JPWO2008143138A1 - 配線基板、半導体パッケージ、電子機器及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ソルダーレジストが配線基板上から剥離することを防止すること。【解決手段】主面に金属が露出している基板と、基板上に積層したソルダーレジストとを有する配線基板において、ソルダーレジストの端部が金属の上であることを特徴とする配線基板。絶縁基材層と、絶縁基材層上に形成され、絶縁基材層の端部から第１の距離だけ内部に配置された端部を有する金属層と、金属層上に形成され、金属層の端部から第２の距離だけ内部に配置された端部を有するソルダーレジストとを備えたことを特徴とする配線基板。【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板に関し、特に、表面がソルダーレジストによって覆われている配線基板や、製造段階でソルダーレジストを積層する配線基板に関するものである。

配線基板上の電極と配線基板及びリード線などとをはんだによって接続する際に、はんだが隣接する電極へと流出することを防ぐ目的としてソルダーレジストを配線基板の表面に積層することが行われている。

近年、この配線基板の製造方法において、その品質をなるべく均一にできるようにするとともに多量の配線基板を製造するために、１枚の基板上に多数の配線基板を形成する製造方法を用い、最終的にこれらを個片に切断して製品として出荷を行う方法がとられている。

多面付け（同時に製造した母体基板を切断することにより複数の配線基板を得る方法）にて製造した配線基板を個片に切断する際、切断面に銅などの金属が存在すると切断するための刃の磨耗が早くなる。

そこで、刃の磨耗を防ぐため切断部に配線などの銅をエッチングなどにより除去して、切断部になるべく負荷をかけないようにし、その部分を切断パターンとして配線基板を個片に断裁することにした。

ところが、切断パターンを作製した配線基板を断裁する際に、配線基板が薄いことにより変形し、配線基板に積層してあるソルダーレジストが絶縁樹脂から剥がれたり、また、ソルダーレジストを断裁することによりその部分において、ソルダーレジストに亀裂が入ったりしてしまう。

銅箔を除去し配線基板を切断したことにより、銅とソルダーレジストとの密着力に対してソルダーレジストと絶縁樹脂との密着力が弱く、このソルダーレジストと絶縁樹脂との部分から剥離することが理由であることがわかった。

また特に、多層配線基板中にコア基板を持たない基板や、積層された配線基板の総厚みが５００μｍ以下の薄い基板、あるいはフレキシブル基板では、基板に反りが生じやすく、部分的に応力が集中しやすいためにこのようなソルダーレジストの剥離現象が生じやすいという問題があった。

特開平１０−２２５９０号公報 特開平１１−２３１５２２号公報

本発明の課題は、ソルダーレジストが容易に剥離しない配線基板を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、主面に金属層が露出している基板と、基板上に積層したソルダーレジストと、を有する配線基板において、ソルダーレジストの端部が金属層の上であることを特徴とする配線基板としたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、絶縁基材層と、絶縁基材層上に積層した金属層と、金属層上に積層したソルダーレジストと、を有する配線基板において、前記金属層が、前記ソルダーレジストの端部に沿って帯状に形成されていることを特徴とする配線基板としたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、絶縁基材層と、絶縁基材層上に形成され、絶縁基材層の端部から第１の距離だけ内部に配置された端部を有する金属層と、金属層上に形成され、金属層の端部から第２の距離だけ内部に配置された端部を有するソルダーレジストと、を備えることを特徴とする配線基板としたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、前記絶縁基材層の縁辺に沿って存在し、かつ、前記金属層の縁辺パターンの幅は２０μｍ以上であることを特徴とする請求項２又は３記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、前記金属層は、前記絶縁基材層の縁辺に沿ってループ状パターンが形成されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、前記金属層は、縁辺に沿って連続に存在せず、下地の前記絶縁基材層が露出した場合、その間隙部分が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、前記ソルダーレジストの端部の５０％以上が前記金属層上に存在することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項８に係る発明は、前記ソルダーレジストの端部の角において、前記ソルダーレジストの端部の角が前記金属層上にあることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項９に係る発明は、前記ソルダーレジスト端部の金属層と該ソルダーレジストとの重なり合う部分の幅は、少なくとも１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項１０に係る発明は、前記金属層は銅箔からなる層、銅めっき層及び金属ペーストからなる層のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項１１に係る発明は、配線基板の厚みが５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項１２に係る発明は、多面付けされた配線パターンが形成された配線基板において、基板断裁部分には金属層及びソルダーレジストが存在しないことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項１３に係る発明は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の配線基板に半導体素子を実装したことを特徴とする半導体パッケージとしたものである。

本発明の請求項１４に係る発明は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の配線基板を備えたことを特徴とする電子機器としたものである。

本発明によれば、ソルダーレジストの端部にその下層として金属層が形成されているために、ソルダーレジストが配線基板上から剥離することを防止する配線基板を提供することができる。さらに、本発明によれば、金属層をソルダーレジストの境界線に沿って帯状に配置することにより、少ない領域で効率的に剥離防止する配線基板を提供することができる。さらに、本発明によれば、金属層がソルダーレジストから露出した領域と、ソルダーレジストに重なった領域とで一定幅を形成することで、積層工程での位置誤差に対応できるため、安定して品質を保つ配線基板を提供することができる。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る配線基板１００は、絶縁基材層３上の主面に金属層２を有し、絶縁基材層３上の主面の縁辺にある金属層２上にソルダーレジスト１を有している。なお、図１ではビアや対面の配線等は省略してある。金属層２は、配線パターン２１と電極２４とを含むものである。

