JPWO2006046510A1 - 多層プリント配線板及び多層プリント配線板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、ICチップと電子部品とを混載したパッケージ基板にすることにより、高周波化、高機能化し、その機能、性能を効率良く発揮させている。
前記半田パッドには、耐食層が施された耐食層形成半田パッドと耐食層が施されていない耐食層非形成半田パッドとが混在することを技術的特徴とする。
前記半田パッドには、耐食層が施された耐食層形成半田パッドと耐食層が施されていない耐食層非形成半田パッドとが混在することを技術的特徴とする。
これにより耐食層を形成されている部分は、耐食層が形成されていない部分と比べると、基板の剛性が高められる。剛性が高められるので基板の反りなどのプリント配線板の不具合抑えることができ、外部端子を実装させても、半田パッドの導体部分と部品等の外部端子とでの接触不良や未接続などを引き起こし難い。それに、該耐食層が形成されているパッド上に、外部端子が配置されているので、設置自体が安定する。また、外部端子であってキーパッドなどの可動接点部分を有する操作系部品では、耐食層が形成されている半田パッドに接触を繰り返して、該パッド部分の剛性により、その強度が高められている。また、繰り返し接触しても接触不良を引き起こし難い。
耐食層が形成されていない半田パッド部分は、耐食層が形成されている部分と比べると、柔軟性がある。外部からの衝撃を受けた際、耐食層が形成されていない部分においては、柔軟性を有するので、その衝撃を緩衝することができる。耐食層が形成されていない半田パッドを、電子部品実装用端子に用いることにより、外部から衝撃を受けた際、半田パッドから露出された導体回路と電子部品との間での脱落が引き起こし難い。特に、それらを接合させるため半田層においても、衝撃が緩衝されるので、半田層におけるクラック等を引き起こし難いので、脱落を引き起こし難い。
その結果として、部品の接続性が確保されるので、電気接続性や製品としての機能性が低下せず、信頼性においても従来のプリント配線板よりも低下しない。
この場合における電子部品実装用端子に用いられる電子部品には、半導体等の能動部品、コンデンサ、抵抗、インダクタ等の受動部品全般等が該当する。
OSP層の一例としては、イミダゾール化合物(例えば、アルキルベンズイミダゾール、ベンゾイミダゾールなど)を主成分とするものを用いることができる。これ以外には、金属イオン(例えば、銅イオン、銀イオン、ニッケルなど)、有機酸が含まれていてもよい。常温〜加熱温度(例えば、80℃)の間にしたこの溶液中に、半田パッドが露出したプリント配線板を浸漬させることにより、半田パッドから露出した銅回路上に有機被膜を施す。この有機被膜により、半田付け性を確保できる。これ以外にも導体上に有機被膜を形成し、加熱時おいて、除去されるものであれば、適用することが可能である。
(a)導体回路を有するプリント配線の表層にソルダーレジストを形成する工程;
(b)ソルダーレジストを露光・現像あるいはレーザ開口により半田パッドを形成する工程;
(c)半田パッドが形成されたソルダーレジスト層上に、該半田パッドを覆うマスク層を形成する工程;
(d)前記マスク層の非形成部に半田パッドに、耐食層を形成する工程;
(e)マスク層を剥離し、耐食層が施された半田パッドと耐食層が施されていない半田パッドとが混在した複数の半田パッドを得る工程;
(a)〜(e)の工程を経る多層プリント配線板の製造方法を技術的特徴とする。
マスク層で覆うことで、耐食層が形成されていない耐食層非形成半田パッド部分を形成できる。その耐食層非形成半田パッド部分は耐食層が形成されている部分と比べると柔軟性がある。外部からの衝撃を受けた際、耐食層が形成されていない部分においては、柔軟性を有するので、その衝撃を緩衝することができる。耐食層が形成されていない半田パッドを電子部品実装用端子に用いることにより、外部から衝撃を受けた際、半田パッドから露出された導体回路と電子部品との間での脱落を引き起こし難い。
特に、それらを接合させるため半田層においても、衝撃が緩衝されるので、半田層におけるクラック等を引き起こし難いので、電子部品もしくは外部端子などの脱落を引き起こし難い。
その結果として、部品や外部端子との接続性が確保されるので、電気接続性や製品としての機能性が得られ、信頼性も得やすい。
