JP2000208913A - プリント配線板の製造方法 - Google Patents
プリント配線板の製造方法Info
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- JP2000208913A JP2000208913A JP11010648A JP1064899A JP2000208913A JP 2000208913 A JP2000208913 A JP 2000208913A JP 11010648 A JP11010648 A JP 11010648A JP 1064899 A JP1064899 A JP 1064899A JP 2000208913 A JP2000208913 A JP 2000208913A
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Abstract
にでき、また、位置決めマークを鮮明に印刷し得るプリ
ント配線板の製造方法を提供する。 【解決手段】 半田バンプ76U、76D形成後に、プ
ラズマにより半田バンプ76U、76Dの表面の汚染、
および、ソルダーレジスト層70表面の酸化膜層を除去
し、ソルダーレジスト層の濡れ性を高める。このため、
アンダーフィル88を多層プリント配線板10に強固に
接続でき、更に、鮮明にターゲットマーク96Aを印刷
できる。
Description
して集積回路チップを載置するパッケージ基板等を形成
するプリント配線板の製造方法に関するものである。
チップ等を実装するために、半田バンプ等を形成し、こ
れら半田バンプが互い融着しないようにソルダーレジス
ト層を設けてある。具体的には、導体回路からなる半田
パッドの上にソルダーレジスト層を設け、この開口にニ
ッケルめっき層、金めっき層を設けた後、半田ペースト
等を印刷、リフローして半田バンプを形成する。その
後、ターゲットマークを印刷する。そして、該ターゲッ
トマークを基準に位置決めし、半田バンプを介してIC
チップを取りつけた後、該半田バンプとICチップとの
接続信頼性を高めるために、ICチップとプリント配線
板との間にアンダーフィル(封止用樹脂)を充填する。ま
た、現在、導体回路上に上述したニッケルめっき層及び
金めっき層を介さずに、半田ペーストを直接印刷して半
田バンプを形成する方法も採用されている
線板にICチップを取り付ける際に、ICチップ側の半
田バンプをICチップ側の半田パッドへ接合できていな
い実装不良が発生することがあった。
合信頼性を長期に渡り保つためには、実装時にアンダー
フィルとソルダーレジスト層との密着性を高める必要が
ある。即ち、アンダーフィルとソルダーレジスト層との
密着性が低いと、両者の界面から水分が侵入し、半田バ
ンプからの半田マイグレーション(鉛イオンがソルダー
レジスト層内を拡散する現象)が発生し、半田バンプ相
互の短絡が生じる。また、動作中の高温時に膨脹し、半
田バンプおよびICの接合部へ応力を加わえ、亀裂、破
壊を生じさせて断線を引き起こすことがある。しかしな
がら、ソルダーレジスト層の表面は、高温に晒される半
田バンプ形成工程にて、酸化膜層が形成され、濡れ性が
低下しているため、充分な密着力を得ることができなか
った。
低いため、ターゲットマーク等の位置決めマークを鮮明
に印刷することができなかった。このため、該ターゲッ
トマークを光学的に正確に検出することができなくな
り、ICチップの載置が適正に行えない等の後工程での
課題が発生していた。
なされたものであり、その主たる目的は、ICチップと
プリント配線板との接合を確実にでき、また、位置決め
マークを鮮明に印刷し得るプリント配線板の製造方法を
提案することにある、
半田バンプの接続信頼性の低下の原因を検討した結果、
プリント配線板側の半田バンプの表面の汚染により、半
田バンプの溶融した金属ボール、および、該金属ボール
表面のフラックスの濡れ性が低下し、接続信頼性が低下
しているとの結論を得た。ここで、該半田バンプ表面の
汚染は、半田バンプ形成後に、短絡・断線を確認するチ
ェッカー工程において、金属製検査プローブを押し当て
た際に油脂分が付着するものと考えられる。そして、該
汚染により、半田バンプにより、半田バンプ表面の濡れ
性が悪くなり、ICチップ側の金属ボール、および、フ
ラックスがはじかれてしまい、実装不良を起こしている
と知見した。
ーフィルとソルダーレジストとの密着性を向上させる必
要があるが、半田バンプの形成時およびその後に、ソル
ダーレジストの表面は、酸化層が形成され、接触角度が
大きくなり、濡れ性を悪くし、これが密着性を下げる原
因となっていた。
面の酸化膜層を溶解させる、あるいは、研磨機などによ
って酸化膜層を除去させることにより、接触角度を変
え、樹脂などとの濡れ性を向上させる方法も考え得る。
しかし、酸処理により酸化膜層に溶解させたとしても、
均一に酸化膜層を除去することはできない。また、研磨
機等により物理的に酸化膜層を除去させると、ソルダー
レジスト層が剥離することがあり、現実的ではない。
よび、ソルダーレジスト層表面の酸化膜層を除去し、か
つ、除去時にソルダーレジスト層、および、半田バンプ
が耐えられる方法を模索した結果、半田バンプ形成後
に、プラズマにより半田バンプ表面の汚染、および、ソ
