JP2016021534A - プリント配線板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品の接続信頼性の向上、および、電子部品接続部への簡便で位置ずれの無い接合材の形成。
【解決手段】実施形態のプリント配線板１は、第１面１１ａと第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上に一面が露出するように埋め込まれる第１導体層１２と、樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂに突出して形成される第２導体層１４と、樹脂絶縁層１１を貫通して設けられるビア導体１５と、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａおよび第１導体層１２上に形成され、一部の第１導体層１２を電子部品実装用のパッドとして露出させるための開口部１６ａを備えるソルダーレジスト層１６と、開口部１６ａから露出している第１導体層１２上に第１面１１ａから突出して形成される金属層１３とを有している。そして、金属層１３上に表面が平坦なハンダ層１９が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品が搭載されるプリント配線板およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、電子部品とプリント配線板との接続信頼性を高めると共に、電子部品との接続を効率的に行うことができるプリント配線板およびその製造方法に関する。

特許文献１には、絶縁層の一方の表面付近に導体パターン（電極）が埋め込まれ、他方の表面側には、表面上に導体パターン（配線層）が形成されている配線基板が開示されている。この配線基板には、一方の表面付近に埋め込まれた導体パターン上に、半導体チップなどとの接合のためのハンダボールが形成されている。

特開２００２−１９８４６２号公報

一般的にプリント配線板では、表面にソルダーレジスト層が形成される。特許文献１に開示の配線基板のように、絶縁層の一方の表面付近だけに導体層が埋め込まれていると、それぞれの表面上に形成されるソルダーレジスト層が異なる厚さに形成され易く、このため、周囲温度の変化に応じて配線基板に反りが生じ易くなる。配線基板に反りが生じると、配線基板の表面上に接続された電子部品との接合部に応力が生じるようになり、反復的な温度変化の結果、接合部が劣化し、接続信頼性が低下することがある。このような応力を吸収し得るようにハンダボールのボール径を大きくすると、隣接するハンダボール同士で接触するリスクが高くなる。そもそも、既に所定の位置に形成されている電極上にハンダボールなどを形成する方法では、ハンダボールなどを形成するための工程が必要になることに加え、電極とハンダボールなどとの厳密な位置合わせが必要になるなど、工程が複雑になり易い。

本発明の目的は、絶縁層の一方の面だけに導体層が埋め込まれる構造であっても、電子部品の良好な接続状態を長く維持することができ、しかも、電極上に容易に位置ずれなく接合材を形成することができるプリント配線板およびその製造方法を提供することである。

本発明のプリント配線板は、第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、前記樹脂絶縁層の前記第１面に最上面が露出するように埋め込まれる第１導体層と、前記樹脂絶縁層の第２面に突出して形成される第２導体層と、前記樹脂絶縁層を貫通して設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層とを電気的に接続するビア導体と、前記樹脂絶縁層の第１面および前記第１導体層上に形成され、一部の前記第１導体層を電子部品実装用のパッドとして露出させるための開口部を備えるソルダーレジスト層と、前記開口部から露出している前記第１導体層上に前記第１面から突出して形成される金属層とを有している。そして、前記金属層上に表面が平坦なハンダ層が形成されている。

本発明のプリント配線板の製造方法は、金属層が全面に設けられているキャリアを用意することと、前記金属層の上に、電子部品実装用パッドを含む第１導体層を形成することと、前記金属層の上および前記第１導体層の上に樹脂絶縁層と金属箔とを積層することと、前記金属箔と前記樹脂絶縁層とを貫通し、前記第１導体層を露出させる導通用孔を形成することと、前記導通用孔内を導体で埋めると共に、前記金属箔を含めた第２導体層を形成することと、前記キャリアを除去し、前記金属層の一面を露出させることと、前記電子部品実装用パッド部分の上にある前記金属層上にハンダ層を形成し、該ハンダ層をマスクとして前記金属層の一部をエッチング除去することと、前記樹脂絶縁層の第１面と、前記金属層が形成されていない前記第１導体層の上にソルダーレジスト層を形成することとを含んでいる。

本発明のプリント配線板によれば、樹脂絶縁層の第１面に埋め込まれている第１導体層の電子部品実装用のパッド部上に第１面から突出して金属層が形成される。そして、この金属層により、プリント配線板に反りが発生したときに電子部品との接合部に生じる応力が緩和される。このため、接合部の早期の劣化が防がれ、電子部品の接続信頼性が向上する。また、金属層上にハンダ層が形成されるので、電子部品の実装時の半田供給などが省略できることがある。また、本発明のプリント配線板の製造方法によれば、電子部品実装用パッドの上方に金属膜のエッチング用マスクとしてハンダ層が形成されるので、このハンダ層を接合材として用いることができる。このため、ハンダボールなどが形成される工程が省略され得ることがある。また、金属膜のエッチングマスクとして形成されたハンダマスクがそのまま金属層上のハンダ層とされるので、金属層に対して位置がずれることなく、容易に接合材の層が形成され得る。

本発明の一実施形態のプリント配線板の断面説明図。 ハンダ層と金属層と第１パターンとの大小関係および位置関係を説明する断面説明図。 図２Ａの金属層の側面の形状の一例を説明する断面説明図。 図２Ａの金属層の側面の形状の他の例を説明する断面説明図。 ハンダ層と金属層と第１パターンとの大小関係および位置関係を説明する断面説明図。 ハンダ層と金属層と第１パターンとの大小関係および位置関係を説明する断面説明図。 ハンダ層と金属層と第１パターンとの大小関係および位置関係を説明する断面説明図。 ハンダ層と金属層と第１パターンとの大小関係および位置関係を説明する断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板の製造方法の各工程の断面説明図。 図１に示されるプリント配線板に電子部品が実装される状態を説明する図。 本発明の他の実施形態のプリント配線板の断面説明図。