マスク層は、予め粘度を調整した樹脂を塗布するもしくはドライフィルム状にした貼り付けることにより形成される。この後、耐食層を形成されない領域には、マスク層が形成され、マスク層の下部にあたる半田パッド部には耐食層が形成されない。それ以外の半田パッド領域には、露光・現像によりマスク層に開口を設ける、あるいはレーザによりマスク層に開口を設ける。これによりソルダーレジスト層上にマスク層の非形成部が形成され、その非形成領域では半田パッドに耐食層が形成される。
これにより、半田パッドに耐食層を形成する領域と耐食層を形成されない領域を形成できる。
それ故に、主として、電子部品用の半田パッドにマスク層を施す。それにより、該当の半田パッドには、耐食層が形成されない。
(a)導体回路を有するプリント配線の表層にソルダーレジストを形成する工程と(b)ソルダーレジストを露光・現像あるいはレーザ開口により半田パッドを形成する工程とについて説明する。
片面あるいは両面に導体回路(含むランド)と電気接続がされていないダミーの導体層、アライメントマーク、製品を認識させるために形成された導体層が形成されたプリント配線板にソルダーレジスト層を形成する。必要に応じて、導体回路および導体層上に、黒化処理や粗化層を形成してもよい。ここで、プリント配線板とは、バイアホールで層間接続を行うプリント配線板、サブトラクティブ法で製造された基板、アディテイブ法で製造された基板等の様々タイプのプリント配線板を指す。
これにより、導体回路および導体層上に半田パッドが開口したソルダーレジストを有するプリント配線板を得ることができる。
ソルダーレジスト層に半田パッドが形成されたプリント配線板にマスク層を形成する。マスク層は、予め粘度を調整した樹脂を塗布するもしくはドライフィルム状にしたフィルム貼り付け、もしくは熱圧着することにより形成される。マスク層の厚みは、5〜30μm程度である。マスクとして、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂の一部を(メタ)アクリル化した樹脂、これらの樹脂の複合体などを用いられ、その中でも、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン樹脂、フェノキシ樹脂などを用いることが望ましい。形成されたマスク層は、必要に応じて、予め80〜100℃程度で乾燥させてもよい。これにより、マスク層を半硬化(Bステージ)状態にさせてもよい。このBステージ状にしたものをフィルムとして張り付けてもよい。場合によっては、直描露光により実施してもよい。
ソルダーレジスト層のマスク層の非形成部に耐食層を形成する。この場合、耐食層とは、金、銀、白金や貴金属から選ばれる1種類以上の金属を1層以上で形成したものを指す。具体的には、ニッケル−金、ニッケル−銀、ニッケルー白金、金(単層)、銀(単層)ニッケル−パラジウム−金、ニッケル−パラジウム−銀等が挙げられる。
これらの耐食層を、めっき(電解めっき、無電解めっき、置換めっき)により形成させる。これ以外にもスパッタ等の蒸着によって形成してもよい。また、これらの単層、2層以上の複数層としてもよい。
この後、マスク層をアルカリ等の薬液により、剥離し、耐食層が施された耐食層形成半田パッドと耐食層が施されていない耐食層非形成半田パッドとが混在したプリント配線板を得ることができる。
特に落下試験を行った際、その電気接続性や信頼性などの評価を行うと、従来のプリント配線板に比べて、劣化の度合いを小さくすることができ、結果として長期間に渡る信頼性を確保されやすくなるために、信頼性が低下しにくくなる。
(1)本発明にかかる多層化回路基板を製造するに当たって、それを構成する基本単位としての回路基板は、絶縁性基材30の片面もしくは両面に銅箔32が貼付けられたものを出発材料として用いる(図1(A))。
エッチングで導体回路を形成するのが片面である場合には、形成し易くできる。
このレーザ加工は、パルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によって行われ、その加工条件は、パルスエネルギーが0.5〜100mJ、パルス幅が1〜100μs、パルス間隔が0.5ms以上、ショット数が1〜50の範囲内であることが望ましい。
このデスミア処理は、酸あるい酸化剤(例えば、クロム酸、過マンガン酸)の薬液処理等の湿式処理や酸素プラズマ放電処理、コロナ放電処理、紫外線レーザ処理またはエキシマレーザ処理等の乾式処理によって行われる。これらのデスミア処理方法は、絶縁基材の種類、厚み、バイアホールの開口径、レーザ条件などにより、残留が予想されるスミア量により選ばれる。