ルダーレジスト層表面の酸化膜層を除去する、また、ソ
ルダーレジスト層の酸化膜層を除去、かつ、半田バンプ
の汚染を確実に除去でき、更に、ソルダーレジスト層の
濡れ性を高め鮮明に位置決めマークを印刷できる方法の
本発明に至った。すなわち、発明の要旨構成は、以下の
ようである。
に半田バンプを形成させた後、気体プラズマによるソル
ダーレジスト層の表面処理を施す。その処理方法は、半
田バンプ形成したプリント配線板を真空状態にした装置
内に入れ、酸素、あるいは、窒素、炭酸ガス、四フッカ
炭素のプラズマを放出させて、開口部の半田バンプ表面
の汚染、および、ソルダーレジスト層表面の酸化膜層を
除去させた。
除去し、実装不良を低減させる最適条件は、プラズマ放
出量は、500〜1000W、気体供給量は、100〜
500sec./M、処理時間は、1〜15分で行うの
がよい。また、プラズマ処理により、ソルダーレジスト
層表面の酸化膜層を除去することによって、ソルダーレ
ジスト層表面の酸化膜層を除去することにより、ソルダ
ーレジスト層、および、半田バンプを損傷させることな
く、アンダーフィルとの密着性を向上させることができ
る。更に、ソルダーレジスト層の濡れ性を高め鮮明に位
置決めマークを印刷できる。
半田バンプの汚れを十分に除去できず、また、ソルダー
レジスト層の粗化による接触角度の低下を行い得ない。
他方、15分を超えると、半田バンプの表面に酸化が発
生して、むしろ接続信頼性が低下する。このため、処理
時間は上述したように1〜15分がよい。
滴を一滴垂らし、その水滴の接触角度を測定した。ソル
ダーレジスト層の接触角度は40°以下が望ましい。接
触角度が40°を越えると、濡れ性が低下してしまうた
め、アンダ−フィルとソルダーレジストとの密着が低下
し、高温高湿条件での信頼性試験を行うとアンダ−フィ
ルとソルダーレジストとの界面から、水が侵入しやすく
なり、半田バンプの破壊が早期に始まる。他方、ソルダ
ーレジスト層に上述した半田バンプの表面に酸化を生じ
せしめない範囲でプラズマ処理を行っても接触角度を8
度未満にすることは困難である。このため、接触角度は
8〜40°の範囲であることが望ましい。
レジスト表面の最大高さ(Rj).1〜100nmの範
囲であることが望ましいことが判明した。即ち、最大高
さ(Rj)が0.1nm未満のときには、接触角度が4
0°を越え、前述の問題を起こす。他方の最大高さ(R
j)100nmを越えたときも酸化が発生して接続信頼
性が低下するからである。
を検査するチェッカー工程、ソルダーレジスト層表面に
行う文字印刷工程、適時なサイズのパッケージに切断す
る切断工程、洗浄工程などがある。また、文字印刷工程
において、工程認識用のターゲットマークを形成する場
合には、半田バンプ工程―プラズマ工程−文字印刷工程
を経て、プリント配線板を製造するのが一番望ましい。
それにより、ソルダーレジスト層の濡れ性が向上するた
めに、文字印刷の文字が鮮明になり、工程認識用のター
ゲットマークも当然鮮明になるために次工程への悪影響
を抑えられる。この場合、インク飛散による半田バンプ
への汚染を防止するために、半田バンプをマスキングし
た後、文字印刷を行う、または、再度、プラズマ処理を
施すのがよい。ここで、マスキングを用いる方法は、廉
価に行え、プラズマを用いる方法は、汚染を完全に除去
できる。
プ形成、印刷を行うことも可能である。この場合も、ソ
ルダーレジスト層の濡れ性を高めることができるため、
ターゲットマークを鮮明に印刷でき、また、アンダーフ
ィルとの接着性を高めることができる。
後であれば、どの工程の間で行ってもよい。特に、プラ
ズマ工程の前に行うのが望ましい。半田バンプへの汚染
による判定の良否への影響がないからである。また、切
断工程や洗浄工程では、ソルダレジスト層の濡れ性が低
下しないので、本質的にどの工程間で行うことも可能で
あるが、切断のごみ、くずの影響をなくすためには、プ
ラズマ工程の前に行うのが望ましい。
する方法について説明する。以下の方法は、セミアディ
ティブ法によるものであるが、フルアディティブ法を採
用してもよい。
線基板を作成する。基板としては、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
基板等の樹脂絶縁基板、銅張り積層板、セラミック基
板、金属基板等の基板に無電解めっき用接着剤層を形成
し、この接着剤層表面を粗化して粗化面とし、この粗化
面全体に薄付けの無電解めっきを施し、めっきレジスト
を形成し、めっきレジスト非形成部分に厚付けの電解め
っきを施した後、めっきレジストを除去し、エッチング
処理して、電解めっき膜と無電解めっき膜とからなる導
体回路を形成する方法により行う。導体回路は、いずれ
も銅パタ−ンがよい。
るいはスル−ホ−ルにより、凹部が形成される。その凹
部を埋めるために樹脂充填剤を塗布し、乾燥した後、不
要な樹脂充填剤を研磨により研削して、導体回路を露出
させたのち、樹脂充填剤を本硬化させる。
る。形成される粗化層は、エッチング処理、研磨処理、
酸化処理、酸化還元処理により形成された銅の粗化面ま
たはめっき皮膜であることが望ましい。
は、硬化処理された酸あるいは酸化剤に可溶性の耐熱性
樹脂粒子が、酸あるいは酸化剤に難溶性の未硬化の耐熱
性樹脂中に分散されてなるものが最適である。酸、酸化
