに起因するストレスが導電性ピラー１７で緩和される。電子部品実装済みのプリント配線板がヒートサイクルを受けても、電子部品とプリント配線板１間の接続が長期間安定する。

図２Ａに示されるように、一実施形態のプリント配線板１では、パッド１２ａのトップ面Ｔは第１面１１ａから凹んでいる。樹脂絶縁層１１の第１面１１ａとトップ面Ｔとの間の距離Ｈ２は５μｍ以下である。プリント配線板１は第１面１１ａから突出している導電性ピラー１７を有するので、パッド１２ａのトップ面Ｔが第１面１１ａから凹んでいても、電子部品がプリント配線板１上に確実に実装される。突出している高さＨ１は１８μｍ以上、３０μｍ以下である。導電性ピラー１７に電子部品が確実に実装される。

図２Ａのパッド１２ａと導電性ピラー１７の形状は円柱である。そして、図２Ａでは、導電性ピラー１７とパッド１２ａは、上面１７Ｔの中心を通り上面１７Ｔに垂直な面で切断されている。また、上面１７Ｔの中心を通り上面１７Ｔに垂直な直線はパッド１２ａのトップ面Ｔの中心を通る。すなわち、導電性ピラー１７はパッド１２ａの略中央に形成されている。

導電性ピラーの径Ｗ１はパッド１２ａの径Ｗ２より小さい。従って、パッド１２ａの外周部１２ａ１のトップ面Ｔは露出する。尚、パッド１２ａは、図２Ａに示されるように、導電性ピラー１７の下に形成されている中央部１２ａ２と導電性ピラー１７から露出する外周部１２ａ１で形成されている。導電性ピラー１７の径Ｗ１は導電性ピラー１７の上面１７Ｔの径である。もしくは、上面１７Ｔの外周に属する２点間の距離の内、最大の値が径Ｗ１に相当する。パッド１２ａの径Ｗ２はパッド１２ａのトップ面Ｔの径である。もしくは、トップ面Ｔの外周に属する２点間の距離の内、最大の値が径Ｗ２に相当する。もしくは、凹部１１ｃの外周に属する２点間の距離の内、最大の値が径Ｗ２に相当する。径Ｗ１は１５μｍ以上であって、７５μｍ以下である。径Ｗ２は３０μｍ以上であって、１００μｍ以下である。そして、径Ｗ２と径Ｗ１の比（径Ｗ２／径Ｗ１）は１．５以上であって、２．５以下である。比（径Ｗ２／径Ｗ１）が所定の値を有するので、導電性ピラー１７でストレスが緩和される。また、ヒートサイクルで導電性ピラー１７が劣化し難い。図２Ａの例では、径Ｗ１は２０μｍであり、径Ｗ２は３５μｍである。凹部１１ｃの外周が以下に説明される。第１面１１ａと底面との中間の位置を通り、第１面１１ａに平行な面Ｚ１で凹部１１ｃが切断される。面Ｚ１と第１面１１ａとの間の距離と面Ｚ１と凹部１１ｃの底部との間の距離は等しい。面Ｚ１と凹部１１ｃの側壁との交点を結ぶことで、凹部１１ｃの外周が得られる。尚、凹部１１ｃの側壁と凹部１１ｃを形成する樹脂絶縁層の側壁は、概ね、同じである。

図２Ａの例では、導電性ピラー１７は、パッド１２ａ上に形成されている金属層１７ｂと金属層１７ｂ上に形成されている金属膜１７ｃを有する。例えば、金属層１７ｂは金属箔１３（図４Ｂ参照）から形成される。金属膜１７ｃは無電解めっき、または、電解めっきで形成される。金属膜１７ｃの例は電解銅めっき膜である。図２Ａの導電性ピラー１７は、さらに、金属層１７ｂの下に位置する導体層１７ａを有している。導体層１７ａは金属層１７ｂとパッド１２ａとの間に形成されている。導体層１７ａとパッド１２ａは下面１７Ｕで区切られている。但し、パッド１２ａと導体層１７ａは一体に形成されている。すなわち、導体層１７ａはパッド１２ａの一部である。導電性ピラー１７とパッド１２ａはパッド１２ａの一部（パッド１２ａの凸部）を共有している。すなわち、導電性ピラー１７とパッド１２ａとの境界部は、パッド１２ａを構成する第１導体層１２で形成されている。導体層１７ａとパッド１２ａは、例えば、電解銅めっき膜である。