また、無電解めっきを経て、電解めっきを形成してもよい。この場合には、無電解めっき膜は、銅、ニッケル、銀等の金属を用いてもよい。
ここで、半田転写法は、プリプレグに半田箔を貼合し、この半田箔を開口部分に相当する箇所のみを残してエッチングすることにより、半田パターンを形成して半田キャリアフィルムとし、この半田キャリアフィルムを、基板のソルダーレジスト開口部分にフラックスを塗布した後、半田パターンがパッドに接触するように積層し、これを加熱して転写する方法である。
これにより、携帯用電子機器用のプリント配線板を得られる。
また、図面においてはバイアホール(非貫通孔)の基板であったが、基板の全層を貫通するスルーホール(貫通孔)での層間接続を全部もしくは一部で行った基板でもよい。
(実施例1−1)
(1) まず、多層化回路基板を構成する両面回路基板を製作する。この回路基板は、エポキシ樹脂をガラスクロスに含潰させてBステージとしたプリプレグ30と、銅箔32とを積層して加熱プレスすることにより得られる両面銅張積層板を出発材料として用いる(図1(A))。
〔電解めっき液〕
硫酸 2.24 mol/l
硫酸銅 0.26 mol/l
添加剤A(反応促進剤) 10.0 ml/l
添加剤B(反応抑制剤) 10.0 ml/l
〔電解めっき条件〕
電流密度 1 A/dm2
時間 65 分
温度 22±2 ℃
なお、銅箔、電解めっき膜からなる導体層をエッチングによって、厚みを調整してもよい。場合によってはサンダーベルト研磨およびバフ研磨の物理的方法によって導体層の厚みを調整してもよい。
これにより、マスク層50の非形成部に該当する半田パッド60Aには、ニッケル54ー金56からなる耐食層が形成された。その後、マスク層50をアルカリ溶液などにより剥離し、耐食層が形成された耐食層形成半田パッド60Aと耐食層が形成されていない耐食層非形成半田パッド60Bとが混在している多層プリント配線板10を得らた。耐食層非形成半田パッド60Bには、OPS層58を形成した(図5(C))。この多層プリント配線板10の平面図を図8(D)に示す。図8(D)中のd−d断面が図5(C)に対応する。
耐食層が形成されていない耐食層非形成半田パッド60B上の半田層96U、96Dには、主として、コンデンサ、抵抗等の電子部品82Bからなる実装され、耐食層形成半田パッド60A上の半田層96U、96Dが形成されている領域には、主として、キーパッド等の外部端子92Aが実装された(図7)。
該多層プリント配線板においては、ソルダーレジスト層90の開口90aに、半田を介して部品が取り付けられる半田パッド60Bと、ニッケル層−金層からなる耐食層が形成されキーパッドの端子を構成するランド60Aとが設けられている。ランド60Aは、中心部60Acと外周のリング部60Arとから成る。該ランド60Aの上部には、可撓性を有する保持部材により保持された炭素柱(導電部材)が配置され、キー操作がなされた際に、炭素柱が中心部60Acとリング部60Arとを電気接続するように構成されている。
実施例1−1の耐食層が形成されていない半田パッドにOPS層を形成しなかった以外は、実施例1−1と同じにする。
実施例1−1の耐食層が形成される半田パッドに、ニッケル−パラジウム−金からなる耐食層を形成した以外は、実施例1−1と同じにする。
実施例1−1の耐食層が形成される半田パッドに、単層の金からなる耐食層を形成した以外は、実施例1−1と同じにする。
比較例1−1では、全ての半田パッドに耐食層(ニッケル−金)で形成した。それ以外は、実施例1−1と同じにした。
ヒートサイクル条件下(130℃/3min.⇔―55℃/3min.1サイクルとした。)このサイクル試験を5000サイクルまで行い、500サイクル毎に、試験終了後、2時間放置させた後に、導通試験を行い、抵抗変化率が±10%を越えた回路が、測定した回路の50%を越えるまでのサイクル数を比較した。
電源を取り付けた筐体において、電源を入れてから起動するか否かを判定した。
電源を入れてから2秒以内に起動ができた :○
電源を入れてから10秒以内に起動ができた:△
起動できなかった :×
1mの高さに固定した台から、液晶部分を下向きにして、自然落下させた。これを1回、3回、5回と行い、それぞれのBの起動試験を行った。