本発明の一実施形態のプリント配線板が、図面を参照して説明される。図１には、本実施形態のプリント配線板１が示されている。プリント配線板１は、第１面１１ａとその反対側の第２面１１ｂとを有する樹脂絶縁層１１を有し、第１面１１ａに表面が露出するように第１導体層１２が埋め込まれ、樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂ上に突出して、すなわち第２面１１ｂ上に積層されて第２導体層１４が形成されている。また、樹脂絶縁層１１を貫通して、第１導体層１２と第２導体層１４とを電気的に接続するビア導体１５が形成され、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａおよび第１導体層１２上にソルダーレジスト層１６が形成されている。第１導体層１２は電子部品３０（図７Ｈ参照）が電気的に接続される第１パターン１２ａを含んでおり、ソルダーレジスト層１６には、第１パターン１２ａを電子部品実装用のパッドとして露出させるための開口部１６ａが形成されている。開口部１６ａから露出している第１導体層１２の第１パターン１２ａ上には、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから突出して金属層１３が形成されている。そして、金属層１３上にハンダ層１９が形成されている。ハンダ層１９の金属層１３と反対側の表面は、図１に示されるように、略平坦に形成されている。

樹脂絶縁層１１は、第１面１１ａと、第１面１１ａの反対側の第２面１１ｂとを有する絶縁層である。樹脂絶縁層１１は、たとえばガラス繊維のような芯材にフィラーを含む樹脂組成物を含浸させたものでも良く、フィラーを含む樹脂組成物だけで形成されたものでも良く、さらに、芯材に含浸されるか否かに関わらずフィラーを含有しないものでも良い。また、１層であっても良く、複数の樹脂絶縁層から形成されていても良い。樹脂絶縁層１１は、複数の樹脂絶縁層から形成されるならば、たとえば熱膨張率、柔軟性、厚さが容易に調整され得る。樹脂としては、エポキシなどが例示される。樹脂絶縁層１１の厚さとしては、２５〜１００μｍが例示される。第１面１１ａには、第１導体層１２が露出しており、電子部品３０（図７Ｈ参照）が実装される第１パターン１２ａの部分が開口部１６ａから露出するように、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａにソルダーレジスト層１６が形成されている。第１導体層１２は、また、図１に示されるように、電子部品が搭載される第１パターン１２ａ以外のパターン、すなわち第２パターン１２ｂを含んでおり、第２パターン１２ｂはソルダーレジスト層１６に覆われている。

第１導体層１２は、一方の面が樹脂絶縁層１１の第１面１１ａと略面一で樹脂絶縁層１１から露出するように樹脂絶縁層１１に埋め込まれている。このように、第１導体層１２が樹脂絶縁層１１内に埋め込まれることにより第１導体層１２と樹脂絶縁層１１との密着性が向上する。第１導体層１２には、前述のように、電子部品３０（図７Ｈ参照）の電極３１（図７Ｈ参照）が接続される部分とそれ以外の部分とがあり、図１では、電子部品が接続される部分が第１パターン１２ａとして、それ以外の部分が第２パターン１２ｂとして示されている。電子部品３０は、ＩＣなどの半導体素子が例示される。第１導体層１２を形成する方法は特に限定されない。好ましくは、第１導体層１２は、金属膜を安価で容易に形成することができる電気めっき法により形成される。第１導体層１２を構成する材料は、電気めっきが容易で、導電性に優れる銅が主に用いられる。しかしながら、第１導体層１２の材料はこれに限定されず、他の導電性材料で形成されても良い。第１導体層１２の厚さは特に限定されないが、たとえば、一定の導電性を確保しつつ比較的短い時間で形成可能な、３〜２０μｍ程度の厚さに形成される。

第１導体層１２に形成されるパターンのうち、ソルダーレジスト層１６の開口部１６ａ内に露出する第１パターン１２ａには、金属層１３が形成されている。金属層１３と金属層１３が形成される第１パターン１２ａとの大小関係および位置関係は後述される。金属層１３は、第１導体層１２の第１パターン１２ａと電子部品３０（図７Ｈ参照）とを電気的に接続し得る金属で形成されれば特に限定されない。好ましくは、金属層１３には、安価で電気抵抗も小さく、かつ形成の容易な銅箔またはニッケル箔が用いられる。また、金属層１３は、１層であっても良く、複数の層から形成されていても良い。複数の層で形成される場合、たとえばＣｕ／Ｎｉ、Ｃｕ／Ｔｉ、Ａｕ／Ｐｄ／Ｎｉ、またはＡｕ／Ｎｉなどの各材料による積層構造が用いられ得る。