剤で処理することにより、耐熱性樹脂粒子が溶解除去さ
れて、表面に蛸つぼ状のアンカーからなる粗化面を形成
できる。
硬化処理された前記耐熱性樹脂粒子としては、平均粒
径が10μm以下の耐熱性樹脂粉末、平均粒径が2μm
以下の耐熱性樹脂粉末を凝集させた凝集粒子、平均粒
径が2〜10μmの耐熱性粉末樹脂粉末と平均粒径が2μ
m以下の耐熱性樹脂粉末との混合物、平均粒径が2〜
10μmの耐熱性樹脂粉末の表面に平均粒径が2μm以下
の耐熱性樹脂粉末または無機粉末のいずれか少なくとも
1種を付着させてなる疑似粒子、平均粒径が0.1〜
0.8μmの耐熱性粉末樹脂粉末と平均粒径が0.8μ
mを越え、2μm未満の耐熱性樹脂粉末との混合物、
平均粒径が0.1〜1.0μmの耐熱性粉末樹脂粉末を
用いることが望ましい。これらは、より複雑なアンカー
を形成できるからである。
樹脂としては、「熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂から
なる樹脂複合体」又は「感光性樹脂および熱可塑性樹脂
からなる樹脂複合体」からなることが望ましい。前者に
ついては耐熱性が高く、後者についてはバイアホ−ル用
の開口をフォトリソグラフィ−により形成できるからで
ある。
脂、フェノ−ル樹脂、ポリイミド樹脂などを使用でき
る。また、感光化する場合は、メタクリル酸やアクリル
酸などと熱硬化基をアクリル化反応させる。特にエポキ
シ樹脂のアクリレ−トが最適である。エポキシ樹脂とし
ては、フェノ−ルノボラック型、クレゾ−ルノボラック
型などのノボラック型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジ
エン変成した脂環式エポキシ樹脂などを使用することが
できる。熱可塑性樹脂としては、ポリエ−テルスルフォ
ン(PES)、ポリスルホォン(PSF)、ポリフェニ
レンスルフォン(PPS)、ポリフェニレンサルファイ
ド(PPES),ポリフェニルエ−テル(PPE)、ポ
リエ−テルイミド(PI)などを使用できる。
脂の混合割合は、熱硬化性樹脂(感光性樹脂)/熱可塑
性樹脂=95/5〜50/50がよい。耐熱性を損なう
ことなく、高い靱性値を確保できる。前記耐熱性樹脂粒
子の混合比は、耐熱性樹脂マトリックスの固形分に対し
て5〜50重量%、望ましくは10〜40重量%がよ
い。耐熱性粒子は、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素樹
脂、グアナミン樹脂)、エポキシ樹脂などがよい。な
お、接着剤は、組成の異なる2層により構成してもよ
い。
その層間樹脂樹脂層にはバイアホ−ル形成用の開口を設
ける。
き用接着剤の樹脂マトリックスが熱硬化樹脂である場合
は、レ−ザ−光や酸素プラズマ等を用いて穿孔し、感光
性樹脂である場合は露光現像処理にて穿孔する。なお、
露光現像処理は、バイアホ−ル形成のための円パタ−ン
が描画されたフォトマスク(ガラス基板がよい)を、円
パタ−ン側を感光性の層間樹脂絶縁層の上に密着させて
載置した後、露光、現像処理する。
間樹脂絶縁層(無電解めっき用接着剤層)の表面を粗化
する。特に本実施形態では、無電解めっき用接着剤層の
表面に存在する耐熱性樹脂粒子を酸又は酸化剤で溶解除
去することにより、接着剤層表面を粗化処理する。この
とき、層間絶縁樹脂層に粗化層が形成される。
酸、又は蟻酸や酢酸等の有機酸を用いることができる。
特に有機酸を用いるのが望ましい。粗化処理した場合
に、バイアホ−ルから露出する金属導体層を腐食させに
くいからである。前記酸化処理は、クロム酸、過マンガ
ン酸塩(過マンガン酸カリウム等)を用いることが望ま
しい。
20μmがよい。厚すぎると粗化層自体が損傷、剥離し
やすく、薄すぎると密着性が低下するからである。特に
セミアディティブ法では、0.1〜5μmがよい。密着
性を確保しつつ、無電解めっき膜を除去できるからであ
る。
脂上の全面に薄付けの無電解めっき膜を形成する。この
無電解めっき膜は、無電解銅めっきがよく、その厚み
は、1〜5μm,より望ましくは2〜3μmとする。な
お、無電解銅めっき液としては、常法で採用される液組
成のものを使用でき、例えば、硫酸銅:29g/l、炭酸
ナトリウム:25g/l、EDTA:140 g/l、水酸化
ナトリウム:40g/l、37%ホルムアルデヒド: 150m
l、(PH=11.5)からなる液組成のものがよい。
上に感光性樹脂フィルム(ドライフィルム)をラミネ−
トし、この感光性樹脂フィルム上に、めっきレジストパ
タ−ンが描画されたフォトマスク(ガラス基板がよい)
を密着させて載置し、露光し、現像処理することによ
り、めっきレジストパタ−ンを配設した非導体部分を形
成する。
外に電解めっき膜を形成し、導体回路とバイアホ−ルと
なる導体部を設ける。電解めっきとしては、電解銅めっ
きを用いることが望ましく、その厚みは、10〜20μmが
よい。
除去した後、さらに、硫酸と過酸化水素の混合液や過硫
酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、塩化第二鉄、塩化
第二銅等のエッチング液にて無電解めっき膜を除去し、
無電解めっき膜と電解めっき膜の2層からなる独立した
導体回路とバイアホ−ルを得る。なお、非導体部分に露
出した粗化面上のパラジウム触媒核は、クロム酸、硫酸