導体層１７ａの厚さは、０より大きく、５μｍ以下である。導体層１７ａの厚さが１μｍ以上、４μｍ以下であると、以下の説明のように、電極２１と樹脂絶縁層１１間との間の剥がれが発生し難い。導電性ピラー１７の先端部に横向きの力が加わると、導電性ピラー１７は曲がろうとする。導電性ピラー１７とパッド１２ａの界面に力が集中しやすい。しかし、実施形態では、導電性ピラー１７とパッド１２ａは同じ材料で一体的に繋げられている。導電性ピラー１７がストレスを受けても、導電性ピラー１７とパッド１２ａとの間で剥がれが発生し難い。第１面１１ａと下面１７Ｕとの間の距離Ｈ２は４μｍ以下であることが好ましい。距離Ｈ２が４μｍを超えると、下面１７Ｕとバック面Ｂとの間の距離が短くなる。導電性ピラー１７がストレスを受けると、パッド１２ａが樹脂絶縁層１１から剥がれやすい。

導電性ピラー１７が、めっき膜からなる金属膜１７ｃとめっき膜からなる導体層１７ａとの間に金属箔１３から形成される金属層１７ｂを有することが好ましい。めっき膜の厚みは、めっき槽内の位置等で異なり得る。従って、導電性ピラー１７の全てがめっきで形成されると、導電性ピラー１７の高さのバラツキが大きくなる可能性がある。導電性ピラー１７の高さがバラツキを有すると、半導体素子などの電子部品の電極と導電性ピラー１７の上面１７Ｔとの間の距離がバラツキを有する。バラツキが大きいと、複数の導電性ピラー１７の内、いくつかの導電性ピラー１７は電子部品の電極に繋がらない。あるいは、いくつかの導電性ピラー１７は電子部品の電極に不完全に繋がる。接続の信頼性が損なわれる。導電性ピラー１７が金属箔１３から形成される金属層１７ｂを有することで、導電性ピラー１７中のめっきで形成される膜の厚みを薄くすることができる。めっきのバラツキの影響が小さくなる。金属箔の厚みは均一なので、金属箔１３から形成される金属層１７ｂの厚さは均一である。よって、金属層１７ｂを有することで、導電性ピラー１７の高さのバラツキが小さくなる。金属箔１３の例は、銅箔やニッケル箔である。導電性ピラー１７の高さが所定範囲内に制御される。例えば、最も高い導電性ピラー１７の高さと最も低い導電性ピラーの高さの差は１０μｍ以下である。

金属層１７ｂの厚さ（第１面１７ｂＦと第２面１７ｂＳとの間の距離）は、２μｍ以上であって、７μｍ以下である。金属層１７ｂは金属箔１３をエッチングすることで形成される。但し、詳細は後で述べられる。金属層１７ｂの厚みが２μｍ以上であると、導電性ピラー１７の長さｈのバラツキが小さくなる。高い接続信頼性を有する導電性ピラー１７が提供される。金属層１７ｂが厚すぎると、金属箔１３の不要部分がエッチングで除去される時、時間がかかる。生産効率が低くなる。また、エッチングで金属箔の不要部分が除去される時、金属膜１７ｃの上面や側壁もエッチング液に溶解する。均一に溶解することは難しい。従って、エッチング時間が長いと、導電性ピラー１７の高さや太さのバラツキが大きくなりやすい。バラツキが大きくなると、特定の導電性ピラー１７にストレスが集中するため、電子部品とプリント配線板間の接続信頼性が低くなる恐れがある。このような観点から金属層１７ｂの厚みは７μｍ以下であることが好ましい。

金属膜１７ｃの厚さは、１３μｍ以上、２５μｍ以下である。金属膜１７ｃがめっきで形成されても金属膜１７ｃの厚みのバラツキが小さくなる。導電性ピラー１７でストレスを緩和することができる。

導電性ピラー１７を形成している金属層１７ｂおよび金属膜１７ｃは、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから突出している。また、導体層１７ａは、第１導体層１２用の凹部１１ｃ内に形成されている。導電性ピラー１７は空間内にあり、樹脂絶縁層１１に接していない。そのため、導電性ピラー１７が応力を受けると、導電性ピラー１７は、比較的、自由に変形することができる。変形で導電性ピラー１７はストレスを吸収することができる。