図１に示されるように、第１導体層１２が樹脂絶縁層１１内に一面を第１面１１ａに露出するように埋め込まれ、第２導体層１４が樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂ上に突出して形成されていると、一般にソルダーレジスト層は所望の絶縁性能が得られるように各導体層の表面上の部分が所定の厚さになるように形成されるので、第１面１１ａ上のソルダーレジスト層１６と第２面１１ｂ上のソルダーレジスト層１６とが異なる厚さに形成され易い。樹脂絶縁層１１の両側において異なる厚さのソルダーレジスト層１６が形成されると、電子部品３０（図７Ｈ参照）の実装時や、電子機器に組み込まれた後の使用時の周囲温度の変化に応じてプリント配線板１の反りが生じやすくなる。第１パターン１２ａが第１導体層１２だけで形成されていると、第１導体層１２の表面を除いた大部分は樹脂絶縁層１１に覆われているため、プリント配線板１に反りが発生したときに、電子部品３０と第１導体層１２との接合部に応力が生じ、このような温度変化の反復に伴って接合部の劣化が進行するおそれがある。これに対して、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから突出して金属層１３が形成されていると、金属層１３は樹脂絶縁層１１に完全に拘束されないので、金属層１３がプリント配線板１の反りに応じて膨張または収縮し、プリント配線板１の反りにより接合部に生じる応力を緩和し得るようになる。この結果、電子部品の接続信頼性が向上する。

金属層１３の厚さは、このように、プリント配線板１の反りにより電子部品３０との接合部に生じる応力を緩和し得る厚さであれば特に限定されない。金属層１３の厚さは、たとえば、ソルダーレジスト層１６の厚さよりも薄くされ、金属層１３は１〜５μｍ、より好ましくは、１．５〜３μｍ程度の厚さに形成される。金属層１３がこのようにソルダーレジスト層１６よりも薄く形成されることは、プリント配線板１全体の厚さを増すことなく接合部の応力が緩和され得る点で好ましい。

ハンダ層１９は、金属層１３を介して第１導体層１２の第１パターン１２ａと接続されている。このため、電子部品３０（図７Ｈ参照）の電極３１（図７Ｈ参照）がハンダ層１９上に配置され、ハンダ層１９の温度が融点以上になるようにプリント配線板１が加熱されるだけで、電子部品３０の電極３１が、溶融したハンダ層１９を接合材として金属層１３に接続され、同時に第１導体層１２と電気的に接続され得る。すなわち、金属層１３上または第１パターン１２ａ上へのハンダボールなどの形成や、ハンダペーストなどの接合材の供給を必要とすることなく、電子部品３０がプリント配線板１に実装され得る可能性がある。

ハンダ層１９の形成方法は後述されるが、たとえば、めっき法などにより形成され、ハンダボールなどと異なり、上面（金属層１３側と反対側の面）が、図１に示されるように、略平坦な面に形成される。このように、金属層１３上に形成される接合材の上面が、ハンダボールなどと違って平坦な面に形成されると、バンプ形状の電極を有する電子部品が実装されるときに、安定してハンダ層１９上に載置され得るため好ましい。

ハンダ層１９は、所望の厚さに形成されてよい。たとえば、ハンダ層１９が厚く形成され、その上面が、ソルダーレジスト層１６の上面（樹脂絶縁層１１側と反対側の表面）よりも高くされると、電極の表面と本体の表面とが面一に形成されるような電子部品が実装される場合であっても、電子部品の本体とソルダーレジスト層１６とが当接することなく安定して電子部品の電極とハンダ層１９とが接続され得る。逆に、ハンダ層１９の厚さを薄くすると、ハンダ層１９を、たとえば電気めっきで形成する場合、めっき時間が短くなるため好ましい。なお、ハンダ層１９を薄くした結果、その上面がソルダーレジスト層１６の上面よりも低くなる場合でも、電子部品の電極がバンプ電極のように電子部品の本体の表面よりも突出して形成されているか、ソルダーレジスト層１６の開口部１６ａが電子部品の本体よりも十分大きく形成されていれば、電子部品は問題なく実装され得る。このように、ハンダ層１９の厚さは特に限定されないが、電子部品との安定した接続と良好な生産性とを確保するために、１０〜３０μｍの厚さに形成されるのが好ましい。なお、ハンダ層１９の厚さは、たとえば電気めっき法で形成される場合、前述のようにめっき時間を調整することや、めっき電流を調整することにより所望の厚さに形成され得る。

ハンダ層１９は、後述されるように、パターニング前の金属層１３、すなわち金属層１３ａ（図７Ｆ参照）のエッチングマスクとして金属層１３ａ上に形成されたハンダマスク１９ａ（図７Ｆ参照）であってよい。金属層１３ａのハンダマスク１９ａに覆われていない部分がエッチングで除去された後も金属層１３上にハンダマスク１９ａが残されることにより、そのハンダマスク１９ａが、そのまま、接合材として機能するハンダ層１９とされ得る。このようにハンダ層１９が形成されると、ハンダ層１９は、原理的に金属層１３に対して位置ずれすることなく金属層１３の真上に形成され得る。

図２Ａに示されるように、金属層１３の側面はハンダ層１９の側面よりも内周側に位置している。このようにハンダ層１９と金属層１３とが形成されていると、隣接する金属層１３同士の間隔を広く確保して電気的なショートが発生するリスクを低くしながら、電子部品３０（図７Ｈ参照）などの接続時に溶融して接合材となるハンダ層１９の量を多く確保できる点で好ましい。図２に示されるように金属層１３の側面全体がハンダ層１９の側面よりも内周側に形成されていなくとも、金属層１３の側面の少なくとも一部がハンダ層１９の側面よりも内周側に形成されれば、少なくともその部分に隣接する金属層１３とのショートの発生リスクが低くされ得る。