過水等により溶解除去する。
る。形成される粗化層は、エッチング処理、研磨処理、
酸化処理、酸化還元処理により形成された銅の粗化面又
もしくはめっき被膜により形成された粗化面であること
が望ましい。
ト層を形成する。本実施形態におけるソルダーレジスト
層の厚さは、5〜40μmがよい。薄すぎるとソルダー
ダムとして機能せず、厚すぎると開口しにくくなる上、
半田体と接触し半田体に生じるクラックの原因となるか
らである。ソルダーレジスト層としては、種々の樹脂を
使用でき、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、
ビスフェノールA型エポキシ樹脂のアクリレート、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ア
クリレートをアミン系硬化剤やイミダゾール硬化剤など
で硬化させた樹脂を使用できる。特に、ソルダーレジス
ト層に開口を設けて半田バンプを形成する場合には、
「ノボラック型エポキシ樹脂もしくはノボラック型エポ
キシ樹脂のアクリレート」からなり、「イミダゾール硬
化剤」を硬化剤として含むものが好ましい。
鉛のマイグレーション(鉛イオンがソルダーレジスト層
内を拡散する現象)が少ないという利点を持つ。しか
も、このソルダーレジスト層は、ノボラック型エポキシ
樹脂のアクリレートをイミダゾール硬化剤で硬化した樹
脂層であり、耐熱性、耐アルカリ性に優れ、はんだが溶
融する温度(200 ℃前後)でも劣化しないし、ニッケル
めっきや金めっきのような強塩基性のめっき液で分解す
ることもない。しかしながら、このようなソルダーレジ
スト層は、剛直骨格を持つ樹脂で構成されるので剥離が
生じやすい。導体回路上に形成した粗化層は、このよう
な剥離を防止するために有効である。
アクリレートとしては、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
メタクリル酸などと反応させたエポキシ樹脂などを用い
ることができる。上記イミダゾール硬化剤は、25℃で液
状であることが望ましい。液状であれば均一混合できる
からである。このような液状イミダゾール硬化剤として
は、1-ベンジル−2-メチルイミダゾール(品名:1B2MZ
)、1-シアノエチル−2-エチル−4-メチルイミダゾー
ル(品名:2E4MZ-CN)、4-メチル−2-エチルイミダゾー
ル(品名:2E4MZ )を用いることができる。このイミダ
ゾール硬化剤の添加量は、上記ソルダーレジスト組成物
の総固形分に対して1〜10重量%とすることが望まし
い。この理由は、添加量がこの範囲内にあれば均一混合
がしやすいからである。
溶媒としてグリコールエーテル系の溶剤を使用すること
が望ましい。このような組成物を用いたソルダーレジス
ト層は、遊離酸素が発生せず、銅パッド表面を酸化させ
ない。また、人体に対する有害性も少ない。このような
グリコールエーテル系溶媒としては、下記構造式のも
の、特に望ましくは、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテル(DMDG)およびトリエチレングリコールジメ
チルエーテル(DMTG)から選ばれるいずれか少なく
とも1種を用いる。これらの溶剤は、30〜50℃程度の加
温により反応開始剤であるベンゾフェノンやミヒラーケ
トンを完全に溶解させることができるからである。 CH3O-(CH2CH2O) n −CH3 (n=1〜5) このグリコールエーテル系の溶媒は、ソルダーレジスト
組成物の全重量に対して10〜40wt%がよい。
物には、その他に、各種消泡剤やレベリング剤、耐熱性
や耐塩基性の改善と可撓性付与のために熱硬化性樹脂、
解像度改善のために感光性モノマーなどを添加すること
ができる。例えば、レベリング剤としてはアクリル酸エ
ステルの重合体からなるものがよい。また、開始剤とし
ては、チバガイギー製のイルガキュアI907、光増感
剤としては日本化薬製のDETX−Sがよい。
素や顔料を添加してもよい。配線パターンを隠蔽できる
からである。この色素としてはフタロシアニングリーン
を用いることが望ましい。
は、ビスフェノール型エポキシ樹脂を用いることができ
る。このビスフェノール型エポキシ樹脂には、ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ
樹脂があり、耐塩基性を重視する場合には前者が、低粘
度化が要求される場合(塗布性を重視する場合)には後
者がよい。
ては、多価アクリル系モノマーを用いることができる。
多価アクリル系モノマーは、解像度を向上させることが
できるからである。例えば、日本化薬製DPE−6A又
は共栄社化学製R−604のような多価アクリル系モノ
マーなどが望ましいまた、これらのソルダーレジスト組
成物は、25℃で0.5〜10Pa・s、より望ましく
は1〜10Pa・sがよい。ロールコータで塗布し易い
粘度だからである。ソルダ−レジスト形成後、開口部を
形成する。その開口は、露光、現像処理により形成す
る。
部に無電解めっきにてニッケルめっき層を形成させる。
ニッケルめっき液の組成の例として硫酸ニッケル4.5
g/l、次亜リン酸ナトリウム25g/l、クエン酸ナ
トリウム40g/l、ホウ酸12g/l、チオ尿素0.