導電性ピラー１７の側壁とパッド１２ａのトップ面Ｔは図２Ａに示される角Ｃで交わっている。導電性ピラー１７にストレスが働くと、ストレスは角Ｃに集中しがちである。しかしながら、パッド１２ａのトップ面Ｔが樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから凹んでいるため、ストレスが角Ｃに加わり難い。さらに、図２Ａの電極２１では、パッド１２ａと導体層１７ａが一体に形成されているので、角Ｃから電極にクラックが発生し難い。角Ｃにストレスが加わっても、電極２１が劣化し難い。

図２Ａの例では、導電性ピラー１７の側壁とパッド１２ａのトップ面Ｔとの間の角度は９０度である。また、導電性ピラー１７の上面１７Ｔから下面１７Ｕまで、導電性ピラー１７は一定の太さを有する。下面１７Ｕの径と上面１７Ｔの径は略等しい。このような形状は、たとえば、ドライエッチングのような機械的な方法で得られる。

図２Ｂおよび図２Ｃに別の例の電極が示されている。図２Ａの例と同様に、図２Ｂや図２Ｃの導電性ピラー１７は、パッド１２ａ上に形成されている金属層１７ｂと金属層１７ｂ上に形成されている金属膜１７ｃと金属層１７ｂの下に位置する導体層１７ａとを有する。しかし、図２Ｂや図２Ｃの例では、図２Ａの例と異なり、導電性ピラー１７の径は一定でない。導体層１７ａは金属層１７ｂと導体層１７ａの界面から導電性ピラー１７の下面１７Ｕに向かって太くなっている。導電性ピラー１７の側壁とパッド１２ａのトップ面Ｔは図２Ｂ中の角Ｃ２や図２Ｃ中の交点Ｃ２で交わっている。角Ｃ２や交点Ｃ２にストレスが集中しても、下面１７Ｕの径Ｗ３が大きいので、交点Ｃ２などから電極２１にクラック等の不具合が発生し難い。

実施形態によれば、プリント配線板１上に大きな電子部品を実装することができる。大きな電子部品は、２０ｍｍ以上の辺を有する。電子部品の大きさが大きくなると、ストレスの大きさが大きくなる。ストレスに耐えるため、導電性ピラー１７の強度は高いことが好ましい。しかしながら、ヒートサイクルの数が大きくなると、導電性ピラー１７と電子部品間の接合部（例えば、はんだバンプ）が劣化するかもしれない。例えば、ヒートサイクルで電子部品とプリント配線板間の接続抵抗が高くなる。なぜなら、導電性ピラー１７の剛性が高いので、接合部にストレスが集中しやすいからである。

そのような不具合を防止するため、図２Ｂや図２Ｃの例では、下面１７Ｕの径Ｗ３は上面の径Ｗ１より大きい。しかながら、比（径Ｗ３／径Ｗ１）の値が大きくなると、導電性ピラー１７の内、上端に近い部分の強度と下端に近い部分の強度との差が大きくなる。下端に近い部分の強度は高いので、下端に近い部分は変形し難い。比（径Ｗ３／径Ｗ１）の値が１．２を超えると、変形による応力緩和の効果が小さくなる。ヒートサイクルで特定の導電性ピラー１７にストレスが集中し、特定の導電性ピラー１７が劣化する恐れがある。そのため、実施形態では、径Ｗ３は径Ｗ１の１．２倍以下である。下面１７Ｕより下に位置する導体が太すぎると、導体がストレスを受けたときの導体の変形が小さい。その場合、下面１７Ｕより下に位置する導体は導電性ピラー１７の機能を有しない。或いは、効果に寄与する割合が小さい。実施形態の導電性ピラー１７によれば、細い部分でストレスが緩和され、太い部分で導電性ピラー１７の強度が確保される。下面１７Ｕに向かって太くなる導体層１７ａの太さに応じて、接続信頼性や耐久性、および応力緩和性等の観点から、下面１７Ｕの位置が決められる。図２Ｂの例では、下面１７Ｕと第１面１１ａとの間の距離Ｋは、１μｍ以上、４μｍ以下である。距離Ｋが、この範囲を満足すると、下面１７Ｕに、直接、力が掛かり難い。導電性ピラー１７とパッド１２ａ間の接続信頼性が高い。