図1〜図10を参照して上述した第1実施形態では、本発明の多層プリント配線板を携帯電話用の多層プリント配線板に適用した例を挙げた。これに対して、第2実施形態では、本発明のプリント配線板をICチップを搭載するパッケージ基板に適用している。
製造工程は、実施例1−1と同じであるが、実施例2−1−1はパッケージ基板として用いられる。図11(A)にICチップ搭載前のパッケージ基板70の斜視図を示し、図11(B)に図11(A)のB−B断面を示し、図11(C)にICチップ搭載後のパッケージ基板70の斜視図を示し、図11(D)に図11(C)のD−D断面を示している。また、図12(A1)はICチップ搭載前のパッケージ基板70の平面図を示し、図12(B1)は裏面図を示し、図12(A2)はICチップ搭載後のパッケージ基板70の平面図を示し、図12(B2)は裏面図を示している。
実施例2−1−1と同じで表面にワイヤーボンディング用パッド(耐食層形成)72、裏面に外部端子である接続ピン用のパッド(耐食層非形成)80を配置するが、パッド80上にOSP層は施さない。
実施例2−1−1と同じで表面にワイヤーボンディング用パッド(耐食層形成)72、裏面に外部端子である接続ピン用のパッド(耐食層非形成)80を配置し、パッド80上にOSP層を施すが、ボンディングパット(耐食層)72には、ニッケル−金もしくはニッケル−パラジウム−金を施す。
実施例2−1−1と同じであるが、図13(A1)に示すように表面にワイヤーボンディング用パッド(耐食層形成)72と電子部品実装用パッド(耐食層非形成)86とを設け、裏面に外部端子である接続ピン用のパッド(耐食層非形成)80を配置し、電子部品実装用パッド86及び接続ピン用パッド80上にOSP層を施す。そして、図13(A2)に示すように表面の電子部品実装用パッド86に電子部品(チップコンデンサ)90を実装し、裏面のパッド80に接続ピン82を取り付ける。
実施例2−1−1と同じであるが、図14(A1)に示すように表面にワイヤーボンディング用パッド(耐食層形成)72と共に接続ピン用のパッド(耐食層非形成)80を配置し、接続ピン用パッド80にOSP層を施す。そして、図14(A1)に示すように表面にICチップ76を搭載すると共に、パッド80に接続ピン82を取り付ける。
実施例2−1−1と同じであるが、図15(A1)に示すように表面にフリップチップ用パッド(耐食層形成)88を形成し、図15(B1)に示すように裏面に外部端子であるBGA用のパッド(耐食層非形成)80で配置して、BGA用パッド80上にOSP層を施す。そして、図15(A2)に示すように表面のフリップチップ用パッド88を介してICチップ76を搭載し、図15(B2)に示すように裏面のBGA用パッド80上にBGA84を形成する。
実施例2−4−1と同じで表面にフリップチップ用パッド(耐食層形成)88を形成し、裏面に外部端子であるBGA用のパッド(耐食層非形成)80で配置するが、パッド80上にOSP層は施さない。
実施例2−1−1と同じで表面にフリップチップ用パッド(耐食層形成)88を形成し、裏面に外部端子であるBGA用のパッド(耐食層非形成)80を配置し、パッド80上にOSP層を施すが、フリップチップ用パッド(耐食層形成)88には、ニッケル−金もしくはニッケル−パラジウム−金を施す。
実施例2−1−1と同じであるが、図15(A1)に示すように表面にフリップチップ用パッド(耐食層形成)88と電子部品実装用パッド(耐食層非形成)86とを設け、裏面にBGA用のパッド(耐食層非形成)80を配置し、電子部品実装用パッド86及びBGA用のパッド(耐食層非形成)80上にOSP層を施す。そして、図15(A2)に示すように表面の電子部品実装用パッド86に電子部品(チップコンデンサ)90を実装し、裏面のBGA用パッド80上にBGA84を形成する。
実施例2−1−1と同じであるが、図17(A1)に示すように表面にフリップチップ用パッド(耐食層形成)88と共にBGA用のパッド(耐食層非形成)80を配置し、BGA用のパッド(耐食層非形成)80にOSP層を施す。そして、図17(A1)に示すように表面にICチップ76を搭載すると共に、表面のBGA用パッド80上にBGA84を形成する。
比較例2−1では、全てのパッド80に耐食層(ニッケル−金)を形成した。それ以外は、実施例2−1−1と同じにした。
比較例2−2では、全てのパッド80に耐食層(ニッケル−金)を形成した。それ以外は、実施例2−4−1と同じにした。