1g/l(PH=11)がある。脱脂液により、ソルダ
−レジスト層開口部、表面を洗浄し、パラジウムなどの
触媒を開口部に露出した導体部分に付与し、活性化させ
た後、めっき液に浸漬し、ニッケルめっき層を形成させ
た。ニッケルめっき層の厚みは、0.5〜20μmで、
特に3〜10μmの厚みが望ましい。それ0.5μm未
満では、半田バンプとニッケルめっき層の接続が取り難
く、20μmを超えると、開口部に形成した半田バンプ
が収まりきれず、剥がれたりする。
めっき層を形成させる。厚みは、0.03μmである。
金めっきを施すことで導体回路の防錆を図れる。
を印刷により開口部内に半田バンプを形成させる。その
後、温度250℃にした窒素リフローを通し、半田バン
プを開口部内に固定させる。
プの表面の汚染、および、ソルダーレジストの表面の酸
化膜を除去するとともに粗化層を形成させた。真空状態
にした中に、プラズマ放射量500〜1000W、酸素
供給量100〜500sec./M、酸素供給圧0.1
5MPa、処理時間1〜15分で行った。特に処理時間
は10分未満で行うのがよい。ソルダーレジスト層の損
傷がなく、印刷した文字の剥がれ、欠けなどが起きない
からである。この処理により、ソルダーレジスト層表面
を、接触角度40°以下で8°に近い値まで低下させ、
最大粗度(Rj)を0.1〜100nmにした。なお、
この実施形態では、プラズマ処理として、酸素、窒素、
炭酸ガス、四フッ化炭素から選ばれる少なくとも1種類
以上で行うことができる。
った。使用するインクは、熱硬化性樹脂を用いて、製品
名、ロットナンバー、ターゲットマークなどを形成させ
た。熱硬化を行い、文字を固めた。ここで、プラズマ処
理によりソルダーレジスト表面の濡れ性が改善され、タ
ーゲットマークを鮮明に印刷できる。
後、配線の短絡・断線を確認するチェッカー工程を経て
プリント配線板を得た。
理を施した後、半田バンプ形成及び文字印刷を行っても
よい。この方法では、プラズマ処理の回数を減らすこと
ができる。
は、半田バンプ形成後であれば、いつ行っても問題ない
が、プラズマ工程、文字印刷工程を経てからがよい。そ
の理由としては、生産性がよく、工程間の不具合(半田
バンプ汚染、基板の汚れ)などが起きにくいからであ
る。
説明する。先ず、本発明の第1実施例に係る多層プリン
ト配線板10の構成について、図7〜図9を参照して説
明する。図7は、該多層プリント配線板10の断面図
を、図8は、図7に示す多層プリント配線板10の平面
図を、図9は、図7に示す多層プリント配線板10にI
Cチップ90を取り付け、ドータボード94へ載置した
状態を示している。ここで、図8中のA−A断面が、図
7の断面図に相当する。図7に示すように、多層プリン
ト配線板10では、コア基板30の表面及び裏面に導体
回路34、34が形成され、更に、該導体回路34、3
4の上にビルドアップ配線層80A、80Bが形成され
ている。該ビルトアップ層80A、80Bは、バイアホ
ール60及び導体回路58の形成された層間樹脂絶縁層
50と、バイアホール160及び導体回路158の形成
された層間樹脂絶縁層150とからなる。該バイアホー
ル160及び導体回路158の上層にはソルダーレジス
ト70が形成されており、該ソルダーレジスト70の開
口部71を介して、バイアホール160及び導体回路1
58にバンプ76U、76Dが形成されている。
10の上面側の半田バンプ76Uは、ICチップ90の
ランド92へ接続される。一方、下側の半田バンプ76
Dは、ドーターボード94のランド96へ接続されてい
る。ここで、多層プリント配線板10とICチップ90
との間、及び、多層プリント配線板10とドータボード
94との間には、アンダーフィル88が充填され樹脂封
止されている。
である図8に示すように、半田バンプ76Uは、プリン
ト配線板の中央部に配設されている。該半田バンプ76
Uの外周には、該半田バンプ76UにICチップ90を
載置する際の基準位置を示す十字状のターゲットマーク
96Aが印刷により形成されている。同様に、該ソルダ
ーレジスト70上に、ドータボード94への取り付け時
の基準位置を示す円状のターゲットマーク96B、三角
のターゲットマーク96Cが印刷されている。更に、該
ソルダーレジスト70上には、ICチップを多層プリン
ト配線板10に取り付ける取り付け装置にて製品を自動
認識するためのバーコード98a、製品名(製品認識文
字:218AHM)及びロットナンバー(製造認識文
字:3156)からなる文字情報98bが印刷されてい
る。
は、半田バンプ76Uから5mm離して印刷されている。
また、文字情報98bは、半田バンプ76Uから8mm離
して印刷されている。即ち、半田バンプ76Uから離し
て印刷することで、印刷の際に半田バンプ76U側へイ
ンクが飛散しないようにされている。
ジスト層70をプラズマ処理して濡れ性を高めてから、
上述したターゲットマーク96A、96B、96C、バ
ーコード98a、文字情報98bを印刷するため、文字
印刷用インクがはじかれ難く鮮明に形成できる。従っ
て、該ターゲットマーク96A、96B、96Cを基準
にして、ICチップ90の載置、及び、ドータボード9
4への取り付けを正確に行える。更に、ソルダーレジス
ト層70の濡れ性を改善してあるため、アンダーフィル
88によりICチップ90及びドータボード94へ強固
に接合できている。
方法について説明する。ここでは、先ず、第1実施例の
多層プリント配線板の製造方法に用いるA.無電解めっ
き用接着剤、B.層間樹脂絶縁剤、C.樹脂充填剤、
D.ソルダーレジストの原料組成物の組成について説明
する。
成物(上層用接着剤) 〔樹脂組成物〕クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(日本化薬製、分子量2500)の25%アクリル化物を80wt
%の濃度でDMDGに溶解させた樹脂液を35重量部、感
光性モノマー(東亜合成製、アロニックスM315 )3.15
重量部、消泡剤(サンノプコ製、S−65)0.5 重量部、
NMP 3.6重量部を攪拌混合して得た。 〔樹脂組成物〕ポリエーテルスルフォン(PES)12
重量部、エポキシ樹脂粒子(三洋化成製、ポリマーポー
ル)の平均粒径 1.0μmのものを 7.2重量部、平均粒径