図２Ｂや図２Ｃの例では、図２Ａと異なり、導電性ピラー１７から露出するパッド１２ａのトップ面Ｔは第１面１１ａに対し傾いている。導電性ピラー１７の側壁とパッド１２ａのトップ面Ｔとの間の角度は９０度より大きいことが好ましい。外周部１２ａ１の厚み（バック面Ｂとトップ面Ｔとの間の距離）はパッド１２ａの側壁から中央部１２ａ２に向かって厚くなっている。また、図２Ｂや図２Ｃの例では、前述のように、導電性ピラー１７の下面１７Ｕの外周から下面１７Ｕの中心に向かって導体層１７ａの厚みが厚くなるように、導体層１７ａの露出面が傾いている。図２Ｂのパッド１２ａのトップ面Ｔおよび導体層１７ａの露出面は平坦面であり、一方、図２Ｃのパッド１２ａのトップ面Ｔおよび導体層１７ａの露出面は曲がっている。図２Ｂおよび図２Ｃの例では、導電性ピラー１７の側壁とパッド１２ａのトップ面が９０度で交わっていないので、角Ｃ２や交点Ｃ２にかかるストレスが分散される。電極２１の信頼性が高くなる。さらに、図２Ｃの例では、トップ面Ｔが曲がっているので、ヒートサイクル中のパッド１２ａの劣化が特に少ないと考えられる。ヒートサイクルで電極２１が劣化し難い。電極２１と電子部品間の接続信頼性が高いと考えられる。

図２Ｂに示されている形状は、例えば、導電性ピラー１７がマスクに用いられ、パッド１２ａのトップ面Ｔや金属箔がエッチング液でエッチングされることにより得られる。図２Ｃに示されている形状は、例えば、導電性ピラー１７がマスクに用いられ、エッチング液を噴射することでパッド１２ａのトップ面Ｔと金属箔がエッチングで除去されることにより得られる。樹脂絶縁層１１と導電性ピラー１７により、エッチング液の供給が邪魔されるため、図２Ｃに示される形状が得られる。

図３Ａには、凹部１７ｄを有する導電性ピラー１７の例が示されている。金属層１７ｂの側面が金属膜１７ｃの側面から凹んでいる。また、金属層１７ｂの側面が導体層１７ａの側面から凹んでいる。図３Ｂには、凸部１７ｅを有する導電性ピラー１７が示されている。図３Ｂでは、金属層１７ｂの側壁が金属膜１７ｃの側壁から出っ張っている。金属層１７ｂの側壁が導体層１７ａの側壁から出っ張っている。導電性ピラー１７が凹部１７ｄや凸部１７ｅを有すると、導電性ピラー１７による応力緩和の効果を大きくすることができる。但し、凹部１７ｄや凸部１７ｅの大きさが大きすぎると、凹部１７ｄや凸部１７ｅから導電性ピラー１７にクラックが発生しやすい。金属層１７ｂの厚みが前述の範囲であると、適度な大きさの凹部１７ｄや凸部１７ｅが形成され得る。凹部１７ｄおよび凸部１７ｅの形成方法は後述される。

図１に示されるプリント配線板の製造方法の一実施形態が、図４Ａ〜４Ｋを参照して説明される。

図４Ａに示されるように、支持板１８が準備される。支持板１８の例は、金属板や銅張積層板である。図４Ａでは、支持板１８として、両面銅張積層板が用いられる。そして、両面銅張積層板１８の両面に金属箔１３が積層されている。金属箔１３は第１面と第１面と反対側の第２面を有する。金属箔１３の第１面が露出している。例えば金属箔１３の厚さは２〜７μｍである。好ましい厚みは５μｍである。両面銅張積層板１８の絶縁基板１８ａの厚みは１００μｍであり、銅箔１８ｂの厚みは１８μｍである。両面銅張積層板１８と金属箔１３間に、図示されていない接着剤層が形成されていて、接着剤層で両面銅張積層板１８と金属箔１３間は接着されている。接着剤層の接着力は加熱で低下する。

めっきレジスト（図示せず）が金属箔１３の第１面上に形成される。そして、金属箔１３がシード層に用いられ、電気銅めっき法により、めっきレジストから露出する金属箔１３上に第１導体層１２が形成される。その後、めっきレジストが除去される。図４Ｂに示されるように、金属箔１３上に銅からなる第１導体層１２が形成される。