本発明の実施の形態に係る配線基板１００は、主面に銅箔を有する金属層２が露出した絶縁基材層３にソルダーレジスト１を積層することが望ましい。配線基板１００は、絶縁基材層３と金属層２とをそれぞれ一層以上積層して構成される。図１に示すように、絶縁基材層３を一層とし、金属層２を一層として、これらを互いに積層し、最表面（図１中、上）にソルダーレジスト１を積層したものである。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係る配線基板１００は、絶縁基材層３のそれぞれ両面に金属層２とソルダーレジスト１とを形成したものであり、多層構成のものを表している。なお、配線パターン２１及びダミー配線パターンは金属層２の一部である。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、絶縁基材層３の両面に金属層２がソルダーレジスト１のパターン端部に沿って形成されているが、絶縁基材層３の片面だけに形成することもできるため本発明はこれに限定されるわけではない。絶縁基材層３と金属層２とをそれぞれ複数層として、これら絶縁基材層３と金属層２とを交互に積層して構成されるビルドアップ配線基板に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る金属層２は、銅箔からなる層、銅めっき層及び金属ペーストからなる層等が使用できるが本発明はこれらに限定されるわけではない。銅以外では、アルミ、銀等の配線に用いることができる金属材料を使用することができる。金属箔又は金属めっき層を金属層２として使用する場合には、絶縁基材層３上にこれら銅箔又は銅めっき層を形成した後、エッチングして金属層２を形成することができる。また、金属ペーストを金属層２として使用する場合には、この金属ペーストを所望のパターンに印刷することができる。後述するように、金属層２にはソルダーレジスト１縁辺の端部でその一部がソルダーレジスト１から露出している金属層２を含むことができる。グランド層を含む金属層２の配線パターン２１及びダミー配線パターンを同時に形成することにより、金属層２が形成される。

本発明の配線基板１００は、主面の縁辺パターンに金属層２を有することを特徴としている。つまり、ソルダーレジスト１の端部の一部は、金属層２上にある。この金属層２は配線パターン２１の一部やグランド配線（図示せず）の一部として設けられても良いし、ソルダーレジスト１の端部に金属層２を設けるために、金属層２をダミー配線パターンとしても良い。金属層２上では、ソルダーレジスト１の密着性が、絶縁基材層３の密着性よりもよいため、ソルダーレジスト１の端部下部に金属層２を設けることによって、ソルダーレジスト１の剥離を防ぐことができる。この理由から、金属層２として銅箔又は銅めっき層を利用することが望ましい。

本発明の実施の形態に係るソルダーレジスト１は、電気絶縁性の樹脂であれば特に制限はなく、エポキシ系、フェノール樹脂系、キシレン系、アクリル系、ポリイミド系などの一般的なレジスト材料から選択することができる。感光性樹脂の場合には、レジストを金属層２上に積層した後、露光・現像して、金属層２である配線パターン２１やダミー配線パターンを選択的に露出させることができる。他の例としては、熱硬化性樹脂を用いてもよい。スクリーン印刷等の各種印刷法でパターン形成することができる。ソルダーレジスト１の端部が絶縁基材層３上の金属層２である金属箔及び金属めっき層などを積層することで、より剥離しやすいポリイミドなどからなる絶縁基材層３の上を避けることができる。これによってソルダーレジスト１が絶縁基材層３から浮き上がることを防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る絶縁基材層３は、ポリイミド樹脂やガラス／エポキシ樹脂等の有機系絶縁基材のほか、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック系絶縁基材を使用することができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

図３に示すように、絶縁基材層３の端部から第１の距離だけ内部に配置された端部を有する金属層（露出部）３１ａと、金属層（露出部）３１ａ上に形成され、金属層（露出部）３１ａの端部から第２の距離だけ内部に配置された端部を有するソルダーレジスト１とを備えている。第１の距離とは、金属層（露出部）３１ａがソルダーレジスト１より露出している幅のことをいう。また、第２の距離とは、金属層（ソルダーレジスト１下部）３１ｂとソルダーレジスト１との重なり合う部分の幅のことをいう。
を有している。

本発明の実施の形態において、金属層、特にダミー配線パターンがソルダーレジスト１の端部に沿った帯状に形成されていることが好ましい。つまり、帯状の金属層上にソルダーレジストのレジストの端部が位置している。本発明の実施の形態の最も簡単な構成は、この帯状の金属層が端部に沿って閉じたループ形状のものであり、どの辺においてもソルダーレジスト１の端部には金属層が存在しているため、ソルダーレジスト１のパターンの端部からの剥離が完全に防止できる。ただし、後述のように、一部で非連続であっても良い。

このように、ソルダーレジスト１の剥離は端部から生じることから、金属層をソルダーレジスト１の端部に沿って帯状に形成することによって、効率的に剥離を防止することができ、また配線基板１００内の配線領域を広げられることからも効率的である。

帯状の金属層は、ある線幅（第１の距離）だけソルダーレジスト１外に露出し、ある線幅（第２の距離）だけソルダーレジスト１下部に重なっていることにより、安定した剥離防止作用を得ることができる。つまり言い換えれば、ソルダーレジスト１境界線の外縁と内縁との一定領域にまたがって金属層を配置することで、ソルダーレジスト１のパターンの境界の理想位置からズレが生じている場合でも、目的を達成できることから品質に問題は生じないという作用効果がある。この点から、金属層は、絶縁基材層３の縁辺に沿って形成された縁辺パターンを構成し、縁辺パターンの幅は２０μｍ以上であることが好ましい。縁辺パターンの幅が２０μｍ未満であると製造マージン、とりわけオーバーラップする領域（１０μｍ以上は必要である）を充分にとることができず、またソルダーレジスト１の剥離防止効果が低下するおそれがある。また、縁辺パターンの幅が広くなるとソルダーレジスト１の剥離防止効果が飽和するが、製造マージンは広くとることができる。

図３に示すように、金属層は、配線基板１００の縁辺に配置されている。そして、ソルダーレジスト１の端部を金属層の上に形成することで、ソルダーレジスト１が剥離することを防止できる。なお、金属層は、ソルダーレジスト１を積層する前に粗化処理などの表面処理によりアンカー効果を高めることで、さらなるソルダーレジスト１の剥離防止効果が向上する。粗化処理の方法としては、粗化剤による化学研磨や、物理研磨等の粗化方法を用いることができる。