0.5μmのものを3.09重量部、を混合した後、さらにN
MP30重量部を添加し、ビーズミルで攪拌混合して得
た。 〔硬化剤組成物〕イミダゾール硬化剤(四国化成製、
2E4MZ-CN)2重量部、光開始剤(チバガイギー製、イル
ガキュア I−907 )2重量部、光増感剤(日本化薬
製、DETX-S)0.2 重量部、NMP 1.5重量部を攪拌混合
して得た。
(下層用接着剤) 〔樹脂組成物〕クレゾールノボラック型エポキシ樹脂
(日本化薬製、分子量2500)の25%アクリル化物を80wt
%の濃度でDMDGに溶解させた樹脂液を35重量部、感
光性モノマー(東亜合成製、アロニックスM315 )4重
量部、消泡剤(サンノプコ製、S−65)0.5 重量部、N
MP 3.6重量部を攪拌混合して得た。 〔樹脂組成物〕ポリエーテルスルフォン(PES)12
重量部、エポキシ樹脂粒子(三洋化成製、ポリマーポー
ル)の平均粒径 0.5μmのものを 14.49重量部、を混合
した後、さらにNMP30重量部を添加し、ビーズミルで
攪拌混合して得た。 〔硬化剤組成物〕イミダゾール硬化剤(四国化成製、
2E4MZ-CN)2重量部、光開始剤(チバガイギー製、イル
ガキュア I−907 )2重量部、光増感剤(日本化薬
製、DETX-S)0.2 重量部、NMP1.5 重量部を攪拌混合
して得た。
(油化シェル製、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 1.6μmのSiO2 球状粒子(アドマテック製、CRS
1101−CE、ここで、最大粒子の大きさは後述する内層銅
パターンの厚み(15μm)以下とする) 170重量部、レ
ベリング剤(サンノプコ製、ペレノールS4)1.5 重量
部を攪拌混合することにより、その混合物の粘度を23±
1℃で45,000〜49,000cps に調整して得た。 〔硬化剤組成物〕イミダゾール硬化剤(四国化成製、
2E4MZ-CN)6.5 重量部。
型エポキシ樹脂(日本化薬製)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)を 4
6.67g、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(油化シェル製、エピコ
ート1001)15.0g、イミダゾール硬化剤(四国化成製、
2E4MZ-CN)1.6 g、感光性モノマーである多価アクリル
モノマー(日本化薬製、R604 )3g、同じく多価アク
リルモノマー(共栄社化学製、DPE6A ) 1.5g、分散系
消泡剤(サンノプコ社製、S−65)0.71gを混合し、さ
らにこの混合物に対して光開始剤としてのベンゾフェノ
ン(関東化学製)を2g、光増感剤としてのミヒラーケ
トン(関東化学製)を 0.2g加えて、粘度を25℃で2.0P
a・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、 DVL-B型)で
60rpmの場合はローターNo.4、6rpm の場合はローター
No.3によった。
レイミドトリアジン)樹脂からなる基板30の両面に18
μmの銅箔32がラミネートされている銅張積層板30
Aを出発材料とした(図1の工程(A))。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、基板の両面に
内層銅パターン34とスルーホール36を形成した(工
程(B))。
ル36を形成した基板30を水洗いし、乾燥した後、酸
化浴(黒化浴)として、NaOH(10g/l),NaClO2
(40g/l), Na3PO4(6g/l)、還元浴とし
て、NaOH(10g/l),NaBH4(6g/l)を用いた酸
化−還元処理により、内層銅パターン34およびスルー
ホール36の表面に粗化層38を設けた(工程
(C))。
混合混練して樹脂充填剤を得た。
24時間以内に導体回路間あるいはスルーホール36内に
塗布、充填した。塗布方法として、スキ−ジを用いた印
刷法で行った。1回目の印刷塗布は、主にスルーホール
36内を充填して、乾燥炉内の温度100 ℃,20分間乾
燥させた。また、2回目の印刷塗布は、主に導体回路
(内層銅パターン)34の形成で生じた凹部を充填し
て、導体回路34と導体回路34との間およびスルーホ
ール36内を樹脂充填剤40で充填させたあと、前述の
乾燥条件で乾燥させた(工程(D))。
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、内層銅パターン34の表面
やスルーホール36のランド36a表面に樹脂充填剤が
残らないように研磨し、次いで、前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(図2の工程(E))。次いで、100 ℃で1時間、 1
50℃で1時間、の加熱処理を行って樹脂充填剤40を硬
化した。
填された樹脂充填剤40の表層部および内層導体回路3
4上面の粗化層38を除去して基板両面を平滑化し、樹
脂充填剤40と内層導体回路34の側面とが粗化層38
を介して強固に密着し、またスルーホール36の内壁面
と樹脂充填剤40とが粗化層38を介して強固に密着し
た配線基板を得た。即ち、この工程により、樹脂充填剤
40の表面と内層銅パターン34の表面が同一平面とな
る。
ルカリ脱脂してソフトエッチングして、次いで、塩化パ
ラジウウムと有機酸からなる触媒溶液で処理して、Pd
触媒を付与し、この触媒を活性化した後、硫酸銅3.9
×10−2mol/l、硫酸ニッケル3.8×10−3
mol/l、クエン酸ナトリウム7.8×10−3mo
l/l、次亜りん酸ナトリウム2.3×10−1mol
/l、界面活性剤(日信化学工業製、サーフィール46
5)1.1×10−4mol/l、PH=9からなる無
電解めっき液に浸積し、浸漬1分後に、4秒当たり1回
に割合で縦、および、横振動させて、導体回路およびス
ルーホールのランドの表面にCu−Ni−Pからなる針
状合金の被覆層及び粗化層42を設けた(工程
(F))。さらに、ホウフっ化スズ0.1mol/l、
チオ尿素1.0mol/l、温度35℃、PH=1.2
の条件でCu−Sn置換反応させ、粗化層の表面に厚さ
0.3μmSn層(図示せず)を設けた。