また、金属層１３の側面は、図２Ａに示される例と異なり湾曲していてもよい。そのような金属層１３の例が図２Ｂおよび図２Ｃに示されている。なお、図２Ｂおよび図２Ｃに示される金属層１３は、特徴が理解され易いように、金属層１３の厚さ方向だけが拡大されて示されている。図２Ａおよび図２Ｂに示される例では、金属層１３の図面上左右両側の側面ＳＦは、それぞれ内側に向って凹むように湾曲している。また、金属層１３の上面ＵＦ（ハンダ層１９側の端面）が、下面ＢＦ（第１パターン１２ａ側の端面）よりも小さくされている。そして図２Ｂに示される例では、側面ＳＦが湾曲していることによる金属層１３の最も細い部分が、上面ＵＦと下面ＢＦとの間に存在している。また、図２Ｃに示される例では、上面ＵＦから下面ＢＦに向かって金属層１３が太くなっており、上面ＵＦにおいて金属層１３が最も細くなっている。このように、金属層１３の側面が湾曲していると、金属層１３の柔軟性が増すため、前述のプリント配線板１の反りにより接合部に生じる応力の緩和性能が向上する。また、図２Ｃに示されるように上面ＵＦが最も細くなるのではなく、図２Ｂに示されるように上面ＵＦと下面ＢＦとの間に最も細い部分が存在するように形成されるのが、ハンダ層１９との界面への応力集中が防止され得る点で好ましい。

後述されるように、ハンダマスク１９ａ（図７Ｆ参照）をエッチングマスクとして金属層１３ａ（図７Ｆ参照）がエッチングされるときに、金属層１３ａの厚さ方向のエッチングの進行に伴って露出する金属層１３の側面が適度にエッチングされるように金属層１３ａのエッチング条件が設定されることや、金属層１３の厚さが適宜選択されることにより、図２Ａ〜２Ｃに示されるように、金属層１３の側面がハンダ層１９の側面よりも内周側に位置するように金属層１３が形成され得る。しかしながら、金属層１３の側面とハンダ層１９の側面との位置関係はこれに限定されず、たとえば、図３に示されるように、金属層１３の側面とハンダ層１９の側面とが同じ位置に、すなわち、金属層１３とハンダ層１９とが、略同じ大きさで略同じ平面形状に形成されても良い。

第２導体層１４は、図１に示されるように、樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂ上に突出して形成されている。第２導体層１４を形成する方法は特に限定されない。第２導体層１４を構成する材料は、銅が例示される。第２導体層１４の厚さは、３〜２０μｍが例示される。第２導体層１４は、図１では１層の例で示されているが、後述されるように、たとえば金属箔と金属めっき膜により形成されても良い。

ビア導体１５は、樹脂絶縁層１１を貫通し、第１導体層１２と第２導体層１４とを電気的に接続している。ビア導体１５は、第２導体層１４と樹脂絶縁層１１とを貫通する導通用孔１１ｄに導体を埋めることにより形成されている。ビア導体１５としては、銅が例示され、たとえば電気めっきにより形成される。

ソルダーレジスト層１６は、電子部品３０（図７Ｈ参照）の電極３１（図７Ｈ参照）が接続される第１導体層１２の第１パターン１２ａを除く範囲の第１導体層１２（第２パターン１２ｂ）上および樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に形成されている。図１に示される例では、ソルダーレジスト層１６は、第１パターン１２ａの領域を除いてその周囲全体に形成されており、第１導体層１２の第１パターン１２ａを露出させるように開口部１６ａが形成されている。開口部１６ａは、このように、第１パターン１２ａの領域全体を一括して露出させるように形成されても良いが、後述される例のように、各第１パターン１２ａを個別に露出するように、個別の開口部がそれぞれ形成されても良い。それにより、第１パターン１２ａ同士の間の電気絶縁性がさらに高められる。ソルダーレジスト層１６を構成する材料は、特に限定されないが、熱硬化性エポキシ樹脂が例示される。ソルダーレジスト層１６は、たとえば２０μｍ程度の厚さに形成される。

本実施形態のプリント配線板１は、従来のプリント配線板と異なり、電子部品３０（図７Ｈ参照）と接続される第１導体層１２の第１パターン１２ａに金属層１３が形成され、金属層１３上にハンダ層１９が形成されている。従って、第１導体層１２の第１パターン１２ａは、金属層１３を介して、そして、ハンダ層１９を接合材として電子部品３０と電気的に接続される。接合材となるハンダの量は、ハンダ層１９の面積および厚さにより定まる。従って、ハンダ層１９の面積または厚さを調整することにより接合材の量が調整され得る。このうち、厚さの調整は、ハンダ層１９が電気めっきで形成される場合、全ての第１パターン１２ａ上のハンダ層１９の厚さを一斉に変えることになるため、個々の第１パターン１２ａごとに接合材の量を調整することが所望される場合は、個々のハンダ層１９の面積を拡大／縮小することにより接合材量が調整されるのが好ましい。そして、前述のようにハンダ層１９は、まず金属層１３ａ（図７Ｆ参照）のエッチングマスクとして形成されるのが好ましく、この場合、接合材の量を左右するハンダ層１９の面積は、金属層１３の平面視の面積（以下、「平面視の面積」は、単に「大きさ」と称される）により調整され得る。なお、このような調整を第１導体層１２の第１パターン１２ａの大きさを変えることにより行うと、小さくするときに、樹脂絶縁層１１との接触面積が小さくなることに伴う樹脂絶縁層１１との密着強度の低下が懸念されるが、本実施形態では、第１パターン１２ａの大きさが変えられることはないので、密着強度を低下させることなく、接合材の量が調整され得る。