ヒートサイクル条件下(130℃/3min.⇔―55℃/3min.1サイクルとした。)このサイクル試験を5000サイクルまで行い、500サイクル毎に、試験終了後、2時間放置させた後に、導通試験で導通の有無を確認し、導通なしが確認されたサイクル数を比較した。
ベアチップ実装と外部端子配置後に、導通試験をランダムに20箇所行い、抵抗変化率が±10%を越えた端子の発生の有無を確認した。
また、抵抗変化率が±10%を越えた外部接続端子付近での断面をクロスカットを施し、顕微鏡(×200)で該パッドを観察し、導体回路もしくは半田層のクラックの有無を確認した。
ヒートサイクル条件下(130℃/3min.⇔―55℃/3min.1サイクルとした。)このサイクル試験を5000サイクルまで行い、500サイクル毎に、試験終了後、2時間放置させた後に、導通試験を10箇所行い、抵抗変化率が±10%を越えた回路が、5個所以上の有無を確認し、有りとなったサイクル数を比較した。
Claims (13)
- 表層に導体回路が形成され、該導体回路を覆うソルダーレジスト層が施され、導体回路の一部を露出せる該ソルダーレジストの複数の開口によって複数の半田パッドが形成され、該導体回路の表層に耐食層が形成された多層プリント配線板において、
前記半田パッドには、耐食層が施された耐食層形成半田パッドと耐食層が施されていない耐食層非形成半田パッドとが混在する多層プリント配線板。 - バイアホールにより層間接続が成され、該バイアホール内に導体層が充填され少なくとも2層以上積層され、表層にソルダーレジスト層が施され、導体回路の一部を露出せる該ソルダーレジストの複数の開口によって複数の半田パッドが形成され、該導体回路の表層に耐食層が形成された多層プリント配線板において、
前記半田パッドには、耐食層が施された耐食層形成半田パッドと耐食層が施されていない耐食層非形成半田パッドとが混在する多層プリント配線板。 - 前記耐食層形成半田パッドは、主として外部用端子である請求項1または2に記載の多層プリント配線板。
- 前記耐食層形成半田パッドは、主としてベアチップ実装を行うパッドである請求項1または2に記載の多層プリント配線板。
- 前記耐食層非形成半田パッドは、主として電子部品実装用端子である請求項1または2に記載の多層プリント配線板。
- 前記耐食層非形成半田パッドは、主として外部接続用端子である請求項1または2に記載の多層プリント配線板。
- 前記耐食層非形成半田パッド上は、OSP層が設けられている請求項1または2に記載の多層プリント配線板。
- 表層の導体回路が覆われるソルダーレジスト層を施され、導体回路の一部を露出せる該ソルダーレジストの複数の開口によって複数の半田パッドが形成され、該導体回路の表層に耐食層が形成された多層プリント配線板の製造方法において、少なくとも(a)〜(e)の工程を経ることを特徴とする多層プリント配線板の製造方法:
(a)導体回路を有するプリント配線の表層にソルダーレジストを形成する工程;
(b)ソルダーレジストを露光・現像あるいはレーザ開口により半田パッドを形成する工程;
(c)半田パッドが形成されたソルダーレジスト層上に、該半田パッドを覆うマスク層を形成する工程;
(d)前記マスク層の非形成部に半田パッドに、耐食層を形成する工程;
(e)マスクレジスト層を剥離し、耐食層が施された耐食層形成半田パッドと耐食層が施されていない耐食層非形成半田パッドとが混在した複数の半田パッドを得る工程。 - 前記(c)工程では、マスク層で覆う半田パッドは、主として外部用端子である請求項8に記載の多層プリント配線板の製造方法。
- 前記(c)工程では、マスク層で覆う半田パッドは、主としてC4用の半田パッドである請求項8に記載の多層プリント配線板の製造方法。
- 前記マスク層は、露光・現像あるいはレーザ開口を経て、耐食層非形成半田パッドを覆う請求項8に記載の多層プリント配線板の製造方法。
- 前記(e)工程後、前記耐食層非形成半田パッド上にOSP層を形成する工程を備える請求項8に記載の多層プリント配線板の製造方法。
- 表層に導体回路が形成され、該導体回路を覆うソルダーレジスト層が施され、該ソルダーレジストの複数の開口によって導体回路の一部が露出された多層プリント配線板において、
前記導体回路の露出部に、耐食層が施された耐食層形成露出部と耐食層が施されていない耐食層非形成露出部とが混在する多層プリント配線板。
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