図４Ｃに示されるように、金属箔１３の第１面および第１導体層１２上に樹脂絶縁層１１用の樹脂フィルムと第２金属箔１４ａが積層される。樹脂フィルムは、第１面と第１面と反対側の第２面とを有する。樹脂フィルムの第１面が金属箔１３の第１面と対向するように、樹脂フィルムは積層される。樹脂フィルムの第２面上に第２金属箔１４ａが積層される。その後、加熱プレスが行われる。樹脂フィルムが硬化し、樹脂フィルムから樹脂絶縁層１１が形成される。樹脂フィルムの第１面側に第１導体層１２が埋められる。これにより、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ側に第１導体層１２用の凹部１１ｃが形成される。樹脂絶縁層１１は第１面１１ａ側に第１導体層１２用の凹部１１ｃを有する。凹部１１ｃに第１導体層１２が形成される。樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂに第２金属箔１４ａが接着する。

第１導体層１２は電子部品を搭載するための複数のパッド１２ａおよび配線１２ｂを有している。樹脂絶縁層１１は、シリカ等の無機粒子とエポキシ等の樹脂で形成される。樹脂絶縁層１１は、さらに、ガラスクロス等の補強材を有してもよい。図４Ｃの樹脂絶縁層は無機粒子と補強材と樹脂で形成されている。

図４Ｄに示されるように、第２金属箔１４ａにレーザー光が照射される。第２金属箔１４ａと樹脂絶縁層１１を貫通し、第１導体層に到る開口１１ｄが形成される。開口１１ｄの内壁および第２金属箔１４ａ上に無電解めっきなどでシード層１４ｂが形成される。

図４Ｅに示されるように、第２面１１ｂ上に所定の導体パターンを有する第２導体層１４が形成される。シード層１４ｂ上に、第２導体層１４の導体パターンに相当するパターンで開口を有するめっきレジスト（図示せず）が形成される。電解めっき法により、開口内のシード層１４ｂの表面に電解めっき膜１４ｃが形成される。めっきレジストが除去される。電解めっき膜１４ｃに覆われていない部分の第２金属箔１４ａおよびシード層１４ｂがエッチングなどにより除去される。第２金属箔１４ａと第２金属箔１４ａ上のシード層１４ｂとシード層１４ｂ上の電解めっき膜１４ｃとからなる第２導体層１４が形成される。開口１１ｄ内に第１導体層１２と第２導体層１４を接続するビア導体１５が形成される。支持板１８上に中間基板１００が完成する。中間基板１００は、金属箔１３と第１導体層１２と樹脂絶縁層１１と第２導体層１４とビア導体１５で形成されている。

図４Ｆに示されるように、熱で金属箔１３と支持板１８が分離される。中間基板１００が得られる。中間基板１００の金属箔１３の第１面が露出される。

次に、図４Ｇに示されるように、金属箔１３上に開口１９ａを有するめっきレジスト１９が形成される。開口１９ａはパッド１２ａ上の金属箔１３を露出する。図４Ｇに示されるように、開口１９ａの径Ｗ４はパッド１２ａの径Ｗ２より小さい。径Ｗ４と導電性ピラー１７の径Ｗ１（図２Ａ参照）はほぼ等しい。パッド１２ａの外周上の金属箔１３はめっきレジスト１９で覆われている。パッド１２ａの中央部分上の金属箔１３はめっきレジスト１９で覆われていない。図４Ｇでは、径Ｗ２は３５μｍであって、径Ｗ４は２０μｍである。めっきレジスト１９の厚みは約２０μｍである。図４Ｈに示されるように、開口１９ａから露出する金属箔１３上に金属膜１７ｃが形成される。金属箔１３がシード層に利用され、金属膜１７ｃが電解めっきで形成される。図４Ｈでは、金属膜１７ｃは、電解銅めっきで形成される電解銅めっき膜である。この時、樹脂絶縁層の第２面１１ｂと第２導体層１４上に保護膜１９０が形成されている。