金属層１３の大きさおよび位置と第１導体層１２の大きさおよび位置との関係の例が、図２Ａおよび図４〜６を参照して説明される。この金属層１３は、後述されるように、金属層１３ａ（図７Ｆ参照）をエッチングしてパターニングすることにより得られる。従って、所望の大きさ、形状および位置に金属層１３が形成されるように、そのパターニング用マスク、すなわちハンダマスク１９ａ（図７Ｆ参照）が金属層１３ａ（図７Ｆ参照）上に形成されれば良い。一方、ハンダマスク１９ａを形成する位置精度にも限界があるため、金属層１３と第１導体層１２とを全く一致させて形成することは非常に難しい。しかし、理論的には、全く一致させて形成することもできる。図２Ａおよび図４〜６は、金属層１３と第１導体層１２との大小関係および位置関係をそれぞれ示している。なお、図４〜６に示される例では、図２Ａに示される例と同様に、金属層１３の側面がハンダ層１９の側面よりも内周側に位置するように金属層１３とハンダ層１９とが形成されている。しかしながら、図４〜６に示されるような金属層１３と第１導体層１２との位置関係および大小関係それぞれにおいても、図３に示されるように、金属層１３の側面とハンダ層１９の側面とが略同じ位置になるように両者が形成されてもよい。また、図３〜６に例示される金属層１３においても、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、側面が湾曲していてもよい。なお、平面図が示されていないが、金属層１３の平面形状は、矩形でも多角形でも円形でも長円でも自由に選択することができる。なお、本明細書で金属層１３に関して幅とは、円形であれば直径を、矩形または多角形であれば長辺または短辺の長さを、長円であれば長径または短径を、それぞれ意味する。

図２Ａに示される例では、金属層１３の幅は、第１導体層１２の第１パターン１２ａの幅よりも小さい。また、金属層１３は、第１パターン１２ａからはみ出ないように形成されている。このような構造にすることにより、前述のように、金属層１３上にハンダ層１９として供給される接合材の量が、たとえば、第１パターン１２ａと同じ幅で形成されている他の金属層１３上に供給される接合材の量よりも少なくなるように調整され得る。

図４に示される例では、金属層１３の幅は、第１パターン１２ａの幅と略同じ大きさであるものの、金属層１３が第１パターン１２ａとずれた位置に形成されている。すなわち、金属層１３の第１パターン１２ａと接合する側の面の一部が第１パターン１２ａの表面と接触し、金属層１３の一部は、第１パターン１２ａからはみ出て樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に延びている。このようにずれが生じても、第１パターン１２ａと金属層１３との接続には問題がなく第１パターン１２ａと電子部品とが接続されるため、何ら不都合は生じない。一方、この程度ずれが容認されるのであれば、厳密な位置合わせが必要無くなり、金属層１３の形成工程が簡便になり得る。

図５に示される例は、金属層１３の幅が第１パターン１２ａの幅よりも大きい例である。また、金属層１３は、第１パターン１２ａの全面を覆っている。すなわち、金属層１３の外周縁に近い部分が、第１パターン１２ａからはみ出ており、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に延びている。このような構造にされると、前述のように、金属層１３上にハンダ層１９として供給される接合材の量が、たとえば、第１パターン１２ａと同じ大きさに形成されている他の金属層１３上に供給される接合材の量よりも多くなるように調整され得る。

図６に示される例は、金属層１３の外周縁の周辺領域において、第１パターン１２ａの表面の一部がエッチングされて凹んでいる。これは、金属層１３がパターニングされる際に、オーバーエッチングされて凹み１２ｃが形成されたものであるが、このような凹み１２ｃができても、第１パターン１２ａが下面までなくならない限り特に問題はない。むしろ、前述のように、樹脂絶縁層１１に拘束されずに膨張または収縮することにより、プリント配線板１の反りにより接合部に生じる応力を緩和する部分が長くなるため、応力緩和作用が高められる点で好ましい。

金属層１３と第１パターン１２ａとの大小関係および位置関係は、上述される各々の作用や効果が得られるように適宜選択される。

本実施形態によれば、電子部品実装用のパッドとなる第１導体層１２の第１パターン１２ａ上に樹脂絶縁層１１の第１面１１ａから突出して金属層１３が形成される。この金属層１３が樹脂絶縁層１１に拘束されずに膨張および収縮できるため、電子部品の実装後にプリント配線板１に反りが発生した場合に、電子部品との接合部に生じる応力が緩和され得る。この結果、接合部の劣化が抑制され、電子部品との接続信頼性が向上する。

また、本実施形態によれば、金属層１３上にハンダ層１９が形成されているので、金属層１３上などにさらにハンダボールなどを形成したり、電子部品の実装時に接合材を供給したりすることなく電子部品を実装できる可能性がある。従って、プリント配線板１が用いられる電子機器の製造工程が簡略化され、製造コストが削減される可能性がある。

本実施形態では、ソルダーレジスト層１６は、第１導体層１２の第１パターン１２ａが複数個隣接して形成されている領域以外の領域の樹脂絶縁層１１上に形成されている。すなわち、隣接する第１パターン１２ａ同士の間には、ソルダーレジスト層１６が形成されない形態である。しかし、隣接する第１パターン１２ａ間のハンダなどによるショートのリスクを低くするには、各第１パターン１２ａ間にもソルダーレジスト層が形成されるのがより好ましい。その例が図８に示されている。この実施形態は、第１導体層１２の第１パターン１２ａそれぞれの間にソルダーレジスト層１６ｂが形成されている。こうすることにより、各第１パターン１２ａ間でのショートの発生リスクが低くされ得る。なお、図８に示される例のその他の部分は図１に示される例と同じで、同じ部分には同じ符号が付され、その説明は省略される。