物を攪拌混合し、粘度1.5 Pa・sに調整して層間樹脂絶
縁剤(下層用)を得た。次いで、Aの無電解めっき用接
着剤調製用の原料組成物を攪拌混合し、粘度7Pa・sに
調整して無電解めっき用接着剤溶液(上層用)を得た。
(7) で得られた粘度 1.5Pa・sの層間樹脂絶縁剤(下層
用)44を調製後24時間以内にロールコータで塗布し、
水平状態で20分間放置してから、60℃で30分の乾燥(プ
リベーク)を行い、次いで、前記(7) で得られた粘度7
Pa・sの感光性の接着剤溶液(上層用)46を調製後24
時間以内に塗布し、水平状態で20分間放置してから、60
℃で30分の乾燥(プリベーク)を行い、厚さ35μmの接
着剤層50αを形成した(工程(G))。
0の両面に、85μmφの黒円51aが印刷されたフォト
マスクフィルム51を密着させ、超高圧水銀灯により 5
00mJ/cm2 で露光した(工程(H))。これをDMT
G溶液でスプレー現像し、さらに、当該基板を超高圧水
銀灯により3000mJ/cm2 で露光し、100 ℃で1時間、
120 ℃で1時間、その後 150℃で3時間の加熱処理(ポ
ストベーク)をすることにより、フォトマスクフィルム
に相当する寸法精度に優れた85μmφの開口(バイアホ
ール形成用開口)48を有する厚さ35μmの層間樹脂絶
縁層(2層構造)50を形成した(図3の工程
(I))。なお、バイアホールとなる開口48には、ス
ズめっき層(図示せず)を部分的に露出させた。
ロム酸に19分間浸漬し、層間樹脂絶縁層の表面に存在す
るエポキシ樹脂粒子を溶解除去することにより、当該層
間樹脂絶縁層50の表面を粗化とし、その後、中和溶液
(シプレイ社製)に浸漬してから水洗いした(工程
(J))。さらに、粗面化処理(粗化深さ6μm)した
該基板の表面に、パラジウム触媒(アトテック製)を付
与することにより、層間樹脂絶縁層50の表面およびバ
イアホール用開口48の内壁面に触媒核を付けた。
液中に基板を浸漬して、粗面全体に厚さ0.6 〜1.2 μm
の無電解銅めっき膜52を形成した(工程(K))。 〔無電解めっき水溶液〕 EDTA 0.08 mol /l 硫酸銅 0.03 mol /l HCHO 0.05 mol /l NaOH 0.05 mol /l α、α’−ビピリジル 80 mg/l PEG 0.10 g/l 〔無電解めっき条件〕 65℃の液温度で20分
52上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、100 mJ/cm2 で露光、0.8 %炭酸ナト
リウムで現像処理し、厚さ15μmのめっきレジスト54
を設けた(工程(L))。
条件で電解銅めっきを施し、厚さ15μmの電解銅めっき
膜56を形成した(図4の工程(M))。 〔電解めっき水溶液〕 硫酸 2.24 mol /l 硫酸銅 0.26 mol /l 添加剤(アトテックジャパン製、カパラシドHL) 19.5 ml/l 〔電解めっき条件〕 電流密度 1 A/dm2 時間 65 分 温度 22±2 ℃
除去した後、硫酸と過酸化水素混合液でエッチングし、
めっきレジスト下の無電解めっき膜52を溶解除去し、
無電解めっき52及び電解銅めっき膜56からなる厚さ
18μm(10〜30μm)の導体回路58及びバイア
ホール60を得た(工程(N))。
浸漬して、導体回路58間の無電解めっき用接着剤層5
0の表面を1μmエッチング処理し、表面のパラジウム
触媒を除去した。
8及びバイアホール60の表面にCu-Ni-P からなる粗化
面62を形成し、さらにその表面にSn置換を行った(工
程(O))。
り、さらに上層の層間樹脂絶縁層160とバイアホール
160及び導体回路158を形成する。さらに、バイア
ホール160及び該導体回路158の表面に粗化層16
2を形成し、多層プリント配線板を完成する(工程
(P))。なお、この上層の導体回路を形成する工程に
おいては、Sn置換は行わなかった。
にはんだバンプを形成する。前記(16)で得られた基板3
0両面に、上記D.にて説明したソルダーレジスト組成
物70αを20μmの厚さで塗布した(図5の工程
(Q))。次いで、70℃で20分間、70℃で30分間の乾燥
処理を行った後、円パターン(マスクパターン)が描画
された厚さ5mmのフォトマスクフィルム(図示せず)を
密着させて載置し、1000mJ/cm 2 の紫外線で露光し、
DMTG現像処理した。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
加熱処理し、はんだパッド部分(バイアホールとそのラ
ンド部分を含む)の開口71(開口径 200μm)を有す
るソルダーレジスト層(厚み20μm)70を形成した
(工程(R))。
ol/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、から
なる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71に厚さ5μmのニッケルめっき層
72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 ×10−1m
ol/l、次亜リン酸ナトリウム1.7 ×10−1mol/
lからなる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72上に厚さ0.03μmの金
めっき層74を形成した(工程(S))。
口部71に、半田ペーストを印刷して200℃でリフロー
することにより、半田バンプ(半田体)76U、76D
を形成した(図6の工程(T))。
面に酸素プラズマ処理を施した(工程(U))。該酸素
プラズマ処理には、九州松下製プラズマクリーニング装
置を用い、真空状態にした中に、プラズマ放射量800
W、酸素供給量300sec./M、酸素供給圧0.1
5MPa、処理時間10分で行った。この処理により、
ソルダーレジスト層表面を、接触角度20°まで低下さ
せ、最大粗度(Rj)を30nmにした。同時に、半田
バンプ76U、76D表面の汚れを除去した。
た(図7)。熱硬化性樹脂の文字印字用インクの粘度は
50000cpsで、図8を参照して上述したように厚
さ30μmに、十字状のターゲットマーク96A、円状
のターゲットマーク96B、三角のターゲットマーク9