めっきレジスト１９が除去される。めっきレジスト１９を除去することで、金属箔１３が露出する。金属膜１７ｃがマスクに利用され、金属箔１３がエッチングなどで除去される。図４Ｉに示されるように、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａとパッド１２ａのトップ面Ｔが露出する。パッド１２ａ以外の第１導体層１２のトップ面Ｔが露出する。金属箔１３がエッチングにより除去される時、隣接するパッド１２ａ間の短絡を防止するため、金属箔１３を除去することで露出されるパッド１２ａの上面が除去される。除去されるパッドの上面の厚みは、０より大きく、５μｍ以下である。短絡のリスクを小さくするため、除去する厚みは１μｍ以上であることが好ましい。パッド１２ａを含む第１導体層１２が形成される。第１導体層１２のトップ面Ｔは第１面１１ａから凹んでいる。パッド１２ａと導電性ピラー１７とからなる電極２１が完成する。金属箔１３の除去後、保護膜１９０が除去される。

樹脂絶縁層１１の両面１１ａ、１１ｂ上に、ソルダーレジスト層１６、１６０（図１参照）が形成される。ソルダーレジスト層１６の形成は、たとえば、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂などのソルダーレジスト層１６を構成する樹脂材料の塗布や積層と、この樹脂材料に対するプレスや樹脂材料の部分的な除去との組み合わせにより行われる。たとえば、図４Ｊに示されるように、ソルダーレジスト層１６、１６０の材料からなる半硬化状態の樹脂層１６ｂ、１６０ｂが、樹脂絶縁層１１の両面１１ａ、１１ｂの全面に形成される。樹脂層１６ｂ、１６０ｂは、エポキシ樹脂などの印刷や、樹脂フィルムの積層などにより形成され得る。樹脂層１６ｂは、導電性ピラー１７の上面１７Ｔを覆うように形成され得る。その後、樹脂層１６ｂが真空プレスにより脱気されるか、適度な弾力性を有する緩衝材を介して機械的に上方からプレスされる。これらのプレスは、樹脂層１６ｂの形成と同時に行われてもよい。真空プレスなどにより、樹脂層１６ｂのうち導電性ピラー１７上の部分よりも厚く形成されている導電性ピラー１７間の部分が、導電性ピラー１７上の部分よりも多く収縮し、または圧縮される。それにより、導電性ピラー１７間の樹脂層１６ｂの表面が凹み得る。また、それに伴って、導電性ピラー１７上の樹脂材料が導電性ピラー１７間に引き寄せられ、それにより導電性ピラー１７の上面１７Ｔが露出し得る。

樹脂層１６ｂの導電性ピラー１７上の部分は、図４Ｊに示される状態から、印刷用のスキージ等を用いて除去されてもよい。適度な弾性を有するスキージを用いることにより樹脂層１６ｂの導電性ピラー１７間の表面部分が掻き取られ得る。それにより、樹脂層１６ｂの導電性ピラー１７間の表面が導電性ピラー１７の上面１７Ｔよりも凹み得る。また、図４Ｊの状態から、ジェットブラストやウェットブラストにより、樹脂層１６ｂの導電性ピラー１７上の部分が除去されてもよい。導電性ピラー１７の上面１７Ｔの露出後もブラスト加工を継続することにより、樹脂層１６ｂの導電性ピラー１７間の表面が導電性ピラー１７の上面１７Ｔよりも凹み得る。または、図４Ｋに示されるように、まず、樹脂材料の塗布や積層、または、その後のプレス加工もしくはブラスト加工により、導電性ピラー１７の上面１７Ｔが樹脂層１６ｂの表面に露出される。その後、上面１７Ｔを露出させたときと異なる加工方法やスキージングにより、樹脂層１６ｂの導電性ピラー１７間の表面が導電性ピラー１７の上面１７Ｔより凹まされてもよい。導電性ピラー１７の上面１７Ｔが露出した状態で、紫外線の照射や加熱により樹脂層１６ｂが本硬化されてもよい。たとえば、以上の工程により図１に示されるソルダーレジスト層１６が形成される。

なお、樹脂層１６０ｂも、樹脂層１６ｂと同様に加工され得る。しかし、第２導体層１４は導電性ピラー１７よりも薄いため、樹脂層１６０ｂ上に露出しない。フォトリソグラフィやレーザー光の照射により開口部１６０ａが形成され、図１に示される下側のソルダーレジスト層１６０が形成され得る。