図４に示すように、内部の金属層に影響が出る場合は、金属層の一部やグランド配線（合わせて金属層とする）の一部を縁辺パターンとして使用することができる。本発明の実施の形態に係る金属層は、グランド配線を含む配線パターンと、それ以外のいわゆるダミー配線パターンを含むものである。

図４に示すように、内部の金属層の問題で連続した縁辺パターンを形成できず、ソルダーレジスト１の端部が絶縁基材層３上に存在した場合、その両側にある金属層と金属層との間隙を１ｍｍ以下にすることでソルダーレジスト１の剥離防止効果を維持することができる。なぜなら、ソルダーレジスト１の端部において金属層が存在しない場合でも、隣り合う金属層により保護されるためである。しかし間隙の総面積が、本来あるはずの縁辺パターンの半分以上を占める場合は剥離防止部分よりも剥離の可能性のある部分が増えてしまい、剥離防止効果を十分に得ることができなくなるため、ソルダーレジスト１の端部の５０％以上は金属層の上にあることが望ましい。

別の観点からは、図５のソルダーレジスト１の角１１に示すような部分は、絶縁基材層３の曲げなどの衝撃によりもっともソルダーレジスト１がはがれやすい部分であり、この部分を保護することでソルダーレジスト１の剥離防止効果がある。そのため図５に示すようにソルダーレジストの角１１の部分にだけにでも金属層を配置することで角１１におけるソルダーレジスト１の剥離防止効果を得ることができる。

図６を例に本発明の別の実施の形態を説明する。図６では、絶縁基材層３の端部の一角に、他の電極と異なる電位を持つ金属層を設けた構成となっている。このような金属層は、下層配線への電磁的影響を遮蔽するシールド層等である。この構成では、他の金属層（配線パターン）から独立した金属層がソルダーレジスト１の端部の一角から第一の距離だけ露出して配置されていることから、剥離防止効果を有する金属層の一辺としての機能も有する。また金属層と電気的絶縁されるように、一定距離を離して、ソルダーレジスト１の端部に沿って帯状の金属層が形成されている。図示していないが、ソルダーレジスト１下層には被覆された金属層が形成されている。

図７に示すように、絶縁基材層３上に複数の配線パターン２１を形成し、各配線パターン２１の金属層ごとにソルダーレジスト１のパターンが形成された多面付けの配線基板とすることで、点線部で断裁を行うことによりソルダーレジスト１及び金属層に接触せずに断裁できる。

配線基板１００を断裁する工程がある場合には、その断裁部分に銅箔などの金属層を除去することにより断裁刃を長持ちさせることができ、その際にソルダーレジスト１を断裁しないことにより剥離のきっかけを防止することができる。

上述した配線基板１００に各種電子部品を実装して電子機器を構成することができる。その電子機器としては、ノート型パソコン、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ及びゲーム機等が例示できる。電子部品としては、たとえば、ボールグリッドアレイ基板も含まれ、配線基板の電極領域２５に半導体素子を実装した半導体パッケージとすることができる。

本発明では、配線基板１００の総厚みを５００μｍ以下の曲がりやすい状態になっても、ソルダーレスト１を剥離しないようにできる。従って、曲げてもソルダーレジスト１を剥離しないようにできるために、図８に示すロールツーロール方式のように長尺処理が可能な方式で製造する薄型のプリント配線板に好ましく適用できる。従って、本発明の配線基板１００は、枚葉の１面付けでも多面付けでも、ロール状の絶縁基材３を用いて連続的に製造することができるため、量産性に優れた配線基板である。

本発明の配線基板の製造方法の例として、ロールツーロール方式を用いた配線基板の製造方法を示す。図８に示すようにロールツーロール方式ではロール又はリールの巻き出し部５０及び巻取り部５１の間でフィルム基材４０を搬送し、加工処理部６０において、配線基板の各製造工程を処理する。フィルム基材には、単層あるいは多層の配線パターンが形成された金属層及び絶縁樹脂層、配線パターンの各金属層を接続するビア等が形成される。積層にはサブトラクティブ法、セミアディティブ法等の公知のビルドアップ工法のいずれかあるいはこれらを組み合わせて用いることが可能である。

配線パターンは、基材フィルム上に一列あるいは複数の列で多面付けして形成される。最外層の配線パターンには、多面付けされた配線パターンのブロックごとに、金属層の縁辺パターンが形成され、当該金属層上に端部が来るようにソルダーレジストを積層及びパターン形成する。金属層の縁辺パターンには上述したような本発明各様態のパターンを形成し得る。

最後に、図７に示したように多面付けされた配線パターンのブロックの間隙に金属層及びソルダーレジストが形成されていない領域で裁断することで、生産性よく本発明の配線基板を製造することができる。裁断には、ダイシングソー、抜き型による裁断等の一般的な基板裁断手段を用いることができる。裁断部分の近傍に位置するソルダーレジストの端部では裁断時に応力が掛かりやすいが、ソルダーレジストの端部の下層に金属層が形成されているために剥離を生じさせないで歩留まりの良い配線基板とすることが可能である。

ポリイミド樹脂を用いた絶縁基材層３として両面に銅箔を積層した銅張り積層板を使用して、脱脂、酸洗、洗浄、乾燥の各工程を行った。次に、絶縁基材３の片面に、太陽インキ製造（株）製、商品名「ＰＳＲ−４０００ ＡＵＳ３０８」で表示される感光性ソルダーレジスト１を厚さ２０μｍになるように基板上に暗室内でコーティングし、９０℃でソルダーレジスト１を乾燥させた。その後１５０℃で３０分間加熱してソルダーレジスト１を完全に硬化させた。