次に、本発明のプリント配線板の製造方法の一実施形態が、図７Ａ〜７Ｈを参照して説明される。なお、本実施形態の製造方法の説明において、上述のプリント配線板１の実施形態で説明された部分と同じ部分は、同一の参照符号が付され、説明が適宜省略されている。

まず、図７Ａに示されるように、金属層１３ａが全面に設けられたキャリア１８が用意される。なお、後述されるように、金属層１３ａは後工程でパターニングされるので、パターニング前の金属層に符号“１３ａ”が付され、パターニング後の金属層に符号“１３”が付される。キャリア１８としては、たとえば銅張積層板が用いられるが、これに限定されない。図１に示される例では、たとえばプリプレグからなる支持板１８ａの両面に、たとえばキャリア金属箔１８ｂ付き金属層１３ａが接着剤により、または熱圧着法等により貼り付けられることにより、支持板１８ａの両面にたとえばキャリア金属箔１８ｂが貼り付けられてキャリア１８が形成されている。たとえば金属層１３ａの厚さは１〜５μｍ、より好ましくは１．５〜３μｍ程度に、キャリア金属箔１８ｂの厚さは１５〜３０μｍ、好ましくは１８μｍ程度に形成される。

金属層１３ａとキャリア金属箔１８ｂとは、たとえば熱可塑性樹脂などの容易に分離しやすい接着剤を介して全面で接着または固定されている。金属層１３ａとキャリア金属箔１８ｂとが熱可塑性樹脂などにより接着されるため、加温または加熱されることにより両者は容易に分離され得る。しかし、このような接着方法に限定されず、たとえば、金属層１３ａとキャリア金属箔１８ｂとが周囲のみで接着または固定されても良い。この場合、周囲の接着部分を切断することにより両者は容易に分離され得る。従って、周囲での固定の場合は、接着剤は熱可塑性のものに限定されない。

金属層１３ａの材料は、表面上に、後述の第１導体層１２（図７Ｂ参照）が形成され得るものであれば特に限定されないが、たとえば、銅箔もしくはニッケル箔が用いられ、好ましくは銅箔が用いられる。キャリア金属箔１８ｂの材料は特に限定されないが、金属層１３ａとの間に熱膨張率などの差が無いことが望ましいため、金属層１３ａに銅が用いられるのであれば、キャリア金属箔１８ｂも銅箔からなるなど、同じ材料であることが好ましい。また、このキャリア１８の金属層１３ａが設けられる面には、適宜、剥離層が設けられても良い。

図１に示される例では、キャリア金属箔１８ｂと金属層１３ａとが予め接着剤等により接着されたキャリア金属箔付き金属層１３ａが支持板１８ａに貼り付けられる例である。しかし、先にキャリア金属箔１８ｂが支持板１８ａに熱圧着などにより貼り付けられたキャリア１８に金属層１３ａが全面で、またはその周囲などで接着されても良い。また、図７Ａ〜７Ｄには、キャリア１８の両面に金属層１３ａが設けられる例が示されているが、このようにプリント配線板１が製造されれば、第１導体層１２（図７Ｂ参照）などが２つ同時に作製されるという点で好ましい。しかしながら、キャリア１８の一方の側だけに第１導体層１２などが形成されても良く、また、両側で互いに異なる回路パターンの導体層などが形成されても良い。以下の説明は、両面に同じ回路パターンが形成される例が示される図４Ａ〜４Ｄを参照して説明されるため、一方の面だけについて説明され、他面側に関しての説明、および、各図面における他面側の符号は省略される。

次に、図７Ｂに示されるように、電子部品３０（図７Ｈ参照）実装用パッドとなる第１パターン１２ａおよびそれ以外の第２パターン１２ｂを含む第１導体層１２が形成される。第１導体層１２は、たとえば、所定のパターンを形成するためのレジストパターン（図示せず）が金属層１３ａの表面に形成され、金属層１３ａを一方の電極として電気めっき法により、金属層１３ａが露出している部分に形成される。その後、レジストパターンが除去されることにより、図７Ｂに示されるような第１導体層１２が形成される。

次に、図７Ｃに示されるように、樹脂絶縁層１１および第２導体層１４の一部となる金属箔１４ａが、第１導体層１２上および金属層１３ａの露出している面に積層され、加圧および加熱して貼り合わされる。

次に、図７Ｄに示されるように、導通用孔１１ｄが形成される。具体的には、第１導体層１２と第２導体層１４とが接続される部分の樹脂絶縁層１１に、金属箔１４ａの表面から、たとえば、ＣＯ₂レーザー光などが照射されることにより導通用孔１１ｄが形成される。

次に、導通用孔１１ｄ内および金属箔１４ａ上に図示しない無電解めっき膜等の金属被膜が形成され、この図示しない金属被膜上の第２導体層１４が形成されない部分上に、レジストパターン（図示せず）が形成される。続いて、たとえば電気めっきによりレジストパターンに覆われない金属被膜上に電気めっき膜１４ｂが形成される。その後、レジストパターンが除去され、さらに、レジストパターンの除去により露出する部分の金属被膜がエッチングにより除去される。その結果、図７Ｄに示されるように、電気めっき膜と図示しない前述の電気被膜とにより導通用孔１１ｄ内が埋められてビア導体１５が形成される。同時に、金属箔１４ａと図示しない前述の金属被膜と電気めっき膜１４ｂとにより構成される第２導体層１４が形成される。