以上の工程を経ることにより、図１に示されるプリント配線板１が完成する。導電性ピラー１７の側面に接するソルダーレジスト層１６の厚さと導電性ピラー１７の長さｈ（図２Ａ参照）とが略等しい。ソルダーレジスト層１６によって、導電性ピラー１７の側面、および、パッド１２ａの導電性ピラー１７から露出するトップ面Ｔが覆われる。また、第１導体層１２の配線１２ｂ上も、ソルダーレジスト層１６によって覆われる。ソルダーレジスト層１６の導電性ピラー１７の間の表面は、導電性ピラー１７の上面１７Ｔよりも、樹脂絶縁層１１側に凹んでいる。

金属箔１３がエッチング液で除去される時、金属膜１７ｃの表面も除去される。パッド１２ａの上面がエッチング液で除去される時、金属膜１７ｃの表面や金属層１７ｂの側壁が除去される。金属層１７ｂのエッチング速度が金属膜１７ｃのエッチング速度より早いと、凹部１７ｄを有する導電性ピラー１７が形成される（図３Ａ参照）。金属膜１７ｃのエッチング速度が金属層１７ｂのエッチング速度より速いと、凸部１７ｅを有する導電性ピラー１７が形成される（図３Ｂ参照）。エッチング液や金属膜１７ｃ、金属層１７ｂの材料を選定することで、図３Ａや図３Ｂに示される形状が得られる。

電極２１の表面に保護膜を形成することができる。保護膜は電極の酸化を防止するための膜である。保護膜の例は、ＯＳＰ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｓｎである。保護膜は図に示されていない。

樹脂絶縁層１１と第２導体層１４上に樹脂絶縁層と導体層を交互に積層することで、３層以上の導体層を有する多層プリント配線板が形成され得る。

所定の高さを有する導電性ピラー１７は、めっき膜からなる金属膜１７ｃとめっき膜からなる導体層１７ａで形成されてもよい。その例が図５の導電性ピラー１７である。図５の例では、工程が簡単になる。

図５の例では、パッド１２ａと導電性ピラー１７は連続して形成されている。例えば、これらは同じめっき膜で形成されている。電解銅めっき膜が好ましい。従って、図５の導電性ピラー１７は、パッド１２ａとの間に界面を有していない。パッド１２ａと導電性ピラー１７が一体に形成されているので、導電性ピラー１７がストレスを受けても、導電性ピラー１７の側壁とパッド１２ａのトップ面Ｔとが交わっている角Ｃから電極２１にクラックが発生し難い。角Ｃにストレスが集中しても、電極２１が劣化し難い。

図５に示される導電性ピラー１７の製造方法が以下に説明される。図５の電極２１では、パッド１２ａと導電性ピラー１７は同時に形成されていて、それらは一体化している。２００μｍのニッケル箔が準備される。ニッケル箔に非貫通孔が形成される。非貫通孔の形状は円柱であって、直径は２０μｍであり、深さは２０μｍである。ニッケル箔上にめっきレジストが形成される。めっきレジストは、非貫通孔と非貫通孔の周りのニッケル箔を露出する開口を有する。非貫通孔とめっきレジストの開口内に電解銅めっき膜が形成される。めっきレジストが除去される。ニッケル箔上にパッド１２ａを含む第１導体層が形成される。ニッケル箔の非貫通孔に導電性ピラー１７が形成される。第１導体層から露出するニッケル箔と第１導体層上に樹脂絶縁層１１が形成される。樹脂絶縁層１１の第１面１１ａがニッケル箔と対向している。セミアディティブ法で樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂに第２導体層（図示せず）が形成される。樹脂絶縁層１１を貫通し、第１導体層と第２導体層を接続するビア導体（図示せず）が形成される。ニッケル箔が選択的にエッチングで除去される。導電性ピラー１７から露出する第１導体層の上面がエッチングで除去される。パッド１２ａのトップ面Ｔは第１面１１ａから凹む。以上の工程を経ることで、図５に示される導電性ピラー１７が形成される。

図５の導電性ピラー１７の別の形状の例が図６Ａに示されている。図６Ａでは、導電性ピラー１７の上面１７Ｔからパッド１２ａに向かって、導電性ピラー１７は、徐々に太くなっている。従って、導電性ピラー１７が劣化し難い。ヒートサイクルで導電性ピラー１７の抵抗が高くならない。図６Ａに示されている形状は、例えば、図５に示される導電性ピラー１７を有するプリント配線板が導電性ピラー１７の上面１７Ｔからエッチング液に浸漬されることにより得られる。エッチング液は導電性ピラー１７の側壁に向かう流れを有している。導電性ピラー１７の側面のエッチング量がパッド１２ａ側から上面１７Ｔ側に向かって大きくなる。そのため、導電性ピラー１７の側壁は、パッド１２ａから導電性ピラー１７の上面１７Ｔに向かって細くなるようにテーパーしている形状を有する。