次に、このソルダーレジスト１を積層した配線基板１００に対し、１２５℃、湿度１００％の環境下に１６８時間放置し加速試験を実施した。

［比較例１］
ポリイミド樹脂を用いた絶縁基材層３上に銅箔を積層せず、ソルダーレジスト１の下層に金属層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様の工程で、配線基板１００を形成及び加速試験を行った。

加速試験終了後、碁盤目テープ法を用いソルダーレジスト１と絶縁基材層３との密着性を確認したところ、銅箔を用いた金属層２上のソルダーレジスト１は１００点中１００点すべてが絶縁基材層３と密着していた。一方、絶縁基材層３上のソルダーレジスト１は１００点中６点が絶縁基材層３と密着していたが、残り９４点が剥離してしまった。

この結果、ソルダーレジスト１は絶縁基材層３上よりも銅箔を用いた金属層２上の方が剥離しにくく、本発明が有効であることを確認した。

上記碁盤目テープ法は日本工業規格ＪＩＳ Ｋ５４００．８．５．２に規定する方法で行ったものである。金属層２上のソルダーレジスト１を１ｍｍ角で１００マスとなるようにカットし、テープを接着、剥離して、ソルダーレジスト１の各マスの剥離の有無を調べた。

ポリイミド樹脂を絶縁基材層３として両面に銅箔を積層した銅張り積層板を使用し、銅箔上にソルダーレジスト１のパターンを形成し、エッチング、レジスト除去することにより、配線基板１００の一角に他の電極と異なる電位を持った金属層と、グランド層以外の金属層と、金属層を囲むようにして帯状のダミー配線パターンとを形成した（図５参照）。ダミー配線パターンは、グランド層と５０μｍの間隔を開けて配置し、その線幅が１００μｍとなるようにした。

次に、ソルダーレジスト１として、太陽インキ製造（株）製、商品名「ＰＳＲ−４０００ ＡＵＳ３０８」をグランド層とダミー配線パターンとの一部が露出し、厚さ２０μｍになるように金属層上に暗室内でコーティングし、９０℃でソルダーレジスト１を乾燥させた。その後１５０℃で３０分間加熱してソルダーレジスト１を完全に硬化させて、本発明の配線基板１００を作製した。

［比較例２］
ダミー配線パターンを形成しなかったこと以外は同じ金属層の配線パターン及び同様の工程で配線基板１００を形成した。

日本工業規格ＪＩＳ Ｚ１５２２で規定された粘着テープをソルダーレジスト１及び金属層を覆うように各配線基板１００に貼り付け、カットせずにグランド層を含む辺の一から剥がした。これ以外の試験条件については、実施例１と同様の条件で試験を行った。

実施例２の配線基板１００では、１０のサンプルのうち全てについて剥離箇所は存在しなかったが、比較例２の配線基板１００では１０のサンプルのうち９のサンプルにおいて、ソルダーレジスト１の１又は複数の角の部分で剥離が生じていた。

図８に示すロールツーロール方式で配線基板を作製した。フィルム基材として、両面に銅箔を積層した銅張りポリイミドフィルムを用いて、このポリイミドフィルムの両面に片面銅張りのポリイミドフィルムを順次積層し、６層の配線基板とした。このときの基板の総厚みは２５０μｍであった。金属層はサブトラクティブ法により銅箔からなる配線パターンを形成し、接着層を介してラミネートにより上層のポリイミドフィルムを積層した。

配線パターンは図７に示すように多面付けし、最外層の各配線パターンブロックの外周には幅１００μｍのループ形状のダミー配線パターンを形成した。各多面付けされた配線パターン上に、ソルダーレジスト１、ソルダーレジストの厚さ２０μｍになるようにコーティングし、ソルダーレジスト１を乾燥させて電極部分とダミー配線パターンの一部が露出するようにパターン形成した。

以上の工程をロールトゥロール方式で処理した後、断裁機で配線パターンのブロックごとにソルダーレジストの間の金属層のない領域で配線基板を裁断した。裁断された本発明の配線基板１００サンプルについてソルダーレジストの状態を調べたところ、剥離を生じたサンプルは存在しなかった。

本発明の実施の形態に係る配線基板の構成を説明する断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板の断裁位置を示す平面図である。 ロールトゥロール方式を説明する模式図である。

符号の説明

１ ソルダーレジスト
１１ ソルダーレジストの角
２ 金属層
２１ 配線パターン
２４ 電極
２５ 電極領域
３ 絶縁基材層
３１ａ 金属層（露出部）
３１ｂ 金属層（ソルダーレジスト下部）
３４ 絶縁基材層（ソルダーレジスト下部）
４０ フィルム基材
５０ ロール又はリール（巻き出し部）
５１ ロール又はリール（巻き取り部）
６０ 加工処理部
１００ 配線基板

本発明は、配線基板に関し、特に、表面がソルダーレジストによって覆われている配線基板や、製造段階でソルダーレジストを積層する配線基板に関するものである。

配線基板上の電極と配線基板及びリード線などとをはんだによって接続する際に、はんだが隣接する電極へと流出することを防ぐ目的としてソルダーレジストを配線基板の表面に積層することが行われている。

近年、この配線基板の製造方法において、その品質をなるべく均一にできるようにするとともに多量の配線基板を製造するために、１枚の基板上に多数の配線基板を形成する製造方法を用い、最終的にこれらを個片に切断して製品として出荷を行う方法がとられている。

多面付け（同時に製造した母体基板を切断することにより複数の配線基板を得る方法）にて製造した配線基板を個片に切断する際、切断面に銅などの金属が存在すると切断するための刃の磨耗が早くなる。

そこで、刃の磨耗を防ぐため切断部に配線などの銅をエッチングなどにより除去して、切断部になるべく負荷をかけないようにし、その部分を切断パターンとして配線基板を個片に断裁することにした。