次に、図７Ｅに示されるように、キャリア１８が除去される。なお、図７Ｅにおいて、説明の明瞭化のため、図７Ｄに示されたキャリア１８の上側のみが、図の上下が反転されて示されている。前述のように、キャリア１８（キャリア金属箔１８ｂ）と金属層１３ａとは、熱可塑性樹脂等の容易に分離しやすい接着剤等により固定されているため、加温または加熱された状態で引き剥がすことにより容易に分離され、金属層１３ａのキャリア金属箔１８ｂとの接触面が露出する。

次に、図７Ｆに示されるように、後述される金属層１３ａの所定の部分の除去の際にエッチングマスクとして用いられるハンダマスク１９ａが形成される。ハンダマスク１９ａは、たとえば、半田剥離法によるプリント配線板の表層回路パターンの形成時に用いられるエッチングマスクと同様の方法で形成される。具体的には、まず、キャリア１８が分離されることにより露出する金属層１３ａの一面上にレジストフィルム（図示せず）がラミネートされる。このレジストフィルムが露光、および現像されることにより、第１パターン１２ａに対応する部分に開口部（図示せず）を有し、それ以外の部分の金属層１３ａ上を覆うレジストパターン（図示せず）が形成される。すなわち、金属層１３ａの第１パターン１２ａに対向している部分の丁度裏側の部分に開口部を有するレジストパターンが金属層１３ａの露出面全面に形成される。このレジストパターンの開口部の平面形状および大きさが、後述のように、第１導体層１２上に形成される金属層１３（図７Ｇ参照）の平面形状および大きさを画定する。従って、この開口部は、前述の図２Ａ、４および５に示される金属層１３と第１パターン１２ａとの所望の位置関係や大小関係に応じて適宜設定され得る。また、開口部の大きさは、前述のように、金属層１３ａのエッチングの際に金属層１３の側面がエッチングされることも考慮して設定され得る。しかし、非常に細かいパターンであり、多少のずれや開口部の大きさの変動などは避け難く、意図せずに図２Ａおよび３〜６の構造になることもあり得る。しかしながら、図２Ａおよび３〜６に示される構造のいずれも好まれないときは、そうならないことを意図して形成され得る。

続いて、この図示しない開口部内、すなわち、第１パターン１２ａに対応する部分の金属層１３ａ上にめっき法によりハンダめっき膜が形成される。ハンダめっき膜の材料は、金属層１３ａのエッチング時に溶解せず、プリント配線板１の完成後に電子部品３０（図７Ｈ参照）との接合材として機能し得るものであれば、特に限定されない。たとえば、ハンダめっき膜の材料は、銅を溶解させるエッチング液に溶解せず、かつ、一般的にはんだ材料として用いられている錫、銀、亜鉛またはこれらの合金材料などが用いられる。続いて、レジストパターンが除去されることにより、図７Ｆに示されるように、ハンダマスク１９ａが、所定のサイズおよび平面形状で第１パターン１２ａの上方の金属層１３ａ上に形成される。

続いて、ハンダマスク１９ａをエッチングマスクとして用いて、ハンダマスク１９ａに覆われていない部分の金属層１３ａがエッチングにより除去される。このエッチングにおいて、前述のように、ハンダマスク１９ａに覆われていない部分のエッチングの進行に伴って露出する、ハンダマスク１９ａに覆われている部分の側面が、エッチングプロセスがさらに継続される間にエッチングされることがある。この結果、金属層１３ａが、図７Ｇに示されるように、直上のハンダマスク１９ａと略同じ大きさか、または、側面がハンダマスク１９ａの側面よりも内周側に位置する大きさの金属層１３にパターニングされる。なお、平面図が示されていないが、金属層１３の平面形状は、ハンダマスク１９ａの平面形状と略同じ形状に形成される。また、金属層１３ａをエッチングする際に、厚さ方向にオーバーエッチングされると、図６に示されるように第１パターン１２ａに凹みが形成される構造になる。

本実施形態では、ハンダマスク１９ａは、金属層１３ａのエッチング後も除去されず、図７Ｇに示されるように、ハンダ層１９として金属層１３上にそのまま残される。金属層１３は、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に突出して形成されており、さらに、電子部品の電極の仕様に応じて狭ピッチ化かつ多数個化する傾向にあるため、金属層１３が形成された後に、金属層１３上に電子部品との接合材を供給するのは極めて困難な作業になると考えられる。本実施形態では、金属層１３の形成（パターニング）に用いられたハンダマスク１９ａがそのまま残されてハンダ層１９とされるので、接合材が、高精度の位置合わせなどが全く必要とされずに簡便に、しかも、原理的に金属層１３の真上に配置される。

次に、第１パターン１２ａの周辺部分以外の樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上、第２パターン１２ｂ上、および樹脂絶縁層１１の第２面１１ｂ上にソルダーレジスト層１６（図１参照）が形成される。ソルダーレジスト層１６は、たとえば、感光性のエポキシ材などからなる層が樹脂絶縁層１１の両面に形成され、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされることにより形成される。この後、図示されていないが、第２導体層１２の露出面には、ＯＳＰ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ、Ｓｎ等の表面処理が行われてもよい。この結果、図１に示されるプリント配線板１が完成する。