図５の導電性ピラー１７のさらに別の形状の例が図６Ｂに示されている。図６Ｂでは、導電性ピラー１７の上面１７Ｔからパッド１２ａに向かって、導電性ピラー１７は、徐々に細くなっている。従って、導電性ピラー１７が変形しやすい。導電性ピラー１７でストレスが緩和される。ヒートサイクルでプリント配線板と電子部品間の接続抵抗が高くならない。図６Ｂに示されている形状は、例えば、図５に示される導電性ピラー１７を有するプリント配線板が樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂからエッチング液に浸漬されることにより得られる。導電性ピラー１７の上面１７Ｔが、最後に、エッチング液内に入る。エッチング液は導電性ピラー１７の側壁に向かう流れを有している。導電性ピラー１７の側面のエッチング量が上面１７Ｔ側からパッド１２ａ側に向かって大きくなる。そのため、導電性ピラー１７の側壁は、導電性ピラー１７の上面１７Ｔからパッド１２ａに向かって細くなるようにテーパーしている形状を有する。

１プリント配線板
１１樹脂絶縁層
１１ａ第１面
１１ｂ第２面
１１ｃ凹部
１１ｄ開口
１２第１導体層
１２ａパッド
１２ｂ配線
１３金属箔
１４第２導体層
１４ａ第２金属箔
１４ｂシード層
１４ｃ電解めっき膜
１５ビア導体
１６ソルダーレジスト層
１６０下側のソルダーレジスト層
１６ａソルダーレジスト層の開口部
１６０ａ下側のソルダーレジスト層の開口部
１７導電性ピラー
１７Ｔ導電性ピラーの上面
１８支持板
１９めっきレジスト

Claims

第１面と前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記第１面側に形成されている複数の凹部を有する樹脂絶縁層と、
前記凹部に形成されていて、パッドを含む第１導体層と、
前記パッド上に形成されていて前記樹脂絶縁層の第１面から突出している、電子部品搭載用の導電性ピラーと、
前記樹脂絶縁層の前記第１面上に形成されていて、前記第１面に露出する前記第１導体層の一面を覆っているソルダーレジスト層と、を含むプリント配線板であって、
前記ソルダーレジスト層は前記導電性ピラーの側面を覆っており、
前記導電性ピラーの前記パッド側と反対側の端面は前記ソルダーレジスト層から露出しており、
前記導電性ピラーは、前記パッド上に形成されている金属層と前記金属層上に形成されている金属膜とで形成されており、前記金属層および前記金属膜は、銅またはニッケルから選択される金属材料からなる。
請求項１記載のプリント配線板であって、前記導電性ピラーの前記側面は、前記端面と略同じ高さまで前記ソルダーレジスト層に覆われている。
請求項１記載のプリント配線板であって、前記導電性ピラーが複数個形成されており、前記ソルダーレジスト層の前記樹脂絶縁層と反対側の表面は、隣接する前記導電性ピラーの間で凹んでいる。
請求項１記載のプリント配線板であって、前記金属層は銅箔から形成されていて、前記金属膜はめっき膜で形成されている。
請求項１記載のプリント配線板であって、前記金属層は、前記金属膜と対向している第１面と前記金属層の前記第１面と反対側の第２面とを有し、前記金属層の前記第２面は、前記樹脂絶縁層の前記第１面と同じ平面上に位置する。
請求項１記載のプリント配線板であって、前記パッドは前記導電性ピラー下の中央部と前記導電性ピラーから露出する外周部で形成され、前記パッドを形成している前記外周部の厚みは前記パッドの側壁から前記パッドの前記中央部に向かって厚くなる。
請求項１記載のプリント配線板であって、前記パッドは前記凹部の底面と対向しているバック面と、前記バック面と反対側のトップ面とを有し、前記導電性ピラーから露出する前記パッドの前記トップ面は前記樹脂絶縁層の前記第１面に対して傾いている。