ところが、切断パターンを作製した配線基板を断裁する際に、配線基板が薄いことにより変形し、配線基板に積層してあるソルダーレジストが絶縁樹脂から剥がれたり、また、ソルダーレジストを断裁することによりその部分において、ソルダーレジストに亀裂が入ったりしてしまう。

銅箔を除去し配線基板を切断したことにより、銅とソルダーレジストとの密着力に対してソルダーレジストと絶縁樹脂との密着力が弱く、このソルダーレジストと絶縁樹脂との部分から剥離することが理由であることがわかった。

また特に、多層配線基板中にコア基板を持たない基板や、積層された配線基板の総厚みが５００μｍ以下の薄い基板、あるいはフレキシブル基板では、基板に反りが生じやすく、部分的に応力が集中しやすいためにこのようなソルダーレジストの剥離現象が生じやすいという問題があった。

特開平１０−２２５９０号公報 特開平１１−２３１５２２号公報

本発明の課題は、ソルダーレジストが容易に剥離しない配線基板を提供することである。

本発明の請求項１に係る発明は、絶縁基材層と、前記絶縁基材層上の金属層と、前記絶縁基材層上の最表面に積層したソルダーレジストと、を有する配線基板において、前記金属層は、前記絶縁基材層の縁辺に沿って形成されたループ状のパターンを有し、前記ソルダーレジストは、その前記縁辺側の端部が前記パターンに沿って該パターンの一部を露出し、一部を被覆するように形成されていることを特徴とする配線基板としたものである。

本発明の請求項２に係る発明は、絶縁基材層と、前記絶縁基材層上の金属層と、前記絶縁基材層上の最表面に積層したソルダーレジストと、を有する配線基板において、前記金属層は、前記絶縁基材層の縁辺に沿って形成された不連続な縁辺パターンを有し、前記ソルダーレジストは、その前記縁辺側の端部が前記パターンに沿って該パターンの一部を露出し、一部を被覆するように形成され、前記ソルダーレジストの端部が形成される前記パターンの不連続部分の間隙は１ｍｍ以下であることを特徴とする配線基板としたものである。

本発明の請求項３に係る発明は、前記パターンにはグランド配線を含むことを特徴とする請求項２に記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項４に係る発明は、前記パターンの線幅が２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項５に係る発明は、前記パターンと前記ソルダーレジストとの重なり合う部分の幅は、少なくとも１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項６に係る発明は、前記金属層は銅箔からなる層、銅めっき層及び金属ペーストからなる層のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項７に係る発明は、配線基板の総厚みが５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の配線基板としたものである。

本発明の請求項８に係る発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の配線基板に半導体素子を実装したことを特徴とする半導体パッケージとしたものである。

本発明の請求項９に係る発明は、前記請求項１乃至７のいずれかに記載の配線基板を備えたことを特徴とする電子機器としたものである。

本発明の請求項１０に係る発明は、請求項１乃至７に記載の配線基板の製造方法であって、複数の前記パターンが多面付けされた基板を、該パターン間の前記金属層及び前記ソルダーレジストが存在しない領域で基板を裁断することを特徴とする配線基板の製造方法としたものである。

本発明の請求項１１に係る発明は、基板をロール状の絶縁基材層を用いたロールツーロール方式で処理することを特徴とする請求項１０に記載の配線基板の製造方法としたものである。

本発明によれば、ソルダーレジストの端部にその下層として金属層が形成されているために、ソルダーレジストが配線基板上から剥離することを防止する配線基板を提供することができる。さらに、本発明によれば、金属層をソルダーレジストの境界線に沿って帯状に配置することにより、少ない領域で効率的に剥離防止する配線基板を提供することができる。さらに、本発明によれば、金属層がソルダーレジストから露出した領域と、ソルダーレジストに重なった領域とで一定幅を形成することで、積層工程での位置誤差に対応できるため、安定して品質を保つ配線基板を提供することができる。

図１に示すように、本発明の実施の形態に係る配線基板１００は、絶縁基材層３上の主面に金属層２を有し、絶縁基材層３上の主面の縁辺にある金属層２上にソルダーレジスト１を有している。なお、図１ではビアや対面の配線等は省略してある。金属層２は、配線パターン２１と電極２４とを含むものである。

本発明の実施の形態に係る配線基板１００は、主面に銅箔を有する金属層２が露出した絶縁基材層３にソルダーレジスト１を積層することが望ましい。配線基板１００は、絶縁基材層３と金属層２とをそれぞれ一層以上積層して構成される。図１に示すように、絶縁基材層３を一層とし、金属層２を一層として、これらを互いに積層し、最表面（図１中、上）にソルダーレジスト１を積層したものである。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本発明の実施の形態に係る配線基板１００は、絶縁基材層３のそれぞれ両面に金属層２とソルダーレジスト１とを形成したものであり、多層構成のものを表している。なお、配線パターン２１及びダミー配線パターンは金属層２の一部である。図２（ａ）及び図２（ｂ）では、絶縁基材層３の両面に金属層２がソルダーレジスト１のパターン端部に沿って形成されているが、絶縁基材層３の片面だけに形成することもできるため本発明はこれに限定されるわけではない。絶縁基材層３と金属層２とをそれぞれ複数層として、これら絶縁基材層３と金属層２とを交互に積層して構成されるビルドアップ配線基板に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る金属層２は、銅箔からなる層、銅めっき層及び金属ペーストからなる層等が使用できるが本発明はこれらに限定されるわけではない。銅以外では、アルミ、銀等の配線に用いることができる金属材料を使用することができる。金属箔又は金属めっき層を金属層２として使用する場合には、絶縁基材層３上にこれら銅箔又は銅めっき層を形成した後、エッチングして金属層２を形成することができる。また、金属ペーストを金属層２として使用する場合には、この金属ペーストを所望のパターンに印刷することができる。後述するように、金属層２にはソルダーレジスト１縁辺の端部でその一部がソルダーレジスト１から露出している金属層２を含むことができる。グランド層を含む金属層２の配線パターン２１及びダミー配線パターンを同時に形成することにより、金属層２が形成される。