6C、バーコード98a、文字情報98bをスクリーン
印刷した。該印刷後、減圧室にてインク中の気泡を抜い
てから(脱泡処理)、インクを乾燥させ(乾燥処理)、
加熱炉中で100度/30分+120度/30分加熱し
て熱硬化性樹脂からなる文字印刷用のインクを硬化させ
た(硬化処理)。本実施例では、ソルダーレジスト層7
0にプラズマ処理を施し濡れ性を改善してあるため、イ
ンクがはじかれず、鮮明に印刷することができる。
きさに分割切断した。即ち、上述した工程の基板は多数
個取り用であるため、個々の多層プリント配線板に分割
した。その後、多層プリント配線板の短絡・断線を検査
するチェッカー工程を経て、該当する多層プリント配線
板を得た。
ゲットマーク96Aを画像検出用カメラで光学的に読み
出し、多層プリント配線板側の半田バンプ76UとIC
チップ90のランド92とを位置合わせし、リフロする
ことで、該半田バンプ76Uとランド92とを接合させ
る(図9参照)。ここで、本実施例では、ターゲットマ
ーク96Aを鮮明に印刷できているため、ICチップ9
0を正しく半田バンプ76Uに合わせることができる。
また、半田バンプ76Uの汚れが除去されているため、
ICチップ90側のパッド92に適切に接続できる。そ
の後、該ICチップ90と多層プリント配線板10との
間にアンダーフィル88を充填する。上述したようにソ
ルダーレジスト層70にプラズマ処理を施し、濡れ性を
改善してあるため、アンダーフィル88を強固に多層プ
リント配線板10側に接続させることができる。このた
め、アンダーフィル88と多層プリント配線板10との
界面に水分が浸入することがない。
により、該多層プリント配線板10のターゲットマーク
96B、96Cにより位置及びアライメント等を調整
し、プリント配線板の半田バンプ76Dを、ドータボー
ド94側のパッド96へ接続する。その後、該多層プリ
ント配線板10とドータボード94との間にアンダーフ
ィル88を充填する。
に対する性能比較のため構成した比較例に係る多層プリ
ント配線板について説明する。 (比較例1)比較例1の多層プリント配線板は、基本的
に実施例と同様であるが、プラズマ処理を行わなかっ
た。
板は、基本的に実施例と同様であるが、プラズマ処理を
20分間行った。
れたプリント配線板について、接触角度、最大高さ、文
字状態、ICチップとの接続不良の発生率、実装後のア
ンダーフィルとのピール強度、PCT試験による信頼性
試験の計5項目について評価した結果を図10中に示
す。実施例では、接触角度、最大粗さも良好な数値にな
り、文字の欠損がなく、実装時の接続不良の発生もな
く、ピール強度も比較例よりも強く、信頼性の問題も発
生しなかった。
の製造工程図である。
の製造工程図である。
の製造工程図である。
の製造工程図である。
の製造工程図である。
の製造工程図である。
の断面図である。
平面図である。
取り付け、ドータボードに載置した状態を示す断面図で
ある。
多層プリント配線板を試験した結果を示す図表である。
マーク) 98a バーコード 98b 文字情報 150 層間樹脂絶縁層 158 導体回路(導体) 162 粗化層(粗化面)
Claims (9)
- 【請求項1】 少なくとも以下の(a)〜(d)の工程を含
むことを特徴とするプリント配線板の製造方法、(a)
半田パッドとなる導体を形成した基板上に、該導体の少
なくとも一部を露出させる開口を設けてソルダーレジス
ト層を形成する工程、(b) 前記導体上に金属層を形
成した後、または、前記導体上に直接、半田バンプを形
成する工程、(c) 前記ソルダーレジスト表面に気体
プラズマ処理を施す工程、(d) 前記半田バンプを設
けたソルダーレジスト層上に、印字を行う工程。 - 【請求項2】 少なくとも以下の(a)〜(d)の工程を含
むことを特徴とするプリント配線板の製造方法、(a)
半田パッドとなる導体を形成した基板上に、該導体の少
なくとも一部を露出させる開口を設けてソルダーレジス
ト層を形成する工程、(b) 前記ソルダーレジスト表面
に気体プラズマ処理を施す工程、(c) 前記導体上に
金属層を形成した後、または、前記導体上に直接、半田
バンプを形成する工程、(d) 前記半田バンプを設けた
ソルダーレジスト層上に、印字を行う工程。 - 【請求項3】 前記気体プラズマ処理で、ソルダーレジ
スト表面の最大高さ(Rj)を0.1〜100nmにする
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプリント配線
板の製造方法。 - 【請求項4】 前記気体プラズマ処理で、ソルダーレジ
スト層表面の接触角度を8〜40°にすることを特徴と
する請求項1又は2に記載のプリント配線板の製造方
法。 - 【請求項5】 前記プラズマ処理は、酸素、窒素、炭酸
ガス、四フッ化炭素から選ばれる少なくとも1種類以上
であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記
載のプリント配線板の製造方法。 - 【請求項6】 前記プラズマ処理は、プラズマの放射量
500〜1000Wで、酸素プラズマにより1〜15分
間行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記
載のプリント配線板の製造方法。 - 【請求項7】 前記印刷は、位置決めマークを含むこと
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1に記載のプリン
ト配線板の製造方法。 - 【請求項8】 前記導体上に金属層を形成する工程にお
いて、金属層としてニッケルめっき層及び金めっき層を
形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1に
記載のプリント配線板の製造方法。 - 【請求項9】 前記導体表面に、粗化面を形成すること
を特徴とする請求項1〜7のいずれか1に記載のプリン
ト配線板の製造方法。
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JP4226125B2 (ja) | 2009-02-18 |
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