完成後のプリント配線板１には、図７Ｈに示されるように、電子部品３０が実装されて良く、第１導体層１２の第１パターン１２ａに金属層１３を介して電子部品３０の電極３１が接続されて良い。本実施形態のプリント配線板の製造方法で製造されたプリント配線板１では、金属層１３上にハンダ層１９が形成され、接合材として機能し得るので、金属層１３上にさらにハンダボールを形成したり、電子部品３０の実装時にハンダなどの接合材を供給したりすることが省略され得る可能性がある。特に、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に突出して、しかも狭ピッチで多数個形成され得る金属層１３上に接合材を供給するのは困難な作業になると考えられるが、本実施形態では、そのような工程が省略され得る可能性がある。

なお、図１に示される実施形態では、１層の樹脂絶縁層を介して一対の導体層（第１導体層１２および第２導体層１４）が形成されるプリント配線板が例示された。しかしながら、たとえば図７Ｄに示される第２導体層１４が形成された後に、この第２導体層１４および樹脂絶縁層１１の露出面に、さらに図７Ｃに示されるように、第２の樹脂絶縁層および第２の金属箔が積層され、その後に、図７Ｅ以降の工程を行うことにより、３層構造のプリント配線板とされても良く、さらにこれらの工程が１回または複数回繰り返されて、４層以上の構造のプリント配線板とされてもよい。

以上、本実施形態によれば、金属層１３を形成するためのエッチングマスクとしてハンダマスク１９ａが形成され、このハンダマスク１９ａがそのまま金属層１３上に残され、電子部品との接合材となるハンダ層１９とされるので、さらなる接合材の供給が省略され得る可能性がある。また、高精度の位置合わせなどの煩雑な作業を要することなく、電子部品との接合材が、樹脂絶縁層１１の第１面１１ａ上に突出する金属層１３上に位置ずれなく配置され得る。従って、プリント配線板およびプリント配線板が用いられる電子機器の製造工程が大幅に簡略化されると共に、製造コストが大幅に削減され得る。

１ プリント配線板
１１ 樹脂絶縁層
１１ａ 第１面
１１ｂ 第２面
１１ｄ 導通用孔
１２ 第１導体層
１２ａ 第１パターン
１２ｂ 第２パターン
１３ 金属層
１３ａ 金属層
１４ 第２導体層
１４ａ 金属箔
１４ｂ 電気めっき膜
１５ ビア導体
１６ ソルダーレジスト層
１６ａ 開口部
１８ キャリア
１９ ハンダ層
１９ａ ハンダマスク
３０ 電子部品

Claims (13)

1. 第１面と前記第１面の反対側の第２面とを有する樹脂絶縁層と、
   前記樹脂絶縁層の前記第１面に最上面が露出するように埋め込まれる第１導体層と、
   前記樹脂絶縁層の第２面に突出して形成される第２導体層と、
   前記樹脂絶縁層を貫通して設けられ、前記第１導体層と前記第２導体層とを電気的に接続するビア導体と、
   前記樹脂絶縁層の第１面および前記第１導体層上に形成され、一部の前記第１導体層を電子部品実装用のパッドとして露出させるための開口部を備えるソルダーレジスト層と、
   前記開口部から露出している前記第１導体層上に前記第１面から突出して形成される金属層と、を有するプリント配線板であって、
   前記金属層上に表面が平坦なハンダ層が形成されている。
2. 請求項１記載のプリント配線板であって、
   前記金属層の側面の少なくとも一部が前記ハンダ層の側面よりも内周側に位置している。
3. 請求項１または２記載のプリント配線板であって、
   前記金属層は、銅箔またはニッケル箔であり、
   前記第１導体層は、電気めっきにより形成される電気めっき膜である。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属層は、該金属層の前記第１導体層と接合する側の面の全てが前記第１導体層の表面と接触するように形成されている。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属層は、該金属層の前記第１導体層と接合する側の面の一部が前記第１導体層の表面と接触するように形成されている。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属層は、該金属層の前記第１導体層と接合する側の面の一部が前記第１導体層の全表面を覆う。
7. 請求項４記載のプリント配線板であって、
   前記金属層と接触していない前記第１導体層の表面の少なくとも一部が、前記金属層が設けられている部分の表面よりも凹んでいる。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記金属層の厚さは、前記ソルダーレジスト層の厚さよりも小さい。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
   前記ハンダ層の上面は、前記ソルダーレジスト層の上面よりも低い。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
    前記ハンダ層の上面は、前記ソルダーレジスト層の上面よりも高い。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載のプリント配線板であって、
    前記金属層は、複数の層から形成される。
12. 金属層が全面に設けられているキャリアを用意することと、
    前記金属層の上に、電子部品実装用パッドを含む第１導体層を形成することと、
    前記金属層の上および前記第１導体層の上に樹脂絶縁層と金属箔とを積層することと、
    前記金属箔と前記樹脂絶縁層とを貫通し、前記第１導体層を露出させる導通用孔を形成することと、
    前記導通用孔内を導体で埋めると共に、前記金属箔を含めた第２導体層を形成することと、
    前記キャリアを除去し、前記金属層の一面を露出させることと、
    前記電子部品実装用パッド部分の上にある前記金属層上にハンダ層を形成し、
    該ハンダ層をマスクとして前記金属層の一部をエッチング除去することと、
    前記樹脂絶縁層の第１面と、前記金属層が形成されていない前記第１導体層の上にソルダーレジスト層を形成することと、を含むプリント配線板の製造方法。
13. 請求項１２記載のプリント配線板の製造方法であって、前記ハンダ層が、前記電子部品実装用パッドに対応する部分以外の部分の前記金属層の前記一面上にめっきレジストを形成し、該めっきレジストに覆われていない前記金属層の前記一面上にめっき法により形成される。

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