本発明の配線基板１００は、主面の縁辺パターンに金属層２を有することを特徴としている。つまり、ソルダーレジスト１の端部の一部は、金属層２上にある。この金属層２は配線パターン２１の一部やグランド配線（図示せず）の一部として設けられても良いし、ソルダーレジスト１の端部に金属層２を設けるために、金属層２をダミー配線パターンとしても良い。金属層２上では、ソルダーレジスト１の密着性が、絶縁基材層３の密着性よりもよいため、ソルダーレジスト１の端部下部に金属層２を設けることによって、ソルダーレジスト１の剥離を防ぐことができる。この理由から、金属層２として銅箔又は銅めっき層を利用することが望ましい。

本発明の実施の形態に係るソルダーレジスト１は、電気絶縁性の樹脂であれば特に制限はなく、エポキシ系、フェノール樹脂系、キシレン系、アクリル系、ポリイミド系などの一般的なレジスト材料から選択することができる。感光性樹脂の場合には、レジストを金属層２上に積層した後、露光・現像して、金属層２である配線パターン２１やダミー配線パターンを選択的に露出させることができる。他の例としては、熱硬化性樹脂を用いてもよい。スクリーン印刷等の各種印刷法でパターン形成することができる。ソルダーレジスト１の端部が絶縁基材層３上の金属層２である金属箔及び金属めっき層などを積層することで、より剥離しやすいポリイミドなどからなる絶縁基材層３の上を避けることができる。これによってソルダーレジスト１が絶縁基材層３から浮き上がることを防ぐことができる。

本発明の実施の形態に係る絶縁基材層３は、ポリイミド樹脂やガラス／エポキシ樹脂等の有機系絶縁基材のほか、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体等のセラミック系絶縁基材を使用することができるが本発明ではこれらに限定されるわけではない。

図３に示すように、絶縁基材層３の端部から第１の距離だけ内部に配置された端部を有する金属層（露出部）３１ａと、金属層（露出部）３１ａ上に形成され、金属層（露出部）３１ａの端部から第２の距離だけ内部に配置された端部を有するソルダーレジスト１とを備えている。第１の距離とは、金属層（露出部）３１ａがソルダーレジスト１より露出している幅のことをいう。また、第２の距離とは、金属層（ソルダーレジスト１下部）３１ｂとソルダーレジスト１との重なり合う部分の幅のことをいう。
を有している。

本発明の実施の形態において、金属層、特にダミー配線パターンがソルダーレジスト１の端部に沿った帯状に形成されていることが好ましい。つまり、帯状の金属層上にソルダーレジストのレジストの端部が位置している。本発明の実施の形態の最も簡単な構成は、この帯状の金属層が端部に沿って閉じたループ形状のものであり、どの辺においてもソルダーレジスト１の端部には金属層が存在しているため、ソルダーレジスト１のパターンの端部からの剥離が完全に防止できる。ただし、後述のように、一部で非連続であっても良い。

このように、ソルダーレジスト１の剥離は端部から生じることから、金属層をソルダーレジスト１の端部に沿って帯状に形成することによって、効率的に剥離を防止することができ、また配線基板１００内の配線領域を広げられることからも効率的である。

帯状の金属層は、ある線幅（第１の距離）だけソルダーレジスト１外に露出し、ある線幅（第２の距離）だけソルダーレジスト１下部に重なっていることにより、安定した剥離防止作用を得ることができる。つまり言い換えれば、ソルダーレジスト１境界線の外縁と内縁との一定領域にまたがって金属層を配置することで、ソルダーレジスト１のパターンの境界の理想位置からズレが生じている場合でも、目的を達成できることから品質に問題は生じないという作用効果がある。この点から、金属層は、絶縁基材層３の縁辺に沿って形成された縁辺パターンを構成し、縁辺パターンの幅は２０μｍ以上であることが好ましい。縁辺パターンの幅が２０μｍ未満であると製造マージン、とりわけオーバーラップする領域（１０μｍ以上は必要である）を充分にとることができず、またソルダーレジスト１の剥離防止効果が低下するおそれがある。また、縁辺パターンの幅が広くなるとソルダーレジスト１の剥離防止効果が飽和するが、製造マージンは広くとることができる。

図３に示すように、金属層は、配線基板１００の縁辺に配置されている。そして、ソルダーレジスト１の端部を金属層の上に形成することで、ソルダーレジスト１が剥離することを防止できる。なお、金属層は、ソルダーレジスト１を積層する前に粗化処理などの表面処理によりアンカー効果を高めることで、さらなるソルダーレジスト１の剥離防止効果が向上する。粗化処理の方法としては、粗化剤による化学研磨や、物理研磨等の粗化方法を用いることができる。

図４に示すように、内部の金属層に影響が出る場合は、金属層の一部やグランド配線（合わせて金属層とする）の一部を縁辺パターンとして使用することができる。本発明の実施の形態に係る金属層は、グランド配線を含む配線パターンと、それ以外のいわゆるダミー配線パターンを含むものである。

図４に示すように、内部の金属層の問題で連続した縁辺パターンを形成できず、ソルダーレジスト１の端部が絶縁基材層３上に存在した場合、その両側にある金属層と金属層との間隙を１ｍｍ以下にすることでソルダーレジスト１の剥離防止効果を維持することができる。なぜなら、ソルダーレジスト１の端部において金属層が存在しない場合でも、隣り合う金属層により保護されるためである。しかし間隙の総面積が、本来あるはずの縁辺パターンの半分以上を占める場合は剥離防止部分よりも剥離の可能性のある部分が増えてしまい、剥離防止効果を十分に得ることができなくなるため、ソルダーレジスト１の端部の５０％以上は金属層の上にあることが望ましい。

別の観点からは、図５のソルダーレジスト１の角１１に示すような部分は、絶縁基材層３の曲げなどの衝撃によりもっともソルダーレジスト１がはがれやすい部分であり、この部分を保護することでソルダーレジスト１の剥離防止効果がある。そのため図５に示すようにソルダーレジストの角１１の部分にだけにでも金属層を配置することで角１１におけるソルダーレジスト１の剥離防止効果を得ることができる。

図６を例に本発明の別の実施の形態を説明する。図６では、絶縁基材層３の端部の一角に、他の電極と異なる電位を持つ金属層を設けた構成となっている。このような金属層は、下層配線への電磁的影響を遮蔽するシールド層等である。この構成では、他の金属層（配線パターン）から独立した金属層がソルダーレジスト１の端部の一角から第一の距離だけ露出して配置されていることから、剥離防止効果を有する金属層の一辺としての機能も有する。また金属層と電気的絶縁されるように、一定距離を離して、ソルダーレジスト１の端部に沿って帯状の金属層が形成されている。図示していないが、ソルダーレジスト１下層には被覆された金属層が形成されている。

図７に示すように、絶縁基材層３上に複数の配線パターン２１を形成し、各配線パターン２１の金属層ごとにソルダーレジスト１のパターンが形成された多面付けの配線基板とすることで、点線部で断裁を行うことによりソルダーレジスト１及び金属層に接触せずに断裁できる。

配線基板１００を断裁する工程がある場合には、その断裁部分に銅箔などの金属層を除去することにより断裁刃を長持ちさせることができ、その際にソルダーレジスト１を断裁しないことにより剥離のきっかけを防止することができる。

上述した配線基板１００に各種電子部品を実装して電子機器を構成することができる。その電子機器としては、ノート型パソコン、携帯電話、ＰＤＡ、デジタルカメラ及びゲーム機等が例示できる。電子部品としては、たとえば、ボールグリッドアレイ基板も含まれ、配線基板の電極領域２５に半導体素子を実装した半導体パッケージとすることができる。

本発明では、配線基板１００の総厚みを５００μｍ以下の曲がりやすい状態になっても、ソルダーレスト１を剥離しないようにできる。従って、曲げてもソルダーレジスト１を剥離しないようにできるために、図８に示すロールツーロール方式のように長尺処理が可能な方式で製造する薄型のプリント配線板に好ましく適用できる。従って、本発明の配線基板１００は、枚葉の１面付けでも多面付けでも、ロール状の絶縁基材３を用いて連続的に製造することができるため、量産性に優れた配線基板である。

本発明の配線基板の製造方法の例として、ロールツーロール方式を用いた配線基板の製造方法を示す。図８に示すようにロールツーロール方式ではロール又はリールの巻き出し部５０及び巻取り部５１の間でフィルム基材４０を搬送し、加工処理部６０において、配線基板の各製造工程を処理する。フィルム基材には、単層あるいは多層の配線パターンが形成された金属層及び絶縁樹脂層、配線パターンの各金属層を接続するビア等が形成される。積層にはサブトラクティブ法、セミアディティブ法等の公知のビルドアップ工法のいずれかあるいはこれらを組み合わせて用いることが可能である。

配線パターンは、基材フィルム上に一列あるいは複数の列で多面付けして形成される。最外層の配線パターンには、多面付けされた配線パターンのブロックごとに、金属層の縁辺パターンが形成され、当該金属層上に端部が来るようにソルダーレジストを積層及びパターン形成する。金属層の縁辺パターンには上述したような本発明各様態のパターンを形成し得る。

最後に、図７に示したように多面付けされた配線パターンのブロックの間隙に金属層及びソルダーレジストが形成されていない領域で裁断することで、生産性よく本発明の配線基板を製造することができる。裁断には、ダイシングソー、抜き型による裁断等の一般的な基板裁断手段を用いることができる。裁断部分の近傍に位置するソルダーレジストの端部では裁断時に応力が掛かりやすいが、ソルダーレジストの端部の下層に金属層が形成されているために剥離を生じさせないで歩留まりの良い配線基板とすることが可能である。

ポリイミド樹脂を用いた絶縁基材層３として両面に銅箔を積層した銅張り積層板を使用して、脱脂、酸洗、洗浄、乾燥の各工程を行った。次に、絶縁基材３の片面に、太陽インキ製造（株）製、商品名「ＰＳＲ−４０００ ＡＵＳ３０８」で表示される感光性ソルダーレジスト１を厚さ２０μｍになるように基板上に暗室内でコーティングし、９０℃でソルダーレジスト１を乾燥させた。その後１５０℃で３０分間加熱してソルダーレジスト１を完全に硬化させた。

次に、このソルダーレジスト１を積層した配線基板１００に対し、１２５℃、湿度１００％の環境下に１６８時間放置し加速試験を実施した。

［比較例１］
ポリイミド樹脂を用いた絶縁基材層３上に銅箔を積層せず、ソルダーレジスト１の下層に金属層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様の工程で、配線基板１００を形成及び加速試験を行った。

加速試験終了後、碁盤目テープ法を用いソルダーレジスト１と絶縁基材層３との密着性を確認したところ、銅箔を用いた金属層２上のソルダーレジスト１は１００点中１００点すべてが絶縁基材層３と密着していた。一方、絶縁基材層３上のソルダーレジスト１は１００点中６点が絶縁基材層３と密着していたが、残り９４点が剥離してしまった。

この結果、ソルダーレジスト１は絶縁基材層３上よりも銅箔を用いた金属層２上の方が剥離しにくく、本発明が有効であることを確認した。

上記碁盤目テープ法は日本工業規格ＪＩＳ Ｋ５４００．８．５．２に規定する方法で行ったものである。金属層２上のソルダーレジスト１を１ｍｍ角で１００マスとなるようにカットし、テープを接着、剥離して、ソルダーレジスト１の各マスの剥離の有無を調べた。

ポリイミド樹脂を絶縁基材層３として両面に銅箔を積層した銅張り積層板を使用し、銅箔上にソルダーレジスト１のパターンを形成し、エッチング、レジスト除去することにより、配線基板１００の一角に他の電極と異なる電位を持った金属層と、グランド層以外の金属層と、金属層を囲むようにして帯状のダミー配線パターンとを形成した（図５参照）。ダミー配線パターンは、グランド層と５０μｍの間隔を開けて配置し、その線幅が１００μｍとなるようにした。

次に、ソルダーレジスト１として、太陽インキ製造（株）製、商品名「ＰＳＲ−４０００ ＡＵＳ３０８」をグランド層とダミー配線パターンとの一部が露出し、厚さ２０μｍになるように金属層上に暗室内でコーティングし、９０℃でソルダーレジスト１を乾燥させた。その後１５０℃で３０分間加熱してソルダーレジスト１を完全に硬化させて、本発明の配線基板１００を作製した。

［比較例２］
ダミー配線パターンを形成しなかったこと以外は同じ金属層の配線パターン及び同様の工程で配線基板１００を形成した。

日本工業規格ＪＩＳ Ｚ１５２２で規定された粘着テープをソルダーレジスト１及び金属層を覆うように各配線基板１００に貼り付け、カットせずにグランド層を含む辺の一から剥がした。これ以外の試験条件については、実施例１と同様の条件で試験を行った。

実施例２の配線基板１００では、１０のサンプルのうち全てについて剥離箇所は存在しなかったが、比較例２の配線基板１００では１０のサンプルのうち９のサンプルにおいて、ソルダーレジスト１の１又は複数の角の部分で剥離が生じていた。

図８に示すロールツーロール方式で配線基板を作製した。フィルム基材として、両面に銅箔を積層した銅張りポリイミドフィルムを用いて、このポリイミドフィルムの両面に片面銅張りのポリイミドフィルムを順次積層し、６層の配線基板とした。このときの基板の総厚みは２５０μｍであった。金属層はサブトラクティブ法により銅箔からなる配線パターンを形成し、接着層を介してラミネートにより上層のポリイミドフィルムを積層した。

配線パターンは図７に示すように多面付けし、最外層の各配線パターンブロックの外周には幅１００μｍのループ形状のダミー配線パターンを形成した。各多面付けされた配線パターン上に、ソルダーレジスト１、ソルダーレジストの厚さ２０μｍになるようにコーティングし、ソルダーレジスト１を乾燥させて電極部分とダミー配線パターンの一部が露出するようにパターン形成した。

以上の工程をロールトゥロール方式で処理した後、断裁機で配線パターンのブロックごとにソルダーレジストの間の金属層のない領域で配線基板を裁断した。裁断された本発明の配線基板１００サンプルについてソルダーレジストの状態を調べたところ、剥離を生じたサンプルは存在しなかった。

本発明の実施の形態に係る配線基板の構成を説明する断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る配線基板の断裁位置を示す平面図である。 ロールトゥロール方式を説明する模式図である。

１ ソルダーレジスト
１１ ソルダーレジストの角
２ 金属層
２１ 配線パターン
２４ 電極
２５ 電極領域
３ 絶縁基材層
３１ａ 金属層（露出部）
３１ｂ 金属層（ソルダーレジスト下部）
３４ 絶縁基材層（ソルダーレジスト下部）
４０ フィルム基材
５０ ロール又はリール（巻き出し部）
５１ ロール又はリール（巻き取り部）
６０ 加工処理部
１００ 配線基板

Claims (14)

1. 主面に金属層が露出している基板と、
   前記基板上に積層したソルダーレジストと、を有する配線基板において、
   前記ソルダーレジストの端部が前記金属層の上であることを特徴とする配線基板。
2. 絶縁基材層と、
   前記絶縁基材層上に積層した金属層と、
   前記金属層上に積層したソルダーレジストと、を有する配線基板において、
   前記金属層が、前記ソルダーレジストの端部に沿って帯状に形成されていることを特徴とする配線基板。
3. 絶縁基材層と、
   前記絶縁基材層上に形成され、前記絶縁基材層の端部から第１の距離だけ内部に配置された端部を有する金属層と、
   前記金属層上に形成され、前記金属層の端部から第２の距離だけ内部に配置された端部を有するソルダーレジストと、
   を備えることを特徴とする配線基板。
4. 前記金属層は、前記絶縁基材層の縁辺に沿って存在し、かつ、前記金属層の縁辺パターンの幅は２０μｍ以上であることを特徴とする請求項２又は３記載の配線基板。
5. 前記金属層は、前記絶縁基材層の縁辺に沿ってループ状パターンが形成されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板。
6. 前記金属層は、縁辺に沿って連続に存在せず、下地の前記絶縁基材層が露出した場合、その間隙部分が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板。
7. 前記ソルダーレジストの端部の５０％以上が前記金属層上に存在することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板。
8. 前記ソルダーレジストの端部の角において、前記ソルダーレジストの端部の角が前記金属層上にあることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の配線基板。
9. 前記ソルダーレジスト端部の金属層と該ソルダーレジストとの重なり合う部分の幅は、少なくとも１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の配線基板。
10. 前記金属層は銅箔からなる層、銅めっき層及び金属ペーストからなる層のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の配線基板。
11. 配線基板の厚みが５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の配線基板。
12. 多面付けされた配線パターンが形成された配線基板において、基板断裁部分には前記金属層及び前記ソルダーレジストが存在しないことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の配線基板。
13. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の配線基板に半導体素子を実装したことを特徴とする半導体パッケージ。
14. 前記請求項１乃至１２のいずれかに記載の配線基板を備えたことを特徴とする電子機器。

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